JP7058853B2

JP7058853B2 - 心電信号を少なくとも検出するためのシステム

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Publication number: JP7058853B2
Application number: JP2017095148A
Authority: JP
Inventors: 達也關; 昌宏粕谷
Original assignee: MELTIN MMI CO., LTD.
Current assignee: MELTIN MMI CO., LTD.
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2022-04-25
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: JP2018114262A

Description

本発明は、心電信号を少なくとも検出するためのシステムに関する。

生体情報を検出することができるウェアラブルデバイスが開発されている。特許文献１は、心電信号を検出可能なネックバンドを開示している。

特開２００７－２０２９３９号公報

本発明は、心筋活動を示す心電信号を少なくとも検出するためのシステムを提供することを目的とする。

本発明の心筋活動を示す心電信号を少なくとも検出するためのシステムは、身体の筋活動を示す筋電信号を検出する検出手段と、前記筋電信号から心電信号を少なくとも抽出する抽出手段とを備える。

本発明の一実施形態において、前記検出手段は、第１の筋電センサを含み、前記第１の筋電センサは、一対の第１の測定電極を含み、前記システムは、前記検出手段を使用者に装着する装着手段をさらに備え、前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第１の測定電極のうちの一方が前記使用者の特定の第１の部分に接触し、かつ、前記一対の第１の測定電極のうちの他方が前記使用者の特定の第２の部分に接触し、かつ、前記一対の第１の測定電極が、接触する部分に存在する同一の筋繊維上に配置されないように構成されている。

本発明の一実施形態において、前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第１の測定電極が前記使用者の正中面に対して非対称に配置されるように構成されている。

本発明の一実施形態において、前記使用者の特定の第１の部分および前記使用者の特定の第２の部分は、前記使用者の首の後部にある皮膚の部分である。

本発明の一実施形態において、前記使用者の特定の第１の部分は、前記使用者の首の後部にある皮膚の部分であり、前記使用者の特定の第２の部分は、前記使用者の鎖骨上にある皮膚の部分である。

本発明の一実施形態において、前記抽出手段は、前記筋電信号から咀嚼活動を示す咀嚼信号をさらに抽出する。

本発明の一実施形態において、前記検出手段は、第２の筋電センサをさらに含み、前記第２の筋電センサは、一対の第２の測定電極を含み、前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第２の測定電極のうちの一方が前記使用者の特定の第３の部分に接触し、かつ、前記一対の第２の測定電極のうちの他方が前記使用者の特定の第４の部分に接触し、かつ、前記一対の第２の測定電極が、接触する部分に存在する同一の筋繊維上に配置されないように構成されている。

本発明の一実施形態において、前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第２の測定電極が前記使用者の正中面に対して非対称に配置されるように構成されている。

本発明の一実施形態において、前記使用者の特定の第３の部分および前記使用者の特定の第４の部分は、前記使用者の鎖骨上にある皮膚の部分である。

本発明の一実施形態において、前記使用者の特定の第３の部分は、前記使用者の首の後部にある皮膚の部分であり、前記使用者の特定の第４の部分は、前記使用者の鎖骨上にある皮膚の部分である。

本発明の一実施形態において、前記抽出手段は、前記筋電信号から咀嚼活動を示す咀嚼信号をさらに抽出する、請求項６～８のいずれか一項に記載のシステム。

本発明の一実施形態において、前記使用者の特定の第１の部分および前記使用者の特定の第２の部分は、前記使用者の腹部にある皮膚の部分である。

本発明の一実施形態において、前記抽出手段は、前記筋電信号から歩行活動を示す歩行信号をさらに抽出する。

本発明の一実施形態において、前記システムは、前記使用者に装着されることが可能であるように構成されたデバイスであり、前記デバイスが前記検出手段と前記抽出手段とを含む。

本発明の一実施形態において、前記システムは、前記使用者に装着されることが可能であるように構成されたデバイスと、前記デバイスにネットワークを介して通信することが可能であるように構成されたサーバ装置とを含み、前記デバイスが前記検出手段を含み、前記サーバ装置が前記抽出手段を含む。
本発明の一実施形態において、前記システムは、前記使用者に装着されることが可能であるように構成されたデバイスと、前記デバイスにネットワークを介して通信することが可能であるように構成されたユーザ装置とを含み、前記デバイスが前記検出手段を含み、前記ユーザ装置が前記抽出手段を含む。

本発明によれば、心筋活動を示す心電信号を少なくとも検出するためのシステムを提供することができる。

本発明の筋電デバイス１００の形態の一例を示す斜視図である。従来の筋電センサを用いて筋肉の筋繊維由来の筋電信号を測定する場合の一対の測定電極１、２の配置例を示す図である。使用者が筋電デバイス１００を装着したときの筋電センサの一対の測定電極１１４、１１５の配置の一例を示す図である。従来の筋電センサの一対の測定電極を被験者の顎の筋繊維および喉の筋繊維が延びる方向に沿って配置し（図２Ａに示される従来の電極配置）、本発明の筋電デバイス１００を被験者の一対の測定電極１１４、１１５を被験者の首の後部に配置し（図２Ｂに示される電極配置）、筋電信号の測定を行った結果を示す図である。図４（ａ）は、従来の筋電センサの一対の測定電極を左胸部の心臓近傍に配置したときに得られた心電信号の波形の例を示す図であり、図４（ｂ）は、筋電デバイス１００の筋電センサの一対の測定電極１１４、１１５を首の後部に配置したときに得られた筋電信号から抽出された心電信号の波形の例を示す図である。筋電デバイス１００の構成の一例を示すブロック図である。心電信号を少なくとも検出するため処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ６０１において筋電センサ１２０によって検出された筋電信号を周波数解析した結果を示す図である。筋電デバイス１００の代替形態である筋電デバイス１００’の形態の一例を示す斜視図である。筋電デバイス１００’の構成の一例を示す図である。心電信号を少なくとも検出するためのシステム１０の構成の一例を示すである。ネックバンド型筋電デバイス１００、１００’の代替形態である筋電デバイス１００’’の形態の一例を示す斜視図である。筋電デバイス１００、１００’、１００’’の代替形態である筋電デバイス１００’’’の形態の一例を示す斜視図である。筋電デバイス１００’’’を使用者の腹部に装着した様子を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

１．筋電デバイス
図１は、本発明の筋電デバイス１００の形態の一例を示す。

筋電デバイス１００は、使用者の首周りに装着可能なネックバンド型デバイスである。筋電デバイス１００は、ハウジング１１０と、ハウジング１１０の両端から延びるアーム１１１、１１２とを備える。ハウジング１１０内に筋電センサ（図１には示されていない）が内蔵されている。筋電センサは、基準電極１１３と、一対の測定電極１１４、１１５とを備える。基準電極１１３と、一対の測定電極１１４、１１５とは、ハウジング１１０の外表面に露出している。筋電センサは、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５によって測定される電気信号から、身体の筋活動を示す筋電信号を検出する。

使用者は、ハウジング１１０の中心を首の後部の中心と整合させて、アーム１１１、１１２を首に巻き付けることによって、筋電デバイス１００を装着する。アーム１１１、１１２は、使用者が筋電デバイス１００を装着したときに、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５が使用者の首の後部の皮膚に接触するように構成されている。使用者は、筋電デバイス１００を装着することによって運動を制限されることはない。本明細書において、「後部」とは、人間の冠状面よりも後側の部分、好ましくは、人間の冠状面よりも後側、かつ、人間の正中面から左右方向に±４５度の範囲内の部分、さらに好ましくは、人間の冠状面よりも後側、かつ、人間の正中面から左右方向に±３０度の範囲内の部分をいう。

図２Ａは、従来の筋電センサを用いて筋肉の筋繊維由来の筋電信号を測定する場合の一対の測定電極１、２の配置例を示す。

図２Ｂは、使用者が筋電デバイス１００を装着したときの筋電センサの一対の測定電極１１４、１１５の配置の一例を示す。使用者の首の後部には、首の筋肉の筋繊維１０００が上下方向に延びている。

従来の筋電センサは、一対の測定電極が配置された位置に直近の筋肉由来の筋電信号を検出すること、その他の筋肉由来の筋電信号をノイズとして削除することを目的としている。従来の筋電センサでは、測定対象の筋肉の筋繊維が延びる方向に沿って一対の測定電極を配置することが常識であった。筋電信号が筋肉の表面を伝播していく信号であることから、測定対象の筋繊維が延びる方向に沿って一対の測定電極を配置することで、検出される筋電信号のＳ／Ｎ比を高めることができるからである。図２Ａに示される例では、従来の筋電センサの一対の測定電極１、２は、測定対象の筋繊維が延びる方向に沿って同一の筋繊維上に位置するように配置されている。加えて、従来の筋電センサでは、ノイズとなる測定対象以外の筋肉由来の筋電信号を取得しないように、多数の電極を配置して測定を行っていた。

