DE60304269T2

DE60304269T2 - Vorrichtung zur Messung des Muskelvolumens

Info

Publication number: DE60304269T2
Application number: DE60304269T
Authority: DE
Inventors: Takahito Kouou; Yoshio Sakai
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2002-10-22
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2007-03-15
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: DE60304269D1; JP3948617B2; EP1413250A1; US20040082877A1; JP2004141223A; EP1413250B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
i) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Durchführen von Messungen in bezug auf Muskeln, d.h. Bestimmen der Art von Muskel und Muskelermüdung eines Subjekts bzw. einer Person.
(ii) Beschreibung des Standes der Technik
Als ein konventionelles Verfahren zum Messen und Bestimmen der Art von Muskelfaser oder Muskelermüdung ist ein Verfahren zum direkten Messen einer Muskelgewebeprobe, einer Substanz in dem Körper, wie Milchsäure, eines Muskel pH oder einer Sauerstoffsättigung in dem Blut und Bestimmen der Art einer Muskelfaser oder der Muskelermüdung aus dem Meßwert bekannt.
Weiterhin ist auch ein Elektromyogramm bekannt, welches einen Potentialunterschied durch eine Verwendung von Elektroden detektiert, die auf die Haut gesetzt sind, um ein elektrisches Signal zu messen, das zum Bewegen eines Muskels ausgesandt wurde. Alternativ ist auch ein Mechanomyogramm verfügbar, welches kleine Vibrationen auf der Oberfläche eines Muskels durch eine Verwendung von piezoelektrischen Elementen detektiert. Es wird ein Signal berücksichtigt, das die mechanische Tätigkeit eines Muskels reflektiert.
Weiterhin ist auch eine Vorrichtung bekannt, welche eine FFM (fettfreie Masse) durch eine Verwendung eines Verfahrens einer bioelektrischen Impedanz berechnet und die Menge eines Muskels aus dem berechneten Wert abschätzt.
Weiterhin ist eine Vorrichtung geoffenbart, welche nicht nur die bioelektrische Impedanz mißt und Körperfett berechnet, sondern auch eine Rückenstärke mißt, indem ein Subjekt veranlaßt wird, eine Kette hochzuziehen. Diese Vorrichtung ist fähig, eine Muskelstärke zusätzlich zu einem Körpergewicht und Körperfett zu messen, siehe japanische Patentpublikation Offenlegung Nr. 321343/2001.
In üblicherweise bekannten Verfahren eines Messens von Muskeln, Muskelermüdung und der Art einer Muskelfaser sind bzw. werden Meßvorrichtungen, die Elektromyogramme verwenden, am häufigsten verwendet. Jedoch wird, da alle diese Vorrichtungen Elektromyogramme messen, nachdem eine elektrische Stimulation gegeben wurde, der Körper eines Subjekts beansprucht. Es kann somit nicht gesagt werden, daß diese Vorrichtungen für menschliche Körper geeignet sind.
Weiterhin wurde, um die Art eines Muskels herauszufinden, es praktiziert, daß die maximale Muskelstärke eines Subjekts gemessen wird und die Art des Muskels aus dem Meßwert und den Daten eines Elektromyogramms oder Mechanomyogramms bestimmt werden. Da diese Messungen der maximalen Muskelstärke durch derartige Faktoren, wie physikalische und mentale Zustände beeinflußt sind, ist es jedoch schwierig für das Subjekt, eine maximale Leistung für jede Messung auszuführen. Weiterhin erfordert dieses Verfahren ein Training über mehrere Tage, um die maximale muskuläre bzw. Muskel stärke zu messen. Somit kann die Art des Muskels nicht leicht durch dieses Verfahren bestimmt werden.
Weiterhin schätzt die Vorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldung Offenlegung Nr. 321343/2001 beschrieben ist, einfach die Muskelstärke eines Subjekts aus seiner Leistung bzw. Kraft ab, um die Kette zu diesem Zeitpunkt hochzuziehen. Jedoch hat eine derartige Vorrichtung keinen Weg herauszufinden, mit wieviel Leistung bzw. Kraft das Subjekt die Karte zieht. D.h., obwohl die Vorrichtung nicht weiß, ob das Subjekt die Kette mit seiner maximalen Muskelstärke oder etwa einer Hälfte der Muskelstärke hochzieht, bestimmt die Vorrichtung, daß dies seine gegenwärtige Muskelstärke ist. Dies involviert den subjektiven Faktor des Subjekts, und es kann somit nicht gesagt werden, daß die Muskelstärke genau gemessen wird.
US 4,540,002 offenbart ein elektrisches Meßsystem für die nicht-invasive Überprüfung von biologischem Gewebe.
Es ist das Ziel bzw. der Gegenstand der Erfindung, eine verbesserte Muskelmeßvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Dieses Ziel wird durch eine Muskelmeßvorrichtung erfüllt, die die in Anspruch 1 geoffenbarten Merkmale aufweist. Bevorzugte Ausbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird einfach eine maximale muskuläre Stärke gemessen, welche bisher schwierig zu messen war, und es wird eine muskelbezogene Auswertung genauer gemacht, spezifischer die Verhältnisse der Arten von Muskeln in einem speziellen Abschnitt bzw. Bereich eines Sub jekts bestimmt und das Auftreten einer Muskelermüdung und eine Gesamtauswertung betreffend die Muskeln getätigt.
Weiterhin umfaßt eine Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung:
eine Eingabeeinheit,
eine Meßeinheit der bioelektrischen Impedanz,
eine Berechnungseinheit,
eine Lastfestlegungs- bzw. -einstelleinheit,
eine Mechanomyogramm-Meßeinheit und
eine Bestimmungseinheit,
wobei
die Eingabeeinheit individuelle physikalische Daten eingibt,
die Meßeinheit der bioelektrischen Impedanz eine bioelektrische Impedanz mißt, und
die Berechnungseinheit ein Muskelvolumen zwischen zu messenden Bereichen eines Subjekts bzw. einer Person aus den eingegebenen individuellen physikalischen Daten und der gemessenen bioelektrischen Impedanz berechnet und eine maximale freiwillige bzw. spontane Kontraktion basierend auf dem berechneten Muskelvolumen berechnet,
die Lastfestlegungseinheit eine Last bzw. Belastung festlegt bzw. einstellt, die auf einen Muskel basierend auf der berechneten maximalen spontanen Kontraktion aufzubringen ist,
die Mechanomyogramm-Meßeinheit ein Mechanomyogramm des Subjekts mißt, und
die Bestimmungseinheit ein Mechanomyogramm eines Muskels des Subjekts mißt, wenn das Subjekt in bezug auf die Last übt, Amplituden und eine durchschnittliche bzw. mittlere Frequenz aus den Zeitseriendaten des gemessenen Mechanomyogramms analysiert, und die Proportionen der Arten von Mus keln in den gemessenen Abschnitten des Subjekts aus den Wendepunkten der Amplitudendaten und den Daten der mittleren Frequenz bestimmt.
Weiterhin sind in der Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Arten von Muskeln, die durch die Bestimmungseinheit bestimmt sind bzw. werden, eine langsam zuckende Faser und eine schnell zuckende Faser.
