JP2779967B2 - Muscle strength measurement device - Google Patents
Muscle strength measurement deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は筋力測定装置に係り、特に下肢を曲げた位置
から下肢を伸ばした位置までの領域で、下肢の機能を筋
力に基づいてベクトル的に測定する筋力測定装置に関す
る。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a muscular strength measuring device, and in particular, in a region from a position where a lower limb is bent to a position where a lower limb is extended, a function of the lower limb is represented by a vector based on muscular strength. The present invention relates to a muscular strength measuring device for measuring the muscular strength.
（従来の技術） 手術後の患者や障害者の機能回復訓練或いは神経疾患
の麻痺の程度の評価のために、さらには健常者の体力増
強の訓練の効果を判定するために筋力を測定することが
行われている。(Prior Art) Measuring muscle strength for functional recovery training of a patient or a disabled person after surgery or for evaluating the degree of paralysis of a neurological disorder, and also for determining the effect of training on physical strength enhancement of a healthy person Has been done.
例えば特開昭62−8756号公報では、スプロケット間に
張設されたチェーンに連結されたペダルを両脚の屈伸に
より往復移動させる速度制限型の負荷装置により、予め
設定した所定速度に達した時に負荷を与え、等速性訓練
に基づいて機能回復訓練或いは体力増強を行う下肢伸展
運動器が提案されている。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-8756 discloses a speed-limiting type load device that reciprocates a pedal connected to a chain stretched between sprockets by bending and extending both legs, so that a load is applied when a predetermined speed is reached. And a lower limb extension exerciser that performs function recovery training or physical strength enhancement based on constant velocity training has been proposed.
（発明が解決しようとする課題） 人間の基本動作である歩行は、膝、股及び足関節の共
同運動で起される屈伸力で行われるので、手術後の患者
や障害者の下肢の機能回復の度合の情報は、単関節に関
する筋力の測定のみから得られるよりは、むしろ、膝、
股、足関節を含む多関節の運動状態を測定して得られる
ことが必要である。(Problems to be Solved by the Invention) Walking, which is a basic movement of humans, is performed by bending and stretching caused by joint movement of knees, hips, and ankles. Information on the strength of the knee, rather than just from measuring muscle strength for a single joint
It must be obtained by measuring the motion state of multiple joints including the hip and ankle joints.
体力増強のために下肢の筋力の強化を行う場合でも、
筋肉は或る程度強化されると、同程度の訓練ではそれ以
上増強されにくいので、多関節訓練を行って総合的な筋
力の増強をはかり、この多関節訓練の結果を測定し、特
に強化すべき単関節があれば、その単関節の筋肉を強化
するのが効果的である。Even when strengthening the muscles of the lower limbs to increase physical strength,
Since the muscles are strengthened to a certain extent, it is difficult to strengthen them further with the same level of training. Therefore, the multi-joint training is performed to increase the overall muscle strength, and the results of the multi-joint training are measured, and especially the strengthening is performed. If there is a single joint that should be, it is effective to strengthen the muscle of that single joint.
前述した特開昭62−8756号公報で提案されている下肢
伸長運動器は、多関節を対象とした筋力の訓練を目的と
したものである。The lower limb extension exerciser proposed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-8756 is intended for training of muscular strength for multiple joints.
一方筋力評価装置としては、例えば、米国製の「サイ
ベックス」という装置名のものがよく知られている。し
かし、「サイベックス」は単関節の筋力を対象とするも
のであった。On the other hand, as a muscular strength evaluation device, for example, a device having a device name “CYVEX” made in the United States is well known. However, Cybex was intended for single joint muscle strength.
本発明は、前述したようなこの種の筋力測定装置の現
状に鑑みてなされたものであり、その目的は被検者の下
肢の総合的な筋力をベクトル的に測定し、被検者の下肢
の運動機能を適確に判定することが出来る筋力測定装置
を提供することにある。The present invention has been made in view of the current state of this kind of muscular strength measuring device as described above, and its object is to measure the total muscular strength of the lower limb of a subject in a vector manner and Of the present invention is to provide a muscle strength measuring device capable of accurately determining the motor function of a person.