本発明の筋電デバイス１００の筋電センサは、一対の測定電極が配置された位置に直近の筋肉由来の筋電信号だけでなく、一対の測定電極が配置された位置から離れた位置の筋肉由来の筋電信号を検出すること、従来の筋電センサがノイズとして削除していた筋電信号を検出することを目的としている。この目的を達成するために、本発明の筋電デバイス１００は、少数の電極（本例では、基準電極１１３、一対の測定電極１１４、１１５の３つの電極）のみを使用し、本発明の筋電デバイス１００の筋電センサの一対の測定電極１１４、１１５は、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置に直近の筋肉由来の筋電信号のＳ／Ｎ比が高くなることを避けつつ、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置から遠い位置の筋肉由来の筋電信号のＳ／Ｎ比を相対的に高めるように、配置される。図２Ｂに示される例では、筋電センサの測定電極１１４が首の後部の筋繊維１０００に配置されるが、測定電極１１５は、首の筋繊維１０００には配置されない。このように、本発明の筋電デバイスの筋電センサの一対の測定電極１１４、１１５は、一対の測定電極１１４、１１５が接触する部位に存在する同一の筋繊維上には配置されない。

本発明の筋電デバイス１００の筋電センサの一対の測定電極１１４、１１５は、筋電デバイス１００が使用者に装着されると、一対の測定電極１１４、１１５を結ぶ線と、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置に直近の筋肉の筋繊維が延びる方向とのなす角θが、３０度以上、４５度以上、６０度以上、または、好ましくは９０度となるように配置され得る。θが９０度に近いほど、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置に直近の筋肉由来の筋電信号のＳ／Ｎ比は有意に低減され、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置から遠い位置の筋肉由来の筋電信号のＳ／Ｎ比を相対的に高めることができる。

また、図２Ｂに示される例では、測定電極１１４は、使用者の右半身の筋繊維１０００上に位置している一方、測定電極１１５は、測定電極１１４と左右対称になるように左半身上に位置している。このように、一対の測定電極１１４、１１５は、筋電デバイス１００が使用者に装着されると使用者の首の後部で使用者の正中面に対して対称に位置するようにしてもよい。これは、例えば、筋電デバイス１００のハウジング１１０の中心から一対の測定電極１１４、１１５までの距離をそれぞれ同一の距離とすることによって達成され得る。本明細書において、「同一の距離」とは、±１０ｍｍの範囲を含む。本明細書において、「正中面に対して対称に位置する」とは、電極と身体の中心とを通る線と人間の冠状面よりも前側の正中面とのなす角度が左右方向に同一の角度である位置に位置することをいい、ここで、「同一の角度」とは、±１５度の範囲を含む。

代替として、一対の測定電極１１４、１１５は、筋電デバイス１００が使用者に装着されると使用者の首の後部で使用者の正中面に対して非対称に位置するようにしてもよい。これは、例えば、筋電デバイス１００のハウジング１１０の中心から一対の測定電極１１４、１１５までの距離をそれぞれ異なる距離とすることによって達成され得る。例えば、一対の測定電極のうちの一方の測定電極１１４は、ハウジング１１０の中心から５０～７０ｍｍ、好ましくは６０ｍｍの位置に提供され、一対の測定電極のうちの他方の測定電極１１５は、ハウジング１１０の中心から１０～３０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍの位置に提供されることにより、筋電デバイス１００が使用者に装着されると使用者の首の後部で使用者の正中面に対して非対称に位置する。なお、このとき、一対の測定電極１１４、１１５が、基準電極１１３と重複しないよう留意すべきである。このようにして、一対の測定電極１１４、１１５は、使用者の首の後部で任意の角度位置に配置されることができる。例えば、一対の測定電極のうちの一方の測定電極１１４は、測定電極１１４と使用者の身体の中心とを通る線と使用者の冠状面よりも後側の正中面とのなす角度が右方向に４０～６０度、好ましくは５０度の位置に配置され、一対の測定電極のうちの他方の測定電極１１５を、電極１１５と使用者の身体の中心とを通る線と使用者の冠状面よりも後側の正中面とのなす角度が左方向に５～１５度、好ましくは１０度の位置に配置されるようにしてもよい。このように、一対の測定電極１１４、１１５を使用者の正中面に対して非対称に位置するように配置することで、一対の測定電極と測定対象（例えば、心臓）との間の最短距離を、電極間で異ならせることができる。これにより、一対の測定電極のうちの一方の測定電極１１４によって測定された筋電信号と、一対の測定電極のうちの他方の測定電極１１５によって測定された筋電信号との間に時間差を生じさせ、測定対象の筋電信号とノイズとを容易に区別することを可能にする。正中面に対して非対称に配置された一対の測定電極を用いると、正中面に対して対称に配置された一対の測定電極から得られる筋電信号よりもクリアな筋電信号を得ることができる。

上述した例では、一対の測定電極１１４、１１５が使用者の首の後部の皮膚に接触する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。一対の測定電極１１４、１１５が使用者の正中面に対して非対称に位置する場合、一対の測定電極１１４、１１５のうちの一方が使用者の首の後部の皮膚に接触し、一対の測定電極１１４、１１５のうちの他方が使用者の鎖骨上の皮膚に接触するように、一対の測定電極１１４、１１５を配置してもよい。なお、このとき、一対の測定電極１１４、１１５が、接触する部位に存在する同一の筋繊維上には配置されないよう留意すべきである。例えば、一対の測定電極１１４、１１５のうちの測定電極１１４が使用者の右側の鎖骨上の皮膚に接触し、一対の測定電極１１４、１１５のうちの測定電極１１５が使用者の首の後部の左側の皮膚に接触するように、一対の測定電極１１４、１１５を配置してもよい。好ましくは、一対の測定電極１１４、１１５のうちの測定電極１１４が使用者の首の後部の右側の皮膚に接触し、一対の測定電極１１４、１１５のうちの測定電極１１５が使用者の左側の鎖骨上の皮膚に接触するように、一対の測定電極１１４、１１５を配置してもよい。人間の心臓が正中面からわずかに左に寄っていることから、このような電極配置によって、一対の測定電極１１４、１１５と測定対象である心臓との間の最短距離を、より大きく電極間で異ならせることができる。

なお、図２Ｂに示される例では、測定電極１１４が筋繊維１０００上に位置する例を説明したが、一対の測定電極１１４、１１５は、一対の測定電極１１４、１１５が接触する部位に存在する同一の筋繊維上に配置されなければ足り、筋繊維１０００上に位置する必要はない。むしろ、直近の筋繊維由来の筋電信号の影響を低減するために、一対の測定電極１１４、１１５がいずれの筋繊維上にも位置しないようにすることが好ましい。

図３は、従来の筋電センサの一対の測定電極を被験者の顎の筋繊維および喉の筋繊維が延びる方向に沿って配置し（図２Ａに示される従来の電極配置）、本発明の筋電デバイス１００を被験者の一対の測定電極１１４、１１５を被験者の首の後部に配置し（図２Ｂに示される電極配置）、筋電信号の測定を行った結果を示す。

図３では、各筋電センサからの筋電信号の周波数解析結果から得られた周波数分布が示されている。上段のグラフは、顎の筋繊維に沿って配置された従来の筋電センサから得られた信号の周波数分布を示し、中段のグラフは、喉の筋繊維に沿って配置された従来の筋電センサから得られた信号の周波数分布を示し、下段のグラフは、筋電デバイス１００の筋電センサから得られた信号の周波数分布を示す。横軸が時系列を表し、縦軸が周波数を表す。縦軸の上の方が周波数が低く、縦軸の下の方が周波数が高い。グラフ上の色が周波数成分の強度を表し、色が暗い方が周波数成分が弱く、色が明るい方が周波数成分が強い。

上段のグラフにおいて、広い周波数帯にわたって色が明るい部分は、咀嚼によって顎の筋肉が活動していることを示している。咀嚼によって顎の筋肉が活動している時刻に、下段のグラフにおいても、微弱ではあるが筋肉が活動していることを示す部分が存在している。これは、筋電デバイス１００の筋電センサが、咀嚼活動を示す咀嚼信号を検出したことを示している。

中段のグラフにおいて、低周波数帯で色が明るい部分は、心筋が活動していることを示している。心筋が活動している時刻に、下段のグラフにおいても、心筋が活動していることを示す部分が存在している。これは、筋電デバイス１００の筋電センサが、心筋活動を示す心電信号を検出したことを示している。

