(57)【要約】【課題】侵襲性を伴わずに運動量に関わる状態が推定できるようにする。【解決手段】測定部１０１は、対象者の心拍（脈拍）数を測定する。第１算出部１０２は、測定部１０１で測定した心拍数から心拍数測定時の対象者の運動強度を算出する。第２算出部１０３は、第１算出部１０２が算出した運動強度から心拍数測定時の対象者の消費カロリーを算出する。第３算出部１０４は、測定部１０１で測定した心拍数から、心拍数測定時の対象者の無酸素運動の割合および有酸素運動の割合を算出する。推定部１０５は、第２算出部１０３が算出した消費カロリーと、第３算出部１０４が算出した無酸素運動の割合および有酸素運動の割合とから、対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の心拍数を測定する第１ステップと、
測定された心拍数から心拍数測定時の前記対象者の運動強度を算出する第２ステップと、
前記運動強度から心拍数測定時の前記対象者の消費カロリーを算出する第３ステップと、
測定された心拍数から心拍数測定時の前記対象者の無酸素運動の割合および有酸素運動の割合を算出する第４ステップと、
前記第３ステップで算出した消費カロリーと、前記第４ステップで算出した無酸素運動の割合および有酸素運動の割合とから、前記対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する第５ステップと
を備えることを特徴とする運動量推定方法。
【請求項２】
請求項１記載の運動量推定方法において、
前記第２ステップでは、（測定された心拍数−前記対象者の安静時心拍数）／（前記対象者の最大心拍数−前記安静時心拍数）により前記運動強度を算出し、
前記第３ステップでは、前記対象者の最大酸素摂取量／３．５×前記運動強度×１．０５×前記対象者の体重（ｋｇ）×測定時間（ｈ）、または前記対象者の最大酸素摂取量／３．５×前記運動強度×１．０５×前記対象者の体重（ｋｇ）×１／３６００（ｓ）
により消費カロリーを算出し、
前記第４ステップでは、前記対象者における予め求められている心拍数ごとの無酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに無酸素運動の割合を算出し、前記対象者における予め求められている心拍数ごとの有酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに有酸素運動の割合を算出する
ことを特徴とする運動量推定方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の運動量推定方法において、
前記第５ステップでは、
前記第３ステップで算出した消費カロリー×（５．０４６×前記第４ステップで算出した無酸素運動の割合）／（４．６８６×前記第４ステップで算出した有酸素運動の割合＋５．０４６×前記第４ステップで算出した無酸素運動の割合）により前記対象者におけるグリコーゲンの消費カロリーを算出する
ことを特徴とする運動量推定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の運動量推定方法において、
前記第５ステップでは、更に
算出したグリコーゲンの消費カロリー／４によりグリコーゲンの消費量を算出し、
（前記対象者の体内に保存されているグリコーゲン量−算出したグリコーゲンの消費量）／算出したグリコーゲンの消費量により前記対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する
ことを特徴とする運動量推定方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動量推定方法において、
前記第５ステップで推定した筋グリコーゲンの消費量を、前記対象者の体内に保存されている筋グリコーゲン量で除して前記対象者の運動許容量を推定する第６ステップを更に備える
ことを特徴とする運動量推定方法。
【請求項６】
対象者の心拍数を測定する測定部と、
前記測定部で測定した心拍数から心拍数測定時の前記対象者の運動強度を算出する第１算出部と、
前記第１算出部が算出した運動強度から心拍数測定時の前記対象者の消費カロリーを算出する第２算出部と、
前記測定部で測定した心拍数から心拍数測定時の前記対象者の無酸素運動の割合および有酸素運動の割合を算出する第３算出部と、
前記第２算出部が算出した消費カロリーと、前記第３算出部が算出した無酸素運動の割合および有酸素運動の割合とから、前記対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する推定部と
を備えることを特徴とする運動量推定装置。
【請求項７】
請求項６記載の運動量推定装置において、
前記第１算出部は、（測定された心拍数−前記対象者の安静時心拍数）／（前記対象者の最大心拍数−前記安静時心拍数）により前記運動強度を算出し、
前記第２算出部は、前記対象者の最大酸素摂取量／３．５×前記運動強度×１．０５×前記対象者の体重（ｋｇ）×測定時間（ｈ）、または前記対象者の最大酸素摂取量／３．５×前記運動強度×１．０５×前記対象者の体重（ｋｇ）×１／３６００（ｓ）
