(57)【要約】【課題】  汗の影響を低減することで、検出された筋電位の正確性を高める。【解決手段】  生体情報検出装置１０には、筋繊維の長さ方向に対して延在方向が略直交するように配置される互いに平行な一対の筋電位検出用の検出電極１２，１２と、一対の検出電極１２，１２を露出させるように基板を格納する筐体１１とが設けられている。そして、一対の検出電極１２，１２を露出させた筐体１１の一面には、一対の検出電極１２，１２の近傍位置に制汗用の溝が形成されている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筋繊維の長さ方向に対して延在方向が略直交するように配置される互いに平行な一対の筋電位検出用の検出電極と、
前記一対の検出電極が実装された基板と、
前記一対の検出電極を露出させるように前記基板を格納する筐体とを備え、
前記一対の検出電極を露出させた前記筐体の一面には、前記一対の検出電極の近傍位置に制汗用の溝が形成されていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された筋電位を増幅するための増幅器をさらに備えることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された検出結果を外部に伝送する送信部をさらに備えることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された筋電位を生体情報として検出する生体情報検出部と、
前記生体情報検出部で算出された前記生体情報を外部に伝送する送信部とをさらに備えることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記溝は、前記延在方向に対して直交する方向に沿って設けられていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極の前記延在方向に直交する方向に対して重ならないように前記基板に実装されて、前記一対の検出電極により検出された電位を評価するための基準電位を検出する基準電極を備え、
前記筐体は、前記一対の検出電極と同一面から前記基準電極を露出させ、
前記溝は、前記一対の検出電極及び前記基準電極の間に形成されていることを特徴とする生体情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報検出装置に係り、特に筋電位を検出する生体情報検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば筋電位、脈拍、血圧、体温等の生体情報の変化を測定する生体情報測定システムが知られている。この生体情報測定システムは、医療機器としてだけではなく、健康維持や、運動状態を把握するため等の目的で広く利用されている。
【０００３】
このような生体情報測定システムでは、筋電位を検出する生体情報検出装置としての筋電計が設けられており、当該筋電計により得られた筋電位を基にして生体情報が取得されるようになっている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００４】
筋電計には、筋電位を検出するため一対の金属製の検出電極や基準電極（グラウンド電極）が人体の皮膚に接触するように設けられており、各電極の電位差によって筋電位が検出されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−１６９７８１号公報
【特許文献２】特開２００５−２３７９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、運動中に筋電位を検出しようとすると、汗が各電極と肌との間に侵入してしまい、正確な検出が行えなくなるおそれがあった。
本発明の課題は、汗の影響を低減することで、検出された筋電位の正確性を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明における生体情報検出装置（例えば図１の筋電検出装置）は、
筋繊維の長さ方向に対して延在方向が略直交するように配置される互いに平行な一対の筋電位検出用の検出電極（例えば図２の検出電極１２）と、
前記一対の検出電極が実装された基板（例えば図３の基板１４）と、
前記一対の検出電極を露出させるように前記基板を格納する筐体（例えば図２の筐体１１）とを備え、
