特開 2024-100150 筋電センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024100150

(43)【公開日】2024-07-26

(54)【発明の名称】筋電センサ

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/296 20210101AFI20240719BHJP

   A61B 5/256 20210101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

A61B5/296

A61B5/256 210

A61B5/256 220

A61B5/256 230

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023003928

(22)【出願日】2023-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】森 健一

【テーマコード（参考）】

4C127

【Ｆターム（参考）】

4C127AA04

4C127LL13

(57)【要約】

【課題】検出精度を向上することができる筋電センサを提供する。
【解決手段】筋電センサは、生体に着用され、前記生体の変形に伴って変形可能な着用具と、前記着用具の一方の面に設けられた電極シートと、前記電極シートを前記一方の面に固定する固定部材と、を有し、前記電極シートは、複数の生体電極ユニットと、複数の前記生体電極ユニットのうちの２つの生体電極ユニット同士を電気的に接続する配線部材と、を有し、前記配線部材は、前記着用具と前記固定部材との間にあり、前記固定部材は、前記配線部材を前記一方の面に押し付ける。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体に着用され、前記生体の変形に伴って変形可能な着用具と、
前記着用具の一方の面に設けられた電極シートと、
前記電極シートを前記一方の面に固定する固定部材と、
を有し、
前記電極シートは、
複数の生体電極ユニットと、
複数の前記生体電極ユニットのうちの２つの生体電極ユニット同士を電気的に接続する配線部材と、
を有し、
前記配線部材は、前記着用具と前記固定部材との間にあり、
前記固定部材は、前記配線部材を前記一方の面に押し付ける筋電センサ。

【請求項2】

複数の前記生体電極ユニットは、第１方向と、前記第１方向に直交する第２方向とに並んで格子状に配置され、
前記配線部材は、
前記第１方向で隣り合う生体電極ユニット同士を接続する複数の第１配線部材と、
前記第２方向で隣り合う生体電極ユニット同士を接続する複数の第２配線部材と、
を有し、
前記固定部材は、
前記第１配線部材を前記一方の面に固定する第１固定部材と、
前記第２配線部材を前記一方の面に固定する第２固定部材と、
を有する請求項１に記載の筋電センサ。

【請求項3】

前記第１固定部材は、前記第２方向に並ぶ複数の前記第１配線部材を前記一方の面に固定し、
前記第２固定部材は、前記第１方向に並ぶ複数の前記第２配線部材を前記一方の面に固定する請求項２に記載の筋電センサ。

【請求項4】

前記配線部材は、
複数の前記生体電極ユニットが構成する格子の前記第１方向で最も外側に配置された複数の生体電極ユニットから前記第１方向で外側に延びる複数の第３配線部材と、
前記格子の前記第２方向で最も外側に配置された複数の生体電極ユニットから前記第２方向で外側に延びる複数の第４配線部材と、
を有し、
前記固定部材は、
前記第２方向に並ぶ複数の前記第３配線部材を前記一方の面に固定する第３固定部材と、
前記第１方向に並ぶ複数の前記第４配線部材を前記一方の面に固定する第４固定部材と、
を有する請求項２又は３に記載の筋電センサ。

【請求項5】

前記第３固定部材は、前記第２方向に並ぶ複数の前記第３配線部材を前記一方の面に固定し、
前記第４固定部材は、前記第１方向に並ぶ複数の前記第４配線部材を前記一方の面に固定する請求項４に記載の筋電センサ。

【請求項6】

複数の前記第４配線部材につながり、前記第１方向に延びる第５配線部材と、
複数の前記第３配線部材につながり、前記第２方向に延びる第６配線部材と、
を有し、
前記第１固定部材及び前記第３固定部材は、前記第５配線部材を前記一方の面に固定し、
前記第２固定部材及び前記第４固定部材は、前記第６配線部材を前記一方の面に固定する請求項５に記載の筋電センサ。

【請求項7】

前記第１方向及び前記第２方向は、前記着用具の長手方向及び短手方向から傾斜している請求項２又は３に記載の筋電センサ。

【請求項8】

前記配線部材は、フレキシブル配線基板又はケーブルである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の筋電センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、筋電センサに関する。

【背景技術】

【0002】

生体の筋肉の動作を検出するための装置として、複数の生体電極ユニットが互いに接続された筋電センサがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０２３５６８号公報