（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明は被検者が椅子に
座わり、下肢を曲げた位置から下肢を伸ばした位置まで
の領域で、前記椅子から前方に延びた移動自在なロッド
側に取り付けられたペダルに、前記下肢先端で力を印加
し、前記被検者の筋力を測定する筋力測定装置に対し
て、前記ペダルに取り付けられ、前記下肢から印加され
る力の前記ロッドの長手方向の力を検出する水平力セン
サと、前記ペダルに取り付けられ、前記下肢から印加さ
れる力の前記長手方向に直角な力を検出する垂直力セン
サと、前記ロッドを予め設定される速度一定の移動条件
で軸方向に移動また停止させるエアーシリンダのロッド
駆動装置とを具備するようにしたものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a method in which a subject sits on a chair and moves forward from the chair in a region from a position where the lower limb is bent to a position where the lower limb is extended. To a pedal attached to the extended movable rod side, a force is applied at the tip of the lower limb, and a muscular strength measuring device that measures the muscular strength of the subject is attached to the pedal and applied from the lower limb. A horizontal force sensor that detects a force in the longitudinal direction of the rod, a vertical force sensor attached to the pedal, and detects a force perpendicular to the longitudinal direction of the force applied from the lower limb, and the rod. A rod driving device for an air cylinder for moving or stopping in the axial direction under a predetermined moving condition with a constant speed is provided.
（作用） 本発明では、被検者は椅子に座わり、椅子から前方に
延びた移動自在なロッドに固定されたペダルに下肢をセ
ットし、下肢を曲げた位置から伸ばした所定の位置まで
の領域で、下肢先端でペダルに力を印加する。(Operation) In the present invention, the subject sits on a chair, sets the lower limb on a pedal fixed to a movable rod extending forward from the chair, and moves the lower limb from a bent position to a predetermined position extended from the bent position. In the area, a force is applied to the pedal at the tip of the lower limb.
このペダルには、下肢から印加される力のロッドの長
手方向の力を検出する水平力センサと、下肢から印加さ
れる力の前記長手方向に直角な方向の力を検出する垂直
力センサとが設けられ、下肢の印加力はベクトル的に測
定される。The pedal includes a horizontal force sensor that detects the longitudinal force of the rod of the force applied from the lower limb, and a vertical force sensor that detects the force applied from the lower limb in the direction perpendicular to the longitudinal direction. Provided, the applied force of the lower limb is measured vector-wise.
エアーシリンダのロッド駆動装置によってロッドは予
め設定された速度一定の移動条件で軸方向に移動され、
この移動の各位置において、前述した下肢の印加力がベ
クトル的に測定される。The rod is moved in the axial direction by a rod driving device of the air cylinder under a predetermined speed constant moving condition,
At each position of this movement, the aforementioned applied force of the lower limb is measured vectorwise.
（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第６図を参照し
て説明する。(Embodiment) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
第１図は一実施例の要部の構成を示す斜視図、第２図
は第１図の部分拡大図、第３図は一実施例におけるロッ
ド駆動装置の構成を示すブロック図、第４図及び第５図
は一実施例のペダル部分の説明図、第６図は一実施例の
シリンダ部分の断面図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a main part of one embodiment, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1, FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a rod driving device in one embodiment, and FIG. 5 is an explanatory view of a pedal portion of one embodiment, and FIG. 6 is a sectional view of a cylinder portion of one embodiment.
第１図に示すように、基台１にスライド枠２が固定さ
れ、このスライド枠２に同図でＺ方向に移動自在に椅子
３が取り付けられ、椅子に座わった被検者が、手で所望
の位置に椅子３を移動させ、その位置に椅子３を固定す
ることが出来るようになっている。また、スライド枠２
の両端には、被検者が両手で身体を安定保持するための
ハンドル４が設けられ、非常停止釦4aが取り付けられて
いる。As shown in FIG. 1, a slide frame 2 is fixed to a base 1, and a chair 3 is attached to the slide frame 2 so as to be movable in the Z direction in the same figure. The chair 3 can be moved to a desired position and the chair 3 can be fixed at that position. Also, slide frame 2
At both ends, a handle 4 for the subject to stably hold the body with both hands is provided, and an emergency stop button 4a is attached.
