(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の負荷をかけた状態で被験者の脚の伸展時の筋力を測定する脚力測定装置を用いた筋力測定方法であって、負荷を一定に保った状態での脚伸展時の到達速度を求めることを負荷を３段階以上に変化させて行い、得られた３つ以上の負荷−到達速度に対して近似曲線を求めて、該近似曲線の到達速度０の時の筋力値を最大筋力の推定値とすることを特徴とする筋力測定方法。
【請求項２】
近似曲線にヒルの式を用いることを特徴とする請求項１記載の筋力測定方法。
【請求項３】
多数の被験者の年齢と最大筋力の関係から統計的に一般的な年齢と最大筋力との関係表を作成し、新たな被験者の最大筋力を上記関係表に照らして筋力年齢を求めることを特徴とする請求項１記載の筋力測定方法。
【請求項４】
男女別に一般的な年齢と最大筋力との関係表を作成し、新たな被験者の性別と最大筋力を上記関係表に照らして筋力年齢を求めることを特徴とする請求項３記載の筋力測定方法。
【請求項５】
近似曲線の負荷０の時の速度値を最大動作速度の推定値とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の筋力測定方法。
【請求項６】
多数の被験者の年齢と最大動作速度の関係から統計的に一般的な年齢と最大動作速度との関係表を作成し、新たな被験者の最大動作速度を上記関係表に照らして動作速度年齢を求めることを特徴とする請求項５記載の筋力測定方法。
【請求項７】
男女別に一般的な年齢と最大動作速度との関係表を作成し、新たな被験者の性別と最大動作速度を上記関係表に照らして動作速度年齢を求めることを特徴とする請求項６記載の筋力測定方法。
【請求項８】
予め多数の被験者により調べた膝関節や股関節等の関節角度と最大筋力との関係をもとに、最大筋力に対する負荷の割合を一定に制御することを特徴とする請求項１記載の筋力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は人間の脚力を測定する装置、特に単発性脚筋力の脚伸展についての瞬発力を測定する脚力測定装置を用いた筋力測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単発性脚筋力の脚伸展についての瞬発力、動作的にはスクワット運動のような動的な単発性多関節運動の瞬発力を測定するにあたっては、特開平３−１６５７４４号公報に示されている脚力測定装置が用いられている。これはスライドレールに沿って前後にスライド可能に設けられたフットプレートの前後スライドで繰り出されるロープでパウダーブレーキを回転駆動することで、フットプレートの動きに負荷をかけることができるようにしたものであり、被験者が足を折り曲げてフットプレートに足を当てた状態で両足を前方に勢いよく蹴り出すことでフットプレートを前方位置へ押し出す動作を行う時、フットプレートに設けられて被験者の脚伸展時における荷重を検出するフット荷重検出センサー１１と、パウダーブレーキの回転数を検出する回転数検出センサーの検出出力とから被験者の脚伸展時の平均速度、平均踏力、平均パワー、ピークパワーをパワー理論に基づいて演算している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パワー理論に基づいて演算された平均速度、平均踏力、平均パワー、ピークパワーの値は、他の人や標準値と比較してもどのくらい良いのか悪いのかが被験者にはまったくわからず、専門家によく吟味してもらってアドバイスを受けなくてはならない。
【０００４】
