JP2002153430A - Exercise therapy supporting device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、運動療法を行って
いる運動者の生体信号を収集してその運動状態を推定
し、上記運動者が適度な運動状態を維持することができ
るような支援を行う運動療法支援装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a support system for collecting a biological signal of an exerciser performing exercise therapy, estimating the exercise state, and enabling the exerciser to maintain an appropriate exercise state. The present invention relates to an exercise therapy support device for performing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】厚生省の発表した、平成８年度における
日本の主要な疾病の総患者数データによれば、疾病のワ
ースト５は、１．高血圧、２．歯の疾患、３．糖尿病、
４．心臓病、５．脳血管障害であり、これらのうち、歯
の疾患や先天的な心臓病などを除くと、疾病の大部分が
いわゆる生活習慣病であり、予備軍を加えると、４５０
０万人以上の人がこの生活習慣病に関係している。この
ような生活習慣病は、高齢化社会への移行や食生活の欧
米化などが原因とされ、医療費の増加を始めとして、大
きな社会問題となっている。そこで、上記生活習慣病の
効果的な予防あるいは対処療法として、心臓などへの負
担の少ない、例えば、毎日２０〜４０分程度一定のペー
スを保って早足で歩くような、有酸素運動を行う運動療
法が注目されている。このような運動療法は、上記生活
習慣病に対して最もリスクの少ない効果的な予防，対処
療法であるとして、ＷＨＯが１９９１年に推進して以
来、急速に普及してきている。上記運動療法は、適度の
運動、すなわちニコニコペースの運動といわれる有酸素
運動を行うことにより、タウリンやプロスタグラウジン
Ｅなどの、血圧を下げかつコレステロールを減少させ、
動脈硬化を防ぐ物質を体内に増加させる効果を有するだ
けでなく、ストレスを解消する効果もあることから、近
年益々盛んに行われてきている。2. Description of the Related Art According to the data on the total number of patients with major diseases in Japan in 1996 published by the Ministry of Health and Welfare, the worst 5 diseases are: Hypertension, 2. 2. dental diseases; Diabetes,
4. Heart disease; Most of these diseases are so-called lifestyle-related diseases, excluding dental diseases and congenital heart diseases.
More than 100,000 people are associated with this lifestyle-related disease. Such lifestyle-related diseases are a major social problem, including an increase in medical expenses, due to the transition to an aging society and the westernization of eating habits. Therefore, as an effective preventive or coping treatment for the above lifestyle-related diseases, exercise that performs aerobic exercise, such as walking at a constant pace for about 20 to 40 minutes every day and walking fast, with a small burden on the heart and the like. Therapy is receiving attention. Such exercise therapy has rapidly spread since the WHO promoted it in 1991 as an effective preventive and coping therapy with the lowest risk for the above lifestyle-related diseases. The exercise therapy, moderate exercise, that is, by performing aerobic exercise called Nico Nico pace exercise, such as taurine and prostaglaudin E, lower blood pressure and cholesterol,
In recent years, it has been increasingly used since it has an effect of increasing substances in the body to prevent arteriosclerosis and also has an effect of relieving stress.
【０００３】上記有酸素運動を行う場合には、歩行のピ
ッチなどの運動のペースが遅すぎると効果がなく、逆に
不必要にペースが上がり過ぎると脚や心臓などへ過度の
負担がかかるので、例えば、定期的に運動のペースを徐
々に上げていくなど、自分に合った運動のペースを自分
自身で体感的に調整して行う必要がある。そこで、運動
のペースを決める目安として、歩数計や運動カロリー計
を携帯して、自分で設定した歩数あるいは消費カロリー
になったら運動を止めるかあるいはペースダウンするな
どの調整方法や、脈拍計を携帯して、脈拍数が所定の上
限値を越えたときに警告音を発するようにしておき、上
記警告音により、運動者が運動のペースを調整するとい
った方法が行われている。In the above aerobic exercise, if the pace of the exercise such as the walking pitch is too slow, there is no effect. Conversely, if the pace is unnecessarily too high, an excessive load is applied to the legs and the heart. For example, it is necessary to adjust the pace of exercise suitable for oneself, for example, by gradually increasing the pace of exercise regularly and to perform the exercise by yourself. Therefore, as a guide to determine the pace of exercise, carry a pedometer or exercise calorie meter, stop the exercise when the number of steps or calorie consumption set by yourself is reached or reduce the pace, and carry a pulse meter. Then, a warning sound is issued when the pulse rate exceeds a predetermined upper limit value, and the exerciser adjusts the pace of exercise by using the warning sound.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、今まで
運動をあまりしていない人が、健康のため運動を始めよ
うとしても、適度な運動の感覚を把握するのに苦労した
り、また、無理な運動による障害（心臓発作など）が発
生し易い恐れがあった。また、上記のように、運動者
が、歩数計や運動カロリー計あるいは脈拍計を利用した
場合でも、歩数や消費カロリーあるいは脈拍数の上限な
どの値を適正に設定することができないため、運動のペ
ースをうまく調整することができないといった問題点が
あった。However, even if a person who has not exercised so far tries to start exercising for good health, he / she has difficulty grasping a proper sense of exercise, There was a risk that exercise-related disorders (such as a heart attack) were likely to occur. In addition, as described above, even when the athlete uses a pedometer, exercise calorie meter, or pulse meter, it is not possible to appropriately set values such as the number of steps, the calorie consumption, and the upper limit of the pulse rate. There was a problem that the pace could not be adjusted well.
