JP2008168063A - 筋肉硬さ測定装置および筋肉硬さ測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 肩こりの程度などを指標するための筋肉の硬さをより適正に測定することができる筋肉硬さ測定装置を提供する。
【解決手段】 被測定部位に接触した状態で超音波をあてて、エコーを受信する探触子２と、探触子２が受信したエコーに基づいて、被測定部位の断層画像を作成する画像処理部３と、画像処理部３によって作成された断層画像を表示するディスプレイ４と、探触子２を被測定部位に押圧したときの押圧力を測定する圧力センサ５と、断層画像中における被測定部位の皮下脂肪Ｍ２よりも内側の筋肉層Ｍ３の押圧前後の厚さの変化量と、押圧力とに基づいて、筋肉層Ｍ３の圧縮率を演算する演算部６とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、人体の肩こりの程度などを指標するために、筋肉の硬さを測定する筋肉硬さ測定装置および筋肉硬さ測定方法に関するものである。

肩こりの程度などを直接測定して数値化することができないため、筋肉の硬さ（弾性）を測定することで肩こりの程度を指標する方法が知られている。そして、筋肉の硬さを測定する計器として、筋硬度計が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この筋硬度計は、例えば、被測定物に押し当てられた際にばねに抗して上方に移動する主針と、主針の移動量を測定するエンコーダモジュールと、エンコーダモジュールによる測定量を表示するディスプレイとを備えている。そして、主針を被測定物の表面（表皮）から押し当てて主針の移動量を測定することで、筋肉の硬さを主針の移動量として測定する。その結果、主針の移動量が小さければ筋肉が硬く、つまりこりが大きく、主針の移動量が大きければ筋肉が柔らかい、つまりこりが小さいと、測定、指標するものである。
特開平１０−１７９５２４号公報

ところで、上記のような筋硬度計では、主針を被測定物の表面から押し当てて測定するため、測定したい筋肉の硬さを適正に測定することができない。つまり、筋肉の上層には皮下脂肪が位置し、主針は皮下脂肪を介して筋肉を押していることになる。このため、皮下脂肪の厚みや脂質などによって、主針の移動量が変動し（影響され）、筋肉の硬さを適正に測定することができない。また、上記のような筋硬度計では、測定している部位の内部状態がわからないため、肩こりの程度などを適正に指標することができない。すなわち、例えば、肩に主針を押し当てる際に、肩の内部状態がわからないため、測定すべき適正な部位に主針を押し当てることが容易ではない。このため、肩こりの程度を適正に指標するために測定すべき部位の筋肉の硬さを適正に測定できず、また、測定のたびに主針を押し当てる部位が異なって測定結果の再現性（信頼性）を確保できなくなる。

そこでこの発明は、肩こりの程度などを指標するための筋肉の硬さをより適正に測定することができる筋肉硬さ測定装置および筋肉硬さ測定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、人体の肩こりの程度などを指標するために、筋肉の硬さを測定する筋肉硬さ測定装置であって、被測定部位に接触した状態で超音波をあてて、エコーを受信する探触子と、前記探触子が受信したエコーに基づいて、前記被測定部位の断層画像を作成する画像処理手段と、前記探触子を前記被測定部位に押圧したときの押圧力を測定する圧力センサと、前記断層画像中における前記被測定部位の皮下脂肪よりも内側の筋肉層の前記押圧前後の厚さの変化量と、前記押圧力とに基づいて、前記筋肉層の圧縮率を演算する演算手段と、を備えることを特徴としている。
（作用）
探触子を被測定部位に接触させて超音波をあてると、探触子がエコー（反射波）を受信して画像処理手段によって被測定部位の断層画像が作成される。次に、探触子を被測定部位に押圧すると、演算手段によって、筋肉層の押圧前後の変化量と圧力センサによって測定された押圧力とに基づいて、筋肉層の圧縮率が演算される。そして、圧縮率が大きい場合には、筋肉層が柔らかく、例えば肩こりが小さいことを指標し、圧縮率が小さい場合には、筋肉層が硬く、例えば肩こりが大きいことを指標することになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の筋肉硬さ測定装置において、前記画像処理手段によって作成された断層画像を表示する表示手段を備えることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の筋肉硬さ測定装置において、前記演算手段は、前記表示手段上で指定された筋肉層に対して前記圧縮率を演算することを特徴としている。
（作用）
表示手段上で筋肉層を指定すると、演算手段によって、指定された筋肉層の押圧前後の厚さの変化量に基づいて、当該筋肉層の圧縮率が演算される。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の筋肉硬さ測定装置において、前記演算手段は、前記押圧力が所定の値に達したときに前記演算を行うことを特徴としている。
（作用）
探触子を被測定部位に押圧し、圧力センサによって測定された押圧力が所定の値に達すると、演算手段によって筋肉層の圧縮率が演算される。

