JP6976224B2 - 血流解析装置、血流解析プログラム、血流解析システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態1に係る血流解析システム10の構成図である。血流解析システム10は、被検者400が筋負荷運動をしているときにおける被検者400の当該筋肉内の血流変化を解析するシステムである。血流解析システム10は、解析端末100、解析サーバ200、センサ300を有する。
被検者400が筋負荷運動をしている間、加速度・角速度センサ305は動き計測信号を取得する。通信プログラム112はその動き計測信号をセンサ300から取得して加速度・角速度データ151として格納する。解析プログラム111は、分析対象範囲内の動き計測信号を、加速度・角速度データ151から読み出す。分析対象範囲とは、例えば被検者400の筋血流を解析しようとしている年月日などのことである。
解析プログラム111は、ステップS601において読み出した加速度・角速度データ151と運動モデルデータ152とを比較することにより、加速度・角速度データ151が記述している被検者400の運動種別と繰り返し回数を識別する。繰り返し回数は、例えば運動種別を認識することにより1回の繰り返し単位の動きパターンを抽出するとともに、その個数をカウントすることにより、識別することができる。解析プログラム111は、識別した運動種別と繰り返し回数を、運動種データ157として格納する。
解析プログラム111は、ステップS601と同じ分析対象範囲内の血流量の経時変化を血流量データ154から読み出す。以後のステップの処理において、動き計測信号と光計測信号を同期させる必要がある。すなわち同じ時刻における両データを対応付ける必要がある。解析プログラム111は、例えば両データの時間スケールが異なっている場合は、これを揃えるための処理を適宜実施してもよい。
解析プログラム111は、ステップS601において読み出した動き計測信号のなかから、被検者400が筋負荷運動をしている運動期間と、運動を中断して安静にしている回復期間とをそれぞれ検出する。運動期間は、例えば加速度と角速度それぞれの変化率が閾値を超えたか否かによって、開始時点と終了時点いずれも検出することができる。回復期間の開始時点は、運動期間の終了時点と同じとすればよい。回復期間の終了時点については後述のステップで説明する。解析プログラム111は、検出した各期間を特定するデータ(例えば各時刻)を期間データ155として格納する。
解析プログラム111は、運動期間における血流変化の特徴量と、回復期間における血流変化の特徴量を、それぞれ算出する。これら特徴量の例については後述の図7を用いて改めて説明する。解析プログラム111は、算出した特徴量を特徴量データ156として格納する。
解析プログラム111は、運動種/繰り返し回数/特徴量を用いて、被検者400が実施した筋負荷運動の効果を表す効果指標を算出する。例えば、運動種/繰り返し回数/特徴量の関数として構成された演算式に対してこれらの実測値を代入することにより、これらの実測値を効果指標に変換することが考えられる。さらには、例えば被検者400と同年代の別被検者についても同じ関数を用いて効果指標を算出してその平均値をあらかじめ記憶装置150内に格納しておき、本ステップにおいて算出した効果指標とその平均値とを比較することにより、相対的な効果指標を算出することもできる。例えば血流が落ち着くまでの時間が同年代平均よりも長くかかっている場合、被検者400にとってはそれだけ強度の高い運動をしたといえるので、運動効果は高かったということができる。
解析プログラム111は、算出した効果指標をディスプレイ140上で被検者400に対して提示する。本ステップにおける画面表示例については後述の図9を用いて改めて説明する。
本実施形態1に係る血流解析システム10は、加速度・角速度センサ305によって被検者400の運動期間と回復期間を特定し、その特定した期間における筋肉内の血流変化の特徴量を算出する。これにより、被検者400が筋負荷運動をしている期間をマニュアル作業によらず正確に特定した上で、筋負荷運動の効果を正確に算出することができる。
本発明の実施形態2では、解析プログラム111が実施形態1に加えて実施することができるその他の処理例について説明する。血流解析システム10の構成は実施形態1と同様であるので、以下では主に追加処理例について説明する。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
100:解析端末