【０００５】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、運動療法を始めたばかりの人でも、各人に適し
たペースで運動を行うことができる運動療法支援装置を
提供することを目的とする。[0005] The present invention has been made in view of the conventional problems, and an object of the present invention is to provide an exercise therapy support device that enables even a person who has just started exercise therapy to exercise at a pace suitable for each individual. Aim.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の運動療法支援装置は、運動療法を行っている運動者の
生体信号を検出する手段と、上記検出された生体信号の
データに基づいて、上記運動者に適した運動のペースを
上記運動者に提示して、運動療法の支援を行うようにし
たものである。請求項２に記載の運動療法支援装置は、
運動者の年齢を入力する手段と、運動者の心拍数と収縮
期血圧とを検出する手段と、上記年齢と、運動者の安静
時及び運動時における心拍数と収縮期血圧とから上記運
動者の運動負荷強度と心臓への負担度を推定する手段
と、上記推定された運動負荷強度と心臓への負担度に基
づいて、上記運動者に適した運動のペースを上記運動者
に提示する手段を備えたものである。また、請求項３に
記載の運動療法支援装置は、上記運動者に適した運動の
ペースを有酸素運動に相当する運動のペースとしたもの
である。請求項４に記載の運動療法支援装置は、運動者
の脈波を検出して、上記心拍数と収縮期血圧とを算出す
るようにしたものである。請求項５に記載の運動療法支
援装置は、光、音あるいは振動を発生する提示手段によ
り、上記運動者に適した運動のペースを提示するように
したものである。請求項６に記載の運動療法支援装置
は、加速度センサを備え、運動者の動作を検知するよう
にしたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided an exercise therapy support apparatus for detecting a biological signal of an exerciser who is performing an exercise therapy, and for detecting data of the detected biological signal. Based on this, the exercise pace suitable for the exerciser is presented to the exerciser to support exercise therapy. The exercise therapy support device according to claim 2,
Means for inputting the age of the exerciser, means for detecting the heart rate and systolic blood pressure of the exerciser, and the above-mentioned age, and the heart rate and systolic blood pressure of the exerciser at rest and during exercise. Means for estimating the exercise load intensity and the burden on the heart, and presenting the exercise pace suitable for the exerciser to the exerciser based on the estimated exercise load intensity and the load on the heart. It is provided with. According to a third aspect of the present invention, the exercise therapy support device is configured such that the exercise pace suitable for the exerciser is an exercise pace corresponding to aerobic exercise. According to a fourth aspect of the present invention, the exercise therapy support device detects a pulse wave of the exerciser and calculates the heart rate and the systolic blood pressure. According to a fifth aspect of the present invention, the exercise therapy support apparatus is configured to present an exercise pace suitable for the exerciser by a presentation unit that generates light, sound, or vibration. According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an exercise therapy support apparatus including an acceleration sensor to detect a motion of an exerciser.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】まず、本実施の形態による運動療
法支援装置を説明する前に、本願の技術的背景と測定理
論について説明する。運動生理学的に、運動負荷を増加
させていった場合の最大運動負荷（ｅｎｄｐｏｉｎｔ）
の客観的な指標としては、最大酸素摂取量（ＶＯ2max）
と最大心拍数（ＭＨＲ）とがある。上記ｅｎｄ ｐｏｉ
ｎｔの自覚症状とは、「もうこれ以上運動を続けること
ができない」という状態である。そのときの心拍数、す
なわち上記ＭＨＲの値を予測する式としては、Ｂｌａｃ
ｋｂｕｒが提唱した、以下の式（１）が広く支持されて
いる。 ＭＨＲ＝２２０−Ａｇｅ‥‥（１） ここで、Ａｇｅ；年齢 このＭＨＲの式（１）を用いた評価式として、以下の式
（２）に示すような、％心拍数予備力を示す式がある。 ％心拍数予備力＝｛（ＭＨＲ−ＨＲmov）／（ＭＨＲ−ＨＲrest）×１００ ‥‥（２） ここで、ＨＲmov；運動時心拍数、ＨＲrest；安静時心
拍数 上記％心拍数予備力は、上記ＭＨＲに対する心拍数の余
裕度を評価するもので、安静時では、％心拍数予備力は
１００であり、「もうこれ以上運動を続けることができ
ない」というｅｎｄ ｐｏｉｎｔでは、％心拍数予備力
は０になる。また、上記式（２）から、運動負荷強度の
大きさを評価する評価式として、以下に示すような、％
運動強度の式（３）が得られる。 ％運動強度＝［１−｛（ＭＨＲ−ＨＲmov）／（ＭＨＲ−ＨＲrest）｝］×１ ００ ＝｛（ＨＲmov−ＨＲrest）／（ＭＨＲ−ＨＲrest）｝×１００ ‥‥（３） 上記式（３）においては、運動時心拍数ＨＲmovが上記
ｅｎｄ ｐｏｉｎｔの客観的な指標である最大心拍数Ｍ
ＨＲになったときに運動負荷強度が最大、すなわち％運
動強度＝１００となる。また、当然ながら、安静時に
は、％運動強度＝０であるので、上記式（３）から算出
された％運動強度を用いて、運動者の運動負荷強度の大
きさを評価することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the exercise therapy support apparatus according to the present embodiment, the technical background and measurement theory of the present application will be described. Exercise physiology, maximum exercise load (endpoint) when increasing exercise load
As an objective index of the maximum oxygen uptake (VO 2max )
And the maximum heart rate (MHR). The above end poi
The subjective symptom of nt is a state in which "exercise cannot be continued any more". As a formula for predicting the heart rate at that time, that is, the value of the above MHR, Blac
The following equation (1) proposed by kbur is widely supported. MHR = 220−Age ‥‥ (1) Here, Age; Age As an evaluation formula using the formula (1) of the MHR, a formula indicating a% heart rate reserve as shown in the following formula (2) is given. is there. % Heart rate reserve power = {(MHR-HR mov ) / (MHR-HR rest ) × 100} (2) where HR mov ; heart rate during exercise, HR rest ; heart rate at rest above% heart rate reserve The force is used to evaluate the degree of heart rate margin with respect to the MHR. At rest, the% heart rate reserve is 100, and the end point of "cannot continue exercise any more" is% heart rate. The reserve becomes zero. From the above equation (2), as an evaluation equation for evaluating the magnitude of the exercise load intensity,
Equation (3) of exercise intensity is obtained. % Exercise intensity = [1 - {(MHR- HR mov) / (MHR-HR rest)}] × 1 00 = {(HR mov -HR rest) / (MHR-HR rest)} × 100 ‥‥ (3) In the above equation (3), the heart rate during exercise HR mov is the maximum heart rate M which is an objective index of the end point.