請求項５に記載の発明は、人体の肩こりの程度などを指標するために、筋肉の硬さを測定する筋肉硬さ測定方法であって、被測定体の断層画像を撮影する超音波撮影装置の探触子を前記被測定体に接触させて、前記断層画像を見ながら被測定部位を決定し、前記探触子を前記被測定部位に押圧し、前記断層画像中における前記被測定部位の皮下脂肪よりも内側の筋肉層の前記押圧前後の厚さの変化量と、前記押圧による押圧力とに基づいて、前記筋肉層の圧縮率を演算することを特徴としている。

請求項１および５に記載の発明によれば、被測定部位の皮下脂肪よりも内側の筋肉層の圧縮率を演算する。つまり、皮下脂肪を測定対象（演算対象）に含まないため、皮下脂肪の厚みや脂質などに影響されず、筋肉（筋肉層）の硬さを適正に測定することができる。

請求項２に記載の発明によれば、表示手段に表示された断層画像を見ながら、被測定部位の位置や内部状態を確認できる。このため、肩こりの程度などを適正に指標するために測定すべき被測定部位を正確に測定することができるとともに、同じ被測定部位を繰り返し正確に測定することができ、測定結果の再現性が高くなる。

請求項３に記載の発明によれば、表示手段上で指定した筋肉層の圧縮率が演算されるため、より適正な筋肉層を指定することで、肩こりの程度などをより適正に指標することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、被測定部位への押圧力が所定の値に達すると、筋肉層の圧縮率が演算される。このため、押圧力の所定値を、肩こりの程度などを適正に指標するのに適した値に設定することで、常に、より適正な圧縮率を演算すること、つまり筋肉の硬さをより適正に測定することができる。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この実施の形態に係る筋肉硬さ測定装置１の外観図であり、図２は、筋肉硬さ測定装置１の概略構成ブロック図である。この筋肉硬さ測定装置１は、人体（被測定体）Ｍの肩こりの程度などを指標するために、筋肉の硬さを測定する装置であり、主として、探触子２と、画像処理部（画像処理手段）３と、ディスプレイ（表示手段）４と、圧力センサ５と、演算部（演算手段）６と、スピーカ７と、記憶部８と、これらを制御などする中央制御部９とを備えている。また、画像処理部３、演算部６、スピーカ７、記憶部８および、中央制御部９は、装置本体１０内に配設されている。

探触子２と、画像処理部３と、ディスプレイ４とは、広く一般に知られ人体Ｍの断層画像を撮影する超音波撮影装置を構成している。すなわち、探触子２は箱状で、被測定部位に接触した状態で超音波を被測定部位にあてて、そのエコーを受信するプローブである。画像処理部３は、探触子２が受信したエコーに基づいて、被測定部位の断層画像を作成する（エコーを映像化する）処理部である。ここで、作成する断層画像とは、主として、Ｂモード画像を意味する。つまり、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、物質までの距離を縦軸にとり、エコーの振幅を横軸にとったグラフがＡモード画像であり、図５（ｂ）、図６（ｂ）に示すように、このＡモード画像の振幅を点の明るさ（輝度）として表示したものがＢモード画像である。そして、１本の超音波ビームでは１次元像しか得られないが、複数本の超音波ビームを被測定部位にあててそのエコーを受信することで、２次元像である断層画像が作成できるようになっている。ディスプレイ４は、画像処理部３によって作成された断層画像を表示するモニタである。そして、探触子２を人体Ｍに接触させた状態で移動させると、リアルタイムに画像処理部３によって断層画像が作成され、ディスプレイ４に断層画像が表示されるようになっている。