第１図及び第２図に示すように、図示せぬロッド駆動
装置が接続されるエアーシリンダ５が端部を椅子３の下
方に位置されて配設され、このエアーシリンダ５から出
入自在に配されているロッド６の先端にはスライダブロ
ック７が固定されている。基台１上には、ガイド８が互
いに対向して固定され、前記スライダブロック７に取り
付けられているローラ９が、ガイド８の縁辺部と対接さ
れ、スライダブロック７は、ガイド８に沿って移動自在
な構成になっていて、スライダブロック７の先端部に
は、上方に突出して棒状ロードセル10が固定されてい
る。As shown in FIGS. 1 and 2, an air cylinder 5 to which a rod driving device (not shown) is connected is disposed with its end positioned below the chair 3, and is arranged so as to be able to move in and out of the air cylinder 5. A slider block 7 is fixed to the tip of the rod 6. Guides 8 are fixed on the base 1 so as to face each other. A roller 9 attached to the slider block 7 is brought into contact with an edge of the guide 8, and the slider block 7 is moved along the guide 8. The rod-shaped load cell 10 is fixed to the tip of the slider block 7 so as to protrude upward.
ガイド８の上方にガイド８に平行に、ペダルガイド11
が基台１に固定して配設され、このペダルガイド11の縁
辺部と対接するローラ12を有する基板13が、ペダルガイ
ド11に対して移動自在に取り付けられている。この基板
13にはストッパ14が突出して形成され、このストッパ14
に端部を係止させて、ペダル15が基板13に取り付けられ
ている。Above the guide 8 and parallel to the guide 8, the pedal guide 11
Is fixedly provided on the base 1, and a substrate 13 having a roller 12 which is in contact with the edge of the pedal guide 11 is movably attached to the pedal guide 11. This board
13 is formed with a stopper 14 projecting therefrom.
The pedal 15 is attached to the substrate 13 with the end locked.
このペダル15には、ヒンジ16を介してロードセル17の
一端が固定され、ロードセル17の他端は、基板13の面に
直角に固設されたコッタ18の一端に固定され、コッタ18
の他端側は前記棒状ロードセル10に対して点接触状態に
されている。One end of a load cell 17 is fixed to the pedal 15 via a hinge 16, and the other end of the load cell 17 is fixed to one end of a cotter 18 fixed at right angles to the surface of the substrate 13.
Is in point contact with the rod-shaped load cell 10.
第６図に示すように、エアーシリンダ５内にピストン
24が配され、このピストン24には筒状のピストン棒25が
固定され、ピストン棒25の端部にロッド９が固定されて
いる。ピストン棒25内にはボールねじ26か配設され、ピ
ストン24と共に移動するボールナット27によって回転移
動するボールねじ26の回転を検出するロータリーエンコ
ーダ21がシリンダ５の端部に取り付けられ、この端部に
はピストン24の移動を停止させる電磁ブレーキ20も取り
付けられている。As shown in FIG.
A cylindrical piston rod 25 is fixed to the piston 24, and the rod 9 is fixed to an end of the piston rod 25. A ball screw 26 is provided in the piston rod 25, and a rotary encoder 21 for detecting rotation of the ball screw 26, which is rotated by a ball nut 27 that moves together with the piston 24, is attached to an end of the cylinder 5. An electromagnetic brake 20 for stopping the movement of the piston 24 is also mounted on the.
シリンダ５に設けられている圧縮空気の出入口23に接
続されているロッド駆動装置30は、第３図に示すように
駆動源31、空気供給装置32及びコントロールユニット33
を具備し、空気供給装置32とコントロールユニット33間
及び駆動源31間が接続されている。そして、コントロー
ルユニット33を介して外部装置との間で信号の授受が可
能であり、コントロールユニット33から発せられる前進
・後進のバルブ信号が空気供給装置32へ出力されるよう
になっている。また、基台１の端部に、ロッド６の移動
方向を表示するランプL1、L2が固定されている。As shown in FIG. 3, a rod driving device 30 connected to a compressed air port 23 provided in the cylinder 5 includes a driving source 31, an air supply device 32, and a control unit 33.
