(57)【要約】      （修正有）【課題】被験者が運動継続効果を実感して運動継続のモチベーションが向上し、運動継続の結果として内臓脂肪蓄積状態の解消ができる健康管理装置を提供する。【解決手段】健康管理装置１０は、被験者への運動負荷が開始された開始時期を示す開始信号を出力する信号出力部２と、被験者の生体ガス中のアセトン濃度を検出するアセトン検出部３と、時刻を計時する計時部４と、開始信号と、時刻と共にアセトン検出部３から出力されるアセトン濃度とを記憶する記憶部５と、記憶部５からの出力に基づいて、前始信号受信前に前記アセトン検出部３から出力されたアセトン濃度の第一推移データ群と、開始信号受信後に前記アセトン検出部３から出力されたアセトン濃度の第二推移データ群と、を表示する表示部６と、を有する。【選択図】図１
2014188267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者への運動負荷が開始された開始時期を示す開始信号を出力する信号出力部と、
前記被験者の生体ガス中のアセトン濃度を検出するアセトン検出部と、
時刻を計時する計時部と、
前記開始信号と、前記時刻と共に前記アセトン検出部から出力されるアセトン濃度とを記憶する記憶部と、
前記記憶部からの出力に基づいて、前記開始信号受信前に前記アセトン検出部から出力されたアセトン濃度の第一推移データ群と、前記開始信号受信後に前記アセトン検出部から出力されたアセトン濃度の第二推移データ群と、を表示する表示部と、
を有することを特徴とする健康管理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記信号出力部は、前記被験者への運動負荷が終了された終了時期を示す終了信号をさらに出力し、
前記記憶部は、前記終了信号と、前記アセトン検出部から出力されるアセトン濃度をさらに記憶し、
前記表示部は、前記終了信号受信後に前記アセトン検出部から出力されたアセトン濃度の第三推移データ群を、前記第一推移データ群及び前記第二推移データ群と共に表示することを特徴とする健康管理装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記記憶部に記憶された前記第一推移データ群、前記第二推移データ群及び前記第三推移データ群の少なくとも一つに基づいて、代謝状態を解析する解析部をさらに有し、
前記表示部は、前記解析部からの解析結果を表示することを特徴とする健康管理装置。
【請求項４】
請求項３において、
食事時刻を記録する記録部をさらに有し、
前記解析部は、前記記憶部に記憶された前記第一推移データ群、前記第二推移データ群及び前記第三推移データ群の少なくとも一つに基づいて、前記食事時刻との相関を含めて代謝状態を解析する解析部することを特徴とする健康管理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項において、
前記信号出力部は、前記被験者への運動負荷の大きさに応じて変化する生体信号を検出する生体信号検出部であり、
前記記憶部には前記生体信号が記憶され、前記表示部は前記生体信号を表示することを特徴とする健康管理装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記生体信号検出部は、前記被験者の脈拍を検出する脈拍検出部であることを特徴とする健康管理装置。
【請求項７】
請求項３または４において、
前記記録部は、前記被験者の生体ガス中のエタノール濃度を検出するエタノール検出部であることを特徴とする健康管理装置。
【請求項８】
請求項３、４または７において、
前記記憶部は、同一被験者についてのデータ群が繰り返し蓄積され、
前記解析部は、前記記憶部に蓄積されたデータ群に基づいて、運動強度及び運動時間の少なくとも一方についての推奨される運動レベルを解析し、
前記表示部は、前記解析部からの推奨される運動レベルを表示することを特徴とする健康管理装置。
【請求項９】
請求項８において、
前記解析部は、前記データ群の蓄積量が少ない場合に、前記データ群に基づいて、運動強度及び運動時間の少なくとも一方が異なる複数の初期運動メニューの中から選択された運動メニューを推奨することを特徴とする健康管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体ガス中に含まれるアセトンを計測して健康管理する健康管理装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタボリックシンドロームの主要因は内臓に蓄積した中性脂肪と言われており、中性脂肪を低減するためには適切な運動強度での有酸素持久運動を継続することが有効であることが知られている。
【０００３】
運動状態を把握する目的で３次元モーションセンサを用いた活動量計測や、脈拍計測が実施されている。運動状態と中性脂肪の低減効果に関する疫学研究データを用いて、望ましい運動強度をユーザーに提示することで、中性脂肪低減効果を狙っている。但し設定された運動条件が被験者にとっては継続困難である等の理由で運動を継続できない人がいることが課題であった。運動を継続して得られた代謝状態の変化も、運動をやめることで元に戻るため、運動を継続できない人では中性脂肪低減効果を得ることが困難であった。
【０００４】
運動継続効果を実感させる手段として、インピーダンス法を用いた体組成計や体重計を活用して、日々の体組成や体重変化をモニタリングすることが行われている。しかしながらこれらは食事や体内水分量の影響を大きく受けるため、推奨条件で運動を継続しても変化に結びつかない場合もあり、その結果運動継続意欲が低下してしまい、運動を継続できなくなるという課題があった。
【０００５】
運動継続効果を示す指標として、有酸素運動での代謝能力変化が知られている。非特許文献１においては、食事だけのダイエット群と、運動を加えたダイエット＋運動群を比較して、後者では有酸素運動での有酸素代謝能力に相関が大きいミトコンドリア密度や、電子伝達系の活性が増加するという報告がある。
【０００６】
また、非特許文献２には、ラットでの研究であるが運動継続期間中の、脂肪酸β酸化系の律速酵素である3-ヒドロキシアシル-CoA 脱水素酵素（HAD）の活性や、ＴＣＡ回路活性の指標であるCitrate Synthase（CS, EC 4.1.3.7）活性を測定した例が報告されている。ＨＡＤ活性は運動開始初期から、ＣＳ活性は運動開始３週間後から有意に増加していることが示されている。
【０００７】
