JP4179713B2 - 筋力計及びマルチ生体情報検出装置 - Google Patents
筋力計及びマルチ生体情報検出装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、理学療法機器に係り、詳細には、筋力計及びマルチ生体情報検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、臨床上問題とされてきた筋力低下は、徒手筋力検査法(MMT;manual muscle test)により6段階に評価されてきた。この徒手筋力検査法は、身体のほとんどの関節運動で検査可能で、コストも少なく、筋力強化の種目設定、障害病巣の診断に有効であり、現在もなお広く利用されている。
【0003】
しかし、この評価は理学療法士によりなされるため、この者の熟練が必要であり、その評価は客観性に欠けるという欠点がある。
【0004】
そこで、臨床において、定量的かつ使用しやすい方法に関心が向けられ、ハンドヘルドダイナモメーター(HD;hand-held dynamometer、以下、単に「HD」と略す。)が注目されるようになってきた。HDは、比較的安価であり、絶対尺度でのデータが得られる可能性を有する装置である。
【0005】
HDの測定原理を図9を用いて説明する。同軸上にF1とF2の2つの力がお互いに押し合っている場合、どちらかの力が強いときは力が一方に偏ってしまう(図9(a)参照)。双方とも動かないで静止している場合、これはF1=F2の状態であり、ニュートンの運動の法則の第3法則である作用・反作用の法則として知られている(図9(b)参照)。HDで等尺性収縮を行うとき、発揮される力と等しい反対方向の力を加える場合には、この法則が前提となる。
【0006】
例えば、肘関節屈曲筋力を測定する場合、被検者が屈曲しようとするのに対し、検者が前腕の遠位端にHDを当て、関節運動が起こらないよう抑えることで静止した状態となり、正しい測定値が得られるのである。
【0007】
従来のHDの構造は、図10において、被検者の測定部位に直接当てる部分であるアタッチメント203と圧力センサ(把持部201内に内蔵)との間に支柱202が有り、そのため、被検者の測定部位と検者の持つ把持部201との押し合う等しい力は同軸上になければならなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように従来のHDは、構造上アタッチメント203と把持部201との間に支柱202があるため、被検者がアタッチメント203へ力を入れる入力方向によってはそれと釣り合う検者の力は被検者の力の分力となり、その値は小さく測定されてしまう場合もある(図10参照)。図10において、例えば、Bの力で被検者がアタッチメント203を押した場合、分力である力bが検者の押す力と釣り合いこのbが測定値として検出されることとなる。
【0009】
つまり、一点指示の力センサのアタッチメント203に加わる力は、力を受けるセンサの受圧部に対して荷重点、荷重方向(軸心)が正確に一致していないと計測誤差が生じ、センサ受圧部とアタッチメント203の距離が離れていればいるほど(支柱202の長さが長いほど)僅かに加圧方向がずれるだけで、大きな荷重モーメント誤差を生じることとなり、正確な値を測ることができないという問題があった。
【0010】
すなわち、筋力計のセンサの構造上、装置そのものの精度に疑問があり、検者が体感で体得した手技より、性能上もマンマシーンインターフェース機構上も優位に置き換わるだけの器具器械がなかった。したがって、検者の感覚値を手書き記録することが一般的でその作業に多くの時間を費やしていた。
【0011】
本発明の課題は、手のひらに密着して収まり、手のひらに相当する面全体が荷重・圧力センサであるような力計測装置を用いることにより、被検者の力を正確に計測することができ、かつ手のひらに入れたままで被検者の足や腕等を支持、ホールドすることができ、さらにその他の特別な装置を介さないで日常の手技が無理なく行える筋力計を提供することである。
【0012】
また、本筋力計の荷重・圧力センサと共に温度センサ、湿度センサ、筋電位センサ、角度・加速度センサを装備することにより、1つの装置により皮膚温度、筋電位、心拍数、皮膚水分量等を検出することができるマルチ生体情報検出装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、
被検者の所定の被測定部位において特定の筋力を測定することができる筋力計であって、
筋力測定に係る各種指示を入力する入力手段(例えば、入力部12または入力部23)と、
被検者の被測定部位にその身体の動作によって印加される荷重を検出する荷重検出手段(例えば、荷重・圧力センサ151)と、
前記入力手段からの指示入力に従って前記荷重検出手段により検出された荷重データを記憶する記憶手段(例えば、データレコーダー21)と、
前記記憶手段に記憶された荷重データを評価し解析する評価解析手段(例えば、CPU11がデータレコーダー21に記憶された荷重データをROM17内の所定のアプリケーションプログラムにより処理、評価することに対応する。)と、
を備え、前記荷重検出手段は検者の手のひらに密着する薄型の荷重・圧力変換器を採用したセンサを具備することを特徴としている。
【0014】
この請求項1記載の発明によれば、
被検者の所定の被測定部位において特定の筋力を測定することができる筋力計であって、入力手段は、筋力測定に係る各種指示を入力させ、荷重検出手段は、被検者の被測定部位にその身体の動作によって印加される荷重を検出させ、記憶手段は、前記入力手段からの指示入力に従って前記荷重検出手段により検出された荷重データを記憶させ、評価解析手段は、前記記憶手段に記憶された荷重データを評価し解析させる。
