JP5943429B2 - 運動負荷判定方法及び運動負荷判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、運動負荷判定方法及び運動負荷判定装置に関する。

近年、食事や喫煙、飲酒などの生活習慣が発症の原因となる生活習慣病が深刻化している。なかでも生活習慣病になるリスクを上げる肥満は万病のもとと言われ、さまざまな肥満予防や改善策が研究されている。肥満予防や改善策として、効率的に体脂肪を燃焼させることが望ましい。

呼気や皮膚から放出されるアセトンは体脂肪の燃焼・分解に伴って生成される代謝産物の一つであり、血中に産出された後、肺や皮膚を通じて呼気ガスや皮膚ガスとして体外に排出されていることが知られている。アセトンは、体脂肪の燃焼状況を客観的に把握するにあたって非常に有用であり、肥満予防や改善策の効果を特定する指標として注目されている。例えば、運動時における呼気アセトン濃度値を測定することで、体脂肪の燃焼に最適な運動強度等の運動負荷を規定する方法が開示されている。ここで、運動負荷とは、スポーツなどの肉体的・物理的な運動による負荷をいう。

特許文献１では、運動中に呼気アセトン濃度値が上昇し始めた運動強度をＶ（％）とし、運動選手ではない一般人の場合はＶ−２０（％）〜Ｖ＋３０（％）の運動強度、運動選手の場合はＶ−６．５（％）〜Ｖ＋４０（％）の運動強度を脂肪燃焼に最適な運動強度と規定する方法が開示されている。また、特許文献２では、運動負荷を変化させた際の運動中の呼気アセトン濃度値の変化率から、脂肪燃焼に最適な運動負荷を規定する方法が開示されている。

さらに、スポーツ科学や運動療法の分野においては、医師の監修のもと、被検者の心肺運動負荷試験を行って、脂肪燃焼に最適とされる運動負荷となる無酸素運動閾値（ＡＴ：anaerobic threshold）や呼吸性代償ポイント（ＲＣ：respiratorycompensation point）を求めることが行われている。上記心肺運動負荷試験では、連続呼気ガス分析装置を使用し、運動中の呼気や吸気に含まれる酸素、二酸化炭素の濃度を測定する。

特開２０１０−２６８８６４号公報 特開２０１２−１１１３３号公報

上述の特許文献に記載の技術は、何れも運動中に呼気を測定している。運動中にアセトン濃度値を測定した場合、運動負荷に差があるときでも、アセトンの濃度に殆ど反映されないことがある。すなわち、上述の特許文献に記載の技術では、アセトン濃度値が顕著に変化していない運動中の測定値を用いることになるため、アセトン濃度値の変化が体脂肪燃焼を反映したものか、測定誤差に過ぎないのかを判定できない。よって、上述の特許文献に記載の技術では、最適な運動負荷を精度良く規定することが困難であるという問題がある。

また、上述した心肺運動負荷試験を行うためには、医師の立ち合いが必要となる上、運動生理学に関する知識とノウハウ、連続呼気ガス分析装置などの大型測定装置も必要となることから、時間と場所を問わずに誰でも簡単・手軽に行うことができないという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、簡易且つ精度良く運動負荷が適切であるか否かを判定することができる、運動負荷判定方法及び運動負荷判定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る運動負荷判定方法は、被検者の運動前における、被検者から放出されるアセトンの濃度値である第１アセトン濃度値を取得する第１アセトン濃度取得ステップと、被検者が運動を終了してから所定期間経過後における、被検者から放出されるアセトンの濃度値である第２アセトン濃度値を取得する第２アセトン濃度取得ステップと、第１アセトン濃度取得ステップで取得した第１アセトン濃度値と、第２アセトン濃度取得ステップで取得した第２アセトン濃度値とを比較した値である比較値を算出し、比較値と予め設定される閾値との比較を行い、運動の運動負荷が被検者に対して適切か否かの判定を行う判定ステップと、判定ステップにおける判定結果に基づいた情報を出力する出力ステップと、を有する。

また、本発明に係る運動負荷判定装置は、被検者の運動前における、被検者から放出されるアセトンの濃度値である第１アセトン濃度値を取得する第１アセトン濃度取得手段と、被検者が運動を終了してから所定期間経過後における、被検者から放出されるアセトンの濃度値である第２アセトン濃度値を取得する第２アセトン濃度取得手段と、第１アセトン濃度取得手段により取得した第１アセトン濃度値と、第２アセトン濃度取得手段により取得した第２アセトン濃度値とを比較した値である比較値を算出し、比較値と予め設定される閾値との比較を行い、運動の運動負荷が被検者に対して適切か否かの判定を行う判定手段と、判定手段における判定結果に基づいた情報を出力する出力手段と、を備える。

このような本発明に係る運動負荷判定方法、及び運動負荷判定装置によれば、体脂肪の燃焼がアセトン濃度値に反映されているタイミングである被検者が運動を終了してから所定期間後のアセトン濃度値を用いて判定しているので、精度良く運動負荷が適切であるかを判定することができる。また、本発明に係る運動負荷判定方法、及び運動負荷判定装置によれば、被検者の運動前と運動後に測定したアセトンの濃度値に基づいて判定しているので、心肺運動負荷試験を行う場合と比較して簡易に運動負荷が適切であるか否かを判定することができる。

また、本発明では、所定期間は、運動の実施内容又は、被検者の食事摂取状況の情報に応じて定められる。この構成によれば、体脂肪の燃焼がアセトン濃度値に反映されたタイミングにおける、第２アセトン濃度値を取得することができる。

本発明に係る運動負荷判定方法では、第１アセトン濃度値を被検者から測定する第１測定ステップと、第２アセトン濃度値を被検者から測定する第２測定ステップと、をさらに有し、第１アセトン濃度取得ステップでは、第１測定ステップにより測定された第１アセトン濃度値を取得し、第２アセトン濃度取得ステップでは、第２測定ステップにより測定された第２アセトン濃度値を取得する、こととしてもよい。この構成によれば、確実に第１アセトン濃度値及び第２アセトン濃度値を取得することができる。