により消費カロリーを算出し、
前記第３算出部は、前記対象者における予め求められている心拍数ごとの無酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに無酸素運動の割合を算出し、前記対象者における予め求められている心拍数ごとの有酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに有酸素運動の割合を算出する
ことを特徴とする運動量推定装置。
【請求項８】
請求項６または７記載の運動量推定装置において、
前記推定部は、
前記第２算出部で算出した消費カロリー×（５．０４６×前記第３算出部で算出した無酸素運動の割合）／（４．６８６×前記第３算出部で算出した有酸素運動の割合＋５．０４６×前記第３算出部で算出した無酸素運動の割合）により前記対象者におけるグリコーゲンの消費カロリーを算出する
ことを特徴とする運動量推定装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の運動量推定装置において、
前記推定部は、更に、
算出したグリコーゲンの消費カロリー／４によりグリコーゲンの消費量を算出し、
（前記対象者の体内に保存されているグリコーゲン量−算出したグリコーゲンの消費量）／算出したグリコーゲンの消費量により前記対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する
ことを特徴とする運動量推定装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか１項に記載の運動量推定装置において、
前記推定部は、推定した筋グリコーゲンの消費量を、前記対象者の体内に保存されている筋グリコーゲン量で除して前記対象者の運動許容量を推定する
ことを特徴とする運動量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍を用いて体内のグリコーゲン消費量などの運動量に関わる状態を推定する運動量推定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
グリコーゲンは肝臓や筋肉に蓄えられ、運動時にエネルギーとして利用される。各種スポーツでは、グリコーゲンが枯渇すると運動能力が大幅に低下することが知られている（非特許文献１参照）。このため、体内のグリコーゲン消費量などを測定して運動許容量などの運動量に関わる状態を把握することが、運動能力の持続に重要なこととなっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】勝田  茂  著、「入門運動生理学」、株式会社  杏林書院、第４判第５刷、７９−８１頁、２０１６年。
【非特許文献２】https://ja.wikipedia.org/wiki/運動強度
【非特許文献３】http://onuki.seesaa.net/article/12262793.html
【非特許文献４】中村  和照  他、「長距離走行中の速度と時間が血糖上昇閾値に与える影響」、体力科学、 vol. 59, １１９−１３０頁、２０１０年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、体内のグリコーゲンを測定するには、体内の組成を分解して測定している。しかしながら、この測定方法では、体内組成を取得するため、大きな侵襲性を伴うという課題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、侵襲性を伴わずに運動量に関わる状態が推定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る運動量推定方法は、対象者の心拍数を測定する第１ステップと、測定された心拍数から心拍数測定時の対象者の運動強度を算出する第２ステップと、運動強度から心拍数測定時の対象者の消費カロリーを算出する第３ステップと、測定された心拍数から心拍数測定時の対象者の無酸素運動の割合および有酸素運動の割合を算出する第４ステップと、第３ステップで算出した消費カロリーと、第４ステップで算出した無酸素運動の割合および有酸素運動の割合とから、対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する第５ステップとを備える。
【０００７】
上記運動量推定方法において、第２ステップでは、（測定された心拍数−対象者の安静時心拍数）／（対象者の最大心拍数−安静時心拍数）により運動強度を算出し、第３ステップでは、対象者の最大酸素摂取量／３．５×運動強度×１．０５×対象者の体重（ｋｇ）×測定時間（ｈ）、または対象者の最大酸素摂取量／３．５×運動強度×１．０５×対象者の体重（ｋｇ）×１／３６００（ｓ）により消費カロリーを算出し、第４ステップでは、対象者における予め求められている心拍数ごとの無酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに無酸素運動の割合を算出し、対象者における予め求められている心拍数ごとの有酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに有酸素運動の割合を算出する。
