WO2014045513A1 - 筋力推定装置 - Google Patents

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WO2014045513A1
WO2014045513A1 PCT/JP2013/004843 JP2013004843W WO2014045513A1 WO 2014045513 A1 WO2014045513 A1 WO 2014045513A1 JP 2013004843 W JP2013004843 W JP 2013004843W WO 2014045513 A1 WO2014045513 A1 WO 2014045513A1
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oxygen concentration
muscle
muscle strength
maximum
target site
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PCT/JP2013/004843
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良周 西村
朋哉 日下部
Original Assignee
パナソニック 株式会社
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    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61B5/6813—Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6828—Leg

Definitions

  • the present invention relates to a muscle strength estimation apparatus that estimates a subject's muscle strength.
  • a general-purpose grip strength meter, a back strength meter, and the like are known, and a large and expensive device such as BIODEX (registered trademark) for specialized institutions is known.
  • BIODEX registered trademark
  • a force is exerted on the muscle of the target site to be measured by the subject, and the muscle strength exerted on the target site is mechanically measured.
  • the muscular strength estimation device calculates the absorbance by irradiating near infrared light to the target site for which the subject's muscular strength is to be estimated, and detecting the light transmitted through the living tissue and again on the skin with the light receiving element.
  • the oxygen saturation is obtained from the absorbance based on the Lambert-Beer rule.
  • the muscular strength estimation device uses the correlation between the amount of change in oxygen saturation and the muscular strength, and calculates the muscular strength by a regression equation using oxygen saturation as a variable.
  • the muscular strength estimation device does not estimate the maximum muscular strength that can be exhibited by the subject in order to estimate the muscular strength exerted against the arbitrary load at the time of applying an arbitrary load to the target site. .
  • the muscular strength estimation device estimates the maximum muscle strength when a large load is applied to the subject, the estimation of muscle strength may be a burdensome task for persons with joint disabilities or the elderly. It was.
  • An object of the present invention is to provide a muscular strength estimation device that can estimate the maximum muscular strength of a subject without applying a large load that is a burden on the subject.
  • the muscle strength estimation device is a muscle strength estimation device that estimates the maximum muscle strength that can be exerted by applying a load to a muscle of a target site for which the subject's muscle strength is to be estimated, and the light intensity of the target site and the target site
  • the oxygen concentration calculation formula showing the relationship with the oxygen concentration in the blood of the muscle, and applying a load smaller than the maximum load necessary for exerting the maximum muscle strength to the muscle of the target site,
  • a muscle strength calculation regression formula derived from a correlation between an evaluation index determined based on an oxygen concentration that changes with time in muscle blood and the maximum muscle strength that can be exerted by the muscle of the target site;
  • a storage unit for storing, a measurement unit for measuring the absorbance at the target site, the oxygen concentration calculation formula stored in the storage unit, and the measurement unit
  • the oxygen concentration calculation unit that calculates the oxygen concentration from the measurement result of the absorbance, the muscle strength calculation regression equation stored in the storage unit, and the evaluation index based on the oxygen concentration calculated by the oxygen concentration calculation
  • the evaluation index is a maximum change amount of the oxygen concentration according to the elapsed time.
  • the evaluation index is the oxygen concentration according to a time when a threshold time has elapsed since the load is applied to the target site.
  • the evaluation index is an oxygen saturation derived from the oxygen concentration corresponding to a time when a threshold time has elapsed since the load is applied to the target site.
  • the evaluation index is a gradient of the oxygen concentration according to a time when a threshold time has elapsed since the load is applied to the target site.
  • the muscle composition calculation regression equation further includes at least one of a body composition measurement device capable of measuring a body composition of a subject and a subcutaneous tissue thickness measurement device capable of measuring a thickness of the subcutaneous tissue at the target site, Is derived from the correlation between the evaluation index, the maximum muscle strength, the measurement result of the body composition measurement device and the measurement result of the subcutaneous tissue thickness measurement device, and the maximum muscle strength calculation
  • the unit preferably calculates the maximum muscle strength from the evaluation index, the at least one measurement result, and the muscle strength calculation regression equation.
  • the measurement unit can be attached to the target site of the subject.
  • the maximum muscular strength of the subject can be estimated without giving a large load that is a burden on the subject.
  • the muscular strength estimation device 10 of the first embodiment is built in a supporter 100 that can be worn on the elbow or knee of a subject.
  • the muscle strength estimation apparatus 10 can estimate the muscle strength in the target part SB.
  • the target part SB for which the muscle strength is to be estimated in the present embodiment includes the upper arm of the subject. Therefore, the maximum muscular strength to be estimated by the muscular strength estimation device 10 includes the maximum elbow joint extension force that the subject's upper arm muscles can exert.
  • the muscle strength estimation apparatus 10 is configured to estimate a muscle strength, a measurement section 20 that can measure the near-infrared light absorbance at the target site SB of the subject, a control section 30 that performs overall control of the apparatus, and the like. And a storage unit 40 that stores necessary expressions.
  • the measuring unit 20 includes a light emitting unit 21 that can irradiate near infrared light NIR and a light receiving unit 22 that can detect near infrared light NIR.
  • the light emitting unit 21 can irradiate at least three near infrared light NIRs respectively corresponding to three wavelengths of 760 nm, 805 nm, and 840 nm.
  • the light receiving unit 22 can detect the three near infrared light NIRs.
  • the light emitting unit 21 can periodically irradiate near infrared light NIR1 having a wavelength of 760 nm, near infrared light NIR2 having a wavelength of 805 nm, and near infrared light NIR3 having a wavelength of 840 nm.
  • the measuring unit 20 periodically irradiates the target site SB whose absorbance is to be measured with the three near-infrared lights NIR1, NIR2, and NIR3, and transmits the three near-infrared lights NIR1, NIR1, transmitted through the target site SB.
  • NIR2 and NIR3 are received.
  • the measurement unit 20 measures the absorbance of the target portion SB for each wavelength and for each time based on the three received near-infrared lights NIR1, NIR2, and NIR3.
  • the storage unit 40 stores an oxygen concentration calculation formula 41 and a muscle strength calculation regression formula 42.
  • the oxygen concentration calculation formula 41 and the muscle strength calculation regression formula 42 estimate the maximum muscle strength that can be exerted by the muscle in the subject portion SB of the subject from the amount of change in the absorbance measured at the subject portion SB of the subject before and after the application of the load. Used when.
  • the oxygen concentration calculation formula 41 is a formula showing the relationship between the amount of change in absorbance of the target site SB before and after the load is applied and the oxygen concentration in the blood of the muscle of the target site SB.
  • the muscle blood refers to blood flowing through capillaries surrounding individual muscle fibers in the muscle.
  • the oxygen concentration includes an oxygenated hemoglobin amount, a deoxygenated hemoglobin amount, a total hemoglobin amount, and an oxygen saturation level present in blood per unit volume.