このように、筋電デバイス１００の筋電センサは、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置に近くの首および／または肩の筋肉由来の筋電信号だけでなく、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置から離れた位置の心臓の心電信号を少なくとも検出することができる。筋電デバイス１００の筋電センサは、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置に近くの首および／または肩の筋肉由来の筋電信号だけでなく、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置から離れた位置の心臓の心電信号および顎の筋肉による咀嚼信号を検出するようにしてもよい。

筋電デバイス１００は、筋電デバイス１００の筋電センサによって検出された筋電信号から、心筋活動を示す心電信号を少なくとも抽出することによって、心電信号を少なくとも検出することができる。心電信号を少なくとも抽出する処理は、後述する。筋電デバイス１００は、筋電デバイス１００の筋電センサによって検出された筋電信号から、心筋活動を示す心電信号および咀嚼活動を示す咀嚼信号を抽出することによって、心電信号および咀嚼信号を検出するようにしてもよい。心電信号および咀嚼信号を抽出する処理は、後述する。

図４（ａ）は、従来の筋電センサの一対の測定電極を左胸部の心臓近傍に配置したとき（図２Ａに示される従来の電極配置）に得られた心電信号の波形の例を示し、図４（ｂ）は、筋電デバイス１００の筋電センサの一対の測定電極１１４、１１５を首の後部に配置したとき（図２Ｂに示される電極配置）に得られた筋電信号から抽出された心電信号の波形の例を示す。

正常な心電信号の波形では、主にＰ点、Ｑ点、Ｒ点、Ｓ点、Ｔ点、Ｕ点が特徴点として認識される。図４（ａ）に示される波形は、Ｐ点、Ｑ点、Ｒ点、Ｓ点、Ｔ点、Ｕ点を明確に示している。図４（ｂ）に示される波形では、形状の変質は見られるものの、主な特徴点のうちのＰ点、Ｑ点、Ｒ点、Ｓ点、Ｔ点の存在を確認することができる。

このように、筋電デバイス１００は、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置から離れた位置の心臓の心電信号を、その特徴点を維持したまま抽出することができる。

抽出された心電信号および／または咀嚼信号は、例えば、使用者の潜在的な病気およびその前兆の発見や生活スタイルの観察・管理のために利用されることができる。心臓は、身体の異常が最もよく見える部位の一つであり、咀嚼は、生活スタイルのうちの食事に関連しているからである。筋電デバイス１００によって抽出された心電信号および／または咀嚼信号は、例えば、ヘルスケア事業者に送信される。ヘルスケア事業者は、心電信号および／または咀嚼信号を解析し、使用者の体調モニタリングのために利用する。ヘルスケア事業者は、例えば、ヘルスケアアプリケーションを使用者端末に提供し、ヘルスケアアプリケーションを通じて、解析結果を使用者に提示することができる。

２．筋電デバイス１００の構成
図５は、筋電デバイス１００の構成の一例を示す。

筋電デバイス１００は、ハウジング１１０と、筋電センサ１２０と、ＡＤ変換部１３０と、メモリ部１４０と、プロセッサ部１５０と、送信部１６０プロセッサ部１５０とを備える。筋電センサ１２０と、ＡＤ変換部１３０と、メモリ部１４０と、プロセッサ部１５０と、送信部１６０とは、ハウジング１１０内に配置されている。

筋電センサ１２０は、図１に示されるように、基準電極１１３と、一対の測定電極１１４、１１５とを備える。筋電センサ１２０は、身体の筋活動を示す筋電信号を検出可能な任意の検出手段であり得る。例えば、筋電センサ１２０は、筋電信号の検出のために、１次アンプと、ハイパスフィルタと、ローパスフィルタと、ノッチフィルタと、２次アンプとを備えてもよい。１次アンプおよび２次アンプは、信号を増幅するために使用される。ハイパスフィルタは、所定の周波数より低い周波数の信号、例えば、１０Ｈｚより低い周波数の信号を減衰させるために使用される。ローパスフィルタは、所定の周波数より高い周波数の信号、例えば、４００Ｈｚより高い周波数の信号を減衰させるために使用される。ノッチフィルタは、所定の範囲の周波数の信号、例えば、代表的な電気ノイズである５０～６０ＨｚのＡＣノイズを減衰させるために使用される。ノッチフィルタに代えて、バンドエリミネーションフィルタを使用することも可能である。筋電センサ１２０からの出力は、アナログ信号である。このような構成の筋電センサ１２０を用いると、基準電極１１３と測定電極１１４との間の電圧信号および基準電極１１３と測定電極１１５との間の電圧信号から、１０Ｈｚ～４００Ｈｚの周波数帯の信号を筋電信号として検出することができる。

ＡＤ変換部１３０は、筋電センサ１２０から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換部１３０は、アナログ信号をデジタル信号に変換することが可能な任意の回路であり得る。

メモリ部１４０には、筋電デバイス１００の処理の実行に必要とされるプログラムやそのプログラムの実行に必要とされるデータ等が格納されている。メモリ部１４０には、心電信号を少なくとも検出する処理を実現するプログラム（例えば、図６に示される処理を実現するプログラム）が格納されている。メモリ部１４０は、任意の記憶手段によって実装され得る。

プロセッサ部１５０は、筋電デバイス１００全体の動作を制御する。プロセッサ部１５０は、メモリ部１４０に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。これにより、筋電デバイス１００を所望のステップを実行するデバイスとして機能させることが可能である。

送信部１６０は、信号を筋電デバイス１００の外部に無線送信するように構成されている。送信部１６０が信号をどのようにして無線送信するかは問わない。例えば、送信部１６０は、Ｗｉ－ｆｉ等の無線ＬＡＮを利用して信号を送信してもよい。例えば、送信部１６０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線通信を利用して信号を送信してもよい。送信部１６０は、プロセッサ部１５０によって抽出された少なくとも心電信号（好ましくは、心電信号および咀嚼信号）を筋電デバイス１００の外部に送信する。

なお、図５に示される例では、ＡＤ変換部１３０を筋電センサ１２０の外部に設けた例を説明したが、ＡＤ変換部１３０を筋電センサ１２０の内部に設けるようにしてもよい。この場合、筋電センサ１２０からの出力は、筋電信号を示すデジタル信号である。この場合、図５に示される構成から、ＡＤ変換部１３０を省略することができる。

３．筋電デバイス１００による処理
図６は、心電信号を少なくとも検出するため処理の一例を示す。この処理は、筋電デバイス１００において実行される。

ステップＳ６０１では、筋電センサ１２０が、筋電信号を検出する。筋電センサ１２０は、基準電極１１３と一対の測定電極１１４、１１５とを用いて筋電信号を検出する。

ステップＳ６０２では、プロセッサ部１５０が、筋電信号から心電信号を抽出する。種々の筋電信号は、対象によって信号の周波数帯が異なる。筋電デバイス１００のプロセッサ部１５０は、筋電信号の周波数に基づいて、筋電信号から心電信号を抽出することができる。

なお、図６に示される処理は、ステップＳ６０３として、プロセッサ部１５０が、筋電信号から咀嚼信号を抽出する処理をさらに含んでいてもよい。

図７は、ステップＳ６０１において筋電センサ１２０によって検出された筋電信号を周波数解析した結果を示す。図７は、周波数分布を示すグラフであり、横軸が時系列を表し、縦軸が周波数を表す。縦軸の上の方が周波数が低く、縦軸の下の方が周波数が高い。グラフ上の色が周波数成分の強度を表し、色が暗い方が周波数成分が弱く、色が明るい方が周波数成分が強い。

図７に示されるように、心電信号の周波数帯域は、心電信号以外の筋電信号の周波数帯域よりも低い。

このように、ステップＳ６０１において筋電センサ１２０によって検出された筋電信号では、心電信号と心電信号以外の筋電信号およびノイズとを周波数帯域に基づいて明確に区別することができる。従って、筋電デバイス１００のプロセッサ部１５０は、ステップＳ６０２において、信号の周波数帯域に基づいて、筋電信号から心電信号を抽出することができる。

なお、筋電デバイス１００のプロセッサ部１５０は、ステップＳ６０３において、筋電信号に対して適切な処理を行うことにより、筋電信号から咀嚼信号を抽出することもできる。筋電デバイス１００のプロセッサ部１５０は、ステップＳ６０３において、筋電信号に対して適切な処理を行うことに加えて、または、それに代えて、心電信号以外の筋電信号に対してさらに処理を行うことによって、咀嚼信号を抽出することもできる。