110:CPU
111:解析プログラム
151:加速度・角速度データ
152:運動モデルデータ
153:運動効果データ
154:血流量データ
155:期間データ
156:特徴量データ
157:運動種データ
200:解析サーバ
300:センサ
301:発光部
302a〜302b:受光部
305:加速度・角速度センサ
400:被検者
Claims (14)
- 被検体の筋肉内の血流を解析する血流解析装置であって、
前記被検体の筋肉に対して光を照射する光照射部、
前記被検体から反射された前記光を検出する光検出器、
前記被検体の筋肉の動きを計測する動きセンサ、
前記光検出器が前記光を検出することにより取得した光検出信号を解析するとともに、前記動きセンサが前記被検体の動きを計測することにより取得した動き計測信号を解析する、解析部、
を備え、
前記解析部は、前記動き計測信号にしたがって、前記動きセンサが計測する箇所に存在する前記被検体の筋肉が筋負荷運動をしている筋負荷運動期間を特定し、
前記解析部は、前記筋負荷運動期間における前記光検出信号を解析することにより、前記筋負荷運動期間における前記被検体の筋肉内の血流変化の特徴量を算出し、
前記動きセンサは、前記被検体の筋肉の加速度または角速度のうち少なくともいずれかを計測するセンサであり、
前記解析部は、前記動きセンサが計測した前記被検体の筋肉の加速度または角速度のうち少なくともいずれかにしたがって、前記筋負荷運動期間を特定するとともに、前記被検体が前記筋負荷運動を終了して安静にしている回復期間を特定し、
前記解析部は、前記回復期間における前記被検体の筋肉内の血流量の変化率が所定閾値未満に達する時点、または前記回復期間における前記被検体の筋肉内の血流量が前記筋負荷運動期間の開始前における血流量まで戻る時点を特定することにより、前記回復期間が終了した時点を特定し、
前記解析部は、前記被検体が前記筋負荷運動をしている間における前記被検体の筋肉内の血流量と、前記回復期間が終了した時点における前記被検体の筋肉内の血流量との間の差分を、前記特徴量として算出する
ことを特徴とする血流解析装置。 - 前記血流解析装置は、筋肉の加速度または角速度の変化パターンと運動種別との間の対応関係を記述した運動モデルデータを格納する記憶装置を備え、
前記解析部は、前記動きセンサが計測した前記被検体の筋肉の加速度または角速度のうち少なくともいずれかと、前記運動モデルデータとを比較することにより、前記筋負荷運動の運動種別と繰り返し回数を推定する
ことを特徴とする請求項1記載の血流解析装置。 - 前記解析部は、前記筋負荷運動期間における前記特徴量を算出するとともに、前記回復期間における前記特徴量を算出する
ことを特徴とする請求項2記載の血流解析装置。 - 前記解析部は、前記光検出信号にしたがって、前記被検体の筋肉内の血流量を算出し、 前記解析部は、前記被検体が前記筋負荷運動を開始する前における前記被検体の筋肉内の血流量と、前記被検体が前記筋負荷運動をしている間における前記被検体の筋肉内の血流量との間の差分を、前記特徴量として算出する
ことを特徴とする請求項1記載の血流解析装置。 - 前記解析部は、前記筋負荷運動期間における前記被検体の筋肉内の血流量を平滑化することにより、前記筋負荷運動期間における前記被検体の筋肉内の血流量の時間経過に対する勾配を、前記特徴量として算出する
ことを特徴とする請求項1記載の血流解析装置。 - 前記解析部は、前記回復期間における前記被検体の筋肉内の血流量の変化率が所定閾値未満に達する時点、または前記回復期間における前記被検体の筋肉内の血流量が前記筋負荷運動期間の開始前における血流量まで戻る時点を特定することにより、前記回復期間が終了した時点を特定し、
前記解析部は、前記回復期間の時間長を、前記特徴量として算出する
ことを特徴とする請求項1記載の血流解析装置。 - 前記解析部は、前記動きセンサが計測した前記被検体の筋肉の加速度または角速度のうち少なくともいずれかにしたがって、前記被検体が前記回復期間を途中で中断して運動を再開したか否かを判定し、
前記解析部は、前記被検体が前記回復期間を途中中断して運動を再開したと判定した場合は、前記被検体が前記回復期間に入ってから途中中断するまでにおける前記被検体の筋肉内の血流量の変化を前記途中中断以後の時刻において補間することにより、前記回復期間における前記被検体の筋肉内の血流量が前記筋負荷運動期間の開始前における血流量まで戻る時点を推定し、
前記解析部は、その推定した時点にしたがって、前記回復期間の時間長を前記特徴量として算出する