圧力センサ５は、探触子２を人体Ｍ（被測定部位）に押圧したときの押圧力を測定するセンサ（圧力計）である。この圧力センサ５は、図３に示すように、探触子２の背面２ａ側を覆う探触子カバー１１の内側に配設されている。すなわち、探触子カバー１１は立方体のカップ状で、その凹部１１ａに探触子２の背面２ａ側が装着した状態で、探触子２が探触子カバー１１に対して進退動できるようになっている。そして、探触子カバー１１の凹部１１ａの底面に、探触子２の背面２ａと対向して圧力センサ５が配設されている。さらに、探触子カバー１１の凹部１１ａの底面と探触子２の背面２ａとの間には、コイルばね１２が配設され、外力（押圧）を与えない状態では、探触子２の背面２ａと圧力センサ５との間にスペースが確保され、探触子２を人体Ｍなどに押し当てると、コイルばね１２が圧縮し、探触子２の背面２ａと圧力センサ５とが接触する。さらに、探触子２を人体Ｍなどに押圧すると、探触子２の背面２ａが圧力センサ５を押圧し、その押圧力が圧力センサ５によって測定されるようになっている。また、図３中符号１３は、探触子２および圧力センサ５と装置本体１０とを接続する通信ケーブルであり、探触子２からのエコーおよび、圧力センサ５からの測定信号を装置本体１０に送信などするものである。

演算部６は、断層画像中における被測定部位の皮下脂肪よりも内側の筋肉層の押圧前後の厚さ（長さ）の変化量と、そのときの押圧力とに基づいて、筋肉層の圧縮率を演算する処理部である。すなわち、人体Ｍの肩などの被測定部位の断層画像には、図４に示すように、表層から、皮膚Ｍ１、皮下脂肪Ｍ２、筋肉層Ｍ３、骨Ｍ４が映し出される。このうち、皮下脂肪Ｍ２と骨Ｍ４との間に位置する筋肉層Ｍ３のみを対象とし、この筋肉層Ｍ３の押圧前後の厚さの変化量に基づいて、筋肉層Ｍ３の圧縮率を演算する。ここで、筋肉層Ｍ３には、例えば被測定部位が肩の場合、僧帽筋と肩甲挙筋とを含む。

具体的には、図５に示すように、押圧前における皮下脂肪Ｍ２と筋肉層Ｍ３との堺Ｃ１と、筋肉層Ｍ３と骨Ｍ４との堺Ｃ２との距離を距離Ｌ１とする。また、図６に示すように、押圧状態における皮下脂肪Ｍ２と筋肉層Ｍ３との堺Ｃ１と、筋肉層Ｍ３と骨Ｍ４との堺Ｃ２との距離を距離Ｌ２とする。ここで、堺Ｃ１と堺Ｃ２とは、次のようにして割り出される。すなわち、Ａモード画像において、最初の（最上の）ピークＰ１と次のピークＰ２との谷間のピークＰ１側を堺Ｃ１とし、最後のピークＰｎとその前のピークＰ（ｎ−１）との谷間のピークＰｎ側を堺Ｃ２とする。そして、次の式に基づいて、圧縮率を演算する。

圧縮率％＝{（距離Ｌ１−距離Ｌ２）÷距離Ｌ１}×１００
また、この演算部６は、探触子２の被測定部位への押圧力が所定の値に達したときに演算を行うようになっている。すなわち、探触子２を被測定部位に押圧していき、上記のようにして圧力センサ５で測定された押圧力が所定の値に達すると、演算部６が圧縮率を演算する。これにより、常に、押圧力が所定値での圧縮率が演算される。ここで、押圧力の所定値は、肩こりの程度などを適正に指標するのに適した値、例えば３０Ｎに設定されている。ここで、後述するように、コイルばね１２による押圧力も被測定部位にかかるが、この押圧力は圧力センサ５による測定値には含まれない。このため、当該所定値を、適正な値（例えば３０Ｎ）からコイルばね１２による押圧力を差し引いた値としてもよい。

