JP3862505B2

JP3862505B2 - 反応時間測定装置

Info

Publication number: JP3862505B2
Application number: JP2001017863A
Authority: JP
Inventors: 賢二西林
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2006-12-27
Anticipated expiration: 2021-01-26
Also published as: JP2002219117A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被験者の体重、筋肉量に関する指標と刺激に対する反応時間を評価する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、反射神経・反応能力の評価を行うこと、自分で的確に把握しておくことが重要視されている。これは高齢化社会に伴い高齢者の人口が増えているが、反応能力は加齢に伴い衰えてくると言われ、それらの能力低下により事故や怪我が起き易く、大怪我の場合にはそのまま寝たきり状態となってしまい、本人や家族にとっては大きな負担となる。つまり自分の反応能力を把握しておき、それに応じた生活を送ることが望ましいが、反応能力の衰えに気づかず、事故に遭遇することが多々あるとされる。従って、自分の反応能力を適切に把握しておくことが重要とされている。
【０００３】
また反応能力は自動車の運転や、俊敏性を必要とする様々なスポーツにおける判断能力の評価としても採用され、その能力を簡単に測定できる装置が必要とされている。
【０００４】
体力測定の項目として反応時間の測定があり、それは刺激−反応系のシステムに見られる刺激の受容から生体の応答までの経過を時間測定するもので、神経・筋の協応作用機能で俊敏な反応動作の基礎となる体力要因の一つとして評価される。
【０００５】
一般的な体力測定では、圧力検知マットを用いて反応時間を測定する全身反応時間測定が行われている。これは、訓練者が光源の点灯を認識したときにジャンプを行うもので、光源の点灯からジャンプ動作までの経過時間を反応時間として評価するものであるが、この評価は単一刺激に対する単一反応を観測しているだけであり、反応能力を正しく評価し難いと言われている。
【０００６】
そこで特開平８−１８４４７４号公報には、高度な判断能力が必要な刺激表示を行い、荷重値の変化が生じるまでの反応時間から反応能力を評価する反応時間測定装置が開示されており、これにより高次レベルにおける判断を含めた反応時間の測定を可能としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述の特開平８−１８４４７４号公報に記載の反応時間測定装置は、高次レベルの反応時間を測定することは可能であるが、その反応時間が早いのか遅いのかを客観的に判定するわけではなく、単にその反応時間を報知するだけであり、被験者の体重との関係は示されていない。
【０００８】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、被験者の反応時間を測定し、その測定された反応時間が自分自身にとって、どの程度の速さであるか、どのように変化しているかを、被験者の体重と共に報知することである。
【０００９】
あるいは、反応時間に応じた理想的な体重、筋肉量を報知することで被験者の最も動き易い状態を教えることでもある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の反応時間測定装置は、被験者の体重を測定する体重測定手段と、被験者に対する外界刺激を発生する刺激発生手段と、刺激が発生してからそれに応じた被験者の動作を検出する動作検出手段と、刺激が発生してから動作検出手段による動作検出までの反応時間を測定する時間測定手段と、被験者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、被験者の身体情報を設定する設定手段と、測定された生体電気インピーダンス値と設定された身体情報から被験者の筋肉に関する指標を演算する演算手段と、測定された反応時間ならびに測定された体重および演算された筋肉に関する指標を記憶しておく測定値記憶手段と、測定された反応時間および体重および演算された筋肉に関する指標、ならびに前記測定値記憶手段に記憶された過去１年以内に測定された最も短い反応時間およびそのときの体重および筋肉に関する指標を表示する表示手段を備える。
