JP4542793B2

JP4542793B2 - インピーダンス式反応能力測定装置

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Publication number: JP4542793B2
Application number: JP2004025035A
Authority: JP
Inventors: 周一和泉
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-02-02
Also published as: US7292884B2; EP1559371A1; DE602005003597D1; DE602005003597T2; US20050171450A1; JP2005211551A; EP1559371B1

Description

本発明は、インピーダンス測定により反応能力を求める測定装置に関するものである。

従来、反応能力を求める測定装置は、特許文献１に開示されるような、刺激表示を見てから動作の反応検知までの反応時間を測定することによって反応能力を求めるものであったり、特許文献２に開示されるような、押し順情報に従ってボタンを押したときの測定時データと平常時データとを比較することによって反応能力を求めるものであった。

特開平８−１８４４７４号公報特開平８−２２４２２６号公報

しかしながら、上述した反応能力を求める測定装置は、身体の反応に係わる系統のすべてを包括した反応能力を評価するものであった。すなわち、反応のための合図情報の検知を開始してから信号が脳に伝わり、この脳から動作を起こさせるための信号が特定部位に伝わるまでを表す神経伝達系の反応能力、又はこの特定部位が脳からの信号を受けてから動作を完了するまでを表す筋肉伸縮系の反応能力といったように、系別の反応能力についての評価ができるものでなかった。

また、下半身だけ又は手だけといったように、身体の限定された特定部位に係わる反応能力ついてしか求めることしかできない測定装置であった。

そこで、本発明は、このような問題点に鑑みて、神経伝達系の反応時間と筋肉伸縮系の反応時間とに分けて身体の特定部位の反応について簡単に測定できるインピーダンス式反応能力測定装置を提供することを課題とする。更に、身体の複数の特定部位の反応についても求め得るインピーダンス式反応能力測定装置を提供することを課題とする。

本発明のインピーダンス式反応能力測定装置は、身体の特定部位の筋肉を非反応状態にすべきことを指示する筋肉非反応状態指示手段と、身体の特定部位の筋肉を反応状態にすべきことを指示する筋肉反応状態指示手段と、身体の特定部位に接触する一対の通電用電極と、該一対の通電用電極間における身体の特定部位に接触する一対の測定用電極と、を含む電極セットを有し、前記一対の通電用電極間において身体の特定部位に電流を供給すると共に前記一対の測定用電極間における電圧を検出することによって、前記筋肉非反応状態指示手段で指示した後更に前記筋肉反応状態指示手段で指示した後における身体の特定部位の筋肉の反応が完了するまでのインピーダンス経過を測定するインピーダンス測定手段と、前記筋肉反応状態指示手段で指示した後の時間経過を測定する計時手段と、前記筋肉反応状態指示手段で指示した後の前記インピーダンス測定手段で測定したインピーダンス経過において、指示した時点からインピーダンス変化に傾向が開始された時点までを神経伝達系の反応時間として、インピーダンス変化に傾向が開始された時点から傾向側の最端インピーダンスに達した時点までを筋肉伸縮系の反応時間として求める系別反応時間演算手段とを備えることを特徴とする。

また、前記インピーダンス測定手段は、前記電極セットが身体の複数の特定部位の各々に接触移動自在につながるものであることを特徴とする。また、前記指示した時点からインピーダンス変化に傾向が開始された時点までとは、指示した時点からインピーダンス変化に増加傾向が開始された時点までであり、インピーダンス変化に傾向が開始された時点から傾向側の最端インピーダンスに達した時点までとは、インピーダンス変化に傾向が開始された時点から最大インピーダンスに達した時点までであることを特徴とする。また、前記系別反応時間演算手段により求めた神経伝達系の反応時間と筋肉伸縮系の反応時間とを表示する表示器を更に備えることを特徴とする。また、前記筋肉非反応状態指示手段は、筋肉非反応状態の指示として表示情報の表示の制御を行うマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータによる制御に基づいて前記表示情報の表示をする表示器とから成ることを特徴とする。また、前記筋肉反応状態指示手段は、筋肉反応状態の指示としてブザー音の発生の制御を行うマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータによる制御に基づいて前記ブザー音の発生をするブザーとから成ることを特徴とする。

