JP2019058211A - Optimum exercise intensity determination device and optimum exercise intensity determination method - Google Patents

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栄 大村
Sakae Omura
栄 大村
理 齊藤
Osamu Saito
理 齊藤
昂 唐澤
Noboru Karasawa
昂 唐澤
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Abstract

To provide an inexpensive and accurate optimum exercise intensity determination device.SOLUTION: An optimum exercise intensity determination device includes: a contraction time detection part for detecting a contraction time of the ventricle of a measurement object person based on measurement data, which is at least one of cardiac sound data and electrocardiographic data on the measurement object person measured in load testing; a heartbeat time detection part for detecting one heartbeat time of the measurement object person based on the measurement data; and an optimum exercise intensity determination part for determining the optimum exercise intensity of the measurement object person based on a contraction time ratio, which is a ratio of the contraction time detected by the contraction time detection part to the one heartbeat time detected by the heartbeat time detection part, and an exercise load applied to the measurement object person in the load testing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、至適運動強度決定装置および至適運動強度決定方法に関する。   The present invention relates to an optimal exercise intensity determination device and an optimal exercise intensity determination method.

近年、健康の維持・改善における運動の効果が多くの臨床研究で明らかになり、糖尿病などの生活習慣病や心臓病などの治療の方法として、運動療法が実施されるようになってきた。運動療法の中心は、ウォーキングやサイクリングなどの有酸素運動であるが、有酸素運動をより安全かつ効果的に行うためには、個人毎に最適な運動強度(以下、「至適運動強度」と呼ぶ)を調べ、その至適運動強度で運動を行うことが重要である。
ここで、至適運動強度の測定方法としては、測定対象者に漸増的に運動負荷を与えながら呼気ガスを収集して分析を行うCPX検査(心肺運動負荷検査)が一般的である。CPX検査では、呼気ガス分析で求まる酸素摂取量と二酸化炭素排出量とから、有酸素運動と無酸素運動との境界付近の運動強度(ATポイント)を決定して至適運動強度とする。
In recent years, the effects of exercise in maintaining and improving health have been clarified in many clinical studies, and exercise therapy has come to be implemented as a method for treating lifestyle-related diseases such as diabetes and heart disease. The center of exercise therapy is aerobic exercise such as walking and cycling, but in order to perform aerobic exercise more safely and effectively, the exercise intensity optimum for each individual (hereinafter referred to as “optimum exercise intensity” It is important to examine and exercise at its optimal exercise intensity.
Here, as a method of measuring the optimum exercise intensity, a CPX test (cardio-pulmonary exercise test) in which exhalation gas is collected and analyzed while exercised gradually to the measurement subject is general. In the CPX test, the exercise intensity (AT point) near the boundary between the aerobic exercise and the anoxic exercise is determined from the oxygen intake and carbon dioxide output obtained by the exhalation gas analysis to obtain the optimal exercise intensity.

しかしながら、CPX検査は、測定対象者に大きな身体的負担がかかり、また、検査装置も高額で実施可能な施設が限られるなどの問題がある。そこで、至適運動強度の測定をより簡便かつ安価に実現するための至適運動強度決定装置がいくつか提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の至適運動強度決定装置は、時間とともに一定の割合で運動強度を上げるランプ負荷を測定対象者に与えながら、測定対象者の心音データ・心電データを測定し、測定した心音データ・心電データから運動強度毎に心音波形のI音の振幅と心拍数とを検出し、検出したI音の振幅と心拍数とをそれぞれ安静時の値との比率に変換した後に掛け合わせて二重積を算出する。そして、算出した二重積と運動強度との関係を曲線で近似し、近似した曲線が屈曲する運動強度を至適運動強度とする。   However, the CPX test imposes a large physical burden on the person to be measured, and also has problems such as high cost of the test apparatus and limited facilities that can be implemented. Therefore, some optimal exercise intensity determination devices for realizing the measurement of the optimal exercise intensity more simply and inexpensively have been proposed (see, for example, Patent Document 1). The optimal exercise intensity determination device described in Patent Document 1 measures and measures heart sound data and electrocardiogram data of a measurement subject while giving a lamp load to increase the exercise intensity at a constant rate with time. Amplitude and heart rate of heart sound in heart sound form are detected for each exercise intensity from heart sound data and electrocardiogram data, and the amplitude and heart rate of the detected sound I are converted to ratios with resting values respectively and then multiplied. Calculate the double product together. Then, the relationship between the calculated double product and the exercise intensity is approximated by a curve, and the exercise intensity at which the approximated curve is bent is taken as the optimum exercise intensity.

特許第5526421号公報Patent No. 5526421 gazette

しかしながら、特許文献1に記載の至適運動強度決定装置では、至適運動強度の決定に用いられるI音(心音)の振幅が周辺ノイズや運動中の体動によるノイズの影響を受けやすいため、例えば、ノイズの多い環境下で測定する場合や測定対象者の体動が大きな場合には、心音の振幅の正確な測定が難しく、至適運動強度の精度が低下する可能性がある。
本発明は、上記のような課題に着目したもので、安価でより精度の高い至適運動強度決定装置および至適運動強度決定方法を提供することを目的とする。
However, in the optimum exercise intensity determination device described in Patent Document 1, the amplitude of the sound I (heart sound) used to determine the optimum exercise intensity is easily affected by peripheral noise and noise due to motion during exercise. For example, when the measurement is performed in a noisy environment or when the movement of the measurement subject is large, it is difficult to accurately measure the heart sound amplitude, and the accuracy of the optimal exercise intensity may be reduced.
The present invention focuses on the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an inexpensive and more accurate optimal exercise intensity determination device and an optimal exercise intensity determination method.

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、(a)負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の収縮時間を検出する収縮時間検出部と、(b)測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出する心拍時間検出部と、(c)収縮時間検出部で検出した収縮時間と心拍時間検出部で検出した1心拍時間との比率である収縮時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定部と、を備える至適運動強度決定装置であることを要旨とする。   In order to solve the above-mentioned subject, one mode of the present invention is (a) based on measurement data which is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of a measurement subject measured at the time of a stress test. (B) a contraction time detection unit for detecting one heartbeat time of a measurement subject based on (b) measurement data; (c) contraction time and heartbeat detected by (c) contraction time detection unit Optimal exercise to determine the optimal exercise intensity of the subject based on the contraction time ratio, which is the ratio to the one heartbeat time detected by the time detection unit, and the exercise load given to the subject at the time of the stress test The gist is that the apparatus is an optimal exercise intensity determination device including an intensity determination unit.

また、本発明の他の態様は、(a)負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の拡張時間を検出する拡張時間検出部と、(b)測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出する心拍時間検出部と、(c)拡張時間検出部で検出した拡張時間と心拍時間検出部で検出した1心拍時間との比率である拡張時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定部と、を備える至適運動強度決定装置であることを要旨とする。   Moreover, the other aspect of this invention detects the diastolic time of a measurement subject's ventricle based on the measurement data which are at least one of the heart sound data and the electrocardiogram data of the measurement subject measured at the time of a stress test. (B) Heartbeat time detection unit for detecting one heartbeat time of a measurement subject based on measurement data; (c) detection time for expansion time and heartbeat time detection unit detected by the extension time detection unit An optimal exercise intensity determination unit that determines an optimal exercise intensity of the subject based on an extended time ratio that is a ratio to the one heartbeat time and the exercise load given to the subject at the time of the stress test; The gist is that the apparatus is an optimal exercise intensity determination device comprising

また、本発明の他の態様は、(a)負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の収縮時間を検出する収縮時間検出部と、(b)測定データに基づいて、測定対象者の心室の拡張時間を検出する拡張時間検出部と、(c)収縮時間検出部で検出した収縮時間と拡張時間検出部で検出した拡張時間との比率である収縮対拡張時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定部と、を備える至適運動強度決定装置であることを要旨とする。   Moreover, the other aspect of this invention detects the contraction time of a measurement subject's ventricle based on the measurement data which are at least one of the heart sound data and the electrocardiogram data of the measurement subject measured at the time of a stress test. The contraction time detection unit; (b) an expansion time detection unit that detects the expansion time of the ventricle of the measurement subject based on the measurement data; (c) the contraction time and the expansion time detection unit detected by the contraction time detection unit Optimal exercise intensity determination unit that determines the optimal exercise intensity of the subject based on the ratio of contraction to dilation time, which is the ratio to the detected dilation time, and the exercise load given to the subject during the stress test The gist of the present invention is an optimum exercise intensity determination device comprising

また、本発明の他の態様は、(a)負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の収縮時間を検出し、(b)測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出し、(c)収縮時間と1心拍時間との比率である収縮時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定方法であることを要旨とする。   Further, according to another aspect of the present invention, a contraction time of a ventricle of a measurement subject is detected based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of the measurement subject measured during (a) stress test. (B) Based on the measurement data, one heartbeat time of the subject was detected, and (c) contraction time ratio which is a ratio of contraction time to one heartbeat time, and was given to the subject at the time of stress test The gist is that the method is an optimal exercise intensity determination method of determining an optimal exercise intensity of a subject based on exercise load.

また、本発明の他の態様は、(a)負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の拡張時間を検出し、(b)測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出し、(c)拡張時間と1心拍時間との比率である拡張時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定方法であることを要旨とする。   Further, according to another aspect of the present invention, the expansion time of the ventricle of the subject is measured based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of the subject measured at the time of (a) stress test. (B) Based on the measurement data, one heartbeat time of the subject was detected, and (c) the extension time ratio, which is the ratio of the extension time to the one heartbeat time, was given to the subject during the stress test The gist is that the method is an optimal exercise intensity determination method of determining an optimal exercise intensity of a subject based on exercise load.

また、本発明の他の態様は、(a)負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の収縮時間を検出し、(b)測定データに基づいて、測定対象者の心室の拡張時間を検出し、(c)収縮時間と拡張時間との比率である収縮対拡張時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定方法であることを要旨とする。   Further, according to another aspect of the present invention, a contraction time of a ventricle of a measurement subject is detected based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of the measurement subject measured during (a) stress test. (B) Based on the measurement data, detect the dilation time of the measurement subject's ventricle, and (c) give the contraction / expansion time ratio, which is the ratio of contraction time to dilation time, to the measurement subject at the time of stress test. The gist is that the method is an optimal exercise intensity determination method for determining the optimal exercise intensity of the subject based on the exercise load.

本発明の発明者は、多数の実験を行った結果、収縮時間比率、拡張時間比率および収縮対拡張時間比率が測定対象者に与えた運動負荷(運動強度)に応じて増減することを発見した。そして、このような発見をもとに、本発明の発明者は、収縮時間比率、拡張時間比率および収縮対拡張時間比率を用いて、至適負荷強度を決定する本発明を案出した。
本発明によれば、心音データの時間情報を用いて至適運動強度を決定するため、例えば、心音データや心電データの振幅情報を用いて至適運動強度を決定する方法に比べて、周辺ノイズや運動中の体動によるノイズの影響を受けにくい。また、心音データや心電データは、簡易で安価なハードウェアで測定可能である。したがって、安価でより精度の高い至適運動強度決定装置および至適運動強度決定方法を提供できる。
The inventor of the present invention has conducted a large number of experiments and found that the contraction time ratio, the expansion time ratio, and the contraction to expansion time ratio increase or decrease depending on the exercise load (exercise intensity) given to the subject. . Then, based on such findings, the inventor of the present invention has invented the present invention for determining the optimal load strength using the contraction time ratio, the expansion time ratio and the contraction to expansion time ratio.
According to the present invention, in order to determine the optimal exercise intensity using temporal information of heart sound data, for example, compared with the method of determining the optimal exercise intensity using cardiac sound data and amplitude information of the electrocardiogram data, It is not susceptible to noise or noise caused by body movement during exercise. Moreover, heart sound data and electrocardiogram data can be measured by simple and inexpensive hardware. Therefore, it is possible to provide an inexpensive and more accurate optimal exercise intensity determination device and an optimal exercise intensity determination method.

