JP6615441B2 - Lower limb muscle strength measuring device - Google Patents

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Description

本発明は下肢の筋力を出力分布図として計測し、さらに各筋群の筋力を算出するためのシステムに関する。 The present invention relates to a system for measuring muscle strength of the lower limbs as an output distribution map and further calculating muscle strength of each muscle group.

下肢は多数の筋からなるが、機能別に筋を分類して作成された2関節に対する3対6筋群モデルが提案され、各筋群力と下肢先端の出力の関係が明らかとなった。下肢先端の6つの出力を足し合わせることで、下肢の先端で発揮可能な出力は6角形をした出力分布図として定義される。さらに、求まった出力分布図に何らかの仮定を適用することで、各筋群力を算出できる。そのため、上記手法による筋力評価は従来の関節毎の筋力評価に比べて下肢の筋力を細分化して評価できる。 The lower limb consists of a number of muscles, but a 3 to 6 muscle group model for two joints created by classifying muscles by function was proposed, and the relationship between each muscle group force and the output of the lower limb tip was clarified. The output that can be exhibited at the tip of the lower limb by adding the six outputs at the tip of the lower limb is defined as a hexagonal output distribution map. Furthermore, each muscle group force can be calculated by applying some assumptions to the obtained output distribution map. Therefore, the muscular strength evaluation by the above method can be performed by subdividing the muscular strength of the lower limbs as compared with the conventional muscular strength evaluation for each joint.

特許文献1において出力分布図を計測する発明および出力分布図から各筋群の筋力を求める発明が開示されている。そこでは、特許文献1の図9に示すように、6角形をした出力分布の伸展方向と屈曲方向のそれぞれの頂点と、それらを結ぶ線分に垂直な上下方向の計4方向の計測から出力分布図を作図する手法が示されている。出力分布図の頂点の計測において筋電図バイオフィードバック法により所定の条件を満たすときの測定結果を基にしている。 Patent Document 1 discloses an invention for measuring an output distribution chart and an invention for obtaining muscle strength of each muscle group from the output distribution chart. In this case, as shown in FIG. 9 of Patent Document 1, output is made from measurements in a total of four directions in the vertical direction perpendicular to the vertices of the extension direction and the bending direction of the hexagonal output distribution and the line segment connecting them. A technique for drawing a distribution chart is shown. This is based on the measurement result when a predetermined condition is satisfied by the electromyogram biofeedback method in the measurement of the vertex of the output distribution map.

特開2000−210272「筋力評価方法およびシステム」JP 2000-210272 “Muscle Strength Evaluation Method and System”

D.Nozaki, et al: Muscle activity determined by cosine tuning with a nontrivial preferred direction during isometric force exertion by lower limb, J.Neurophysiol, Vol.93; pp2614-2624, 2005D.Nozaki, et al: Muscle activity determined by cosine tuning with a nontrivial preferred direction during isometric force exertion by lower limb, J. Neurophysiol, Vol.93; pp2614-2624, 2005

特許文献1では6角形の出力分布図を作図するためのデータとして、その頂点計測において筋電図バイオフィードバック法を用いている。その方法は電極を体表面に貼る必要があるため衣服の着脱が必要であり、また、被検者の筋電図が所定の条件を満たすように調整される必要があるために測定に長時間を要する。従って、一般の人を対象とした短時間での計測には不向きである。さらに、測定を完了した後に出力分布図の作図を行うため、計測途中でミスがあっても、その時点での作業だけを反復させてやり直すことが出来ない。 In Patent Document 1, an electromyogram biofeedback method is used in apex measurement as data for drawing a hexagonal output distribution map. In this method, it is necessary to put on and take off the clothes because the electrodes need to be applied to the body surface, and the electromyogram of the subject needs to be adjusted to satisfy the predetermined conditions, so that the measurement takes a long time. Cost. Therefore, it is not suitable for measurement in a short time for a general person. Furthermore, since the output distribution chart is drawn after the measurement is completed, even if there is a mistake in the middle of the measurement, it is not possible to repeat only the work at that time.

また、人が実際に発揮する下肢先端での出力は6角形とはならないため、6角形で近似された出力分布図は実測値との誤差がある。さらに、誤差のある出力分布図から求まった各筋群力にも誤差があることが予想される。また、特許文献1における筋群力導出法においては、人による違いができるだけ少ない仮定を用いているが、被験者のその仮定からのズレが筋群力の誤差となる。 In addition, since the output at the tip of the lower limb that is actually exhibited by a person does not have a hexagon, the output distribution map approximated by the hexagon has an error from the actually measured value. Furthermore, it is expected that each muscle group force obtained from the output distribution map having an error also has an error. In addition, in the muscle group force derivation method in Patent Document 1, an assumption is made that there is as little difference as possible between people, but a deviation from the assumption of the subject becomes an error in muscle group force.

請求項1に記載の発明は、背付ベッドと、ベッドに固定され足首を挿入可能なベルトと、前記ベルトの内側に配置され足首に当接して足が発揮する3軸方向の力をセンシングするセンサと、前記センサの出力データの収集と処理を行いながら測定手順をガイドするコントローラと、前記出力データの処理結果と前記測定手順を表示するモニターと、
前記モニターに、下肢先端で発揮される力を6角形の出力分布図として表現し、6辺で構成される前記6角形の5辺を実測により求めて、前記6角形を作成するプログラムを前記コントローラが有し、前記モニターに、前記6角形の各辺に直交する方向に発揮される各力の最大力を実測し、前記6角形の出力分布図を作成するに際し、前記プログラムのアルゴリズムは前記6角形の各辺を、中心からの距離が最大の実測点を通るよう確定して、前記6角形を作成し、前記6角形の頂点座標値と、各辺上にある前記最大の実測点を最大力座標値と定め、各頂点座標と、各頂点に隣接する2つの前記最大力座標値を用い、前記6角形に内接する6つのベジェ曲線を求め、該6つのベジェ曲線を結合させて作成されるオーヴァル形出力分布図を作成することを特徴とする下肢筋力測定装置である。
According to the first aspect of the present invention, a back bed, a belt that is fixed to the bed and into which an ankle can be inserted, and a triaxial force that is disposed inside the belt and abuts on the ankle and exerts on the foot are sensed. A sensor, a controller that guides the measurement procedure while collecting and processing output data of the sensor, a monitor that displays the processing result of the output data and the measurement procedure,
A program for expressing the force exerted at the tip of the lower limb on the monitor as a hexagonal output distribution map, obtaining five sides of the hexagon consisting of six sides by actual measurement, and creating the hexagon When the maximum force of each force exerted in the direction orthogonal to each side of the hexagon is actually measured on the monitor and the output distribution map of the hexagon is created, the algorithm of the program is the 6 Each side of the square is determined so as to pass through the actual measurement point having the maximum distance from the center, the hexagon is created, and the vertex coordinate value of the hexagon and the maximum actual measurement point on each side are maximized. The force coordinate values are determined, and each vertex coordinate and the two maximum force coordinate values adjacent to each vertex are used to obtain six Bezier curves inscribed in the hexagon, and the six Bezier curves are combined. Create an Oval output distribution map A lower limb muscle strength measuring device according to claim Rukoto.

