JP7108174B2 - WEARABLE INTERFACE, INFORMATION PROVISION DEVICE AND INFORMATION PROVISION METHOD - Google Patents

WEARABLE INTERFACE, INFORMATION PROVISION DEVICE AND INFORMATION PROVISION METHOD Download PDF

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Description

本発明は、ウェアラブルインタフェース、情報提供装置及び情報提供方法に関する。 The present invention relates to a wearable interface, an information providing device and an information providing method.

筋電、心電等の生体信号を取得するには、生体電極を人体に接触させて装着する必要がある。従来、陸上のスポーツ用に生体電極を搭載したシャツ型のウェアラブル生体インタフェースが提案されている(例えば、非特許文献1参照)。陸上用の電極技術を応用し、同様の生体電極を備えた水着を装着して水中で生体信号を取得しようとする場合、激しい身体の動きと水流抵抗により生体電極が皮膚の上で安定しないため、生体信号が途切れたり歪んだり雑音が多く混入してしまう。さらに、水中では、筋電など体内起電力による体表面の生体電位は、水の導電性により短絡に近い状態となり著しく減衰するため、陸上と比べて計測が困難である。 In order to acquire biomedical signals such as myoelectricity and electrocardiogram, it is necessary to wear bioelectrodes in contact with the human body. Conventionally, a shirt-shaped wearable biointerface equipped with a bioelectrode has been proposed for land sports (see, for example, Non-Patent Document 1). When trying to acquire biosignals underwater by applying electrode technology for land and wearing a swimsuit equipped with similar bioelectrodes, the bioelectrodes are not stable on the skin due to vigorous body movements and water flow resistance. , the biological signal is interrupted or distorted, and a lot of noise is mixed. Furthermore, in water, the biopotential of the body surface caused by internal electromotive force, such as myoelectricity, is significantly attenuated due to the electrical conductivity of the water, which is close to a short circuit.

生体信号を取得するには、粘着性の貼り付けタイプの生体電極を用いるが剥がれやすく水中では外れてしまう。また、水中においては信号の歪みが大きくなってしまう。このような問題を回避するために、防水テープを貼ったり、テープで何十巻きにして剥がれないようにして測る必要があり、簡便ではないため一般的な練習で用いられることはほとんどない。 In order to acquire biosignals, a sticky type bioelectrode is used, but it is easily peeled off and comes off in water. Also, signal distortion increases in water. In order to avoid such a problem, it is necessary to apply waterproof tape or wrap the tape dozens of times so that it does not peel off.

水中でのモーションキャプチャ、光学式マーカーを装着して水中や水上のカメラで撮影した映像から泳法や泳者の状態を評価するシステムが実用化されているが、機器は複雑高額でプールに設置する大がかりなシステムであり一般的ではない。カメラを使ったモーションキャプチャ、防水ケースに入れたスマートフォンやアクションカメラを用いて撮影した泳者の映像を分析するソフトが開発されている。しかし、泳者の大まかな動きやタイムの計測に有用であるものの、水中映像と水上の映像の分離、水しぶき、波面の光反射、映像の歪み、泡によるマスク等、分析の自動化には困難を伴う。 Underwater motion capture, systems that evaluate swimming style and swimmers' conditions from images taken with underwater or above-water cameras wearing optical markers have been put into practical use, but the equipment is complicated and expensive, and it is large-scale to install in the pool. system and not common. Software has been developed to analyze motion capture using a camera, and videos of swimmers captured using a smartphone in a waterproof case or an action camera. However, although it is useful for measuring rough movements and times of swimmers, it is difficult to automate the analysis, such as the separation of underwater and above-water images, splashes, light reflections from wavefronts, image distortion, and masking by bubbles. .

「着るだけで生体情報計測を可能とする機能素材hitoeの開発及び実用化」、電子情報通信学会、通信ソサイエティマガジン, (2017-2018) No. 41 pp. 17-23"Development and Practical Application of Functional Material hitoe that Enables Measurement of Biological Information Just by Wearing it", The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Communication Society Magazine, (2017-2018) No. 41 pp. 17-23

上記のように、陸上においては、競技者の生体信号を容易に取得することができるため、取得した生体信号に基づく評価を行うことができる。しかしながら、水中においては、陸上の競技者の生体信号を取得するのに比べて競技者の生体信号を取得することが困難であるという問題があった。 As described above, on land, it is possible to easily acquire the biological signals of athletes, and therefore it is possible to perform evaluations based on the acquired biological signals. However, there is a problem that it is more difficult to obtain biological signals of athletes underwater than to obtain biological signals of athletes on land.

上記事情に鑑み、本発明は、水中において容易に生体信号を取得することができる技術の提供を目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a technique capable of easily acquiring biological signals in water.

本発明の一態様は、被験者の生体信号を取得する複数の生体電極と、前記生体電極の周囲に設けられる防水部材と、複数のウェアラブルインタフェースそれぞれに備えられる前記生体電極を、前記被験者の縦方向に長い四頭筋又はハムストリングの骨格筋の上部と下部それぞれに固定する固定部と、を備えるウェアラブルインタフェースである。 In one aspect of the present invention, a plurality of bioelectrodes that acquire biosignals of a subject, a waterproof member provided around the bioelectrodes, and the bioelectrodes provided in each of a plurality of wearable interfaces are arranged in the longitudinal direction of the subject. a wearable interface that secures to the upper and lower skeletal muscles of the long quadriceps or hamstrings, respectively .

本発明の一態様は、被験者の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度と、上記のウェアラブルインタフェースから得られる生体信号とに基づいて、前記被験者の状態を評価する評価部と、評価結果を前記被験者に提供する提供部と、を備え、前記提供部は、前記被験者が装着しているゴーグルに前記評価結果をフィードバックする情報提供装置である。 One aspect of the present invention is an acceleration sensor that measures the acceleration of the subject, an evaluation unit that evaluates the state of the subject based on the acceleration, and the biological signal obtained from the wearable interface, and the evaluation result is the above . a providing unit for providing information to a subject , wherein the providing unit is an information providing device that feeds back the evaluation result to goggles worn by the subject .

