(57)【要約】  最大心拍数推定方法は、運動を行う対象者の心拍数を取得する第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心拍数との関係に基づいて対象者の最大心拍数を推定する推定ステップと、を備え、推定ステップは、取得された心拍数に対する、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心拍数に基づいて対象者の最大心拍数を推定する。
2019198744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動を行う対象者の心拍数を取得する第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心拍数との関係に基づいて前記対象者の最大心拍数を推定する推定ステップと、
を備え、
前記推定ステップは、取得された前記心拍数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心拍数に基づいて前記対象者の前記最大心拍数を推定する
ことを特徴とする最大心拍数推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の最大心拍数推定方法において、
前記第１取得ステップで取得された前記心拍数と、前記第２取得ステップで取得された前記心電波形とは、運動強度が増加する運動を前記対象者が開始してから、その運動強度が４０％を超えるまでの期間にわたって取得されることを特徴とする最大心拍数推定方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の最大心拍数推定方法において、
前記予め定められた特徴量は、心電波形に含まれるＱＴインターバルであることを特徴とする最大心拍数推定方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の最大心拍数推定方法において、
前記予め定められた特徴量は、前記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最大心拍数推定方法。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の最大心拍数推定方法において、
前記予め定められた特徴量は、前記心電波形に含まれる自律神経に関する指標であることを特徴とする最大心拍数推定方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の最大心拍数推定方法において、
前記推定ステップは、最大心拍数＝安静時心拍数＋１００×（屈曲点となる心拍数−安静時心拍数）／屈曲点となる運動強度（ただし、安静時心拍数は予め安静時に計測される心拍数、屈曲点となる心拍数は前記屈曲点に対応する心拍数、屈曲点となる運動強度は予め設定された値）を用いて前記最大心拍数を推定することを特徴とする最大心拍数推定方法。
【請求項７】
運動を行う対象者の心拍数を取得する心拍数取得部と、
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、
取得された前記心拍数と前記予め定められた特徴量との関係に基づいて前記対象者の最大心拍数を推定する推定部と、
を備え、
前記推定部は、取得された前記心拍数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心拍数に基づいて前記対象者の前記最大心拍数を推定する
ことを特徴とする最大心拍数推定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の最大心拍数推定装置において、
前記心拍数取得部によって取得された前記心拍数と、前記特徴量取得部で取得された前記心電波形とは、運動強度が増加する運動を前記対象者が開始してから、その運動強度が４０％を超えるまでの期間にわたって取得されることを特徴とする最大心拍数推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、最大心拍数推定方法および装置に関し、特に心電波形を用いて最大心拍数を推定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポーツや日常生活において、心拍数を管理することで運動強度やカロリーを推定することが可能になる。心拍数を用いた運動強度は一般的にカルボーネン法によって計算することができる（例えば、非特許文献１参照）。そのため、運動強度を計算するためには最大心拍数を計測もしくは推定することが必要となる。また、カロリー算出の際においても運動強度の値が必要となるため、最大心拍数を計測もしくは推定することが重要となる。【０００３】