The air supply device 32 and the control unit 33 and the drive source 31 are connected. Signals can be exchanged with an external device via the control unit 33, and forward / reverse valve signals emitted from the control unit 33 are output to the air supply device 32. Lamps L 1 and L 2 for indicating the moving direction of the rod 6 are fixed to the end of the base 1.
以上に述べた構成の実施例の動作を、次に説明する。 Next, the operation of the embodiment having the above-described configuration will be described.
椅子３に座位姿勢をとった被検者は、筋力を測定しよ
うとする側の下肢の先端をペダル15上に位置させた状態
で、その下肢がロッド６上に位置するように、椅子３を
スライド枠２に沿って移動させ最適位置に固定する。The examinee in the sitting position on the chair 3 puts the chair 3 on the rod 15 with the tip of the leg to be measured on the pedal 15 and the leg on the rod 6. It is moved along the slide frame 2 and fixed at the optimum position.
実施例では、ロッド駆動装置30を駆動させることによ
り、ロッド６をエアーシリンダ５から送り出す方向及び
エアーシリンダ５に送り込む方向の二方向に、設定した
速度一定の移動条件（停止位置等）で移動させることが
出来る。これに対して、ペダル15上に配した下肢先端で
ペダル15を前進或いは後進させながらペダル15を押し込
む操作と、ペダル15を前進或いは後進させながらペダル
15を引っ張る操作の四操作を行うことが出来る。In the embodiment, by driving the rod driving device 30, the rod 6 is moved in two directions, that is, the direction in which the rod is sent out from the air cylinder 5 and the direction in which the rod 6 is sent into the air cylinder 5, under the set moving condition (stop position or the like) at a constant speed. I can do it. On the other hand, the operation of pushing the pedal 15 while moving the pedal 15 forward or backward with the tip of the lower limb arranged on the pedal 15 and the operation of pushing the pedal 15 forward or backward
Four operations of pulling 15 can be performed.
このため、実施例では下肢の筋力方向と、ロッド６の
移動方向とで、第１表に示す四種の測定が可能である。For this reason, in the embodiment, four types of measurement shown in Table 1 can be performed in the direction of the muscle strength of the lower limb and the direction of movement of the rod 6.
第１表のNo.1及びNo.2の測定では、第４図及び第５図
に示すように、コッタ18が棒状ロードセル10の椅子３側
に配された状態で測定が行われるが、No.3及びNo.4の測
定では、棒状ロードセル10がコッタ18の椅子３側に配さ
れるように位置を変えて測定が行われる。 In the measurement of No. 1 and No. 2 in Table 1, as shown in FIGS. 4 and 5, the measurement is performed with the cotter 18 arranged on the chair 3 side of the rod-shaped load cell 10, In the measurements of .3 and No. 4, the position is changed so that the rod-shaped load cell 10 is arranged on the chair 3 side of the cotter 18, and the measurement is performed.
以下では、第１表のNo.1の測定を取り上げて説明す
る。Hereinafter, the measurement of No. 1 in Table 1 will be described.
被検者がひざを曲げて下肢先端をペダル15上にセット
した状態から、ロッド駆動装置30を駆動させてロッド６
をエアーシリンダ５から送り出し、被検者がひざを所定
位置まで伸ばした状態で、ロッド６を停止させてその位
置を確認し、前記セット状態からひざを伸ばした状態ま
での領域で筋力の測定が行われる。When the subject bends the knee and sets the tip of the lower limb on the pedal 15, the rod driving device 30 is driven to move the rod 6
Is sent out from the air cylinder 5, the rod 6 is stopped in a state where the subject has extended the knee to a predetermined position, the position is confirmed, and the muscle strength is measured in a region from the set state to the state where the knee is extended. Done.
ロッド６を原位置に戻して、第４図に示す状態から測
定を開始し、予め設定した速度一定でロッド６を前記領
域の終端位置（被検者がひざを伸ばした位置）まで送り
出す。The rod 6 is returned to the original position, the measurement is started from the state shown in FIG. 4, and the rod 6 is sent out at the preset constant speed to the end position of the region (the position where the subject has extended his knees).
