JP4316745B2

JP4316745B2 - Muscle fatigue monitor

Info

Publication number: JP4316745B2
Application number: JP28975499A
Authority: JP
Inventors: 剛弘黒野; 恒彦竹内; 隆仁加藤
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1999-10-12
Filing date: 1999-10-12
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2019-10-12
Also published as: JP2001104288A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各生体毎の筋肉の疲労度を評価するために用いられる筋疲労モニタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、筋肉の疲労度を把握するためには、筋組織を取り出す方法、カテーテルを挿入する血液分析方法、指に針を刺して採取した少量の血液から乳酸の量を測定する方法など、いわゆる侵襲的な方法が用いられてきた。一方で、近年、光技術を用いて筋肉血中内の酸素濃度を計測する装置により、非侵襲な方法で、筋肉中の酸素濃度をリアルタイムで計測し、その時間変化から被験者の最大負荷量や最大酸素摂取量を推測することが可能となっている（特開平６−１４２０８６号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光技術を用いて筋肉の疲労度を計測する装置は未だ存在しない。筋肉が疲労している状態と疲労していない状態とでは、一定の負荷に対して発揮できる筋力が異なってくる。このため、筋肉の発揮筋力を測定したとき、一定の負荷に対して被験者の発揮筋力が弱いのか、疲労により発揮筋力が低下しているのかを判断することが難しかった。そのため、筋疲労度をモニタしながら、非侵襲な手法で科学的にトレーニングすることが可能な光技術応用型装置の開発要求が高まっている。
【０００４】
そこで本発明は、光技術を用いた非侵襲な手法により、科学的に筋疲労をモニタできる装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る筋疲労モニタは、被験者に所定の運動負荷を与える負荷供給手段と、被験者が運動負荷を与えられている状態で、運動負荷が与えられている筋肉に光を照射する光照射手段と、光照射手段からの戻り光を受光する受光手段とを有し、戻り光に基づいて血中の酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、測定中の酸素濃度の最小値を検出する最小値検出手段と、測定中の酸素濃度と最小値検出手段で検出された最小酸素濃度との差分を演算する演算手段と、演算された差分から筋疲労度を判断する判断手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
これにより、被験者に所定の負荷を与えながら光技術を用いて筋肉血中の酸素濃度の時間的変化を測定し、測定された酸素濃度の最小値とある時点での酸素濃度の差分を演算することにより、その時点での筋肉の疲労度を推定およびモニタすることができる。
【０００７】
また、本発明に係る筋疲労モニタは、測定する酸素濃度が酸素飽和度であることを特徴としてもよい。負荷を印加した状態で測定された酸素飽和度は、筋肉の運動強度に関係なく発揮筋力と相関関係を有しているため、酸素飽和度の時間的変化を測定し、その時測定された酸素飽和度の最小値とある時点での酸素飽和度の差分を直接演算することにより、その時点での筋肉の疲労度を推定およびモニタすることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施形態の説明に先立ち、本発明を完成するに至った経緯を説明する。本発明は、血中の酸素濃度により筋肉の疲労度を推定する筋疲労モニタに関するものであるが、本発明者は、いわゆる発揮筋力と血中の酸素濃度との相関関係に着目した。すなわち、筋肉が筋力を発揮すると酸素が消費されるため、血中の酸素濃度が減少する。したがって、血中の酸素濃度を検出することにより、筋肉が発揮している筋力が推定できる、と本発明者は考えた。
【０００９】
一方、発揮筋力と筋肉の疲労度合との相関関係に着目すると、筋肉に対して一定の負荷を印加した場合には、その負荷に対応した筋力が発揮されるが、筋肉が疲労してくると負荷に応じた筋力が発揮できなくなると考えられる。したがって、上記した二通りの相関関係を考慮すれば、酸素濃度の変化を測定することにより、筋肉の疲労度を推定できる、と本発明者は考えた。
【００１０】
ここで、血中の酸素濃度を示す要素にはＨｂＯ２，Ｈｂ，ｔ−Ｈｂ，ＳＯ２等が知られているが、本発明においてはＳＯ２（酸素飽和度）を用いるのが最も望ましい。なぜなら、酸素飽和度は運動強度の変化に影響されず、筋肉の運動量に対応して変化するため、酸素飽和度を測定することにより正確に発揮筋力を推定でき、したがって正確な筋疲労を推定できるからであり、しかも、酸素飽和度は簡便かつ非侵襲な光学的手法により、正確に測定することが可能だからである。
【００１１】