【0015】
したがって、この請求項1記載の発明によって、被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力からの荷重軸がずれたとしてもその分力を検出することとならず、その関節を中心とした筋間部分の筋力を正確に検出することができる。
【0016】
これにより、被検者の各被測定部位の筋力の正確な情報を得ることができる。
【0017】
請求項2記載の発明のように、
請求項1記載の筋力計において、前記入力手段は、前記各種指示を音声により入力する音声入力手段(例えば、マイク18)を更に備える構成としてもよい。
【0018】
この請求項2記載の発明によれば、音声により各種指示を筋力計に入力することができる構成とした。このため、被検者である忙しい理学療法士またはリハビリドクター等は、両手がふさがっていてキー入力による操作ができなくても音声により各種指示を入力することができ、筋力計の操作性を向上することができる。
【0019】
また、請求項3記載の発明のように、
請求項1または請求項2記載の筋力計において、前記入力手段及び前記荷重検出手段は、携帯可能なケースに収められている構成としてもよい。
【0020】
請求項4記載の発明は、
請求項3記載の筋力計において、さらに、前記荷重検出手段により検出された荷重データ及び前記記憶手段に記憶された荷重データをデータ処理装置に伝送するデータ伝送手段(例えば、データ送信部25及びデータ受信部29)を備えたことを特徴としている。
【0021】
請求項4記載の発明によれば、
データ伝送手段は、前記荷重検出手段により検出された荷重データ及び前記記憶手段に記憶された荷重データをデータ処理装置に伝送させる。
【0022】
したがって、これら請求項3及び請求項4記載の発明によって、前記入力手段及び前記荷重検出手段がデータ処理装置と有線で配線されていないため、検者である理学療法士またはリハビリドクター等は、データ処理装置から離れたところでも被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力を測定することができ、システムの利便性を向上することができる。
【0026】
請求項5記載の発明は、
被検者の所定の被測定部位において特定の生体情報を測定することができるマルチ生体情報検出装置であって、
生体情報検出に係る各種指示を入力する入力手段(例えば、入力部12または入力部23)と、
被検者の被測定部位にその身体の動作によって印加される荷重及び各種の生体情報を検出する生体情報検出手段(例えば、生体情報検出部15)と、
前記入力手段からの指示入力に従って前記生体情報検出手段により検出された荷重データ及び生体情報検出データを記憶する記憶手段(例えば、データレコーダー21)と、
前記記憶手段に記憶された荷重データ及び生体情報検出データを評価し解析する評価解析手段(例えば、CPU11がデータレコーダー21に記憶された荷重データ及び生体情報検出データをROM17内の所定のアプリケーションプログラムにより処理、評価することに対応する。)と、
を備え、前記生体情報検出手段は検者の手のひらに密着する薄型の荷重・圧力変換器を採用したセンサ及び各種のセンサを具備することを特徴としている。
【0027】
この請求項5記載の発明によれば、
被検者の所定の被測定部位において特定の生体情報を測定することができるマルチ生体情報検出装置であって、
入力手段は、生体情報検出に係る各種指示を入力させ、生体情報検出手段は、被検者の被測定部位にその身体の動作によって印加される荷重及び各種の生体情報を検出させ、記憶手段は、前記入力手段からの指示入力に従って前記生体情報検出手段により検出された荷重データ及び生体情報検出データを記憶させ、評価解析手段は、前記記憶手段に記憶された荷重データ及び生体情報検出データを評価し解析させる。
【0028】
したがって、被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力を正確に測定することができるとともに、当該部位の各種生体情報を得ることができ、被検者の各種生体情報の測定結果を用いて所定の処理、加工をした結果を利用した評価をすることにより、検者である理学療法士またはリハビリドクター等は、被検者の健康状態、リハビリテーションの進捗状況等を的確に把握することができる。
【0029】
請求項6記載の発明のように、
請求項5記載のマルチ生体情報検出装置において、前記入力手段は、前記各種指示を音声により入力する音声入力手段(例えば、マイク18)を更に備える構成としてもよい。
【0030】
この請求項6記載の発明によれば、音声により各種指示をマルチ生体情報検出装置に入力することができる構成とした。このため、検者である忙しい理学療法士またはリハビリドクター等は、両手がふさがっていてキー入力による操作ができなくても音声により各種指示を入力することができ、マルチ生体情報検出装置の操作性を向上することができる。
【0031】
また、請求項7記載の発明のように、
請求項5または請求項6記載のマルチ生体情報検出装置において、前記入力手段及び前記生体情報検出手段は、携帯可能なケースに収められている構成としてもよい。
【0032】
請求項8記載の発明は、
請求項7記載のマルチ生体情報検出装置において、さらに、前記生体情報検出手段により検出された荷重データ及び生体情報データ並びに前記記憶手段に記憶された荷重データ及び生体情報検出データをデータ処理装置に伝送するデータ伝送手段(例えば、データ送信部25及びデータ受信部29)を備えたことを特徴としている。
