JP2023078005A - 体力評価システム、体力評価方法、およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】歩行速度と心拍数を計測することで歩行運動における体力を評価できる技術を提供する。【解決手段】体力評価システム１００において、基準記憶部３６は、性別ごと、および、年齢ごとに歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を記憶し、速度取得部３２は、被検者１０の歩行速度の測定値を取得し、心拍取得部３３は、被検者１０の相対心拍数の測定値を取得する。標準値導出部３７は、取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を歩行心拍基準に基づいて導出する。レベル決定部４１は、相対心拍数の測定値と相対心拍数の標準値との差異に基づいて被検者１０の体力レベルの評価値を決定する。【選択図】図２

Description

新規性喪失の例外適用申請有り

本発明は、体力評価システムに関する。特に、心拍数に基づいて歩行者の体力状態を分析するシステムに関する。

近年、胸に巻く心拍ベルトや腕時計に内蔵された心拍センサを用いて、運動中や生活中の心拍数を手軽に計測することができる。所定の運動強度でランニングしたときの走行速度から無酸素性作業閾値となる基準心拍数を推定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術においては、走行速度の変化量に対する心拍数の変化量が一定であるという関係性に基づいて基準心拍数を推定している。

特許第６０６３７４３号公報

ここで、ランニング中における走行速度の変化量に対する心拍数の変化量の関係性は様々な研究がなされているが、こうした関係性は、いわゆるウォーキング中における歩行速度に対する心拍数の関係性には必ずしも当てはまるものではない。しかも、年齢や性別の違いによっても心拍数の傾向には違いが出ると考えられるため、様々な年齢や性別の歩行者による運動の評価には適用できなかった。

本発明は、こうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、歩行速度と心拍数を計測することで歩行運動における体力を評価できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の体力評価システムは、歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を記憶する基準記憶部と、被検者の歩行速度の測定値を取得する速度取得部と、被検者の相対心拍数の測定値を取得する心拍取得部と、取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を歩行心拍基準に基づいて導出する標準値導出部と、相対心拍数の測定値と相対心拍数の標準値との差異に基づいて被検者の体力レベルの評価値を決定するレベル決定部と、決定された体力レベルの評価値を出力する出力部と、を備える。

ここで「相対心拍数」は、最大心拍数に対する心拍数の測定値の割合であってよい。「相対心拍数の標準値」は、複数の被検者について測定した相対心拍数の平均値であってよい。「相対心拍数の測定値と相対心拍数の標準値との差異」は、数値差やレベル差であってもよいし、標準値に対する測定値の割合の大小であってもよい。「体力評価システム」は、単体の情報端末のみで構成されてもよいし、情報端末と計測デバイスの組み合わせで構成されてもよいし、情報端末とサーバの組み合わせで構成されてもよい。あるいは、情報端末と計測デバイスとサーバの組み合わせで構成されてもよいし、計測デバイスとサーバの組み合わせで構成されてもよいし、サーバのみで構成されてもよい。この態様によると、被検者の相対心拍数が標準値より低ければ体力レベルが相対的に高く、標準値より高ければ体力レベルが相対的に低い、といった簡便な手法で被検者の体力レベルを評価することができる。

本発明によれば、歩行速度と心拍数を計測することで歩行運動における体力を評価できる技術を提供することができる。

体力評価システムの構成を示す図である。 体力評価システムの各構成を示す機能ブロック図である。 歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を示す図である。 相対心拍数の標準値と測定値の差分と心拍スコアの関係を示す図である。 性別ごと、および、年齢層ごとの歩行心拍基準を示す図である。 被検者の属性を登録する画面例を模式的に示す図である。 体力レベルを表示する画面例を模式的に示す図である。 第２実施形態における体力評価システムの各構成を示す機能ブロック図である。 走行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた走行心拍基準を示す図である。 性別ごと、および、年齢層ごとの走行心拍基準を示す図である。

以下、本発明を好適な実施形態をもとに各図面を参照しながら説明する。実施形態、変形例では、同一または同等の構成要素には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。

（第１実施形態）
図１は、体力評価システム１００の構成を示す。体力評価システム１００は、少なくとも情報端末３０を備えるとともに、歩行運動をする被検者１０が腕に装着して心拍数等を計測する計測デバイス２０や情報管理サーバ５０と通信を介して同期する。計測デバイス２０は、例えば位置情報や心拍数を取得できるスポーツウォッチやスマートウォッチである。なお、計測デバイス２０は、腕時計型のデバイスに限られず、被検者の胸や手首の周りに巻いて心拍数を取得できるベルト型心拍計であってもよい。なお、後述する歩行ログデータを取得できれば、デバイスの形式はベルト型心拍計に限定されない。

