(57)【要約】【課題】骨格筋の筋特性の測定に際して被験体に多大な負荷をかけること無く簡易な測定を行えるようにすると共に、骨格筋における多種多様の筋特性の測定を行えるようにする。【解決手段】各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから照射された光に基づいて骨格筋２１０内で発生した振動を各光照射素子毎に振動検出部１２０で検出し、ＣＰＵ１５０において、振動検出部１２０で検出した各光照射素子毎の各振動に基づいて当該各振動の減衰係数（減衰率）及び音速を算出し、算出した各振動の減衰係数（減衰率）及び音速に基づいて骨格筋２１０の筋特性である筋年齢や筋錬度を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段と、
前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置に配設され、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速を算出する音速算出手段と、
前記音速算出手段で算出した前記各振動の音速に基づいて、前記骨格筋の筋年齢を算出する筋年齢算出手段と
を有することを特徴とする骨格筋測定装置。
【請求項２】
前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数を算出する減衰係数算出手段を更に有し、
前記筋年齢算出手段は、前記音速算出手段で算出した前記各振動の音速と前記減衰係数算出手段で算出した前記各振動の減衰係数とに応じて、前記骨格筋の筋年齢を算出することを特徴とする請求項１に記載の骨格筋測定装置。
【請求項３】
前記筋年齢算出手段は、前記音速算出手段で算出した前記各振動の音速に基づいて前記骨格筋のヤング率を算出し、当該骨格筋のヤング率を用いて前記骨格筋の筋年齢を算出することを特徴とする請求項１に記載の骨格筋測定装置。
【請求項４】
被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段と、
前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置に配設され、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数を算出する減衰係数算出手段と、
前記減衰係数算出手段で算出した前記各振動の減衰係数に基づいて、前記骨格筋の筋年齢を算出する筋年齢算出手段と
を有することを特徴とする骨格筋測定装置。
【請求項５】
前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速を算出する音速算出手段を更に有し、
前記筋年齢算出手段は、前記音速算出手段で算出した前記各振動の音速と前記減衰係数算出手段で算出した前記各振動の減衰係数とに応じて、前記骨格筋の筋年齢を算出することを特徴とする請求項４に記載の骨格筋測定装置。
【請求項６】
前記筋年齢算出手段により算出された前記骨格筋の筋年齢を表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の骨格筋測定装置。
【請求項７】
被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段と、
前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置に配設され、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速を算出する音速算出手段と、
前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数を算出する減衰係数算出手段と、
前記音速算出手段で算出した前記各振動の音速及び前記減衰係数算出手段で算出した前記各振動の減衰係数に基づいて、前記骨格筋の筋錬度を算出する筋錬度算出手段と
を有する骨格筋測定装置。
【請求項８】
前記筋錬度算出手段により算出された前記骨格筋の筋錬度を表示する表示手段を更に有することを特徴とする請求項７に記載の骨格筋測定装置。
【請求項９】
前記振動検出手段は、前記骨格筋内のミオグロビンで発生した振動を検出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の骨格筋測定装置。
【請求項１０】
被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段を具備する骨格筋測定装置における骨格筋測定方法であって、
前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置において、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出ステップと、
前記振動検出ステップで検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速を算出する音速算出ステップと、
前記音速算出ステップで算出した前記各振動の音速に基づいて、前記骨格筋の筋年齢を算出する筋年齢算出ステップと
を有することを特徴とする骨格筋測定方法。
【請求項１１】
被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段を具備する骨格筋測定装置における骨格筋測定方法であって、
前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置において、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出ステップと、
前記振動検出ステップで検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数を算出する減衰係数算出ステップと、
前記減衰係数算出ステップで算出した前記各振動の減衰係数に基づいて、前記骨格筋の筋年齢を算出する筋年齢算出ステップと
を有することを特徴とする骨格筋測定方法。
【請求項１２】
被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段を具備する骨格筋測定装置における骨格筋測定方法であって、
前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置において、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出ステップと、
前記振動検出ステップで検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速を算出する音速算出ステップと、
前記振動検出ステップで検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数を算出する減衰係数算出ステップと、
前記音速算出ステップで算出した前記各振動の音速及び前記減衰係数算出ステップで算出した前記各振動の減衰係数に基づいて、前記骨格筋の筋錬度を算出する筋錬度算出ステップと
を有する骨格筋測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験体の骨格筋に対して光を照射して、当該骨格筋の筋特性を測定する骨格筋測定装置及び骨格筋測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体における筋肉を大別すると、自分の意思で動かせる随意筋と、自分の意思で動かせない不随意筋に分類できる。具体的に、随意筋としては、骨格を覆うように付着していて、身体を動かしたり姿勢を維持したりするための骨格筋が挙げられる。また、不随意筋としては、心臓を動かすための心筋や、その他の各種の臓器を形成する平滑筋などが挙げられる。
【０００３】
日常生活において年齢とともに衰える人体の身体的な能力や、各種のスポーツ選手の養成・強化の主たる評価項目の１つとして、上述した骨格筋の評価がある。従来、この骨格筋の筋特性評価の一例としては、被験体（人体）を台に固定して、当該被験体の測定部位における力を歪みゲージを用いて測定することにより、骨格筋の筋力測定を行うものがある（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２９０３０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の骨格筋の筋特性評価方法では、被験体を台等に固定し、更に、測定機器を用いて機械的に測定を行うものであるため、測定に際して被験体にかかる負荷が多大なものとなり、また、簡易に測定を行うことができなかった。特に、被験体が身体障害者や傷病による病臥者等である場合には、測定を行うこと自体が困難であった。
