特許 7493811 生体情報測定装置、生体情報測定方法および生体情報測定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-24

(45)【発行日】2024-06-03

(54)【発明の名称】生体情報測定装置、生体情報測定方法および生体情報測定プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/22 20060101AFI20240527BHJP

【ＦＩ】

A61B5/22

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021514224

(86)(22)【出願日】2020-04-16

(86)【国際出願番号】 JP2020016762

(87)【国際公開番号】W WO2020213689

(87)【国際公開日】2020-10-22

【審査請求日】2023-04-07

(31)【優先権主張番号】P 2019078637

(32)【優先日】2019-04-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】598015084

【氏名又は名称】学校法人福岡大学

(74)【代理人】

【識別番号】100197642

【弁理士】

【氏名又は名称】南瀬 透

(74)【代理人】

【識別番号】100099508

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 久

(74)【代理人】

【識別番号】100182567

【弁理士】

【氏名又は名称】遠坂 啓太

(74)【代理人】

【識別番号】100219483

【弁理士】

【氏名又は名称】宇野 智也

(72)【発明者】

【氏名】上原 吉就

(72)【発明者】

【氏名】松田 拓朗

(72)【発明者】

【氏名】田上 友季也

【審査官】福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－２１４４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３９６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１８１４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００２９３１８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０００５６９６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１２／０５００８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】Raquel Bailon et al.，Influence of Running Stride Frequency in Heart Rate Variability Analysis During Treadmill Exercise Testing，IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING，2013年07月，VOL.60,NO.7，PP.1796-1805

【文献】佐野 友香 他，リアルタイムでの心拍解析を用いたトレーニングシステムの解析，第５８回 システム制御情報学会 研究発表講演会講演論文集 ［ＣＤ－ＲＯＭ］，2014年05月21日

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定者の運動時の拍動を採取した心拍データに基づいて心拍数を示すＨＲ値を計測する心拍計数手段と、
前記心拍データの心拍変動周波数をパワースペクトル解析して低周波成分の積分値であるＬＦ値を算出する解析手段と、
少なくとも、前記被測定者の運動強度に対する、前記ＨＲ値を前記ＬＦ値で除算したＨＲ／ＬＦ値を求める手段を含む検出手段とを備えた生体情報測定装置。

【請求項2】

前記検出手段は、運動強度に対して求めたＨＲ／ＬＦ値が予め設定された基準により急増するポイントを検出する請求項１記載の生体情報測定装置。

【請求項3】

前記解析手段は、パワースペクトル解析による高周波成分の積分値であるＨＦ値を算出
し、
前記検出手段は、前記被測定者の運動強度に対する、前記ＨＦ値の対数を直線近似した第１近似直線を求めるとともに、前記被測定者の運動強度に対する、求めたＨＲ／ＬＦ値の対数を直線近似した第２近似直線を求め、前記第１近似直線と前記第２近似直線の第１交点を検出する請求項１または２記載の生体情報測定装置。

【請求項4】

前記検出手段は、前記被測定者の運動強度に対する、前記ＬＦ値を前記ＨＦ値で除算したＬＦ／ＨＦ値の対数を直線近似した第３近似直線を求め、前記第１近似直線と前記第３近似直線との第２交点を検出する請求項３記載の生体情報測定装置。

【請求項5】

被測定者の運動時の拍動の状況を心拍計数手段により採取した心拍データに基づいて心拍数を示すＨＲ値を計測するステップと、
前記心拍データの心拍変動周波数を解析手段によりパワースペクトル解析して低周波成分の積分値であるＬＦ値を算出するステップと、
前記被測定者の運動強度に対する前記ＨＲ値を前記ＬＦ値で除算したＨＲ／ＬＦ値を求める検出手段により検出するステップとを含む生体情報測定方法。