被検者は装置のベッド上で、背受けに背を当てながら足を伸ばし足首をベルトに挿入する。次いで、モニターに表示されるガイドに従い、大腿部と下腿部と足首にモニターに表示される方向の力を加える。この力はベルトの内側に設置された3軸方向のセンサで計測され、計測データは装置コントローラに収集される。 On the bed of the device, the subject stretches his leg against the backrest and inserts his ankle into the belt. Next, according to the guide displayed on the monitor, a force in the direction displayed on the monitor is applied to the thigh, the lower leg, and the ankle. This force is measured by a triaxial sensor installed inside the belt, and the measurement data is collected by an apparatus controller.

収集されたデータはコントローラによりデータとしての有効性が判断され、有効でない場合は同じ作業がモニターに表示され、データの再採集が行われる。しかし、データが有効であれば次の作業がモニター上に表示される。従って、被検者はモニターに表示される次工程の動作をガイドに従って忠実に実行することで測定を完了させることができる。 The collected data is judged to be valid as data by the controller. If it is not valid, the same operation is displayed on the monitor and the data is collected again. However, if the data is valid, the next task is displayed on the monitor. Therefore, the subject can complete the measurement by faithfully executing the operation of the next process displayed on the monitor according to the guide.

被検者は装置のベッド上で、背受けに背を当てながら足を伸ばし足首をベルトに挿入する。次いで、モニターに表示されるガイドに従い、大腿部と下腿部と足首にモニターに表示される方向の力を加える。この力はベルトの内側に設置された2軸方向のセンサで計測され、計測データは装置コントローラに収集される。 On the bed of the device, the subject stretches his leg against the backrest and inserts his ankle into the belt. Next, according to the guide displayed on the monitor, a force in the direction displayed on the monitor is applied to the thigh, the lower leg, and the ankle. This force is measured by a biaxial sensor installed inside the belt, and the measurement data is collected by the apparatus controller.

請求項2に記載の発明は、前記プログラムが、前記オーヴァル形出力分布図を基礎データとし、コサイン調律に基づき3対6筋の実効筋力を算出することを特徴とする請求項1に記載の下肢筋力測定装置である。
The invention according to claim 2 is characterized in that the program calculates effective muscle strength of 3 to 6 muscles based on the cosine rhythm using the Oval output distribution map as basic data. It is a muscular strength measuring device.

収集されたデータはコントローラによりデータとしての有効性が判断され、有効でない場合は同じ作業がモニターに表示され、データの再採集が行われる。しかし、データが有効であれば次の作業がモニター上に表示される。従って、被検者はモニターに表示される次工程の動作をガイドに従って忠実に実行することで測定を完了させることができる。 The collected data is judged to be valid as data by the controller. If it is not valid, the same operation is displayed on the monitor and the data is collected again. However, if the data is valid, the next task is displayed on the monitor. Therefore, the subject can complete the measurement by faithfully executing the operation of the next process displayed on the monitor according to the guide.

6角形の出力分布図の作図を辺の測定だけから行えるようにしたので、頂点計測で必要であった電極の貼り付けと、それを用いた判定が不要となり、測定の手間が削減できた。また、測定後に出力分布図を作図していたのを、測定中に測定経過をリアルタイムで表示できることから、測定経過を確認しながらその場で被検者に指示を与えることができる。
また、ガイドシステムの導入で被検者はどの方向に力を発揮すれば良いのか視覚的に把握でき、測定作業の円滑化が図れた。
Since the hexagonal output distribution chart can be drawn only from the side measurement, it is no longer necessary to attach the electrode, which is necessary for vertex measurement, and to make a determination using it, thereby reducing the measurement effort. Moreover, since the output distribution chart was drawn after the measurement, the measurement progress can be displayed in real time during the measurement, so that the subject can be instructed on the spot while checking the measurement progress.
In addition, the introduction of the guide system allows the subject to visually grasp in which direction the force should be exerted, thereby facilitating the measurement work.

出力分布図の形を6角形から滑らかな曲線で近似する手法としたため、測定値との誤差が低減される。各筋群の筋群力の導出において、本発明では特許文献1のように仮定を用いず、測定データのみから得るため、個人差に影響されにくいことが予想される。 Since the method of approximating the shape of the output distribution map from a hexagon with a smooth curve is used, an error from the measured value is reduced. In the derivation of the muscle group force of each muscle group, the present invention does not use the assumption as in Patent Document 1, and is obtained from only the measurement data, so that it is expected that the muscle group force is hardly influenced by individual differences.

下肢の2関節リンク機構の3対6筋モデル図である。It is a 3 to 6 muscle model diagram of the two-joint link mechanism of the lower limbs. 2関節リンク機構の3対6筋モデル図の先端で発揮可能な最大出力の図である。It is a figure of the maximum output which can be exhibited at the front-end | tip of the 3-6 muscle model figure of a 2 joint link mechanism. 出力分布図の測定法である5点計測法の図解図である。It is an illustration figure of the 5-point measuring method which is a measuring method of an output distribution map. 本システムで用いる5点計測法のアルゴリズムのフロー図である。It is a flowchart of the algorithm of the 5-point measuring method used with this system. ガイドシステムの最初のステップ図である。It is the first step figure of a guide system. ガイドシステムの二番目のステップ図である。It is a 2nd step figure of a guide system. ガイドシステムの最後のステップ図である。It is the last step figure of a guide system. 測定環境の図である。It is a figure of a measurement environment. 測定姿勢の図である。It is a figure of a measurement posture. 測定の流れを表すフロー図である。It is a flowchart showing the flow of a measurement. 下肢の2関節リンク機構の3対6筋モデル図である。It is a 3 to 6 muscle model diagram of the two-joint link mechanism of the lower limbs. 2関節リンク機構の3対6筋モデル図の先端で発揮可能な最大出力の図である。It is a figure of the maximum output which can be exhibited at the front-end | tip of the 3-6 muscle model figure of a 2 joint link mechanism. 出力分布図の測定法である六辺計測法の図解図である。It is an illustration figure of the six side measuring method which is a measuring method of an output distribution map. ベジェ曲線の図解図である。It is an illustration figure of a Bezier curve. オーヴァル形出力分布図の図解図である。It is an illustration figure of an oval type output distribution map. 本システムで用いる六辺計測法のオーヴァル形出力分布図作図アルゴリズムのフロー図である。It is a flowchart of the oval type output distribution plotting algorithm of the six side measurement method used in this system. トルク平面における筋活動度の図解図である。It is an illustration figure of the muscle activity in a torque plane. 機能別実効筋力算出アルゴリズムのフロー図である。It is a flowchart of the effective muscular strength calculation algorithm classified by function. ガイドシステムの最初のステップ図である。It is the first step figure of a guide system. ガイドシステムの二番目のステップ図である。It is a 2nd step figure of a guide system. ガイドシステムの最後のステップ図である。It is the last step figure of a guide system. 測定環境の図である。It is a figure of a measurement environment. 測定姿勢の図である。It is a figure of a measurement posture. 測定の流れを表すフロー図である。It is a flowchart showing the flow of a measurement.