これに対し、他の要素であるＨｂＯ２，Ｈｂ，ｔ−Ｈｂ等については、例えばｔ−Ｈｂは運動強度により変化し、ｔ−Ｈｂが変化するとＨｂＯ２，Ｈｂも影響を受けるため、酸素飽和度を用いた推定手法に比べて劣る。しかし、後述のように測定値を補正処理することにより、酸素飽和度を用いた手法と同程度の正確な筋疲労をモニタできる。
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１に、本実施形態にかかる筋疲労モニタの概略図を示す。本実施形態の筋疲労モニタは、負荷印加装置１と、酸素飽和度測定器２と、発揮筋力推定部と筋疲労測定部とから構成されている。
【００１４】
発揮筋力測定部は、後述する被験者の酸素飽和度と発揮筋力の関係である相関テーブルを記憶し、相関テーブルをもとに酸素飽和度測定器２で測定された酸素飽和度を発揮筋力に変換する変換テーブル３と、推定した発揮筋力を表示する発揮筋力推定値表示部４とを備えている。
【００１５】
筋疲労測定部は、酸素飽和度測定器２で測定された酸素飽和度の最小値を検出する最小値検出部５と、最小値検出部５で検出された酸素飽和度の最小値を記録すると共に、被験者の性別、体格などの個人データが記憶されている個人ＩＤ６の情報を記録する記録部７とを備えている。更に、酸素飽和度測定器２で測定された酸素飽和度と最小値検出器５で検出された最小酸素飽和度との差分を演算する差分演算器８と、差分演算器８で演算した差分により筋疲労度を判断する筋疲労波形判断部９と、筋疲労波形判断部９で筋肉に疲労が生じていると判断した場合にセットされる疲労状態ゲート１０と、後述するように差分演算部８で演算した差分を疲労度として疲労度レベルを表示する疲労度レベル表示部１１とを備えている。
【００１６】
次に、図１に示す筋疲労モニタの作用を説明する。あらかじめ、相関テーブルは変換テーブル８に入力され、また、個人ＩＤ６に記憶されている情報は記録部７に記録されているとする。まず、負荷印加装置１が被験者の筋肉に所定の負荷を印加するように設定する。次に、近赤外線による酸素飽和度測定器２の光源および検出器のプローブ（図示せず）を、計測の対象である筋肉（本実施形態では上腕二頭筋）に光が伝播する適当な距離（本実施形態では３ｃｍ）で装着する。その後、酸素飽和度測定器２を動作させ、最小値検出器５のスタートスイッチ５ａをＯＮにする。
【００１７】
次に、負荷印加装置１によりアイソメトリック（等尺性）の所定の負荷を被験者の上腕二等筋に印加する。具体的には固定して動かない棒を中心として手前に引くように上腕二頭筋に力を発揮させる。そして、その状態で酸素飽和度測定器２により測定された酸素飽和度は、変換テーブル３、最小値検出器５および差分演算部８に送られる。
【００１８】
図１に示すように、変換テーブル３では、あらかじめ入力されていた被験者の相関テーブルにより、測定された酸素飽和度に対応した発揮筋力を推定する。推定した発揮筋力は発揮筋力推定値表示部４に送られ、表示される。
【００１９】
ここで、相関テーブルから発揮筋力を推定する方法を説明する。前述したように、筋肉がある一定の負荷を与えられ、それに対応した筋力を発揮すると、筋肉血中の酸素が消費されるために筋肉血中の酸素飽和度がその筋肉の発揮筋力に対応して減少する。つまり、筋力を発揮していないときの酸素飽和度に対して、発揮筋力が大きければ酸素飽和度は大きく減少し、発揮筋力が小さければ酸素飽和度の減少率も小さい。この様に、発揮筋力と酸素飽和度は、ある一定の相関関係を示しており、その関係をグラフにすると図２のようになる。
【００２０】
図２に示されるように、発揮筋力が増大すると、酸素飽和度が減少する。このグラフを酸素飽和度と発揮筋力の相関テーブルと呼ぶことにする。酸素飽和度と発揮筋力の関係は、各被験者の持っている運動能力によって異なるため、各被験者毎に対応する相関テーブルが作成される。この相関テーブルを利用すれば、被験者から測定した酸素飽和度から対応する発揮筋力を推定することができ、この方法を利用して、図１における変換テーブル３では、発揮筋力を推定している。
【００２１】
図１に示すように、筋疲労測定部の最小値検出部５では、酸素飽和度測定器２で測定された時間経過によって変化する酸素飽和度の最小値を検出する。検出された最小値は記録部７において記憶されるが、更なる最小値が検出された場合、その値は書き直されて新たな最小値が記録される。記録された最小値は差分演算器８に送られ、酸素飽和度測定器２より測定された酸素飽和度との差分を演算する。
【００２２】
演算された差分は筋疲労波形判断部９に送られ、測定された酸素飽和度が記録されている最小値より小さければ疲労は生じておらず、大きければ疲労が生じていると判断する。疲労が生じていないと判断された場合は、そのまま酸素飽和度の測定を継続する。疲労が生じていると判断された場合は、疲労状態ゲート１０をセットし、差分演算器８で演算された差分を筋疲労度として疲労度レベル表示部１１で表示する。
【００２３】
所定時間経過後、被験者に加えていた負荷を取り除く。その後、酸素飽和度測定器２の測定を終了し、最小検出器５のストップスイッチ５ｂにより検出をストップする。このとき、疲労状態ゲート１０はリセットされる。
【００２４】