【０００６】
さらに、上述した従来の骨格筋の筋特性評価方法では、測定機器を用いて機械的に測定を行うものであるため、測定できる骨格筋の筋特性が限定され、骨格筋における多種多様の筋特性の測定を行うことが困難であった。
【０００７】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、骨格筋の筋特性の測定に際して被験体に多大な負荷をかけること無く簡易な測定を行えるようにすると共に、骨格筋における多種多様の筋特性の測定を行えるようにすることを実現する骨格筋測定装置及び骨格筋測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の骨格筋測定装置は、被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段と、前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置に配設され、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出手段と、前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速を算出する音速算出手段と、前記音速算出手段で算出した前記各振動の音速に基づいて、前記骨格筋の筋年齢を算出する筋年齢算出手段とを有する。
【０００９】
本発明の骨格筋測定装置における他の態様は、被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段と、前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置に配設され、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出手段と、前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数を算出する減衰係数算出手段と、前記減衰係数算出手段で算出した前記各振動の減衰係数に基づいて、前記骨格筋の筋年齢を算出する筋年齢算出手段とを有する。
【００１０】
また、本発明の骨格筋測定装置におけるその他の態様は、被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段と、前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置に配設され、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出手段と、前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速を算出する音速算出手段と、前記振動検出手段で検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数を算出する減衰係数算出手段と、前記音速算出手段で算出した前記各振動の音速及び前記減衰係数算出手段で算出した前記各振動の減衰係数に基づいて、前記骨格筋の筋錬度を算出する筋錬度算出手段とを有する。
【００１１】
本発明の骨格筋測定方法は、被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段を具備する骨格筋測定装置における骨格筋測定方法であって、前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置において、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出ステップと、前記振動検出ステップで検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速を算出する音速算出ステップと、前記音速算出ステップで算出した前記各振動の音速に基づいて、前記骨格筋の筋年齢を算出する筋年齢算出ステップとを有する。
【００１２】
本発明の骨格筋測定方法における他の態様は、被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段を具備する骨格筋測定装置における骨格筋測定方法であって、前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置において、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出ステップと、前記振動検出ステップで検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数を算出する減衰係数算出ステップと、前記減衰係数算出ステップで算出した前記各振動の減衰係数に基づいて、前記骨格筋の筋年齢を算出する筋年齢算出ステップとを有する。
【００１３】
また、本発明の骨格筋測定方法におけるその他の態様は、被験体内部の骨格筋と対向する前記被験体の所定領域に配設され、前記骨格筋に対して光を照射する複数の光照射手段を具備する骨格筋測定装置における骨格筋測定方法であって、前記所定領域から前記骨格筋の長手方向に一定距離だけ離れた前記被験体の所定位置において、前記各光照射手段から照射された光に基づいて前記骨格筋内で発生した振動を、前記各光照射手段毎に、前記被験体を介して検出する振動検出ステップと、前記振動検出ステップで検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速を算出する音速算出ステップと、前記振動検出ステップで検出した前記各光照射手段毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数を算出する減衰係数算出ステップと、前記音速算出ステップで算出した前記各振動の音速及び前記減衰係数算出ステップで算出した前記各振動の減衰係数に基づいて、前記骨格筋の筋錬度を算出する筋錬度算出ステップとを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、骨格筋の筋特性の測定に際して被験体に多大な負荷をかけること無く簡易な測定を行うことができると共に、骨格筋における多種多様の筋特性の測定を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
−本発明の骨子−
本発明者は、骨格筋の筋特性の測定に際して被験体に多大な負荷をかけること無く簡易な測定を行うと共に、骨格筋における多種多様の筋特性の測定を行うことを実現するため、以下に示す発明の骨子を思料した。
【００１６】
まず、本発明者は、骨格筋の筋特性の測定に際して被験体に多大な負荷がかかることを回避するため、従来行われていた機械的な測定ではなく、光を用いた非接触な測定を行うことを思料した。
【００１７】
具体的には、被験体内部の骨格筋に対して光を照射し、当該骨格筋内のミオグロビンに量子吸収させる。この際、光を量子吸収したミオグロビンは、発熱等により光音響振動を発生させる。
【００１８】
そして、本発明者は、骨格筋内のミオグロビンで発生し当該骨格筋内を伝播した光音響振動を電気信号として検出し、検出した光音響振動から当該光音響振動の音速や当該音速に基づく骨格筋のヤング率、或いは、当該光音響振動の減衰係数を算出して、当該骨格筋における筋特性の測定を行うことを見出した。即ち、本発明者は、骨格筋内で生じた光音響振動の音速、当該音速に基づく骨格筋のヤング率、及び、当該光音響振動の減衰係数をパラメータとして、骨格筋における筋特性の測定を行うことを見出した。
【００１９】
具体的に、本発明者は、上述した光音響振動の音速、当該音速に基づく骨格筋のヤング率、及び、当該光音響振動の減衰係数のうちの少なくとも１つを用いて、骨格筋の筋年齢を算出することを案出した。さらに、本発明者は、上述した光音響振動の音速及び減衰係数を用いて、骨格筋の筋錬度を算出することを案出した。このようにして、本発明者は、骨格筋における多種多様の筋特性の測定を実現できるようにした。