五辺の最大力の実測から六角形を作成する発明の背景となる理論について図1を用いて説明する。人間の下肢は2関節リンク機構の先端6において二次元平面で発揮される力の制御およびその方向の制御のために、第一関節4に寄与する一関節筋群、及び第二関節5に寄与する一関節筋群そして第一関節4と第二関節5の両関節に寄与する二関節筋群が協調的に活動する。 The theory behind the invention for creating a hexagon from the actual measurement of the maximum force of the five sides will be described with reference to FIG. The human lower limb contributes to one joint muscle group that contributes to the first joint 4 and to the second joint 5 in order to control the force exerted on the two-dimensional plane at the tip 6 of the two-joint linkage mechanism and to control the direction thereof. One joint muscle group and two joint muscle groups contributing to both the first joint 4 and the second joint 5 act cooperatively.

図1の下肢先端6での矢印は機能的に分類された各筋群が先端で発揮する力の大きさと方向を表し、図2の6角形は各筋が協調的に活動した時に下肢先端が発揮することができる最大出力の大きさと方向を表す。そして、この最大出力は出力分布図として定義されている。この出力分布図は、以下の特徴を持つ。
「特徴1」:図2の6角形の対辺の長さ及び傾きは等しい。
「特徴2」:辺FA12と辺CD9の傾きは膝関節5と先端6を結んだ直線の傾きと等しい。辺AB7と辺DE10の傾きは股関節4と先端6を結んだ直線の傾きと等しい。辺BC8と辺EF11の傾きは股関節4と先端6を結んだ線分の傾きと等しい。
The arrow at the tip 6 of the lower limb in FIG. 1 represents the magnitude and direction of the force exerted by each functionally classified muscle group at the tip, and the hexagon in FIG. 2 represents the tip of the lower limb when each muscle acts cooperatively. It represents the size and direction of the maximum output that can be achieved. This maximum output is defined as an output distribution diagram. This output distribution map has the following characteristics.
“Characteristic 1”: The length and inclination of the opposite sides of the hexagon in FIG. 2 are equal.
“Characteristic 2”: The inclination of the side FA12 and the side CD9 is equal to the inclination of the straight line connecting the knee joint 5 and the tip 6. The inclination of the side AB7 and the side DE10 is equal to the inclination of the straight line connecting the hip joint 4 and the tip 6. The inclination of the side BC8 and the side EF11 is equal to the inclination of the line segment connecting the hip joint 4 and the tip 6.

5点計測法は、被検者の出力分布図の5辺の下肢先端発揮力を測定して出力分布図の特徴を利用することで出力分布図を作図する方法である。その方法は図3に示すように、ある辺15を測定するとき力の計測点13に対しての辺15と同じ傾きの直線を引き、その直線の中心からの距離14を算出する。 The five-point measurement method is a method of drawing an output distribution chart by measuring the lower extremity tip exertion force on the five sides of the subject's output distribution chart and using the characteristics of the output distribution chart. In this method, as shown in FIG. 3, when measuring a certain side 15, a straight line having the same inclination as the side 15 with respect to the force measurement point 13 is drawn, and a distance 14 from the center of the straight line is calculated.

この中心からの距離が最も大きい時、その計測点は出力分布のその辺上にあることを意味するので、この計測点と直線を保存しておく。そして、これを5つの辺で実施し、最後に出力分布図の特徴を満たすようにすることで出力分布図を作図できる。 When the distance from the center is the largest, it means that the measurement point is on that side of the output distribution, so this measurement point and a straight line are stored. Then, by implementing this on five sides and finally satisfying the characteristics of the output distribution chart, the output distribution chart can be drawn.

さらに本システムでは、リアルタイムで出力分布図を描きつつ測定を行えるような5点計測法による出力分布図作図プログラムを組んでいる。そのプログラムのアルゴリズムは図4のようになっており、まず下肢先端で発揮される二次元平面の力の値を計測する(ステップS1)。 Furthermore, this system has an output distribution plotting program based on a five-point measurement method that enables measurement while drawing an output distribution map in real time. The algorithm of the program is as shown in FIG. 4, and first, the value of a two-dimensional plane force exerted at the lower extremity tip is measured (step S1).

計測点を通り、「特徴2」の出力分布の特徴より6角形の3種類の傾きをそれぞれ持った直線を引く。(ステップS2)ここで、3つの各直線は傾きが同じ出力分布図の辺同士と比較するために中心からの距離を算出する。(ステップS3)それぞれ原点からの距離を比較し(ステップS4)、距離が大きくなっていれば新たな辺として採用するため直線を保存する(ステップS5)。そうでなければ以前のままとする。ただし、同じ傾きの辺は各直線に対して2つ存在するため、原点に対して同じ側の辺とだけ行う。 A straight line having three types of inclinations of hexagons is drawn from the feature of the output distribution of “feature 2” through the measurement point. (Step S2) Here, the distance from the center is calculated in order to compare the three straight lines with the sides of the output distribution chart having the same inclination. (Step S3) The distances from the origins are compared (Step S4), and if the distance is large, a straight line is stored for use as a new side (Step S5). Otherwise, keep it as before. However, since there are two sides with the same inclination for each straight line, only the side on the same side with respect to the origin is used.

この時、測定しない一辺をあらかじめ決めておいて、その辺に対する直線は保存をしない。どの辺を除くかについては自由に選択できるが、例えば、多くの被検者が発揮するのに慣れていない方向の辺は測定時間がかることが予想されるため、その辺の測定は除くと言ったことも可能である。 At this time, a side not to be measured is determined in advance, and a straight line for the side is not stored. You can freely choose which side to remove, but for example, it is expected that it will take longer to measure the side in the direction that many subjects are not used to exerting, so that measurement of that side is excluded. It is also possible.

保存された直線5本から一辺を除く出力分布図が求まる。ここで、求まってない一辺はその対辺と並行で長さが等しいため、「特徴1」、「特徴2」の条件を満たすようにすることで、出力分布図が一意に決定できる。(ステップS6) An output distribution map excluding one side is obtained from the five stored straight lines. Here, since the length of one side that has not been obtained is equal to that of the opposite side, the output distribution chart can be uniquely determined by satisfying the conditions of “feature 1” and “feature 2”. (Step S6)

そして、求まった出力分布図をモニター画面に表示し(ステップS7)、これを繰り返すことでリアルタイムでの出力分布図の描画が可能となる。このプログラムは被検者が再度最大力を発揮し出力分布の辺より大きくなれば、その力の値で新たな辺を構成するのでプログラムが動作している間は常に測定が可能になる。 The obtained output distribution map is displayed on the monitor screen (step S7), and by repeating this, the output distribution map can be drawn in real time. In this program, if the subject again exerts the maximum force and becomes larger than the side of the output distribution, a new side is constituted by the value of the force, so that measurement can always be performed while the program is operating.

