JP6715453B2 - 指握力測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、手の握力を測定する際、指ごとの指握力値を同時に測定することが可能な指握力測定装置に関するものである。

従来、手の筋力（握力）を測定するための計器としてスメドレー式等の握力計が知られている。この握力計による測定は、静止状態の最大筋力を知る方法としても広く普及し、また、その測定データも豊富なことから、他の人と比較しやすいという利点がある。このため、文部科学省が実施している新体力テスト実施要項でも、６〜１１歳、１２〜１９歳、２０〜６４歳、６５〜７９歳の全ての年齢層について採用されている他、病気や事故等によって機能回復訓練を受けている患者などにも用いられている。

このような握力計の最も旧来の物としては、コイルバネの圧縮量に比例して針で荷重を示す機械式のものがある。特許文献１では、本体、可動部及びバネなどからなる装置であって、圧力センサ、出力読み取り手段及び表示器からなる電子握力計が開示されている。前記圧力センサは、圧電素子あるいはロードセルなどで構成される。また、特許文献２では、ロードセルの代わりに歪ゲージを用い、低握力の領域でも精度よく測定可能な握力計が開示されている。

特開昭６０−１２２５４２号公報 実開平６−２９５０７号公報

特許文献１，２に示されている握力計にあっては、手全体の握力を精度よく計測することが可能となっているが、指ごとに計測するような構造にはなっていない。ところで、人が片手で物を握るときの手の力は、本来小指に最も強く生じると言われている。一方、従来の握力計を用いた測定では、手の指や各部位にどの程度の力が生じていて、各指に生じる力と手全体の握力の関係性が 明確化されていない。

このように、全体の軽量化や握力表示の見やすさなどの改善はされてきたが、握力表示は片手全体を示すものであり、指ごとの指握力を測定するような構造を有した握力計は存在していない。

そこで、本発明の目的は、握力測定を行う際に、指ごとの指握力を感圧部材によって測定し、データ化することで各指の握力と手全体の握力との関係性を把握し、それぞれの被験者の体調管理やリハビリテーション等を効果的に行うことができる指握力測定装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の指握力測定装置は、グリップ部を手で握ったときの指握力を測定する指握力測定装置であって、前記グリップ部には指握力を測定するための感圧部材が複数の指に対応してそれぞれ設けられ、前記感圧部材は、指で押圧したときの圧力変化を抵抗値の変化として検出する感圧導電ゴムによって形成されていることを特徴とする。

本発明の指握力測定装置によれば、従来の握力計では把握できなかった指ごとの指握力をグリップ部に備わる複数の感圧部材を介して測定することが可能となった。これによって、手全体での握力値では判別できなかった筋力の衰えや病気を早期に発見することができ、その後の治療や機能改善を効果的に行うことができるようになる。

また、各指の指握力を検出する複数の感圧部材に感圧導電ゴムを用いることで、グリップ部に容易に組み込むことができると共に、前記複数の感圧部材を各指が添える方向に対してスライド可能に配置したことによって、被験者の手の大きさや握る動作に応じて最適な測定姿勢を取ることができる。これによって、各指の微小な握力変化に対して正確な測定が可能となった。

本発明の指握力測定装置の平面図である。 指握力測定装置の第２のハンドルの斜視図である。 第２のハンドルの要部斜視図である。 第２のハンドルに取り付けられる感圧部材の分解図である。 感圧部材の指握力測定前（ａ）及び指握力測定中（ｂ）の状態を示す説明図である。 感圧導電ゴムの荷重−電圧特性試験結果を示すグラフである。 指握力測定装置及び外部端末装置からなる構成例を示す説明図である。 指握力測定装置の使用時の状態を示す説明図である。 外部表示装置に表示される指握力測定データの画面図である。 データ処理手段の手順を示すフロー図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明に係る指握力測定装置の実施の形態を詳細に説明する。図１に示す本実施形態の指握力測定装置１１は、従来の一般的なスメドレー式等の握力計と略同様の形状をしており、片手で握ることのできる一対のハンドルからなるグリップ部１３と、操作スイッチ１５及び表示部１６等を有する操作部１４とが同一フレーム１２上に構成されている。なお、図１に示した指握力測定装置１１は、一例として従来の一般的な握力計をベースにして構成しているが、このような形状に限定されるものではない。

