JP2007089676A - Myoelectric potential detector and input interface apparatus equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筋収縮に伴って発生する筋電位を検出する筋電位検出装置およびこれを備える入力インタフェース装置に関する。 The present invention relates to a myoelectric potential detection device that detects a myoelectric potential generated with muscle contraction and an input interface device including the same.
従来、この種の筋電位検出装置としては、人の皮膚に接触させた状態で筋電位を計測する電極をプレートに取り付けたもの(例えば特許文献1参照)や表面電極を手に装着できる伸縮自在のバンドの内面に設けたもの(例えば特許文献2参照)などが提案されている。前者の装置では、電極に可撓性の材料を用いたり電極が導電パターンによって形成されたフレキシブル基板を用いたりすることにより、電極を皮膚と密着させて安定して筋電位を計測することができる、としており、後者の装置では、表面電極をバンドの内面に設けることにより、表面電極の人体への装着を簡単なものとすることができる、としている。
しかしながら、上述した筋電位検出装置では、多数の電極を配置(例えば二次元アレイ状に配置)して筋電位を計測しようとする場合には、個々の電極に対して個別に配線する必要から、電極の数が増加するほど配線も増加し、これに伴って人の腕や手,足などに装着して使用する際にその可動範囲が制限されてしまう。上述した前者の筋電位検出装置のように、フレキシブル基板上に配線をプリントすることを考えたときでも、その伸縮性が十分でないために人の腕や手,足などの曲率が大きな曲面部分に装着するときには十分な接触圧を保った状態で装着することができない場合があるし、装着の繰り返しによって配線が断線する場合も考えられる。 However, in the above-described myoelectric potential detection device, when it is intended to measure myoelectric potential by arranging a large number of electrodes (for example, arranged in a two-dimensional array), it is necessary to individually wire each electrode. As the number of electrodes increases, the number of wirings increases, and as a result, the movable range is limited when worn on a person's arm, hand, foot, or the like. Like the former myoelectric potential detection device described above, even when considering wiring to be printed on a flexible substrate, the elasticity of the wiring is not sufficient so that the curvature of human arms, hands, feet, etc. is large. When mounting, it may not be possible to mount with sufficient contact pressure, or the wiring may be disconnected due to repeated mounting.
本発明の筋電位検出装置およびこれを備える入力インタフェース装置は、こうした問題を解決し、複数の筋電位計測素子を配置するものとしても各筋電位計測素子の皮膚との接触状態をより適切な状態として安定して筋電位を検出できるようにすることを目的の一つとする。本発明の筋電位検出装置およびこれを備える入力インタフェース装置は、複数の筋電位計測素子を配置するものとしても装着をより容易なものとすることを目的の一つとする。 The myoelectric potential detection device of the present invention and the input interface device including the same solve such problems, and even when a plurality of myoelectric potential measuring elements are arranged, the contact state of each myoelectric potential measuring element with the skin is more appropriate. One of the purposes is to enable stable detection of myoelectric potential. One of the objects of the myoelectric potential detection device of the present invention and the input interface device including the same is to make it easier to wear even if a plurality of myoelectric potential measuring elements are arranged.
本発明の筋電位検出装置およびこれを備える入力インタフェース装置は、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。 In order to achieve at least a part of the above-described object, the myoelectric potential detection device and the input interface device including the same of the present invention employ the following means.
本発明の第1の筋電位検出装置は、
筋収縮に伴って発生する筋電位を検出する筋電位検出装置であって、
所定間隔を隔てて対向配置された第1の導電層と第2の導電層とを有する柔軟なシート部材と、
前記第1の導電層と前記第2の導電層とに電気的に接続された状態で前記シート部材に取り付けられ、皮膚に接触させた状態で筋電位信号を計測可能な複数の筋電位計測素子と、
前記第1の導電層と前記第2の導電層とを介して前記複数の筋電位計測素子に電気的に接続され、通信により前記複数の筋電位計測素子の各々で計測された筋電位信号を取得する筋電位取得手段と、
を備えることを要旨とする。
The first myoelectric potential detection apparatus of the present invention comprises:
A myoelectric potential detecting device for detecting a myoelectric potential generated with muscle contraction,
A flexible sheet member having a first conductive layer and a second conductive layer disposed to face each other at a predetermined interval;
A plurality of myoelectric potential measuring elements attached to the sheet member in a state of being electrically connected to the first conductive layer and the second conductive layer and capable of measuring a myoelectric potential signal in a state of being in contact with the skin When,
The myoelectric potential signals that are electrically connected to the plurality of myoelectric potential measuring elements through the first conductive layer and the second conductive layer and measured by each of the plurality of myoelectric potential measuring elements through communication are obtained. Myoelectric potential acquisition means for acquiring;
It is a summary to provide.
