(57)【要約】【課題】大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を再現性良く測定すること。【解決手段】フレームと、前記フレームに載置され、座面と背もたれを有する座席部と、前記座席部の前方で前記フレームに取り付けられ、前記座席部に着座した被験者の膝裏を支持する膝パッド部と、一端側が前記フレームに固定されて延在したアーム部と、前記座席部に着座した前記被験者の膝から下の脚の一部に対応する位置で前記アーム部に取り付けられた脚パッド部と、前記アーム部に設置され、前記座席部に着座した前記被験者が前記膝パッド部を支点として脚の前面で前記脚パッド部を押し上げることで発揮される筋力及び前記膝パッド部を支点として脚の後面で前記脚パッド部を押し下げることで発揮される筋力の少なくとも一方を計測する計測器と、を備える下肢筋力測定装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
前記フレームに載置され、座面と背もたれを有する座席部と、
前記座席部の前方で前記フレームに取り付けられ、前記座席部に着座した被験者の膝裏を支持する膝パッド部と、
一端側が前記フレームに固定されて延在したアーム部と、
前記座席部に着座した前記被験者の膝から下の脚の一部に対応する位置で前記アーム部に取り付けられた脚パッド部と、
前記アーム部に設置され、前記座席部に着座した前記被験者が前記膝パッド部を支点として脚の前面で前記脚パッド部を押し上げることで発揮される筋力及び前記膝パッド部を支点として脚の後面で前記脚パッド部を押し下げることで発揮される筋力の少なくとも一方を計測する計測器と、を備える下肢筋力測定装置。
【請求項２】
前記膝パッド部と前記背もたれとの間隔が可変に構成された、請求項１記載の下肢筋力測定装置。
【請求項３】
前記膝パッド部と前記脚パッド部との間隔が可変に構成された、請求項１または２記載の下肢筋力測定装置。
【請求項４】
前記アーム部は、前記座面の延在方向に対する角度の調整が可能である、請求項１から３のいずれか一項記載の下肢筋力測定装置。
【請求項５】
前記背もたれは、前記座面に対する角度の調整が可能である、請求項１から４のいずれか一項記載の下肢筋力測定装置。
【請求項６】
前記座席部は、重力方向に対して前記背もたれ側が斜め下になって傾いている、請求項１から５のいずれか一項記載の下肢筋力測定装置。
【請求項７】
前記計測器は、前記座席部に着座した前記被験者が脚の前面で前記脚パッド部を押し上げることで前記アーム部に生じたひずみ量及び脚の後面で前記脚パッド部を押し下げることで前記アーム部に生じたひずみ量の少なくとも一方を計測するひずみゲージである、請求項１から６のいずれか一項記載の下肢筋力測定装置。
【請求項８】
前記脚パッド部は、前記座席部に着座した前記被験者の足首に対応する位置で前記アーム部に取り付けられている、請求項１から７のいずれか一項記載の下肢筋力測定装置。
【請求項９】
フレームと、前記フレームに載置され、座面と背もたれを有する座席部と、前記座席部の前方で前記フレームに取り付けられ、前記座席部に着座した被験者の膝裏を支持する膝パッド部と、一端側が前記フレームに固定されて延在したアーム部と、前記座席部に着座した前記被験者の膝から下の脚の一部に対応する位置で前記アーム部に取り付けられた脚パッド部と、前記アーム部に設置され、前記座席部に着座した前記被験者が前記膝パッド部を支点として脚の前面で前記脚パッド部を押し上げることで前記アーム部に生じたひずみ量及び前記膝パッド部を支点として脚の後面で前記脚パッド部を押し下げることで前記アーム部に生じたひずみ量の少なくとも一方を計測するひずみゲージと、を備える下肢筋力測定装置と、
前記ひずみゲージで計測されたひずみ量から前記座席部に着座した前記被験者の大腿四頭筋の筋力及びハムストリングの筋力の少なくとも一方を算出する電子機器と、を備える下肢筋力測定システム。
【請求項１０】
フレームに載置された座面と背もたれを有する座席部の前方で前記フレームに取り付けられた膝パッド部に膝裏を合わせて前記座席部に着座した被験者が、前記フレームに一端側が固定されて延在したアーム部に取り付けられた脚パッド部を前記膝パッド部を支点として膝から下の脚の前面で押し上げることで前記アーム部に生じたひずみ量及び前記脚パッド部を前記膝パッド部を支点として膝から下の脚の後面で押し下げることで前記アーム部に生じたひずみ量の少なくとも一方を取得するステップと、
前記取得するステップで取得したひずみ量から前記被験者の大腿四頭筋の筋力及びハムストリングの筋力の少なくとも一方を算出するステップと、を備えることを特徴とする下肢筋力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下肢筋力測定装置、下肢筋力測定システム、及び下肢筋力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下肢の筋肉は、歩行などにおいて重要な役割を担っている。下肢の筋力が低下すると転倒などが危惧されることから、下肢の筋力を測定する種々の方法が提案されている。例えば、座部に着座した被験者が屈曲した脚を伸展させるときに伸展方向に発揮される筋力を測定する下肢筋力測定装置が提案されている（例えば、特許文献１）。例えば、座部に着座した被験者が、両足を踏み付け板に載せた状態から、座部に腰かけたまま両足で踏み付け板を踏み付ける力を測定する下肢筋力測定装置が提案されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３３５１７号公報