このプログラムでは辺の方向に最大力を発揮していき、5辺上に最大力が発揮できたら測定を終了できるが、最大力を発揮する方向が同じ辺になった場合には重複した測定になるので被検者の負担になり測定時間も増加する。 In this program, the maximum force is exerted in the direction of the side, and the measurement can be ended when the maximum force is exhibited on the five sides. However, if the direction in which the maximum force is exerted is the same side, the measurement is repeated. As a result, the burden on the subject increases and the measurement time also increases.

そこでガイドシステムの導入により最低限の最大力発揮回数で出力分布を描くことができる。次の作業を指示するガイドをモニターに表示する。
(1)まず、図5のように股間節4と先端6を結ぶ方向(前方向)と、これに直交する方向(2方向)の計3方向について、指示された範囲内16、17、18にそれぞれ最大力F1〜F3を発揮して次のステップに進む。
(2)次に図6のように辺BC8と辺FA12のそれぞれを延長して求まる交点をαとし、αと先端6を結ぶ直線を中心として、所定の範囲内19に最大力F4を発揮する。
(3)上記、(2)の工程で辺AB7が更新されない場合、辺AB7と辺EF11をそれぞれ延長して求まる交点をβとし、βと先端6を結ぶ直線を中心として、所定の範囲内20に最大力F4を発揮する。
(4)最後に図7頂点Aと中心6を結んだ延長線上と頂点Bと中心6を結んだ延長線上の間を測定範囲21としてF5を発揮して出力分布図の測定を終了する。
Therefore, by introducing the guide system, the output distribution can be drawn with the minimum number of times of maximum power. Displays a guide on the monitor that instructs the next task.
(1) First, as shown in FIG. 5, within the specified range 16, 17, 18 in a total of three directions, ie, the direction connecting the crotch joint 4 and the tip 6 (front direction) and the direction orthogonal to this (two directions). The maximum force F1 to F3 is exerted on each and the next step is advanced.
(2) Next, as shown in FIG. 6, the intersection point obtained by extending each of the sides BC8 and FA12 is α, and the maximum force F4 is exhibited within a predetermined range 19 around the straight line connecting α and the tip 6. .
(3) When the side AB7 is not updated in the above step (2), an intersection obtained by extending the side AB7 and the side EF11 is set as β, and a straight line connecting β and the tip 6 is set within a predetermined range. The maximum force F4 is demonstrated.
(4) Finally, F5 is exhibited as the measurement range 21 between the extension line connecting the vertex A and the center 6 and the extension line connecting the vertex B and the center 6 in FIG.

オーヴァル形出力分布図の作成の発明の背景となる理論について図11を用いて説明する。人間の下肢は2関節リンク機構の先端106において二次元平面で発揮される力の制御およびその方向の制御のために、第一関節104に寄与する一関節筋群、及び第二関節105に寄与する一関節筋群そして第一関節104と第二関節105の両関節に寄与する二関節筋群が協調的に活動する。 The theory behind the invention of creating an oval output distribution diagram will be described with reference to FIG. The human lower limb contributes to one joint muscle group contributing to the first joint 104 and to the second joint 105 in order to control the force exerted on the two-dimensional plane at the tip 106 of the two-joint linkage mechanism and to control the direction thereof. One joint muscle group and two joint muscle groups contributing to both the first joint 104 and the second joint 105 act cooperatively.

図11の下肢先端106での矢印は機能的に分類された各筋群が先端で発揮する力の大きさと方向を表し、図12の6角形は各筋が協調的に活動した時に下肢先端が発揮することができる最大出力の大きさと方向を表す。そして、この最大出力は出力分布図として定義されている。この出力分布図は、以下の特徴を持つ。
「特徴1」:図12の6角形の対辺の長さ及び傾きは等しい。
「特徴2」:辺FA112と辺CD109の傾きは膝関節105と先端106を結んだ直線の傾きと等しい。辺AB107と辺DE110の傾きは股関節104と先端106を結んだ直線の傾きと等しい。辺BC108と辺EF111の傾きは股関節104と先端106を結んだ線分の傾きと等しい。
The arrow at the lower limb tip 106 in FIG. 11 indicates the magnitude and direction of the force exerted by each functionally classified muscle group at the tip, and the hexagon in FIG. 12 indicates the lower limb tip when each muscle acts cooperatively. It represents the size and direction of the maximum output that can be achieved. This maximum output is defined as an output distribution diagram. This output distribution map has the following characteristics.
“Characteristic 1”: The length and inclination of the opposite sides of the hexagon in FIG. 12 are equal.
“Characteristic 2”: The inclination of the side FA 112 and the side CD 109 is equal to the inclination of the straight line connecting the knee joint 105 and the distal end 106. The inclination of the side AB 107 and the side DE 110 is equal to the inclination of the straight line connecting the hip joint 104 and the tip 106. The inclination of the side BC108 and the side EF111 is equal to the inclination of the line segment connecting the hip joint 104 and the distal end 106.

六辺計測法は、被検者の出力分布図の六辺の下肢先端発揮力を測定して出力分布図の傾きに関する特徴を利用することで出力分布図を作図する方法である。その方法は図13に示すように、ある辺115を測定するとき力の計測点113に対しての辺115と同じ傾きの直線を引き、その直線の中心からの距離114を算出する。 The six-sided measurement method is a method for drawing an output distribution chart by measuring the lower extremity tip exertion force of the six sides of the subject's output distribution chart and using the characteristics related to the inclination of the output distribution chart. In this method, as shown in FIG. 13, when measuring a certain side 115, a straight line having the same inclination as the side 115 with respect to the force measurement point 113 is drawn, and a distance 114 from the center of the straight line is calculated.

この中心からの距離が最も大きい時、その最大の計測点は出力分布図のその辺上にあることを意味するので、この最大計測点116と直線115を保存しておく。そして、これを6つの辺で実施し、各直線の交点を頂点とすることで六角形の出力分布図を作図できる。 When the distance from the center is the largest, it means that the maximum measurement point is on that side of the output distribution map, so the maximum measurement point 116 and the straight line 115 are stored. Then, this is implemented with six sides, and a hexagonal output distribution map can be drawn by using the intersection of each straight line as a vertex.

次に、オーヴァル形出力分布図を描くため、図14に示すように六角形のある頂点座標点123とその頂点に隣接する2辺124、125の最大計測点の位置情報126、127の計3点の位置情報を用いてベジェ曲線128を作図する。そのベジェ曲線の作図方法を六角形のそれぞれの頂点及びその頂点に隣接する2辺の最大計測点で実施することで図15に示すようなオーヴァル形出力分布図129を作図できる。 Next, in order to draw an oval output distribution map, as shown in FIG. 14, a total of 3 pieces of position information 126 and 127 of the maximum measurement points of the vertex coordinate point 123 having a hexagon and the two sides 124 and 125 adjacent to the vertex. A Bezier curve 128 is drawn using the point position information. By implementing the Bezier curve drawing method at each vertex of the hexagon and two maximum measurement points adjacent to the vertex, an oval output distribution diagram 129 as shown in FIG. 15 can be drawn.