この本発明の第1の筋電位検出装置では、皮膚に接触させた状態で筋電位信号を計測可能な複数の筋電位計測素子を、所定間隔を隔てて対向配置された第1の導電層と第2の導電層とを有する柔軟なシート部材に第1の導電層と第2の導電層とに電気的に接続された状態で取り付け、筋電位取得手段を、第1の導電層と第2の導電層とを介して複数の筋電位計測素子に電気的に接続し、通信により複数の筋電位計測素子の各々で計測された筋電位を取得する。したがって、複数の筋電位計測素子の各々に対して個別に配線する必要がないから、複数の筋電位計測素子の各々に対して個別に配線することによる不具合を回避することができる。この結果、複数の筋電位計測素子を配置するものとしても各筋電位計測素子の皮膚との接触状態をより適切な状態として安定して筋電位を検出することができる。 In the first myoelectric potential detection device of the present invention, a plurality of myoelectric potential measuring elements capable of measuring a myoelectric potential signal in contact with the skin are arranged with a first conductive layer arranged to face each other at a predetermined interval. A flexible sheet member having a second conductive layer is attached in a state of being electrically connected to the first conductive layer and the second conductive layer, and the myoelectric potential acquisition means is connected to the first conductive layer and the second conductive layer. Are electrically connected to the plurality of myoelectric potential measuring elements via the conductive layer, and the myoelectric potential measured by each of the plurality of myoelectric potential measuring elements is acquired by communication. Therefore, since it is not necessary to individually wire each of the plurality of myoelectric potential measuring elements, it is possible to avoid a problem caused by individually wiring each of the plurality of myoelectric potential measuring elements. As a result, even when a plurality of myoelectric potential measuring elements are arranged, myoelectric potential can be stably detected with the contact state of each myoelectric potential measuring element with the skin being more appropriate.
本発明の第2の筋電位検出装置は、
筋収縮に伴って発生する筋電位を検出する筋電位検出装置であって、
所定間隔を隔てて対向配置された第1の導電層と第2の導電層とを有する柔軟なシート部材と、
前記第1の導電層と前記第2の導電層との間の領域を信号伝達領域として所定周波数帯の電磁波を用いて信号を送受信可能に前記シート部材に取り付けられ、皮膚に接触させた状態で筋電位信号を計測可能な筋電位計測素子と、
前記信号伝達領域において前記所定周波数帯の電磁波を用いて信号を送受信可能で、通信により前記複数の筋電位計測素子の各々で計測された筋電位信号を取得する筋電位取得手段と、
を備えることを要旨とする。
The second myoelectric potential detection device of the present invention comprises:
A myoelectric potential detecting device for detecting a myoelectric potential generated with muscle contraction,
A flexible sheet member having a first conductive layer and a second conductive layer disposed to face each other at a predetermined interval;
With the region between the first conductive layer and the second conductive layer as a signal transmission region, it is attached to the sheet member so that signals can be transmitted and received using electromagnetic waves of a predetermined frequency band, and in contact with the skin A myoelectric potential measuring element capable of measuring a myoelectric potential signal;
A myoelectric potential acquisition means capable of transmitting and receiving signals using the electromagnetic waves of the predetermined frequency band in the signal transmission region, and acquiring a myoelectric potential signal measured by each of the plurality of myoelectric potential measuring elements by communication;
It is a summary to provide.