本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置の内部構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of an internal structure of the optimal exercise intensity determination apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 心臓の内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the heart. 心臓の刺激伝導系を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the stimulation conduction system of the heart. 2心拍分の心音波形、心電波形の一例を示す図であり、(a)は心音波形を示す心音図であり、(b)は心電波形を示す心電図である。It is a figure which shows an example of an echocardiographic form and an electrocardiogram waveform for 2 heartbeats, (a) is a phonocardiogram which shows an echocardiographic form, (b) is an electrocardiogram which shows an electrocardiogram waveform. 至適運動強度検出部の内部構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of an internal structure of an optimal exercise intensity detection part. 至適運動強度の決定方法を説明するための図であり、(a)はランプ負荷が与えられているときの収縮時間比率と運動強度との関係の一例を示すグラフであり、(b)は(a)のグラフにおいて、基準値を15[%]に設定した場合の至適運動強度の決定方法を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the determination method of the optimal exercise intensity, (a) is a graph which shows an example of the relationship between the contraction time ratio and exercise intensity when a lamp load is given, (b) In the graph of (a), it is a graph which shows the determination method of the optimal exercise intensity at the time of setting a reference value to 15 [%]. 収縮時間比率から求めた至適運動強度と、従来のCPX検査により求めた至適運動強度(ATポイント運動強度)との関係を示した散布図である。It is a scatter diagram which showed the relationship between the optimal exercise intensity calculated | required from the contraction time ratio, and the optimal exercise intensity (AT point exercise intensity) calculated | required by the conventional CPX test | inspection. 本発明の第2実施形態に係る至適運動強度検出部の内部構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of an internal structure of the optimal exercise intensity detection part which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 至適運動強度の決定方法を説明するための図であり、(a)はランプ負荷が与えられているときの拡張時間比率と運動強度との関係の一例を示すグラフであり、(b)は(a)のグラフにおいて、基準値を50[%]に設定した場合の至適運動強度の決定方法を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the determination method of the optimal exercise intensity, and (a) is a graph which shows an example of the relationship between the expansion time ratio and exercise intensity when the lamp load is given, (b) In the graph of (a), it is a graph which shows the determination method of the optimal exercise intensity at the time of setting a reference value to 50 [%]. 拡張時間比率から求めた至適運動強度と、従来のCPX検査により求めた至適運動強度(ATポイント運動強度)との関係を示した散布図である。It is a scatter diagram which showed the relationship between the optimal exercise intensity calculated | required from the expansion time ratio, and the optimal exercise intensity (AT point exercise intensity) calculated | required by the conventional CPX test | inspection. 本発明の第3実施形態に係る至適運動強度検出部の内部構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of an internal structure of the optimal exercise intensity detection part which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 至適運動強度の決定方法を説明するための図であり、(a)はランプ負荷が与えられているときの収縮対拡張時間比率と運動強度との関係の一例を示すグラフであり、(b)は(a)のグラフにおいて、基準値を130[%]に設定した場合の至適運動強度の決定方法を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the determination method of the optimal exercise intensity, and (a) is a graph which shows an example of the relationship of contraction time-expansion time ratio and exercise intensity when a lamp load is given, (b 2.) is a graph which shows the determination method of the optimal exercise intensity at the time of setting a reference value to 130 [%] in the graph of (a). 収縮対拡張時間比率から求めた至適運動強度と、従来のCPX検査により求めた至適運動強度(ATポイント運動強度)との関係を示した散布図である。It is a scatter diagram which showed the relationship between the optimal exercise intensity calculated | required from contraction-expansion time ratio, and the optimal exercise intensity (AT point exercise intensity) calculated | required by the conventional CPX test. 本発明の第1〜第3実施形態に係る至適運動強度決定装置のハードウェア構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the hardware constitutions of the optimal exercise intensity determination apparatus which concerns on 1st-3rd embodiment of this invention. 信号処理端末の内部構成の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of an internal structure of a signal processing terminal. 本発明の第1〜第3実施形態に係る至適運動強度決定装置のハードウェア構成の別の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows another example of the hardware constitutions of the optimal exercise intensity determination apparatus which concerns on 1st-3rd embodiment of this invention. 信号処理端末の内部構成の別の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows another example of an internal structure of a signal processing terminal.

以下、本発明の第1〜第3実施形態に係る至適運動強度決定装置および至適運動強度決定方法について、図面を参照しつつ説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付し、第1〜第3実施形態に係る至適運動強度決定装置等の説明において、実質的に同様な構成等についての重複する説明を省略する。
本発明の第1〜第3実施形態に係る至適運動強度決定装置および至適運動強度決定方法は、測定対象者に運動負荷を与え、測定対象者の心音データおよび心電データを測定する負荷試験を行って、負荷試験時に測定した心音データおよび心電データと、測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定するものである。
Hereinafter, the optimal exercise intensity determination device and the optimal exercise intensity determination method according to the first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals, and substantially the same configurations and the like in the description of the optimal exercise intensity determination device and the like according to the first to third embodiments. I will omit duplicate explanations for.
The optimal exercise intensity determination device and the optimal exercise intensity determination method according to the first to third embodiments of the present invention provide an exercise load to a measurement subject, and a load for measuring heart sound data and electrocardiographic data of the measurement subject. The test is performed to determine the optimum exercise intensity of the subject based on the heart sound data and the electrocardiogram data measured at the time of the stress test and the exercise load given to the subject.

なお、以下に示す第1〜第3実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、ハードウェアやソフトウェア等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。すなわち、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   The first to third embodiments described below illustrate apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes hardware, software, and the like. Does not specify the following. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims. That is, the following embodiments do not limit the invention according to the claims, and not all combinations of features described in the embodiments are essential to the solution means of the invention.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10の内部構成の一例を示す構成図である。本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10は、図1に示すように、運動負荷制御部15、心音採取部11、心電採取部12、心音処理部13、心電処理部14、基準値設定部16、記憶部17、至適運動強度検出部20および出力部18を備える。
First Embodiment
FIG. 1: is a block diagram which shows an example of an internal structure of the optimal exercise intensity determination apparatus 10 which concerns on 1st Embodiment of this invention. The optimal exercise intensity determination device 10 according to the first embodiment of the present invention is, as shown in FIG. 1, an exercise load control unit 15, a heart sound collection unit 11, an electrocardiogram collection unit 12, a heart sound processing unit 13, an electrocardiogram processing The unit 14 includes a reference value setting unit 16, a storage unit 17, an optimal exercise intensity detection unit 20, and an output unit 18.

運動負荷制御部15は、負荷試験において、時間とともに一定の割合で運動負荷(以下、「運動強度」とも呼ぶ)を上げるランプ負荷を測定対象者に与えるように負荷装置19を制御する。運動負荷の増加率としては、例えば、20[Watts/分]が用いられる。また、負荷装置19としては、例えば、測定対象者に与える運動負荷(運動強度)の大きさを制御可能なエルゴメータが用いられる。そして、運動負荷制御部15は、各時刻(例えば、1[秒]毎)の運動強度のデータ(以下、「運動強度データ」と呼ぶ)を記憶部17と至適運動強度検出部20とに出力する。運動強度データは、例えば、デジタルデータ形式とする。   The exercise load control unit 15 controls the load device 19 to apply a lamp load that raises exercise load (hereinafter also referred to as “exercise intensity”) at a constant rate with time in a load test to a measurement target person. For example, 20 [Watts / min] is used as the increase rate of the exercise load. Further, as the load device 19, for example, an ergometer capable of controlling the magnitude of exercise load (exercise intensity) given to the measurement subject is used. Then, the exercise load control unit 15 uses data of exercise intensity at each time (for example, every 1 second) (hereinafter referred to as “exercise intensity data”) as the storage unit 17 and the optimal exercise intensity detection unit 20. Output. The exercise intensity data is, for example, in the form of digital data.

心音採取部11は、マイクロフォン、加速度センサ、圧力センサ等で構成される。そして、測定対象者に装着され、測定対象者にランプ負荷が与えられているときに、測定対象者の心臓の各時刻の心音を電気信号として取り出す。電気信号としては、例えば、測定対象者の胸部を伝播する心音振動に応じた心音信号が用いられる。また、心音採取部11は、心音信号が取り出されるたびに、取り出された心音信号を心音処理部13に出力する。   The heart sound collecting unit 11 is configured of a microphone, an acceleration sensor, a pressure sensor, and the like. Then, when the subject of measurement is worn and a lamp load is given to the subject of measurement, the heart sound of each time of the heart of the subject of measurement is extracted as an electrical signal. As the electrical signal, for example, a heart sound signal according to heart sound vibration propagating through the chest of the measurement subject is used. In addition, each time the heart sound signal is extracted, the heart sound extraction unit 11 outputs the extracted heart sound signal to the heart sound processing unit 13.

心電採取部12は、2つ以上の電極で構成される。そして、測定対象者に装着され、測定対象者にランプ負荷が与えられているときに、測定対象者の心臓の各時刻の電位を電極毎に電気信号(以下、「電極信号」とも呼ぶ)として取り出す。また、心電採取部12は、電極信号が取り出されるたびに、取り出された電極信号を心電処理部14に出力する。   The electrocardiogram collecting unit 12 is composed of two or more electrodes. Then, when the subject of measurement is worn and a lamp load is given to the subject of measurement, the potential at each time of the heart of the subject of measurement is used as an electrical signal (hereinafter also referred to as "electrode signal") for each electrode. Take out. Further, each time the electrode signal is taken out, the electrocardiography unit 12 outputs the taken out electrode signal to the electrocardiogram processing unit 14.

心音処理部13は、心音採取部11が出力した心音信号、つまり、アナログ信号に対して所定の信号処理を行うことにより、デジタル信号とされた各時刻の心音データを生成する。例えば、心音処理部13は、図示しないフィルタ回路、増幅器およびA/D(Analog to Digital)変換器を有する。フィルタ回路は、心音信号からDC(Direct Current)周波数成分、エイリアシングを引き起こす可能性のある高周波成分、および心音解析に不要な高周波成分を取り除く。また、増幅器は、フィルタ回路がDC周波数成分等を取り除いた心音信号をA/D変換器の入力レンジに合わせて増幅する。さらに、A/D変換器は、増幅器が増幅した心音信号をデジタル信号に変換して心音データを生成する。これにより、測定対象者にランプ負荷が与えられているときの心音データを生成する。そして、心音処理部13は、生成した心音データを記憶部17と至適運動強度検出部20とに出力する。   The heart sound processing unit 13 generates heart sound data of each time converted into a digital signal by performing predetermined signal processing on the heart sound signal output from the heart sound collecting unit 11, that is, an analog signal. For example, the heart sound processing unit 13 has a filter circuit, an amplifier and an A / D (Analog to Digital) converter not shown. The filter circuit removes direct current (DC) frequency components, high frequency components that may cause aliasing, and high frequency components that are unnecessary for heart sound analysis from the heart sound signal. Further, the amplifier amplifies the heart sound signal from which the filter circuit has removed DC frequency components and the like in accordance with the input range of the A / D converter. Further, the A / D converter converts heart sound signals amplified by the amplifier into digital signals to generate heart sound data. As a result, heart sound data is generated when a lamp load is given to the person to be measured. Then, the heart sound processing unit 13 outputs the generated heart sound data to the storage unit 17 and the optimal exercise intensity detection unit 20.

心電処理部14は、心電採取部12が出力した複数の電極信号間の電位差に基づいて各時刻の心電データを生成する。例えば、心電処理部14は、図示しない差動増幅器、フィルタ回路、A/D変換器を有する。差動増幅器は、電極信号間の電位差を増幅する。また、フィルタ回路は、差動増幅器が増幅した電位差からなる心電信号に含まれるDC周波数成分や高周波ノイズ成分を取り除く。さらにA/D変換器は、フィルタ回路がDC周波数成分等を取り除いた信号をデジタル信号に変換して心電データを生成する。これにより、測定対象者にランプ負荷が与えられているときの心電データを生成する。そして、心電処理部14は、生成した心電データを記憶部17と至適運動強度検出部20とに出力する。   The electrocardiogram processing unit 14 generates electrocardiogram data of each time based on the potential difference between the plurality of electrode signals output by the electrocardiogram collecting unit 12. For example, the electrocardiogram processing unit 14 includes a differential amplifier, a filter circuit, and an A / D converter (not shown). The differential amplifier amplifies the potential difference between the electrode signals. Also, the filter circuit removes DC frequency components and high frequency noise components contained in the electrocardiogram signal consisting of the potential difference amplified by the differential amplifier. Further, the A / D converter converts the signal from which the DC frequency component and the like have been removed from the filter circuit into a digital signal to generate electrocardiogram data. This generates electrocardiogram data when a lamp load is given to the measurement subject. Then, the electrocardiogram processing unit 14 outputs the generated electrocardiogram data to the storage unit 17 and the optimal exercise intensity detection unit 20.

基準値設定部16は、至適運動強度検出部20で至適運動強度を決定する際に必要となる所定の収縮時間比率(後述)(以下、「基準値」とも呼ぶ)を設定する。基準値の設定方法としては、例えば、測定対象者別の基準値または測定対象者共通の基準値をキーボードなどの入力機器から入力する方法が用いられる。そして、基準値設定部16は、設定した基準値を示すデータ(以下、「基準値データ」と呼ぶ)を記憶部17と至適運動強度検出部20とに出力する。   The reference value setting unit 16 sets a predetermined contraction time ratio (which will be described later) (hereinafter also referred to as a “reference value”) which is required when the optimal exercise intensity detection unit 20 determines the optimal exercise intensity. As a setting method of the reference value, for example, a method of inputting a reference value for each measurement target person or a reference value common to the measurement target person from an input device such as a keyboard is used. Then, the reference value setting unit 16 outputs data indicating the set reference value (hereinafter referred to as “reference value data”) to the storage unit 17 and the optimal exercise intensity detection unit 20.

記憶部17は、心音処理部13が出力した心音データ、心電処理部14が出力した心電データ、運動負荷制御部15が出力した運動強度データ、および基準値設定部16が出力した基準値データのそれぞれを記憶する。すなわち、測定対象者にランプ負荷が与えられているときの各時刻の心音データおよび心電データを記憶する。記憶部17としては、例えば、ハードディスク、SD(Secure Digital)カードなどの記録メディアが用いられる。   The storage unit 17 includes the heart sound data output from the heart sound processing unit 13, the electrocardiogram data output from the electrocardiogram processing unit 14, the exercise intensity data output from the exercise load control unit 15, and the reference value output from the reference value setting unit 16. Store each of the data. That is, heart sound data and electrocardiogram data at each time when lamp load is given to the measurement subject are stored. As the storage unit 17, for example, a recording medium such as a hard disk or an SD (Secure Digital) card is used.

