WO2019198742A1 - 嫌気性代謝閾値推定方法および装置 - Google Patents

嫌気性代謝閾値推定方法および装置 Download PDF

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雄一 樋口
都甲　浩芳
松浦　伸昭
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日本電信電話株式会社
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    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4866—Evaluating metabolism

Definitions

  • the present invention relates to an anaerobic metabolic threshold estimation method and apparatus, and more particularly to a technique for estimating an anaerobic metabolic threshold using an electrocardiographic waveform.
  • An anaerobic metabolic threshold (AT) is known as a value for managing the exercise state of the subject.
  • AT is an exercise intensity that is a turning point for switching from aerobic exercise to anaerobic exercise (see, for example, Non-Patent Document 1). It is said that the ability of anaerobic exercise improves when the subject trains with an exercise intensity higher than AT, and the ability of aerobic exercise improves when the subject trains with an exercise intensity lower than AT.
  • AT has been measured by various methods, and when the lactic acid level is used as a reference, it is called a lactate threshold (LT). Further, AT based on the concentration of carbon dioxide gas in exhaled breath is called a ventilatory threshold (VT, hereinafter referred to as “VT”).
  • VT ventilatory threshold
  • the conventional LT measurement it is difficult to always measure LT because a small amount of blood is required.
  • the conventional VT measurement requires a mask for collecting exhaled gas and a large-sized device, and it is difficult to easily measure VT. Therefore, the conventional technique cannot easily measure AT.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an anaerobic metabolic threshold estimation method and apparatus that can more easily estimate the subject's AT.
  • an anaerobic metabolic threshold estimation method includes a first acquisition step of acquiring exercise intensity of exercise performed by a subject, and an electrocardiographic waveform of the subject performing exercise.
  • the anaerobic metabolism threshold value estimation device acquires an exercise intensity acquisition unit for acquiring exercise intensity of exercise performed by a subject, and acquires an electrocardiogram waveform of the subject performing exercise, from the electrocardiogram waveform.
  • a feature amount acquisition unit that acquires a predetermined feature amount; an estimation unit that estimates an anaerobic metabolic threshold of the subject based on the relationship between the predetermined feature amount and the acquired exercise intensity; The estimation unit estimates the anaerobic metabolic threshold of the subject based on an exercise intensity corresponding to an inflection point in a change in the predetermined feature amount with respect to the acquired exercise intensity.
  • the inflection point in the change of the feature amount with respect to the exercise intensity is extracted from the relationship between the predetermined feature amount in the electrocardiogram waveform of the subject performing the exercise and the exercise intensity of the exercise performed by the subject. Then, AT is calculated based on the information of the bending point. As a result, the AT of the subject can be estimated more easily.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the AT estimation apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the AT estimation apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the AT estimation apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a hardware configuration of the AT estimation apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining an AT estimation method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an electrocardiogram waveform (see Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3).
  • An AT estimation method extracts a predetermined feature amount serving as an index from a subject's electrocardiogram waveform, and manages an exercise state of the subject based on the feature amount. Is estimated.
  • the height of the T wave is used as the feature quantity of the electrocardiogram waveform (electrocardiogram) (non- (See Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
  • FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the product of T wave height and heart rate (T wave height ⁇ heart rate) acquired by a gradual increase load test and exercise intensity.
  • a value calculated by the carbonene method from the heart rate (Heart Rate Reserve: HRR) is used as the exercise intensity.
  • HRR Heart Rate Reserve
  • the exercise intensity is a scale representing the intensity of exercise based on the physical ability of the subject performing the exercise.
  • FIG. 3 is a diagram in which AT calculated using T wave height ⁇ heart rate and AT measured by an exhalation gas measuring device are converted into heart rate (bpm) and compared.
  • the vertical axis represents the AT estimated by the AT estimation method according to the present embodiment
  • the horizontal axis represents the AT measured by the expiration gas measuring device.
  • the AT estimation method can estimate the AT by finding a point where the value of T wave height ⁇ heart rate bends in the relationship between T wave height ⁇ heart rate and exercise intensity. I understand.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the AT estimation apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the AT estimation device 1 includes a biological information acquisition unit 11, a storage unit 12, an estimation unit 13, and an output unit 14.
  • the AT estimation device 1 obtains the relationship between the T wave height ⁇ heart rate and the exercise intensity when the subject performs an exercise in which the exercise intensity gradually increases as in the incremental load test.
  • the AT estimation device 1 extracts a point where the value of T wave height ⁇ heart rate is bent, and calculates the exercise intensity at the bent point as AT.