従来から、最大心拍数を計測する場合には、漸増負荷試験などで対象者の心拍数が最大心拍数に達するまで運動量を増加させて計測することが行われている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｊｉｎｈｕａ  Ｓｈｅ，Ｈｉｔｏｓｈｉ  Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｋｏｊｉ  Ｍａｋｉｎｏ，Ｈｉｒｏｓｈｉ  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ，“Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｕｉｔａｂｌｅ  Ｍａｘｉｍｕｍ−ｈｅａｒｔ−ｒａｔｅ  Ｆｏｒｍｕｌａｓ  ｆｏｒ  Ｕｓｅ  ｗｉｔｈ  Ｋａｒｖｏｎｅｎ  Ｆｏｒｍｕｌａ  ｔｏ  Ｃａｌｃｕｌａｔｅ  Ｅｘｅｒｃｉｓｅ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ”，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，１２（１），Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２０１５，ｐｐ．６２−６９．
【非特許文献２】ｈｔｔｐｓ：／／ｊａ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／運動強度（２０１８年３月２０日検索）
【非特許文献３】Ｓｈａｆｆｅｒ，Ｆｒｅｄ，ａｎｄ  Ｊ．Ｐ．Ｇｉｎｓｂｅｒｇ．“Ａｎ  ｏｖｅｒｖｉｅｗ  ｏｆ  ｈｅａｒｔ  ｒａｔｅ  ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ  ｍｅｔｒｉｃｓ  ａｎｄ  ｎｏｒｍｓ．”Ｆｒｏｎｔｉｅｒｓ  ｉｎ  ｐｕｂｌｉｃ  ｈｅａｌｔｈ  ５  （２０１７）：２５８
【非特許文献４】千住  秀明「３章  運動と心肺機能の変化（Ｉ部  地域のウエルネス運動）」生活・地域からの健康づくり、長崎大学公開講座叢書７（１９９５年３月５日発行）：ｐｐ．３１−３９、＜ｈｔｔｐ：／／ｈｄｌ．ｈａｎｄｌｅ．ｎｅｔ／１００６９／６３１５＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、漸増負荷試験などにより最大心拍数を計測する従来の手法では、対象者の負担が大きいことが課題であった。【０００６】
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、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる最大心拍数推定方法および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】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明に係る最大心拍数推定方法は、運動を行う対象者の心拍数を取得する第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心拍数との関係に基づいて前記対象者の最大心拍数を推定する推定ステップと、を備え、前記推定ステップは、取得された前記心拍数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心拍数に基づいて前記対象者の前記最大心拍数を推定することを特徴とする最大心拍数推定方法。【０００８】
また、本発明に係る最大心拍数推定装置は、運動を行う対象者の心拍数を取得する心拍数取得部と、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、取得された前記心拍数と前記予め定められた特徴量との関係に基づいて前記対象者の最大心拍数を推定する推定部と、を備え、前記推定部は、取得された前記心拍数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心拍数に基づいて前記対象者の前記最大心拍数を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、対象者の心拍数と、対象者の心電波形に含まれる予め定められた特徴量との関係から、心拍数に対するその特徴量の変化における屈曲点に基づいて最大心拍数を算出するので、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる。そのため、最大心拍数を得る際の対象者の負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の原理を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る最大心拍数推定装置の原理を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る最大心拍数推定装置の原理を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る最大心拍数推定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る最大心拍数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】図６は、本発明の第１の実施の形態に係る最大心拍数推