【特許文献２】特開２００７−１３０１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
下肢の筋肉のうち歩行などへの影響が大きい筋肉は、大腿四頭筋とハムストリングである。しかしながら、特許文献１及び２に記載の下肢筋力測定装置は、大腿、膝下、及び足首を含んだ脚全体の筋力を測定するものであり、大腿四頭筋の筋力及びハムストリングの筋力を測定することはできない。また、大腿四頭筋及びハムストリングは、股関節及び膝関節に跨って繋がっている二関節筋であるため、発揮される筋力が股関節及び膝関節の角度によって変化する。このため、毎回の測定において股関節及び膝関節の角度を同程度に合わせ、再現性良く大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を測定できることが好ましい。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を再現性良く測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、フレームと、前記フレームに載置され、座面と背もたれを有する座席部と、前記座席部の前方で前記フレームに取り付けられ、前記座席部に着座した被験者の膝裏を支持する膝パッド部と、一端側が前記フレームに固定されて延在したアーム部と、前記座席部に着座した前記被験者の膝から下の脚の一部に対応する位置で前記アーム部に取り付けられた脚パッド部と、前記アーム部に設置され、前記座席部に着座した前記被験者が前記膝パッド部を支点として脚の前面で前記脚パッド部を押し上げることで発揮される筋力及び前記膝パッド部を支点として脚の後面で前記脚パッド部を押し下げることで発揮される筋力の少なくとも一方を計測する計測器と、を備える下肢筋力測定装置である。
【０００７】
上記構成において、前記膝パッド部と前記背もたれとの間隔が可変に構成された構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記膝パッド部と前記脚パッド部との間隔が可変に構成された構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記アーム部は、前記座面の延在方向に対する角度の調整が可能である構成とすることができる。
【００１０】
上記構成において、前記背もたれは、前記座面に対する角度の調整が可能である構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記座席部は、重力方向に対して前記背もたれ側が斜め下になって傾いている構成とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記計測器は、前記座席部に着座した前記被験者が脚の前面で前記脚パッド部を押し上げることで前記アーム部に生じたひずみ量及び脚の後面で前記脚パッド部を押し下げることで前記アーム部に生じたひずみ量の少なくとも一方を計測するひずみゲージである構成とすることができる。
【００１３】
上記構成において、前記脚パッド部は、前記座席部に着座した前記被験者の足首に対応する位置で前記アーム部に取り付けられている構成とすることができる。
【００１４】
本発明は、フレームと、前記フレームに載置され、座面と背もたれを有する座席部と、前記座席部の前方で前記フレームに取り付けられ、前記座席部に着座した被験者の膝裏を支持する膝パッド部と、一端側が前記フレームに固定されて延在したアーム部と、前記座席部に着座した前記被験者の膝から下の脚の一部に対応する位置で前記アーム部に取り付けられた脚パッド部と、前記アーム部に設置され、前記座席部に着座した前記被験者が前記膝パッド部を支点として脚の前面で前記脚パッド部を押し上げることで前記アーム部に生じたひずみ量及び前記膝パッド部を支点として脚の後面で前記脚パッド部を押し下げることで前記アーム部に生じたひずみ量の少なくとも一方を計測するひずみゲージと、を備える下肢筋力測定装置と、前記ひずみゲージで計測されたひずみ量から前記座席部に着座した前記被験者の大腿四頭筋の筋力及びハムストリングの筋力の少なくとも一方を算出する電子機器と、を備える下肢筋力測定システムである。
【００１５】
本発明は、フレームに載置された座面と背もたれを有する座席部の前方で前記フレームに取り付けられた膝パッド部に膝裏を合わせて前記座席部に着座した被験者が、前記フレームに一端側が固定されて延在したアーム部に取り付けられた脚パッド部を前記膝パッド部を支点として膝から下の脚の前面で押し上げることで前記アーム部に生じたひずみ量及び前記脚パッド部を前記膝パッド部を支点として膝から下の脚の後面で押し下げることで前記アーム部に生じたひずみ量の少なくとも一方を取得するステップと、前記取得するステップで取得したひずみ量から前記被験者の大腿四頭筋の筋力及びハムストリングの筋力の少なくとも一方を算出するステップと、を備えることを特徴とする下肢筋力測定方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を再現性良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１（ａ）は、実施例１に係る下肢筋力測定装置の側面図、図１（ｂ）は、斜視図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施例１に係る下肢筋力測定装置において背もたれの位置が異なる場合を示す側面図である。