Weiterhin sind in der Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Arten von Muskeln, die durch die Bestimmungseinheit bestimmt sind, eine SO Faser, eine FOG Faser und eine FG Faser basierend auf Unterschieden in biochemischen Stoffwechsel- bzw. Metabolismuseigenschaften.
Weiterhin verändert in der Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Lastfestlegungseinheit die Last stufenweise während einer Messung des Mechanomyogramms basierend auf der berechneten maximalen spontanen Kontraktion und verändert eine Muskelstärke, die durch das Subjekt zwangsweise ausgeübt ist.
Weiterhin umfaßt die Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung:
eine Muskelstärke-Detektionseinheit,
eine Steuer- bzw. Regeleinheit, und
eine Anzeigeeinheit,
wobei
die Muskelstärke-Detektionseinheit eine Muskelstärke detektiert, die durch das Subjekt während einer Messung des Mechanomyogramms ausgeübt wurde,
die Steuer- bzw. Regeleinheit einen Unterschied in der Muskelstärke berechnet, welcher ein Unterschied zwischen der Last, die durch die Lastfestlegungseinheit festgelegt ist, und der Muskelstärke des Subjekts ist, die durch die Muskelstärke-Detektionseinheit detektiert ist bzw. wird, und die Anzeigeeinheit die Differenz in der Muskelstärke anzeigt,
wodurch die Muskelstärke, die durch das Subjekt ausgeübt wird, genauer gemacht wird.
Weiterhin bestimmt in der Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Bestimmungseinheit das Auftreten von Muskelermüdung durch ein Vergleichen der Daten der Amplituden und mittleren Frequenz eines Mechanomyogramms, wenn eine gegebene Last auf einen Muskel des Subjekts aufgebracht ist, mit den Daten der Amplituden und der mittleren Frequenz eines Mechanomyogramms, das in der Vergangenheit analysiert wurde.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Tabelle, die Klassifikationen der Arten von Muskelfasern zeigt.
2 ist eine schräge perspektivische Ansicht des Aussehens einer Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
3 ist ein internes Blockdiagramm der Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
4 ist ein Hauptflußdiagramm der Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
5 ist eine Routine zur Bestimmung der Arten von Muskeln der Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
6 ist eine Routine zur Bestimmung einer Muskelermüdung der Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
7 ist ein Diagramm, das angezeigte Ergebnisse der Muskelmeßvorrichtung zeigt, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
8 ist ein Diagramm, das andere angezeigte Ergebnisse der Muskelmeßvorrichtung zeigt, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
9 ist ein Diagramm, das die Ausbildung einer Manschette der Muskelmeßvorrichtung zeigt, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
10 ist ein schematisches Diagramm, das ein Mechanomyogramm zeigt, wenn eine ausgeübte Muskelstärke erhöht ist bzw. wird.
11 ist ein Diagramm, das ein Subjekt bzw. eine Person zeigt, welche eine Stange nach oben zieht.
12 ist ein schematisches Diagramm, das die Beziehung zwischen der RMS Amplitude und der mittleren Frequenz eines Mechanomyogramms und einer Muskelstärke zeigt.
13 ist ein anderes Anzeigebeispiel der Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
14 ist ein weiteres Anzeigebeispiel der Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
15 ist ein weiteres Anzeigebeispiel der Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
16 ist ein weiteres Anzeigebeispiel der Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist.
Bezugszeichen 1 bezeichnet eine Meßvorrichtung; 2 eine Waage, die mit einem Körperfettmeßgerät ausgestattet ist; 2a eine Plattform; 3 und 4 einen Elektrodenabschnitt; 3a, 4a, 13a und 14a eine Zufuhrelektrode eines elektrischen Stroms; 3b, 4b, 13b und 14b eine Spannungsmeßelektrode; 5 eine Betätigungsbox; 6 eine Eingabeeinheit; 7 eine Anzeigeeinheit; 8 eine Druckeinheit; 13 und 14 einen Elektrodengriff; 15, 16 und 24 einen Code; 17 einen Haken; 21 eine Stange; 22 eine Kette; 23 eine Manschette; 25 eine Muskeltonmeßeinheit; 30 eine Elektrodenschalteinheit; 31 eine Zufuhreinheit elektrischen Stroms; 32 eine Spannungsmeßeinheit; 33 eine Steuer- bzw. Regeleinheit; 34 eine Speichereinheit; 35 eine Uhreinheit; 36 eine Körpergewichtsmeßeinheit; 38 eine Leistungseinheit; 41 eine Muskelstärkebestimmungseinheit; und 42 eine Laststeuer- bzw. -regeleinheit.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSBILDUNG
Wie dies in 1 gezeigt ist, sind die Arten bzw. Typen von Muskelfasern durch eine Vielzahl von Namen aufgrund von Unterschieden unter Klassifikationsverfahren klassifiziert.
Das populärste histochemische Klassifikationsverfahren gegenwärtig ist ein Myosin ATPase Färbungsverfahren. Eine Faser, die dunkel gefärbt wird, wird als eine Type 2 Faser klassifiziert, und eine Faser, die nicht dunkel gefärbt wird, wird als eine Type 1 Faser klassifiziert. Die Typ 1 Faser ist bzw. wird auch als eine langsam zuckende Faser aufgrund ihrer langsamen Kontraktionsgeschwindigkeit gegenüber elektrischer Stimulation bezeichnet, während die Typ 2 Faser auch als eine schnell zuckende Faser aufgrund ihrer hohen Kontraktionsgeschwindigkeit bezeichnet wird.
Weiterhin werden Muskelfasern in drei Arten von Fasern klassifiziert, d.h. eine FG (schnell zuckende glykolytische) Faser, die eine hohe Kontraktionsgeschwindigkeit und eine exzellente glykolytische Fähigkeit besitzt, eine FOG (schnell zuckende oxidative) Faser, die eine hohe Kontraktionsgeschwindigkeit und exzellente glykolytische und oxidative Eigenschaften besitzt, und eine SO (langsam zuckende oxidative) Faser, die eine niedrige Kontraktionsgeschwindigkeit und exzellente oxidative Fähigkeit besitzt, basierend auf Unterschieden in biochemischen Metabolismeneigenschaften.
Weiterhin werden Muskelgewebe grob in drei Typen klassifiziert, d.h. "glatte Muskeln", welche in inneren Organen und Blutgefäßwänden verteilt sind, "Herzmuskeln", welche die Muskelschichten des Herzes darstellen, und "Skelettmuskeln", welchen lediglich erlaubt ist, sich willkürlich unter Steuerung bzw. Regelung von Gehirnnerven zu bewegen.
Der Mechanismus des "Skelettmuskels" (Muskelfaser), welcher sich willkürlich bewegt, ist derart, daß er ein Betätigungspotential bei bzw. nach Empfang einer Stimulation von Motornerven generiert, kontrahiert und eine Spannung bewirkt. Zu dieser Zeit wird Sauerstoff im Blut verbraucht. Jedoch treten, wenn intensive Muskelkontraktionen für eine lange Zeit bestehen, eine Reduktion im Blutstrom und/oder Abwesenheit von Sauerstoffbedingungen teilweise auf, so daß Milchsäure produziert wird. Dementsprechend sinkt die Kontraktionskraft ab. Dieser Zustand wird als Muskelermüdung bezeichnet.