前記グリップ部１３は、前記フレーム１２の一部である第１のハンドル１７と、この第１のハンドル１７の内側に位置し、グリップ部１３を手で握ったときに第１のハンドル１７側へ弾性的に可動する第２のハンドル１８とを備える。前記第１のハンドル１７には片方の手の親指及び手の平が添えられ、図２に示すように、前記第２のハンドル１８には人差し指、中指、薬指、小指の４本の指にそれぞれ対応する４つの感圧部材２１が一直線上に配置されると共に、この一直線上に沿ってスライド可能となっている。握力測定を行う被験者は、前記第１のハンドル１７に親指及び手の平を添えた状態で、人差し指、中指、薬指、小指の４本の指を対応するそれぞれの感圧部材２１に押し付けるようにして第２のハンドル１８を第１のハンドル１７側に引き寄せることによって行う。本発明では、前記各感圧部材２１にそれぞれ指を掛ける以外は通常の握力測定と同様な方法で手全体の握力を計測すると共に、人差し指、中指、薬指、小指の指握力を個別に計測することができる。

前記第２のハンドル１８は、図１及び図２に示したように、前記各感圧部材２１が一直線上に配置される握りフレーム２２と、この握りフレーム２２を前記フレーム１２に対して可動可能に支持する支持部２３とによって形成されている。図３（ａ）に示すように、前記握りフレーム２２には、前記複数の感圧部材２１を一直線上に沿ってスライドさせる長孔２４が形成されている。前記支持部２３は、図１に示したように、取付部材１９を介して前記フレーム１２に繋がっており、この取付部材１９に備わる調整ネジを締めたり緩めたりすることによって、被験者の手の大きさや指の長さに応じて、前記第２のハンドル１８と第１のハンドル１７との間の間隔を調整することができる。

図３（ｂ）及び図４に示すように、前記各感圧部材２１は、前記長孔２４に係合する凸部２５ａ及びフランジ部２５ｂを有するスライド台２５と、このスライド台２５上に装着される台座２６ａ及びセンサ受２６ｂを有するベース部２６と、このベース部２６上に配置され、電極部２７が下面に装着された感圧導電材２８とによって形成されている。

前記スライド台２５は機械的強度に優れたＰＯＭ−ＮＣ等の強化プラスチック材によって形成され、前記長孔２４に挿入されている凸部２５ａがスライド可能となるように、フランジ部２５ｂによって第２のハンドル１８に係止されている。前記ベース部２６は被験者の手の各指が載置される土台となるものであり、所定厚みに形成されるＭＣ９０１等のナイロン材からなる台座２６ａと、この台座２６ａを貫通して前記スライド台２５に結合されるＭＣ９０１等のナイロン材からなるセンサ受２６ｂとによって形成されている。前記ベース部２６の厚みを変えることによって各感圧部材２１の高さを調整することができる。

前記感圧導電材２８は、所定の厚みの感圧導電ゴムが使用され、この裏面に銅箔シートからなる電極部２７が装着され、この電極部２７が装着された面が前記ベース部２６のセンサ受２６ｂに接合される。前記感圧導電ゴムは、指の押圧に伴う圧縮によって抵抗値が低下する弾性ゴム部材によって形成されているため、歪ゲージなどメカセンサに比べて測定部位の小型化が容易であり、低荷重に対しても精度よく測定ができるといった利点を有している。なお、前記ベース部２６の上面を指の形状に合わせて湾曲させ、この湾曲した面に沿って前記電極部２７が装着された感圧導電材２８を接合することで、測定中の指がずれることなく安定して置くことができる。