この本発明の第2の筋電位検出装置では、皮膚に接触させた状態で筋電位信号を計測可能な複数の筋電位計測素子を、所定間隔を隔てて対向配置された第1の導電層と第2の導電層とを有する柔軟なシート部材に第1の導電層と第2の導電層との間の領域を信号伝達領域として所定周波数帯の電磁波を用いて信号を送受信可能に取り付け、信号伝達領域において所定周波数帯の電磁波を用いて信号を送受信可能な筋電位取得手段により、通信により複数の筋電位計測素子の各々で計測された筋電位を取得する。したがって、複数の筋電位計測素子の各々に対して個別に配線する必要がないから、複数の筋電位計測素子の各々に対して個別に配線することによる不具合を回避することができる。この結果、複数の筋電位計測素子を配置するものとしても各筋電位計測素子の皮膚との接触状態をより適切な状態として安定して筋電位を検出することができる。 In the second myoelectric potential detection device of the present invention, a plurality of myoelectric potential measuring elements capable of measuring a myoelectric potential signal in contact with the skin are arranged with a first conductive layer opposed to each other at a predetermined interval. A flexible sheet member having a second conductive layer is attached so that a signal can be transmitted and received using an electromagnetic wave of a predetermined frequency band with a region between the first conductive layer and the second conductive layer as a signal transmission region. The myoelectric potential measured by each of the plurality of myoelectric potential measuring elements is acquired by communication by the myoelectric potential acquiring means capable of transmitting and receiving signals using electromagnetic waves of a predetermined frequency band in the transmission region. Therefore, since it is not necessary to individually wire each of the plurality of myoelectric potential measuring elements, it is possible to avoid a problem caused by individually wiring each of the plurality of myoelectric potential measuring elements. As a result, even when a plurality of myoelectric potential measuring elements are arranged, myoelectric potential can be stably detected with the contact state of each myoelectric potential measuring element with the skin being more appropriate.
こうした本発明の第1または第2の筋電位検出装置において、前記複数の筋電位計測素子は、各々識別情報が記憶され、前記筋電位取得手段は、前記識別情報を用いて前記通信を行なうことによって前記複数の筋電位計測素子の各々で計測された筋電位を検出する手段であるものとすることもできる。こうすれば、簡易な手法により複数の筋電位計測素子の各々で計測された筋電位を検出することができる。 In the first or second myoelectric potential detection apparatus of the present invention, identification information is stored in each of the plurality of myoelectric potential measuring elements, and the myoelectric potential acquisition means performs the communication using the identification information. Thus, it may be a means for detecting a myoelectric potential measured by each of the plurality of myoelectric potential measuring elements. In this way, the myoelectric potential measured by each of the plurality of myoelectric potential measuring elements can be detected by a simple method.
また、本発明の第1または第2の筋電位検出装置において、前記シート部材は、伸縮性を有する部材であるものとすることもできる。こうすれば、筋電位計測素子の皮膚への接触状態をより良好な状態とすることができ、より安定して筋電位を検出することができる。 In the first or second myoelectric potential detection device of the present invention, the sheet member may be a stretchable member. In this way, the contact state of the myoelectric potential measuring element with the skin can be improved, and the myoelectric potential can be detected more stably.
さらに、本発明の第1または第2の筋電位検出装置において、前記シート部材は、人の所定部位に巻き付けて装着可能なバンド状に形成されてなるものとすることもできる。こうすれば、所定部位への装着をより容易なものとすることができる。この態様の本発明の第1または第2の筋電位検出装置において、前記複数の筋電位計測素子は、前記所定部位の周りの全周に亘って筋電位信号が計測されるよう配置されてなるものとすることもできる。こうすれば、バンドの回転方向のズレに依存しない筋電位の検出が可能となり、人の所定部位の筋電位を検出する際の位置合わせを不要としたり容易なものとすることができる。 Furthermore, in the first or second myoelectric potential detection device of the present invention, the sheet member may be formed in a band shape that can be wound around a predetermined part of a person. In this way, it is possible to make the attachment to the predetermined part easier. In this aspect of the first or second myoelectric potential detection device of the present invention, the plurality of myoelectric potential measuring elements are arranged so that myoelectric potential signals are measured over the entire circumference around the predetermined site. It can also be. In this way, the myoelectric potential can be detected without depending on the shift in the rotation direction of the band, and the alignment when detecting the myoelectric potential of a predetermined part of the person can be made unnecessary or easy.
本発明の第1または第2の筋電位検出装置において、前記複数の筋電位計測素子は、各々前記計測した筋電位信号を増幅する増幅手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、外来ノイズに対する影響を受けにくくすることができる。この態様の本発明の第1または第2の筋電位検出装置において、前記複数の筋電位計測素子は、各々前記増幅手段によって増幅された筋電位信号をディジタル信号に変換するA/Dコンバータを備えるものとすることもできる。こうすれば、外来ノイズに対する影響を更に受けにくくすることができる。 In the first or second myoelectric potential detection device of the present invention, each of the plurality of myoelectric potential measuring elements may include amplification means for amplifying the measured myoelectric potential signal. By doing so, it is possible to make it less susceptible to external noise. In this aspect of the first or second myoelectric potential detection device of the present invention, each of the plurality of myoelectric potential measuring elements includes an A / D converter that converts myoelectric potential signals amplified by the amplifying means into digital signals. It can also be. In this way, it is possible to make it less susceptible to external noise.