このロッド６の移動過程で、被検者は下肢先端でペダ
ル15を踏み込む。この踏み込みによってペダル15にはロ
ッド６の移動方向の水平力FHと、この水平力に直角に下
方に働く垂直力FVとが印加される。In the process of moving the rod 6, the subject depresses the pedal 15 with the tip of the lower limb. And the horizontal force F H in the moving direction of the rod 6 to the pedal 15 by the depression, and the vertical force F V acting at right angles downwards to the horizontal force is applied.
第５図に示すように、ロードセル17は水平方向に配さ
れ、その表裏両面にひずみゲージ17a、17bが取り付けら
れ、前記垂直力FVがひずみゲージ17a及び17bで検出され
るので、ロードセル17からは前記垂直力FVの検出信号が
出力される。As shown in FIG. 5, the load cell 17 is arranged in the horizontal direction, gage 17a strain on the front and back surfaces, 17b is attached, since the vertical force F V is detected by the strain gauge 17a and 17b, the load cell 17 the detection signal of the vertical force F V is output.
また、前記水平力FHはコッタ18を介して、コッタ18に
点接触されている棒状ロードセル10に印加されるので、
棒状ロードセル10からは前記水平力FHの検出信号が出力
される。Further, the horizontal force F H via the cotter 18, since it is applied to the rod-shaped load cell 10 which is contacted cotter 18 two points,
From the rod-shaped load cell 10 detects signals of the horizontal force F H is outputted.
一方、ロータリーエンコーダ21からはロッド６の移動
距離を示す位置信号が出力され、この位置信号と前述の
ロードセル17及び棒状ロードセル10からの検出信号と
が、図示せぬ演算回路に入力される。そして演算回路に
よって、ペダルの移動位置に対する被検者の下肢機能が
筋力に基づいてベクトル的に解析され、その解析結果が
表示器に表示される。On the other hand, a position signal indicating the moving distance of the rod 6 is output from the rotary encoder 21, and the position signal and the detection signals from the load cell 17 and the rod-shaped load cell 10 are input to an arithmetic circuit (not shown). The arithmetic circuit analyzes the lower limb function of the subject with respect to the movement position of the pedal in a vector manner based on the muscular strength, and displays the analysis result on a display.
このようにして、実施例によると椅子３をスライド枠
２に沿って移動させ最適の測定位置で、被検者の下肢の
多関節に係る総合的な機能を筋力に基づいてベクトル的
に測定して、被検者の下肢機能の適確な情報を得ること
が出来る。ロッド駆動装置30によってロッド６を速度一
定の移動条件（停止位置等）で移動させることができ、
このロッド６に係合されるペダル15へ与える下肢の印加
力によって、下肢の各種の運動機能や関節の状態を解析
することが出来る。In this manner, according to the embodiment, the chair 3 is moved along the slide frame 2 to measure the total function related to the multiple joints of the lower limb of the subject in a vector manner based on the muscle strength at the optimum measurement position. Thus, accurate information on the lower limb function of the subject can be obtained. The rod 6 can be moved by the rod driving device 30 under a constant moving condition (stop position, etc.)
With the applied force of the lower limb applied to the pedal 15 engaged with the rod 6, various motor functions and joint states of the lower limb can be analyzed.
被検者は椅子３やペダル15に身体を拘束されることな
く、自然な姿勢で測定を行うことができ、安全且つ適確
に筋力機能の測定が行われる。The subject can measure in a natural posture without being restrained by the chair 3 or the pedal 15, and the muscle function can be measured safely and accurately.
なお、実施例では、一本のロッドを用いて片方の足を
対象として測定を行う場合について説明したが、本発明
は実施例に限定されるものでなく、二本のロッドを使用
して両足を対象にしてそれぞれ独立した測定を行う構成
とすることも出来る。Note that, in the embodiment, the case where the measurement is performed on one foot using one rod has been described, but the present invention is not limited to the embodiment, and the two feet It is also possible to adopt a configuration in which independent measurement is performed for each of these.
