JP2002165797A - 運動能力測定装置 - Google Patents
運動能力測定装置Info
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- JP2002165797A JP2002165797A JP2000367567A JP2000367567A JP2002165797A JP 2002165797 A JP2002165797 A JP 2002165797A JP 2000367567 A JP2000367567 A JP 2000367567A JP 2000367567 A JP2000367567 A JP 2000367567A JP 2002165797 A JP2002165797 A JP 2002165797A
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- Japan
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- exercise
- amount
- athletic ability
- red blood
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】簡便に身に付けて、体内の赤血球数、量しいて
は酸素量を測定できる機器がなく。運動能力の目安とな
る、血液内の赤血球数をリアルタイムで計れる機器がな
かった。 【解決手段】動脈などの血管に超音波を照射し、反射し
てくる超音波の反射強度を測定することにより、血管内
の赤血球数、量しいては酸素量を測定でき、運動能力や
体調を測定できる機器を実現した。
は酸素量を測定できる機器がなく。運動能力の目安とな
る、血液内の赤血球数をリアルタイムで計れる機器がな
かった。 【解決手段】動脈などの血管に超音波を照射し、反射し
てくる超音波の反射強度を測定することにより、血管内
の赤血球数、量しいては酸素量を測定でき、運動能力や
体調を測定できる機器を実現した。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、運動強度測定に係
り、詳細には、動脈に対する超音波の送受信により赤血
球の数、量を検出する運動強度測定装置に関する。また
は、健康管理機器に関する。
り、詳細には、動脈に対する超音波の送受信により赤血
球の数、量を検出する運動強度測定装置に関する。また
は、健康管理機器に関する。
【従来の技術】スポーツ選手がより良い記録を生むため
には、体の状態を把握しトレーニングをすることが望ま
れている。しかし、現在では光や電気信号を捕らえ脈拍
数を把握する機器が一般的に市販されているのみであ
る。最近では、持久力を伸ばすためには、血管内を流れ
る赤血球の数が重要であることがスポーツ分野で明らか
になってきた。しかし、現在では、トレーニング時に血
液を採取し、赤血球を測定し、トレーニング後評価する
方法のみでしか方法がなく、正確にリアルタイムで評価
できない。さらに苦痛をともなうなどの問題をかかえて
いた。運動時とリアルタイムで図る装置は存在しない。
ひろくリアルタイムで運動能力を測定できる装置が望ま
れていた。また、体調を管理するヘルスケアの分野の場
合、血液内の酸素量を測定し、体調を判断する機器が望
まれていたが、ウェアブルで且つ簡便な機器がなかっ
た。
には、体の状態を把握しトレーニングをすることが望ま
れている。しかし、現在では光や電気信号を捕らえ脈拍
数を把握する機器が一般的に市販されているのみであ
る。最近では、持久力を伸ばすためには、血管内を流れ
る赤血球の数が重要であることがスポーツ分野で明らか
になってきた。しかし、現在では、トレーニング時に血
液を採取し、赤血球を測定し、トレーニング後評価する
方法のみでしか方法がなく、正確にリアルタイムで評価
できない。さらに苦痛をともなうなどの問題をかかえて
いた。運動時とリアルタイムで図る装置は存在しない。
ひろくリアルタイムで運動能力を測定できる装置が望ま
れていた。また、体調を管理するヘルスケアの分野の場
合、血液内の酸素量を測定し、体調を判断する機器が望
まれていたが、ウェアブルで且つ簡便な機器がなかっ
た。
【発明が解決しようとする課題】トレーニング時、血管
内を流れる赤血球は、変動する。スポーツ強度を上げる
には、赤血球は酸素を体内に運ぶため運動強度を伸ばす
には測定し管理することが必要であり、赤血球の数もし
くは量を測ることが望まれていた。その理由として、赤