本発明では、上述した筋電位検出装置の態様の他に、筋電位検出装置を備える入力インタフェース装置の形態とすることもできる。 In the present invention, in addition to the above-described myoelectric potential detection device, an input interface device including the myoelectric potential detection device may be used.
次に、本発明を実施するための最良の形態を実施例を用いて説明する。 Next, the best mode for carrying out the present invention will be described using examples.
図1は、本発明の一実施例としての筋電位検出装置10を人の前腕に装着している様子を示す説明図であり、図2は、シート部20を皮膚との接触面の側から見た斜視図であり、図3は、シート部20を皮膚との接触面とは反対の面の側から見た斜視図であり、図4は、実施例の筋電位検出装置10の回路構成の一例を示す回路構成図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a state in which a myoelectric
第1実施例の筋電位検出装置10は、図示するように、人の前腕に巻き付けて装着可能なシート部20と、シート部20における皮膚との接触面に前腕の全周に亘って配置され筋収縮に伴って発生する筋電位を計測する複数個(n個)の筋電位計測素子30と、同軸ケーブル42によりn個の筋電位計測素子30と電気的に接続され通信によりn個の筋電位計測素子30の各々で計測された筋電位信号を個別に取得可能な信号取得部50と、を備える。
As shown in the figure, the myoelectric
シート部20は、図2および図3に示すように、二つの導電層22,24によって絶縁体(誘電体)26を狭持してなる三層構造のシート体として構成されている。二つの導電層22,24は、いずれも柔軟性かつ収縮性を有する導電性材料(例えば、導電性を有する布やゴムなど)により形成され、絶縁体26は、柔軟性かつ収縮性を有する絶縁性材料(例えば、絶縁性を有する布やゴムなど)により形成されている。シート部20における皮膚との接触面側の導電層22には、2次元アレイ状にn個の開口部22aが形成されており、この開口部22aの各々にn個の筋電位計測素子30の各々が取り付けられている。シート部20の皮膚との接触面側の導電層22の端部には面ファスナのフック面28aが形成され、シート部20の皮膚との接触面とは反対の面側の導電層24の端部には面ファスナのループ面28bが形成されており、シート部20を前腕に巻き付けた状態でフック面28aをループ面28bに押し付けることによって両者を貼り合わせてシート部20を前腕に装着できるようになっている。また、シート部20には、二つの導電層22,24と信号取得部50(同軸ケーブル42)とを電気的に接続するためのコネクタ40が取り付けられている。図5にコネクタ40の内部構造の一例を示す。コネクタ40は、図示するように、導電層24に形成された開口部24aに取り付けられて、二つの導電層22,24と同軸ケーブル42との電気的な接続を行なう。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
また、第1実施例の筋電位検出装置10は、図4に示すように、電気的には同軸ケーブル42を介して信号取得部50に対してn個の筋電位計測素子30の各々が並列接続されており、信号取得部50は、二つの導電層22,24間を低ビットレート(例えば数10kbps)の信号電位によってn個の筋電位計測素子30と通信することができるようになっている。二つの導電層22,24の信号線には、コイル29bを介して直流電源29aが接続されている。したがって、コイル29bのインダクタンスをLとしたときにLωが所定値(例えば、1kΩ)以上になる角周波数ωにおいては信号線の電位を容易に変動させることができる。このため、信号線に接続されている端子(筋電位計測素子30あるいは信号取得部50の端子)のうち一つだけが角周波数ωの交流信号を送出し他の端子は高入力インピーダンスの状態で受信状態にある場合には全ての端子において送出信号が検出されることになる。したがって、例えば、角周波数ωの交流信号の振幅を変動させ、ASK(Amplitude Shift Keying)などの標準的手法で信号符号を伝達することができる。また、n個の筋電位計測素子30は、直流電源29aが接続されることから、直流電源29aからの電力の供給を受けて動作することができる。なお、信号取得部50は、ケーブル62によりコンピュータ60に接続されており、必要に応じて信号をやり取りできるようになっている。
Further, as shown in FIG. 4, the myoelectric