  • Oxygenated hemoglobin is hemoglobin associated with oxygen
  • deoxygenated hemoglobin is hemoglobin from which oxygen is released.
  • the total hemoglobin amount is the sum of the oxygenated hemoglobin amount and the deoxygenated hemoglobin amount, and the oxygen saturation can be obtained by dividing the oxygenated hemoglobin amount by the total hemoglobin amount.
  • oxygenated hemoglobin is referred to as HbO 2
  • deoxygenated hemoglobin is referred to as Hb
  • total hemoglobin is referred to as Thb
  • oxygen saturation is referred to as StO 2 .
  • the absorbance characteristics for the near-infrared light NIR2 are the same for HbO 2 and Hb.
  • the absorbance characteristics for the near-infrared light NIR1 and the absorbance characteristics for the near-infrared light NIR3 are different from each other.
  • Hb has higher absorbance characteristics than HbO 2 for near-infrared light having a wavelength shorter than 805 nm.
  • HbO 2 has higher absorbance characteristics than Hb.
  • the wavelength of the near infrared light NIR that can be irradiated by the light emitting unit 21 is set to the wavelength of 760 nm and 840 nm sandwiching the isoabsorption wavelength of 805 nm and the isoabsorption wavelength of 805 nm.
  • ⁇ HbO 2 , ⁇ Hb, ⁇ Thb, and ⁇ StO 2 indicate an oxygenated hemoglobin change amount, a deoxygenated hemoglobin change amount, a total hemoglobin change amount, and an oxygen saturation change amount, respectively.
  • ⁇ A1 is an amount of change in absorbance corresponding to near-infrared light NIR1 having a wavelength of 760 nm before and after applying the load.
  • ⁇ A2 is an absorbance change amount corresponding to near-infrared light NIR2 having a wavelength of 805 nm before and after the application of the load.
  • ⁇ A3 is a change in absorbance corresponding to near-infrared light NIR3 having a wavelength of 840 nm before and after application of load.
  • a1 to a3 and b1 to b3 are coefficients, but these values may vary somewhat depending on the measurement environment when measuring the absorbance, the subcutaneous fat thickness of the subject, and the like. For this reason, the coefficients a1 to a3 and b1 to b3 may adopt average values by measuring many subjects, or the average values may be determined according to the subcutaneous tissue thickness of the subjects. You may employ
  • the evaluation index determined from the amount of change in oxygen concentration ( ⁇ HbO 2 or the like) before and after the application of the load is an explanatory variable
  • the maximum muscular strength that can be exerted by the muscle of the subject site SB is the objective variable. Therefore, when deriving the muscular strength calculation regression equation 42, the measurement of the evaluation index as the explanatory variable and the measurement of the maximum muscular strength as the objective variable are performed for many subjects.
  • the oxygen concentration is used in the meaning of HbO 2 unless otherwise specified.
  • FIG. 5 shows the amount of change in the oxygen concentration that changes with time in the blood of the muscle of the target site SB from before the load is applied to the target site SB of the subject until after the load is released.
  • the time when load application is started is set as a load start time t1
  • the time when load application is canceled is set as a load end time t2.
  • the load means a load smaller than the maximum load necessary for exerting the maximum muscle force that can be exerted by the muscle of the target part SB for which the muscle strength of the subject is to be estimated.
  • the load is such that the angle of the elbow joint is maintained at 90 degrees while holding a dumbbell of several kg (for example, 3 kg).
  • the oxygen concentration in the blood of the muscle at the target site SB tends to gradually decrease when a load is applied and gradually increase when the load is released.
  • the phenomenon in which the oxygen concentration decreases is the action of muscular oxygen being consumed or the blood being squeezed out from the muscle by the exerted muscular strength in order to maintain the muscular strength. This is caused by the occurrence of a pumping action.
  • the load is released, the blood flow in the muscle is restored and the oxygen concentration in the blood of the muscle increases.
  • the maximum change amount MV of the oxygen concentration before and after the application of the load is used as an evaluation index of the maximum muscle strength. That is, by measuring the change amount of the oxygen concentration before and after the load is applied, the maximum change amount MV as an example of the evaluation index can be determined. Since the vertical axis in FIG. 5 is HbO 2 as an example of the oxygen concentration, the maximum change amount MV is the maximum decrease amount of HbO 2 . Here, for example, when the vertical axis is Hb as an example of the oxygen concentration, Hb increases when a load is applied, and decreases when the load is released. For this reason, the maximum change amount MV is the maximum increase amount of Hb.
  • the maximum muscular strength (elbow joint extension force) that can be exerted by the muscle of the subject's target site SB will be described.
  • the maximum elbow joint extension force that can be exerted around the elbow is measured when the elbow is extended from the state in which the subject's elbow is bent (when the elbow joint is extended).
  • the elbow joint extension force can be obtained by multiplying the maximum load capable of extending the elbow joint and the length of the subject's arm while applying a load to the subject's dominant hand. This measurement is preferably performed on a healthy subject because a large load is applied to the subject to generate the maximum elbow joint extension force for the subject.
  • FIG. 6 shows a graph plotting the elbow joint extension force on the horizontal axis and the maximum amount of change MV of the oxygen concentration on the vertical axis for the measurement results.
  • a plurality of plot data indicate measured values OD
  • a solid line indicates a muscular strength calculation regression equation 42 obtained from the measured values OD.
  • the muscular strength calculation regression equation 42 is expressed by the following equation.
  • EF c1 ⁇ MV + c2 (Formula 5)
  • EF represents the elbow joint extension force (maximum muscle strength)
  • c1 and c2 represent coefficients determined from the measured value OD.
  • control unit 30 of the muscle force estimation apparatus 10 will be described.
  • the control unit 30 includes an oxygen concentration calculation unit 31 and a maximum muscle strength calculation unit 32.
  • the oxygen concentration calculation unit 31 acquires the change in absorbance of the target site SB of the subject that changes with time from the measurement unit 20, reads the oxygen concentration calculation formula 41 from the storage unit 40, and converts the absorbance change into the oxygen concentration calculation formula 41. Substituting and calculating the oxygen concentration that changes over time.
  • the maximum muscle strength calculation unit 32 substitutes the maximum change amount MV determined from the oxygen concentration that changes with time into the muscle strength calculation regression equation 42 to calculate the elbow joint extension force (maximum muscle strength) in the subject site SB of the subject. To do.
  • muscle strength estimation is performed on the subject's elbow.
  • a supporter 100 incorporating the device 10 is attached.
  • a light load means the load which maintains an elbow joint at a fixed angle, for example in the state which has a several kg dumbbell. Then, when a predetermined measurement time (for example, 20 seconds) elapses from the start of measurement, the load application is canceled and the absorbance measurement is terminated.
