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特開2024-60742上限運動強度の推定方法、トレーニング方法、運動指示装置、及び上限運動強度の推定システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024060742
(43)【公開日】2024-05-07
(54)【発明の名称】上限運動強度の推定方法、トレーニング方法、運動指示装置、及び上限運動強度の推定システム
(51)【国際特許分類】
A61B 5/22 20060101AFI20240425BHJP
A61B 5/1455 20060101ALI20240425BHJP
A61B 5/02 20060101ALI20240425BHJP
A61B 5/0245 20060101ALI20240425BHJP
A63B 71/06 20060101ALI20240425BHJP
A63B 69/00 20060101ALI20240425BHJP
【ＦＩ】
A61B5/22 100
A61B5/1455
A61B5/02 310A
A61B5/0245 200
A63B71/06 J
A63B71/06 T
A63B69/00 C
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022168216
(22)【出願日】2022-10-20
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-04-11
(71)【出願人】
【識別番号】593106918
【氏名又は名称】株式会社ファンケル
(74)【代理人】
【識別番号】100162396
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 泰之
(74)【代理人】
【識別番号】100194803
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 理弘
(72)【発明者】
【氏名】阿部 征次
(72)【発明者】
【氏名】廣石 亮一
(72)【発明者】
【氏名】三宅 亜依
【テーマコード（参考）】
4C017
4C038
【Ｆターム（参考）】
4C017AA09
4C017AA10
4C017AA12
4C017AC26
4C017BC11
4C038KK01
4C038KL05
4C038KL07
(57)【要約】
【課題】上限運動強度の推定方法と推定システム、この推定方法で推定した上限運動強度を指標として運動を行うトレーニング方法、個人の上限運動強度を指標として上限運動強度となる運動強度を指示することのできる運動指示装置の提供。
【解決手段】被験者に、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求め、ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定する工程と、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、を有し、前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定する上限運動強度の推定方法と、この推定方法が実現可能な推定システム、ならびに、この推定方法を利用したトレーニング方法と運動指示装置。
【選択図】なし
【解決手段】被験者に、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求め、ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定する工程と、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、を有し、前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定する上限運動強度の推定方法と、この推定方法が実現可能な推定システム、ならびに、この推定方法を利用したトレーニング方法と運動指示装置。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被験者に、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求め、ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定する工程と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定方法。
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定方法。
【請求項2】
前記最適運動強度を、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度、または、血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度とする請求項１に記載の上限運動強度の推定方法。
【請求項3】
請求項１または２に記載の推定方法で推定した上限運動強度を指標として、運動を行うことを特徴とするトレーニング方法。
【請求項4】
請求項１または２に記載の推定方法で推定した上限運動強度における生体情報値を記憶する記憶手段と、
前記生体情報値を測定可能な測定手段と、
前記測定手段で測定した生体情報値と、前記上限運動強度における生体情報値とを対比して、運動強度を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出された運動強度を指示する指示手段と、
を有することを特徴とする運動指示装置。
前記生体情報値を測定可能な測定手段と、
前記測定手段で測定した生体情報値と、前記上限運動強度における生体情報値とを対比して、運動強度を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出された運動強度を指示する指示手段と、
を有することを特徴とする運動指示装置。
【請求項5】
前記測定手段が、血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定が可能であり、
前記指示手段が、前記測定手段からの生体情報値に関する情報に基づいて運動負荷量を指示することが可能であり、
前記演算手段が、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出することが可能であることを特徴とする請求項４に記載の運動指示装置。
前記指示手段が、前記測定手段からの生体情報値に関する情報に基づいて運動負荷量を指示することが可能であり、
前記演算手段が、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出することが可能であることを特徴とする請求項４に記載の運動指示装置。
【請求項6】
ウェアラブル端末であることを特徴とする請求項４に記載の運動指示装置。
【請求項7】
血中酸素濃度（ＳｐＯ２）を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で測定するとともに、脈拍数を測定する測定部と、
Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示する指示部と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出する演算部と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定システム。
Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示する指示部と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出する演算部と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定システム。