至適運動強度検出部20は、心音処理部13が出力した心音データ、心電処理部14が出力した心電データ、運動負荷制御部15が出力した運動強度データおよび基準値設定部16が出力した基準値データに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する。なお、測定対象者の至適運動強度の決定には、記憶部17が記憶している心音データ、心電データ、運動強度データおよび基準値データの一部または全部を使用するようにしてもよい。   The optimum exercise intensity detection unit 20 outputs the heart sound data output from the heart sound processing unit 13, the electrocardiogram data output from the electrocardiogram processing unit 14, the exercise intensity data output from the exercise load control unit 15, and the reference value setting unit 16 Based on the reference data, the optimal exercise intensity of the subject is determined. In order to determine the optimal exercise intensity of the measurement subject, part or all of the heart sound data, the electrocardiogram data, the exercise intensity data, and the reference value data stored in the storage unit 17 may be used. .

ここで、至適運動強度の決定方法について説明するために、図2、図3、図4(a)(b)を用いて、心音波形と心電波形との関係について説明する。
図2は、心臓200を正面と平行な面で切断したと仮定した場合の、心臓200の内部構造を示す断面図である。心臓200の内部は、図2に示すように、右心房200a、右心室200b、左心房200cおよび左心室200dの4室に仕切られている。また、各室200a、200b、200c、200dの出口には、血液の逆流を防ぐ三尖弁200e、肺動脈弁200f、僧帽弁200gおよび大動脈弁200hの4つの弁が存在する。
Here, in order to explain the method of determining the optimum exercise intensity, the relationship between the cardiac sound waveform and the electrocardiogram waveform will be described using FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4 (a) and (b).
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the heart 200 when it is assumed that the heart 200 is cut in a plane parallel to the front. As shown in FIG. 2, the interior of the heart 200 is divided into four chambers: a right atrium 200a, a right ventricle 200b, a left atrium 200c, and a left ventricle 200d. In addition, at the outlet of each chamber 200a, 200b, 200c, 200d, there are four valves, a tricuspid valve 200e for preventing backflow of blood, a pulmonary valve 200f, a mitral valve 200g and an aortic valve 200h.

図3は、心臓200の刺激伝導系を示す断面図である。心臓200の刺激伝導系では、図3に示すように、洞結節300aで生じた電気的興奮は心房200a、200cに伝えられて心房200a、200cの筋肉を収縮させ、続いて、電気的興奮は房室結節300bに伝えられ、ヒス束300c、左脚(左脚前枝300dと左脚後枝300e)と右脚300f、プルキンエ繊維300gを通って心室200b、200dの筋肉を収縮させる。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a stimulation conduction system of the heart 200. As shown in FIG. In the stimulation conduction system of the heart 200, as shown in FIG. 3, the electrical excitation generated in the sinus node 300a is transmitted to the atria 200a, 200c to cause the muscles of the atria 200a, 200c to contract, and then the electrical excitation is It is transmitted to the atrioventricular node 300b, and the muscles of the ventricles 200b and 200d are contracted through the His bundle 300c, the left leg (the left leg 300d and the left leg 300e), the right leg 300f, and the Purkinje fiber 300g.

図4(a)は、2拍分の心音信号を示す心音波形図である。図4(a)では、横軸は時間[秒]であり、縦軸は心音信号である。また、図4(b)は、2拍分の心電信号を示す心電波形図である。図4(b)では、横軸は時間[秒]であり、横軸は心電信号である。
まず、図3に示した洞結節300aで電気的興奮が生じると、電気的興奮が図3に示した房室結節300bから図3に示した心室200b、200dに伝搬し、図4(b)に示した心電波形のQRS波が生じる。また、図3に示した心室200b、200dの筋肉が電気的興奮により収縮を開始し、心室圧が心房圧より高くなると、図2に示した三尖弁200eと僧帽弁200gとが閉じて、図4(a)に示した心音波形のI音を生じる。さらに心室圧が上昇して肺動脈圧や大動脈圧より高くなると、図2に示した肺動脈弁200f、大動脈弁200hが開き、心室200b、200d内の血液が肺や全身に駆出される。
FIG. 4A is a cardiac sound waveform diagram showing heart sound signals for two beats. In FIG. 4A, the horizontal axis is time [seconds], and the vertical axis is heart sound signal. Moreover, FIG.4 (b) is an electrocardiogram waveform diagram which shows the electrocardiogram signal for 2 beats. In FIG. 4B, the horizontal axis is time [seconds], and the horizontal axis is an electrocardiogram signal.
First, when electrical excitation occurs in the sinus node 300a shown in FIG. 3, the electrical excitation propagates from the atrioventricular node 300b shown in FIG. 3 to the ventricles 200b and 200d shown in FIG. 3, and FIG. 4 (b) The QRS wave of the electrocardiogram waveform shown in FIG. Also, when the muscles of the ventricles 200b and 200d shown in FIG. 3 start contraction due to electrical excitation and the ventricular pressure becomes higher than the atrial pressure, the tricuspid valve 200e and the mitral valve 200g shown in FIG. 2 close. , Produces the cardiac sound wave I sound shown in FIG. 4 (a). When the ventricular pressure further rises and becomes higher than the pulmonary artery pressure and the aortic pressure, the pulmonary artery valve 200f and the aortic valve 200h shown in FIG. 2 are opened, and the blood in the ventricles 200b and 200d is ejected to the lungs and the whole body.

また、血液の駆出と同じタイミングで図3に示した心室200b、200dが電気的興奮前の状態に戻り始め、この過程で図4(b)に示した心電波形のT波を生ずる。図3に示した心室200b、200dの収縮が終わって心室圧が低下し、肺動脈圧や大動脈圧より低くなると、図2に示した肺動脈弁200f、大動脈弁200hが閉じ、図4(a)に示した心音波形のII音を生じる。さらに、心室圧が低下して心房圧より低くなると、図2に示した三尖弁200e、僧帽弁200gが開いて、図2に示した心房200a、200c内の血液が心室200b、200dに入り込み、心室200b、200dが拡張する。   Further, at the same timing as the ejection of blood, the ventricles 200b and 200d shown in FIG. 3 begin to return to the state before the electrical excitation, and in this process, a T wave of an electrocardiogram waveform shown in FIG. 4 (b) is generated. When the contraction of the ventricles 200b and 200d shown in FIG. 3 is finished and the ventricular pressure decreases and becomes lower than the pulmonary artery pressure and the aortic pressure, the pulmonary artery valve 200f and the aortic valve 200h shown in FIG. It produces a heart sound of the type indicated. Furthermore, when the ventricular pressure decreases and becomes lower than the atrial pressure, the tricuspid valve 200e and the mitral valve 200g shown in FIG. 2 open, and the blood in the atria 200a and 200c shown in FIG. It enters and the ventricles 200b and 200d expand.

以上のように、図3に示した洞結節300aで生じた電気的興奮を起点として、図3に示した心室200b、200dは、収縮と拡張とを繰り返し行う。そして、図3に示した心室200b、200dは、拡張期に流入した血液を、収縮期に肺や全身に送出する。
ここで、心音波形と心電波形との関係の説明から、至適運動強度検出部20の説明に戻る。図5は、至適運動強度検出部20の内部構成の一例を示す構成図である。至適運動強度検出部20は、例えば、図5に示すように、収縮時間検出部21、心拍時間検出部23、収縮時間比率計算部24および至適運動強度決定部27を備えるようにしてもよい。
As described above, the ventricles 200b and 200d shown in FIG. 3 repeatedly perform contraction and expansion, starting from the electrical excitation generated in the sinus node 300a shown in FIG. Then, the ventricles 200b and 200d shown in FIG. 3 deliver the blood flowing in during diastole to the lung and whole body during systole.
Here, from the description of the relationship between the cardiac acoustic waveform and the electrocardiogram waveform, the description returns to the description of the optimum exercise intensity detection unit 20. FIG. 5 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the optimum exercise intensity detection unit 20. As shown in FIG. For example, as shown in FIG. 5, the optimum exercise intensity detection unit 20 may be provided with a contraction time detection unit 21, a heartbeat time detection unit 23, an contraction time ratio calculation unit 24, and an optimum exercise intensity determination unit 27. Good.

図5に示した収縮時間検出部21は、図1に示した心音処理部13が出力した心音データ、および図1に示した心電処理部14が出力した心電データの少なくとも一方(以下、「測定データ」とも呼ぶ)に基づいて、各時刻の心室200b、200dの収縮時間を検出する。収縮時間としては、至適運動強度の高精度化の観点から、図4(a)に示した心音波形のI音からII音までの収縮期の時間(以下、「収縮期時間」と呼ぶ)、図4(b)に示した心電波形のQ点から図4(a)に示した心音波形のI音までの時間(以下、「QS1時間」と呼ぶ)、図4(b)に示した心電波形のQ点から図4(a)に示した心音波形のII音までの時間(以下、「QS2時間」と呼ぶ)、または図4(b)に示した心電波形のQ点から図4(b)に示した心電波形のT波終点までの時間(以下、「QT時間」と呼ぶ)が好ましい。そして、図5に示した収縮時間検出部21は、1心拍毎に、検出された収縮時間を収縮時間比率計算部24に出力する。なお、複数の収縮時間に対して統計処理を行った後に、収縮時間比率計算部24に出力する構成としてもよい。例えば、10秒間に検出された収縮時間の平均値を計算し、10秒毎に収縮時間の平均値を収縮時間比率計算部24に出力する。これにより、収縮時間の精度を向上することができる。   The contraction time detection unit 21 shown in FIG. 5 is at least one of the heart sound data output by the heart sound processing unit 13 shown in FIG. 1 and the electrocardiogram data output by the electrocardiogram processing unit 14 shown in FIG. The contraction time of the ventricles 200b and 200d at each time is detected based on “measurement data”). As the contraction time, the systolic time from heart sound type I to sound II shown in FIG. 4 (a) (hereinafter referred to as "systole time") from the viewpoint of improving the optimal exercise intensity. The time from the point Q of the electrocardiogram waveform shown in FIG. 4 (b) to the sound I of the cardiac sound waveform shown in FIG. 4 (a) (hereinafter referred to as “QS1 time”), shown in FIG. 4 (b) The time from the point Q of the electrocardiogram waveform to the sound II of the heart sound waveform shown in FIG. 4A (hereinafter referred to as “QS2 time”) or the point Q of the electrocardiogram waveform shown in FIG. 4B The time until the T-wave end point of the electrocardiogram waveform shown in FIG. 4 (b) (hereinafter referred to as “QT time”) is preferable. Then, the contraction time detection unit 21 shown in FIG. 5 outputs the detected contraction time to the contraction time ratio calculation unit 24 every heartbeat. Note that the statistical processing may be performed on a plurality of contraction times, and then, may be output to the contraction time ratio calculating unit 24. For example, an average value of contraction time detected in 10 seconds is calculated, and an average value of contraction time is output to the contraction time ratio calculating unit 24 every 10 seconds. Thereby, the accuracy of the contraction time can be improved.

図5に示した心拍時間検出部23は、測定データに基づいて、各時刻の1心拍時間を検出する。1心拍時間としては、至適運動強度の高精度化の観点から、図4(b)に示した心電波形の互いに隣り合うR点間の時間(以下、「RR時間」と呼ぶ)、図4(a)に示した心音波形の互いに隣り合うI音間の時間(以下、「S1S1時間」と呼ぶ)、または図4(a)に示した心音波形の互いに隣り合うII音間の時間(以下、「S2S2時間」と呼ぶ)が好ましい。そして、図5に示した心拍時間検出部23は、1心拍毎に、検出された1心拍時間を収縮時間比率計算部24に出力する。なお、複数の1心拍時間に対して統計処理を行った後に、収縮時間比率計算部24に出力する構成としてもよい。例えば、10秒間に検出された1心拍時間の平均値を計算し、10秒毎に1心拍時間の平均値を収縮時間比率計算部24に出力する。これにより、1心拍時間の精度を向上することができる。   The heartbeat time detection unit 23 illustrated in FIG. 5 detects one heartbeat time at each time based on the measurement data. 1 As the heartbeat time, the time between R points adjacent to each other of the electrocardiographic waveform shown in FIG. The time between adjacent I sounds of the heart sound waveform shown in 4 (a) (hereinafter referred to as “S1S1 time”), or the time between adjacent II sounds of the heart sound waveform shown in FIG. 4 (a) Hereinafter, "S2S2 time" is preferable. Then, the heartbeat time detection unit 23 shown in FIG. 5 outputs the detected one heartbeat time to the contraction time ratio calculation unit 24 every heartbeat. Note that the statistical processing may be performed on a plurality of one heartbeat times, and the statistical time may be output to the contraction time ratio calculating unit 24. For example, an average value of one heartbeat time detected in 10 seconds is calculated, and an average value of one heartbeat time is output to the contraction time ratio calculating unit 24 every 10 seconds. Thereby, the accuracy of one heartbeat time can be improved.

図5に示した収縮時間比率計算部24は、図5に示した収縮時間検出部21が出力した収縮時間と、図5に示した心拍時間検出部23が出力した1心拍時間とに基づいて各時刻の収縮時間比率を計算する。収縮時間比率としては、例えば、収縮時間を1心拍時間で割った比率が用いられる。そして、図5に示した収縮時間比率計算部24は、収縮時間比率が計算されるたびに、計算された収縮時間比率を至適運動強度決定部27に出力する。   The contraction time ratio calculation unit 24 shown in FIG. 5 is based on the contraction time output by the contraction time detection unit 21 shown in FIG. 5 and the one heartbeat time output by the heartbeat time detection unit 23 shown in FIG. Calculate the contraction time ratio at each time. As a contraction time ratio, for example, a ratio of contraction time divided by one heartbeat time is used. Then, the contraction time ratio calculating unit 24 shown in FIG. 5 outputs the calculated contraction time ratio to the optimum exercise intensity determination unit 27 each time the contraction time ratio is calculated.