【図３】図３（ａ）は、アーム部の側面図、図３（ｂ）は、アーム部の上面図、図３（ｃ）は、アーム部の下面図である。
【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施例１に係る下肢筋力測定装置において脚パッド部の位置が異なる場合を示す斜視図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、座席部に着座した被験者の筋力を測定する方法を説明する図である。
【図６】図６は、アーム部に加わる荷重と、荷重が加わったことでアーム部に生じるひずみ量と、の関係を示す図である。
【図７】図７は、計測器のアーム部への設置方法の他の例を示す平面図である。
【図８】図８は、実施例２に係る下肢筋力測定システムを示すブロック図である。
【図９】図９は、電子機器のハードウエア構成を示す図である。
【図１０】図１０は、筋力測定方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１（ａ）は、実施例１に係る下肢筋力測定装置の側面図、図１（ｂ）は、斜視図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、実施例１の下肢筋力測定装置１００は、フレーム１０と、座席部３０と、アーム部４０と、膝パッド部５０と、脚パッド部６０と、計測器７０と、を備える。
【００２０】
フレーム１０は、メインフレーム１２と、メインフレーム１２の一端側に固定された脚部１４と、メインフレーム１２の他端側に固定された脚部１６と、を備える。脚部１４は、脚部１６に比べて、長くなっている。このため、メインフレーム１２は、重力方向に対して斜めに傾斜して直線状に延在している。
【００２１】
メインフレーム１２は、柱状形状をしている。これにより、フレーム１０の軽量化を図ることができる。なお、メインフレーム１２は、柱状形状の場合に限られず、板状形状などその他の形状をしていてもよい。また、柱状形状をした複数本のメインフレーム１２が並列に設けられていてもよい。これにより、座席部３０を安定して支えることができる。メインフレーム１２、脚部１４、及び脚部１６は、強度の点から、ステンレス鋼、鉄、又はアルミニウムなどの金属で形成されていることが好ましい。また、メインフレーム１２、脚部１４、及び脚部１６は、強度が確保できれば、内部が空洞の中空構造をしていてもよい。中空構造となることで、フレーム１０の軽量化を図ることができる。
【００２２】
座席部３０は、座面３２と背もたれ３４を有し、メインフレーム１２に載置されている。座面３２は、メインフレーム１２に沿って延在してメインフレーム１２に載置されている。背もたれ３４は、メインフレーム１２から起立して、メインフレーム１２に載置されている。座席部３０は、背もたれ３４が下側に位置して重力方向に対して斜め下方向に傾いてメインフレーム１２に載置されている。座面３２は、例えばメインフレーム１２に着脱不能に取り付けられている。背もたれ３４は、例えばメインフレーム１２に着脱可能に取り付けられている。なお、このような場合に限られず、座面３２及び背もたれ３４は、メインフレーム１２に着脱可能に取り付けられていてもよいし、着脱不能に取り付けられていてもよい。なお、以下において、座席部３０に着座した被験者の前方方向を前方と称し、その逆方向を後方と称すこととする。
【００２３】
背もたれ３４は、後方側が支持部３６で支持されることで、後方側に倒れることが抑制されている。支持部３６は、一端側が背もたれ３４に固定され、他端側がメインフレーム１２に固定されている。支持部３６の一端側は、例えば支持部３６を貫通する孔と背もたれ３４の背面に設けられた連結部３８の孔３９とにピンが挿入されることで、回転可能に背もたれ３４に固定されている。支持部３６の他端側は、例えば支持部３６に設けられた孔とメインフレーム１２に設けられた連結部１８の孔１９とにピンなどが挿入されることで、メインフレーム１２に固定されている。連結部１８には、複数の孔１９が設けられている。これにより、支持部３６の他端側を複数の孔１９のうちのどの孔１９に固定するかで、背もたれ３４の起き上がり角度αを調整することができる。言い換えると、座面３２に対する背もたれ３４の角度を調整することができる。なお、実施例１では、支持部３６の他端側が連結部１８に設けられた複数の孔１９のうちのいずれの孔１９に固定されるかで背もたれ３４の起き上がり角度αを調整しているが、その他の方法によって背もたれ３４の起き上がり角度αが調整可能となっていてもよい。
【００２４】