有酸素代謝能力等の運動継続期間に応じて変化する指標を測定し、グラフ化で運動実施者が運動継続効果を認識できれば運動継続に結びつく可能性もある。ただし、侵襲測定であると医療関係者の立会いの下での測定が一般的であり、健康維持に必要なトレーニング現場等で導入することは難しい。非侵襲測定可能な生体試料として、呼気がある。特許文献１及び非特許文献３では、有酸素運動時の呼気アセトン濃度を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２６８８６４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Mitochondrial Capacity in Skeletal Muscle Is Not Stimulated by Weight Loss Despite Increases in Insulin Action and Decreases in Intramyocellular Lipid ContentDIABETES, VOL. 57, APRIL 2008, P987
【非特許文献２】持久的走行トレーニング初期段階における骨格筋の脂質代謝関連酵素活性の変化過程  冬季スポーツ研究  第7 巻1 号  9-14, 2004
【非特許文献３】呼気中アセトン濃度の変動についての基礎的データの検討  安定同位体と生体ガス医学応用2, 40-46, 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１及び非特許文献３では、呼気アセトン挙動の測定例は記載されているものの、例えば上記データを運動継続効果の把握に活用することを想定した場合、測定データの比較だけでは運動継続効果を把握することは困難である。
発明の幾つかの態様は、被験者が運動継続効果を実感して運動継続のモチベーションが向上し、運動継続の結果として内臓脂肪蓄積状態の解消ができる健康管理装置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】
【００１１】
（１）本発明の一態様は、
被験者への運動負荷が開始された開始時期を示す開始信号を出力する信号出力部と、
前記被験者の生体ガス中のアセトン濃度を検出するアセトン検出部と、
時刻を計時する計時部と、
前記開始信号と、前記時刻と共に前記アセトン検出部から出力されるアセトン濃度とを記憶する記憶部と、
前記記憶部からの出力に基づいて、前記開始信号受信前に前記アセトン検出部から出力されたアセトン濃度の第一推移データ群と、前記開始信号受信後に前記アセトン検出部から出力されたアセトン濃度の第二推移データ群と、を表示する表示部と、
を有する健康管理装置に関する。
【００１２】
本発明の一態様によれば、運動開始前後のアセトン濃度の推移データを表示することができる。アセトン濃度は、運動開始前の代謝状態や、運動中に誘発された代謝挙動変化を反映し、複雑な濃度変化を示す。特に筋肉中のグリコーゲン濃度、運動維持に必要なＡＴＰ量、中性脂肪（グリセロール＋脂肪酸）からの遊離脂肪酸ＦＦＡ(Free Fatty Acid)供給量、血中遊離脂肪酸（FFA）濃度、血中グルコース濃度の影響を受ける。従って生体ガス中に含まれるアセトン濃度の時間推移は、行った運動時の有酸素代謝挙動のかなりの部分を反映していると考えられる。運動前後の代謝挙動は大きく変化するため、挙動解析は運動開始を正しく認識し、運動開始前と運動中とで別々に解析を行う必要がある。また運動時のアセトン濃度変化は運動強度により異なる挙動を示すため、運動開始前の安静時に対し運動時の濃度変化が大きくない場合もある。その場合でも運動開始時点を把握していることで、運動開始前と運動中との代謝状態の違いに関する推定ができる。
【００１３】
（２）本発明の一態様では、
前記信号出力部は、前記被験者への運動負荷が終了された終了時期を示す終了信号をさらに出力し、
前記記憶部は、前記終了信号と、前記時刻と共に前記アセトン検出部から出力されるアセトン濃度をさらに記憶し、
前記表示部は、前記終了信号受信後に前記アセトン検出部から出力されたアセトン濃度の第三推移データ群を、前記第一推移データ群及び前記第二推移データ群と共に表示することができる。
【００１４】
運動開始前、運動中、運動終了後で代謝挙動は大きく変化するため、挙動解析は運動開始及び運動終了を正しく認識し、運動開始前と運動中と運動終了後とで別々に解析を行う必要がある。例えば運動強度が強いか運動時間が長いと、筋肉中に乳酸が蓄積する場合がある。運動を中止すると乳酸等を用いた糖新生により肝臓で生成したグルコースが筋肉に供給され、運動時に消費した筋グリコーゲンの再生が行われる。本発明者の検討の結果、糖新生時に生じた肝臓から供給された血中アセト酢酸濃度が高いため、アセト酢酸の大部分はアセトンとして代謝されるのではないかと考察した。つまり、エネルギー供給基質として血中グルコース、筋グリコーゲンを多く使う運動が実施されると、運動終了後にアセトン濃度が上昇することを表示から確認することができる。
【００１５】
（３）本発明の一態様では、前記記憶部に記憶された前記第一推移データ群、前記第二推移データ群及び前記第三推移データ群の少なくとも一つに基づいて、代謝状態を解析する解析部をさらに有し、前記表示部は、前記解析部からの解析結果を表示することができる。
【００１６】
アセトン濃度は、運動開始前の代謝状態や、運動中に誘発された代謝挙動変化を反映し、複雑な濃度変化を示す。特に筋肉中のグリコーゲン濃度、ＴＣＡサイクルで生成される運動維持に必要なＡＴＰ量、中性脂肪（グリセロール＋脂肪酸）からの遊離脂肪酸ＦＦＡ(Free Fatty Acid)供給量、血中遊離脂肪酸（FFA）濃度、血中グルコース濃度の影響を受ける。従って生体ガス中に含まれるアセトン濃度の時間推移は、行った運動時の有酸素代謝挙動のかなりの部分を反映していると考えられる。運動前、運動中及び運動後の代謝挙動は大きく変化するため、挙動解析は運動開始、運動終了を正しく認識し、運動前後と運動中と運動後とで別々に解析を行う必要がある。
【００１７】
（４）本発明の一態様では、食事時刻を記録する記録部をさらに有し、前記解析部は、前記記憶部に記憶された前記第一推移データ群、前記第二推移データ群及び前記第三推移データ群の少なくとも一つに基づいて、前記食事時刻との相関を含めて代謝状態を解析することができる。
【００１８】
運動時に使用するエネルギー基質は単純に運動強度と運動時間に依存するのでなく、血糖値にも依存する。食事直後の運動と空腹時の運動では運動開始時の血糖値が違うので、同じ強度・時間の運動でも挙動は全く異なる。運動開始前の安静時ではエネルギー需要は比較的安定しているため、安静時のアセトン濃度の時間推移はグルコース濃度や肝グリコーゲン状態を反映した挙動を示す。糖尿病患者が有酸素運動を行う場合、運動によりグルコースを消費しすぎると、特に運動後に低血糖となる危険がある。活動量計や脈拍計測では運動前の血糖値を予測することは困難であるが、アセトン挙動の時間推移を常時モニタリングすれば、これらの危険性予測が侵襲測定を行わずに判断することができる。
