JP5708341B2 - 生体情報処理装置及び生体情報処理方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態における脈拍計1の正面図である。脈拍計1は、リストバンド2を備え、ケース3には、時刻や脈拍計1の動作状態、各種生体情報(脈拍数、運動強度、カロリー消費量等)を文字や数字、アイコン等によって表示するための液晶表示器4が配置されている。
脈拍計1は、脈波センサー10によって検出された脈波信号を利用して被検者の脈拍数を算出する。具体的には、脈波信号に対して所定の周波数分解処理を行い、周波数帯毎の信号強度値(スペクトル値)を抽出する。周波数分解処理は、例えば高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)を適用した処理とすることができる。
最初に、脈拍計1を装着した被検者に、所定のテスト歩行期間の間、テスト歩行を継続して行わせる。そして、このテスト歩行期間において、脈波センサー10の検出結果に基づいて算出した被検者の脈拍数と、体動センサー20の検出結果に基づいて算出した被検者の運動強度とに基づいて、当該被検者に固有の個別データを取得する。
次に、上記のテスト歩行において取得した個別データ(個別脈拍数及び個別酸素摂取量)を用いて、被検者の脈拍数と運動強度との相関関係を判定する。この相関関係は、被検者の脈拍数と運動強度とが相対的にどのような増減傾向にあるかを示す関係である。ここでは、運動強度を酸素摂取量とし、被検者の脈拍数と酸素摂取量との相関関係を判定する場合を例示する。
次に、上記の手順で求めた調整相関式を用いてゾーンを設定する。具体的には、算出脈拍数に対する目標値(最低目標値)であるゾーン下限値と、算出脈拍数に対する許容上限値であるゾーン上限値とを設定することで、算出脈拍数に対する適正範囲(適正ゾーン)を設定する。
本実施形態では、絶対的運動強度で定義された所与の下限基準運動強度に基づいて、ゾーン下限値を設定する。絶対的運動強度は、体力の個人差を考慮しない運動強度の表現方法であり、METs(Metabolic equivalents)や酸素摂取量といった運動強度の表現がこれに含まれる。以下の説明では、下限基準運動強度を“γ”と表記する。下限基準運動強度“γ”は、METs又は酸素摂取量で定義することができるが、ここでは下限基準運動強度“γ”をMETsで定義する場合を例示する。
本実施形態では、相対的運動強度で定義された所与の上限基準運動強度に基づいてゾーン上限値を設定する。ゾーン上限値は、許容される算出脈拍数の上限値(許容上限値)の一例である。
図6は、脈拍計1の機能構成の一例を示すブロック図である。脈拍計1は、脈波センサー10と、体動センサー20と、脈波信号増幅回路部30と、脈波波形整形回路部40と、体動信号増幅回路部50と、体動波形整形回路部60と、A/D(Analog/Digital)変換部70と、処理部100と、操作部200と、表示部300と、報知部400と、通信部500と、時計部600と、記憶部700とを備えて構成される。
図8は、記憶部700に記憶されている運動支援プログラム710が処理部100によって読み出されることで、脈拍計1において実行される運動支援処理の流れを示すフローチャートである。
最初に、処理部100は、テスト歩行の開始を被検者に指示する(ステップB1)。具体的には、予め定められたテスト歩行期間(例えば6分間)、普段通りの速度で歩行することを指示する音声ガイダンスを報知部400に音出力させるなどして、被検者にテスト歩行を指示する。このテスト歩行の指示に従って、被検者はテスト歩行を開始する。
脈拍計1において、被検者の脈拍数が脈拍数算出部110によって算出される。また、被検者の体動が体動センサー20によって検出される。そして、脈拍数の算出結果と体動の検出結果とに基づいて、被検者の脈拍数と運動強度との相関関係が相関関係判定部120によって判定される。そして、相関関係判定部120によって判定された相関関係と所与の下限基準運動強度とに基づいて、脈拍数算出部110によって算出される算出脈拍数に対する目標値であるゾーン下限値がゾーン設定部130によって設定される。
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明する。
上記の実施形態では、生体情報処理装置として腕時計型の脈拍計を例に挙げて説明したが、本発明を適用可能な生体情報処理装置はこれに限られない。例えば、指先に装着して脈拍数を測定する指装着形の脈拍計に適用することも可能である。また、脈波信号の検出方法も光を用いた検出方法に限らず、超音波を用いた検出方法や、心電を用いた検出方法であってもよい。
上記の実施形態では、体動検出部である体動センサーが加速度センサーを有して構成されるものとして説明したが、加速度センサーではなく他のセンサーを有して構成されることとしてもよい。例えば、体動センサーがジャイロセンサーを有して構成されることとし、ジャイロセンサーによって検出された角速度に基づいて被検者の体動を検出することとしてもよい。勿論、加速度センサー及びジャイロセンサーの両方を有して構成されることとし、これらのセンサーの検出結果を併用して被検者の体動を検出してもよい。
上記の実施形態では、被検者に1種類の所定運動を行わせた場合の個別データを利用して相関式を調整するものとして説明した。しかし、被検者に負荷が異なる複数の所定運動を継続して行わせた場合に取得される個別データを利用して、被検者の脈拍数と運動強度との相関関係を判定することとしてもよい。
