JP5081128B2 - 筋硬度計 - Google Patents

Description

本発明は、生体組織の硬さ、殊に、人体の皮下組織の筋硬度を計測する筋硬度計に関するものである。

従来から、人体にマッサージを行う椅子型マッサージ機等で効果的にマッサージを行うために、人体の皮下組織の筋硬度を測定できる筋硬度計を設けて、筋硬度を測定することで筋肉が緊張した状態である凝り状態となっている位置を把握するものがある。

例えば、特許文献１や、特許文献２に記載の発明のように、椅子型マッサージ機の背もたれ部に内蔵したマッサージ手段に筋硬度計を設け、上記筋硬度計が、接触子の押し込み距離（施療子の移動距離Ｘ）と、接触子に作用する押力Ｆと、を検出すると共に、測定点毎の上記移動距離Ｘの変化量に対する上記押力Ｆの変化量から弾性率ｋを算出し、算出した弾性率ｋを筋硬度として、筋硬度から凝り状態となっている位置や骨の位置を把握していた。

ところが、人体の皮下脂肪の厚さは個体毎で異なっているため、局所的な弾性率による凝り状態の判断では、判断精度が低いものであった。詳しくは、筋肉が緊張状態（凝り状態）であり、且つ皮下脂肪の厚さが異なるが筋肉の実際の弾性率（弾性率の略収束する値）が略同じ値である二つの被験体Ａ、Ｂの筋硬度を測定すると、図７および図８に示すように、被験体Ａの検出結果に比べ、被験体Ａより皮下脂肪の厚い被験体Ｂの検出結果の方が、皮下脂肪の厚さの分だけ弾性率ｋの立ち上がりが遅れ、弾性率ｋの略収束する値に達するまでの移動距離Ｘが大きくなっている。

そのため、実際には被験体Ａ、Ｂのいずれも凝り状態であるはずが、図９に示すように、同じ移動距離Ｘにおける夫々の弾性率ｋを比較すると、被験体Ａの弾性率ｋより被験体Ｂの弾性率ｋが小さいため、被験体Ａの値を緊張状態の指標としていると、被験体Ｂが弛緩状態であると判断してしまう。また、図１０に示すように、同じ押力Ｆにおける比較を行っても、被験体Ａの値を緊張状態の指標としていると、被験体Ｂが弛緩状態であると判断してしまう。また、被験体Ｂの値を指標とすると、被験体Ａは過度の緊張状態あるいは骨であると誤認してしまう。

このように、皮下組織内の皮膚から筋肉まで距離に個人差があるため、局所的な弾性率ｋの変化のみでの判断では、皮下脂肪の厚みの個体差により、実際の筋肉の弾性率ｋより測定した弾性率ｋが低い値となってしまう等の問題があり、筋硬度の精度が低く、正確な凝り状態の判断が行えないものであった。

また、局所的に筋硬度を測定しているため、図１１に示すように、被験体の一瞬の動作、例えば、椅子型マッサージ機の操作等により、一時的に筋肉が緊張状態となった際に、その検出値から筋硬度を測定してしまうと、実際には凝り状態でないはずが、凝り状態であると判断されてしまう問題があった。
特開２００４−０８１５２２号公報 特開２００５−２７０４８９号公報

そこで、本発明は、上記の問題に鑑みて発明したものであり、生体組織の個体差、特に、人体の皮下脂肪の厚みの差による影響を低減すると共に、突発的に生じたノイズによる凝り状態の誤認を抑制し、筋硬度を正確に測定することができる筋硬度計を提供することを課題とした。