  • the oxygen concentration calculation unit 31 substitutes the absorbance change amounts ( ⁇ A1 to ⁇ A3) before and after applying the load measured by the measurement unit 20 into the oxygen concentration calculation formula 41 (formula 1), and shows in FIG. The oxygen concentration that changes with time before and after such a load is calculated.
  • the maximum muscle strength calculation unit 32 acquires the maximum change amount MV of the oxygen concentration from the oxygen concentration that changes with time, which is the calculation result of the oxygen concentration calculation unit 31. Subsequently, the maximum muscle strength calculation unit 32 substitutes the acquired maximum change amount MV of the oxygen concentration into the muscle strength calculation regression equation 42 (Equation 5), and calculates the elbow joint extension force (maximum muscle strength) that can be exhibited by the target site SB. calculate. In this way, the elbow joint extension force (maximum muscle strength) is calculated only by applying a light load without applying a load that imposes a burden on the target part SB of the subject.
  • the estimation of the maximum muscle strength in the target part SB of the subject can be performed by applying a load smaller than the maximum load necessary for generating the maximum muscle force in the muscle in the target part SB. Therefore, it is possible to estimate the maximum muscular strength of the subject without giving a large load that is a burden on the subject.
  • the muscle strength is estimated based on the oxygen concentration that has reached a steady state to some extent. According to this, it is possible to suppress variations in the estimated value of muscle strength.
  • the muscle strength estimation device 11 of the second embodiment includes a measurement unit 20, a control unit 30, and a storage unit 40, similarly to the muscle strength estimation device 10 of the first embodiment. Furthermore, the muscular strength estimation device 11 includes a body composition measuring device 51 capable of measuring the body composition of the subject and a subcutaneous tissue thickness measuring device 52 capable of measuring the subcutaneous tissue thickness of the subject site SB of the subject. The body composition measuring device 51 and the subcutaneous tissue thickness measuring device 52 are not built in the supporter 100 and are provided separately from the supporter 100.
  • the body composition measuring device 51 measures the bioimpedance by passing a weak current through the body of the subject, and measures the body composition for each part of the body such as the whole body, arms, and legs from the measured bioimpedance values. It is possible.
  • the body composition includes a subject's body weight, body fat percentage, visceral fat level, bone level, and the like, which are also examples of measurement results of the body composition measuring device 51.
  • the subcutaneous tissue thickness measuring device 52 can measure the thickness of the subcutaneous tissue such as the subcutaneous fat and muscle of the target site SB of the subject by ultrasonic waves. Further, the subcutaneous tissue thickness measuring device 52 measures the thickness of the subcutaneous tissue in a state where the subject site SB of the subject is pressed with a constant load, so that the subcutaneous tissue thickness is measured from the relationship between the load and the amount of displacement of the subcutaneous tissue. It is also possible to calculate the hardness of the tissue. Therefore, the subcutaneous fat and muscle thickness (muscle thickness) and the subcutaneous fat and muscle hardness (muscle hardness) in the target part SB are examples of measurement results of the subcutaneous tissue thickness measurement device 52.
  • the muscle strength calculation regression equation 43 when the muscle strength calculation regression equation 43 is derived, in addition to the maximum change amount MV of the oxygen concentration as an evaluation index, the body fat percentage, bone level, muscle thickness among the measurement results of the devices 51 and 52 The muscle hardness is used as an explanatory variable for estimating the maximum strength. Therefore, in the second embodiment, when deriving the muscular strength calculation regression equation 43, in addition to the measurement of the maximum change MV and the elbow joint extension force (maximum muscular strength), the body composition by the devices 51 and 52, and the subcutaneous tissue Thickness and hardness measurements are made on a number of subjects.
  • EF d1, MV + d2, FAT + d3, SL + D4 ⁇ MT + d5 ⁇ MH + d6 (Formula 6)
  • FAT represents body fat percentage
  • SL represents bone level
  • MT represents muscle thickness
  • MH muscle hardness
  • D1 to d6 are coefficients, and can be obtained by performing multivariate analysis such as the multiple regression analysis described above.
  • the maximum muscle strength calculation unit 33 included in the control unit 30 of the second embodiment is measured by the body composition measurement device 51 and the subcutaneous tissue thickness measurement device 52 in addition to the maximum change amount MV determined from the oxygen concentration that changes over time.
  • the elbow joint extension force (maximum muscle strength) is calculated based on the measured results.
  • the subject When measuring the elbow joint extension force (maximum muscle strength) that can be exerted by the muscle in the subject's target site SB (upper arm) using the muscle strength estimation device 11, the subject can be measured by the measurement unit as shown in FIG. A supporter 100 having 20 is attached.
  • a light load is applied to the subject site SB.
  • a light load means the load which maintains an elbow joint at a fixed angle, for example in the state which has a several kg dumbbell.
  • the body fat percentage and bone level of the subject and the muscle thickness and muscle hardness at the subject site SB of the subject are measured by the body composition measuring device 51 and the subcutaneous tissue thickness measuring device 52. Since the measurement in each of the devices 51 and 52 does not measure the change before and after the load, the measurement can be finished before the measurement by the muscle force estimation device 11 is performed.
  • the oxygen concentration calculation unit 31 substitutes the absorbance change amounts ( ⁇ A1 to ⁇ A3) before and after the load application measured by the measurement unit 20 into the oxygen concentration calculation formula 41 (formula 1), as shown in FIG.
  • the oxygen concentration that changes with time before and after application of an appropriate load is calculated.
  • the maximum muscle strength calculation unit 33 acquires the maximum change amount MV of the oxygen concentration from the oxygen concentration that changes with time, which is the calculation result of the oxygen concentration calculation unit 31. Then, the maximum muscle strength calculation unit 33 substitutes the body fat percentage, the bone level, the muscle thickness, and the muscle hardness in the muscle strength calculation regression equation 43 (Equation 6) in addition to the acquired maximum change amount MV of the oxygen concentration.
  • the elbow joint extension force (maximum muscle strength) that can be exhibited by the part SB is calculated. In this way, the elbow joint extension force (maximum muscle strength) is calculated only by applying a light load without applying a load that imposes a burden on the target part SB of the subject.
  • the evaluation index may be an oxygen concentration change amount Vt4 after the threshold time t4 has elapsed from the load start time t3.
  • the evaluation index may be a gradient (differential value) DVt4 of oxygen concentration with respect to time after the threshold time t4 has elapsed.
  • the evaluation index may be an integrated value IVt4 of the oxygen concentration from the load start time t3 to the threshold time t4.
  • the evaluation index may be a linear combination of these. According to this, by acquiring the short threshold time t4, the measurement time required for estimating the maximum muscle strength can be shortened.
  • Hb, Thb, and StO 2 that are other examples of the oxygen concentration may be used instead of HbO 2 that is an example of the oxygen concentration.
  • the maximum change amount MV is the maximum change amount of ⁇ Hb, ⁇ Thb, and ⁇ StO 2 that changes with time before and after the load.