【0033】
この請求項8記載の発明によれば、
データ伝送手段は、前記生体情報検出手段により検出された荷重データ及び生体情報データ並びに前記記憶手段に記憶された荷重データ及び生体情報検出データをデータ処理装置に伝送させる。
【0034】
したがって、これら請求項7及び請求項8記載の発明によって、前記入力手段及び前記生体情報検出手段が有線で配線されていないため、検者である理学療法士またはリハビリドクター等は、データ処理装置から離れたところでも被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力及び生体情報を測定することができ、システムの利便性を向上することができる。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図8を参照して本発明に係る筋力計及びマルチ生体情報検出装置の実施の形態を詳細に説明する。
【0036】
(第1の実施の形態)
まず構成を説明する。
図1は、第1の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1の制御系の要部構成を示したブロック図である。第1の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1は、図1に示すように、生体情報検出部100、CPU11、入力部12、表示部13、印刷装置14、生体情報検出部15、I/F16、ROM17、マイク18、音声認識部19、RAM20、及びデータレコーダー21により構成されている。
【0037】
CPU(Central Processing Unit)11は、ROM17内に格納されているシステムプログラム及び当該システムに対応する各種アプリケーションプログラムの中から指定されたアプリケーションプログラムをRAM20内の図示しないプログラム格納領域に展開し、入力部12または音声認識部19から入力される各種指示あるいはデータをRAM20内に一時的に格納し、この入力指示及び入力データに応じてROM17に格納されたアプリケーションプログラムに従って各種処理を実行し、その処理結果をRAM20内に格納するとともに、表示部13に表示する。
【0038】
また、CPU11は、キー入力等による入力部12からの入力信号または音声認識部19から入力される音声認識結果としての操作指示信号に従って、I/F16を介して、グローブ2に内蔵されている生体情報検出部15の各種センサにより各種生体情報を計測させ、その測定結果をI/F16を介してCPU11に出力させる。そして、その出力結果をRAM20内のワークメモリ領域に展開し、表示部13に表示させ、データレコーダー21内の所定の保存先に保存する。
【0039】
さらに、CPU11は、検者が各種生体情報の測定結果に基づき評価をする際には、対応するアプリケーションプログラムをROM17から読み出してRAM20のプログラム格納領域を形成させ、表示部13の表示画面に展開表示させ、データレコーダー21に保存された被検者の各種生体情報の測定結果をRAM20のワークメモリ領域内に展開させる。
【0040】
そして、CPU11は、上記測定結果をアプリケーションプログラムの実行コマンドに従って演算処理し、その演算結果をRAM20のワークメモリ領域内に展開するとともに、表示部13の表示画面に表示させ、そのように所定の処理、加工された結果を必要に応じてデータレコーダー21に保存する。
【0041】
入力部12は、カーソルキー、数字入力キー及び各種機能キー等を備えたキーボードとマウス等のポインティングデバイスを含み、キーボードにおいて押下されたキーの押下信号やマウスの位置信号をCPU11に出力する。
【0042】
表示装置13は、CRT(Cathode Ray Tube)や液晶表示パネルにより構成され、CPU11から入力される表示データを表示する。
【0043】
印刷装置14は、CPU11から入力される印刷データを指定された色で印刷出力する。
【0044】
生体情報検出部15は、被検者の生体情報を検出するための各種センサを装備し、その各種センサの配置の一例は、図2及び図3に示しているように、図2は角型、図3は丸型のものである。この2つの図においては、各種センサの配置位置及びセンサの種類は同様であるため、以下、図2を用いて説明する。
【0045】
図2において、生体情報検出部15の正面図は(a)、断面図は(b)のようになっており、生体情報検出部15は荷重・圧力センサ151、温度センサ152、筋電位センサ153、湿度センサ154、角度・加速度センサ155により構成されている。
【0046】
荷重・圧力センサ151は、例えば、ワイヤーストレインゲージ、静電容量センサ、圧電センサ等を利用し、被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力等を測定でき、温度センサ152は、例えば、K特性の熱電対等があり、被検者の皮膚の表面温度を測定できる。また、筋電位センサ153は、図5に示すように2カ所有り、各々に電極が置かれ力が加わったときの被検者の測定部位の筋肉中を流れる微弱電流を測定することができる。湿度センサ154は、例えば、電気抵抗式や電気容量式のものがあり、被検者の皮膚の表面付近における含有水分量を測定でき、角度・加速度センサ155は、例えば、振動ジャイロセンサや静電容量型3軸加速度センサ等を用いるものがあり、これにより被検者の動的運動の評価である等張性収縮及び等運動性収縮を行うことができる。
【0047】