本発明に係る運動負荷判定方法では、第１アセトン濃度値及び第２アセトン濃度値を、被検者の呼気、粘膜、皮膚の何れか１つ以上から発せられたガス成分に基づいて測定されたアセトンの濃度値、としてもよい。この構成によれば、被検者から放出されるアセトンに基づいてアセトンの濃度値を測定するので、被検者の運動負荷が適切であるか否かを判定するのに適したアセトンの濃度を測定することができる。

本発明に係る運動負荷判定方法では、出力ステップにおいて、判定結果に基づいた情報として、次回に行う運動時の運動負荷に関する情報を出力する、こととしてもよい。この構成によれば、被検者の運動負荷が適切であるか否かを判定した結果に基づいた次回に行う運動時の運動負荷に関する情報を出力するので、被検者にとって有益な情報を出力することができる。

本発明に係る運動負荷判定方法では、次回に行う運動時の運動負荷に関する情報を、被検者が実施した運動の運動負荷の変更の必要性に関する情報としてもよい。この構成によれば、現状の運動負荷を変更する必要があるか否かを被検者に通知することができる情報を出力することができる。

本発明に係る運動負荷判定方法では、運動時の運動負荷を示す情報である運動負荷情報を取得する運動負荷取得ステップをさらに有し、判定ステップにおいて、比較結果と、運動負荷情報とに基づいて、運動の運動負荷が被検者に対して適切か否かの判定を行う、こととしてもよい。この構成によれば、現状の運動負荷を考慮して判定を行うので、単にアセトン濃度の比較結果のみに基づいて運動負荷が適切であるか否かを判定する場合と比較して、被検者の運動負荷を考慮した判定をすることができる。

また、本発明に係る運動負荷判定方法では、運動負荷情報を、被検者の自覚的運動強度と、被検者の心拍数との少なくとも１つに基づいた情報、としてもよい。この構成によれば、運動負荷判定方法では、運動負荷情報として被検者の運動強度の情報を用いて、運動負荷が適切であるか否かを判定することができる。

また、本発明に係る運動負荷判定方法では、閾値を、統計情報に基づいた値、被検者の減量目標に基づいた値、被検者の過去のアセトン濃度測定履歴に基づいた値、運動トレーナー又は医師による判定情報に基づいた値、被検者の体調情報に基づいた値、並びに実施した運動による運動負荷と運動前における被検者の食事摂取状況に基づいた値の何れかとしてもよい。この構成によれば、被検者の目的や現状に即した閾値に基づいて比較することができるので、精度良く運動負荷が適切であるか否かを判定することができる。

本発明によれば、簡易且つ精度良く運動負荷が適切であるか否かを判定することができる。

本発明の実施形態に係るシステム構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るハードウェア構成を示す図である。 運動強度を変化させたときの運動前、運動中、運動後の呼気アセトン濃度測定結果の例を示す図である。 食事摂取の有無による運動前、運動中、運動後の呼気アセトン濃度測定結果の例を示す図である。 第１実施形態に係るフローチャートである。 第２変形例に係るフローチャートである。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１に本発明の第１実施形態に係る運動負荷判定装置１を示す。運動負荷判定装置１は、被検者の運動の運動負荷が被検者に対して適切か否かの判定を行う装置である。ここでいう適切とは、例えば、被検者が実施した運動の運動負荷が、体脂肪を燃焼するために十分であること、被検者の運動能力に対応していることをいう。但し、運動の目的に応じて、上記以外の観点での適切であってもよい。

図１に示すように本実施形態に係る運動負荷判定装置１は、アセトン濃度測定装置１０と、情報処理装置２０とを備えて構成されている。アセトン濃度測定装置１０は、被検者から放出されるアセトンの濃度値を測定する手段である。

アセトン濃度測定装置１０と、情報処理装置２０とは、有線あるいは無線によって接続されており、互いに情報の送受信を行うことができる。アセトン濃度測定装置１０は、測定したアセトン濃度値を情報処理装置２０へ出力する。

アセトン濃度測定装置１０は、例えば、フィットネスセンターや家庭、外出先等で手軽に測定することができるポータブル型の測定器である（例えば、T. Toyooka et al., J. Breath Res., vol.7, 036005, 2013）。

アセトン濃度測定装置１０は、例えば、被検者の呼気を検出する呼気検出センサと、呼気からアセトンを検出するアセトン検出センサと、アセトン検出センサの検出結果からアセトンの濃度値を算出するアセトン濃度算出回路と、アセトン濃度算出回路により算出されたアセトン濃度値を情報処理装置２０へ送信する送信手段とを有する。本発明に係るアセトン濃度測定装置１０は上記構成に限定されず、例えば、アセトン検出センサの検出結果からアセトンの濃度値を算出するアセトン濃度算出回路を有せず、アセトン検出センサの検出結果（センサ信号データ）を情報処理装置２０などの他の別の装置に送信するような構成であってもよい。

アセトン濃度測定装置１０では、呼気検出センサが被検者の呼気を検出し、アセトン検出センサが上記呼気からアセトンを検出し、アセトン濃度算出回路が、アセトンの検出結果に基づいてアセトンの濃度値を算出し、送信手段がアセトンの濃度値を情報処理装置２０へ送信する。このように、アセトン濃度測定装置１０は、被検者の呼気から被検者が放出するアセトンの濃度値を情報処理装置２０へ出力する。アセトン濃度測定装置１０は、被検者の運動前における、被検者から放出されるアセトンの濃度値（第１アセトン濃度値）と、被検者が運動を終了してから一定期間経過後（体脂肪の燃焼がアセトン濃度値に反映されたタイミング）における、被検者から放出されるアセトンの濃度値（第２アセトン濃度値）とを測定する。