上記課題を解決するために、本発明に係る筋硬度計１は、駆動手段３により駆動して被押圧体２０を押圧する接触子４と、駆動した前記接触子４の移動距離Ｘを検出する移動距離検出手段と、前記被押圧体２０を押圧した際に前記接触子４に作用する押力Ｆを検出する押力検出手段５と、を有すると共に、前記接触子４が前記被押圧体２０に当接した位置を基準点とし、前記基準点から接触子４が被押圧体２０を押圧することで、前記移動距離Ｘと、前記押力Ｆと、を同時に検出して筋硬度を測定するものであって、各検出手段で検出した検出値から弾性率ｋの変化量および前記移動距離Ｘに対する前記押力Ｆの積分値Ｗを演算する演算手段と、前記演算手段が演算した前記弾性率ｋの変化量が所定の飽和値以下になるまでの前記積分値Ｗを前記筋硬度の指標とする制御手段と、を備えたことを特徴とする。

このような構成をしたことで、被押圧体２０の正確な筋硬度を得たい位置、例えば、人体の筋肉における筋硬度を、被押圧体２０の個体差、例えば、人体の皮下脂肪の厚さの差による影響を低減した状態で確実に測定することができる。そして、前記移動距離Ｘに対する前記押力Ｆから演算した積分値Ｗを筋硬度の指標としたことで、測定過程の連続的な変化量を全て反映した筋硬度を得ることができる。

また前記接触子４が前記被押圧体２０に接していない状態を初期状態とし、前記初期状態から駆動した前記接触子４による前記押力Ｆが所定の基準値以上となった位置を前記基準点と判断する判断手段を備えたものとすれば、筋硬度測定の開始位置である前記接触子４の基準点の調節が不要となるため、測定の基準点のばらつきを防止でき、より正確な測定を行えるものとなり好ましい。

また、前記被押圧体２０に刺激を与える刺激付加手段を前記筋硬度計１に設け、前記制御手段が前記刺激付加手段による刺激付加の前後で筋硬度の測定を行うと共に、前記演算手段に刺激付加の前後で測定した筋硬度の差分値を演算させるものとすれば、刺激付加の前後における測定結果を比較することで、前記被押圧体２０の個体差による凝り状態の判断への影響を低減でき、より個体差による影響を受け難いものとなり好ましい。

また、前記筋硬度計１を保持する筋硬度計保持手段６と、測定を行う位置の反対側から前記被押圧体２０を支持する被押圧体支持手段１１と、を設け、前記被押圧体支持手段１１が前倒着座型の椅子を有するものとすれば、前記筋硬度計１が測定を行う位置（以下、測定位置と記載）に保持されて、前記筋硬度計１が測定位置からずれる恐れが無くなると共に、前記被押圧体２０の測定位置の反対側が前記被押圧体支持手段１１に支持されることで、前記被押圧体２０を挟んで前記筋硬度計１と前記被押圧体支持手段１１とが対向し、筋硬度測定の押力Ｆによって前記被押圧体２０が動くのを防止するため、筋硬度測定に再現性を有すると共に、前記被押圧体２０の背面側の測定精度をより向上したものとなり好ましい。

また、前記筋硬度計保持手段６が前記筋硬度計１の被押圧体２０に対する位置および向きを調節する角度調節器８を備えたものとすれば、繰り返し同じ測定位置での測定や、測定位置を所定間隔離しての測定等の測定位置の調節を必要とする測定の際に、測定位置の調整を容易に行えるため、筋硬度測定の再現性を向上したものとなり好ましい。

上記のように、本発明の筋硬度計は、皮下脂肪の厚さ等の被押圧体の個体差の影響を低減した筋硬度を確実に測定するため、正確な筋硬度を測定するものとなり、筋肉の凝り状態の判断精度を向上したものとなっている。尚且つ、測定過程の変化量を全て反映した筋硬度が得られるため、局所的に測定した筋硬度と違い、突発的に生じたノイズの影響を抑制でき、正確な筋硬度を測定するものとなり、筋肉の凝り状態の判断精度を向上した筋硬度計となっている。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

