(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁シートの体表面に対向する側の裏面を測定する筋の体表面上に位置決めして、測定する筋の近傍の体表面に電気刺激信号を加え、その筋の近傍の体表面に表れる筋活動電位から筋の活動状態を評価する評価システムに用いられる筋状態測定シートであって、
筋の体表面上に位置決めされ、陽極と陰極間に電気刺激信号が出力される一組の刺激電極と、
電気刺激信号により誘発される筋活動電位を検出する１又は２以上の筋電検出電極と、
裏面に露出する前記刺激電極の前記陽極と少なくともいずれかの前記筋電検出電極との間隔が、筋活動電位から活動状態を評価する筋の筋線維の長さより短くなるように、一組の前記刺激電極と１又は２以上の前記筋電検出電極を裏面に臨ませた絶縁シートと、
前記絶縁シートに配線され、一組の前記刺激電極と全ての前記筋電検出電極をそれぞれ外部回路へ引き出す引き出しパターンとを備え、
前記刺激電極の陰極を、前記刺激電極の陽極と前記１又は２以上の筋電検出電極の間に配設し、一組の前記刺激電極と全ての前記筋電検出電極を互いに所定の間隔を隔てて体表面に密着させたことを特徴とする筋状態測定シート。
【請求項２】
前記絶縁シートの裏面に臨む複数の筋電検出電極の測定する筋に沿った間隔が１５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の筋状態測定シート。
【請求項３】
前記絶縁シートは、測定する筋に沿って体表面に位置決めされる細長帯状のシート本体であり、
一組の前記刺激電極を、シート本体の裏面の長手方向の一端側に臨ませ、
複数の前記筋電検出電極を、それぞれシート本体の裏面の前記一端側から他端側に向かって長手方向に沿った異なる位置に臨ませることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の筋状態測定シート。
【請求項４】
一組の前記刺激電極と複数の前記筋電検出電極を、前記絶縁シートの裏面の平面上に分散する各位置にそれぞれ臨ませたことを特徴とする請求項１に記載の筋状態測定シート。
【請求項５】
一組の前記刺激電極を前記絶縁シートの裏面の一端側に臨ませ、
複数の前記筋電検出電極を、前記絶縁シートの裏面の格子状に分散する各位置にそれぞれ臨ませたことを特徴とする請求項４に記載の筋状態測定シート。
【請求項６】
一組の前記刺激電極の一方の前記陽極が前記絶縁シートの裏面に臨む位置を中心として、他方の前記陰極を前記中心周りの位置に円環状に臨ませ、
複数の前記筋電検出電極を、前記中心周りで同心円となる複数の円上の各位置にそれぞれ分散して臨ませたことを特徴とする請求項４に記載の筋状態測定シート。
【請求項７】
少なくとも一方の前記刺激電極の前記絶縁シートの裏面に露出する露出面積が１００ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の筋状態測定シート。
【請求項８】
一組の前記刺激電極を、前記絶縁シートの裏面から突出させて裏面に臨ませたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の筋状態測定シート。
【請求項９】
前記複数の筋電検出電極にそれぞれ接続する引き出しパターンは、引き出しパターンの長さに比例してその横断面積を増加させた形状としたことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の筋状態測定シート。
【請求項１０】
前記引き出しパターンは、絶縁間隔を隔ててその周囲が接地導体で囲われることを特徴とする請求項９に記載の筋状態測定シート。
【請求項１１】
電気刺激信号により誘発される筋の微細振動を検出する筋音センサーを更に備え、
前記絶縁シートは、前記刺激電極と前記筋電検出電極に干渉しない裏面の位置に筋音センサーの検知面を臨ませ、
一組の前記刺激電極から所定間隔を隔てた体表面に筋音センサーの検知面を密着させたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の筋状態測定シート。
【請求項１２】
一組の前記刺激電極を、前記絶縁シートの裏面の筋音センサーの検知面を隔てた両側に円環状に臨ませ、
測定する筋の筋線維方向に直交する側方変位が最大となる体表面に筋音センサーの検知面が密着するように、前記絶縁シートの裏面を体表面に位置決めすることを特徴とする請求項１１に記載の筋状態測定シート。
【請求項１３】
絶縁シートの体表面に対向する側の裏面を測定する筋の体表面上に位置決めして、測定する筋の近傍の体表面に電気刺激信号を加え、その筋の近傍の体表面に表れる筋活動電位から筋の活動状態を評価する評価システムであって、
電気刺激信号を出力する刺激発生手段と、
陽極と陰極間に前記電気刺激信号が出力される一組の刺激電極と、
電気刺激信号により誘発される筋活動電位を検出する１又は２以上の筋電検出電極と、
前記刺激電極の陰極を、前記刺激電極の陽極と前記１又は２以上の筋電検出電極の間に配設し、一組の前記刺激電極と全ての前記筋電検出電極を互いに所定の間隔を隔てて前記裏面に臨ませ、筋の体表面に密着させた絶縁シートと、
前記１又は２以上の各筋電検出電極の電位を所定電位と比較し、前記各筋電検出電極に表れる筋活動電位を出力する比較回路と、
前記１又は２以上の各筋電検出電極が電気刺激信号により誘発される筋活動電位を検出するまでの潜時から筋活動電位の伝搬速度を求め、伝搬速度をもとに筋の疲労度を評価する疲労評価手段と、
を備えたことを特徴とする評価システム。
【請求項１４】
筋の体表面に密着する前記２以上の筋電検出電極間の前記筋に沿った間隔が１５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の評価システム。
【請求項１５】
定電位としたリファレンス電極を更に備え、
前記絶縁シートは、前記リファレンス電極を一組の前記刺激電極と全ての前記筋電検出電極と所定の間隔を隔てて前記裏面に臨ませ、
比較回路は、前記１又は２以上の各筋電検出電極の電位を前記リファレンス電極の定電位と比較し、前記各筋電検出電極に表れる筋活動電位を出力することを特徴とする請求項１３又は請求項１４のいずれか１項に記載の評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、神経刺激で誘発される筋活動電位から骨格筋の活動状態を評価する評価システムとその評価システムに用いられる筋状態測定シートに関する。
【背景技術】
【０００２】
骨格筋は、脳からの神経刺激によって伸縮する際に活動電位を生じ、従来からこの活動電位を検出し、活動電位の波形である筋電図（ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｍ：ＥＭＧ）から筋の異常や疲労の状態を評価する評価システムが知られている。しかしながら、骨格筋を伸縮させながら活動電位を検出する際には、脳からの刺激による電気信号や運動負荷時の筋が発生する活動電位がノイズとして含まれ、安定して筋の活動状態を評価することができなかった。
【０００３】
そこで、骨格筋に電気刺激信号を加え、骨格筋の体表面に密着させた検出電極から電気刺激信号の神経刺激で誘発される筋活動電位を検出して筋の活動状態を評価する評価システムが提案されている。評価する筋の末梢神経を電気刺激信号で刺激すると、運動神経を介して興奮が筋に達して筋に筋を収縮させようとする筋活動電位が生じる。この筋活動電位の波形は、Ｍ波とよばれ、筋の体表面から筋活動電位を検出することによって、Ｍ波の誘発筋電図が得られる。一方、末梢神経が刺激されると、感覚神経を経て興奮が脊髄にも達し、単シナプス反射を介してα細胞を興奮させ、そこから運動神経を経て筋を収縮させようとする筋活動電位が生じる。このＭ波に遅れて生じる筋活動電位の波形は、Ｈ波とよばれ、従来の筋評価システムでは、Ｍ波若しくはＨ波の振幅から筋の活動状況を評価している。
【０００４】
このうち、特開２００５−１４４１０８号（特許文献１）により開示された誘発筋電装置１００は、図１５に示すように、膝窩部の脛骨神経走行部位の体表面に刺激電極１０１を密着させる刺激端子固定用ベルト１０２と活動状態を評価するヒラメ筋に沿った体表面の異なる位置にそれぞれ複数の筋電検出電極１０３、１０３・・を密着させる記録端子固定用ベルト１０４と、刺激電極１０１へ電気刺激信号を出力する刺激発生装置１０５と、筋電検出電極１０３、１０３・・が検出する筋活動電位を記録する記録装置１０６と、誘発筋電図からヒラメ筋の活動状況を評価する処理装置１０７とを備えている。
【０００５】
誘発筋電装置１００では、刺激電極１０１に電気刺激信号を出力して、筋電検出電極１０３、１０３・・からＨ波の振幅を検出している。Ｈ波の振幅は、ヒラメ筋に対する脊髄運動ニューロンからの刺激量である筋活動量を表すので、安静時と運動時に検出されるＨ波の振幅を比較し、ヒラメ筋の活動状態を評価している。
【０００６】
また、特開２００１−２７６００５号（特許文献２）により開示された筋の活動度の評価装置は、電気刺激信号を測定する筋の体表面に加え、筋線維の方向に沿った別の体表面に密着させた筋電検出電極からＭ波の誘発筋電図を測定し、Ｍ波の振幅から筋の活動度や疲労度を評価している。
【０００７】
更に、特開２０１５−６６４０１号（特許文献３）により開示された興奮収縮関連の障害の有無の判定補助方法は、電気刺激信号を加えることにより、体表面から検出される誘発筋電図ＥＭＧに、電気刺激信号で誘発される誘発筋音図（ｍｅｃｈａｎｏｍｙｏｇｒａｍ：ＭＭＧ）を組み合わせて筋の障害を評価している。誘発筋音図ＭＭＧは、電気刺激に伴って誘発される収縮に伴う筋の長軸方向の機械的変量を体表から記録した振動波形であり、誘発筋電図ＥＭＧの周波数帯域に比べて一桁低い１００Ｈｚ以下の周波数帯域で振動する一種の圧波と考えられている。特許文献３では、測定する筋の体表面に筋電検出電極を、筋の振幅が最大となる筋腹部の体表面に加速度センサーをそれぞれテープで固定し、筋の近傍の体表面に１Ｈｚの単発の電気刺激信号を加えて、筋電検出電極から誘発筋電図ＥＭＧを検出するとともに、加速度センサーから誘発筋音図ＭＭＧを検出している。
【０００８】
検出した誘発筋電図ＥＭＧと誘発筋音図ＭＭＧの両者の遠位潜時の差を求め、正常時と比較して遠位潜時の差が増大した場合や誘発筋電図ＥＭＧの振幅が一定であるにもかかわらず、誘発筋音図ＭＭＧの振幅が漸減する場合に、興奮収縮関連に障害があると評価する。特許文献３の発明によれば、誘発筋電図ＥＭＧと誘発筋音図ＭＭＧを併用するので、正確で再現性に優れた興奮収縮関連の障害を判定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１４４１０８号公報