Ob einer anfällig ist, die Muskelermüdung zu fühlen, ist mit seiner Muskelausdauer assoziiert. Die Muskelausdauer bezieht sich auf eine Fähigkeit, Muskeln durch aerobe Energiezufuhrmechanismen zu bewegen. Einer mit Muskelausdauer kann aerobe Energie über eine lange Zeit zuführen. Folglich ist es nicht wahrscheinlich, daß Milchsäure angesammelt wird, so daß er nicht anfällig ist, eine Muskelermüdung zu spüren. Andererseits ist einer ohne Muskelausdauer anfällig, Muskelermüdung zu fühlen.
Eine Ausübung von Muskelstärke wird durch drei Faktoren gesteuert bzw. geregelt, d.h. die Anzahl von Muskelzellen (Anzahl von MU), die in einer Tätigkeit von Muskeln verwendet werden, die Frequenz einer Erregung von Motornerven, und die Arten von Muskelfasern.
Ein Elektromyogramm ist eine Wellenform, die durch ein Überlappen der Aktions- bzw. Tätigkeitspotentiale von Muskelfasern gebildet ist, und ein Mechanomyogramm stellt Vibrationen dar, die durch eine Kontraktion eines Muskels beim Empfang der Tätigkeitspotentiale bewirkt werden.
Wenn eine Last, die auf einen Muskel auferlegt wird, erhöht wird, wird die Menge an Nervenimpulsen, die an den Muskeln gegeben sind, erhöht, und gemeinsam damit treten ein Anstieg in der Anzahl von MU und ein Anstieg in Muskelfasern auf, wodurch die Frequenzen und Amplituden eines Elektromyogramms und Mechanomyogramms ansteigen. Wenn die Muskelstärke weiter ansteigt, werden alle MUs verwendet. Wenn die Muskelstärke wenigstens 80 % der maximalen Muskelstärke erreicht, muß darüber hinaus eine weitere Muskelstärke ausgeübt werden, so daß die Frequenz der Impulse ansteigt. Als ein Ergebnis steigen die Frequenz und die Amplitude des Elektromyogramms an. Jedoch sinkt, während die Frequenz des Mechanomyogramms ansteigt, seine Amplitude ab. Dies wird deshalb angenommen, da der Muskel in einem vollständig gestreckten Zustand vibriert (tetanische Kontraktion).
Die vorliegende Erfindung verwendet die vorhergehenden Charakteristika von Muskeln, mißt die bioelektrische Impedanz durch eine Verwendung einer Mehrzahl von Elektroden, welche in Kontakt mit verschiedenen Teilen eines lebenden Körpers gebracht sind bzw. werden, und berechnet Muskelvolumina und maximale willkürliche Kontraktionen in den Teilen, wie Händen und Füßen des Subjekts aus der gemessenen bioelektrischen Impedanz.
Weiterhin wird basierend auf der berechneten maximalen willkürlichen Kontraktion das Ausmaß an Last, das auf das Subjekt aufzuerlegen ist, eingestellt, ein Mechanomyogramm, wenn unterschiedliche Lastgrößen auf die Muskeln auferlegt werden, wird durch eine Verwendung von piezoelektrischen Elementen gemessen, die Frequenzdaten des Mechanomyogramms werden analysiert, um Daten betreffend eine mittlere Frequenz und Amplituden zu erhalten, die Größen bzw. Ausmaße von Tätigkeiten (Abgabefrequenzen) von Muskelfasern werden aus Wendepunkten davon berechnet, und die Arten von Muskeln (Muskelfasern) und Muskelermüdung des Subjekts werden aus diesen Messungen bestimmt.
Beispiel
Eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
2 ist eine geneigte bzw. schräge perspektivische Ansicht des Aussehens einer Muskelmeßvorrichtung, welche eine Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist. Die Meßvorrichtung 1 ist nahezu L-förmig. Am Boden der Vorrichtung 1 ist eine Waage 2 zur Verfügung gestellt, die mit einem Körperfettmeßgerät ausgestattet ist. Die Waage 2, die mit einem Körperfettmeßgerät ausgestattet ist, ist eine bekannte Vorrichtung und Elektrodenabschnitte 3 und 4, welche einen Kontakt mit der Sohle von beiden Füßen eines Subjekts bzw. einer Person ausbilden, sind auf der Oberfläche einer Plattform 2a zur Verfügung gestellt, auf welcher das Subjekt steht, um sein Körpergewicht zu messen. Die Elektrodenabschnitte 3 und 4 umfassen Zufuhrelektroden 3a und 4a eines elektrischen Stroms und Spannungsmeßelektroden 3b und 4b.
Weiterhin ist auf der oberen Oberfläche der Meßvorrichtung 1 eine Betätigungsbox 5 zur Verfügung gestellt. Die Betätigungsbox 5 umfaßt einen Leistungsschalter, eine Eingabeeinheit 6 als Eingabemittel zum Eingeben von verschiedenen physikalischen Daten, eine Anzeigeeinheit 7 als Anzeigemittel, umfassend eine LCD zum Anzeigen von Meßergebnissen, und eine Druckeinheit 8, welche die Meßergebnisse auf einem Papierblatt ausdruckt und das Papier auswirft.
Weiterhin sind an der Betätigungsbox 5 Elektrodengriffe 13 und 14 für Hände über Leitungen 15 und 16 verbunden. Die Elektrodengriffe 13 und 14 für Hände umfassen auch Zufuhrelektroden 13a und 14a elektrischen Stroms und Spannungsmeßelektroden 13b und 14b. Während sie nicht für eine Messung verwendet werden, sind die Elektrodengriffe 13 und 14 für Hände auf Haken 17 eingehakt, welche auf beiden Seiten der Betätigungsbox 5 zur Verfügung gestellt sind.
Weiterhin ist an der Vorderseite der Waage 2, die mit dem Körperfettmeßgerät ausgestattet ist, eine Stange bzw. ein Balken 21 als Lastmittel zum Auferlegen einer Last auf einen Muskel durch eine Kette 22 verbunden. Die Stange 21 ist auf Haken eingehakt.
Zusätzlich ist eine Manschette 23, welche an einem Teil, wie einem Bein oder einem Arm festgelegt ist, wo eine Messung eines Muskels gemacht wird, mit der Waage 2 mittels einer Leitung 24 verbunden. In der Manschette 23 sind ein Transducer bzw. Wandler (Sensor) 25, welcher eine Vorrichtung zum Messen von Muskeltönen ist, und zwei Elektroden 23a und 23b zum Messen einer bioelektrischen Impedanz zur Verfügung gestellt.
3 ist ein elektrisches Blockdiagramm der Meßvorrichtung 1. Die zehn Elektroden 3a, 3b, 4a, 4b, 13a, 13b, 14a, 14b, 23a und 23b, welche einen Kontakt mit beiden Händen und Füßen als Meßmittel ausbilden, sind mit einer Elektrodenschalteinheit 30 verbunden. Die Elektrodenschalteinheit 30 ist mit einer Steuer- bzw. Regeleinheit 33 als ein Steuer- bzw. Regelmittel über eine Zufuhreinheit 31 elektrischen Stroms und eine Spannungsmeßeinheit 32 verbunden. Die Steuer- bzw. Regeleinheit 33 hat einen Mikrocomputer (CPU), um verschiedene Berechnungen und Steuerungen bzw. Regelungen auszuführen. In der Steuer- bzw. Regeleinheit 33 sind eine Speichereinheit 34, welche einen Speicher oder ein Register als Speichermittel zum Speichern von verschiedenen Daten umfaßt, eine Uhreinheit 35 zum Zählen einer gegebenen Zeit, und eine Körpergewichtsmeßeinheit 36 zum Messen des Körpergewichts eines Subjekts verbunden. Weiterhin sind die Eingabeeinheit 6, die Anzeigeeinheit 7 und die Druckeinheit 8 ebenfalls mit der Steuer- bzw. Regeleinheit 33 verbunden. Eine Versorgungs- bzw. Leistungseinheit 38 führt Leistung zu der Steuer- bzw. Regeleinheit 33 und anderen Einheiten zu.