さらに本システムでは、リアルタイムでオーヴァル形出力分布図を描きつつ測定を行えるオーヴァル形出力分布図作図プログラムを組んでいる。そのプログラムのアルゴリズムは図16のようになっており、まず下肢先端で発揮される二次元平面の力の値を計測して(ステップS101)、六辺計測による六角形を算出する。そして、その頂点情報と最大計測点からオーヴァル形出力分布図を作図し、モニターに表示する仕組みになっている。 Furthermore, in this system, an oval output distribution plotting program that can perform measurements while drawing an oval output distribution map in real time is set up. The algorithm of the program is as shown in FIG. 16. First, the value of the force on the two-dimensional plane exhibited at the tip of the lower limb is measured (step S101), and a hexagon is calculated by six-side measurement. Then, an oval output distribution map is drawn from the vertex information and the maximum measurement point and displayed on the monitor.

そのアルゴリズムについて説明する。
まず、力センサから得られた情報から六角形の出力分布を算出する。計測点を通り、「特徴2」の出力分布の特徴より六角形の3種類の傾きをそれぞれ持った直線を引く。(ステップS102)ここで、3つの各直線は傾きが同じ出力分布図の辺同士と比較するために中心からの距離を算出する。(ステップS103)それぞれ原点からの距離を比較し(ステップS104)、距離が大きくなっていれば新たな辺として採用するため直線とその直線を作る最大計測点を保存する(ステップS105)。そうでなければ以前のままとする。ただし、同じ傾きの辺は各直線に対して2つ存在するため、原点に対して同じ側の辺とだけ行う。
The algorithm will be described.
First, the hexagonal output distribution is calculated from the information obtained from the force sensor. A straight line having three kinds of inclinations of hexagons is drawn from the feature of the output distribution of “feature 2” through the measurement point. (Step S102) Here, the distance from the center is calculated in order to compare the three straight lines with the sides of the output distribution chart having the same inclination. (Step S103) The distances from the respective origins are compared (Step S104). If the distance is large, a straight line and a maximum measurement point for forming the straight line are stored for use as a new side (Step S105). Otherwise, keep it as before. However, since there are two sides with the same inclination for each straight line, only the side on the same side with respect to the origin is used.

保存された直線6本から出力分布図が算出できる。そして、求まった出力分布図の各頂点とその頂点に隣接する2辺の最大計測点からベジェ曲線を描くことでオーヴァル形出力分布図が作図される(ステップS107)。そして、オーヴァル形出力分布図をモニター画面に表示し(ステップS108)、これを繰り返し続けることでリアルタイムでのオーヴァル形出力分布図の描画が可能となる。このプログラムは被検者が再度最大力を発揮し六角形の出力分布図の辺より大きくなれば、その力の値で新たな辺を構成するのでプログラムが動作している間は常に測定が可能になる。 An output distribution map can be calculated from the six stored straight lines. Then, an Oval output distribution map is drawn by drawing a Bezier curve from each vertex of the obtained output distribution map and two maximum measurement points adjacent to the vertex (step S107). Then, the oval output distribution map is displayed on the monitor screen (step S108), and by repeating this, the oval output distribution map can be drawn in real time. In this program, if the subject exerts the maximum force again and becomes larger than the side of the hexagonal output distribution map, a new side is constructed with the value of the force, so measurement is always possible while the program is running become.

次から描かれるオーヴァル形出力分布図から各実効筋力を算出する方法を説明する。先端106で発揮される力を第一関節104に作用する股関節トルクと第二関節105に作用する膝関節トルクに変換できる。これらの関節トルクの値は各機能別実効筋力と各筋活動度で表せるため、各実効筋の筋活動度を求めることでオーヴァル形出力分布図から各機能別実効筋力を算出することができる。 A method for calculating each effective muscular strength from the Oval output distribution diagram drawn from the following will be described. The force exerted at the tip 106 can be converted into a hip joint torque acting on the first joint 104 and a knee joint torque acting on the second joint 105. Since these joint torque values can be expressed by the effective muscle strength by function and the degree of muscle activity, the effective muscle strength by function can be calculated from the Oval output distribution map by obtaining the muscle activity of each effective muscle.

各筋活動度は、図17に示すような股関節トルクおよび膝関節トルクから作られるトルク空間(x軸:膝関節トルク値130、y軸:股関節トルク値131、z軸:各筋活動度132)において平面133で表すことができる。この1平面の向き133は至適方向PD135によって表せる。至適方向PD135がわかれば、その空間内のトルクが与えられた時に筋活動度が算出できる。そのため、仮想的にトルク空間でトルクを与えた時に至適方向を組み合わせ的に与えて筋活動度を算出、次に機能別実効筋力を組み合わせ的に代入し関節トルクを推定する。与えたトルクと推定したトルクとの誤差を最小にする最適化計算することで、至適方向PD135を得る。 Each muscle activity level is a torque space created from the hip joint torque and the knee joint torque as shown in FIG. 17 (x axis: knee joint torque value 130, y axis: hip joint torque value 131, z axis: each muscle activity level 132). In FIG. This one-plane direction 133 can be represented by an optimum direction PD135. If the optimum direction PD135 is known, the muscle activity can be calculated when torque in the space is given. Therefore, when the torque is virtually applied in the torque space, the optimum direction is given in combination to calculate the muscle activity, and then the effective muscle strength by function is substituted in combination to estimate the joint torque. Optimal direction PD135 is obtained by performing optimization calculation that minimizes the error between the applied torque and the estimated torque.

次に、得られたオーヴァル出力分布を股関節トルクと膝関節トルクのトルク空間に変換し、そのトルクの値から筋活動度を算出する。そして、筋活動度の値に基づいて各実効筋力を組み合わせ的に代入し、推定トルクを算出する。関節トルクに変換されたオーヴァル形出力分布図と推定したトルクの誤差が最小になるように最適化計算することで、各機能別実効筋力を算出する。 Next, the obtained oval output distribution is converted into the torque space of the hip joint torque and the knee joint torque, and the muscle activity is calculated from the torque values. Then, the effective torque is combined and substituted based on the value of the muscle activity to calculate the estimated torque. The effective muscular strength for each function is calculated by performing optimization calculation so that an error between the oval output distribution map converted into the joint torque and the estimated torque is minimized.

本システムでは、図16のオーヴァル形出力分布図作図プログラムが終了した時点で各実効筋力を[0038][0039][0040]により算出した結果を表示する実効筋力算出プログラムを組んでいる。 In this system, an effective muscular strength calculation program for displaying the results of calculating each effective muscular strength according to [0038] [0039] [0040] at the time when the oval output distribution plotting program of FIG.