  • the muscle force estimation devices 10 and 11 may not be built in the supporter 100, and may be used to estimate the muscle strength of the subject site SB of the subject.
  • the muscle force estimation devices 10 and 11 may use any part other than the subject's upper arm as the target part SB.
  • different oxygen concentration calculation formula 41 and muscle strength calculation regression formulas 42 and 43 may be used for each target region SB of the subject, such as the thigh, abdominal muscles, and back muscles.
  • the oxygen concentration calculation formula 41 and the muscle strength calculation regression formulas 42 and 43 may be properly used for each sex and age of the subject.
  • the control unit 30 and the storage unit 40 may be provided separately.
  • the measurement unit 20 and the control unit 30 are connected to each other so that they can communicate with each other by wire or wireless. According to this, the weight of the supporter 100 can be reduced, and the convenience for the subject can be improved.
  • the measurement unit 20 may measure the absorbance by the reflection of the near infrared light NIR, instead of measuring the absorbance by the transmission of the near infrared light NIR.
  • the absorbance correlated with the oxygen concentration in the blood can be obtained with light having a wavelength other than near infrared light
  • the absorbance by light at that wavelength may be used.
  • the evaluation index may be the oxygen concentration itself that changes with time.
  • the integrated value of the change in oxygen concentration from the start of the load to the release of the load may be used.
  • the small load applied to the subject part SB of the subject may be a self-weight load such as a push-up or an isometric load.
  • any one of the body composition measuring device 51 and the subcutaneous tissue thickness measuring device 52 may be omitted.
  • the subcutaneous tissue thickness measuring device 52 may be a device that measures the subcutaneous tissue thickness using near infrared light or the like.
  • the configuration related to the measurement of the body composition measuring device 51 and the subcutaneous tissue thickness measuring device 52 may be incorporated in the supporter 100.

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Abstract

被験者の筋力を推定しようとする対象部位の筋肉に負荷を与えることで該筋肉が発揮可能な最大筋力を推定する筋力推定装置において、対象部位の吸光度と酸素濃度との関係を示す酸素濃度計算式４１と、対象部位に小さな負荷を与えてから該対象部位の筋肉の血中において経時変化する酸素濃度から求まる評価指標と対象部位の筋肉が発揮可能な最大筋力との関係から導出される筋力算出回帰式４２と、をあらかじめ記憶しておく記憶部４０と、対象部位における吸光度を測定可能な測定部１０と、吸光度と酸素濃度計算式４１から酸素濃度を算出する酸素濃度算出部３１と、評価指標と筋力算出回帰式４２から最大筋力を算出する最大筋力算出部３２と、を備えた。

Description

筋力推定装置
　本発明は、被験者の筋力を推定する筋力推定装置に関する。
　従来から、被験者の筋力を評価する装置として、汎用的な握力計や背筋力計等が知られ、専門機関向けのＢＩＯＤＥＸ（登録商標）など大型かつ高価な装置が知られている。これらの装置では、被験者の測定しようとする対象部位の筋肉に力を発揮させ、対象部位で発揮された筋力を力学的に測定していた。
　また、対象とする筋に酸素飽和度計を装着し、力を発揮している最中の酸素飽和度を測定することで、非侵襲的に発揮筋力を推定する発揮筋力推定装置が開発されている（例えば、特許文献１）。