【００２０】
−本発明の具体的な実施形態−
次に、上述した本発明の骨子を踏まえた本発明における各実施形態を、添付図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る骨格筋測定装置は、骨格筋の筋年齢を測定する骨格筋年齢測定装置として機能するものである。
【００２２】
［実施例１］
図１は、第１の実施形態に係る骨格筋測定装置１００の概略構成を示すブロック図である。
第１の実施形態に係る骨格筋測定装置１００は、光照射部１１０と、振動検出部１２０と、プリアンプ（Pri AMP）１３０と、位相検波部１４０と、ＣＰＵ１５０と、パルスジェネレータ（Pulse Generator）１６０と、パワーコントローラ（Power Controller）１７０と、メモリ部１８１と、表示部１８２と、操作入力部１８３を具備して構成されている。
【００２３】
光照射部１１０は、被験体２００内部の骨格筋２１０と対向する被験体２００の所定領域に配設され、骨格筋２１０に対して光（例えば、波長８７０ｎｍ程度の赤外線）を照射するものである。光照射部１１０には、骨格筋２１０に対して光を照射する複数の光照射素子１１１−１〜１１１−ｎと、切替スイッチ１１２が設けられている。
【００２４】
実施例１では、具体的に、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎは、骨格筋２１０の筋長部２１０ａ及び腱部２１０ｂと対向する被験体２００の所定領域に配置されており、例えば、発光ダイオードで形成されている。また、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎは、ＣＰＵ１５０が切替スイッチ１１２を切り替えることにより選択され、選択された光照射素子から光が照射されるようになっている。図１に示す例では、切替スイッチ１１２により光照射素子１１１−２が選択され、この光照射素子１１１−２から被験体２００内部の骨格筋２１０に対して光が照射された場合を示している。
【００２５】
各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから光を照射すると、骨格筋２１０内のミオグロビン２１１で量子吸収される。この際、光を量子吸収したミオグロビン２１１は、発熱等により音響的な振動を発生させる。図１には、ミオグロビン２１１から発生した振動２１２が骨格筋２１０の長手方向に伝播した様子を示している。
【００２６】
振動検出部１２０は、光照射部１１０が配設されている前記所定領域から骨格筋２１０の長手方向に一定距離だけ離れた被験体２００の所定位置に配設されている。振動検出部１２０は、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから照射された光に基づいて骨格筋２１０内のミオグロビン２１１で発生した振動２１２を、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎ毎に、被験体２００を介して検出する。振動検出部１２０は、例えば、ＰＺＴからなる圧電体の振動子で構成されており、骨格筋２１０内のミオグロビン２１１で発生した振動２１２を電気信号（電圧値）として検出する。
【００２７】
プリアンプ１３０は、振動検出部１２０で検出した骨格筋２１０内を伝播した振動２１２に係る電気信号を増幅する等の処理を行う。
【００２８】
位相検波部１４０は、光照射部１１０から照射された光と振動検出部１２０からの出力信号との相関をとり、振動検出部１２０で検出した振動２１２の位相値φ及び位相相関振幅値ｒを検出する。
【００２９】
ＣＰＵ１５０は、骨格筋測定装置１００における動作及びその制御を統括的に行う。実施例１では、具体的に、ＣＰＵ１５０は、位相検波部１４０からの入力信号に基づいて振動検出部１２０で検出した振動２１２の音速や減衰係数（減衰率）を算出し、算出した振動２１２の音速や減衰係数（減衰率）に基づいて、被験体２００の骨格筋２１０における筋年齢を算出する。また、ＣＰＵ１５０は、算出した骨格筋２１０の筋年齢を表示部１８２に表示する制御も行う。
【００３０】
また、ＣＰＵ１５０は、切替スイッチ１１２の切り替えを行う。さらに、ＣＰＵ１５０は、振動検出部１２０を構成する圧電体の振動子が共鳴した状態になるようにパルスジェネレータ１６０を制御すると共に、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから照射される光の強さが一定となるようにパワーコントローラ１７０を制御する。
【００３１】
パルスジェネレータ１６０は、ＣＰＵ１５０による制御に基づいて、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから照射する光の周波数を制御する。
【００３２】
パワーコントローラ１７０は、ＣＰＵ１５０による制御に基づいて、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから照射する光の強さを制御する。
【００３３】
メモリ部１８１には、後述の図２に示す処理を含むＣＰＵ１５０が行う処理に必要なプログラムや、ＣＰＵ１５０が被験体２００の骨格筋２１０における筋年齢を算出する際に用いる各種のデータ等が記憶されている。
【００３４】
表示部１８２には、ＣＰＵ１５０で算出した骨格筋２１０における筋年齢の測定結果や、骨格筋測定装置１００の動作状況を示す情報等がＣＰＵ１５０により表示される。
【００３５】
操作入力部１８３は、操作者による骨格筋測定装置１００に対する操作入力を受け付けるものである。例えば、操作入力部１８３は、操作者から骨格筋測定装置１００における測定モードの設定を受け付ける。
【００３６】
次に、第１の実施形態の実施例１に係る骨格筋測定装置１００による骨格筋測定方法の処理手順について説明する。
【００３７】
図２は、第１の実施形態の実施例１に係る骨格筋測定装置１００による骨格筋測定方法の処理手順を示すフローチャートである。前述したように、第１の実施形態は、骨格筋の筋年齢を測定する形態であるため、以下では、骨格筋測定方法として、骨格筋の筋年齢の測定方法について説明する。
【００３８】
ここで、図２に示す骨格筋の筋年齢の測定方法の処理は、ＣＰＵ１５０が、操作者から操作入力部１８３を介して、骨格筋測定装置１００における測定モードを「骨格筋年齢測定モード」とする設定を受けたことを契機として行われる。
【００３９】
まず、ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１５０は、切替スイッチ１１２を順次切り替えて、光照射部１１０の各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから、被験体２００内部の骨格筋２１０に対して、それぞれが断続した周波数ｆの光を照射させる。
【００４０】
ここで、例えば、図１に示す各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎのうち、上に位置する光照射素子から順番に光を照射する場合には、光照射素子１１１−１、光照射素子１１１−２、・・・、光照射素子１１１−ｎの順番で切替スイッチ１１２を切り替える。この際、ＣＰＵ１５０は、振動検出部１２０を構成する圧電体の振動子が共鳴した状態になるようにパルスジェネレータ１６０を制御して光照射素子から照射する光の周波数ｆを制御すると共に、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから照射される光の強さが一定となるようにパワーコントローラ１７０を制御する。
【００４１】
ステップＳ１０１において、１つの光照射素子から周波数ｆの光が照射されると、骨格筋２１０内の成分であるミオグロビン２１１が当該光を熱吸収して、同じ周波数ｆで音響的な振動２１２を発生させる。このミオグロビン２１１による振動２１２は、骨格筋２１０内を長手方向に伝播し、定在波振動が起こる。
【００４２】
続いて、ステップＳ１０２において、振動検出部１２０は、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから照射された光に基づいて骨格筋２１０内のミオグロビン２１１で発生した各振動２１２を、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎ毎に、被験体２００を介して検出する。