本発明の一態様は、上記のウェアラブルインタフェースから得られる前記生体信号と、加速度センサから得られる被験者の加速度と、前記生体信号とに基づいて、前記被験者の状態を評価する評価ステップと、評価結果を前記被験者に提供する提供ステップと、を有し、前記提供ステップにおいて、前記被験者が装着しているゴーグルに前記評価結果をフィードバックする情報提供方法である。
本発明の一態様は、被験者の加速度を計測する加速度センサと、前記加速度と、上記のウェアラブルインタフェースから得られる生体信号と、前記被験者に装着され、前記被験者の関節運動の状態を計測するためのストレッチセンサにより計測された前記被験者の関節運動に関する情報と、前記ウェアラブルインタフェースに備えられ、水中における圧力を計測する圧力センサにより計測された圧力情報とに基づいて、前記被験者の状態を評価する評価部と、評価結果を前記被験者に提供する提供部と、を備え、前記評価部は、前記ストレッチセンサにより計測された前記被験者の関節運動に関する情報を用いて手関節の屈曲状態を評価し、前記圧力センサにより計測された圧力情報を用いて前記被験者の水保持能力を評価し、前記提供部は、前記被験者が装着しているゴーグルに前記評価結果をフィードバックする情報提供装置である。
本発明の一態様は、上記のウェアラブルインタフェースから得られる前記生体信号と、加速度センサから得られる被験者の加速度と、前記生体信号と、前記被験者に装着され、前記被験者の関節運動の状態を計測するためのストレッチセンサにより計測された前記被験者の関節運動に関する情報と、前記ウェアラブルインタフェースに備えられ、水中における圧力を計測する圧力センサにより計測された圧力情報とに基づいて、前記被験者の状態を評価する評価ステップと、評価結果を前記被験者に提供する提供ステップと、を有し、前記評価ステップにおいて、前記ストレッチセンサにより計測された前記被験者の関節運動に関する情報を用いて手関節の屈曲状態を評価し、前記圧力センサにより計測された圧力情報を用いて前記被験者の水保持能力を評価し、前記提供ステップにおいて、前記被験者が装着しているゴーグルに前記評価結果をフィードバックする情報提供方法である。
One aspect of the present invention is an evaluation step of evaluating the state of the subject based on the biological signal obtained from the wearable interface, the acceleration of the subject obtained from an acceleration sensor, and the biological signal, and an evaluation result to the subject , wherein in the providing step, the evaluation result is fed back to the goggles worn by the subject .
One aspect of the present invention is an acceleration sensor for measuring the acceleration of the subject, the acceleration, the biosignal obtained from the wearable interface, the subject is worn, for measuring the state of joint motion of the subject An evaluation unit that evaluates the state of the subject based on information on the joint motion of the subject measured by a stretch sensor and pressure information measured by a pressure sensor that is provided in the wearable interface and measures pressure in water. and a providing unit that provides the subject with an evaluation result, wherein the evaluating unit evaluates the flexion state of the wrist joint using information on the joint motion of the subject measured by the stretch sensor, and the pressure The provision unit is an information providing device that evaluates the subject's water retention ability using pressure information measured by a sensor, and feeds back the evaluation result to the goggles worn by the subject.
In one aspect of the present invention, the biological signal obtained from the wearable interface, the subject's acceleration obtained from an acceleration sensor, the biological signal, and the subject's joint motion state are measured. Evaluate the condition of the subject based on information on the joint motion of the subject measured by a stretch sensor for and pressure information measured by a pressure sensor that is provided in the wearable interface and measures pressure in water. an evaluation step and a provision step of providing the evaluation result to the subject, and in the evaluation step, the bending state of the wrist joint is evaluated using information on the joint motion of the subject measured by the stretch sensor. 3. An information providing method for evaluating the water retention capacity of the subject using pressure information measured by the pressure sensor, and feeding back the evaluation result to the goggles worn by the subject in the providing step.

本発明により、水中において容易に生体信号を取得することが可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, biosignals can be easily acquired in water.

本発明におけるウェアラブルインタフェースの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the wearable interface in this invention. ウェアラブルインタフェースを用いた評価システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the evaluation system using a wearable interface. ウェアラブルインタフェースを用いた評価システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the evaluation system using a wearable interface. 本発明におけるウェアラブルインタフェースの別の構成例(ウェアラブルインタフェース)を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another configuration example (wearable interface) of the wearable interface in the present invention; ウェアラブルインタフェースを用いた評価システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the evaluation system using a wearable interface. 本発明と従来技術との比較結果を示す図である。It is a figure which shows the comparison result of this invention and a prior art. 本発明におけるベルト型のウェアラブルインタフェースを装着して長時間計測した際の筋電図と加速度の結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing results of an electromyogram and acceleration when the belt-type wearable interface of the present invention is worn and measured for a long period of time. 図7に示す筋電図と加速度の結果の一部を拡大した図である。8 is an enlarged view of a part of the electromyogram and acceleration results shown in FIG. 7; FIG. 長時間水泳に伴う筋疲労による筋電図の変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing changes in an electromyogram due to muscle fatigue associated with long-term swimming. 被験者の他の箇所の筋電を計測する場合の評価システムの一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of an evaluation system for measuring myoelectric potentials at other parts of a subject; ハーネス及びストレッチセンサを装着した被験者を横から見た図である。It is the figure which looked at the subject wearing the harness and the stretch sensor from the side. 上肢に装着されるウェアラブルインタフェースに圧力センサを備えた場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example at the time of equipping the wearable interface with which an upper limb is mounted|worn with a pressure sensor. 情報提供装置の機能構成を表す概略ブロック図である。2 is a schematic block diagram showing the functional configuration of an information providing device; FIG. 本発明における評価システムを用いることで実施できる構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure implementable by using the evaluation system in this invention. 歪みをフィルタリングにより除去した場合の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a case where distortion is removed by filtering;

図1は、本発明におけるウェアラブルインタフェース10の構成例を示す図である。
図1において、図1(A)はウェアラブルインタフェース10の全体構成を示す図であり、図1(B)はウェアラブルインタフェース10の内側の構成を示す図であり、図1(C)はウェアラブルインタフェース10に備えられる生体電極11を肌に密着させた場合の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a wearable interface 10 according to the present invention.
In FIG. 1, FIG. 1A is a diagram showing the overall configuration of the wearable interface 10, FIG. 1B is a diagram showing the inner configuration of the wearable interface 10, and FIG. 1 is a diagram showing a configuration in which a bioelectrode 11 provided in the body is brought into close contact with the skin. FIG.

ウェアラブルインタフェース10は、ベルト型の形状であり、被験者の身体に固定されることによって被験者の生体信号を取得する。ここで、被験者とは、水中において生体信号の取得対象となる人物である。生体信号は、被験者の心電図、脳波及び筋電図等の生体からの電位変動の信号である。ウェアラブルインタフェース10は、例えば、被験者の上肢、肩甲体、体幹、下肢のいずれか又は全てに固定される。 The wearable interface 10 has a belt-like shape, and acquires biosignals of the subject by being fixed to the body of the subject. Here, the subject is a person from whom biological signals are to be acquired in water. A biological signal is a signal of potential fluctuation from a living body such as an electrocardiogram, an electroencephalogram, and an electromyogram of a subject. The wearable interface 10 is, for example, fixed to any or all of the subject's upper limbs, shoulder blades, trunk, and lower limbs.

ウェアラブルインタフェース10は、複数の生体電極11と、固定部12とを備える。
生体電極11は、ウェアラブルインタフェース10の内側に設けられ、被験者の生体信号を取得する。生体電極11の大きさは、例えば1~4cm角程度である。
固定部12は、ウェアラブルインタフェース10を被験者の身体に固定するための部材である。例えば、固定部12は、締め付け圧を調整しやすくするために、薄型の開閉可能なバックル(長さ調節機能付きのパーツ)であってもよいし、ボタンであってもよい。
A wearable interface 10 includes a plurality of bioelectrodes 11 and a fixing portion 12 .
The bioelectrode 11 is provided inside the wearable interface 10 and acquires a subject's biosignal. The size of the bioelectrode 11 is, for example, about 1 to 4 cm square.
The fixing part 12 is a member for fixing the wearable interface 10 to the subject's body. For example, the fixing part 12 may be a thin openable and closable buckle (a part with a length adjusting function) or a button so as to facilitate adjustment of the tightening pressure.