  • the inflection point is the vicinity where the value of exercise intensity is 80% in the relationship between T wave height ⁇ heart rate and exercise intensity, specifically, the range of 50 to 90% as shown in FIG. Exists within.
  • the biometric information acquisition unit 11 includes a heart rate acquisition unit (exercise intensity acquisition unit) 111 and a T wave height acquisition unit (feature amount acquisition unit) 112.
  • the biometric information acquisition unit 11 acquires information related to the heartbeat and electrocardiogram of the subject from a biosensor (not shown) having functions of an external heart rate meter and electrocardiograph attached to the subject.
  • the biometric information acquisition unit 11 starts from the above-described experimental results and starts to exercise with gradually increasing exercise intensity in the subject, and then information about the heartbeat and electrocardiogram over a period of up to about 90%. Just get it.
  • the heart rate acquisition unit 111 acquires a heart rate over a period in which the subject performs exercise such as a gradual increase load test in which the subject gradually increases the exercise intensity, from a biological sensor attached to the subject.
  • the acquired heart rate data is stored in the storage unit 12.
  • the T-wave height acquisition unit 112 acquires T-wave height data in the electrocardiogram waveform from the electrocardiogram waveform of the subject measured by the biosensor attached to the subject. Further, the T wave height acquisition unit 112 calculates a value (T wave height ⁇ heart rate) obtained by multiplying the acquired T wave height value of the subject by the heart rate acquired by the heart rate acquisition unit 111. The T wave height ⁇ heart rate data obtained by the T wave height acquisition unit 112 is stored in the storage unit 12.
  • the T wave height acquisition unit 112 acquires the RS height indicating the height from the subject's electrocardiogram waveform to the peak value of the R wave and the peak value of the S wave, as shown in FIG.
  • the T wave height can be normalized by the RS height.
  • the T wave height acquisition unit 112 can obtain T wave height ⁇ heart rate based on the T wave height normalized and corrected by the RS height.
  • the T wave height acquisition unit 112 may use the T wave height normalized by the R wave height or the S wave depth.
  • the storage unit 12 stores the subject's heart rate and T wave height ⁇ heart rate data acquired by the biological information acquisition unit 11.
  • the estimation unit 13 includes a bending point processing unit 131 and an AT calculation unit 132.
  • the estimation unit 13 estimates the subject's AT based on the subject's heart rate and T wave height ⁇ heart rate data acquired by the biological information acquisition unit 11.
  • the inflection point processing unit 131 reads the heart rate data of the subject acquired by the heart rate acquisition unit 111 and the T wave height ⁇ heart rate data obtained by the T wave height acquisition unit 112 from the storage unit 12, and The relationship between T wave height ⁇ heart rate and exercise intensity is obtained. At this time, the relationship as shown in FIG. 2 is obtained.
  • the inflection point processing unit 131 calculates the inflection point in the change of T wave height ⁇ heart rate with respect to the heart rate acquired by the heart rate acquisition unit 111 based on the relationship between the T wave height ⁇ heart rate and exercise intensity of the subject. Extract. The inflection point exists in the range where the exercise intensity is 50 to 90%. The inflection point processing unit 131 calculates the exercise intensity of the subject corresponding to the inflection point of the value of T wave height ⁇ heart rate, and stores it in the storage unit 12.
  • the AT calculation unit 132 calculates the AT of the subject based on the exercise intensity of the subject at the inflection point extracted by the inflection point processing unit 131. More specifically, the AT calculation unit 132 calculates the exercise intensity of the subject at the bending point extracted by the bending point processing unit 131 as AT.
  • the AT calculation unit 132 stores the calculated AT value of the target person in the storage unit 12.
  • the output unit 14 outputs information such as the target person's AT estimated by the estimation unit 13. More specifically, the output unit 14 displays the AT value calculated by the AT calculation unit 132 on a display screen or the like.
  • the AT estimation device 1 includes an arithmetic device 102 having a CPU 103 and a main storage device 104 connected via a bus 101, a communication control device 105, a sensor 106, an external storage device 107, and a display device 108. And a program for controlling these hardware resources.
  • the CPU 103 and the main storage device 104 constitute an arithmetic device 102.
  • a program for the CPU 103 to perform various controls and calculations is stored in the main storage device 104 in advance.
  • the communication control device 105 is a control device for connecting the AT estimation device 1 and various external electronic devices via a communication network NW.
  • the communication control device 105 may receive heart rate and electrocardiographic waveform data from the below-described sensor 106 attached to the subject via the communication network NW.
  • the sensor 106 is realized by a biological sensor such as a heart rate monitor and an electrocardiograph.
