(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセッサが、心拍数を取得するステップと、
前記プロセッサが、取得された前記心拍数と、残存無酸素運動許容量と前記心拍数との関係とに基づいて、前記残存無酸素運動許容量を算出するステップと
を備え、
前記算出するステップは、
前記プロセッサが、前記残存無酸素運動許容量とパワーとの関係が無酸素運動許容量によって規格化された関係式と、取得された前記心拍数とに基づいて、前記無酸素運動許容量に対する前記残存無酸素運動許容量の割合を算出するステップ
を含み、
無酸素運動許容量に対する残存無酸素運動許容量の割合をＦ、時間をｔ，ｕ（ｕ＜ｔ）、データ間隔をΔt、無酸素運動許容量Ｗ０の回復に係る係数をＫ、パワーがクリティカルパワーとなるときの心拍数をＨＲＣＰ、パワーがクリティカルパワー以下であるときの心拍数の平均値をＨＲｒｅｃｏｖｅｒｙ、ＨＲＣＰ以上の一定の運動強度で運動したときの心拍数をＨＲｎ、前記運動強度で運動した場合の最大持続時間をｔｎｌｉｍとしたとき、前記関係式は、式（Ｅ）または（Ｅ’）で表されることを特徴とする残存無酸素運動許容量算出方法。
【数１】
0006692909.tif 000027
【数２】
0006692909.tif 000028
【請求項２】
プロセッサが、心拍数を取得するステップと、
前記プロセッサが、取得された前記心拍数と、残存無酸素運動許容量と前記心拍数との関係とに基づいて、前記残存無酸素運動許容量を算出するステップと
を備え、
前記算出するステップは、
前記プロセッサが、前記残存無酸素運動許容量とパワーとの関係が無酸素運動許容量によって規格化された関係式と、取得された前記心拍数とに基づいて、前記無酸素運動許容量に対する前記残存無酸素運動許容量の割合を算出するステップ
を含み、
無酸素運動許容量に対する残存無酸素運動許容量の割合をＦ、時間をｔ，ｕ（ｕ＜ｔ）、データ間隔をΔt、無酸素運動許容量Ｗ０の回復に係る係数をＫ、パワーがクリティカルパワーとなるときの心拍数をＨＲＣＰ、パワーがクリティカルパワー以下であるときの心拍数の平均値をＨＲｒｅｃｏｖｅｒｙ、ＨＲＣＰ以上の一定の運動強度で運動したときの心拍数をＨＲｎ、前記運動強度で運動した場合の最大持続時間をｔｎｌｉｍとしたとき、前記関係式は、Ｐ＞ＣＰの場合、式（Ｆ）または（Ｇ）で表され、ＣＰ＞Ｐの場合、式（Ｈ）または（Ｉ）で表されることを特徴とする残存無酸素運動許容量算出方法。
【数３】
0006692909.tif 000029
【数４】
0006692909.tif 000030
【数５】
0006692909.tif 000031
【数６】
0006692909.tif 000032
【請求項３】
心拍数を取得する心拍数取得部と、
残存無酸素運動許容量と前記心拍数との関係と、前記心拍数取得部によって取得された前記心拍数とに基づいて、前記残存無酸素運動許容量を算出する演算部と
を備え、
前記演算部は、
前記残存無酸素運動許容量とパワーとの関係が無酸素運動許容量によって規格化された関係式と、前記心拍数取得部によって取得された前記心拍数とに基づいて、前記無酸素運動許容量に対する前記残存無酸素運動許容量の割合を算出する残存無酸素運動許容量算出部
を含み、
無酸素運動許容量に対する残存無酸素運動許容量の割合をＦ、時間をｔ，ｕ（ｕ＜ｔ）、データ間隔をΔt、無酸素運動許容量Ｗ０の回復に係る係数をＫ、パワーがクリティカルパワーとなるときの心拍数をＨＲＣＰ、パワーがクリティカルパワー以下であるときの心拍数の平均値をＨＲｒｅｃｏｖｅｒｙ、ＨＲＣＰ以上の一定の運動強度で運動したときの心拍数をＨＲｎ、前記運動強度で運動した場合の最大持続時間をｔｎｌｉｍとしたとき、前記関係式は式（Ｅ）または（Ｅ’）で表されることを特徴とする残存無酸素運動許容量算出装置。
【数７】
0006692909.tif 000033
【数８】
0006692909.tif 000034
【請求項４】
心拍数を取得する心拍数取得部と、
残存無酸素運動許容量と前記心拍数との関係と、前記心拍数取得部によって取得された前記心拍数とに基づいて、前記残存無酸素運動許容量を算出する演算部と
を備え、
前記演算部は、
前記残存無酸素運動許容量とパワーとの関係が無酸素運動許容量によって規格化された関係式と、前記心拍数取得部によって取得された前記心拍数とに基づいて、前記無酸素運動許容量に対する前記残存無酸素運動許容量の割合を算出する残存無酸素運動許容量算出部
を含み、
