JPH03275042A - 運動能力測定評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、下肢の筋力の測定を行なう健康な被検者又は
下肢機能障害をもつ被検者（以下患者という）に対し、
下肢の運動能力、機能の測定、評価を行なう為の運動能
力測定評価装置に関する。

従来の技術 従来の技術としては特公昭５７−３０５０９号公報があ
る。この公報には、筋力を加えて回転せしめる人力軸の
機構、筋力を検出するトルク検出機構、入力軸の回転を
予め定められた速度パターンに制御する機構、入力軸を
モータにより減速して駆動する機構、入力軸への負荷ト
ルクを表示する機構等が開示されている。

発明が解決しようとする課題 従来の技術として挙げた筋力測定訓練装置には、運動機
能と筋力との関係を客観的に表わす明確な基準が無かっ
た。従来は、筋力測定・評価手段によって得た測定・評
価値で具体的な運動機能障害の度合いを判断する事は困
難であった。例えば。

大腿四頭筋の筋力がＭＭＴ　（＝徒手筋力測定法）５以
上ありながら階段の昇降に不安を訴える患者は意外に多
いのである。それゆえに運動機能障害の度合いと一致す
る測定・評価ができる装置が望まれている。

課題を解決するための手段 現場でのリハビリテーションや筋力トレーニングを指導
する上で、下肢の機能及び筋力評価は不可欠である。し
かしながら、下肢の運動機能と筋出力との関係を客観的
に表わす的確な基準はなく、その評価法も実際的でない
。

人のあらゆる活動は抗重力運動である。この点において
スポーツ活動における体重支持力の重要性から、大腿回
頭筋に着目し、膝関節の伸筋群のＭＶＣの測定から、体
重当りの筋力をＷＢＩとして、筋機能評価への応用を試
みてきた。

その結果、等尺性随意性最大筋力〔以下ＭＶＣ（Ｍａｘ
ｉｍｕｍ　Ｖｏｌｕｎｔａｒｙ　Ｃｏｎｔｒａｃｔｉｏ
ｎ）という〕を測定し、このＭＶＣから体重当りの筋力
即ち体重支持指数〔以下ＷＢ　Ｉ　（Ｗｅｉｇｈｔ−Ｂ
ｅａｒｉｎｇ　Ｉｎｄｅｘ）という〕を算出して、この
算畠値即ちＷＢＩを用いて評価すれば、運動能力を的確
に評価することができることを解明した。

次に多くの事例の結果から得た下肢の運動機能における
ＷＢＩの有効性と評価の実際について述べる。

レクリエーション的スポーツを行なう為には男性女性に
限らず０．８がＷＢＩの標準数値となる。

歩行、ジョギング、ジャンプという下肢の運動機能は運
動時の下肢の体重支持という観点から区別することがで
きる。正常リズムで歩行を行うためにはＷＢＩが０．４
以上なければ通常歩行はできない。

日常生活を支障なく行なう為には、ＷＢＩが０゜６以上
が要求される。ジャンプやダッシュなどの激しい運動を
不安なく行うには０．９が最低条件となる。更に、スポ
ーツ障害を起こさない為には１．３以上が必要となる。

ＷＢＩが下肢の運動において必要とされるそれぞれの値
を下回った時、その運動あるいは動作で機能障害、臨床
症状を表すことになる。

この下肢機能の評価は大腿回頭筋の運動メニューに応用
される。その一部を紹介すると］、０≦ＷＢＩ＜１．２ 「スポーツ競技に参加できるが、スポーツ障害の危険性
がある。スポーツ体力は不十分である」１．２≦ＷＢＩ
＜１．３ 「体力的にパワーが着いてきた。勝つためにはもう少し
努力が必要である」 １．３≦ＷＢＩ 「体力・筋力は優秀である。運動センスがよければ、良
い結果が出る。けがの心配は無くなった」本発明は、従
来技術の課題の解決に際し、上記事例による評価法を利
用したもので、下肢機能を的確に評価できる運動能力測
定評価装置を提供することを目的としている。

即ち本発明は１人体の膝関節に並設する回動軸１０に取
着されるアーム１１と、アーム１１上の適宜な位置に加
わる力を検出する筋力検出部９と、体重を入力する体重
入力部３７と、筋力検出部９からの筋力と体重入力部３
７からの体重とがインプットされて体重当りの筋力即ち
体重支持指数を算出するマイクロプロセッシングユニッ
ト２２〔以下ＭＰＵ　（Ｍｉｃｒｏ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇ　Ｕｎｉｔｅ）　２２と記載する〕と、測定の状況
及び結果を表示する表示部３３とからなり、前記ＭＰＵ
２２は測定結果に基づいて運動能力の測定・評価を行い
、この結果を表示部３３に表示する運動能力測定評価装
置である。