本発明の一実施形態（以下、実施例１と記載）の筋硬度計１は、図１に示すように、ケーシング２に取り付けた駆動手段３と、駆動手段３により駆動されケーシング２に出没自在に動き被押圧体２０を押圧する接触子４と、駆動手段３により駆動された接触子４の移動距離Ｘを検出する移動距離検出手段（特に図示しない）と、被押圧体２０を押圧した際に接触子４に作用する押力Ｆを検出する押力検出手段５と、各検出手段が検出した検出値から筋硬度を演算する制御手段と、を有し、生体組織である被押圧体２０、例えば、人体の背面側（背中）の筋肉の筋硬度を測定するものである。そして、ケーシング２から出没自在である接触子４はケーシング２内部に収納されて被押圧体２０に接していない状態を初期状態とするものである。なお、駆動手段３をモータとし、移動距離検出手段を変位距離検出センサとし、押力検出手段５をロードセルからなる力センサとし、制御手段をマイクロコンピュータとすることで、筋硬度計１を小型且つ軽量に構成でき好適であるが、駆動手段３をエアポンプとする等、本発明を実施可能とするものであれば適宜設計変更可能である。

また、筋硬度計１の測定動作は、図２に示すように、被押圧体２０の測定したい測定位置に接触子４を向けてケーシング２を被押圧体２０に当接する。そして、駆動手段３が接触子４を駆動して、接触子４を被押圧体２０に向かって動かすと共に、押力検出手段５が押力Ｆの検出を開始する。上記押力検出手段５の検出した押力Ｆが所定の設定値以上となると、制御手段が被押圧体２０に接触子４が当接した位置であると判断して、筋硬度測定の基準点とし、押力検出手段５の検出した押力Ｆをリセットして零に補正して、測定準備完了となる。

測定準備が完了すると、制御手段は、筋硬度測定モードとなり、接触子４を被押圧体２０に向かって更に動かすと共に、移動距離検出手段に移動距離Ｘを検出させ、押力検出手段５に押力Ｆを検出させ、筋硬度の測定を行う。この時、各検出手段（移動距離検出手段および押力検出手段５）により検出された夫々の検出値（移動距離Ｘおよび押力Ｆ）を用いて制御手段は、移動距離Ｘの変化量に対する押力Ｆの変化量から弾性率ｋと、弾性率ｋの変化量を算出すると共に、図３に示すように、移動距離Ｘに対する押力Ｆの積分値Ｗと、を算出する。

そして、図４に示すように、移動距離Ｘに対する弾性率ｋが略収束した状態または略収束する直前状態の弾性率ｋの変化量を所定の飽和値としており、上記演算した弾性率ｋの変化量が該飽和値に達すると、制御手段が駆動手段３を停止して接触子４の進行を停止し初期状態へ戻すと共に、各検出手段の検出動作を停止させ、測定位置での測定が終了となる。この時、制御手段は、演算した弾性率ｋの変化量が上記飽和値以下となった時点までの連続して演算した積分値Ｗを測定位置における筋硬度の指標とするものである。

したがって、移動距離Ｘと、押力Ｆと、から演算した弾性率ｋの変化量が飽和値以下となるまで測定したことで、被押圧体２０の個体差の影響を排除した値を測定できる測定精度の向上した筋硬度計１となっている。そして、弾性率ｋの変化量が飽和値以下に至るまで積分値Ｗを演算したことで、突発的に生じたノイズ等の異常値による影響を抑制され、被押圧体２０の凝り状態の正確な判断を行うことが可能となる。なお、得られた積分値Ｗが筋硬度の指標となる範囲まで測定を行えるのであれば、上記所定の飽和値を弾性率ｋが収束する直前の値（限りなく零に近い値）より大きい値としてもよい。

もちろん、筋硬度測定を、接触子４を突出させていく過程で測定するだけでなく、突出した接触子４を引き戻す過程でも測定する構成としてもよい。

また、他例（以下、実施例２と記載）として、筋硬度計１に刺激付加手段を設け、刺激付加手段による刺激の前後で筋硬度の測定を行ったものを説明する。なお、上記実施例１に記載の事項に関する説明は省略し、差異点のみを説明する。

上記刺激付加手段は、筋硬度計１が筋硬度を測定する測定位置に対して特定の刺激を一定時間付加するものである。刺激付加手段による特定の刺激とは、例えば、施療子による指圧等の被押圧体２０の筋肉に弛緩効果を与える触覚刺激が好適であるが触覚刺激に限らず、刺激の前後で筋硬度の変化が得られるものであれば、適宜設計変更可能である。