具体的には、被検者が運動前にアセトン濃度測定装置１０に対して呼気を吹きかける。それに応じて、アセトン濃度測定装置１０は、当該呼気から第１アセトン濃度値を算出し、アセトン濃度算出回路が有している記憶手段に当該第１アセトン濃度値を保持する。または、算出した第１アセトン濃度値をアセトン濃度算出回路に保持せず、情報処理装置２０へ送信してもよい。

そして、被検者が運動を終了してから所定期間（設定された期間）経過した後にアセトン濃度測定装置１０に対して呼気を吹きかけて、それに応じて、アセトン濃度測定装置１０は、当該呼気から第２アセトン濃度値を算出し、第１アセトン濃度値及び、または第２アセトン濃度値を情報処理装置２０へ送信する。

アセトン濃度測定装置１０がポータブル型である場合、被検者がアセトン濃度測定装置１０を容易に持ち運びできるため、被検者の運動前、運動中だけでなく、運動後から所定期間（設定された期間）経過した後でも、煩雑な操作（例えば、運動機器に接続されているアセトン濃度測定装置まで被検者が足を運ぶ等）を必要とすることなくアセトン濃度値を測定することができる。

情報処理装置２０は、アセトン濃度測定装置１０から受信した情報に基づいて情報処理を行うことにより、被検者の運動の運動負荷が被検者に対して適切か否かの判定を行う。情報処理装置２０は、具体的には、サーバ装置、ワークステーション、ＰＣ（PersonalComputer）及び携帯端末等の装置に相当する。情報処理装置２０は、これらの構成要素がプログラム等により動作することにより後述する各機能が発揮される。なお、本実施形態では、情報処理装置２０は一つの装置で実現されているが、複数の情報処理装置（例えば、携帯端末とサーバ装置等）がネットワークにより互いに接続されて構成される情報処理システムにより実現されていてもよい。

ここで、情報処理装置２０のハードウェア構成を図２に示す。情報処理装置２０は、図２に示すように、１又は複数のＣＰＵ２０１、主記憶装置であるＲＡＭ２０２及びＲＯＭ２０３、入力デバイスであるキーボード及びマウス等の入力装置２０４、ディスプレイ等の出力装置２０５、ネットワークカード等のデータ送受信デバイスである通信モジュール２０６、半導体メモリ等の補助記憶装置２０７などを含むコンピュータシステムとして構成されている。情報処理装置２０は、図２に示すＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２等のハードウェア上に所定のコンピュータソフトウェアを読み込ませることにより、ＣＰＵ２０１の制御のもとで入力装置２０４、出力装置２０５、通信モジュール２０６を動作させるとともに、ＲＡＭ２０２や補助記憶装置２０７におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

図１に戻り、情報処理装置２０は、後述する各種情報を取得する取得部２１（第１アセトン濃度取得手段及び第２アセトン濃度取得手段）と、取得部２１が取得した情報に基づいて判定を行う判定部２２（判定手段）と、判定部２２による判定結果を出力する出力部２３（出力手段）とを有する。

取得部２１は、第１アセトン濃度値及び第２アセトン濃度値をアセトン濃度測定装置１０から受信することで取得する。また、取得部２１は、例えば、被検者等が入力装置２０４を操作することにより入力された任意の運動負荷値（例えば、運動強度、運動時間）や、被検者の食事状況に関する情報（例えば、絶食状態であるか否かを示す情報）を取得する。上記の運動負荷値は、運動実施後に入力されてもよいし（実施した運動の運動負荷値）、運動実施前に入力されてもよい（実施予定の運動の運動負荷値）。取得部２１は、運動負荷値や被検者の食事状況に関する情報に基づいて、第２アセトン濃度値を測定するタイミングを出力する。

取得部２１は、運動負荷値と、被検者の食事状況に関する情報と、第２アセトン濃度値を測定するタイミングの情報とが対応付けられた情報を保持しており、被検者等により入力された、運動負荷値と、被検者の食事状況に関する情報とに対応する第２アセトン濃度値を測定するタイミングの情報を特定し、当該第２アセトン濃度値を測定するタイミングの情報を出力する。ここで、第２アセトン濃度値を測定するタイミングの情報とは、体脂肪の燃焼がアセトン濃度値に反映されたタイミングの情報をいい、例えば、運動終了後からの経過時間をいう。

次に、運動強度毎の、被検者が絶食ではない状態で自転車エルゴメータ運動をした時の運動前から運動終了後の呼気アセトン濃度測定結果の例を図３に示す。図３では、運動強度が高い場合（例えばＡＴ値＋１／３×ＲＣ値の運動負荷で６０分間運動を実施した場合）、運動強度が中間程度の場合（ＡＴ値の運動負荷で６０分間運動を実施した場合）、及び運動強度が低い場合（ＡＴ値−１／３×ＲＣ値の運動負荷で６０分間運動を実施した場合）における、８名の成人健常被検者による運動に伴う呼気アセトン濃度値の濃度変化の平均を示している。図３のグラフにおいて横軸が運動開始前から運動終了後１８０分後までの時間軸を示し、縦軸が被検者の呼気アセトンの濃度値を示している。

図３のグラフに示すように、中間程度の運動強度の場合、アセトン濃度値が１．０ｐｐｍを超えるのは運動後９０分後が平均値であるのに対し、高い運動負荷で実施した場合、アセトン濃度値が１．０ｐｐｍを超えるのは運動後７５分後が平均値となる。また、低い運動負荷で実施した場合、アセトン濃度値が１．０ｐｐｍを超えるのは運動後１５０分後が平均値となる。

すなわち、被検者の体脂肪の燃焼が顕著に呼気アセトン濃度に反映される、運動終了後からの所定時間（第２アセトン濃度値の測定タイミング）は、運動負荷の度合いに応じて早くなったり、遅くなったり変化する。