本発明のインピーダンス式反応能力測定装置は、筋肉非反応状態指示手段及び筋肉反応状態指示手段において身体の特定部位の筋肉を非反応状態及び反応状態にすべきことを被測定者に対して明確に伝え、インピーダンス測定手段において身体の特定部位に電極セットを接触して、筋肉非反応状態指示手段で指示した後更に筋肉反応状態指示手段で指示した後における身体の特定部位の筋肉の反応が完了するまでのインピーダンス経過を測定するとともに、計時手段において筋肉反応状態指示手段で指示した後の時間経過を測定し、系別反応時間演算手段においてこれらインピーダンス経過と時間経過とに基づいて神経伝達系の反応時間と筋肉伸縮系の反応時間とを求めることから、神経伝達系の反応時間と筋肉伸縮系の反応時間とに分けて身体の特定部位の反応について簡単に測定でき、系別の反応能力を評価をするために用いることができる。

また、系別反応時間演算手段が、身体の特定部位の筋肉を反応状態にすべきことを指示した時点からインピーダンス変化に傾向が開始された時点までを神経伝達系の反応時間として、インピーダンス変化に傾向が開始された時点から傾向側の最端インピーダンスに達した時点までを筋肉伸縮系の反応時間として求めることから、特に筋肉伸縮系の反応能力を評価をするための用途の広いものとなる。

また、インピーダンス測定手段は、前記電極セットが身体の複数の特定部位の各々に接触移動自在につながることから、身体の複数の特定部位の各々の反応能力についても求めることができる。

本発明のインピーダンス式反応能力測定装置は、筋肉非反応状態指示手段、筋肉反応状態指示手段、インピーダンス測定手段、計時手段及び系別反応時間演算手段から構成する。

筋肉非反応状態指示手段は、身体の特定部位の筋肉を非反応状態にすべきことを指示する。筋肉反応状態指示手段は、身体の特定部位の筋肉を反応状態にすべきことを指示する。インピーダンス測定手段は、身体の複数の特定部位の各々に接触移動自在につながり身体の特定部位に接触するための電極セットを有し、電極セットから身体の特定部位に電流を供給すると共に電圧を検出することによって、筋肉非反応状態指示手段で指示した後更に筋肉反応状態指示手段で指示した後における身体の特定部位の筋肉の反応が完了するまでのインピーダンス経過を測定する。計時手段は、筋肉反応状態指示手段で指示した後の時間経過を測定する。系別反応時間演算手段は、筋肉反応状態指示手段で指示した後のインピーダンス測定手段で測定したインピーダンス経過において、指示した時点からインピーダンス変化に傾向が開始された時点までを神経伝達系の反応時間として、インピーダンス変化に傾向が開始された時点から傾向側の最端インピーダンスに達した時点までを筋肉伸縮系の反応時間として求める。

なお、ここで、非反応状態とは所定の構えにおける平常な筋肉の張り状態をいう。また、反応状態とは所定の構えから動作を及ぼした際における平常な筋肉の張りとは異なった伸び又は縮みの状態をいう。更に、最端インピーダンスとは、最大インピーダンス又は最小インピーダンスをいう。

以下、実施例において、具体的に説明する。

まず、図１に示す外観図、図２に示すブロック図を用いて、本発明のインピーダンス式反応能力測定装置の具体的な構成について説明する。

本発明のインピーダンス式反応能力測定装置は、図１に示すように、本体部１と、電極セット２と、本体部１に電極セット２を接続するコード３とにより大別構成する。

電極セット２は、身体の特定部位に電流を通電するための通電用電極２ａと、身体の特定部位に通電している際に生じる電圧を検出するための測定用電極２ｂとから成り、身体の特定部位に貼付け可能で、かつ、着脱自在なものである。