When it becomes HR, the exercise load intensity becomes maximum, that is,% exercise intensity = 100. In addition, since the% exercise intensity is 0 at rest, the magnitude of the exercise load intensity of the exerciser can be evaluated using the% exercise intensity calculated from the above equation (3).
【０００８】一方、心臓の酸素消費量を表わす指標とし
て、以下の式（４）に示すＰＲＰ（Ｐｒｅｓｓｕｒ Ｒ
ａｔｅ Ｐｒｏｄｕｃｔ）がある。 ＰＲＰ＝ＰＢ×ＨＲ‥‥（４） ここで、ＰＢ；収縮期血圧（最大血圧）、ＨＲ；心拍数 上記ＰＲＰは、心臓への負担度を表わす量で、一般にダ
ブルプロダクト（Ｄｏｕｂｌｅ Ｐｒｏｄｕｃｔ）と呼
ばれており、図４に示すように、運動負荷強度を増加さ
せていくと上記ＰＲＰは増加する。ＰＲＰは、運動負荷
強度が比較的軽い領域では線形に（傾きが一定で）徐々
に増加するが、運動負荷強度が同図の破線で示すポイン
トを越えると急激にその傾きが増加する。上記ポイント
はＤＰＢＰ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｂｒｅａ
ｋ Ｐｏｉｎｔ）と呼ばれ、運動状態が有酸素運動であ
る領域から無酸素運動である領域に移行する、いわゆる
運動負荷強度の閾値に相当する値である。本発明の運動
療法支援装置は、運動療法を行う運動者の年齢Ａｇｅ，
安静時脈拍数ＨＲrest，運動時心拍数ＨＲmov，及び運
動時収縮血圧ＢＰmovから、上記運動者の運動負荷状態
と心臓への負担度を把握して、運動者が常に適度の運動
のペースを維持する、すなわち上記有酸素運動の領域で
の運動を継続することができるように構成したものであ
る。On the other hand, as an index representing the oxygen consumption of the heart, PRP (Pressur®) shown in the following equation (4) is used.
ate Product). PRP = PB × HR ‥‥ (4) Here, PB; systolic blood pressure (maximal blood pressure), HR; heart rate The above PRP is a quantity indicating a degree of burden on the heart, and is generally called a double product (Double Product). As shown in FIG. 4, the PRP increases as the exercise load intensity increases. The PRP gradually increases linearly (with a constant slope) in a region where the exercise load intensity is relatively light, but the inclination sharply increases when the exercise load intensity exceeds the point indicated by the broken line in FIG. The above points are DPBP (Double Product Break)
k Point), which is a value corresponding to a so-called exercise load intensity threshold value at which the exercise state shifts from an aerobic exercise area to an anaerobic exercise area. The exercise therapy support device according to the present invention provides an age Age,
From the resting pulse rate HR rest , the exercise heart rate HR mov , and the exercise systolic blood pressure BP mov , the exercise load state of the exerciser and the degree of burden on the heart are grasped, and the exerciser always exercises a moderate pace. That is, the exercise in the aerobic exercise area can be continued.
【０００９】以下、本発明の実施の形態ついて、図面に
基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる
運動療法支援装置１の構成を示す図で、同図において、
１０は運動療法を行う運動者に装着される生体信号検出
手段である光学式脈波センサ、２０は上記運動者の年
齢、安静時心拍数ＨＲrest、運動のペースである歩行の
ピッチなどを入力するためのパラメータ入力手段であ
る。また、３０は運動ペース演算手段であるＣＰＵで、
上記％運動強度を算出して運動者の運動負荷強度を求め
る運動負荷強度演算手段３１と、上記運動時のＰＲＰ値
を算出するＰＲＰ演算手段３２と、ＰＲＰの傾きから運
動者の運動状態を判定する運動状態判定手段３３と、上
記運動状態判定手段３３の判定結果に基づいて適切な歩
行のピッチを算出して出力する運動ペース演算手段３４
とを備えている。４０は、上記入力された上記運動者の
年齢及び安静時心拍数ＨＲrestや、当該運動者の適度な
運動負荷強度を記憶する記憶手段、５０は上記ＣＰＵ３
０の運動ペース演算手段３４から出力される歩行のピッ
チのデータに基づいた歩行のピッチを、音によって上記
運動者に提示して認識させるための出力手段であるセラ
ミック振動スピーカである。なお、本例では、図２に示
すように、光学式脈波センサ１０以外の手段、すなわち
パラメータ入力手段２０、ＣＰＵ３０、記憶手段４０、
セラミック振動スピーカ５０は、運動療法支援装置１の
本体１Ａ側に一体化して設けられている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an exercise therapy support device 1 according to an embodiment of the present invention.