続いて、本実施形態における、食事摂取の有無による運動前、運動中、運動後の呼気アセトン濃度測定結果の例を図４に示す。図４では、最後の食事をとってから６時間以上が経過した絶食状態の場合、及び測定開始前の３時間以内に食事をとった場合における、８名の成人健常被検者による自転車エルゴメータ運動に伴う呼気アセトン濃度値の濃度変化の平均を示している。図４のグラフにおいて横軸が運動開始前から運動終了後１８０分後までの時間軸を示し、縦軸が被検者の呼気アセトンの濃度値を示している。

図４のグラフに示すように、被検者が、絶食状態の時に同様の自転車エルゴメータ運動をＡＴ値の運動負荷で６０分間行った場合に、アセトン濃度値が１．０ｐｐｍを超えるのは、運動後６０分後が平均値となるのに対し、測定開始前の３時間以内に食事をとった時には運動後９０分後となる。

すなわち、被検者の体脂肪の燃焼が顕著に呼気アセトン濃度に反映される、運動終了後からの所定時間（第２アセトン濃度値の測定タイミング）は、測定開始前の食事摂取状況に応じて早くなったり、遅くなったり変化する。なお、図３及び図４に示したように、運動中は脂肪燃焼していたとしても呼気のアセトン濃度値には顕著に反映されておらず、運動負荷や食事摂取状況が異なるいずれの条件においても、その濃度変化は僅かであることが分かる。

これに基づいて、取得部２１は、実施した運動の負荷や運動前における食事の状況に応じて定められた、体脂肪の燃焼がアセトン濃度値に顕著に反映されるタイミングの情報（例えば、運動終了後の推奨測定時間に関する情報）を保持し、被検者の運動後の時点（例えば、被検者の運動後における、実施した運動の運動負荷が入力された時点）で上記タイミングの情報を表示出力して、被検者に対して運動終了後にアセトン濃度値を測定するタイミングを通知する。そして、被検者に当該タイミングに基づいて第２アセトン濃度値を測定させる。これにより、取得部２１は、体脂肪の燃焼がアセトン濃度値に顕著に反映されるタイミングで測定された第２アセトン濃度値をアセトン濃度測定装置１０から取得することができる。

判定部２２は、取得部２１から第１アセトン濃度値、第２アセトン濃度値及び運動負荷値を取得し、第１アセトン濃度値から第２アセトン濃度値への変化量を算出し、変化量と予め設定される閾値との比較を行い、当該比較結果と、運動負荷値に基づいて、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切か否かの判定を行う。ここで、変化量とは、第１アセトン濃度値と第２アセトン濃度値との差分値（ここでは、第２アセトン濃度値から第１アセトン濃度値を減算した値）をいう。なお、比較した結果であればよく、例えば比率としてもよい。すなわち、第１アセトン濃度値と第２アセトン濃度値とを比較した値（比較値）であればよい。

判定部２２で予め設定される閾値は、ある程度の脂肪燃焼効果が見込めるアセトン濃度値の変化量であり、統計情報に基づいた値や、被検者自身で減量目標に合わせて決めた値、被検者の過去のアセトン濃度測定履歴をもとに決めた値、運動トレーナーや医師などの第三者による判断のもと決められた値でもよく、体調などの状況に応じて任意の値としてもよい。具体的には、例えば、統計情報に基づいた値としては、減量に成功した被検者におけるアセトン濃度変化量の平均値などが挙げられる。また、例えば被検者の減量目標がＢＭＩ（body mass index）２２である場合は、そのＢＭＩを維持している人のアセトン濃度変化量の平均値などが予め設定する閾値となり得る。そして、被検者の過去のアセトン濃度測定履歴を参照すると、その被検者におけるアセトン濃度変化量の平均値が明らかになり、その平均値を上回る値（例えば平均値の２倍）が予め設定する閾値となり得る。なお、予め設定する閾値は、運動トレーナーや医師などの専門家の知識と経験に基づいて任意に設定することもでき、被検者の運動当日の体調の良し悪しに応じて、予め定めた閾値の上げ下げの微調整を行ってもよい。

そして、判定部２２は、当該判定の結果に基づき、出力情報を決定する。例えば、判定部２２は、判定結果に基づいた（あるいは判定結果として）被検者の次回の運動負荷の情報を出力すると決定する。具体的には、判定部２２は、次回の運動負荷の情報として、今回の運動負荷に対する運動負荷の上げ下げに関する情報（例えば、次回は今回よりも運動負荷を上げる旨の情報）を出力することを決定する。そして、判定部２２が、運動負荷の上げ下げに関する情報として、運動強度のみを上げ下げすることに関する情報や、運動時間のみを上げ下げすることに関する情報や、運動強度と運動時間の両方を上げ下げすることに関する情報を出力することを決定してもよい。この場合、判定部２２は、測定したアセトン濃度変化量と閾値との乖離状況等に応じて出力する情報を決定する。判定部２２が、出力情報を決定する具体的な方法については後述する。

出力部２３は、判定部２２が決定した情報を出力する。また、出力部２３は、アセトン濃度測定装置１０が表示手段（例えば、ディスプレイ）を有している場合に、アセトン濃度測定装置１０の表示手段に出力させるように判定結果に基づいた情報を送信してもよい。出力部２３は、ネットワークを通じて被検者、運動トレーナー、医師の携帯端末等に送信し、携帯端末の表示手段に判定結果に基づいた情報を表示するようにしてもよい。このように、判定結果を各種装置に表示することにより、運動負荷判定装置１は、運動による脂肪燃焼効果を被検者に対して「見える化」を実現することができる。

続いて、図５のフローチャートを用いて、本実施形態に係る運動負荷判定装置１で実行される処理及び動作（運動負荷判定方法）を説明する。本実施形態に係る運動負荷判定装置１では、まず、アセトン濃度測定装置１０によって、被検者の運動前に被検者の呼気中のアセトン濃度値（すなわち、第１アセトン濃度値）が測定される（ステップＳ１、第１測定ステップ）。そして、被検者は、任意の運動を実施する。