前記一対の検出電極を露出させた前記筐体の一面には、前記一対の検出電極の近傍位置に制汗用の溝（例えば図２の溝Ｄ）が形成されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された筋電位を増幅するための増幅器（例えば図４の１１３）をさらに備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された検出結果を外部に伝送する送信部（例えば図４の送受信部１３０）をさらに備えることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極により検出された筋電位を生体情報として検出する生体情報検出部（例えば図４の測定部１１０）と、
前記生体情報検出部で算出された前記生体情報を外部に伝送する送信部（例えば図４の送受信部１３０）とをさらに備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記溝は、前記延在方向に対して直交する方向に沿って設けられていることを特徴としている。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記一対の検出電極の前記延在方向に直交する方向に対して重ならないように前記基板に実装されて、前記一対の検出電極により検出された電位を評価するための基準電位を検出する基準電極（例えば図２の基準電極１３）を備え、
前記筐体は、前記一対の検出電極と同一面から前記基準電極を露出させ、
前記溝は、前記一対の検出電極及び前記基準電極の間に形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、一対の検出電極を露出させた筐体の一面に、一対の検出電極の近傍位置に制汗用の溝が形成されているので、運動中にはこの溝内を空気が流れることになって、汗が蒸散することになる。これにより、検出電極まで達する汗の量が抑えられて、検出電極に対する汗の影響を低減することが可能となる。したがって、検出された筋電位の正確性を高めることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、増幅器により一対の検出電極で検出された筋電位を増幅することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、送信部により、一対の検出電極で検出した検出結果を外部の機器に伝送することができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、生体情報検出部により、一対の検出電極で検出された筋電位を生体情報として検出することができる。そして、その生体情報を送信機により外部の機器に伝送することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、溝が延在方向に対して直交する方向に沿って設けられているので、運動時の進行方向と延在方向とが沿った場合にはより効率的に溝内に空気を流すことが可能となる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、一対の検出電極及び基準電極の間に溝が形成されているので、検出電極だけでなく基準電極まで達する汗の量も抑えられて、基準電極に対する汗の影響を低減することが可能となる。したがって、検出された筋電位の正確性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の生体情報検出装置の好適な実施形態について説明するために、当該生体情報検出装置を備えた筋肉活動測定システムを例示して説明する。なお、以下では、生体情報としてサイクリング運動時の筋電位を測定する場合を例にとって説明する。
【００１９】
図１は、ユーザが筋肉活動測定システム１を装着した様子を示す図である。この筋肉活動測定システム１は、ユーザの身体各部に装着可能な本発明に係る生体情報検出装置としての筋電検出装置１０と、筋電検出装置１０と別体で、筋電検出装置１０との間でデータ通信が可能な腕時計型の制御装置３０とで構成される。筋肉活動測定システム１でサイクリング運動時の筋電位を測定する場合には、例えば、図１に示すように、いずれか一方の足の大腿四頭筋の外側広筋に筋電検出装置１０が装着され、腕に制御装置３０が装着される。
【００２０】
この装着にあたって、ユーザは、筋電検出装置１０を足の大腿四頭筋の外側広筋に貼付してバンド等で固定するとともに、制御装置３０を手首に装着する。この筋電検出装置１０を装着により、当該筋電検出装置１０に備わる一対の検出電極１２（後述）が、その延在方向を筋繊維Ｍの長さ方向に対して略直交するように配置されることになる（図２参照）。そして、ユーザは、制御装置３０を操作して筋電位の測定を開始させてからペダルを踏み込んで運動を開始する。或いは、ユーザは、運動途中から筋電位の測定を開始させることも可能である。
このようなサイクリング運動を行う場合、足の筋肉は活動と休止を繰り返すので、その筋肉の活動状態と休止状態とを筋電位により検出すれば、筋肉の活動周期を得ることができる。
［装置構成］
【００２１】