作用 アーム１１の先方にスライド固定自在に取り付けた装着
具５に患者の下腿を装着し、装着具５に筋力を加える。

椅子４に坐った患者はアーム１１を介して、検出及び抵
抗設定部１２から突出された回動軸１０に回動力を与え
る。その際、装着具５の取り付は基部に設けた筋力検出
部９で筋力を検出する。

操作者は、筋力の測定を行なう際には、回動軸１ｏが回
動しない程度の抵抗負荷値をキーボードスイッチ３２に
て打ち込む。筋力測定はアイソメトリックＣ等尺状態）
、即ち回動軸１０を固定し、アーム１１が動かないよう
にしておいて行う。関節のどの角度で最大筋力が発揮さ
れるかは個体差により若干具なることもある為、回動軸
１０及びアーム１１は最大筋力発揮角度に応じて、その
位置を調節できるように回動固定可能としている。

また、ＭＶＣ測定の前段階として、アーム１１の回動に
適宜な抵抗（患者の発揮筋力の程度に応じてアーム１１
が回動可能となる抵抗）を付与した状態で患者に筋力を
発揮させ、その時の筋力、角度特性によって最大筋力発
揮角度を調べることも可能としている。

キーボードスイッチ３２の出力をＷＢＩの算出等の各種
演算を行なうＭＰＵ２２に入力する。キーボードスイッ
チ３２からの信号を得てＭＰＵ２２は抵抗器１３に信号
を与え、この抵抗器１３は回動軸１０の基端部において
回動軸１ｏの回動を阻止する抵抗を付与する。

筋力検出部９で検出した筋力の値と、体重入力部３７で
入力した体重の値をもとにして、ＭＰＵ２２でＷＢＩを
算出する。

算出したＷＢＩを表示部３３に表示し、測定を終了した
時点でＷＢＩの値がプリンター２８で印字され、更に得
られたＷＢＩから体力評価した簡単なメツセージをコメ
ントとし、このコメントがプリンター２８で印字される
。

実施例 本発明を添付の図面に基づいて詳述する。

先ず本発明の構成概要は、枠体１上に座部２を設け、座
部２の後端に背凭れ部３を立設してなる患者載置用の椅
子４と、基台７に支持され、患者の下肢の筋力を検出し
たり下肢の動きに抵抗を加えたりする検出及び抵抗設定
部１２と、筋力を演算し表示する演算表示部３４との三
つの個別部材からなる。

次に上記の構成を詳細に説明する。

前記椅子４の座部２と枠体１との間に歪ゲージ等でなる
体重入力部３７が設けられる。体重入力部３７の出力は
各種データを取り込み演算するＭＰＵ２２に入力される
。前記の体重入力は予め測定した体重をキーボードスイ
ッチ３２によって入力してもよい。

前記検出及び抵抗設定部１２は、椅子４の横側にあって
基台７に立設した伸縮支柱８の上端に設置される。

検出及び抵抗設定部１２は、検出及び抵抗設定部１２に
おける椅子４に向かっている側面に、水平方向に回動軸
１０が突設され、この回動軸１０の先端にはアーム１１
が着脱自在に取り付けられ、アーム１１の適宜位置には
スライド固定自在に装着具５が取り付けられ、装着具５
の取り付は基部には筋力検出部９が設けられてなる。さ
らに回動軸１ｏの基端には回動軸１０の回動を阻止し又
は回動に抵抗力を付与する抵抗器１３が設けられ、回動
軸１０の適宜部位には回動軸１０の回動角度を検出する
角度検出部１４が設けられて構成される。

前記筋力検出部９は、装着具５に加わる力を検出するロ
ードセル１５と、ロードセル１５で生じる信号を増幅す
るセンサーアンプ１６と、増幅したアナログ信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１７とからなり、Ａ／
Ｄ変換器１７の出力信号はＭＰＵ２２に入力される。

前記抵抗器１３はＭＰＵ２２からの指令信号を受は入れ
、回動軸１０の回動を阻止し又は回動に対して抵抗を付
与するものである。抵抗器１３の具体例は図示を省略す
るが、シリンダー、流体路絞り機構、クランクアーム等
からなる。他の具体例としてパウダーブレーキを用いて
もよい。

測定下肢の回動を阻止する程度の抵抗負荷を抵抗器１３
に付与するが、この抵抗負荷の値を指定し打ち込むキー
ボードスイッチ３２の出力をこのキーボードスイッチ３
２に繋がるインターフェース３１に入れ、インターフェ
ース３１の出力をＭＰＵ２２に入れる。