アーム部４０は、一端側が座席部３０の前方でフレーム１０に設けられた連結部２０に固定され、座席部３０を構成する座面３２の延在方向よりも下側方向に延在している。アーム部４０の一端側は、例えばアーム部４０を貫通する孔と連結部２０の孔２１とにボルトが挿入されてナットで固定されることでフレーム１０に回転不能に固定されている。アーム部４０は、ボルト及びナットを緩めることで回転可能であり、座面３２の上面の延在方向に対する角度βが調整可能となっている。アーム部４０は、強度の点から金属で形成されていることが好ましく、内部が空洞の中空構造をしていてもよい。
【００２５】
膝パッド部５０は、座席部３０とアーム部４０の間でフレーム１０に取り付けられている。膝パッド部５０は、座席部３０に着座した被験者の膝裏を支持するためのものである。例えば、被験者の右脚の膝裏と左脚の膝裏を支持するための１対の膝パッド部５０がアーム部４０の両側に位置するように取り付けられている。なお、１つの膝パッド部５０で被験者の右脚の膝裏と左脚の膝裏の両方を支持するような構成であってもよい。膝パッド部５０は、被験者が膝裏に感じる痛みを抑制するために、クッション性を有する材料で形成されている場合が好ましく、例えばウレタンなどで形成されている場合が好ましい。
【００２６】
メインフレーム１２には、座面３２の後方に位置調整部２２が取り付けられている。なお、図１（ｂ）では、図の明瞭化のために、位置調整部２２の図示を省略している（以下の図４（ａ）から図５（ｂ）においても同様）。位置調整部２２には、複数の孔２３が設けられている。背もたれ３４は、位置調整部２２に設けられた複数の孔２３のうちのいずれかの孔２３に固定されることで、メインフレーム１２に載置されている。したがって、背もたれ３４を位置調整部２２に設けられた複数の孔２３のうちのどの孔２３に固定するかで、膝パッド部５０と背もたれ３４の間隔を調整することができる。
【００２７】
図２（ａ）及び図２（ｂ）は、実施例１に係る下肢筋力測定装置において背もたれの位置が異なる場合を示す側面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、背もたれ３４を位置調整部２２に設けられた複数の孔２３のうちのどの孔２３に固定するかで、膝パッド部５０と背もたれ３４の間隔Ｌを調整することができる。これにより、大腿の長さが異なる複数の被験者の筋力を測定する場合に、複数の被験者それぞれの膝裏を膝パッド部５０に合わせることが可能となる。なお、図２（ａ）は、背もたれ３４が位置調整部２２に設けられた複数の孔２３のうちの最も座面３２側に位置する孔２３に固定された場合である。図２（ｂ）は、背もたれ３４が位置調整部２２に設けられた複数の孔２３のうちの最も座面３２から離れて位置する孔２３に固定された場合である。
【００２８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、脚パッド部６０は、座席部３０に着座した被験者の足首に対応する位置でアーム部４０に取り付けられている。例えば、被験者の右足首と左足首に対応する位置で１対の脚パッド部６０がアーム部４０に取り付けられている。脚パッド部６０は、被験者が足首に感じる痛みを抑制するために、クッション性を有する材料で形成されている場合が好ましく、例えばウレタンなどで形成されている場合が好ましい。
【００２９】
脚パッド部６０は、アーム部４０の延在方向での位置の調整が可能となっている。このことについて説明する。図３（ａ）は、アーム部の側面図、図３（ｂ）は、アーム部の上面図、図３（ｃ）は、アーム部の下面図である。図１（ａ）、図１（ｂ）、及び図３（ａ）のように、アーム部４０の側面４１には、フレーム１０に固定される一端４２とは反対側の他端４４から複数の孔４６が延在方向に並んで設けられている。孔４６は、アーム部４０の一方の側面４１から他方の側面４１に貫通している。孔４６の形状は、例えば円形状であるが、楕円形状又は矩形形状など、その他の形状でもよい。複数の孔４６は、一定のピッチ間隔Ｄで並んで設けられている。なお、アーム部４０の一端４２の近傍に設けられた孔４８は、アーム部４０をフレーム１０に固定するために用いられるものである。
【００３０】
脚パッド部６０は、アーム部４０に設けられた孔４６に差し込まれることで、アーム部４０に取り付けられている。このため、脚パッド部６０を複数の孔４６のうちのどの孔４６に差し込むかで、脚パッド部６０のアーム部４０の延在方向における位置を調整することができる。
【００３１】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、実施例１に係る下肢筋力測定装置において脚パッド部の位置が異なる場合を示す斜視図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）のように、脚パッド部６０をアーム部４０に設けられた複数の孔４６のうちのどの孔４６に挿入するかで、アーム部４０の延在方向における脚パッド部６０の位置を調整することができる。これにより、膝下の長さが異なる複数の被験者の筋力を測定する場合に、複数の被験者それぞれの足首に対応する位置に脚パッド部６０を配置することが可能となる。なお、図４（ａ）は、脚パッド部６０がアーム部４０に設けられた複数の孔４６のうちの最も連結部２０から離れて位置する孔４６に挿入された場合である。図４（ｂ）は、脚パッド部６０がアーム部４０に設けられた複数の孔４６のうちの最も連結部２０側に位置する孔４６に挿入された場合である。