　発揮筋力推定装置は、被験者の筋力を推定しようとする対象部位に近赤外光を照射し、生体組織内を透過して再び皮膚上に出た光を受光素子で検出することで吸光度を算出し、Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒ則に基づき吸光度から酸素飽和度を求める。発揮筋力推定装置は、酸素飽和度の変化量と発揮筋力との相関性を利用し、酸素飽和度を変数として用いる回帰式により発揮筋力を算出している。
特許第４２８７５４８号公報
　ところで、発揮筋力推定装置は、任意の負荷を対象部位に付与する時点で、その任意の負荷に対して発揮している筋力を推定するため、被験者が発揮できる最大の筋力を推定していなかった。一方で、被験者に大きな負荷を付与した際に発揮筋力推定装置が最大筋力を推定する場合、筋力の推定は、関節に障害を持つ者や高齢者にとって非常に負担のかかる作業となる虞があった。
　本発明の目的は、被験者とって負担となるような大きな負荷を与えることなく、被験者の最大筋力を推定することができる筋力推定装置を提供することにある。
　本発明の一側面は、筋力推定装置である。筋力推定装置は、被験者の筋力を推定しようとする対象部位の筋肉に負荷を与えることで該筋肉が発揮可能な最大筋力を推定する筋力推定装置において、前記対象部位の光の吸光度と前記対象部位の前記筋肉の血中における酸素濃度との関係を示す酸素濃度計算式と、前記対象部位の筋肉に前記最大筋力を発揮させるために必要な最大負荷よりも小さな負荷を与えてから前記対象部位の筋肉の血中において経時時間に応じて変化する酸素濃度に基づき決定される評価指標と前記対象部位の筋肉が発揮可能な前記最大筋力との相関関係から導出される筋力算出回帰式と、をあらかじめ記憶しておく記憶部と、前記対象部位における前記吸光度を測定する測定部と、前記記憶部に記憶された前記酸素濃度計算式、および前記測定部により測定された前記吸光度の測定結果から前記酸素濃度を算出する酸素濃度算出部と、前記記憶部に記憶された前記筋力算出回帰式、および前記酸素濃度算出部によって算出された前記酸素濃度に基づいて前記評価指標を決定し、前記評価指標および前記筋力算出回帰式から前記最大筋力を算出する最大筋力算出部と、を備える。
　上記構成において、前記評価指標は、前記経時時間に応じた前記酸素濃度の最大変化量であることが好ましい。
　上記構成において、前記評価指標は、前記対象部位に前記負荷を与えてから閾値時間を経過した時間に応じた前記酸素濃度であることが好ましい。
　上記構成において、前記評価指標は、前記対象部位に前記負荷を与えてから閾値時間を経過した時間に応じた前記酸素濃度から導出される酸素飽和度であることが好ましい。
　上記構成において、前記評価指標は、前記対象部位に前記負荷を与えてから閾値時間を経過した時間に応じた前記酸素濃度の勾配であることが好ましい。
　上記構成において、被験者の体組成を測定可能な体組成測定装置及び前記対象部位における皮下組織の厚さを測定可能な皮下組織厚測定装置のうちの少なくとも一つをさらに備え、前記筋力算出回帰式は、前記評価指標と、前記最大筋力と、前記体組成測定装置による測定結果および前記皮下組織厚測定装置による測定結果のうちの少なくとも一つの測定結果との相関関係から導出され、前記最大筋力算出部は、前記評価指標と前記少なくとも一方の測定結果と前記筋力算出回帰式とから前記最大筋力を算出することが好ましい。
　上記構成において、前記測定部が前記被験者の前記対象部位に装着可能であることが好ましい。
　上記筋力推定装置によれば、被験者とって負担となるような大きな負荷を与えることなく、被験者の最大筋力を推定することができる。
第１実施形態の筋力推定装置を内蔵したサポーターを被験者に装着させた状態を示す模式図。 第１実施形態の筋力推定装置の電気的構成を示すブロック図。 測定部の模式図。 発光部の近赤外光の発光パターンを示すグラフ。 対象部位における筋肉の血中の酸素濃度の変化を示すグラフ。 肘関節伸展力と酸素濃度の最大変化量との関係を示すグラフ。 第２実施形態の筋力推定装置の電気的構成を示すブロック図。 変形例の評価指標を示すグラフ。
　（第１実施形態）
　以下、第１実施形態の筋力推定装置の概略構成を説明する。
　図１に示すように、第１実施形態の筋力推定装置１０は、被験者の肘や膝などに装着可能なサポーター１００に内蔵されている。被験者がサポーター１００を装着した状態で筋力を推定しようとする対象部位ＳＢに負荷を与えた場合に、筋力推定装置１０は、対象部位ＳＢにおける筋力を推定することが可能である。なお、図１に示すように、本実施形態における筋力を推定しようとする対象部位ＳＢは被験者の上腕を含む。従って、筋力推定装置１０が推定しようとする最大筋力は、被験者の上腕の筋肉が発揮可能な最大の肘関節伸展力を含む。
　次に、筋力推定装置１０の電気的構成について説明する。
　図２に示すように、筋力推定装置１０は、被験者の対象部位ＳＢにおける近赤外光の吸光度を測定可能な測定部２０と、装置を統括制御する制御部３０と、筋力を推定する際に必要となる式を記憶する記憶部４０と、を備えている。
　図２及び図３に示すように、測定部２０は、近赤外光ＮＩＲを照射可能な発光部２１と、近赤外光ＮＩＲを検出可能な受光部２２とを備えている。本実施形態では、発光部２１は、少なくとも、７６０ｎｍ，８０５ｎｍ，８４０ｎｍの３つの波長にそれぞれ対応した３つの近赤外光ＮＩＲを照射可能としている。一方、受光部２２は、その３つの近赤外光ＮＩＲを検出可能としている。
　また、図４に示すように、発光部２１は、７６０ｎｍの波長を有する近赤外光ＮＩＲ１と８０５ｎｍの波長を有する近赤外光ＮＩＲ２と８４０ｎｍの近赤外光ＮＩＲ３を周期的に照射可能としている。すなわち、測定部２０は、吸光度を測定しようとする対象部位ＳＢに３つの近赤外光ＮＩＲ１，ＮＩＲ２，ＮＩＲ３を周期的に照射し、該対象部位ＳＢを透過した３つの近赤外光ＮＩＲ１，ＮＩＲ２，ＮＩＲ３を受光する。測定部２０は、受光された３つの近赤外光ＮＩＲ１，ＮＩＲ２，ＮＩＲ３に基づいて、対象部位ＳＢの吸光度の測定を波長毎及び時間毎に行う。
　図２に示すように、記憶部４０は、酸素濃度計算式４１及び筋力算出回帰式４２を記憶している。酸素濃度計算式４１及び筋力算出回帰式４２は、負荷の付与の前後における被験者の対象部位ＳＢで測定された吸光度の変化量から、被験者の対象部位ＳＢにおける筋肉が発揮可能な最大筋力を推定する際に使用される。
　酸素濃度計算式４１は、負荷の付与の前後における対象部位ＳＢの吸光度変化量と、該対象部位ＳＢの筋肉の血中における酸素濃度との関係を示す式である。なお、筋肉の血中とは、筋肉中の個々の筋繊維の周囲を取り巻く毛細血管を流れる血液中をいう。一方、酸素濃度には、単位体積あたりの血液中に存在する酸素化ヘモグロビン量、脱酸素化ヘモグロビン量、総ヘモグロビン量、及び酸素飽和度が含まれる。酸素化ヘモグロビンは、酸素と結びついたヘモグロビンであり、脱酸素化ヘモグロビンは酸素を離したヘモグロビンである。また、総ヘモグロビン量は、酸素化ヘモグロビン量及び脱酸素化ヘモグロビン量の和であり、酸素飽和度は、酸素化ヘモグロビン量を総ヘモグロビン量で除することで求まる。さらに、以下では、酸素化ヘモグロビンをＨｂＯ２といい、脱酸素化ヘモグロビンをＨｂといい、総ヘモグロビンをＴｈｂといい、酸素飽和度をＳｔＯ２という。