【００１２】
また本発明の反応時間測定装置は、前記体重測定手段と動作検出手段は同一であることとする。
【００１３】
また本発明の反応時間測定装置は、前記刺激発生手段から発生する外界刺激は被験者の視覚に対する刺激であり、その刺激は前記表示手段に表示する。
【００１７】
また本発明の反応時間測定装置は、更に年齢に応じた反応時間に関する情報を記憶している年齢別反応時間記憶手段と、測定された現在の反応時間とその年齢別反応時間測定手段に記憶された年齢に応じた反応時間を比較することで反応能力を判断する反応能力判断手段を備える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の反応時間測定装置では、被験者にある刺激をランダムに与え、その刺激に応じた動作を検出するまでの反応時間を求める。
【００１９】
また、被験者の体重を測定することができる荷重検出器を設け、反応時間の測定と同時に体重も測定する。更には、生体電気インピーダンス（以下ＢＩとする）測定も同時に行い、入力された個人身体情報と、測定されたＢＩと個人身体情報とから、被験者の筋肉量に関する指標であるＬＭＩ（ＬｅａｎＭａｓｓＩｎｄｅｘ：除脂肪量／身長^２）を求める。除脂肪組織に占める筋肉量の割合はほぼ一定とされおり、本発明ではＬＭＩを筋肉に関する指標として用いる。
【００２０】
本発明者は、２０歳代の男性２０名を被験者として、発光信号を与えてからジャンプを行うまでの全身反応時間の測定と共に被験者の体重を測定した。
【００２１】
図１は、体重と反応時間の関係を示すグラフである。
系列１は、日頃から運動を行っているアスリートタイプ１０名、系列２は殆ど運動を行っていないタイプ１０名で共に５回の測定値の平均値を用いている。図１のグラフを見ると、系列１のグループの方が系列２のグループより反応時間が短い。また、同じグループ内で比較してみると、体重の軽い人の方が重い人に比べて反応時間が短い。尚、これらのデータの相関係数は系列１でｒ≒０．６４、系列２ではｒ≒０．７６と相関があることを示している。従って一般的に体重が重くなり過ぎると、反応能力が低下していると推定される。体重が多い人でも系列１の人と系列２の人を比較すると反応時間に違いが見られる。これは個人の筋肉量の差により、反応能力に差が生じていると考えられる。
【００２２】
実際に、運動神経線維である軸索が太い程、神経細胞の伝達スピードは高いとされ、人間の神経の伝導スピードは約６０ｍ／秒であり、生後４〜５歳で最高値に達し、それ以降は身長が伸びてもスピードは増加しない。神経細胞でのインパルスの伝導スピードを高めることは困難とされる。つまり、何らかの合図が起きてから、動かそうとする情報が筋肉に伝達するまでの反応開始時間は殆ど差が見られないが、その後の筋肉を素早く活動させる能力が個人の筋肉量の差等により異なるとされる。
【００２３】
また、シナプス（神経細胞接合部）において神経の情報が他の神経に伝達される際に、情報を伝える側の神経に反復刺激を加えた後、しばらくの間は情報伝達の効果が著しく高まる。運動機能においても同じ様な現象があり、筋肉を繰り返して使えば使う程、運動機能が上手く発揮される。つまり筋肉を使い続けることによって情報伝達能力は維持出来るが、老年期になり運動を止めてしまうと一層反応能力は低下する。
【００２４】
尚、全身反応時間は通常、次式のように表せられる。
全身反応時間＝反応開始時間＋筋収縮時間
ここで反応開始時間は刺激が与えられた時点から動作が起こり始める時点までの時間であり、筋収縮時間は動作が起こり始めてから実際に台から足が離れるまでの時間である。この筋収縮時間が筋肉量の差や使用頻度等により変化すると考えられる。
