JPH0530726Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は筋力を測定又は訓練する筋力測定器に
おいて、デイスプレイに表示される図形を改良し
てわかりやすくした装置に関する。

従来の技術 従来の技術としては特開昭57−160475号公報が
あり、この公報にはハンドル又はペダルに連結さ
れるアクチユエータと、アクチユエータの出力側
トルクについての検出信号をフイードバツク信号
とし、このフイードバツク信号の一部を取り出し
て所定の演算を行う演算回路と、演算回路の出力
を得てアクチユエータに掛るトルクを表示するト
ルクモニタが開示されている。

また、他の従来技術として、特開昭61−50572
号がある。この公報には流体圧作動部材、選択
弁、圧力検知手段、角度検知手段、デイジタル信
号をマイクロプロセツサに供給する手段及びデイ
スプレイが開示されている。当該公報のデイスプ
レイの表示内容に関する記載によれば、デイスプ
レイは使用者が見ることができるようにデータを
表示するものである。デイスプレイにはアームの
動きの繰り返し数が表示され、デイスプレイには
経過時間が表示され、デイスプレイには累計パワ
ーが表示され、デイスプレイには前回の繰返し中
に加えられた最大トルクの数値が表示される。

考案が解決しようとする課題 従来技術として提示した特開昭57−160475で
は、筋力訓練時にトルクの値を表示することはで
きるが、被測定者の関節の角度をパラメータとし
てトルクを表示することはできず、又トルクと角
度との相関関係を経過時間をパラメータとして三
次元図形に表示することはできない。従つて表示
した図形から容易に筋力と関節の角度と時間の関
連性が解るという利点を持たない。

また、特開昭61−50572号に示される技術では、
マイクロプロセツサはデイスプレイに対して繰り
返し数、経過時間、累計の仕事とパワー、先行し
た任意の一回の仕事、パワー及びピーク負荷及び
身体部分の屈曲及び伸張時における仕事又はパワ
ーを指示するものである。この従来技術では繰り
返し数、経過時間、仕事の量のそれぞれを数値で
知ることはできるが、これらの表示数値はそれぞ
れ単独に表示されるものであるからこれらの数値
の相互関係を一目で容易に判断できるという効果
はない。

アームに加わる力とアームの回転角度と経過時
間の三つの要素をマイクロプロセツサで演算しそ
の結果をCRTデイスプレイに三次元図形で表示
するという技術は全く開示されていない。

課題を解決するための手段 本考案は従来技術の問題点を解決したものであ
り、デイスプレイに被測定者が発揮するトルクと
関節角度と計数時間の三つのパラメータを三次元
図形（立体図形）で表示し被測定者の筋力の評価
を容易にしたものである。

即ち本考案は、所定部位を軸支したアーム９の
遊動部分に加わる力を検出する力検出手段２８と
アーム９の回動角度を検出する角度検出手段３１
とを有してなる運動装置部１と、力検出手段２８
の出力信号と角度検出手段３１の出力信号と時間
計数信号の三つの信号を得て所定の演算を行うマ
イクロプロセツサーユニツト２４と、マイクロプ
ロセツサーユニツト２４の出力を三次元図形に表
示するデイスプレイ２６とを有してなる演算表示
部２２とで構成し、前記運動装置部１には、前記
両検出の開始時点からの経過時間を計数してなる
前記時間計数信号を発生する規準時間発生回路３
５を有し、前記マイクロプロセツサーユニツト２
４は、規準時間発生回路３５より得た経過時間の
時間系列上に、力と回動角度からトルクと関節角
度の相関関係を演算してなる筋力測定表示器であ
る。

実施例 本考案の実施例を図面に基いて詳述する。

第１図の運動装置部１において、座部４の左側
位置には座部４に支持枠８が取着され、支持枠８
の先端には後記するアーム９の一角が枢着され
る。第２図において、アーム９は枢着された一角
から水平方向にかつ前方に延びる突出片５０と、
第３図の平面図に示す突出片５０の先端から水平
方向にかつ運動装置部１の左側から中央に向かつ
て設けられる水平片１０と、水平片１０の延設先
部が垂直下方向に湾曲してなる垂直片１１と、前
記一角からすぐに垂下される作用片１２とでな
り、垂直片１１には人体を当接する接触子１３が
取付位置を移動固定自在に取着される。接触子１
３には人体を接触子１３に締結するバンド５１が
取着されている。