Weiterhin hat die Meßvorrichtung 1 auch eine Muskelstärkendetektionseinheit 41 zum Bestimmen einer Muskelstärke, um die Stange 21 hochzuziehen, und eine Laststeuer- bzw. -regeleinheit 42 zum Steuern bzw. Regeln der Last der Stange 21.
Als nächstes wird die Betätigung der Meßvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung durch eine Verwendung der Flußdiagramme von 4 bis 6 beschrieben. Weiterhin beziehen sich Schalter und Tasten in der vorliegenden Erfindung auf jene, die in der Eingabeeinheit 6 zur Verfügung gestellt sind und beim Drücken dieser Schalter und Tasten können Tasten und numerische Werte eingegeben werden.
Zuerst werden beim Drücken des Leistungsschalters, der in der Eingabeeinheit 6 der Meßvorrichtung 1 zur Verfügung gestellt ist, alle elektrischen Einheiten initialisiert und die Meßvorrichtung 1 wartet, daß eine Zahl darin eingegeben wird. An diesem Punkt gibt ein Subjekt seine persönliche Administrationsnummer ein (SCHRITT S1).
Es wird überprüft, ob es bereits persönliche Daten gibt, die in einem Speicherbereich in der Speichereinheit 34 festgelegt sind, welche mit der eingegebenen persönlichen Nummer übereinstimmen. Wenn nicht, wird die Meßvorrichtung 1 in einen Modus eines Festlegens von persönlichen Daten gezwungen (SCHRITT S2).
Als die persönlichen Daten werden Alter, Geschlecht und Körpergröße eingegeben (SCHRITTE S3 bis S5).
Weiterhin wird, wenn die persönlichen Daten bereits festgelegt sind bestätigt, ob das Subjekt versucht, die festgelegten persönlichen Daten zu verändern, indem überprüft wird, ob eine Einstell- bzw. Festlegungstaste gedrückt wird bzw. ist oder nicht. Die Meßvorrichtung 1 gibt auch den Festlegungsmodus ein, wenn die Festlegungstaste gedrückt ist (SCHRITT S6).
Wenn die Festlegungstaste nicht in SCHRITT S6 hinuntergedrückt wird, wird überprüft, ob eine Bestimmung der Art des Muskels bereits vervollständigt bzw. abgeschlossen ist (SCHRITT S7).
Wenn die Bestimmung der Art des Muskels bereits an diesem Punkt abgeschlossen ist, kann das Subjekt ein Durchführen der Bestimmung der Art des Muskels oder eine Bestimmung einer Muskelermüdung auswählen und die Anzeigeeinheit 7 zeigt die gewählten Merkmale bzw. Gegenstände an (SCHRITT S8).
Wenn die Bestimmung der Art des Muskels gewählt wird (SCHRITT S9) oder wenn die Bestimmung der Art des Muskels in SCHRITT S7 nach einer Vervollständigung der Festlegungen in SCHRITTEN S4 bis S6 vervollständigt bzw. abgeschlossen ist, tritt die Meßvorrichtung 1 in einen Muskeltyp-Bestimmungsmodus ein (SCHRITT S10). Dieser Muskeltyp-Bestimmungsmodus wird später beschrieben.
Dann tritt, wenn die Bestimmung einer Muskelermüdung gewählt ist (SCHRITT S11) die Meßvorrichtung 1 in einen Muskelermüdungs-Bestimmungsmodus ein (SCHRITT S12).
Nachdem die Bestimmung der Art bzw. des Typs eines Muskels und die Bestimmung einer Muskelermüdung gemacht sind, sind bzw. werden die Ergebnisse auf der Anzeigeeinheit 7 angezeigt (SCHRITT S13).
7 und 8 zeigen Beispiele von angezeigten Ergebnissen. 7 zeigt die Ergebnisse eines Messens von allgemeinen physikalischen Charakteristika bzw. Merkmalen. 8 zeigt die Ergebnisse eines Messens einer maximalen Muskelstärke, der Art eines Muskels und des Grads einer Muskelermüdung. Die Worte, die in den oberen Abschnitten dieser Schirme angezeigt sind, zeigen eingebbare Tasten an. In 7 wird beim Drücken der Muskelanzeigetaste das Schirmbild zu jenem umgeschaltet, welches in 8 gezeigt ist, während das Schirmbild zu jenem, das in 7 gezeigt ist, bei dem Drücken der Fettprozentsatztaste umgeschaltet wird.
Wenn die Drucktaste gedrückt wird (SCHRITT S14) druckt die Druckeinheit 8 die Ergebnisse auf Papier aus und wirft das Papier aus (SCHRITT S15).
Wenn eine Endtaste gedrückt wird, wird die Leistung ausgeschaltet, wodurch die Vorrichtung stoppt. Bis die Endtaste gedrückt wird, werden die Ergebnisse, die in SCHRITT S13 angezeigt sind, angezeigt gehalten.
<Muskeltyp-Bestimmungsmodus>
Der Muskeltyp-Bestimmungsmodus ist ein Modus zum Bestimmen eines Gleichgewichts zwischen schnell zuckenden Fasern und langsam zuckenden Fasern in einem Muskel in einem zu messenden Teil eines Subjekts, durch Messen eines Mechanomyogramms.
Zuerst gibt das Subjekt das Gewicht der Kleider durch eine Verwendung der Eingabeeinheit 6 ein (SCHRITT S21).
Dann wird das Körpergewicht des Subjekts gemessen. Das Subjekt steht auf der Waage 2, um das Körpergewicht durch eine Verwendung der Körpergewichtsmeßeinrichtung 36 zu messen (SCHRITT S22). Der gemessene Körpergewichtswert wird in der Speichereinheit 34 gespeichert.
Dann wird eine Instruktion bzw. Anweisung, die das Subjekt zwingt bzw. auffordert, die Manschette 23 auf ein Teil anzulegen bzw. zu befestigen, wo die Messung des Muskels zu machen ist, auf der Anzeigeeinheit 7 angezeigt (SCHRITT S23).
Die Manschette 23 hat eine Ausbildung, wie sie in 9 gezeigt ist. Auf der internen bzw. Innenoberfläche des Hauptkörpers der Manschette sind Elektroden 26a und 26b zur Verfügung gestellt. Weiterhin ist zwischen den Elektroden ein Vibrationssensor (Transducer) 25 zum Messen von Muskeltönen zur Verfügung gestellt. An beiden Enden der Manschette 23 sind "Magic tapes" (registrierte Marke) 27 zur Verfügung gestellt. Durch eine Verwendung dieser Magic Tapes wird die Manschette gezogen oder um ein zu messendes Teil festgelegt.