Reference numeral 10 denotes an optical pulse wave sensor which is a biological signal detecting means worn by an exerciser performing exercise therapy, and reference numeral 20 denotes the age of the exerciser, a heart rate HR rest at rest , and a walking pace which is an exercise pace. Parameter input means for performing Reference numeral 30 denotes a CPU serving as exercise pace calculation means.
Exercise load intensity calculation means 31 for calculating the exercise load intensity of the exerciser by calculating the% exercise intensity, PRP calculation means 32 for calculating the PRP value during exercise, and judging the exercise state of the exerciser from the slope of the PRP Exercise state determining means 33 and an exercise pace calculating means 34 for calculating and outputting an appropriate walking pitch based on the determination result of the exercise state determining means 33
And 40 is storage means for storing the input age and resting heart rate HR rest of the exerciser, and moderate exercise load intensity of the exerciser, and 50 is the CPU 3
This is a ceramic vibrating speaker, which is an output unit for presenting the walking pitch based on the walking pitch data output from the zero exercise pace calculation unit 34 to the athlete by sound so as to recognize the walking pitch. In this example, as shown in FIG. 2, means other than the optical pulse wave sensor 10, that is, the parameter input means 20, the CPU 30, the storage means 40,
The ceramic vibration speaker 50 is integrally provided on the main body 1A side of the exercise therapy support device 1.
【００１０】光学式脈波センサ１０は、赤外線ＬＥＤと
フォトトランジスタとを備えた反射型の脈波センサで、
運動者の耳あるいは指に装着し、上記赤外線ＬＥＤから
の赤外線の血液による反射光から、上記運動者の脈波を
検出する。パラメータ入力手段２０は、図２に示すよう
に、本体１Ａ側の上面側に設けられた年齢入力キー２
１、心拍数入力キー２２、運動ペース設定キー２３及び
テンキー兼文字キー２４と、液晶から成る表示部２５と
から構成され、運動者は上記各キーを２１〜２４操作し
て、年齢や安静時の心拍数ＨＲrest及び歩行のピッチな
どを入力する。ＣＰＵ３０の運動負荷強度演算手段３１
は、図３の模式図に示すような、上記脈波センサ１０で
検出した脈波の周期Ｔの所定時間内での平均値Ｔaveか
ら運動者の運動時心拍数ＨＲmovを算出するとともに、
パラメータ入力手段２０から入力された上記運動者の年
齢及び安静時心拍数ＨＲrestと上記運動時心拍数ＨＲmo
vとから、上記式（３）を用いて上記運動者の％運動強
度を演算して運動負荷強度を求める。なお、本例では、
１５秒間の周期Ｔの平均値Ｔaveから、ＨＲmov＝６０／
Ｔaveにより、運動時の心拍数を算出した。また、ＰＲ
Ｐ演算手段３２は、上記脈波のパルス幅Ｐ（図３参照）
を検出し、脈波のパルス幅と収縮期血圧ＰＢとの関係式
（ＰＢ＝ＨＲ／Ｐ）から収縮期血圧ＰＢを算出し、この
収縮期血圧ＰＢと上記運動時心拍数ＨＲmovとから、上
記式（４）を用いて運動時のＰＲＰ値を算出する。した
がって、本例では、以下の（５）式により求めたＰＲＰ
相当値を用いて心臓の酸素消費量を評価する。 ＰＲＰ相当値＝（ＨＲ）2／Ｐ‥‥（５）The optical pulse wave sensor 10 is a reflection type pulse wave sensor having an infrared LED and a phototransistor.
It is worn on the ear or finger of the exerciser, and the pulse wave of the exerciser is detected from the reflected light of the infrared blood from the infrared LED by the blood. As shown in FIG. 2, the parameter input means 20 includes an age input key 2 provided on the upper surface side of the main body 1A.
1. A heart rate input key 22, an exercise pace setting key 23, a numeric keypad / character key 24, and a display unit 25 composed of a liquid crystal, and a display unit 25 composed of a liquid crystal. The heart rate HR rest and the walking pitch are input. Exercise load intensity calculating means 31 of CPU 30
Calculates the exercise heart rate HR mov of the exerciser from the average value T ave within a predetermined time of the pulse wave period T detected by the pulse wave sensor 10 as shown in the schematic diagram of FIG.
The exerciser's age and resting heart rate HR rest and the exercise heart rate HR mo input from the parameter input means 20.
From v , the exercise load intensity is calculated by calculating the% exercise intensity of the exerciser using the above equation (3). In this example,
From the average value T ave of the period T of 15 seconds, HR mov = 60 /
The heart rate during exercise was calculated by T ave . In addition, PR
The P calculating means 32 calculates the pulse width P of the pulse wave (see FIG. 3).