【特許文献２】特開２００１−２７６００５号公報
【特許文献３】特開２０１５−６６４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、従来は、誘発筋電図ＥＭＧの振幅や誘発筋電図ＥＭＧと誘発筋音図ＭＭＧ遠位潜時の差から筋の活動状態を評価しているが、誘発筋電図ＥＭＧの振幅や誘発筋電図ＥＭＧと誘発筋音図ＭＭＧ遠位潜時は、電気刺激信号を加える刺激位置や、刺激位置と筋電検出電極若しくは誘発筋音を検出する加速度センサーとの距離により異なる。
【００１１】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献３に記載のいずれの評価システムにおいても、評価する筋に対する電気刺激信号を加える刺激位置が明確ではなく、また、刺激位置と予め定めた間隔を隔てた体表面の位置に筋電検出電極や誘発筋音を検出する加速度センサーを密着させるものではないので、誘発筋電図ＥＭＧ若しくは誘発筋音図ＭＭＧの振幅や遠位潜時を定量的に検出して正確な筋の活動状態を評価することはできない。
【００１２】
特に特許文献３の評価システムでは、運動中に一定位置に電気刺激信号を加えることができないので、筋に負荷を与えながら負荷と筋の活動状態を評価することができず、運動中にリアルタイムで筋の活動状態の経時変化を観察することができない。
【００１３】
また、本願発明者は、運動にともなって筋疲労が亢進すると、電気刺激信号によるＭ波の伝搬速度が低下し、筋疲労と伝搬速度に相関があることを見出したが、Ｍ波の伝搬速度は、電気刺激信号を加えてから筋電検出電極でＭ波を検出するまでの時間（潜時）と、刺激位置と筋電検出電極若しくは筋電検出電極間の間隔とから得るので、これらの間隔が不明な従来の評価システムでは、Ｍ波の伝搬速度から運動による筋の疲労度を評価できない。
【００１４】
更に、測定する筋は体表面下にあるので、筋線維に沿った体表面の位置に筋電検出電極を密着させることができず、正確な誘発筋電図を得られなかった。
【００１５】
本発明は、このような従来の問題点を考慮してなされたものであり、誘発筋電図ＥＭＧ若しくは誘発筋音図ＭＭＧの振幅や潜時を定量的に検出して正確に筋の活動状態を評価できる評価システムと評価システムに用いられる筋状態測定シートを提供することを目的とする。
【００１６】
また、筋に負荷を与える運動中であっても、リアルタイムで筋の活動状態を評価できる評価システムと評価システムに用いられる筋状態測定シートを提供することを目的とする。
【００１７】
筋電検出電極で検出する潜時から、筋の疲労度を評価する評価システムと評価システムに用いられる筋状態測定シートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述の目的を達成するため、請求項１に記載の筋状態測定シートは、絶縁シートの体表面に対向する側の裏面を測定する筋の体表面上に位置決めして、測定する筋の近傍の体表面に電気刺激信号を加え、その筋の近傍の体表面に表れる筋活動電位から筋の活動状態を評価する評価システムに用いられる筋状態測定シートであって、筋の体表面上に位置決めされ、陽極と陰極間に電気刺激信号が出力される一組の刺激電極と、電気刺激信号により誘発される筋活動電位を検出する１又は２以上の筋電検出電極と、裏面に露出する刺激電極の陽極と少なくともいずれかの筋電検出電極との間隔が、筋活動電位から活動状態を評価する筋の筋線維の長さより短くなるように、一組の刺激電極と１又は２以上の筋電検出電極を裏面に臨ませた絶縁シートと、絶縁シートに配線され、一組の刺激電極と全ての筋電検出電極をそれぞれ外部回路へ引き出す引き出しパターンとを備え、
刺激電極の陰極を、刺激電極の陽極と１又は２以上の筋電検出電極の間に配設し、一組の刺激電極と全ての筋電検出電極を互いに所定の間隔を隔てて体表面に密着させたことを特徴とする。
【００１９】
一組の刺激電極と全ての筋電検出電極が所定間隔を隔てて体表面に密着するので、いずれかの筋電検出電極の一組の刺激電極との間隔や他の筋電検出電極との間隔が測定可能な一定の間隔であり、誘発筋電図ＥＭＧの振幅や潜時が電気刺激信号の刺激位置に依存せずに定量的に検出できる。
【００２０】
また、刺激電極と少なくともいずれかの筋電検出電極との間隔が、測定する筋の筋線維の長さより短くなるように絶縁シートの裏面に臨ませるので、測定する筋の体表面から刺激電極若しくは筋電検出電極のいずれかが外れることなく、確実に筋を電気刺激信号で刺激し、刺激を受けて筋を伝搬する筋活動電位を筋電検出電極により検出できる。
【００２１】
一組の刺激電極や筋電検出電極が振動しても、絶縁シートを筋の体表面に位置決めして体表面へ密着させるので、体表面から離れることがなく、運動中でもリアルタイムに同じ位置で誘発筋電図ＥＭＧの経時変化を検出できる。
【００２２】
請求項２に記載の筋状態測定シートは、絶縁シートの裏面に臨む複数の筋電検出電極の測定する筋に沿った間隔が１５ｍｍ未満であることを特徴とする。
【００２３】
Ｍ波の伝搬速度は少なくとも３ｍ／ｓ以上で、筋活動電位の中心周波数は、最大で３５０Ｈｚであるので、伝搬するＭ波の波長は８．５７１ｍｍ以上の長さである。この波長について通常の筋活動電位の中心周波数である２００Ｈｚ以下の場合には、波長は１５ｍｍ以上であり、複数の筋電検出電極の測定する筋に沿った間隔を１５ｍｍ未満とすれば、複数の筋電検出電極で検出する潜時の差からＭ波の伝搬速度が得られる。
【００２４】
請求項３に記載の筋状態測定シートは、絶縁シートが、測定する筋に沿って体表面に位置決めされる細長帯状のシート本体であり、一組の刺激電極を、シート本体の裏面の長手方向の一端側に臨ませ、複数の筋電検出電極を、それぞれシート本体の裏面の一端側から他端側に向かって長手方向に沿った異なる位置に臨ませることを特徴とする。
【００２５】
絶縁シートは、細長帯状のシート本体であるので、測定する筋の体表面に沿って位置決めすることにより、筋を伸縮させる運動中であっても、一端側の一組の刺激電極と一端側から他端側に向かって複数の筋電検出電極とは、測定する筋の細長の筋線維に沿った体表面の異なる位置に密着する。
【００２６】
電気刺激信号により誘発される筋活動電位のＭ波は、測定する筋の筋線維の方向に沿って伝搬し、筋線維に沿った体表面の異なる位置に密着する複数の筋電検出電極でそれぞれ検出される。一組の刺激電極と複数の筋電検出電極間の相互の間隔は既知であるので、運動中であっても各筋電検出電極で検出する潜時から、リアルタイムにＭ波の伝搬速度を検出できる。
【００２７】
請求項４に記載の筋状態測定シートは、一組の刺激電極と複数の筋電検出電極を、絶縁シートの裏面の平面上に分散する各位置にそれぞれ臨ませたことを特徴とする。
【００２８】
絶縁シートが測定する筋に沿って体表面に位置決めされない場合であっても、平面上に分散する各位置に臨むいずれかの筋電検出電極は、測定する筋に沿った付近に臨むので、その筋電検出電極が検出する潜時から筋に沿ったＭ波の伝搬速度が検出される。
【００２９】
測定する筋が筋線維方向の中央が太く両側が細い紡錘状であっても、紡錘状の筋の体表面の各位置に複数の筋電検出電極が密着するので、いずれかの筋電検出電極が筋の異なる位置で伝搬するＭ波を検出する。
【００３０】
測定する筋の体表面は、筋の中央で膨らんだ湾曲面となっているが、平面上に分散する各位置に臨むいずれかの筋電検出電極は体表面に密着し、高い検知レベルでＭ波を検出する。
【００３１】
請求項５に記載の筋状態測定シートは、一組の刺激電極を絶縁シートの裏面の一端側に臨ませ、複数の筋電検出電極を、絶縁シートの裏面の格子状に分散する各位置にそれぞれ臨ませたことを特徴とする。
【００３２】
複数の筋電検出電極が格子状に分散する各位置に臨むので、直線上の各位置に臨む複数の筋電検出電極のうちいずれかは、評価する筋の筋線維方向に近接するので、筋線維方向に近接する筋電検出電極から検出されるＭ波の潜時により、筋線維方向に沿って伝搬するＭ波の伝搬速度が得られる。
【００３３】
請求項６に記載の筋状態測定シートは、一組の刺激電極の一方の陽極が絶縁シートの裏面に臨む位置を中心として、他方の陰極を中心周りの位置に円環状に臨ませ、複数の筋電検出電極を、中心で同心円となる複数の円上の各位置にそれぞれ分散して臨ませたことを特徴とする。
【００３４】
一対の一方の刺激電極が臨む位置を中心として、複数の筋電検出電極がその中心で同心円となる複数の円上の各位置に分散して臨むので、中心に位置する刺激電極に対して、同心円上の複数の筋電検出電極のうちのいずれかが評価する筋の筋線維の方向とほぼ平行に位置し、その筋電検出電極から電気刺激信号により誘発される筋活動電位が検出される。
【００３５】
また、複数の筋電検出電極は、電気刺激信号による刺激位置と同心円上の各位置に分散して臨むので、同一円上に臨む複数の筋電検出電極の刺激位置との距離は等しく、同一円上に臨む複数の筋電検出電極から検出されるＭ波の潜時を比較して、各筋電検出電極が密着する体表面内の筋の活動状態を比較できる。
【００３６】
請求項７に記載の筋状態測定シートは、少なくとも一方の刺激電極の絶縁シートの裏面に露出する露出面積が１００ｍｍ２以上であることを特徴とする。
【００３７】
露出面積を１００ｍｍ２以上とすることによって、体表面に加えられる電気刺激信号の単位面積当たりの電流値が低下し、刺激の痛みを感じにくい。
【００３８】
請求項８に記載の筋状態測定シートは、一組の刺激電極を、絶縁シートの裏面から突出させて裏面に臨ませたことを特徴とする。
【００３９】
絶縁シートを体表面に位置決めした状態で、刺激電極が体表面を押し込むので、振動などの外力を受けても体表面への密着状態を維持する。
【００４０】
請求項９に記載の筋状態測定シートは、複数の筋電検出電極にそれぞれ接続する引き出しパターンは、引き出しパターンの長さに比例してその横断面積を増加させた形状としたことを特徴とする。
【００４１】
複数の筋電検出電極が絶縁シートの異なる位置に配置され、各引き出しパターンの長さが異なっても、同一抵抗値の引き出しパターンを介して検出した筋活動電位が出力される。
【００４２】
請求項１０に記載の筋状態測定シートは、引き出しパターンは、絶縁間隔を隔ててその周囲が接地導体で囲われることを特徴とする。
【００４３】
引き出しパターンが接地導体で外部から遮蔽され、筋電検出電極で検出した筋活動電位に外部からのノイズが重畳することなく、引き出しパターンを介して出力される。