図6は、筋電位計測素子30の構成の概略を示す構成図である。n個の筋電位計測素子30は、図示するように、いずれも、2個の測定電極32a,32bと1個の基準電極32cとにより構成された電極部32と、測定電極32aと基準電極32cとの間に生じる電位差と測定電極32bと基準電極32cとの間に生じる電位差との差分を増幅することにより両電位差に共通に加算される同相ノイズ(装置の基準電位を変動させるハムノイズなどの周囲ノイズ)を除去すると共に両電位差に対して逆相で入る筋電位信号を増幅する差動増幅器34と、この差動増幅器34によって増幅された筋電位信号に対して不要な周波数成分をカットするフィルタ(ハイパスフィルタ,ローパスフィルタ,バンドパスフィルタ,ノッチフィルタなど)36と、フィルタ36を通過した筋電位信号を所定のサンプリング周波数(例えば、数10kHz〜数kHz程度の信号として現われる筋電位信号に対して10kHzのサンプリング周波数)をもってディジタル信号に変換するA/Dコンバータ38と、変換されたディジタル信号を記憶すると共に記憶したディジタル信号を要求に応じて二つの電極39a,39bから導電層22,24を介して信号取得部50に送信する通信部39と、を備える。通信部39には、信号取得部50と通信する際に個々を識別するために必要な素子IDが記憶されている。
FIG. 6 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of the myoelectric
こうして構成された第1実施例の筋電位検出装置10の動作、特に、n個の筋電位計測素子30の各々で計測された筋電位信号を信号取得部50で取得する際の動作について説明する。図7は、第1実施例の筋電位検出装置10の信号取得部50により実行される信号取得処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎に繰り返し実行される。
The operation of the myoelectric
信号取得処理では、まず、素子IDを指定してn個の筋電位計測素子30のすべてに対して応答要求を一斉送信(ブロードキャスト)する処理を行なう(ステップS100)。応答要求のコマンドには素子IDが含まれており、そのIDは本処理の実行が開始されたときに初期化ルーチンにより値1(ここでは、n個の筋電位計測素子30のうち筋電位信号を取得する最初の素子を示す値)に設定される。一斉送信によって応答要求を受信したn個の筋電位計測素子30は、応答要求に係る素子IDと自己の素子IDとを照合し、素子IDが一致しないときにはそのまま応答要求を無視し、素子IDが一致するときには計測された筋電位信号(ディジタル信号)を信号取得部50に向けて送信する処理を行なう。指定した素子IDと一致する素子IDを持つ筋電位計測素子30から筋電位信号を受信すると(ステップS110)、素子IDを値1だけインクリメントして(ステップS120)、インクリメントした素子IDと値n+1とを比較し(ステップS130)、素子IDが値n+1未満と判定されると次の筋電位計測素子30からの筋電位信号を取得するためにステップS100に戻ってステップS100〜S120の処理を繰り返し、素子IDが値n+1と判定されると、n個の筋電位計測素子30のすべての筋電位信号を取得したとして取得した筋電位信号をコンピュータ60に出力する処理を行なって(ステップS140)、信号取得処理を終了する。
In the signal acquisition process, first, a process for simultaneously transmitting (broadcasting) a response request to all the n myoelectric
こうして信号取得部50から筋電位信号を入力したコンピュータ60は、入力した筋電位信号を解析する。実施例では、筋電位計測素子30をシート部20における皮膚との接触面に前腕の全周に亘って配置したから、前腕の周りを循環的に2次元パターンとして解析することができる。こうした筋電位信号を用いることにより、例えば、どの筋がどの程度活動しているのかを調べてスポーツ選手の動作解析などに利用することができる他、本デバイスを前腕部に巻いた場合にはどの指が動いているのかがわかるため携帯電話やPDAなどの情報端末にデータを入力するための入力デバイスとして用いたり、筋電位信号が人が動作を起こそうとする際の筋肉への神経パルスとして生じることを利用して義手や義足などの人の動作をサポートする機器を操作するための入力デバイスとして用いたり、筋電位信号が実際の動作が始まる前に生じることから遠隔操作システムにおいて操作遅延を解消できる入力デバイスとして用いたり,ゲームなどの操作を伴う入力デバイスに用いたりする等の様々な入力インタフェース装置としても利用することができる。
Thus, the
以上説明した第1実施例の筋電位検出装置10によれば、絶縁体26を挟む二つの導電層22,24を有する柔軟性かつ伸縮性のあるシート部20にn個の筋電位計測素子30を配置すると共に通信によりシート部20の二つの導電層22,24を介してn個の筋電位計測素子30の各々で計測された筋電位信号を取得するから、柔軟性かつ伸縮性のあるシート部20を人体(前腕)に巻き付けて装着することにより十分な接触圧を保った状態で筋電位を検出することができる。この結果、筋電位をより安定して検出することができる。しかも、n個の筋電位計測素子30に対して個別に配線しないから、n個の筋電位計測素子30に対して個別に配線することによる不具合、例えば、断線のおそれや筋電位を検出する際に人体の動作が制限されるなどの不具合を回避することができ、より安定して筋電位信号を検出することができる。また、前腕の全周に亘って筋電位計測素子30を配置したから、検出された筋電位信号の2次元パターンを計算機によって解析し各筋肉の存在する場所を計算によって同定することによって、バンドの回転方向のズレに依存しない筋電位信号を検出することができ、シート部20の位置合わせの必要をなくしたり位置合わせを容易なものとすることができる。この結果、筋電位検出装置10の装着をより容易なものとすることができる。