スピーカ７には、音源が接続され、探触子２の被測定部位への押圧力が所定の値に達したとき、つまり、演算部６によって圧縮率が演算される際に、シャッター音を発するようになっている。また、記憶部８は、画像処理部３によって作成された断層画像や、演算部６による演算結果（圧縮率）などを記憶するメモリである。

次に、このような構成の筋肉硬さ測定装置１の作動と、この装置１を用いた筋肉硬さ測定方法について説明する。ここでは、人体Ｍの肩こりの程度を知るために、肩の周辺の筋肉の硬さを測定する場合を例にして説明する。

まず、図７に示すように、肩の周辺にジェル１４を塗り、探触子２を押し当てた際に、探触子２と皮膚Ｍ１との間に空気層が形成されないようにする。ここで、探触子２の接触面（先端面）にジェル１４を塗ってもよい。次に、装置１を起動し、図８に示すように、探触子２を肩の周辺に押し当て、図９に示すように、探触子２を肩の周辺に密着させる。このとき、コイルばね１２が圧縮し、探触子２の背面２ａと圧力センサ５とが接触した状態となり、圧力センサ５の測定値はゼロとなっている。そして、この状態で探触子２を移動させると、上記のようにして、リアルタイムに断層画像が作成され、ディスプレイ４に断層画像が表示される。

ここで、探触子カバー１１と探触子２との間にはコイルばね１２が配設されており、探触子２の背面２ａと圧力センサ５とが接触する前においても、つまり、圧力センサ５の測定値がゼロであっても、コイルばね１２による押圧力が被測定部位にかかっている。そして、この押圧力が被測定部位にかかっていることによって、探触子２が肩の周辺に良好に密着し、安定した断層画像が得られるものである。

次に、断層画像を見ながら被測定部位を決定し、図１０に示すように、探触子２でその被測定部位を押圧していく。このとき、圧力センサ５によって押圧力が測定（検知）され、測定開始の状態を押圧前の状態とし、距離Ｌ１が割り出される。そして、上記のように、探触子２の被測定部位への押圧力が所定の値に達すると、スピーカ７からシャッター音が発せられるとともに、演算部６によって圧縮率が演算され、その演算結果がディスプレイ４に表示される。その結果、圧縮率が大きい場合には、筋肉層Ｍ３が柔らかく、肩こりが小さいことを指標し、圧縮率が小さい場合には、筋肉層Ｍ３が硬く、肩こりが大きいことを指標することになる。

以上のように、この筋肉硬さ測定装置１および筋肉硬さ測定方法によれば、被測定部位の皮下脂肪Ｍ２よりも内側の筋肉層Ｍ３の圧縮率を演算する。つまり、皮膚Ｍ１や皮下脂肪Ｍ２を測定対象（演算対象）に含まないため、測定結果が皮下脂肪Ｍ２の厚みや脂質などに影響されず、筋肉層Ｍ３（筋肉）の硬さを適正に測定することができる。しかも、被測定部位（被測定体）の断層画像を見ながら、被測定部位の位置や内部状態を確認できる。このため、肩こりの程度などを適正に指標するために測定すべき被測定部位を正確に測定することができるとともに、同じ被測定部位を繰り返し正確に測定することができ、測定結果の再現性が高くなる。この結果、例えば、肩こりの治療を受ける前に測定した被測定部位に対して、治療を受けた後に正確に再測定することが可能となり、測定結果に基づいて治療の効果をより適正に評価することが可能となる。