無酸素運動許容量に対する残存無酸素運動許容量の割合をＦ、時間をｔ，ｕ（ｕ＜ｔ）、データ間隔をΔt、無酸素運動許容量Ｗ０の回復に係る係数をＫ、パワーがクリティカルパワーとなるときの心拍数をＨＲＣＰ、パワーがクリティカルパワー以下であるときの心拍数の平均値をＨＲｒｅｃｏｖｅｒｙ、ＨＲＣＰ以上の一定の運動強度で運動したときの心拍数をＨＲｎ、前記運動強度で運動した場合の最大持続時間をｔｎｌｉｍとしたとき、前記関係式は、Ｐ＞ＣＰの場合、式（Ｆ）または（Ｇ）で表され、ＣＰ＞Ｐの場合、式（Ｈ）または（Ｉ）で表されることを特徴とする残存無酸素運動許容量算出装置。
【数９】
0006692909.tif 000035
【数１０】
0006692909.tif 000036
【数１１】
0006692909.tif 000037
【数１２】
0006692909.tif 000038
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍を用いて残存無酸素運動許容量を算出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自転車競技等のスポーツでは、運動能力を表す指標として無酸素運動許容量（Ａｎａｅｒｏｂｉｃ  ｗｏｒｋ  ｃａｐａｃｉｔｙ）が用いられている。具体的には、人がペダルを介して自転車に与えた動力を自転車に取り付けた動力計（パワーメータ）によって測定し、測定した動力（パワー）から無酸素運動許容量を推定することにより、運動能力を比較することができる。【０００３】
例えば、非特許文献１には、人が運動しているときの無酸素運動許容量の残存量（以下、「残存無酸素運動許容量」と称する。）を推定する手法が開示されている。非特許文献１に開示された手法によれば、パワーメータによって測定した動力（パワー）から残存無酸素運動許容量を算出することができる。【０００４】
しかしながら、非特許文献１に開示された手法では、動力を測定するために、非常に高価な計測機器であるパワーメータが必要となるという課題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Skiba, Philip Friere (2014). The Kinetics of the Work Capacity Above Critical Power (Doctoral dissertation), University of Exeter, pp.101-103 and pp.156-157. Retrieved from http://ore.exeter.ac.uk/repository/handle/10871/15727
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、高価なパワーメータを用いることなく、残存無酸素運動許容量を算出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の残存無酸素運動許容量算出方法は、プロセッサが、心拍数を取得するステップ と、プロセッサが、取得された心拍数と、残存無酸素運動許容量と心拍数との関係とに基 づいて、残存無酸素運動許容量を算出するステップとを備え、前記算出するステップは、前記プロセッサが、前記残存無酸素運動許容量とパワーとの関係が無酸素運動許容量によって規格化された関係式と、取得された前記心拍数とに基づいて、前記無酸素運動許容量に対する前記残存無酸素運動許容量の割合を算出するステップを含み、無酸素運動許容量に対する残存無酸素運動許容量の割合をＦ、時間をｔ，ｕ（ｕ＜ｔ）、データ間隔をΔt、無酸素運動許容量Ｗ０の回復に係る係数をＫ、パワーがクリティカルパワーとなるときの心拍数をＨＲＣＰ、パワーがクリティカルパワー以下であるときの心拍数の平均値をＨＲｒｅｃｏｖｅｒｙ、ＨＲＣＰ以上の一定の運動強度で運動したときの心拍数をＨＲｎ、前記運動強度で運動した場合の最大持続時間をｔｎｌｉｍとしたとき、前記関係式は、式（Ｅ）または（Ｅ’）で表される。
0006692909.tif 000002
【０００８】
本発明の残存無酸素運動許容量算出装置は、心拍数を取得する心拍数取得部と、残存無酸素運動許容量と心拍数との関係と、心拍数取得部によって取得された心拍数とに基づいて、残存無酸素運動許容量を算出する演算部とを備え、前記演算部は、前記残存無酸素運動許容量とパワーとの関係が無酸素運動許容量によって規格化された関係式と、前記心拍数取得部によって取得された前記心拍数とに基づいて、前記無酸素運動許容量に対する前記残存無酸素運動許容量の割合を算出する残存無酸素運動許容量算出部を含み、無酸素運動許容量に対する残存無酸素運動許容量の割合をＦ、時間をｔ，ｕ（ｕ＜ｔ）、データ間隔をΔt、無酸素運動許容量Ｗ０の回復に係る係数をＫ、パワーがクリティカルパワーとなるときの心拍数をＨＲＣＰ、パワーがクリティカルパワー以下であるときの心拍数の平均値をＨＲｒｅｃｏｖｅｒｙ、ＨＲＣＰ以上の一定の運動強度で運動したときの心拍数をＨＲｎ、前記運動強度で運動した場合の最大持続時間をｔｎｌｉｍとしたとき、前記関係式は式（Ｅ）または（Ｅ’）で表される。