ウェアラブルインタフェース10は、図1(B)に示すように、水泳のパフォーマンスと直結する、上肢、肩甲体、体幹、下肢の骨格筋の筋電図を取得する目的で、内側に複数の生体電極11を備えている。図1(B)に示す例では、1つの例として、ウェアラブルインタフェース10の内側には、横方向に所定の間隔(例えば、5mm~5cm)の距離を隔てた一対の生体電極11で構成されるペア生体電極111が複数(例えば、ペア生体電極111-1、ペア生体電極111-2)備えられている。なお、ウェアラブルインタフェース10の内側には所望の位置に複数のペア生体電極111が備えられてもよい。また、一対は並列であっても、同心円配置でもよい。 The wearable interface 10, as shown in FIG. An electrode 11 is provided. In the example shown in FIG. 1B, as one example, the inside of the wearable interface 10 is configured with a pair of bioelectrodes 11 laterally separated by a predetermined distance (for example, 5 mm to 5 cm). A plurality of paired bioelectrodes 111 (for example, paired bioelectrodes 111-1 and paired bioelectrodes 111-2) are provided. A plurality of paired bioelectrodes 111 may be provided at desired positions inside the wearable interface 10 . Also, the pair may be arranged in parallel or concentrically.

ウェアラブルインタフェース10は、防水性を備えていることが望ましいが、図1(B)に示すように、ペア生体電極111-1及び111-2の周囲、又は、生体電極11間のみ防水部材13が設けられてもよい。防水部材13は、ビニル、ポリエチレン、PVC(Polyvinyl chloride:ポリ塩化ビニル)、シリコーン、ゴムその他柔軟でシート上の防水膜を広く用いることができる。確実に接着させるために、防水部材13の皮膚と接する表面に粘着性を付与してもよい。 The wearable interface 10 is desirably waterproof, but as shown in FIG. may be provided. As the waterproof member 13, vinyl, polyethylene, PVC (polyvinyl chloride), silicone, rubber, and other flexible sheet-like waterproof membranes can be widely used. Adhesiveness may be imparted to the surface of the waterproof member 13 that comes into contact with the skin for reliable adhesion.

図1(C)に示すように、生体電極11と生体電極11の間(間隙)、生体電極11の周囲には防水部材13を設置し、防水部材13を皮膚14に密着させることで電極間をシールして絶縁し、電位差を取得することができる。 As shown in FIG. 1(C), a waterproof member 13 is installed between the bioelectrodes 11 (gap) and around the bioelectrodes 11 , and the waterproof member 13 is brought into close contact with the skin 14 so that the gap between the electrodes is reduced. can be sealed and insulated to obtain a potential difference.

図2及び図3は、ウェアラブルインタフェース10を用いた評価システムの構成を示す図である。
図2(A)はウェアラブルインタフェース10を被験者50に装着した時の背面の状態を示す図であり、図2(B)は被験者50に対して計測結果を通知する構成の一例を示す図である。
図2(A)に示すように、被験者50の下肢には、ウェアラブルインタフェース10-1及びウェアラブルインタフェース10-2が装着されている。また、被験者50の背中の体幹付近には、情報提供装置15が備えられる。
2 and 3 are diagrams showing the configuration of an evaluation system using the wearable interface 10. FIG.
FIG. 2A is a diagram showing the state of the back surface when the wearable interface 10 is attached to the subject 50, and FIG. 2B is a diagram showing an example of a configuration for notifying the subject 50 of the measurement results. .
As shown in FIG. 2A, the wearable interface 10-1 and the wearable interface 10-2 are attached to the lower limbs of the subject 50. FIG. Further, an information providing device 15 is provided near the trunk on the back of the subject 50 .

情報提供装置15は、ウェアラブルインタフェース10で得られる生体信号に基づいて、被験者50の状態を評価し、評価結果を被験者50に提供(フィードバック)する。情報提供装置15は、加速度センサを備え、被験者50の加速度を測定する。情報提供装置15は、防水設計であり、無線に対応するものとする。無線方式は、例えばBLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy)やWi-Fi(Wireless Fidelity)(登録商標)等が用いられてもよい。
各ウェアラブルインタフェース10と、情報提供装置15との接続は、金属ボタンやスナップや勘合式のコネクタ等の接続部材を用いることができる。なお、信号の安定化と電気的な効率を高めるために、接続部材は防水構造として水を介して短絡しない構造が望ましい。各ウェアラブルインタフェース10で得られる生体信号は、配線16を介して情報提供装置15に出力される。配線16は、伸縮性を有し、防水加工が施された配線である。
The information providing device 15 evaluates the condition of the subject 50 based on the biological signal obtained by the wearable interface 10 and provides (feeds back) the evaluation result to the subject 50 . The information providing device 15 has an acceleration sensor and measures the acceleration of the subject 50 . The information providing device 15 is designed to be waterproof and is wireless compatible. As the wireless system, for example, BLE (Bluetooth (registered trademark) Low Energy) or Wi-Fi (Wireless Fidelity) (registered trademark) may be used.
For connection between each wearable interface 10 and the information providing device 15, a connection member such as a metal button, a snap, or a fitting type connector can be used. In order to stabilize signals and improve electrical efficiency, it is desirable that the connection member has a waterproof structure that does not short-circuit through water. A biological signal obtained by each wearable interface 10 is output to the information providing device 15 via the wiring 16 . The wiring 16 is a wiring that has elasticity and is waterproofed.

また、図2(B)に示すように、情報提供装置15は、配線18を介して、被験者50が装着しているゴーグル17に接続されている。情報提供装置15は、評価結果をゴーグル17に出力することによって評価結果を被験者50に提供(フィードバック)する。例えば、情報提供装置15は、色、点滅パターン、映像パターン投影、バイブ、振動パターンにより評価結果を提供(フィードバック)する。配線18は、伸縮性を有し、防水加工が施された配線である。 In addition, as shown in FIG. 2B, the information providing device 15 is connected to the goggles 17 worn by the subject 50 via the wiring 18 . The information providing device 15 provides (feeds back) the evaluation result to the subject 50 by outputting the evaluation result to the goggles 17 . For example, the information providing device 15 provides (feeds back) the evaluation result by color, flashing pattern, image pattern projection, vibration, and vibration pattern. The wiring 18 is a wiring that has elasticity and is waterproofed.

次に、図3について説明する。図3(A)はウェアラブルインタフェース10を被験者50に装着した時の前面の状態を示す図であり、図3(B)はウェアラブルインタフェース10を装着している被験者50の下肢部分の断面図である。
図3(A)では、ウェアラブルインタフェース10を上肢及び下肢に装着した状態を示している。ウェアラブルインタフェース10の生体電極11は、図3(B)に示すように、骨格筋の上に位置するように装着されるのが望ましい。
Next, FIG. 3 will be described. FIG. 3(A) is a diagram showing the state of the front surface when the wearable interface 10 is attached to the subject 50, and FIG. 3(B) is a cross-sectional view of the leg portion of the subject 50 wearing the wearable interface 10. .
FIG. 3A shows a state in which the wearable interface 10 is attached to the upper and lower limbs. The bioelectrode 11 of the wearable interface 10 is desirably worn so as to be positioned above the skeletal muscle, as shown in FIG. 3(B).