前記各感圧部材２１は、被験者が前記第２のハンドル１８に各指を掛けた位置に応じてスライドすることによって、最適な測定姿勢を得ることができると共に、握った状態で力を加える際にもその力の掛かる方向に対して自然にスライドさせることができる。これによって、被験者の手の大きさや力を加えるときの手の動き等に応じて、自然な状態で各指に掛かる圧力を計測することができる。

図５（ａ）は指握力測定前、図５（ｂ）は指握力測定時における前記感圧部材２１の状態を示したものである。図５（ａ）に示したように、握りフレーム２２の下端２２ａとセンサ受２６ｂとの間に隙間２０が生じるように前記感圧部材２１が形成されているため、各感圧部材２１の感圧導電材２８上に軽く指を添えた状態では長孔２４に沿って自由にスライド可能となっている。一方、図５（ｂ）に示したような指握力測定中にあっては、前記感圧導電材２８が指の力によって押圧され、前記センサ受２６ｂが握りフレーム２２の下端２２ａに密接するので、各感圧部材２１が握りフレーム２２に固定され、ずれることなく測定を正確に行うことができる。

また、前記複数の感圧部材２１の少なくとも一つを予め固定するようにすることもできる。このように、少なくとも一つの感圧部材２１を固定することによって、他の指の位置も決まるので、グリップ部１３を握る手を左右で持ち替える際や再度測定する際にも前記グリップ部１３を握る各指の位置がずれることなく、一定の状態で測定することができる。例えば、中指又は薬指に対応する感圧部材２１をホームポジションとして所定位置に固定させておけば、被験者の手の大きさに関わらず前記第２のハンドル１８を握る各指を略均等に添えることができる。

前記各感圧部材２１に備わる感圧導電材２８では、各感圧部材２１を押圧する指の圧力変化を抵抗値の変化として検出し、この抵抗値に対応した電圧をその下に配置されている電極部２７によって発生させる。そして、前記発生させた電圧値に基づいて指握力値が算出される。前記感圧導電材２８である感圧導電ゴムは、平均的な指の大きさに合わせて１５×１８[ｍｍ]程度にカットして使用される。前記電極部２７からはリード線２９が延び、図７に示すように、外部端末装置３２と無線接続するための送信モジュール３３に電気的に接続される。

図６は前記感圧導電材２８として用いた感圧導電ゴムに生じる荷重と電圧との関係を示した特性試験結果である。この特性試験は、１５×１８[ｍｍ]にカットした感圧導電ゴムを試験用のリフト台上に載置し、安定化電源で３．７［Ｖ］を与えることによって行った。実際の試験では、前記感圧導電ゴム上に人の指形状に模した木製ブロックを載置し、前記リフト台を上昇させ、前記感圧導電ゴムに荷重を０．５［ｋｇ］刻みで０〜１５［ｋｇ］まで与えて、その都度計測器で荷重に対する電圧変化を読み取ることによって行った。この作業を５回繰り返して行った後、電圧値の平均値を算出し、グラフ化することで荷重−電圧変化特性を調べた。図６に示した試験結果によると、荷重が０．５［ｋｇ］から電圧が大きく低下し、７［ｋｇ］までこの変化が続いた。一方、７［ｋｇ］以降は微小な電圧変化となっている。この結果から試験に使用した感圧導電ゴムでは指一本の握力であれば７［ｋｇ］程度まで略正確に測定できることが確認された。

図７に示したように、前記グリップ部１３によって測定された指ごとの握力測定値は、前記送信モジュール３３を介してパソコンやタブレットあるいはスマートフォン等の外部端末装置３２に送られ、この外部端末装置３２の画面上に表示される。なお、前記指握力測定装置１１に設けられている表示部１６には、片手全体の握力表示がされる。