【０００８】
上記運動量推定方法において、第５ステップでは、第３ステップで算出した消費カロリー×（５．０４６×第４ステップで算出した無酸素運動の割合）／（４．６８６×第４ステップで算出した有酸素運動の割合＋５．０４６×第４ステップで算出した無酸素運動の割合）により対象者におけるグリコーゲンの消費カロリーを算出する。
【０００９】
上記運動量推定方法において、第５ステップでは、更に算出したグリコーゲンの消費カロリー／４によりグリコーゲンの消費量を算出し、（対象者の体内に保存されているグリコーゲン量−算出したグリコーゲンの消費量）／算出したグリコーゲンの消費量により対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する。
【００１０】
上記運動量推定方法において、第５ステップで推定した筋グリコーゲンの消費量を、対象者の体内に保存されている筋グリコーゲン量で除して対象者の運動許容量を推定する第６ステップを更に備える。
【００１１】
また、本発明に係る運動量推定装置は、対象者の心拍数を測定する測定部と、測定部で測定した心拍数から心拍数測定時の対象者の運動強度を算出する第１算出部と、第１算出部が算出した運動強度から心拍数測定時の対象者の消費カロリーを算出する第２算出部と、測定部で測定した心拍数から心拍数測定時の対象者の無酸素運動の割合および有酸素運動の割合を算出する第３算出部と、第２算出部が算出した消費カロリーと、第３算出部が算出した無酸素運動の割合および有酸素運動の割合とから、対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する推定部とを備える。
【００１２】
上記運動量推定装置において、第１算出部は、（測定された心拍数−対象者の安静時心拍数）／（対象者の最大心拍数−安静時心拍数）により運動強度を算出し、第２算出部は、対象者の最大酸素摂取量／３．５×運動強度×１．０５×対象者の体重（ｋｇ）×測定時間（ｈ）、または対象者の最大酸素摂取量／３．５×運動強度×１．０５×対象者の体重（ｋｇ）×１／３６００（ｓ）により消費カロリーを算出し、第３算出部は、対象者における予め求められている心拍数ごとの無酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに無酸素運動の割合を算出し、対象者における予め求められている心拍数ごとの有酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに有酸素運動の割合を算出する。
【００１３】
上記運動量推定装置において、推定部は、第２算出部で算出した消費カロリー×（５．０４６×第３算出部で算出した無酸素運動の割合）／（４．６８６×第３算出部で算出した有酸素運動の割合＋５．０４６×第３算出部で算出した無酸素運動の割合）により対象者におけるグリコーゲンの消費カロリーを算出する。
【００１４】
上記運動量推定装置において、推定部は、更に、  算出したグリコーゲンの消費カロリー／４によりグリコーゲンの消費量を算出し、（対象者の体内に保存されているグリコーゲン量−算出したグリコーゲンの消費量）／算出したグリコーゲンの消費量により対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する。
【００１５】
上記運動量推定装置において、推定部は、推定した筋グリコーゲンの消費量を、対象者の体内に保存されている筋グリコーゲン量で除して対象者の運動許容量を推定する。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、心拍数から筋グリコーゲンの消費量を推定するようにしたので、侵襲性を伴わずに運動量に関わる状態が推定できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における運動量推定装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、実験により取得したＲＱと心拍数の関係を示す特性図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における運動量推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における他の運動量推定方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】図５は、本発明に係る運動量推定装置のハードウエア構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態おける運動量推定装置について図１を参照して説明する。この装置は、測定部１０１、第１算出部１０２、第２算出部１０３、第３算出部１０４、推定部１０５、記憶部１０６、表示部１０７を備える。
【００１９】