【請求項6】

コンピュータを、
被測定者の運動時の拍動を採取した心拍データに基づいて心拍数を示すＨＲ値を計測する心拍計数手段、
前記心拍データの心拍変動周波数をパワースペクトル解析して低周波成分の積分値であるＬＦ値を算出する解析手段、
前記被測定者の運動強度に対する、前記ＨＲ値を前記ＬＦ値で除算したＨＲ／ＬＦ値を求める検出手段として機能させる生体情報測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、運動中、リアルタイムに被測定者の運動強度を測定できる生体情報測定装置、生体情報測定方法および生体情報測定プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

健康増進、生活習慣の予防・治療、トレーニングを目的として運動が行われる。身体に負荷を掛ける運動は、負荷（強度）が不足するようであれば効果が得られ難い。また、反対に、過度な負荷は身体への悪影響が懸念される。安全で効果的な運動強度の決定には、乳酸性作業域値（ＬＴ）や換気性作業閾値（ＶＴ）を測定して判断されることが推奨されている。しかし、これらの測定を行うためには熟練した技術や高価な機器が必要であるため、広く普及することが困難である。

【0003】

例えば、特許文献１に、各々の被験者が自己の体力等に応じて最適な運動量で運動できるようにした、運動負荷の測定装置が知られている。

【0004】

この特許文献１に記載の運動負荷の測定装置は、運動状態にある被験者の心拍間隔の変動を検出して被験者の運動負荷を検出する。
この測定装置は、運動状態にある被験者の心拍間隔の変動をフーリエ変換して得られるパワースペクトルから、高い高周波帯域の積分値（ＨＦpower）と低い低周波帯域の積分値（ＬＦpower）を検出し、ＨＦpowerから、被験者の運動負荷を検出するというものである。
また、ＨＦpower（ＨＦ値）とＬＦpower（ＬＦ値）の比率から運動強度を検出したり、ＨＦ値と、ＬＦ値とＨＦ値の比率を、運動負荷を示す運動指数に変換し、ＨＦ値から換算された運動指数と、ＬＦ値とＨＦ値の比率で換算された運動指数とを加算し、加算された運動指数から運動負荷を検出したりしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００７－１８１４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載の運動負荷の測定装置では、副交感神経の活動が反映されるＨＦ値から運動負荷を検出したり、交感神経の活動が反映されるＬＦ値とＨＦ値の比率（ＬＦ／ＨＦ値）から運動負荷を検出したりしている。しかし、ＨＦ値やＬＦ／ＨＦ値は、運動負荷に対して急激に減少したり増加したり変化するものではない。そのため、運動強度に応じた体調の変化や健康状態の管理を示す指標としては適していない。

【0007】

図７に示すように、運動強度が上昇すると、交感神経が活発になることで、心拍数が上昇する。心拍数は最適運動強度を超えても緩やかに上昇する。これは、心拍数の上昇として、血圧変化を感知した圧受容器が交感神経を制御することで、心拍数の急激な上昇を抑制しているものと推定される。そのため、圧受容器の影響を排除した心拍数は、最適運動強度を超えると急激に上昇するものと推測される。

【0008】

従って、交感神経の活動を示す新しい指標を導入できれば、激しい運動を行うときだけでなく、日頃の生活においても、体を動かすときに、拍動を採取した心拍データから、交感神経の活動の状況を把握することで、体調の変化や健康状態の管理を行うことができる。

【0009】

そこで本発明は、交感神経の活動を示す新しい指標を導入することで、健康管理に重要な生体情報を得ることが可能な生体情報測定装置、生体情報測定方法および生体情報測定プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

発明者らは、被測定者の心拍数（ＨＲ値）に対する補正値として、心拍変動周波数をパワースペクトル解析して低周波成分の積分値（ＬＦ値）で除算した値が、交感神経の活動を表す新たな指標となることを見出し、発明するに至った。

【0011】

すなわち、本発明の生体情報測定装置は、被測定者の運動時の拍動を採取した心拍データに基づいて心拍数を示すＨＲ値を計測する心拍計数手段と、前記心拍データの心拍変動周波数をパワースペクトル解析して低周波成分の積分値であるＬＦ値を算出する解析手段と、少なくとも、前記被測定者の運動強度に対する、前記ＨＲ値を前記ＬＦ値で除算したＨＲ／ＬＦ値を求める手段を含む検出手段とを備えたことを特徴とする。