I/F(Interface)16は、上記生体情報検出部15の各種センサ(荷重・圧力センサ、温度センサ、湿度センサ、筋電位センサ、角度・加速度センサ)から入力される各種生体情報の検出信号を増幅してA/D変換し、所定のデジタルデータとしてCPU11に伝達する。
【0048】
ROM(Read Only Memory)17は、上記システムプログラム及びアプリケーションプログラムに係る基本的な各種パラメータ等を設定するための基本プログラム等を予め記憶する。
【0049】
マイク18は、検者が被検者の測定部位に生体情報検出部15を接触させて生体情報を測定するときに、検者が発した音声を収音するための装置であり、収音したアナログ音声信号を音声認識部19に出力する。このマイク18は小型のものであればよく、例えば、汎用の胸部等にピンで止めるピンマイクでも、またはヘッドセットマイクでもよい。
【0050】
音声認識部19は、上記マイク18の端子を接続できるコネクタが装備されており、検者が発した音声について、上記マイク18から入力されたアナログ音声信号を図示しないA/D変換器によりデジタルデータである音声データとして出力する。この出力された音声データは、音素あるいは音節などの認識単位毎に、パーコール分析等の手法により特徴パラメータを抽出し、この抽出した時系列の特徴パラメータからなる入力パターンを、予め登録される各単語毎の標準パターン群についてパターンマッチングさせ、最も類似度の高い標準パターンに対応付けられた単語あるいは文節を音声認識結果としてCPU11に出力する。
【0051】
RAM(Random Access Memory)20は、CPU11が上記マルチ生体情報検出装置1としての各種処理プログラムを実行する際に、当該プログラムを展開するプログラム格納領域を形成するとともに、CPU11が測定された被検者の生体情報を処理、評価する際に、検者が被検者の上記測定結果をデータレコーダー21から読み出して加工等するためのワークメモリ領域を形成する。
【0052】
データレコーダー21は、プログラム等が予め記憶されており、このデータレコーダー21は磁気的、光学的記録媒体、若しくは半導体メモリで構成されている。このデータレコーダー21は、マルチ生体情報検出装置1に固定的に設けたもの、若しくは着脱自在に装着するものであり、上記システムプログラム、各種アプリケーションプログラム、及び被検者を測定した測定結果をデータとして記憶する。
【0053】
次に動作を図4から図6を用いて使用例を挙げて説明する。
図4は、本第1の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1の生体情報検出部15を内蔵したグローブ2の要部構成を示した断面図である。
【0054】
グローブ2は、検者の手のひらに接触する部分は硬質のウレタンパッドとなっており、密着性が増し、中央の力をダイレクトに受けることができるようになっている。また、被検者の測定部に接触する部分は軟質のシリコンパッドとなっており、被検者の測定部の形状に応じて多少の形状変化をすることができ、密着性を増すようになっている。
【0055】
ウレタンパッドとシリコンパッドの間には、平板状の各種センサを備えた生体情報検出部15が仕込まれており、この生体情報検出部15は超軽量、超小型、超薄型のフォースプレートのロードセルである荷重・圧力センサ151を有するものである。
【0056】
図5は、本第1の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1の生体情報検出部15を内蔵したグローブ2を実際に装着したときの概観図である。図5では、グローブ2は検者の左手に密着して装着できるように筒状になっており、親指を除く4本の指を通して手のひらにすっぽり被せて用いるような構成になっている。
【0057】
なお、図5では、筒状の形状のものを示したが、形状はそれにとらわれることなく手のひらに密着できるようなものであればよい。例えば、野球のグローブの各指を覆う部分を切り取ったような形状であっても良い。
【0058】
図6は、本第1の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1を適用して被検者の等尺性収縮を行った場合の筋力等を計測しているときの概念図である。各図において、矢印方向に被検者が力を加えそれと釣り合う力を生体情報検出部15内の荷重・圧力センサが検出する。この場合、生体情報検出部15は図において途中から省略されている硬質の棒状のもので壁、天井等に固定されている。
【0059】
図6(a)は足関節底屈筋群のテストを、図6(b)は頸椎側屈筋群テストを、図6(c)は頸椎伸筋群のテストを、図6(d)は肩関節外旋筋群及び内旋筋群のテストを、図6(e)は肩関節外転筋群及び内転筋群のテストを、図6(f)は等尺性肘伸展筋力のテストを示した図である。
【0060】
実際の測定の流れを時系列に従って説明する。
検者に促されて、被検者は測定部位の生体情報を検出できる姿勢をとる。そして、検者は、被検者の測定部位に生体情報検出部15を内蔵するグローブ2を当て、その測定部位でグローブ2を特定方向に押すように促す。検者は被検者が押す力と等しい反対方向の力でグローブ2を一定の位置に保持し、マイク18による音声入力によりまたはキー若しくはマウスによる入力によりそのときの荷重等を測定することを指示する。
【0061】
マイク18による音声入力の場合を例にとると、検者が発した音声による指示を収音したマイク18は、そのアナログ音声信号を音声認識部19に出力し、音声認識部19は、このアナログ信号を内蔵するA/D変換器によりデジタル音声データとしたあと、パターンマッチングにより最も類似度の高い標準パターンであるマルチ生体情報検出装置1の操作用定義語を音声認識結果としてCPU11に出力する。