According to the myoelectric
ここで、実施例の絶縁体26を挟む二つの導電層22,24を有するシート部20がシート部材に相当し、n個の筋電位計測素子30が複数の筋電位計測素子に相当し、図7の信号取得処理を実行する信号取得部50が筋電位取得手段に相当する。
Here, the
次に、第2実施例の筋電位検出装置について説明する。第2実施例の筋電位検出装置は、主として、筋電位計測素子130とコネクタ140と信号取得部150とが異なる点を除いて第1実施例の筋電位検出装置10と同様の構成をしている。したがって、第2実施例の筋電位検出装置の各構成のうち第1実施例の筋電位検出装置10と同一の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は重複するから省略する。
Next, the myoelectric potential detection apparatus according to the second embodiment will be described. The myoelectric potential detection apparatus of the second embodiment mainly has the same configuration as the myoelectric
図8は、第2実施例の筋電位検出装置のシート部20を皮膚との接触面の側から見た斜視図であり、図9は、第2実施例の筋電位検出装置のシート部20を皮膚との接触面とは反対の面の側から見た斜視図であり、図10は、シート部20に配置される複数の筋電位計測素子130の構成の概略を示す構成図であり、図11は、シート部20に近接されるコネクタ140の形状の一例を示す説明図である。
FIG. 8 is a perspective view of the
シート部20には、図8に示すように、二つの電極139a,139bが導電層22に形成された開口部22aに近接するようn個の筋電位計測素子130が取り付けられている。n個の筋電位計測素子130は、シート部20の皮膚との接触面側の導電層22に2次元アレイ状に形成されたn個の開口部22aに取り付けられており、図10に示すように、いずれも、第1実施例の筋電位計測素子30と同様の、電極部32と、差動増幅器34と、フィルタ36と、A/Dコンバータ38とを備える他、第1実施例の通信部39に代えて、二つの電極139a,139bから開口部22aに高周波の電界(例えば、2.4GHzのマイクロ波)を印加可能な無線通信部139を備える。
As shown in FIG. 8, n myoelectric
また、シート部20には、図9に示すように、筋電位計測素子130と信号取得部150との通信を可能とするためのコネクタ140が近接された状態で配置されている。コネクタ140は、図11に示すように、皮膚との接触面とは反対の面側の導電層24に形成された開口部24aに近接された状態で使用され、開口部24aに近い方向に広がるよう断面が三角形状に形成された内側電極140aと、内側電極140aに対して所定間隔をもって配置され内面の断面が三角形状で外面の断面が凸状に形成された外側電極140bとからなる軸対称形状により構成されている。コネクタ140は、図示しないインピーダンス整合器を介して同軸ケーブル142により信号取得部150に接続されており、コネクタ140を開口部24aに近接させた状態で信号取得部150からのマイクロ波の送受信によって無線通信部139と通信できるようになっている。こうした通信手法は、二つの導電層22,24の間に高周波の電界を印加すると、内部を電磁波が等方的に伝搬することが示されていることを利用したものである。したがって、無線通信部139に対して個々を識別する素子IDを記憶させておけば、信号取得部150で図7の信号取得処理と同様に素子IDを指定して通信を行なうことによりn個の筋電位計測素子30の各々で計測された筋電位信号を取得することができる。この場合にも第1実施例と同様、ASKなどの標準的手法で信号符号が伝達される。なお、n個の筋電位計測素子30は、信号取得部150からマイクロ波送電によって供給された電力を受けて駆動することができる。勿論、これに限られず、n個の筋電位計測素子30に電源を搭載するものとしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 9, a
以上説明した第2実施例の筋電位検出装置によれば、絶縁体(誘電体)26を挟む二つの導電層22,24を有する柔軟性かつ伸縮性のあるシート部20の導電層22に形成されたn個の開口部22aにそれぞれn個の筋電位計測素子30を配置すると共に導電層24に形成された開口部24aに近接されたコネクタ140を介して二つの導電層22,24の間に高周波の電界(マイクロ波)を印加することにより通信してn個の筋電位計測素子30の各々で計測された筋電位信号を取得するから、第1実施例の筋電位検出装置10と同様の効果を奏することができる。また、二つの導電層22,24の間で電磁波をやり取りするから、電磁波の漏れを抑制することができる。
According to the myoelectric potential detection device of the second embodiment described above, the