また代謝能力向上等の健康増進の目的で有酸素運動を行う場合、安静時にアセトン濃度が安定、または緩やかに上昇する適度な空腹時を運動適合時期と解析して推奨することができる。
【００１９】
（５）本発明の一態様では、前記信号出力部は、前記被験者への運動負荷の大きさに応じて変化する生体信号を検出する生体信号検出部であり、前記記憶部には前記生体信号が記憶され、前記表示部は前記生体信号を表示することができる。
【００２０】
信号出力部は、例えば被験者が操作するスイッチや、被験者に装着された加速度センサーやジャイロセンサー、または操作開始／終了を出力する運動器具の駆動部等でも良いが、被験者への運動負荷の大きさに応じて変化する生体信号を検出する生体信号検出部としても良い。この種の生体信号として、非侵襲測定可能な脈拍または心拍等を挙げることができる。
【００２１】
（６）本発明の一態様では、前記生体信号検出部は、前記被験者の脈拍を検出する脈拍検出部とすることができる。脈拍は、指先、手首等にて非侵襲的な測定が可能であり、被験者への運動負荷の大きさに応じて変化し、負荷が大きいと脈拍が高く負荷が小さいと脈拍が低い。脈拍は、開始信号及び終了信号として利用できる。
【００２２】
（７）本発明の一態様では、前記記録部は、前記被験者の生体ガス中のエタノール濃度を検出するエタノール検出部とすることができる。生体ガス中のエタノール濃度は、食後に上昇して極大値を示した後に緩やかに低下する。よって、食事時刻は、エタノール濃度が上昇した時期の時刻を基準とし、計時部から求めればよい。
【００２３】
（８）本発明の一態様では、前記記憶部は、同一被験者についてのデータ群が繰り返し蓄積され、前記解析部は、前記記憶部に蓄積されたデータ群に基づいて、運動強度及び運動時間の少なくとも一方についての推奨される運動レベルを解析し、前記表示部は、前記解析部からの推奨される運動レベルを表示することができる。
【００２４】
運動中は通常アセトン濃度が変化するが、アセトン濃度の変化しない場合とは、被験者の安静時（運動前）での脂肪酸代謝能力が高く、実施された運動レベルでは安静時の脂肪酸代謝能力、グルコース代謝能力で必要なエネルギーが賄えた場合である。そのため、代謝能力向上等のメタボ解消、健康増進の目的で有酸素運動を行う場合には、運動レベルを上げるように指示することができる。
【００２５】
（９）本発明の一態様では、前記解析部は、前記データ群の蓄積量が少ない場合に、前記データ群に基づいて、運動強度及び運動時間の少なくとも一方が異なる複数の初期運動メニュー（プロトコル、レシピ）の中から選択された運動メニューを推奨することができる。蓄積データが少ない場合でも、計測されたデータ群に基づいて初期運動メニューを推奨して、効果的な有酸素運動を指示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る健康管理装置の制御系ブロック図である。
【図２】運動によるアセトン濃度を測定した場合のモデル例を示す図である。
【図３】運動をした時の脂肪燃焼のメカニズムを示す図である。
【図４】運動前に検出されたアセトン濃度に基づく解析結果のパターン例を示す図である。
【図５】被験者１についての検出結果の表示例を示す図である。
【図６】被験者２についての検出結果の表示例を示す図である。
【図７】被験者３についての検出結果の表示例を示す図である。
【図８】被験者４についての検出結果の表示例を示す図である。
【図９】被験者５についての検出結果の表示例を示す図である。
【図１０】動作フローの前半部分を示すフローチャートである。
【図１１】動作フローの後半部分を示すフローチャートである。
【図１２】初期運動メニューの一例を示す図である。
【図１３】皮膚ガス中のアセトン及びエタノールの発生部位別の濃度を示す特性図である。
【図１４】皮膚ガス検出装置の使用状態を示す図である。
【図１５】皮膚ガス検出装置の正面図である。
【図１６】皮膚ガス検出装置の断面図である。
【図１７】皮膚ガス検出装置での空気の流れを示す図である。
【図１８】試料吸引部と検出部との動作タイミングをタイミングチャートである。
【図１９】図１９（Ａ）（Ｂ）は半導体センサーを示す図である。
【図２０】半導体センサーの抵抗値とガス濃度との関係を示す図である。
【図２１】図２１（Ａ）（Ｂ）はＱＣＭセンサーの一例を示す図である。
【図２２】図２２（Ａ）（Ｂ）はＱＣＭセンサーの異なる例を示す図である。
【図２３】ＱＣＭセンサーの周波数変化率とガス濃度との検量線を示す図である。
【図２４】ＳＥＲＳセンサーの検出原理を説明するための図である。
【図２５】図２５（Ａ）（Ｂ）は本発明の第２実施形態に係るパッド型の皮膚ガス検出装置を示す図である。
【図２６】図２６（Ａ）（Ｂ）はパッド型の皮膚ガス検出装置の正面図及び断面図である。
【図２７】本発明の第２実施形態に係る皮膚ガス検出装置が組み込まれる運動器具を示す図である。
【図２８】図２７に示すハンドル部分を示す図である。
【図２９】図２７に示すハンドルの握り部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお以下に説明する本実施形態は特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
【００２８】
１．第１実施形態
１．１．健康管理装置
図１は、本実施形態に係る健康管理装置１０の制御系ブロック図であり、図２は表示部に表示されるアセトン濃度の推移データのモデル例を示す図である。図１において、情報管理装置１０は、全体の制御を司る主制御部としてのＣＰＵ１のバスラインに、脈拍検出部（広義には信号出力部）２と、アセトン検出部３と、計時部４と、記憶部５と、表示部６と、を有する。ＣＰＵ１のバスラインにはさらに、解析部７及びエタノール検出部（広義には記録部）８を有することができる。
【００２９】
脈拍検出部２は、被験者の生体信号である脈拍を検出する。脈拍は、被験者の指先または手首等にて例えば光学的に認識することができる。脈拍検出部２は信号出力部の一例であり、少なくとも被験者への運動負荷が開始された開始時期を示す開始信号を出力するものである。被験者への運動負荷が開始されて運動が開始されると脈拍は上昇するので、脈拍から開始時期を抽出できる。信号出力部２は、被験者への運動負荷が終了された終了時期を示す終了信号を出力することができる。被験者への運動負荷が終了されて運動が終了されると脈拍は下降するので、脈拍から終了時期を抽出できる。