また支持枠８の先端にはアーム９の回動角度を
検出するポテンシヨメータ１４が取着される。作
用片１２の下端と支枠部３の適宜位置との間に油
圧シリンダー１５が掛け渡されその両端が枢着さ
れる。第２図においてアーム９は、前記一角を中
心に左右に回動可能に支持枠８に枢着されてい
る。

第６図に油圧シリンダー１５に施される油圧配
管系統図を示す。ピストン１６で分割される油圧
シリンダー１５の一方の室１７にはロツド１８が
収縮する時に油圧力を検出する収縮側油圧ロード
セル１９が接続され、油圧シリンダー１５の他方
の室２０にはロツド１８が進出する時に油圧力を
検出する伸長側油圧ロードセル２１が接続され
る。収縮側油圧ロードセル１９と伸長側油圧ロー
ドセル２１とを設けているので第２図においてア
ーム９の左右両方向の回動時の圧縮油圧力が検出
される。

一方の室１７には前記収縮側油圧ロードセル１
９の他に油圧管路を可変に絞る第一スロツトルバ
ルブ６の一端が接続され、他方の室２０には前記
伸長側油圧ロードセル２１の他に油圧管路を可変
に絞る第二スロツトルバルブ７の一端が接続さ
れ、第一スロツトルバルブ６の他端と第二スロツ
トルバルブ７の他端とは接続されると共にこの接
続管路の一部が分岐されて油タンク４３に接続さ
れる。

第４図に示す演算表示部２２は、台車２３に所
定の演算を行うマイクロプロセツサユニツト（以
下MPUという）２４と、スイツチ群でなりMPU
２４に対して各種の条件及び演算項目を選択指示
するキーボードスイツチ２５と、MPU２４の出
力を得て演算処理結果を三次元の図形で表示する
CRTでなるデイスプレイ２６と、MPU２４の出
力を得てデイスプレイ２６に表示される内容と同
内容のものを印字するプリンター２７とを載設し
てなる。

第７図に示す電気的構成のブロツクダイヤグラ
ムを詳述する。

アーム９の回動時に被測定者の筋力が検出され
る力検出手段２８は収縮側、伸長側油圧ロードセ
ル１９，２１でなる油圧ロードセル３２と、油圧
ロードセル３２の出力信号を信号増幅するセンサ
ーアンプ２９と、センサーアンプ２９のアナログ
信号出力をデイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換
器３０とからなる。アーム９の回動角度を検出す
る角度検出手段３１はポテンシヨメータ１４と、
該ポテンシヨメータ１４の出力信号を増幅する角
度センサーアンプ３３と、角度センサーアンプ３
３のアナログ信号出力をデイジタル信号に変換す
る角度Ａ／Ｄ変換器３４とからなる。力検出手段
２８の出力信号と角度検出手段３１の出力信号と
基準となる時間信号を発生する基準時間発生回路
３５の出力信号はMPU２４の一構成要素であり
データを取り込むデータ取得用MPU３６に入力
される。

次にMPU２４の構成を述べる。

前記データ取得用MPU３６の入出力端には第
一シリアル通信回路４０とフオトカプラ等でなる
アイソレーシヨン回路４１とさらにもう一個のシ
リアル通信回路である第二シリアル通信回路４２
とデータを演算するデータ演算用MPU４４の入
出力端とが順次介装接続されてMPU２４を構成
する。

次にMPU２４の周辺の機器の構成を述べる。

前記データ取得用MPU３６の出力信号は可聴
信号を発信する音源回路３７に入れられ、音源回
路３７の出力信号はスピーカー３８に接続され、
音源回路３７にはスピーカー３８の音量を調節す
る音量調節ボリユーム３９が接続される。データ
演算用MPU４４の出力信号の一つはバツフア機
能及び作動メツセージを授受する機能を有するセ
ントロニクスコントロール回路４５を介して演算
結果を印字するプリンター２７に至り、データ演
算用MPU４４の出力信号の他の一つは画面用に
作つたデータを記憶すると共に捜査線に同期して
信号を出力する表示制御回路４６を介してデータ
演算用MPU４４の出力結果を画面に表示するデ
イスプレイ２６に至る。データ演算用MPU４４
には第三シリアル通信回路４７が接続され、該第
三シリアル通信回路４７には演算処理の項目、測
定項目または訓練項目の二つの項目を指示するキ
ーボードスイツチ２５と、三次元図形をXYZの
三軸に関係して回転及び移動させるロータリーエ
ンコーダ４８が接続される。