さらに、探触子２の被測定部位への押圧力が所定値に達すると、自動的に筋肉層Ｍ３の圧縮率が演算される。しかも、押圧力の所定値は、肩こりの程度などを適正に指標するのに適した値に設定されている。このため、常に、適正な押圧力に基づいて圧縮率を演算すること、つまり筋肉の硬さを適正に測定することができる。

ここで、この測定装置１および測定方法による測定結果を図１１に示す。この図は、片方の肩を１つの肩（ｎ＝１）とし、肩こりを自覚している人の１６の肩（ｎ＝１６）と、肩こりを自覚していない人の２４の肩（ｎ＝２４）とを対象として、上記の圧縮率を測定した結果である。その結果、肩こりが自覚されている肩の圧縮率は、約２２〜４３％であり、肩こりが自覚されていない肩の圧縮率は、約３３〜５７％であった。つまり、肩こりが自覚されている肩の圧縮率（軟らかさ）は、肩こりが自覚されていない肩の圧縮率よりも低かった。このことは、肩こりをしている肩の筋肉は、肩こりをしていない肩の筋肉よりも硬い、という一般的な認識と一致し、肩こりの程度などを上記の圧縮率で指標できることが確認された。

（実施の形態２）
この実施の形態では、任意のタイミングで圧縮率を演算できる点で、上記の実施の形態１と異なるものである。なお、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付して説明する。

探触子カバー１１には、図１２示すように、スイッチ１１ｂが設けられ、このスイッチ１１ｂを押すと、その信号が装置本体１０（中央制御部９）に送られ、演算部６が起動するようになっている。また、探触子２の被測定部位への押圧力、つまり、圧力センサ５による測定値が、逐次ディスプレイ４に表示されるようになっている。そして、ディスプレイ４で押圧力を見ながら、探触子２を被測定部位に押圧していき、所望の押圧力に達した時点でスイッチ１１ｂを押すと、演算部６によって圧縮率が演算されるものである。

ここで、実施の形態１では、押圧力を常に一定にして測定しているが、この実施の形態では、測定のたびに押圧力が異なり得る。このため、単位圧力（Ｐａ：パスカル）当たりの圧縮率％を次式によって演算することで、筋肉の硬さを測定している。

圧縮率％／Ｐａ＝{（距離Ｌ１−距離Ｌ２）÷距離Ｌ１}×１００／押圧力
以上のように、この実施の形態によれば、任意の押圧力で被測定部位を押圧した状態での圧縮率を演算することができる。このため、被測定部位の位置や質性などに応じて押圧力を変えて、筋肉の硬さを測定することができ、柔軟な測定が可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、皮下脂肪Ｍ２と筋肉層Ｍ３との堺Ｃ１と、筋肉層Ｍ３と骨Ｍ４との堺Ｃ２との距離の変化に基づいて、圧縮率を演算しているが、堺Ｃ１から堺Ｃ２の間の一定（特定）の筋肉層Ｍ３の厚さの変化に基づいて演算するようにしてもよい。また、例えば実施の形態１において、圧縮率を次式に基づいて演算し、圧縮率が大きい場合には、筋肉層Ｍ３が硬く、肩こりが大きいことを指標し、圧縮率が小さい場合には、筋肉層Ｍ３が柔らかく、肩こりが小さいことを指標するようにしてもよい。

圧縮率％＝（距離Ｌ２÷距離Ｌ１）×１００
さらに、ディスプレイ４をタッチパネルとし、ディスプレイ４上で押圧前の筋肉層Ｍ３と押圧後の筋肉層Ｍ３とを指定すると、指定された筋肉層Ｍ３の厚さに基づいて、圧縮率を演算するようにしてもよい。これにより、指定した任意の筋肉層Ｍ３の圧縮率が演算され、より適正な筋肉層Ｍ３を指定することで、肩こりの程度などをより適正に指標することが可能となる。また、肩こりの程度などを指標するのに適した筋肉層Ｍ３の一部のみの圧縮率を演算することが可能となる。なお、上記の実施の形態では、肩こりの程度を知るために、筋肉の硬さを測定する場合について説明したが、足や腕の筋肉の疲れの程度などを知るために、足や腕などの筋肉の硬さを測定するのにも適用できることは勿論である。