取得部２１は、被検者による運動後、被検者の運動負荷の情報の入力を受け付け、運動負荷の情報を保持する（ステップＳ２、運動負荷取得ステップ）。本実施形態では、被検者の運動負荷の情報として、現状の自覚的運動強度（ＲＰＥ値：rating of perceived exertion）が入力される。なお、被検者が初めて運動負荷の判定方法による処理を実行する場合は、低めの運動負荷（例えば、運動負荷を示すＲＰＥ値（Ｂｏｒｇ指数）の１０程度）から始めることが望ましいが、任意の数値に対応する運動負荷から始めてよい。ここで、ＲＰＥとは、被検者の主観で現在の運動をどの程度きついかを６〜２０の１５段階（この値をＢｏｒｇ指数と呼ぶ）の内、被検者による判断により自覚的な運動強度を見積もる方法である。ＲＰＥの値が高い場合は、被検者がきついと感じている運動負荷がかかっていることを示し、ＲＰＥの値が小さい場合は、被検者が運動に対してそれ程きついと感じていないことを示している。

なお、運動強度を示す他の指標としては、安静時を１としたＭＥＴｓ（Metabolic equivalents）なども利用可能であり、日常生活活動から激しい運動に至るまで、その強度の一覧表が（独）国立健康・栄養研究所より発行されている。その他、運動強度の目安として、例えば、心拍数を示すＨＲ（heart rate）に基づいた指標値（例えば、運動時の心拍数／最大心拍数）などを用いてもよい。

続いて、アセトン濃度測定装置１０によって、被検者の運動後所定期間経過後に被検者の呼気中のアセトン濃度値（すなわち、第２アセトン濃度値）が測定される（ステップＳ３、第２測定ステップ）。なお、アセトン濃度測定装置１０は、ステップＳ１及びステップＳ３で測定したアセトン濃度値を記憶手段で保持する。そして、アセトン濃度測定装置１０から第１アセトン濃度値及び第２アセトン濃度値が送信されると、情報処理装置２０の取得部２１は、第１アセトン濃度値及び第２アセトン濃度値を取得する（ステップＳ４、第１アセトン濃度取得ステップ及び第２アセトン濃度取得ステップ）。情報処理装置２０の判定部２２は、取得部２１が取得した運動前のアセトン濃度値と、運動後所定期間経過後のアセトン濃度値との変化量と閾値とを比較する（ステップＳ５、判定ステップ）。

次に、判定部２２は、運動前後のアセトン濃度値の変化量が、予め定めた閾値よりも高いか否かを判定し（ステップＳ６、判定ステップ）、さらに現状のＲＰＥ値を参照して、変化量と閾値との比較結果とＲＰＥ値とに基づいて、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切か否かの判定を行い、出力情報を決定する（ステップＳ７、ステップＳ１０、判定ステップ）。出力部２３は、当該判定結果と現状のＲＰＥ値とに基づいて判定部２２が決定した出力情報として、被検者が次回行う運動負荷に関する情報を出力する。具体的には、判定部２２及び出力部２３は、ステップＳ６の判定結果と、現状のＲＰＥ値とに基づいて、以下（１）〜（４）の出力処理を行う。

（１）「閾値」≦「測定したアセトン濃度変化量」かつＲＰＥに余力がない場合（ステップＳ６；ＹＥＳ、ステップＳ１０；ＮＯ）
この場合、アセトン濃度値の変化量が閾値以上であるため、ある一定の脂肪燃焼効果が期待される。そして、ＲＰＥでもこれ以上運動負荷を上げる余裕がないため、今回の運動負荷が適切であると推測される。このことに基づき、判定部２２は、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切であると判定し、次回の運動時も今回と同等の運動負荷を行う旨の情報を出力することを決定する。そして、出力部２３は、判定部２２が決定した出力情報を出力し（ステップＳ１２、出力ステップ）、処理を終了する。ここで、ＲＰＥに余力がない場合とは、ＲＰＥ値が、予め判定部２２が保持している被検者の運動適正値（ＲＰＥ１２〜１４程度）以上をいう。

（２）「閾値」≦「測定したアセトン濃度変化量」かつＲＰＥに余力がある場合（ステップＳ６；ＹＥＳ、ステップＳ１０；ＹＥＳ）
この場合、アセトン濃度値の変化量が閾値以上であるため、ある一定の脂肪燃焼効果が期待される。しかし、ＲＰＥではまだ余力があるため、必ずしも今回の運動負荷が適切ではないと考えられる。よって、判定部２２は、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切でないと判定し、次回は今回よりも運動負荷を上げる旨の情報を出力することを決定する。そして、出力部２３は、判定部２２が決定した出力情報を出力し（ステップＳ１１、出力ステップ）、ステップＳ１へ移動する。ここで、ＲＰＥに余力がある場合とは、ＲＰＥ値が、被検者の運動適正値（ＲＰＥ１２〜１４程度）未満であることをいう。

（３）「閾値」＞「測定したアセトン濃度変化量」かつＲＰＥが十分に高い場合（ステップＳ６；ＮＯ、ステップＳ７；ＹＥＳ）
この場合、アセトン濃度値の変化量が閾値より低く、脂肪燃焼効果があまり期待できない。ＲＰＥが十分に高く、被検者が過負荷状態に陥っていると推測される。よって、判定部２２は、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切でないと判定し、次回は今回よりも運動負荷を下げる旨の情報を出力することを決定する。そして、出力部２３は、判定部２２が決定した出力情報を出力し（ステップＳ８、出力ステップ）、ステップＳ１へ移動する。ここで、ＲＰＥが十分に高い場合とは、予め判定部２２が保持している被検者の運動適正値（ＲＰＥ１２〜１４程度）を超える場合である。