Nachdem ein Befestigen bzw. Festlegen der Manschetten 23 an dem zu messenden Teil beendet ist, gibt das Subjekt eine Vervollständigung der Befestigung ein (SCHRITT S24). In diesem Fall wird angenommen, daß die Manschette an dem Oberschenkel des rechten Beins des Subjekts befestigt ist.
Dann gibt das Subjekt den Umfang des zu messenden Teils ein. Da die Manschette 23 Abstufungen bzw. Markierungen an der äußeren Oberfläche entlang der Umfangsrichtung aufweist, kann das Subjekt den Umfang bestimmen, wobei die Manschette um das zu messende Teil festgezogen und befestigt ist, und das Subjekt gibt den Umfang durch eine Verwendung von numerischen Tasten ein.
Dann wird die Impedanz des gesamten Körpers gemessen (SCHRITT S25).
Aufgefordert durch eine Instruktion, die auf der Anzeigeeinheit 7 angezeigt ist, die Griffe 13 und 14 zu ergreifen, ergreift das Subjekt die Griffe 13 und 14. Das Subjekt sollte die Griffe 13 und 14 derart ergreifen, daß die Elektroden 13a, 13b, 14a und 14b einen Kontakt mit seinen Handflächen herstellen.
Die Elektroden, die mit der Zufuhreinheit 31 des elektrischen Stroms zu verbinden sind, und die Spannungsmeßeinheit 32 werden wiederum durch die Elektrodenschalteinheit 30 geschaltet, um zu messende Teile zu schalten.
Weiterhin wird die Impedanz des zu messenden Teils auch gemessen.
Da der Oberschenkelmuskel des rechten Beins in diesem Fall gemessen wird, passiert ein elektrischer Strom zwischen den Zufuhrelektroden 4a und 14a des elektrischen Stroms, d.h. durch das rechte Bein, und eine Messung einer Spannung wird durch eine Verwendung der Elektroden 23a und 23b durchgeführt, die in der Manschette 23 zur Verfügung gestellt sind.
Ein Körpermassenindex (BMI) wird durch eine Verwendung des Körpergewichts, das in SCHRITT S22 gemessen ist, und den eingestellten persönlichen Daten festgelegt. Weiterhin wird ein Körperfettprozentsatz durch eine Verwendung des gemessenen Impedanzwerts, des Körpergewichtswerts und der festgelegten persönlichen Daten berechnet (SCHRITT S26). Beschreibungen dieser Berechnungsverfahren werden weggelassen, da sie in der Technik bekannt sind.
Weiterhin wird ein Muskelvolumen des Teils durch eine Verwendung der Impedanz Zp des gemessenen Teils berechnet.
In diesem Fall wird basierend auf einem Ausdruck zum Berechnen einer fettfreien Masse FFM ein Muskelvolumen MV basierend auf dem folgenden Ausdruck durch eine Verwendung von Ht als einer Körpergröße, W als einem Körpergewicht und Age als einem Alter berechnet. MV = a1WZp/Ht2 + b1Z + c1Age + d1 wobei a₁, b₁, c₁ und d₁ Koeffizienten sind, die in Abhängigkeit vom Geschlecht variieren.
Wenn eine fettfreie Masse (fettfreier Anteil) enthaltend eine große Menge an Muskelfasern, groß ist, wird eine Mus kelstärke leicht ausgeübt, so daß eine maximale willkürliche Kontraktion ansteigt. Weiterhin haben allgemein Frauen einen hohen Körperfettprozentsatz, während Männer einen niedrigen Körperfettprozentsatz besitzen. Im selben Alter, Körpergröße und Körpergewicht stellt ein niedriger Körperfettprozentsatz unvermeidbar ein größeres Muskelvolumen sicher, das in dem Körper vorhanden ist. Dementsprechend wird angenommen, daß die maximale willkürliche Kontraktion entsprechend diesen Parametern ebenfalls ansteigt.
Daher wird durch eine Verwendung des berechneten MV eine maximale willkürliche Kontraktion MVC basierend auf dem folgenden Ausdruck berechnet: MVC = a2MV + b2Age + c2 wobei a₂, b₂ und c₂ Koeffizienten sind, die in Abhängigkeit von dem Geschlecht variieren.
Durch die obige Berechnung wird die maximale willkürliche Kontraktion MVC berechnet (SCHRITT S27).
Nach einer Berechnung der maximalen willkürlichen Kontraktion MVC wird das Ausmaß einer Last, die auf das Subjekt auferlegt wird, basierend auf dem berechneten Wert berechnet. In diesem Fall ist das Ausmaß einer Last, welche mit einer Muskelstärke von 80 % (MVC von 80 %) ausgeübt wird, aus den Daten der maximalen willkürlichen Kontraktion des Subjekts berechnet. Das Ausmaß der Last wird derart gesteuert bzw. geregelt, daß es keine Last bzw. Belastung am Start der Messung gibt und das Ausmaß der Last stufen weise bzw. zunehmend ansteigt, um die berechnete Last nach Ablauf einer gegebenen Zeit zu erreichen.
Dies deshalb, da ein Mechanomyogramm wird, wie dies in 10 gezeigt ist, wenn eine ausgeübte Muskelstärke zunehmend ansteigt. 10 zeigt schematisch eine Zeit auf der horizontalen Achse und ein Mechanomyogramm auf der vertikalen Achse. Wenn das Subjekt eine geringe Muskelstärke von etwa 20 % ausübt, sind die Amplitude und die Frequenz beide klein. Wenn das Subjekt eine mittlere Muskelstärke von etwa 50 % ausübt, werden jedoch sowohl die Amplitude als auch die Frequenz groß, und wenn das Subjekt eine maximale Muskelstärke von mehr als 80 % ausübt, wird die Amplitude kleiner, jedoch steigt die Frequenz weiter an. Durch ein automatisches Erhöhen des Ausmaßes der Last, um ein derartiges Phänomen, wie Daten eines Elektromyogramms zu halten, wird das Subjekt gezwungen, Muskelstärken von etwa 20 bis etwa 80 % auszuüben, während welchen ein Mechanomyogramm gemessen wird.
Daher wird ein Programm für das Ausmaß der Last, basierend auf der MVC (SCHRITT S28) festgelegt. In diesem Fall wird das Programm derart festgelegt, daß das Ausmaß der Last zunehmend von null auf eine Lastmenge bzw. ein Lastausmaß entsprechend einer MVC von 80 % über 15 Sekunden ansteigt.