実施例２では、図５に示すような手順で、筋硬度の測定が行われる。まず、測定位置で筋硬度の測定が行われた後、刺激付加手段が測定位置に対して刺激を一定時間付加する。そして、一定時間の刺激の付加が済むと、再度筋硬度の測定を行い、制御手段が刺激後の筋硬度から刺激前の筋硬度を引き差分値を演算して、該差分値と所定の設定値との大小を比較する。

差分値が設定値より大きい場合、刺激の付加により筋肉が弛緩して弾性率ｋを増したことを意味しており、制御手段は、被押圧体２０の測定位置が緊張状態であると判定すると共に、差分値から緊張状態の度合いを判断する。

また、差分値が設定値より小さいもしくは同じ場合、制御手段は、被押圧体２０の測定位置が弛緩状態であると判定すると共に、差分値から弛緩状態の度合いを判断する。

したがって、積分値Ｗを筋硬度とした被押圧体２０の凝り状態の判断に加え、刺激による筋硬度の変化からも被押圧体２０の状態の判断を行うことで、被押圧体２０の個体差、例えば皮下脂肪の厚さ等による影響を排除して、筋肉が緊張状態であるか、弛緩状態であるかの判断を行うことができる筋硬度計１となっている。

更に、差分値と設定値との差から、筋肉の緊張状態あるいは弛緩状態の度合いを把握することができる筋硬度計１となっている。なお、筋肉の緊張状態の度合いが高く、刺激の付加によっても弛緩せず、差分値が設定値より小さいもしくは同じ場合でも、積分により演算された各筋硬度の指標から、被押圧体２０が緊張状態であると判断できる。

また、他例（以下、実施例３と記載）として、図６に示すように、被押圧体２０を人体２１とし、筋硬度計１を保持する筋硬度計保持手段６と、人体２１の姿勢を支持する被押圧体支持手段１１と、を設けたものを説明する。なお、他の実施例に記載の事項は省略し、差異点のみを説明する。

上記被押圧体支持手段１１は、人体２１が着座する座面を備えた座部１２と、座部１２に着座した人体２１の前面側（胸や顔の位置する側）の上半身を支持する上半身支持部１３と、を有する前倒着座型の椅子である。被押圧体支持手段１１で人体２１を前傾した状態で支持することで、人体２１の支持した側と反対に位置する背面側（背中や腰の位置する側）を覆うことなく、人体２１の姿勢を一定に（前傾姿勢に）支持することができる。そして、人体２１が前面側から支持されたことで、背面側の筋硬度測定を行った際に、押力Ｆで測定位置の皮下組織が人体２１内部に押し込まれずに、人体２１が前面側に向かって移動する（前面側にずれる）ことを防止できる。

そのため、測定中の人体２１の測定位置および姿勢が保持されて、人体２１のずれによって各検出手段の検出値にずれが生じることを防止でき、安定した筋硬度測定を行うことができる。

また、上記筋硬度計保持手段６は、筋硬度計１が角度調節器８を介して取り付けられた保持台７である。そして、上記保持台７は、角度調節器８によって筋硬度計１の人体２１に対する位置や傾きを変更し、位置や傾きを変更した状態で筋硬度計１を保持するものである。

詳しくは、筋硬度計保持手段６は、構造体の底部に対して走行自在であるキャスターを下方に備えた保持台７と、保持台７に一端を固定され保持台７の上方に延びた保持軸９と、保持軸９の他端に角度調節器８を介して回転自在に配設されたアーム１０と、を有するものである。そして、アーム１０の他端にはアーム１０の長手方向と平行に且つ接触子４の接触面が他端より外方に位置するよう筋硬度計１が固定してある。更に、角度調節器８は保持軸９とアーム１０との互いの長手方向における角度を変更するため、筋硬度計１の接触子４が出没する方向を測定位置における人体２１の測定面に直交するよう調節することができる。また、角度調節器８は変更した角度を維持できるため、筋硬度計１を所定の角度に傾けた状態（人体２１の測定面に直交した状態）で測定位置に固定保持して、測定中に筋硬度計１が押力Ｆ等で測定位置からずれることを防止できるものである。