【００３２】
図１（ａ）、図１（ｂ）、図３（ｂ）、及び図３（ｃ）のように、計測器７０は、アーム部４０の連結部２０に連結される一端４２側で、アーム部４０の上面４３及び下面４５に設置されている。アーム部４０の上面４３に設置された計測器７０と下面４５に設置された計測器７０は、例えばアーム部４０を挟んで対向するように設置されている。計測器７０は、例えばアーム部４０の連結部２０に固定された部分よりも脚パッド部６０側で、アーム部４０の連結部２０に固定された部分の近傍に設置されている。計測器７０は、座席部３０に着座した被験者が膝パッド部５０を支点として足首の前面で脚パッド部６０を押し上げる力及び膝パッド部５０を支点として足首の後面で脚パッド部６０を押し下げる力の少なくとも一方を下肢筋力として計測する。計測器７０は、例えば座席部３０に着座した被験者が膝パッド部５０を支点として足首の前面で脚パッド部６０を押し上げることでアーム部４０に生じたひずみ量及び膝パッド部５０を支点として足首の後面で脚パッド部６０を押し下げることでアーム部４０に生じたひずみ量の少なくとも一方を計測するひずみゲージである。
【００３３】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、座席部に着座した被験者の筋力を測定する方法を説明する図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）のように、被験者２は、膝裏を膝パッド部５０に合わせて座席部３０に着座する。このとき、被験者２の腰と背もたれ３４との間に隙間が生じない状態で膝裏が膝パッド部５０に位置するように、背もたれ３４の位置が調整されている。また、座席部３０に着座した被験者２の足首に脚パッド部６０が位置するように、脚パッド部６０の位置が調整されている。座席部３０に着座した被験者２が膝パッド部５０を支点として足首の前面で脚パッド部６０を押し上げることで（図５（ａ）参照）、大腿四頭筋の筋力が測定される。座席部３０に着座した被験者２が膝パッド部５０を支点として足首の後面で脚パッド部６０を押し下げることで（図５（ｂ）参照）、ハムストリングの筋力が測定される。これは、大腿四頭筋は膝を伸ばす動作を担っている筋肉であり、ハムストリングは膝を曲げる動作を担っている筋肉であるためである。
【００３４】
被験者２が膝パッド部５０を支点として足首の前面で脚パッド部６０を押し上げること及び膝パッド部５０を支点として足首の後面で脚パッド部６０を押し下げることで、アーム部４０にひずみが生じるようになる。このときのひずみ量は、計測器７０で計測される。アーム部４０に荷重が加わることで生じたひずみ量と荷重との関係は、図６のような一次関数で表される。したがって、アーム部４０に生じたひずみ量を計測することで、アーム部４０に加わった荷重の大きさ、すなわち脚パッド部６０を押し上げた力又は押し下げた力の大きさを求めることができる。よって、アーム部４０に生じたひずみ量を計測し、このひずみ量から荷重を求めることで、被験者２の大腿四頭筋の筋力及びハムストリングの筋力を求めることができる。
【００３５】
ここで、図６のマップは、脚パッド部６０がアーム部４０に設けられた複数の孔４６のうちのどの孔４６に挿入されるかによって異なる。すなわち、脚パッド部６０が取り付けられる位置によって、ひずみ量と荷重との関係を示す１次関数の傾きなどが異なる。したがって、アーム部４０に設けられた複数の孔４６のそれぞれに脚パッド部６０が挿入された場合での、アーム部４０に加わった荷重とそのときに生じたひずみ量との関係を示す複数のマップ（例えば、複数の１次関数）を予め取得しておく。そして、被験者２が座席部３０に着座して筋力を測定したときの脚パッド部６０の位置に応じて、複数のマップの中から適切なマップを選択し、選択したマップを用いて、被験者２が脚パッド部６０を押し上げること又は押し下げることでアーム部４０に生じたひずみ量からこのときの荷重を求め、その荷重を被験者２の大腿四頭筋の筋力又はハムストリングの筋力とすることができる。
【００３６】
大腿四頭筋及びハムストリングは、股関節と膝関節に跨って繋がっている二関節筋であり、発揮される筋力が股関節及び膝関節の角度によって変化する。したがって、大腿四頭筋及びハムストリングの筋力測定では、毎回の測定において股関節及び膝関節の角度を同程度に合わせないと、再現性良く測定することができず、例えば過去の測定結果との比較が意味を持たないものとなる。
【００３７】
実施例１の下肢筋力測定装置１００では、図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、フレーム１０に載置された座面３２と背もたれ３４を有する座席部３０の前方で一端側がフレーム１０に固定されて延在したアーム部４０を備える。座席部３０とアーム部４０との間のフレーム１０には、座席部３０に着座した被験者の膝裏を支持する膝パッド部５０が取り付けられている。アーム部４０には、座席部３０に着座した被験者の膝から下の脚の一部である足首に対応する位置に脚パッド部６０が取り付けられている。そして、座席部３０に着座した被験者が膝パッド部５０を支点として足首の前面で脚パッド部６０を押し上げることで発揮される筋力及び膝パッド部５０を支点として足首の後面で脚パッド部６０を押し下げることで発揮される筋力の少なくとも一方を計測する計測器７０がアーム部４０に設置されている。