図２は、筋電検出装置１０の概略構成を表す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図である。図２に示すように、筋電検出装置１０には、筐体１１と、互いに平行に配置されて筐体１１の一方の面から外部に露出する一対の筋電位検出用の検出電極１２と、一対の検出電極１２により検出された電位に対する基準電位を検出するため、筐体１１の一方の面から外部に露出する基準電極１３とが備えられている。基準電極１３は、一対の検出電極１２の延在方向に直交する方向に対して当該一対の検出電極１２と重ならないように、当該一対の検出電極１２を延在方向に挟んで、前記延在方向に直交する方向に平行配置されている。そして、一対の検出電極１２及び基準電極１３は導電性樹脂により形成されている。
【００２２】
筐体１１における一対の検出電極１２を露出させた一面には、図２に示すように制汗用の溝Ｄが形成されている。なお、以下の説明において検出電極１２の延在方向をＸ方向（図２（ａ）における矢印Ｘ）、当該Ｘ方向に直交する基準電極１３の延在方向をＹ方向（図２（ａ）における（矢印Ｙ）とする。溝Ｄは、基準電極１３のそれぞれの近側方でＹ方向に平行に筐体１１を貫く溝Ｄ１〜Ｄ４と、溝Ｄ１及び溝Ｄ２の両端部をＸ方向に沿って結ぶ溝Ｄ５，Ｄ６と、溝Ｄ３及び溝Ｄ４の両端部をＸ方向に沿って結ぶ溝Ｄ７，Ｄ８と、一対の検出電極１２をＹ方向に挟むように、Ｘ方向に沿って溝Ｄ２及び溝Ｄ３を結ぶ溝Ｄ９〜Ｄ１２と、溝Ｄ１０と溝Ｄ１１との間でＸ方向に沿って溝Ｄ２及び溝Ｄ３を結ぶ溝Ｄ１３とから構成されている。
【００２３】
換言すると、溝Ｄ１，Ｄ２，Ｄ５，Ｄ６及び溝Ｄ３，Ｄ４，Ｄ７，Ｄ８は基準電極１３のそれぞれの近傍位置で、かつ基準電極１３の周囲を覆うように配置されている。また、溝Ｄ２，Ｄ３，Ｄ９，Ｄ１０及び溝Ｄ２，Ｄ３，Ｄ１１，Ｄ１２は検出電極１２のそれぞれの近傍位置で、かつ基準電極１３の周囲を覆うように配置されている。溝Ｄ２，Ｄ３は検出電極１２及び基準電極１３の間に配置されている。
【００２４】
このように溝Ｄが形成されているので、筋電検出装置１０を人体に装着すると、肌Ｓ（図２（ｂ）の点線部）と筐体１１との間に隙間が形成されることになる。このように隙間が形成されることで、制汗作用が発揮されることになる。ここで、「制汗」とは、発汗を抑えるだけでなく、肌Ｓから浮き出た汗を蒸散させることも含むこととする。
【００２５】
図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。筋電検出装置１０には一対の検出電極１２及び基準電極１３が実装される単一の基板１４が設けられている。基板１４の一方の面には、一対の検出電極１２及び基準電極１３と導通する導電パターン１５が形成されている。また、基板１４の他方の面には、種々の電子部品１６が実装されている。
【００２６】
図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。筋電検出装置１０には一対の検出電極１２及び基準電極１３が実装される単一の基板１４が設けられている。基板１４の一方の面には、一対の検出電極１２及び基準電極１３と導通する導電パターン１５が形成されている。また、基板１４における一対の検出電極１２及び基準電極１３を実装する一面とは異なる他面には、種々の電子部品１６が実装されている。また、基板１４の他面側には、電池２１を交換するための交換部２２が配置されている。
【００２７】
検出電極１２は横断面視凸型形状に形成されていて、その細い側の一端部１２１は横断面視四角形状に形成されている。筐体１１には、検出電極１２の一端部１２１の縦断面形状と同形状のスリット１７が設けられている。このスリット１７により検出電極１２の一端部１２１が筐体１１の外部に突出することになる。
一方の基準電極１３においても、検出電極１２と同様に筐体１１に設けられたスリット１８（図２参照）に嵌合して、基準電極用の導電パターン１５に圧接されるとともに、筐体１１から外部に露出している。
［制御構成］
【００２８】
図４は、筋電検出装置１０の制御構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように筋電検出装置１０は、測定部１１０と、ＣＰＵ１２０と、送受信部１３０と、記憶部１４０とを備えて構成されている。
【００２９】
このうち測定部１１０は、筋肉活動情報としての筋電位を測定する本発明に係る生体情報検出部であり、一対の検出電極１２と、基準電極１３と、前記一対の検出電極１２及び基準電極１３により検出された電位差を低インピーダンス変換して出力するインピーダンス変換器１１２と、このインピーダンス変換器１１２から入力される信号を所定の信号レベルまで増幅して出力する増幅器１１３と、この増幅器１１３から入力される信号のうち所定の周波数範囲の信号を通過させて範囲外の周波数成分を除去するフィルタ１１４と、このフィルタ１１４から入力される信号をＡ／Ｄ変換して出力するＡ／Ｄ変換器１１５とで構成されている。