血球は酸素を体内に運ぶしかし役目があり、運動選手、
ダイエットをしたい人にとっては有益な情報となる。現
時点においはリアルタイムで運動時の赤血球を測る手段
はなく。血液を採取、測定する方法しかなかった。スポ
ーツ選手またはジョキングによりダイエット効果を望む
人においては、いかに血液内に酸素を取り込んでいるか
が重要であり、その要望にこたえることができる機器が
なかった。
内を流れる赤血球は、変動する。スポーツ強度を上げる
には、赤血球は酸素を体内に運ぶため運動強度を伸ばす
には測定し管理することが必要であり、赤血球の数もし
くは量を測ることが望まれていた。その理由として、赤
血球は酸素を体内に運ぶしかし役目があり、運動選手、
ダイエットをしたい人にとっては有益な情報となる。現
時点においはリアルタイムで運動時の赤血球を測る手段
はなく。血液を採取、測定する方法しかなかった。スポ
ーツ選手またはジョキングによりダイエット効果を望む
人においては、いかに血液内に酸素を取り込んでいるか
が重要であり、その要望にこたえることができる機器が
なかった。
【課題を解決するための手段】本発明の運動能力測定装
置は、動脈に向けて超音波を発信する発信手段と、この
発信手段から発信された超音波を受信する受信手段とを
具備し、受信の超音波の反射強度により赤血球の数およ
び量を検出して運動能力を測定することを特徴とする。
本運動能力装置においては、超音波を発信して動脈（血
管）に発信する手段、その動脈内に流れる赤血球に反射
される超音波の反射強度により、運動時等に赤血球の動
脈内における存在量を同定する機能を有する。動脈内で
の赤血球を同定するため、基板上に圧電素子を有する構
成、圧電素子に電気特性を負荷するための、電極を有す
る構成により圧電素子に電圧を印加する機能により超音
波を発生させる機能を有する。また、圧電素子と腕との
間で、空気による振動の減衰をへらすためのマッチング
層（整合層）を有する。反射強度による赤血球の数、量
を測定することができる機能を有する。赤血球には、酸
素を運ぶ作用を有するため、赤血球を測ることにより血
液内の酸素量を算出でき、その人の運動能力や、生体
（人体）の状態を把握、評価できる。
置は、動脈に向けて超音波を発信する発信手段と、この
発信手段から発信された超音波を受信する受信手段とを
具備し、受信の超音波の反射強度により赤血球の数およ
び量を検出して運動能力を測定することを特徴とする。
本運動能力装置においては、超音波を発信して動脈（血
管）に発信する手段、その動脈内に流れる赤血球に反射
される超音波の反射強度により、運動時等に赤血球の動
脈内における存在量を同定する機能を有する。動脈内で
の赤血球を同定するため、基板上に圧電素子を有する構
成、圧電素子に電気特性を負荷するための、電極を有す
る構成により圧電素子に電圧を印加する機能により超音
波を発生させる機能を有する。また、圧電素子と腕との
間で、空気による振動の減衰をへらすためのマッチング
層（整合層）を有する。反射強度による赤血球の数、量
を測定することができる機能を有する。赤血球には、酸
素を運ぶ作用を有するため、赤血球を測ることにより血
液内の酸素量を算出でき、その人の運動能力や、生体
（人体）の状態を把握、評価できる。
【発明の実施の形態】以下、本発明の運動能力測定にお
ける好適な実施の形態について、図１から図６を参照し
て詳細に説明する。 （１）本実施形態による運動能力測定の原理 図１に本発明の運動能力測定装置の測定原理について図
１を用いて説明する。腕５の動脈に向けて、超音波を発
信する。超音波は、動脈内を流れる赤血球７にあたり、
反射される。この超音波の反射強度を測定し、赤血球７
の数および量を算出する。動脈に対し、超音波を照射さ
せた場合、赤血球７がない場合は超音波による反射は観
測されない。この理由により、超音波の動脈による反射
を測定することにより、赤血球７の数、量を測定するこ
とができる。血液の中には、４５％の血球成分があり、
その血球成分の４５％のうち赤血球７がほとんどをし
め、白血球、血子板は０，５％ほどである。そのため、
超音波による反射は、赤血球７の反射であるといえる。
図２が、実験的に血管６（シリコンチューブ）に微小な
粒子を流し、その濃度を超音波で測った時の、超音波の
反射強度を出力電圧で現したものである。この図から、
流れる物質の濃度に関係した、超音波による反射が確認
されることを示し、本発明の原理であるといえる。ｉｎ
ｖｉｖｏ実験においても、同様に血液内での赤血球７濃