（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によると被検者の
下肢の総合的な機能の筋力に基づいたベクトル的な測定
が、被検者の自然な姿勢を保持させ、身体を拘束せずに
適確に行われ、被検者の下肢の筋力に関する総合的な情
報を得ることが出来る。(Effects of the Invention) As described in detail above, according to the present invention, the vector-like measurement based on the muscular strength of the overall function of the lower limb of the subject allows the subject to maintain a natural posture, This is performed accurately without restraint, and comprehensive information on the muscular strength of the lower limbs of the subject can be obtained.
第１図乃至第６図は、本発明の一実施例を説明する図
で、第１図は要部の構成を示す斜視図、第２図は第１図
の部分拡大図、第３図はロッド駆動装置のブロック図、
第４図及び第５図は動作の説明図、第６図はシリンダ部
分の断面図である。 １……基台、２……スライド枠、３……座椅子、４……
ハンドル、4a……非常停止釦、５……エアーシリンダ、
６……ロッド、７……スライダブロック、８……ガイ
ド、９……ローラ、10……棒状ロードセル、11……ペダ
ルガイド、12……ローラ、13……基板、14……ストッ
パ、15……ペダル、16……ヒンジ、17……ロードセル、
18……コッタ、20……電磁ブレーキ、21……ロータリ・
エンコーダ、23……出入口、24……ピストン、25……ピ
ストン棒、26……ボールねじ、27……ボールナット、30
……ロッド駆動装置、31……駆動源、32……空気供給装
置、33……コントロールユニット。1 to 6 are views for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a main part, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1, and FIG. Block diagram of a rod drive,
4 and 5 are explanatory views of the operation, and FIG. 6 is a sectional view of the cylinder portion. 1 ... base, 2 ... slide frame, 3 ... chair, 4 ...
Handle, 4a: Emergency stop button, 5: Air cylinder,
6 ... rod, 7 ... slider block, 8 ... guide, 9 ... roller, 10 ... rod-shaped load cell, 11 ... pedal guide, 12 ... roller, 13 ... board, 14 ... stopper, 15 ... ... pedals, 16 ... hinges, 17 ... load cells,
18 …… cotter, 20 …… electromagnetic brake, 21 …… rotary
Encoder, 23 ... Doorway, 24 ... Piston, 25 ... Piston rod, 26 ... Ball screw, 27 ... Ball nut, 30
…… Rod drive device, 31 …… Drive source, 32 …… Air supply device, 33 …… Control unit.
Claims (2)
から下肢を伸ばした位置までの領域で、前記椅子から前
方に延びた移動自在なロッド側に取り付けれらたペダル
に、前記下肢先端で力を印加し、前記被検者の筋力を測
定する筋力測定装置であり、前記ペダルに取り付けら
れ、前記下肢から印加される力の前記ロッドの長手方向
の力を検出する水平力センサと、前記ペダルに取り付け
られ、前記下肢から印加される力の前記長手方向に直角
な方向の力を検出する垂直力センサと、前記ロッドを予
め設定される速度一定の移動条件で軸方向に移動また停
止させるエアーシリンダのロッド駆動装置とを有するこ
とを特徴とする筋力測定装置。1. A pedal attached to a movable rod extending forward from the chair in a region from a position where the subject is bent to a position where the lower limb is extended to a position where the lower limb is extended. A horizontal force sensor that applies a force at the tip of a lower limb and measures a muscular strength of the subject, and is attached to the pedal and detects a longitudinal force of the rod of a force applied from the lower limb. A vertical force sensor attached to the pedal and detecting a force applied from the lower limb in a direction perpendicular to the longitudinal direction, and moving the rod in the axial direction at a predetermined speed constant moving condition. And a rod driving device for stopping the air cylinder.
成されていることを特徴とする請求項（１）に記載の筋
力測定装置。2. The muscle strength measuring apparatus according to claim 1, wherein the chair is configured to be movable in a direction perpendicular to the rod.
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1989
- 1989-12-26 JP JP1335153A patent/JP2779967B2/en not_active Expired - Lifetime
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