被検者１０は、歩行時間、歩行距離、歩行速度、歩数、歩幅、心拍数等の値を計測して歩行運動のログ（以下、「歩行ログ」ともいう）として記録できる計測デバイス２０を腕に装着して歩行運動を実施する。被検者１０は、歩行開始時に計測デバイス２０のボタンを操作して計測および歩行ログ記録を開始する。歩行運動の実施中において、計測デバイス２０は、記録開始からの経過時間を歩行時間として計測し、位置情報に基づいて歩行距離を計測する。計測デバイス２０は、歩行時間と歩行距離に基づいて歩行速度を計測する。計測デバイス２０は、内蔵する光学式の心拍センサにより手首の皮膚表面の血流量変化に基づいて心拍数を計測する。歩行運動および歩行ログ記録の終了後に、計測デバイス２０が無線通信を介して情報端末３０へ歩行時間、歩行距離、歩行速度、歩数、歩幅、心拍数等の歩行ログデータを送信する。

情報端末３０は、被検者１０が携帯するスマートフォン等の携帯端末である。情報端末３０は、計測デバイス２０から受信した歩行時間、歩行距離、歩行速度、歩数、歩幅、心拍数等の歩行ログデータに基づいて、被検者１０の体力レベルを評価する。情報端末３０は、通信を介して被検者１０の歩行時間、歩行距離、歩行速度、歩数、歩幅、心拍数等の歩行ログデータを情報管理サーバ５０へ送信する。情報端末３０は、被検者が所有するタブレット端末やパーソナルコンピュータであってもよい。

なお、情報端末３０は計測デバイス２０から歩行ログを取得するだけでなく、情報端末３０自体が内蔵する各種センサや通信機能を用いて歩行ログを取得するようにしてもよい。その場合、情報端末３０は、心拍数のみをベルト型心拍計のような計測デバイス２０から取得し、その他の歩行ログは情報端末３０内で取得および記録をするようにしてもよい。

情報管理サーバ５０は、インターネットに接続されて複数の情報端末３０とデータを送受信するサーバコンピュータである。情報管理サーバ５０は、情報端末３０から受信した被検者１０の歩行ログデータとして歩行時間、歩行距離、歩行速度、歩数、歩幅、心拍数等のデータを取得して、蓄積する。情報管理サーバ５０は、情報端末３０からのリクエストに応じて、蓄積した歩行ログデータを情報端末３０へ送信する。

図２は、体力評価システム１００の各構成を示す機能ブロック図である。本実施形態における体力評価システム１００は、少なくとも情報端末３０が有するハードウェア構成およびソフトウェア構成を備える。ただし、計測デバイス２０および情報管理サーバ５０のうち少なくともいずれかを体力評価システム１００の一部として含めてもよく、体力評価システム１００としては様々な構成の組合せが考えられる。例えば、体力評価システム１００は情報端末３０のみで構成されてもよいし、情報端末３０と計測デバイス２０の組み合わせで構成されてもよいし、情報端末３０と情報管理サーバ５０の組み合わせで構成されてもよい。あるいは、情報端末３０と計測デバイス２０と情報管理サーバ５０の組み合わせで構成されてもよいし、計測デバイス２０と情報管理サーバ５０の組み合わせで構成されてもよいし、情報管理サーバ５０のみで構成されてもよい。図２では、計測デバイス２０、情報端末３０、情報管理サーバ５０に関して、それぞれ様々なハードウェア構成およびソフトウェア構成の連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。以下、計測デバイス２０、情報端末３０、情報管理サーバ５０のそれぞれの機能を説明する。

計測デバイス２０は、時間距離取得部２２、速度取得部２４、心拍取得部２６、通信部２８、歩数歩幅取得部２９を有する。

時間距離取得部２２は、タイマーによりカウントされる時間情報に基づいて、歩行開始時刻、すなわち計測開始時刻からの歩行時間を計測する。また時間距離取得部２２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）モジュールが衛星測位システムから受信する現在地の位置情報および取得日時の情報に基づいて歩行距離を計測する。

速度取得部２４は、時間距離取得部２２が取得した歩行時間および歩行距離の情報に基づいて歩行速度を算出し、その平均値を被検者１０の歩行速度の測定値として取得する。

心拍取得部２６は、心拍センサの計測結果に基づいて被検者１０の単位時間あたりの平均心拍数を取得する。なお、本実施形態においては、後述するように情報端末３０において被検者１０の心拍数の計測値と最大心拍数に基づいて相対心拍数を算出するが、変形例においては計測デバイス２０において心拍取得部２６が相対心拍数を算出するようにしてもよい。