第５図に示すＸ，Ｙ，Ｚロータリーエンコーダ
ツマミ４９，２，５の夫々はデイスプレイ２６の
三次元図形をＸ，Ｙ，Ｚの三軸に関係して回転や
移動をさせる手動のツマミである。

作 用 本考案を用いて筋力の測定及び筋力の訓練を行
う際の、本考案の作用を以下に詳述する。

被測定者は椅子型に形成された運動装置部１の
座部４に腰掛ける。被測定者の下腿の前に位置し
た接触子１３に下腿を当接しバンド５１で下腿を
接触子１３に括る。被測定者が膝関節を伸展させ
接触子１３を押すと大腿四頭筋が働き、この大腿
四頭筋の筋力が接触子１３に加わる。膝関節を屈
曲させ接触子１３を引つ張ると大腿二頭筋、半腱
様筋及び半模様筋の筋力が働きこれらの三つの筋
力の合成分が接触子１３に加わる。

接触子１３に掛つた筋力はアーム９を回動さ
せ、アーム９の回動により油圧シリンダー１５は
縮少動又は伸長動し、またアーム９の回動により
ポテンシヨメータ１４が回動する。油圧シリンダ
ー１５の配管系統に連結されている収縮側油圧ロ
ードセル１９又は伸長側油圧ロードセル２１の出
力信号とポテンシヨメータ１４の出力信号の両信
号が本装置の信号源となつている。

油圧ロードセル３２の信号をセンサーアンプ２
９で増幅し、増幅した信号をＡ／Ｄ変換器３０で
MPU２４にマツチングする姿態のデイジタル信
号に変換し、このデイジタル信号をMPU２４に
入力する。

また、ポテンシヨメータ１４の信号を角度セン
サーアンプ３３で増幅し、増幅した信号を角度
Ａ／Ｄ変換器３４でMPU２４にマツチングする
姿態のデイジタル信号に変換し、このデイジタル
信号をMPU２４に入力する。

また、力検出手段２８と角度検出手段３１の信
号がデータ取得用MPU３６に入力し始めると、
その瞬間にデータ取得用MPU３６の入力開始時
間から起算する経過時間の計数信号を基準時間発
生回路３５から取り込む。

データ取得用MPU３６とデータ演算用MPU４
４はインターフエースとしての第一シリアル通信
回路４０とアイソレーシヨン回路４１と第二シリ
アル通信回路４２とを介して信号の授受を行つて
いる。

データ取得用MPU３６から出力される音声信
号はインターフエースとしての音源回路３７を経
てスピーカー３８を鳴らし、スピーカー３８の音
量は音量調節ボリユーム３９で調節する。

スピーカー３８は筋力訓練時に検出した角度の
値が所定値を越えた時さらに訓練時間を満了した
時に鳴る。

データ演算用MPU４４から出力する第一の信
号はインターフエースとしてのセントロニクスコ
ントロール回路４５を経てプリンター２７に至
り、この信号はプリンター２７で印字される。

データ演算用MPU４４からの第二の信号はイ
ンターフエースとしての表示制御回路４６を経て
デイスプレイ２６に至り、デイスプレイ２６に三
次元図形となつて現われる。

即ち、データ演算用MPU４４は力検出手段２
８と角度検出手段３１と基準時間発生回路３５と
から得た信号を、経過時間系列上に、トルクと関
節角度の相関関係を三次元図形に表示する。

キースイツチ群でなるキーボードスイツチ２５
の信号でデータ取得用MPU３６に処理項目の指
示、測定又は訓練の項目の指示を行う。

ロータリーエンコーダ４８でデイスプレイに表
示された三次元図形を回転又は移動させる。Ｘロ
ータリーエンコーダツマミ４９で三次元図形をＸ
軸即ちトルクの値を示す軸を中心に回転させる。
Ｙロータリーエンコーダツマミ２で三次元図形を
Ｙ軸即ち角度の値を示す軸を中心に回転させる。
Ｚロータリーエンコーダツマミ７で三次元図形を
Ｚ軸即ち時間を示す軸を中心に平行移動させる。
Ｚロータリーエンコーダツマミ７を操作すること
により記録した過去の図形と現在の図形との双方
を一連の時間変化の上で比較して見ることができ
る。

