JPH0467454B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は生体の運動機能（運動能力）を測定す
る装置に関するものである。

従来技術 一般に、運動に反応して生じる循環器作動状態
の変動域は、循環機能が高い者の方がそうでない
者よりも、大きい。また、変動の経時的変化は循
環機能の優劣等によつて種々の型を示す。このた
め、たとえば、一定の運動の前後、或いは一定の
運動の直後および一定時間経過後の脈拍数をそれ
ぞれ測定し、それらの脈拍数変化と標準値との比
較に基づいて運動機能を把持していた。

発明が解決すべき問題点 しかしながら、斯る従来の運動機能の把握方式
によれば、運動の前後、或いは運動の直後および
一定時間経過後の脈拍数をいちいち測定したり、
表を用いて脈拍数変化に対応した運動機能を示す
値を選ぶことが面倒であり、特に、不慣れな者に
とつては運動機能を自分で把握することが困難で
あつた。

問題点を解決するための手段 本発明は以上の事情を背景として為されたもの
であり、その要旨とするところは、(1)運動による
生体の労作強度を検出する労作強度検出手段と、
(2)一定の目標労作強度を予め設定するための目標
労作強度設定手段と、(3)前記生体の労作強度が前
記目標労作強度に到達するまでに前記生体が行つ
た実際の総仕事量を検出する総仕事量検出手段
と、(4)その該総仕事量検出手段によつて検出され
た総仕事量に基づいて前記生体の運動機能を表わ
す値を表示する表示手段とを、含むことにある。

作用および発明の効果 このようにすれば、前記生体の労作強度が前記
目標労作強度に到達するまでに前記生体が行つた
実際の総仕事量が総仕事量検出手段によつて検出
され、その総仕事量に基づいて前記生体の運動機
能を表わす値が表示手段において表示される。そ
れ故、生体の運動機能が極めて容易にかつ定量的
に測定され得るのである。

ここで、労作強度とは、個々の生体にとつての
負荷の大きさ（内的運動負荷）であつて、生体の
運動に反応してその生体に表れる量、たとえば、
生体の心拍数（脈拍数）、血圧値、PRP（心拍数
と血圧値との積）などが用いられ得る。また、前
記目標労作強度は一定値でもよいが、生体の安静
時あるいは非運動時の値を基準としてそれを所定
の割合で割増した値が望ましい。その割合は、生
体の年齢、性別、体重、運動能力レベルなどに応
じて適宜選択される。

実施例 以下、本発明の一実施例を示す図面に基づいて
詳細に説明する。

第１図において、１０は被測定者に運動させる
ことによつて運動負荷を与えるエルゴメータであ
り、回転抵抗を付けるための負荷器が備えられて
いる。その負荷器には発電機や渦電流式電磁プレ
ーキ等が用いられ得るが、本実施例では発電機が
用いられている。エルゴメータ１０の回転に伴つ
て発電機からの電力が抵抗器等によつて消費され
るようになつており、マイクロコンピユータ１２
によりその電力消費量が調節されて、エルゴメー
タ１０の負荷（回転抵抗）が制御されるようにな
つている。エルゴメータ１０には被測定者の総仕
事量を検出するためのワツトメータ１３が設けら
れて、それから前記発電機の発電電力量（抵抗器
の電力消費量）がマイクロコンピユータ１２へ伝
送されるようになつている。

脈拍センサ１４は本実施例の労作強度検出手段
を構成するものであつて被測定者の脈拍を検出す
るものであり、例えば、被測定者の耳朶を挟む一
対の赤外光ダイオードおよび光センサを備えてい
る。光センサには耳朶内の血液量変化すなわち脈
拍が検出され、その脈拍を表わす脈拍信号SMが
マイクロコンピユータ１２のＩ／Ｏポート１６に
供給される。

被測定者が個々に所有するメモリカード１８に
氏名、年齢、性別、体重、脈拍数、運動機能レベ
ル、前回に測定した運動機能データ、測定日時な
どが記憶されている。カードリーダ２０はメモリ
カード１８内に記憶された情報を読み取るもので
あり、メモリカード１８がカードリーダ２０に差
し込まれると運動機能の測定開始を示す信号が出
力されるとともにメモリカード１８内の情報がマ
イクロコンピユータ１２へ伝送されるようになつ
ている。また、時計回路２２は現在の日時および
時刻を表わす時刻データをマイクロコンピユータ
１２へ伝送する。

マイクロコンピユータ１２はデータバスライン
によつて互いに接続されたCPU２４、ROM２
６、RAM２８を備えている。CPU２４は、
RAM２８の一次記憶機能を利用しつつROM２
６に予め記憶されたプログラムにしたがつて入力
信号を処理し、エルゴメータ１０の負荷を制御す
るとともに、本実施例の表示手段である表示器３
０上に、検出された労作強度を表わす値の経時曲
線３２および仕事量を表示させ、同時に、労作強
度が目標労作強度に到達したときには運動機能を
表わす値、たとえばそれまでの総労作量またはそ
れに基づいて別途算出した値を表示させる。