図3(B)では、生体電極11は、四頭筋21の上部やハムストリングス筋22の上部に位置するように装着されている。これにより、より精度よく骨格筋の生体信号を取得することができる。また、ウェアラブルインタフェース10の外側には、接続部材19が備えられる。接続部材19が、情報提供装置15から延びる配線16の接続部材20と接続されることによって、ウェアラブルインタフェース10で得られた生体信号が情報提供装置15に出力される。なお、図3(B)では図示を省略しているが、情報提供装置15から延びる配線16は、ハムストリングス筋22の上部に位置する生体電極11の対向位置に備えられる接続部材19にも接続される。 In FIG. 3B, the bioelectrode 11 is attached so as to be positioned above the quadriceps muscle 21 and above the hamstring muscle 22 . Thereby, the biological signal of the skeletal muscle can be obtained with higher accuracy. A connection member 19 is provided outside the wearable interface 10 . By connecting the connecting member 19 to the connecting member 20 of the wiring 16 extending from the information providing device 15 , the biological signal obtained by the wearable interface 10 is output to the information providing device 15 . Although not shown in FIG. 3B, the wiring 16 extending from the information providing device 15 is also connected to a connecting member 19 provided at a position facing the bioelectrode 11 located above the hamstring muscle 22. be done.

図4は、本発明におけるウェアラブルインタフェース10の別の構成例(ウェアラブルインタフェース10a)を示す図である。
図4において、図4(A)はウェアラブルインタフェース10aの全体構成を示す図であり、図4(B)はウェアラブルインタフェース10aの内側の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration example (wearable interface 10a) of the wearable interface 10 in the present invention.
In FIG. 4, FIG. 4A is a diagram showing the overall configuration of the wearable interface 10a, and FIG. 4B is a diagram showing the internal configuration of the wearable interface 10a.

ウェアラブルインタフェース10aが、ウェアラブルインタフェース10と異なる点は、複数のウェアラブルインタフェース10a-1、ウェアラブルインタフェース10a-2で1つのウェアラブルインタフェース10aを構成する点である。具体的には、図4(B)に示すように、1つのウェアラブルインタフェース10a-1には、複数の生体電極11と、固定部12とが備えられる。 The wearable interface 10a differs from the wearable interface 10 in that a plurality of wearable interfaces 10a-1 and 10a-2 constitute one wearable interface 10a. Specifically, as shown in FIG. 4B, one wearable interface 10a-1 is provided with a plurality of bioelectrodes 11 and a fixing portion 12. As shown in FIG.

しかし、ウェアラブルインタフェース10aは、ウェアラブルインタフェース10とは異なり、横方向に一定の間隔(例えば、5mm~5cm)の距離を隔てて、ペア生体電極111を構成するのではなく、縦方向に一定の間隔の距離を隔てたウェアラブルインタフェース10a-1内の生体電極11と、ウェアラブルインタフェース10a-2内の生体電極11とでペア生体電極111aを構成する。なお、ウェアラブルインタフェース10aの内側には所望の位置に複数のペア生体電極111aが備えられてもよい。 However, unlike the wearable interface 10, the wearable interface 10a does not form the paired bioelectrodes 111 at regular intervals (for example, 5 mm to 5 cm) in the lateral direction, but at regular intervals in the longitudinal direction. The bioelectrode 11 in the wearable interface 10a-1 and the bioelectrode 11 in the wearable interface 10a-2 that are separated from each other form a pair bioelectrode 111a. A plurality of paired bioelectrodes 111a may be provided at desired positions inside the wearable interface 10a.

ウェアラブルインタフェース10aは、防水性を備えていることが望ましいが、図4(B)に示すように、生体電極11の周囲のみ防水部材13が設けられてもよい。この構成によれば、電極間距離を大きく保つことができるため、水による電極間の短絡の影響を受けにくい。さらに、縦方向に長い四頭筋やハムストリング等の骨格筋に沿って複数の電極を配置することによって、目的とする骨格筋の筋電を効率良く取得することができる。 The wearable interface 10a is desirably waterproof, but the waterproof member 13 may be provided only around the bioelectrode 11 as shown in FIG. 4(B). According to this configuration, the distance between the electrodes can be kept large, so the short circuit between the electrodes due to water is less likely to affect them. Furthermore, by arranging a plurality of electrodes along skeletal muscles such as quadriceps and hamstrings, which are elongated in the longitudinal direction, it is possible to efficiently acquire the myoelectric potential of the target skeletal muscles.

図5は、ウェアラブルインタフェース10aを用いた評価システムの構成を示す図である。図5(A)はウェアラブルインタフェース10aを被験者50に装着した時の前面の状態を示す図であり、図5(B)はウェアラブルインタフェース10aを装着している被験者50の下肢部分の断面図である。
図5(A)では、ウェアラブルインタフェース10aを上肢及び下肢に装着した状態を示している。ウェアラブルインタフェース10aの生体電極11は、図5(B)に示すように、骨格筋の上に位置するように装着されるのが望ましい。
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an evaluation system using the wearable interface 10a. FIG. 5(A) is a diagram showing the state of the front surface when the wearable interface 10a is attached to the subject 50, and FIG. 5(B) is a cross-sectional view of the leg portion of the subject 50 wearing the wearable interface 10a. .
FIG. 5A shows a state in which the wearable interface 10a is attached to the upper and lower limbs. The bioelectrode 11 of the wearable interface 10a is desirably attached so as to be positioned above the skeletal muscle, as shown in FIG. 5(B).

ウェアラブルインタフェース10aの外側には、接続部材19が備えられる。ウェアラブルインタフェース10aにおける接続部材19も、ウェアラブルインタフェース10における接続部材19と同様に、情報提供装置15から延びる配線16の接続部材20と接続されることによって、ウェアラブルインタフェース10a-1及びウェアラブルインタフェース10a-2で得られた生体信号が情報提供装置15に出力される。 A connection member 19 is provided on the outside of the wearable interface 10a. Similarly to the connection member 19 of the wearable interface 10, the connection member 19 of the wearable interface 10a is also connected to the connection member 20 of the wiring 16 extending from the information providing device 15, thereby forming the wearable interface 10a-1 and the wearable interface 10a-2. The biomedical signal obtained in 1 is output to the information providing device 15 .