  • the sensor 106 is worn, for example, on the chest or wrist of the subject over a period during which the subject exercises, and measures the heart rate and electrocardiographic waveform of the subject.
  • the sensor 106 attached to the chest measures an electrocardiographic waveform with an electrode (not shown), detects a heartbeat from the change, and calculates the number of beats per minute from the interval between the heartbeats. Measure as
  • the external storage device 107 includes a readable / writable storage medium and a drive device for reading / writing various information such as programs and data from / to the storage medium.
  • a semiconductor memory such as a hard disk or a flash memory can be used as a storage medium.
  • the external storage device 107 is a data storage unit 107a, a program storage unit 107b, and other storage devices (not shown), such as a storage device for backing up programs and data stored in the external storage device 107. Can have.
  • the data storage unit 107a stores information on the electrocardiogram waveform and heart rate of the subject measured by the sensor 106.
  • the data storage unit 107a corresponds to the storage unit 12 illustrated in FIG.
  • the program storage unit 107b stores various programs for executing processing necessary for AT estimation such as heart rate and T wave height acquisition processing, inflection point processing, and AT calculation processing in the present embodiment. Yes.
  • the display device 108 constitutes the display screen of the AT estimation device 1 and functions as the output unit 14.
  • the display device 108 is realized by a liquid crystal display or the like.
  • a biosensor with functions of a heart rate meter and an electrocardiograph (not shown) is attached to the subject's chest, wrist, etc.
  • the heart rate and the electrocardiographic waveform of the subject are measured by the biosensor over a period until the exercise intensity in the subject exceeds 90% after the exercise is started.
  • the heart rate acquisition unit 111 acquires heart rate data over a period during which the subject exercises (step S1).
  • the T wave height acquisition unit 112 acquires electrocardiographic waveform data over a period during which the subject performs exercise, and acquires T wave height data from the electrocardiographic waveform data (step S2).
  • the T wave height acquisition unit 112 acquires the RS height from the peak value of the R wave to the peak value of the S wave from the ECG waveform data, and based on the T wave height normalized by the RS height. Data of T wave height ⁇ heart rate is obtained (step S3).
  • the T wave height acquisition unit 112 is a measured value of T wave height obtained by an external biological sensor or a value of T wave height ⁇ heart rate, or T wave height ⁇ heart rate normalized by RS height. A configuration for acquiring the value of may be adopted.
  • the bending point processing unit 131 obtains a relationship between the acquired T wave height ⁇ heart rate and the exercise intensity converted by the heart rate (step S4).
  • a bending point where the value of T wave height ⁇ heart rate bends is extracted in the relationship between the T wave height ⁇ heart rate and exercise intensity of the subject obtained by the inflection point processing unit 131, and the T wave height ⁇ heart rate is calculated.
  • the exercise intensity corresponding to the value of the bending point is obtained (step S5). As described above, based on the fact that the exercise point is extracted in the range of 50 to 90%, it is possible to use only the range of 50 to 90% for the value of exercise intensity.
  • the AT calculation unit 132 calculates the AT based on the value of the exercise intensity that becomes the inflection point of the T wave height ⁇ heart rate value obtained in step S4 (step S6). That is, the AT calculation unit 132 obtains the value of the exercise intensity serving as the bending point as AT. Note that the calculated AT of the subject is output by the output unit 14. Further, the output unit 14 may convert the exercise intensity obtained as AT into another index, for example, heart rate (bpm), power (Watt), and the like and output it.
  • bpm heart rate
  • Watt power
  • the T wave height in the electrocardiographic waveform of the subject is used as the feature amount. Also, based on the relationship between T wave height x heart rate and exercise intensity, the intensity of exercise at the inflection point of the T wave height x heart rate value seen within the range of 50 to 90% of exercise intensity. Estimate the subject's AT. Therefore, it is possible to estimate the AT of the subject more easily without requiring blood collection or a large device.
  • the T wave height is corrected by normalization based on the RS height, the R wave height, or the S wave depth, noise is included due to, for example, the electrode of the electrocardiograph getting wet with sweat. Even in this case, the AT can be calculated based on a more accurate T wave height.
  • the exercise intensity is not limited to the heart rate, and may be changed depending on the type of exercise such as power, speed, and number of rotations and the acquired data.
  • the exercise performed by the subject is not limited to the incremental load test, and may be, for example, a random exercise. Even when the subject performs a random exercise, the T wave height ⁇ heart rate may be obtained from the subject's electrocardiogram waveform, and the relationship between the T wave height ⁇ heart rate and the exercise intensity may be obtained in the same manner.
  • the relationship with the exercise intensity is obtained using the data of the T wave height ⁇ heart rate of the subject.