【0062】
CPU11は、上記音声認識結果としての操作指示に従って、I/F16を介して、グローブ2に内蔵されている生体情報検出部15の各種センサにより各種生体情報を計測させ、その測定結果をI/F16を介してCPU11に出力させる。
【0063】
また、CPU11は、上記各種生体情報の測定結果をRAM20内に形成されたワークメモリ領域に展開し、表示部13に表示させ、検者の設定によってデータレコーダー21に当該各種生体情報の測定結果を保存する。
【0064】
以上の動作を繰り返すことにより、被検者の各測定部位における筋力等を必要な箇所分だけ測定することができる。
【0065】
次に、上記のような動作により検出された各種生体情報の測定結果を用いて被検者の健康状態等を診断するときの動作について説明する。
【0066】
検者は各種生体情報の測定結果に基づき評価をする際には、対応するアプリケーションプログラムをROM17から読み出してRAM20のプログラム格納領域を形成して、表示部13の表示画面に展開表示されている実行コマンドに従って、データレコーダー21に保存された被検者の各種生体情報の測定結果をRAM20のワークメモリ領域内に展開する。
【0067】
そして、CPU11は、上記測定結果をアプリケーションプログラムの実行コマンドに従って演算処理し、その演算結果をRAM20のワークメモリ領域内に展開するとともに、表示部13の表示画面に表示し、そのように所定の処理、加工された結果を必要に応じてデータレコーダー21に保存する。
【0068】
以上のように、本第1の実施の形態においては、平板状の荷重・圧力センサ151を用いた構成としたため、従来のHDのように被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力による分力を測定することとはならず、荷重軸がずれたとしても正確な筋力を測定することができる。
【0069】
これにより、被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力の正確な情報を得ることができ、検者である理学療法士またはリハビリドクター等は、リハビリテーション中の被検者等に適切なアドバイスをすることができる。
【0070】
また、被検者の各生体情報の測定結果を用いて所定の処理、加工をした結果を利用した評価をすることにより、検者である理学療法士またはリハビリドクター等は、被検者の健康状態、リハビリテーションの進捗状況等を的確に把握することができる。この筋力計により、筋力が科学的・定量的にとらえられ、データの蓄積、統計的解析、レポート化等を簡便に短時間で行うことができる。
【0071】
さらに、本第1の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1では、被検者である理学療法士またはリハビリドクターは、マイク18による音声入力により各種指示を入力することができる。そのため、忙しい理学療法士またはリハビリドクター等は、両手がふさがっていてキー入力による操作ができなくても音声により各種指示を入力することができる。
【0072】
なお、本第1の実施の形態では、生体情報検出部15内の荷重・圧力センサ151を徒手筋力計としてのグローブ2に内蔵して用いたが、この荷重・圧力センサ151を床の内面あるいは履物(例えば、靴)の底部に組み込むことにより被検者の歩行等における下肢圧を検出することができ、その検出された荷重データをリアルタイムにモニタすることができ、被検者の下肢を被訓練部位とする歩行等の免荷訓練を行う場合にも利用できる。
【0073】
(第2の実施の形態)
図7及び図8は、本発明を適用した第2の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1の制御系の要部構成を示したブロック図である。
【0074】
上記第1の実施の形態では、生体情報検出部15及びマイク18が個々有線にて他の構成部分からなるユニットに配線されている場合について示したが、生体情報検出部15に接続される部分を携帯可能な検出データ送信ユニット3とし、検出されたデータを別の場所に設置されているデータ処理ユニット4に無線通信等によって送信し、検出データを加工等するのはそのデータ処理ユニット4でできるようにすることも可能である。本第2の実施の形態では、検出データを送信して別の場所で加工等する場合について説明する。
【0075】
なお、本第2の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1は、検出データ送信ユニット3及びデータ処理ユニット4により構成されており、上記第1の実施の形態において図1に示した構成における構成部分と同一であるものは、同一符号を付すものとし、同一の構成部分については説明を省略し、異なる構成部分についてのみ説明することとする。
【0076】
図7は、第2の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1の検出データ送信ユニット3の要部構成を示した図である。検出データ送信ユニット3は、CPU22、入力部23、表示部24、生体情報検出部15、I/F16、データ送信部25、マイク18、音声認識部19、RAM26、及びROM27より構成されている。
【0077】
CPU22は、ROM27内に格納されているシステムプログラム及び当該システムに対応する各種アプリケーションプログラムの中から指定されたアプリケーションプログラムをRAM26内の図示しないプログラム格納領域に展開し、入力部23または音声認識部19から入力される各種指示あるいはデータをRAM26内に一時的に格納し、この入力指示及び入力データに応じてROM27に格納されたアプリケーションプログラムに従って各種処理を実行し、その処理結果をRAM26内に格納するとともに、表示部24に表示する。