An diesem Punkt wird eine Instruktion, die das Subjekt auffordert bzw. zwingt, die Stange 21 zu ergreifen und hochzuziehen, auf der Anzeigeeinheit 7 angezeigt (SCHRITT S29). 11 ist ein Diagramm, das das Subjekt zeigt, das die Stange 21 ergreift und hochzieht. Zuerst zieht das Subjekt die Stange 21 nach oben, wobei seine Knie um etwa 110° gebogen. An diesem Punkt werden insbesondere die Ober schenkelmuskel der Oberschenkel von beiden Beinen des Subjekts gespannt. Da die Manschette 23 um den Oberschenkel des rechten Beins gewickelt bzw. gebunden ist, wird ein Mechanomyogramm des Oberschenkelmuskels des rechten Beins gemessen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein geeigneter Hochziehwert auf der Anzeigeeinheit 7 angezeigt. Dieser geeignete bzw. ordnungsgemäße Wert zeigt an, ob das Subjekt die Lastmenge zu dieser Zeit genau hochzieht. Die Muskelstärkemeßeinheit 41 als Muskelstärkendetektionsmittel mißt eine Stärke eines Hoch- bzw. Aufziehens der Stange 21. Wenn ein Ziehen schwach ist, wird ein negativer Wert angezeigt, während, wenn das Ziehen hart bzw. stark ist, ein positiver Wert angezeigt wird. Ein geeigneter Wert von "0" informiert das Subjekt, daß es die Lastmenge geeignet hochzieht.
Die auf die Stange 21 auferlegte Last wird durch die Laststeuer- bzw. -regeleinheit 42 gesteuert bzw. geregelt, um zunehmend anzusteigen (SCHRITT S30). Daher wird, wenn die Stange 21 mit einer konstanten Stärke hochgezogen wird, der geeignete Wert negativ. Folglich steigt, da das Subjekt weiter die Stange 21 hochziehen wird, um den geeigneten Aufziehwert auf "0" zu halten, eine ausgeübte Muskelstärke natürlich gemeinsam mit einem Anstieg der Lastmenge an.
Ein Mechanomyogramm wird durch die Muskeltonmeßeinheit (Vibrationssensor) 25 als Muskeltonmeßmittel gemessen (SCHRITT S31). An diesem Punkt wird überprüft, ob 80 % MVC überschritten wurden (SCHRITT S32), das Ausmaß der Last sinkt ab, und die Messung des Mechanomyogramms ist vervollständigt bzw. abgeschlossen (SCHRITT S33).
12 ist ein schematisches Diagramm, das die Amplitude und mittlere Frequenz einer Muskeltonwellenform zeigt, nachdem die Muskeltonwellenform bei verschiedenen Prozentsätzen (% MVC) der maximalen willkürlichen Kontraktion (MVC) spektral bzw. entsprechend dem Leistungsspektrum analysiert wurde. Eine RMS Amplitude (mittlere Quadratwurzel) stellt grundsätzlich die Anzahl von MU (enthaltend FG, SO und FOG) dar, die erforderlich sind, um in eine Muskeltätigkeit mobilisiert zu werden. Während der Wert der RMS Amplitude größer wird, wenn die Muskelstärke ansteigt, wird der Wert kleiner in dem Mechanomyogramm, wenn eine tetanische Kontraktion auftritt. Dies deshalb, da, wenn eine hohe Muskelstärke auszuüben ist, in einem Muskel eine Spannung auftritt, so daß die Kontraktion und Spannung des Muskels nicht leicht auftreten.
Mittlerweile stellt die mittlere bzw. durchschnittliche Frequenz die Frequenz einer Emission von Impulsen dar (in diesem Fall Signale, um eine Muskelstärke auszuüben). Bezugnehmend auf die RMS Amplitude und die mittlere Frequenz in 12 werden SO Fasern bei 20 % MVC oder weniger aktiviert. Bei etwa 20 bis 30 % MVC werden die SO Fasern zu FOG Fasern umgeschaltet bzw. geschaltet, wodurch die RMS Amplitude scharf ansteigt und ein Wendepunkt auftritt. Bei etwa 30 bis 50 % MVC werden die FOG Fasern vorherrschend mobilisiert, Wendepunkte treten in der mittleren Frequenz auf. Bei etwa 50 bis 60 % MVC werden FG Fasern ebenfalls in einem Erfordernis einer größeren Kontraktion mobilisiert, so daß die mittlere Frequenz, welche eine Emissionsfrequenz ist, absinkt und die RMS Amplitude, welche die Anzahl von MU ist, geringfügig steiler wird. Bei 60 % MVC oder mehr werden alle Fasern mobilisiert und eine tetanische Kontraktion tritt auf, so daß die RMS Amplitude absinkt bzw. abnimmt. Weiterhin steigt, da der Impuls weiter ansteigt, die mittlere Frequenz an. Indem Wendepunkte gefunden werden, können die Proportionen bzw. Anteile der Arten von Muskeln berechnet werden.
In der vorliegenden Erfindung werden die Anteile der Arten von Muskeln durch eine Verwendung dieser zwei Indizes bestimmt. Somit werden die Daten des berechneten Mechanomyogramms einer Zeit-Frequenz-Analyse unterworfen (Fourier Transformation oder Wavelet Transformation), um RMS Amplituden und mittlere Frequenzen bei verschiedenen % MVC zu berechnen (SCHRITT S35) und auch Wendepunkte in den Daten der RMS Amplitude und der mittleren Frequenz zu berechnen (SCHRITT S36). Die Wendepunkte können bestimmt werden, indem Plot- bzw. Ausdruckdaten einer ersten Ableitung unterworfen werden und ein minimaler Wert extrahiert wird.
Indem auf die Daten der bestimmten Wendepunkte der RMS Amplitude und der mittleren Frequenz und % MVC zu dieser Zeit Bezug genommen wird, ergibt dies die Proportionen bzw. Anteile von Muskeltätigkeiten. In der vorliegenden Erfindung sind die Proportionen von Muskeltätigkeiten gleich den Proportionen der Arten bzw. Typen von Muskeln, die ein Subjekt aufweist, und die Proportionen der Arten von Muskeln des Subjekts wurden berechnet (SCHRITT S37). Spezifischer können, wie dies in den Balkendiagrammen am Boden von 12 gezeigt ist, die Proportionen der mobilisierten Muskeln bestimmt werden. Wie dies durch dieses Balkendiagramm gezeigt ist, wird ein Muskelstärkespektrum in 5 Bereiche bzw. Regionen unterteilt. Die Charakteristika dieser Bereiche (Tätigkeitsmuster von Muskelfasern) sind in 12 gezeigt. Ra repräsentiert eine Tätigkeit von langsam zuckenden Fasern (Type 1 oder SO Fasern), Rb stellt ein Schalten von langsam zuckenden Fasern zu schnell zuckenden Fasern (Type 2A oder FOG Fasern) dar, Rc repräsentiert eine vor herrschende Mobilisation der schnell zuckenden Fasern, Rd stellt schnell zuckende Fasern dar (Typ 2B oder FG Fasern), und Re stellt eine Mobilisation von allen Fasern dar.
Durch eine Verwendung der Balkendiagrammdaten, die am Boden von 12 gezeigt sind, werden die Proportionen der Arten von Muskeln auf die folgende Weise berechnet.

Proportion von SO Fasern (%) = % MVC zu Rb
Proportion von FOG Fasern (%) = % MVC zu Rc – % MVC zu Ra
Proportion von FG Fasern (%) = % MVC zu Rd – % MVC zu Rc

Die so berechneten Proportionen der Muskelfasern sind Werte basierend auf mobilisierten Muskeln, und ergeben nicht 100 %, selbst wenn sie miteinander addiert werden. Daher werden, indem Werte dividiert durch die Gesamtheit der Proportionen bzw. Anteile von allen Muskelfasern berechnet werden, spezifischer indem die folgenden Berechnungen ausgeführt werden, die Proportionen der Arten von Muskeln in einem gemessenen Teil berechnet.