図5に示した至適運動強度決定部27は、図5に示した収縮時間比率計算部24が出力した収縮時間比率と、図1に示した運動負荷制御部15が出力した運動強度データ、つまり負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷(運動強度)と、図1に示した基準値設定部16が出力した基準値データとに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する。
具体的には、図6(a)に示すように、ランプ負荷による運動負荷と、その運動負荷の付与時に測定された測定データに基づく収縮時間比率とに基づいて、基準値(予め設定された収縮時間比率)に対応する運動負荷を至適運動強度とする。例えば、まず測定対象者にランプ負荷が与えられているときの各時刻の収縮時間比率と運動強度(運動負荷)とを互いに対応付けるテーブルを作成する。ここで、図6(a)は、測定対象者にランプ負荷が与えられているときの収縮時間比率と運動強度との関係の一例を示すグラフである。図6(a)では、横軸は運動強度[Watts]、縦軸は収縮時間比率[%]の一例である「QS1時間/心拍時間」である。図6(a)によれば、収縮時間比率は運動強度(運動負荷)の増加に対して単調増加していることがわかる。
The optimum exercise intensity determination unit 27 shown in FIG. 5 is the contraction time ratio output by the contraction time ratio calculation unit 24 shown in FIG. 5 and the exercise intensity data output by the exercise load control unit 15 shown in FIG. That is, based on the exercise load (exercise intensity) given to the measurement subject at the time of the load test and the reference value data output from the reference value setting unit 16 shown in FIG. 1, the optimal exercise intensity of the measurement subject is determined. Do.
Specifically, as shown in FIG. 6A, a reference value (previously set based on the exercise load due to the lamp load and the contraction time ratio based on the measurement data measured at the time of application of the exercise load) The exercise load corresponding to the contraction time ratio is taken as the optimal exercise intensity. For example, first, a table is created in which the contraction time ratio at each time and the exercise intensity (exercise load) are associated with each other when a lamp load is given to the measurement subject. Here, FIG. 6A is a graph showing an example of the relationship between the contraction time ratio and the exercise intensity when the lamp load is given to the measurement subject. In FIG. 6A, the horizontal axis is exercise intensity [Watts], and the vertical axis is “QS1 time / heart rate time” which is an example of contraction time ratio [%]. According to FIG. 6A, it can be seen that the contraction time ratio monotonously increases with the increase in exercise intensity (exercise load).

続いて、図6(b)に示すように、作成したテーブルを参照し、基準値と一致する収縮時間比率に対応付けられている運動強度を至適運動強度とする。図6(b)は、図6(a)に示した収縮時間比率(QS1時間/心拍時間)と運動強度との関係を示すグラフにおいて、基準値を15[%]に設定した場合の至適運動強度の決定方法を示すグラフである。そして、図5に示した至適運動強度決定部27は、決定した至適運動強度を、図1に示した出力部18に出力する。   Subsequently, as shown in FIG. 6B, the created table is referred to, and the exercise intensity associated with the contraction time ratio matching the reference value is set as the optimal exercise intensity. FIG. 6 (b) is a graph showing the relationship between the contraction time ratio (QS 1 hour / heart rate time) and exercise intensity shown in FIG. 6 (a), and the optimum value when the reference value is set to 15%. It is a graph which shows the determination method of exercise intensity. Then, the optimal exercise intensity determination unit 27 shown in FIG. 5 outputs the determined optimal exercise intensity to the output unit 18 shown in FIG.

なお、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、ランプ負荷が与えられているときの各時刻の収縮時間比率と運動強度(運動負荷)とを互いに対応付けるテーブルを用いて、基準値に対応する運動負荷を求める例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、各時刻の収縮時間比率と運動負荷との関係を表す近似式を推定し、推定した近似式を用いて、基準値に対応する運動負荷を求める構成としてもよい。
図1に示した出力部18は、図1に示した至適運動強度検出部20(図5に示した至適運動強度決定部27)が出力した至適運動強度を至適運動強度決定装置10の外部に出力する。例えば、至適運動強度をディスプレイ(不図示)に表示させたり、至適運動強度決定装置10の外部にあるハードディスク等の記憶装置(不図示)に記憶させたりする。
In the optimum exercise intensity determination apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention, a table is used to associate the contraction time ratio at each time with the exercise intensity (exercise load) when the lamp load is applied. Although the example which calculates | requires the exercise load corresponding to a reference value was shown, another structure can also be employ | adopted. For example, an approximate expression representing the relationship between the contraction time ratio at each time and the exercise load may be estimated, and the exercise load corresponding to the reference value may be obtained using the estimated approximation expression.
The output unit 18 shown in FIG. 1 is a device for determining the optimal exercise intensity determined by the optimal exercise intensity detection unit 20 shown in FIG. 1 (the optimal exercise intensity determination unit 27 shown in FIG. 5). Output to the outside of 10. For example, the optimal exercise intensity is displayed on a display (not shown), or stored in a storage device (not shown) such as a hard disk provided outside the optimal exercise intensity determination device 10.

(実施例)
次に、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10、および至適運動強度決定装置10による至適運動強度決定方法の実施例について説明する。
本実施例では、成人男性5名を測定対象者とし、5名の測定対象者それぞれに対して、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10、および至適運動強度決定装置10による至適運動強度決定方法により、運動強度毎の収縮時間比率(QS1時間/心拍時間)を算出し、算出した収縮時間比率が基準値(15[%])と一致する場合の運動強度を至適運動強度とした。また従来のCPX検査により有酸素運動と無酸素運動との境界付近の運動強度(ATポイント運動強度)を至適運動強度とした。
(Example)
Next, an example of the optimal exercise intensity determination device 10 according to the first embodiment of the present invention and an optimal exercise intensity determination method by the optimal exercise intensity determination device 10 will be described.
In this example, five adult men are the measurement subjects, and the optimum exercise strength determination device 10 according to the first embodiment of the present invention and the optimum exercise strength determination device for each of the five measurement subjects. The contraction time ratio for each exercise intensity (QS1 time / heart rate time) is calculated by the optimum exercise intensity determination method according to 10, and the exercise intensity when the calculated contraction time ratio matches the reference value (15 [%]) Optimal exercise intensity. Moreover, the exercise intensity (AT point exercise intensity) near the boundary of aerobic exercise and anoxic exercise was made the optimal exercise intensity by the conventional CPX examination.

図7は、収縮時間比率(QS1時間/心拍時間)から求めた至適運動強度と、従来のCPX検査により求めた至適運動強度との関係を示した散布図である。収縮時間比率(QS1時間/心拍時間)から求めた至適運動強度と、従来のCPX検査により求めた至適運動強度との相関係数は「0.74」であった。これにより、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10によれば、心室200b、200dの収縮時間比率を使用することで、従来のCPX検査により求めた至適運動強度と同程度に、至適運動強度を精度よく検出できることがわかった。なお図7では、測定対象者5名に対して同じ基準値(15[%])を用いている例を示したが、測定対象者毎に互いに異なる基準値を用いてもよい。   FIG. 7 is a scatter diagram showing the relationship between the optimal exercise intensity determined from the contraction time ratio (QS1 hour / heart rate time) and the optimal exercise intensity determined by the conventional CPX test. The correlation coefficient between the optimal exercise intensity determined from the contraction time ratio (QS1 hour / heart rate time) and the optimal exercise intensity determined by the conventional CPX test was “0.74”. Thereby, according to the optimum exercise intensity determination device 10 according to the first embodiment of the present invention, by using the contraction time ratio of the ventricles 200b and 200d, the same as the optimum exercise intensity determined by the conventional CPX test can be obtained. To some extent, it has been found that the optimal exercise intensity can be accurately detected. Although FIG. 7 shows an example in which the same reference value (15 [%]) is used for five measurement subjects, different reference values may be used for each measurement subject.

(第1実施形態の効果)
以上説明したように、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10は、負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室200b、200dの収縮時間を検出する収縮時間検出部21と、測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出する心拍時間検出部23と、収縮時間検出部21で検出した収縮時間と心拍時間検出部23で検出した1心拍時間との比率である収縮時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定部27と、を備えるようにした。すなわち、至適運動強度決定装置10による、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定方法では、負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室200b、200dの収縮時間を検出し、測定データに基づいて測定対象者の1心拍時間を検出し、収縮時間と1心拍時間との比率である収縮時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定している。
(Effect of the first embodiment)
As described above, the optimal exercise intensity determination device 10 according to the first embodiment of the present invention is based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of a measurement subject measured at the time of a stress test. The contraction time detection unit 21 detects contraction time of the ventricle 200b and 200d of the measurement subject, the heartbeat time detection unit 23 detects one heartbeat time of the measurement subject based on the measurement data, and the contraction time detection unit 21 Based on the contraction time ratio, which is the ratio of the detected contraction time to one heartbeat time detected by the heartbeat time detection unit 23, and the exercise load given to the measurement subject at the time of the stress test, the optimum exercise of the measurement subject And an optimal exercise intensity determination unit 27 for determining the intensity. That is, in the method for determining the optimal exercise intensity according to the first embodiment of the present invention by the optimal exercise intensity determination apparatus 10, measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of the measurement subject measured during the stress test. The contraction time of the ventricles 200b and 200d of the measurement subject is detected, and one heartbeat time of the measurement subject is detected based on the measurement data, and the contraction time ratio which is the ratio of contraction time and one heartbeat time The optimum exercise intensity of the subject is determined based on the exercise load given to the subject at the time of the stress test.

それゆえ、心音データや心電データの時間情報を用いて至適運動強度を決定するため、例えば、特許文献1に記載の発明のように、心音データの振幅情報を用いて至適運動強度を決定する方法に比べて、周辺ノイズや運動中の体動によるノイズの影響を受けにくい。また、心音データや心電データは、簡易で安価なハードウェアで測定可能である。したがって、安価でより精度の高い至適運動強度決定装置10を提供できる。したがって、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10は、糖尿病などの生活習慣病や心臓病などの治療として運動療法を行う際の至適運動強度の測定に非常に有用である。   Therefore, in order to determine the optimal exercise intensity using temporal information of cardiac sound data and electrocardiographic data, for example, as in the invention described in Patent Document 1, the optimal kinetic intensity is used using amplitude information of cardiac sound data. Compared to the method to determine, it is less susceptible to noise from surrounding noise and body movement during exercise. Moreover, heart sound data and electrocardiogram data can be measured by simple and inexpensive hardware. Therefore, it is possible to provide an inexpensive and more accurate optimal exercise intensity determination device 10. Therefore, the optimum exercise intensity determination device 10 according to the first embodiment of the present invention is very useful for measuring the optimum exercise intensity when performing exercise therapy as treatment for lifestyle-related diseases such as diabetes and heart disease etc. is there.

また、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、至適運動強度決定部27は、運動負荷と、その運動負荷の付与時に測定された測定データに基づく収縮時間比率とに基づいて、予め設定された収縮時間比率である基準値に対応する運動強度を至適運動強度とするようにした。そのため、至適運動強度をより適切に決定できる。
さらに、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、収縮時間は、心音波形のI音からII音までの収縮期の時間である収縮期時間、心電波形のQ点から心音波形のI音までの時間であるQS1時間、心電波形のQ点から心音波形のII音までの時間であるQS2時間、または心電波形のQ点から心電波形のT波終点までの時間であるQT時間とした。そのため、至適運動強度をより適切に決定することができる。
Further, in the optimal exercise intensity determination device 10 according to the first embodiment of the present invention, the optimal exercise intensity determination unit 27 determines an exercise load and a contraction time ratio based on measurement data measured at the time of applying the exercise load. The exercise intensity corresponding to the reference value which is a preset contraction time ratio is set as the optimum exercise intensity based on the above. Therefore, the optimal exercise intensity can be determined more appropriately.
Furthermore, in the optimal exercise intensity determination device 10 according to the first embodiment of the present invention, the systole time, which is the systolic time from the heart sound type I to the sound II, and the Q point of the electrocardiographic waveform QS1 time, which is the time from the I sound of the echocardiographic shape, QS2 time, the time from the Q point of the electrocardiographic waveform to the II sound of the electrocardiographic waveform, or Q point of the electrocardiogram waveform, to the T wave end point of the electrocardiogram waveform The QT time, which is Therefore, the optimal exercise intensity can be determined more appropriately.

さらに、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、1心拍時間は、心電波形の互いに隣り合うR点間の時間であるRR時間、心音波形の互いに隣り合うI音間の時間であるS1S1時間、または心音波形の互いに隣り合うII音間の時間であるS2S2時間とした。そのため、至適運動強度をより適切に決定することができる。
また、本発明の第1実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、負荷試験は、時間とともに一定の割合で運動負荷を上げるランプ負荷を測定対象者に与えるとともに、各時刻の測定データを計測する試験であるため、測定データを比較的容易に取得できる。
Furthermore, in the optimum exercise intensity determination device 10 according to the first embodiment of the present invention, one heartbeat time is RR time which is a time between R points adjacent to each other of the electrocardiogram waveform, I sound adjacent to each other S1S1 time, which is the time between them, or S2S2 time, which is the time between adjacent II sounds of cardiac sound waveform. Therefore, the optimal exercise intensity can be determined more appropriately.
Further, in the optimum exercise intensity determination device 10 according to the first embodiment of the present invention, the load test gives the subject a lamp load that raises the exercise load at a constant rate over time, and also measures data of each time Because it is a test to be measured, measurement data can be obtained relatively easily.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度決定装置10、および至適運動強度決定装置10による至適運動強度決定方法について説明する。
本発明の第2実施形態は、至適運動強度検出部20が、収縮時間比率に代えて、拡張時間比率(後述)を用いて至適運動強度を決定する点が、第1実施形態と異なる。
Second Embodiment
Next, the optimal exercise intensity determination device 10 according to the second embodiment of the present invention and the optimal exercise intensity determination method by the optimal exercise intensity determination device 10 will be described.
The second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that the optimum exercise intensity detection unit 20 determines the optimum exercise intensity using an extension time ratio (described later) instead of the contraction time ratio. .