【0078】
また、CPU22は、キー入力等による入力部23からの入力信号または音声認識部19から入力される音声認識結果としての操作指示信号に従って、I/F16を介して、グローブ2に内蔵されている生体情報検出部15の各種センサにより各種生体情報を計測させ、その測定結果をI/F16を介してCPU22に出力させる。そして、その出力結果をRAM26のワークメモリ領域に展開し、表示部24に表示させ、データ送信部25に出力する。
【0079】
入力部23は、カーソルキー、数字入力キー及び各種機能キー等を備えたキーボードを含み、キーボードにおいて押下されたキーの押下信号をCPU22に出力する。
【0080】
表示装置24は、液晶表示パネルにより構成され、CPU22から入力される表示データを表示する。
【0081】
データ送信部25は、入力された測定結果を所定の変調方式によって変調し、変調されたデータをデータ処理ユニット4に無線通信等を介して送信する。
【0082】
RAM26は、CPU22が上記マルチ生体情報検出装置1としての各種処理プログラムを実行する際に、当該プログラムを展開するプログラム格納領域を形成するとともに、生体情報検出部15により検出された測定結果を一時保持するためのワークメモリ領域を形成する。
【0083】
ROM27は、生体情報検出部15が被検者の生体情報を検出するためのアプリケーションプログラム、音声認識部19により出力された音声認識結果に基づき生体情報検出部15が検出するためのアプリケーションプログラム、及びその測定結果を送信するためのアプリケーションプログラムを予め記憶する。
【0084】
図8は、第2の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1のデータ処理ユニット4の要部構成を示した図である。データ処理ユニット4は、CPU28、入力部12、表示部13、印刷装置14、データ受信部29、ROM17、RAM20、及びデータレコーダー21より構成されている。
【0085】
CPU28は、データ受信部29から入力したデータをRAM20内のワークメモリ領域に展開し、表示部13に表示させ、データレコーダー21内の所定の保存先に保存する。
【0086】
また、CPU28は、検者が各種生体情報の測定結果に基づき評価をする際に、対応するアプリケーションプログラムをROM17から読み出してRAM20のプログラム格納領域を形成させ、表示部13の表示画面に展開表示させ、データレコーダー21に保存された被検者の各種生体情報の測定結果をRAM20のワークメモリ領域内に展開させる。
【0087】
そして、CPU28は、上記測定結果をアプリケーションプログラムの実行コマンドに従って演算処理し、その演算結果をRAM20のワークメモリ領域内に展開するとともに、表示部13の表示画面に表示させ、そのように所定の処理、加工された結果を必要に応じてデータレコーダー21に保存する。
【0088】
データ受信部29は、無線通信により受信したデータを所定の復調方式によって復調し、復調されたデータをCPU28に出力する。
【0089】
次に第2の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1の動作を説明する。第1の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1の動作と同様のものについては説明を省略し、異なる動作についてのみ説明することとする。
実際の測定の流れを時系列に従って説明する。
【0090】
検者に促されて、被検者は測定部位の生体情報を検出できる姿勢をとる。そして、検者は、検出データ送信ユニット3を携帯し、被検者の測定部位に生体情報検出部15を内蔵するグローブ2を当て、その測定部位でグローブ2を特定方向に押すように促す。検者は被検者が押す力と等しい反対方向の力でグローブ2を一定の位置に保持し、マイク18による音声入力によりまたはキーによる入力によりそのときの荷重等を測定することを指示する。
【0091】
そして、検者が発した音声による指示を収音したマイク18は、そのアナログ音声信号を音声認識部19に出力し、音声認識部19は、このアナログ信号を内蔵するA/D変換器によりデジタル音声データとしたあと、パターンマッチングにより最も類似度の高い標準パターンであるマルチ生体情報検出装置1の操作用定義語を音声認識結果としてCPU22に出力する。
【0092】
CPU22は、上記音声認識結果としての操作指示に従って、I/F16を介して、グローブ2に内蔵されている生体情報検出部15の各種センサにより各種生体情報を計測させ、その測定結果をI/F16を介してCPU22に出力させる。また、CPU22は、上記各種生体情報の測定結果をRAM26内に形成されたワークメモリ領域に展開し、表示部24に表示させ、データ送信部25に出力する。そして、データ送信部25により測定結果はデータ処理ユニット4に無線通信等により送信される。
【0093】
以上の動作を繰り返すことにより、被検者の各測定部位における筋力等を必要な箇所分だけ測定することができ、その測定結果はすべてデータ処理ユニット4に送信されていることになる。
【0094】
次に、データ処理ユニット4における動作を説明する。上記のような動作により検出された各種生体情報の測定結果は、データ処理ユニット4に無線通信等により送信される。
【0095】