（４）「閾値」＞「測定したアセトン濃度変化量」かつＲＰＥが高くない場合（ステップＳ６；ＮＯ、ステップＳ７；ＮＯ）
この場合、アセトン濃度値の変化量が閾値より低く、脂肪燃焼効果があまり期待できず、そしてＲＰＥをさらに高くする余地があるため、判定部２２は、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切でないと判定し、次回は今回よりも運動負荷を上げる旨の情報を出力することを決定する。そして、出力部２３は、判定部２２が決定した出力情報を出力し（ステップＳ９、出力ステップ）、ステップＳ１へ移動する。ここで、ＲＰＥが高くない場合とは、ＲＰＥに余力がある場合と同義である。

このように、上述の運動負荷判定方法によれば、運動負荷の上げ下げの調整を促す情報を出力し、被検者に対して何回か運動負荷の調整を繰り返すことを促すことにより、最適な運動負荷に収束させることができる。なお、最適運動負荷が定まったとしても、次回の運動を行う際には改めて本発明による運動負荷判定方法を適用することが望ましい。つまり、運動を行おうとする際には、毎回、運動前後のアセトン濃度を測定することが望ましい。なぜなら、同じ運動を繰り返すことによって運動負荷への耐性が高まり、知らず知らずのうちに脂肪が燃焼しづらくなる可能性があるうえ、食事の摂取状況や体調は、日によって異なっていることが多いためである。

なお、上述した例ではＲＰＥを用いて説明したが、これに限定されず、例えばＲＰＥ値の代わりに上述のＨＲに基づいた指標値を用いてもよく、ＲＰＥ値に加えて、ＨＲに基づいた指標値を併用してもよい。

＜変形例１＞
引き続いて、本発明の変形例１について説明する。上述した実施形態では、任意の運動負荷の値が入力される場合について述べたが、変形例１では、最初の運動前（例えば、第１アセトン濃度値の測定時）に情報処理装置２０は、被検者に対して低めの運動負荷の運動実施を促す。ここで低めの運動負荷とは、例えば運動適正値よりも低い運動負荷をいう。この場合、情報処理装置２０では、低い運動負荷から開始して徐々に運動負荷を上げていくことになるので、ＲＰＥによる判定分岐（図５のフローチャートのステップＳ７及びＳ１０）が不要となり、処理を簡略化することも可能である。

変形例１では、図５のフローチャートのステップＳ６の分岐において、以下の処理を行う。「閾値」≦「測定したアセトン濃度変化量」であると判定部２２が判定した場合、判定部２２は、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切であると判定し、次回も今回と同等の運動負荷を行う旨の情報を出力することを決定する。そして、出力部２３は、判定部２２が決定した出力情報を出力する。これは、アセトン濃度値の変化量が閾値以上であり、ある一定の脂肪燃焼効果が期待され、今回の運動負荷が最適であると推測されるためである。

また、「閾値」＞「測定したアセトン濃度変化量」であると判定部２２が判定した場合、判定部２２は、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切でないと判定し、次回は今回よりも運動負荷を上げる旨の情報を出力することを決定する。そして、出力部２３は、判定部２２が決定した出力情報を出力する。これは、アセトン濃度値の変化量が閾値より低く、脂肪燃焼効果があまり期待できないためである。

＜変形例２＞
引き続いて、変形例２について説明する。変形例２では、変化量が閾値を上回る場合には、運動負荷を下げる旨の情報を出力する。これにより、被検者の過剰なダイエットを抑制し、測定したアセトン濃度変化量が閾値とほぼ同等になるように修正させることができる。

変形例２の処理のフローチャートを図６に示す。ステップＳ２１〜ステップＳ２５は、図５のフローチャートのステップＳ１〜ステップＳ５とそれぞれ同一の処理を行うため説明を省略する。

ステップＳ２５の後、判定部２２は、運動前後のアセトン濃度値の変化量と、予め定めた閾値との比較結果を判定する（ステップＳ２６、判定ステップ）。判定部２２は、運動前後のアセトン濃度値の変化量が、予め定めた閾値の同等範囲よりも高いと判定した場合、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切でないと判定し、次回は運動負荷を下げる旨の情報を出力することを決定する。ここで、閾値の同等範囲とは、閾値を含む一定の範囲をいい、当該範囲の情報は、判定部２２で保持されている。出力部２３は、判定部２２が決定した出力情報を出力し（ステップＳ２７、出力ステップ）、ステップＳ２１へ移動する。これにより、情報処理装置２０は、被検者の過剰なダイエットを抑制することを促すことができる。

ステップＳ２６において、判定部２２が、運動前後のアセトンの濃度値の変化量が閾値の同等範囲よりも低いと判定した場合、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切でないと判定し、次回は運動負荷を上げる旨の情報を出力することを決定する。出力部２３は、判定部２２が決定した出力情報を出力し（ステップＳ２８、出力ステップ）、ステップＳ２１へ移動する。これにより、情報処理装置２０は、被検者に対して、脂肪燃焼効果を高める程度の運動負荷に変更するように促すことができる。

ステップＳ２６において、判定部２２が、運動前後のアセトンの濃度値の変化量が閾値と同等である（すなわち、同等範囲内に含まれる）と判定した場合、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切であると判定し、次回も今回と同等の運動負荷を行う旨の情報を出力することを決定する。出力部２３は、判定部２２が決定した出力情報を出力し（ステップＳ２９、出力ステップ）、処理を終了する。

＜変形例３＞
上述の実施形態においては、取得部２１が、被検者が実施した運動の負荷や、運動前における食事の摂取状況の情報に基づいて、体脂肪の燃焼がアセトン濃度に顕著に反映される運動後の測定タイミング情報を特定する。そして、取得部２１が、特定した測定タイミング情報を出力することにより、出力した測定タイミング情報に基づいて、被検者に運動後のアセトン濃度値を測定させる例を示した。変形例３では、固定した測定タイミング（例えば、運動終了後６０分等）における、実施した運動の負荷や、運動前における食事の摂取状況の情報に応じた閾値を取得部２１が保持しておき、入力受付した、実施した運動の負荷や、運動前における食事の摂取状況の情報に基づいて、判定部２２による変化量との比較に用いる閾値を決定する。