【請求項8】
前記最適運動強度を、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度、または、血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度とする請求項７に記載の上限運動強度の推定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、上限運動強度の推定方法、トレーニング方法、運動指示装置、及び上限運動強度の推定システムに関する。
【背景技術】
【0002】
筋力、心肺能力等の体力が高いほど健康度と生存率が高く、死亡率が低いことが、多くの報告で明らかとなっている（非特許文献１，２）。筋力、心肺能力等の体力を向上させるためには、中強度以上の運動をする必要があり、例えば、強度が不足する運動は継続しても体力は向上しない。個人ごとに中強度の運動は異なるが、有酸素運動から無酸素運動へと切り替わる無酸素性作業閾値（ＡＴ）は、すべての人で中強度の運動となることが知られている。
ＡＴは、運動強度の増加に伴い血液中の乳酸濃度が急激に増加し始める乳酸性作業閾値（ＬＴ）、または、運動強度の増加に伴い呼気中の二酸化炭素の増加率が一段と高くなる換気性作業閾値（ＶＴ）と一致する。従来、これらを測定するには、呼気分析機器を用いた検査法と血中乳酸濃度を用いた方法の２つがゴールデンスタンダード法として知られている。ゴールデンスタンダード法による測定は、徐々に運動強度を強めながら、個人の最大強度、すなわち、動けなくなる寸前まで運動する必要があり、被験者の体力的、精神的負担が大きい。さらに、血中乳酸濃度は、非侵襲的に推定する方法も提案（特許文献１、２等）されているが、正確な値を測定するには血液の採取が必要であるため痛みを伴う。また、呼気中の二酸化炭素濃度を測定するには、呼気ガス測定装置と接続したマウスピースを通じて呼吸を行いながら運動する必要があり、専門家の元で高価な特殊測定装置を用いなければならない（特許文献３）。ゴールデンスタンダード法によるＡＴの測定は、指導者の監視と指導の元で動けなくなる寸前まで運動する必要があり、特殊な機器が必要であり、採血が必要となる場合もあるため、病院や体育系大学、研究機関等でしか実施できなかった。
本出願人は、特許文献４において、個人の最大強度まで運動する必要のない、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に測定した血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値から、ＡＴに相当する最適運動強度を推定する方法を提案している。
ＡＴは、運動強度の増加に伴い血液中の乳酸濃度が急激に増加し始める乳酸性作業閾値（ＬＴ）、または、運動強度の増加に伴い呼気中の二酸化炭素の増加率が一段と高くなる換気性作業閾値（ＶＴ）と一致する。従来、これらを測定するには、呼気分析機器を用いた検査法と血中乳酸濃度を用いた方法の２つがゴールデンスタンダード法として知られている。ゴールデンスタンダード法による測定は、徐々に運動強度を強めながら、個人の最大強度、すなわち、動けなくなる寸前まで運動する必要があり、被験者の体力的、精神的負担が大きい。さらに、血中乳酸濃度は、非侵襲的に推定する方法も提案（特許文献１、２等）されているが、正確な値を測定するには血液の採取が必要であるため痛みを伴う。また、呼気中の二酸化炭素濃度を測定するには、呼気ガス測定装置と接続したマウスピースを通じて呼吸を行いながら運動する必要があり、専門家の元で高価な特殊測定装置を用いなければならない（特許文献３）。ゴールデンスタンダード法によるＡＴの測定は、指導者の監視と指導の元で動けなくなる寸前まで運動する必要があり、特殊な機器が必要であり、採血が必要となる場合もあるため、病院や体育系大学、研究機関等でしか実施できなかった。
本出願人は、特許文献４において、個人の最大強度まで運動する必要のない、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に測定した血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値から、ＡＴに相当する最適運動強度を推定する方法を提案している。
【0003】
ここで、ＡＴより強度な運動強度の基準として、代謝性アシドーシスが原因で著しい過呼吸が発生する前に持続できる上限の運動強度である呼吸性代償開始点（ＲＣＰ）がある。ＡＴ以上の運動強度により血中の二酸化炭素の増加率が一段と高くなるが、更に運動強度を増加させて行くと、それに伴い血中の二酸化炭素濃度も並行して上昇していく。この運動強度の増加に並行して増加した血中の二酸化炭素を、呼吸回数を増加させて積極的に排出し始める開始点を呼吸性代償開始点（ＲＣＰ）という。
ＲＣＰを上限として、ＡＴ～ＲＣＰの範囲かつ、ＲＣＰでの運動強度の８０～９５％程度の強度の運動を行うことで、スポーツ選手等の非常に高いレベルでの運動能力を欲する者にとって、効率的に、身体能力を向上できることが知られている。
このＲＣＰも、呼気分析機器を用いた方法がゴールデンスタンダード法として知られており、徐々に運動強度を強めながら、個人の最大強度、すなわち、動けなくなる寸前まで運動する必要があり、被験者の体力的、精神的負担が大きい。
ＲＣＰを上限として、ＡＴ～ＲＣＰの範囲かつ、ＲＣＰでの運動強度の８０～９５％程度の強度の運動を行うことで、スポーツ選手等の非常に高いレベルでの運動能力を欲する者にとって、効率的に、身体能力を向上できることが知られている。
このＲＣＰも、呼気分析機器を用いた方法がゴールデンスタンダード法として知られており、徐々に運動強度を強めながら、個人の最大強度、すなわち、動けなくなる寸前まで運動する必要があり、被験者の体力的、精神的負担が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平９－１２６９９５号公報
【特許文献2】特開２０１１－２３２３２０号公報
【特許文献3】特開２０１８－１３４２９４号公報
【特許文献4】特許第６９９０３３３号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】Ｂｌａｉｒ ＳＮ ｅｔ ａｌ．， Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｆｉｔｎｅｓｓ ａｎｄ ａｌｌ－ｃａｕｓｅ ｍｏｒｔａｌｉｔｙ． Ａｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｈｅａｌｔｈｙ ｍｅｎ ａｎｄ ｗｏｍｅｎ ＪＡＭＡ． １９８９； ２６２（１７）：２３９５－２４０１．
【非特許文献2】Ｊｏｎａｔｈａｎ Ｍｙｅｒｓ， Ｍａｎｉｓｈ Ｐｒａｋａｓｈ， Ｖｉｃｔｏｒ Ｆｒｏｅｌｉｃｈｅｒ， ｅｔ ａｌ．， Ｅｘｅｒｃｉｓｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ Ｍｏｒｔａｌｉｔｙ ａｍｏｎｇ Ｍｅｎ Ｒｅｆｅｒｒｅｄ ｆｏｒ Ｅｘｅｒｃｉｓｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ． Ｅｎｇｌ Ｊ Ｍｅｄ ２００２； ３４６：７９３－８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
個人の最大強度、すなわち、動けなくなる寸前まで運動する必要のない上限運動強度の推定方法と推定システム、この推定方法で推定した上限運動強度を指標として運動を行うトレーニング方法、個人の上限運動強度を指標として運動強度を指示することのできる運動指示装置と運動指示システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の課題を解決するための手段は以下の通りである。
１．被験者に、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求め、ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定する工程と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定方法。