したがって、被押圧体支持手段１１が人体２１を測定位置の反対に位置する前面側から人体２１を支持し、且つ筋硬度計保持手段６が筋硬度計１を測定位置および人体２１の測定面に直交した状態からずれることを防止するため、筋硬度計１が人体２１の背面側の筋硬度測定を行う際に、筋硬度計１および人体２１が互いにずれることなく、正確に測定を行える測定精度の向上した筋硬度計１となっている。

更に、同じ測定位置での繰り返し測定や、被押圧体２０の所定の範囲内で測定位置を一定間隔ずつ離した測定等の測定位置の調節を必要とする測定の際に、測定位置の調整を容易に行えるため、筋硬度測定の再現性を向上した筋硬度計１となっている。なお、筋硬度計保持手段６と被押圧体支持手段１１とを一体で構成したものであってもよく、本発明の筋硬度測定を行えるものであれば、適宜設計変更可能である。

本発明の実施例１の筋硬度計の説明図である。 同上の動作説明図であり、（ａ）初期状態、（ｂ）基準点到達時、（ｃ）押圧時である。 同上の筋硬度測定における制御手段が演算した積分値の説明図である。 同上の筋硬度測定における飽和値の説明図である。 実施例２の凝り状態の判断動作のフローチャートである。 実施例３の説明図である。 従来測定方法における例の移動距離に対する押力の説明図である。 同上の従来例における移動距離に対する弾性率の説明図である。 同上の従来例を同じ移動距離で比較した際の説明図である。 同上の従来例を同じ押力で比較した際の説明図である。 従来測定方法におけるノイズを有する他例の説明図である。

符号の説明

１ 筋硬度計
２ ケーシング
３ 駆動手段
４ 接触子
５ 押力検出手段
６ 筋硬度計保持手段
８ 角度調節器
１１ 被押圧体支持手段
１２ 座部
１３ 上半身支持部
２０ 被押圧体

Claims (5)

1. 駆動手段により駆動して被押圧体を押圧する接触子と、駆動した前記接触子の移動距離を検出する移動距離検出手段と、前記被押圧体を押圧した際に前記接触子に作用する押力を検出する押力検出手段と、を有すると共に、前記接触子が前記被押圧体に当接した位置を基準点とし、前記基準点から接触子が被押圧体を押圧することで、前記移動距離と、前記押力と、を同時に検出して筋硬度を測定する筋硬度計であって、各検出手段で検出した検出値から弾性率の変化量および前記移動距離に対する前記押力の積分値を演算する演算手段と、前記演算手段が演算した前記弾性率の変化量が所定の飽和値以下になるまでの前記積分値を前記筋硬度の指標とする制御手段と、を備えたことを特徴とする筋硬度計。
2. 前記接触子が前記被押圧体に接していない状態を初期状態とし、前記初期状態から駆動した前記接触子による前記押力が所定の基準値以上となった位置を前記基準点と判断する判断手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の筋硬度計。
3. 前記被押圧体に刺激を与える刺激付加手段を前記筋硬度計に設け、前記制御手段が前記刺激付加手段による刺激付加の前後で前記筋硬度の測定を行うと共に、前記演算手段に刺激付加の前後に行った測定値の差分値を演算させるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の筋硬度計。
4. 前記筋硬度計を保持する筋硬度計保持手段と、測定を行う位置の反対側から前記被押圧体を支持する被押圧体支持手段と、を設け、前記被押圧体支持手段が前倒着座型の椅子を有するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の筋硬度計。
5. 前記筋硬度計保持手段が前記筋硬度計の前記被押圧体に対する位置および向きを調節する角度調節器を備えたものであることを特徴とする請求項４記載の筋硬度計。
   

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