また、コード３は、電極セット２の電極個数分の本数を有し、一端を電極２ａ、２ｂに接続し、他端を電子回路基板ユニットの回路ラインに接続している。

また、本体部１は、電子回路基板ユニットをケース５１の内部に備え、また、各種キースイッチ５２（オン／オフキー５２ａ、アップキー５２ｂ、ダウンキー５２ｃ、設定キー５２ｄ）、表示器５３、外部入出力インターフェース５４の一部を構成するコネクタ５４ａをケース５１の外面に備える。

電子回路基板ユニットには、図２に示すように、外部入出力インターフェース５４の一部を構成するインターフェース回路５４ｂ、ブザー５５、補助記憶装置５６、フィルタ回路５７、交流電流出力回路５８、基準抵抗５９、差動増幅器６０、６１、切替器６２、Ａ／Ｄ変換器６３及びマイクロコンピュータ６４を実装する。

表示器５３は、筋肉非反応状態の指示、筋肉反応状態の指示、系別反応時間の結果等についての表示をするためのものである。

オン／オフキー５２ａは、本装置を作動させるために入切を行うためのものである。

アップキー５２ｂ及びダウンキー５２ｃは、入力時におけるカーソルの移動等を行うためのものである。

設定キー５２ｄは、アップキー５２ｂ及びダウンキー５２ｃで選択したカーソル位置の確定等を行うためのものである。

コネクタ５４ａは、外部機器との入出力を行うための連絡口となるものである。

インターフェース回路５４ｂは、コネクタ５４ａを介して外部機器と信号の入出力を行うためのものである。

ブザー５５は、筋肉反応状態の指示としてブザー音を発生するためものである。

補助記憶装置５６は、更新可能なデータを記憶するためのものである。

フィルタ回路５７は、マイクロコンピュータ６４から出力された信号を通電用信号に成形するためのものである。

交流電流出力回路５８は、フィルタ回路５７から出力された信号を一定の実行値とするためのものである。

基準抵抗５９は、交流電流出力回路５８の出力の一端子に接続し、交流電流出力回路５８からの定電流の変化がもたらすインピーダンスへの影響を補正するために基準とする抵抗（インピーダンス）である。

一方の差動増幅器６０は、基準抵抗５９の両端に生じる電圧を増幅するためのものであり、他方の差動増幅器６１は、測定用電極２ｂで検出した電圧を増幅するためのものである。

切替器６２は、差動増幅器６０、６１からの出力をマイクロコンピュータ６４の制御により選択出力するものである。

Ａ／Ｄ変換器６３は、切替器６２からの出力であるアナログ信号をデジタル信号に変換し、マクロコンピュータへ出力するものである。

マイクロコンピュータ６４は、ＣＰＵ、制御及び演算用プログラム・筋肉非反応状態や筋肉反応状態の指示情報等を記憶するＲＯＭ、演算結果・外部より読み込んだプログラム・入力データ等を一時的に記憶するＲＡＭ、タイマー、ＩＯポート等を備え、筋肉非反応状態時や筋肉反応状態時における身体の特定部位のインピーダンス経過の測定、筋肉反応状態を指示した後の時間経過の測定、筋肉非反応状態や筋肉反応状態の指示、神経伝達系の反応時間や筋肉伸縮系の反応時間等の演算、系別反応時間の結果等の表示に関する制御等の処理を行う。ここで、筋肉非反応状態の指示情報とは「測定を開始します。力を抜いて、ブザーが鳴ったら力を入れてください」の表示情報、筋肉反応状態の指示情報とはブザー音の発生情報である。

なお、表示器５３及びマイクロコンピュータ６４にて筋肉非反応状態指示手段を構成する。ブザー５５及びマイクロコンピュータ６４にて筋肉反応状態指示手段を構成する。電極セット２、コード３、フィルタ回路５７、交流電流出力回路５８、基準抵抗５９、差動増幅器６０、６１、切替器６２、Ａ／Ｄ変換器６３及びマイクロコンピュータ６４にてインピーダンス測定手段を構成する。マイクロコンピュータ６４にて計時手段及び系別反応時間演算手段を構成する。