【００４３】
続いて、ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１５０は、振動検出部１２０で検出された各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎ毎の各振動に基づいて、当該各振動の音速Ｖを算出する。
【００４４】
具体的に、ステップＳ１０３では、以下の数式１を用いて、各振動２１２の音速Ｖを算出する。
Ｖ＝λｆ    ・・・（数式１）
【００４５】
ここで、数式１のｆは骨格筋２１０を伝播する各振動２１２の周波数であり、各光照射素子から照射される光の周波数ｆと同等であり、既知の値である。また、数式１のλは、骨格筋２１０を伝播する各振動２１２の波長であり、この波長λは、振動検出部１２０との距離がｘiである光照射素子から照射された光に基づく振動２１２の位相測定値をφiとし、振動検出部１２０との距離がｘi+1である光照射素子から照射された光に基づく振動２１２の位相測定値をφi+1とすると、以下の数式２から求めることができる。
λ＝２π・（ｘi−ｘi+1）／（φi−φi+1）    ・・・（数式２）
よって、既知の値であるｆと、数式２より算出される波長λを数式１に代入することにより、各振動２１２の音速Ｖが算出できる。
【００４６】
続いて、ステップＳ１０４において、ＣＰＵ１５０は、振動検出部１２０で検出された各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎ毎の各振動に基づいて、当該各振動の減衰係数（減衰率）αを算出する。
【００４７】
具体的に、ステップＳ１０４では、まず、位相検波部１４０において、振動検出部１２０で検出された各振動の位相相関振幅値ｒ及び位相値φを検出する。
【００４８】
図３は、２３歳男性の大腿四頭筋（骨格筋）における振動の位相相関振幅値ｒ及び位相値φを示す特性図であり、図３（ａ）にその位相相関振幅値ｒの特性を示し、図３（ｂ）にその位相値φの特性を示す。また、図３（ａ）及び図３（ｂ）の横軸は、振動検出部１２０に対する各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎの距離（ｘ）を示す。
【００４９】
図３の特性は、図１に示すように、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎを、骨格筋２１０の筋長部２１０ａ及び腱部２１０ｂと対向する被験体２００の所定領域に配設した場合の特性を示している。この場合、振動検出部１２０の近傍に配設された光照射素子（図１の光照射素子１１１−ｎ等）、即ち、図３の横軸における距離の小さい光照射素子では、骨格筋２１０の腱部２１０ｂを介した振動の特性が示されている。
【００５０】
図３に示す特性から、腱部２１０ｂに近いところでは振動の波長λが長く、音速が早くなっていることがわかる。また、特に、図３（ｂ）に示す波形の間隔から、骨格筋２１０の筋長部２１０ａ（図３の横軸における距離が大きい領域）では、音速が等速になっていることがわかる。
【００５１】
また、一般に、骨格筋２１０内を伝播した振動２１２の振幅ｙは、進行方向（長手方向）をｘとすると、下記の数式３のように表せる。
ｙ＝ａＥＸＰ（−αｘ）ｃｏｓ（２πｘ／λ）    ・・・（数式３）
【００５２】
数式３において、ａは振動源直近の被験体２００における体外振幅を示し、αは振動２１２の減衰係数（減衰率）を示し、λは振動２１２の定在波における波長を示す。ａの値は、例えば、パワーコントローラ１７０より出力する光の強さと相関するものであり、ＣＰＵ１５０がパワーコントローラ１７０に対して指示する光の強さとの相関データから求まる既知の値である。なお、ａの値とパワーコントローラ１７０に対して指示する光の強さとの相関データは、例えば、メモリ部１８１に記憶されているものとする。
【００５３】
ここで、数式３のｘは、上述したように、振動検出部１２０に対する各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎの距離に相当するものであり、このｘの値は、ＣＰＵ１５０が、振動検出部１２０の位置と切替スイッチ１１２で選択した光照射素子の位置とを検出することにより算出される。また、振動検出部１２０に対する当該光照射素子の距離ｘに応じて、振動検出部１２０に届く振動２１２に遅れ（位相のずれ）が生じる。そして、光照射素子の光の照射に基づく振動２１２の位相のずれ（位相値φ）と、振動検出部１２０に対する当該光照射素子の距離ｘとの関係から、数式２により、振動２１２の波長λがわかる。よって、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎから照射された光に基づく各振動毎に、振動検出部１２０で各振動の振動振幅値を位相検波検出すれば、数式３により、各振動２１２の減衰係数（減衰率）αを算出できる。
【００５４】
この際、具体的に、数式３に基づく以下の数式４及び数式５を用いて、各振動２１２の減衰係数（減衰率）αを処理するようにしてもよい。
振動検出部１２０からの距離ｘiの位置における振動２１２の振幅をｙiとし、振動検出部１２０からの距離ｘi+1の位置（ここで、距離ｘi+1の位置は距離ｘiの位置と近接しているものとする）における振動２１２の振幅をｙi+1とする。また、距離ｘiの位置における振動２１２の波長をλiとし、距離ｘi+1の位置における振動２１２の波長をλi+1とする。また、距離ｘiの位置における振動２１２の減衰係数をαiとし、距離ｘi+1の位置における振動２１２の減衰係数をαi+1とすると、αiとαi+1は、近接しておりほぼ等しいのでα'とすると、同様に、波長λiと波長λi+1は等しい。よって、数式３は、以下の数式４及び数式５のように表せる。
ｙi＝ａＥＸＰ（−α'ｘi）ｃｏｓ（２πｘi／λi）    ・・・（数式４）
ｙi+1＝ａＥＸＰ（−α'ｘi+1）ｃｏｓ（２πｘi+1／λi）    ・・・（数式５）
この数式４及び数式５を用いて、減衰係数α'を求める。
【００５５】
また、振動検出部１２０によってサンプリングされた各振動２１２の振幅値を用いて、以下の数式６に示す最小二乗法による近似式により、各振動２１２の減衰係数α及び波長λを求めるようにしてもよい。
ｙ＝ａＥＸＰ（−αｘ）｜ｃｏｓ｛（２π／λ）ｘ＋ｂ｝｜    ・・・（数式６）
ここで、ｂは実数であり、また、振動項の絶対値を取るのは、振動２１２の定在波振幅の測定によるものである。
【００５６】
図４は、図３に示す位相相関振幅値ｒ及び位相値φの測定値を示す特性図であって、更に、位相相関振幅値ｒの最小二乗法値を示した特性図である。
図４の横軸は振動検出部１２０に対する各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎの距離を示し、左縦軸は位相相関振幅値ｒ、右縦軸は位相値φを示している。図４には、各位相値φ及び位相相関振幅値ｒの測定値と、数式６による最小二乗法によりフィッティングして算出される各位相相関振幅値ｒの算出値を示している。
【００５７】
続いて、ステップＳ１０５において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１０４で算出した各振動２１２の減衰係数（減衰率）αに基づいて、骨格筋２１０の筋年齢を算出する。
【００５８】
具体的に、ステップＳ１０５では、まず、ステップＳ１０４で算出した各振動２１２の減衰係数（減衰率）αから、骨格筋２１０における腱部２１０ｂの長さ（割合）を算出する。
【００５９】
図５は、図１に示す骨格筋２１０の模式図である。
図５に示すように、骨格筋２１０は、伸縮可能な筋長部２１０ａと、硬化部に相当する腱部２１０ｂで構成されている。ここで、骨格筋２１０の全長をＬとし、筋長部２１０ａの長さをＳとする。よって、硬化部に相当する腱部２１０ｂの合計の長さはＬ−Ｓと表せる。なお、本実施形態においては、筋長部２１０ａの左右に存在する腱部２１０ｂの長さは同じであるものとする。即ち、骨格筋２１０は、筋長部２１０ａの中心の位置を基準として左右対称であるものとする。
【００６０】
図６は、各振動２１２の減衰係数（減衰率）αに基づく腱部２１０ｂの長さ（割合）の決定法を示す模式図である。