【００３８】
被験者が背もたれ３４に背中を合わせて座席部３０に腰深く座ることで、毎回の筋力測定において股関節の角度を同程度に合わせることができる。また、座席部３０に腰深く座った被験者が膝裏を膝パッド部５０に載せて膝パッド部５０を支点として足首で脚パッド部６０を押し上げる又は押し下げることで、毎回の筋力測定において膝関節の角度を同程度に合わせることができる。したがって、実施例１によれば、大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を再現性良く測定することができる。
【００３９】
また、図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、大腿四頭筋及びハムストリングの筋力の測定に用いられる座席部３０、脚パッド部６０及び計測器７０を備えたアーム部４０、及び膝パッド部５０が全てフレーム１０に取り付けられているため、下肢筋力測定装置１００の小型化及び軽量化が図れる。
【００４０】
図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、膝パッド部５０と背もたれ３４との間隔Ｌが可変に構成されていることが好ましい。これにより、大腿の長さが異なる複数の被験者の大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を測定する場合に、複数の被験者それぞれに対して、背もたれ３４に背中を合わせつつ膝裏を膝パッド部５０に合わせることが可能となる。よって、複数の被験者の大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を再現性良く測定することが可能となる。なお、実施例１では、位置調整部２２を用いて背もたれ３４の位置を変化させることで、膝パッド部５０と背もたれ３４との間隔Ｌが可変となっている場合を例に示した。しかしながら、この場合に限られず、例えばメインフレーム１２が伸縮可能となっていて、メインフレーム１２の長さによって膝パッド部５０と背もたれ３４との間隔が可変となっている場合など、その他の方法によって可変となっている場合でもよい。
【００４１】
ここで、大腿の長さが異なる複数の被験者Ａ〜Ｆに対して行った実験について説明する。実験は、膝パッド部５０と背もたれ３４との間隔Ｌを適切な長さに調整する前と後とで大腿四頭筋及びハムストリングの筋力がどのように変化するかを調査した。大腿四頭筋及びハムストリングの筋力測定では、足首の前面又は後面で脚パッド部６０を５秒間押し続けることを３回行い、そのときの最大の筋力を被験者の筋力として評価することとした。大腿四頭筋の筋力測定結果を表１に、ハムストリングの筋力測定結果を表２に示す。なお、表１及び表２では、被験者の筋力を被験者の体重で割った値を体重比筋力として示している。
【表１】
2019180555.tif 000003
【表２】
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【００４２】
表１及び表２のように、被験者Ａのハムストリングの筋力測定結果以外は全て、膝パッド部５０と背もたれ３４との間隔Ｌを適切な長さに調整することで体重比筋力が大きくなる結果となった。これは、膝裏と膝パッド部５０との間に隙間が生じることが抑制されたために、足首で脚パッド部６０を押す力が大きくなったためと考えられる。したがって、膝パッド部５０と背もたれ３４との間隔Ｌを適切な長さに調整することによって、被験者は大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を最大近くまで発揮することができるようになり、これは、大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を再現性良く測定することに関して良好な効果をもたらすと考えられる。
【００４３】
図４（ａ）及び図４（ｂ）のように、膝パッド部５０と脚パッド部６０との間隔が可変に構成されていることが好ましい。これにより、膝下の長さが異なる複数の被験者の大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を測定する場合に、複数の被験者それぞれの足首に対応する位置に脚パッド部６０を配置することが可能となる。なお、実施例１では、アーム部４０に複数の孔４６が設けられ、複数の孔４６のうちのどの孔４６に脚パッド部６０を差し込むかで、膝パッド部５０と脚パッド部６０との間隔が可変となっている場合を例に示した。しかしながら、この場合に限られず、例えば連結部２０に固定されるアーム部４０の位置が変化することで膝パッド部５０と脚パッド部６０の間隔が可変となっている場合など、その他の方法によって可変となっている場合でもよい。
【００４４】