また、上記脚力測定装置を用いて試行を行った中での平均速度や平均踏力はわかるが、被験者の能力を評価するには最大能力である最大踏力や最大速度を直接計測することが好ましい。しかし、最大踏力を求めるには停止したフットプレートを最大の力で押してもらうことになり、被験者の心拍数や血圧が急上昇することになって、高齢者が被験者の場合には生命を危険にさらすことになりかねない。また、最大速度を求めるには脚にかかる負荷をゼロにする必要があるが、上記の脚力測定装置では、フットプレートに質量がある限り加速度に応じて慣性力が発生するために負荷をゼロにすることができず、このために最大速度を直接求めることはできない。加えるに上記慣性力は数百Ｎの単位で発生するために、必要以上に脚に負荷が加わり、高齢者では関節を痛めたり、時には骨折を招いてしまうこともある。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは被験者にかかる負担が小さくても適切な筋力評価値を得ることができる筋力測定方法を提供するにあり、また他の目的とするところは筋力評価に関して詳しい知識を有していなくても被験者に筋肉の状態を適切に判断することができる指標を示すことができる筋力測定方法を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、所定の負荷をかけた状態で被験者の脚の伸展時の筋力を測定する脚力測定装置を用いた筋力測定方法であって、負荷を一定に保った状態での脚伸展時の到達速度を求めることを負荷を３段階以上に変化させて行い、得られた３つ以上の負荷−到達速度に対して近似曲線を求めて、該近似曲線の到達速度０の時の筋力値を最大筋力の推定値とすることに特徴を有している。被験者が最大筋力を出さなくてもその推定値を得ることができるものである。
【０００７】
近似曲線には単筋肉の筋力と速度との関係を現しているヒルの式を用いることができる。
【０００８】
また、多数の被験者の年齢と最大筋力の関係から統計的に一般的な年齢と最大筋力との関係表を作成し、新たな被験者の最大筋力を上記関係表に照らして筋力年齢を求めることで、筋力年齢を指標として得ることができる。
【０００９】
さらに、近似曲線の負荷０の時の速度値を最大動作速度の推定値とすることで、最大動作速度の推定値も同時に得ることができ、多数の被験者の年齢と最大動作速度の関係から統計的に一般的な年齢と最大動作速度との関係表を作成し、新たな被験者の最大動作速度を上記関係表に照らして動作速度年齢を求めることで、動作速度年齢を指標として得ることができる。
【００１０】
また、予め多数の被験者により調べた膝関節や股関節等の関節角度と最大筋力との関係をもとに、最大筋力に対する負荷の割合を一定に制御することで、より性格な測定を行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、本発明に係る筋力測定方法においては、筋力測定に際しての被験者の脚伸展動作中に脚にかかる負荷を予め設定した一定値となるようにフィードバック制御することができる筋力測定装置を基本的に用いるもので、このような脚力測定装置の一例を図５に示す。
【００１２】
この筋力測定装置は、架台１の一端側に支持手段であるシート３を配置するとともに該シート３の前方側に踏力受動手段であるフットプレート４を配置したもので、上記フットプレート４は架台１上に設けたスライドレール５によって前後方向にスライド自在に支持されているスライダー４０に取り付けてある。また、スライドレール５の両サイドにはプーリ７１，７２間に掛け渡したベルト７０，７０を配置してあって、該ベルト７０，７０に上記スライダー４０を連結してある。なお、上記スライドレール５は、被験者の左右の脚の踏力の違いによる摩擦抵抗の増加を抑えて制御性を向上させるためのものである。
【００１３】
また、架台１の他端側には上記スライダー４０（フットプレート４）を前後に走行駆動させる駆動手段２を配置してある。該駆動手段２は、モータ２０と該モータ２０の出力を減速する減速器２１とからなるもので、この駆動手段２の減速出力はプーリ７４，７５及びベルト７３によって、プーリ７１を介して上記ベルト７０に伝達される。図中７７はプーリ７１，７５を支持している軸、７８はプーリ７２を支持している軸である。
【００１４】
そして、フットプレート４とスライダー４０との間には、被験者の足裏に働く負荷を計測する負荷計測手段となる荷重センサＳを設け、上記軸７７には被験者の脚伸展位置を計測する位置計測手段としてのエンコーダＥを設けてあり、これら荷重Ｓ及びエンコーダＥはマイクロコンピュータからなる制御手段６に接続しているとともに、該制御手段６にはモータドライバー６６を介して上記モータ２０を接続して、モータ２０の回転方向及び回転速度を制御手段６で制御することができるようにしてある。