ここで、図６の横軸は、骨格筋２１０の長さ、即ち、振動検出部１２０に対する各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎの距離ｘに相当するものである。図６には、便宜上、横軸に骨格筋２１０の１／２の長さを示している。骨格筋２１０の長さは、後述するように、操作者による設定に基づいて決定されるものであり、決定された骨格筋２１０の長さと振動検出部１２０に対する各光照射素子の距離とを対応させることにより、図６の横軸は、振動検出部１２０に対する各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎの距離ｘとすることができる。つまり、図６は、縦軸にステップＳ１０４で算出した各振動２１２の減衰係数（減衰率）αをとり、横軸に振動検出部１２０に対する各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎの距離ｘをとったものとなる。
【００６１】
図６に示すように、各振動２１２の減衰係数（減衰率）αは、硬化部に相当する腱部２１０ｂの領域ではほぼ一定となり、筋長部２１０ａの中心に向かうのに従って上昇曲線の特性を示す。ＣＰＵ１５０では、減衰係数（減衰率）αの一定領域を近似する直線Ａ１と、上昇曲線領域を近似する直線Ａ２を求めて、直線Ａ１と直線Ａ２との交点Ｐ１における距離を、腱部２１０ｂの長さと決定する。
【００６２】
そして、図６では、骨格筋２１０の１／２の長さを示していることから、求めた腱部２１０ｂの長さを２倍して、図５に示す骨格筋２１０における腱部２１０ｂの長さ（Ｌ−Ｓ）を算出する。ここで、骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗは、以下の数式７で表せる。
Ｗ＝（Ｌ−Ｓ）／Ｌ    ・・・（数式７）
【００６３】
この際、骨格筋２１０の全長Ｌは、測定対象となる骨格筋の身長に対する割合で定まるので、本実施形態においては、操作者が操作入力部１８３を介して入力した測定対象の骨格筋の種類と被験体２００の身長とに基づいて、ＣＰＵ１５０が、例えばメモリ部１８１に記憶されている骨格筋全長算出参照データを参照することにより、算出される。よって、数式７に基づき、骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗが算出できる。
【００６４】
図７は、第１の実施形態の実施例１で用いる骨格筋年齢算出参照データの一例を示す模式図である。
図７は、横軸に骨格筋２１０における筋年齢をとり、縦軸に骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗ（＝（Ｌ−Ｓ）／Ｌ）をとった際の健常者の特性が示されている。この図７に示す骨格筋年齢算出参照データは、メモリ部１８１に記憶されているものとする。
【００６５】
そして、ＣＰＵ１５０は、メモリ部１８１に記憶されている図７の骨格筋年齢算出参照データを参照して、各振動２１２の減衰係数（減衰率）αに基づき算出した骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗに対応する、健常者における骨格筋２１０の筋年齢を算出する。この際、ステップＳ１０５で算出された筋年齢が３２歳であるとする。
【００６６】
図７に示す骨格筋年齢算出参照データでは、年齢と共に骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗ（＝（Ｌ−Ｓ）／Ｌ）が上昇する傾向にある。即ち、老化すれば、骨格筋２１０の柔軟な部分（筋長部２１０ａ）が減り、硬化部分（腱部２１０ｂ）が増えるものと考えられる。よって、例えば、被験体２００の実年齢に対応する割合Ｗの値に対して実際に測定された割合Ｗの値が大きい場合には、実年齢に対して当該被験体２００の骨格筋２１０の筋年齢が老いている状態（これを、「速老」と称する）となり、一方、被験体２００の実年齢に対応する割合Ｗの値に対して実際に測定された割合Ｗの値が小さい場合には、実年齢に対して当該被験体２００の骨格筋２１０の筋年齢が若い状態（これを、「遅老」と称する）となる。
【００６７】
続いて、ステップＳ１０６において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１０３で算出した各振動２１２の音速Ｖに基づいて、骨格筋２１０の筋年齢を算出する。
【００６８】
具体的に、ステップＳ１０６では、まず、ステップＳ１０３で算出した各振動２１２の音速Ｖから、骨格筋２１０における腱部２１０ｂの長さ（割合）を算出する。
【００６９】
図８は、各振動２１２の音速Ｖに基づく腱部２１０ｂの長さ（割合）の決定法を示す模式図である。
ここで、図８の横軸は、図６の横軸と同様に、骨格筋２１０の長さ、即ち、振動検出部１２０に対する各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎの距離ｘに相当するものである。つまり、図８は、縦軸にステップＳ１０３で算出した各振動２１２の音速Ｖをとり、横軸に振動検出部１２０に対する各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎの距離ｘをとったものである。また、図８には、便宜上、横軸に、骨格筋２１０の１／２の長さを示している。
【００７０】
図８に示すように、各振動２１２の音速Ｖは、硬化部に相当する腱部２１０ｂの領域では下降曲線となり、筋長部２１０ａの中心に向かうのに従ってほぼ一定の特性を示す。ＣＰＵ１５０では、音速Ｖの下降曲線領域を近似する直線Ａ３と、一定領域を近似する直線Ａ４を求めて、直線Ａ３と直線Ａ４との交点Ｐ２における距離を、腱部２１０ｂの長さと決定する。
【００７１】
そして、図８では、骨格筋２１０の１／２の長さを示していることから、求めた腱部２１０ｂの長さを２倍して、図５に示す骨格筋２１０における腱部２１０ｂの長さ（Ｌ−Ｓ）を算出する。ここで、骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗは、上述した数式７で表せる。
【００７２】
この際、骨格筋２１０の全長Ｌは、上述したように、測定対象となる骨格筋の身長に対する割合で定まるので、本実施形態においては、操作者が操作入力部１８３を介して入力した測定対象の骨格筋の種類と被験体２００の身長とに基づいて、ＣＰＵ１５０が、例えばメモリ部１８１に記憶されている骨格筋全長算出参照データを参照することにより、算出される。よって、数式７に基づき、骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗ（＝（Ｌ−Ｓ）／Ｌ）が算出できる。
【００７３】
そして、ＣＰＵ１５０は、メモリ部１８１に記憶されている図７の骨格筋年齢算出参照データを参照して、各振動２１２の音速Ｖに基づき算出した骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗに対応する、健常者における骨格筋２１０の筋年齢を算出する。この際、ステップＳ１０６で算出された筋年齢が３４歳であるとする。
【００７４】
続いて、ステップＳ１０７において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１０５で算出した骨格筋２１０の筋年齢とステップＳ１０６で算出した骨格筋２１０の筋年齢とに応じて、骨格筋２１０における最終的な筋年齢を算出する。
【００７５】
具体的に、ステップＳ１０７では、ステップＳ１０５で骨格筋２１０の筋年齢が３２歳と算出され、ステップＳ１０６で骨格筋２１０の筋年齢が３４歳と算出されているため、これらを平均化処理して、骨格筋２１０における最終的な筋年齢を３３歳と算出する。
【００７６】
続いて、ステップＳ１０８において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１０７で算出した骨格筋２１０の筋年齢を表示部１８２に表示する。これにより、表示された筋年齢から、当該被験体２００における骨格筋２１０の筋特性を定量的に把握することが可能となる。
【００７７】
以上のステップＳ１０１〜ステップＳ１０８の処理を経ることにより、被験体２００の骨格筋２１０内で発生し当該骨格筋２１０内を伝播した振動の減衰係数及び音速に基づく骨格筋２１０の筋年齢の算出、及びその表示がなされる。
【００７８】