Proportion von SO Fasern (%) = Menge an SO Fasern/Gesamtheit von Proportionen von allen Muskelfasern X 100
Proportion von FOG Fasern (%) = Menge der FOG Fasern/Gesamtheit von Proportionen von allen Muskelfasern X 100
Proportion von FG Fasern (%) = Menge an FG Fasern/Gesamtheit der Proportion von allen Muskelfasern X 100

Weiterhin beziehen sich, wie dies in 1 gezeigt ist, die langsam zuckenden Fasern und die schnell zuckenden Fasern auf die SO Fasern, die FOG Fasern und die FG Fasern. Somit sind bzw. werden die Anteile der langsam zuckenden Fasern und der schnell zuckenden Fasern auch wie folgt berechnet.

Langsam zuckende Fasern = SO Fasern,
Schnell zuckende Fasern = FOG Fasern + FG Fasern

In der vorliegenden Erfindung werden die Proportionen der Arten von Muskeln durch die obigen Verfahren bestimmt.
Die bestimmten Proportionen der Arten von Muskeln des Subjekts werden in der Speichereinheit 34 gespeichert (SCHRITT S38).
Als nächstes wird der Muskelermüdungs-Bestimmungsmodus beschrieben.
Der Muskelermüdungs-Bestimmungsmodus bezieht sich auf eine Bestimmung, wie eine starke Ermüdung an diesem Punkt aufgetreten ist. Die Muskelermüdung wird dadurch bestimmt, welche Art eines Muskels verwendet wird, wenn eine bestimmte Last auferlegt ist.
In dem Muskelermüdungs-Bestimmungsmodus wird eine Instruktion, die das Subjekt auffordert, die Manschette 23 an einem Teil anzulegen, wo eine Muskelermüdung bestimmt wird, auf der Anzeigeeinheit 7 angezeigt (SCHRITT S41).
Nach einem Festlegen der Manschette 23 an einem zu vermessenden Teil gibt das Subjekt eine Vervollständigung der Befestigung ein (SCHRITT S42).
Dann wird ein Festlegen bzw. Einstellen einer Last ausgeführt. Die MVC des Subjekts, die in der Speichereinheit 34 gespeichert ist, wird entnommen, 20 % MVC werden berechnet und die Last wird eingestellt und durch die Laststeuerbzw. -regeleinheit 42 so gesteuert bzw. geregelt, um die 20 MVC auszuüben (SCHRITT S43).
Dann wird eine Instruktion, die das Subjekt auffordert, die Stange 21 zu ergreifen und hochzuziehen, auf der Anzeigeeinheit 7 angezeigt (SCHRITT S44).
Auch zu dieser Zeit setzt das Subjekt ein Hochziehen der Stange 21 fort, um einen geeigneten Aufziehwert von "0" aufrechtzuerhalten, und ein Mechanomyogramm wird zu dieser Zeit gemessen (SCHRITT 45).
Diese Messung wird für 10 Sekunden fortgesetzt. Es wird überprüft, ob die Zeit, die durch die Uhreinheit 35 gemessen ist, 10 Sekunden übersteigt (SCHRITT 46). Nach Ablauf von 10 Sekunden nimmt die Last ab und die Messung des Mechanomyogramms wird beendet (SCHRITT S47). Dann werden die Daten des gemessenen Mechanomyogramms spektral analysiert (SCHRITT S48), um eine mittlere Frequenz und einen mittleren RMS Amplitudenwert während der 10 Sekunden zu bestimmen (SCHRITT S49).
Diese Mittelwerte werden gegen die mittlere Frequenz und die RMS Amplitude des Subjekts und Daten betreffend die Proportionen der Arten von Muskeln überprüft, die aus den Wendepunkten der mittleren Frequenz und der RMS Amplitude bestimmt wurden, welche in der Speichereinheit gespeichert sind (SCHRITT S50), und eine Muskelermüdung wird dadurch bestimmt, wieviel % an MVC erforderlich waren, um die Last entsprechend der 20 % MVC hochgezogen zu halten. D.h., das Auftreten der Muskelermüdung wird durch ein Bestimmen be stimmt, welche Arten von Muskeln mobilisiert wurden (SCHRITT S51).
Beispielsweise wird eine Last, um das Subjekt zu veranlassen, eine Muskelstärke entsprechend 20 % MVC auszuüben, festgelegt, ein Mechanomyogramm, wenn das Subjekt die Last hochzieht, wird gemessen und die Daten des Mechanomyogramms werden frequenzanalysiert. Wenn die analysierten Daten mit den vergangenen Muskelfaserdaten (Daten, die in 12 gezeigt sind) des Subjekts verglichen werden, welche in der Speichereinheit gespeichert sind, und die Amplitude und die Frequenz eine Amplitude und eine Frequenz entsprechend 50 MVC sind, wird eine Muskelermüdung von 30 % aus 50 % – 20 = 30 % bestimmt.
Alternativ bedeutet, wenn die Muskelstärke entsprechend 20 MVC des Subjekts normalerweise in Rb klassifiziert wird und die gemessenen Mittelwerte der mittleren Frequenz und RMS Amplitude in den Bereich von Rc fallen, dies, daß Muskeln entsprechend Rc mobilisiert wurden, um dieses Mal die Last aufzuziehen, was das Auftreten einer Muskelermüdung impliziert. Wenn die berechneten Werte in die normalen Bereiche der Frequenz und der RMS Amplitude in dem Muskelstärkespektrum fallen, zeigt dies mittlerweile an, daß nur normale Muskeln mobilisiert wurden. Somit kann bestimmt werden, daß es kein Auftreten einer Muskelermüdung gibt.
Zusätzlich zu der vorhergehenden Ausbildung der vorliegenden Erfindung kann auch eine Funktion eines Berechnens und Anzeigens eines Muskelquerschnittsbereichs eines Teils, wo eine Messung eines Muskels gemacht wird, zur Verfügung gestellt werden.
Weiterhin können eine Mehrzahl von Manschetten zum Durchführen von Messungen an Teilen zur Verfügung gestellt werden, um Muskeln von mehreren Teilen in einer einzigen Lastmessung zu messen.
Weiterhin ist eine auf einen Muskel aufzuerlegende Last nicht auf die vorhergehende Art eines Aufziehens der Stange beschränkt und kann auch beispielsweise von einer Art eines Anwendens eines Griffs auf eine Handfläche, wie ein Griffdynamometer, eine Art eines Aufziehens einer Last durch die Beine, oder eine Art eines Umfassens einer Kombination von diesen sein.
Darüber hinaus können die Impedanzmeßmittel, welche als eine einstückige Vorrichtung beschrieben wurden, die eine Mehrzahl von Elektroden umfaßt, welche einen Kontakt mit beiden Händen und Füßen herstellen können, irgendeine Vorrichtung sein, solange sie fähig ist, eine maximale willkürliche Kontraktion eines zu messenden Teils zu bestimmen. Somit kann die Elektrode, die auf einem zu messenden Teil festzulegen ist, eine clip-artige Elektrode sein, und die vorliegende Erfindung ist immer noch ausführbar, selbst wenn eine Zufuhrelektrode eines elektrischen Stroms in der Manschette zur Verfügung gestellt ist.