【００１５】
シート３の前部両側に配した握り棒３７，３７は、脚の筋力の測定に際して力を入れやすくするために被験者が握るためのものであり、同じくシート３の前部の片側に配した非常停止スイッチＳＷは、危険回避の為に異常時に被験者自身が装置を止めるためのものである。負荷が強すぎた場合や装置の動作がおかしい場合は、被験者が装置を速やかに停止させることができる。
【００１６】
次に脚伸展の際の瞬発力の測定動作について説明すると、電源投入により、制御手段６はどんな被験者でも足が届く位置にフットプレート４を停止させる駆動信号を出す。そして被験者がシート３に着座し、装置上に両足を上げ、フットプレート４に両足の裏をつけて足をいったん伸ばしきることで、その位置をエンコーダＥを介して制御手段６に記憶させる。これは測定時にその位置でフットプレート４を停止させるためである。この後、フットプレート４は上記のシート３側の位置に戻して測定の待機状態に入る。
【００１７】
次いで、被験者の脚伸展動作に対して与える負荷を制御手段６に設定し、測定開始の合図に合わせて、被験者に脚を勢い良く伸展させてフットプレート４を蹴り出させる。
【００１８】
そして、被験者が脚を伸展させている間、制御手段６は荷重センサＳにより踏力を常に計測して、設定した負荷を超えている場合は、フットプレート４を被験者からさらに速く遠ざける方向にモータ２０を駆動し、設定した負荷を下回る場合は、被験者からゆっくり遠ざかるようにモータ２０を駆動することで、被験者の脚伸展動作に与える負荷を設定値に保つ。
【００１９】
つまり、フットプレート４を測定される負荷に応じてモータ２０で駆動するために、装置可動部と脚自体の慣性力を打ち消すことができる上に、脚への負荷を０ｋｇから調整することもできるものとなっており、力の無い者、特に高齢者でも測定評価を行うことができるほか、骨の弱い被験者が、動作中に慣性力により脚に過大な負荷を受けて骨折してしまう危険性を軽減することができる。
【００２０】
なお、本発明においては、以下の説明からも明らかなように、上記のような脚力測定装置を用いることが必須ではなく、モータ２０の代わりにブレーキ手段を用いるものであってもよいが、正確な測定値を得るためには、慣性力も考慮して負荷を制御することができるものが好ましい。
【００２１】
次に本発明にかかる筋力測定方法について説明すると、上記のような測定装置を用いることで、被験者の脚力（踏力）を測定する。この時、脚を伸ばしきって試行が終了するまで脚の変位及び速度のデータ（エンコーダＥの出力から得ることができる）と荷重センサＳで計測される負荷の値とを連続して計測し、図６に示すように、変位（脚長率）を横軸とし、負荷値（すなわち筋力Ｆｎ）と動作速度Ｖｎとを縦軸とするダブルＹ軸のグラフを作成するとともに、動作速度がサチュレーションした時の筋力と速度（到達速度）の値を一組の計測結果として保存する。なお、動作速度がサチュレーションしない場合は、最高速度を示す時の筋力と速度との値、あるいは一定の脚長率のところの筋力と速度の値を計測結果としてもよい。
【００２２】
次に負荷の設定を変更して、同様に動作速度がサチュレーションした時の筋力と速度の値を計測結果として保存する。負荷の設定は３段階以上変化させて計測結果を得るものとする。図１にこの測定動作についてのフローチャートを示す。
【００２３】
このような計測が終了すれば、上記複数組の筋力と速度との計測結果を図４の右上に示す横軸に筋力、縦軸に動作速度をとったグラフ上にプロットする。図では負荷を５段階に変化させて計測結果を得た場合の状態を示している。
【００２４】
次に負荷−速度について近似曲線を求め、この近似曲線から速度０の時の値を被験者の最大筋力の推定値として求めるとともに、負荷０の時の速度を被験者の最大動作速度として求める。近似曲線にはヒルの式
（Ｐ＋ａ）（Ｖ＋ｂ）＝（Ｐｏ＋ａ）ｂ
Ｐ：筋力  Ｖ：動作速度  Ｐｏ：最大筋力  ａ，ｂ：常数
を好適に用いることができる。
【００２５】