ここで、酸素飽和度の最小値と疲労時の酸素飽和度との差分から疲労度を推定する方法について説明する。前述したように、一定の負荷を筋肉に与えると、それに対応した筋力が発揮され、一定の酸素飽和度が測定される。ところが、負荷を与えた状態が継続すると、筋肉に疲労が生じてくる。その様子を図３に示す。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、負荷を印加した状態が継続すると筋肉が疲労し、筋肉疲労時に発生する乳酸の量が増加していく。これに伴い、酸素飽和度も増加しており（図３（ｂ））、これに対応して発揮筋力が減少している（図３（ｃ））。この図より、本来与えられている負荷に対応した筋力が発揮できていれば、酸素飽和度は最小値を示すが、筋肉が疲労して本来の筋力が発揮できなくなると、それに対応して酸素飽和度が増加することが分かる。つまり、負荷印加状態で酸素飽和度を測定し、測定された最小酸素飽和度よりもある時点での酸素飽和度が大きければ、筋肉に疲労が生じていると判断でき、最小酸素飽和度と疲労状態における酸素飽和度の差分により、筋肉の疲労度を推定することができる。
【００２６】
図１に、発揮筋力推定値表示部４および疲労度レベル表示部１１で表示された発揮筋力および疲労度の時間変化を図１（ａ）および（ｂ）に示す。負荷印加時間が経過するに連れて筋力が疲労し、発揮筋力が減少するのと同時に疲労度が大きくなっていく様子がわかる。
【００２７】
以上のように、本実施形態の筋疲労モニタでは、光技術を用いた非侵襲な方法で被験者に負荷を印加した状態での発揮筋力および疲労度を測定することができる。但し、発揮筋力測定において、被験者の運動能力が変化することによって相関テーブルも変化するので、より正確に発揮筋力を推定するには随時相関テーブルを測定し直す必要がある。
【００２８】
なお、本実施形態はこれに限られるものではない。例えば、図１の筋疲労モニタにおいて、発揮筋力推定部は設けなくてもよい。また、疲労度の表示方法において、負荷をかけていない状態での酸素飽和度と、最小酸素飽和度との差分を１００％とし、疲労の時間経過をパーセント表示してもよい。また、本実施形態では上腕二頭筋についての筋疲労をモニタしたが、その他の筋肉に本実施形態の筋疲労モニタを応用することはもちろん可能である。
【００２９】
また、血中酸素濃度の要素であるｔ−Ｈｂ，ＨｂＯ２およびＨｂは、運動強度によりｔ−Ｈｂが変動する影響を受けるためにｔ−Ｈｂ，ＨｂＯ２およびＨｂの測定値からは正確に発揮筋力を推定できないと前述した。しかし、ｔ−Ｈｂの変動分を補正処理し、それに応じてＨｂＯ２およびＨｂの測定値を補正することにより、その補正値と発揮筋力との正確な相関関係、つまり相関テーブルを得ることができる。そのため、本実施形態では測定対象を酸素飽和度としたが、ｔ−Ｈｂ，ＨｂＯ２およびＨｂの値を測定し、補正することによっても、被験者の発揮筋力や疲労度を求めることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の筋疲労モニタは、所定の負荷を印加した状態で、光技術を用いて血中の酸素飽和度を測定し、負荷印加時の最小酸素飽和度と時間経過にともない変化する酸素飽和度の差分を演算することにより、筋疲労度をリアルタイムに推定することが可能である。これを利用すれば、時間経過による疲労度レベルの変化や被験者の積極的な疲労回復の効果をチェックすることもでき、科学的な運動トレーニングを非侵襲な方法で且つ簡易な装置によって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の概略図を示す図である。
（ａ）発揮筋力の時間経過による変化を示す図である。
（ｂ）疲労度の時間経過による変化を示す図である。
【図２】酸素飽和度と発揮筋力の相関テーブルを示す図である。
【図３】筋肉に疲労が生じるまで負荷を印加したときの（ａ）乳酸、（ｂ）酸素飽和度，（ｃ）発揮筋力の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１…負荷印加装置、２…酸素飽和度推定装置、３…変換テーブル、４…発揮筋力推定値表示部、５…最小値検出部、６…個人ＩＤ、７…記録部、８…差分演算部、９…筋疲労波形判断部、１０…疲労状態ゲート、１１…疲労度レベル表示部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a muscle fatigue monitor used for evaluating the degree of muscle fatigue for each living body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to grasp the degree of muscle fatigue, so-called invasive methods such as a method of taking out muscle tissue, a blood analysis method of inserting a catheter, a method of measuring the amount of lactic acid from a small amount of blood collected by inserting a needle into a finger, etc. Methods have been used. On the other hand, in recent years, a device that measures the oxygen concentration in muscle blood using optical technology has been used to measure the oxygen concentration in muscle in real time in a non-invasive manner. It is possible to estimate the maximum oxygen intake (Japanese Patent Laid-Open No. 6-142086).