【００３０】
アセトン検出部３は、被験者の生体ガス中のアセトン濃度を検出する。アセトン検出部３の詳細は後述するが、被験者の呼気または皮膚ガスからアセトンを検出することができる。計時部４は時刻を計時する。記憶部５は、少なくとも、開始信号と、時刻と共に開始信号の受信の前後の期間にてアセトン検出部３から出力されるアセトン濃度とを記憶する。記憶部５は、終了信号と、時刻と共に終了信号受信後の期間にてアセトン検出部３から出力されるアセトン濃度とをさらに記憶することができる。なお、上述の開始信号の受信の前後の期間とは、計測及び解析において必要な期間を最短として、記憶媒体の容量において実施可能な期間を最長とする。
【００３１】
表示部６での表示例を図２に示す。図２では横軸が経過時間であり、縦軸がアセトン濃度（ｐｐｂ）である。表示部６は、記憶部５からの出力に基づいて、運動開始信号受信前（ｔ０〜ｔ１）にアセトン検出部３から出力されたアセトン濃度の第一推移データ群と、運動開始信号受信後運動終了信号受信前（ｔ１〜ｔ３）にアセトン検出部３から出力されたアセトン濃度の第二推移データ群と、を表示する。図２では、運動開始信号の時刻を０分と表示し、その後１００分で運動終了信号が受信されて１００分間の運動が実施された例を表示している。
図２ではさらに、表示部６は運動終了信号受信後（ｔ３以降）にアセトン検出部３から出力されたアセトン濃度の第三推移データ群を表示することができる。
【００３２】
解析部７は、記憶部５に記憶された第一推移データ群、第二推移データ群及び第三推移データ群の少なくとも一つに基づいて、代謝状態を解析する。この解析結果は、表示部６に表示することができる。エタノール検出部８は、被験者の呼気または皮膚ガスからエタノールを検出する。エタノール検出部８は、食事時刻を記録する記録部の一例であり、生体ガス中のエタノール濃度は、食後に上昇して極大値を示した後に緩やかに低下する独特のパターンを示す。よって、食事時刻は、上記エタノール挙動が観察された時刻を基準とし、食事時刻を計時部４から求めればよい。この場合、解析部８は、記憶部５に記憶された第一推移データ群、第二推移データ群及び第三推移データ群の少なくとも一つに基づいて、食事時刻との相関を含めて代謝状態を解析することができる。これらの解析例について後述する。
【００３３】
１．２．アセトン濃度の推移データに基づく解析
図３（リッピンコッド  イラストレイテッド生化学Ｐ２４７を改変）に、運動をした時の脂肪燃焼のメカニズムを簡易的に示す。アセトン濃度は、運動開始前の代謝状態や、運動中に誘発された代謝挙動変化を反映し、複雑な濃度変化を示す。特に筋肉中のグリコーゲン濃度、ＴＣＡサイクルで生成される運動維持に必要なＡＴＰ量、中性脂肪（グリセロール＋脂肪酸）からの遊離脂肪酸ＦＦＡ(Free Fatty Acid)供給量、血中遊離脂肪酸（FFA）濃度、血中グルコース濃度の影響を受ける。従って生体ガス中に含まれるアセトン濃度の時間推移は、行った運動時の有酸素代謝挙動のかなりの部分を反映していると考えられる。運動前、運動中及び運動後の代謝挙動は大きく変化するため、挙動解析は運動開始、運動終了を正しく認識し、運動前と運動中と運動後とで別々に解析を行う必要がある。
【００３４】
１．２．１．運動開始前のアセトン濃度の推移データに基づく解析例
運動前の安静時ではエネルギー需要は比較的安定しているため、安静時のアセトン濃度の時間推移は安静時代謝状態、血中グルコース濃度や肝グリコーゲン蓄積量を反映した挙動を示す。
【００３５】
図４に、図１に示す解析部７が運動開始前のアセトン濃度の推移データに基づいて解析した結果であるパターン１〜４を示す。例えば、例えば糖尿病患者が運動を行う場合、運動開始前にアセトン濃度が急増（パターン１）するか、あるいは緩やかに上昇する（パターン２）状態で運動を実施し、運動によりグルコースを消費しすぎると、低血糖となりすぎる危険がある。そこで、解析部７がパターン１，２のいずれかであると解析した場合には、解析結果として図４に示すメッセージを表示部６に表示することができる。活動量計や脈拍計測では運動前の血糖値を予測することは困難であるが、安静時のアセトン挙動の時間推移を常時モニタリングすれば、侵襲測定を行わずにこれらの危険性予測を判断することができる。
【００３６】
パターン１，２とは逆に、アセトン濃度が緩やかに低下することがある（パターン３）。食後に上昇した血糖値が下がる前では、安静時でもアセトン濃度が緩やかに低下する。解析部７がパターン３であると解析した場合には、解析結果として図４に示すメッセージを表示部６に表示することができる。なお、パターン３は、エタノール検出部８にて検出されるエタノール濃度推移も判断の目安となる。
【００３７】
パターン４の適度な空腹時では、血糖値が正常値に戻っていれば、アセトン濃度は安定し変化が少ない（図２参照）。よって、表示部６には特に警告的なメッセージを表示する必要はない。なお、上述したパターン１〜４の具体例については後述する。
【００３８】
１．２．２．運動開始前のアセトン濃度の推移データに基づく解析例
短時間に重負荷が作用して速筋を使用する運動ではグルコースが消費される（図３のルート２）。一方、遅筋を用いた中強度以下の持久運動（有酸素運動）では有限のグルコースの消費を節約し、主として脂肪酸が使用される。運動をすると中性脂肪の分解が促進され、脂肪酸とグリセロールになる。脂肪酸のままでは血液中に循環できないため、アルブミンと結合して遊離脂肪酸(FFA: Free Fatty Acids)となって血液中を循環する。
【００３９】
脂肪酸を筋肉のミトコンドリアに直接取り込む能力（図３のルート１）は限界があり、脂肪酸の一定量は肝臓で分解され（図３のルート３）、アセチルCoAから生成されるケトン体として供給される。ケトン体はアセト酢酸、βヒドロキシ酪酸（３−ヒドロキシ酪酸）、アセトンの総称である。アセチルCoAからアセト酢酸を生成する。アセト酢酸はβヒドロキシ酪酸と平衡状態で存在する。平衡状態は肝臓ミトコンドリア内のＮＡＤＨ濃度により変化する。
【００４０】
アセト酢酸、βヒドロキシ酪酸はそのまま血中に放出され、末端組織に運搬される（図３のルート４，５）。末端組織でアセト酢酸、βヒドロキシ酪酸を用いて、末端組織のミトコンドリア内のＴＣＡ回路で生成されたスクシニルCoAによりアセチルCoAに再合成されて利用される。
アセト酢酸が血液中を移動する際、アセト酢酸の一部がアセトンに分解される。アセトンは体内では利用されず、肺や皮膚からガス交換により体外に拡散する。特に血中アセト酢酸濃度、βヒドロキシ酪酸濃度が高い場合は、アセト酢酸のかなりの部分はアセトンとして代謝される。
【００４１】