２．前記最適運動強度を、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度、または、血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度とする１．に記載の上限運動強度の推定方法。
３．１．または２．に記載の推定方法で推定した上限運動強度を指標として、運動を行うことを特徴とするトレーニング方法。
４．１．または２．に記載の推定方法で推定した上限運動強度における生体情報値を記憶する記憶手段と、
前記生体情報値を測定可能な測定手段と、
前記測定手段で測定した生体情報値と、前記上限運動強度における生体情報値とを対比して、運動強度を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出された運動強度を指示する指示手段と、
を有することを特徴とする運動指示装置。
５．前記測定手段が、血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定が可能であり、
前記指示手段が、前記測定手段からの生体情報値に関する情報に基づいて運動負荷量を指示することが可能であり、
前記演算手段が、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出することが可能であることを特徴とする４．に記載の運動指示装置。
６．ウェアラブル端末であることを特徴とする４．に記載の運動指示装置。
７．血中酸素濃度（ＳｐＯ２）を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で測定するとともに、脈拍数を測定する測定部と、
Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示する指示部と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出する演算部と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定システム。
８．前記最適運動強度を、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度、または、血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度とする７．に記載の上限運動強度の推定システム。
１．被験者に、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求め、ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定する工程と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定方法。
２．前記最適運動強度を、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度、または、血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度とする１．に記載の上限運動強度の推定方法。
３．１．または２．に記載の推定方法で推定した上限運動強度を指標として、運動を行うことを特徴とするトレーニング方法。
４．１．または２．に記載の推定方法で推定した上限運動強度における生体情報値を記憶する記憶手段と、
前記生体情報値を測定可能な測定手段と、
前記測定手段で測定した生体情報値と、前記上限運動強度における生体情報値とを対比して、運動強度を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出された運動強度を指示する指示手段と、
を有することを特徴とする運動指示装置。
５．前記測定手段が、血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定が可能であり、
前記指示手段が、前記測定手段からの生体情報値に関する情報に基づいて運動負荷量を指示することが可能であり、
前記演算手段が、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出することが可能であることを特徴とする４．に記載の運動指示装置。
６．ウェアラブル端末であることを特徴とする４．に記載の運動指示装置。
７．血中酸素濃度（ＳｐＯ２）を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で測定するとともに、脈拍数を測定する測定部と、
Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示する指示部と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出する演算部と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定システム。
８．前記最適運動強度を、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度、または、血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度とする７．に記載の上限運動強度の推定システム。
【発明の効果】
【0008】
本発明により、簡単でありながらも正確に且つ経済性に優れた方法で、個人の上限運動強度を導くことができ、効率的な運動能力の向上に貢献できる。従来の方法で上限運動強度を導くためには、指導者の監視と指導の元で動けなくなる寸前まで運動する必要があり、体力的、精神的負担が大きい。本発明は、個人の最大強度での運動を要せずに正確に上限運動強度を求めることができるため、従来の方法と比較して頻繁に上限運動強度を知ることができる。本発明により、自身の上限運動強度を従来のゴールデンスタンダード法と比較して頻繁に求めることができるため、高いパフォーマンスを必要とするプロスポーツ選手やトップアマチュア選手等にとって、非常に画期的な発明である。また、競技選手に限らず、健康を意識して生活に運動習慣を取り入れる人々にとっても有用な発明である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
・推定方法と推定システム
本発明の上限運動強度の推定方法は、
被験者に、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求め、ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定する工程と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定することを特徴とする。
なお、本明細書において、「Ａ～Ｂ（Ａ、Ｂは数字）」との記載は、Ａ、Ｂの値を含む数値範囲、すなわち、Ａ以上Ｂ以下を意味する。
本発明の上限運動強度の推定方法は、
被験者に、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求め、ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定する工程と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定することを特徴とする。
なお、本明細書において、「Ａ～Ｂ（Ａ、Ｂは数字）」との記載は、Ａ、Ｂの値を含む数値範囲、すなわち、Ａ以上Ｂ以下を意味する。
【0010】
血中酸素濃度（ＳｐＯ２）とは、動脈血液中の赤血球ヘモグロビンが酸素と結合している比率である。ＳｐＯ２は、測定装置（パルスオキシメーター）を指先や手首等に装着するだけで測定することができる。本発明の上限運動強度の推定方法は、非侵襲的であるため、被験者への負担が小さい。
【0011】