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る最大心拍数推定装置の原理を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る最大心拍数推定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態に係る最大心拍数推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の第３の実施の形態に係る最大心拍数推定装置の原理を説明するための図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る最大心拍数推定装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る最大心拍数推定方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図１２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。本発明の実施の形態に係る最大心拍数推定方法は、対象者の心電波形から最大心拍数の指標となる予め定められた特徴量を抽出し、例えば、運動強度を求めるための最大心拍数を推定する。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。
【００１２】
本実施の形態に係る最大心拍数推定方法では、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、Ｑ波の始まりからＴ波の終わりに至るまでの時間を表すＱＴインターバルを心電波形（心電図）の特徴量として用いる。
【００１３】
図２は、漸増負荷試験により取得した運動強度とＱＴインターバルと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：ＨＲ）から計算された値が用いられる。図２に示すように、運動強度が４０％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。この実験より、屈曲点における心拍数は運動強度４０％程度となることが分かった。
【００１４】
この実験結果は、非特許文献４に記載されている運動による１回の拍出量と心拍出量の変化の関係とほぼ一致するものと考えられる。一般に、運動によって筋肉などの抹消組織の酸素要求は増加する。非特許文献４に記載されているように、１回の心臓の収縮で拍出する血液量である拍出量（Ｓｔｒｏｋｅ  Ｖｏｌｕｍｅ：ＳＶ）は、運動強度の増加に伴い一定の割合で増加するが、運動強度が最大運動強度の約４０％まで増加した後は、増加せず、プラトーに達することが知られている。そのため、運動強度が約４０％程度を上回る運動では、心拍数の増加で１分間当たりの心臓から拍出される血液量である心拍出量（Ｃａｒｄｉａｃ  Ｏｕｔｐｕｔ：ＣＯ）が補われることになる。
【００１５】
このことからも、上述した実験結果を用いることで、ＱＴインターバルの屈曲点となる心拍数を運動強度４０％として最大心拍数を推定することができると考えられる。
ここで、最大心拍数は次の式（１）により算出される（例えば、非特許文献２参照）。
最大心拍数＝安静時心拍数＋１００×（屈曲点となる心拍数−安静時心拍数）／屈曲点となる運動強度        ・・・（１）
上式（１）において、「安静時心拍数」は、心拍計などで安静時に予め計測される値である。一般的には、安静時心拍数は６０ｂｐｍが用いられる。「屈曲点となる心拍数」は、ＱＴインターバルの屈曲点に対応する、測定された心拍数の値である。また、「屈曲点となる運動強度」は予め設定された値であり、上述した実験結果に基づき３５〜４５％の範囲の値、例えば、４０％が用いられる。
【００１６】
図３は、上式（１）を用いて最大心拍数を推定した場合の結果を示している。図３において、縦軸は本実施の形態に係る最大心拍数の推定方法により推定された最大心拍数であり、横軸は対象者の心拍数が最大心拍数になるまで運動を行い計測した最大心拍数である。
【００１７】
図３に示すように、相関係数（ピアソン相関関数）が０．７８であり、ｐ値＜０．０５となり、有意な正の相関関係があることがわかった。このことから、本実施の形態に係る最大心拍数推定方法は、ＱＴインターバルと心拍数との関係において、ＱＴインターバルが屈曲する点を見つけ、上記式（１）を用いることで最大心拍数を算出する。
【００１８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明に係る最大心拍数推定方法を実施するための最大心拍数推定装置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最大心拍数推定装置１の機能構成を示すブロック図である。最大心拍数推定装置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。
【００１９】
最大心拍数推定装置１は、対象者が漸増負荷試験のような運動強度を徐々に上げる運動を行ったときのＱＴインターバルと心拍数との関係を取得し、ＱＴインターバルの値が屈曲する点を抽出して、その屈曲点から対象者の最大心拍数を算出する。