１．２．３．運動終了後のアセトン濃度の推移データに基づく解析例
アセトン濃度の上昇は、運動中の他に、運動後でも認められる。上述した持久運動中は遊離脂肪酸FFAを主な基質として使用するが、運動強度が強く、または運動時間が長い場合、運動後半ではグルコースの使用割合が増加し、またグルコースの無酸素的解糖が起こり、筋肉中に乳酸が蓄積する。運動を中止すると乳酸やアミノ酸を用いた糖新生によりグルコースの再生が起こり、運動開始時に消費した筋グリコーゲンの再生に使用される。
本実施形態において、運動後のアセトン濃度上昇度は、運動実施者の有酸素運動能力と、実施した運動状態に相関することがわかった。従って運動後のアセトン濃度の上昇は、肝臓で糖新生を行う際に生じるアセト酢酸起因である可能性が高いことを見出した。図３において、運動中止直後にアセトン濃度が上昇するのは上記理由による。
また状況によっては、運動直後のアセトン濃度上昇に引き続き、更にアセトン濃度が上昇する場合がある。筋グリコーゲン量がある水準まで回復した後は、肝グリコーゲン量が十分多い場合は安静時と同様な代謝状態に戻るが、有酸素運動で肝グリコーゲンを大量に消費した場合、必要な血糖維持が困難となる。そこで安静状態を維持するためのエネルギーの一部をケトン体として供給する挙動が、上記挙動として観察されているのではないかという推定もある。
従って運動中止後のアセトン挙動は有酸素運動での筋グリコーゲン消費量、血中グルコース消費量、空腹時の場合は肝グリコーゲン消費量を反映した挙動であると考えられるため、運動中止後のアセトン挙動をそれぞれ独立に解析することにより、有酸素運動でのエネルギー消費挙動に関する有益な情報を得ることができると考えられる。
【００４２】
１．３．アセトン濃度の推移データの具体例
１．３．１．被験者１
被験者１で食後３時間を経過した空腹時に心拍数１２０で５５分の持久運動を実施した場合のセトン濃度測定結果を図５に示す。この被験者１では運動前、運動中、運動後のアセトン濃度変化のトレンドにほとんど変化が見られなかった。代謝状態は安静時であっても様々な要因で変動するため、特に安静時はアセトン濃度がばらついているのは無視してトレンドとして挙動を把握することが望ましい。従って、解析部７は、運動前のアセトン濃度の推移データは図４のパターン４（適度な空腹状態）と解析できる。また、解析部７は、今回の運動負荷に対する運動中の有酸素代謝能力のランクと、今回の運動負荷に対する筋肉の運動開始時の有酸素代謝能力のランクは、共に１０と解析した。
【００４３】
アセトン濃度が運動前、運動中、運動後でほとんど変化しなかったことは、被験者１が安静時で脂肪酸、グルコース有酸素代謝能力が高いことが要因であると解析できる。安静時で脂肪酸、グルコース有酸素代謝能力が高く、心拍数１２０で５５分の持久運動でも、安静時の脂肪酸、グルコース有酸素代謝能力で追従できたことを意味する。また、運動後のアセトン濃度が上昇しないのは、乳酸の蓄積が少なく糖新生の影響がアセトン濃度の上昇に影響を与えなかったと考えられる。従って、解析部７での解析結果としては、図４のパターン４であるとの判定に加えて、代謝機能向上のためには、もう少し大きな運動負荷での持久運動を実施したほうが望ましいと解析できる。
【００４４】
１．３．２．被験者２
別の被験者２で空腹時に心拍数１２０で４５分の持久運動を実施した場合のアセトン濃度測定結果を図６に示す。この被験者２では、（１）運動前のアセトン濃度低下、（２）運動１０分後に急激なアセトン濃度低下、（３）その後のアセトン濃度急上昇、（４）運動開始から３０分経過後は急激なアセトン濃度低下、（５）運動中止後には２段階のアセトン濃度急上昇が見られた。
【００４５】
挙動（１）から運動前の状態は、食後の血糖値急増からしばらく経過した段階（図４のパターン３）と考えられるが、運動時の糖代謝が優勢な状態と考えられる。しかしながら糖新生によるアセトン濃度の上昇と認められる挙動（５）を示したことから、実施した運動強度は被験者２にとって大きな運動強度であると判断できる。このことから、今回の運動負荷に対する有酸素代謝能力のランクは３であると認定される。
【００４６】
更に挙動（２）〜（４）から、被験者２は運動開始から３０分経過後では、運動維持に必要な脂肪酸代謝能力に対し、実際の脂肪酸の代謝能力が限界であり、グルコース代謝の割合が増えていることが判断できる。このことから、今回の運動負荷に対する運動中の有酸素代謝能力のランクは２と認定される。
【００４７】
これらの挙動から、今回の運動強度、運動量はこの被験者２には大きすぎる運動強度であり、疲労を誘発している可能性が高い。このような場合は翌日に疲労が残り、疲労が回復したとしても運動意欲が低下する可能性があり、運動継続を断念する可能性が高い。そこで次回運動時には運動強度を大幅に下げた（例えば心拍数１００程度）運動を提案することで、現在の代謝能力にふさわしい運動量となる可能性がある。
運動負荷を代謝能力に応じて調整することで、設定した運動を完遂でき、しかも極端な疲労の蓄積も行われず、運動継続という目的に対しては、望ましい処置である。この場合でも運動を継続すれば、行った運動に応じた代謝能力向上が達成され、運動継続効果を実感できる。代謝能力が向上した段階で今回実施した運動を行えば、今回と異なり運動を完遂でき、疲労も大幅に低減する可能性が大きい。
一般的に有酸素代謝能力が低い被験者の場合、安静時のアセトン濃度は低い傾向にある。しかしながら今回の運動前の安静時アセトン濃度は高い濃度であった。これはダイエット実施等が原因で食事によるグルコース補充量が十分でなく、運動を実施した結果、代謝能力でなく、基質となるグルコース不足が原因で、今回のアセトン挙動となった可能性もある。そこで判定に際しては非運動時のアセトン濃度推移情報を蓄積しておき、栄養補給状態が十分でない場合はその旨通知することも重要である。
【００４８】
１．３．３．被験者３
さらに別の被験者３で空腹時に心拍数１２０で５５分の持久運動を実施した場合の中アセトン濃度測定結果を図７に示す。運動開始前のアセトン濃度は安定しており、図４のパターン４（適度な空腹状態）と認められた。また、運動開始１０分間ではアセトン濃度は低下したが、その後徐々に上昇していることから、今回の運動負荷に対する運動中の有酸素代謝能力のランクは平均レベルの５であると認定される。さらに、運動終了直後のアセトン濃度は急上昇するものでないので、今回の運動負荷に対する筋肉の運動開始時の有酸素代謝能力のランクは平均より高いレベル６と認定される。運動終了直後のアセトン濃度の上昇から一旦緩和した後、アセトン濃度が急上昇を続けている。これは運動により血中グルコースを大量に消費した結果、肝グリコーゲン量が不足していることを反映したものと考えられる。よって、今回の運動を行うと運動後例えば運動開始後３時間以降で低血糖となる可能性あると認定される。