上記の実施例では、被検者によって選択された運動種別に基づいて下限基準運動強度を固定的に設定するものとして説明した。しかし、被検者の運動状態は、その都度変化することが想定される。例えば、ウォーミングアップとして最初はゆっくりと歩行し、次第に歩行ペースを上げて歩行し、最終的にジョギングを開始するような場面が想定される。このような場面では、被検者が行う運動種別が随時変化し、被検者の脈拍数の総体的な大きさも変化するため、算出脈拍数に対する目標値をその都度変更することが必要となる。
ステップA1において被検者の個人データを設定した後、処理部100は、初期設定を行う(ステップC3)。具体的には、下限基準運動強度“γ”に所定の初期値(例えばγ=3.5[METs])を設定する。そして、処理部100は、設定した下限基準運動強度“γ”を用いて初期校正処理を行う(ステップA7)。
上記の実施形態では、下限基準運動強度を絶対的運動強度の一種であるMETsで定義したが、それ以外の絶対的運動強度で定義することも可能である。例えば、下限基準運動強度を酸素摂取量で定義することとしてもよい。この場合は、図5(2)及び図11(2)において、下限基準運動強度として定められた酸素摂取量に相当する脈拍数を調整相関式から直接的に求めて、ゾーン下限値に設定すればよい。
最大脈拍数及び最小脈拍数の設定方法は、上記の実施形態に限られない。例えば、最大脈拍数について「最大脈拍数=220−被検者の年齢」に従って算出する以外にも、被検者に負荷の高い運動を行わせて所定時間に亘って脈拍数を算出し、その平均値や中央値、最頻値などから最大脈拍数“HRmax”を求めてもよい。
Claims (6)
- 被検者の脈拍数を算出する脈拍数算出部と、
前記被検者の体動を検出する体動検出部と、
前記被検者に所定運動を継続して行わせた場合の前記脈拍数算出部の算出結果を用いて、前記被検者の個別脈拍数を算出することと、前記被検者に前記所定運動を継続して行わせた場合の前記体動検出部の検出結果を用いて、前記被検者の個別運動強度を算出することとを実行し、所与の基準相関を前記個別脈拍数及び前記個別運動強度を用いて調整することで前記被検者の脈拍数と運動強度との相関関係を判定する相関関係判定部と、
前記相関関係から、前記被検者が行う運動種別に対応づけられた所与の基準運動強度に相当する脈拍数を求めて、前記脈拍数算出部によって算出される算出脈拍数に対する最低目標値として設定する最低目標値設定部と、
少なくとも前記被検者の年齢に基づき定められる最大脈波数及び最小脈拍数と、所与の上限基準運動強度に基づく係数とを用いて、前記算出脈拍数に対する許容上限値を設定する許容上限値設定部と、
前記算出脈拍数が前記最低目標値と前記許容上限値の間である場合に適正な運動がなされている旨の報知制御を行う報知制御部と、
を備えた生体情報処理装置。 - 前記所与の基準相関は、脈拍数と運動強度との一次関数で表され、
前記相関関係判定部は、傾きが前記所与の基準相関を表す一次関数の傾きであり、前記個別脈拍数及び前記個別運動強度の対応点を通る関数として前記相関関係を判定する、
請求項1に記載の生体情報処理装置。 - 前記相関関係判定部は、前記被検者に負荷が異なる複数の所定運動を継続して行わせた場合それぞれにおける前記個別脈拍数を算出し、前記被検者に前記複数の所定運動を継続して行わせた場合それぞれにおける前記個別運動強度を算出し、前記複数の所定運動それぞれについて算出された前記個別脈拍数及び前記個別運動強度を用いて前記相関関係を判定する、
請求項1又は2に記載の生体情報処理装置。 - 前記基準運動強度は、METs(Metabolic equivalents)又は酸素摂取量で定義される、
請求項1〜3の何れか一項に記載の生体情報処理装置。 - 前記相関関係と、運動種別毎に定められた前記基準運動強度とに基づいて、運動種別毎に前記最低目標値を算出する最低目標値算出部と、
前記運動種別毎に算出された最低目標値を前記算出脈拍数とそれぞれ対比することで、前記被検者が行っている運動種別を推定する運動種別推定部と、
を更に備え、
前記最低目標値設定部は、前記運動種別推定部によって推定された運動種別に基づいて前記最低目標値を変更する、
請求項1〜4の何れか一項に記載の生体情報処理装置。 - 被検者の脈拍数を算出することと、
前記被検者の体動を検出することと、
前記被検者に所定運動を継続して行わせた場合の前記脈拍数算出部の算出結果を用いて、前記被検者の個別脈拍数を算出することと、前記被検者に前記所定運動を継続して行わせた場合の前記体動検出部の検出結果を用いて、前記被検者の個別運動強度を算出することとを実行し、所与の基準相関を前記個別脈拍数及び前記個別運動強度を用いて調整することで前記被検者の脈拍数と運動強度との相関関係を判定することと、
前記相関関係から、前記被検者が行う運動種別に対応づけられた所与の基準運動強度に相当する脈拍数を求めて、前記算出される算出脈拍数に対する最低目標値として設定することと、
少なくとも前記被検者の年齢に基づき定められる最大脈波数及び最小脈拍数と、所与の上限基準運動強度に基づく係数とを用いて、前記算出脈拍数に対する許容上限値を設定することと、
前記算出脈拍数が前記最低目標値と前記許容上限値の間である場合に適正な運動がなされている旨の報知制御を行うことと、
を含む生体情報処理方法。
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