【特許文献2】特許第５１８４５２０号公報

【特許文献3】特開２０１１－１６１０２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近時、筋電センサにおける検出精度の更なる向上が望まれている。

【0005】

本開示は、検出精度を向上することができる筋電センサ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】

【0006】

本開示の一形態によれば、生体に着用され、前記生体の変形に伴って変形可能な着用具と、前記着用具の一方の面に設けられた電極シートと、前記電極シートを前記一方の面に固定する固定部材と、を有し、前記電極シートは、複数の生体電極ユニットと、複数の前記生体電極ユニットのうちの２つの生体電極ユニット同士を電気的に接続する配線部材と、を有し、前記配線部材は、前記着用具と前記固定部材との間にあり、前記固定部材は、前記配線部材を前記一方の面に押し付ける筋電センサが提供される。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、検出精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る筋電センサを例示する図である。

【図2】生体電極ユニットを例示する断面図である。

【図3】第１実施形態に係る筋電センサの使用方法を例示する図である。

【図4】第２実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【図5】第３実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【図6】第４実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【図7】第５実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【図8】第６実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。

【0010】

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は筋電センサに関する。図１は、第１実施形態に係る筋電センサを例示する図である。図１（ａ）は平面図であり、図１（ｂ）は断面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）中のIb-Ib線に沿った断面図に相当する。

【0011】

第１実施形態に係る筋電センサ１は、着用具１０と、電極シート２０と、固定部材３０とを有する。

【0012】

着用具１０は伸縮性を備えている。着用具１０は生体に着用される。着用具１０は生体の変形に伴って変形可能である。着用具１０は、例えばウレタン製のサポータである。着用具１０は、互いに固定される一対の固定具１１及び１２を有しており、例えば生体の腕、脚又は腰に巻き付けられる。固定具１１は着用具１０の一方の面１０Ａに設けられ、固定具１２は他方の面１０Ｂに設けられている。着用具１０の一方の面１０Ａの全体が面ファスナーのメスになっていて、固定具１２が面ファスナーのオスになっていてもよい。着用具１０は、長手方向と、長手方向に垂直な短手方向とを有する。固定具１１及び１２は、長手方向で互いに離れている。

【0013】

電極シート２０は着用具１０の一方の面１０Ａに設けられている。電極シート２０は、複数の生体電極ユニット４０と、複数の生体電極ユニット４０のうちの２つの生体電極ユニット４０同士を電気的に接続する複数の配線部材５０とを有する。

【0014】

生体電極ユニット４０は、第１方向と、第１方向に垂直な第２方向に複数並んで配置されている。第１方向は着用具１０の長手方向に平行であり、第２方向は着用具１０の短手方向に平行である。第２方向は、第１方向から反時計回りに９０度回転した方向である。生体電極ユニット４０は格子状、好ましくは正方格子状に配置されている。

【0015】

図２は、生体電極ユニット４０を例示する断面図である。生体電極ユニット４０は、基板４１と、一対の筋電電極４２と、電子部品４３と、コネクタ４４とを有する。例えば、電子部品４３及びコネクタ４４は基板４１の一方の面に設けられており、筋電電極４２は基板４１の他方の面に設けられている。電子部品４３の数は限定されない。電子部品４３は信号処理回路を構成する。信号処理回路は、例えば、フィルタ、差動アンプ及びスイッチを含む。コネクタ４４は電子部品４３に電気的に接続されており、後述の配線部材５０がコネクタ４４に接続される。筋電電極４２は電子部品４３に電気的に接続されており、電子部品４３が構成する信号処理回路が、一対の筋電電極４２の間を流れる電流等の電気信号の信号処理を行う。生体電極ユニット４０はアクティブ電極とよばれることもある。

【0016】

各配線部材５０は２つの生体電極ユニット４０同士を電気的に接続する。配線部材５０は、例えばフレキシブル配線基板であり、可撓性を備えた複数の樹脂製の絶縁層と、絶縁層の間に設けられた銅箔等の金属製の配線層とを有する。複数の配線部材５０には、複数の第１配線部材５１と、複数の第２配線部材５２とが含まれる。第１配線部材５１は第１方向で隣り合う生体電極ユニット４０同士を電気的に接続し、第２配線部材５２は第２方向で隣り合う生体電極ユニット４０同士を電気的に接続する。第１配線部材５１は第１方向に延び、第２配線部材５２は第２方向に延びる。複数の第１配線部材５１が第１方向及び第２方向に格子状に並び、複数の第２配線部材５２が第１方向及び第２方向に格子状に並ぶ。