度による反射強度の影響については観察できた。このこ
とにより、超音波により血管６内の赤血球７の数、量に
ついては観察できるといえる。赤血球７は、ヘモグロビ
ンを含んでおり、ヘモグロビンは、酸素を体内に運ぶ役
目をする。体内（血管６内）の酸素量は、その人の運動
能力を算出することができ、特に持久力を要するスポー
ツにおいては、体内に酸素を有していることが重要であ
り、体内酸素量を算出できれば、運動能力が推定でき、
スポーツトレーニングの基準や指導に役立てることがで
きる。 （２）本実施形態による運動能力測定装置の概要 本発明の運動能力測定装置の概要を図３、図４を用いて
説明する。装置の構成はセンサ部１、データ処理部、表
示部１０から構成される。センサ部１は、赤血球７数、
量を検出するための機能である。このセンサ部１は、基
板４に圧電素子２を備え、超音波を発信する機能、反射
強度を受信する機能を有する。データ処理部は、平常時
と測定時（スポーツ、日常行動）を比較し測定時の状態
を表すためのデータ処理をする。データ処理部は、反射
強度をデータとして取り込む部位と基準強度と比較する
部位から構成される。表示部１０は、その運動時の赤血
球７による反射強度を表示する表示部１０からなる。な
お、この表示部１０は平常時との比較値を表示する。た
とえば、平常時を１０とし、運動時を２０、３０、４０
などと表示する。測定の流れを、図４をもちいて説明す
る。センサ部１から、超音波を発信する。動脈を流れる
赤血球７で、発信した超音波が反射。その反射した超音
波をセンサで受信する。平常時の反射強度を基準とし
て、運動時の反射強度／平常時の反射強度で、運動時の
状態を判断する。その後、データを記録部に記録し、ト
レーニング時の目安とするなど、アプリケーションに合
わせた処理、表示することとした。 （３）本実施形態による運動能力測定装置のセンサ部の
概要 図に本発明の運動能力測定装置のセンサ部１を示す。本
発明によるセンサ部１の構成は、樹脂基板４上に下部電
極をフォトリソグラフィで作成した。本実施例では、白
金を用い電極形成をおこなった。この電極上にＰＺＴの
圧電材料を接合する。さらに、圧電材料上に図示しない
上部電極を形成する。下部電極、上部電極間に電圧を印
加することにより超音波を発生させる構成である。本実
施例では、支持する樹脂基板の大きさは、横１０ｍｍ、
縦５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのものを用いた。ＰＺＴの圧
電材料２は、横２ｍｍ、縦１．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ
のものを用いた。センサ部１のＰＺＴは、発信部、受信
部とも１個のセンサで行い、センサを支持する基板４の
裏側には、超音波が裏面に回りこまないよう、空洞部３
を設け、空気による減衰層を設けた。センサは、図５に
示すように腕時計のようにバンド１１部に装着できるよ
うに設置する。この図に示されるように腕携帯機器（時
計）は、腕携帯機器（時計本体）と、ベルトを備えてお
り、ベルトの内側にはセンサが取り付けられている。腕
携帯機器（時計）は、一般の時計と同様に、時計本体を
手の甲側にして左（又は右）手首に取り付けるようにな
っている。その際、脈波検出装置（センサ）の位置は、
図示しないがとう骨動脈上に位置するようにセンサをベ
ルトの長さ方向に移動して位置調整できるようになって
いる。 （４）本実施形態の運動能力測定装置を用いた測定 図６が本発明の測定装置を用いて測定した測定例であ
る。点線が、平常時の超音波の赤血球に照射し反射した
反射強度を示す。また、実線は運動時の反射強度を示す
ものである。この２本のデータから、強度比を比較する
ことにより、運動能力を評価することになる。 （５）本実施形態の運動能力装置の使用例（スポーツ） 本装置を、スポーツ特にマラソンランナーに使用した場
合について記述する。マラソンランナーのような、持久
力は体内（血管６内）の酸素量に起因する。優秀な選手
ほど、体内に酸素を保有している。本装置を用いると、
体内酸素量をリアルタイムで検出することができ、体内
酸素量を増やすためのトレーニングの目安となる。体内
酸素量を増やすため、心肺機能を増やす、例えば高地ト
レーニングを行い、その後の体内酸素をはかることによ
りその効果を判断することができる。また、ダイエット
に有効な有酸素運動のウォーキングの場合、体内酸素量
を経時的に測定することにより、その効果を判断できる