無線通信により測定結果のデータを受信したデータ受信部29は、所定の復調方式によって復調したデータをCPU28に出力する。CPU28は、この測定結果のデータを表示部13に表示させ、RAM20内のワークメモリ領域に展開する。被検者の所定数の測定部位において全ての測定が終了するまで同様の処理を繰り返す。
【0096】
検者は、被検者の全ての測定部位を測定した後、データ処理ユニット4において、表示部13の表示画面上に表示されている測定結果のデータをデータレコーダー21に保存する。そして、検者が測定結果のデータに基づき評価をする際には、対応するアプリケーションプログラムをROM17から読み出してRAM20のプログラム格納領域を形成させ、表示部13の表示画面に展開表示されている実行コマンドに従って、データレコーダー21に保存された被検者の測定結果のデータをRAM20のワークメモリ領域内に展開させる。
【0097】
そして、CPU28は、上記測定結果のデータをアプリケーションプログラムの所定の実行コマンドに従って演算処理し、その演算結果をRAM20のワークメモリ領域内に展開するとともに、表示部13の表示画面に表示し、そのように所定の処理または加工等された結果をデータレコーダー21に保存するとともに、必要に応じて印刷装置14によりプリントアウトする。
【0098】
以上のように、本第2の実施の形態においては、第1の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1を検出データ送信ユニット3とデータ処理ユニット4に分け、両者を無線通信等を介して送受信可能とし、検出データ送信ユニット3を携帯可能なコンパクトのものとした。
【0099】
これにより、第1の実施の形態における効果のほかに、さらに、生体情報検出部15またはマイク18が有線で配線されていないため、検者である理学療法士またはリハビリドクター等は、データ処理ユニット4から離れたところでも被検者の被測定部位の生体情報を測定することができ、システムの利便性を向上することができる。
【0100】
なお、本第2の実施の形態では、生体情報検出部15内の荷重・圧力センサ151を徒手筋力計としてのグローブ2に内蔵して用いたが、この荷重・圧力センサ151を床の内面あるいは履物(例えば、靴)の底に組み込むことにより下肢圧を測定することができ、その荷重をモニタ、メモリすることで下肢を被訓練部位とする歩行の免荷訓練を行う場合にも利用できる。
【0101】
なお、本第2の実施の形態では、生体情報検出部15により検出された生体情報データをデータ送信部25を介してデータ処理ユニット4に送信する構成としたが、生体情報データを検出データ送信ユニット3内に別途設けたメモリカードによって記憶し、メモリカードに記憶されたデータをデータ処理ユニット4で処理、加工する構成としてもよい。
【0102】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、検者の手のひらに密着する超薄型の荷重・圧力変換器を採用するセンサを用いて被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力を測定する構成とした。このため、被検者の関節を中心とした筋間部分からの荷重軸がずれたとしてもその分力を測定することとならず、その関節を中心とした筋間部分の筋力を正確に測定することができる。
これにより、被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力の正確な情報を得ることができる。
また、この筋力計により、筋力が科学的・定量的にとらえられ、データの蓄積、統計的解析、レポート化等を簡便に短時間で行うことができる。
【0103】
請求項2記載の発明によれば、音声により各種指示を筋力計に入力することができる構成とした。このため、検者である忙しい理学療法士またはリハビリドクター等は、両手がふさがっていてキー入力による操作ができなくても音声により各種指示を入力することができ、筋力計の操作性を向上することができる。
【0104】
請求項3及び請求項4記載の発明によれば、請求項1または請求項2記載の筋力計において、キーまたはマイク及び荷重・圧力センサを含むグローブ等が携帯可能なコンパクトなケースに納められ、このケースとデータ処理装置とを無線等の通信により送受信可能な構成とした。これにより、上記ケースがデータ処理装置と有線で配線されていないため、検者である理学療法士またはリハビリドクター等は、データ処理装置から離れたところでも被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力を測定することができ、システムの利便性を向上することができる。
【0106】
請求項5記載の発明によれば、検者の手のひらに密着する超薄型の荷重・圧力変換器を採用するセンサ群を用いて被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力及び当該部位の生体情報を測定する構成とした。このため、被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力を正確に測定することができるとともに、当該部位の各種生体情報を得ることができ、被検者の各種生体情報の測定結果を用いて所定の処理、加工をした結果を利用した評価をすることにより、検者である理学療法士またはリハビリドクター等は、被検者の健康状態、リハビリテーションの進捗状況等を的確に把握することができる。
【0107】
請求項6記載の発明によれば、音声により各種指示をマルチ生体情報検出装置に入力することができる構成とした。このため、検者である忙しい理学療法士またはリハビリドクター等は、両手がふさがっていてキー入力による操作ができなくても音声により各種指示を入力することができ、マルチ生体情報検出装置の操作性を向上することができる。