【００２０】
生体情報取得部１１は、心拍数取得部１１１およびＱＴインターバル取得部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、対象者が運動強度を徐々に増加させる運動を開始してから、その運動強度が４０％を超える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。
【００２１】
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。
【００２２】
ＱＴインターバル取得部１１２は、対象者に装着された生体センサで測定された心電波形から、その心電波形に含まれるＱＴインターバルを取得する。ＱＴインターバル取得部１１２が取得したＱＴインターバルは、記憶部１２に記憶される。
【００２３】
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ＱＴインターバルのデータを記憶する。また、記憶部１２は、上述した式（１）における「安静時心拍数」および「屈曲点となる運動強度」の設定値を記憶する。
【００２４】
推定部１３は、屈曲点処理部１３１および最大心拍数算出部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ＱＴインターバルのデータに基づいて、最大心拍数を推定する。
【００２５】
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ＱＴインターバル取得部１１２によって取得された対象者のＱＴインターバルのデータを記憶部１２から読み出して、ＱＴインターバルと心拍数との関係を求める。このとき、図２で示したような屈曲点を含むグラフが求められる。
【００２６】
また、屈曲点処理部１３１は、対象者におけるＱＴインターバルと心拍数との関係から、心拍数取得部１１１によって取得された心拍数に対するＱＴインターバルの変化における屈曲点を抽出する。屈曲点処理部１３１は、ＱＴインターバルの値が屈曲する点に対応する対象者の心拍数を求めて記憶部１２に記憶する。
【００２７】
最大心拍数算出部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心拍数に基づいて、上述した式（１）により対象者の最大心拍数を算出する。
より詳細には、最大心拍数算出部１３２は、式（１）において、屈曲点処理部１３１によって求められた「屈曲点となる心拍数」の値を式（１）に代入する。なお、式（１）における「安静時心拍数」の値としては、予め設定された値、例えば、６０ｂｐｍ、「屈曲点となる運動強度」の値には、予め設定された値、例えば、４０％が用いられる。
【００２８】
最大心拍数算出部１３２は、算出された対象者の最大心拍数の値を記憶部１２に記憶する。
【００２９】
出力部１４は、推定部１３によって推定された対象者の最大心拍数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、最大心拍数算出部１３２によって算出された最大心拍数の値を表示する。
【００３０】
［最大心拍数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最大心拍数推定装置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。
【００３１】
図５に示すように、最大心拍数推定装置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。
【００３２】
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を含む最大心拍数推定装置１の機能が実現される。
【００３３】
通信制御装置１０５は、最大心拍数推定装置１と各種外部電子機器との間を、通信ネットワークＮＷを介し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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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などが記憶されている。データ記憶部１０７ａは、図４で示した記憶部１２に対応する。
【００３７】
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ＱＴインターバルの取得処理や、屈曲点処理、最大心拍数算出処理などの最大心拍数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。
【００３８】
表示装置１０８は、最大心拍数推定装置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。
【００３９】
［最大心拍数推定装置の動作］