　次に、酸素濃度計算式４１について述べる。
　さて、ＨｂＯ２およびＨｂについて、近赤外光ＮＩＲ２に対する吸光度特性は同じである。一方で、ＨｂＯ２およびＨｂについて、近赤外光ＮＩＲ１に対する吸光度特性および近赤外光ＮＩＲ３に対する吸光度特性は、互いに異なる。具体的には、８０５ｎｍの波長よりも短い波長を有する近赤外光に対して、ＨｂがＨｂＯ２よりも高い吸光度特性を有する。８０５ｎｍの波長よりも長い波長を有する近赤外光に対して、ＨｂＯ２がＨｂよりも高い吸光度特性を有する。このため、発光部２１によって照射可能な近赤外光ＮＩＲの波長は、等吸収波長の８０５ｎｍと、等吸収波長の８０５ｎｍを挟んだ７６０ｎｍ及び８４０ｎｍの波長に設定されている。
　Ｌａｍｂｅｒｔ－Ｂｅｅｒの法則により、酸素濃度と吸光度の関係式を以下のように記述することができる。ここで、ΔＨｂＯ２，ΔＨｂ，ΔＴｈｂ，ΔＳｔＯ２は、それぞれ酸素化ヘモグロビン変化量、脱酸素化ヘモグロビン変化量、総ヘモグロビン変化量、酸素飽和度変化量を示す。
　ΔＨｂＯ２＝ａ１・ΔＡ１＋ａ２・ΔＡ２＋ａ３・ΔＡ３　　（式１）
　ΔＨｂ　　＝ｂ１・ΔＡ１＋ｂ２・ΔＡ２＋ｂ３・ΔＡ３　　（式２）
　ΔＴｈｂ　＝ΔＨｂＯ２＋ΔＨｂ　　　　　　　　　　　　　（式３）
　ΔＳｔＯ２＝ΔＨｂＯ２／ΔＴｈｂ　　　　　　　　　　　　（式４）
　また、ΔＡ１は、負荷の付与の前後における７６０ｎｍの波長を有する近赤外光ＮＩＲ１に対応する吸光度変化量である。ΔＡ２は、負荷の付与の前後における８０５ｎｍの波長を有する近赤外光ＮＩＲ２に対応する吸光度変化量である。ΔＡ３は、負荷の付与の前後における８４０ｎｍの波長を有する近赤外光ＮＩＲ３に対応する吸光度変化量である。さらに、ａ１～ａ３，ｂ１～ｂ３は、係数であるが、この値は、吸光度を測定する際の測定環境や、被験者の皮下脂肪厚等によって多少変動することがある。このため、ａ１～ａ３，ｂ１～ｂ３の各係数は、多くの被験者を測定することで平均的な値を採用してもよいし、その平均的な値を被験者の皮下組織厚等に応じて補正した値を採用してもよい。
　次に、記憶部４０が記憶する筋力算出回帰式４２について述べる。
　筋力算出回帰式４２では、上述した負荷の付与の前後における酸素濃度の変化量（ΔＨｂＯ２等）から決定される評価指標が説明変数であり、被験者の対象部位ＳＢの筋肉によって発揮可能な最大筋力（肘関節伸展力）が目的変数である。従って、筋力算出回帰式４２を導出する際に、上述した説明変数としての評価指標の測定と、目的変数としての最大筋力の測定とが、数多くの被験者に対して行われる。また、本実施形態における以降の説明では、特に断りの無い限り酸素濃度をＨｂＯ２の意味で使用する。
　図５は、被験者の対象部位ＳＢに負荷を与える前から負荷を解除した後までに、対象部位ＳＢの筋肉の血中で経時時間に応じて変化する酸素濃度の変化量を示す。なお、図５では、負荷の付与を開始した時間を負荷開始時間ｔ１とし、負荷の付与を解除した時間を負荷終了時間ｔ２としている。また、負荷とは、被験者の筋力を推定しようとする対象部位ＳＢの筋肉において、該筋肉が発揮可能な最大筋力を発揮させるために必要な最大負荷よりも小さな負荷を意味する。一例として、数ｋｇ（例えば、３ｋｇ）のダンベルを持ったまま、肘関節の角度を９０度に維持するといった負荷である。
　さて、図５に示すように、対象部位ＳＢにおける筋肉の血中の酸素濃度は、負荷が与えられると徐々に低下し、負荷の付与が解除されると徐々に増加していく傾向がある。酸素濃度が低下する現象は、筋肉が筋力を発揮した状態を維持するために、その筋肉における血中の酸素が消費されたり、発揮された筋力によって筋肉から血液が絞り出されるような作用（筋ポンプ作用）が生じたりすることに起因する。そして、負荷の付与が解除されると、筋肉中の血流が回復して筋肉の血中の酸素濃度が増加していく。
　従って、対象部位ＳＢの筋肉によって発揮可能な筋力が高い人ほど、図５に示すような負荷に対する酸素濃度の低下量が大きくなることが予想される。本実施形態では、負荷の付与の前後における酸素濃度の最大変化量ＭＶを最大筋力の評価指標としている。すなわち、負荷の付与の前後における酸素濃度の変化量を計測することで、評価指標の一例としての最大変化量ＭＶを決定することができる。なお、図５の縦軸は、酸素濃度の一例としてＨｂＯ２であるため、最大変化量ＭＶはＨｂＯ２の最大低下量となっている。ここで、例えば縦軸が酸素濃度の一例としてＨｂである場合、Ｈｂは負荷が与えられると増加し、負荷を解除されると低下する。このため、最大変化量ＭＶはＨｂの最大増加量となる。
　次に、被験者の対象部位ＳＢの筋肉によって発揮可能な最大筋力（肘関節伸展力）の測定について述べる。この測定では、被験者の肘を曲げた状態から肘を伸ばした際（肘関節を伸展させる際）に肘を中心として発揮可能な最大の肘関節伸展力を測定する。例えば、肘関節伸展力は、被験者の利き手に負荷を与えた状態で、肘関節を伸展可能な最大の負荷と被験者の腕の長さとを乗ずることで求めることができる。なお、この測定では、被験者に大きな負荷が与えられて被験者にとって最大の肘関節伸展力を生じさせるため、健常な被験者で行われることが望ましい。
　こうした測定を数多くの被験者に対して行うことで、評価関数としての酸素濃度の最大変化量ＭＶと、目的関数としての被験者が発揮可能な最大の肘関節伸展力との関係性を得ることが可能となる。
　図６は、その測定結果について、横軸に肘関節伸展力、縦軸に酸素濃度の最大変化量ＭＶをプロットしたグラフを示している。図６において、複数のプロットデータは測定値ＯＤを示し、実線はその測定値ＯＤから求まる筋力算出回帰式４２を示している。筋力算出回帰式４２は次式で表現される。
　ＥＦ＝ｃ１・ＭＶ＋ｃ２　　　　　　　　　　　（式５）
　ここで、ＥＦは肘関節伸展力（最大筋力）を示し、ｃ１，ｃ２は測定値ＯＤから求まる係数を示している。
　次に、筋力推定装置１０の制御部３０について説明する。
　図２に示すように、制御部３０は、酸素濃度算出部３１および最大筋力算出部３２を含む。酸素濃度算出部３１は、測定部２０から経時変化する被験者の対象部位ＳＢの吸光度変化量を取得し、記憶部４０から酸素濃度計算式４１を読み出し、該吸光度変化量を酸素濃度計算式４１に代入して、経時変化する酸素濃度を算出する。また、最大筋力算出部３２は、経時変化する酸素濃度から決定される最大変化量ＭＶを、筋力算出回帰式４２に代入して、被験者の対象部位ＳＢにおける肘関節伸展力（最大筋力）を算出する。
　次に、第１実施形態の筋力推定装置１０の作用について説明する。