本発明の推定方法は、被験者に、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求める工程を有する。
Ｒａｍｐ負荷となる運動方法は特に制限されず、トレッドミル、自転車エルゴメーター、ステップ等を採用することができる。
ＳｐＯ２の測定値は、９０～１００％の少なくとも一部を含めばよく、その測定幅は２％以上であることが好ましく、３％以上であることがより好ましく、４％以上であることがさらに好ましく、５％以上であることがよりさらに好ましく、例えば、８９～１００％、９２～１００％、９４～１００％、９５～１００％、９６～１００％、９２～９９％、９４～９９％、９５～９９％等とすることができる。ＳｐＯ２測定範囲の下限値が低くなると、より正確に上限運動強度を推定することができるが、測定時の運動負担が大きくなる。そのため、被験者の性別、年齢、運動習慣の有無等に応じて、下限値を設定し、ＳｐＯ２の測定値が設定した下限値を下回ると測定を停止することが好ましい。特に、血中酸素濃度（ＳｐＯ２）が低くなるほど被験者への負担が大きいため、その下限値は９０％以上であることが好ましく、９２％以上であることがより好ましく、９４％以上であることがさらに好ましく、９６％以上であることがよりさらに好ましい。
Ｒａｍｐ負荷となる運動方法は特に制限されず、トレッドミル、自転車エルゴメーター、ステップ等を採用することができる。
ＳｐＯ２の測定値は、９０～１００％の少なくとも一部を含めばよく、その測定幅は２％以上であることが好ましく、３％以上であることがより好ましく、４％以上であることがさらに好ましく、５％以上であることがよりさらに好ましく、例えば、８９～１００％、９２～１００％、９４～１００％、９５～１００％、９６～１００％、９２～９９％、９４～９９％、９５～９９％等とすることができる。ＳｐＯ２測定範囲の下限値が低くなると、より正確に上限運動強度を推定することができるが、測定時の運動負担が大きくなる。そのため、被験者の性別、年齢、運動習慣の有無等に応じて、下限値を設定し、ＳｐＯ２の測定値が設定した下限値を下回ると測定を停止することが好ましい。特に、血中酸素濃度（ＳｐＯ２）が低くなるほど被験者への負担が大きいため、その下限値は９０％以上であることが好ましく、９２％以上であることがより好ましく、９４％以上であることがさらに好ましく、９６％以上であることがよりさらに好ましい。
【0012】
ＳｐＯ２等の測定は、連続的に行うこともできるが、運動しながら測定するため、測定装置がずれて正確な測定値が得られない場合がある。そのため、０．１～５秒程度の間隔で間欠的に測定した測定値を、１～３０秒程度の平均値または中央値としてまとめた値を用いることが好ましい。また、Ｒａｍｐ負荷では、運動負荷量が徐々に増加するため、測定する生体情報値は、一方方向のみに、例えば、ＳｐＯ２は減少する方向のみに、脈拍数は増加する方向のみに変化するのが通常であるので、通常とは逆の変化を示す値は用いない処理や、直前の測定値や測定前２～５点程度の測定値の平均値または中央値と比較して乖離率が例えば１０％以上の測定値は用いない処理等を行うことができる。
【0013】
本発明の推定方法は、ＳｐＯ２と同時に、脈拍数を測定する。さらに、本発明の推定方法は、ＳｐＯ２、脈拍数の他に、血圧、乳酸濃度（血中、汗中）、呼気中の二酸化炭素濃度等の１種、または２種以上の生体情報値を測定することもできる。
本発明の推定方法において、血中酸素濃度が９０％以上、かつ脈拍数が１８０拍／以下の範囲等の測定を行うことが、被験者への負担を抑えることができるため好ましい。
本発明の推定方法において、血中酸素濃度が９０％以上、かつ脈拍数が１８０拍／以下の範囲等の測定を行うことが、被験者への負担を抑えることができるため好ましい。
【0014】
本発明の推定方法は、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を決定する工程を有する。
運動負荷量が増加するにつれて、ＳｐＯ２は低下し、脈拍数は増加するため、ＳｐＯ２／脈拍数は低下傾向を示す。このＳｐＯ２／脈拍数が、最適運動強度を越えてから、ある点を超えると傾きが大きくなる屈曲点を有すること、この屈曲点が呼吸性代償開始点（ＲＣＰ）と近似することは、本発明者らによる新たな知見である。
運動負荷量が増加するにつれて、ＳｐＯ２は低下し、脈拍数は増加するため、ＳｐＯ２／脈拍数は低下傾向を示す。このＳｐＯ２／脈拍数が、最適運動強度を越えてから、ある点を超えると傾きが大きくなる屈曲点を有すること、この屈曲点が呼吸性代償開始点（ＲＣＰ）と近似することは、本発明者らによる新たな知見である。
【0015】
本発明の推定方法は、例えば、
血中酸素濃度（ＳｐＯ２）を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で測定するとともに、脈拍数を測定する測定部と、
Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示する指示部と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出する演算部と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定システムにより実現できる。
血中酸素濃度（ＳｐＯ２）を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で測定するとともに、脈拍数を測定する測定部と、
Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示する指示部と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出する演算部と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定システムにより実現できる。
【0016】
本発明の推定システムは、その他に、測定値を記憶する記憶部と、外部とデータをやり取りする通信部、指示内容を表示する表示部等を有することができる。また、記憶部や演算部の少なくとも一部は、通信部を通じて通信する外部サーバーで処理するクラウドシステムであってもよい。さらに、本発明の推定システムは、例えば、スマートフォン、スマートウォッチ、スマートグラス、イヤホン等のウェアラブルデバイスに、上限運動強度の推定機能を備えたアプリケーションをインストールすることにより、上記手段を実施可能となったものでもよい。本発明の推定システムは、指示部を備えたパルスオキシメーター等の測定装置と、例えば、スポーツジム等でのトレッドミルや自転車エルゴメーター等のトレーニング装置とを有線または無線で接続し、測定部（測定装置）で血中酸素濃度を測定しながら、指示部で運動装置、例えば、トレッドミルや自転車エルゴメーターのスピード、傾斜、抵抗等を指示して、運動負荷量がＲａｍｐ負荷となるように指示するようにして構成することができる。
【0017】
本発明の推定システムは、血中酸素濃度（ＳｐＯ２）を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求めるものであり、その測定幅は２％以上であることが好ましく、３％以上であることがより好ましく、４％以上であることがさらに好ましく、５％以上であることがよりさらに好ましく、例えば、８９～１００％、９２～１００％、９４～１００％、９５～１００％、９６～１００％、９２～９９％、９４～９９％、９５～９９％等とすることができる。本発明の推定システムは、被験者の年齢、性別、運動習慣の有無等に応じて、ＳｐＯ２の測定範囲を変更できることが好ましく、その下限値は９０％以上であることが好ましく、９２％以上であることがより好ましく、９４％以上であることがさらに好ましく、９６％以上であることがよりさらに好ましい。