Is calculated from the relational expression (PB = HR / P) between the pulse width of the pulse wave and the systolic blood pressure PB, and from the systolic blood pressure PB and the above-described exercise heart rate HR mov , The PRP value during exercise is calculated using the above equation (4). Therefore, in this example, the PRP obtained by the following equation (5)
The equivalent value is used to evaluate cardiac oxygen consumption. PRP equivalent value = (HR) 2 / P ‥‥ (5)
【００１１】また、運動状態判定手段３３は、上記ＰＲ
Ｐ演算手段３２で算出されたＰＲＰの値と上記運動負荷
強度演算手段３１で算出された運動負荷強度のそれぞれ
の時間変化からＰＲＰの運動負荷強度に対する変化率
（ＰＲＰの傾き）を求め、上記傾きが一定である場合に
は、運動者の運動状態が有酸素運動の領域にあり、上記
傾きが変化（増加）した場合には、上記運動状態が無酸
素運動の領域にあると判定し、その結果を運動ペース演
算手段３４に出力する。運動ペース演算手段３４は、上
記運動状態判定手段３３の判定結果が有酸素状態である
と判断した場合には、上述した、運動者が予め入力した
歩行のピッチのデータをセラミック振動スピーカ５０に
出力するが、上記判定結果が無酸素運動状態であると判
断した場合には、上記歩行のピッチを一段階下げたピッ
チのデータを出力し、セラミック振動スピーカ５０から
上記歩行のピッチのデータに対応するピッチ音を出力さ
せる。また、記憶手段４０は、上記入力された運動者の
年齢及び安静時心拍数ＨＲre stや、ＣＰＵ３０で演算さ
れた運動時の運動負荷強度，ＰＲＰ値などを記憶する。
なお、この記憶手段４０には、ＣＰＵ３０を介してセラ
ミック振動スピーカ５０に出力するための、予め設定さ
れた複数段階の歩行ピッチＰ１〜ＰＮのデータが記憶さ
れている。Further, the exercise state determining means 33 is provided with the PR
The change rate (PRP slope) of the PRP with respect to the exercise load intensity is obtained from the time change of the PRP value calculated by the P operation means 32 and the exercise load intensity calculated by the exercise load intensity calculation means 31, and the slope is calculated. Is constant, it is determined that the exercise state of the exerciser is in the aerobic exercise area, and when the inclination has changed (increased), the exercise state is in the anoxic exercise area. The result is output to the exercise pace calculating means 34. The exercise pace calculating means 34 outputs, to the ceramic vibration speaker 50, the walking pitch data previously input by the exerciser, when the exercise state determining means 33 determines that the exercise state is an aerobic state. However, when it is determined that the anaerobic exercise state is obtained, the data of the pitch obtained by lowering the walking pitch by one stage is output, and the data corresponding to the data of the walking pitch is output from the ceramic vibration speaker 50. Output pitch sound. The storage means 40, upon the age and rest of the input exerciser heart rate and HR re st, exercise intensity during exercise calculated in CPU 30, stores a PRP values.
It should be noted that the storage means 40 stores data of a plurality of steps of walking pitches P1 to PN set in advance for outputting to the ceramic vibration speaker 50 via the CPU 30.
【００１２】次に、上記構成の運動療法支援装置１の動
作について説明する。運動者は、まず、パラメータ入力
手段２０の年齢入力キー２１と心拍数入力キー２２を順
次オンし、テンキー兼文字キー２４を用いて、自身の年
齢及び安静時の心拍数を入力するとともに、，運動ペー
ス設定キー２３をオンし、表示部２５の画面上に表示さ
れた上記複数段階の運動ペースピッチＰ１〜ＰＮの中か
ら、自分にとって適当と思われる歩行ピッチを選択して
設定する。次に、運動者は光学式脈波センサ１０を耳あ
るいは指に装着した後、上記光学式脈波センサ１０の接
続端子１１を運動療法支援装置１の本体１Ａの側面側に
設けられた入力端子１２に接続するとともに、上記運動
療法支援装置１をポケットあるいは腰などに装着し、セ
ラミック振動スピーカ５０から発生する、上記設定され
た歩行ピッチ音に合わせて歩行運動を開始する。本実施
の形態では、運動者に急激な負担がかかることがないよ
うに、上記歩行ピッチを開始直後はゆっくりとしたペー
スとし、その後徐々に歩行ピッチをあげて行き、上記設
定された歩行ピッチになるようにしている。運動中に
は、上記脈波センサ１０からの脈波データが連続的にＣ
ＰＵ３０の運動負荷強度演算手段３１とＰＲＰ演算手段
３２とに入力される。Next, the operation of the exercise therapy support apparatus 1 having the above configuration will be described. The athlete first turns on the age input key 21 and the heart rate input key 22 of the parameter input means 20 sequentially, and inputs his / her own age and the heart rate at rest using the numeric keypad and the character key 24. The exercise pace setting key 23 is turned on, and a walking pitch that is deemed appropriate for the user is selected and set from the plurality of exercise pace pitches P1 to PN displayed on the screen of the display unit 25. Next, the wearer wears the optical pulse wave sensor 10 on his / her ear or finger, and then connects the connection terminal 11 of the optical pulse wave sensor 10 to the input terminal provided on the side surface of the main body 1A of the exercise therapy support device 1. 12, the exercise therapy support apparatus 1 is attached to a pocket or a waist, and the walking exercise is started in accordance with the set walking pitch sound generated from the ceramic vibration speaker 50. In this embodiment, the walking pitch is set to a slow pace immediately after the start, so that the walking pitch is gradually increased, and then the walking pitch is gradually increased, so that the exerciser is not suddenly burdened. I am trying to become. During the exercise, the pulse wave data from the pulse wave sensor
It is input to the exercise load intensity calculating means 31 and the PRP calculating means 32 of the PU 30.