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is still no device for measuring muscle fatigue using optical technology. The muscle strength that can be exerted with respect to a certain load differs between the state in which the muscle is fatigued and the state in which the muscle is not fatigued. For this reason, when measuring the muscle strength, it was difficult to determine whether the subject's strength was weak for a certain load or whether the strength was reduced due to fatigue. For this reason, there is an increasing demand for development of an optical technology application type apparatus capable of scientific training by a non-invasive technique while monitoring muscle fatigue.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus capable of scientifically monitoring muscle fatigue by a non-invasive technique using optical technology.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a muscle fatigue monitor according to the present invention includes a load supply unit that applies a predetermined exercise load to a subject, and a muscle that is provided with an exercise load while the subject is provided with the exercise load. A light irradiating means for irradiating light and a light receiving means for receiving the return light from the light irradiating means, and an oxygen concentration measuring means for measuring the oxygen concentration in the blood based on the return light; Minimum value detecting means for detecting the minimum concentration value, calculating means for calculating the difference between the oxygen concentration being measured and the minimum oxygen concentration detected by the minimum value detecting means, and determining the degree of muscle fatigue from the calculated difference And a judging means.
[0006]
This measures the temporal change in oxygen concentration in muscle blood using optical technology while applying a predetermined load to the subject, and calculates the difference between the minimum value of the measured oxygen concentration and the oxygen concentration at a certain point in time. This makes it possible to estimate and monitor the degree of muscle fatigue at that time.