図6は、本発明と従来技術との比較結果を示す図である。図6において、横軸は時間を表し、縦軸は電位を表す。
図6には、同一の被験者50の右足の大腿四頭筋の上に、従来技術におけるシャツ型のウェアラブル生体インタフェースを装着して計測した水中の筋電の結果(比較例1及び比較例2)と、本発明におけるベルト型のウェアラブルインタフェース10を装着して計測した水中の筋電の結果との比較を示している。なお、図6では、平泳ぎの際の水中の筋電の結果を示している。
図6に示すように、本発明におけるベルト型のウェアラブルインタフェース10を装着した場合に計測された水中の筋電の結果は歪みのなく、安定して計測されている。それに対して、従来技術におけるシャツ型のウェアラブル生体インタフェースを装着して計測された水中の筋電の結果は信号の欠損や歪みが顕著に表れているのが分かる。
FIG. 6 is a diagram showing the results of comparison between the present invention and the prior art. In FIG. 6, the horizontal axis represents time and the vertical axis represents potential.
FIG. 6 shows the results of underwater myoelectricity measured by wearing a conventional shirt-shaped wearable biological interface on the quadriceps muscle of the right leg of the same subject 50 (Comparative Examples 1 and 2). and the result of underwater myoelectricity measured by wearing the belt-type wearable interface 10 according to the present invention. In addition, FIG. 6 shows the results of myoelectricity in water during breaststroke.
As shown in FIG. 6, the underwater myoelectric potential measured when the belt-type wearable interface 10 of the present invention is worn is stably measured without distortion. On the other hand, it can be seen that the results of myoelectricity in water measured by wearing a shirt-shaped wearable biomedical interface according to the prior art show significant signal loss and distortion.

図7は、本発明におけるベルト型のウェアラブルインタフェース10を装着して長時間計測した際の筋電図と加速度の結果を示す図である。
図7には、被験者50の大腿四頭筋の上に本発明におけるベルト型のウェアラブルインタフェース10を装着して計測した筋電図の計測例と、加速度の結果とが示されている。
図7に示す筋電図の横軸は時間を表し、縦軸は電位を表す。図7に示す加速度のデータの横軸は時間を表し、縦軸は加速度を表す。また、図7の例では、1時間に渡る水泳中の結果を示している。図7に示すように、1時間に渡る水泳中の筋電図及び加速度の結果が安定して計測されていることが分かる。
FIG. 7 is a diagram showing results of an electromyogram and acceleration when wearing the belt-type wearable interface 10 according to the present invention and measuring for a long period of time.
FIG. 7 shows an example of electromyographic measurement and acceleration results obtained by wearing the belt-type wearable interface 10 of the present invention on the quadriceps femoris of the subject 50 .
The horizontal axis of the electromyogram shown in FIG. 7 represents time, and the vertical axis represents potential. The horizontal axis of the acceleration data shown in FIG. 7 represents time, and the vertical axis represents acceleration. Also, the example in FIG. 7 shows the results during one hour of swimming. As shown in FIG. 7, it can be seen that the electromyogram and acceleration results are stably measured during one hour of swimming.

図8は、図7に示す筋電図と加速度の結果の一部を拡大した図である。
図8に示すように、各ストロークによる身体の進み具合とワンストローク毎の四頭筋の筋電図が明瞭に記録されていることが分かる。
FIG. 8 is an enlarged view of a part of the electromyogram and acceleration results shown in FIG.
As shown in FIG. 8, it can be seen that the progress of the body with each stroke and the electromyogram of the quadriceps muscle for each stroke are clearly recorded.

図9は、長時間水泳に伴う筋疲労による筋電図の変化を示す図である。
図9に示すように、泳ぎ開始では比較的小さく、形の整った筋電の波形が記録されている。泳ぎ開始時から20分経過後、泳ぎ開始時から40分後の波形を見ると、筋電の形が不整となり、筋電位が増高している様子が観察される。筋疲労に伴い、筋活動にばらつきが大きくなり、また疲労によって運動能が低下したことを補うために運動開始時よりもより多くの筋(モーターユニット)を動員して運動することにより、図7に示すような変化が生じるが、水中において陸上と同様な変化が観察されている。この変化から、筋疲労を推定することが可能である。
FIG. 9 is a diagram showing changes in an electromyogram due to muscle fatigue caused by swimming for a long time.
As shown in FIG. 9, a relatively small and well-formed myoelectric waveform is recorded at the start of swimming. Looking at the waveforms 20 minutes after the start of swimming and 40 minutes after the start of swimming, it is observed that the shape of the myoelectric potential becomes irregular and the myoelectric potential increases. With muscle fatigue, variation in muscle activity increases, and in order to compensate for the decrease in exercise capacity caused by fatigue, more muscles (motor units) than at the start of exercise are recruited to increase the number of muscles (Fig. 7). Similar changes to those on land have been observed in water. Muscle fatigue can be estimated from this change.

図10は、被験者50の他の箇所の筋電を計測する場合の評価システムの一例を示す図である。ここで、被験者50の他の箇所とは、肩や上腕である。図10に示す評価システムでは、被験者50の他の箇所の筋電を計測するために、図1に示したウェアラブルインタフェース10と同様な構造のウェアラブルインタフェース10を肩胸のハーネス23上に設置した例を示している。なお、図1に示したウェアラブルインタフェース10に代えて、図4に示すウェアラブルインタフェース10aが用いられてもよいし、ウェアラブルインタフェース10とウェアラブルインタフェース10aの両方が用いられてもよい。図10(A)は被験者50の背面の状態を表す図であり、図10(B)は被験者50の前面の状態を表す図である。 FIG. 10 is a diagram showing an example of an evaluation system for measuring myoelectric potentials at other locations of the subject 50. As shown in FIG. Here, the other parts of the subject 50 are shoulders and upper arms. In the evaluation system shown in FIG. 10, a wearable interface 10 having a structure similar to that of the wearable interface 10 shown in FIG. is shown. The wearable interface 10a shown in FIG. 4 may be used instead of the wearable interface 10 shown in FIG. 1, or both the wearable interface 10 and the wearable interface 10a may be used. 10A is a diagram showing the state of the back of the subject 50, and FIG. 10B is a diagram showing the state of the front of the subject 50. FIG.

さらに、図10に示す評価システムでは、肩や上腕の筋電を計測すると共に、同時に肩関節運動の状態を計測するためのストレッチセンサ24を被験者50に装着して、被験者50の肩甲体の活動を分析する例を示している。
ストレッチセンサ24は、市販の各種伸張度を測るセンサを用いることができる。これらセンサを支点となるハーネス23と関節周囲を経由してバンドとを繋ぐことによって肩関節運動の状況を知ることができる(図11参照)。ストレッチセンサ24の数は特に限定されないが、肩関節の挙上、肩甲体の上昇(上挙)をストレッチセンサ24の伸びから知ることができるため、例えば疲労や関節機能障害等により肩の運動能が低下している場合にはその様子を知ることができる。肩の運動と体幹の加速度と筋活動から泳者の状態を総合的に知ることができる。
Furthermore, in the evaluation system shown in FIG. 10, the subject 50 is equipped with a stretch sensor 24 for measuring the myoelectric potential of the shoulder and upper arm, and at the same time measuring the state of the shoulder joint movement. It shows an example of analyzing an activity.
As the stretch sensor 24, a commercially available sensor for measuring various degrees of stretch can be used. By connecting the harness 23 with these sensors as a fulcrum and the band around the joint, it is possible to know the movement of the shoulder joint (see FIG. 11). The number of stretch sensors 24 is not particularly limited, but since the shoulder joint elevation and the scapula elevation (upward elevation) can be known from the extension of the stretch sensors 24, for example, fatigue, joint dysfunction, etc. can cause shoulder movement. If the ability is declining, the situation can be known. A swimmer's condition can be understood comprehensively from shoulder movement, trunk acceleration, and muscle activity.