次に、上述した本発明の最大心拍数推定方法を実施するための最大心拍数推定装置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な運動を開始する。運動を開始してから、対象者における運動強度が４０％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とが計測される。
【００４０】
心拍数取得部１１１は、対象者が運動を実施する間の心拍数のデータを取得する（ステップＳ１）。次に、ＱＴインターバル取得部１１２は、対象者が運動を実施する間の心電波形のデータを取得し、その心電波形のデータからＱＴインターバルのデータを取得する（ステップＳ２）。なお、ＱＴインターバル取得部１１２は、外部の生体センサで求められたＱＴインターバルの値を取得する構成を採用してもよい。
【００４１】
次に、屈曲点処理部１３１は、取得されたＱＴインターバルと心拍数との関係を求める（ステップＳ３）。屈曲点処理部１３１が求めた対象者のＱＴインターバルと心拍数との関係において、ＱＴインターバルの値が屈曲する屈曲点を抽出し、そのＱＴインターバルの値に対応する心拍数を求める（ステップＳ４）。
【００４２】
次に、最大心拍数算出部１３２は、ステップＳ４で求められたＱＴインターバルの測定値の屈曲点となる心拍数に基づいて、上述した式（１）を用いて対象者の最大運動強度を算出する（ステップＳ５）。
【００４３】
より詳細には、最大心拍数算出部１３２は、式（１）において、「安静時心拍数」の値として予め実測された値などの値、例えば、６０ｂｐｍを用いる。最大心拍数算出部１３２は、「屈曲点となる心拍数」の値として、ステップＳ４で求められた心拍数の測定値を代入する。また、「屈曲点となる運動強度」の値として、上述した実験結果から、予め定められた３５〜４５％の範囲の値、例えば４０％を用いる。
【００４４】
なお、算出された対象者の最大運動強度は、出力部１４によって出力される。
【００４５】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、対象者のＱＴインターバルと心拍数との関係を用い、運動強度（心拍数）が４０％となる近辺でみられるＱＴインターバルの屈曲点での対象者の心拍数に基づいて最大心拍数を推定する。そのため、運動強度が４０％を超える程度までの運動を実施すれば、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる。したがって、最大心拍数を得る際の対象者の負担を軽減することができる。
【００４６】
また、説明した第１の実施の形態では、測定された対象者の心電波形より、ＱＴインターバルを取得する場合について説明した。しかし、心電波形の特徴量として、ＱＴインターバルの代わりに、図１に示す心電波形に含まれるＲ波の始まりからＴ波の終わりまでの時間であるＲＴインターバルを用いてもよい。ＲＴインターバルを用いることで、より容易にＱＴインターバルに相当する特徴量を取得することが可能となる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００４８】
第１の実施の形態では、対象者が運動を行う期間にわたって測定されたＱＴインターバルと心拍数との関係に基づいて、運動強度（心拍数）が４０％程度となる付近にみられるＱＴインターバルの値の屈曲点に対応する心拍数を求め、対象者の最大心拍数を算出した。これに対して、第２の実施の形態では、心電波形の特徴量として対象者の心電波形に含まれるＴ波の高さを用いる。
【００４９】
まず、図７を参照して第２の実施の形態に係る最大心拍数推定装置１Ａの概要について説明する。図７に示すグラフの横軸は、心拍数換算された運動強度を示す。また、縦軸は、対象者の心電波形におけるＴ波の高さに心拍数を掛けた値（Ｔ波高さ×心拍数）を示す。
【００５０】
図７に示すように、心電波形のＴ波高さ×心拍数においても、運動強度（心拍数）が４０％となる近辺において屈曲点がみられることがわかる。このことから、屈曲点に対応する測定心拍数を求めることで、第１の実施の形態と同様に、式（１）を用いて対象者の最大心拍数を算出することができる。
【００５１】
次に、本実施の形態に係る最大心拍数推定装置１Ａの機能構成について、第１の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
生体情報取得部１１Ａは、心拍数取得部１１１およびＴ波高さ取得部１１３を備える。
【００５２】
Ｔ波高さ取得部１１３は、対象者に装着された生体センサから心電波形を取得し、その心電波形に含まれるＴ波高さのデータを取得する。Ｔ波高さ取得部１１３が取得したＴ波高さのデータは、記憶部１２に記憶される。
【００５３】
屈曲点処理部１３１は、生体情報取得部１１ＡのＴ波高さ取得部１１３によって取得されたＴ波高さの値に、心拍数取得部１１１によって取得された対象者の心拍数の値を乗じて、Ｔ波高さ×心拍数を算出する。また、屈曲点処理部１３１は、Ｔ波高さ×心拍数と、心拍数取得部１１１によって取得された対象者の心拍数の測定値との関係を求める。
【００５４】
屈曲点処理部１３１は、求めた対象者のＴ波高さ×心拍数と心拍数との関係において、運動強度（心拍数）が４０％の近辺において、Ｔ波高さ×心拍数の値が屈曲する点を見つける。屈曲点処理部１３１は、屈曲点に対応する心拍数を求める。求められた心拍数の値は、記憶部１２に記憶される。