なお、上述した第１の実施形態の実施例１では、骨格筋２１０の筋年齢の更なる測定精度の向上のために、骨格筋２１０内を伝播した各振動の減衰係数及び音速の両方を算出するようにしているが、本発明においては、何れか一方を用いて骨格筋２１０の筋年齢を算出するようにして処理を簡素化した形態も含まれる。
【００７９】
具体的に、例えば、骨格筋２１０内を伝播した各振動の減衰係数のみを用いて当該骨格筋２１０の筋年齢の算出を行う場合には、図２のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１０５、及び、Ｓ１０８の各ステップを経る形態を採る。また、例えば、骨格筋２１０内を伝播した各振動の音速のみを用いて当該骨格筋２１０の筋年齢の算出を行う場合には、図２のステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１０６、及び、Ｓ１０８の各ステップを経る形態を採る。
【００８０】
［実施例２］
上述した実施例１では、骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗ（＝（Ｌ−Ｓ）／Ｌ）を算出することにより、図７の骨格筋年齢算出参照データを用いて骨格筋２１０の筋年齢を算出するものであったが、実施例２では、骨格筋２１０のヤング率、或いは、骨格筋２１０内を伝播した振動２１２の減衰係数（減衰率）を算出し、算出したヤング率又は減衰係数（減衰率）から直接、骨格筋２１０の筋年齢を算出するものである。以下、第１の実施形態の実施例２について説明する。
【００８１】
実施例２に係る骨格筋測定装置の構成も、図１に示す骨格筋測定装置１００となる。以下、実施例２に係る骨格筋測定装置の各構成において、実施例１と異なる機能についてのみ説明を行う。
【００８２】
各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎは、実施例１では、骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗを算出する必要があるために骨格筋２１０の筋長部２１０ａ及び腱部２１０ｂと対向する被験体２００の所定領域に配置されるものであったが、実施例２では、骨格筋２１０における腱部２１０ｂの割合Ｗを算出する必要がないため、腱部２１０ｂと対向する被験体２００の領域にまで配置する必要は無く、例えば、骨格筋２１０の筋長部２１０ａの一部と対向する被験体２００の所定領域に配置されるものであってもよい。この実施例２では、実施例１よりも、光照射部１１０の被験体２００に対する配置の自由度が高く、骨格筋２１０の筋年齢の測定をより簡易に行うことが可能である。
【００８３】
ＣＰＵ１５０は、実施例２では、具体的に、位相検波部１４０からの入力信号に基づいて、振動検出部１２０で検出した振動２１２の音速及び当該音速に基づく骨格筋２１０のヤング率、或いは、振動２１２の減衰係数（減衰率）を算出し、算出した骨格筋２１０のヤング率、或いは、振動２１２の減衰係数（減衰率）に基づいて、被験体２００の骨格筋２１０における筋年齢を算出する。また、ＣＰＵ１５０は、算出した骨格筋２１０の筋年齢を表示部１８２に表示する制御も行う。
【００８４】
メモリ部１８１には、後述の図９に示す処理を含むＣＰＵ１５０が行う処理に必要なプログラムや、ＣＰＵ１５０が被験体２００の骨格筋２１０における筋年齢を算出する際に用いる各種のデータ等が記憶されている。
【００８５】
次に、第１の実施形態の実施例２に係る骨格筋測定装置１００による骨格筋測定方法の処理手順について説明する。
【００８６】
図９は、第１の実施形態の実施例２に係る骨格筋測定装置１００による骨格筋測定方法の処理手順を示すフローチャートである。ここで、図９において、図２に示す処理と同様の処理については、同じステップ番号を付している。また、第１の実施形態は、骨格筋の筋年齢を測定する形態であるため、以下では、骨格筋測定方法として、骨格筋の筋年齢の測定方法について説明する。
【００８７】
ここで、図９に示す骨格筋の筋年齢の測定方法の処理は、ＣＰＵ１５０が、操作者から操作入力部１８３を介して、骨格筋測定装置１００における測定モードを「骨格筋年齢測定モード」とする設定を受けたことを契機として行われる。
【００８８】
実施例２における骨格筋測定方法では、図９に示すように、まず、図２に示すステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理を経る。
【００８９】
続いて、ステップＳ１２１において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１０３で算出した各振動２１２の音速Ｖに基づいて、骨格筋２１０のヤング率Ｅを算出する。
【００９０】
具体的に、ステップＳ１２１では、まず、ステップＳ１０３で算出した各振動２１２の音速Ｖを平均化して、或いは、ステップＳ１０３で算出した各振動２１２の音速Ｖのうち、予め定められた１つの光照射素子からの光に基づく振動２１２の音速Ｖを抽出して、代表となる音速Ｖを求める。なお、予め定められた１つの光照射素子からの光に基づく振動２１２の音速Ｖを抽出して代表となる音速Ｖを求める態様の場合、例えば、ステップＳ１０１において当該１つの光照射素子のみから光を照射してその後の処理を行うようにすることも可能である。
【００９１】
次いで、この代表となる音速Ｖを、下記の数式８に代入して、骨格筋２１０のヤング率Ｅを算出する。
Ｅ＝ρ・Ｖ2    ・・・（数式８）
【００９２】
ここで、ρは骨格筋２１０の密度であり、既知の値である。ここでは、骨格筋２１０の密度ρとして、例えば、骨格筋２１０の一般的な密度である１０５６ｋｇ／ｍ3の値を用いることができる。また、数式８は、数式１との関係から、Ｅ＝ρ・（λｆ）2と表すこともできる。
【００９３】
続いて、ステップＳ１２２において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１０４で算出した各振動２１２の減衰係数（減衰率）αに基づいて、骨格筋２１０の筋年齢を算出する。
【００９４】
具体的に、ステップＳ１２２では、まず、ステップＳ１０４で算出した各振動２１２の減衰係数（減衰率）αを平均化して、或いは、ステップＳ１０４で算出した各振動２１２の減衰係数（減衰率）αのうち、予め定められた１つの光照射素子からの光に基づく振動２１２の減衰係数（減衰率）αを抽出して、代表となる減衰係数（減衰率）αを求める。なお、予め定められた１つの光照射素子からの光に基づく振動２１２の減衰係数（減衰率）αを抽出して代表となる減衰係数（減衰率）αを求める態様の場合、例えば、ステップＳ１０１において当該１つの光照射素子のみから光を照射してその後の処理を行うようにすることも可能である。
【００９５】
図１０は、第１の実施形態の実施例２で用いる減衰係数用の骨格筋年齢算出参照データの一例を示す模式図である。
図１０は、横軸に骨格筋２１０における筋年齢をとり、縦軸に上述した代表となる減衰係数（減衰率）αをとった際の健常者の特性が示されている。この図１０の破線で示す骨格筋年齢算出参照データは、メモリ部１８１に記憶されているものとする。
【００９６】
図１０の破線で示す減衰係数用の骨格筋年齢算出参照データは、骨格筋２１０の筋年齢の増加に対して一次相関を示し、また、図１０の点で示す実データとは相関係数Ｒ2＝０．４２が得られたものである。図１０の破線で示す減衰係数用の骨格筋年齢算出参照データは、骨格筋２１０の筋年齢が高くなると減衰係数（減衰率）αが小さくなることを示している。
【００９７】
そして、ステップＳ１２２では、メモリ部１８１に記憶されている図１０の減衰係数用の骨格筋年齢算出参照データを参照して、ステップＳ１０４で算出した各振動２１２の減衰係数（減衰率）αに基づき求めた代表となる減衰係数（減衰率）αに対応する、健常者における骨格筋２１０の筋年齢を算出する。
【００９８】
続いて、ステップＳ１２３において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１２１で算出した骨格筋２１０のヤング率Ｅに基づいて、骨格筋２１０の筋年齢を算出する。
【００９９】
図１１は、第１の実施形態の実施例２で用いるヤング率用の骨格筋年齢算出参照データの一例を示す模式図である。
図１１は、横軸に骨格筋２１０における筋年齢をとり、縦軸に骨格筋２１０のヤング率Ｅをとった際の健常者の特性が示されている。この図１１の破線で示す骨格筋年齢算出参照データは、メモリ部１８１に記憶されているものとする。