次に、所定の演算を行なうＭ　Ｉ）　Ｕ　２２の構成を
述べる。

ＭＰＵ２２には、主としてデータを取り込むデータ用Ｍ
ＰＵ１８と、主としてデータの演算を行う演算用ＭＰＵ
２６があり、データ用ＭＰＵ１８の入出力端には、第一
シリアル通信回路２３と。

フォトカプラ等でなるアイソレーション回路２４と、さ
らにもう−個のシリアル通信回路である第ニジリアル通
信回路２５が順次直列状に介装接続される。第ニジリア
ル通信回路２５の入出力は、データを演算し且つＷＢＩ
を算出する演算用ＭＰＵ２６の入出力端に接続される。

演算表示部３４は第ニジリアル通信回路２５と、演算用
ＭＰＵ２６と、演算用ＭＰＵ２６の演算結果を表示する
表示部３３とからなる。

表示部３３はバッファ機器及び作動メツセージを授受す
る機器を内蔵してなるセントロニクスコントロール回路
２７と、セントロニクスコントロール回路２７の出力信
号即ちＭＰＵ２２の演算結果を印字するプリンター２８
と、画面表示用に作ったデータを走査線に同期させて出
力する表示制御回路２９と、表示制御回路２９の出力信
号即ちＭＰＵ２２の演算結果を画面に表示するデイスプ
レィ３０からなる。

次にＭＰＵ２２の周辺機器の構成を述べる。

ＭＰＵ２２の出力信号の一つ目は、セントロニクスコン
トロール回路２７を介してプリンター２８に付与される
。

ＭＰＵ２２の出力信号の二つ目は１表示制御回路２９を
介してデイスプレィ３０に付与される。

ＭＰＵ２２の出力信号の三つ目は、前記抵抗器１３に付
与される。

尚、第二図中６は患者の下腿部を装着部５に固定させる
下腿装着バンドであり、３５は枠体１に取着される取手
であり、３６は患者の大腿部を座部２に固定させる固定
バンドである。

また、第一図中の１９は回動軸１０と検出及び抵抗設定
部１２に関係して設けられ回動［１０の角度を検出する
ポテンショメータ１９であり、２０はポテンショメータ
１９の信号を増幅する角度センサーアンプであり、２１
は角度センサーアンプ２０から出力されるアナログ信号
をディジタル信号に変換する角度Ａ／Ｄ変換機である。

次に筋力の測定、評価を行なう際の本発明の実施例の作
動を説明する。

患者は椅子４の座部２に腰掛け、、ｉ者の下腿の前に位
置させた装着具５に下腿を当接し、下腿装着バンド６で
装着具５に止着する。

キーボードスイッチ３２でアーム１１を固定する抵抗負
荷を打ち込み、このキーボードスイッチ３２の出力をイ
ンターフェイス３１を介してＭＰＵ２２に人力する。

患者は膝関節を伸展又は屈曲させ、力を装着具５に加え
る。膝関節を伸展させる時には大腿口頭筋が働き、この
大腿口頭筋の筋力が装着具５に加わる。

ＭＰＵ２２の出力により抵抗器１３は回動軸１０を固定
させ、アイソメトリックでＭＶＣを測定する。

装着具５に加わる力は筋力としてロードセル１５で検出
される。

ロードセル１５で検出した信号をセンサーアンプ１６で
増幅し、Ａ／Ｄ変換器１７でアナログ信号をデジタル信
号に変換し、このデジタル信号をＭＰＵ２２に入力する
。

ＭＰＵ２２中に存在するデータ用ＭＰＵ１８と演算用￥
ＰＵ２６は、インターフェイス３１の第一シリアル通信
回路２３とアイソレーション回路２４と第ニジリアル通
信回路２５とを介して信号の授受を行なっている。

一方のデータ用ＭＰＵ１８は各種センサ一部材や抵抗器
１３に接近させて検出及び抵抗設定部１２に設け、各種
センサーからの信号を取り込む機能を持たせている。ま
た他方の演算用ＭＰＵ２６は演算表示部３４に設け、デ
ータをもとに各種の演算を行ない演算結果を発令する機
能を持たせている。これら二つのＭＰＴＪによって検出
及び抵抗設定部１２と演算表示部３４の間のデータの授
受の信頼性を高めている。

ＭＰＵ２２から出力する第一の信号はインターフェイス
機能を有するセントロニクスコントロール回路２７を経
てプリンター２８に至り、このプリンター２８でＷＢＩ
の値を印字する。