【００５５】
次に、上述した構成を有する最大心拍数推定装置１Ａの動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。
まず、第１の実施の形態と同様に、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な運動を開始する。運動を開始してから、対象者が行う運動の運動強度が４０％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とが計測される。
【００５６】
心拍数取得部１１１は、対象者が運動を行う期間にわたる心拍数のデータを取得する（ステップＳ２１）。次に、Ｔ波高さ取得部１１３は、対象者が運動を行う期間にわたる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Ｓ２２）。なお、Ｔ波高さ取得部１１３は、生体センサ側で求められたＴ波高さのデータを取得する構成を採用してもよい。
【００５７】
次に、屈曲点処理部１３１は、取得されたＴ波高さ×心拍数と心拍数との関係を求める（ステップＳ２３）。その後、屈曲点処理部１３１は、求めた対象者のＴ波高さ×心拍数と心拍数との関係において、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×心拍数の値に対応する心拍数の値を求める（ステップＳ２４）。
【００５８】
次に、最大心拍数算出部１３２は、ステップＳ２４で求められたＴ波高さ×心拍数の値の屈曲点となる心拍数に基づいて、上述した式（１）を用いて対象者の最大運動強度を算出する（ステップＳ２５）。
【００５９】
より詳細には、最大心拍数算出部１３２は、式（１）において、「安静時心拍数」の値として予め実測された値、例えば、６０ｂｐｍを用いる。最大心拍数算出部１３２は、「屈曲点となる心拍数」の値として、ステップＳ２４で求められた心拍数を代入する。また、「屈曲点となる運動強度」の値としては、上述した実験結果から、予め定められた値、例えば、４０％など、３５〜４５％の範囲の値が用いられる。
【００６０】
なお、算出された対象者の最大運動強度は、出力部１４によって出力される。
【００６１】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、対象者のＴ波高さ×心拍数と心拍数との関係を用い、運動強度（心拍数）が４０％となる近辺でみられるＴ波高さ×心拍数の屈曲点での対象者の心拍数に基づいて最大心拍数を推定する。そのため、心電波形の特徴量としてＴ波の高さを用いた場合にも、運動強度が４０％を超える程度までの運動を実施すれば、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる。したがって、最大心拍数を得る際の対象者の負担を軽減することができる。
【００６２】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１および第２の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００６３】
第１および第２の実施の形態では、対象者が運動を行う期間にわたって測定された心拍数と、心電波形において観測されるＱＴインターバルやＴ波高さなどの特徴量との関係に基づいて、運動強度が４０％程度となる付近にみられるその特徴量の屈曲点に対応する心拍数から対象者の最大心拍数を算出した。これに対して、第３の実施の形態では、自律神経の指標として知られている心拍変動パラメータであるＲｏｏｔ  Ｍｅａｎ  Ｓｑｕａｒｅ  ｏｆ  Ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ（ｒＭＳＳＤ）を特徴量として用いる。
【００６４】
まず、第３の実施の形態に係る最大心拍数推定方法の概要について図１０を参照して説明する。
図１０は、ｒＭＳＳＤと運動強度との関係を説明する図である。縦軸はｒＭＳＳＤを示し、横軸は心拍数換算の運動強度を示す。
【００６５】
ここで、ｒＭＳＳＤは、心電波形において連続して隣接するＲＲ波の間隔の差の２乗の平均値の平方根であり、自律神経に関する指標として知られている。図１０からわかるように、このｒＭＳＳＤと運動強度との関係においても、運動強度が４０％となる付近でｒＭＳＳＤの値が屈曲する点がみられる。
【００６６】
このことから、心電波形の特徴量としてｒＭＳＳＤの値を用いて上述した式（１）により対象者の最大心拍数を算出する。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る最大心拍数推定方法を実施するための最大心拍数推定装置１Ｂの機能構成について、第１および第２の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
図１１に示すように、生体情報取得部１１Ｂは、心拍数取得部１１１およびｒＭＳＳＤ取得部１１４を備える。
【００６８】