【0017】

固定部材３０は電極シート２０を着用具１０の一方の面１０Ａに固定する。固定部材３０は、例えばウレタン製である。固定部材３０は複数の配線部材５０を一方の面１０Ａに押し付ける。一方の面１０Ａの全体が面ファスナーのメスである場合、固定部材３０は面ファスナーのオスであってもよい。固定部材３０は、第１固定部材３１と、第２固定部材３２とを有する。第１固定部材３１は、第２方向に並ぶ複数の第１配線部材５１を一方の面１０Ａに固定し、第２固定部材３２は、第１方向に並ぶ複数の第２配線部材５２を一方の面１０Ａに固定する。

【0018】

次に、筋電センサ１の使用方法について説明する。図３は、第１実施形態に係る筋電センサ１の使用方法を例示する図である。

【0019】

図３に示すように、筋電センサ１は、各生体電極ユニット４０の筋電電極４２が皮膚に接するように生体に取り付けられる。例えば、筋電センサ１は人体の腕９０に取り付けられる。このとき、着用具１０の短手方向が測定対象の筋繊維と略平行になるようにして筋電センサ１が腕９０に巻き付けられ、固定具１１及び１２が互いに固定される。また、筋電センサ１は有線又は無線で制御装置８０に接続される。有線で接続される場合、例えば、複数の生体電極ユニット４０が構成する格子の第２方向で最も外側に配置された１又は２以上の生体電極ユニット４０と制御装置８０とがケーブル等で接続される。無線で接続される場合、例えば、いずれかの生体電極ユニット４０に無線送受信機を搭載しておくか、又は筋電センサ１に無線送受信機を接続する。

【0020】

筋電センサ１には、制御装置８０から配線部材５０を通じて電力が供給される。また、生体電極ユニット４０は、制御装置８０による制御に基づいて、筋肉の動作、例えば収縮に付随して生じる電気信号を筋電電極４２を介して検出し、信号処理回路による信号処理を経て、配線部材５０を通じて制御装置８０に出力する。電気信号の出力は、例えば信号処理回路に含まれるスイッチの動作により、各生体電極ユニット４０を走査するように行われる。このように、制御装置８０は筋電センサ１を用いて腕９０の筋肉の状態を取得することができる。そして、制御装置８０は、例えば筋電図を作成することができる。

【0021】

筋電センサ１の使用の際には、着用具１０が筋肉の動作、例えば収縮に追従して変形する。この時、固定部材３０により配線部材５０が着用具１０に固定されているため、配線部材５０に接続された生体電極ユニット４０の姿勢が着用具１０の変形に伴って変化する。従って、生体電極ユニット４０と腕９０との間の良好な密着性が維持される。また、電極シート２０が着用具１０に固定されることで、電極シート２０の変形が抑制され、電極シート２０の変形に伴うノイズを抑制することができる。このため、筋肉の動作を高精度で検出することができる。例えば、検出信号におけるＳ／Ｎ比を向上することができる。また、生体電極ユニット４０を着用具１０に接着する材料を用いたり、生体電極ユニット４０を皮膚に固定するための粘着性を備えた材料を用いたりする場合には、これら材料が皮膚に接触することで着用者にストレスを付与するおそれがあるが、それを防止することができる。

【0022】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。主として、電極シート２０及び固定部材３０の構成の点で第１実施形態と相違する。図４は、第２実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【0023】

第２実施形態に係る筋電センサ２は、第１実施形態と同様に、着用具１０と、電極シート２０と、固定部材３０とを有する。

【0024】

第２実施形態では、複数の配線部材５０に、複数の第１配線部材５１及び複数の第２配線部材５２に加えて、複数の第３配線部材５３と、複数の第４配線部材５４とが含まれる。第３配線部材５３は、複数の生体電極ユニット４０が構成する格子の第１方向で最も外側に配置された複数の生体電極ユニット４０から第１方向で外側に延びる。第４配線部材５４は、複数の生体電極ユニット４０が構成する格子の第２方向で最も外側に配置された複数の生体電極ユニット４０から第２方向で外側に延びる。複数の第３配線部材５３が第２方向に格子状に並び、複数の第４配線部材５４が第１方向に格子状に並ぶ。