  • the inflection point can be similarly extracted from the relationship with the exercise intensity, and the value of the corresponding exercise intensity can be calculated as AT.
  • the height of the R wave whose height changes according to the motion of the subject may be used as the feature quantity in the same manner as the T wave height.

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Abstract

嫌気性代謝閾値推定方法は、対象者が行う運動の運動強度を取得する第１取得ステップと、運動を行う対象者の心電波形を取得する第２取得ステップと、取得された心電波形から、予め定められた特徴量を取得する第３取得ステップと、予め定められた特徴量と取得された運動強度との関係に基づいて、対象者のＡＴを推定する推定ステップと、を備え、推定ステップは、取得された運動強度に対する、予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する運動強度に基づいて、対象者のＡＴを推定することを特徴とする。

Description

嫌気性代謝閾値推定方法および装置
　本発明は、嫌気性代謝閾値推定方法および装置に関し、特に心電波形を用いて嫌気性代謝閾値を推定する技術に関する。
　スポーツや日常生活において、対象者の運動状態を管理することで適切なトレーニングをすることが可能になる。対象者の運動状態を管理するための値として嫌気性代謝閾値（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ：ＡＴ、以下「ＡＴ」という。）が知られている。
　ＡＴは有酸素運動から無酸素運動に切り替わる転換点となる運動強度のことである（例えば、非特許文献１参照）。ＡＴよりも高い運動強度で対象者がトレーニングすると無酸素運動の能力が向上し、ＡＴよりも低い運動強度で対象者がトレーニングすると有酸素運動の能力が向上するといわれている。
　従来から、ＡＴは様々な方法で測定されており、乳酸値を基準とした場合は乳酸性閾値（Ｌａｃｔａｔｅ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ：ＬＴ、以下「ＬＴ」という。）と呼ばれる。また、呼気中の炭酸ガス濃度を基準とした場合におけるＡＴは換気性閾値（Ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒｙ　ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ：ＶＴ、以下「ＶＴ」という。）と呼ばれる。
ｈｔｔｐ：／／ｓｕｇｐ．ｗａｋａｓａｔｏ．ｊｐ／Ｍａｔｅｒｉａｌ／Ｍｅｄｉｃｉｎｅ／ｃａｉ／ｔｅｘｔ／ｓｕｂｊｅｃｔ０２／ｎｏ８／ｈｔｍｌ／ｓｅｃｔｉｏｎ９．ｈｔｍｌ（２０１８年３月１日検索） ｈｔｔｐｓ：／／ｊａ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／％Ｅ５％ＢＦ％８３％Ｅ９％９Ｂ％ＢＢ％Ｅ５％９Ｂ％Ｂ３（２０１８年３月７日検索） ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｒｄｉａｃ．ｊｐ／ｖｉｅｗ．ｐｈｐ？ｌａｎｇ＝ｊａ＆ｔａｒｇｅｔ＝ｎｏｒｍａｌ＿ｅｃｇ＿ｐａｔｔｅｒｎ．ｘｍｌ（２０１８年３月７日検索）
　しかし、従来のＬＴの測定では、少量ではあるが採血が必要となるためＬＴを常時計測することは困難である。また、従来のＶＴの測定では、呼気ガスを収集するマスクおよび大型の装置が必要となり、ＶＴを簡易に測定することが困難である。そのため、従来の技術では、簡易にＡＴを測定することができなかった。
　本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、より簡易に対象者のＡＴを推定することができる嫌気性代謝閾値推定方法および装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決するために、本発明に係る嫌気性代謝閾値推定方法は、対象者が行う運動の運動強度を取得する第１取得ステップと、運動を行う前記対象者の心電波形を取得する第２取得ステップと、取得された前記心電波形から、予め定められた特徴量を取得する第３取得ステップと、前記予め定められた特徴量と取得された前記運動強度との関係に基づいて前記対象者の嫌気性代謝閾値を推定する推定ステップと、を備え、前記推定ステップは、取得された前記運動強度に対する前記予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する運動強度に基づいて前記対象者の前記嫌気性代謝閾値を推定することを特徴とする。