外部端末装置３２には、ＵＳＢ等のコネクタを介して受信モジュール３４が取り付けられる。前記送信モジュール３３と受信モジュール３４は近距離用の周波数を使用した無線接続となっているが、無線ルータ等を使用したＷｉ−Ｆｉ接続も可能である。

前記外部端末装置３２では、指握力測定装置１１の各感圧部材２１から得られた電圧値を握力計測値であるキログラム単位に変換する処理をリアルタイムで行い、その数値を表示するデータ処理手段を備えている。このデータ処理手段では、測定時ごとの各指の最大値が記憶され、次回測定された指握力計測値と比較する処理を行うことができる。

測定手順としては、図８に示すように、先ず、被験者が指握力測定装置１１のグリップ部１３を握り、測定を開始する。この測定の開始と同時に第２のハンドル１８に配置されている各感圧部材２１の電圧値［Ｖ］を取得し、この電圧値［Ｖ］を前記送信モジュール３３及び受信モジュール３４を介して外部端末装置３２に伝送される。外部端末装置３２側では、送られてきた電圧値［Ｖ］を変換プログラムによって握力測定値［ｋｇ］に換算して、図９に示すように、人差し指、中指、薬指、小指の各測定値及び手全体の測定値をリアルタイムで表示する。また、測定ごとの最大値を逐次記憶し、比較することによって、最大値が表示される。これによって、現在の測定値と過去の測定値して確認することができる。図９は外部端末装置３２の画面サイズに対応した画面表示構成となっているが、パソコンやスマートフォン等に対応して表示構成を設定することができる。

前記データ変換及び画面表示に関わるプログラムは、外部端末装置３２にインストールして使用することができ、前記指握力測定装置１１から送られてくるデータに基づいて表示項目や配置などの画面デザインを任意に設定することができる。本実施形態では、左手用と右手用の２つの画面を切り替えて表示している。

次に、前記外部端末装置３２におけるデータ処理手段の概要を示す。このデータ処理手段では、前記指握力測定装置１１が取得した各指の握力による電圧値［Ｖ］をデジタル変換し、前記電圧値［Ｖ］から握力測定値［ｋｇ］を算出する。そして、各指及び手全体の握力測定値をリアルタイムで表示させる。また、過去に測定したデータを参照して、各指及び手全体の握力の最大値の表示および保持を行う。前記保存に関しては、所定のファイル形式を選択することができる。以上の一連の測定が終了した後、表示画面の初期化を行う。

図１０は、前記データ処理手段のフローを示したものである。最初に指握力測定装置１１と外部端末装置３２との間で無線による信号強度を確認し、データの送受信が可能である場合は、データ保存用のテキストファイルを作成した後、データ処理を開始する。その後、受信した電圧値から指握力測定値を算出する。前記指握力測定値は、図６に示した感圧導電ゴムの荷重−電圧変化特性試験の結果から得られる近似式を用いて行う。算出した今回の測定値と前回の測定値を比較し、前回の値より大きい場合は、最大値を更新して各指と手全体の握力測定値及び最大値を表示させる。以上のデータ処理を繰り返し実行し、指握力測定値のリアルタイム表示を行う。また、外部端末装置３２の表示画面には、各種のデータ表示と共に、操作用のタブが設定されており、その中の保存タブを選択することによって、現在表示されているデータがテキストファイルに書き込まれる。また、リセットタブを選択することで、画面上に表示されている最大値データを初期化することができる。

以上説明したように、本発明では、従来の握力測定では知り得なかった指ごとの指握力を正確に測ることが可能となった。これによって筋力の衰え、あるいは、病気がどの部分で進行しているかが明確となり、今後の機能改善や治療に役立つデータとなり得る。