図18に示すように、まず得られたオーヴァル出力分布を膝関節トルク・股関節トルクの値に変換する(ステップS109)。次に、その股関節トルク・膝関節トルクの値から[0031]により求めた筋活動度に基づいて各実効筋力に分配する(ステップS110)。そして、分配された各実効筋力から各最大の実効筋力を算出する(ステップS111)。最後に最大の各実効筋力の値をモニターに表示する(ステップS112)。 As shown in FIG. 18, first, the obtained oval output distribution is converted into knee joint torque / hip joint torque values (step S109). Next, it distributes to each effective muscular strength based on the muscle activity obtained from [0031] from the values of the hip joint torque and the knee joint torque (step S110). Then, each maximum effective muscle strength is calculated from each distributed effective muscle strength (step S111). Finally, the maximum value of each effective muscular strength is displayed on the monitor (step S112).

これらプログラムでは辺の方向に最大力を発揮していき、6辺上に最大力が発揮できたら測定を終了できるが、最大力を発揮する方向が同じ辺になった場合には重複した測定になるので被検者の負担になり測定時間も増加する。 In these programs, the maximum force is exerted in the direction of the side, and the measurement can be terminated when the maximum force is exhibited on the six sides. However, if the direction in which the maximum force is exerted is the same side, the measurement is repeated. As a result, the burden on the subject increases and the measurement time also increases.

そこでガイドシステムの導入により最低限の最大力発揮回数で出力分布を描くことができる。次の作業を指示するガイドをモニターに表示する。
(1)まず、図19のように股間節104と先端106を結ぶ方向(前方向)と、これに直交する方向(2方向)の計3方向について、指示された範囲内136、137、138にそれぞれ最大力を発揮して次のステップに進む。
(2)次に図20のように、辺AB107と辺EF111をそれぞれ延長して求まる交点をαとし、αと先端106を結ぶ直線を中心として、所定の範囲内140に最大力を発揮する。
(3)上記、(2)の工程で辺FA112が更新されない場合、辺BC108と辺FA112のそれぞれを延長して求まる交点をβとし、βと先端106を結ぶ直線を中心として、所定の範囲内139に最大力を発揮する。
(4)最後に図21のαと中心106を結んだ延長線上を軸とする所定の範囲内142とβと中心106を結んだ延長線上を軸とする所定の範囲内141に対して最大力を発揮して出力分布図の測定を終了する。
Therefore, by introducing the guide system, the output distribution can be drawn with the minimum number of times of maximum power. Displays a guide on the monitor that instructs the next task.
(1) First, as shown in FIG. 19, the instructed ranges 136, 137, and 138 in a total of three directions, ie, a direction connecting the crotch joint 104 and the tip 106 (forward direction) and a direction orthogonal to the direction (two directions). To the next step.
(2) Next, as shown in FIG. 20, α is the intersection obtained by extending the sides AB 107 and EF 111, and the maximum force is exerted within a predetermined range 140 around the straight line connecting α and the tip 106.
(3) If the side FA112 is not updated in the above step (2), the intersection obtained by extending each of the side BC108 and the side FA112 is β, and a straight line connecting β and the tip 106 is within a predetermined range. 139 exerts its maximum power.
(4) Finally, the maximum force in a predetermined range 142 with an axis extending on the extension line connecting α and the center 106 and with a predetermined range 141 with the axis extending on the extension line connecting β and the center 106 in FIG. To finish the output distribution measurement.

五辺計測から六角形の出力分布図の作図を行う装置は、装置全体としては図8のように被検者を任意姿勢で下肢先端を固定し、先端発揮力を計測できる装置と、力センサ22の値から5点計測法による出力分布図作図プログラム等の処理をするコンピュータと計測結果を表示するモニター23から成る。このモニター画面上にコンピュータの処理結果を表示する方法はグラフィックプログラムインターフェイスOpenGLを用いて行っている。 A device that draws a hexagonal output distribution map from five-sided measurement is a device that can measure the tip exertion force by fixing the tip of the lower limb in an arbitrary posture as shown in FIG. It consists of a computer that performs processing such as an output distribution drawing program by a five-point measurement method from the value of 22, and a monitor 23 that displays the measurement results. A method of displaying the processing result of the computer on the monitor screen is performed using a graphic program interface OpenGL.

被検者を一姿勢で固定した状態で下肢の先端での力を測定する必要があるが、被検者が目標の姿勢(図9の股関節角度θ1と膝関節角度θ2)で測定を行うために力センサ22を有する下肢先端を接続する部分が二次元平面内の任意の位置で固定可能な装置を用いる。 Although it is necessary to measure the force at the tip of the lower limb with the subject fixed in one posture, the subject performs measurement in the target posture (the hip joint angle θ1 and the knee joint angle θ2 in FIG. 9). A device that can fix the tip of the lower limb having the force sensor 22 to any position in the two-dimensional plane is used.

図8のような2自由度を持つ装置は下肢接続部分の位置を所定の位置で固定することで、被検者を目標の姿勢にさせる。 The apparatus having two degrees of freedom as shown in FIG. 8 fixes the position of the lower limb connection portion at a predetermined position, thereby causing the subject to take a target posture.

また測定円滑化のために被検者は力の値を視覚的に認識ができるように図8のモニター画面内23のようにリアルタイムで下肢先端の力の大きさと方向を矢印として表示し、同時にこれまでに求まった現時点での出力分布図も表示している。 In order to facilitate measurement, the subject displays the magnitude and direction of the force at the tip of the lower limb as an arrow in real time as shown in the monitor screen 23 of FIG. 8 so that the force value can be visually recognized. The current output distribution map obtained so far is also displayed.

これにより被検者は自身が現在発揮している下肢先端の力の大きさと方向と共に、これまでに測定された出力分布図が表示されているため、指定された目標の辺に向けて力を発揮することが可能となる。 This displays the output distribution map measured so far along with the magnitude and direction of the force at the tip of the lower limb that the subject is currently demonstrating. It becomes possible to demonstrate.