【００２５】
ここで測定した被験者は全て２０歳代と比較的若いため、日頃の運動量の差による反応時間の違いは僅かしか生じていないが、高齢者になるに従って、日頃から運動を行っているかによる違いは筋肉量の差として現れ、反応能力の差が顕著に生じると考えられる。
【００２６】
以上のように、刺激が与えられた時に瞬時に反応して体を動かすことが出来る体重は、生活上理想的な体重であり、また、体重が重すぎても筋肉量が多くて重い体質であれば俊敏に動くことは可能である。
【００２７】
従って、本発明の反応時間測定装置では、反応時間と体重、筋肉量に関係する除脂肪量を測定し記憶していくことで、その人が最も俊敏に反応することが可能な体重、筋肉量を求め報知する。
【００２８】
【実施例】
本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図２は本発明の反応時間測定装置の外観を示す図である。図２に示す通り、反応時間測定装置１０は、体重計付き生体電気インピーダンス計２０と、この体重計付き生体電気インピーダンス計２０に電気ケーブル３０を介して接続された制御ボックス４０とから構成されている。本実施例では、体重計付き生体電気インピーダンス計２０と制御ボックス４０とは通常の電気ケーブル３０を介して相互に接続されているが、例えば赤外線や電磁波による無線通信を介して接続されても良い。
【００２９】
体重計付き生体電気インピーダンス計２０の上面には、電流供給用電極２１ａ、２１ｂ及び電圧測定用電極２２ａ、２２ｂが設けられており、また、制御ボックス４０の前面には、電源スイッチ４１ａ、測定キー４１ｂ、アップキー４１ｃ、ダウンキー４１ｄ、設定キー４１ｅといった一群の操作キー及び、表示装置４２が設けられている。
【００３０】
図３は、図２に示した反応時間測定装置１０の機能構成を示すブロック図である。図３に示されるように、体重計付き生体電気インピーダンス計２０には、電流供給用電極２１ａ、２１ｂと、電流供給用電極２１ａ、２１ｂに印加される高周波の微弱な定電流を生成するための高周波定電流回路２３と、電圧測定用電極２２ａ、２２ｂと、電圧測定用電極２２ａ、２２ｂ間の電圧を測定するための生体電気インピーダンス測定手段である電圧測定回路２４とが備えられている。また、被判定者の体重を測定するための体重測定手段であり、動作検出手段である体重測定装置２５は４つの荷重センサから成り、測定された電圧及び体重をＡ／Ｄ変換するためのＡ／Ｄ変換器２８に繋がれている。４つの荷重センサは、体重計付き生体電気インピーダンス計２０内の四隅に設置されており、体重を測定することが可能なのは勿論、被験者の重心位置も検知することが可能である。
【００３１】
また、制御ボックス４０には、測定開始の指示やデータの入力等のための一群の操作キー４１ａから４１ｅを含む設定手段であるデータ入力装置４１と、外界刺激や判定された判定結果等を表示するための表示手段である表示装置４２と、現在日時の管理や反応時間の測定の際にその時間を測定する時間測定手段である時計装置４３と、測定された反応時間や体重、ＬＭＩ等を記憶している測定値記憶手段であり、年代毎の全身反応時間の平均値が記憶されている年齢別反応時間記憶手段である記憶装置４４と、反応時間の測定や入力装置４１によって入力されたデータや測定されたＢＩ及び体重等のデータに基づいてＬＭＩ等を判定したり、記憶装置４４への各種データの記憶や表示装置４２への外界刺激や各種データの表示を制御したりするための、刺激発生手段であり演算制御手段であるＣＰＵ４５とが備えられている。
【００３２】
本実施例では、各機能要素が上述のように体重計付き生体電気インピーダンス計２０と制御ボックス４０とに分離されているが、本発明はこれに限られず、例えばＣＰＵ４５は制御ボックス４０ではなく体重計付き生体電気インピーダンス計２０に備えられていても良く、また、体重計付き生体電気インピーダンス計２０と制御ボックス４０とが一体となった構成とされていても良い。
【００３３】