【００１３】運動負荷強度演算手段３１では、上記脈波
センサ１０で検出した脈波の周期から運動者の運動時心
拍数ＨＲmovを算出するとともに、パラメータ入力手段
２０から入力された上記運動者の年齢及び安静時心拍数
ＨＲrestと上記運動時心拍数ＨＲmovとから、上記式
（３）を用いて上記運動者の％運動強度を演算して運動
負荷強度を求める。また、ＰＲＰ演算手段３２では、上
記脈波のパルス幅を検出し、予め求められた脈波のパル
ス幅と収縮期血圧ＰＢとの相関から収縮期血圧ＰＢを算
出し、この収縮期血圧ＰＢと上記運動時心拍数ＨＲmov
とから、上記式（５）を用いて運動時のＰＲＰ値を演算
する。上記運動負荷強度とＰＲＰの値は順次運動状態判
定手段３３に送られ、ここでＰＲＰの傾きが算出され
る。そして、上記傾きが一定値の場合には、運動者の運
動状態が有酸素運動を維持しており、上記傾きが、例え
ば２倍に増加した場合には、上記運動状態が、心臓への
負担が大きくなる無酸素運動の領域に入ったと判定し、
その結果を運動ペース演算手段３４に出力する。The exercise load intensity calculating means 31 calculates the exercise heart rate HR mov of the exerciser from the pulse wave period detected by the pulse wave sensor 10, and calculates the exercise person's heart rate HR mov inputted from the parameter input means 20. From the age and resting heart rate HR rest and the exercise heart rate HR mov , the exercise intensity is calculated by calculating the% exercise intensity of the exerciser using the above equation (3). The PRP calculating means 32 detects the pulse width of the pulse wave, calculates the systolic blood pressure PB from the correlation between the pulse width of the pulse wave and the systolic blood pressure PB obtained in advance, and calculates the systolic blood pressure PB. Exercise heart rate HR mov
From the above, the PRP value during exercise is calculated using the above equation (5). The exercise load intensity and the value of PRP are sequentially sent to the exercise state determination means 33, where the slope of PRP is calculated. When the inclination is a constant value, the exercise state of the exerciser is maintaining aerobic exercise, and when the inclination increases, for example, by a factor of two, the exercise state indicates a burden on the heart. Is determined to have entered the region of anaerobic exercise where
The result is output to the exercise pace calculating means 34.
【００１４】運動ペース演算手段３４では、上記運動状
態判定手段３３の判定結果が有酸素状態であると判断し
た場合には、セラミック振動スピーカ５０を制御し、上
記予め運動者が入力した歩行ピッチ音を継続して発生さ
せる。また、上記判定結果が無酸素運動状態であると判
断した場合には、歩行のピッチを更に一段階下げたピッ
チ音を発生させ、運動者の歩行ピッチの調整を支援す
る。なお、本例では、上記運動状態が有酸素状態に戻っ
た場合にも、所定時間は上記一段階下げたピッチ音を持
続するようにしている。なお、上記上記一段階下げた運
動ペース、運動者が上記歩行のピッチを設定し直さない
限り継続するように設定してもよい。また、歩行のピッ
チを一段階下げたピッチ音で運動を継続しても、運動状
態が無酸素状態である場合には、歩行のピッチを更に一
段階下げたピッチ音を発生させて、歩行者の心臓に負担
がかからないようにしている。これにより、運動者は上
記ピッチ音に合わせて運動すればよく、運動がオーバー
ペースになったときには、上記ピッチ音の変化に従って
運動のペースを調整することができるので、今まで運動
をあまりしていない人であっても、運動のペースを容易
に調整することができ、常に有酸素運動の領域での運動
を継続することができる。なお、記憶手段４０に、歩行
ピッチの時間的変化を記憶することにより、運動者は、
前回のデータに基づいて算出された有酸素運動を維持で
きる運動ペースをより正確に選択して設定することがで
きる。したがって、無理な運動ペースを設定することも
なく、また、運動能力に合わせた運動ペースを設定する
ことが可能となる。When the exercise state determination means 33 determines that the exercise state determination means 33 is aerobic, the exercise pace calculation means 34 controls the ceramic vibrating speaker 50 and outputs the walking pitch sound previously input by the exerciser. Is generated continuously. If the result of the determination is that the user is in an anaerobic state, a pitch sound in which the walking pitch is further reduced by one step is generated to assist the exerciser in adjusting the walking pitch. In this example, even when the exercise state returns to the aerobic state, the pitch sound lowered by one step is maintained for a predetermined time. It should be noted that the exercise pace may be set so that the exercise pace is reduced by one step and the exercise pace is continued as long as the exerciser does not reset the walking pitch. In addition, even if the exercise is continued in the anoxic state even if the exercise is continued with the pitch sound with the walking pitch lowered by one step, the pedestrian generates a pitch sound with the walking pitch further reduced by one step. I try not to put a burden on my heart. This allows the exerciser to exercise in accordance with the pitch sound, and when the exercise becomes overpace, the exerciser can adjust the exercise pace according to the change in the pitch sound. Even without a person, the pace of exercise can be easily adjusted, and exercise in the area of aerobic exercise can always be continued. In addition, by storing the temporal change of the walking pitch in the storage means 40, the exerciser can
An exercise pace at which the aerobic exercise calculated based on the previous data can be maintained can be more accurately selected and set. Therefore, it is possible to set an exercise pace according to the exercise ability without setting an excessive exercise pace.