本発明の推定システムは、ＳｐＯ２を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲、好ましい下限値は９２％以上であり、より好ましい下限値は９４％以上で測定するものであり、被験者の測定時の負担が抑えられている。また、本発明の推定システムは、血中酸素濃度が測定可能なパルスオキシメーター等の測定装置と、Ｒａｍｐ負荷が可能なトレーニング装置とを組み合わせて構成することができるため、専門家の指導の元に専門の測定装置を用いる必要がなく、例えば、スポーツジム等に導入することができる。
本発明の推定システムは、ＳｐＯ２を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲、好ましい下限値は９２％以上であり、より好ましい下限値は９４％以上で測定するものであり、被験者の測定時の負担が抑えられている。また、本発明の推定システムは、血中酸素濃度が測定可能なパルスオキシメーター等の測定装置と、Ｒａｍｐ負荷が可能なトレーニング装置とを組み合わせて構成することができるため、専門家の指導の元に専門の測定装置を用いる必要がなく、例えば、スポーツジム等に導入することができる。
【0018】
・屈曲点の決定方法
本発明において、算出したＳｐＯ２／脈拍数の屈曲点を決定する方法は特に制限されないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。
ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定し、脈拍数を独立変数、ＳｐＯ２を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）を従属変数とし、
最適運動強度を越えてから最初の測定点からｎ番目（ｎ≧２）までの測定点についての回帰直線１と、ｎ＋１番目の測定点からＮ番目の測定点（Ｎ≧ｎ＋２）についての回帰直線２の組み合わせにおいて、回帰直線１、２の残差平方和の和が最も小さくなるときの回帰直線１と２との交点、残差平方和の和が最も小さくなるときのｎ番目の測定点、ｎ＋１番目の測定点、その中間点（ｎ＋０．５）等を屈曲点として決定する方法。
本発明において、算出したＳｐＯ２／脈拍数の屈曲点を決定する方法は特に制限されないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。
ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定し、脈拍数を独立変数、ＳｐＯ２を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）を従属変数とし、
最適運動強度を越えてから最初の測定点からｎ番目（ｎ≧２）までの測定点についての回帰直線１と、ｎ＋１番目の測定点からＮ番目の測定点（Ｎ≧ｎ＋２）についての回帰直線２の組み合わせにおいて、回帰直線１、２の残差平方和の和が最も小さくなるときの回帰直線１と２との交点、残差平方和の和が最も小さくなるときのｎ番目の測定点、ｎ＋１番目の測定点、その中間点（ｎ＋０．５）等を屈曲点として決定する方法。
【0019】
この決定方法は、屈曲点が現れるまで運動する必要があるため、心拍数が、１４０拍／分まで測定することが好ましく、１５０拍／分まで測定することがより好ましく、１６０拍／分まで測定することがさらに好ましく、１８０拍／分まで測定することがよりさらに好ましい。ただし、その上限は、被検者の予測最大心拍数（２２０－年齢）の９０％以下であることが好ましく、８５％以下であることがより好ましく、８０％以下であることがより好ましい。
【0020】
この決定方法において、最適運動強度を越えてからＭ回目までの測定点において、最適運動強度を越えて最初の測定点からｍ番目までの測定点についての回帰直線１と、ｍ＋１番目の測定点からＭ回目までの測定点についての回帰直線２の組み合わせで回帰直線１、２の残差平方和の和が最も小さくなった場合、さらに運動を継続して得たＭ＋ｐ回までの測定点において、最初の測定点からｍ番目までの測定点についての回帰直線１と、ｍ＋１番目の測定点からＭ＋ｐ回目までの測定点についての回帰直線２’の組み合わせでも残差平方和の和が最も小さくなれば、そこで回帰直線１と２または１と２’との交点、残差平方和の和が最も小さくなるときのｍ番目の測定点、ｍ＋１番目の測定点、その中間点（ｍ＋０．５）等を屈曲点と決定し、それ以上の測定を停止することもできる。このようにして途中で測定を停止する場合、Ｍは５以上であることが好ましく、ｐは２以上であることが好ましい。また、１～ｍ回目、ｍ＋１～Ｍ回目の測定時間は、それぞれ２０秒間以上であることが好ましく、３０秒間以上であることがより好ましく、４０秒間以上であることがさらに好ましい。また、Ｍ～Ｍ＋ｐ回目までの測定時間は、１０秒間以上であることが好ましく、１５秒間以上であることがより好ましく、２０秒間以上であることがさらに好ましい。
本発明の推定方法は、所定の脈拍数の範囲内でのみ運動を行えばよく、動けなくなる寸前まで運動する必要はなく、被験者の体力的負担を小さくすることができる。
本発明の推定方法は、所定の脈拍数の範囲内でのみ運動を行えばよく、動けなくなる寸前まで運動する必要はなく、被験者の体力的負担を小さくすることができる。
【0021】
本発明の上限運動強度の推定方法および推定システムにおいて、最適運動強度を推定する方法は特に制限されないが、例えば、特許文献４に記載の被験者にＲａｍｐ負荷を与えたときの、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度、または、血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度として、推定することが好ましい。最適運動強度は、事前に推定することもできるが、上限運動強度と同時に推定することが、被験者の負担を軽減できるため好ましい。
（１）ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度を、最適運動強度として推定する場合
この場合、上記した屈曲点の決定方法と同様の方法で求めることができ、最初に現れる屈曲点を最適運動強度と推定し、この最適運動強度を越えてから現れる屈曲点（２回目の屈曲点）を上限運動強度として推定する。
（１）ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度を、最適運動強度として推定する場合
この場合、上記した屈曲点の決定方法と同様の方法で求めることができ、最初に現れる屈曲点を最適運動強度と推定し、この最適運動強度を越えてから現れる屈曲点（２回目の屈曲点）を上限運動強度として推定する。
【0022】
（２）血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度を、最適運動強度として推定する場合
無酸素性作業閾値（ＡＴ）は、有酸素運動から無酸素運動へと切り替わるポイントであり、ＡＴでは、運動継続／エネルギー産生に必要な酸素供給量が不足して体内の酸素濃度が低下し始める。そして、この下降開始点における運動強度は、ＡＴでの運動強度と近似しているため、下降開始点における運動強度を最適運動強度と推定することができる。
この下降開始点は、例えば、以下の方法２－１、２－２により決定することができる。
・下降開始点の決定方法２－１
ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定し、ＳｐＯ２の経時変化に基づいて下降開始点を決定する方法であって、
脈拍数が最初に目標脈拍数を超えた以降において、脈拍数が最初に目標脈拍数を超えたときのＳｐＯ２の値を基準値として、ＳｐＯ２の測定値がこの基準値より５秒間以上連続して低い値を示す領域の直前のＳｐＯ２の測定点を下降開始点として決定する方法。
無酸素性作業閾値（ＡＴ）は、有酸素運動から無酸素運動へと切り替わるポイントであり、ＡＴでは、運動継続／エネルギー産生に必要な酸素供給量が不足して体内の酸素濃度が低下し始める。そして、この下降開始点における運動強度は、ＡＴでの運動強度と近似しているため、下降開始点における運動強度を最適運動強度と推定することができる。
この下降開始点は、例えば、以下の方法２－１、２－２により決定することができる。
・下降開始点の決定方法２－１
ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定し、ＳｐＯ２の経時変化に基づいて下降開始点を決定する方法であって、
脈拍数が最初に目標脈拍数を超えた以降において、脈拍数が最初に目標脈拍数を超えたときのＳｐＯ２の値を基準値として、ＳｐＯ２の測定値がこの基準値より５秒間以上連続して低い値を示す領域の直前のＳｐＯ２の測定点を下降開始点として決定する方法。
【0023】
・下降開始点の決定方法２－２
ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定し、ＳｐＯ２の経時変化に基づいて下降開始点を決定する方法であって、
脈拍数が最初に目標脈拍数を超えた以降において、脈拍数が最初に目標脈拍数を超えたときのＳｐＯ２の値を基準値として、ＳｐＯ２の測定値がこの基準値より５秒間以上連続して低い値を示す領域におけるＳｐＯ２の最高値の測定点と最低値の測定点とを結ぶ直線と、前記領域以前の近似直線との交点を下降開始点として決定する方法。最高値の測定点もしくは最低値の測定点が２点以上存在する場合は、経時的に最初の値を測定点とする。
ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定し、ＳｐＯ２の経時変化に基づいて下降開始点を決定する方法であって、
脈拍数が最初に目標脈拍数を超えた以降において、脈拍数が最初に目標脈拍数を超えたときのＳｐＯ２の値を基準値として、ＳｐＯ２の測定値がこの基準値より５秒間以上連続して低い値を示す領域におけるＳｐＯ２の最高値の測定点と最低値の測定点とを結ぶ直線と、前記領域以前の近似直線との交点を下降開始点として決定する方法。最高値の測定点もしくは最低値の測定点が２点以上存在する場合は、経時的に最初の値を測定点とする。
【0024】
この方法２－１、２－２において、目標脈拍数は、有酸素運動をする基準として用いられている値等を用いることができ、例えば、カルボーネン法による目標心拍数｛（２２０－年齢－安静時心拍数）×（０．４～０．７）＋安静時心拍数｝の値や、これを簡素化した（２２０－年齢）×０．５～０．７の値等を用いることができ、さらに、単に１２０～１３０拍／分程度の値を用いることができる。
【0025】
方法２－１、２－２において、ＳｐＯ２の測定値が、基準値（脈拍数が目標脈拍数を最初に超えたときのＳｐＯ２の値）より低い値を示す秒数は、５秒間以上であればよい。この秒数が長くなるほど、傾向からずれた測定値に基づいて誤った下降開始点を決定する可能性は低くなるが、測定時間が長くなり、被験者の体力的負担が増加する。そのため、この秒数の下限は、８秒間以上であることが好ましく、１０秒間以上であることがより好ましく、この秒数の上限は、６０秒間以下であることが好ましく、５０秒間以下であることがより好ましく、４０秒間以下であることがさらに好ましい。
【0026】
また、一度の測定ミスによる誤判断を防ぐために、２回以上連続する複数回の測定値に基づいて判断することが好ましい。すなわち、ＳｐＯ２の測定値を、１～３０秒程度の平均値として測定している場合は、ＳｐＯ２の測定値（平均値）を算出する秒数×（測定回数－１）の値が５秒間以上であり、かつ２回以上連続する複数の測定点が、基準値よりも低い値となることが好ましい。
【0027】
・トレーニング方法
本発明のトレーニング方法は、上記推定方法で推定した上限運動強度を指標として、運動を行うことを特徴とする。
本発明の推定方法により、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点における運動強度を被験者の上限運動強度として推定することができる。そして、この推定した上限運動強度は、ＲＣＰでの運動強度と近似しているため、この上限運動強度を指標として、運動を行うトレーニング方法により、非常に高いレベルの運動能力が求められる者にとって、効率的な体力向上が可能である。より具体的には、最適運動強度～上限運動強度の範囲かつ、上限運動強度における運動強度の８０～９５％程度の運動強度でトレーニングを行うことが好ましく、８５～９５％程度の運動強度でトレーニングを行うことがさらに好ましく、９０～９５％程度の運動強度でトレーニングを行うことがよりさらに好ましい。
本発明のトレーニング方法は、上記推定方法で推定した上限運動強度を指標として、運動を行うことを特徴とする。
本発明の推定方法により、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点における運動強度を被験者の上限運動強度として推定することができる。そして、この推定した上限運動強度は、ＲＣＰでの運動強度と近似しているため、この上限運動強度を指標として、運動を行うトレーニング方法により、非常に高いレベルの運動能力が求められる者にとって、効率的な体力向上が可能である。より具体的には、最適運動強度～上限運動強度の範囲かつ、上限運動強度における運動強度の８０～９５％程度の運動強度でトレーニングを行うことが好ましく、８５～９５％程度の運動強度でトレーニングを行うことがさらに好ましく、９０～９５％程度の運動強度でトレーニングを行うことがよりさらに好ましい。
【0028】
・運動指示装置
本発明の運動指示装置は、本発明の推定方法で推定した上限運動強度における生体情報値を記憶する記憶手段と、この生体情報値を測定可能な測定手段と、測定手段で測定した生体情報値と、上限運動強度における生体情報値とを対比して、運動強度を指示する指示手段と、を有することを特徴とする。
本発明の運動指示装置は、その他に、メモリ等の記憶手段、通信手段、表示手段、ＣＰＵ等の演算手段、バッテリー等を有することができる。また、記憶手段や演算手段の少なくとも一部は、通信部を通じて通信する外部サーバーで処理することもできる。
本発明の運動指示装置の形態は特に制限されず、例えば、トレーニング装置に内蔵することもでき、トレーニング装置に接続する外部端末であってもよく、例えば、スマートフォン、スマートウォッチ、スマートグラス、イヤホン等に、アプリケーションをインストールすることにより、上記手段を実施可能となったものでもよい。これらの中で、スマートウォッチ、スマートグラス等のウェアラブル端末であることが好ましい。
本発明の運動指示装置は、本発明の推定方法で推定した上限運動強度における生体情報値を記憶する記憶手段と、この生体情報値を測定可能な測定手段と、測定手段で測定した生体情報値と、上限運動強度における生体情報値とを対比して、運動強度を指示する指示手段と、を有することを特徴とする。
本発明の運動指示装置は、その他に、メモリ等の記憶手段、通信手段、表示手段、ＣＰＵ等の演算手段、バッテリー等を有することができる。また、記憶手段や演算手段の少なくとも一部は、通信部を通じて通信する外部サーバーで処理することもできる。
本発明の運動指示装置の形態は特に制限されず、例えば、トレーニング装置に内蔵することもでき、トレーニング装置に接続する外部端末であってもよく、例えば、スマートフォン、スマートウォッチ、スマートグラス、イヤホン等に、アプリケーションをインストールすることにより、上記手段を実施可能となったものでもよい。これらの中で、スマートウォッチ、スマートグラス等のウェアラブル端末であることが好ましい。
【0029】
本発明の運動指示装置において、測定・記憶する生体情報値としては、ＳｐＯ２、脈拍数の他に、血圧、乳酸濃度（血中、汗中）、呼気中の二酸化炭素濃度等が挙げられ、１種または２種以上であってもよい。これらの中で、測定が容易なためＳｐＯ２と脈拍数を測定、記憶することが好ましい。
本発明の運動指示装置は、記憶手段が記憶する推定した上限運動強度における生体情報値と、測定手段が測定する生体情報値とを、演算手段が対比することで現在の運動強度と上限運動強度との差を算出し、目的に適した運動強度を算出することができる。この際、運動強度として、上限運動強度を指標として、弱い／同等／強い等を設定できることが好ましい。これにより、体調や、試合等までの日数等に応じて、目的に適した運動強度を選択することができる。そして、本発明の運動指示装置により指示された運動強度で運動することにより、使用者は、非常に効率的なトレーニングが可能である。