すなわち、運動後にアセトン濃度値を測定するタイミングは、運動負荷や食事摂取状況等の条件によらず常に一定とし、その代わりに条件に応じて予め定めた閾値を変化させる。例えば、ＡＴ値＋１／３×ＲＣ値のような高い運動負荷をかける場合や絶食状態で運動を行う場合、取得部２１は、予め定めた標準の閾値よりも大きな値に決定し、ＡＴ値−１／３×ＲＣ値のような低目の運動負荷をかける場合や絶食状態ではない時に運動を行う場合は、予め定めた標準の閾値よりも小さい値に決定する。

（作用効果）
続いて、作用効果について説明する。取得部２１は、被検者の運動前における、被検者から放出されるアセトンの濃度値である第１アセトン濃度値と、被検者が運動を終了してから所定期間経過後における、被検者から放出されるアセトンの濃度値である第２アセトン濃度値とを取得し、判定部２２は、第１アセトン濃度値と、第２アセトン濃度値とを比較した値である比較値を算出し、比較値と予め設定される閾値との比較を行い、運動の運動負荷が被検者に対して適切か否かの判定を行い、判定結果に基づいた情報を出力する。

上述の運動負荷判定方法によれば、体脂肪の燃焼がアセトン濃度に顕著に反映されているタイミングである、被検者が運動を終了してから所定期間後のアセトンの濃度値を用いて判定しているので、精度良く運動負荷が適切であるかを判定することができる。また、被検者の運動前と運動後に測定したアセトンの濃度値に基づいて判定しているので、心肺運動負荷試験を行う場合と比較して簡易に運動負荷が適切であるか否かを判定することができる。

アセトン濃度測定装置１０が、第１アセトン濃度値及び第２アセトン濃度値を被検者から測定し、取得部２１が、第１アセトン濃度値及び第２アセトン濃度値を取得している。この場合、確実に第１アセトン濃度値及び第２アセトン濃度値を取得することができる。

出力部２３は、判定結果に基づいた情報として、次回に行う運動時の運動負荷に関する情報を出力する。このように、出力部２３は、被検者が次回行う運動負荷に関する情報を出力することにより、被検者の運動負荷が適切であるか否かを判定した結果に基づいた次回に行う運動時の運動負荷に関する情報を出力するので、被検者にとって有益な情報を出力することができる。

上述の実施形態では、次回に行う運動時の運動負荷に関する情報を、被検者が実施した運動の運動負荷の変更の必要性に関する情報（例えば、次回は運動負荷を上げる旨の情報）としている。この場合、現状の運動の運動負荷を変更する必要があるか否かを被検者に通知することができる情報を出力することができる。

運動時の運動負荷を示す情報である運動負荷情報（例えば、ＲＰＥ値）を取得し、比較結果と、運動負荷情報とに基づいて、運動の運動負荷が被検者に対して適切か否かの判定を行う。この場合、現状の運動負荷を考慮して判定を行うので、単にアセトン濃度の比較結果のみに基づいて運動負荷が適切であるか否かを判定する場合と比較して、被検者の運動負荷を考慮した判定をすることができる。

運動負荷情報を、被検者の自覚的運動強度（ＲＰＥ値）と、被検者の心拍数との少なくとも１つに基づいた情報、としている。この場合、運動負荷情報として被検者の運動強度の情報を用いて、運動負荷が適切であるか否かを判定することができる。

第２アセトン濃度値を測定するタイミングは、運動の実施内容又は、被検者の食事摂取状況の情報に応じて定められている。この場合、体脂肪の燃焼がアセトン濃度値に顕著に反映されたタイミングにおける、第２アセトン濃度値を取得することができる。

変化量の閾値を、統計情報に基づいた値、被検者の減量目標に基づいた値、被検者の過去のアセトン濃度測定履歴に基づいた値、運動トレーナー又は医師による判定情報に基づいた値、被検者の体調情報に基づいた値、並びに実施した運動による運動負荷と運動前における被検者の食事摂取状況に基づいた値の何れかとしている。この場合、被検者の目的や現状に即した閾値に基づいて比較することができるので、精度良く運動負荷が適切であるか否かを判定することができる。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、アセトン濃度測定装置１０が、呼気からアセトンを計測する場合について述べたが、皮膚や粘膜から自然に放出される皮膚アセトンを計測するようにしてもよい。また、皮膚アセトンの放出部位は特に限定されず、皮膚アセトンが放出されている部位であればどこでもよい。このように、アセトン濃度測定装置１０は、被検者から放出されるガス成分に基づいてアセトンの濃度値を測定するので、被検者の運動負荷が適切であるか否かを判定するのに適したアセトンの濃度を測定することができる。なお、呼気アセトン濃度値と皮膚アセトン濃度値との間には相関があることが知られている（例えば、C. Turner et al., Rapid Commun. Mass Spectrom., vol.22, pp.526−532, 2008）。

上述の実施形態では、ポータブル型のアセトン濃度測定装置１０を用いて、アセトンの濃度値を測定する場合について述べたが、アセトンの濃度値を測定可能な他の種々の機器を用いてアセトンの濃度値を測定してもよい。例えば、他の半導体式ガスセンサやガスクロマトグラフィー装置、イオン移動度分光分析装置などであってもよい。

上述の実施形態では、判定部２２が、次回行う運動時の運動負荷に関する情報を決定し、出力部２３が、判定部２２が決定した情報を出力する場合について述べたが、判定部２２が、変化量と閾値とを比較して、当該比較結果に基づいて被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切であるか否かを判定し、判定結果の情報（例えば、被検者が実施した運動の運動負荷が被検者に対して適切である旨の情報）を出力することを決定し、出力部２３が判定部２２が決定した情報を出力するようにしてもよい。