歩数歩幅取得部２９は、モーションセンサにより被検者の歩行における歩数を計測し、その歩数と歩行距離に基づいて歩幅の平均値を算出する。

時間距離取得部２２、速度取得部２４、心拍取得部２６、歩数歩幅取得部２９により取得された測定値は、歩行運動および計測の終了後に通信部２８を介して情報端末３０へ送信される。

情報端末３０は、情報取得部３９、属性記憶部３５、基準記憶部３６、標準値導出部３７、カロリー算出部３８、レベル決定部４３、通信部４４、出力部４６を有する。情報取得部３９は、時間距離取得部３１、速度取得部３２、心拍取得部３３、歩数歩幅取得部３４を含む。レベル決定部４３は、運動スコア算出部４０、心拍スコア算出部４１、評価値決定部４２を含む。

情報取得部３９は、通信部４４を介して計測デバイス２０から歩行時間、歩行距離、歩行速度、心拍数、歩数、歩幅のデータを取得する。属性記憶部３５は、あらかじめ登録された被検者１０のユーザ情報および属性情報を記憶する。被検者１０の属性情報には、例えば性別、年齢、体重等の情報が含まれる。

カロリー算出部３８は、歩行速度や体重等の情報に基づいて歩行１分ごとのカロリー消費量を算出するとともに、歩行運動全体のカロリー消費量の積算値を算出する。なお、カロリー算出部３８は、歩行時間が長すぎる場合の影響を排除するため、例えば最大で歩行時間３０分までのカロリー消費量を算出する。

運動スコア算出部４０は、カロリー消費量に基づく運動スコアを算出する。運動スコア算出部４０は、性別ごと、および、年齢ごとの運動スコアを算出する計算式を記憶し、被検者の性別および年齢に対応する計算式によって運動スコアを算出する。運動スコア算出部４０は、歩行運動における歩行時間、歩数、歩行距離が所定条件を満たした場合にのみその歩行運動による運動スコアの算出対象とする。運動スコア算出部４０は、所定条件として、例えば歩行運動が１０分以上の歩行時間であり、かつ、６００歩以上の歩数であり、かつ、３００ｍ以上の歩行距離である場合に、そのときのカロリー消費量と被検者の性別および年齢に対応する計算式に基づいて運動スコアを算出する。

基準記憶部３６は、歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を記憶する。相対心拍数の標準値は、歩行速度ごとにサンプルとしてあらかじめ集められた相対心拍数の平均値であってよい。歩行心拍基準は、歩行速度を説明変数とし、標準的な相対心拍数を目的変数とする回帰式であり、性別ごと、および、年齢層ごとに個別の回帰式が基準記憶部３６に記憶される。相対心拍数は、例えば年齢ごとにあらかじめ設定された標準的な最大心拍数に対する実測心拍数の割合によって相対的な運動強度を示す値である。年齢ごとの標準的な最大心拍数としては、例えば「２２０－年齢」を用いてもよいし、高齢者に対しては「２０７－（年齢ｘ０．７）」を用いてもよい。

標準値導出部３７は、取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を、被検者の性別および年齢層に対応する歩行心拍基準に基づいて導出する。

心拍スコア算出部４１は、標準値導出部３７が導出した相対心拍数の標準値と、取得された相対心拍数の測定値との差分を算出し、その差分に基づいて心拍スコアを決定する。心拍スコア算出部４１は、心拍取得部３３が取得した心拍数の測定値のうち、歩行速度が所定速度以上の高速域にある時間帯の測定値を参照する。ここでいう所定速度は、例えば時速７ｋｍといった比較的速い歩行速度である。このような高速域は、特に運動効果が高く、心拍数も適度に上がりやすい帯域である。また、後述する図３や図５にも示すように、歩行速度が高速域に入ると心拍数が二次関数的に増大しやすいことから、特に特徴が出やすい高速域の心拍数を参照して心拍スコアを決定している。

また心拍スコア算出部４１は、心拍取得部３３が取得した心拍数の測定値のうち、歩行時間が所定の経過時間帯にあるときの測定値を参照する。ここでいう所定の経過時間帯は、例えば歩行開始ないし計測開始を起点として１０分から３０分までの時間帯である。最初の１０分までを参照しないのは、歩行開始当初は心拍数が十分に上がっておらず精度に影響が出るためである。３０分以降を参照しないのは、歩行時間が長すぎると疲労等の要因により心拍数が上がりやすく、相対的に歩行時間が短い方が有利になり、精度に影響が出るためである。

心拍スコア算出部４１は、相対心拍数の標準値と測定値の差分から心拍スコアを決定するために参照するテーブルまたは回帰式をあらかじめ記憶する。ここでいう相対心拍数の測定値は、上記のように所定の速度帯および所定の時間帯の心拍数の平均値であってよい。