【００４４】
請求項１１に記載の筋状態測定シートは、電気刺激信号により誘発される筋の微細振動を検出する筋音センサーを更に備え、絶縁シートは、刺激電極と筋電検出電極に干渉しない裏面の位置に筋音センサーの検知面を臨ませ、一組の刺激電極から所定間隔を隔てた体表面に筋音センサーの検知面を密着させたことを特徴とする。
【００４５】
測定する筋の体表面に一組の刺激電極から電気刺激信号が加えられると、筋がその筋線維方向に直交する側方に微細振動して一種の圧波が生じ、筋音センサーは、その振動波を誘発筋音図ＭＭＧとして検出する。筋音センサーの検知面と一組の刺激電極による刺激位置との間隔は一定なので、筋音センサーは誘発筋音図ＭＭＧの振幅や潜時を定量的に検出する。
【００４６】
筋音センサーの検知面は、体表面に密着するので、筋を伸縮させる運動中であってもリアルタイムに電気刺激により誘発される誘発筋音図ＭＭＧを検出できる。
【００４７】
筋が疲労すると微細振動の振幅が減少するので、誘発筋音図ＭＭＧの振幅から筋の疲労度を評価できる。
【００４８】
請求項１２に記載の筋状態測定シートは、一組の刺激電極を、絶縁シートの裏面の筋音センサーの検知面を隔てた両側に円環状に臨ませ、測定する筋の筋線維方向に直交する側方変位が最大となる体表面に筋音センサーの検知面が密着するように、絶縁シートの裏面を体表面に位置決めすることを特徴とする。
【００４９】
筋音センサーの検知面は、一組の刺激電極の間で絶縁シートの裏面に臨むので、電気刺激位置の体表面に検知面が密着する。また、その密着する位置は、測定する筋の筋線維方向に直交する側方変位が最大となる位置なので、最大振幅の微細振動による誘発筋音図ＭＭＧを検出する。
【００５０】
請求項１３に記載の評価システムは、絶縁シートの体表面に対向する側の裏面を測定する筋の体表面上に位置決めして、測定する筋の近傍の体表面に電気刺激信号を加え、その筋の近傍の体表面に表れる筋活動電位から筋の活動状態を評価する評価システムであって、電気刺激信号を出力する刺激発生手段と、陽極と陰極間に電気刺激信号が出力される一組の刺激電極と、電気刺激信号により誘発される筋活動電位を検出する１又は２以上の筋電検出電極と、刺激電極の陰極を、刺激電極の陽極と１又は２以上の筋電検出電極の間に配設し、一組の刺激電極と全ての筋電検出電極を互いに所定の間隔を隔てて裏面に臨ませ、筋の体表面に密着させた絶縁シートと、１又は２以上の各筋電検出電極の電位を所定電位と比較し、各筋電検出電極に表れる筋活動電位を出力する比較回路と、１又は２以上の各筋電検出電極が電気刺激信号により誘発される筋活動電位を検出するまでの潜時から筋活動電位の伝搬速度を求め、伝搬速度をもとに筋の疲労度を評価する疲労評価手段と、を備えたことを特徴とする。
【００５１】
一組の刺激電極と各筋電検出電極の間隔や各筋電検出電極間の間隔は、測定可能な距離であり、筋電検出電極が検出する潜時から筋活動電位を表すＭ波の伝搬速度が得られる。筋が疲労するほどＭ波の伝搬速度は遅くなるので、Ｍ波の伝搬速度から筋の疲労度を定量的に評価できる。
【００５２】
請求項１４に記載の評価システムは、筋の体表面に密着する２以上の筋電検出電極間の筋に沿った間隔が１５ｍｍ未満であることを特徴とする。
【００５３】
Ｍ波の伝搬速度は少なくとも３ｍ／ｓ以上で、筋活動電位の中心周波数は、最大で３５０Ｈｚであるので、伝搬するＭ波の波長は８．５７１ｍｍ以上の長さである。この波長について通常の筋活動電位の中心周波数である２００Ｈｚ以下の場合には、波長は１５ｍｍ以上であり、複数の筋電検出電極の測定する筋に沿った間隔を１５ｍｍ未満とすれば、複数の筋電検出電極で検出する潜時の差からＭ波の伝搬速度が得られる。
【００５４】
請求項１５に記載の評価システムは、定電位としたリファレンス電極を更に備え、絶縁シートは、リファレンス電極を一組の刺激電極と全ての筋電検出電極と所定の間隔を隔てて裏面に臨ませ、比較回路は、１又は２以上の各筋電検出電極の電位をリファレンス電極の定電位と比較し、各筋電検出電極に表れる筋活動電位を出力することを特徴とする。
【００５５】
定電位とするリファレンス電極の電位と筋電検出電極との電位差から筋活動電位が検出される。
【発明の効果】
【００５６】
請求項１の発明によれば、いずれかの筋電検出電極で電気刺激信号により誘発される誘発筋電図ＥＭＧを確実に検出でき、誘発筋電図ＥＭＧの振幅や潜時が電気刺激信号の刺激位置により変化しないので、筋の疲労状態や動員数の増減などの活動状態を正確に検出できる。
【００５７】
特に、刺激電極の陰極を、刺激電極の陽極と１又は２以上の筋電検出電極の間に配設するので、筋繊維若しくは筋繊維上の神経筋接合部へ電気刺激信号による刺激を加えることができる。
【００５８】
また、筋を伸縮させる運動中であっても、リアルタイムで筋の活動状態を評価できる。
【００５９】
また、電気刺激信号が加えられる刺激位置に対して相対位置が特定された体表面の位置に密着する筋電検出電極で誘発筋電図ＥＭＧを検出できるので、筋の種類や活動内容に応じた筋活動電位の伝搬方向、伝搬速度を検出できる。
【００６０】
請求項２と請求項１４の発明によれば、複数の筋電検出電極が検出する潜時の差から確実に筋活動電位の伝搬速度を検出できる。
【００６１】
請求項３の発明によれば、誘発される筋活動電位の伝搬方向に沿って細長帯状のシート本体を位置決めすることができる。
【００６２】
また、測定する筋を伸縮させる運動中に、リアルタイムに電気刺激信号により誘発される筋活動電位の伝搬速度を検出することができるので、連続して検出する筋活動電位の伝搬速度から測定する筋の疲労度の変化を検出できる。
【００６３】
請求項４の発明によれば、絶縁シートが測定する筋に沿って体表面に位置決めされない場合であっても、筋に沿って伝搬する筋活動電位の伝搬速度を検出できる。
【００６４】
測定する筋が筋線維方向の中央が太く両側が細い紡錘状であっても、紡錘状の筋の体表面の各位置に複数の筋電検出電極が密着するので、筋の異なる位置で伝搬する筋活動電位を検出できる。
【００６５】
測定する筋の体表面は、筋の中央で膨らんだ湾曲面となっていても、いずれかの筋電検出電極が体表面に密着して高い検知レベルで筋活動電位を検出するので、筋活動電位の伝搬速度や振幅を確実に検出できる。
【００６６】
請求項５の発明によれば、測定する筋の筋線維方向に沿った体表面に密着する筋電検出電極を容易に判別することができ、その筋電検出電極から精度よく筋活動電位のレベルや潜時を検出できる。
【００６７】
請求項６の発明によれば、いずれかの筋電検出電極が測定する筋の近傍の体表面に密着するので、その筋電検出電極から精度よく筋活動電位のレベルや潜時を検出できる。
【００６８】
更に、請求項６の発明によれば、電気刺激信号による刺激位置と同心円上の各位置に分散して臨む筋電検出電極との距離は、その円の半径で表されるので、誘発される筋活動電位を検出した潜時から、筋活動電位の伝搬速度を容易に検出できる。
【００６９】
更に、請求項６の発明によれば、同一円上の各位置に分散して臨む複数の筋電検出電極から検出されるＭ波の潜時を比較して、電気刺激位置周りの体表面内の筋の活動状態を比較できる。
【００７０】
請求項７の発明によれば、電気刺激信号を体表面へ加えても被験者に不快感を与えない。
【００７１】
請求項８の発明によれば、運動などで刺激電極が振動しても、体表面に密着して確実に体表面へ電気刺激信号を加えることができる。
【００７２】
請求項９の発明によれば、複数の筋電検出電極が絶縁シートの異なる位置に配置されて、それぞれ引き出しパターンの長さが異なるものであっても、検出される筋活動電位は同一抵抗値の引き出しパターンを介して出力され、引き出しパターンの長さが異なることによる誤差の影響を受けない。
【００７３】
請求項１０の発明によれば、数ｍＶと微小電位の絶縁シートの裏面の筋活動電位をノイズの影響を受けずに引き出しパターンを介して出力できる。
【００７４】
請求項１１の発明によれば、誘発筋音図ＭＭＧの振幅や潜時が電気刺激位置が異なることによって変化せず、誘発筋音図ＭＭＧの振幅や潜時から筋の活動状態を評価できる。
【００７５】
また、筋を伸縮させる運動中であっても、リアルタイムで検出する誘発筋音図ＭＭＧから筋の活動状態を評価できる。
【００７６】
また、筋電検出電極が検出する潜時と併用して誘発筋音図ＭＭＧの振幅とからより正確に筋の疲労度を検出できる。
【００７７】
請求項１２の発明によれば、電気刺激信号を加えて微細振動の振幅が最大となる位置の体表面に筋音センサーの検知面を密着させるので、確実に誘発筋音図ＭＭＧの振幅や振動周波数を検出できる。
【００７８】
請求項１３の発明によれば、筋電検出電極で検出される潜時から筋の疲労度を定量的に評価できる。
【００７９】
特に、筋繊維若しくは筋繊維上の神経筋接合部へ電気刺激信号による刺激を加えることができるので、筋の疲労度を正確に評価できる。
【００８０】
請求項１５の発明によれば、コモンモードノイズの影響を受けずに筋電検出電極で筋活動電位を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本願発明の一実施の形態に係る筋状態測定シート１が用いられる評価システム１０のブロック図である。
【図２】筋状態測定シート１の底面図である。
【図３】筋状態測定シート１の平面図である。
【図４】筋状態測定シート１を長手方向に沿って切断した縦断面図である。
【図５】体表面の異なる位置に密着する筋電検出電極３が運動開始時に検出した誘発筋電図ＥＭＧを示す波形図である。
【図６】体表面の異なる位置に密着する筋電検出電極３が運動終了直後に検出した誘発筋電図ＥＭＧを示す波形図である。
【図７】第２実施の形態に係る筋状態測定シート２０の底面図である。
【図８】測定する筋５０の体表面に密着させた筋状態測定シート２０の要部平面図である。
【図９】本願発明の第２実施の形態に係る筋状態測定シート２０が用いられる評価システム１８のブロック図である。
【図１０】筋状態測定シート２０を活動状態を評価する僧帽筋５０の体表面に密着させた状態を示す外観図である。
【図１１】測定する筋５０の筋線維方向５０Ｃと筋状態測定シート２０との関係を示し、（ａ）は、筋５０の筋線維方向５０Ｃに沿って筋状態測定シート２０を位置決めした状態を、（ｂ）は、筋５０の筋線維方向５０Ｃに傾斜して筋状態測定シート２０を位置決めした状態を、それぞれ示す説明図である。
【図１２】第３実施の形態に係る筋状態測定シート４０の底面図である。
【図１３】第４実施の形態に係る筋状態測定シート３０の底面図である。