図1に示した基準値設定部16は、図1に示した至適運動強度検出部20で至適運動強度を決定する際に必要となる所定の拡張時間比率を基準値として設定する。そして、図1に示した基準値設定部16は、設定した基準値を示すデータ、つまり、基準値データを図1に示した記憶部17と図1に示した至適運動強度検出部20とに出力する。
図8は、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度検出部20の内部構成の一例を示す構成図である。本発明の第2実施形態に係る至適運動強度検出部20は、図8に示すように拡張時間検出部22、心拍時間検出部23、拡張時間比率計算部25および至適運動強度決定部28を備える。
The reference value setting unit 16 shown in FIG. 1 sets, as a reference value, a predetermined extension time ratio required when determining the optimum exercise intensity by the optimum exercise intensity detection unit 20 shown in FIG. The reference value setting unit 16 shown in FIG. 1 is data indicating the set reference value, that is, the storage unit 17 shown in FIG. 1 and the optimal exercise intensity detection unit 20 shown in FIG. Output to
FIG. 8 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the optimum exercise intensity detection unit 20 according to the second embodiment of the present invention. The optimum exercise intensity detection unit 20 according to the second embodiment of the present invention is, as shown in FIG. 8, an extension time detection unit 22, a heartbeat time detection unit 23, an extension time ratio calculation unit 25 and an optimum exercise intensity determination unit 28. Equipped with

図8に示した拡張時間検出部22は、測定データに基づいて、各時刻の心室200b、200dの拡張時間を検出する。拡張時間としては、至適運動強度の高精度化の観点から、図4(a)に示した心音波形のII音からI音までの拡張期の時間(以下、「拡張期時間」と呼ぶ)、図4(a)に示した心音波形のII音から図4(b)に示した心電波形のQ点までの時間(以下、「S2Q時間」と呼ぶ)、または図4(b)に示した心電波形のT波終点から図4(b)に示した心電波形のQ点までの時間(以下、「TQ時間」と呼ぶ)が好ましい。そして、図8に示した拡張時間検出部22は、1心拍毎に、検出された拡張時間を拡張時間比率計算部25に出力する。なお、複数の拡張時間に対して統計処理を行った後に、拡張時間比率計算部25に出力する構成としてもよい。例えば、10秒間に検出された拡張時間の平均値を計算し、10秒毎に拡張時間の平均値を拡張時間比率計算部25に出力する。これにより、拡張時間の精度を向上することができる。   The expansion time detection unit 22 illustrated in FIG. 8 detects the expansion time of the ventricles 200b and 200d at each time based on the measurement data. As dilation time, the diastolic time from heart sound II to sound I shown in FIG. 4 (a) from the viewpoint of improving the optimal exercise intensity (hereinafter referred to as “diastolic time”) 4 (a) to the point Q of the electrocardiogram waveform shown in FIG. 4 (b) (hereinafter referred to as "S2Q time"), or FIG. 4 (b) The time from the T wave end point of the shown electrocardiogram waveform to the point Q of the electrocardiogram waveform shown in FIG. 4B (hereinafter referred to as "TQ time") is preferable. Then, the extension time detection unit 22 shown in FIG. 8 outputs the detected extension time to the extension time ratio calculation unit 25 every heartbeat. Note that the statistical processing may be performed on a plurality of extension times, and then output to the extension time ratio calculating unit 25. For example, the average value of the extension time detected in 10 seconds is calculated, and the average value of the extension time is output to the extension time ratio calculating unit 25 every 10 seconds. Thereby, the accuracy of the extension time can be improved.

図8に示した拡張時間比率計算部25は、図8に示した拡張時間検出部22が出力した拡張時間を、図8に示した心拍時間検出部23が出力した1心拍時間で割った比率(以下、「拡張時間比率」と呼ぶ)を計算する。そして、図8に示した拡張時間比率計算部25は、計算した拡張時間比率を至適運動強度決定部28に出力する。
図8に示した至適運動強度決定部28は、図8に示した拡張時間比率計算部25が出力した拡張時間比率と、図1に示した運動負荷制御部15が出力した運動強度データ、つまり負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷(運動強度)と、図1に示した基準値設定部16が出力した基準値データとに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する。
The extension time ratio calculating unit 25 shown in FIG. 8 is a ratio obtained by dividing the extension time outputted by the extension time detecting unit 22 shown in FIG. 8 by one heartbeat time outputted by the heartbeat time detecting unit 23 shown in FIG. Calculate (hereinafter referred to as "expansion time ratio"). Then, the extension time ratio calculation unit 25 shown in FIG. 8 outputs the calculated extension time ratio to the optimum exercise intensity determination unit 28.
The optimum exercise intensity determination unit 28 shown in FIG. 8 is the extension time ratio output by the extension time ratio calculation unit 25 shown in FIG. 8 and the exercise intensity data output by the exercise load control unit 15 shown in FIG. That is, based on the exercise load (exercise intensity) given to the measurement subject at the time of the load test and the reference value data output from the reference value setting unit 16 shown in FIG. 1, the optimal exercise intensity of the measurement subject is determined. Do.

具体的には、図9(a)に示すように、ランプ負荷による運動負荷と、その運動負荷の付与時に測定された心音データおよび心電データの少なくとも一方に基づく拡張時間比率とに基づいて、基準値(予め設定された収縮時間比率)に対応する運動負荷を至適運動強度とする。例えば、まず測定対象者にランプ負荷が与えられているときの各時刻の拡張時間比率と運動強度(運動負荷)とを互いに対応付けるテーブルを作成する。ここで、図9(a)は、測定対象者にランプ負荷が与えられているときの拡張時間比率と運動強度との関係の一例を示すグラフである。図9(a)では、横軸は運動強度[Watts]、縦軸は拡張時間比率[%]の一例である「拡張期時間/心拍時間」である。図9(a)によれば、拡張時間比率は運動強度(運動負荷)の増加に対して単調減少していることがわかる。   Specifically, as shown in FIG. 9A, based on exercise load due to lamp load and an expansion time ratio based on at least one of heart sound data and electrocardiogram data measured at the time of application of the exercise load, The exercise load corresponding to the reference value (predetermined contraction time ratio) is taken as the optimum exercise intensity. For example, first, a table is created in which the expansion time ratio at each time when the lamp load is given to the measurement target and the exercise intensity (exercise load) are associated with each other. Here, FIG. 9A is a graph showing an example of the relationship between the extension time ratio and the exercise intensity when the lamp load is given to the person to be measured. In FIG. 9A, the horizontal axis is exercise intensity [Watts], and the vertical axis is “diastolic time / heart rate time” which is an example of the expansion time ratio [%]. According to FIG. 9A, it can be seen that the expansion time ratio monotonously decreases with the increase in exercise intensity (exercise load).

続いて、図9(b)に示すように、作成したテーブルを参照し、基準値と一致する拡張時間比率に対応付けられている運動強度を至適運動強度とする。図9(b)は、図9(a)に示した拡張時間比率(拡張期時間/心拍時間)と運動強度との関係を示すグラフにおいて、基準値を50[%]に設定した場合の至適運動強度の決定方法を示すグラフである。そして、図8に示した至適運動強度決定部27は、決定した至適運動強度を、図1に示した出力部18に出力する。   Subsequently, as shown in FIG. 9B, the created table is referred to, and the exercise intensity associated with the extension time ratio coinciding with the reference value is set as the optimum exercise intensity. FIG. 9 (b) is a graph showing the relationship between the expansion time ratio (diastole time / heart rate time) and exercise intensity shown in FIG. 9 (a), in which the reference value is set to 50 [%]. It is a graph which shows the determination method of suitable exercise intensity. Then, the optimal exercise intensity determination unit 27 shown in FIG. 8 outputs the determined optimal exercise intensity to the output unit 18 shown in FIG.

(実施例)
次に、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度決定装置10、および至適運動強度決定装置10による至適運動強度決定方法の実施例について説明する。
本実施例では、成人男性5名を測定対象者とし、5名の測定対象者それぞれに対して、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度決定装置10、および至適運動強度決定装置10による至適運動強度決定方法により、運動強度毎の拡張時間比率(拡張期時間/心拍時間)を算出し、算出した拡張時間比率が基準値(50[%])と一致する場合の運動強度を至適運動強度とした。また従来のCPX検査により有酸素運動と無酸素運動との境界付近の運動強度(ATポイント運動強度)を至適運動強度とした。
(Example)
Next, an example of the optimal exercise intensity determination device 10 according to the second embodiment of the present invention and an optimal exercise intensity determination method by the optimal exercise intensity determination device 10 will be described.
In this example, five adult men are the measurement subject, and the optimum exercise strength determination device 10 according to the second embodiment of the present invention and the optimum exercise strength determination device for each of the five measurement subjects. Calculate the extension time ratio for each exercise intensity (diastole time / heart rate time) by the optimal exercise intensity determination method according to 10, and exercise intensity when the calculated extension time ratio matches the reference value (50 [%]) Was the optimal exercise intensity. Moreover, the exercise intensity (AT point exercise intensity) near the boundary of aerobic exercise and anoxic exercise was made the optimal exercise intensity by the conventional CPX examination.

図10は、拡張時間比率(拡張期時間/心拍時間)から求めた至適運動強度と、従来のCPX検査により求めた至適運動強度との関係を示した散布図である。拡張時間比率(拡張期時間/心拍時間)から求めた至適運動強度と、従来のCPX検査により求めた至適運動強度との相関係数は「0.96」であった。これにより、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度決定装置10によれば、心室200b、200dの拡張時間比率を使用することで、従来のCPX検査により求めた至適運動強度と同程度に、至適運動強度を精度よく検出できることがわかった。なお図10では、測定対象者5名に対して同じ基準値(50[%])を用いる例を示したが、測定対象者毎に互いに異なる基準値を用いてもよい。   FIG. 10 is a scatter diagram showing the relationship between the optimal exercise intensity determined from the dilation time ratio (diastole time / heart rate time) and the optimal exercise intensity determined by the conventional CPX test. The correlation coefficient between the optimal exercise intensity determined from the dilation time ratio (diastole time / heart rate time) and the optimal exercise intensity determined by the conventional CPX test was “0.96”. Thereby, according to the optimum exercise intensity determination device 10 according to the second embodiment of the present invention, by using the dilation time ratio of the ventricles 200b and 200d, the same as the optimum exercise intensity determined by the conventional CPX test can be obtained. To some extent, it has been found that the optimal exercise intensity can be accurately detected. Although FIG. 10 shows an example in which the same reference value (50 [%]) is used for five measurement subjects, different reference values may be used for each measurement subject.

(第2実施形態の効果)
以上説明したように、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度決定装置10は、負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室200b、200dの拡張時間を検出する拡張時間検出部22と、測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出する心拍時間検出部23と、拡張時間検出部22で検出した拡張時間と心拍時間検出部23で検出した1心拍時間との比率である拡張時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定部28と、を備えるようにした。すなわち、至適運動強度決定装置10による、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度決定方法では、負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室200b、200dの拡張時間を検出し、測定データに基づいて測定対象者の1心拍時間を検出し、拡張時間と1心拍時間との比率である拡張時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定している。
(Effect of the second embodiment)
As described above, the optimal exercise intensity determination device 10 according to the second embodiment of the present invention is based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of a measurement subject measured at the time of a stress test. The expansion time detection unit 22 detects the expansion time of the ventricle 200b and 200d of the measurement subject, the heartbeat time detection unit 23 detects one heartbeat time of the measurement subject based on the measurement data, and the expansion time detection unit 22 Based on the dilation time ratio, which is the ratio of the dilation time detected to the one heartbeat time detected by the heartbeat time detection unit 23, and the exercise load given to the measurement subject at the time of the stress test, the optimum exercise of the measurement subject And an optimal exercise intensity determination unit 28 for determining the intensity. That is, in the method for determining the optimal exercise intensity according to the second embodiment of the present invention by the optimal exercise intensity determination apparatus 10, measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of the measurement subject measured during the stress test. Based on the measurement subject's ventricles 200b, 200d's dilation time is detected, one's heartbeat time from the measurement subject's one's heartbeat is detected based on the measurement data, and a dilation The optimum exercise intensity of the subject is determined based on the exercise load given to the subject at the time of the stress test.

それゆえ、心音データや心電データの時間情報を用いて至適運動強度を決定するため、例えば、特許文献1に記載の発明のように、心音データの振幅情報を用いて至適運動強度を決定する方法に比べて、周辺ノイズや運動中の体動によるノイズの影響を受けにくい。また、心音データや心電データは、簡易で安価なハードウェアで測定可能である。したがって、安価でより精度の高い至適運動強度決定装置10を提供できる。したがって、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度決定装置10は、糖尿病などの生活習慣病や心臓病などの治療として運動療法を行う際の至適運動強度の測定に非常に有用である。   Therefore, in order to determine the optimal exercise intensity using temporal information of cardiac sound data and electrocardiographic data, for example, as in the invention described in Patent Document 1, the optimal kinetic intensity is used using amplitude information of cardiac sound data. Compared to the method to determine, it is less susceptible to noise from surrounding noise and body movement during exercise. Moreover, heart sound data and electrocardiogram data can be measured by simple and inexpensive hardware. Therefore, it is possible to provide an inexpensive and more accurate optimal exercise intensity determination device 10. Therefore, the optimum exercise intensity determination device 10 according to the second embodiment of the present invention is very useful for measuring the optimum exercise intensity when performing exercise therapy as treatment for lifestyle-related diseases such as diabetes and heart disease etc. is there.