評価値決定部４２は、運動スコア算出部４０が決定した運動スコアと、心拍スコア算出部４１が決定した心拍スコアに基づいて、被検者１０の体力レベルを決定する。評価値決定部４２は、運動スコアと心拍スコアのそれぞれに所定の重み付けを加えて加算することで体力レベルを算出する。例えば、体力レベル＝運動スコア×０．５＋心拍スコア×０．５といった計算式によって体力レベルの評価値を決定する。運動スコアが「８０」で、心拍スコアが「７１」の場合、体力レベルは８０×０．５＋７１×０．５＝７５．５となり、四捨五入で「７６」に決定される。

このように、本実施形態においては、体力レベルの評価において、歩行時間の長さや歩行運動としての効果の大きさといった被検者１０の努力の結果が加味された「運動スコア」と、被検者１０自身が持つ心肺能力といった潜在力が反映された「心拍スコア」の双方を適度なバランスで足し合わせる形で「体力レベル」を評価している。なお、本実施形態においては、運動スコアと心拍スコアに基づいて体力レベルの評価値を決定する例を説明したが、変形例においては心拍スコアのみに基づいて体力レベルを決定する仕様としてもよい。

出力部４６は、評価値決定部４２により決定された体力レベルの評価値およびその評価値に対応する評価コメントを画面に表示させる。出力部４６は、体力レベルごとの評価コメントをあらかじめ記憶する。出力部４６は、情報取得部３９より取得する歩行ログを画面にさらに表示させる。出力部４６は、体力レベルの評価値とともに、運動スコアや心拍スコアをさらに表示させてもよい。出力部４６は、通信部４４を介して体力レベルの評価値および歩行ログ等のユーザデータを情報管理サーバ５０へ送信する。

情報管理サーバ５０は、通信部５１、データ記憶部５２を有する。情報端末３０から送信されたユーザデータは、情報管理サーバ５０の通信部５１を介してデータ記憶部５２に記憶されるとともに、情報端末３０の出力部４６からデータ取得のリクエストを受けた場合に、データ記憶部５２からユーザデータを読み出して通信部５１を介して情報端末３０へ送信する。出力部４６は、情報管理サーバ５０から受け取ったユーザデータに基づいて、体力レベルの評価値や歩行ログを画面に表示させる。このように、情報管理サーバ５０のデータ記憶部５２には、複数の被検者のデータが蓄積される。

図３は、歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を示す。本図のグラフの横軸は歩行速度（ｋｍ／ｈ）を示し、縦軸は相対心拍数（％ＨＲＭａｘ）を示す。歩行運動における歩行速度に対する相対心拍数の関係は、図のように二次回帰曲線で表される。例えば、被検者１０について計測した歩行速度Ｖに対する相対心拍数の標準値がＰであることが二次回帰曲線上の黒丸で示される。これに対し、実際に計測した被検者１０の心拍数に基づく相対心拍数はＭであったことが白丸マークで示されるが、この白丸マークは二次回帰曲線上にはなく、相対心拍数の標準値Ｐとはマイナス側に差が生じていることが示される。これは、被検者１０が同じ歩行速度でも標準より低い心拍数で運動でき、心拍数が低いほど心肺能力が高いことを示している。

図４は、相対心拍数の標準値と測定値の差分と心拍スコアの関係を示す。本図のグラフの横軸は差分Ｘ（Ｘ＝相対心拍数の測定値Ｍ－相対心拍数の標準値Ｐ）を示し、縦軸は心拍スコアを示す。図３の例では、差分Ｘ（相対心拍数の測定値Ｍ－相対心拍数の標準値Ｐ）が－５であり、Ｘ＝－５に対応する心拍スコアが「７１」であることが本図のグラフに示される。心拍スコアは、差分Ｘが小さいほど高く、特に差分Ｘがマイナスであるほど「６０」以上の高スコアとなる。この曲線で示される差分Ｘと心拍スコアの対応関係は、テーブルまたは回帰式の形で心拍スコア算出部４１にあらかじめ記憶される。差分Ｘと心拍スコアの対応関係は、差分Ｘが０、すなわち標準値と測定値が一致する場合にスコアが「６０」になるように定められている。なお、本実施形態においては相対心拍数の標準値と測定値の差分に基づいて心拍スコアを決定する例を説明したが、変形例においては、相対心拍数の標準値に対する測定値の割合に基づいて心拍スコアを決定する仕様としてもよい。

図５は、性別ごと、および、年齢層ごとの歩行心拍基準を示す。図５（ａ）は男性の歩行心拍基準を示し、図５（ｂ）は女性の歩行心拍基準を示す。これら性別ごと、および、年齢層ごとの歩行心拍基準は、基準記憶部３６にあらかじめ記憶される。