　さて、筋力推定装置１０を用いて被験者の対象部位ＳＢ（上腕部）における筋肉が発揮可能な肘関節伸展力（最大筋力）を測定する場合、図１に示すように、被験者の肘に筋力推定装置１０を内蔵したサポーター１００を装着させる。
　そして、被験者の対象部位ＳＢの吸光度の測定を開始し、対象部位ＳＢに軽度の負荷を与える。なお、軽度の負荷とは、上述したように、例えば数ｋｇのダンベルを持った状態で肘関節を一定角度で維持させる負荷をいう。そして、測定を開始してから所定の計測時間（例えば２０秒）が経過したら、負荷の付与を解除して吸光度の測定を終了する。
　次に、酸素濃度算出部３１は、測定部２０によって測定された負荷の付与の前後における吸光度変化量（ΔＡ１～ΔＡ３）を酸素濃度計算式４１（式１）に代入して、図５に示すような負荷の前後で経時変化する酸素濃度を算出する。
　そして、最大筋力算出部３２は、酸素濃度算出部３１の算出結果である経時変化する酸素濃度から、酸素濃度の最大変化量ＭＶを取得する。続いて、最大筋力算出部３２は、取得した酸素濃度の最大変化量ＭＶを筋力算出回帰式４２（式５）に代入して、対象部位ＳＢが発揮可能な肘関節伸展力（最大筋力）を算出する。こうして、被験者の対象部位ＳＢに負担となるような負荷を与えることなく、軽度の負荷を与えるのみで肘関節伸展力（最大筋力）の算出が行われる。
　上述した第１実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
　（１）被験者の対象部位ＳＢにおける最大筋力の推定を、その対象部位ＳＢにおける筋肉に最大筋力を生じさせるために必要な最大負荷よりも小さな負荷を与えて行うことができる。従って、被験者とって負担となるような大きな負荷を与えることなく、被験者の最大筋力を推定することが可能となる。
　（２）評価指標を、経時変化する酸素濃度の最大変化量ＭＶとしたことで、ある程度、定常状態となった酸素濃度を基準として筋力を推定することとなる。これによれば、筋力の推定値のばらつきを抑制することが可能となる。
　（３）被験者の対象部位ＳＢに筋力推定装置１０を装着可能とすることで、運動中やリハビリ中の被験者が発揮可能な最大筋力を推定できる。これによれば、アスリートのトレーニングや高齢者のリハビリを効果的に行うことが可能となる。
　（第２実施形態）
　次に、第２実施形態の筋力推定装置１１について説明する。なお、第２実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付して、その重複する説明を省略又は簡略する。
　図７に示すように、第２実施形態の筋力推定装置１１は、第１実施形態の筋力推定装置１０と同様に、測定部２０、制御部３０、及び記憶部４０を備えている。さらに、筋力推定装置１１は、被験者の体組成を測定可能な体組成測定装置５１と、被験者の対象部位ＳＢの皮下組織厚を測定可能な皮下組織厚測定装置５２とを備えている。また、体組成測定装置５１及び皮下組織厚測定装置５２は、サポーター１００内に内蔵されず、サポーター１００とは別体として設けられている。
　体組成測定装置５１は、被験者の身体に微弱電流を流すことで生体インピーダンスを計測し、その測定された生体インピーダンス値から、全身や腕部及び脚部といった身体の部位毎の体組成を測定することが可能である。体組成とは、被験者の体重、体脂肪率、内臓脂肪レベル、及び骨レベル等であり、これらは体組成測定装置５１の測定結果の一例でもある。
　皮下組織厚測定装置５２は、超音波により、被験者の対象部位ＳＢの皮下脂肪や筋肉といった皮下組織の厚さを測定可能としている。また、皮下組織厚測定装置５２によって、被験者の対象部位ＳＢを一定の荷重で押圧した状態での皮下組織の厚さを計測することで、その荷重と皮下組織の変位量との関係から該皮下組織の硬度を算出することも可能である。従って、対象部位ＳＢにおける皮下脂肪及び筋厚（筋肉の厚さ）と、皮下脂肪及び筋硬度（筋肉の硬度）は、皮下組織厚測定装置５２の測定結果の一例となる。
　第２実施形態では、筋力算出回帰式４３を導出する場合、評価指標としての酸素濃度の最大変化量ＭＶに加えて、各装置５１，５２の測定結果のうち体脂肪率、骨レベル、筋厚、筋硬度を最大筋力推定のための説明変数として用いる。従って、第２実施形態では、筋力算出回帰式４３を導出する場合、最大変化量ＭＶと、肘関節伸展力（最大筋力）の測定に加え、各装置５１，５２による体組成と、皮下組織の厚さ及び硬度の測定とが数多くの被験者に対して行われる。
　数多くの被験者に対して各説明変数と目的変数が測定されたところで、その測定値に対して重回帰分析等の多変量解析を行うことで、以下に示す、第２実施形態における筋力算出回帰式４３を得ることができる。
　ＥＦ＝ｄ１・ＭＶ＋ｄ２・ＦＡＴ＋ｄ３・ＳＬ
　　　　　　　　　　　　　　　　＋ｄ４・ＭＴ＋ｄ５・ＭＨ＋ｄ６　　（式６）
　ここで、ＦＡＴは体脂肪率を表し、ＳＬは骨レベルを表し、ＭＴは筋厚を表し、ＭＨは筋硬度を表している。また、ｄ１～ｄ６は係数であり、上述した重回帰分析等の多変量解析を行うことで求まる。
　従って、第２実施形態の制御部３０が備える最大筋力算出部３３は、経時変化する酸素濃度から決定される最大変化量ＭＶに加え、体組成測定装置５１及び皮下組織厚測定装置５２によって測定された測定結果をもとに、肘関節伸展力（最大筋力）の算出を行う。
　次に、第２実施形態の筋力推定装置１１の作用について説明する。
　さて、筋力推定装置１１を用いて被験者の対象部位ＳＢ（上腕部）における筋肉が発揮可能な肘関節伸展力（最大筋力）を測定する場合には、図１に示すように、被験者に測定部２０を備えたサポーター１００を装着させる。
　そして、被験者の対象部位ＳＢの吸光度の測定を開始した場合、対象部位ＳＢに軽度の負荷を与える。なお、軽度の負荷とは、上述したように、例えば数ｋｇのダンベルを持った状態で肘関節を一定角度で維持させる負荷をいう。測定を開始してから所定の計測時間（例えば２０秒）が経過したら、負荷を除荷して吸光度の測定を終了する。
　一方で、体組成測定装置５１及び皮下組織厚測定装置５２によって、被験者の体脂肪率及び骨レベル、並びに被験者の対象部位ＳＢにおける筋厚及び筋硬度を測定しておく。各装置５１，５２における測定は、負荷の前後での変化を測定するものではないため、筋力推定装置１１による測定が行われる前に測定を終えておくことも可能である。
　そして、酸素濃度算出部３１は、測定部２０によって測定された負荷の付与の前後における吸光度変化量（ΔＡ１～ΔＡ３）を酸素濃度計算式４１（式１）に代入して、図５に示すような負荷の付与の前後で経時変化する酸素濃度を算出する。
　続いて、最大筋力算出部３３は、酸素濃度算出部３１の算出結果である経時変化する酸素濃度から、酸素濃度の最大変化量ＭＶを取得する。そして、最大筋力算出部３３は、取得した酸素濃度の最大変化量ＭＶに加え、体脂肪率、骨レベル、筋厚、及び筋硬度を筋力算出回帰式４３（式６）に代入して、対象部位ＳＢが発揮可能な肘関節伸展力（最大筋力）を算出する。こうして、被験者の対象部位ＳＢに負担となるような負荷を与えることなく、軽度の負荷を与えるのみで肘関節伸展力（最大筋力）の算出が行われる。