また、本発明の運動指示装置は、最適運動強度における生体情報値を記憶し、測定手段で測定した生体情報値と最適運動強度における生体情報値とを対比した運動強度を指示できることが好ましい。これにより、最適運動強度～上限運動強度での運動により得られる効果に応じて、様々な目的に適した運動強度を設定することができる。
本発明の運動指示装置は、記憶手段が記憶する推定した上限運動強度における生体情報値と、測定手段が測定する生体情報値とを、演算手段が対比することで現在の運動強度と上限運動強度との差を算出し、目的に適した運動強度を算出することができる。この際、運動強度として、上限運動強度を指標として、弱い／同等／強い等を設定できることが好ましい。これにより、体調や、試合等までの日数等に応じて、目的に適した運動強度を選択することができる。そして、本発明の運動指示装置により指示された運動強度で運動することにより、使用者は、非常に効率的なトレーニングが可能である。
また、本発明の運動指示装置は、最適運動強度における生体情報値を記憶し、測定手段で測定した生体情報値と最適運動強度における生体情報値とを対比した運動強度を指示できることが好ましい。これにより、最適運動強度～上限運動強度での運動により得られる効果に応じて、様々な目的に適した運動強度を設定することができる。
【0030】
さらに、本発明の運動指示装置は、測定手段が、ＳｐＯ２と脈拍数の測定が可能であり、指示手段が情報に基づいて運動負荷量を指示することが可能であり、演算手段が、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出することが可能であることが好ましい。
このような運動指示装置は、運動負荷量を指示し、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出することができるため、使用者の上限運動強度を推定することができる。そのため、例えば、本発明の運動指示装置が指示する推定された上限運動強度を指標とした強度でしばらく運動を続けたことにより身体能力が向上し、この運動強度では身体能力の向上があまり見込めなくなってしまった場合でも、最新の上限運動強度を求め、より負荷が高くなった運動強度での運動を行うことができる。この際、運動指示装置が、Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示できることが好ましく、また、運動負荷量の増加に伴い、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点から、最適運動強度の算出も可能であることが好ましい。
このような運動指示装置は、運動負荷量を指示し、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する屈曲点を算出することができるため、使用者の上限運動強度を推定することができる。そのため、例えば、本発明の運動指示装置が指示する推定された上限運動強度を指標とした強度でしばらく運動を続けたことにより身体能力が向上し、この運動強度では身体能力の向上があまり見込めなくなってしまった場合でも、最新の上限運動強度を求め、より負荷が高くなった運動強度での運動を行うことができる。この際、運動指示装置が、Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示できることが好ましく、また、運動負荷量の増加に伴い、ＳｐＯ２／脈拍数の挙動が変化する最初の屈曲点から、最適運動強度の算出も可能であることが好ましい。
【実施例0031】
（実施例）
運動負荷方法
使用機器：エルゴメーター
負荷方法：Ｒａｍｐ負荷法
エルゴメーター設定－クランクの回転数６０ｒｐｍ
サドルはペダルが下に来たときに被験者の膝が少し曲がる程度
安静条件－座位で２分間安静にする（エルゴメーター上で座位）
Ｗａｒｍ ｕｐ条件－５０ｗａｔｔで５分間
運動負荷条件－Ｒａｍｐ負荷漸増量 １０ｗａｔｔ／分
停止条件－下記のいずれかの条件を満たした時点で負荷を終了する
１）下肢疲労により６０ｒｐｍの運動が持続できなくなったとき
２）試験担当者が試験停止を判断したとき
３）ＳｐＯ２または脈拍数が、設定測定範囲を超えたとき
負荷単位：ｗａｔｔ
運動負荷方法
使用機器：エルゴメーター
負荷方法：Ｒａｍｐ負荷法
エルゴメーター設定－クランクの回転数６０ｒｐｍ
サドルはペダルが下に来たときに被験者の膝が少し曲がる程度
安静条件－座位で２分間安静にする（エルゴメーター上で座位）
Ｗａｒｍ ｕｐ条件－５０ｗａｔｔで５分間
運動負荷条件－Ｒａｍｐ負荷漸増量 １０ｗａｔｔ／分
停止条件－下記のいずれかの条件を満たした時点で負荷を終了する
１）下肢疲労により６０ｒｐｍの運動が持続できなくなったとき
２）試験担当者が試験停止を判断したとき
３）ＳｐＯ２または脈拍数が、設定測定範囲を超えたとき
負荷単位：ｗａｔｔ
【0032】
（ＳｐＯ２と脈拍数の測定）
パルスオキシメーター（ＮｅｌｌｃｏｒＴＭ Ｎ－ＢＳＪ（コヴィディエンジャパン株式会社））を用い、血中酸素濃度（ＳｐＯ２）と脈拍数を測定した。
ＳｐＯ２と脈拍数を４秒間隔で測定し、２０秒ごとの平均値とした。
ＳｐＯ２が９６～１００％の範囲内、かつ、脈拍数の上限１６０拍／分として実施した。
パルスオキシメーター（ＮｅｌｌｃｏｒＴＭ Ｎ－ＢＳＪ（コヴィディエンジャパン株式会社））を用い、血中酸素濃度（ＳｐＯ２）と脈拍数を測定した。
ＳｐＯ２と脈拍数を４秒間隔で測定し、２０秒ごとの平均値とした。
ＳｐＯ２が９６～１００％の範囲内、かつ、脈拍数の上限１６０拍／分として実施した。
【0033】
（呼気ガスパラメーターと心拍の測定）
測定機器：呼気ガス分析器 エアロモニタＡＥ－３１０ＳＲＣ（ミナト医科学）
心拍計 ＰＯＬＡＲ ［ポラール］ 心拍センサー Ｈ１０ Ｎ
測定方法：ミキシングチャンバー法
測定項目：二酸化炭素排出量（ＶＣＯ２：ｍｌ／ｍｉｎ）、酸素摂取量（ＶＯ２：ｍｌ／ｍｉｎ）、換気量（ＶＥ）、呼気終末酸素分圧（ＰＥＴＯ２）、呼気終末二酸化炭素分圧（ＰＥＴＣＯ２）、呼気終末酸素濃度（ＥＴＯ２）、呼気終末二酸化炭素濃度（ＥＴＣＯ２）、ガス交換比（Ｒ＝ＶＣＯ２／ＶＯ２）＊、酸素換気当量（ＶＥ／ＶＯ２）＊、二酸化炭素換気当量（ＶＥ／ＶＣＯ２）＊、心拍（ＨＲ：ｂｐｍ） ＊計算値
データ取得頻度：２０秒に１回
測定機器：呼気ガス分析器 エアロモニタＡＥ－３１０ＳＲＣ（ミナト医科学）
心拍計 ＰＯＬＡＲ ［ポラール］ 心拍センサー Ｈ１０ Ｎ
測定方法：ミキシングチャンバー法
測定項目：二酸化炭素排出量（ＶＣＯ２：ｍｌ／ｍｉｎ）、酸素摂取量（ＶＯ２：ｍｌ／ｍｉｎ）、換気量（ＶＥ）、呼気終末酸素分圧（ＰＥＴＯ２）、呼気終末二酸化炭素分圧（ＰＥＴＣＯ２）、呼気終末酸素濃度（ＥＴＯ２）、呼気終末二酸化炭素濃度（ＥＴＣＯ２）、ガス交換比（Ｒ＝ＶＣＯ２／ＶＯ２）＊、酸素換気当量（ＶＥ／ＶＯ２）＊、二酸化炭素換気当量（ＶＥ／ＶＣＯ２）＊、心拍（ＨＲ：ｂｐｍ） ＊計算値
データ取得頻度：２０秒に１回
【0034】
被験者Ａ～Ｅに記載の方法で運動負荷を与えながら、呼気ガスパラメーター、心拍、ＳｐＯ２、脈拍数とを測定した。被験者Ａ～ＤはＳｐＯ２９６％まで、被験者Ｅは６０ｒｐｍの運動が持続できなくなるまで、すなわち、被験者の最大強度まで実施した。
【0035】
・ゴールデンスタンダード法による呼吸性代償開始点（ＲＣＰ）の決定
Ｒａｍｐ負荷開始から停止までの２０秒ごとの測定値をプロットし、呼気ガスパラメーターを用いる従来のゴールデンスタンダード法により、最適運動強度を越えてＰＥＴＣＯ２が持続的な下降を開始する点、最適運動強度を越えてＶＥ／ＶＣＯ２が持続的な上昇を始める点、最適運動強度を越えてＶＣＯ２の増加速度を超えてＶＥが増加し始める点のそれぞれからＲＣＰを求めた。
Ｒａｍｐ負荷開始から停止までの２０秒ごとの測定値をプロットし、呼気ガスパラメーターを用いる従来のゴールデンスタンダード法により、最適運動強度を越えてＰＥＴＣＯ２が持続的な下降を開始する点、最適運動強度を越えてＶＥ／ＶＣＯ２が持続的な上昇を始める点、最適運動強度を越えてＶＣＯ２の増加速度を超えてＶＥが増加し始める点のそれぞれからＲＣＰを求めた。
【0036】