図５（ａ）において、第１基準曲線９０は、６５歳以上の男性における歩行心拍基準の二次回帰曲線であり、第２基準曲線９１は、４０～６４歳の男性における歩行心拍基準の二次回帰曲線であり、第３基準曲線９２は、２０～３９歳の男性における歩行心拍基準の二次回帰曲線である。図示する通り、年齢が若いほど同じ歩行速度に対する相対心拍数は低くなり、年齢が高いほど同じ歩行速度に対する相対心拍数は高くなる。

図５（ｂ）において、第４基準曲線９３は、６５歳以上の女性における歩行心拍基準の二次回帰曲線であり、第５基準曲線９４は、４０～６４歳の女性における歩行心拍基準の二次回帰曲線であり、第６基準曲線９５は、２０～３９歳の女性における歩行心拍基準の二次回帰曲線である。図示する通り、年齢が若いほど同じ歩行速度に対する相対心拍数は低くなり、年齢が高いほど同じ歩行速度に対する相対心拍数は高くなる。また、女性の歩行速度に対する相対心拍数は、図５（ａ）に示す同年代の男性の相対心拍数と比べて高くなりやすい傾向にある。ただし、年齢が若い女性ほど男性の相対心拍数との差は小さく、特に歩行速度が遅いときほど男性の相対心拍数との差は小さい。

図６は、被検者の属性を登録する画面例を模式的に示す。被検者１０は、歩行運動に先立って、情報端末３０上で実行される歩行運動管理アプリケーションに自身の属性情報をあらかじめ登録する。被検者１０は、属性情報登録画面６０において、自身の性別を性別欄６１に入力し、自身の生年月日を生年月日欄６２に入力し、自身の体重を体重欄６３に入力し、登録する。これにより、被検者１０の属性情報が属性記憶部３５に記憶される。

図７は、体力レベルを表示する画面例を模式的に示す。体力レベル表示画面７０において、体力レベル欄７１に「体力レベル ７７」のように表示される。また、運動スコア欄７２に「運動スコア ８０」のように表示され、心拍スコア欄７３に「心拍スコア ７１」のように表示される。心拍数欄７４には、被検者１０の心拍数と同年代の平均的な心拍数範囲との比較が表示される。評価コメント欄７５には、体力レベルに対応する評価コメントが表示される。

（第２実施形態）
本実施形態においては、体力レベルの評価値を情報端末３０ではなく情報管理サーバ５０において決定する点で、情報端末３０で決定する第１実施形態と相違する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略する。

図８は、第２実施形態における体力評価システム１００の各構成を示す機能ブロック図である。計測デバイス２０は、第１実施形態における計測デバイス２０と同様である。

本実施形態の情報端末３０は、通信部１３１、情報取得部１３２、出力部１３３を備える。情報取得部１３２は、通信部１３１を介して計測デバイス２０から歩行時間、歩行距離、歩行速度、心拍数、歩数、歩幅のデータを取得し、これらのデータを通信部１３１を介して情報管理サーバ５０へ送信する。出力部１３３は、通信部１３１を介して情報管理サーバ５０から体力レベルの評価値等のデータを取得し、画面に表示する。このように、本実施形態における情報端末３０は、体力レベルの決定等の処理を端末内では実行せずに、情報管理サーバ５０に実行させてその結果を表示する。

本実施形態の情報管理サーバ５０は、第１実施形態における情報端末３０と情報管理サーバ５０の両方を兼ね備えた機能を有する。すなわち情報管理サーバ５０は、情報取得部１５１、カロリー算出部１５７、属性取得部１５８、基準記憶部１５９、標準値導出部１６０、レベル決定部１５２、通信部１６４、出力部１６５、データ記憶部１６６を備える。情報取得部１５１、カロリー算出部１５７、属性取得部１５８、基準記憶部１５９、標準値導出部１６０、レベル決定部１５２、通信部１６４、出力部１６５は、第１実施形態における情報取得部３９、カロリー算出部３８、属性記憶部３５、標準値導出部３７、レベル決定部４３、通信部４４、出力部４６に対応する機能である。データ記憶部１６６は、第１実施形態におけるデータ記憶部５２に対応する機能である。

情報取得部１５１に含まれる時間距離取得部１５３、速度取得部１５４、心拍取得部１５５、歩数歩幅取得部１５６が、歩行時間、歩行距離、歩行速度、心拍数、歩数、歩幅のデータを情報端末３０から取得する。時間距離取得部１５３、速度取得部１５４、心拍取得部１５５、歩数歩幅取得部１５６は、第１実施形態の時間距離取得部３１、速度取得部３２、心拍取得部３３、歩数歩幅取得部３４に対応する機能である。レベル決定部１５２に含まれる運動スコア算出部１６１、心拍スコア算出部１６２、評価値決定部１６３は、第１実施形態の運動スコア算出部４０、心拍スコア算出部４１、評価値決定部４２に対応する機能である。このように、本実施形態における情報端末３０は、体力レベルの決定等の処理を情報管理サーバ５０に実行してその結果を情報端末３０に返送して情報端末３０の画面に表示させる。