４．筋電デバイス１００の代替形態
図８は、筋電デバイス１００の代替形態である筋電デバイス１００’の形態の一例を示す。

筋電デバイス１００’は、筋電デバイス１００と同様に、使用者の首周りに装着可能なネックバンド型デバイスである。図８において、図１と同一の構成要素には、同一の参照番号を付し、ここでは、その説明を省略する。

筋電デバイス１００’では、アーム１１１、１１２の先端部に一対の測定電極１１６、１１７（一対の第２の測定電極）が配置されている。使用者は、アーム１１１、１１２を首に巻き付けることによって筋電デバイス１００’を装着する。アーム１１１、１１２は、使用者が筋電デバイス１００’を装着したときに、一対の測定電極１１６、１１７がそれぞれ、使用者の左右の鎖骨上にある皮膚に接触するように構成されている。一対の測定電極１１６、１１７は、一対の測定電極１１４、１１５（一対の第１の測定電極）と同様に、一対の測定電極１１６、１１７が接触する部位に存在する同一の筋繊維上には配置されない。

本発明の筋電デバイス１００’の筋電センサの一対の測定電極１１６、１１７は、筋電デバイス１００’が使用者に装着されると、一対の測定電極１１６、１１７を結ぶ線と、一対の測定電極１１６、１１７が配置された位置に直近の筋肉の筋繊維が延びる方向とのなす角θが、３０度以上、４５度以上、６０度以上、または、好ましくは９０度となるように配置され得る。θが９０度に近いほど、一対の測定電極１１６、１１７が配置された位置に直近の筋肉由来の筋電信号のＳ／Ｎ比は有意に低減され、一対の測定電極１１６、１１７が配置された位置から遠い位置の筋肉由来の筋電信号のＳ／Ｎ比を相対的に高めることができる。

筋電デバイス１００’の一対の測定電極１１６、１１７は、筋電デバイス１００’が使用者に装着されると、使用者の鎖骨上で使用者の正中面に対して対称に位置するようにしてもよい。これは、例えば、筋電デバイス１００’のハウジング１１０の中心から一対の測定電極１１６、１１７までの距離をそれぞれ同一の距離とすることによって達成され得る。あるいは、筋電デバイス１００’の一対の測定電極１１６、１１７は、筋電デバイス１００’が使用者に装着されると、使用者の鎖骨上で使用者の正中面に対して非対称に位置するようにしてもよい。これは、例えば、筋電デバイス１００’のハウジング１１０の中心から一対の測定電極１１６、１１７までの距離をそれぞれ異なる距離とすることによって達成され得る。例えば、一対の測定電極のうちの一方の測定電極１１６は、ハウジング１１０の中心から２７０～２９０ｍｍ、好ましくは２８０ｍｍの位置に提供され、一対の測定電極のうちの他方の測定電極１１７は、ハウジング１１０の中心から２３０～２５０ｍｍ、好ましくは２４０ｍｍの位置に提供されることにより、筋電デバイス１００が使用者に装着されると使用者の首の後部で使用者の正中面に対して非対称に位置する。このようにして、一対の測定電極１１６、１１７は、使用者の鎖骨上で任意の位置に配置されることができる。一対の測定電極１１６、１１７を使用者の正中面に対して非対称に位置するように配置することで、一対の測定電極と測定対象（例えば、心臓）との間の最短距離を、電極間で異ならせることができる。これにより、一対の測定電極のうちの一方の測定電極１１６によって測定された筋電信号と、一対の測定電極のうちの他方の測定電極１１７によって測定された筋電信号との間に時間差を生じさせ、測定対象の筋電信号とノイズとを容易に区別することを可能にする。正中面に対して非対称に配置された一対の測定電極を用いると、正中面に対して対称に配置された一対の測定電極から得られる筋電信号よりもクリアな筋電信号を得ることができる。

筋電デバイス１００’は、２つの筋電センサ（すなわち、第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２；図８には示されていない）を備える。ハウジング１１０内に第１の筋電センサ１２０_１と第２の筋電センサ１２０_２の一対の測定電極１１６、１１７を除く部分とが内蔵されている。第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２の構成は、図５に示される筋電センサ１２０の構成と同様である。第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２は、図５に示される筋電センサ１２０と同様に、例えば１０Ｈｚ～４００Ｈｚの周波数帯の信号を筋電信号として検出することができる。第１の筋電センサ１２０_１は、基準電極１１３と一対の測定電極１１４、１１５とを用いて筋電信号を検出し、第２の筋電センサ１２０_２は、基準電極１１３と一対の測定電極１１６、１１７とを用いて筋電信号を検出する。

第１の筋電センサ１２０_１によって検出される信号は、心電信号の信号強度は低いが心電信号以外の筋電信号およびノイズのレベルがそれ以上に低く、心電のＳ／Ｎ比が高い。従って、第１の筋電センサ１２０_１によって検出される信号では、心電信号と心電信号以外の筋電信号およびノイズとを容易に区別することが可能であるが、心電信号によって得られる情報の信頼度は低い。

第２の筋電センサ１２０_２によって検出される信号は、心電信号の信号強度が高いが他の筋電信号およびノイズも多く、心電のＳ／Ｎ比が小さい。従って、第２の筋電センサ１２０_２によって検出される信号では、心電信号と心電信号以外の筋電信号およびノイズとの区別が容易ではないが、心電信号の信号強度は、第１の筋電センサ１２０_１によって検出される心電信号の信号強度と比べて大きい。

このように、第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２は、長所および短所を有している。筋電デバイス１００’は、第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２を組み合わせて使用することにより、これらの筋電センサの長所を維持しつつ、短所を補うことができる。

例えば、筋電デバイス１００’は、第１の筋電センサ１２０_１によって検出された信号を、心電信号と心電信号以外の筋電信号およびノイズとを区別するためのインデックスとして利用し、このインデックスに基づいて第２の筋電センサ１２０_２によって検出された信号から心電信号と心電信号以外の筋電信号およびノイズとを区別するようにしてもよい。このことは、例えば、第１の筋電センサ１２０_１によって検出された信号から心電信号の時刻と、心電信号以外の筋電信号およびノイズの時刻とを決定し、第２の筋電センサ１２０_２によって検出された信号のうちの、心電信号の時刻として決定された時刻の信号を心電信号であると決定し、心電信号以外の筋電信号およびノイズの時刻として決定された時刻の信号を心電信号以外の筋電信号およびノイズであると決定することによって達成される。これにより、第２の筋電センサ１２０_２によって検出された信号から心電信号と心電信号以外の筋電信号およびノイズとを高い精度で区別することができる。その場合、筋電デバイス１００’は、第２の筋電センサ１２０_２によって検出された信号から、心電信号を抽出することで、信頼度の高い情報を得ることが可能である。

あるいは、筋電デバイス１００’は、２つの筋電センサ１２０_１、１２０_２のうちの一方を主センサとして利用し、他方のセンサを予備のセンサとして使用するようにしてもよい。筋電センサ１２０は、人体との接触が肝要であり、適切に接触していないと筋電信号を測定することができない。筋電センサは使用者が動いたときに接触不良になるおそれがあるため、筋電デバイス１００’は、２つの筋電センサ１２０_１、１２０_２のうちの一方をバックアップとして予備的に利用するようにしてもよい。これにより、不適切な接触による測定漏れのリスクを低減することができる。

上述した例では、一対の測定電極１１４、１１５が使用者の首の後部の皮膚に接触し、一対の測定電極１１６、１１７が使用者の左右の鎖骨上にある皮膚に接触する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。一対の測定電極１１４、１１５および一対の測定電極１１６、１１７がそれぞれ使用者の正中面に対して非対称に位置する場合、例えば、一対の測定電極１１４、１１５のうちの一方が使用者の首の後部の皮膚に接触し、一対の測定電極１１４、１１５のうちの他方が使用者の鎖骨上の皮膚に接触し、一対の測定電極１１６、１１７のうちの一方が使用者の首の後部の皮膚に接触し、一対の測定電極１１６、１１７のうちの他方が使用者の鎖骨上の皮膚に接触するように、一対の測定電極１１４、１１５および一対の測定電極１１６、１１７を配置してもよい。なお、このとき、一対の測定電極１１４、１１５および一対の測定電極１１６、１１７が、接触する部位に存在する同一の筋繊維上には配置されないよう留意すべきである。例えば、一対の測定電極１１４、１１５のうちの測定電極１１４が使用者の右側の鎖骨上の皮膚に接触し、一対の測定電極１１４、１１５のうちの測定電極１１５が使用者の首の後部の左側の皮膚に接触し、一対の測定電極１１６、１１７のうちの測定電極１１６が使用者の首の後部の右側の皮膚に接触し、一対の測定電極１１６、１１７のうちの測定電極１１７が使用者の左側の鎖骨上の皮膚に接触するように、一対の測定電極１１４、１１５および一対の測定電極１１６、１１７を配置してもよい。