ようになり、健康時代、長寿時代に有効な装置となる。 （６）本実施形態の運動能力装置の使用例（体調管理） 健康管理の指標として、体内酸素量が重要である。時
に、手術後など体内酸素濃度が重要な目安となる。通
常、血液を採取し、血液検査により、術後の状態を把握
するが、本装置をもちいると、術後の経過を、詳細に把
握することができる有効な機器となる。
ける好適な実施の形態について、図１から図６を参照し
て詳細に説明する。 （１）本実施形態による運動能力測定の原理 図１に本発明の運動能力測定装置の測定原理について図
１を用いて説明する。腕５の動脈に向けて、超音波を発
信する。超音波は、動脈内を流れる赤血球７にあたり、
反射される。この超音波の反射強度を測定し、赤血球７
の数および量を算出する。動脈に対し、超音波を照射さ
せた場合、赤血球７がない場合は超音波による反射は観
測されない。この理由により、超音波の動脈による反射
を測定することにより、赤血球７の数、量を測定するこ
とができる。血液の中には、４５％の血球成分があり、
その血球成分の４５％のうち赤血球７がほとんどをし
め、白血球、血子板は０，５％ほどである。そのため、
超音波による反射は、赤血球７の反射であるといえる。
図２が、実験的に血管６（シリコンチューブ）に微小な
粒子を流し、その濃度を超音波で測った時の、超音波の
反射強度を出力電圧で現したものである。この図から、
流れる物質の濃度に関係した、超音波による反射が確認
されることを示し、本発明の原理であるといえる。ｉｎ
ｖｉｖｏ実験においても、同様に血液内での赤血球７濃
度による反射強度の影響については観察できた。このこ
とにより、超音波により血管６内の赤血球７の数、量に
ついては観察できるといえる。赤血球７は、ヘモグロビ
ンを含んでおり、ヘモグロビンは、酸素を体内に運ぶ役
目をする。体内（血管６内）の酸素量は、その人の運動
能力を算出することができ、特に持久力を要するスポー
ツにおいては、体内に酸素を有していることが重要であ
り、体内酸素量を算出できれば、運動能力が推定でき、
スポーツトレーニングの基準や指導に役立てることがで
きる。 （２）本実施形態による運動能力測定装置の概要 本発明の運動能力測定装置の概要を図３、図４を用いて
説明する。装置の構成はセンサ部１、データ処理部、表
示部１０から構成される。センサ部１は、赤血球７数、
量を検出するための機能である。このセンサ部１は、基
板４に圧電素子２を備え、超音波を発信する機能、反射
強度を受信する機能を有する。データ処理部は、平常時
と測定時（スポーツ、日常行動）を比較し測定時の状態
を表すためのデータ処理をする。データ処理部は、反射
強度をデータとして取り込む部位と基準強度と比較する
部位から構成される。表示部１０は、その運動時の赤血
球７による反射強度を表示する表示部１０からなる。な
お、この表示部１０は平常時との比較値を表示する。た
とえば、平常時を１０とし、運動時を２０、３０、４０
などと表示する。測定の流れを、図４をもちいて説明す
る。センサ部１から、超音波を発信する。動脈を流れる
赤血球７で、発信した超音波が反射。その反射した超音
波をセンサで受信する。平常時の反射強度を基準とし
て、運動時の反射強度／平常時の反射強度で、運動時の
状態を判断する。その後、データを記録部に記録し、ト
レーニング時の目安とするなど、アプリケーションに合
わせた処理、表示することとした。 （３）本実施形態による運動能力測定装置のセンサ部の
概要 図に本発明の運動能力測定装置のセンサ部１を示す。本
発明によるセンサ部１の構成は、樹脂基板４上に下部電
極をフォトリソグラフィで作成した。本実施例では、白
金を用い電極形成をおこなった。この電極上にＰＺＴの
圧電材料を接合する。さらに、圧電材料上に図示しない
上部電極を形成する。下部電極、上部電極間に電圧を印
加することにより超音波を発生させる構成である。本実
施例では、支持する樹脂基板の大きさは、横１０ｍｍ、
縦５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのものを用いた。ＰＺＴの圧
電材料２は、横２ｍｍ、縦１．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ
のものを用いた。センサ部１のＰＺＴは、発信部、受信
部とも１個のセンサで行い、センサを支持する基板４の
裏側には、超音波が裏面に回りこまないよう、空洞部３
を設け、空気による減衰層を設けた。センサは、図５に