測定の流れは図10のフロー図のようになっている。まず、被検者を目標の姿勢で固定させ(ステップS8)、脱力状態にさせて力センサに加わる力を読み取る。これは被検者の下肢先端の発揮力のみ測定したいので、下肢の重さを除くために脱力状態の力センサの値を読取、重力補償する。(ステップS9) The measurement flow is as shown in the flowchart of FIG. First, the subject is fixed in a target posture (step S8), and the force applied to the force sensor is read by making the subject in a weak state. Since it is desired to measure only the force exerted at the tip of the lower limb of the subject, the value of the force sensor in the weak state is read to compensate for gravity in order to remove the weight of the lower limb. (Step S9)

この処理が終わったら被検者の5点計測法による出力分布計測を開始する。(ステップS10)そして被検者に5辺の方向に向けて最大力発揮したかどうか確認して、(ステップS11)測定を終了する。(ステップS12) When this process is finished, output distribution measurement by the subject's five-point measurement method is started. (Step S10) Then, it is confirmed whether or not the subject exerts the maximum force in the direction of the five sides, and (Step S11) the measurement is finished. (Step S12)

またガイドシステムについては次のステップに進むためには被検者にステップ毎で最大力を発揮したかどうか確認する必要がある。そのための手段としては被検者自身がボタン入力や音声認識などで被検者の意思で次のステップにすることも可能であり、ステップ毎に時間制限を設けて被検者にはその間に最大力を発揮して制限時間を過ぎたら次のステップに進むと言った自動ガイドにもすることも可能である。 For the guide system, in order to proceed to the next step, it is necessary to confirm whether or not the subject exerts the maximum force at each step. As a means for that, it is possible for the subject himself to make the next step at the subject's intention by button input or voice recognition, etc., and setting a time limit for each step, It is also possible to use an automatic guide to show the power and go to the next step when the time limit is exceeded.

また、六辺計測した場合には六角形の対辺の長さは等しい特徴を満たさない六角形ができるが、最適化計算を用いて対辺の等しい六角形を作図することも可能である。 In addition, when measuring six sides, a hexagon that does not satisfy the characteristics of the opposite sides of the hexagon can be formed, but it is also possible to draw a hexagon with the opposite sides using optimization calculation.

さらに本システムでは、リアルタイムでオーヴァル形出力分布図を描きつつ測定を行えるオーヴァル形出力分布図作図プログラムを組んでいる。そのプログラムのアルゴリズムは図16のようになっており、まず下肢先端で発揮される二次元平面の力の値を計測して(ステップS101)、六辺計測による六角形を算出する。そして、その頂点情報と最大計測点からオーヴァル形出力分布図を作図し、モニターに表示する仕組みになっている。 Furthermore, in this system, an oval output distribution plotting program that can perform measurements while drawing an oval output distribution map in real time is set up. The algorithm of the program is as shown in FIG. 16. First, the value of the force on the two-dimensional plane exhibited at the lower extremity tip is measured (step S101), and a hexagon is calculated by six-side measurement. Then, an oval output distribution map is drawn from the vertex information and the maximum measurement point and displayed on the monitor.

そのアルゴリズムについて説明する。
まず、力センサから得られた情報から六角形の出力分布を算出する。計測点を通り、「特徴2」の出力分布の特徴より六角形の3種類の傾きをそれぞれ持った直線を引く。(ステップS102)ここで、3つの各直線は傾きが同じ出力分布図の辺同士と比較するために中心からの距離を算出する。(ステップS103)それぞれ原点からの距離を比較し(ステップS104)、が大きくなっていれば新たな辺として採用するため直線とその直線を作る最大計測点を保存する(ステップS105)。そうでなければ以前のままとする。ただし、同じ傾きの辺は各直線に対して2つ存在するため、原点に対して同じ側の辺とだけ行う。
The algorithm will be described.
First, the hexagonal output distribution is calculated from the information obtained from the force sensor. A straight line having three kinds of inclinations of hexagons is drawn from the feature of the output distribution of “feature 2” through the measurement point. (Step S102) Here, the distance from the center is calculated in order to compare the three straight lines with the sides of the output distribution chart having the same inclination. (Step S103) The distances from the respective origins are compared (Step S104), and if they are larger, a straight line and the maximum measurement point that creates the straight line are stored for use as a new side (Step S105). Otherwise, keep it as before. However, since there are two sides with the same inclination for each straight line, only the side on the same side with respect to the origin is used.

保存された直線6本から出力分布図が算出できる。そして、求まった出力分布図の各頂点とその頂点に隣接する2辺の最大計測点からベジェ曲線を描くことでオーヴァル形出力分布図が作図される(ステップS107)。そして、オーヴァル形出力分布図をモニター画面に表示し(ステップS108)、これを繰り返し続けることでリアルタイムでのオーヴァル形出力分布図の描画が可能となる。このプログラムは被検者が再度最大力を発揮し六角形の出力分布図の辺より大きくなれば、その力の値で新たな辺を構成するのでプログラムが動作している間は常に測定が可能になる。 An output distribution map can be calculated from the six stored straight lines. Then, an Oval output distribution map is drawn by drawing a Bezier curve from each vertex of the obtained output distribution map and two maximum measurement points adjacent to the vertex (step S107). Then, the oval output distribution map is displayed on the monitor screen (step S108), and by repeating this, the oval output distribution map can be drawn in real time. In this program, if the subject exerts the maximum force again and becomes larger than the side of the hexagonal output distribution map, a new side is constructed with the value of the force, so measurement is always possible while the program is running become.

本システムでは、図16のオーヴァル形出力分布図作図プログラムが終了した時点で各実効筋力を[0038][0039][0040]により算出した結果を表示する実効筋力算出プログラムを組んでいる。 In this system, an effective muscular strength calculation program for displaying the results of calculating each effective muscular strength according to [0038] [0039] [0040] at the time when the oval output distribution plotting program of FIG.

図18に示すように、まず得られたオーヴァル出力分布を膝関節トルク・股関節トルクの値に変換する(ステップS109)。次に、その股関節トルク・膝関節トルクの値から[0031]により求めた筋活動度に基づいて各実効筋力に分配する(ステップS110)。そして、分配された各実効筋力から各最大の実効筋力を算出する(ステップS111)。最後に最大の各実効筋力の値をモニターに表示する(ステップS112)。 As shown in FIG. 18, first, the obtained oval output distribution is converted into knee joint torque / hip joint torque values (step S109). Next, it distributes to each effective muscular strength based on the muscle activity obtained from [0031] from the values of the hip joint torque and the knee joint torque (step S110). Then, each maximum effective muscle strength is calculated from each distributed effective muscle strength (step S111). Finally, the maximum value of each effective muscular strength is displayed on the monitor (step S112).

また、得られたオーヴァル出力分布から各機能別実効筋力を分配する手法は他の筋活動度を推定する手法においても可能である。 Moreover, the method of distributing the effective muscular strength for each function from the obtained oval output distribution is also possible in the method of estimating other muscle activity.

これらプログラムでは辺の方向に最大力を発揮していき、6辺上に最大力が発揮できたら測定を終了できるが、最大力を発揮する方向が同じ辺になった場合には重複した測定になるので被検者の負担になり測定時間も増加する。 In these programs, the maximum force is exerted in the direction of the side, and the measurement can be terminated when the maximum force is exhibited on the six sides. However, if the direction in which the maximum force is exerted is the same side, the measurement is repeated. As a result, the burden on the subject increases and the measurement time also increases.