図９は、筋電デバイス１００’の構成の一例を示す。図９において、図５と同一の構成要素には、同一の参照番号を付し、ここでは、その説明を省略する。

筋電デバイス１００’は、第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２を備える。第１の筋電センサ１２０_１から出力される信号および第２の筋電センサ１２０_２から出力される信号は、ＡＤ変換部１３０に提供される。ＡＤ変換部１３０は、第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換し、それぞれのデジタル信号をプロセッサ部１５０に提供する。

なお、図９に示される例では、ＡＤ変換部１３０を第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２の外部に設けた例を説明したが、ＡＤ変換部１３０を第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２の内部に設けるようにしてもよい。この場合、第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２からの出力は、筋電信号を示すデジタル信号である。この場合、図９に示される構成から、ＡＤ変換部１３０を省略することができる。

筋電デバイス１００’による処理は、図６に示される処理と同様である。ステップＳ６０１では、第１の筋電センサ１２０_１および第２の筋電センサ１２０_２のうちの少なくとも１つが筋電信号を検出する。ステップＳ６０２では、プロセッサ部１５０は、第１の筋電センサ１２０_１からの筋電信号および第２の筋電センサ１２０_２からの筋電信号の一方または両方を使用して、心電信号を抽出する。例えば、プロセッサ部１５０は、第１の筋電センサ１２０_１からの心電信号をインデックスとして利用して、第２の筋電センサ１２０_２からの信号から心電信号を抽出するようにしてもよい。あるいは、プロセッサ部１５０は、第２の筋電センサ１２０_２が筋電信号を検出できなかったときのみ、第１の筋電センサ１２０_１からの筋電信号から心電信号を抽出するようにしてもよい。

なお、筋電デバイス１００’による処理は、図６に示される処理と同様に、ステップＳ６０３として、筋電デバイス１００’のプロセッサ部１５０が、筋電信号から咀嚼信号を抽出する処理をさらに含んでいてもよい。この場合、筋電デバイス１００’のプロセッサ部１５０は、ステップＳ６０３において、筋電信号に対して適切な処理を行うことにより、筋電信号から咀嚼信号を抽出することもできる。筋電デバイス１００’のプロセッサ部１５０は、ステップＳ６０３において、筋電信号に対して適切な処理を行うことに加えて、または、それに代えて、心電信号以外の筋電信号に対してさらに処理を行うことによって、咀嚼信号を抽出することもできる。

図１～図９に示される例では、筋電デバイス１００、１００’のプロセッサ部１５０が、筋電センサによって検出された筋電信号から心電信号を少なくとも抽出することを説明したが、本発明は、これに限定されない。心電信号を少なくとも抽出する処理は、プロセッサ部を備える他の情報処理装置によって実行されることができる。例えば、心電信号を少なくとも抽出する処理は、筋電デバイス１００と通信するサーバ装置のプロセッサ部によって実行されることができる。あるいは、心電信号を少なくとも抽出する処理は、ユーザ装置のプロセッサ部によって実行されることができる。

以下、心電信号を少なくとも検出するためのシステム１０について説明する。

５．心電信号を少なくとも検出するためのシステム
図１０は、心電信号を少なくとも検出するためのシステム１０の構成の一例を示す。

図１０に示される例では、システム１０は、筋電デバイス１００と、サーバ装置２００と、ユーザ装置３００とを備える。筋電デバイス１００と、サーバ装置２００と、ユーザ装置３００とは、ネットワーク４００を介して接続されている。ここで、ネットワーク４００の種類は問わない。例えば、筋電デバイス１００と、サーバ装置２００と、ユーザ装置３００とは、インターネットを介して相互に通信してもよいし、ＬＡＮを介して相互に通信してもよい。

サーバ装置２００は、インターフェース部２１０と、メモリ部２２０と、プロセッサ部２３０とを備える。サーバ装置２００は、データベース部２４０に接続されている。

インターフェース部２１０は、筋電デバイス１００、データベース部２４０またはユーザ装置３００との通信を制御する。インターフェース部２１０は、任意の方法で通信を制御し得る。

メモリ部２２０には、処理の実行に必要とされるプログラムやそのプログラムの実行に必要とされるデータ等が格納されている。例えば、メモリ部２２０には、筋電信号から心電信号を少なくとも抽出する処理（例えば、図６のステップＳ６０２および／またはＳ６０３の処理）を実現するためのプログラムが格納されていてもよい。ここで、プログラムをどのようにしてメモリ部２２０に格納するかは問わない。例えば、プログラムは、メモリ部２２０にプリインストールされていてもよい。あるいは、プログラムは、ネットワーク４００を経由してダウンロードされることによってメモリ部２２０にインストールされるようにしてもよいし、光ディスクやＵＳＢ等の記憶媒体を介してメモリ部２２０にインストールされるようにしてもよい。

プロセッサ部２３０は、サーバ装置２００全体の動作を制御する。プロセッサ部２３０は、メモリ部２２０に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。これにより、サーバ装置２００を所望のステップを実行する装置として機能させることが可能である。

データベース部２４０は、筋電デバイス１００の使用者と筋電デバイス１００から送信された筋電信号とを関連付けて格納してもよい。データベース部２４０は、その他の任意のデータを格納することができる。サーバ装置２００は、ユーザ装置３００にヘルスケアアプリケーションを提供し、ユーザ装置３００がデータベース部２４０に格納されたデータを利用することが可能であるようにしてもよい。

ユーザ装置３００は、インターフェース部３１０と、表示部３２０と、メモリ部３３０と、プロセッサ部３４０とを備える。

インターフェース部３１０は、筋電デバイス１００またはサーバ装置２００との通信を制御する。インターフェース部３１０は、任意の方法で通信を制御し得る。

表示部３２０は、画面を表示する任意のディスプレイであり得る。

メモリ部３３０には、処理の実行に必要とされるプログラムやそのプログラムの実行に必要とされるデータ等が格納されている。例えば、メモリ部３３０には、筋電信号から心電信号を少なくとも抽出する処理（例えば、図６のステップＳ６０２および／またはＳ６０３の処理）を実現するためのプログラムが格納されていてもよい。ここで、プログラムをどのようにしてメモリ部３３０に格納するかは問わない。例えば、プログラムは、メモリ部３３０にプリインストールされていてもよい。あるいは、プログラムは、ネットワーク４００を経由してダウンロードされることによってメモリ部３３０にインストールされるようにしてもよいし、光ディスクやＵＳＢ等の記憶媒体を介してメモリ部３３０にインストールされるようにしてもよい。

プロセッサ部３４０は、ユーザ装置３００全体の動作を制御する。プロセッサ部３４０は、メモリ部３３０に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。これにより、ユーザ装置３００を所望のステップを実行する装置として機能させることが可能である。

上述した構成において、筋電信号を検出する処理（例えば、図６のステップＳ６０１の処理）を筋電デバイス１００で実行するようにし、筋電信号から心電信号を少なくとも抽出する処理（例えば、図６のステップＳ６０２および／またはＳ６０３の処理）をサーバ装置２００で実行するようにしてもよい。この場合、システム１０からユーザ装置３００を省略することも可能である。この場合、筋電デバイス１００のプロセッサ部１５０は、筋電センサ１２０によって検出された筋電信号に対して抽出処理を行うことなく、筋電センサ１２０によって検出された筋電信号をサーバ装置２００に送信するようにすればよく、サーバ装置２００のプロセッサ部２３０は、筋電デバイス１００から受信された筋電信号から心電信号を少なくとも抽出するようにすればよい。

この場合、筋電デバイス１００のメモリ部１４０は、筋電信号を検出する処理（例えば、図６のステップＳ６０１の処理）を実現するプログラムを格納すれば足り、筋電信号から心電信号を少なくとも抽出する処理（例えば、図６のステップＳ６０２および／またはＳ６０３の処理）を実現するプログラムを格納する必要はない。これにより、筋電デバイス１００のメモリ部１４０の容量を低減することができ、筋電デバイス１００のプロセッサ部１５０による処理を単純化することができる。