第2実施例の筋電位検出装置では、図11に示すコネクタ140の形状を採用するものとしたが、図11の形状に限られず、例えば、図12および図12を図中A方向から見た図13に示すように、内側電極140aに代えて、細い導線240aがループをなし、円対称形状をした外側電極240bの1点に接続されたような形状でも電磁波の送受信が可能であり、通信に適した形状であれば如何なる形状を採用するものとしても構わない。また、こうした図11や図12に例示するコネクタ140,240の形状を筋電位計測素子130の電極139a,139bの形状として用いるものとしてもよい。この場合、筋電位計測素子130のサイズをより小さくするために5GHz帯などの高周波を用いて通信するものとすることが望ましい。
In the myoelectric potential detection apparatus of the second embodiment, the shape of the
第2実施例の筋電位検出装置では、筋電位計測素子130の電極139a,139bを二つの導電層22,24から離して配置するものとしたが、第1実施例の筋電位検出装置10における筋電位計測素子30の電極39a,39bと同様に、筋電位計測素子130の電極139a,139bをそれぞれ二つの導電層22,24に電気的に接続して配置し、この状態で電磁波を送受信するものとしてもよい。また、第2実施例の筋電位検出装置では、図11や図12のコネクタ140,240のように、シート部20に近接して配置するものとしたが、図14および図15に示すように、同軸ケーブル142との接合部340でインピーダンス整合するようシート部20の隅の幅を滑らかに変化させ、接合部340で同軸ケーブル142の内側芯線と外側導体とをそれぞれ二つの導電層22,24に直接接続して、この状態で電磁波を送受信するものとしてもよい。
In the myoelectric potential detection device of the second embodiment, the
第2実施例の筋電位検出装置では、n個の筋電位計測素子130と信号取得部150との間で直接通信することによりn個の筋電位計測素子130の各々で計測した筋電位信号を取得するものとしたが、個々の筋電位計測素子30の通信可能範囲によってはn個の筋電位計測素子30のうちのいくつかを中継しながらn個の筋電位計測素子130の各々で計測した筋電位信号を取得するものとしてもよい。その際、複数の素子ごとにユニットを構成し、信号転送のたびにユニットごとで情報圧縮を行ないながら転送を行なってもよい。
In the myoelectric potential detection device of the second embodiment, the myoelectric potential signals measured by each of the n myoelectric
第1実施例の筋電位検出装置10や第2実施例の筋電位検出装置では、信号取得部50,150を同軸ケーブル42,142を介してシート部20に接続するものとしたが、信号取得部50,150をシート部20に一体的に取り付けるものとしてもよいし、逆にコンピュータ60に信号取得部50,150の機能を一体として持たせてそこから直接制御するものとしてもよい。また、信号取得部50,150までをシート部20に一体的に取り付けた上でデータを標準的な無線ユニットによって無線伝送するものとしてもよい。そうすれば、ケーブルがなくなり装着が一層容易になる。
In the myoelectric
第1実施例の筋電位検出装置10や第2実施例の筋電位検出装置では、二つの導電層22,24を連続的な層として形成するものとしたが、これに限られず、例えば、二つの導電層22,24の一方または両方を網目状に形成するものとしてもよい。
In the myoelectric
第1実施例の筋電位検出装置10や第2実施例の筋電位検出装置では、シート部20の開口部22aを円形に形成するものとしたが、長方形や正方形など如何なる形状に形成するものとしてもよい。
In the myoelectric
第1実施例の筋電位検出装置10や第2実施例の筋電位検出装置では、前腕に巻き付けて装着するバンド型のものとして形成するものとしたが、バンド型とするものに限られず、例えば接着によって筋電位を計測する部位に貼り付けるものとしてもよい。
In the myoelectric
第1実施例の筋電位検出装置10や第2実施例の筋電位検出装置では、前腕の全周に亘って筋電位計測素子30を配置するものとしたが、必ずしも全周に亘って配置する必要はなく、一部の領域のみに配置するものとしてもよい。
In the myoelectric
第1実施例の筋電位検出装置10や第2実施例の筋電位検出装置では、前腕に装着するものに適用して説明したが、これに限られず、足やふともも,胴回り,手などの他の如何なる部位に装着するものとしてもよい。例えば、自動車の運転者の足に本装置を装着し、自動車のブレーキ操作を筋電位から予見して電子制御ブレーキを作動させることにより、ブレーキングを早めることも可能である。
The myoelectric
実施例では、n個の筋電位計測素子30が配置されたシート部20を人体に巻き付けて筋収縮に伴って発生する筋電位信号を検出する筋電位検出装置の形態として説明したが、こうした筋電位検出装置を備える入力インタフェースの形態とするものとしてもよい。
In the embodiment, the
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 The best mode for carrying out the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be implemented in the form.