（第３実施形態）
本実施形態においては、第１，２実施形態の特徴的な機能を歩行運動ではなく、走行運動（いわゆるランニング）に適用する点で第１，２実施形態と相違する。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略する。なお、第１，２実施形態において「歩行」と記載した箇所を「走行」と読み替えることで、基本的に各機能を走行運動に適用することができる。

図９は、走行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた走行心拍基準を示す。本図のグラフの横軸は走行速度（ｋｍ／ｈ）を示し、縦軸は相対心拍数（％ＨＲＭａｘ）を示す。走行運動における走行速度に対する相対心拍数の関係は、図のように回帰直線で表される。例えば、被検者１０について計測した走行速度Ｖに対する相対心拍数の標準値がＰであることが回帰直線上の黒丸で示される。これに対し、実際に計測した被検者１０の心拍数に基づく相対心拍数はＭであったことが白丸マークで示されるが、この白丸マークは回帰直線上にはなく、相対心拍数の標準値Ｐとは差が生じていることが示される。

このように、走行運動においては走行速度と相対心拍数の関係は一次式の回帰直線で表され、走行速度の変化量に対する心拍数の変化量は一定である点で、図３に示される歩行運動における歩行速度と相対心拍数の関係と異なる。したがって、歩行運動と走行運動は区別して別個の心拍基準に基づいて心拍スコアを算出する必要がある。

図１０は、性別ごと、および、年齢層ごとの走行心拍基準を示す。図１０（ａ）は男性の走行心拍基準を示し、図１０（ｂ）は女性の走行心拍基準を示す。これら性別ごと、および、年齢層ごとの走行心拍基準は、基準記憶部３６にあらかじめ記憶される。

図１０（ａ）において、第１基準直線１９０は、２０～３９歳の男性における走行心拍基準の回帰直線であり、第２基準直線１９１は、４０～６４歳の男性における走行心拍基準の回帰直線であり、第３基準直線１９２は、６５歳以上の男性における走行心拍基準の回帰直線である。図示する通り、年齢が若いほど同じ走行速度に対する相対心拍数は低くなり、年齢が高いほど同じ走行速度に対する相対心拍数は高くなる。

図１０（ｂ）において、第４基準直線１９３は、２０～３９歳の女性における走行心拍基準の回帰直線であり、第５基準直線１９４は、４０～６４歳の女性における走行心拍基準の回帰直線であり、第６基準直線１９５は、６５歳以上の女性における走行心拍基準の回帰直線である。図示する通り、年齢が若いほど同じ走行速度に対する相対心拍数は低くなり、年齢が高いほど同じ走行速度に対する相対心拍数は高くなる。また、女性は走行速度に対する相対心拍数は、図１０（ａ）に示す同年代の男性の相対心拍数と比べて高くなりやすい傾向にある。ただし、年齢が若い女性ほど男性の相対心拍数との差は小さく、特に走行速度が遅いときほど男性の相対心拍数との差は小さい。

以上、本発明について実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

上記の各実施形態においては、体力レベルの評価を情報端末３０または情報管理サーバ５０で実行する態様を説明した。変形例においては、情報端末３０を計測デバイス２０に内蔵させる形で実現し、計測デバイス２０内で体力スコアを評価する仕様としてもよい。この場合、計測デバイス２０は歩行ログデータおよび体力スコアのデータを情報端末３０へ送信し、被検者１０は情報端末３０の画面で体力スコアの評価値を閲覧する。

上記の各実施形態においては、計算上の最大心拍数に対する心拍数の測定値の割合によって相対心拍数を算出する例を説明した。変形例においては、安静時の心拍数を計測するとともに、その安静時心拍数に対する運動時心拍数の割合に基づいて相対心拍数を算出する仕様や、最大心拍数に対する割合に、安静時心拍数に対する割合を用いて補正をすることで、相対心拍数を算出する仕様としてもよい。その他、位置情報に基づく外気温、路面の傾斜、高度等の外的要因を示す情報を参照して相対心拍数を補正してもよい。

上記の各実施形態においては、体力レベルを「スコア」の形で評価し、表示する態様を説明した。変形例においては、体力レベルを「年齢」の形で評価し、表示する仕様としてもよい。その場合、例えば相対心拍数の測定値がどの年齢の標準値に一致するかに応じて、その年齢と実年齢との差を用いて「実年齢より１０歳若い体力レベルです」のように体力レベルを表現してもよい。このように「心肺年齢」あるいは「体力年齢」といった評価値を用いるとともに、改善提案として、運動回数や運動時間を伸ばすことであと何歳若返ることができるかを提示してもよい。