【００１５】このように、本実施の形態によれば、運動
者が装着した光学式脈波センサ１０で検出された運動時
の脈波データと、パラメータ入力手段２０に入力された
運動者の年齢及び安静時の心拍数とから、ＣＰＵ３０の
運動負荷強度演算手段３１及びＰＲＰ演算手段３２とに
より、上記運動者の％運動強度を演算して運動負荷強度
を求めるとともに、ＰＲＰ値を演算し、運動状態判定手
段３３により、ＰＲＰの傾きを算出して、運動状態が有
酸素運動を維持しているか無酸素運動の領域に入ったか
を判定し、その結果に基づいてセラミック振動スピーカ
５０を制御して、運動のペースである歩行ピッチ音を適
正に変化させるようにしたので、運動者は上記ピッチ音
に合わせて運動するだけで運動のペースを容易に調整す
ることができ、常に有酸素運動の領域での運動を継続す
ることができる。したがって、運動療法の支援を容易に
かつ効果的に行うことができる。As described above, according to the present embodiment, the pulse wave data during exercise detected by the optical pulse wave sensor 10 worn by the exerciser and the age of the exerciser input to the parameter input means 20 The exercise load intensity calculating means 31 and the PRP calculating means 32 of the CPU 30 calculate the% exercise intensity of the exerciser to obtain the exercise load intensity from the resting heart rate and the heart rate at rest. The state determination means 33 calculates the inclination of the PRP, determines whether the exercise state is maintaining the aerobic exercise or enters the region of the anaerobic exercise, and controls the ceramic vibrating speaker 50 based on the result. Since the walking pitch sound, which is the pace of exercise, is appropriately changed, the exerciser can easily adjust the pace of exercise simply by exercising in accordance with the pitch sound. The movement in the region of aerobic exercise can be continued. Therefore, it is possible to easily and effectively support the exercise therapy.
【００１６】なお、上記実施の形態では、反射型の光学
式脈波センサ１０を用いて運動者の脈波を検出したが、
圧力センサを用いた振動ピックアップ型などの構成の異
なる脈波センサを用いてもよい。あるいは、生体信号検
出手段として、心電計を装着したり、生体インピーダン
ス測定器と簡易血圧計とを併用して、上記運動時心拍数
ＨＲmov及び運動時収縮血圧ＢＰmovを求めるようにして
もよい。また、心電計と脈波計とを併用するようにすれ
ば、上記運動時心拍数ＨＲmov及び運動時収縮血圧ＢＰ
movを更に正確に求めることができる。また、安静時心
拍数ＨＲrestのデータがない場合には、運動を始める前
に、上記脈波センサ１０を用いて測定した心拍数を上記
安静時心拍数ＨＲrestの代わりに用いても、適切な運動
のペースを十分提示することができる。また、上記例で
は、運動のペースを歩行のピッチとし、これをセラミッ
ク振動スピーカ５０からの音として運動者に提示するよ
うにしたが、運動のペースとしては、リズムなどの他の
手段を用いてもよく、提示手段についても、例えば、Ｌ
ＥＤを点滅させるなどの光を用いた方法や、振動子を装
着するなどした振動を用いる方法であってもよい。In the above embodiment, the pulse wave of the exerciser is detected using the reflection type optical pulse wave sensor 10.
A pulse wave sensor having a different configuration such as a vibration pickup type using a pressure sensor may be used. Alternatively, the heart rate during exercise HR mov and the systolic blood pressure during exercise BP mov may be obtained by attaching an electrocardiograph or using a bioimpedance measuring device and a simple sphygmomanometer as the biological signal detecting means. Good. If the electrocardiograph and the pulse wave monitor are used together, the above-mentioned exercise heart rate HR mov and exercise systolic blood pressure BP
mov can be determined more accurately. If there is no data of resting heart rate HR rest before starting the exercise, even if a number of heart rate measured using the pulse wave sensor 10 in place of the resting heart rate HR rest, appropriate A good exercise pace can be presented sufficiently. Further, in the above example, the pace of exercise is set as the walking pitch, and this is presented to the exerciser as the sound from the ceramic vibration speaker 50. However, as the exercise pace, other means such as rhythm are used. The presentation means may be, for example, L
A method using light such as blinking the ED or a method using vibration such as mounting a vibrator may be used.