また、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、至適運動強度決定部28は、運動負荷と、その運動負荷の付与時に測定された測定データに基づく拡張時間比率とに基づいて、予め設定された拡張時間比率である基準値に対応する運動強度を至適運動強度とするようにした。そのため、至適運動強度をより適切に決定できる。
さらに、本発明の第2実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、拡張時間は、心音波形のII音からI音までの拡張期の時間である拡張期時間、心音波形のII音から心電波形のQ点までの時間であるS2Q時間、または心電波形のT波終点から心電波形のQ点までの時間であるTQ時間とした。そのため、至適運動強度をより適切に決定できる。
Further, in the optimal exercise intensity determination device 10 according to the second embodiment of the present invention, the optimal exercise intensity determination unit 28 includes an exercise load and an expansion time ratio based on measurement data measured at the time of applying the exercise load. The exercise intensity corresponding to the reference value which is a preset extension time ratio is set as the optimal exercise intensity based on the above. Therefore, the optimal exercise intensity can be determined more appropriately.
Furthermore, in the optimal exercise intensity determination device 10 according to the second embodiment of the present invention, the dilation time is the diastolic time from the heart sound type II sound to the sound I sound, the diastolic time from the heart sound type II sound The S2Q time which is the time to the Q point of the electrocardiogram waveform or the TQ time which is the time from the T wave end point of the electrocardiogram waveform to the Q point of the electrocardiogram waveform is used. Therefore, the optimal exercise intensity can be determined more appropriately.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10、および至適運動強度決定装置10による至適運動強度決定方法について説明する。
本発明の第3実施形態は、至適運動強度検出部20が、収縮時間比率に代えて、収縮対拡張時間比率(後述)を用いて至適運動強度を決定する点が、第1実施形態と異なる。
Third Embodiment
Next, the optimal exercise intensity determination device 10 according to the third embodiment of the present invention and the optimal exercise intensity determination method using the optimal exercise intensity determination device 10 will be described.
The third embodiment of the present invention is that the optimum exercise intensity detection unit 20 determines the optimum exercise intensity using a contraction-expansion time ratio (described later) instead of the contraction time ratio. It is different from

図1に示した基準値設定部16は、図1に示した至適運動強度検出部20で至適運動強度を決定する際に必要となる所定の収縮対拡張時間比率を基準値として設定する。そして、図1に示した基準値設定部16は、設定した基準値を示すデータ、つまり、基準値データを図1に示した記憶部17と図1に示した至適運動強度検出部20とに出力する。
図11は、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度検出部20の内部構成の一例を示す構成図である。本発明の第3実施形態に係る至適運動強度検出部20は、図11に示すように、収縮時間検出部21、拡張時間検出部22、収縮対拡張時間比率計算部26および至適運動強度決定部29を備える。
The reference value setting unit 16 shown in FIG. 1 sets a predetermined contraction-to-expansion time ratio necessary for determining the optimum exercise intensity by the optimum exercise intensity detection unit 20 shown in FIG. 1 as a reference value. . The reference value setting unit 16 shown in FIG. 1 is data indicating the set reference value, that is, the storage unit 17 shown in FIG. 1 and the optimal exercise intensity detection unit 20 shown in FIG. Output to
FIG. 11 is a block diagram showing an example of the internal configuration of the optimum exercise intensity detection unit 20 according to the third embodiment of the present invention. The optimum exercise intensity detection unit 20 according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 11, includes a contraction time detection unit 21, an extension time detection unit 22, a contraction to extension time ratio calculation unit 26, and an optimum exercise intensity. A determination unit 29 is provided.

図11に示した収縮時間検出部21は、測定データに基づいて、各時刻の心室200b、200dの収縮時間を検出する。本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、収縮時間としては、至適運動強度の高精度化の観点から、図4(a)に示した心音波形のI音からII音までの時間である収縮期時間、図4(b)に示した心電波形のQ点から図4(a)に示した心音波形のI音までの時間であるQS1時間、図4(b)に示した心電波形のQ点から図4(a)に示した心音波形のII音までの時間であるQS2時間、または図4(b)に示した心電波形のQ点から図4(b)に示した心電波形のT波終点までの時間であるQT時間が好ましい。そして、図11に示した収縮時間検出部21は、1心拍毎に、検出された収縮時間を図11に示した収縮対拡張時間比率計算部26に出力する。なお、複数の収縮時間に対して統計処理を行った後に、収縮対拡張時間比率計算部26に出力する構成としてもよい。例えば、10秒間に検出された収縮時間の平均値を計算し、10秒毎に収縮時間の平均値を収縮対拡張時間比率計算部26に出力する。これにより、収縮時間の精度を向上することができる。   The contraction time detection unit 21 illustrated in FIG. 11 detects the contraction time of the ventricles 200b and 200d at each time based on the measurement data. In the optimal exercise intensity determination device 10 according to the third embodiment of the present invention, as contraction time, from the viewpoint of improving the optimal exercise intensity, it is possible to use the I sound from the heart sound wave form shown in FIG. The systole time which is the time to the sound, the QS1 time which is the time from the point Q of the electrocardiogram waveform shown in FIG. 4B to the sound I of the cardiac sound waveform shown in FIG. 4), which is the time from the point Q of the electrocardiogram waveform shown in FIG. 4 to the sound II of the heart acoustic waveform shown in FIG. 4 (a), or from the point Q of the electrocardiogram waveform shown in FIG. The QT time which is the time to the T-wave end point of the electrocardiographic waveform shown in (b) is preferable. Then, the contraction time detection unit 21 shown in FIG. 11 outputs the detected contraction time to the contraction to expansion time ratio calculation unit 26 shown in FIG. 11 every heartbeat. The configuration may be such that the contraction to expansion time ratio calculating unit 26 is output after statistical processing is performed on a plurality of contraction times. For example, an average value of contraction time detected in 10 seconds is calculated, and an average value of contraction time is output to the contraction to expansion time ratio calculating unit 26 every 10 seconds. Thereby, the accuracy of the contraction time can be improved.

図11に示した拡張時間検出部22は、測定データに基づいて、各時刻の心室200b、200dの拡張時間を検出する。第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、拡張時間としては、至適運動強度の高精度化の観点から、図4(a)に示した心音波形のII音からI音までの拡張期の時間である拡張期時間、図4(a)に示した心音波形のII音から図4(b)に示した心電波形のQ点までの時間であるS2Q時間、または図4(b)に示した心電波形のT波終点から図4(b)に示した心電波形のQ点までの時間であるTQ時間が好ましい。そして、図11に示した拡張時間検出部22は、1心拍毎に、検出された拡張時間を収縮対拡張時間比率計算部26に出力する。なお、複数の拡張時間に対して統計処理を行った後に、収縮対拡張時間比率計算部26に出力する構成としてもよい。例えば、10秒間に検出された拡張時間の平均値を計算し、10秒毎に拡張時間の平均値を収縮対拡張時間比率計算部26に出力する。これにより、拡張時間の精度を向上することができる。   The expansion time detection unit 22 illustrated in FIG. 11 detects the expansion time of the ventricles 200b and 200d at each time based on the measurement data. In the optimal exercise intensity determination device 10 according to the third embodiment, as the extension time, from the viewpoint of the high accuracy of the optimal exercise intensity, it is possible to use the cardiac sound wave type II to I sounds shown in FIG. The diastolic time, which is the diastolic time, the S2Q time, which is the time from the cardiac sound waveform II sound shown in FIG. 4 (a) to the Q point of the electrocardiographic waveform shown in FIG. The TQ time which is the time from the T-wave end point of the electrocardiogram waveform shown in b) to the point Q of the electrocardiogram waveform shown in FIG. 4B is preferable. Then, the expansion time detection unit 22 shown in FIG. 11 outputs the detected expansion time to the contraction to expansion time ratio calculation unit 26 every heartbeat. The configuration may be such that the contraction to expansion time ratio calculating unit 26 is output after performing statistical processing on a plurality of expansion times. For example, the average value of the extension time detected in 10 seconds is calculated, and the average value of the extension time is output to the contraction to extension time ratio calculating unit 26 every 10 seconds. Thereby, the accuracy of the extension time can be improved.

図11に示した収縮対拡張時間比率計算部26は、図11に示した収縮時間検出部21が出力した収縮時間を、図11に示した拡張時間検出部22が出力した拡張時間で割った比率(以下、「収縮対拡張時間比率」と呼ぶ)を計算する。収縮対拡張時間比率としては、特に、QS1時間を拡張期時間で割って算出した比率(以下、「QS1時間/拡張期時間」と呼ぶ)、またはQS2時間を拡張期時間で割って算出した比率(以下、「QS2時間/拡張期時間」と呼ぶ)が好ましい。そして、図11に示した収縮対拡張時間比率計算部26は、計算した収縮対拡張時間比率を至適運動強度決定部29に出力する。   The contraction-to-expansion time ratio calculation unit 26 illustrated in FIG. 11 divides the contraction time output by the contraction time detection unit 21 illustrated in FIG. 11 by the expansion time output by the expansion time detection unit 22 illustrated in FIG. Calculate the ratio (hereinafter referred to as the “contraction-to-expansion time ratio”). In particular, a ratio calculated by dividing QS1 by diastolic time (hereinafter referred to as “QS1 time / diastolic time”), or a ratio calculated by dividing QS2 by diastolic time as the contraction to diastolic time ratio. (Hereinafter referred to as “QS2 time / diastolic time”) is preferred. Then, the contraction to expansion time ratio calculation unit 26 shown in FIG. 11 outputs the calculated contraction to expansion time ratio to the optimum exercise strength determination unit 29.

図11に示した至適運動強度決定部29は、図11に示した収縮対拡張時間比率計算部26で算出した収縮対拡張時間比率(例えば、QS1時間/拡張期時間、QS2時間/拡張期時間)と、図1に示した運動負荷制御部15が出力した運動強度データ、つまり、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷(運動強度)と、図1で示した基準値設定部16が出力した基準値データ(基準値)とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する。   The optimum exercise intensity determination unit 29 shown in FIG. 11 calculates the contraction to expansion time ratio calculated by the contraction to expansion time ratio calculation unit 26 shown in FIG. 11 (for example, QS1 time / diastole time, QS2 time / diastole Time) and exercise intensity data output by the exercise load control unit 15 shown in FIG. 1, that is, the exercise load (exercise intensity) given to the subject at the time of the load test, and the reference value setting unit shown in FIG. Based on the reference value data (reference value) output by S.16, the optimum exercise intensity of the subject is determined.

具体的には、図11に示した至適運動強度決定部29は、図12(a)に示すように、ランプ負荷による運動負荷と、その運動負荷の付与時に測定された心音データおよび心電データに基づく収縮対拡張時間比率とに基づいて、基準値、つまり、予め設定された収縮対拡張時間比率に対応する運動負荷を至適運動強度とする。例えば、まず、測定対象者にランプ負荷が与えられているときの各時刻の収縮対拡張時間比率と運動強度(運動負荷)とを互いに対応付けるテーブルを作成する。ここで、図12(a)は、測定対象者にランプ負荷が与えられているときの収縮対拡張時間比率と運動強度との関係の一例を示すグラフである。図12(a)では、横軸は運動強度[Watts]、縦軸は収縮対拡張時間比率の一例である「QS2時間/拡張期時間[%]」である。図12(a)によれば、収縮対拡張時間比率は、運動強度(運動負荷)の増加に対して単調増加していることがわかる。   Specifically, as shown in FIG. 12 (a), the optimal exercise intensity determination unit 29 shown in FIG. 11 is an exercise load due to the lamp load, and heart sound data and an electrocardiogram measured when the exercise load is applied. Based on the contraction to expansion time ratio based on the data, the exercise load corresponding to the reference value, that is, the preset contraction to expansion time ratio is taken as the optimal exercise intensity. For example, first, a table is created in which the contraction-expansion time ratio and exercise intensity (exercise load) at each time when a lamp load is given to the measurement subject are associated with each other. Here, FIG. 12A is a graph showing an example of the relationship between the contraction-expansion time ratio and the exercise intensity when the lamp load is given to the measurement subject. In FIG. 12A, the horizontal axis is exercise intensity [Watts], and the vertical axis is “QS2 time / diastolic time [%]” which is an example of the contraction to expansion time ratio. According to FIG. 12A, it can be seen that the contraction to expansion time ratio monotonically increases with the increase in exercise intensity (exercise load).

続いて、図12(b)に示すように、作成したテーブルを参照し、基準値と一致する収縮対拡張時間比率に対応付けられている運動強度を至適運動強度とする。図12(b)は、図12(a)に示した収縮対拡張時間比率(QS2時間/拡張期時間)と運動強度との関係を示すグラフにおいて、基準値を130[%]に設定した場合の至適運動強度の決定方法を示すグラフである。そして、図11に示した至適運動強度決定部29は、決定した至適運動強度を、図1に示した出力部18に出力する。   Subsequently, as shown in FIG. 12B, the created table is referred to, and the exercise intensity associated with the contraction-expansion time ratio matching the reference value is set as the optimum exercise intensity. FIG. 12 (b) is a graph showing the relationship between contraction-expansion time ratio (QS2 time / diastolic time) and exercise intensity shown in FIG. 12 (a), in which the reference value is set to 130 [%] It is a graph which shows the determination method of the optimal exercise intensity of. Then, the optimal exercise intensity determination unit 29 shown in FIG. 11 outputs the determined optimal exercise intensity to the output unit 18 shown in FIG.