第２図に示すように、表示器３０は多数の画素
により画像を表示できるブラウン管、LCDなど
の画像表示装置を備えたものであり、その表示画
面３８が被測定者から容易に見える位置に配設さ
れる。表示画面３８の、時間軸４０および労作強
度を表わす値（本実施例では脈拍数）を示すため
の軸４２を含む直交座標においては前記経時曲線
３２および目標労作強度を示すライン３４が表示
されるように構成されるとともに、上記直交座標
の下に設けられた表示場所５０には、運動機能を
示すための軸４４と並列に過去の運動機能を示す
値および今回測定された値がアナログ表示され、
かつデジタル値がその右側の表示場所５２に表示
されるように構成されている。なお、表示器３０
はプロツタやドツトプリンタであつても差支えな
いし、運動機能を示す値のみが表示される単純な
ものであつてもよい。

以下、本実施例の作動を第３図のフローチヤー
トにしたがつて説明する。

先ず、ステツプＳ１においてメモリカード１８
がカードリーダ２０に装着されたか否かが判断さ
れ、装着されない場合にはそのステツプＳ１の実
行が繰り返される。メモリカード１８が装着され
ると、ステツプS2が実行されてメモリカード１
８内に記憶された情報が読み込まれるとともに、
ステツプＳ３が実行されて目標労作強度（本実施
例では目標脈拍数）がROM２６に予め記憶され
た複数種類の値からメモリカード１８内に記憶さ
れた被測定者の年齢、性別、体重、脈拍数、運動
機能レベルに応じて選択されかつ自動的に設定さ
れる。この目標労作強度は安静時の脈拍数を、被
測定者の年齢、性別、体重、脈拍数、運動機能レ
ベル等の要素から決まる割増率（たとえば50％〜
100％）にて増加させた値である。さらにステツ
プＳ４が実行されて、選択された目標労作強度を
示すライン３４が前記時間軸４０と平行に表示さ
れ、また前回に測定されてメモリカード１８内に
記憶された運動機能を表わす値が表示画面３８上
の表示場所５０に軸４４と並列にグラフ表示され
る。第２図の棒４６は前回に測定された値を表示
するものである。

そして、続くステツプＳ５が実行されることに
より被測定者に対するメツセージたとえば「終了
指示がでるまでエルゴメータを回転させて下さ
い。」が音声にてまたは表示画面３８において表
示される。続くステツプＳ６においてこの回転指
示にしたがつて被測定者がエルゴメータ１０を回
転し始めたか否かが判断され、回転していない場
合にはステツプＳ６が繰り返し実行されるが、ス
テツプＳ６においてエルゴメータ１０が回転し始
めたことが判断されると、ステツプＳ７以下が実
行される。即ち、ステツプＳ７が実行されること
により、タイマがリセツトされてその時間計測が
開始されるとともに、続くステツプＳ８が実行さ
れることにより、エルゴメータ１０の負荷すなわ
ち回転抵抗が予め設定された負荷曲線に沿うよう
に制御される。

上記ステツプＳ８が実行された後のエルゴメー
タ１０の負荷制御過程では、前記脈拍信号SMが
Ｉ／Ｏポート１６に供給される毎に第４図の割込
みルーチンの実行が許可される。この割込みルー
チンにおいては、ステツプSW１の実行により脈
拍の周期が検出される。そして、続くステツプ
SW２の実行により、その脈拍の周期に基づいて
脈拍数（瞬時値）が求められ、かつ求められた脈
拍数が経過時間或いは現在時間を表わす時刻デー
タとともにRAM２８に記憶させられるととも
に、求められた脈拍数が表示器３０の表示画面３
８上に表示される。このため、この割込みルーチ
ンが繰り返し実行されることにより脈拍数が逐次
求められ、表示画面３８上には、外的運動負荷が
荷せられたことにより被測定者の反応であつて内
的運動負荷（労作強度）を表す経時曲線３２が伸
長しつつ表示される。第２図は実際の脈拍数が目
標脈拍数（目標労作強度）に到達したときの表示
状態を示している。

前記ステツプＳ９では前記割込みルーチンの実
行によつて求められた脈拍数が読み込まれ、続く
ステツプＳ１０では前記タイマに予め設定された
一定の設定時間が満了したか否かが判断される。
未だ満了していない場合には次のステツプＳ１１
が実行されるが、満了した場合には後述のステツ
プＳ１２下が実行される。被測定者に荷する外的
負荷が軽過ぎる場合には実際の脈拍数が目標脈拍
数に到達せず運動機能が測定されないので、この
ような場合に測定作動を一旦終了させるための適
当な設定時間がタイマに設定されているのであ
る。

