sEMG信号に全波整流と二乗平均平方根（RMS）平滑化を適用する主な目的は、生で混沌とした電気的ノイズを、読み取り可能な筋肉活動の「エンベロープ」に変換することです。 通常50ミリ秒の時間窓を使用して確率的な電圧変動を処理することにより、筋収縮の実際の強度の明確な表現を生成します。
コアの要点 生のsEMG信号は不安定で、変動が激しいため定量化が困難です。整流とRMS平滑化を適用することで、このノイズがフィルタリングされ、根本的な筋活動パターンが明らかになり、さまざまな運動段階にわたる努力の正確な比較が可能になります。
ノイズを行動につながる洞察に変換する
生のsEMGの性質
表面筋電図（sEMG）の生データは、本質的に確率的です。
これは、信号がランダムで急速に変動する電圧スパイクで構成されていることを意味します。これらのスパイクは正の値と負の値の間で振動するため、生のグラフは明確な努力線ではなく、混沌としたノイズのように見えます。
整流の必要性
生の信号はゼロの上と下で変動するため、単純にデータを平均するとゼロに近い値になります。
全波整流は、すべての負の信号値を正の値に反転させることでこれを解決します。これにより、分析のために筋収縮の全エネルギーが保持され、数学的に打ち消されることがなくなります。
筋活動エンベロープの作成
RMS平滑化の適用
信号が整流された後（またはRMS計算の一部として）、平滑化アルゴリズムが適用されます。
標準的な方法は二乗平均平方根（RMS）平滑化であり、多くの場合、50ミリ秒などの特定の時間窓を利用します。これは、その短い期間における信号の平均電力を計算し、窓が時間とともに前進するにつれて常に更新されます。
エンベロープの視覚化
この平滑化プロセスの結果は、線形エンベロープとして知られています。
ギザギザでスパイク状の混乱ではなく、上昇および下降する滑らかな曲線が得られます。この曲線は、筋肉が生成している実際の機械的努力を反映して、筋収縮の強度をリアルタイムで正確に表します。
分析にとってなぜ重要なのか
活動レベルの定量化
処理されたエンベロープにより、研究者は電気信号を定量化可能な数値に変換できます。
このステップがないと、筋肉が「どれだけ」発火しているかを正確に言うことはほぼ不可能です。平滑化されたデータは、測定および記録できる大きさを提供します。
比較の有効化
この処理により、データは運動のさまざまな段階で比較可能になります。
たとえば、荷物を振り回すなどの活動を分析する際、科学者はこのデータを使用して、特定の瞬間に体幹と足の安定化筋がどのように反応するかを正確に実証できます。特定の動きが特定の筋肉群を強化する方法を証明するために必要な証拠を提供します。
トレードオフの理解
ウィンドウサイズ感度
主な参照では50ミリ秒の時間窓が推奨されていますが、ウィンドウサイズの選択は重要なトレードオフです。
ウィンドウが大きすぎると（過度の平滑化）、急速で短い筋活動のバーストが隠され、システムが鈍く見える可能性があります。逆に、ウィンドウが小さすぎると（平滑化不足）、信号が解釈するにはギザギザになりすぎます。
信号遅延
平滑化アルゴリズムは、本質的にわずかな位相遅延を導入します。
計算は時間窓内のデータに依存するため、結果のエンベロープは実際の物理イベントからわずかに遅れる可能性があります。これは通常、大きさの分析では許容されますが、正確なミリ秒単位のタイミングが必要な場合は考慮する必要があります。
目標に合わせた適切な選択
sEMGデータを分析する際、処理された信号の表示方法は、特定の研究目標によって異なります。
- 努力の定量化が主な焦点である場合： RMSエンベロープを使用して、運動中の収縮のピーク強度と平均強度を決定します。
- 運動の比較が主な焦点である場合： 平滑化されたエンベロープを使用して、さまざまな運動段階（例：スイング対キャッチ）を重ね合わせ、活動が最も高い場所を確認します。
電気的ノイズを滑らかなエンベロープに変換することにより、抽象的な電圧データを人間の身体パフォーマンスの決定的な指標に変換します。
概要表：
| 処理ステップ | 実行されたアクション | 目的 | 結果 |
|---|---|---|---|
| 生のsEMG | データ収集 | 確率的な電圧スパイクをキャプチャする | 混沌とした、定量化不可能なノイズ |
| 整流 | 絶対値変換 | 負の値を正に反転させる | 数学的なキャンセルを防ぐ |
| RMS平滑化 | 時間窓平均 | 急速な変動をフィルタリングする（例：50ミリ秒） | 滑らかな「線形エンベロープ」を作成する |
| 分析 | データ定量化 | ピークおよび平均努力を測定する | 筋活動の信頼できる指標 |
3515で履物のパフォーマンスを最大化する
グローバルな販売代理店やブランドオーナーにサービスを提供する大規模メーカーとして、3515は高度な技術的洞察を活用して、身体的パフォーマンスに優れた履物を提供します。当社の包括的な生産能力は、主力製品の安全靴シリーズからタクティカルブーツ、トレーニングシューズ、スニーカーまで、あらゆる種類の履物をカバーしています。
特殊なワーク＆タクティカルブーツまたは高性能のアウトドア＆フォーマルシューズを開発する場合でも、当社のバルク製造の専門知識により、お客様の製品が最高の耐久性と筋肉サポート設計基準を満たしていることを保証します。