[0007]
The muscle fatigue monitor according to the present invention may be characterized in that the oxygen concentration to be measured is oxygen saturation. Since the oxygen saturation measured with the load applied has a correlation with the exerted muscle strength regardless of the muscle exercise intensity, the temporal change in the oxygen saturation was measured, and the oxygen saturation measured at that time was measured. By directly calculating the difference between the minimum value of the degree and the oxygen saturation at a certain point in time, the degree of muscle fatigue at that point can be estimated and monitored.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Prior to the description of the embodiments, the background to the completion of the present invention will be described. The present invention relates to a muscle fatigue monitor that estimates the degree of muscle fatigue based on the oxygen concentration in the blood. The present inventor has focused on the correlation between so-called exerted muscle strength and the oxygen concentration in the blood. That is, oxygen is consumed when the muscle exerts muscular strength, so the oxygen concentration in the blood decreases. Therefore, the present inventor considered that the muscle strength exerted by the muscle can be estimated by detecting the oxygen concentration in the blood.
[0009]
On the other hand, paying attention to the correlation between the exerted muscle strength and the degree of muscle fatigue, when a certain load is applied to the muscle, the muscle strength corresponding to that load is demonstrated, but when the muscle becomes tired It is considered that the muscular strength corresponding to the load cannot be exhibited. Therefore, the present inventor considered that the fatigue level of the muscle can be estimated by measuring the change in the oxygen concentration in consideration of the above two correlations.
[0010]
Here, HbO2, Hb, t-Hb, SO2 and the like are known as factors indicating the oxygen concentration in the blood. In the present invention, it is most desirable to use SO2 (oxygen saturation). Because oxygen saturation is not affected by changes in exercise intensity and changes according to the amount of exercise of muscles, it is possible to estimate muscle strength accurately by measuring oxygen saturation, and therefore accurate muscle fatigue can be estimated This is because the oxygen saturation can be accurately measured by a simple and non-invasive optical technique.
[0011]
On the other hand, for other elements such as HbO2, Hb, and t-Hb, for example, t-Hb changes depending on exercise intensity, and when t-Hb changes, HbO2 and Hb are also affected. It is inferior to the estimation method used. However, by correcting the measured value as described later, it is possible to monitor muscle fatigue as accurate as the method using oxygen saturation.
[0012]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted.
[0013]
FIG. 1 shows a schematic diagram of a muscle fatigue monitor according to the present embodiment. The muscle fatigue monitor according to the present embodiment includes a load application device 1, an oxygen saturation measuring device 2, a muscular strength estimation unit, and a muscle fatigue measurement unit.
[0014]
The muscular strength measuring unit stores a correlation table that is a relationship between the oxygen saturation of the subject and muscular strength, which will be described later, and converts the oxygen saturation measured by the oxygen saturation measuring device 2 into muscular strength based on the correlation table. A conversion table 3 to be displayed, and a muscular strength estimated value display unit 4 to display the estimated muscular strength.
[0015]
The muscle fatigue measurement unit records a minimum value detection unit 5 that detects a minimum value of oxygen saturation measured by the oxygen saturation measuring device 2 and a minimum value of oxygen saturation detected by the minimum value detection unit 5. In addition, a recording unit 7 is provided for recording information of a personal ID 6 in which personal data such as the gender and physique of the subject is stored. Furthermore, a difference calculator 8 that calculates the difference between the oxygen saturation measured by the oxygen saturation measuring instrument 2 and the minimum oxygen saturation detected by the minimum value detector 5, and the difference calculated by the difference calculator 8 A muscle fatigue waveform determining unit 9 that determines the degree of muscle fatigue, a fatigue state gate 10 that is set when the muscle fatigue waveform determining unit 9 determines that the muscle is fatigued, and a difference calculating unit 8 as described later. And a fatigue level display unit 11 for displaying the fatigue level using the difference calculated in step 1 as the fatigue level.
[0016]
Next, the operation of the muscle fatigue monitor shown in FIG. 1 will be described. It is assumed that the correlation table is input to the conversion table 8 in advance, and the information stored in the personal ID 6 is recorded in the recording unit 7 in advance. First, the load applying device 1 is set to apply a predetermined load to the subject's muscle. Next, the light source of the oxygen saturation measuring device 2 by near infrared rays and the probe (not shown) of the detector are used to transmit light to the muscle to be measured (biceps brachii in this embodiment). (In this embodiment, 3 cm). Thereafter, the oxygen saturation measuring device 2 is operated, and the start switch 5a of the minimum value detector 5 is turned on.