図12は、上肢に装着されるウェアラブルインタフェース10に圧力センサ25を備えた場合の例を示す図である。
図12に示すように、圧力センサ25をウェアラブルインタフェース10にさらに備え、上肢に装着することによって泳ぎ中の圧力を計測することができる。図12に示す例では、ストローク毎の水を捉える能力を測るために屈側に、圧力センサ25を備えるウェアラブルインタフェース10を装着し、泳法の際にブレーキとなる腕の動きの様子を知るために伸側に、圧力センサ25を備えるウェアラブルインタフェース10を装着した例を示している。なお、圧力センサ25を備えるウェアラブルインタフェース10は、屈側又は伸側のいずれか一方のみに装着されてもよい。
FIG. 12 is a diagram showing an example in which the wearable interface 10 worn on the upper limb is provided with the pressure sensor 25. As shown in FIG.
As shown in FIG. 12, the wearable interface 10 is further provided with a pressure sensor 25, and by attaching it to the upper limb, the pressure during swimming can be measured. In the example shown in FIG. 12, a wearable interface 10 having a pressure sensor 25 is attached to the flexor side in order to measure the ability to catch water for each stroke, and the wearable interface 10 is equipped with a pressure sensor 25 in order to know the movement of the arm that acts as a brake during swimming. An example of wearing a wearable interface 10 having a pressure sensor 25 on the extension side is shown. The wearable interface 10 including the pressure sensor 25 may be worn only on either the flexor side or the extensor side.

これら圧力センサ25は、面圧センサ、ストレインゲージ、バルーン式圧センサ等の圧力センサを用いることができる。実用的には厚み、安全性の点からフレキシブルな面圧センサが最も望ましい。例えば、面圧センサを、ウェアラブルインタフェース10の外側に備えることによって圧力の同時計測ができる。泳者が効率的に水を捉える能力(スキル)は屈側の圧変化から、抵抗を抑えて減速を避ける能力は伸側の圧変化から知ることができる。これら圧力データと前述の筋電図や体軸の加速度から泳者の状態や技量を評価することができる。 These pressure sensors 25 can be pressure sensors such as surface pressure sensors, strain gauges, and balloon pressure sensors. Practically, a flexible surface pressure sensor is most desirable in terms of thickness and safety. For example, by providing a surface pressure sensor outside the wearable interface 10, pressure can be measured simultaneously. A swimmer's ability to catch water efficiently (skill) can be known from changes in pressure on the flexion side, and the ability to suppress resistance and avoid deceleration can be known from changes in pressure on the extension side. The condition and skill of the swimmer can be evaluated from these pressure data, the aforementioned electromyogram, and the acceleration of the body axis.

図13は、情報提供装置15の機能構成を表す概略ブロック図である。
情報提供装置15は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)やメモリや補助記憶装置などを備え、提供プログラムを実行する。提供プログラムの実行によって、情報提供装置15は、加速度センサ150、取得部151、記憶部152、評価部153、情報提供部154を備える装置として機能する。なお、情報提供装置15の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、提供プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、提供プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
FIG. 13 is a schematic block diagram showing the functional configuration of the information providing device 15. As shown in FIG.
The information providing device 15 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory, an auxiliary storage device, etc., which are connected via a bus, and executes a providing program. The information provision device 15 functions as a device including an acceleration sensor 150 , an acquisition unit 151 , a storage unit 152 , an evaluation unit 153 and an information provision unit 154 by executing the provision program. All or part of each function of the information providing device 15 may be realized using hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit), PLD (Programmable Logic Device), FPGA (Field Programmable Gate Array), and the like. . Also, the provided program may be recorded on a computer-readable recording medium. Computer-readable recording media include portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks incorporated in computer systems. Also, the provided program may be transmitted and received via an electric communication line.

加速度センサ150は、被験者50の加速度を測定する。
取得部151は、各種情報を取得する。例えば、取得部151は、ウェアラブルインタフェース10によって計測された生体信号(筋電図、心電図(例えば、心拍数))と、加速度センサ150によって測定された加速度と、ストレッチセンサ24による関節運動に関する情報(例えば、可動域、屈曲進展及び捻り動作など)と、圧力センサ25によって測定された圧力情報とを取得する。取得部151は、取得した各種情報を記憶部152に記憶させる。なお、被験者50に装着される機器によっては、取得部151は、生体信号、加速度、関節運動に関する情報及び圧力情報のいずれかを取得する。
Acceleration sensor 150 measures the acceleration of subject 50 .
Acquisition unit 151 acquires various types of information. For example, the acquisition unit 151 obtains biological signals (electromyogram, electrocardiogram (e.g., heart rate)) measured by the wearable interface 10, acceleration measured by the acceleration sensor 150, and information on joint motion by the stretch sensor 24 ( range of motion, flexion progression and twisting motion) and pressure information measured by the pressure sensor 25 are acquired. The acquisition unit 151 causes the storage unit 152 to store the acquired various information. Depending on the equipment worn by the subject 50, the acquisition unit 151 acquires any one of biosignals, acceleration, joint motion information, and pressure information.

記憶部152は、取得部151によって取得された各種情報を記憶する。記憶部152は、例えば揮発性の記憶装置であってもよいし、不揮発性の記憶装置であってもよい。
評価部153は、記憶部152に記憶されている各種情報に基づいて、被験者50の状態を評価する。例えば、評価部153は、各種情報に基づいて、特徴量からピッチ、ストローク、泳速度、筋活動リズム、筋活動、効率、水流抵抗、ストローク効率等を評価(推定)する。さらに、評価部153は、過去データと現在データの演算により、運動コスト(泳法効率)、筋疲労、疲労回復度、中枢性疲労、体調不良の有無を評価する。
The storage unit 152 stores various information acquired by the acquisition unit 151 . The storage unit 152 may be, for example, a volatile storage device or a non-volatile storage device.
The evaluation unit 153 evaluates the condition of the subject 50 based on various information stored in the storage unit 152 . For example, the evaluation unit 153 evaluates (estimates) the pitch, stroke, swimming speed, muscle activity rhythm, muscle activity, efficiency, water flow resistance, stroke efficiency, and the like from feature amounts based on various types of information. Furthermore, the evaluation unit 153 evaluates exercise cost (swimming efficiency), muscle fatigue, recovery from fatigue, central fatigue, and poor physical condition by calculating past data and current data.

特に自由形においては、体幹からできるだけ遠い位置で上肢の手関節屈曲位で水を捉え、そのストロークを長く維持して効率的に推進力を生んでいるかを体幹加速度から評価できる。さらに、評価部153は、手関節の屈曲状態をストレッチセンサ24から得られる関節運動に関する情報で評価し、屈側の圧力から水保持能力を評価する。さらに、評価部153は、推進力と上腕の筋電結果に基づいて、筋活動のリズム、疲労度、回復度等を評価する。 Especially in the freestyle, it is possible to evaluate whether the water is caught in the wrist flexion position of the upper limb at a position as far as possible from the trunk, and whether the stroke is maintained for a long time and the propulsion force is generated efficiently from the trunk acceleration. Furthermore, the evaluation unit 153 evaluates the flexion state of the wrist joint based on the joint motion information obtained from the stretch sensor 24, and evaluates the water retention ability from the pressure on the flexion side. Furthermore, the evaluation unit 153 evaluates the rhythm of muscle activity, the degree of fatigue, the degree of recovery, etc., based on the propulsive force and the electromyographic results of the upper arm.