【0025】

固定部材３０は、第１固定部材３１及び第２固定部材３２に加えて、第３固定部材３３と、第４固定部材３４とを有する。第３固定部材３３は、第２方向に並ぶ複数の第３配線部材５３を一方の面１０Ａに固定し、第４固定部材３４は、第１方向に並ぶ複数の第４配線部材５４を一方の面１０Ａに固定する。

【0026】

第２実施形態の他の構成は第１実施形態と同様である。

【0027】

第２実施形態では、電極シート２０が着用具１０の一方の面１０Ａにより強固に固定される。従って、検出精度を更に向上することができる。

【0028】

なお、第２実施形態では、第３配線部材５３及び第４配線部材５４が、複数の生体電極ユニット４０が構成する格子の４辺から外側に延びるように設けられているが、格子の１辺、２辺又は３辺のみから外側に延びるように設けられていてもよい。例えば、第３配線部材５３が、格子の第１方向の正側又は負側の一方のみから外側に延びるように設けられていてもよい。同様に、第４配線部材５４が、格子の第２方向の正側又は負側の一方のみから外側に延びるように設けられていてもよい。また、第３配線部材５３又は第４配線部材５４のいずれか一方のみが設けられていてもよい。一例として、格子の第１方向の正側のみに第３配線部材５３が設けられ、格子の第２方向の正側のみに第４配線部材５４が設けられ、格子の第１方向の負側には第３配線部材５３が設けられず、格子の第２方向の負側には第４配線部材５４が設けられていなくてもよい。

【0029】

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。主として、電極シート２０及び固定部材３０の構成の点で第２実施形態と相違する。図５は、第３実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【0030】

第３実施形態に係る筋電センサ３は、第２実施形態と同様に、着用具１０と、電極シート２０と、固定部材３０とを有する。

【0031】

第３実施形態では、複数の配線部材５０に、複数の第１配線部材５１、複数の第２配線部材５２、複数の第３配線部材５３及び複数の第４配線部材５４に加えて、第５配線部材５５と、第６配線部材５６とが含まれる。第５配線部材５５は、複数の第４配線部材５４につながり、第１方向に延びる。複数の第４配線部材５４の各々において、一端が生体電極ユニット４０に接続され、他端が第５配線部材５５に接続されている。第６配線部材５６は、複数の第３配線部材５３につながり、第２方向に延びる。複数の第３配線部材５３の各々において、一端が生体電極ユニット４０に接続され、他端が第６配線部材５６に接続されている。

【0032】

また、第１固定部材３１は、複数の第１配線部材５１に加えて第５配線部材５５を一方の面１０Ａに固定し、第３固定部材３３は、複数の第３配線部材５３に加えて第５配線部材５５を一方の面１０Ａに固定する。第２固定部材３２は、複数の第２配線部材５２に加えて第６配線部材５６を一方の面１０Ａに固定し、第４固定部材３４は、複数の第４配線部材５４に加えて第６配線部材５６を一方の面１０Ａに固定する。

【0033】

第３実施形態の他の構成は第２実施形態と同様である。

【0034】

第３実施形態では、電極シート２０が着用具１０の一方の面１０Ａにより強固に固定される。従って、検出精度を更に向上することができる。

【0035】

なお、第３実施形態では、第５配線部材５５及び第６配線部材５６が、平面視で、複数の生体電極ユニット４０が構成する格子を囲むように設けられているが、格子の１辺、２辺又は３辺の外側のみに設けられていてもよい。例えば、第５配線部材５５が、格子の第２方向の正側又は負側の一方の外側のみに設けられていてもよい。同様に、第６配線部材５６が、格子の第１方向の正側又は負側の一方の外側のみに設けられていてもよい。また、第５配線部材５５又は第６配線部材５６のいずれか一方のみが設けられていてもよい。第５配線部材５５又は第６配線部材５６が格子の１辺、２辺又は３辺の外側のみに設けられている場合、第５配線部材５５及び第６配線部材５６が設けられていない辺から外側に延びる第３配線部材５３又は第４配線部材５４が設けられていなくてもよい。一例として、格子の第１方向の正側のみに第３配線部材５３及び第６配線部材５６が設けられ、格子の第２方向の正側のみに第４配線部材５４及び第５配線部材５５が設けられ、格子の第１方向の負側には第３配線部材５３及び第６配線部材５６が設けられず、格子の第２方向の負側には第４配線部材５４及び第５配線部材５５が設けられていなくてもよい。