【００１７】また、脈波センサ等の生体信号検出手段を
複数個装着することにより、データのバラツキをなくす
ことができ、上記運動時心拍数ＨＲmov及び運動時収縮
血圧ＢＰmovの検出精度を向上させることが可能であ
る。更に、運動状態判定の補助装置として、運動者の腕
などに公知の加速度センサを装着して、運動動作を検出
し、このデータを運動状態判定手段３３に送り、上記判
定の参考とすることにより、より適切な運動のペースを
運動者に示すことができる。Also, by installing a plurality of biological signal detecting means such as a pulse wave sensor, it is possible to eliminate data variations, and to improve the accuracy of detecting the above-mentioned exercise heart rate HR mov and exercise systolic blood pressure BP mov. It is possible to do. Further, as an assisting device for exercise state determination, a known acceleration sensor is attached to an arm of an exerciser to detect an exercise operation, and this data is sent to the exercise state determination means 33 to be referred to for the determination. , Can show the exerciser a more appropriate exercise pace.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
運動療法を行っている運動者の生体信号を検出し、上記
生体信号のデータに基づいて、上記運動者に適した運動
のペースを上記運動者に提示するようにしたので、運動
者は上記提示されたペース合わせて運動するだけでよ
く、今まで運動をあまりしていない人であっても、運動
のペースを容易に調整することができるとともに、適度
な運動の感覚を容易に把握することができる。したがっ
て、運動者の運動療法の支援を有効にかつ確実に行うこ
とができる。更に、運動者の年齢と心拍数と収縮期血圧
とから上記運動者の運動負荷強度と心臓への負担度を推
定して、運動者に適した運動のペースを上記運動者に提
示することにより、更に適切な運動のペースを提示する
ことができる。また、上記運動のペースを、光、音ある
いは振動を発生する提示手段により行うようにしたの
で、運動者は、運動のペースを容易に把握することがで
きる。As described above, according to the present invention,
Since the biological signal of the exerciser performing the exercise therapy is detected, and based on the data of the biological signal, the exercise pace suitable for the exerciser is presented to the exerciser. It is only necessary to exercise according to the pace set, and even those who have not exercised so far can easily adjust the pace of exercise and easily understand the feeling of moderate exercise it can. Therefore, it is possible to effectively and reliably support the exercise therapy for the exerciser. Further, by estimating the exercise load intensity of the exerciser and the degree of burden on the heart from the age, heart rate, and systolic blood pressure of the exerciser, by presenting the exerciser a suitable exercise pace to the exerciser , A more appropriate exercise pace can be presented. Further, since the pace of the exercise is performed by the presentation means that generates light, sound, or vibration, the exerciser can easily grasp the pace of the exercise.
【図１】 本発明の実施の形態に係わる運動療法支援装
置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an exercise therapy support device according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施の形態に係わる運動療法支援装
置の具体例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a specific example of an exercise therapy support device according to an embodiment of the present invention.
【図３】 脈波の周期とパルス幅を説明するための模式
図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a period and a pulse width of a pulse wave.
【図４】 運動負荷強度とＰＲＰとの関係を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between exercise load intensity and PRP.
１ 運動療法支援装置、１０ 光学式脈波センサ、２０
パラメータ入力手段、３０ ＣＰＵ、３１ 運動負荷
強度演算、３２ ＰＲＰ演算手段、３３ 運動状態判定
手段、３４ 運動ペース演算手段、４０ 記憶手段、５
０ セラミック振動スピーカ。1 exercise therapy support device, 10 optical pulse wave sensor, 20
Parameter input means, 30 CPU, 31 exercise load intensity calculation, 32 PRP calculation means, 33 exercise state determination means, 34 exercise pace calculation means, 40 storage means, 5
0 Ceramic vibration speaker.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６３Ｂ 69/00 Ａ６１Ｂ 5/10 ３１０Ｚ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) A63B 69/00 A61B 5/10 310Z
Claims (6)
を検出する手段と、上記検出された生体信号のデータに
基づいて、上記運動者に適した運動のペースを上記運動
者に提示する手段とを備えたことを特徴とする運動療法
支援装置。1. A means for detecting a biological signal of an exerciser performing exercise therapy, and presenting the exercise pace suitable for the exerciser to the exerciser based on data of the detected biological signal. Exercise therapy support device characterized by comprising means.
の心拍数と収縮期血圧とを検出する手段と、上記年齢
と、運動者の安静時及び運動時における心拍数と収縮期
血圧とから上記運動者の運動負荷強度と心臓への負担度
を推定する手段とを備え、上記推定された運動負荷強度
と心臓への負担度に基づいて、上記運動のペースを提示
するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の運動
療法支援装置。Means for inputting the age of the exerciser, means for detecting the heart rate and the systolic blood pressure of the exerciser, the age, the heart rate and the systolic blood pressure of the exerciser at rest and during exercise. Means for estimating the exercise load intensity of the exerciser and the burden on the heart from the exerciser, and presenting the pace of the exercise based on the estimated exercise load intensity and the load on the heart. The exercise therapy support device according to claim 1, wherein:
素運動に相当する運動のペースとしたことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の運動療法支援装置。3. The exercise therapy support device according to claim 1, wherein the exercise pace suitable for the exerciser is an exercise pace corresponding to aerobic exercise.
縮期血圧とを算出するようにしたことを特徴とする請求
項１〜請求項３に記載の運動療法支援装置。4. The exercise therapy support apparatus according to claim 1, wherein a pulse wave of the exerciser is detected, and the heart rate and the systolic blood pressure are calculated.
より、上記運動者に適した運動のペースを提示するよう
にしたことを特徴とする請求項１〜請求項４に記載の運
動療法支援装置。5. The exercise therapy support according to claim 1, wherein the presenting means presents an exercise pace suitable for the exerciser by light, sound or vibration. apparatus.
備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５に記載の運
動療法支援装置。6. The exercise therapy support device according to claim 1, further comprising an acceleration sensor for detecting a motion of the exerciser.
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