ことを特徴とする請求項1記載の血流解析装置。 - 前記解析部は、前記動き計測信号にしたがって、前記筋負荷運動の運動種別と前記筋負荷運動の繰り返し回数を推定し、
前記解析部は、前記筋負荷運動の運動種別、前記筋負荷運動の繰り返し回数、および前記特徴量にしたがって、前記筋負荷運動の効果を表す効果指標を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の血流解析装置。 - 前記解析部は、前記筋負荷運動の運動種別、前記筋負荷運動の繰り返し回数、前記筋負荷運動期間における前記特徴量、および前記回復期間における前記特徴量を用いて、前記効果指標を算出する
ことを特徴とする請求項8記載の血流解析装置。 - 前記血流解析装置はさらに、前記筋負荷運動の運動種別、前記筋負荷運動の繰り返し回数、および前記特徴量の関数として、前記効果指標を算出する基準となる基準関数を記述した基準関数データを格納する記憶装置を備え、
前記解析部は、前記動き計測信号にしたがって算出した前記筋負荷運動の運動種別、前記動き計測信号にしたがって算出した前記筋負荷運動の繰り返し回数、および前記特徴量によって求められる関数値と、前記基準関数との間の差分にしたがって、前記効果指標を算出する
ことを特徴とする請求項9記載の血流解析装置。 - 前記血流解析装置はさらに、前記基準関数を修正する指示入力を受け取るインターフェースを備え、
前記解析部は、前記指示入力にしたがって前記基準関数を修正し、その修正後の前記基準関数を前記基準関数データとして前記記憶装置に格納する
ことを特徴とする請求項10記載の血流解析装置。 - 前記血流解析装置は、前記光検出器として、第1検出器と第2検出器を備え、
前記第1検出器は、前記光照射部から第1距離だけ離れた位置に配置されており、
前記第2検出器は、前記光照射部から前記第1距離よりも長い第2距離だけ離れた位置に配置されており、
前記解析部は、前記第1検出器が検出した前記光検出信号と、前記第2検出器が検出した前記光検出信号との間の差分にしたがって、前記被検体の筋肉内の血流量を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の血流解析装置。 - 被検体の筋肉内の血流を解析する処理をコンピュータに実行させる血流解析プログラムであって、前記コンピュータに、
前記被検体の筋肉に対して光を照射して前記被検体から反射された前記光を検出することにより得られる光検出信号を取得するステップ、
前記被検体の筋肉の動きを計測する動きセンサにより得られる動き計測信号を取得するステップ、
前記光検出信号と前記動き計測信号を解析する解析ステップ、
を実行させ、
前記解析ステップにおいては、前記コンピュータに、前記動き計測信号にしたがって、前記動きセンサが計測する箇所に存在する前記被検体の筋肉が筋負荷運動をしている筋負荷運動期間を特定するステップを実行させ、
前記解析ステップにおいては、前記コンピュータに、前記筋負荷運動期間における前記光検出信号を解析することにより、前記筋負荷運動期間における前記被検体の筋肉内の血流変化の特徴量を算出するステップを実行させ、
前記動きセンサは、前記被検体の筋肉の加速度または角速度のうち少なくともいずれかを計測するセンサであり、
前記解析ステップにおいては、前記コンピュータに、前記動きセンサが計測した前記被検体の筋肉の加速度または角速度のうち少なくともいずれかにしたがって、前記筋負荷運動期間を特定するとともに、前記被検体が前記筋負荷運動を終了して安静にしている回復期間を特定するステップを実施させ、
前記解析ステップにおいては、前記コンピュータに、前記回復期間における前記被検体の筋肉内の血流量の変化率が所定閾値未満に達する時点、または前記回復期間における前記被検体の筋肉内の血流量が前記筋負荷運動期間の開始前における血流量まで戻る時点を特定することにより、前記回復期間が終了した時点を特定するステップを実施させ、
前記解析ステップにおいては、前記コンピュータに、前記被検体が前記筋負荷運動をしている間における前記被検体の筋肉内の血流量と、前記回復期間が終了した時点における前記被検体の筋肉内の血流量との間の差分を、前記特徴量として算出するステップを実施させる
ことを特徴とする血流解析プログラム。 - 請求項13記載の血流解析プログラムを実行するコンピュータ、
前記コンピュータによる解析結果を集約して蓄積するサーバ、
を有することを特徴とする血流解析システム。
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