本発明は、筋電位検出装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the manufacturing industry of myoelectric potential detection devices.
10 筋電位検出装置、20 シート部、22,24 導電層、22a,24a 開口部、26 絶縁体(誘電体)、28a フック面、28b ループ面、29a 直流電源、29b コイル、30,130 筋電位計測素子、32 電極部、32a,32b 測定電極、32c 基準電極、34 差動増幅器、36 フィルタ、38 A/Dコンバータ、39 通信部、139 無線通信部、39a,39b,139a,139b 電極、40,140,240 コネクタ、140a 内側電極、240a 細い導線、140b,240b 外側電極、42,142 同軸ケーブル、50,150 信号取得部、60 コンピュータ、62 ケーブル。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
所定間隔を隔てて対向配置された第1の導電層と第2の導電層とを有する柔軟なシート部材と、
前記第1の導電層と前記第2の導電層とに電気的に接続された状態で前記シート部材に取り付けられ、皮膚に接触させた状態で筋電位信号を計測可能な複数の筋電位計測素子と、
前記第1の導電層と前記第2の導電層とを介して前記複数の筋電位計測素子に電気的に接続され、通信により前記複数の筋電位計測素子の各々で計測された筋電位信号を取得する筋電位取得手段と、
を備える筋電位検出装置。 A myoelectric potential detecting device for detecting a myoelectric potential generated with muscle contraction,
A flexible sheet member having a first conductive layer and a second conductive layer disposed to face each other at a predetermined interval;
A plurality of myoelectric potential measuring elements attached to the sheet member in a state of being electrically connected to the first conductive layer and the second conductive layer and capable of measuring a myoelectric potential signal in a state of being in contact with the skin When,
The myoelectric potential signals that are electrically connected to the plurality of myoelectric potential measuring elements through the first conductive layer and the second conductive layer and measured by each of the plurality of myoelectric potential measuring elements through communication are obtained. Myoelectric potential acquisition means for acquiring;
A myoelectric potential detection apparatus comprising:
所定間隔を隔てて対向配置された第1の導電層と第2の導電層とを有する柔軟なシート部材と、
前記第1の導電層と前記第2の導電層との間の領域を信号伝達領域として所定周波数帯の電磁波を用いて信号を送受信可能に前記シート部材に取り付けられ、皮膚に接触させた状態で筋電位信号を計測可能な筋電位計測素子と、
前記信号伝達領域において前記所定周波数帯の電磁波を用いて信号を送受信可能で、通信により前記複数の筋電位計測素子の各々で計測された筋電位信号を取得する筋電位取得手段と、
を備える筋電位検出装置。 A myoelectric potential detecting device for detecting a myoelectric potential generated with muscle contraction,
A flexible sheet member having a first conductive layer and a second conductive layer disposed to face each other at a predetermined interval;
With the region between the first conductive layer and the second conductive layer as a signal transmission region, it is attached to the sheet member so that signals can be transmitted and received using electromagnetic waves of a predetermined frequency band, and in contact with the skin A myoelectric potential measuring element capable of measuring a myoelectric potential signal;
A myoelectric potential acquisition means capable of transmitting and receiving signals using the electromagnetic waves of the predetermined frequency band in the signal transmission region, and acquiring a myoelectric potential signal measured by each of the plurality of myoelectric potential measuring elements by communication;
A myoelectric potential detection apparatus comprising:
前記複数の筋電位計測素子は、各々識別情報が記憶され、
前記筋電位取得手段は、前記識別情報を用いて前記通信を行なうことによって前記複数の筋電位計測素子の各々で計測された筋電位信号を取得する手段である
筋電位検出装置。 The myoelectric potential detection device according to claim 1 or 2,
Each of the plurality of myoelectric potential measuring elements stores identification information,
The myoelectric potential acquisition means is means for acquiring a myoelectric potential signal measured by each of the plurality of myoelectric potential measuring elements by performing the communication using the identification information.
An input interface device comprising the myoelectric potential detection device according to claim 1.
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2005
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