【０１００】
図１１の破線で示すヤング率用の骨格筋年齢算出参照データは、骨格筋２１０の筋年齢の増加に対して一次相関を示し、また、図１１の点で示す実データとは相関係数Ｒ2＝０．４９が得られたものである。図１１の破線で示すヤング率用の骨格筋年齢算出参照データは、骨格筋２１０の筋年齢が高くなるとヤング率Ｅが小さくなることを示している。
【０１０１】
そして、ステップＳ１２３では、メモリ部１８１に記憶されている図１１のヤング率用の骨格筋年齢算出参照データを参照して、ステップＳ１２１で算出した骨格筋２１０のヤング率Ｅに対応する、健常者における骨格筋２１０の筋年齢を算出する。
【０１０２】
続いて、ステップＳ１２４において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１２２で算出した骨格筋２１０の筋年齢とステップＳ１２３で算出した骨格筋２１０の筋年齢とに応じて、骨格筋２１０における最終的な筋年齢を算出する。
【０１０３】
以下に、ステップＳ１２４における最終的な筋年齢の算出方法の一例を説明する。
各被験体２００ごとに骨格筋２１０のヤング率Ｅ及び骨格筋２１０を伝播した振動２１２の減衰係数（減衰率）αが得られ、これらに基づいて骨格筋２１０の筋年齢が得られるので、ステップＳ１２４で算出する最終的な筋年齢Ｎを被説明変数、ヤング率Ｅ及び減衰係数（減衰率）αを説明変数として、以下に示す数式９を仮定する。
Ｎ＝ｈ＋ｉＥ＋ｊα    ・・・（数式９）
【０１０４】
ここで、係数ｈ、ｉ、ｊは、図１０及び図１１に示される実データ（測定データ）、並びに、ヤング率Ｅと減衰係数（減衰率）αとの相関に基づいて線形最小二乗法により決定される値である。今回の実データ（測定データ）からは、係数ｈ＝１０７、係数ｉ＝−９．００、係数ｊ＝−１１２０が得られた。また、これにより算出される最終的な筋年齢Ｎは、今回の実データ（測定データ）に対して相関係数Ｒ2＝０．５９が得られた。
【０１０５】
この点、図１０に示す筋年齢と減衰係数（減衰率）αのみの相関係数がＲ2＝０．４２であり、また、図１１に示す筋年齢とヤング率Ｅのみの相関係数がＲ2＝０．４９であるのに対して、数式９に基づく相関係数はＲ2＝０．５９であるため、ヤング率Ｅ及び減衰係数（減衰率）αの両方を考慮して数式９を用いて最終的な筋年齢を算出する方が実データ（測定データ）に対して高い相関が得られる。
【０１０６】
なお、上述した例では、数式９を用いて最終的な筋年齢を算出する方法について説明したが、これは実施例２における一態様を示したものであり、この態様に限定されるわけではない。例えば、ステップＳ１２４の具体的な算出方法として、実施例１におけるステップＳ１０７の算出方法を適用することも可能である。
【０１０７】
続いて、ステップＳ１２５において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１２４で算出した骨格筋２１０の筋年齢を表示部１８２に表示する。これにより、表示された筋年齢から、当該被験体２００における骨格筋２１０の筋特性を定量的に把握することが可能となる。
【０１０８】
以上のステップＳ１０１〜ステップＳ１０４、及び、ステップＳ１２１〜ステップＳ１２５の処理を経ることにより、被験体２００の骨格筋２１０内で発生し当該骨格筋２１０内を伝播した振動の減衰係数及び骨格筋２１０のヤング率に基づく骨格筋２１０の筋年齢の算出、及びその表示がなされる。
【０１０９】
なお、上述した第１の実施形態の実施例２では、骨格筋２１０の筋年齢の更なる測定精度の向上のために、減衰係数（減衰率）α及びヤング率Ｅの両方を算出するようにしているが、本発明においては、何れか一方を用いて骨格筋２１０の筋年齢を算出するようにして処理を簡素化した形態も含まれる。
【０１１０】
具体的に、例えば、減衰係数（減衰率）αのみを用いて当該骨格筋２１０の筋年齢の算出を行う場合には、図９のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０４、Ｓ１２２、及び、Ｓ１２５の各ステップを経る形態を採る。また、例えば、骨格筋２１０のヤング率Ｅのみを用いて当該骨格筋２１０の筋年齢の算出を行う場合には、図９のステップＳ１０１〜Ｓ１０３、Ｓ１２１、Ｓ１２３、及び、Ｓ１２５の各ステップを経る形態を採る。
【０１１１】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る骨格筋測定装置は、骨格筋の筋錬度を測定する骨格筋筋錬度測定装置として機能するものである。
【０１１２】
第２の実施形態に係る骨格筋測定装置の概略構成は、図１に示す第１の実施形態に係る骨格筋測定装置１００の概略構成と同様である。以下、図１に示す各構成において、第１の実施形態に係る骨格筋測定装置１００と異なる機能についてのみ説明を行う。
【０１１３】
第２の実施形態におけるＣＰＵ１５０は、例えば、位相検波部１４０からの入力信号に基づいて振動検出部１２０で検出した振動２１２の音速及び減衰係数（減衰率）を算出し、算出した振動２１２の音速及び減衰係数（減衰率）に基づいて、被験体２００の骨格筋２１０における筋錬度を算出する。また、ＣＰＵ１５０は、算出した骨格筋２１０の筋錬度を表示部１８２に表示する制御も行う。
【０１１４】
メモリ部１８１には、後述の図１２に示す処理を含むＣＰＵ１５０が行う処理に必要なプログラムや、ＣＰＵ１５０が被験体２００の骨格筋２１０における筋錬度を算出する際に用いる各種のデータ等が記憶されている。
【０１１５】
表示部１８２には、ＣＰＵ１５０で算出した骨格筋２１０における筋錬度の測定結果や、骨格筋測定装置１００の動作状況を示す情報等がＣＰＵ１５０により表示される。
【０１１６】
次に、第２の実施形態に係る骨格筋測定装置１００による骨格筋測定方法の処理手順について説明する。
【０１１７】
図１２は、第２の実施形態に係る骨格筋測定装置１００による骨格筋測定方法の処理手順を示すフローチャートである。前述したように、第２の実施形態は、骨格筋の筋錬度を測定する形態であるため、以下では、骨格筋測定方法として、骨格筋の筋錬度の測定方法について説明する。
【０１１８】
ここで、図１２に示す骨格筋の筋錬度の測定方法の処理は、ＣＰＵ１５０が、操作者から操作入力部１８３を介して、骨格筋測定装置１００における測定モードを「骨格筋筋錬度測定モード」とする設定を受けたことを契機として行われる。
【０１１９】
まず、第２の実施形態における骨格筋の筋錬度の測定方法では、図２に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０４までの処理を経る。
【０１２０】
続いて、ステップＳ２０１において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ１０４で算出した各振動２１２の減衰係数（減衰率）αと、ステップＳ１０３で算出した各振動２１２の音速Ｖとに基づいて、骨格筋２１０の筋錬度を算出する。
【０１２１】
具体的に、ステップＳ２０１では、筋錬度算出参照データを用いて骨格筋２１０の筋錬度を算出する。
【０１２２】
図１３は、第２の実施形態で用いる筋錬度算出参照データの一例を示す模式図である。
図１３は、横軸に減衰係数（減衰率）αの逆数（１／α）をとり、縦軸に音速Ｖをとった際のアスリート性を示す筋錬度の特性が示されている。この図１３に示す筋錬度算出参照データは、メモリ部１８１に記憶されているものとする。
【０１２３】
ここで、横軸における減衰係数（減衰率）αの値としては、例えば、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎからの光に基づく各振動２１２の減衰係数を平均化処理したものを用いる。同様に、縦軸における音速Ｖの値としては、例えば、各光照射素子１１１−１〜１１１−ｎにおける各光照射素子からの光に基づく各振動２１２の音速を平均化処理したものを用いる。また、横軸における減衰係数（減衰率）αの値及び縦軸における音速Ｖの値における他の態様としては、例えば、図６及び図８に示す骨格筋２１０における長さＬ／２の中央部領域（骨格筋２１０の筋長部２１０ａの領域）に位置する各光照射素子からの光に基づく各振動２１２による値を平均化処理したものを用いることや、或いは、当該領域に位置する１つの光照射素子からの光に基づく振動２１２による値を用いることも可能である。
【０１２４】