　また、本発明に係る嫌気性代謝閾値推定装置は、対象者が行う運動の運動強度を取得する運動強度取得部と、運動を行う前記対象者の心電波形を取得し、その心電波形から予め定められた特徴量を取得する特徴量取得部と、前記予め定められた特徴量と取得された前記運動強度との関係に基づいて前記対象者の嫌気性代謝閾値を推定する推定部と、を備え、前記推定部は、取得された前記運動強度に対する前記予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する運動強度に基づいて前記対象者の前記嫌気性代謝閾値を推定することを特徴とする。
　本発明によれば、運動を行う対象者の心電波形における予め定められた特徴量と、対象者が行う運動の運動強度との関係から、運動強度に対するその特徴量の変化における屈曲点を抽出し、屈曲点の情報に基づいてＡＴを算出する。そのため、より簡易に対象者のＡＴを推定することができる。
図１は、本発明の原理を説明するための図である。 図２は、本発明の実施の形態に係るＡＴ推定装置の原理を説明するための図である。 図３は、本発明の実施の形態に係るＡＴ推定装置の原理を説明するための図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るＡＴ推定装置の機能構成を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態に係るＡＴ推定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態に係るＡＴ推定方法を説明するためのフローチャートである。
　以下、本発明の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。
　［発明の原理］
　図１は、心電波形を示す図である（非特許文献２および非特許文献３参照）。本発明の実施の形態に係るＡＴ推定方法は、対象者の心電波形から指標となる予め定められた特徴量を抽出し、その特徴量に基づいて対象者の運動状態を管理するためのＡＴを推定する。
　本実施の形態に係るＡＴ推定方法では、図１に示す心電波形に含まれる特徴的な波形や波形間隔のうち、Ｔ波の高さを心電波形（心電図）の特徴量として用いる（非特許文献１および非特許文献２参照）。
　図２は、漸増負荷試験により取得したＴ波高さと心拍数との積（Ｔ波高さ×心拍数）と運動強度の関係を示す図である。本実施の形態では、運動強度として心拍数（Ｈｅａｒｔ　Ｒａｔｅ　Ｒｅｓｅｒｖｅ：ＨＲＲ）からカルボーネン法によって計算した値が用いられる。なお、運動強度とは、運動を行う対象者の身体能力を基準とした運動の激しさを表す尺度である。
　図２の点線に示すように、運動強度が８０％となる近辺にて、グラフに屈曲点がみられることがわかる。このＴ波高さ×心拍数の値が屈曲する点における運動強度がＡＴとなることが実験により示された。
　図３は、Ｔ波高さ×心拍数を用いて算出したＡＴと、呼気ガス測定器によって測定したＡＴとをそれぞれ心拍数（ｂｐｍ）に換算して比較した図である。図３において、縦軸は本実施の形態に係るＡＴ推定方法により推定されたＡＴであり、横軸は呼気ガス測定器によって測定したＡＴである。
　図３に示すように、相関関数がＲ＝０．８６であり、ｐ＜０．０５であることから、Ｔ波高さ×心拍数で算出されたＡＴと呼気ガス測定器によって測定されたＡＴとは、有意な正の相関関係がある。このことから、本実施の形態に係るＡＴ推定方法は、Ｔ波高さ×心拍数と運動強度との関係において、Ｔ波高さ×心拍数の値が屈曲する点を見つけることで、ＡＴが推定できることがわかる。
　［実施の形態］
　以下、本発明に係るＡＴ推定方法を実施するためのＡＴ推定装置１について詳細に説明する。
　図４は、第１の実施の形態に係るＡＴ推定装置１の機能構成を示すブロック図である。ＡＴ推定装置１は、生体情報取得部１１、記憶部１２、推定部１３、および出力部１４を備える。
　ＡＴ推定装置１は、対象者が漸増負荷試験のような運動強度が徐々に上がる運動を行ったときのＴ波高さ×心拍数と運動強度との関係を求める。ＡＴ推定装置１は、Ｔ波高さ×心拍数の値が屈曲する点を抽出し、その屈曲点における運動強度をＡＴとして算出する。前述したように、屈曲点はＴ波高さ×心拍数と運動強度との関係において、運動強度の値が８０％となる付近、具体的には、図２に示すように５０～９０％の範囲内に存在する。