次に、上述したような実施例の反応時間測定装置１０の動作について詳述する。
図４は、本発明に係る反応時間を測定するための手順を示すフローチャートである。被判定者は電源スイッチ４１ａを押下して反応時間測定装置１０の電源をオンにする（ステップＳ１）。
【００３４】
ここで被測定者が設定キー４１ｅを押下したならば、反応時間測定装置１０は設定モードに移る（ステップＳ２）。
【００３５】
設定モードでは、被測定者の身体情報設定を行う。アップキー４１ｃ及びダウンキー４１ｄを用いて表示装置４２に表示される身長、性別、年齢を変更していく。変更された値は、再度設定キー４１ｅを押下することで順次決定される（ステップＳ３）。
【００３６】
被測定者が測定キー４１ｂを押下したならば、反応時間測定装置１０は測定モードとなってステップＳ５に移り、押下しなければ設定キー４１ｅを押下しているかを確認するステップＳ２に戻る（ステップＳ４）。
【００３７】
ここで測定モードが始まる。被判定者が左足裏及び右足裏のつま先を電流供給用電極２１ａ及び２１ｂにそれぞれ接触させ、また、左足裏及び右足裏のかかとを電圧測定用電極２２ａ、２２ｂにそれぞれ接触させて、体重計付き生体電気インピーダンス計２０に素足で乗ると、体重測定装置２５は重量を検知して被判定者の体重の測定を開始する。これは生体電気インピーダンス計内の四隅に設けられた４つの荷重センサを用いて体重を測定するが、各センサで得られた荷重信号の合計が被判定者の体重値となる（ステップＳ５）。
【００３８】
続いて、高周波定電流回路２３によって生成された高周波の微弱な定電流が、電流供給用電極２１ａ及び２１ｂを介して被判定者のつま先に印加され、被判定者の下腹部を含む両足間に流される。そして、電圧測定回路２４によって電圧測定用電極２２ａ、２２ｂ間の電圧が測定され、ＢＩが測定される（ステップＳ６）。
【００３９】
測定された体重とＢＩ及び設定されている身長に基づいて被判定者の筋肉量に関する指標としてＬＭＩを算出する（ステップＳ７）。
【００４０】
ここで、ＬＭＩを算出する過程の一例を説明する。
ＬＭＩは脂肪量：ＬＢＭ（ＬｅａｎＢｏｄｙＭａｓｓ）を算出し、この算出されたＬＢＭを用いて演算する。
【００４１】
被測定者の体重をＭ（ｋｇ）、身長をＬ（ｃｍ）、部分インピーダンスをＲ（Ω）とすると、体密度と脂肪量は以下の式で求める。
体密度：Ｄｂ＝1.1554×0.0841×Ｒ×Ｍ×（Ｌ／１００）^２
脂肪量:Ｆａｔ＝Ｍ×（4.95／Ｄｂ−4.5）×100
従って、ＬＢＭ及びＬＭＩは
ＬＢＭ＝Ｍ−Ｆａｔ
ＬＭＩ＝ＬＢＭ／Ｌ^２
【００４２】
ここでＬＭＩが高い場合には、筋肉や骨等の除脂肪組織が多くを占めているため肥満とは言えず、むしろ体格の良いアスリート体型であり、たとえ体重が重くとも俊敏に動くことは可能である。
【００４３】
次に反応時間の測定が開始される。表示装置４２には、図５（ａ）に示すように、測定が開始されることを知らせる表示が行われる（ステップＳ８）。被験者は、図６に示すように、体重計付き生体電気インピーダンス計２０に載ったまま、刺激が表示されるのを待つ。このとき、重心の移動が行い易いように、軽く膝を曲げておくのが望ましい。
【００４４】
ここで、ランダムなインターバルタイムが経過した後（ステップＳ９）、表示装置４２には、重心移動を行うことを示す刺激が表示される。ここでは図５（ｂ）に示すように、体重計付き生体電気インピーダンス計２０をイメージした外形と、重心の移動方向を示す矢印が表示される。この図５（ｂ）の場合は、重心を前方に移動することを示している。この矢印の方向も、決まった方向ではなく、前後左右いずれか一方がランダムに表示される。この時同時に、時計装置４３において時間を測定するためのタイマがスタートする（ステップＳ１０）。
【００４５】