図１３に示す筋錬度算出参照データには、不図示であるが、例えば、アスリート群におけるデータと非アスリート群におけるデータとが分類されている。そして、ＣＰＵ１５０は、算出した減衰係数（減衰率）αの逆数（１／α）と音速Ｖとに応じて、当該筋錬度算出参照データから、被験体２００の骨格筋２１０がどちらの分類に属するかを検出し、これを骨格筋２１０の筋錬度とする。
【０１２５】
続いて、ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１５０は、ステップＳ２０１で算出した骨格筋２１０の筋錬度を表示部１８２に表示する。これにより、表示された骨格筋２１０の筋錬度から、当該被験体２００における骨格筋２１０の筋特性を把握することが可能となる。
【０１２６】
以上のステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ２０１及びＳ２０２の処理を経ることにより、被験体２００の骨格筋２１０内で発生し当該骨格筋２１０内を伝播した振動の減衰係数及び音速に基づく骨格筋２１０の筋錬度の算出、及びその表示がなされる。
【０１２７】
なお、上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、被験体２００の一態様として人間（人体）の例を挙げて説明を行ったが、本発明においてはこれに限定されるわけでなく、例えば、被験体２００としてラットや、猫、犬などの他の動物を適用することも可能である。
【０１２８】
本発明の実施形態によれば、骨格筋２１０に対して光を照射して骨格筋２１０内で発生した各振動２１２を検出し、その各振動２１２の音速や当該音速に基づく骨格筋２１０のヤング率、或いは、その各振動２１２の減衰係数を用いて骨格筋２１０の筋特性（筋年齢、筋錬度）を算出するようにしたので、骨格筋の筋特性の測定に際して被験体に多大な負荷をかけること無く簡易な測定を行うことができると共に、骨格筋における多種多様の筋特性の測定を行うことが可能となる。
【０１２９】
前述した各実施形態に係る骨格筋測定装置を構成する図１の各手段、並びに骨格筋測定装置による骨格筋測定方法を示した図２、図９及び図１２の各ステップは、メモリ部１８１に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（メモリ部１８１）は本発明に含まれる。
【０１３０】
具体的に、前記プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記憶媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。前記プログラムを記録する記憶媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード等を用いることができる。他方、前記プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワーク（ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等）システムにおける通信媒体を用いることができる。また、この際の通信媒体としては、光ファイバ等の有線回線や無線回線などが挙げられる。
【０１３１】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより各実施形態に係る骨格筋測定装置の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して各実施形態に係る骨格筋測定装置の機能が実現される場合や、供給されたプログラムの処理の全て、或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて各実施形態に係る骨格筋測定装置の機能が実現される場合も、かかるプログラムは本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明の各実施形態に係る骨格筋測定装置は、従来の健常者のみに適用が限定されていた歪みゲージによる機械的な測定に比べ、光音響法による振動を利用した測定であるため、骨格筋の筋特性の測定に際して被験体に多大な負荷をかけること無く簡易な測定を行うことができ、非常に汎用性・簡便性に優れた新しい骨格筋測定システムを提供することができる。
【０１３３】
具体的に、第１の実施形態に係る骨格筋測定装置は、車社会の人間にとっての運動不足の指標として、或いは、今後の高齢化社会における高齢者にとっての健康維持の指標として、或いは、長期臥床患者にとっての骨格筋の筋力減衰の指標としての骨格筋の筋年齢を測定することができる。また、第２の実施形態に係る骨格筋測定装置は、アスリートにとっての専門運動種目別に必要な選択的骨格筋の強化のための指標としての骨格筋の筋錬度を測定することができる。このように、本発明の各実施形態に係る骨格筋測定装置は、様々な用途での実用化が可能であり、事業化後の市場性も極めて有望である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】第１の実施形態に係る骨格筋測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態の実施例１に係る骨格筋測定装置による骨格筋測定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】２３歳男性の大腿四頭筋（骨格筋）における振動の位相相関振幅値ｒ及び位相値φを示す特性図である。
【図４】図３に示す位相相関振幅値ｒ及び位相値φの測定値を示す特性図であって、更に、位相相関振幅値ｒの最小二乗法値を示した特性図である。
【図５】図１に示す骨格筋の模式図である。
【図６】第１の実施形態の実施例１を示し、各振動の減衰係数（減衰率）αに基づく腱部の長さ（割合）の決定法を示す模式図である。
【図７】第１の実施形態の実施例１で用いる骨格筋年齢算出参照データの一例を示す模式図である。
【図８】第１の実施形態の実施例１を示し、各振動の音速Ｖに基づく腱部の長さ（割合）の決定法を示す模式図である。
【図９】第１の実施形態の実施例２に係る骨格筋測定装置による骨格筋測定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】第１の実施形態の実施例２で用いる減衰係数用の骨格筋年齢算出参照データの一例を示す模式図である。
【図１１】第１の実施形態の実施例２で用いるヤング率用の骨格筋年齢算出参照データの一例を示す模式図である。
【図１２】第２の実施形態に係る骨格筋測定装置による骨格筋測定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の実施形態で用いる筋錬度算出参照データの一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１００  骨格筋測定装置
１１０  光照射部
１１１−１〜１１１−ｎ  光照射素子
１１２  切替スイッチ
１２０  振動検出部
１３０  プリアンプ（Pri AMP）
１４０  位相検波部
１５０  ＣＰＵ
１６０  パルスジェネレータ（Pulse Generator）
１７０  パワーコントローラ（Power Controller）
１８１  メモリ部
１８２  表示部
１８３  操作入力部
２００  被験体
２１０  骨格筋
２１０ａ  骨格筋の筋長部
２１０ｂ  骨格筋の腱部
２１１  ミオグロビン
２１２  ミオグロビンから発生した振動
【図１】
2008142531.tif 000003
【図２】
2008142531.tif 000004
【図３】
2008142531.tif 000005
【図４】
2008142531.tif 000006
【図５】
2008142531.tif 000007
【図６】
2008142531.tif 000008
【図７】
2008142531.tif 000009
【図８】
2008142531.tif 000010
【図９】
2008142531.tif 000011
【図１０】
2008142531.tif 000012
【図１１】
2008142531.tif 000013
【図１２】
2008142531.tif 000014
【図１３】
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