　生体情報取得部１１は、心拍数取得部（運動強度取得部）１１１およびＴ波高さ取得部（特徴量取得部）１１２を備える。
　生体情報取得部１１は、対象者の心拍および心電に関する情報を、対象者に装着された外部の心拍計および心電計の機能を備える生体センサ（図示しない）などから取得する。このとき、生体情報取得部１１は、上述した実験結果から、対象者において運動強度が徐々に増加する運動を開始してから、その運動強度が９０％程度までの期間にわたる心拍および心電に関する情報を取得すればよい。
　心拍数取得部１１１は、対象者に装着された生体センサから、対象者が運動強度を徐々に上げる漸増負荷試験のような運動を行う期間にわたる心拍数を取得する。取得された心拍数のデータは、記憶部１２に記憶される。
　Ｔ波高さ取得部１１２は、対象者に装着された生体センサで測定された対象者の心電波形から、その心電波形におけるＴ波高さのデータを取得する。また、Ｔ波高さ取得部１１２は、取得した対象者のＴ波高さの値に、心拍数取得部１１１によって取得された心拍数を掛けた値（Ｔ波高さ×心拍数）を求める。Ｔ波高さ取得部１１２が求めたＴ波高さ×心拍数のデータは、記憶部１２に記憶される。
　また、Ｔ波高さ取得部１１２は、対象者の心電波形から、図１に示すように、Ｒ波のピーク値とＳ波のピーク値までの高さを示すＲＳ高さを取得して、Ｔ波高さをＲＳ高さで規格化することができる。Ｔ波高さ取得部１１２は、ＲＳ高さで規格化して補正されたＴ波高さに基づいて、Ｔ波高さ×心拍数を求めることができる。あるいは、Ｔ波高さ取得部１１２は、Ｔ波高さをＲ波高さ、またはＳ波深さで規格化して用いてもよい。
　記憶部１２は、生体情報取得部１１によって取得された対象者の心拍数およびＴ波高さ×心拍数のデータを記憶する。
　推定部１３は、屈曲点処理部１３１およびＡＴ算出部１３２を備える。
　推定部１３は、生体情報取得部１１によって取得された対象者の心拍数およびＴ波高さ×心拍数のデータに基づいて、対象者のＡＴを推定する。
　屈曲点処理部１３１は、心拍数取得部１１１によって取得された対象者の心拍数のデータとＴ波高さ取得部１１２によって求められたＴ波高さ×心拍数のデータを記憶部１２から読み出して、Ｔ波高さ×心拍数と運動強度との関係を求める。このとき、図２で示したような関係が求められる。
　また、屈曲点処理部１３１は、対象者におけるＴ波高さ×心拍数と運動強度との関係から、心拍数取得部１１１によって取得された心拍数に対するＴ波高さ×心拍数の変化における屈曲点を抽出する。屈曲点は、運動強度が５０～９０％の範囲に存在する。屈曲点処理部１３１は、Ｔ波高さ×心拍数の値の屈曲点に対応する対象者の運動強度を求めて記憶部１２に記憶する。
　ＡＴ算出部１３２は、屈曲点処理部１３１によって抽出された屈曲点における対象者の運動強度に基づいて、対象者のＡＴを算出する。
　より詳細には、ＡＴ算出部１３２は、屈曲点処理部１３１によって抽出された屈曲点における対象者の運動強度をＡＴとして算出する。
　ＡＴ算出部１３２は、算出された対象者のＡＴの値を記憶部１２に記憶する。
　出力部１４は、推定部１３によって推定された対象者のＡＴなどの情報を出力する。より具体的には、出力部１４は、表示画面などにおいて、ＡＴ算出部１３２によって算出されたＡＴの値を表示する。
　［ＡＴ推定装置のハードウェア構成］
　次に、上述した機能構成を有するＡＴ推定装置１のハードウェア構成について図５のブロック図を参照して説明する。
　図５に示すように、ＡＴ推定装置１は、バス１０１を介して接続されるＣＰＵ１０３と主記憶装置１０４とを有する演算装置１０２、通信制御装置１０５、センサ１０６、外部記憶装置１０７、表示装置１０８を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。
　ＣＰＵ１０３と主記憶装置１０４とは、演算装置１０２を構成する。主記憶装置１０４には、ＣＰＵ１０３が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。演算装置１０２によって、図４に示した推定部１３を含むＡＴ推定装置１の各機能が実現される。
　通信制御装置１０５は、ＡＴ推定装置１と各種外部電子機器との間を通信ネットワークＮＷにて接続するための制御装置である。通信制御装置１０５は、対象者に装着された後述のセンサ１０６から通信ネットワークＮＷを介して心拍数や心電波形のデータを受信してもよい。
　センサ１０６は、例えば、心拍計および心電計などの生体センサによって実現される。センサ１０６は、対象者が運動を行う期間にわたって、例えば、対象者の胸部や手首などに装着され、対象者の心拍数および心電波形を測定する。例えば、胸部に装着されるセンサ１０６は、図示しない電極で心電波形を測定し、さらにその変化から心拍を検出し、心拍と心拍との間の間隔から一分間当たりの拍動回数を心拍数として測定する。