測定部１０１は、対象者の心拍（脈拍）数を測定する。第１算出部１０２は、測定部１０１で測定した心拍数から心拍数測定時の対象者の運動強度を算出する。例えば、測定された心拍数は、一時的に記憶部１０６に記憶され、第１算出部１０２は、記憶部１０６に記憶された心拍数を用いて運動強度を測定する。例えば、第１算出部１０２は、（測定された心拍数−対象者の安静時心拍数）／（対象者の最大心拍数−安静時心拍数）により運動強度を算出する（非特許文献２参照）。なお、対象者の最大心拍数は、２２０引く対象者の年齢とすればよい。また、対象者の安静時心拍数は、６０とすればよい。また、対象者の最大心拍数および対象者の安静時心拍数は、予め実測しておいてもよい。これらの定数は、記憶部１０６に記憶しておけばよい。
【００２０】
第２算出部１０３は、第１算出部１０２が算出した運動強度から心拍数測定時の対象者の消費カロリーを算出する。第２算出部１０３は、例えば、「対象者の最大酸素摂取量／３．５×運動強度×１．０５×対象者の体重（ｋｇ）×測定時間（ｈ）により消費カロリーを算出する（非特許文献３参照）。この場合、測定時間内に消費された全消費カロリー（ｋｃａｌ）が算出される。また、対象者の最大酸素摂取量／３．５×運動強度×１．０５×対象者の体重（ｋｇ）×１／３６００（ｓ）」により消費カロリーを算出してもよい。この場合、単位時間（ｓ）当たりの消費カロリー（ｋｃａｌ／ｓ）が求められる。対象者の体重や各定数は、記憶部１０６に記憶しておけばよい。
【００２１】
第３算出部１０４は、測定部１０１で測定した心拍数から、心拍数測定時の対象者の無酸素運動の割合および有酸素運動の割合を算出する。第３算出部１０４は、例えば、対象者における予め求められている心拍数ごとの無酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに無酸素運動の割合を算出し、対象者における予め求められている心拍数ごとの有酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに有酸素運動の割合を算出する。
【００２２】
以下、有酸素運動と無酸素運動とについて説明する。消費カロリーは、有酸素運動による消費カロリー、無酸素運動による消費カロリーに分けられる。予め、心拍数ごとに有酸素運動と無酸素運動の消費カロリーの寄与率を計測しておくことで、消費カロリーにおける無酸素運動の割合がわかる。
【００２３】
呼吸商（respiratory quotient、ＲＱ）が１の時は、無酸素運動による酸素消費が１００％であり、ＲＱが０．７（≒１０２／１４５）の時は有酸素運動による酸素消費が１００％となる。このため、ＲＱを求めれば、無酸素運動と有酸素運動の酸素消費割合がわかる。例えば、無酸素運動の割合は、「無酸素運動の割合＝（ＲＱ−０．７）／（１−０．７）」により求めることができる。なお、呼吸商（ＲＱ）とは、ある時間において生体内で栄養素が分解されてエネルギーに変換するまでの酸素消費量に対する二酸化炭素排出量の体積比のことである。
【００２４】
実験により取得したＲＱと心拍数の関係の一例を図２に示す。このグラフより、心拍割合と無酸素運動の割合（酸素消費量換算）がわかる。なお、心拍割合は、最大心拍数に対するその時点での心拍数の割合である。
【００２５】
推定部１０５は、第２算出部１０３が算出した消費カロリーと、第３算出部１０４が算出した無酸素運動の割合および有酸素運動の割合とから、対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する。
【００２６】
推定部１０５は、例えば、まず、「第２算出部１０３で算出した消費カロリー×（５．０４６×第３算出部１０４で算出した無酸素運動の割合）／（４．６８６×第３算出部１０４で算出した有酸素運動の割合＋５．０４６×第３算出部１０４で算出した無酸素運動の割合）」により、心拍数測定時の対象者におけるグリコーゲンの消費カロリーを算出する。無酸素運動によって消費されたカロリーが、グリコーゲンの消費カロリーとなる。
【００２７】
また、推定部１０５は、「算出したグリコーゲンの消費カロリー／４」により、心拍数測定時の対象者におけるグリコーゲンの消費量を算出する。グリコーゲン１ｇ当たりの発生できるカロリーは、４ｋｃａｌである。
【００２８】
また、推定部１０５は、「（対象者の体内に保存されているグリコーゲン量−算出したグリコーゲンの消費量）／算出したグリコーゲンの消費量」により対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する。なお、人間の体内に保存できるグリコーゲン量は筋肉に３００から５００ｇ、肝臓に１００ｇ程度と言われている（非特許文献４参照）。や各定数は、記憶部１０６に記憶しておけばよい。また、求められた筋グリコーゲンの消費量は、表示部１０７に表示される。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態における運動量推定方法について、図３のフローチャートを参照して説明する。
【００３０】