【００３０】
図５は、増幅器１１３の回路構成を表す回路図である。この図５に示すように、増幅器１１３には、抵抗器１３１とコンデンサ１３２との直列回路が接続されている。この直列回路により、一対の検出電極１２から入力された筋電位を増幅する際の利得を設定する機能と、一対の検出電極１２から入力された筋電位に含まれるノイズを増幅前に除去する高域通過フィルタとしての機能とが実現されている。そして、増幅器１１３は非反転増幅器１４３及び差動増幅器１４４によって構成されている。非反転増幅器１４３は、外付けの抵抗器１３１及びコンデンサ１３２、オペアンプ１３３，１３４、抵抗器１３５，１３６等によって構成されている。差動増幅器１４４は、抵抗器１３７，１３８、１４１，１４２及びオペアンプ１３９によって構成されている。
【００３１】
そして、一対の検出電極１２で検出される２点間の電位変化は数１０μＶ〜数ｍＶで筋電位の周波数帯は２〜１０ＫＨｚである。一般に、生体のインピーダンスは非常に高いので、インピーダンス変換器（例えば電圧フォロー型の回路）１１２でインピーダンス変換を行う。次に、増幅器（例えば作動増幅器）１１３により、電圧を１００倍程度に増幅し、筋電波形を処理できるようにする。この増幅器１１３により増幅された波形には、様々な雑音（ノイズ）が重畳されている。そこで、次段のフィルタ１１４によって、筋電波形として処理する範囲外の周波数成分を除去する。次に、フィルタ１１４から入力される信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換器（例えば１２ｂｉｔのＡ／Ｄ変換器）１１５でデジタル信号化する。
なお、ここではフィルタ１１４としてアナログフィルタを使用したが、アナログフィルタの代わりに、デジタルフィルタを用いてもよい。この場合には、デジタルフィルタは、Ａ／Ｄ変換器１１５の後段に設けられる。
【００３２】
ＣＰＵ１２０は、記憶部１４０に記憶されるプログラムやデータ、制御装置３０から送信されたデータ等に基づいて筋電検出装置１０内の各機能部への指示やデータの転送等を行い、筋電検出装置１０を制御する。また本実施形態を実現するため、ＣＰＵ１２０は、測定部１１０により連続的に測定される筋電位（筋肉活動情報）を基に筋肉の活動状態（筋肉活動状態）を測定し、測定結果を制御装置３０に送信する筋肉活動状態測定処理を実行する。
【００３３】
次に、本実施形態の作用について説明する。
まず、筋電検出装置１０を装着する際には、筋繊維Ｍが一対の検出電極１２の延在方向に対して略直交となるようにユーザは筋電検出装置１０を配置する。ここで、「略直交となるように配置」とは、筋繊維Ｍに対して完全に直交するように配置することが好ましいが、箇所によっては筋繊維自身も湾曲しているために、少なくとも筋電位を検出するうえで精度上問題がない範囲で直交方向から傾けて配置する場合も含むこととする。
【００３４】
この際、一対の検出電極１２及び基準電極１３が筐体１１の一面から突出しているので、これらの電極１２，１３が肌に対して密着することになる。この際、上記したように溝Ｄにより、筐体１１と肌Ｓとの間に隙間が形成されているので、隙間部分においては肌Ｓと筐体１１とが密着しておらず、発汗を抑えることができる。溝Ｄのうち、溝Ｄ１〜Ｄ４は筐体１１を貫いているために、これらの溝Ｄ１〜Ｄ４から空気が流入、流出して溝Ｄ内に気流が発生する。これにより、肌Ｓの発汗がさらに抑えられるとともに、肌Ｓから浮き出た汗も蒸散することになる。特に、図６に示すように、サイクリング時の足の回転によって、溝Ｄ１〜Ｄ４の延在方向が進行方向Ｇに沿うと、溝Ｄ１〜Ｄ４内に空気が流入しやすくなり、より制汗作用を発揮させることとなる。
【００３５】
その後、制御装置３０から送受信部を介して開始指示が入力されると、ＣＰＵ１２０は、筋電検出装置１０内の各機能部への指示やデータの転送等を行い、筋電検出装置１０を制御する。また本実施形態を実現するため、ＣＰＵ１２０は、測定部１１０により連続的に測定される筋電位（筋肉活動情報）を基に筋肉の活動状態（筋肉活動状態）を測定し、測定結果を制御装置３０に送信する筋肉活動状態測定処理を実行する。
制御装置３０では、筋電検出装置１０から送られた測定結果をユーザに報知する。
【００３６】
以上のように、本実施形態によれば、筐体１１の肌Ｓに接触する一面に、一対の検出電極１２及び基準電極１３の近傍位置に制汗用の溝Ｄが形成されているので、運動中にはこの溝Ｄ内を空気が流れることになって、汗が蒸散することになる。これにより、検出電極１２及び基準電極１３まで達する汗の量が抑えられて、これら電極１２，１３に対する汗の影響を低減することが可能となる。したがって、検出された筋電位の正確性を高めることができる。