あるいは、上述した構成において、筋電信号を検出する処理（例えば、図６のステップＳ６０１の処理）を筋電デバイス１００で実行するようにし、筋電信号から心電信号を少なくとも抽出する処理（例えば、図６のステップＳ６０２および／またはＳ６０３の処理）をユーザ装置３００で実行するようにしてもよい。この場合、システム１０からサーバ装置２００を省略することも可能である。この場合、筋電デバイス１００のプロセッサ部１５０は、筋電センサ１２０によって検出された筋電信号に対して抽出処理を行うことなく、筋電センサ１２０によって検出された筋電信号をユーザ装置３００に送信するようにすればよく、ユーザ装置３００のプロセッサ部３４０は、筋電デバイス１００から受信された筋電信号から心電信号を少なくとも抽出するようにすればよい。

なお、図１０に示されるシステム１０において、筋電デバイス１００の代わりに筋電デバイス１００’を用いるようにしてもよい。この場合、筋電デバイス１００’のプロセッサ部１５０は、第１の筋電センサ１２０_１または第２の筋電センサ１２０_２によって検出された筋電信号に対して抽出処理を行うことなく、第１の筋電センサ１２０_１または第２の筋電センサ１２０_２によって検出された筋電信号をサーバ装置２００またはユーザ装置３００に送信するようにすればよい。この場合、筋電デバイス１００’のメモリ部１４０は、筋電信号を検出する処理（例えば、図６のステップＳ６０１の処理）を実現するプログラムを格納すれば足り、筋電信号から心電信号を少なくとも抽出する処理（例えば、図６のステップＳ６０２および／またはＳ６０３の処理）を実現するプログラムを格納する必要はない。これにより、筋電デバイス１００’のメモリ部１４０の容量を低減することができ、筋電デバイス１００’のプロセッサ部１５０による処理を単純化することができる。

図１～図１０に示される例では、ネックバンド型デバイスである筋電デバイス１００、１００’を説明したが、筋電デバイス１００、１００’の形態はこれに限定されない。筋電デバイス１００は、任意の形態であり得る。

図１１は、ネックバンド型筋電デバイス１００、１００’の代替形態である筋電デバイス１００’’の形態の一例を示す。筋電デバイス１００’’は、首からさげることが可能なネックストラップ型デバイスである。筋電デバイス１００’’は、筋電デバイス１００、１００’と同様の構成要素を備えている。

筋電デバイス１００’’は、ハウジング１１０（第１のハウジング）と、一対の測定電極１１６、１１７（一対の第２の測定電極）とに加えて、第２のハウジング１１８と、ネックストラップ１１９とを備える。第１のハウジング１１０の構成は、図５に示されるハウジング１１０の構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。一対の測定電極１１６、１１７の構成は、図８に示される一対の測定電極１１６、１１７の構成と同様であるので、ここではその説明を省略する。第２のハウジング１１８には、筋電デバイス１００’’に必要な回路（例えば、バッテリおよびこれに付随する回路等）が収容される。

使用者がネックストラップ１１９を首からさげることによって筋電デバイス１００を装着すると、ハウジング１１０に配置されている一対の測定電極１１４、１１５は、第２のハウジング１１８の重みによって使用者の首の後部にある皮膚に接触し、一対の測定電極１１６、１１７は、使用者の左右の鎖骨上にある皮膚に接触する。

なお、図１１に示される例では、筋電デバイス１００’’が一対の測定電極１１６、１１７を備える例を説明したが、筋電デバイス１００’’から一対の測定電極１１６、１１７を省略した構成もまた本発明の範囲内である。

図１～図１１に示される例では、首の後部に配置される一対の測定電極を備える筋電デバイス１００、１００’、１００’’を説明したが、一対の測定電が配置される部位は、首の後部に限定されない。一対の測定電極は、身体の任意の部位に配置される。一対の測定電極が配置される部位は、使用者が一対の測定電極を配置するために筋電デバイスを装着しやすい部位であることが好ましい。例えば、一対の測定電極は、使用者の腹部に配置されるようにしてもよい。

図１２Ａは、筋電デバイス１００、１００’、１００’’の代替形態である筋電デバイス１００’’’の形態の一例を示し、図１２Ｂは、筋電デバイス１００’’’を使用者の腹部に装着した様子を示す。

筋電デバイス１００’’’は、一対の測定電極を腹部に配置するために、図１２Ｂに示されるように腹部に巻き付けて装着することが可能なベルト型デバイスである。本明細書において、「腹部」とは、人間の胸腔と骨盤との間の部分をいう。図１２Ａにおいて、図１と同一の構成要素には、同一の参照番号を付し、ここでは、その説明を省略する。筋電デバイス１００’’’は、図５に示される筋電デバイス１００と同様の構成を有する。

筋電デバイス１００’’’は、ハウジング１１０と、ハウジングの両端から延びるベルト部１７１とを備える。図１２Ａでは、ハウジング１１０の中心１１０Ｃが図１２Ａの右側に位置して示されている。ベルト部１７１は、使用者に密着して装着されるように構成されている。例えば、ベルト部１７１は、ベルト部１７１の長さを調節することが可能なアジャスタ（図示せず）を備えることにより、使用者に密着して装着されるようにしてもよい。例えば、ベルト部１７１は、伸縮可能な材料から作製されることにより、使用者に密着して装着されるようにしてもよい。

ハウジング１１０内に筋電センサ（図１２Ａおよび図１２Ｂには示されていない）が内蔵されている。筋電センサは、基準電極１１３と、一対の測定電極１１４、１１５とを備える。一対の測定電極１１４、１１５は、ハウジング１１０に設けられて、ハウジング１１０の外表面に露出している一方、基準電極１１３は、ベルト部１７１に設けられて、ベルト部１７１の外表面に露出している。ベルト部１７１の外表面に露出している基準電極１１３は、有線または無線で、ハウジング１１０内部の筋電センサと接続されている。

使用者は、ハウジング１１０の中心１１０Ｃを腹部の前部の中心と整合させて、ベルト部１７１を腹部に巻き付けることによって、筋電デバイス１００’’’を装着する。使用者は、ベルトを装着する感覚で、筋電デバイス１００’’’を容易に装着することができる。ベルト部１７１は、使用者が筋電デバイス１００’’’を装着したときに、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５が使用者の腹部の皮膚に接触するように構成されている。使用者は、筋電デバイス１００’’’を装着することによって運動を制限されることはない。筋電デバイス１００’’’は、ベルト部１７１が使用者に密着して装着されるように構成されているため、使用者により密着する。使用者が姿勢を変えても、筋電デバイス１００’’’は、腹部の皮膚に密着し、筋電信号を安定的に検出し続けることができる。筋電デバイス１００’’’は、例えば、使用者が横になって寝ている間でも筋電信号を安定的に検出することができる。

筋電デバイス１００’’’の一対の測定電極１１４、１１５は、上述した筋電デバイス１００と同様に、一対の測定電極１１４、１１５が接触する部位に存在する同一の筋繊維上には配置されない。

また、筋電デバイス１００’’’の一対の測定電極１１４、１１５は、上述した筋電デバイス１００と同様に、筋電デバイス１００’’’が使用者に装着されると、一対の測定電極１１４、１１５を結ぶ線と、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置に直近の筋肉の筋繊維が延びる方向とのなす角θが、３０度以上、４５度以上、６０度以上、または、好ましくは９０度となるように配置され得る。θが９０度に近いほど、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置に直近の筋肉由来の筋電信号のＳ／Ｎ比は有意に低減され、一対の測定電極１１４、１１５が配置された位置から遠い位置の筋肉由来の筋電信号のＳ／Ｎ比を相対的に高めることができる。