[0017]
Next, a predetermined isometric (isometric) load is applied to the subject's biceps muscle by the load application device 1. Specifically, force the biceps to exert its power as if it were pulled forward with a fixed and non-moving stick as the center. In this state, the oxygen saturation measured by the oxygen saturation measuring device 2 is sent to the conversion table 3, the minimum value detector 5, and the difference calculation unit 8.
[0018]
As shown in FIG. 1, in the conversion table 3, the muscular strength corresponding to the measured oxygen saturation is estimated based on the correlation table of the subject input in advance. The estimated muscular strength is sent to the muscular strength estimated value display unit 4 and displayed.
[0019]
Here, a method for estimating the muscular strength from the correlation table will be described. As described above, when a muscle is given a certain load and exerts a corresponding muscle strength, oxygen in the muscle blood is consumed, so the oxygen saturation in the muscle blood corresponds to the muscle strength exerted by the muscle. Decrease. That is, with respect to the oxygen saturation when the muscle strength is not exerted, the oxygen saturation is greatly reduced if the muscle strength is large, and the decrease rate of the oxygen saturation is small if the muscle strength is small. In this way, the muscular strength and the oxygen saturation have a certain correlation, and the relationship is shown in FIG.
[0020]
As shown in FIG. 2, as the muscular strength increases, the oxygen saturation decreases. This graph is called a correlation table between oxygen saturation and muscular strength. Since the relationship between oxygen saturation and muscular strength varies depending on the exercise ability of each subject, a correlation table corresponding to each subject is created. If this correlation table is used, the corresponding muscular strength can be estimated from the oxygen saturation measured from the subject, and the muscular strength is estimated in the conversion table 3 in FIG. 1 using this method.
[0021]
As shown in FIG. 1, the minimum value detection unit 5 of the muscle fatigue measurement unit detects the minimum value of the oxygen saturation that changes with the passage of time measured by the oxygen saturation measuring device 2. The detected minimum value is stored in the recording unit 7, but when a further minimum value is detected, the value is rewritten and a new minimum value is recorded. The recorded minimum value is sent to the difference calculator 8, and the difference from the oxygen saturation measured by the oxygen saturation measuring device 2 is calculated.
[0022]
The calculated difference is sent to the muscle fatigue waveform determination unit 9, and if the measured oxygen saturation is smaller than the recorded minimum value, fatigue is not generated, and if it is larger, it is determined that fatigue has occurred. If it is determined that no fatigue has occurred, the measurement of oxygen saturation is continued as it is. When it is determined that fatigue has occurred, the fatigue state gate 10 is set, and the difference calculated by the difference calculator 8 is displayed on the fatigue level display unit 11 as the muscle fatigue level.
[0023]
After a predetermined time has elapsed, the load applied to the subject is removed. Thereafter, the measurement of the oxygen saturation measuring device 2 is terminated, and the detection is stopped by the stop switch 5b of the minimum detector 5. At this time, the fatigue state gate 10 is reset.
[0024]
Here, a method for estimating the fatigue level from the difference between the minimum value of the oxygen saturation level and the oxygen saturation level during fatigue will be described. As described above, when a certain load is applied to the muscle, the corresponding muscular strength is exhibited, and a certain oxygen saturation is measured. However, if the state where the load is applied continues, the muscles become fatigued. This is shown in FIG.
[0025]
As shown to Fig.3 (a), when the state which applied the load continues, a muscle will be fatigued and the quantity of the lactic acid generated at the time of muscle fatigue will increase. Along with this, the oxygen saturation is also increasing (FIG. 3B), and the muscular strength is correspondingly decreasing (FIG. 3C). From this figure, if the muscle strength corresponding to the originally applied load can be exhibited, the oxygen saturation shows the minimum value, but if the muscle fatigues and the original muscle strength cannot be exhibited, the oxygen saturation is correspondingly reduced. It can be seen that the degree of saturation increases. In other words, when the oxygen saturation is measured with a load applied, and the oxygen saturation at a certain point in time is greater than the measured minimum oxygen saturation, it can be determined that the muscle is fatigued. The degree of muscle fatigue can be estimated from the difference in oxygen saturation in the state.