Weiterhin kann ein Elektromyogramm auch zusätzlich zu einer Messung eines Mechanomyogramms gemessen werden. Die Amplituden- und Frequenzdaten, die aus einem Frequenzanalysieren der Daten eines Elektromyogramms resultieren, wenn die Muskelstärke, die durch ein Subjekt ausgeübt wird, zunehmend erhöht wird, weist ebenfalls Wendepunkte auf. Somit wird es als möglich betrachtet, die Punkte zu korrigieren, die in einem Mechanomyogramm bestimmt wurden.
Weiterhin sind als Beispiele von angezeigten Meßergebnissen jene, die in 13 bis 16 gezeigt sind, auch denkbar. 13 zeigt Indizes, die mit den Muskeln des Ober- und Unterkörpers assoziiert sind, wodurch einem Subjekt erlaubt wird, ein Gleichgewicht zwischen den Muskeln des Ober- und Unterkörpers zu kennen. 14 zeigt die Muskelstärken von beiden Händen und Füßen und die Proportionen von Muskelfasern, die die Muskeln von Körperteilen ausbilden, als numerische Werte an, wodurch es einem Subjekt ermöglicht wird, spezifisch die Bestandteile der Muskeln der Körperteile zu kennen. 15 zeigt die maximalen Muskelstärken von beiden Händen und Füßen mittels Graphen an, wodurch es einem Subjekt ermöglicht wird, visuell die Muskelstärken der Körperteile zu verstehen. 16 zeigt die Proportionen von Muskelfasern, die die Muskeln von beiden Händen und Füßen ausbilden bzw. darstellen, mittels Graphen an, wodurch es einem Subjekt ermöglicht wird, visuell die Bestandteile der Muskeln der Körperteile zu verstehen.
Gemäß der Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung berechnet sie eine maximale willkürliche Kontraktion eines Subjekts durch ein Messen der bioelektrischen Impedanz und Bestimmen der Proportionen bzw. Anteile der Arten bzw. Typen von Muskelfasern, die ein gemessenes Teil ausbilden, indem die Daten des Mechanomyogramms des Subjekts bzw. der Person analysiert werden. Somit kann eine maximale willkürliche Kontraktion, welche bisher einen subjektiven Faktor des Subjekts beinhaltet hat, objektiv und einfach berechnet werden, und ein Mechanomyogramm kann genau gemessen werden.
Weiterhin wird gemäß der Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Last automatisch so verändert, daß die Muskelstärke, die durch das Subjekt ausgeübt wird, zwangsweise basierend auf der berechneten maximalen willkürlichen Kontraktion verändert wird. Daher können die Zeit-Seriendaten eines Mechanomyogramms, wenn eine ausgeübte Muskelstärke verändert wird, einfach erhalten werden.
Weiterhin detektiert gemäß der Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung sie eine Muskelstärke, welche tatsächlich durch das Subjekt während einer Messung eines Mechanomyogramms ausgeübt wird, vergleicht die Muskelstärke, die durch das Subjekt ausgeübt wird, mit einer festgelegten Last bzw. Belastung und zeigt den Unterschied an. Somit ist die Muskelstärke, die durch das Subjekt ausgeübt wird, immer ein geeigneter Wert, und die Zeit-Seriendaten eines Mechanomyogramms, die erforderlich sind, um die Verhältnisse bzw. Anteile der Muskelfasern zu bestimmen, werden leichter zu erhalten.
Weiterhin bestimmt gemäß der Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung sie eine Muskelermüdung durch ein Vergleichen von Mechanomyogrammdaten zu einer normalen Zeit, welche in der Vergangenheit analysiert wurden, und der gegenwärtigen gemessenen Mechanomyogrammdaten. Somit kann eine Muskelermüdung in einem gemessenen Teil objektiv und einfach erkannt werden, wodurch die Muskelmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendbar bzw. nützlich wird.

Claims

Muskelmeßvorrichtung, umfassend: eine Eingabeeinheit (6), eine Meßeinheit (3, 4, 31, 41) der bioelektrischen Impedanz, und eine Berechnungseinheit (33), wobei die Eingabeeinheit (6) individuelle physikalische Daten eingibt, die Meßeinheit (3, 4, 31, 41) der bioelektrischen Impedanz eine bioelektrische Impedanz mißt, und die Berechnungseinheit (33) ein Muskelvolumen zwischen zu messenden Bereichen eines Subjekts bzw. einer Person aus den eingegebenen individuellen physikalischen Daten und der gemessenen bioelektrischen Impedanz berechnet und eine maximale freiwillige bzw. spontane Kontraktion basierend auf dem berechneten Muskelvolumen berechnet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiters umfaßt eine Lastfestlegungseinheit (21, 42), eine Mechanomyogram-Meßeinheit (25), und eine Bestimmungseinheit (33), wobei die Lastfestlegungseinheit (21, 42) eine Last bzw. Belastung festlegt bzw. einstellt, die auf einen Muskel basierend auf der berechneten maximalen spontanen Kontraktion aufzubringen ist, die Mechanomyogram-Meßeinheit (25) ein Mechanomyogram des Subjekts mißt, und die Bestimmungseinheit (33) ein Mechanomyogram eines Muskels des Subjekts mißt, wenn das Subjekt in bezug auf die Last übt, Amplituden und eine mittlere Frequenz aus den Zeitseriendaten des gemessenen Mechanomyograms analysiert und die Proportionen der Arten von Muskeln in den gemessenen Abschnitten des Subjekts aus den Flektions- bzw. Wendepunkten der Amplitudendaten und den Daten der mittleren Frequenz bestimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Arten von Muskeln, die durch die Bestimmungseinheit (33) bestimmt sind, eine langsam zuckende Faser und eine schnell zuckende Faser sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Arten von Muskeln, die durch die Bestimmungseinheit (33) bestimmt sind, eine SO Faser, eine FOG Faser und FG Faser basierend auf Unterschieden in biochemischen Metabolismuseigenschaften sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lastfestlegungseinheit (21, 42) die Last stufenweise während einer Messung des Mechanomyograms basierend auf der berechneten maximalen spontanen Kontraktion verändert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiters umfassend: eine Muskelstärke-Detektionseinheit (41), eine Steuer- bzw. Regeleinheit (33), und eine Anzeigeeinheit (7), wobei die Muskelstärke-Detektionseinheit (41) eine Muskelstärke detektiert, die durch das Subjekt während der Messung des Mechanomyograms ausgeübt wurde, die Steuer- bzw. Regeleinheit (33) einen Unterschied in der Muskelstärke berechnet, welcher ein Unterschied zwischen der Last, die durch die Lastfestlegungseinheit (21, 42) festgelegt ist, und der Muskelstärke des Subjekts ist, die durch die Muskelstärke-Detektionseinheit (41) detektiert ist, und die Anzeigeeinheit (7), die die Differenz in der Muskelstärke anzeigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Bestimmungseinheit (33) das Auftreten von Muskelermüdung durch ein Vergleichen der Daten der Amplituden und mittleren Frequenz eines Mechanomyograms wenn eine gegebene Last auf einen Muskel des Subjekts aufgebracht ist, mit den Daten der Amplituden und der mittleren Frequenz eines Mechanomyograms bestimmt, das in der Vergangenheit analysiert wurde.