情報提供部154は、評価部153による評価結果を、所定の態様で被験者50に提供する。所定の態様とは、光、振動、音、映像等である。例えば、情報提供部154は、筋活動のリズム、疲労度、回復度から得られる腕の状況をフィードバックする。さらに、情報提供部154は、特徴量から得られるピッチ、ストローク、泳速度、筋活動リズム、筋活動、効率、水流抵抗、ストローク効率等の評価結果の値及び変化を被験者50に提供する。 The information provision unit 154 provides the subject 50 with the evaluation result by the evaluation unit 153 in a predetermined manner. The predetermined mode is light, vibration, sound, image, or the like. For example, the information providing unit 154 feeds back the condition of the arm obtained from the rhythm of muscle activity, the degree of fatigue, and the degree of recovery. Furthermore, the information providing unit 154 provides the test subject 50 with values and changes in evaluation results such as pitch, stroke, swimming speed, muscle activity rhythm, muscle activity, efficiency, water flow resistance, and stroke efficiency obtained from the feature amount.

図14は、本発明における評価システムを用いることで実施できる構成を説明するための図である。
図14に示す「水中」の枠内は、水中において実施可能な内容を表す。図14に示す「陸上」の部分は、陸上において実施可能な内容を表す。図13に示すように、情報提供装置15は、各種情報を記憶している。そのため、情報提供装置15を回収後、陸上において各種情報の分析を行うことによって、複数人のデータからチーム競技などの最適化やトレーニング戦略を立案することもできる。
FIG. 14 is a diagram for explaining a configuration that can be implemented by using the evaluation system of the present invention.
The contents within the "underwater" frame shown in FIG. 14 represent the contents that can be performed underwater. The “land” portion shown in FIG. 14 represents what can be done on land. As shown in FIG. 13, the information providing device 15 stores various information. Therefore, after collecting the information providing device 15, by analyzing various types of information on land, optimization of team competitions and the like and training strategies can be planned from the data of a plurality of players.

以上のように構成されたウェアラブルインタフェース10(又は10a)によれば、ショートを防ぐためにウェアラブルインタフェース10(又は10a)の内側に生体電極11を備えて、被験者50に装着する。そのため、水中においても容易に生体情報を取得することが可能になる。 According to the wearable interface 10 (or 10a) configured as described above, the bioelectrode 11 is provided inside the wearable interface 10 (or 10a) to prevent a short circuit, and the wearable interface 10 (or 10a) is attached to the subject 50 . Therefore, biometric information can be easily obtained even in water.

また、従来では、水中の場合、測定結果のフィードバックが陸上競技に比べて困難であった。それに対し、本発明における評価システムでは、情報提供装置15と被験者50が装着しているゴーグル17とが接続されており、情報提供装置15から被験者50が装着しているゴーグル17に評価結果をフィードバックする。これにより、水中においても測定結果をフィードバックすることができる。また、このように、トレーニング中にフィードバックすることにより、泳ぎながら効率的な泳ぎ方を習得し、体力持久力や運動能力の向上を効率的に実現することができる。 Conventionally, in the case of underwater, feedback of measurement results has been more difficult than in athletics. On the other hand, in the evaluation system of the present invention, the information providing device 15 and the goggles 17 worn by the subject 50 are connected, and the evaluation results are fed back from the information providing device 15 to the goggles 17 worn by the subject 50. do. Thereby, the measurement result can be fed back even in water. In addition, by giving feedback during training in this way, it is possible to learn how to swim efficiently while swimming, and to efficiently improve physical endurance and athletic ability.

(変形例)
生体電極11の位置は骨格筋の直上に設置することが望ましいが、目的とする筋から離れていてもよい。また、情報提供装置15は、右手と左手、右手と左足など身体を介した別々の四肢にウェアラブルインタフェース10(又は10a)を装着して電極間の電位差と身体の動きから骨格筋の動きを推定してもよい。
(Modification)
The bioelectrode 11 is desirably placed directly above the skeletal muscle, but may be located away from the target muscle. In addition, the information providing device 15 attaches the wearable interface 10 (or 10a) to separate limbs through the body, such as the right and left hands, the right hand and the left leg, and estimates the movement of skeletal muscles from the potential difference between the electrodes and the movement of the body. You may

競泳選手の運動では、強い水流抵抗を受けることにより皮膚/骨格筋/電極の変形による生体信号の歪みが不可避である。そこで、情報提供装置15は、フィルタを備え、フィルタにより歪みを除去するように構成されてもよい。このように構成される場合、情報提供装置15は、フィルタとして、雑音除去フィルタとハイパスフィルタとを備える。雑音除去フィルタは、取得部151の後段に備えられ、取得された生体信号に含まれる雑音を除去してもよいし、記憶部152と評価部153との間に備えられ、記憶部152に記憶されている生体信号に含まれる雑音を除去してもよい。雑音除去フィルタは、例えば、ウイナーフィルターである。ハイパスフィルタは、雑音除去フィルタの後段に備えられる。ハイパスフィルタは、雑音除去後の生体信号に含まれる低周波成分を除去する。 When a competitive swimmer exercises, it is inevitable that biosignals will be distorted due to deformation of the skin/skeletal muscle/electrodes due to strong water flow resistance. Therefore, the information providing device 15 may be configured to include a filter and remove the distortion by the filter. When configured in this manner, the information providing device 15 includes a noise removal filter and a high-pass filter as filters. The noise removal filter may be provided after the acquisition unit 151 to remove noise contained in the acquired biological signal, or may be provided between the storage unit 152 and the evaluation unit 153 and stored in the storage unit 152. You may remove the noise contained in the biological signal currently being received. A noise elimination filter is, for example, a Wiener filter. A high-pass filter is provided after the noise removal filter. The high-pass filter removes low-frequency components contained in the biosignal after noise removal.