【0012】

本発明の生体情報測定方法は、被測定者の運動時の拍動の状況を心拍計数手段により採取した心拍データに基づいて心拍数を示すＨＲ値を計測するステップと、前記心拍データの心拍変動周波数を解析手段によりパワースペクトル解析して低周波成分の積分値であるＬＦ値を算出するステップと、前記被測定者の運動強度に対する前記ＨＲ値を前記ＬＦ値で除算したＨＲ／ＬＦ値を求める検出手段により検出するステップとを含むことを特徴とする。

【0013】

本発明の生体情報測定プログラムは、コンピュータを、被測定者の運動時の拍動を採取した心拍データに基づいて心拍数を示すＨＲ値を計測する心拍計数手段、前記心拍データの心拍変動周波数をパワースペクトル解析して低周波成分の積分値であるＬＦ値を算出する解析手段、前記被測定者の運動強度に対する、前記ＨＲ値を前記ＬＦ値で除算したＨＲ／ＬＦ値を求める検出手段として機能させることを特徴とする。

【0014】

本発明によれば、心拍計数手段が心拍数を示すＨＲ値を計測し、解析手段が心拍変動周波数を高周波成分の積分値であるＨＦ値と、低周波成分の積分値であるＬＦ値とを算出し、検出手段が、被測定者の運動強度に対する、ＨＲ値をＬＦ値で除算したＨＲ／ＬＦ値を求める。そうすることで、運動強度に対するＨＲ／ＬＦ値の傾向を認識することで、健康管理に重要な生体情報を得ることが可能である。

【0015】

前記検出手段は、運動強度に対して求めたＨＲ／ＬＦ値が予め設定された基準により急増するポイントを検出するものとすることができる。そうすることで、このポイントを最適運動強度と推定することができる。

【0016】

発明者らは、ＨＦ値とＨＲ／ＬＦ値との両方を、１０を底とする対数とすることで、単位が異なるＨＦ値およびＨＲ／ＬＦ値を無次元量のように扱えることを発見した。
そのため、運動強度を横軸に、対数値を縦軸にしたグラフにすると、ＨＦ値とＨＲ／ＬＦ値の直線近似に交点が求められ、その交点が最適運動強度と一致または近い値となることがわかった。
そこで、前記解析手段は、パワースペクトル解析による高周波成分の積分値であるＨＦ値を算出し、前記検出手段は、前記被測定者の運動強度に対する、前記ＨＦ値の対数を直線近似することで求められる第１近似直線と、求めたＨＲ／ＬＦ値の対数から直線近似した第２近似直線との第１交点を検出するものとすることができる。
ＨＲ／ＬＦ値の対数は、漸増運動負荷中に直線的に上昇するため、第１近似直線と第２近似直線との第１交点を明確に求めることができるので、第１交点を最適運動強度として求めることができる。

【0017】

前記検出手段は、前記第１近似直線と、前記ＬＦ値を前記ＨＦ値で除算したＬＦ／ＨＦ値の対数を直線近似することで求められる第３近似直線との第２交点を検出し、第１交点と第２交点とが示す運動強度の範囲を検出することができる。
第１交点により示された最適運動強度に、第２交点により幅を持たせることにより、第１交点が最適運動強度から少し外れている場合でも、最適運動強度に幅（範囲）を持たせることで、個人差がある最適運動強度をその範囲に含ませることができる。従って、最適運動強度の検出について、正確性を更に向上させることができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、ＨＲ／ＬＦ値は、漸増運動負荷中に直線的に上昇するため、第１近似直線と第２近似直線との第１交点を明確に求めることができるため、第１交点を最適運動強度として求めることができるので、最適運動強度の検出の正確性を向上させることができる

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施の形態に係る生体情報測定装置により運動負荷を測定する被測定者を示す図である。