【図１４】測定する筋５０の体表面に筋状態測定シート３０を密着させた状態を示す断面図である。
【図１５】従来の誘発筋電装置１００の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００８２】
本発明の第１実施の形態に係る筋状態測定シート１は、図１に示すように、筋５０に電気刺激信号を加えることにより、刺激位置から筋５０の筋線維に沿って伝搬される筋活動電位の伝搬速度を検出し、伝搬速度から筋５０の疲労度を評価する評価システム１０に用いられる。この筋５０の評価のために評価システム１０は、筋状態測定シート１の一組の刺激電極２の陽極２ａと陰極２ｂ間に、アイソレータ１１を介して後述する電気刺激信号を出力する刺激発生装置１２と、筋状態測定シート１の４個の筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの電位をリファレンス電極と兼ねる陰極２ｂの接地電位と比較し、筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが検出した筋活動電位を出力する４つの比較回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、隣り合う筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが検出した筋活動電位の差分（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ、Ｖ３ｂ−Ｖ３ｃ、Ｖ３ｃ−Ｖ３ｄ）をロガー１５へ出力する３つの比較回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃと、比較回路１４から出力される筋活動電位の差分（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ、Ｖ３ｂ−Ｖ３ｃ、Ｖ３ｃ−Ｖ３ｄ）を経過時間と共に記録するロガー１５と、ロガー１５に記録された結果から筋５０の疲労度を評価するデータ処理装置１６とを備えている。
【００８３】
筋状態測定シート１は、活動状態を評価する筋５０の筋線維の筋線維方向に沿った体表面に位置決めされるように、外形が細長帯状のフレキシブル印刷配線板（ＦＰＣ）で形成され、図２乃至図４に示すように、ＰＥＴ等からなる可撓性の絶縁シート本体４に、一組の刺激電極２ａ、２ｂと、グランド電極５と、４個の筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと、各筋電検出電極３を外部に引き出す４本の引き出しパターン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄとが互いに絶縁して一体に形成されている。絶縁シート本体４の体表面に対向する裏面となる底面には、後述する一組の刺激電極２ａ、２ｂと筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄと引き出しパターン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの外部接続端子が露出する部位を除いたほぼ全面に図示しない両面テープが貼り付けられ、両面テープの剥離紙を剥離して表れる粘着層を、活動状態を評価する筋５０に沿った体表面に粘着し、筋状態測定シート１を位置決めしている。そして、筋状態測定シート１を体表面に位置決めすることにより、一組の刺激電極２ａ、２ｂと筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとが対向する体表面に密着する。
【００８４】
一組の刺激電極の陽極２ａと陰極２ｂは、それぞれ小判型の輪郭で絶縁シート本体４の厚さ方向に貫通して一体に形成され、体表面に接する底面側の接触面２ａ１、２ｂ１は、図４に示すように、絶縁シート本体４の底面からわずかに突出した状態で臨んでいる。これにより、筋状態測定シート１を体表面に位置決めする際に、陽極２ａと陰極２ｂが体表面を押し込み、所定の接触圧で体表面に確実に密着する。また、陽極２ａと陰極２ｂが体表面に密着する際に、更にその表面抵抗を低下させる為、接触面２ａ１、２ｂ１を金メッキで覆っている。
【００８５】
小判型の輪郭で、絶縁シート本体４の底面に臨む接触面２ａ１、２ｂ１の大きさは、陽極２ａと陰極２ｂ間に加えられる電気刺激信号の電流値に応じて一定の面積以上の大きさとし、単位面積当たりの電気刺激信号の電流値が刺激の痛みを感じさせない程度の電流値となるようにしている。本実施の形態では、電気刺激信号の電流値が５ｍＡ以上であるので、接触面２ａ１、２ｂ１の面積がそれぞれ少なくとも１００ｍｍ２以上となる大きさとしている。
【００８６】
一組の刺激電極の陽極２ａと陰極２ｂは、細長帯状の絶縁シート本体４の長手方向の一端側（図２乃至図４で右端側）に形成され、陽極２ａを外側に、陰極２ｂをその内側に配設している。筋５０の体表面に密着する陽極２ａと陰極２ｂ間に電気刺激信号を流すと、電気刺激信号の通電中は、陽極２ａを内向きに、神経線維を長手方向に、陰極２ｂを外向きに電気刺激信号が流れる。外向きの電流が興奮を引き起こすため一般に通電開始時は陰極２ｂ付近で筋活動電位が発生し、その後の陽極２ａ付近で筋活動電位が発生するが、電気刺激信号は、後述するように０．５ｍｓｅｃの短い刺激であるので、通電開始時の陰極２ｂのみが刺激効果を持ち、その付近に刺激により誘発される筋活動電位が発生するものと考えられる。そこで、筋状態測定シート１を活動状態を評価する筋５０の体表面に沿って位置決めする際に、より確実に陰極２ｂと各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが筋５０の体表面に密着されるように、一組の刺激電極の陰極２ｂを陽極２ａの内側に配設している。
【００８７】
一組の刺激電極の陽極２ａは、絶縁シート本体４の平面側に露出する面に半田接続する電線１７ａを介してアイソレータ１１の＋出力に接続している。また、陰極２ｂは、絶縁シート本体４の平面側に露出する面に半田接続する電線１７ｂを介して、定電位に、ここでは接地電位に設定されたアイソレータ１１の−出力と、各比較回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの反転入力に接続し、筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの電位と比較するリファレンス電極を兼ねている。
【００８８】
一組の刺激電極２ａ、２ｂから活動状態を評価する筋５０へ一定周期で電気刺激を加えることによって、運動中など筋に負荷を与えながら筋活動電位を検出する場合であっても、脳からの神経刺激によって伸縮する際に発生する不安定な筋活動電位と識別して、電気刺激で誘発される筋活動電位を検出できる。また、一組の刺激電極の陽極２ａと陰極２ｂは、測定する筋５０の体表面に位置決めされる筋状態測定シート１の絶縁シート本体４に一体に形成されるので、運動中であっても電気刺激位置が位置ずれすることがなく、筋活動電位の伝搬速度や伝搬方向をリアルタイムに正確に検出できる。
【００８９】
刺激発生装置１２から一組の刺激電極２ａ、２ｂ間に出力される電気刺激信号は、最大電流値が１０ｍＡで、パルス幅が０．５ｍｓｅｃ、電圧が５０Ｖ乃至１００Ｖの矩形波で、１秒の周期で刺激電極２ａ、２ｂ間に出力される。電気刺激信号を、変化率の大きい矩形波とすることによって、低電流値であっても、緩やかに増加する漸増刺激波形に比べて高い刺激効果で神経線維を刺激できる。また、１秒の周期で単一の矩形波の刺激を加えることによって、筋５０に沿って伝搬する筋活動電位の伝搬速度の検出が容易になる。
【００９０】
尚、上述の一組の刺激電極２ａ、２ｂ間に出力される電気刺激信号は、筋５０へ電気刺激を加えて伸縮させることにより筋５０をトレーニングする目的で一組の刺激電極２ａ、２ｂ間に出力する電気刺激信号を利用することもできる。例えば、筋５０をトレーニングする目的で刺激発生装置１２から出力する電気刺激信号は、２０Ｈｚ前後の周波数の電気刺激信号が好適であり、この電気刺激信号を出力して誘発される筋活動電位を筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄにおいて検出してもよい。また、刺激発生装置１２から筋５０の活動状態を評価する目的で出力する電気刺激信号と、筋５０をトレーニングする目的で出力する電気刺激信号の２種類の電気刺激信号を選択的に出力可能とし、その目的に応じていずれかの電気刺激信号を一組の刺激電極２ａ、２ｂ間へ出力するようにしてもよい。
【００９１】
４個の筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、絶縁シート本体４の底面の一組の刺激電極２ａ、２ｂが一体に形成される一端側から他端側に向かって、長手方向に沿った異なる４カ所の位置に印刷形成されている。電気刺激位置が測定する筋５０の体表面から外れると、筋５０に刺激を与えることができず、また、筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが測定する筋５０の体表面から外れると、電気刺激信号で誘発される筋活動電位を検出できない。そこで、一組の刺激電極２ａ、２ｂと全ての筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが筋５０が存在する体表面に密着するように、４個の筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのうち一組の刺激電極２ａ、２ｂから最も離れた筋電検出電極３ｄは、一組の刺激電極２ａ、２ｂとの間隔が、少なくとも活動状態を評価する筋５０の筋線維の長さより短くなる位置に印刷形成される。
【００９２】
例えば、外側広筋の筋繊維の長さが６５．７ｍｍ、腓腹筋の長さが３５．２ｍｍから５０．７ｍｍであるとして、外側広筋の活動状態の評価に用いる筋状態測定シート１では、底面に臨む陽極２ａと筋電検出電極３ｄ間の間隔を６５．７ｍｍ以下と、腓腹筋の活動状態を評価に用いる筋状態測定シート１では、底面に臨む陽極２ａと筋電検出電極３ｄ間の間隔は３５．２ｍｍ以下とする。これにより、細長帯状の筋状態測定シート１を測定する筋５０に沿ってその体表面に位置決めすると、自然に一組の刺激電極２ａ、２ｂと全ての筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが、筋５０の位置から外れることなく、その体表面に密着し、確実に筋５０に電気刺激を加え、電気刺激により誘発される筋活動電位を検出できる。