筋電デバイス１００’’’の一対の測定電極１１４、１１５は、筋電デバイス１００’’’が使用者に装着されると、使用者の腹部で使用者の正中面に対して対称に位置するようにしてもよい。これは、例えば、筋電デバイス１００’’’のハウジング１１０の中心１１０Ｃから一対の測定電極１１４、１１５までの距離をそれぞれ同一の距離とすることによって達成され得る。あるいは、筋電デバイス１００’’’の一対の測定電極１１４、１１５は、筋電デバイス１００’’’が使用者に装着されると、使用者の腹部で使用者の正中面に対して非対称に位置するようにしてもよい。これは、例えば、筋電デバイス１００’’’のハウジング１１０の中心１１０Ｃから一対の測定電極１１４、１１５までの距離をそれぞれ異なる距離とすることによって達成され得る。例えば、一対の測定電極のうちの一方の測定電極１１４は、ハウジング１１０の中心１１０Ｃから２０～６０ｍｍ、好ましくは４０ｍｍの位置に提供され、一対の測定電極のうちの他方の測定電極１１５は、ハウジング１１０の中心１１０Ｃから１３０～１７０、好ましくは１５０ｍｍの位置に提供されることにより、筋電デバイス１００が使用者に装着されると使用者の腹部で使用者の正中面に対して非対称に位置する。このようにして、一対の測定電極１１４、１１５は、使用者の腹部で任意の角度位置に配置されることができる。例えば、一対の測定電極１１４、１１５を、それぞれの電極と使用者の身体の中心とを通る線と使用者の冠状面よりも前側の正中面とのなす角度が左右方向に４５度の位置に配置するようにしてもよい。あるいは、例えば、一対の測定電極のうちの一方の測定電極１１４を、電極１１４と使用者の身体の中心とを通る線と使用者の冠状面よりも前側の正中面とのなす角度が左方向に５～２５度、好ましくは１５度の位置に配置し、一対の測定電極のうちの他方の測定電極１１５を、電極１１５と使用者の身体の中心とを通る線と使用者の冠状面よりも前側の正中面とのなす角度が右方向に５５～７５度、好ましくは６５度の位置に配置するようにしてもよい。このように、一対の測定電極１１４、１１５を使用者の正中面に対して非対称に位置するように配置することで、一対の測定電極と測定対象（例えば、心臓）との間の最短距離を、電極間で異ならせることができる。これにより、一対の測定電極のうちの一方の測定電極１１４によって測定された筋電信号と、一対の測定電極のうちの他方の測定電極１１５によって測定された筋電信号との間に時間差を生じさせ、測定対象の筋電信号とノイズとを容易に区別することを可能にする。正中面に対して非対称に配置された一対の測定電極を用いると、正中面に対して対称に配置された一対の測定電極から得られる筋電信号よりもクリアな筋電信号を得ることができる。

さらに、腹部の横断面は、概して楕円形であり、かつ、略円形の首の横断面に比べて大きい。従って、一対の測定電極１１４、１１５を正中面に対して非対称に位置するように配置する場合、腹部に装着する筋電デバイス１００’’’では、首に装着する筋電デバイス１００、１００’、１００’’に比べて、一対の測定電極と測定対象（例えば、心臓）との間の最短距離をより大きく電極間で異ならせることができる。これにより、首に装着する筋電デバイス１００、１００’、１００’’よりもクリアな筋電信号を得ることが可能である。

首に装着する筋電デバイス１００、１００’、１００’’では、筋電センサが心電信号に加えて、顎の筋肉による咀嚼活動を示す咀嚼信号も検出したが、腹部に装着する筋電デバイス１００’’’では、筋電センサは、咀嚼信号に代えて、歩行活動を示す歩行信号を検出することができる。歩行活動を示す歩行信号は、例えば、大腿の筋肉由来の筋電信号、下腿の筋肉由来の筋電信号を含み得る。筋電デバイス１００’’’は、例えば上述した周波数に基づいた抽出処理等の処理によって、検出された信号から心電信号および／または歩行信号を抽出することができる。

なお、筋電デバイス１００’’’による処理は、図６に示される処理と同様である。筋電デバイス１００’’’による処理は、図６に示される処理に加えて、ステップＳ６０３’として、筋電デバイス１００’’’のプロセッサ部１５０が、筋電信号から歩行信号を抽出する処理をさらに含んでいてもよい。この場合、筋電デバイス１００’’’のプロセッサ部１５０は、ステップＳ６０３’において、筋電信号に対して適切な処理を行うことにより、筋電信号から歩行信号を抽出することもできる。筋電デバイス１００’’’のプロセッサ部１５０は、ステップＳ６０３’において、筋電信号に対して適切な処理を行うことに加えて、または、それに代えて、心電信号以外の筋電信号に対してさらに処理を行うことによって、歩行信号を抽出することもできる。

抽出された心電信号および／または歩行信号は、咀嚼信号と同様に、例えば、使用者の潜在的な病気およびその前兆の発見や生活スタイルの観察・管理のために利用されることができる。歩行は、生活スタイルのうちの運動に関連しているからである。筋電デバイス１００’’’によって抽出された心電信号および／または歩行信号は、例えば、ヘルスケア事業者に送信される。ヘルスケア事業者は、心電信号および／または歩行信号を解析し、使用者の体調モニタリングのために利用する。ヘルスケア事業者は、例えば、ヘルスケアアプリケーションを使用者端末に提供し、ヘルスケアアプリケーションを通じて、解析結果を使用者に提示することができる。

筋電デバイス１００’’’は、図５に示される構成に加えて、圧力センサおよび／または周長検出センサを備えることができる。

圧力センサは、筋電デバイス１００’’’にかかる圧力を検出することが可能なセンサである。使用者の呼吸に合わせて腹部が筋電デバイス１００’’’に与える圧力が変化するため、圧力センサ用いて筋電デバイス１００’’’にかかる圧力の変化を検出することによって、使用者の呼吸を検出することができる。

周長検出センサは、筋電デバイス１００’’’の装着時の周長を検出することが可能なセンサである。使用者の呼吸に合わせて筋電デバイス１００’’’の装着時の周長が変化するため、周長検出センサ用いて筋電デバイス１００’’’の装着時の周長の変化を検出することによって、使用者の呼吸を検出することができる。

検出された呼吸に関する情報は、例えば、使用者の呼吸器系の潜在的な病気（例えば、睡眠時無呼吸症候群等）およびその前兆の発見のために利用されることができる。筋電デバイス１００’’’によって検出された呼吸に関する情報は、例えば、ヘルスケア事業者に送信される。ヘルスケア事業者は、呼吸に関する情報を解析し、使用者の病気の発見のために利用する。ヘルスケア事業者は、例えば、ヘルスケアアプリケーションを使用者端末に提供し、ヘルスケアアプリケーションを通じて、解析結果を使用者に提示することができる。

上述した例における基準電極１１３、一対の測定電極１１４、１１５、または一対の測定電極１１６、１１７の電極配置は一例であり、他の電極配置も本発明の範囲内である。

例えば、筋電デバイス１００’’’において、基準電極１１３は、筋電デバイス１００’’’が使用者に装着されると使用者の腹部の後部の中心（背骨部分）に位置するようにしてもよい。これは、例えば、筋電デバイス１００’’’のハウジング１１０の中心１１０Ｃから基準電極１１３までの距離を左右方向に同一の距離とすることによって達成され得る。このとき、背骨部分の周りの皮膚が盛り上がっている場合は、筋電デバイス１００’’’を装着したときに、筋電デバイス１００’’’と背骨部分との間に隙間ができ、基準電極１１３と皮膚との接触不良を引き起こすおそれがある。このような接触不良は、例えば、基準電極１１３が、筋電デバイス１００’’’が使用者に装着されると使用者の腹部の後部の中心（背骨部分）から左右方向にずれて位置するようにすることで回避されることができる。例えば、基準電極１１３は、ハウジング１１０の中心１１０Ｃから左右方向に同一の距離の位置から左または右に２０～６０ｍｍ、好ましくは４０ｍｍの位置に提供されるようにしてもよい。これにより、基準電極１１３は、筋電デバイス１００’’’が使用者に装着されると使用者の腹部の後部の中心（背骨部分）からずれて位置することになる。基準電極１１３は、使用者の腹部周りで任意の角度位置に配置されることができる。例えば、基準電極１１３は、基準電極１１３と使用者の身体の中心とを通る線と使用者の冠状面よりも後側の正中面とのなす角度が右方向または左方向に５～２５度、好ましくは１５度の位置に配置されるようにしてもよい。代替として、基準電極１１３と皮膚との接触不良は、基準電極１１３の位置を左右方向にずらす代わりに、背骨部分と密着するように基準電極１１３の高さを変更することで回避されることができる。

例えば、図１に示される例では、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５は、ハウジング１１０の上下方向中央に位置しているが、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５は、ハウジング１１０の中央から上下方向にずらして配置されるようにしてもよい。例えば、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５は、ハウジング１１０の中央から下方向にずらし、ハウジング１１０の底面近傍に配置されるようにしてもよい。このとき、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５が配置される底面近傍の面にＲをつけ、使用者の首の上下方向の形状に沿うように湾曲した形状とすることで、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５を使用者の首の後部の皮膚により密着させることができる。また、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５が配置される底面近傍の面にＲをつけることに加えて、またはそれに代えて、ハウジング１１０の身体接触面を、使用者の首の周方向形状に沿うように凹状に湾曲した形状とすることで、首と筋電デバイス１００との間の隙間の形成を防止し、基準電極１１３および一対の測定電極１１４、１１５を使用者の首の後部の皮膚により密着させることができる。これにより、安定的に筋電信号を検出することができる。