【図2】図１に示す生体情報測定装置の構成を説明するための図である。

【図3】運動強度に対する、ＨＲ値、ＨＦ値、ＬＦ値、ＬＦ／ＨＦ値、ＨＲ／ＬＦ値の傾向を説明するための図である。

【図4】運動強度を横軸に、血中乳酸値とＨＲ／ＬＦ値とを縦軸にしたグラフである。

【図5】運動強度を横軸に、ＨＦ値の対数およびＨＲ／ＬＦ値の対数を縦軸にしたグラフであり、（Ａ）は、血中乳酸値を測定して乳酸性作業域値（ＬＴ）が検出されたときの運動負荷を１００％、（Ｂ）は、呼気ガスからを酸素摂取量および二酸化炭素排出量を測定して換気性作業閾値（ＶＴ）が検出されたときの運動負荷を１００％（最適運動強度）としたものである。

【図6】図５に示すグラフに、ＬＦ／ＨＦ値の対数による近似直線（第３近似直線）を重ねたグラフである。

【図7】心拍数と交感神経との関係を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る生体情報測定装置を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、生体情報測定装置１は、被測定者が運動負荷器具Ａを用いて負荷運動したときの状態を測定して、健康管理に重要な生体情報を測定するものである。運動負荷器具Ａは、例えば、自転車エルゴメーターとすることができる。また、運動負荷器具は、トレッドミルを使用することでも可能である。更に、運動負荷としては、実際に路上を走ったり、踏み台を昇降したりすることでもよい。

【0021】

図２に示すように、生体情報測定装置１は、心拍採取手段１０と、演算制御手段２０とを備えている。
心拍採取手段１０は、被測定者から拍動を採取して心拍データとして出力するものである。心拍採取手段１０は、例えば、アームエレクトロニクス社製のＬＲＲ－０３またはＨＲＲ－０１が使用できる。心拍採取手段１０は、測定電極１１と、心拍データ記録手段１２とを備えている。

【0022】

測定電極１１は、被測定者に貼り付けられる心電図電極である。
心拍データ記録手段１２は、測定電極１１からのアナログ信号をデジタル信号に変換して記憶手段に格納しながら、演算制御手段２０へ出力する。

【0023】

演算制御手段２０は、心拍データに基づいて被測定者の最適運動強度を検出するコンピュータである。このコンピュータは、生体情報測定プログラムを動作させることで、生体情報測定装置１の演算制御手段２０として機能する。
演算制御手段２０は、心拍計数手段２１と、解析手段２２と、演算手段２３と、検出手段２４と、入力手段２５と、表示手段２６と、記憶手段２７とを備えている。

【0024】

心拍計数手段２１は、心拍データに基づいて心拍数を示すＨＲ値を計測する。
解析手段２２は、心拍データの心拍変動周波数をパワースペクトル解析して、高周波成分の積分値であるＨＦ値と低周波成分の積分値であるＬＦ値とを出力する。
演算手段２３は、ＨＲ値の補正としてＨＲ値をＬＦ値により除算したＨＲ／ＬＦ値を算出する。また、演算手段２３は、ＬＦ値をＨＦ値で除したＬＦ／ＨＦ値を算出する。

【0025】

検出手段２４は、運動強度に対して求めたＨＲ／ＬＦ値が急増するポイントを検出する。急増するポイントは、ＨＲ／ＬＦ値が予め設定された基準により大きいときのＨＲ／ＬＦ値から検出することが可能である。このとき、ＨＲ／ＬＦ値と基準値とを単純に比較して超えたか否かを判定してもよいし、運動強度に対するＨＲ／ＬＦ値の微分が基準値を超えたか否かを判定するようにしてもよい。
また、検出手段２４は、被測定者の運動強度に対するＨＦ値の対数を直線近似することで求められる第１近似直線と、ＨＲ／ＬＦ値の対数を直線近似することで求められる第２近似直線との第１交点を検出する。また、検出手段２４は、第１近似直線と、ＬＦ／ＨＦ値を直線近似することで求められる第３近似直線との第２交点を検出する。