ｒＭＳＳＤ取得部１１４は、対象者に装着された生体センサから心電波形を取得し、その心電波形に含まれる隣接するＲＲ波の間隔のデータを取得する。また、ｒＭＳＳＤ取得部１１４は、取得したＲＲ波の間隔を示すデータに基づいて、ｒＭＳＳＤを算出する。ｒＭＳＳＤ取得部１１４によって算出された対象者のｒＭＳＳＤの値は、記憶部１２に記憶される。
【００６９】
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と、ｒＭＳＳＤ取得部１１４によって取得された対象者のｒＭＳＳＤとの関係を求める。屈曲点処理部１３１は、求めた対象者のｒＭＳＳＤと心拍数との関係においてｒＭＳＳＤの値が屈曲する点を抽出する。屈曲点処理部１３１は、屈曲点に対応する心拍数を求める。求められた心拍数の値は、記憶部１２に記憶される。
【００７０】
次に、上述した構成を有する最大心拍数推定装置１Ｂの動作について図１２のフローチャートを用いて説明する。
まず、第１および第２の実施の形態と同様に、心拍数取得部１１１は、対象者が漸増負荷試験のような運動強度が徐々に増加する運動を実施し、運動強度が４０％を超える程度までの心拍数の測定値を取得する（ステップＳ３１）。
【００７１】
次に、ｒＭＳＳＤ取得部１１４は、対象者に装着された生体センサから送られてくる心電波形より、ＲＲ波の間隔を示すデータを取得し、ｒＭＳＳＤを算出する（ステップＳ３２）。なお、ｒＭＳＳＤ取得部１１４は、外部の生体センサにおいて算出されたｒＭＳＳＤの値を取得する構成を採用してもよい。
【００７２】
次に、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とｒＭＳＳＤ取得部１１４によって取得された対象者のｒＭＳＳＤとの関係を求める（ステップＳ３３）。
【００７３】
その後、屈曲点処理部１３１は、求めた対象者のｒＭＳＳＤと心拍数との関係において、ｒＭＳＳＤの値が屈曲する屈曲点を見つけ、そのｒＭＳＳＤの値に対応する心拍数の値を求める（ステップＳ３４）。
【００７４】
次に、最大心拍数算出部１３２は、ステップＳ３４で求められたｒＭＳＳＤの値の屈曲点となる心拍数に基づいて、上述した式（１）を用いて対象者の最大運動強度を算出する（ステップＳ３５）。
【００７５】
より詳細には、最大心拍数算出部１３２は、式（１）において、「安静時心拍数」の値として予め実測された値、例えば、６０ｂｐｍを用いる。最大心拍数算出部１３２は、「屈曲点となる心拍数」の値として、ステップＳ３４で求められた心拍数を代入する。また、「屈曲点となる運動強度」の値として、上述した実験結果から、予め設定された値、例えば、４０％など３５〜４５％の範囲の値を用いる。
【００７６】
なお、算出された対象者の最大運動強度は、出力部１４によって出力される。
【００７７】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、対象者のｒＭＳＳＤと心拍数との関係を用い、運動強度が４０％となる近辺でみられるｒＭＳＳＤの屈曲点での対象者の心拍数に基づいて最大心拍数を推定する。そのため、心電波形における特徴量としてｒＭＳＳＤを用いた場合にも、運動強度が４０％を超える程度までの運動を実施すれば、対象者の心拍数が最大心拍数に達するまでの運動を必要とせずに最大心拍数を推定することができる。したがって、最大心拍数を得る際の対象者の負担を軽減することができる。
【００７８】
また、本実施の形態では、自律神経の指標となるｒＭＳＳＤに着目して対象者の最大心拍数を推定したが、ｒＭＳＳＤに代えて、他の自律神経指標を用いることができる。そのため、より柔軟性の高い最大心拍数の推定が可能となる。別の自律神経指標の例としては、周波数領域のＬＦ値、ＨＦ値、ＬＦ／ＨＦ比、時間領域のＳｔａｎｄａｒｄ  Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＮＮ  Ｉｎｔｅｒｖａｌｓ（ＳＤＮＮ）、ＮＮ５０、およびｐＮＮ５０などが挙げられる（例えば、非特許文献３参照）。
【００７９】
以上、本発明の最大心拍数推定方法および最大心拍数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。
【００８０】
なお、上述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、漸増負荷試験のような管理された運動である必要はなく、任意の運動データからＱＴインターバルなどの特徴量と心拍数との関係を取得し、屈曲点となる心拍数を求めて最大心拍数を推定してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１、１Ａ、１Ｂ…最大心拍数推定装置、１１、１１Ａ、１１Ｂ…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…ＱＴインターバル取得部、１１３…Ｔ波高さ取得部、１１４…ｒＭＳＳＤ取得部、１３１…屈曲点処理部、１３２…最大心拍数算出部、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。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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