上記の各実施形態においては、歩行心拍基準や心拍スコアの算出方法について、あらかじめ実験やサンプルによって定めた固定値を基準記憶部３６や心拍スコア算出部４１に記憶させる例を説明した。変形例においては、情報管理サーバ５０のデータ記憶部５２に集められた多数の歩行ログを解析することで、より精度の高い歩行心拍基準や心拍スコアの算出方法を割り出し、情報端末３０へフィードバックする仕様としてもよい。

上記の第１，２実施形態においては、歩行運動における心拍数に基づいて体力レベルを評価する例を説明し、第３実施形態においては、走行運動における心拍数に基づいて体力レベルを評価する例を説明した。変形例においては、歩行運動および走行運動の双方に基づいて体力レベルを評価する仕様や、歩行運動と走行運動のいずれかを被検者が選択して体力レベルを評価できる仕様としてもよい。

以上の実施形態により具体化される発明を一般化すると、以下の技術的思想が導かれる。上述の課題を解決するために、本発明のある態様の体力評価システムは、歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を記憶する基準記憶部と、被検者の歩行速度の測定値を取得する速度取得部と、被検者の相対心拍数の測定値を取得する心拍取得部と、取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を歩行心拍基準に基づいて導出する標準値導出部と、相対心拍数の測定値と相対心拍数の標準値との差異に基づいて被検者の体力レベルの評価値を決定するレベル決定部と、決定された体力レベルの評価値を出力する出力部と、を備える。

ここで「相対心拍数」は、最大心拍数に対する心拍数の測定値の割合であってよい。「相対心拍数の標準値」は、複数の被検者について測定した相対心拍数の平均値であってよい。この態様によると、被検者の相対心拍数が標準値より低ければ体力レベルが相対的に高く、標準値より高ければ体力レベルが相対的に低い、といった簡便な手法で被検者の体力レベルを評価することができる。

基準記憶部は、被検者の年齢に応じた歩行心拍基準を記憶し、標準値導出部は、取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を被検者の年齢に応じた歩行心拍基準に基づいて導出してもよい。基準記憶部は、被検者の性別に応じた歩行心拍基準を記憶し、標準値導出部は、取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を被検者の性別に応じた歩行心拍基準に基づいて導出してもよい。歩行心拍基準は年齢や性別によって異なる傾向にあるため、年齢や性別ごとに歩行心拍基準をあらかじめ記憶しておくことで、被検者の同性や同年代の標準値との差異に基づいてより精度よく体力レベルを評価することができる。

歩行心拍基準として定められた歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係は、歩行速度の増加に対して相対心拍数の標準値が二次関数的に増加する関係にあり、レベル決定部は、歩行速度の測定値が所定速度以上の高速域である場合における相対心拍数の測定値と相対心拍数の標準値との差異に基づいて被検者の体力レベルの評価値を決定してもよい。「所定速度」は、例えば時速７ｋｍといった比較的速い歩行ペースであってよく、歩行運動として健康への効果があって心拍数に変化が出やすい帯域で心拍数を計測することで、より精度よく体力レベルを評価することができる。

速度取得部および心拍取得部は、被検者の歩行における所定の経過時間帯の測定値を取得し、レベル決定部は、所定の経過時間帯の測定値に基づいて被検者の体力レベルの評価値を決定してもよい。歩行運動を開始した直後の心拍数や、長時間すぎる歩行運動における心拍数を評価対象から除外することで、より精度よく体力レベルを評価することができる。

レベル決定部は、相対心拍数の測定値と相対心拍数の標準値との差異および歩行時間の長さに基づいて被検者の体力レベルの評価値を決定してもよい。ここで「歩行時間の長さ」は、歩行運動として健康への効果が大きい歩行時間であるか否かを加味することで、心拍数以外の判断材料も加味してより精度よく体力レベルを評価することができる。「歩行時間の長さ」は、歩行運動によるカロリー消費量に換算して体力レベルの評価における参照値としてもよい。

本発明の別の態様は、体力評価方法である。この方法は、歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を読み出す過程と、被検者の歩行速度の測定値を取得する過程と、被検者の相対心拍数の測定値を取得する過程と、取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を歩行心拍基準に基づいて導出する過程と、相対心拍数の測定値と相対心拍数の標準値との差異に基づいて被検者の体力レベルの評価値を決定する過程と、決定された体力レベルの評価値を出力する過程と、を備える。

この態様によると、被検者の相対心拍数が標準値より低ければ体力レベルが相対的に高く、標準値より高ければ体力レベルが相対的に低い、といった簡便な手法で被検者の体力レベルを評価することができる。