【００４９】
１．３．４．被験者４
さらに別の被験者４で食後３０分から心拍数１２０で５５分の持久運動を実施した場合のアセトン、エタノール濃度測定結果を図８に示す。食事を行うと食後エタノール濃度は上昇し、極大値を示した後ゆるやかに低下する挙動が知られている。エタノール濃度の変動は摂取した糖質の内容、例えば単糖類か多糖類か、消化の程度等で変動すると言われており、エタノール濃度が極大値を示す時間は、速い場合は食後すぐに、遅い場合でも食後３０分程で極大値を示す傾向がある。
【００５０】
食後は血中グルコース濃度が高いため、運動を行わない場合は余分なグルコースは脂肪酸に代謝され、中性脂肪として蓄積される。有酸素運動を実施すると余分なグルコースが運動維持のエネルギー源として消費され、血中グルコース濃度も低下する。糖尿病の被験者では食後の血糖値を速やかに低下させるため、食後に有酸素運動を行うことが望ましいと考えられており、運動療法として採用されている。
【００５１】
ところでメタボリック状態を解消したい被験者で考えると、運動をしない場合に中性脂肪として蓄積されるグルコースが運動で消費されるため、昼食後であっても有酸素運動を行うことは望ましい。しかしながら脂肪酸の消費量が空腹時と異なるため、脂肪酸起因のアセトン濃度変化も空腹時とは大きく異なる挙動を示す。
【００５２】
従って空腹時に有酸素運動を行う場合と食後に有酸素運動を行う場合のデータを同様に解析して指標化すると、有酸素運動を継続して向上した有酸素代謝能力変化を正しく反映できないと思われる。食事時間を毎回記録することは難しいため、食事により挙動が変わるエタノール濃度等の指標と、運動により挙動が変わる活動量、心拍数（脈拍数）等の指標を用いて空腹時間を自動計算し、運動前の状態を推定することにより、同じ状態での代謝能力の比較ができる。
【００５３】
１．３．５．被験者５
さらに別の被験者５で食後３０分から心拍数１３０で５５分の持久運動を実施した場合のアセトン、エタノール濃度測定結果を図９に示す。運動中では、通常脂肪酸代謝は増加しないが、運動維持に必要なエネルギーが多いため、脂肪酸が動員されている。メタボリック状態を解消したい被験者で考えると、昼食後であっても有酸素運動を行う場合には、空腹時に比べ脂肪酸を消費しないため、脂肪酸を消費するためには、通常より運動強度を高く設定したほうがよい。グルコース濃度が高いため、運動強度を多少上げても疲労等の弊害は少ないと考えられ、食後運動の場合には運動強度を高く指示すれば、疲労を伴わず体力の向上と脂肪酸の消費を行える可能性がある。
【００５４】
１．４．動作フロー
図１０及び図１１には、本実施形態のフローチャートの例を示している。先ず、図１０において、健康管理装置１０の少なくともアセトン検出部３及びエタノール検出部８の装着が、装着信号により確認される（ステップＳ１，Ｓ２）。その後装着情報が書き込まれると（ステップＳ３）、被験者の個人データが選択され（ステップＳ４）、登録データがあれば読み出され（ステップＳ５，Ｓ８）、登録データが無ければ個人データが入力されて登録された後に読み出される（ステップＳ５〜Ｓ８）。個人データとは、氏名、年齢、身長、体重、現在の体力レベル、糖尿病の程度等である。
【００５５】
次に、並列処理にて、安静時にて生体ガス（アセント、エタノール）及び脈拍の測定が実施され、データが記録される（ステップＳ９Ａ，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ）。この測定は規定数回だけ実施される（ステップＳ１１）。安静時での測定が規定回数実施されたら、運動を開始するか否かが確認される（ステップＳ１２）。ここで運動することが例えば操作キーの操作により確認されると（ステップＳ１２）、そのキー入力を運動の開始信号としてもよい。
【００５６】
引き続き図１１において、ステップＳ９，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂにて実施された安静時のデータが記録される（ステップＳ１３）。次に、運動の目的が入力される（ステップＳ１４）。運動の目的とは、糖尿病患者であればインスリン抵抗性改善、脂肪低減などであり、メタボリック対策であれば脂肪低減、代謝機能改善などである。さらに、目安運動時間が入力される（ステップＳ１５）。
【００５７】
次に、今回実施前の過去のデータ数が規定数以上であるかが確認される（ステップＳ１６）。ステップＳ１６の判断がＹＥＳであれば、個人データ、安静時データ、過去に実施した運動前後のデータ及びその解析結果に基づいて、解析部７が過去の運動メニューと同一か、あるいは過去の運動メニューの運動負荷及び運動時間の少なくとも一方が改訂された運動メニューが提案される（ステップＳ１７）。この種の運動メニューは、図５〜図９にて説明したものがあげられる。
【００５８】
ステップＳ１６での判断がＮＯであれば、個人データ及び安静時のデータを元に、解析部７が複数の初期運動メニューを提案する（ステップＳ１８）。初期運動メニューとは、例えば図１２に示す運動の中から実年齢に近い年齢の３つの運動メニューとすることができる。目標心拍数ＨＲの中から選択して、図１２の例では、最大心拍数(拍/分)ＨＲmax＝２２０−年齢（ＡＧＥ）、安静時心拍数（拍/分）ＨＲrestとし、運動強度Ｓ（％）＝（ＨＲａ−ＨＲｒｅｓｔ）/（ＨＲｍａｘ−ＨＲｒｅｓｔ）×１００で求められる。目標心拍数ＨＲｔａｒｇｅｔ＝（ＨＲｍａｘ−ＨＲｒｅｓｔ）ｘＳ＋ＨＲｒｅｓｔから求められる。
【００５９】
ステップＳ１８またはＳ１９にて推奨された運動メニューが表示部６に表示され（ステップＳ１９）、被験者により例えば複数の運動メニュー（レシピ）の一つが選択される（ステップＳ２０）。その運動メニューは、運動条件として運動器具に設けられている運動計測部に転送してもよい（ステップＳ２１）。
【００６０】
以降は、設定された運動メニューに従って運動が開始され、運動中と運動中止後についてそれぞれ、生体ガス（アセトン）及び脈拍の測定が中止されない限り継続実施され、データが記録される（ステップＳ２２Ａ，２２Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ，２４）。
【００６１】
１．５．生体ガス検出装置