そして多数の被験者について推定される最大筋力及び最大動作速度を求めて、図２に示すように、被験者の年齢と最大筋力との関係及び被験者の年齢と最大動作速度との関係を男女別に統計的にまとめて、関係式、あるいは図４右下に示すような筋力年齢表や図４左上に示す筋速度年齢表としてまとめておく。
【００２６】
このような関係式あるいは関係表を作成しておくことで、新たな被験者の最大筋力の推定値及び最大動作速度の推定値を導いた時、図３に示すように、最大筋力からみた年齢を算出して実年齢の標準より筋力がまさっているか衰えているのかを判定することができるとともに、最大動作速度からみた年齢を算出して実年齢の標準より筋肉の動作がまさっているのか衰えているのかを判定することができ、該判定結果に応じて運動処方を施すことができる。図４中のイ、ロは最大動作速度や最大筋力から見た年齢と実年齢との差を示している。
【００２７】
なお、図６では変位として脚長率を用いているが、類するパラメータ、たとえば膝関節角度を用いてもよい。また、測定にあたって設定する負荷は通常は定数であるが、脚伸展中の膝や股関節の角度、あるいは足首の角度によって最大筋力は微妙に異なるために、図７に示すように、予め適当な数の被験者の最大筋力を膝関節角度や股関節角度毎に計測しておいて関数化し、膝関節角度や股関節角度が変化しても最大筋力Ｐｏに対する負荷Ｌの割合が同じになるように設定してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、所定の負荷をかけた状態で被験者の脚の伸展時の筋力を測定する脚力測定装置を用いた筋力測定方法であって、負荷を一定に保った状態での脚伸展時の到達速度を求めることを負荷を３段階以上に変化させて行い、得られた３つ以上の負荷−到達速度に対して近似曲線を求めて、該近似曲線の到達速度０の時の筋力値を最大筋力の推定値とするものであり、被験者が最大筋力を出さなくてもその推定値を得ることができるものであり、たとえば最大筋力の５０％以下の試行で済むために、被験者の心拍数や血圧の上昇を低く抑えることができる。
【００２９】
そして、近似曲線には単筋肉の筋力と速度との関係を現しているヒルの式を用いることで、簡便に最大筋力を求めることができる。
【００３０】
また、多数の被験者の年齢と最大筋力の関係から統計的に一般的な年齢と最大筋力との関係表を作成し、新たな被験者の最大筋力を上記関係表に照らして筋力年齢を求めることで、筋力年齢を指標として得ることができるものであり、被験者にとって筋肉の衰え具合を的確に把握することができる。
【００３１】
さらに、近似曲線の負荷０の時の速度値を最大動作速度の推定値とすることで、測定に用いる脚力測定装置において慣性を打ち消すことができない場合においても、最大動作速度の推定値を同時に得ることができる。
【００３２】
また、多数の被験者の年齢と最大動作速度の関係から統計的に一般的な年齢と最大動作速度との関係表を作成し、新たな被験者の最大動作速度を上記関係表に照らして動作速度年齢を求めることで、動作速度年齢を指標として得ることができるものであり、動作速度の衰え具合や転倒し易さといった点を被験者は的確に把握することができる。
【００３３】
また、予め多数の被験者により調べた膝関節や股関節等の関節角度と最大筋力との関係をもとに、最大筋力に対する負荷の割合を一定に制御することで、より性格な測定を行うことができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示すフローチャートである。
【図２】同上の他の動作についてのフローチャートである。
【図３】同上のさらに他の動作についてのフローチャートである。
【図４】同上の説明図である。
【図５】同上の測定に用いる筋力測定装置の一例の斜視図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【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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