そこでガイドシステムの導入により最低限の最大力発揮回数で出力分布を描くことができる。次の作業を指示するガイドをモニターに表示する。
(1)まず、図19のように股間節104と先端106を結ぶ方向(前方向)と、これに直交する方向(2方向)の計3方向について、指示された範囲内136、137、138にそれぞれ最大力を発揮して次のステップに進む。
(2)次に図20のように、辺AB107と辺EF111をそれぞれ延長して求まる交点をαとし、αと先端106を結ぶ直線を中心として、所定の範囲内140に最大力を発揮する。
(3)上記、(2)の工程で辺FA112が更新されない場合、辺BC108と辺FA112のそれぞれを延長して求まる交点をβとし、βと先端106を結ぶ直線を中心として、所定の範囲内139に最大力を発揮する。
(4)最後に図21のαと中心106を結んだ延長線上を軸とする所定の範囲内142とβと中心106を結んだ延長線上を軸とする所定の範囲内141に対して最大力を発揮して出力分布図の測定を終了する。
Therefore, by introducing the guide system, the output distribution can be drawn with the minimum number of times of maximum power. Displays a guide on the monitor that instructs the next task.
(1) First, as shown in FIG. 19, the instructed ranges 136, 137, and 138 in a total of three directions, ie, a direction connecting the crotch joint 104 and the tip 106 (forward direction) and a direction orthogonal to the direction (two directions). To the next step.
(2) Next, as shown in FIG. 20, α is the intersection obtained by extending the sides AB 107 and EF 111, and the maximum force is exerted within a predetermined range 140 around the straight line connecting α and the tip 106.
(3) If the side FA112 is not updated in the above step (2), the intersection obtained by extending each of the side BC108 and the side FA112 is β, and a straight line connecting β and the tip 106 is within a predetermined range. 139 exerts its maximum power.
(4) Finally, the maximum force in a predetermined range 142 with an axis extending on the extension line connecting α and the center 106 and with a predetermined range 141 with the axis extending on the extension line connecting β and the center 106 in FIG. To finish the output distribution measurement.

本装置は、従来の測定装置に比べ短時間で、しかも被検者への負担が少なく計測出来るため、大勢の計測を必要とする疫学調査に応用することが可能で、様々な現象と筋力との関連を明らかにする調査などに活用できる。例えば、疫学調査結果を基に、評価と診断を行うことで問題解決を定量的に行うことが可能となり、転倒予防などの対策を検討する場合などにも効果的な活用が期待できる。 Since this device can be measured in a shorter time and with less burden on the subject than conventional measuring devices, it can be applied to epidemiological studies that require a large number of measurements. It can be used for surveys to clarify the relationship between For example, problems can be solved quantitatively by performing evaluation and diagnosis based on the results of epidemiological surveys, and effective use can be expected when considering measures such as fall prevention.

1 下肢大腿部
2 下肢下腿部
3 足
21 体幹部
24 足置場移動用スライダ
25 スライダの回転軸
26 測定装置背もたれ部
27 体幹固定ベルト
28 下腹部固定ベルト
29 測定装置座部
30 手すり
101 下肢大腿部
102 下肢下腿部
103 足
112 辺FAの最大力計測点
113 辺ABの最大力計測点
114 辺BCの最大力計測点
115 辺CDの最大力計測点
116 辺DEの最大力計測点
117 辺EFの最大力計測点
134 至適方向PDの膝関節トルクを基準として見た時の角度
135 至適方向PDの向き
143 体幹部
146 足置場移動用スライダ
147 スライダの回転軸
148 測定装置背もたれ部
149 体幹固定ベルト
150 下腹部固定ベルト
151 測定装置座部
152 手すり

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lower leg thigh 2 Lower leg lower leg 3 Foot 21 Trunk 24 Slider 25 for moving footrest Slider rotation axis 26 Measuring device backrest 27 Trunk fixing belt 28 Lower abdominal fixing belt 29 Measuring device seat 30 Handrail 101 Lower limb Thigh 102 Lower leg Lower leg 103 Foot 112 Maximum force measurement point 113 of side FA Maximum force measurement point 114 of side AB Maximum force measurement point 115 of side BC Maximum force measurement point 116 of side CD Maximum force measurement point of side DE 117 Maximum force measurement point 134 of side EF Angle 135 when viewed from knee joint torque in optimal direction PD Direction of optimal direction PD 143 Trunk 146 Slider for footrest movement 147 Slider rotation axis 148 Measuring device backrest 149 Trunk fixation belt 150 Lower abdominal fixation belt 151 Measuring device seat 152 Handrail

Claims (2)

背付ベッドと、ベッドに固定され足首を挿入可能なベルトと、前記ベルトの内側に配置され足首に当接して足が発揮する3軸方向の力をセンシングするセンサと、
前記センサの出力データの収集と処理を行いながら測定手順をガイドするコントローラと、前記出力データの処理結果と前記測定手順を表示するモニターと、
前記モニターに、下肢先端で発揮される力を6角形の出力分布図として表現し、6辺で構成される前記6角形の5辺を実測により求めて、前記6角形を作成するプログラムを前記コントローラが有し、
前記モニターに、前記6角形の各辺に直交する方向に発揮される各力の最大力を実測し、前記6角形の出力分布図を作成するに際し、
前記プログラムのアルゴリズムは前記6角形の各辺を、中心からの距離が最大の実測点を通るよう確定して、前記6角形を作成し、
前記6角形の頂点座標値と、各辺上にある前記最大の実測点を最大力座標値と定め、各頂点座標と、各頂点に隣接する2つの前記最大力座標値を用い、前記6角形に内接する6つのベジェ曲線を求め、該6つのベジェ曲線を結合させて作成されるオーヴァル形出力分布図を作成することを特徴とする下肢筋力測定装置。
A back bed, a belt that is fixed to the bed and into which an ankle can be inserted, a sensor that is arranged inside the belt and that abuts against the ankle and senses a force in three axes exerted by the foot;
A controller that guides the measurement procedure while collecting and processing the output data of the sensor; a monitor that displays the processing result of the output data and the measurement procedure;
A program for creating the hexagon by expressing the force exerted at the tip of the lower limb on the monitor as a hexagonal output distribution map, obtaining five sides of the hexagon consisting of six sides by actual measurement, and creating the hexagon Have
When actually measuring the maximum force of each force exerted in the direction orthogonal to each side of the hexagon on the monitor and creating the output distribution map of the hexagon,
The algorithm of the program determines each side of the hexagon so as to pass through the actual measurement point having the maximum distance from the center, and creates the hexagon.
The hexagonal vertex coordinate value and the maximum actual measurement point on each side are determined as the maximum force coordinate value, and each hexagonal coordinate and two maximum force coordinate values adjacent to each vertex are used. A device for measuring muscle strength of a lower limb , which obtains six Bezier curves that are inscribed in and creates an oval output distribution map created by combining the six Bezier curves .
前記プログラムは、前記オーヴァル形出力分布図を基礎データとし、コサイン調律に基づき3対6筋の実効筋力を算出することを特徴とする請求項1に記載の下肢筋力測定装置。 The lower limb strength measurement apparatus according to claim 1 , wherein the program calculates effective muscle strength of 3 to 6 muscles based on the cosine rhythm using the Oval output distribution map as basic data.
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