上述の実施形態では、運動としてエルゴメータを例として挙げたが、他の運動でもよく、例えば、トレッドミル、加圧または油圧トレーニングなどがある。また、ジョギングやウォーキング、サイクリング、水泳、筋力トレーニングなどであってもよい。なお、適用する運動の種類は、被検者が自ら決定してもよいし、運動トレーナーや医師などが決定してもよい。また、複数種類の運動を組み合わせてもよい。

上述の実施形態では、アセトン濃度測定装置１０から情報処理装置２０へアセトン濃度値の情報を送信する場合について述べたが、アセトン濃度測定装置１０からアセトン濃度値を自発的に送信せずに、情報処理装置２０からアセトン濃度測定装置１０に対してアセトン濃度値を取得要求するようにしてもよい。

上述の実施形態において、運動負荷判定装置１は、アセトン濃度測定装置１０と情報処理装置２０とに分離しているが、アセトン濃度測定装置１０と情報処理装置２０とを一体とした装置としてもよい。また、アセトン濃度測定装置１０と情報処理装置２０のうち一部の機能とを一体とした装置としてもよい。例えば、アセトン濃度測定装置１０と出力部２３とを一体とした装置としてもよい。さらに、情報処理装置２０の機能は、複数装置に分離して構成されていてもよい。例えば、情報処理装置２０は、取得部２１と判定部２２を有する装置と、出力部２３を有する装置とに分離していてもよい。

１…運動負荷判定装置、１０…アセトン濃度測定装置、２０…情報処理装置、２１…取得部、２２…判定部、２３…出力部、２０１…ＣＰＵ、２０２…ＲＡＭ、２０３…ＲＯＭ、２０４…入力装置、２０５…出力装置、２０６…通信モジュール、２０７…補助記憶装置。

Claims (9)

1. 被検者の運動前における、前記被検者から放出されるアセトンの濃度値である第１アセトン濃度値を取得する第１アセトン濃度取得ステップと、
   前記被検者が運動を終了してから所定期間経過後における、前記被検者から放出されるアセトンの濃度値である第２アセトン濃度値を取得する第２アセトン濃度取得ステップと、
   前記第１アセトン濃度取得ステップで取得した前記第１アセトン濃度値と、前記第２アセトン濃度取得ステップで取得した前記第２アセトン濃度値とを比較した値である比較値を算出し、前記比較値と予め設定される閾値との比較を行い、前記運動の運動負荷が前記被検者に対して適切か否かの判定を行う判定ステップと、
   前記判定ステップにおける判定結果に基づいた情報を出力する出力ステップと、を有し、
   前記所定期間は、前記運動の実施内容又は、前記被検者の食事摂取状況の情報に応じて定められる、運動負荷判定方法。
2. 前記第１アセトン濃度値を前記被検者から測定する第１測定ステップと、
   前記第２アセトン濃度値を前記被検者から測定する第２測定ステップと、をさらに有し、
   前記第１アセトン濃度取得ステップでは、前記第１測定ステップにより測定された第１アセトン濃度値を取得し、
   前記第２アセトン濃度取得ステップでは、前記第２測定ステップにより測定された第２アセトン濃度値を取得する、請求項１に記載の運動負荷判定方法。
3. 前記第１アセトン濃度値及び前記第２アセトン濃度値は、前記被検者の呼気、粘膜、皮膚の何れか１つ以上から発せられたガス成分に基づいて測定されたアセトンの濃度値である、請求項１又は２に記載の運動負荷判定方法。
4. 前記出力ステップでは、前記判定結果に基づいた情報として、次回に行う運動時の運動負荷に関する情報を出力する、請求項１から３の何れか一項に記載の運動負荷判定方法。
5. 前記次回に行う運動時の運動負荷に関する情報は、前記被検者が実施した運動の運動負荷の変更の必要性に関する情報である、請求項４に記載の運動負荷判定方法。
6. 前記運動時の運動負荷を示す情報である運動負荷情報を取得する運動負荷取得ステップをさらに有し、
   前記判定ステップにおいて、前記比較結果と、前記運動負荷情報とに基づいて、前記運動の運動負荷が前記被検者に対して適切か否かの判定を行う、請求項１から４の何れか一項に記載の運動負荷判定方法。
7. 前記運動負荷情報は、前記被検者の自覚的運動強度と、前記被検者の心拍数との少なくとも１つに基づいた情報である、請求項６に記載の運動負荷判定方法。
8. 前記閾値は、統計情報に基づいた値、前記被検者の減量目標に基づいた値、前記被検者の過去のアセトン濃度測定履歴に基づいた値、運動トレーナー又は医師による判定情報に基づいた値、前記被検者の体調情報に基づいた値、並びに実施した運動による運動負荷と運動前における前記被検者の食事摂取状況に基づいた値の何れかである、請求項１から７の何れか一項に記載の運動負荷判定方法。
9. 被検者の運動前における、前記被検者から放出されるアセトンの濃度値である第１アセトン濃度値を取得する第１アセトン濃度取得手段と、
   前記被検者が運動を終了してから所定期間経過後における、前記被検者から放出されるアセトンの濃度値である第２アセトン濃度値を取得する第２アセトン濃度取得手段と、
   前記第１アセトン濃度取得手段により取得した前記第１アセトン濃度値と、前記第２アセトン濃度取得手段で取得した前記第２アセトン濃度値とを比較した値である比較値を算出し、前記比較値と予め設定される閾値との比較を行い、前記運動の運動負荷が前記被検者に対して適切か否かの判定を行う判定手段と、
   前記判定手段による判定結果に基づいた情報を出力する出力手段と、を備え、
   前記所定期間は、前記運動の実施内容又は、前記被検者の食事摂取状況の情報に応じて定められる、運動負荷判定装置。

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