【0026】

入力手段２５は、生体情報測定プログラムを開始したり、停止したり、結果を表示手段２６へ表示させることを指示したりする。入力手段２５は、キーボードやマウスとすることができる。また、表示手段２６は、ＣＲＴ、ＬＣＤ、有機ＥＬディスプレイとすることができる。
記憶手段２７は、各データが読み書き可能な不揮発性メモリである。記憶手段２７としては、大容量で高速アクセスが可能なハードディスク装置を採用することができる。
この記憶手段２７には、心拍データ、ＨＲ値、ＨＦ値、ＬＦ値、ＨＲ／ＬＦ値、ＬＦ／ＨＦ値が格納される他、ＯＳや生体情報測定プログラム、設定情報などが格納される。

【0027】

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る生体情報測定装置１の動作状態と測定方法について、図面に基づいて説明する。

【0028】

被測定者に貼り付けた測定電極１１から入力され、心拍データ記録手段１２により取得された心拍データは、心拍採取手段１０から演算制御手段２０へ出力される。
演算制御手段２０では、まず心拍計数手段２１が被測定者から採取した心拍データに基づいて心拍数を示すＨＲ値を計測する。

【0029】

次に、解析手段２２が、心拍データから心拍変動周波数のパワースペクトルを算出する。このパワースペクトルは、心拍データを最大エントロピー法に基づいて演算して得ることができる。また、パワースペクトルは、心拍データを高速フーリエ変換して得ることができる。
次に、解析手段２２が、低周波数帯域（０．００４Ｈｚ以上、０．１５Ｈｚ未満）と、高周波数帯域（０．１５Ｈｚ以上、０．４Ｈｚ以下）とのそれぞれのパワースペクトルを積分する。そして、解析手段２２が、低周波成分をＬＦ値、高周波成分をＨＦ値として算出する。

【0030】

次に、演算手段２３が、ＨＲ／ＬＦ値と、ＨＲ／ＬＦ値の対数と、ＬＦ／ＨＦ値と、ＬＦ／ＨＦ値の対数とを算出する。
そして、検出手段２４が、運動強度に対するＨＲ／ＬＦ値が所定値（予め設定された基準）より大きいときのＨＲ／ＬＦ値を検出する。
検出手段２４が、ＨＲ／ＬＦ値が所定値より大きいことを検出すると、運動強度と、運動強度に対するＨＲ／ＬＦ値とを示すグラフや表を測定結果として、表示手段２６に表示したり、図示しない印刷装置により印刷したりして出力する。

【0031】

また、検出手段２４が、被測定者の運動強度に対する、ＨＦ値の対数の近似直線（第１近似直線）を求める。また、検出手段２４が、ＨＲ／ＬＦ値の近似直線（第２近似直線）を求める。そして、検出手段２４が、第１近似直線と第２近似直線との第１交点を検出することで、この第１交点を最適運動強度とした測定結果を表示手段２６に表示したり、図示しない印刷装置により印刷したりして出力する。

【0032】

図３に示すように、心拍数（ＨＲ値）は、運動強度の上昇に伴って上昇するが、副交感神経の活動を示すＨＦ値による第１近似直線との交点を求めるために、心拍数の対数を算出して近似直線を求めると、この近似直線は、変化が現れない、ほぼ水平な近似直線となる。
また、一般的な交感神経活性の指標であるＬＦ／ＨＦ値は、十分な活性化や活性の急増が認められず、また、そのばらつきも多いことが明らかである。
そこで、発明者らは、この心拍数（ＨＲ値）を自律神経全体（交感神経＋副交感神経）の活性化指標であるＬＦ値で補正することにより求めた新規の交感神経指標としてＨＲ／ＬＦ値を用いることを見出した。

【0033】

（実施例）
ここで、女性の大学生８名を被測定者として、生体情報測定装置１により運動強度を測定したときの実施例を説明する。
測定者は、被測定者である女性の大学生が運動負荷器具Ａである自転車エルゴメーターに乗り、拍動を測定するための測定電極１１を、被測定者の前胸部および腹部の３カ所に貼って、負荷運動としてＲａｍｐ式漸増運動負荷試験により測定した。