【００９３】
一組の刺激電極２ａ、２ｂから筋５０の末梢神経を電気刺激信号で刺激すると、運動神経を介して興奮が筋５０に達して筋５０に筋５０を収縮させようとする筋活動電位が生じる。この筋活動電位の波形は、Ｍ波とよばれ、電気刺激位置から筋５０を伝搬する。筋５０の体表面に密着させる筋電検出電極３から検出するＭ波は、評価する筋５０の多数の筋線維の電気的な活動の集合波の波形であり、本実施の形態では、異なる体表面の位置に密着する４個の筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄについての電気刺激信号を加えてからＭ波の立ち上がりを検出するまでの時間（潜時）の差分からＭ波の伝搬速度を得て、筋５０の疲労度を評価する。
【００９４】
ここで、電気刺激信号を加えてＭ波の伝搬速度を検出するのは、電気刺激により誘発される筋活動電位のＭ波の伝搬速度が、筋５０の疲労などの末梢性の変化のみを反映するためである。すなわち、運動での筋疲労によるＭ波の伝搬速度の低下は、脳や運動神経等の中枢の中枢性疲労と、末梢の筋細胞の末梢性疲労が関与するが、微弱な電気刺激信号によって誘発される筋活動電位の伝搬速度は、抹消性疲労による変化のみに反映するので、筋細胞を伝搬するＭ波の伝搬速度を運動前と比較することによって、筋の疲労度を客観的に評価することができる。Ｍ波の伝搬速度は、電気刺激位置といずれかの筋電検出電極３との距離を、その筋電検出電極３から検出される潜時で割るか、隣り合う一対の筋電検出電極３、３間の距離を、一対の筋電検出電極３、３から検出される潜時の差分で割ることにより、算出できるが、本実施の形態では、後者の方法でＭ波の伝搬速度を検出する。尚、電気刺激位置は、一組の刺激電極の陽極２ａと陰極２ｂの間の位置であればいずれの位置でもよいが、上述のように、電気刺激が短時間である場合には、一組の刺激電極２ａ、２ｂのうち、陰極２ｂ付近が筋５０への電気刺激位置と考えられるので、好ましくは陰極２ｂの位置とする。
【００９５】
いずれの方法であっても、筋５０の筋線維方向に沿った異なる位置に形成される一組の刺激電極２ａ、２ｂと筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄとは、絶縁シート本体４に一体に形成され、電気刺激位置と筋電検出電極３との距離や隣り合う筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ間の距離が一定であるので、各筋電検出電極３についての潜時からＭ波の伝搬速度を正確かつ確実に検出できる。
【００９６】
筋５０が疲労していない状態で、筋５０に沿って伝搬するＭ波の伝搬速度は、神経線維の長径にほぼ比例し、例えば長径が０．６μｍである場合には、伝搬速度はその６倍の３．６ｍ／ｓとなり、一般に３ｍ／ｓ乃至５ｍ／ｓの範囲である。また、Ｍ波の周波数は、１００乃至３５０Ｈｚであるので、その波長は、少なくとも８．５７１ｍｍ以上となる。しかしながら、通常の筋活動電位の中心周波数は２００Ｈｚ以下で、波長は１５ｍｍ以上であるので、４個の筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの隣り合う筋電検出電極３間の間隔を１５ｍｍ未満とすれば、その間に２以上のＭ波が存在することがなく、隣り合う筋電検出電極３についての潜時の差分から、確実にＭ波の伝搬速度を検出できる。このため、本実施の形態では、４個の筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを１０ｍｍの等間隔で筋状態測定シート１の底面に臨ませている。
【００９７】
各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、絶縁シート本体４のテール部４ａの底面に沿って配線される引き出しパターン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄにより他端側（図中左端側）に引き出され、接続ケーブルを介してそれぞれ４つの比較回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの非反転入力に接続している。各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで検出する筋活動電位は、数ｍＶと微小電圧であるので、ノイズの侵入を防止するためにテール部４ａの平面は接地されたシールド導体（図示せず）で覆われている。また、各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、絶縁シート本体４の異なる位置に形成されているので、他端側まで引き出される引き出しパターン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの長さも異なるが、その長さに比例してパターン幅を拡大させることによって、全ての引き出しパターン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを同一の抵抗値としている。これにより、各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで検出される筋活動電位に、引き出しパターン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄの抵抗値の差異による誤差が含まれない。
【００９８】
尚、引き出しパターン６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、体表面に対向する絶縁シート本体４の底面に配線されるので、その表面はレジストで覆われ、体表面と絶縁されている。
【００９９】
また、図３に示すように、一組の刺激電極２ａ、２ｂと筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの間の絶縁シート本体４の平面には、絶縁シート本体４に沿って流れるノイズを遮断する接地されたグランド電極５が印刷形成されている。
【０１００】
この筋状態測定シート１を用いた評価システム１０で、上腕二頭筋５０の疲労度を評価する方法を説明する。初めに筋状態測定シート１の底面に粘着させた両面テープの剥離紙をはがし、図１に示すように、評価しようとする筋５０の筋線維方向と細長帯状の筋状態測定シート１の長手方向が一致するように、筋５０の体表面に筋状態測定シート１を粘着させて位置決めする。これにより、一組の刺激電極２ａ、２ｂと各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、自然に筋５０の体表面に筋線維の方向に沿って体表面に密着する。
【０１０１】
続いて、筋５０を伸縮させる運動開始前に、刺激発生装置１２からアイソレータ１１を介して一組の刺激電極２ａ、２ｂ間に、１秒の周期でパルス幅が０．５ｍｓｅｃ、電圧が１００Ｖの矩形波の電気刺激信号を出力し、電気刺激信号を出力してから一定の経過時間中、リファレンス電極２ｂの接地電位に対する各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの電位を、比較回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄから連続出力する。各比較回路１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの出力波形は、各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが検出した電気刺激信号により誘発される筋活動電位の波形であるＭ波であり、その後段に接続される比較回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、隣り合う筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄから検出されたＭ波の電位の差分をロガー１５へ出力する。
【０１０２】
比較回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃにおいて隣り合う各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが検出したＭ波の電位の差分をとるのは、各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが検出したＭ波に共通して重畳するコモンモードノイズの影響を相殺するためである。
【０１０３】
図５は、筋５０を伸縮させる運動開始前に、各比較回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃからロガー１５に出力された出力波形で、各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが検出したＭ波の電位の差分を経過時間と共に表した誘発筋電図ＥＭＧである。すなわち、比較回路１４ａの出力波形は、筋電検出電極３ａが検出したＭ波の電位Ｖ３ａと隣り合う筋電検出電極３ｂが検出したＭ波の電位Ｖ３ｂの差電圧波形（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ）、比較回路１４ｂの出力波形は、筋電検出電極３ｂが検出したＭ波の電位Ｖ３ｂと隣り合う筋電検出電極３ｃが検出したＭ波の電位Ｖ３ｃの差電圧波形（Ｖ３ｂ−Ｖ３ｃ）、比較回路１４ｃの出力波形は、筋電検出電極３ｃが検出したＭ波の電位Ｖ３ｃと隣り合う筋電検出電極３ｄが検出したＭ波の電位Ｖ３ｄの差電圧波形（Ｖ３ｃ−Ｖ３ｄ）である。
【０１０４】
筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、一組の刺激電極２ａ、２ｂとの距離が最も近い筋電検出電極３ａから筋電検出電極３ｄまで、筋５０の筋線維の方向に沿って等間隔の体表面の位置に密着しているので、電気刺激信号により陰極２ｂ付近に発生するＭ波は、筋５０の筋線維に沿って伝搬し、密着位置の順である筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの順にＭ波の立ち上がりが検出される。例えば、筋電検出電極３ａの位置にＭ波が到達してＶ３ａが上昇する時点で、Ｍ波が到達していない筋電検出電極３ｂの電位Ｖ３ｂは一定であるので、比較回路１４ａの出力である差電圧波形（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ）は上昇する。すなわち、差電圧波形（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ）の立ち上がりを観測した時ｔｌａを、筋電検出電極３ａでＭ波の立ち上がりを検出した時とみなすことができ、電気刺激信号を出力してからｔｌａまでの経過時間が筋電検出電極３ａについての潜時となる。同様に、電気刺激信号を出力してから差電圧波形（Ｖ３ｂ−Ｖ３ｃ）の立ち上がりを観測した時ｔｌｂまでの経過時間が筋電検出電極３ｂについての潜時、電気刺激信号を出力してから差電圧波形（Ｖ３ｃ−Ｖ３ｄ）の立ち上がりを観測した時ｔｌｃまでの経過時間が筋電検出電極３ｃについての潜時となる。
【０１０５】
図５は、筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃが等間隔に配設されることに対応させて、各比較回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃの出力波形を縦軸に等間隔に表しているので、立ち上がりを観測した時点ｔｌａでの差電圧（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ）、時点ｔｌｂでの差電圧（Ｖ３ｂ−Ｖ３ｃ）及び時点ｔｌｃでの差電圧（Ｖ３ｃ−Ｖ３ｄ）を結ぶ直線の傾きは、Ｍ波の伝搬速度を表し、データ処理部１６は、ロガー１５に記録された差電圧波形（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ）、（Ｖ３ｂ−Ｖ３ｃ）、（Ｖ３ｃ−Ｖ３ｄ）と、筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ間の間隔とから、Ｍ波の伝搬速度を算出する。本実施の形態では、図５に表れされる差電圧波形（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ）、（Ｖ３ｂ−Ｖ３ｃ）、（Ｖ３ｃ−Ｖ３ｄ）と実測した筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ間の間隔とから、筋５０を伸縮させる運動開始前のＭ波の伝搬速度を４．７７ｍ／ｓと算定した。
【０１０６】
次に、上腕二頭筋５０の筋力を５秒間発揮させた後に５秒間安静させる運動を１１回繰り返した後に、同様に、同一の電気刺激信号を出力して各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの電位から電気刺激信号により誘発されるＭ波を検出し、図６に示す各比較回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃの出力波形についてＭ波の立ち上がりが検出される時点ｔｌａ’、ｔｌｂ’、ｔｌｃ’から、各筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃについて潜時を得て、運動後に筋疲労した筋５０のＭ波の伝搬速度を算定する。
【０１０７】
図６において、時点ｔｌａでの差電圧（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ）、時点ｔｌｂでの差電圧（Ｖ３ｂ−Ｖ３ｃ）及び時点ｔｌｃでの差電圧（Ｖ３ｃ−Ｖ３ｄ）を結ぶ直線のＭ波の伝搬速度を表す傾きは、図５に比べて緩やかな傾斜となり、時点ｔｌａ’、ｔｌｂ’、ｔｌｃ’での差電圧（Ｖ３ａ−Ｖ３ｂ）、（Ｖ３ｂ−Ｖ３ｃ）、（Ｖ３ｃ−Ｖ３ｄ）と実測した筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ間の間隔とから、筋５０が筋疲労した状態でのＭ波の伝搬速度は３．７７ｍ／ｓと算定された。このように筋５０が一定時間の運動で収縮と伸張を繰り返えすと、酸素の供給不足によって筋５０の一部に乳酸が発生し、筋５０の収縮力が低下する筋疲労の状態に至り、Ｍ波の伝搬速度も低下する。
【０１０８】
従って、本実施の形態に係る筋状態測定シート１を用いて、筋５０に負荷を加える運動中に、リアルタイムに算定するＭ波の伝搬速度から筋５０の筋疲労度を数値評価することができる。
【０１０９】
本発明の第２の実施の形態に係る筋状態測定シート２０は、複数の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）が絶縁シート本体２２の底面の分散した異なる位置に一体に形成されたもので、以下、この筋状態測定シート２０と筋状態測定シート２０を用いた評価システム１８について図７乃至図１１を用いて説明する。筋状態測定シート２０と評価システム１８の各部について、上述の筋状態測定シート１と評価システム１０と同一若しくは同様に作用する構成には、同一の番号を用いてその詳細な説明を省略する。
【０１１０】
筋状態測定シート２０を用いた評価システム１８は、筋線維が異なる方向に走行する僧帽筋５０の活動状態を評価するものであり、図９に示すように、筋状態測定シート２０の一組の刺激電極２の陽極２ａと陰極２ｂ間に、アイソレータ１１を介して電気刺激信号を出力する刺激発生装置１２と、筋状態測定シート２０の６４個の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）の各電位をリファレンス電極２ｂの接地電位と比較し、各筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）から検出した筋活動電位をそれぞれロガー１５へ出力する出力する６４個の比較回路１３、１３・・と、各比較回路１３、１３・・から出力される筋活動電位を経過時間と共に記録するロガー１５と、ロガー１５に記録された結果から筋５０の疲労度や筋活動電位の伝搬方向を評価するデータ処理装置１６とを備えている。
【０１１１】
筋状態測定シート２０は、図７、図８に示すように、ＰＥＴ等からなる可撓性の絶縁シート本体２２の底面側に、陽極２ａと陰極２ｂとからなる一組の刺激電極２と、グランド電極５と、６４個の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）と、各筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）にそれぞれ接続する６４本の引き出しパターン６とを印刷形成したフレキシブル印刷配線板で形成され、６４個の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）は、絶縁シート本体２２の底面の左上隅の１行１列の位置を除き、底面の平行な左右の輪郭に沿った１５行５列のマトリックス状の各位置に臨んでいる。６４本の引き出しパターン６は、それぞれ各筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）から絶縁シート本体２２の四隅のテール部２２ａにかけて配線され、接続ケーブルを介してそれぞれ６４個の比較回路１３、１３・・の非反転入力に接続している。引き出しパターン６の体表面と対向する面もレジストで覆われ、体表面と絶縁されている。
【０１１２】
図示するように、一組の刺激電極２の陽極２ａは小判型の輪郭で、陰極２ｂは長方形の輪郭で、絶縁シート本体２２の底面に露出しているが、いずれも裏面に露出する露出面積を１００ｍｍ２以上として、電気刺激信号の電流値が５ｍＡ以上の電気刺激信号を加えても、電気刺激の痛みが伝わらない。
【０１１３】
また、本実施の形態では、グランド電極５が絶縁シート本体２２の底面側の陰極２ｂと筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）の間で臨んでいる。これにより、刺激電極２と筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）間の体表面に沿って流れるノイズが遮断される。
【０１１４】
絶縁シート本体２２は、僧帽筋５０の主要部分の体表面を覆う形状に形成され、一組の刺激電極２ａ、２ｂとグランド電極５と、６４個の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）が露出する部位を除いた底面の全体に貼り付けられた図示しない両面テープの剥離紙を剥離して表れる粘着層を、僧帽筋５０の体表面に粘着させて、僧帽筋５０の体表面に筋状態測定シート２０を位置決めする。
【０１１５】
筋状態測定シート２０を僧帽筋５０の体表面に位置決めすることによって、一組の刺激電極の陽極２ａと陰極２ｂが僧帽筋５０の一方側の体表面に密着すると共に、６４個の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）が僧帽筋５０の体表面の分散した異なる位置に密着し、僧帽筋５０の異なる方向に走行する多数の筋線維の体表面にいずれか１又は２以上の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）が密着する。
【０１１６】
本実施の形態に係る筋状態測定シート２０は、可撓性の絶縁シート本体２２の底面に多数の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）を平面上の異なる位置に分散させて臨ませているので、筋線維が異なる方向に走行する僧帽筋５０の活動状態を評価する場合であっても、湾曲する体表面に沿って絶縁シート本体２２が撓み、多数の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）を僧帽筋５０全体の湾曲する体表面に沿って密着させることができる。
【０１１７】
一組の刺激電極２ａ、２ｂと全ての筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）が僧帽筋５０の体表面に密着するように、一組の刺激電極２ａ、２ｂから最も離れた筋電検出電極２１（１３，ｎ）は、一組の刺激電極２ａ、２ｂとの間隔が、僧帽筋５０の筋線維の長さより短くなる位置に印刷形成され、これにより全て筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）が僧帽筋５０の位置から外れることなく、その体表面に密着し、確実に僧帽筋５０に電気刺激を加え、電気刺激により誘発される筋活動電位を検出できる。
【０１１８】