次に、図３に示すフローチャート図、図４に示す反応指示前後におけるインピーダンスと時間との関係を表すグラフを用いて、上述した構成を有するインピーダンス式反応能力測定装置の使用態様及び機能動作について説明する。

初めに、本体部１のケース５１のオン／オフキー５２ａが押されると、本装置の各部が作動状態となり、マイクロコンピュータ６４からの制御により初期画面が表示器５３に表示され、ユーザーによりアップキー５２ｂ、ダウンキー５２ｃ及び設定キー５２ｄを用いて個人情報等が入力されると、被測定者に対する筋肉非反応状態の指示として「測定を開始します。力を抜いて、ブザーが鳴ったら力を入れてください。」の表示を行う（ステップＳ１）。

続いて、図１に示すように、反応能力を評価するために目的とする被測定者の身体の特定部位（前腕）に電極が貼付けによって装着され（図１参照）、所定の姿勢における筋肉（握る際に係わる筋肉）の非反応状態が保持され、設定キー５２ｄが押されると、マイクロコンピュータ６４の制御により身体の特定部位のインピーダンスの測定（インピーダンスのサンプリング）を開始する。そして、その後の身体の特定部位の筋肉の非反応状態におけるインピーダンスの経過を取得する。より具体的には、マイクロコンピュータ６４から出力した信号に基づいて、通電用電極２ａから被測定者の身体の特定部位（非反応状態の前腕の筋肉）に電流を通電し、測定用電極２ｂによりその際に検出した身体の特定部位（非反応状態の前腕の筋肉）に生じた電圧に基づく信号レベルによるインピーダンスをサンプリングし、その経過をマイクロコンピュータ６４のＲＡＭに一時的に記憶する（ステップＳ２）。

続いて、被測定者に対して筋肉反応状態（手を握る）にさせるための指示として、ブザー５５においてブザー音を発生する。また、これと同時に、マイクロコンピュータ６４において内部のタイマーを用いてブザー音発生後の時間の測定（時間のサンプリング）を開始する（ステップＳ３）。なお、インピーダンスの測定（インピーダンスのサンプリング）は、継続して行う。

続いて、ブザー音の発生を受けた被測定者が筋肉反応状態に動作する（手を握る）と予測される時間よりも十分に長い時間（測定時間Ｔｍ）について、インピーダンスと時間とを同期しながらサンプリングし、その経過を取得する。すなわち、身体の特定部位の筋肉反応状態におけるインピーダンスのサンプリングの経過を取得する。より具体的には、ブザー音を発生してから、検出した身体の特定部位（握る際に係わる筋肉）に生じた電圧に基づく信号レベルによるインピーダンスを一定時間間隔Ｓで測定時間Ｔｍについてサンプリングし、その際のインピーダンスと時間とをマイクロコンピュータ６４のＲＡＭに一時的に記憶する。そして、マイクロコンピュータ６４の制御により身体の特定部位のインピーダンスの測定を終了する（ステップＳ４）。

続いて、マイクロコンピュータ６４の制御により系別反応時間を演算する。より具体的には、マイクロコンピュータ６４において、ＲＡＭに一時的に記憶しているブザー音を発生してからのインピーダンスと時間との経過において、ブザー音を発生した時点Ｐ０からインピーダンス変化に増加傾向を開始した時点Ｐ１までを神経伝達系の反応時間Ｔ１とし、インピーダンス変化に増加傾向を開始した時点Ｐ１から最大インピーダンスに達した時点Ｐ２までを筋肉伸縮系の反応時間Ｔ２とし、これらの神経伝達系の反応時間Ｔ１と筋肉伸縮系の反応時間Ｔ２とを合算した身体全反応系の反応時間Ｔ３として演算し、ＲＡＭに一時的に記憶する（ステップＳ５）。なお、増加傾向を開始したことは、サンプリングしたインピーダンスが、非反応状態のときの変動より大きく、継続して数回増加した場合に判断する。