　外部記憶装置１０７は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。外部記憶装置１０７には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。外部記憶装置１０７は、データ記憶部１０７ａ、プログラム格納部１０７ｂ、図示しないその他の格納装置で、例えば、この外部記憶装置１０７内に格納されているプログラムやデータなどをバックアップするための格納装置などを有することができる。
　データ記憶部１０７ａには、センサ１０６で測定された対象者の心電波形と心拍数に関する情報が記憶されている。データ記憶部１０７ａは、図４で示した記憶部１２に対応する。
　プログラム格納部１０７ｂには、本実施の形態における心拍数やＴ波高さの取得処理や、屈曲点処理、ＡＴ算出処理などのＡＴの推定に必要な処理を実行するための各種プログラムが格納されている。
　表示装置１０８は、ＡＴ推定装置１の表示画面を構成し、出力部１４として機能する。表示装置１０８は液晶ディスプレイなどによって実現される。
　［ＡＴ推定装置の動作］
　次に、上述した本発明のＡＴ推定方法を実施するためのＡＴ推定装置１の動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。まず、図示しない心拍計および心電計の機能を有する生体センサが対象者の胸部や手首などに装着され、対象者は漸増負荷試験のような徐々に運動強度が増加するように設定された運動を開始する。運動を開始してから、対象者における運動強度が、例えば、９０％を超える程度までの期間にわたって、生体センサにより対象者の心拍数と心電波形が計測される。
　心拍数取得部１１１は、対象者が運動を実施する期間にわたる心拍数のデータを取得する（ステップＳ１）。次に、Ｔ波高さ取得部１１２は、対象者が運動を実施する期間にわたる心電波形のデータを取得し、その心電波形のデータからＴ波高さのデータを取得する（ステップＳ２）。
　次に、Ｔ波高さ取得部１１２は、心電波形のデータからＲ波のピーク値からＳ波のピーク値までのＲＳ高さを取得して、ＲＳ高さで規格化したＴ波高さに基づきＴ波高さ×心拍数のデータを求める（ステップＳ３）。なお、Ｔ波高さ取得部１１２は、外部の生体センサで求められたＴ波高さの測定値またはＴ波高さ×心拍数の値、あるいは、ＲＳ高さで規格化されたＴ波高さ×心拍数の値を取得する構成を採用してもよい。
　次に、屈曲点処理部１３１は、取得されたＴ波高さ×心拍数と心拍数で換算された運動強度との関係を求める（ステップＳ４）。屈曲点処理部１３１が求めた対象者のＴ波高さ×心拍数と運動強度との関係において、Ｔ波高さ×心拍数の値が屈曲する屈曲点を抽出し、そのＴ波高さ×心拍数の屈曲点の値に対応する運動強度を求める（ステップＳ５）。前述したように、屈曲点は運動強度が５０～９０％の範囲において抽出されることに基づいて、運動強度の値について５０～９０％の範囲のみを用いることも可能である。
　次に、ＡＴ算出部１３２は、ステップＳ４で求められたＴ波高さ×心拍数の値の屈曲点となる運動強度の値に基づいて、ＡＴを算出する（ステップＳ６）。すなわち、ＡＴ算出部１３２は、屈曲点となる運動強度の値を、ＡＴとして求める。なお、算出された対象者のＡＴは、出力部１４によって出力される。また、出力部１４は、ＡＴとして求めた運動強度は他の指標、例えば心拍数（ｂｐｍ）やパワー（Ｗａｔｔ）などに変換して出力しても良い。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、対象者の心電波形におけるＴ波高さを特徴量として用いる。また、Ｔ波高さ×心拍数と運動強度との関係に基づいて、運動強度が５０～９０％程度の範囲内でみられるＴ波高さ×心拍数の値の屈曲点での運動強度の値から対象者のＡＴを推定する。そのため、採血や大型な装置を必要とせず、より簡易に対象者のＡＴを推定することができる。
　また、上述したように屈曲点が抽出される可能性のより高い運動強度の値の範囲５０～９０％のデータを用いてＡＴを算出することで、ＡＴを算出する際の計算量を削減することができる。
　また、Ｔ波高さをＲＳ高さ、Ｒ波の高さ、またはＳ波の深さによる規格化で補正するので、例えば、心電計の電極が汗などで水濡れしたことによってノイズが含まれる場合であってもより正確なＴ波高さに基づいてＡＴを算出することができる。
　なお、説明した実施の形態では、心拍数（ＨＲ）から計算した運動強度を用いる場合について説明した。しかし、運動強度は、心拍数に限られず、パワー、スピード、回転数など運動の種類や取得データによってその種類を変えてもよい。