示すように腕時計のようにバンド１１部に装着できるよ
うに設置する。この図に示されるように腕携帯機器（時
計）は、腕携帯機器（時計本体）と、ベルトを備えてお
り、ベルトの内側にはセンサが取り付けられている。腕
携帯機器（時計）は、一般の時計と同様に、時計本体を
手の甲側にして左（又は右）手首に取り付けるようにな
っている。その際、脈波検出装置（センサ）の位置は、
図示しないがとう骨動脈上に位置するようにセンサをベ
ルトの長さ方向に移動して位置調整できるようになって
いる。 （４）本実施形態の運動能力測定装置を用いた測定 図６が本発明の測定装置を用いて測定した測定例であ
る。点線が、平常時の超音波の赤血球に照射し反射した
反射強度を示す。また、実線は運動時の反射強度を示す
ものである。この２本のデータから、強度比を比較する
ことにより、運動能力を評価することになる。 （５）本実施形態の運動能力装置の使用例（スポーツ） 本装置を、スポーツ特にマラソンランナーに使用した場
合について記述する。マラソンランナーのような、持久
力は体内（血管６内）の酸素量に起因する。優秀な選手
ほど、体内に酸素を保有している。本装置を用いると、
体内酸素量をリアルタイムで検出することができ、体内
酸素量を増やすためのトレーニングの目安となる。体内
酸素量を増やすため、心肺機能を増やす、例えば高地ト
レーニングを行い、その後の体内酸素をはかることによ
りその効果を判断することができる。また、ダイエット
に有効な有酸素運動のウォーキングの場合、体内酸素量
を経時的に測定することにより、その効果を判断できる
ようになり、健康時代、長寿時代に有効な装置となる。 （６）本実施形態の運動能力装置の使用例（体調管理） 健康管理の指標として、体内酸素量が重要である。時
に、手術後など体内酸素濃度が重要な目安となる。通
常、血液を採取し、血液検査により、術後の状態を把握
するが、本装置をもちいると、術後の経過を、詳細に把
握することができる有効な機器となる。
【発明の効果】本発明の運動能力測定装置によれば、動
脈に超音波を発信し、赤血球により反射した超音波の反
射強度を測定することにより、簡単に血液内の酸素量を
測定することができる装置を提供でき、運動能力や健康
維持を測定できる。
脈に超音波を発信し、赤血球により反射した超音波の反
射強度を測定することにより、簡単に血液内の酸素量を
測定することができる装置を提供でき、運動能力や健康
維持を測定できる。
【図１】本発明におけるセンサ部の構成を説明するため
の斜視図である。
の斜視図である。
【図２】本発明の測定原理を説明するための図である。
【図３】本発明における運動能力測定装置の構成を説明
するための構成図である。
するための構成図である。
【図４】本発明の測定の流れを説明するための説明図で
ある。
ある。
【図５】本発明の運動能力測定装置の概略図である。
【図６】本発明の測定データを説明するための説明図で
ある。
ある。
１ センサ部 ２ 圧電素子 ３ 空洞 ４ 基板 ５ 腕 ６ 血管 ７ 赤血球 １０ 表示部 １１ バンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村松 博之 千葉県千葉市美浜区中瀬１丁目８番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内 Ｆターム(参考） 4C038 KK01 KL00 KL05 4C301 AA02 DD01 EE10 EE20 GB18 GB20 GB22 GB33 GB37 JB23
Claims (7)
- 【請求項１】動脈に向けて超音波を発信する発信手段
と、この発信手段から発信された超音波を受信する受信
手段とを具備し、受信の超音波の反射強度により赤血球
の数および量を検出して運動能力を測定することを特徴
とする運動能力測定装置。 - 【請求項２】請求項１記載の運動能力測定装置におい
て、運動前の血管内を流れる赤血球に超音波を発振し受
信した超音波の反射強度と、運動時の反射強度を比較す
る機能により、運動負荷量を測定することを特徴とする
運動能力測定装置。 - 【請求項３】請求項１記載の運動強度測定装置におい
て、発振手段、受信手段が圧電材料より構成されること
を特徴とする運動能力測定装置。 - 【請求項４】請求項１記載の運動能力測定装置におい
て、発信手段から発信された超音波を受信する受信手段
とを具備し、前記発信手段と受信手段を支持する支持基
板よりなることを特徴とする運動能力測定装置。 - 【請求項５】請求項１記載の運動能力測定装置におい