ここで被測定者は、表示された刺激に応じた方向に自身の重心を素早く移動させる。この重心の移動を体重測定装置２５の４つの荷重センサにおいて検知する。つまり重心の移動により、４つのセンサにおける検知信号に変化が生じる。例えば、前方に重心を移動したら、前側に取り付けられているセンサの方が、後側に取り付けられたセンサよりも、大きな荷重を検出する。この変化を捉えることで、刺激に応じた反応が行われているかを判断できる（ステップＳ１１）。この荷重の変化が起きるまで検出を続け（ステップＳ１２）、検出されるまではステップＳ１１の荷重変化の検出状態が続く。尚、荷重検出による反応時間の検出は、前述の特開平８−１８４４７４号公報に記載されているので詳しくは記載しないが、荷重値の変化率があるしきい値を超えたときに、刺激に反応して意識的に動作したと見なすものである。
【００４６】
荷重変化の検出が行われると、直ぐにタイマはストップされ、タイマがスタートしてからストップするまでの時間を反応時間とする（ステップＳ１３）。この反応時間は記憶装置４４に記憶される（ステップＳ１４）。
【００４７】
反応時間の測定回数が５回を超えているかを判断する。超えてない場合には、インターバルタイムが経過するステップＳ９に戻る（ステップＳ１５）。
【００４８】
ステップＳ１５において反応時間の測定が５回に達したら、記憶装置４４に記憶されている５回分の反応時間タイムの平均値を算出する。この平均値の算出は、５回の反応時間タイムの合計値を測定回数の５で割った値である（ステップＳ１６）。尚、この測定回数は限定する必要はない。
【００４９】
算出された時間は今回の反応時間であり、記憶装置４４に記憶されている前回の反応時間及び基準タイムと比較する（ステップＳ１７）。ここで基準タイムとは各年代における全身反応時間の値であり、この基準タイムと今回の反応時間を比較し、その差を算出することで、自分が一般同年代の人と比べてどの程度の反射能力であるかを把握できるようにするものである。
【００５０】
次に測定された結果及び比較結果等について表示する（ステップＳ１８）。図５（ｃ）に示すように、今回測定した日付、反応時間、体重、ＬＭＩを前回の測定値の差と共に表示する。また、過去の反応時間が一番早かったときの同じ値も表示する。ただし、この一番早かったときのデータは、過去１年以内に測定されたデータの中から選ばれる。一般的に全身反応時間は、１６〜２０歳をピークとし、その後、年齢が高くなるにつれ徐々に遅くなるため、あまり古いデータは参考にならないためである。
【００５１】
更に、一定時間経過後に図５（ｄ）に示すように表示が切り替わる。ここでは被験者と同年代の全身反応時間の平均値と共に、その値と今回の測定値とを比較した差が表示される。また、現在の傾向に基づいたアドバイスも表示される。
【００５２】
次に測定された今回の反応時間、体重、ＬＭＩは記憶装置４４に記憶され、測定は終了となる（ステップＳ１９）。
【００５３】
以上、本発明の実施例を説明したが、ここでは表示する刺激として矢印を用いたが、これに限らず、簡単な図形やあるいは言葉であってもよい。
【００５４】
また、ここでは刺激として視覚刺激を用いた場合で説明したが、音を鳴らす聴覚刺激や、あるいは実際に身体を触れる知覚刺激といったその他の刺激を用いてもよい。
【００５５】
また、反応時間の測定として、前後左右の四方向への荷重移動を検知することで、刺激に応じた高次レベルにおける反応を捉えたが、これに限らず一方向や二方向の荷重検出でも刺激に応じた反応時間の測定は可能である。
【００５６】
また、過去に測定された反応時間の変化を時系列的にグラフ表示する構成とし、反応時間がどのように変化しているかを解るような構成とすれば、継続的に運動をしている運動選手や高齢者にとっては、その効果を把握することができる。
【００５７】
また、本実施例の反応時間測定装置は体重計付きインピーダンス計と制御ボックスから構成されているが、制御ボックスの変わりにパーソナルコンピュータを用い、パーソナルコンピュータと体重計付きインピーダンス計を接続した構成として、各種の演算、制御、表示はパーソナルコンピュータで行う構成としてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の反応時間測定装置であれば、被験者の反応時間の測定と同時に体重も測定し、筋肉に関する指標も算出するので、反応能力と筋肉と体重の関係を把握することができる。
【００５９】