例えば、図１２Ａに示される例では、基準電極１１３がベルト部１７１に設けられてベルト部１７１の外表面に露出して配置され、一対の測定電極１１４、１１５がハウジング１１０に設けられてハウジング１１０の外表面に露出して配置されたが、基準電極１１３に代えて、または基準電極１１３に加えて、一対の測定電極１１４、１１５の一方または両方がベルト部１７１に設けられてベルト部１７１の外表面に露出して配置されるようにしてもよい。あるいは、基準電極１１３が一対の測定電極１１４、１１５と同様にハウジング１１０に設けられてハウジング１１０の外表面に露出して配置されるようにしてもよい。

上述した例のように、筋電デバイスが３つの電極（基準電極１１３、一対の測定電極１１４、１１５）のみを備えることが好ましい。本発明の筋電デバイスは、特有の電極配置によって、少ない電極でさえも、測定対象の筋電信号を抽出可能な態様で、筋電信号を検出することができる。しかしながら、本発明の筋電デバイスの電極の数は、これに限定されない。本発明の筋電デバイスは、本発明の効果が得られる限り、任意の数の電極を備えることができる。例えば、筋電デバイス１００’’’は、筋電デバイス１００’、１００’’と同様に、一対の第２の測定電極１１６、１１７を備えてもよい。あるいは、筋電デバイス１００’’’は、より多くの測定電極を備えてもよい。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。

本発明は、心筋活動を示す心電信号を少なくとも検出するためのシステムを提供するものとして有用である。

１０システム
１００、１００’、１００’’、１００’’’ 筋電デバイス
１１０ハウジング
１１１、１１２アーム
１１３基準電極
１１４、１１５一対の測定電極
１１６、１１７一対の測定電極
１１８第２のハウジング
１１９ネックストラップ
１２０筋電センサ
１３０ＡＤ変換部
１４０メモリ部
１５０プロセッサ部
１６０送信部
１７１ベルト部
２００サーバ装置
３００ユーザ装置
４００ネットワーク

Claims

心筋活動を示す心電信号を少なくとも検出するためのシステムであって、前記システムは、
身体の筋活動を示す筋電信号を検出する検出手段であって、前記検出手段は、第１の筋電センサと第２の筋電センサとを備え、前記第１の筋電センサは、使用者の首の皮膚から心電信号のＳ／Ｎ比が高い筋電信号を検出するように構成され、前記第２の筋電センサは、前記使用者の首の皮膚から心電信号のＳ／Ｎ比が低い筋電信号を検出するように構成されており、前記第１の筋電センサおよび前記第２の筋電センサは、同一の筋繊維上には配置されない、検出手段と、
前記筋電信号から心電信号と、咀嚼活動を示す咀嚼信号とを少なくとも抽出する抽出手段であって、前記抽出手段は、前記第１の筋電センサによって検出された筋電信号から前記心電信号の時刻と前記咀嚼信号およびノイズの時刻とを決定することと、前記第２の筋電センサによって検出された筋電信号のうちの、前記心電信号の時刻として決定された時刻の信号を心電信号であると決定し、前記第２の筋電センサによって検出された筋電信号のうちの、前記咀嚼信号およびノイズの時刻として決定された時刻の信号を前記咀嚼信号およびノイズであると決定することとによって、前記第２の筋電センサによって検出された筋電信号から前記心電信号と前記咀嚼信号およびノイズとを区別して抽出するように構成されている、抽出手段と
を備える、システム。
前記第１の筋電センサは、一対の第１の測定電極を含み、
前記システムは、前記検出手段を前記使用者に装着する装着手段をさらに備え、
前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第１の測定電極のうちの一方が前記使用者の特定の第１の部分に接触し、かつ、前記一対の第１の測定電極のうちの他方が前記使用者の特定の第２の部分に接触し、かつ、前記一対の第１の測定電極が、接触する部分に存在する同一の筋繊維上に配置されないように構成されている、請求項１に記載のシステム。
前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第１の測定電極が前記使用者の正中面に対して非対称に配置されるように構成されている、請求項２に記載のシステム。
前記使用者の特定の第１の部分および前記使用者の特定の第２の部分は、前記使用者の首の後部にある皮膚の部分である、請求項２または３に記載のシステム。
前記使用者の特定の第１の部分は、前記使用者の首の後部にある皮膚の部分であり、前記使用者の特定の第２の部分は、前記使用者の鎖骨上にある皮膚の部分である、請求項２または３に記載のシステム。
前記第２の筋電センサは、一対の第２の測定電極を含み、
前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第２の測定電極のうちの一方が前記使用者の特定の第３の部分に接触し、かつ、前記一対の第２の測定電極のうちの他方が前記使用者の特定の第４の部分に接触し、かつ、前記一対の第２の測定電極が、接触する部分に存在する同一の筋繊維上に配置されないように構成されている、請求項２～５のいずれか一項に記載のシステム。
前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第２の測定電極が前記使用者の正中面に対して非対称に配置されるように構成されている、請求項６に記載のシステム。
前記使用者の特定の第３の部分および前記使用者の特定の第４の部分は、前記使用者の鎖骨上にある皮膚の部分である、請求項６または７に記載のシステム。
前記使用者の特定の第３の部分は、前記使用者の首の後部にある皮膚の部分であり、前記使用者の特定の第４の部分は、前記使用者の鎖骨上にある皮膚の部分である、請求項６または７に記載のシステム。
心筋活動を示す心電信号を少なくとも検出するためのシステムであって、前記システムは、
身体の筋活動を示す筋電信号を検出する検出手段であって、前記検出手段は、第１の筋電センサと第２の筋電センサとを備え、前記第１の筋電センサは、使用者の腹部の皮膚から心電信号のＳ／Ｎ比が高い筋電信号を検出するように構成され、前記第２の筋電センサは、前記使用者の腹部の皮膚から心電信号のＳ／Ｎ比が低い筋電信号を検出するように構成され、前記第１の筋電センサおよび前記第２の筋電センサは、同一の筋繊維上には配置されない、検出手段と、
前記筋電信号から心電信号と、歩行活動を示す歩行信号とを少なくとも抽出する抽出手段であって、前記抽出手段は、前記第１の筋電センサによって検出された筋電信号から前記心電信号の時刻と前記歩行信号およびノイズの時刻とを決定することと、前記第２の筋電センサによって検出された筋電信号のうちの、前記心電信号の時刻として決定された時刻の信号を心電信号であると決定し、前記第２の筋電センサによって検出された筋電信号のうちの、前記歩行信号およびノイズの時刻として決定された時刻の信号を前記歩行信号およびノイズであると決定することとによって、前記第２の筋電センサによって検出された筋電信号から前記心電信号と前記歩行信号およびノイズとを区別して抽出するように構成されている、抽出手段と
を備える、システム。
前記第１の筋電センサは、一対の第１の測定電極を含み、
前記システムは、前記検出手段を使用者に装着する装着手段をさらに備え、
前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第１の測定電極のうちの一方が前記使用者の特定の第１の部分に接触し、かつ、前記一対の第１の測定電極のうちの他方が前記使用者の特定の第２の部分に接触し、かつ、前記一対の第１の測定電極が、接触する部分に存在する同一の筋繊維上に配置されないように構成されている、請求項１０に記載のシステム。
前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第１の測定電極が前記使用者の正中面に対して非対称に配置されるように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
前記第２の筋電センサは、一対の第２の測定電極を含み、
前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第２の測定電極のうちの一方が前記使用者の特定の第３の部分に接触し、かつ、前記一対の第２の測定電極のうちの他方が前記使用者の特定の第４の部分に接触し、かつ、前記一対の第２の測定電極が、接触する部分に存在する同一の筋繊維上に配置されないように構成されている、請求項１１～１２のいずれか一項に記載のシステム。
前記装着手段は、前記検出手段が前記使用者に装着されたときに、前記一対の第２の測定電極が前記使用者の正中面に対して非対称に配置されるように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
前記使用者の特定の第１の部分および前記使用者の特定の第２の部分は、前記使用者の腹部にある皮膚の部分である、請求項１１または１２に記載のシステム。
前記システムは、前記使用者に装着されることが可能であるように構成されたデバイスであり、
前記デバイスが前記検出手段と前記抽出手段とを含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のシステム。
前記システムは、前記使用者に装着されることが可能であるように構成されたデバイスと、前記デバイスにネットワークを介して通信することが可能であるように構成されたサーバ装置とを含み、
前記デバイスが前記検出手段を含み、前記サーバ装置が前記抽出手段を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のシステム。
前記システムは、前記使用者に装着されることが可能であるように構成されたデバイスと、前記デバイスにネットワークを介して通信することが可能であるように構成されたユーザ装置とを含み、
前記デバイスが前記検出手段を含み、前記ユーザ装置が前記抽出手段を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のシステム。

以上