　また、説明した実施の形態では、対象者が漸増負荷試験のような運動を実施し、その実施期間にわたる心拍数や心電波形に関するデータが取得される場合について説明した。しかし、対象者が行う運動は、漸増負荷試験に限られず、例えば、ランダムな運動であってもよい。対象者がランダムな運動を行った場合においても、対象者の心電波形からＴ波高さ×心拍数を求め、同様にＴ波高さ×心拍数と運動強度との関係を求めればよい。
　また、説明した実施の形態では、対象者のＴ波高さ×心拍数のデータを用いて運動強度との関係を求めた。しかし、Ｔ波のみを用いても同様に運動強度との関係から屈曲点を抽出し、対応する運動強度の値をＡＴとして算出できる。
　また、同様に、Ｔ波高さと同じように対象者の運動によって高さが変化するＲ波の高さを特徴量として用いてもよい。
　以上、本発明の嫌気性代謝閾値推定方法および嫌気性代謝閾値推定装置における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。
　１…ＡＴ推定装置、１１…生体情報取得部、１２…記憶部、１３…推定部、１４…出力部、１１１…心拍数取得部、１１２…Ｔ波高さ取得部、１３１…屈曲点処理部、１３２…ＡＴ算出部、１０１…バス、１０２…演算装置、１０３…ＣＰＵ、１０４…主記憶装置、１０５…通信制御装置、１０６…センサ、１０７…外部記憶装置、１０７ａ…データ記憶部、１０７ｂ…プログラム格納部、１０８…表示装置、ＮＷ…通信ネットワーク。

Claims (9)

  1. 　対象者が行う運動の運動強度を取得する第１取得ステップと、
    　運動を行う前記対象者の心電波形を取得する第２取得ステップと、
    　取得された前記心電波形から、予め定められた特徴量を取得する第３取得ステップと、
    　前記予め定められた特徴量と取得された前記運動強度との関係に基づいて前記対象者の嫌気性代謝閾値を推定する推定ステップと、
    　を備え、
    　前記推定ステップは、取得された前記運動強度に対する前記予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する運動強度に基づいて前記対象者の前記嫌気性代謝閾値を推定する
    　ことを特徴とする嫌気性代謝閾値推定方法。
  2. 　請求項１に記載の嫌気性代謝閾値推定方法において、
    　前記予め定められた特徴量は、心電波形に含まれるＴ波の高さであることを特徴とする嫌気性代謝閾値推定方法。
  3. 　請求項１に記載の嫌気性代謝閾値推定方法において、
    　前記予め定められた特徴量は、心電波形に含まれるＴ波の高さ×心拍数であることを特徴とする嫌気性代謝閾値推定方法。
  4. 　請求項２または請求項３に記載の嫌気性代謝閾値推定方法において、
    　前記第３取得ステップは、心電波形に含まれるＲ波のピーク値からＳ波のピーク値までのＲＳ高さを取得し、前記Ｔ波の高さを前記ＲＳ高さ、前記Ｒ波の高さ、または前記Ｓ波の深さのいずれかを用いて前記Ｔ波の高さを規格化する
    　ことを特徴とする嫌気性代謝閾値推定方法。
  5. 　請求項１に記載の嫌気性代謝閾値推定方法において、
    　前記予め定められた特徴量は、心電波形に含まれるＲ波の高さであることを特徴とする嫌気性代謝閾値推定方法。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の嫌気性代謝閾値推定方法において、
    　前記第１取得ステップで取得される前記運動強度は、心拍数から計算した運動強度の値であることを特徴とする嫌気性代謝閾値推定方法。
  7. 　請求項１から６のいずれか１項に記載の嫌気性代謝閾値推定方法において、
    　前記推定ステップは、前記予め定められた特徴量と取得された前記運動強度との関係において、前記運動強度の値が５０％から９０％の範囲に存在する前記屈曲点を用いて、前記対象者の前記嫌気性代謝閾値を推定することを特徴とする嫌気性代謝閾値推定方法。
  8. 　対象者が行う運動の運動強度を取得する運動強度取得部と、
    　運動を行う前記対象者の心電波形を取得し、その心電波形から予め定められた特徴量を取得する特徴量取得部と、
    　前記予め定められた特徴量と取得された前記運動強度との関係に基づいて前記対象者の嫌気性代謝閾値を推定する推定部と、
    　を備え、
    　前記推定部は、取得された前記運動強度に対する前記予め定められた特徴量の変化における屈曲点に対応する運動強度に基づいて前記対象者の前記嫌気性代謝閾値を推定する
    　ことを特徴とする嫌気性代謝閾値推定装置。
  9. 　請求項８に記載の嫌気性代謝閾値推定装置において、
    　前記予め定められた特徴量は、心電波形に含まれるＴ波の高さであることを特徴とする嫌気性代謝閾値推定装置。
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