また、本発明の反応時間測定装置では、今回測定した反応時間、体重、筋肉に関する指標のみならず、過去１年以内に測定された反応時間が一番早かったときの同じ値も表示するので、あまりに古くて参考にならないデータは除外したうえで反応能力が高いときの体重および筋肉量を理解することができ、反応能力と共に被験者が最も動きやすい理想的な体重及び筋肉量を把握することが可能となる。
【００６０】
また、被験者と同年代の反応時間と比較する構成とすれば、自分の反応能力を客観的に判断でき、その能力を十分に把握して生活を送るよう促せば、高齢者の事故や怪我を防ぐことができる。
【００６１】
また、俊敏性を必要とする運動選手に本装置を用いて測定を行えば、運動能力の判断や、トレーニングの判断材料としても役立つものとなる。
【００６２】
また、本発明の反応時間測定装置は、一般的な体重計に刺激発生手段とタイマを設ければ、体重の測定と、刺激の発生から荷重の変化までの反応時間を測定することが可能であり、簡単な構成で実現できる。
【００６３】
また、体重と共に筋肉量に関する指標を測定する場合にも、既に知られている生体電気インピーダンスを測定する体重計付き体脂肪計に刺激発生手段とタイマを設け、若干の回路やソフトの変更を加えれば測定することが可能であり、簡単な構成で実現できる。
【００６４】
以上のような反応時間測定装置であれば、自宅で簡単に反応能力を測定でき、自己の反応能力を把握できるため、高齢者であれば事故や怪我を未然に防ぐよう注意することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】体重と反応時間の関係を示す図
【図２】本発明の一実施例における反応時間測定装置の外観図
【図３】本発明の一実施例における反応時間測定装置のブロック図
【図４】本発明の一実施例における反応時間測定装置のフローチャート
【図５】本発明の一実施例における反応時間測定装置の表示例を示す図
【図６】本発明の一実施例における反応時間測定装置の使用状態を示す図
【符号の説明】
１０反応時間測定装置
２０体重計付きインピーダンス計
２１ａ、２１ｂ電流供給用電極
２２ａ、２２ｂ電圧測定用電極
２３高周波定電流回路
２４電圧測定回路
２５体重測定回路
２８Ａ／Ｄ変換器
３０電気ケーブル
４０制御ボックス
４１データ入力装置
４１ａ電源スイッチ
４１ｂ測定キー
４１ｃアップキー
４１ｄダウンキー
４１ｅ設定キー
４２表示装置
４３時計装置
４４記憶装置
４５ＣＰＵ

Claims

被験者の体重を測定する体重測定手段と、被験者に対する外界刺激を発生する刺激発生手段と、刺激が発生してからそれに応じた被験者の動作を検出する動作検出手段と、刺激が発生してから動作検出手段による動作検出までの反応時間を測定する時間測定手段と、被験者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、被験者の身体情報を設定する設定手段と、測定された生体電気インピーダンス値と設定された身体情報から被験者の筋肉に関する指標を演算する演算手段と、測定された反応時間ならびに測定された体重および演算された筋肉に関する指標を記憶しておく測定値記憶手段と、測定された反応時間および体重および演算された筋肉に関する指標、ならびに前記測定値記憶手段に記憶された過去１年以内に測定された最も短い反応時間およびそのときの体重および筋肉に関する指標を表示する表示手段を備える反応時間測定装置。
前記体重測定手段と動作検出手段は同一であることを特徴とする請求項１に記載の反応時間測定装置。
前記刺激発生手段から発生する外界刺激は被験者の視覚に対する刺激であり、その刺激は前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１に記載の反応時間測定装置。
更に年齢に応じた反応時間に関する情報を記憶している年齢別反応時間記憶手段と、測定された現在の反応時間とその年齢別反応時間測定手段に記憶された年齢に応じた反応時間を比較することで反応能力を判断する反応能力判断手段を備える請求項１に記載の反応時間測定装置。