(実施例)
次に、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10、および至適運動強度決定装置10による至適運動強度決定方法の実施例について説明する。
本実施例では、成人男性5名を測定対象者とし、5名の測定対象者それぞれに対して、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10、および至適運動強度決定装置10による至適運動強度決定方法により、運動強度毎の収縮対拡張時間比率(QS2時間/拡張期時間)を算出し、算出した収縮対拡張時間比率が基準値(1.3[%])と一致する場合の運動強度を至適運動強度とした。また、従来のCPX検査により有酸素運動と無酸素運動との境界付近の運動強度(ATポイント運動強度)を至適運動強度とした。
(Example)
Next, an example of the optimal exercise intensity determination device 10 according to the third embodiment of the present invention and an optimal exercise intensity determination method by the optimal exercise intensity determination device 10 will be described.
In this example, five adult men are the measurement subjects, and the optimum exercise strength determination device 10 according to the third embodiment of the present invention and the optimum exercise strength determination device for each of the five measurement subjects. Calculate the contraction-expansion time ratio for each exercise intensity (QS2 time / diastolic time) by the method of determining the optimal exercise intensity according to 10, and calculate the calculated contraction-expansion time ratio as the standard value (1.3 [%]) The exercise intensity in the case of agreement was made the optimal exercise intensity. In addition, exercise intensity (AT point exercise intensity) near the boundary between aerobic exercise and anoxic exercise was determined as the optimum exercise intensity by the conventional CPX test.

図13は、収縮対拡張時間比率(QS2時間/拡張期時間)から求めた至適運動強度と、従来のCPX検査により求めた至適運動強度との関係を示した散布図である。収縮対拡張時間比率(QS2時間/拡張期時間)から求めた至適運動強度と、従来のCPX検査により求めた至適運動強度との相関係数は「0.96」であった。これにより、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10によれば、心室200b、200dの収縮対拡張時間比率を使用することで、従来のCPX検査により求めた至適運動強度と同程度に、至適運動強度を精度よく検出できることがわかった。なお、図13では、測定対象者5名に対して同じ基準値(1.3[%])を用いる例を示したが、測定対象者毎に互いに異なる基準値を用いてもよい。   FIG. 13 is a scatter diagram showing the relationship between the optimal exercise intensity determined from the contraction to dilation time ratio (QS2 time / diastolic time) and the optimal exercise intensity determined by the conventional CPX test. The correlation coefficient between the optimal exercise intensity determined from the contraction to dilation time ratio (QS2 time / diastolic time) and the optimal exercise intensity determined by the conventional CPX test was “0.96”. Thereby, according to the optimum exercise intensity determination device 10 according to the third embodiment of the present invention, the optimum exercise intensity determined by the conventional CPX test using the contraction to dilation time ratio of the ventricles 200b and 200d. It was found that the optimal exercise intensity can be detected with high accuracy. Although FIG. 13 shows an example in which the same reference value (1.3 [%]) is used for five measurement targets, different reference values may be used for each measurement target.

(第3実施形態の効果)
以上、説明したように、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10は、負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて測定対象者の心室200b、200dの収縮時間を検出する収縮時間検出部21と、測定データに基づいて測定対象者の心室200b、200dの拡張時間を検出する拡張時間検出部22と、収縮時間検出部21で検出した収縮時間と拡張時間検出部22で検出した拡張時間との比率である収縮対拡張時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づき、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定部29とを備えるようにした。
(Effect of the third embodiment)
As described above, the optimal exercise intensity determination device 10 according to the third embodiment of the present invention is based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of a measurement subject measured at the time of stress test. Contraction time detection unit 21 for detecting contraction time of ventricle 200b, 200d of measurement subject, extended time detection unit 22 for detecting expansion time of ventricle 200b, 200d of measurement subject based on measurement data, contraction time detection Based on the contraction to expansion time ratio, which is the ratio of the contraction time detected by the section 21 to the expansion time detected by the expansion time detection section 22, and the exercise load given to the measurement target at the time of the load test, And an optimal exercise intensity determination unit 29 for determining an optimal exercise intensity.

すなわち、至適運動強度決定装置10を用いて行われる、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定方法では、負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室200b、200dの収縮時間を検出し、測定データに基づいて測定対象者の心室200b、200dの拡張時間を検出し、検出した収縮時間と拡張時間との比率である収縮対拡張時間比率と、負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定している。   That is, in the method for determining the optimal exercise intensity according to the third embodiment of the present invention performed using the optimal exercise intensity determination device 10, at least one of the heart sound data and the electrocardiogram data of the measurement subject measured during the stress test. Based on the measurement data, the contraction time of the ventricle 200b, 200d of the measurement subject is detected, and the expansion time of the ventricle 200b, 200d of the measurement subject is detected based on the measurement data, and the detected contraction time and the expansion time The optimal exercise intensity of the subject is determined based on the ratio of contraction to dilation time, which is the ratio of and the exercise load given to the subject at the time of the stress test.

それゆえ、心音データや心電データの時間情報を用いて至適運動強度を決定するため、例えば、特許文献1に記載の発明のように、心音データの振幅情報を用いて至適運動強度を決定する方法に比べて、周辺ノイズや運動中の体動によるノイズの影響を受けにくい。また、心音データや心電データは、簡易で安価なハードウェアで測定可能である。したがって、安価でより精度の高い至適運動強度決定装置10を提供できる。したがって、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10は、糖尿病などの生活習慣病や心臓病などの治療として運動療法を行う際の至適運動強度の測定に非常に有用である。   Therefore, in order to determine the optimal exercise intensity using temporal information of cardiac sound data and electrocardiographic data, for example, as in the invention described in Patent Document 1, the optimal kinetic intensity is used using amplitude information of cardiac sound data. Compared to the method to determine, it is less susceptible to noise from surrounding noise and body movement during exercise. Moreover, heart sound data and electrocardiogram data can be measured by simple and inexpensive hardware. Therefore, it is possible to provide an inexpensive and more accurate optimal exercise intensity determination device 10. Therefore, the optimum exercise intensity determination device 10 according to the third embodiment of the present invention is very useful for measuring the optimum exercise intensity when performing exercise therapy as treatment for lifestyle-related diseases such as diabetes and heart disease etc. is there.

また、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、至適運動強度決定部29は、運動負荷と、その運動負荷の付与時に測定された測定データに基づく収縮対拡張時間比率とに基づいて、予め設定された収縮対拡張時間比率の基準値に対応する運動強度を至適運動強度とするようにした。そのため、至適運動強度をより適切に決定できる。   Further, in the optimal exercise intensity determination device 10 according to the third embodiment of the present invention, the optimal exercise intensity determination unit 29 determines the exercise load and the contraction vs. extension time based on the measurement data measured at the time of applying the exercise load. Based on the ratio, an exercise intensity corresponding to a preset reference value of contraction to dilation time ratio was made to be the optimal exercise intensity. Therefore, the optimal exercise intensity can be determined more appropriately.

さらに、本発明の第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10では、収縮時間は、心音波形のI音からII音までの収縮期の時間である収縮期時間、心電波形のQ点から心音波形のI音までの時間であるQS1時間、心電波形のQ点から心音波形のII音までの時間であるQS2時間、または心電波形のQ点から心電波形のT波終点までの時間であるQT時間とした。また、拡張時間は、心音波形のII音からI音までの拡張期の時間である拡張期時間、心音波形のII音から心電波形のQ点までの時間であるS2Q時間、または心電波形のT波終点から心電波形のQ点までの時間であるTQ時間とした。そのため、至適運動強度をより適切に決定できる。   Furthermore, in the optimum exercise intensity determination device 10 according to the third embodiment of the present invention, the systole time which is the systolic time from the heart sound type I to the sound II and the Q point of the electrocardiographic waveform QS1 time, which is the time from the I sound of the echocardiographic shape, QS2 time, the time from the Q point of the electrocardiographic waveform to the II sound of the electrocardiographic waveform, or Q point of the electrocardiogram waveform, to the T wave end point of the electrocardiogram waveform The QT time, which is In addition, diastolic time, which is diastolic time from sound II to sound I of cardiac sound waveform, time S2 from sound II of acoustic sound wave to point Q of electrocardiographic waveform, or electrocardiographic waveform The TQ time which is the time from the end point of the T wave to the point Q of the electrocardiogram waveform. Therefore, the optimal exercise intensity can be determined more appropriately.

(至適運動強度決定装置のハードウェア構成)
次に、本発明の第1〜第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10を実現するための、より具体的なハードウェア構成の一例について説明する。
図14は、本発明の第1〜第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10のハードウェア構成の一例である。本発明の第1〜第3実施形態に係る至適運動強度決定装置10は、図14に示すように、加速度センサ203、心電用電極204、信号処理端末202、運動負荷モニタリング装置205およびコンピュータ206を備える。図14では、加速度センサ203は図1の心音採取部11に対応し、以下同様に、心電用電極204は図1の心電採取部12に対応し、信号処理端末202は図1の心音処理部13、心電処理部14に対応し、運動負荷モニタリング装置205は図1の運動負荷制御部15に対応し、エルゴメータ201は図1の負荷装置19に対応し、コンピュータ206は図1の基準値設定部16、記憶部17、至適運動強度検出部20および出力部18に対応する。
(Hardware configuration of optimum exercise intensity determination device)
Next, an example of a more specific hardware configuration for realizing the optimal exercise strength determination device 10 according to the first to third embodiments of the present invention will be described.
FIG. 14: is an example of the hardware constitutions of the optimal exercise intensity determination apparatus 10 which concerns on 1st-3rd embodiment of this invention. The optimum exercise intensity determination device 10 according to the first to third embodiments of the present invention, as shown in FIG. 14, includes an acceleration sensor 203, an electrode for electrocardiogram 204, a signal processing terminal 202, an exercise load monitoring device 205 and a computer. 206 is provided. In FIG. 14, the acceleration sensor 203 corresponds to the heart sound collecting unit 11 in FIG. 1, and similarly, the electrode for electrocardiogram 204 corresponds to the heart collecting unit 12 in FIG. 1, and the signal processing terminal 202 corresponds to the heart sound in FIG. 1. The exercise load monitoring device 205 corresponds to the exercise load control unit 15 of FIG. 1, the ergometer 201 corresponds to the load device 19 of FIG. 1, and the computer 206 corresponds to FIG. 1. It corresponds to the reference value setting unit 16, the storage unit 17, the optimal exercise intensity detection unit 20, and the output unit 18.

図14に示した加速度センサ203は、測定対象者400の胸部に装着され、測定対象者400の心臓の各時刻の心音を電気信号(心音信号)として取り出す。
図14に示した心電用電極204は、測定対象者400胸部に装着され、測定対象者400の心臓200の各時刻の電気的状態を電気信号(電極信号)として取り出す。
図14に示した信号処理端末202は、図15に示すように、心音信号を処理するためのフィルタ回路210、増幅器211、およびA/D変換器212と、電極信号を処理するための差動増幅器213、フィルタ回路214、およびA/D変換器215とを備え、デジタル化された心音データと心電データとをコンピュータ206に送信する。
The acceleration sensor 203 shown in FIG. 14 is attached to the chest of the measurement subject 400, and extracts heart sound of each time of the heart of the measurement subject 400 as an electric signal (heart sound signal).
The electrocardiographic electrode 204 shown in FIG. 14 is attached to the chest of the measurement subject 400, and takes out the electrical state at each time of the heart 200 of the measurement subject 400 as an electric signal (electrode signal).
The signal processing terminal 202 shown in FIG. 14 is, as shown in FIG. 15, a filter circuit 210 for processing heart sound signals, an amplifier 211, and an A / D converter 212, and a differential for processing electrode signals. An amplifier 213, a filter circuit 214, and an A / D converter 215 are provided to transmit digitized heart sound data and electrocardiogram data to the computer 206.

図14に示した運動負荷モニタリング装置205は、時間とともに一定の割合で運動負荷(運動強度)を上げるランプ負荷を測定対象者に与えるようにエルゴメータ201を制御する。そして、各時刻の運動強度データをコンピュータ206に送信する。
図14に示したコンピュータ206は、図14に示した信号処理端末202が出力した心音データおよび心電データと、図14に示した運動負荷モニタリング装置205が出力した運動強度データと、基準値データとに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定し、ディスプレイ207に表示、または外部のハードディスク等の記憶装置に出力する。
The exercise load monitoring device 205 shown in FIG. 14 controls the ergometer 201 so as to apply a lamp load, which increases exercise load (exercise intensity) at a constant rate with time, to the subject. Then, the exercise intensity data of each time is transmitted to the computer 206.
The computer 206 shown in FIG. 14 includes heart sound data and electrocardiogram data output from the signal processing terminal 202 shown in FIG. 14, exercise intensity data output from the exercise load monitoring device 205 shown in FIG. 14, and reference value data. And determines the optimal exercise intensity of the subject to be measured, and displays it on the display 207 or outputs it to a storage device such as an external hard disk.