　上述した第２実施形態によれば、上記（１）～（３）の効果に加え、以下に示す効果を得ることができる。
　（４）最大筋力の推定に用いる筋力算出回帰式４３（式６）の説明変数に、被験者の体組成や被験者の皮下組織の厚さ及び硬度が加わることで、酸素濃度に係る情報のみで最大筋力を推定する場合に比して、最大筋力の推定を精度よく行うことが可能となる。
　なお、第１及び第２実施形態は、以下に示す変形例のように変更してもよい。また、以下に示す各変形例は、互いに組み合わせてもよい。
　・第１及び第２実施形態において、図８に示すように、評価指標は、負荷開始時間ｔ３から閾値時間ｔ４経過後における酸素濃度の変化量Ｖｔ４としてもよい。また、評価指標は、閾値時間ｔ４経過後における、時間に対する酸素濃度の勾配（微分値）ＤＶｔ４としてもよい。また、評価指標は、負荷開始時間ｔ３から閾値時間ｔ４までの酸素濃度の積分値ＩＶｔ４としてもよい。さらに、評価指標は、これらの線形結合としてもよい。これによれば、短い閾値時間ｔ４を取得することで、最大筋力の推定に必要とされる計測時間を短くすることができる。
　・第１及び第２実施形態において、酸素濃度の一例であるＨｂＯ２の代わりに、酸素濃度の別例であるＨｂ、Ｔｈｂ、及びＳｔＯ２を用いてもよい。この場合、最大変化量ＭＶは、負荷の前後で経時変化するΔＨｂ、ΔＴｈｂ、及びΔＳｔＯ２の最大変化量となる。なお、これらの最大変化量を酸素濃度として用いた場合、筋力算出回帰式４２，４３におけるｃ１，ｃ２，ｄ１～ｄ６の各係数は、これらの最大変化量の各々に対して求めることが望ましい。
　・第１及び第２実施形態において、筋力推定装置１０，１１はサポーター１００に内蔵せずに、被験者の対象部位ＳＢの筋力を推定するようにしてもよい。
　・第１及び第２実施形態において、筋力推定装置１０，１１は、被験者の上腕以外の任意の部位を対象部位ＳＢとしてもよい。
　・第１及び第２実施形態において、例えば、大腿部、腹筋、背筋など、被験者の対象部位ＳＢごとに異なる酸素濃度計算式４１及び筋力算出回帰式４２，４３を使い分けるようにしてもよい。
　・第１及び第２実施形態において、被験者の性別や年齢毎に、酸素濃度計算式４１及び筋力算出回帰式４２，４３を使い分けるようにしてもよい。
　・第１及び第２実施形態において、サポーター１００内には、少なくとも測定部２０が設けられていれば、制御部３０及び記憶部４０は別体として設けてもよい。この場合、測定部２０と制御部３０は通信可能に有線又は無線で接続されていることが好ましい。これによれば、サポーター１００の重量を軽くすることができ、被験者にとっての利便性を向上させることができる。
　・第１及び第２実施形態において、測定部２０は、近赤外光ＮＩＲの透過で吸光度を測定するのではなく、近赤外光ＮＩＲの反射で吸光度を測定してもよい。
　・第１及び第２実施形態において、血中の酸素濃度と相関する吸光度が、近赤外光以外の波長の光で得ることができるのであれば、その波長における光による吸光度を用いてもよい。
　・第１及び第２実施形態において、評価指標は、経時変化する酸素濃度そのものであってもよい。例えば、負荷の開始から負荷の解除までの酸素濃度の変化の積分値としてもよい。
　・第１及び第２実施形態において、被験者の対象部位ＳＢに与える小さな負荷は、腕立て伏せのような自重負荷でもよいし、アイソメトリックな負荷を与えてもよい。
　・第２実施形態において、体組成測定装置５１及び皮下組織厚測定装置５２のうち何れか一方を省略してもよい。
　・第２実施形態において、筋力算出回帰式の説明変数に、体組成測定装置５１及び皮下組織厚測定装置５２が測定可能な他の測定結果を加えてもよい。また、相関の低い説明変数については省略してもよい。
　・第２実施形態において、皮下組織厚測定装置５２は、近赤外光等を用いることで皮下組織厚を測定する装置であってもよい。
　・第２実施形態において、体組成測定装置５１及び皮下組織厚測定装置５２の少なくとも測定に係る構成のみをサポーター１００内に内蔵させてもよい。

Claims (7)

  1. 　被験者の筋力を推定しようとする対象部位の筋肉に負荷を与えることで該筋肉が発揮可能な最大筋力を推定する筋力推定装置において、
    　前記対象部位の光の吸光度と前記対象部位の前記筋肉の血中における酸素濃度との関係を示す酸素濃度計算式と、前記対象部位の筋肉に前記最大筋力を発揮させるために必要な最大負荷よりも小さな負荷を与えてから前記対象部位の筋肉の血中において経時時間に応じて変化する酸素濃度に基づき決定される評価指標と前記対象部位の筋肉が発揮可能な前記最大筋力との相関関係から導出される筋力算出回帰式と、をあらかじめ記憶しておく記憶部と、
    　前記対象部位における前記吸光度を測定する測定部と、
    　前記記憶部に記憶された前記酸素濃度計算式、および前記測定部により測定された前記吸光度の測定結果から前記酸素濃度を算出する酸素濃度算出部と、
    　前記記憶部に記憶された前記筋力算出回帰式、および前記酸素濃度算出部によって算出された前記酸素濃度に基づいて前記評価指標を決定し、前記評価指標および前記筋力算出回帰式から前記最大筋力を算出する最大筋力算出部と、を備える、筋力推定装置。
  2. 　前記評価指標は、前記経時時間に応じた前記酸素濃度の最大変化量である、請求項１に記載の筋力推定装置。
  3. 　前記評価指標は、前記対象部位に前記負荷を与えてから閾値時間を経過した時間に応じた前記酸素濃度である、請求項１に記載の筋力推定装置。
  4. 　前記評価指標は、前記対象部位に前記負荷を与えてから閾値時間を経過した時間に応じた前記酸素濃度から導出される酸素飽和度である、請求項１に記載の筋力推定装置。
  5. 　前記評価指標は、前記対象部位に前記負荷を与えてから閾値時間を経過した時間に応じた前記酸素濃度の勾配である、請求項１に記載の筋力推定装置。
  6. 　被験者の体組成を測定可能な体組成測定装置及び前記対象部位における皮下組織の厚さを測定可能な皮下組織厚測定装置のうちの少なくとも一つをさらに備え、
    　前記筋力算出回帰式は、前記評価指標と、前記最大筋力と、前記体組成測定装置による測定結果および前記皮下組織厚測定装置による測定結果のうちの少なくとも一つの測定結果との相関関係から導出され、
    　前記最大筋力算出部は、前記評価指標と前記少なくとも一方の測定結果と前記筋力算出回帰式とから前記最大筋力を算出する、請求項１～請求項５のうちの何れか一項に記載の筋力推定装置。
  7. 　前記測定部が前記被験者の前記対象部位に装着可能である、請求項１～請求項６のうち何れか一項に記載の筋力推定装置。
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