次に、図１に示す健康管理装置１０のアセトン検出部３またはエタノール検出部８とし用いられる生体ガス検出装置について説明する。図１３には、皮膚ガス中の部位別エタノール濃度とアセトン濃度の測定例が示してある。シリコン樹脂容器で各部位からの皮膚ガスを５分採取し、エタノールとアセトンの濃度を半導体ガスクロマトグラフ（SGEA-P2  エフアイエス製）で測定を行った。この時ほぼ同時に採取した呼気中のアセトン濃度は５．４ｐｐｍであった。皮膚の部位として、足の裏側（通称土踏まずに相当）、二の腕の表側と裏側、手首の表側（通常腕時計を装着する部分）、掌の５ケ所を選んで比較した。エタノールとアセトンでは、傾向がことなるが、両ガスとも掌からの放散が良好であり、生体ガス採取部として適していることが分かり、掌から皮膚ガスを採取する方式を本実施形態では採用した。もちろん、掌以外の部位から皮膚ガスを検出しても良いし、あるいは呼気を検出しても良い。
【００６２】
図１３に示すように、掌からの皮膚ガスの濃度が、足の裏、腕の表側、腕の裏側及び手首の表側よりも高いことに鑑み、本実施形態は図１４に示すように、手９で握って携行される皮膚ガス検出装置１０Ａを構成した。トレッドミルで歩行やジョギングをする場合や、屋外で歩行やジョギングをする場合にも、身体的な拘束が少なく手軽に測定できる形態として、掌で握るタイプの皮膚ガス検出装置１０Ａである。
【００６３】
図１に示す健康管理装置１０のアセトン検出部３またはエタノール検出部８として用いられる皮膚ガス検出装置１０Ａは、図１５に示すように、筐体１２の表面１２Ａに試料採取部１４、表示部１６、操作部１８を備えている。図１４に示すように、試料採取部１４を覆って筐体１２の把持部を左手９で握ると、操作部１８が右手で操作でき、表示部１６が見えるようになっている。試料採取部１４を覆って筐体１２を右手で覆う場合には、表示部１６の天地を逆に表示すれば見難くない。
【００６４】
図１６に示すように、筐体１２の内部には、表示部１６と対向する位置に信号処理部２０、電源部２２等を搭載している。筐体１２に設けられた試料採取部１４は例えばメッシュであり、掌と接触して皮膚ガスを取り込む。筐体１２が試料採取部１４と対向する内部は中空部１２Ｃとされ、筐体１２に設けられた隔壁１２Ｄ〜１２Ｆにより中空部１２Ｃが仕切られて流路が形成される。
【００６５】
中空部１２Ｃにて形成される流路の一端は、裏面１２Ｂに開口する空気取入部３０と連通する。流路の他端は、裏面１２Ｂに開口する空気排出部３２と連通する。流路途中には、例えば隔壁１２Ｆに支持された検出部４０が設けられている。また、空気取入部３０から空気排出部３２へと向かう空気の流れ方向にて検出部４０よりも下流側に吸引部３４が設けられている。
【００６６】
試料吸引部３４は、ファンモータ又はチューブポンプ等で形成される。チューブポンプは弾性変形するチューブに対して回転リングを回転させることで回転ローラがチューブを押しつぶす位置が変わっていくことで気体が外部へ排出されることになる。試料吸引部３４が駆動されると、試料排出部３２及び試料吸引部３４側が負圧になり、図１７に破線で経路を示すように、空気取入部３０から入った空気は流路を経由して空気排出部３２から排出される。その際、試料採取部１４のメッシュは掌と連通しており、掌表面から放散されてメッシュを通過して入ってきた皮膚ガスは空気に巻き込まれ、検出部４０へ導入される。なお、図１７では手９の掌と試料採取部１４とは離れているが、試料採取時には密着される。
【００６７】
皮膚ガス成分は検出部４０で検出される。図１８に示すように、試料吸引部３４での吸引開始後から時間ｔ１経過して、空気取入部３０から入った空気が検出部４０へ到達する場合には、時間ｔ1より少し長い時間ｔ2後に検出部４０での検出が開始される。図１８の例では、試料吸引部３４にて吸引しながら検出部４０にて皮膚ガスを検出することができる。検出終了後皮膚ガスが排出された後に、試料吸引部３４が停止される。これに代えて、吸引後に試料吸引部３４の駆動を一旦停止して、皮膚ガスを検出しても良いし、吸引停止後に図示しないシャッターを閉鎖した密封状態で皮膚ガスを検出しても良い。この場合、標的物質の検出を終了すると、皮膚ガスを積極的に排出するため、試料吸引部３４で排出する。
【００６８】
検出部４０からの検出信号の処理や、試料吸引部３４や検出部４０の制御を信号処理制御部２０で行う。個人の認証データ、運動日時、運動条件を含む検出結果のデータを図示しない記憶部に記憶し、必要に応じて表示部１６に表示する。
【００６９】
この皮膚ガス検出装置１０Ａは携帯型であるので、電源部２２には１次電池又は２次電池が使用することができる。１次電池の場合には筐体１２の裏面１２Ｂに電池交換用の開口部があり、表示部１６に電池切れが表示されたら、電池を交換することができる。２次電池の場合には表示部１６に電池切れが表示されたら、筐体１２の裏面１２Ｂに接続部があり、充電器を接続することで２次電池が充電され、充電終了が表示されたら、充電器をはずして再度使用することができる。
【００７０】
１．６．検出部
１．６．１．半導体センサー
図１６に示す検出部４０として、図１９（Ａ）（Ｂ）に示す半導体センサー５０を挙げることができる。半導体センサー５０の基板５１の表面５１Ａには、図１９（Ａ）に示すように、感ガス材料板５２Ａ〜５２Ｄと、各感ガス材料板５２Ａ〜５２Ｄに接続された２つの電極５３Ａ，５３Ｂとを有する。基板５１の裏面５１Ｂには、図１９（Ｂ）に示すように、ヒーター５４と、それに接続された電極５５Ａ，５５Ｂとを有する。感ガス材料板５２Ａ〜５２Ｄには、酸化スズＳｎＯ２、アンチモン添加酸化スズＳｂ：ＳｎＯ２、酸化亜鉛ＺｎＯ、酸化タングステンＷＯ３、インジウムスズ酸化物、酸化チタンＴｉＯ２、ニオブ添加酸化チタンＮｂ：ＴｉＯ２などがあり、これらの複合材や他の添加剤を含めることも可能である。
【００７１】
ヒーター５４により加熱された感ガス材料板５２Ａ〜５２Ｄに還元性ガスが曝露されると、感ガス材料板５２Ａ〜５２Ｄの表面に吸着されていた酸素が減少してポテンシャル障壁が下がり、電子が動きやすくなって電気抵抗が減少する。例えば皮膚ガスに含まれるエタノールの濃度とセンサー抵抗比（Ｒｓ／Ｒ０）との相関が図２０に示されている。よって、半導体センサー５０の出力から皮膚ガスに含まれるエタノールの濃度を検出できる。
【００７２】
１．６．２．水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサー
ＱＣＭセンサー６０は、図２１（Ａ）（Ｂ）または図２２（Ａ）（Ｂ）に示すように、水晶振動子６１の両面に配置した電極６２Ａ，６２Ｂを配置し、電極６２Ａ，６２Ｂに接続されるリード線６３Ａ，６３Ｂを基板６４に固定している。図２１（Ｂ）ではリード線６３Ａ，６３Ｂは基板６４と平行に配置される一方で、図２２（Ｂ）ではリード線６３Ａ，６３Ｂは基板６４と垂直に配置される。図２２（Ａ）（Ｂ）の方が空気の流れは良く、水晶振動子６１の両面に皮膚ガスが接触し易い。
【００７３】