１０ 被検者、 ２４ 速度取得部、 ２６ 心拍取得部、 ３２ 速度取得部、 ３３ 心拍取得部、 ３６ 基準記憶部、 ３７ 標準値導出部、 ４１ 心拍スコア算出部、 ４３ レベル決定部、 ４６ 出力部、 １００ 体力評価システム、 １３３ 出力部、 １５２ レベル決定部。

図１０（ａ）において、第１基準直線１９０は、６５歳以上の男性における走行心拍基準の回帰直線であり、第２基準直線１９１は、４０～６４歳の男性における走行心拍基準の回帰直線であり、第３基準直線１９２は、２０～３９歳の男性における走行心拍基準の回帰直線である。図示する通り、年齢が若いほど同じ走行速度に対する相対心拍数は低くなり、年齢が高いほど同じ走行速度に対する相対心拍数は高くなる。

図１０（ｂ）において、第４基準直線１９３は、６５歳以上の女性における走行心拍基準の回帰直線であり、第５基準直線１９４は、４０～６４歳の女性における走行心拍基準の回帰直線であり、第６基準直線１９５は、２０～３９歳の女性における走行心拍基準の回帰直線である。図示する通り、年齢が若いほど同じ走行速度に対する相対心拍数は低くなり、年齢が高いほど同じ走行速度に対する相対心拍数は高くなる。また、女性は走行速度に対する相対心拍数は、図１０（ａ）に示す同年代の男性の相対心拍数と比べて高くなりやすい傾向にある。ただし、年齢が若い女性ほど男性の相対心拍数との差は小さく、特
に走行速度が遅いときほど男性の相対心拍数との差は小さい。

Claims (8)

1. 歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を記憶する基準記憶部と、
   被検者の歩行速度の測定値を取得する速度取得部と、
   前記被検者の相対心拍数の測定値を取得する心拍取得部と、
   前記取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を前記歩行心拍基準に基づいて導出する標準値導出部と、
   前記相対心拍数の測定値と前記相対心拍数の標準値との差異に基づいて前記被検者の体力レベルの評価値を決定するレベル決定部と、
   前記決定された体力レベルの評価値を出力する出力部と、
   を備える体力評価システム。
2. 前記基準記憶部は、被検者の年齢に応じた歩行心拍基準を記憶し、
   前記標準値導出部は、前記取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を被検者の年齢に応じた歩行心拍基準に基づいて導出する請求項１に記載の体力評価システム。
3. 前記基準記憶部は、被検者の性別に応じた歩行心拍基準を記憶し、
   前記標準値導出部は、前記取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を被検者の性別に応じた歩行心拍基準に基づいて導出する請求項１または２に記載の体力評価システム。
4. 前記歩行心拍基準として定められた歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係は、歩行速度の増加に対して相対心拍数の標準値が二次関数的に増加する関係にあり、
   前記レベル決定部は、前記歩行速度の測定値が所定速度以上の高速域である場合における前記相対心拍数の測定値と前記相対心拍数の標準値との差異に基づいて前記被検者の体力レベルの評価値を決定する請求項１から３のいずれかに記載の体力評価システム。
5. 前記速度取得部および前記心拍取得部は、被検者の歩行における所定の経過時間帯の測定値を取得し、
   前記レベル決定部は、前記所定の経過時間帯の測定値に基づいて被検者の体力レベルの評価値を決定する請求項１から４のいずれかに記載の体力評価システム。
6. 前記レベル決定部は、前記相対心拍数の測定値と前記相対心拍数の標準値との差異および歩行時間の長さに基づいて前記被検者の体力レベルの評価値を決定する請求項１から５のいずれかに記載の体力評価システム。
7. 歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を読み出す過程と、
   被検者の歩行速度の測定値を取得する過程と、
   前記被検者の相対心拍数の測定値を取得する過程と、
   前記取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を前記歩行心拍基準に基づいて導出する過程と、
   前記相対心拍数の測定値と前記相対心拍数の標準値との差異に基づいて前記被検者の体力レベルの評価値を決定する過程と、
   前記決定された体力レベルの評価値を出力する過程と、
   を備える体力評価方法。
8. 歩行速度に対する相対心拍数の標準値の対応関係が定められた歩行心拍基準を記憶する機能と、
   被検者の歩行速度の測定値を取得する機能と、
   前記被検者の相対心拍数の測定値を取得する機能と、
   前記取得された歩行速度の測定値に対する相対心拍数の標準値を前記歩行心拍基準に基づいて導出する機能と、
   前記相対心拍数の測定値と前記相対心拍数の標準値との差異に基づいて前記被検者の体力レベルの評価値を決定する機能と、
   前記決定された体力レベルの評価値を出力する機能と、
   をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。

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