また、指握力測定時における被験者の指の位置には個人差があり、このような各指の位置が握力の測定値に影響を及ぼすことが知られている点を考慮して、第２のハンドルに設ける各感圧部材の位置が被験者の指に対応してスライド可能としたことで、被験者に負担をかけずにより正確な指握力測定値を得ることができる。

さらに、指握力測定装置に送受信機能を持たせることで、外部端末装置に設けたデータ処理手段によって、詳細な測定値をリアルタイムで表示させることができると共に、過去の測定値との比較を行うこともできる。

なお、本発明は一般の体力測定あるいは機能改善を目的とした身体測定に使用される指握力測定装置に係るものであるが、各指の握力を測る感圧部材が感圧導電ゴムによって構成されているため、曲面形状を有するゴルフクラブや野球のバット等の各種スポーツ用具のグリップに配置することができる。これによって、各種競技における身体能力の測定にも応用することも可能である。

１１ 指握力測定装置
１２ フレーム
１３ グリップ部
１４ 操作部
１５ 操作スイッチ
１６ 表示パネル
１７ 第１のハンドル
１８ 第２のハンドル
１９ 取付部材
２０ 隙間
２１ 感圧部材
２２ 握りフレーム
２２ａ 下端
２３ 支持部
２４ 長孔
２５ スライド台
２５ａ 凸部
２５ｂ フランジ部
２６ ベース部
２６ａ 台座
２６ｂ センサ受
２７ 電極部
２８ 感圧導電材
２９ リード線
３２ 外部端末装置
３３ 送信モジュール
３４ 受信モジュール

Claims (11)

1. グリップ部を手で握ったときの指握力を測定する指握力測定装置であって、
   前記グリップ部には指握力を測定するための感圧部材が複数の指に対応してそれぞれ設けられ、
   前記感圧部材は、指で押圧したときの圧力変化を抵抗値の変化として検出する感圧導電ゴムによって形成されていることを特徴とする指握力測定装置。
2. 前記グリップ部が親指及び手の平を添える第１のハンドルと、親指を除く他の指を添える第２のハンドルとを備え、前記第２のハンドルに前記複数の感圧部材が配置されている請求項１に記載の指握力測定装置。
3. 前記第１のハンドルは固定され、前記第２のハンドルはグリップ部を手で握ったときに第１のハンドル側へ弾性的に可動する請求項２に記載の指握力測定装置。
4. 前記複数の感圧部材は一直線上に配置され、且つ一直線上に沿ってスライド可能である請求項１又は２に記載の指握力測定装置。
5. 前記第２のハンドルには、前記複数の感圧部材を一直線上に沿ってスライドさせる長孔が設けられる請求項２に記載の指握力測定装置。
6. 前記複数の感圧部材の少なくとも一つが前記第２のハンドルに固定されている請求項２又は５に記載の指握力測定装置。
7. 前記複数の感圧部材は、ベース部と、このベース部上に配置され当該ベース部の厚みによって高さ調整される前記感圧導電ゴムとを備える請求項１、２、４、５、６のいずれかに記載の指握力測定装置。
8. 前記感圧導電ゴムは、前記感圧部材を指で押圧したときの圧力変化を抵抗値の変化として検出し、前記電極部を介して対応する電圧値に変換する請求項７に記載の指握力測定装置。
9. 前記グリップ部と、このグリップ部に複数設けられた感圧部材によって測定された指ごとの指握力を表示する表示部とを備え、この表示部が前記グリップ部と一体に、又はグリップ部とは別体の外部端末装置に設けられる請求項１又は２に記載の指握力測定装置。
10. 前記外部端末装置には、前記感圧部材によって検出された各指の電圧値を対応する指握力計測値に変換し記憶するデータ処理手段を備える請求項９に記載の指握力測定装置。
11. 前記外部端末装置には、手全体及び指ごとの握力値がリアルタイムで表示されると共に、過去に測定された手全体及び指ごとの握力値の中からそれぞれの最大握力値が表示される請求項９又は１０に記載の指握力測定装置。

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