なお、図14では、信号処理端末202とコンピュータ206との間の通信、運動負荷モニタリング装置205とコンピュータ206との間の通信を有線通信としているが、無線通信としてもよい。また、図16に示すように、デジタル化された心音データおよび心電データと、運動強度データとのいずれかをSDカードなどの記録メディア208、209を使用してコンピュータ206に入力するようにしてもよい。心音データおよび心電データを、記録メディア208を使用してコンピュータ206に入力する場合には、信号処理端末202は、図17に示すように、記憶装置216を含む構成となる。   In FIG. 14, communication between the signal processing terminal 202 and the computer 206 and communication between the exercise load monitoring device 205 and the computer 206 are wire communication, but may be wireless communication. Also, as shown in FIG. 16, any of digitized heart sound data and electrocardiogram data and exercise intensity data is input to the computer 206 using the recording media 208 and 209 such as an SD card. It is also good. When cardiac sound data and electrocardiogram data are input to the computer 206 using the recording medium 208, the signal processing terminal 202 is configured to include the storage device 216 as shown in FIG.

10…至適運動強度決定装置、11…心音採取部、12…心電採取部、13…心音処理部、14…心電処理部、15…運動負荷制御部、16…基準値設定部、17…記憶部、18…出力部、19…負荷装置、20…至適運動強度検出部、21…収縮時間検出部、22…拡張時間検出部、23…心拍時間検出部、24…収縮時間比率計算部、25…拡張時間比率計算部、26…収縮対拡張時間比率計算部、27、28、29…至適運動強度決定部、200…心臓、200a…右心房、200b…右心室、200c…左心房、200d…左心室、200e…三尖弁、200f…肺動脈弁、200g…僧帽弁、200h…大動脈弁、201…エルゴメータ、202…信号処理端末、203…加速度センサ、204…心電用電極、205…運動負荷モニタリング装置、206…コンピュータ、207…ディスプレイ、208…記録メディア、209…記録メディア、210…フィルタ回路、211…増幅器、212…A/D変換器、213…差動増幅器、214…フィルタ回路、215…A/D変換器、216…記憶装置、300a…洞結節、300b…房室結節、300c…ヒス束、300d…左脚前枝、300e…左脚後枝、300f…右脚、300g…プルキンエ繊維、400…測定対象者 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Optimal exercise intensity determination apparatus, 11 ... Heart sound collection part, 12 ... Electrocardiogram collection part, 13 ... Heart sound processing part, 14 ... Electrocardiogram processing part, 15 ... Exercise load control part, 16 ... Reference value setting part, 17 ... storage unit 18 ... output unit 19 ... loading device 20 ... optimum exercise intensity detection unit 21 ... contraction time detection unit 22 ... extended time detection unit 23 ... heart rate time detection unit 24 ... contraction time ratio calculation Part 25: Expansion time ratio calculation part 26: Contraction to expansion time ratio calculation part 27, 28, 29 Optimal movement intensity determination part 200: Heart 200a Right atrium 200b Right ventricle 200c Left Atrial, 200 d: Left ventricle, 200 e: Tricuspid valve, 200 f: Pulmonary artery valve, 200 g: Mitral valve, 200 h: Aortic valve, 201: Ergometer, 202: Signal processing terminal, 203: Acceleration sensor, 204: Electrocardiographic electrode , 205 ... exercise load Taling device, 206: computer, 207: display, 208: recording medium, 209: recording medium, 210: filter circuit, 211: amplifier, 212: A / D converter, 213: differential amplifier, 214: filter circuit, 215 ... A / D converter, 216, storage device, 300a, sinus node, 300b, atrioventricular node, 300c, hiss bundle, 300d, left leg front branch, 300e, left leg rear branch, 300f, right leg, 300 g, ... Fiber, 400 ... Person to be measured

Claims (14)

負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の収縮時間を検出する収縮時間検出部と、
前記測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出する心拍時間検出部と、
前記収縮時間検出部で検出した収縮時間と前記心拍時間検出部で検出した1心拍時間との比率である収縮時間比率と、前記負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定部と、を備える至適運動強度決定装置。
A contraction time detection unit that detects a contraction time of a ventricle of a measurement subject based on measurement data that is at least one of cardiac sound data and electrocardiographic data of the measurement subject measured at the time of the stress test;
A heartbeat time detection unit that detects one heartbeat time of a measurement subject based on the measurement data;
Based on the contraction time ratio which is the ratio of the contraction time detected by the contraction time detection unit to the one heartbeat time detected by the heartbeat time detection unit, and the exercise load given to the subject at the time of the load test, An optimal exercise intensity determination device comprising: an optimal exercise intensity determination unit that determines an optimal exercise intensity of a measurement subject.
前記至適運動強度決定部は、前記運動負荷と、該運動負荷の付与時に測定された前記測定データに基づく前記収縮時間比率とに基づいて、予め設定された前記収縮時間比率である基準値に対応する前記運動負荷を前記至適運動強度とする請求項1に記載の至適運動強度決定装置。   The optimal exercise intensity determination unit uses a reference value that is the contraction time ratio set in advance based on the exercise load and the contraction time ratio based on the measurement data measured at the time of application of the exercise load. The optimal exercise intensity determination device according to claim 1, wherein the corresponding exercise load is the optimal exercise intensity. 前記収縮時間は、心音波形のI音からII音までの収縮期の時間である収縮期時間、心電波形のQ点から心音波形のI音までの時間であるQS1時間、心電波形のQ点から心音波形のII音までの時間であるQS2時間、または心電波形のQ点から心電波形のT波終点までの時間であるQT時間である請求項1または2に記載の至適運動強度決定装置。   The contraction time is a systole time which is a systolic time from a sound I to a sound of a heart sound waveform, a time Q from a point Q of the electrocardiogram waveform to a sound I of a heart sound waveform, Q time of the electrocardiogram waveform The optimal exercise according to claim 1 or 2, which is a QS2 time which is a time from a point to a sound II of an echocardiographic form, or a QT time which is a time from a point Q of an electrocardiogram waveform to a T wave end point of the electrocardiogram waveform. Strength determination device. 負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の拡張時間を検出する拡張時間検出部と、
前記測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出する心拍時間検出部と、
前記拡張時間検出部で検出した拡張時間と前記心拍時間検出部で検出した1心拍時間との比率である拡張時間比率と、前記負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定部と、を備える至適運動強度決定装置。
An expansion time detection unit that detects an expansion time of a ventricle of a measurement subject based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of the measurement subject measured during the stress test;
A heartbeat time detection unit that detects one heartbeat time of a measurement subject based on the measurement data;
Based on the extension time ratio, which is the ratio of the extension time detected by the extension time detection unit to the one heartbeat time detected by the heartbeat time detection unit, and the exercise load given to the subject during the load test, An optimal exercise intensity determination device comprising: an optimal exercise intensity determination unit that determines an optimal exercise intensity of a measurement subject.
前記至適運動強度決定部は、前記運動負荷と、該運動負荷の付与時に測定された前記測定データに基づく前記拡張時間比率とに基づいて、予め設定された前記拡張時間比率である基準値に対応する前記運動負荷を至適運動強度とする請求項4に記載の至適運動強度決定装置。   The optimum exercise intensity determination unit uses a reference value that is the expansion time ratio set in advance based on the exercise load and the expansion time ratio based on the measurement data measured at the time of application of the exercise load. The optimal exercise intensity determination device according to claim 4, wherein the corresponding exercise load is an optimal exercise intensity. 前記拡張時間は、心音波形のII音からI音までの拡張期の時間である拡張期時間、心音波形のII音から心電波形のQ点までの時間であるS2Q時間、または心電波形のT波終点から心電波形のQ点までの時間であるTQ時間である請求項4または5に記載の至適運動強度決定装置。   The dilation time is the diastolic time which is the diastolic time from the sound II to the sound I of the echocardiography, the S2Q time which is the time from the sound II of the echocardiographic to the Q point of the electrocardiographic waveform, or The apparatus for determining the optimal exercise intensity according to claim 4 or 5, which is a TQ time which is a time from the T wave end point to the Q point of the electrocardiogram waveform. 前記1心拍時間は、心電波形の互いに隣り合うR点間の時間であるRR時間、心音波形の互いに隣り合うI音間の時間であるS1S1時間、または心音波形の互いに隣り合うII音間の時間であるS2S2時間である請求項1から6のいずれか1項に記載の至適運動強度決定装置。   The one heartbeat time is RR time which is a time between adjacent R points of the electrocardiogram waveform, S1 S1 time which is a time between adjacent I sounds of a cardiac sound waveform, or between adjacent II sounds of a cardiac sound waveform. The apparatus for determining the optimal exercise intensity according to any one of claims 1 to 6, wherein the time is S2S2 time. 負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の収縮時間を検出する収縮時間検出部と、
前記測定データに基づいて測定対象者の心室の拡張時間を検出する拡張時間検出部と、
前記収縮時間検出部で検出した収縮時間と前記拡張時間検出部で検出した拡張時間との比率である収縮対拡張時間比率と、前記負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定部と、を備える至適運動強度決定装置。
A contraction time detection unit that detects a contraction time of a ventricle of a measurement subject based on measurement data that is at least one of cardiac sound data and electrocardiographic data of the measurement subject measured at the time of the stress test;
An expansion time detection unit that detects an expansion time of a ventricle of a measurement subject based on the measurement data;
Based on the contraction-expansion time ratio, which is the ratio between the contraction time detected by the contraction time detection unit and the expansion time detected by the expansion time detection unit, and the exercise load given to the subject during the load test. And an optimal exercise intensity determination unit for determining an optimal exercise intensity of a measurement subject.
前記至適運動強度決定部は、前記運動負荷と、該運動負荷の付与時に測定された前記測定データに基づく前記収縮対拡張時間比率とに基づいて、予め設定された前記収縮対拡張時間比率の基準値に対応する前記運動負荷を至適運動強度とする請求項8に記載の至適運動強度決定装置。   The optimal exercise strength determination unit is configured to set the contraction to expansion time ratio previously set based on the exercise load and the contraction to expansion time ratio based on the measurement data measured at the time of application of the exercise load. The optimal exercise intensity determination device according to claim 8, wherein the exercise load corresponding to a reference value is an optimal exercise intensity. 前記収縮時間は、心音波形のI音からII音までの収縮期の時間である収縮期時間、心電波形のQ点から心音波形のI音までの時間であるQS1時間、心電波形のQ点から心音波形のII音までの時間であるQS2時間、または心電波形のQ点から心電波形のT波終点までの時間であるQT時間であり、
前記拡張時間は、心音波形のII音からI音までの拡張期の時間である拡張期時間、心音波形のII音から心電波形のQ点までの時間であるS2Q時間、または心電波形のT波終点から心電波形のQ点までの時間であるTQ時間である請求項8または9に記載の至適運動強度決定装置。
The contraction time is a systole time which is a systolic time from a sound I to a sound of a heart sound waveform, a time Q from a point Q of the electrocardiogram waveform to a sound I of a heart sound waveform, Q time of the electrocardiogram waveform QS2 time which is the time from the point to the sound II of the heart acoustic waveform, or QT time which is the time from the point Q of the electrocardiogram waveform to the T wave end point of the electrocardiogram waveform,
The dilation time is the diastolic time which is the diastolic time from the sound II to the sound I of the echocardiography, the S2Q time which is the time from the sound II of the echocardiographic to the Q point of the electrocardiographic waveform, or 10. The apparatus according to claim 8, wherein the TQ time is the time from the T wave end point to the Q point of the electrocardiogram waveform.
前記負荷試験は、時間とともに一定の割合で運動負荷を上げるランプ負荷を測定対象者に与えるとともに、各時刻の前記測定データを計測する試験である請求項1から10のいずれか1項に記載の至適運動強度決定装置。   11. The test according to any one of claims 1 to 10, wherein the load test is a test to give a subject a lamp load that raises the exercise load at a constant rate with time, and to measure the measurement data at each time. Optimal exercise intensity determination device. 負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の収縮時間を検出し、
前記測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出し、
前記収縮時間と前記1心拍時間との比率である収縮時間比率と、前記負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定方法。
Based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of a measurement subject measured at the time of the stress test, a contraction time of a ventricle of the measurement subject is detected;
Detecting one heartbeat time of the subject based on the measurement data;
Optimal exercise to determine the optimal exercise intensity of the subject based on the contraction time ratio, which is the ratio of the contraction time to the one heartbeat time, and the exercise load given to the subject at the time of the load test How to determine strength.
負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の拡張時間を検出し、
前記測定データに基づいて、測定対象者の1心拍時間を検出し、
前記拡張時間と前記1心拍時間との比率である拡張時間比率と、前記負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定方法。
Based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of the measurement subject measured at the time of the stress test, a dilation time of the measurement subject's ventricle is detected;
Detecting one heartbeat time of the subject based on the measurement data;
Optimal exercise to determine the optimal exercise intensity of the subject based on the dilation time ratio, which is the ratio of the diastolic time to the one heartbeat time, and the exercise load given to the subject at the time of the load test How to determine strength.
負荷試験時に測定した測定対象者の心音データおよび心電データの少なくとも一方である測定データに基づいて、測定対象者の心室の収縮時間を検出し、
前記測定データに基づいて、測定対象者の心室の拡張時間を検出し、
前記収縮時間と前記拡張時間との比率である収縮対拡張時間比率と、前記負荷試験時に測定対象者に与えていた運動負荷とに基づいて、測定対象者の至適運動強度を決定する至適運動強度決定方法。
Based on measurement data that is at least one of heart sound data and electrocardiogram data of a measurement subject measured at the time of the stress test, a contraction time of a ventricle of the measurement subject is detected;
Based on the measurement data, a dilation time of a person to be measured is detected;
Optimal to determine the optimal exercise intensity of the subject based on the contraction-to-expansion time ratio, which is the ratio between the contraction time and the extension time, and the exercise load given to the subject at the time of the stress test. How to determine exercise intensity.
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