以上のように、この発明に係る筋肉硬さ測定装置および筋肉硬さ測定方法は、肩こりの程度などを指標するための筋肉の硬さをより適正に測定することができる装置および方法として極めて有用である。

この発明の実施の形態１に係る筋肉硬さ測定装置の外観図である。 図１の筋肉硬さ測定装置の概略構成ブロック図である。 図１の筋肉硬さ測定装置の圧力センサの配設位置を示す図（一部断面図）である。 図１の筋肉硬さ測定装置によって撮影した断層画像のイメージ図である。 被測定部位を押圧する前に、図１の筋肉硬さ測定装置によって撮影した断層画像のＡモード画像（ａ）とＢモード画像（ｂ）とを示す図である。 被測定部位を押圧した状態で、図１の筋肉硬さ測定装置によって撮影した断層画像のＡモード画像（ａ）とＢモード画像（ｂ）とを示す図である。 図１の筋肉硬さ測定装置の探触子を人体に接触させる前に、人体にジェルを塗った状態を示す図である。 図７の状態の後に、探触子を人体の肩に押し当てた状態を示す図である。 探触子を被測定部位（肩）に密着させた状態を示す図である。 探触子で被測定部位（肩）を押圧した状態を示す図である。 図１の筋肉硬さ測定装置による測定結果を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る筋肉硬さ測定装置の探触子カバーなどを示す図（一部断面図）である。

符号の説明

１ 筋肉硬さ測定装置
２ 探触子
２ａ 背面
３ 画像処理部（画像処理手段）
４ ディスプレイ（表示手段）
５ 圧力センサ
６ 演算部（演算手段）
７ スピーカ
８ 記憶部
９ 中央制御部
１０ 装置本体
１１ 探触子カバー
１１ａ 凹部
１１ｂ スイッチ
１２ コイルばね
１３ 通信ケーブル
１４ ジェル
Ｍ 人体（被測定体）
Ｍ１ 皮膚
Ｍ２ 皮下脂肪
Ｍ３ 筋肉層
Ｍ４ 骨
Ｃ１ 皮下脂肪と筋肉層との堺
Ｃ２ 筋肉層と骨との堺
Ｌ１ 非押圧状態でのＣ１とＣ２との距離
Ｌ２ 押圧状態でのＣ１とＣ２との距離

Claims (5)

1. 人体の肩こりの程度などを指標するために、筋肉の硬さを測定する筋肉硬さ測定装置であって、
   被測定部位に接触した状態で超音波をあてて、エコーを受信する探触子と、
   前記探触子が受信したエコーに基づいて、前記被測定部位の断層画像を作成する画像処理手段と、
   前記探触子を前記被測定部位に押圧したときの押圧力を測定する圧力センサと、
   前記断層画像中における前記被測定部位の皮下脂肪よりも内側の筋肉層の前記押圧前後の厚さの変化量と、前記押圧力とに基づいて、前記筋肉層の圧縮率を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする筋肉硬さ測定装置。
2. 前記画像処理手段によって作成された断層画像を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の筋肉硬さ測定装置。
3. 前記演算手段は、前記表示手段上で指定された筋肉層に対して前記圧縮率を演算することを特徴とする請求項２に記載の筋肉硬さ測定装置。
4. 前記演算手段は、前記押圧力が所定の値に達したときに前記演算を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の筋肉硬さ測定装置。
5. 人体の肩こりの程度などを指標するために、筋肉の硬さを測定する筋肉硬さ測定方法であって、
   被測定体の断層画像を撮影する超音波撮影装置の探触子を前記被測定体に接触させて、前記断層画像を見ながら被測定部位を決定し、
   前記探触子を前記被測定部位に押圧し、
   前記断層画像中における前記被測定部位の皮下脂肪よりも内側の筋肉層の前記押圧前後の厚さの変化量と、前記押圧による押圧力とに基づいて、前記筋肉層の圧縮率を演算することを特徴とする筋肉硬さ測定方法。