続いて、表示器５３において、マイクロコンピュータ６４の制御によりこの演算された神経伝達系の反応時間Ｔ１、筋肉伸縮系の反応時間Ｔ２及び身体全反応系の反応時間Ｔ３の表示を行う（ステップＳ６）。以上のような一連の流れを経て動作が完了する。

なお、上述した実施例では、身体の特定部位として前腕の筋肉の反応を測定する態様としたものであるが、電極セットが身体の複数の特定部位の各々に接触移動自在につながるものであることから、身体の他の特定部位に係わる筋肉（例えば、大腿四頭筋、上腕二頭筋、腹直筋等）の反応を測定する態様にしても同様に実施可能である。

本発明の一実施例としてのインピーダンス式反応能力測定装置の外観図である。図１の装置の全体構成を示すブロック図である。図１の装置の使用態様及び機能動作の手順を示すフローチャート図である。反応指示前後におけるインピーダンスと時間との関係を表すグラフを示す図である。

符号の説明

１本体部
２電極セット
２ａ通電用電極
２ｂ通電用電極
３コード
５１ケース
５２各種キースイッチ
５２ａオン／オフキー
５２ｂアップキー
５２ｃダウンキー
５２ｄ設定キー
５３表示器
５４外部入出力インターフェース
５４ａコネクタ
５４ｂインターフェース回路
５５ブザー
５６補助記憶装置
５７フィルタ回路
５８交流電流出力回路
５９基準抵抗
６０、６１差動増幅器
６２切替器
６３Ａ／Ｄ変換器
６４マイクロコンピュータ

Claims

身体の特定部位の筋肉を非反応状態にすべきことを指示する筋肉非反応状態指示手段と、
身体の特定部位の筋肉を反応状態にすべきことを指示する筋肉反応状態指示手段と、
身体の特定部位に接触する一対の通電用電極と、該一対の通電用電極間における身体の特定部位に接触する一対の測定用電極と、を含む電極セットを有し、前記一対の通電用電極間において身体の特定部位に電流を供給すると共に前記一対の測定用電極間における電圧を検出することによって、前記筋肉非反応状態指示手段で指示した後更に前記筋肉反応状態指示手段で指示した後における身体の特定部位の筋肉の反応が完了するまでのインピーダンス経過を測定するインピーダンス測定手段と、
前記筋肉反応状態指示手段で指示した後の時間経過を測定する計時手段と、
前記筋肉反応状態指示手段で指示した後の前記インピーダンス測定手段で測定したインピーダンス経過において、指示した時点からインピーダンス変化に傾向が開始された時点までを神経伝達系の反応時間として、インピーダンス変化に傾向が開始された時点から傾向側の最端インピーダンスに達した時点までを筋肉伸縮系の反応時間として求める系別反応時間演算手段と、
を備えることを特徴とするインピーダンス式反応能力測定装置。
前記インピーダンス測定手段は、前記電極セットが身体の複数の特定部位の各々に接触移動自在につながるものであることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス式反応能力測定装置。
前記指示した時点からインピーダンス変化に傾向が開始された時点までとは、指示した時点からインピーダンス変化に増加傾向が開始された時点までであり、インピーダンス変化に傾向が開始された時点から傾向側の最端インピーダンスに達した時点までとは、インピーダンス変化に傾向が開始された時点から最大インピーダンスに達した時点までであることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス式反応能力測定装置。
前記系別反応時間演算手段により求めた神経伝達系の反応時間と筋肉伸縮系の反応時間とを表示する表示器を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載のインピーダンス式反応能力測定装置。
前記筋肉非反応状態指示手段は、筋肉非反応状態の指示として表示情報の表示の制御を行うマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータによる制御に基づいて前記表示情報の表示をする表示器とから成ることを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のインピーダンス式反応能力測定装置。
前記筋肉反応状態指示手段は、筋肉反応状態の指示としてブザー音の発生の制御を行うマイクロコンピュータと、前記マイクロコンピュータによる制御に基づいて前記ブザー音の発生をするブザーとから成ることを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のインピーダンス式反応能力測定装置。