一般の筋５０は、筋線維の方向に沿った筋線維方向の中央が太く、その体表面が複雑な湾曲面となっているので、筋５０の湾曲した体表面に沿ってより多くの筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）を密着させるために、一組の刺激電極２ａ、２ｂと同様に、筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）も絶縁シート本体２２の底面から突出するように形成してもよい。
【０１１９】
この筋状態測定シート２０を用いた評価システム１８では、筋状態測定シート２０を図１０に示すように、僧帽筋５０の体表面に密着して位置決めし、刺激発生装置１２から一組の刺激電極２ａ、２ｂに電気刺激信号を出力し、筋疲労や随意筋力の変化に応じた僧帽筋５０の活動領域の変化や筋疲労度を評価することができる。
【０１２０】
僧帽筋５０の疲労度に応じた活動領域の変化を評価する場合には、僧帽筋５０を持続的に伸縮させながら、一定の経過時間毎に、比較回路１３、１３・・から出力される全ての筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）についての筋活動電位をロガー１５に記録し、データ処理装置１６は、ロガー１５に記録された各筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）の位置での筋活動電位を表す誘発筋電図ＥＭＧを生成する。筋活動電位のレベルは、その筋活動電位を検出した筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）の密着位置での運動単位の増員数と発火頻度を表すので、生成した誘発筋電図ＥＭＧは、僧帽筋５０の多方向に走行する筋線維のうち、筋線維が活動している領域と活動していない領域を表す。一定の経過時間毎に生成される誘発筋電図ＥＭＧを比較すると、僧帽筋５０の各位置における運動単位の増員や脱動員の変化し、疲労困憊に至るまでに僧帽筋５０の運動単位が交代しながら活動している状況を確認できる。
【０１２１】
また、僧帽筋５０の随意筋力の変化に対する僧帽筋５０の活動領域の変化を評価する場合には、例えば、僧帽筋５０の運動課題を、安静時から最大随意筋力（ＭＶＣ；maximal voluntary contraction）まで段階的に変化させ、各随意筋力の状態で、同様に比較回路１３、１３・・から出力される全ての筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）についての筋活動電位をロガー１５に記録し、データ処理装置１６において、ロガー１５に記録された各筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）の位置での筋活動電位から誘発筋電図ＥＭＧを生成する。これにより、随意筋力の変化に応じて、僧帽筋５０のどの領域での運動単位が活動しているかを評価できる。
【０１２２】
僧帽筋５０の筋疲労度を評価する場合には、第１実施の形態と同様に、運動の前後で、刺激発生装置１２から出力される電気刺激信号によって僧帽筋５０に誘発されるＭ波の筋５０に沿った伝搬速度を検出し、Ｍ波の伝搬速度から僧帽筋５０の筋疲労度を評価する。４個の筋電検出電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが直線状に配列された筋状態測定シート１と異なり、この筋状態測定シート２０では、一組の刺激電極２ａ、２ｂの電気刺激位置から６４個の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）が多方向の位置に分散して配設されるので、各筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）についてＭ波を検出する潜時と、刺激電極２ａ、２ｂとの間隔とから、異なる方向に走行する筋線維に沿って伝搬するＭ波の伝搬速度を検出できる。
【０１２３】
また、ヒラメ筋や上腕二頭筋のように筋線維方向５０Ｃが明らかな筋５０のＭ波の伝搬速度を検出する場合には、図１１（ａ）に示すように、ｍ行ｎ列に配設された筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）の列方向が筋線維方向５０Ｃと一致するように筋状態測定シート２０を体表面に位置決めし、各行の筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）で検出する潜時と行間の間隔とから、筋５０の筋線維方向５０Ｃに沿って伝搬するＭ波の伝搬速度を検出する。
【０１２４】
しかしながら、筋５０の筋線維方向５０Ｃは明瞭ではなく、同図（ｂ）に示すように、筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）の列方向と筋線維方向５０Ｃが一致しない場合がある。本実施の形態に係る筋状態測定シート２０によれば、このような場合であっても、筋線維方向５０Ｃに沿った筋５０に対して、各行のいずれかの筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）が近接して配置されているので、その近接配置される筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）についての潜時と行毎に近接配置される筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）間の間隔からＭ波の伝搬速度を一定の精度で検出できる。筋線維方向５０Ｃに最も近接配置される筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）は、行毎の各筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）から検出するＭ波の潜時や振幅レベルを比較して抽出できる。筋５０の筋線維方向５０Ｃに近接する筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）の抽出が煩雑である場合には、行毎に筋電検出電極２１（ｍ，ｎ）の潜時の平均や総和を算定し、算定値と行間の間隔とからＭ波の伝搬速度を検出してもよい。
【０１２５】
本発明の第３の実施の形態に係る筋状態測定シート４０は、評価システム１８に用いられる上述の筋状態測定シート２０の変形例であり、絶縁シート本体４２の底面に露出する一組の刺激電極４３ａ、４３ｂの一方の陽極４３ａを中心として同心円となる複数の円上に複数の筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）が分散して露出している。以下、この筋状態測定シート４０を図１２を用いて説明するが、第２実施の形態に係る筋状態測定シート２０及び評価システム１８と同一若しくは同様に作用する構成には、図中同一の番号を用いてその詳細な説明を省略する。
【０１２６】
筋状態測定シート４０は、図１２に示すように、可撓性の円形の絶縁シート本体４２の底面側に、一組の刺激電極４３ａ、４３ｂと複数の筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）が互いに絶縁された状態で分散して露出している。一組の刺激電極４３ａ、４３ｂのうち陽極４３ａは、円形の絶縁シート本体４２の中心に円形に露出し、他方の陰極４３ｂは、その陽極４３ａ周りに円環状に露出し、それぞれ図示しない電線を介してアイソレータ１１に接続している。
【０１２７】
複数の筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）は、陽極４３ａの露出位置を中心とする３種類の仮想同心円ｒ１、ｒ２、ｒ３毎にその円周方向に沿って一定角度間隔を隔ててｑ個の筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）が露出し、それぞれ図示しないテール部２２ａにかけて配線される引き出しパターン６を介して比較回路１３、１３・・の非反転入力に接続している。本実施の形態では、仮想同心円ｒ１、ｒ２、ｒ３間の間隔を一定としているが、仮想同心円ｒの数やそれぞれの半径は、任意に設定できる。また、複数の筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）は、陽極４３ａの露出位置の中心を通過する直線と各仮想同心円ｒ１、ｒ２、ｒ３とが交差する放射線上の位置に露出させてもよい。
【０１２８】
筋状態測定シート４０は、円形の絶縁シート本体４２の中心が評価する筋５０の体表面上となるように配置し、図示しない両面テープの剥離紙を剥離して表れる粘着層を体表面に粘着させて、筋５０の体表面に位置決めする。これにより、一組の刺激電極４３ａ、４３ｂが評価する筋５０の体表面に密着し、陽極４３ａを中心とする体表面の周囲の各方向に分散する位置に、複数の筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）がそれぞれ密着する。従って、陽極４３ａの密着位置から、筋５０の筋線維の方向に沿ったいずれか１又は２以上の筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）が筋５０の体表面に密着するものとなる。
【０１２９】
筋状態測定シート４０を用いた評価システム１８で筋５０の活動状態を評価する場合には、初めに刺激発生装置１２から一組の刺激電極４３ａ、４３ｂに電気刺激信号が出力し、全ての筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）から比較回路１３を介して出力される誘発筋電信号のレベルを比較する。電気刺激信号により誘発される誘発筋電信号は、筋線維の長手方向に沿って伝搬するので、同一の仮想同心円ｒ上で露出する筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）のうち、誘発筋電信号のレベルが比較的高い筋電検出電極(以下、特定筋電検出電極４１（ｒ，ｍ）という)が、筋５０の近傍の体表面に密着していると推定できる。従って、本実施の形態に係る筋状態測定シート４０によれば、筋５０の筋線維方向５０Ｃが明瞭ではなくても、一組の刺激電極４３ａ、４３ｂと特定筋電検出電極４１（ｒ，ｍ）が筋線維方向５０Ｃに沿って配置されるので、その特定筋電検出電極４１（ｒ，ｍ）についての潜時と、その特定筋電検出電極４１（ｒ，ｍ）が露出する仮想同心円ｒの半径、すなわち電気刺激位置の陽極４３ａと特定筋電検出電極４１（ｒ，ｍ）間の間隔からＭ波の伝搬速度を一定の精度で検出できる。