ステツプＳ１１では実際の脈拍数が目標脈拍数
に到達したか否かが判断される。未だ到達しない
場合には前記ステツプＳ８以下が繰り返し実行さ
れるが、到達したと判断されるとステツプＳ１２
が実行されて、たとえば「エルゴメータの回転を
止めてください。」というメツセージが音声にて
あるいは表示画面３８上に表示される。このた
め、その停止指示にしたがつて被測定者はエルゴ
メータ１０の回転を停止させる。そして、ステツ
プＳ１３が実行されてエルゴメータ１０の負荷制
御が終了させられる。

次いで、ステツプＳ１４が実行されることによ
り運動機能を表わす量が決定される。この運動機
能を表わす量は、被測定者の総労作量、すなわ
ち、前記ワツトメータ１３によつて検出されたエ
ルゴメータ１０内の発電機の総発電電力（ワツ
ト・時間）、またはこのような数値に基づいて単
純な数値またはレベルに分類付けした値等を求め
ることによつて決定される。そして、ステツプＳ
１５が実行されて、運動機能を示す数値が表示画
面３８上の表示場所５０において棒４８に示すよ
うにグラフ表示されるとともに、表示場所５２に
おいて数値表示される。なお、前記ステツプＳ１
０においてタイマが満了したと判断されていると
きには前記ステツプＳ１５においてはその旨表示
され運動機能を表す数値は表示されない。

このように本実施例によれば、運動させること
により被測定者に生じる反応であつてその労作強
度を表わす脈拍数が目標労作強度に到達するまで
に、被測定者が行なう仕事量であるエルゴメータ
１０内の発電機の発電電力が求められ、これに基
づいて運動機能を表わす値が表示器３０に表示さ
れる。このため、被測定者の運動機能が自動的か
つ定量的に測定される。

また、本実施例によれば、表示場所５０におい
て前回の測定値と並列させて新たな運動機能を示
す値をグラフ表示するので、両者を対比させるこ
とにより、運動機能の変化が容易に把握できる利
点がある。また、本実施例によれば、被測定者の
運動過程において経時曲線３２が逐次伸長するの
で、それが被測定者の励みとなり、単調さによる
苦痛を軽減することができる利点がある。しか
し、上記表示場所５０における表示や経時曲線３
２の表示は運動機能を測定する上で必ずしも必要
ではない。

以上、本発明の一実施例を説明したが、本発明
はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例では被測定者の労作強
度を表わす量として脈拍数が用いられていたが、
それに替えて心拍数、血圧値、PRP（心拍数と血
圧値との積）などを用いてもよい。それらはいず
れも、心筋酸素消費量に対応し、運動により生体
に生ずる反応であつてその生体の内的運動負荷を
反映する量であるからである。このような場合に
は、軸４２がそれらの心拍数、血圧値、PRP等
のいずれかを示す軸となり、また、脈拍センサ１
４に替えて心拍センサ、血圧測定装置、あるいは
PRP算出手段を設ける必要がある。

また、被測定者の総仕事量は、前記エルゴメー
タ１０の回転抵抗が一定に制御されるのであれば
その総回転数であつてもよく、また、被測定者に
運動負荷を与える他の器具、たとえばトレツドミ
ルを用いる場合にはそのベルトの走行距離等であ
つてもよい。

また、被測定者の総仕事量はその体内の酸素消
費量と対応するから、公知の酸素消費量測定装置
を用いて前記脈拍数が目標値に到達するまでの総
酸素消費量を検出し、この総酸素消費量Y〓O₂（ml）
あるいはこれに基づいて求めた単位体重当たりの
総酸素消費量（ml／Kg）に基づいて被測定者の運
動機能を表す量を求めてもよい。

また、前述の実施例においては被測定者の年齢
等のデータがカードリーダ２０によつて入力され
ていたが、キーボード等の他の入力手段にて被測
定者のデータあるいは目標脈拍数が入力されるよ
うにしてもよい。この場合には、キーボードが目
標労作強度設定手段となる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施
例であり、本発明はその精神を逸脱しない範囲に
おいて種々変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク線図である。第２図は第１図の表示器を説明す
る図である。第３図および第４図は第１図の実施
例の作動を説明するためのフローチヤートであ
る。 １０：エルゴメータ、１２：マイクロコンピユ
ータ、１３：ワツトメータ（総仕事量検出手段）、
１４：脈拍センサ（労作強度検出手段）、２６：
ROM、３０：表示器（表示手段）、３２：経時
曲線、ステツプＳ３：目標労作強度設定手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 運動による生体の労作強度を検出する労作強
   度検出手段と、 一定の目標労作強度を予め設定するための目標
   労作強度設定手段と、 前記生体の労作強度が前記目標労作強度に到達
   するまでに前記生体が行つた実際の総仕事量を検
   出する総仕事量検出手段と、 該総仕事量検出手段によつて検出された総仕事
   量に基づいて前記生体の運動機能を表す値を表示
   する表示手段と を含むことを特徴とする運動機能測定装置。