ＭＰＵ２２から出力する第二の信号はインターフェイス
機能を有する表示制御回路２９を経てデイスフレイ３０
に至り、デイスプレィ３ｏにＷＢＩを無名数で表示する
。

ＭＰＵ２２から出力する第三の信号は抵抗器１３を制御
し回動軸１０の回動力に対して付与する抵抗の大きさを
制御する。

ＭＰＴ？２２は検出したＭＶＣを体重入力部３７から人
力された体重で除してＷＢＩを得る。この体重の入力は
、体重入力部３７の代わりに、予め体重計で測定した体
重をキーボードスイッチ３２て入力しその値を用いてＷ
ＢＩを得ることも可能である。

次に第三図に示すフローチャートを説明する。

先ず電源等の投入により測定を開始させ、次にキーボー
ドスイッチ３２で回動軸１０をロックできる所定の値を
打ち込み抵抗器１３を作動させ、回動軸１０の回動作動
に大きな抵抗を付与し、アーム１１の回動を阻止させな
がら筋力を検出する。

検出したＭＶＣを体重で除しＷＢＩを得る。ＷＢＩをデ
イスプレィ３ｏに表示すると共に記憶する。

測定が終了するとＷＢＩ値と前述のＷＢＩ結果に基づく
コメントを印字する。

次に本発明装置を訓練に用いる場合には、デイスプレィ
３０にアーム１１の往復回動回数の目標値を表示させ、
抵抗器１３には回動軸１０に付与すべき最適な抵抗力を
設定する。

デイスプレィ３０に表示した回数たけアーム１１を往復
回動させ、達成すると訓練を終了する。

尚、上記実施例では筋力検出部９を装着部５の取り付は
基部に設けたが、筋力検出部９における他の実施例とし
て、筋力検出部９を回動軸１０の一部に設けた場合は、
筋力をトルク単位（＝Ｔ、Ｔ＝ＦＸＬで示される）で検
出することになり、この場合は、回動軸１０から装着具
５までの距踵即ちアーム長（＝Ｌ）でトルク（二Ｔ）を
除して筋力（＝Ｆ）を算出するのである。

また、枠体１と座部２との間に体重入力部３７を設けな
い場合は、別個の適宜な体重計で予め体重を計り、キー
ボードスイッチ３２で体重を打ち込み入力するのである また、前述の実施例では椅子４と検出及び抵抗設定部１
２が別体であったが、他の実施例として検出及び抵抗設
定部１２を椅子４の側部に一体的に設けて構成すること
もある。

発明の効果 本発明は検出及び抵抗設定部に、筋力検出部と抵抗器を
設け、キーボードスイッチで回動軸を固着させる程の抵
抗負荷を入力指示し、椅子の装着具に力を加えてＭＶＣ
を検出し、ＷＢＩを演算するよう構成したものである。

従来の筋力測定訓練装置は、筋力やトルクを測定、表示
する構成までであって、筋力やトルクが測定・表示され
ても、その値を有効に利用する実践的指導者は少ない。

本構成によると、測定して得られた筋力の値からＷＢＩ
を演算し、さらにＷＢＩの値から体力の評価が簡単なメ
ツセージでコメントとして印字及び表示されるので、指
導者の機能回復訓練メニューの助けになるという効果が
あると共に、患者自身も回復過程がよく分かり、更に次
はジョギングができるかも知れないといった励みにもな
り大きな効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】 添付の図面は本発明の実施例を示しており、第１図は電
気的構成のブロック図、第２図は全体の外観図、第３図
は本発明の実施例を用いた筋力測定のフローチャート、
第４図は本発明の実施例を用いた他の筋力測定のフロー
チャート示している。 ９　筋力検出部、１０　回動軸、１トアーム、１３・・
・抵抗器、２２・・マイクロプロセッシングユニット（
＝ＭＰＵ）、２６　　演算用ＭＰＵ、３２・キーボード
スイッチ、３３・・・表示部、３７・・体重入力部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 人間の膝関節に並設する回動軸１０に取着されるアーム
   １１と、アーム１１上の適宜な位置に加わる力を検出す
   る筋力検出部９と、体重を入力する体重入力部３７と、
   筋力検出部９からの筋力と体重入力部３７からの体重と
   がインプットされて体重当りの筋力即ち体重支持指数を
   算出するマイクロプロセッシングユニット２２と、測定
   の状況及び結果を表示する表示部３３とからなり、前記
   マイクロプロセッシングユニット２２は測定結果に基づ
   いて運動能力の測定・評価を行い、この結果を表示部３
   ３に表示する運動能力測定評価装置。