まず、第１ステップＳ１０１で、測定部１０１により対象者の心拍数を測定する。次に、第２ステップＳ１０２で、第１算出部１０２が、測定された心拍数から心拍数測定時の対象者の運動強度を算出する。第２ステップＳ１０２では、（測定された心拍数−対象者の安静時心拍数）／（対象者の最大心拍数−安静時心拍数）により運動強度を算出する。
【００３１】
次に、第３ステップＳ１０３で、第２算出部１０３が、算出された運動強度から、心拍数測定時の対象者の消費カロリーを算出する。第３ステップＳ１０３では、「対象者の最大酸素摂取量／３．５×運動強度×１．０５×対象者の体重（ｋｇ）×測定時間（ｈ）、または対象者の最大酸素摂取量／３．５×運動強度×１．０５×対象者の体重（ｋｇ）×１／３６００（ｓ）」により消費カロリーを算出する。
【００３２】
次に、第４ステップＳ１０４で、第３算出部１０４が、測定された心拍数から心拍数測定時の対象者の無酸素運動の割合および有酸素運動の割合を算出する。第４ステップＳ１０４では、対象者における予め求められている心拍数ごとの無酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに無酸素運動の割合を算出し、対象者における予め求められている心拍数ごとの有酸素運動の消費カロリーの寄与率をもとに有酸素運動の割合を算出する。
【００３３】
次に、第５ステップＳ１０５で、推定部１０５が、算出された消費カロリー、算出された無酸素運動の割合、および有酸素運動の割合から、対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する。
【００３４】
第５ステップＳ１０５では、まず、「第３ステップで算出した消費カロリー×（５．０４６×第４ステップで算出した無酸素運動の割合）／（４．６８６×第４ステップで算出した有酸素運動の割合＋５．０４６×第４ステップで算出した無酸素運動の割合）」により対象者におけるグリコーゲンの消費カロリーを算出する。次いで、「算出したグリコーゲンの消費カロリー／４」によりグリコーゲンの消費量を算出する。次いで、「（対象者の体内に保存されているグリコーゲン量−算出したグリコーゲンの消費量）／算出したグリコーゲンの消費量」により対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する。
【００３５】
ところで、推定部１０５で、推定した筋グリコーゲンの消費量を、対象者の体内に保存されている筋グリコーゲン量で除して対象者の運動許容量を推定するようにしてもよい。
【００３６】
この場合の運動量推定方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。まず、第１ステップＳ１０１で、測定部１０１により対象者の心拍数を測定する。次に、第２ステップＳ１０２で、第１算出部１０２が、測定された心拍数から心拍数測定時の対象者の運動強度を算出する。
【００３７】
次に、第３ステップＳ１０３で、第２算出部１０３が、算出された運動強度から、心拍数測定時の対象者の消費カロリーを算出する。次に、第４ステップＳ１０４で、第３算出部１０４が、測定された心拍数から心拍数測定時の対象者の無酸素運動の割合および有酸素運動の割合を算出する。
【００３８】
次に、第５ステップＳ１０５で、推定部１０５が、算出された消費カロリー、算出された無酸素運動の割合、および有酸素運動の割合から、対象者の筋グリコーゲンの消費量を推定する。
【００３９】
上述した各ステップは、図３を用いて説明した運動量推定方法と同様である。これに加え、第６ステップＳ１０６で、推定部１０５は、推定した筋グリコーゲンの消費量を、対象者の体内に保存されている筋グリコーゲン量で除して対象者の運動許容量を推定する。
【００４０】
なお、上述した実施の形態における運動量推定装置の第１算出部１０２、第２算出部１０３、第３算出部１０４、推定部１０５は、図５に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）２０１と主記憶装置２０２と外部記憶装置２０３とネットワーク接続装置２０４となどを備えたコンピュータ機器であり、主記憶装置に展開されたプログラムによりＣＰＵ２０１が動作することで、上述した各機能が実現される。ネットワーク接続装置２０４は、ネットワーク２０５に接続する。また、各機能は、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。
【００４１】
以上に説明したように、本発明によれば、心拍数から筋グリコーゲンの消費量を推定するようにしたので、侵襲性を伴わずに運動量に関わる状態が推定できるようになる。
【００４２】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００４３】
１０１…測定部、１０２…第１算出部、１０３…第２算出部、１０４…第３算出部、１０５…推定部、１０６…記憶部、１０７…表示部。
【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５】
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