【0034】

また、測定者は、運動強度を測定するために、負荷運動中の被測定者から血液を採取して血中乳酸値を測定すると共に、質量分析装置を用いて呼気ガスを採取して酸素摂取量および二酸化炭素排出量を算出した。呼気ガスの分析には、アルコシステム社製のＡＲＣＯ－２０００を使用した。
負荷運動量は、血中乳酸値を測定するときの乳酸性作業域値では８２．７±１８．５Ｗ、酸素摂取量および二酸化炭素排出量を測定するときの換気性作業閾値では８３．８±５．８Ｗであった。

【0035】

測定結果をグラフにして図４に示す。
図４は、運動強度を横軸に、ＨＲ／ＬＦ値と血中乳酸値とを縦軸にしたものである。各点は、一人の被験者の数値を示す。
図４から、ポイントＰが示す９０ＷからＨＲ／ＬＦ値が急増していることが判る。
９０ＷのＨＲ／ＬＦ値は１６．１であった。９０Ｗに至る前の７０Ｗでは１．６，８０Ｗでは３．０であった。また、１００Ｗでは６４．８、１１０Ｗでは４０．５であった。
被験者は、このポイントＰにより、交感神経が活発に活動し始めるときの運動強度として把握することができる。また、ポイントＰの運動強度を最適運動強度と推定することができる。
そのため、被測定者は、図４に示すグラフのような、運動強度に対するＨＲ／ＬＦ値の傾向を認識することで、運動に対する計画を立てるときに役立てたり、日常生活における活動による身体への影響を把握したりすることができる。
このように、交感神経の活動を示す新しい指標として、ＨＲ／ＬＦ値を導入すれば、健康管理に重要な生体情報を得ることが可能である。

【0036】

図５（Ａ）および同図（Ｂ）は、運動強度を横軸に、ＨＦ値の対数およびＨＲ／ＬＦ値の対数を縦軸にしたものである。各点は、平均値を示すもので、標準偏差をエラーバーにより示している。
図５（Ａ）に示すグラフは、運動強度について、血中乳酸値を測定して乳酸性作業域値（ＬＴ）が検出されたときの運動負荷を１００％（最適運動強度）としている。

【0037】

図５（Ａ）のグラフからＨＦ値の対数による第１近似直線Ｌ１１は、以下の式１により表すことができる。
Ｙ＝－０．０１８Ｘ＋２．５０３（相関係数Ｒ＝０．９９５）・・・（式１）
また、図５（Ａ）のグラフからＨＲ／ＬＦ値による第２近似直線Ｌ２１は、以下の式２により表すことができる。
Ｙ＝０．０２０Ｘ－１．１７４（相関係数Ｒ＝０．９８２）・・・（式２）
従って、式１による第１近似直線Ｌ１１と、式２による第２近似直線Ｌ２１との第１交点Ｐ１は、ＬＴによる運動負荷１００％に位置していることから、この第１交点Ｐ１は、ほぼ最適運動強度を示していることがわかる。

【0038】

図５（Ｂ）に示すグラフは、運動強度について、呼気ガスからを酸素摂取量および二酸化炭素排出量を測定して換気性作業閾値（ＶＴ）が検出されたときの運動負荷を１００％（最適運動強度）としている。

【0039】

図５（Ｂ）のグラフからＨＦ値による第１近似直線Ｌ１２は、以下の式３により表すことができる。
Ｙ＝－０．０２０Ｘ＋２．６２０（相関係数Ｒ＝０．９９７）・・・（式３）
また、図５（Ｂ）のグラフからＨＲ／ＬＦ値による第２近似直線Ｌ２２は、以下の式４により表すことができる。
Ｙ＝０．０２１Ｘ－１．２２４（相関係数Ｒ＝０．９９４）・・・（式４）
従って、式３による第１近似直線Ｌ１２と、式４による第２近似直線Ｌ２２との第１交点Ｐ２は、ＶＴによる運動負荷１００％であることから、この第１交点Ｐ２はほぼ最適運動強度を示していることがわかる。
このように、ＨＲ／ＬＦ値の対数（第２近似直線Ｌ２１，Ｌ２２）は、漸増運動負荷中に直線的に上昇することが、図５（Ａ）および同図（Ｂ）より明らかであり、ＨＦ値の対数（第１近似直線Ｌ１１，Ｌ１２）との間に明確に第１交点Ｐ１，Ｐ２を求めることができる。

