2018年9月27日 更新

筋肉の電気信号・筋電位の計測

じゃんけんの姿勢を筋電位で計測して,識別できるか検証します

6,314 view お気に入り 0
新しくライターとなりました,大学院生の栢菅です.
今はペンギンロボットの開発をしていますが,学部生のときに筋電義手の研究をしていました.
今後,筋肉や脈拍などの生体信号計測に関する記事を中心に執筆いたします.

はじめに

最近Appleから新型Apple Watchが発表されましたね.
この新型にはフィットネスやヘルスケアを支える生体信号計測センサとして,脈拍計測機能,新規に心電図計測機能が搭載されました.
今回はApple Watchには搭載されていませんが,VRゲームやリバビリに利用されている筋電位センサについて説明します.

そもそも筋電位とは?

筋肉(筋線維)が収縮したときに発生する活動電位.
力を強くするほど多くの筋線維が収縮するので信号の振幅が大きくなります.
(https://www.jstage.jst.go.jp/article/nskkk/57/6/57_6_273/_pdf/-char/ja)

筋電位の活用した製品や筋電センサの販売が行われており,扱いやすい生体信号になりつつあります.
MYO(https://www.myo.com/)
Myo Ware 筋電センサ(https://www.switch-science.com/catalog/2682/)

じゃんけんの様子の計測

使用したもの
・Arduino互換機
・筋電センサ
筋電センサは以下のサイトを参考に製作しました.
(http://libra23.hatenablog.com/entry/sensor/emg/complete)
条件
・手の姿勢 グー チョキ パー
・サンプリング周波数1000 Hz 1 サンプリング時間5 s
・センサ位置 長母指屈筋(青,0) 長橈側手根伸筋(橙,1) 尺側手根屈筋(緑,2)
筋電図(グー姿勢)

筋電図(グー姿勢)

手の姿勢をグーにした時の一秒間の筋電図.
筋電図(チョキ姿勢)

筋電図(チョキ姿勢)

手の姿勢をチョキにした時の筋電図.
グー姿勢に比べて,全体的に振幅が小さくなっています.
筋電図(パー姿勢)

筋電図(パー姿勢)

手の姿勢をパーにした時の筋電図です.
チョキと同様な振幅ですが,高周波になっているように見えます
センサごとのパワースペクトルを確認してみます.
 (5001)

グーだと筋電位の周波数帯が広く,指の屈曲に使用する筋肉のパワーが強くなっています.
チョキだと指の伸展側の筋肉のパワーが強くなっています.
パーはほとんど信号が見られません.
この図では確認できませんが,チョキとパーの周波数についてパーの方が高周波成分を有することを確認できました.

さいごに

じゃんけんの手の姿勢の筋電位を計測して,比較して見ましたが,全く同じではないので識別ができそうです.
次回はchainerを使って姿勢識別をしてみようと思います.
15 件

関連する記事 こんな記事も人気です♪

電気刺激装置で筋トレ

電気刺激装置で筋トレ

画像脈拍計測を予定していましたが,上手く計測できていないのでコンテンツを変更しました. この記事では筋肉に電気で刺激しています.
栢菅 宏規 | 1,764 view
画像で脈拍計測 Part1

画像で脈拍計測 Part1

PCのWebカメラを用いた脈拍計測の準備として,顔画像のRGBの取得までを行いました
栢菅 宏規 | 4,033 view
脈拍でストレスを検出する

脈拍でストレスを検出する

前回計測した脈拍を利用して,自分のストレス状態を検出してみました.簡単なアルゴリズムで実装でき,脈拍以外に心電図なのでも同様な検出系を作ることができます
栢菅 宏規 | 14,410 view
お手軽な脈拍計測

お手軽な脈拍計測

指から自分の心拍数を計測してみました. Androidで計測するつもりでしたが,不具合があったためセンサを製作しました.
栢菅 宏規 | 4,163 view
筋肉の電気信号・筋電位の識別 Part 2

筋肉の電気信号・筋電位の識別 Part 2

前回は筋電位の計測し,どういった信号なのかを確認しました. 今回は計測結果を元にchainerを用いてニューラルネットワークで手の姿勢を識別しました.
栢菅 宏規 | 5,157 view

この記事のキーワード

この記事のキュレーター

栢菅 宏規 栢菅 宏規