実施例１では、足首で脚パッド部６０を押し上げる又は押し下げる場合を例に説明したが、足首以外の部分で脚パッド部６０を押し上げる又は押し下げる場合でもよい。しかしながら、大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を再現性良く測定するためには、毎回の測定において脚の同じ位置を脚パッド部６０に当てることが好ましい。このことから、脚パッド部６０に脚の同じ位置が当たることを良好に担保するために、足首に対応する位置に脚パッド部６０が配置されることが好ましい。
【００４５】
図１（ａ）のように、アーム部４０は、座席部３０を構成する座面３２の延在方向に対する角度βの調整が可能となっていることが好ましい。角度βは、座席部３０に着座して筋力を測定する被験者の膝関節の角度に対応する。したがって、角度βの調整が可能となることで、被験者ごとに膝関節の角度を調整することができるようになる。膝関節の角度の調整が可能となることで、例えば高齢者又は病人に適切な膝関節の角度にしたり、スポーツ選手に適切な膝関節の角度にしたりすることができるなど、柔軟に膝関節の角度を決めることが可能となる。角度βは、被験者にとって適切な角度に調整すればよいが、大腿四頭筋の筋力を測定する場合では、５０°以上且つ７０°以下が好ましく、５５°以上且つ６５°以下がより好ましく、５８°以上且つ６２°以下が更に好ましい。膝関節の角度が６０°程度の場合に、通常、大腿四頭筋は大きな筋力を発揮するためである。また、ハムストリングの筋力を測定する場合では、角度βは、３５°以上且つ５５°以下が好ましく、４０°以上且つ５０°以下がより好ましく、４３°以上且つ４８°以下が更に好ましい。膝関節の角度が４５°程度の場合に、通常、ハムストリングは大きな筋力を発揮するためである。
【００４６】
図１（ａ）のように、背もたれ３４は、起き上がり角度αの調整が可能、すなわち座面３２に対する角度の調整が可能となっていることが好ましい。角度αは、座席部３０に着座した被験者の股関節の角度に対応する。したがって、角度αの調整が可能となることで、被験者ごとに股関節の角度を調整することができるようになる。股関節の角度の調整が可能となることで、例えば高齢者又は病人に適切な股関節の角度にしたり、スポーツ選手に適切な股関節の角度にしたりすることができるなど、柔軟に股関節の角度を決めることが可能となる。角度αは、被験者にとって適切な角度に調整すればよいが、大腿四頭筋及びハムストリングの筋力を測定する場合では、５０°以上且つ７０°以下が好ましく、５５°以上且つ６５°以下がより好ましく、５８°以上且つ６２°以下が更に好ましい。股関節の角度が６０°程度の場合に、通常、大腿四頭筋及びハムストリングは大きな筋力を発揮するためである。
【００４７】
図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、座席部３０は、重力方向に対して背もたれ３４側が斜め下方向になって傾いていることが好ましい。これにより、座席部３０に着座した被験者の腰と背もたれ３４との間に隙間が生じ難くなり、被験者の股関節の角度が一定になり易くなるためである。
【００４８】
実施例１では、計測器７０は、座席部３０に着座した被験者が足首の前面で脚パッド部６０を押し上げることでアーム部４０に生じるひずみ量及び足首の後面で脚パッド部６０を押し下げることでアーム部４０に生じるひずみ量の少なくとも一方を計測するひずみゲージの場合を例に示したが、この場合に限られる訳ではない。計測器７０は、座席部３０に着座した被験者が足首の前面で脚パッド部６０を押し上げることで発揮される筋力及び足首の後面で脚パッド部６０を押し下げることで発揮される筋力の少なくとも一方の測定が可能であれば、その他の場合でもよい。
【００４９】
計測器７０がひずみゲージである場合、アーム部４０の上面４３又は下面４５の一方に計測器７０が設置されている場合でもよいが、図３（ｂ）及び図３（ｃ）のように、アーム部４０の上面４３及び下面４５の両方に計測器７０が設置されている場合が好ましい。これにより、被験者の足首で脚パッド部６０を押し上げることでアーム部４０に生じたひずみ量及び押し下げることでアーム部４０に生じたひずみ量の両方を良好に計測することができる。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）のように、アーム部４０の上面４３にひずみゲージである計測器７０がクロスして設置されていてもよい。これにより、アーム部４０の長さ方向に生じたひずみ量だけでなく、アーム部４０の幅方向に生じたひずみ量も計測することができる。例えば、Ｏ脚をした被験者が脚パッド部６０を押し上げる又は押し下げる場合、アーム部４０の長さ方向だけでなく幅方向にも力が加わることがある。計測器７０をクロスに設置することで、このような場合でも、アーム部４０に生じたひずみ量を総合的に計測することが可能となり、被験者の筋力をより正確に求めることができる。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）では、アーム部４０の上面４３に設置された計測器７０を示したが、アーム部４０の下面４５に設置された計測器７０もクロスして設置されていてもよい。
【実施例２】
【００５０】