【0108】
請求項7及び請求項8記載の発明によれば、請求項5または請求項6記載のマルチ生体情報検出装置において、キーまたはマイク及び荷重・圧力センサ等のセンサ群を含むグローブ等が携帯可能なコンパクトなケースに納められ、このケースとデータ処理装置とを無線等の通信により送受信可能な構成とした。これにより、上記ケースがデータ処理装置と有線で配線されていないため、検者である理学療法士またはリハビリドクター等は、データ処理装置から離れたところでも被検者の関節を中心とした筋間部分の筋力及び当該部位の各種生体情報を測定することができ、システムの利便性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した第1の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1の要部構成を示したブロック図である。
【図2】本実施の形態における各種センサの配置の一例(角型)である。
【図3】本実施の形態における各種センサの配置の一例(丸型)である。
【図4】本実施の形態におけるグローブ2の断面図である。
【図5】本実施の形態におけるグローブ2を検者の手のひら(左手)に装着した概念図である。
【図6】本実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1を用いて等尺性収縮を測定する使用例である。
【図7】本発明を適用した第2の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1の検出データ送信ユニット3の要部構成を示したブロック図である。
【図8】本発明を適用した第2の実施の形態におけるマルチ生体情報検出装置1のデータ処理ユニット4の要部構成を示したブロック図である。
【図9】従来のハンドヘルドダイナモメーターの測定原理(作用・反作用の法則)を示した図である。
【図10】従来のハンドヘルドダイナモメーターにおけるアタッチメント203への入力方向による測定誤差の概念を示した図である。
【符号の説明】
1 マルチ生体情報検出装置
2 グローブ
3 検出データ送信ユニット
4 データ処理ユニット
11、22、28 CPU
12、23 入力部
13、24 表示部
14 印刷装置
15 生体情報検出部
151 荷重・圧力センサ
152 温度センサ
153 筋電位センサ
154 湿度センサ
155 角度・加速度センサ
16 I/F
17、27 ROM
18 マイク
19 音声認識部
20、26 RAM
21 データレコーダー
25 データ送信部
29 データ受信部
200 従来のハンドヘルドダイナモメーター
201 把持部
202 支柱
203 アタッチメント
Claims (8)
- 被検者の所定の被測定部位において特定の筋力を測定することができる筋力計であって、
筋力測定に係る各種指示を入力する入力手段と、
被検者の被測定部位にその身体の動作によって印加される荷重を検出する荷重検出手段と、
前記入力手段からの指示入力に従って前記荷重検出手段により検出された荷重データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された荷重データを評価し解析する評価解析手段と、
を備え、前記荷重検出手段は検者の手のひらに密着する薄型の荷重・圧力変換器を採用したセンサを具備することを特徴とする筋力計。 - 前記入力手段は、前記各種指示を音声により入力する音声入力手段を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の筋力計。
- 前記入力手段及び前記荷重検出手段は、携帯可能なケースに収められていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の筋力計。
- 前記荷重検出手段により検出された荷重データ及び前記記憶手段に記憶された荷重データをデータ処理装置に伝送するデータ伝送手段を更に備えたことを特徴とする請求項3記載の筋力計。
- 被検者の所定の被測定部位において特定の生体情報を測定することができるマルチ生体情報検出装置であって、
生体情報検出に係る各種指示を入力する入力手段と、
被検者の被測定部位にその身体の動作によって印加される荷重及び各種の生体情報を検出する生体情報検出手段と、
前記入力手段からの指示入力に従って前記生体情報検出手段により検出された荷重データ及び生体情報検出データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された荷重データ及び生体情報検出データを評価し解析する評価解析手段と、
を備え、前記生体情報検出手段は検者の手のひらに密着する薄型の荷重・圧力変換器を採用したセンサ及び各種のセンサを具備することを特徴とするマルチ生体情報検出装置。 - 前記入力手段は、前記各種指示を音声により入力する音声入力手段を更に備えたことを特徴とする請求項5記載のマルチ生体情報検出装置。
- 前記入力手段及び前記生体情報検出手段は、携帯可能なケースに収められていることを特徴とする請求項5または請求項6記載のマルチ生体情報検出装置。
- 前記生体情報検出手段により検出された荷重データ及び生体情報データ並びに前記記憶手段に記憶された荷重データ及び生体情報検出データをデータ処理装置に伝送するデータ伝送手段を更に備えたことを特徴とする請求項7記載のマルチ生体情報検出装置。
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