て、前記発振手段、受信手段を超音波が減衰しないため
の整合層で覆う構成を特徴とする運動強度測定装置。 - 【請求項６】請求項１記載の運動強度測定装置におい
て、センサの単位面積あたりの反射強度により赤血球数
および量を算出し、運動能力を測定することを特徴とす
る運動能力測定装置。 - 【請求項７】請求項１記載の運動強度測定装置におい
て、センサ単位面積あたりの超音波の反射強度により赤
血球数および量を算出し、血管内の酸素量を算出し、体
調を管理することを特徴とする健康管理機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367567A JP2002165797A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 運動能力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000367567A JP2002165797A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 運動能力測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002165797A true JP2002165797A (ja) | 2002-06-11 |
Family
ID=18837969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000367567A Pending JP2002165797A (ja) | 2000-12-01 | 2000-12-01 | 運動能力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002165797A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005079107A1 (ja) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Temco Japan Co., Ltd. | 骨伝導デバイス及びその製造方法 |
| JP2006218038A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Seiko Instruments Inc | 非侵襲式血液分析測定装置、及び血液測定方法 |
| JP2008178541A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Terumo Corp | 血圧測定装置及び血圧測定方法 |
| WO2024034038A1 (ja) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | 株式会社フジタ医科器械 | 生体情報検出装置及び生体情報検出方法 |
-
2000
- 2000-12-01 JP JP2000367567A patent/JP2002165797A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005079107A1 (ja) * | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Temco Japan Co., Ltd. | 骨伝導デバイス及びその製造方法 |
| JP2006218038A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Seiko Instruments Inc | 非侵襲式血液分析測定装置、及び血液測定方法 |
| JP4567481B2 (ja) * | 2005-02-09 | 2010-10-20 | セイコーインスツル株式会社 | 非侵襲式血液分析測定装置、及び血液測定方法 |
| JP2008178541A (ja) * | 2007-01-24 | 2008-08-07 | Terumo Corp | 血圧測定装置及び血圧測定方法 |
| WO2024034038A1 (ja) * | 2022-08-09 | 2024-02-15 | 株式会社フジタ医科器械 | 生体情報検出装置及び生体情報検出方法 |
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