図８は、実施例２に係る下肢筋力測定システムを示すブロック図である。図８のように、実施例２の下肢筋力測定システム２００は、実施例１の下肢筋力測定装置１００と、下肢筋力測定装置１００の計測器７０に電気的に接続された電子機器８０と、を備える。電子機器８０は、例えばデスクトップ型パソコンなどの据え置き型の電子機器であってもよいし、スマートフォン又はタブレット型パソコンなどの携帯型の電子機器であってもよい。電子機器８０は、制御部８１と記憶部８２を含む。電子機器８０は、表示部８３、入力部８４、及び通信部８５を備えていてもよい。
【００５１】
図９は、電子機器のハードウエア構成を示す図である。図９のように、電子機器８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９０、ＲＡＭ（Random Access Memory）９１、ＲＯＭ（Read Only Memory）９２、不揮発性メモリ９３、ディスプレイ９４、キーボード９５、マウス９６、及びネットワークインターフェース９７を含む。これらの各部はバス９８に接続されている。不揮発性メモリ９３は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はフラッシュメモリなどである。ＲＯＭ９２及び不揮発性メモリ９３は、図８の記憶部８２に相当する。ディスプレイ９４は、図８の表示部８３に相当する。キーボード９５及びマウス９６は、図８の入力部８４に相当する。ネットワークインターフェース９７は、図８の通信部８５に相当する。
【００５２】
ＣＰＵ９０などのハードウエアとＲＯＭ９２又は不揮発性メモリ９３などに記憶されたソフトウエアとの協働によって、図８のように、制御部８１は取得部８６及び算出部８７として機能する。取得部８６は、下肢筋力測定装置１００に備わるひずみゲージである計測器７０で計測されたアーム部４０のひずみ量を取得する。算出部８７は、取得部８６が取得したひずみ量から、下肢筋力測定装置１００の座席部３０に着座した被験者の大腿四頭筋の筋力及びハムストリングの筋力の少なくとも一方を算出する。記憶部８２には、例えば図６のようなマップがアーム部４０の複数の孔４６に挿入される脚パッド部６０の位置ごとに記憶されている。算出部８７は、記憶部８２に記憶されたマップの中から適切なマップを選択し、このマップと取得部８６が取得したひずみ量から筋力を算出する。取得部８６及び算出部８７は、専用に設計された回路でもよい。取得部８６及び算出部８７は、１つの回路でもよいし、異なる回路でもよい。
【００５３】
図１０は、筋力測定方法の一例を示すフローチャートである。図１０のように、制御部８１は、下肢筋力測定装置１００の座席部３０に着座した被験者が膝パッド部５０を支点として足首で脚パッド部６０を押し上げることでアーム部４０に生じたひずみ量及び押し下げることでアーム部４０に生じたひずみ量の少なくとも一方を計測器７０から取得する（ステップＳ１０）。
【００５４】
次いで、制御部８１は、ステップＳ１０で取得したひずみ量から座席部３０に着座した被験者の大腿四頭筋の筋力及びハムストリングの筋力の少なくとも一方を算出する（ステップＳ１２）。例えば、制御部８１は、入力部８４に入力された、被験者が座席部３０に着座して筋力を測定したときの脚パッド部６０の位置に基づいて、記憶部８２に記憶されている図６のような複数のマップから適切なマップを選択する。そして、制御部８１は選択したマップとステップＳ１０で取得したひずみ量から筋力を算出する。なお、被験者が足首で脚パッド部６０を押し上げることでアーム部４０に生じたひずみ量から大腿四頭筋の筋力が算出され、足首で脚パッド部６０を押し下げることでアーム部４０に生じたひずみ量からハムストリングの筋力が算出される。
【００５５】
次いで、制御部８１は、ステップＳ１２で算出した筋力量を表示部８３に表示する及び／又は通信部８５から他の機器に送信する（ステップＳ１４）。
【００５６】
実施例２によれば、実施例１の下肢筋力測定装置１００と、下肢筋力測定装置１００に備わるひずみゲージである計測器７０で計測されたひずみ量から座席部３０に着座した被験者の大腿四頭筋の筋力及びハムストリングの筋力の少なくとも一方を算出する電子機器８０と、を備える。これにより、簡易な構成で、被験者の筋力量を再現性良く求めることができる。
【００５７】
なお、実施例２では、電子機器８０が、アーム部４０に生じたひずみ量から被験者の筋力を算出する場合を例に示したが、測定者が、ひずみ量から被験者の筋力を算出する場合でもよい。
【００５８】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
２  被験者
１０  フレーム
１２  メインフレーム
１４、１６  脚部
１８  連結部
１９  孔
２０  連結部
２１  孔
２２  位置調整部
２３  孔
３０  座席部
３２  座面
３４  背もたれ
３６  支持部
３８  連結部
３９  孔
４０  アーム部
４１  側面
４２  一端
４３  上面
４４  他端
４５  下面
４６、４８  孔
５０  膝パッド部
６０  脚パッド部
７０  計測器
８０  電子機器
８１  制御部
８２  記憶部
８３  表示部
８４  入力部
８５  通信部
８６  取得部
８７  算出部
１００  下肢筋力測定装置
２００  下肢筋力測定システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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