水晶振動子６１の周波数は、電極６２Ａ，６２Ｂ上の物質の質量に応じて変化し、周波数の変化量と付着物質の質量との関係は、Sauerbrey式と呼ばれる。付着物質量が増加すると周波数は減少し、付着物質量が減少すると周波数は増加する。図２３に示す検量線を予め作成しておくことで、周波数変化量から標的物質の濃度を知ることができる。
【００７４】
１．６．３．ＳＥＲＳセンサー
図２４に示すように、ＳＥＲＳセンサー７０では、ガスが導入される流路に臨んでセンサー基板７１が配置され、光源からの励起光（振動数ν）がセンサー基板７１に照射される。励起光の多くは、レイリー散乱光として散乱され、レイリー散乱光の振動数ν又は波長は入射光に対して変化しない励起光の一部は、ラマン散乱光として散乱され、ラマン散乱光の振動数（ν−ν’及びν＋ν’）又は波長は、分子の振動数ν’（分子振動）が反映される。つまり、ラマン散乱光は、検査対象の分子を反映した光である。分子の振動エネルギーがラマン散乱光の振動エネルギー又は光エネルギーに付加されることもある。このような振動数のシフト（ν’）をラマンシフトと呼ぶ。
【００７５】
図１９に示すセンサー基板７１に形成された金属ナノ粒子７２に入射光が入射される領域では、隣り合う金属ナノ粒子７２間のギャップに、増強電場７３が形成される。特に、入射光の波長よりも小さな金属ナノ粒子７２に対して入射光を照射する場合、入射光の電場は、金属ナノ粒子７２の表面に存在する自由電子に作用し、共鳴を引き起こす。これにより、自由電子による電気双極子が金属ナノ粒子７２内に励起され、入射光の電場よりも強い増強電場７３が形成される。これは、局在表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ：Localized Surface Plasmon Resonance）とも呼ばれる。この現象は、入射光の波長よりも小さな１〜５００ｎｍのサイズを有する金属ナノ粒子７２等の電気伝導体に特有の現象である。
【００７６】
図２４では、センサー基板７１に入射光を照射した時に表面増強ラマン散乱(ＳＥＲＳ：Surface Enhanced Raman Scattering)が生ずる。つまり、増強電場７３に標的分子７４が入り込むと、その標的分子７４によるラマン散乱光は増強電場７３で増強されて、ラマン散乱光の信号強度は高くなる。このような表面増強ラマン散乱では、標的分子７４が微量であっても、検出感度を高めることができる。
【００７７】
２．第２実施形態
図２５（Ａ）（Ｂ）に示す第２実施形態に係る皮膚ガス検出装置１００は、第１実施形態の筐体１２が携帯機器であったのに対して、例えば左手９の掌９Ａに接合されるパッド本体１０２を筐体としている。皮膚ガス検出装置１００は、パッド本体１０２とケーブル１１１を介して接続される機器本体部１１０を例えば腕時計型として左手９の手首に装着して、パッド本体１０２を薄くして掌９Ａの操作性を確保している。機器本体１１０には表示部１１２や信号処理部（図示せず）等が設けられる。
【００７８】
図２６（Ａ）（Ｂ）に示すように、パッド本体１０２は、掌９Ａと接する面にメッシュ状の試料採取部１０４を有する。試料取部１０４は、パッド本体１０２が掌９Ａと接する面より皮膚ガスをパッド本体１０２の中空部１０２Ａ内に取り込むことができる。試料採取部１０２を掌と接触させる形態として、図１４のように保持する形態以外では、図２５（Ｂ）に示すように掌９Ａにパッド本体１０２を接合することが効果的である。パッド本体１０２は例えば粘着シート１０６を介して掌９Ａに接合することができる。パッド本体１０２には、支柱１０８により検出部４０が固定されている。なお、図１６にて説明した空気取入部３０、空気排出部３２及び試料吸引部３４は、パッド本体１０２にも適用することができる。
【００７９】
３．第３実施形態
図２７には、本発明の第３実施形態に係る皮膚ガス検出装置１２０が組み込まれる運動器具（健康管理装置）１３０が示されている。運動器具１３０は、図１に示す各種制御系ブロックを含むことができる。運動器具（健康管理装置）１３０は、筐体１３２に対して走行移動するベルト１３４上で歩行やジョギングを行うトレッドミルである。トレッドミル１３０には、筐体１３２の一部としてハンドル（保持部）１３６を有する。また、筐体１３２には表示部１３８が設けられる。トレッドミル１３０は、人の皮膚表面から放散される皮膚ガスを採取する機能を持ち、皮膚ガス中のアセトンなどの成分を検出する運動器具である。
【００８０】
図２８及び図２９には、皮膚ガス検出装置１２０が示されている。図２８に示すハンドル１３６の両手の握り部１３６Ａには、図２９に示すように掌９Ａと接する面に開口を有する試料採取部１２２が設けられている。ハンドル１３６は中空であるので、皮膚ガスは試料採取部１３６を介して中空部１３６Ａに入る。
【００８１】
トレッドミル１３０の筐体１３２には、検出部４０が臨む流路１２５が設けられ、流路１２５の一端は空気取入部１２４となり、他端の空気排出部126付近に吸引部１２８が設けられる。ハンドル１３６の中空部１３６は連通口１３６Ｂを介して流路１２５と連通している。よって、流路１２５に空気の流れが生ずると、ハンドル１３６の中空部１３６Ａ内の皮膚ガスは流路１２５側に吸引されて検出部４０と接触される。
身体（この例では掌）から放散された生体ガスがトレッドミルのハンドル部へ入る。ハンドル部に入った生体ガスは、トレッドミルの本体部に内蔵された生体ガス検出部に導入される。
【００８２】
本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、健康管理装置１０等の構成及び動作も本実施形態で説明したものに限定に限定されず、種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１  ＣＰＵ、２  脈拍検出部（信号出力部）、３  アセトン検出部、４  計時部、５  記憶部、６  表示部、７解析部、８  エタノール検出部（記録部）１０  健康管理装置、１０Ａ，１００，１２０  生体ガス検出装置、４０，５０，６０，７０  検出部、４０半導体センサー、５０  水晶振動子マイクロバランス（ＱＣＭ）センサー、６０  表面増強ラマン散乱（ＳＥＲＳ）センサー、１２，１０２，１３２  筐体、１４，１０４，１２２  試料採取部、１２Ｃ，１０２Ａ，１３６Ａ  中空部、３０，１２４  空気取入部、３２，１２６  空気排出部、３４，１２８  試料吸引部、１０２  パッド本体、１３０  運動器具、１３６  ハンドル（保持部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図２４】
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