【0040】

従って、検出手段２４が、第１近似直線Ｌ１１，Ｌ１２を示す式１，式３と、第２近似直線Ｌ２１，Ｌ２２を示す式２，式４とから第１交点Ｐ１，Ｐ２を求めることで、ＬＴやＶＴを測定しなくても、正確に最適運動強度を求めることができる。
従って、負荷運動中に被測定者から採血したり、呼気ガスを採取するためのマスクを被測定者が装着したりする必要がないため、非侵襲的な測定が可能である。

【0041】

検出手段２４は、図５（Ａ）および同図（Ｂ）に示すグラフに、交感神経の活動が反映されるＬＦ／ＨＦ値の対数による近似直線（第３近似直線）を重ねるようにして、図６（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように第１近似直線Ｌ１１，Ｌ１２と第３近似直線Ｌ３１，Ｌ３２との第２交点Ｐ３，Ｐ４を求めることができる。
なお、図６（Ａ）に示すグラフから第３近似直線Ｌ３１は、以下の式５により表すことができる。
Ｙ＝－０．０００１Ｘ＋０．５８４（Ｒ＝０．０３４）・・・（式５）
また、図６（Ｂ）に示すグラフから第３近似直線Ｌ３２は、以下の式６により表すことができる。
Ｙ＝０．００２Ｘ＋０．４９６（Ｒ＝０．５８０）・・・（式６）

【0042】

図６（Ａ）は、図５（Ａ）に第３近似直線Ｌ３１を重ねたものである。図６（Ａ）からもわかるように、乳酸性作業域値（ＬＴ）を運動強度１００％としたときに、第１近似直線Ｌ１１と第３近似直線Ｌ３１との第２交点Ｐ３は、運動強度約１１０％を指している。
また、図６（Ｂ）からもわかるように、換気性作業閾値（ＶＴ）を運動強度１００％としたときに、第１近似直線Ｌ１２と第３近似直線Ｌ３２との第２交点Ｐ４は、運動強度約１０５％を指している。

【0043】

このことから、最適運動強度は、第１近似直線Ｌ１１，Ｌ１２と、第２近似直線Ｌ２１，Ｌ２２との第１交点Ｐ１，Ｐ２と、第１近似直線Ｌ１１，Ｌ１２と、第３近似直線Ｌ３１，Ｌ３２との第２交点Ｐ３，Ｐ４とにより示される運動強度の範囲とすることができる。
そして、この運動強度の範囲を、検出手段２４が、表示手段２６に表示したり、図示しない印刷装置により印刷したりして出力することで、被測定者は、その範囲内に最適運動強度が含まれることを認識することができる。

【0044】

従って、第１交点Ｐ１，Ｐ２により示された最適運動強度に、第２交点Ｐ３，Ｐ４により幅（範囲）を持たせることにより、第１交点が最適運動強度から少し外れていても、個人差がある最適運動強度をその範囲に含ませることができる。従って、最適運動強度の検出について、正確性を更に向上させることができる。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は、最適運動強度が精度よく検出することができるため、健康増進、生活習慣の予防・治療、トレーニングに最適である。

【符号の説明】

【0046】

１ 生体情報測定装置
１０ 心拍採取手段
１１ 測定電極
１２ 心拍データ記録手段
２０ 演算制御手段
２１ 心拍計数手段
２２ 解析手段
２３ 演算手段
２４ 検出手段
２５ 入力手段
２６ 表示手段
２７ 記憶手段
Ａ 運動負荷器具
Ｌ１１，Ｌ１２ 第１近似直線
Ｌ２１，Ｌ２２ 第２近似直線
Ｌ３１，Ｌ３２ 第３近似直線
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４ 交点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】