【０１３０】
また、この筋状態測定シート４０を用いた評価システム１８では、一組の刺激電極４３ａ、４３ｂが露出する中心から複数の筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）が多方向に分散する位置に露出しているので、複数の筋電検出電極４１（ｒ，ｑ）から検出される誘発筋電信号を比較して電気刺激位置を中心とする周囲の筋５０の有無や筋５０の組成を得ることができる。
【０１３１】
図１３、図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る筋状態測定シート３０を示し、筋状態測定シート３０を用いた評価システムは、電気刺激により誘発されるＭ波の伝搬速度とともに、電気刺激により伸縮する筋５０の機械的変位で発生する筋音をもとに筋５０の疲労度を評価するものであり、筋状態測定シート３０は、絶縁シート本体３１に、陽極３２ａと陰極３２ｂからなる一組の刺激電極３２と、４個の筋電検出電極３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄの他に、筋音センサー３４が一体に形成されている。以下、この筋状態測定シート３０と筋状態測定シート３０を用いた評価システムについて説明するが、筋状態測定シート３０を用いた評価システムは、評価システム１０にマイクロフォン３４の出力をロガー１５へ出力する構成を加えただけであるので、上述の筋状態測定シート１及び評価システム１０と同一若しくは同様に作用する構成には、同一の番号を用いてその詳細な説明を省略する。
【０１３２】
図１３に示すように、筋状態測定シート３０は、ＰＥＴ等からなる可撓性の長方形の絶縁シート本体２２の底面側に、陽極３２ａと陰極３２ｂからなる一組の刺激電極３２と、４個の筋電検出電極３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄと、各筋電検出電極３３にそれぞれ接続する図示しない引き出しパターン６とを印刷形成したフレキシブル印刷配線板で形成され、絶縁シート本体２２の陽極３２ａと陰極３２ｂの間に穿設された取付孔３５に、筋音センサーとなるマイクロフォン３４が挿通して一体に固定され、その検知面３４ａが絶縁シート本体２２の底面に臨んでいる。
【０１３３】
疲労度を評価する筋５０に電気刺激信号を加えて刺激すると、上述したように筋５０に筋活動電位が誘発されるとともに、刺激を受けた筋線維が収縮する際に筋５０が側方に拡大し、一種の圧波が発生すると考えられている。筋音センサー３４は、この筋５０が側方に伸縮する機械的な微振動の変位を筋音として検出し、データ処理装置１６が解析可能な電気信号に変換する。筋音の周波数や振幅は、後述するように筋５０の活動状態と一定の相関があると考えられ、この筋５０の活動状態を評価する目的から、筋音センサーとして、加速度センサーやマイクロフォンを用いることができる。本実施の形態では、筋音センサーを筋状態測定シート３０に一体に取り付けて筋５０の体表面に密着させるので、運動中に体動による加速度を含んで検出する加速度センサーは適さず、マイクロフォン３４を用いる。
【０１３４】
一組の刺激電極３２の陽極３２ａと陰極３２ｂは、それぞれ長方形の輪郭で、絶縁シート本体２２の底面の長手方向で対向する両辺に沿って臨んでいる。本実施の形態においても、刺激発生装置１２から陽極３２ａと陰極３２ｂ間に出力される電気刺激信号は、５ｍＡ以上であるので、電気刺激信号による痛みを感じないように、陽極３２ａと陰極３２ｂの絶縁シート本体２２の底面に露出する露出面積は、それぞれ１００ｍｍ２以上としている。
【０１３５】
また、筋状態測定シート３０は、図１４に示すように、その長手方向が評価する筋５０の筋線維の方向に一致するように体表面に位置決めするので、陽極３２ａと陰極３２ｂがいずれも評価する筋５０の体表面上に密着するように、絶縁シート本体２２の長手方向の陽極３２ａと陰極３２ｂの間隔は、少なくとも筋５０の筋線維の長さより短い間隔となっている。
【０１３６】
４個の筋電検出電極３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、陽極３２ａと陰極３２ｂの間で、それぞれ絶縁シート本体２２の周辺に平行な長方形の四隅の位置で絶縁シート本体２２の底面に臨んでいる。このように、筋活動電位を検出する筋電検出電極３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、一組の刺激電極３２ａ、３２ｂ、３３ｃ、３３ｄの間に配置してもよい。また、Ｍ波の伝搬速度を３ｍ／ｓ乃至５ｍ／ｓ、Ｍ波の周波数を、２００Ｈｚ以下として、絶縁シート本体２２の長手方向で離間する筋電検出電極３３ａ、３３ｂと筋電検出電極３３ｃ、３３ｄの間隔は少なくとも１５ｍｍ未満とし、これにより、筋電検出電極３３ａ、３３ｂの潜時の平均と筋電検出電極３３ｃ、３３ｄの潜時の平均の差分からＭ波の伝搬速度を確実に検出できるようにしている。
【０１３７】
図１４に示すように、マイクロフォン３４の検知面３４ａは、絶縁シート本体２２の底面からわずかに突出する突曲面に形成され、これにより筋５０の体表面に密着して筋５０の側方への微振動による筋音を確実に検出することができる。また、検知面３４ａは、一組の刺激電極３２の陽極３２ａと陰極３２ｂの中間の位置で筋状態測定シート３０の底面に臨むので、図示するように、陽極３２ａと陰極３２ｂを筋５０の筋線維の方向の両側の体表面に密着させた場合に、電気刺激位置に近接し、側方に膨らみ、振幅が最も大きい筋５０の中央の体表面に密着されるので、筋５０に発生する筋音を高い精度で検出できる。
【０１３８】
マイクロフォン３４が検出する筋音から筋５０の疲労度を評価するため、評価システムでは、筋５０を持続的に伸縮させながら、陽極３２ａと陰極３２ｂへ電気刺激信号を加えるとともに、一定の経過時間毎にマイクロフォン３４が検出する筋音の波形をロガー１５で記録し、データ処理装置１６は、ロガー１５に記録された筋音の波形を表す誘発筋音図ＭＭＧを生成する。
【０１３９】
運動にともなって筋５０の筋疲労が亢進すると、筋線維の側方への広がりが徐々に狭くなっていき、振幅が減少していくので、一定の経過時間毎の誘発筋音図ＭＭＧに表れる筋音の振幅から筋５０の筋疲労を評価できる。
【０１４０】
一方、一定の経過時間毎に筋電検出電極３３ａ、３３ｂと筋電検出電極３３ｃ、３３ｄについて電気刺激からＭ波を検出するまでの潜時の差分と、両者の筋状態測定シート３０の長手方向に沿った間隔とからＭ波の伝搬速度を検出し、Ｍ波の伝搬速度の低下からも筋５０の筋疲労を評価できる。
【０１４１】
また、筋５０の疲労が亢進すると、筋５０の収縮性を補うための運動単位の動員数及び発火頻度が増加し、誘発筋電図ＥＭＧに表れる筋活動電位の振幅も大きくなるので、Ｍ波の振幅の変化から筋５０の疲労度を評価することもできる。
【０１４２】
また、筋疲労がすすむにつれて筋５０が硬直する凝りの目安である筋硬度は、物質としての密度に依存し、物体の共振周波数は物体の密度に依存するので、電気刺激信号の周波数を徐々に変化させて観測される筋音の共振周波数から筋硬度を定量的に評価することもできる。筋音の周波数は、Ｍ波の周波数より一桁低い１００Ｈｚ以下ではあるので、例えば、１Ｈｚから１００Ｈｚで電気刺激信号の周波数を徐々に上げていき、データ処理装置１６において、筋音図ＭＭＧの最大振幅が得られた時刻の前後の筋音図信号を抽出し、抽出した筋音図信号をＦＦＴ法（フーリエ変換）によりパワースペクトル密度を求め、パワースペクトル密度のピーク値が得られた際の周波数を共振周波数とする。
【０１４３】
更に、電気刺激信号の周波数に対して、誘発筋音図ＭＭＧの周波数成分が同期しているか否かによって、評価する筋５０が速筋であるか遅筋のいずれのタイプであるかを評価できる。例えば遅筋タイプのヒラメ筋は、高頻度刺激に機械的な追従ができないので、電気刺激信号に同期しない。
【０１４４】
このように、電気刺激を加えることにより発生する筋音や筋活動電位から、筋５０の種々の活動状態を客観的に評価できるが、いずれの方法で評価する場合であっても、筋状態測定シート３０の絶縁シート本体２２に、陽極３２ａと陰極３２ｂからなる一組の刺激電極３２と、４個の筋電検出電極３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄと、マイクロフォン３４が一体に形成され、相互が固定した間隔で筋状態測定シート３０の底面に臨むので、電気刺激位置と筋活動電位や筋音を検出する検出位置が常に一定で、運動中であっても電気刺激位置や検出位置が移動しないので、筋活動電位や筋音から筋５０の活動状態を正確に評価できる。
【０１４５】
上述の実施の形態では、粘着層によって絶縁シートの底面を筋５０の体表面に粘着させているが、体表面の所定位置に位置決めできれば、バンドなどで体表面に巻き付けて位置決めしてもよい。
【０１４６】
また、絶縁シートの底面に一体に取り付けられる複数の筋電検出電極間の間隔は、既知の間隔であれば、かならずしも等距離である必要はない。
【０１４７】
また、筋状態測定シートに接続する評価システムの各部の構成は、バンドなどで身体に取り付ける装置内に配置し、身につけるものであってもよい。
【０１４８】
また、リファレンス電極は、刺激電極の陰極と兼ねたが、陰極とは別に絶縁シート本体に取り付けてもよい。
【０１４９】
また、電気刺激信号を加えてから筋電検出電極でＭ波の立ち上がりを検出するまでの時間を潜時として、Ｍ波の伝搬速度を検出したが、電気刺激信号を加えてからＭ波の開始時から終了時までのいずれかの時刻を特定できれば、その時刻までの時間を潜時として、Ｍ波の伝搬速度を検出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明は、運動中の筋の活動状態を評価する評価システムに用いる筋状態測定シートに適している。
【符号の説明】
【０１５１】
１、２０、３０、４０  筋状態測定シート
２  刺激電極
３、２１、３３  筋電検出電極
４、３１  絶縁シート本体
６  引き出しパターン
３４  筋音センサー
５０  筋
５０Ｃ  筋の筋線維方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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