図15は、歪みをフィルタリングにより除去した場合の一例を示す図である。
図15に示す筋電図には、基線ノイズ(水中の音響波、泡、キャビテーション等衝撃雑音)が混入している。基線ノイズは、比較的高周波であり、一定の特徴を有するため雑音除去フィルタによりバックグラウンドノイズを除去することによって、図15に示す雑音除去後の筋電図に示すように雑音が除去される。また、水中においては、ストローク毎に水流抵抗を受けることにより皮膚/骨格筋/電極の変形による生体信号の歪みが混入(比較的低周波)している。これを、ハイパスフィルタを適用することにより除去する。図15では、10Hz、48octの空間フィルタにより歪み成分を除去した例を示している(ハイパスフィルタ適用後の筋電図)。
上記の処理を行うことによって、陸上と同様に筋電位の信号処理が可能となる。
FIG. 15 is a diagram showing an example when distortion is removed by filtering.
The electromyogram shown in FIG. 15 includes baseline noise (acoustic waves in water, bubbles, impulsive noise such as cavitation). Since the baseline noise is relatively high frequency and has a certain characteristic, the noise is removed as shown in the electromyogram after noise removal shown in FIG. 15 by removing the background noise with the noise removal filter. In addition, in water, the biosignal is distorted (relatively low frequency) due to the deformation of the skin/skeletal muscle/electrode due to the water flow resistance received at each stroke. This is removed by applying a high pass filter. FIG. 15 shows an example in which distortion components are removed by a 10 Hz, 48 oct spatial filter (electromyogram after application of a high-pass filter).
By performing the above processing, myoelectric potential signal processing can be performed in the same manner as on land.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and designs and the like are included within the scope of the gist of the present invention.

10、10a…ウェアラブルインタフェース, 11…生体電極, 12…固定部, 13…防水部材, 15…情報提供装置, 16…配線, 17…ゴーグル, 18…配線, 19…接続部材, 20…接続部材, 21…四頭筋, 22…ハムストリングス筋, 23…ハーネス, 24…ストレッチセンサ, 25…圧力センサ, 150…加速度センサ, 151…取得部, 152…記憶部, 153…評価部, 154…情報提供部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10a... Wearable interface, 11... Biomedical electrode, 12... Fixing part, 13... Waterproof member, 15... Information provision apparatus, 16... Wiring, 17... Goggles, 18... Wiring, 19... Connection member, 20... Connection member, 21... quadriceps muscle, 22... hamstring muscle, 23... harness, 24... stretch sensor, 25... pressure sensor, 150... acceleration sensor, 151... acquisition unit, 152... storage unit, 153... evaluation unit, 154... information provision Department

Claims (2)

被験者の加速度を計測する加速度センサと、
前記加速度と、ウェアラブルインタフェースから得られる生体信号と、前記被験者に装着され、前記被験者の関節運動の状態を計測するためのストレッチセンサにより計測された前記被験者の関節運動に関する情報と、前記ウェアラブルインタフェースに備えられ、水中における圧力を計測する圧力センサにより計測された圧力情報とに基づいて、前記被験者の状態を評価する評価部と、
評価結果を前記被験者に提供する提供部と、
を備え、
前記ウェアラブルインタフェースは、被験者の生体信号を取得する複数の生体電極と、
前記生体電極の周囲に設けられる防水部材と、複数のウェアラブルインタフェースそれぞれに備えられる前記生体電極を、前記被験者の縦方向に長い四頭筋又はハムストリングの骨格筋の上部と下部それぞれに固定する固定部と、を備え、
前記評価部は、前記ストレッチセンサにより計測された前記被験者の関節運動に関する情報を用いて手関節の屈曲状態を評価し、前記圧力センサにより計測された圧力情報を用いて前記被験者の水保持能力を評価し、
前記提供部は、前記被験者が装着しているゴーグルに前記評価結果をフィードバックする情報提供装置。
an acceleration sensor that measures the acceleration of the subject;
the acceleration and,hareA biosignal obtained from a wearable interface, information about the joint motion of the subject measured by a stretch sensor attached to the subject and measuring the state of the joint motion of the subject, and provided in the wearable interface , an evaluation unit that evaluates the condition of the subject based on pressure information measured by a pressure sensor that measures pressure in water;
a providing unit that provides the subject with an evaluation result;
with
The wearable interface includes a plurality of bio-electrodes for acquiring bio-signals of a subject,
Fixation by fixing a waterproof member provided around the bioelectrode and the bioelectrode provided in each of a plurality of wearable interfaces to the upper and lower portions of the quadriceps or hamstring skeletal muscles that are elongated in the longitudinal direction of the subject. and
The evaluation unit evaluates the bending state of the wrist joint using information about the joint motion of the subject measured by the stretch sensor, and estimates the water retention capacity of the subject using pressure information measured by the pressure sensor. evaluate and
The providing unit is an information providing device that feeds back the evaluation result to the goggles worn by the subject.
被験者の生体信号を取得する複数の生体電極と、前記生体電極の周囲に設けられる防水部材と、複数のウェアラブルインタフェースそれぞれに備えられる前記生体電極を、前記被験者の縦方向に長い四頭筋又はハムストリングの骨格筋の上部と下部それぞれに固定する固定部と、を備える ウェアラブルインタフェースから得られる前記生体信号と、
加速度センサから得られる被験者の加速度と、前記生体信号と、前記被験者に装着され、前記被験者の関節運動の状態を計測するためのストレッチセンサにより計測された前記被験者の関節運動に関する情報と、前記ウェアラブルインタフェースに備えられ、水中における圧力を計測する圧力センサにより計測された圧力情報とに基づいて、前記被験者の状態を評価する評価ステップと、
評価結果を前記被験者に提供する提供ステップと、
を有し、
前記評価ステップにおいて、前記ストレッチセンサにより計測された前記被験者の関節運動に関する情報を用いて手関節の屈曲状態を評価し、前記圧力センサにより計測された圧力情報を用いて前記被験者の水保持能力を評価し、
前記提供ステップにおいて、前記被験者が装着しているゴーグルに前記評価結果をフィードバックする情報提供方法。
A plurality of bioelectrodes that acquire biosignals of a subject, a waterproof member provided around the bioelectrodes, and the bioelectrodes provided in each of a plurality of wearable interfaces are attached to the subject's long quadriceps or ham. a fixing part for fixing to the upper part and the lower part of the skeletal muscle of the string, respectively. the biosignal obtained from the wearable interface;
The subject's acceleration obtained from an acceleration sensor, the biosignal, information about the subject's joint motion measured by a stretch sensor worn on the subject for measuring the state of the subject's joint motion, and the wearable. an evaluation step of evaluating the condition of the subject based on pressure information measured by a pressure sensor provided in the interface and measuring pressure in water;
a providing step of providing an evaluation result to the subject;
has
In the evaluation step, the bending state of the wrist joint is evaluated using the information about the joint motion of the subject measured by the stretch sensor, and the water retention ability of the subject is evaluated using the pressure information measured by the pressure sensor. evaluate and
A method of providing information, wherein in the providing step, the evaluation result is fed back to goggles worn by the subject.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150182163A1 (en) 2013-12-31 2015-07-02 Aliphcom Wearable device to detect inflamation
US20150366504A1 (en) 2014-06-20 2015-12-24 Medibotics Llc Electromyographic Clothing
JP2017500093A (en) 2013-11-22 2017-01-05 エムシー10 インコーポレイテッドMc10,Inc. Conformal sensor system for detection and analysis of cardiac activity

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3064130A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-07 MindMaze SA Brain activity measurement and feedback system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017500093A (en) 2013-11-22 2017-01-05 エムシー10 インコーポレイテッドMc10,Inc. Conformal sensor system for detection and analysis of cardiac activity
US20150182163A1 (en) 2013-12-31 2015-07-02 Aliphcom Wearable device to detect inflamation
US20150366504A1 (en) 2014-06-20 2015-12-24 Medibotics Llc Electromyographic Clothing

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