【００３７】
また、筋電検出装置１０に増幅器１１３が設けられているので、当該増幅器１１３により一対の検出電極１２で検出された筋電位を増幅することができる。
【００３８】
筋電検出装置１０に測定部１１０及び送受信部１３０が設けられているので、測定部１１０により、一対の検出電極１２で検出された筋電位を生体情報として検出することができるとともに、その生体情報を送受信部１３０により制御装置３０に伝送することができる。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、一対の検出電極１２と基準電極１３とが一体的に筐体１１に設けられている場合を例示して説明したが、検出電極１２と基準電極１３とが別体に設けられていても構わない。その場合、筐体１１には検出電極１２の近傍位置に溝Ｅが設けられていることが好ましい。具体的には、図７（ａ）に示す筋電検出装置１０Ｅの溝Ｅは、検出電極１２Ｅの側方でＹ方向に平行に筐体１１Ｅを貫く溝Ｅ１，Ｅ２と、一対の検出電極１２ＥをＹ方向に挟むように、Ｘ方向に沿って溝Ｅ１及び溝Ｅ２を結ぶ溝Ｅ３〜Ｅ６と、溝Ｅ４と溝Ｅ５との間でＸ方向に沿って溝Ｅ１及び溝Ｅ２を結ぶ溝Ｅ７とから構成される場合が挙げられる。この場合においても、図７（ｂ）に示すように筐体１１Ｅと肌Ｓとの間に隙間が形成されて、制汗作用が発揮されるようになっている。
【００４０】
また、Ｙ方向だけでなくＸ方向に貫く溝Ｆを形成してもよい。具体的には、図８に示す筋電検出装置１０Ｆの溝Ｆは、検出電極１２Ｆの側方でＹ方向に平行に筐体１１Ｆを貫く溝Ｆ１，Ｆ２と、一対の検出電極１２ＦをＹ方向に挟むように、Ｘ方向に沿って筐体１１を貫き、かつ溝Ｆ１及び溝Ｆ２を結ぶ溝Ｆ３〜Ｆ６と、溝Ｆ４と溝Ｆ５との間でＸ方向に沿って筐体１１を貫き、かつ溝Ｆ１及び溝Ｆ２を結ぶ溝Ｆ７とから構成される場合が挙げられる。これにより、溝Ｆ内に気流が発生しやすくなって、制汗作用を高めることができる。
【００４１】
また、本実施形態では、送受信部１３０がワイヤレスで制御装置３０と通信を行う場合を例示して説明したが、有線によって制御装置３０と通信を行う送受信部であってもかまわない。
【００４２】
また、本実施形態では、測定部１１０で検出された生体情報を送受信部１３０が制御装置３０に伝送する場合を例示して説明したが、一対の検出電極１２により検出された検出結果を送受信部１３０が直接制御装置３０に伝送するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態の生体情報検出装置を備えた筋肉活動測定システムを示す図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態の生体情報検出装置としての筋電検出装置の平面図及び側面図である。
【図３】図２の筋電検出装置のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２の筋電検出装置の制御構成の一例を示す全体回路ブロック図である。
【図５】図４の筋電検出装置に備わる増幅器の回路構成を表す回路図である。
【図６】図２の筋電検出装置の筐体内に気流が発生した場合を表す説明図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、図２の筋電検出装置の第１の変形例を表す正面図及び側断面図である。
【図８】図２の筋電検出装置の第２の変形例を表す正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１      筋肉活動測定システム
１０      筋電検出装置（生体情報検出装置）
１１      筐体
１２      検出電極
１３      基準電極
１４      基板
１５      導電パターン
１６      電子部品
１７      スリット
１８      開口
１９      接着剤層
３０      制御装置
１１０      測定部（生体情報検出部）
１１２      インピーダンス変換器
１１３      増幅器
１１４      フィルタ
１１５      Ａ／Ｄ変換器
１３０      送受信部（送信部）
Ｄ      溝
Ｍ      筋繊維
【図１】
2008086364.tif 000003
【図２】
2008086364.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008086364.tif 000007
【図６】
2008086364.tif 000008
【図７】
2008086364.tif 000009
【図８】
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