・本発明による屈曲点の決定
ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定し、
脈拍数を独立変数、ＳｐＯ２を脈拍数で除した値を従属変数とし、
最初の測定点からＮ番目（Ｎ≧２）までの測定点についての回帰直線Ａと、Ｎ＋１番目の測定点から最後の測定点についての回帰直線Ｂの組み合わせにおいて、２本回帰直線Ａ、Ｂの残差平方和の和が最も小さくなるときの、Ｎ＋１番目の測定点を最初の屈曲点とし、最適運動強度を推定した。
ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定し、
脈拍数を独立変数、ＳｐＯ２を脈拍数で除した値を従属変数とし、
最初の測定点からＮ番目（Ｎ≧２）までの測定点についての回帰直線Ａと、Ｎ＋１番目の測定点から最後の測定点についての回帰直線Ｂの組み合わせにおいて、２本回帰直線Ａ、Ｂの残差平方和の和が最も小さくなるときの、Ｎ＋１番目の測定点を最初の屈曲点とし、最適運動強度を推定した。
【0037】
推定した最適運動強度以降の測定点（Ｎ＋１番目から最後の測定点）のデータから、最適運動強度（Ｎ＋１番目）からＭ番目（Ｍ≧２）までの測定点についての回帰直線１と、Ｎ＋Ｍ＋２番目の測定点から最後の測定点についての回帰直線２の組み合わせにおいて、２本の回帰直線１、２の残差平方和の和が最も小さくなるときの、Ｎ＋Ｍ＋２番目の測定点を２回目の屈曲点とし、上限運動強度を推定した。
【0038】
上記した各方法で推定した上限運動強度における脈拍数を、呼気ガス分析によるゴールデンスタンダード法（ＧＳ法）で測定したＲＣＰにおける脈拍数とともに表１に示す。
【表1】
【0039】
いずれの被験者も、本発明の推定方法により推定した上限運動強度における脈拍数は、従来のゴールデンスタンダード法（ＧＳ法）で測定したＲＣＰにおける脈拍数と、非常に近い値であった。すなわち、本発明の推定方法により、ＧＳ法によるＲＣＰとして求めた上限運動強度と、ほぼ同等の上限運動強度を推定できることが確かめられた。
【0040】
ＳｐＯ２と脈拍数を、最適運動強度における脈拍数がＮｏ．４となる位置に揃えた結果を表２に示す。表２において、上限運動強度におけるＳｐＯ２と脈拍数を太字で表した。
【表2】
【0041】
被験者Ａ～Ｄは、ＳｐＯ２９６％以上の運動で、上限運動強度を推定することができた。
被験者Ｅは、個人の最大運動強度まで運動したが、その時のＳｐＯ２は９８．２％と比較的高い値であった。この結果から、被験者Ｅは足の筋力は限界であったものの、心肺能力には余力のある状態で上限運動強度を推定することができた。
被験者Ｅは、個人の最大運動強度まで運動したが、その時のＳｐＯ２は９８．２％と比較的高い値であった。この結果から、被験者Ｅは足の筋力は限界であったものの、心肺能力には余力のある状態で上限運動強度を推定することができた。
【手続補正書】
【提出日】2023-01-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被験者に、Ｒａｍｐ負荷を与えながら異なる運動負荷量毎に血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定値を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で求め、ＳｐＯ２と同時に脈拍数を測定する工程と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ ２ を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定方法。
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ ２ を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）の挙動が変化する屈曲点を決定する工程と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、前記被験者の上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定方法。
【請求項2】
前記最適運動強度を、ＳｐＯ
２
を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度、または、血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度とする請求項１に記載の上限運動強度の推定方法。
【請求項3】
請求項１または２に記載の推定方法で推定した上限運動強度を指標として、運動を行うことを特徴とするトレーニング方法。
【請求項4】
請求項１または２に記載の推定方法で推定した上限運動強度における生体情報値を記憶する記憶手段と、
前記生体情報値を測定可能な測定手段と、
前記測定手段で測定した生体情報値と、前記上限運動強度における生体情報値とを対比して、運動強度を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出された運動強度を指示する指示手段と、
を有することを特徴とする運動指示装置。
前記生体情報値を測定可能な測定手段と、
前記測定手段で測定した生体情報値と、前記上限運動強度における生体情報値とを対比して、運動強度を算出する演算手段と、
前記演算手段で算出された運動強度を指示する指示手段と、
を有することを特徴とする運動指示装置。
【請求項5】
前記測定手段が、血中酸素濃度（ＳｐＯ２）の測定が可能であり、
前記指示手段が、前記測定手段からの生体情報値に関する情報に基づいて運動負荷量を指示することが可能であり、
前記演算手段が、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ ２ を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）の挙動が変化する屈曲点を算出することが可能であることを特徴とする請求項４に記載の運動指示装置。
前記指示手段が、前記測定手段からの生体情報値に関する情報に基づいて運動負荷量を指示することが可能であり、
前記演算手段が、運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ ２ を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）の挙動が変化する屈曲点を算出することが可能であることを特徴とする請求項４に記載の運動指示装置。
【請求項6】
ウェアラブル端末であることを特徴とする請求項４に記載の運動指示装置。
【請求項7】
血中酸素濃度（ＳｐＯ２）を９０～１００％の少なくとも一部を含む範囲内で測定するとともに、脈拍数を測定する測定部と、
Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示する指示部と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ ２ を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）の挙動が変化する屈曲点を算出する演算部と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定システム。
Ｒａｍｐ負荷となる運動負荷量を指示する指示部と、
運動負荷量の増加に伴い、最適運動強度を越えて、ＳｐＯ ２ を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）の挙動が変化する屈曲点を算出する演算部と、
を有し、
前記屈曲点における運動強度を、上限運動強度であると推定することを特徴とする上限運動強度の推定システム。
【請求項8】
前記最適運動強度を、ＳｐＯ
２
を脈拍数で除した値（ＳｐＯ２／脈拍数）の挙動が変化する最初の屈曲点における運動強度、または、血中酸素濃度の測定値が下降傾向を示し始める下降開始点における運動強度とする請求項７に記載の上限運動強度の推定システム。