次に第８図に示す本考案のフローチヤートを説
明する。

まず電源の投入により装置をスタートさせ、次
にキーボードスイツチ２５で測定の項目又は訓練
の項目を入力する。MPU２４で第一、第二スロ
ツトバルブ６，７を作動させ訓練の負荷を調節す
る事も可能である。続いて測定又は訓練を開始
し、MPU２４で測定又は訓練で得たデータを演
算し、同時に演算した測定データ又は訓練データ
の三次元図形のリアルタイムの表示と記憶とを行
う。次にMPU２４で力検出手段２８から得る信
号と角度検出手段３１から得る信号と基準時間発
生回路３５から得る信号とのデータ処理を行い、
次に処理した測定データ又は訓練データをデイス
プレイ２６に三次元図形表示を行うと共に三次元
図形の表示を自在に回転又は移動しながら表示内
容の検証を行い、次にプリンター２７に三次元図
形を印字する。次に測定や訓練を全て行つてしま
つたならば電源を切り装置の作動を終了する。

考案の効果 本考案は運動装置部に力検出手段と角度検出手
段とを設け、これらの信号と時間計数信号とを演
算するデータ取得用MPU及びデータ演算用MPU
を設け、演算した信号を三次元図形で表示するデ
イスプレイを設けてなる。従つて、デイスプレイ
に表示される三次元図形では、力と角度、力と時
間、角度と時間の三種類の関係を同時に一つの三
次元図形で表示するから、力、トルク、時間の三
つの要素の関係がよくわかり、測定者又は訓練者
にとつては診断がより容易にかつ正確に行える。

力が動揺する疾患の鑑別診断には時間の流れの
中で角度とトルクが同時にわかる三次元図形が望
まれていた。

本考案を用いれば、例えば、力の発現が強くな
つたり弱くなつたりするなど動揺する疾患の被測
定者の鑑別診断がより容易に行われるようになつ
た。

この様な現象は一般に神経麻痺の患者に現われ
る。即ちアテトーゼ麻痺、痙直麻痺、振戦麻痺、
強剛麻痺（リジリテイ）等の疾患の患者に現われ
る。本考案の装置でこれらの患者の筋力を測定し
三次元図形に表示すれば、上記四種類の疾患の鑑
別診断がより容易に行われる様になつたのであ
る。

また、被訓練者にはリアルタイムで自身の運動
の程度が視覚と聴覚を通じてわかり易く付与する
ので生体のフイードバツク効果が期待でき訓練の
動機付けが高められ、筋力の増強訓練又は筋力の
維持訓練が意欲的に行われるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付の図面は本考案の実施例を示しており、第
１図は運動装置部の正面図、第２図は運動装置部
の右側面図、第３図は運動装置部の平面図、第４
図は演算表示部の右側面図、第５図はデイスプレ
イ部分の正面図、第６図は油圧配管系統図、第７
図は電気的構成のブロツク図、第８図は装置の作
動を示すフローチヤートである。 １……運動装置部、９……アーム、２２……演
算表示部、２４……マイクロプロセツサユニツト
（MPU）、２６……デイスプレイ、２８……力検
出手段、３１……角度検出手段。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 所定部位を軸支したアーム９の遊動部分に加わ
   る力を検出する力検出手段２８とアーム９の回動
   角度を検出する角度検出手段３１とを有してなる
   運動装置部１と、力検出手段２８の出力信号と角
   度検出手段３１の出力信号と時間計数信号の三つ
   の信号を得て所定の演算を行なうマイクロプロセ
   ツサーユニツト２４と、マイクロプロセツサーユ
   ニツト２４の出力を三次元図形に表示するデイス
   プレイ２６とを有してなる演算表示部２２とで構
   成し、前記運動装置部１には、前記両検出の開始
   時点からの経過時間を計数してなる前記時間計数
   信号を発生する基準時間発生回路３５を有し、前
   記マイクロプロセツサーユニツト２４は、基準時
   間発生回路３５より得た経過時間の時間系列上
   に、力と回動角度から、トルクと関節角度の相関
   関係を演算してなる筋力測定表示器。