【0036】

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態は、主として、電極シート２０の構成の点で第１実施形態と相違する。図６は、第４実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【0037】

第４実施形態に係る筋電センサ４は、第１実施形態と同様に、着用具１０と、電極シート２０と、固定部材３０とを有する。

【0038】

第４実施形態では、生体電極ユニット４０の配列に関し、第１方向及び第２方向が、それぞれ第１実施形態における第１方向及び第２方向から反時計回りに４５度回転した方向である。従って、第１方向及び第２方向は、いずれも着用具１０の長手方向及び長手方向から４５度傾斜している。

【0039】

第４実施形態の他の構成は第１実施形態と同様である。

【0040】

第４実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0041】

また、筋電センサ４では、電極シート２０が着用具１０の長手方向及び短手方向に伸縮しやすい。従って、着用具１０の短手方向が測定対象の筋繊維と略平行になるようにして筋電センサ１が腕９０に巻き付けられた場合、電極シート２０が筋繊維の伸縮に追従しやすい。

【0042】

第４実施形態において、第１方向及び第２方向の着用具１０の長手方向及び短手方からの傾斜の角度は４５度に限定されないが、３０度以上６０度以下であることが好ましく、４０度以上５０度以下であることがより好ましい。

【0043】

（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態は、主として、固定部材３０の構成の点で第１実施形態と相違する。図７は、第５実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【0044】

第５実施形態に係る筋電センサ５は、第１実施形態と同様に、着用具１０と、電極シート２０と、固定部材３０とを有する。

【0045】

第５実施形態に係る筋電センサ５では、固定部材３０が、第１配線部材５１と同数の第１固定部材３１を有し、第２配線部材５２と同数の第２固定部材３２を有する。各第１固定部材３１が１個の第１配線部材５１を一方の面１０Ａに固定し、各第２固定部材３２が１個の第２配線部材５２を一方の面１０Ａに固定する。

【0046】

第５実施形態の他の構成は第１実施形態と同様である。

【0047】

第５実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0048】

（第６実施形態）
次に、第６実施形態について説明する。第６実施形態は、主として、電極シート２０及び固定部材３０の構成の点で第５実施形態と相違する。図８は、第６実施形態に係る筋電センサを例示する平面図である。

【0049】

第６実施形態に係る筋電センサ６は、第５実施形態と同様に、着用具１０と、電極シート２０と、固定部材３０とを有する。

【0050】

第６実施形態では、第２実施形態と同様に、複数の配線部材５０に、複数の第１配線部材５１及び複数の第２配線部材５２に加えて、複数の第３配線部材５３と、複数の第４配線部材５４とが含まれる。

【0051】

固定部材３０は、第１固定部材３１及び第２固定部材３２に加えて、第３配線部材５３と同数の第３固定部材３３と、第４配線部材５４と同数の第４固定部材３４とを有する。各第３固定部材３３が１個の第３配線部材５３を一方の面１０Ａに固定し、各第４固定部材３４が１個の第４配線部材５４を一方の面１０Ａに固定する。

【0052】

第６実施形態の他の構成は第５実施形態と同様である。

【0053】

第６実施形態によっても第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0054】

第４実施形態において、第５実施形態のように、第１配線部材５１毎に第１固定部材３１が設けられていてもよく、第２配線部材５２毎に第２固定部材３２が設けられていてもよい。また、第４実施形態において、第６実施形態のように、複数の第３配線部材５３、複数の第４配線部材５４、第３配線部材５３と同数の第３固定部材３３及び第４配線部材５４と同数の第４固定部材３４が設けられていてもよい。

【0055】

配線部材５０として、フレキシブル配線基板に代えてケーブルが用いられてもよい。

【0056】

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0057】

１、２、３、４、５、６ 筋電センサ
１０ 着用具
１０Ａ、１０Ｂ 面
１１、１２ 固定具
２０ 電極シート
３０ 固定部材
３１ 第１固定部材
３２ 第２固定部材
３３ 第３固定部材
３４ 第４固定部材
４０ 生体電極ユニット
５０ 配線部材
５１ 第１配線部材
５２ 第２配線部材
５３ 第３配線部材
５４ 第４配線部材
５５ 第５配線部材
５６ 第６配線部材
８０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】