[0026]
FIGS. 1A and 1B show temporal changes in the exerted muscle strength and the fatigue level displayed on the estimated muscle strength estimated value display unit 4 and the fatigue level display unit 11 in FIG. It can be seen that as the load application time elapses, the muscular strength becomes fatigued and the fatigue strength increases at the same time as the muscular strength decreases.
[0027]
As described above, the muscle fatigue monitor of the present embodiment can measure the muscular strength and the degree of fatigue in a state where a load is applied to the subject by a non-invasive method using optical technology. However, in the measurement of the muscular strength, the correlation table changes as the exercise ability of the subject changes. Therefore, in order to estimate the muscular strength more accurately, it is necessary to measure the correlation table again as needed.
[0028]
Note that the present embodiment is not limited to this. For example, in the muscle fatigue monitor of FIG. 1, the muscular strength estimation unit may not be provided. Further, in the fatigue level display method, the difference between the oxygen saturation level in a state where no load is applied and the minimum oxygen saturation level may be 100%, and the fatigue time may be displayed as a percentage. In the present embodiment, muscle fatigue of the biceps brachii is monitored, but it is of course possible to apply the muscle fatigue monitor of this embodiment to other muscles.
[0029]
In addition, t-Hb, HbO2 and Hb, which are elements of blood oxygen concentration, are affected by fluctuations in t-Hb depending on exercise intensity. It was mentioned above that it cannot be estimated. However, by correcting the variation of t-Hb and correcting the measured values of HbO2 and Hb accordingly, it is possible to obtain an accurate correlation between the corrected value and the muscular strength, that is, a correlation table. Therefore, although the measurement target is oxygen saturation in this embodiment, it is also possible to obtain the subject's muscular strength and fatigue level by measuring and correcting the values of t-Hb, HbO2, and Hb.
[0030]
【The invention's effect】
As described above in detail, the muscle fatigue monitor of the present invention measures the oxygen saturation in the blood using an optical technique in a state where a predetermined load is applied, and determines the minimum oxygen saturation at the time of applying the load. It is possible to estimate the muscle fatigue level in real time by calculating the difference in oxygen saturation that changes with time. By using this, it is possible to check the change of fatigue level over time and the effect of the subject's active fatigue recovery, and to realize scientific exercise training in a non-invasive manner and with a simple device Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic diagram of an embodiment.
(A) It is a figure which shows the change by time passage of demonstrable muscular strength.
(B) It is a figure which shows the change by the time passage of a fatigue degree.
FIG. 2 is a diagram showing a correlation table between oxygen saturation and muscular strength.
FIG. 3 is a graph showing temporal changes in (a) lactic acid, (b) oxygen saturation, and (c) exerted muscle strength when a load is applied until fatigue occurs in the muscle.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Load application apparatus, 2 ... Oxygen saturation estimation apparatus, 3 ... Conversion table, 4 ... Demonstrative muscle strength estimated value display part, 5 ... Minimum value detection part, 6 ... Individual ID, 7 ... Recording part, 8 ... Difference calculating part , 9 ... Muscle fatigue waveform judgment part, 10 ... Fatigue state gate, 11 ... Fatigue level display part

Claims

Load supply means for applying a predetermined exercise load to the subject;
A light irradiating means for irradiating light to the muscle to which the exercise load is applied, and a light receiving means for receiving return light from the light irradiating means in a state where the subject is given the exercise load; , Oxygen concentration measuring means for measuring the oxygen concentration in the blood based on the return light,
Minimum value detecting means for detecting the minimum value of the oxygen concentration during measurement;
A computing means for computing a difference between the oxygen concentration being measured and the minimum oxygen concentration detected by the minimum value detecting means;
A muscle fatigue monitor comprising: a judgment unit that judges a muscle fatigue level from the calculated difference.

The muscle fatigue monitor according to claim 1, wherein the oxygen concentration is oxygen saturation.