0006692909.tif 000003
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高価なパワーメータを用いることなく、残存無酸素運動許容量を算出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１である残存無酸素運動許容量算出装置のブロック図である。
【図２】図２は、図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置による残存無酸素運動許容量算出処理の流れを示すフロー図である。
【図３】図３は、図２のステップＳ３の処理の流れを示すフロー図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２である残存無酸素運動許容量算出装置のブロック図である。
【図５】図５は、図４に示した残存無酸素運動許容量算出装置による残存無酸素運動許容量算出処理の流れを示すフロー図である。
【図６】図６は、図５のステップＳ３Ａの処理の流れを示すフロー図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３である残存無酸素運動許容量算出装置のブロック図である。
【図８】図８は、図７に示した残存無酸素運動許容量算出装置による残存無酸素運動許容量算出処理の流れを示すフロー図である。
【図９】図９は、図８のステップＳ３Ｂの処理の流れを示すフロー図である。
【図１０】図１０は、コンピュータの主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【００１２】
≪実施の形態１≫
図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置１は、例えば運動している人の残存無酸素運動許容量を、その人の心拍数から推定する装置である。残存無酸素運動許容量算出装置１は、装着した人の生体情報を計測するウェアラブル機器の一つの機能部として実現されうる。この残存無酸素運動許容量算出装置１は、例えば自転車競技等の無酸素運動を行っている人の体に、心拍数を計測する心拍計２と共に装着され、心拍計２で計測された心拍数に基づいて残存無酸素運動許容量をリアルタイムに算出する。
【００１３】
図１に示すように、残存無酸素運動許容量算出装置１は、心拍数取得部１０、演算部１１、および記憶部１４を備えている。
【００１４】
心拍数取得部１０は、例えば人体に装着された心拍計２によって計測され、心拍計２から所定の時間間隔（例えば、１秒間隔）で出力された心拍数のデータを順次取得する機能部である。心拍数取得部１０によって取得された心拍数のデータ１４１は、記憶部１４に順次記憶される。なお、残存無酸素運動許容量算出装置１と心拍計２との間のデータの送受信は、有線による通信であってもよいし、無線による通信であってもよく、データの送受信の方法は特に限定されない。また、心拍数のデータ１４１は、上述したように心拍計２から残存無酸素運動許容量算出装置１に直接入力されてもよいし、心拍計２によって計測された心拍数のデータ１４１がパーソナルコンピュータ等の端末内の記憶装置に一旦記憶され、その後、残存無酸素運動許容量算出装置１によって上記記憶装置から読み出されてもよい。
【００１５】
記憶部１４は、上述した心拍数のデータ１４１の他に、後述する残存無酸素運動許容量を算出するための関係式に関する各種パラメータを記憶する機能部である。
【００１６】
演算部１１は、心拍数取得部１０によって取得された心拍数のデータ１４１と、残存無酸素運動許容量と心拍数との関係とに基づいて、残存無酸素運動許容量を算出する機能部である。具体的には、演算部１１は、パワー算出部１２と残存無酸素運動許容量算出部１３とを含む。
【００１７】
パワー算出部１２は、心拍数からパワーを算出する機能部である。ここで、“パワー”とは、人が操作対象物に与える動力である。本実施の形態では、一例として、“パワー”は、自転車を漕いでいる人がその自転車に与える動力であるとして説明する。
【００１８】
パワーと心拍数とは相関がある。例えば式（１）に示すように、パワーＰと心拍数ＨＲとの関係は一次式で表すことができる。
【００１９】
【数１】
0006692909.tif 000004
【００２０】
式（１）において、“ａ”，“ｂ”は、残存無酸素運動許容量の算出対象の人によって異なる値である。
【００２１】
心拍数とパワーの関係を表す関係式の算出手法としては、以下の手法を例示することができる。例えば、コンコーニテスト（Ｃｏｎｃｏｎｉ  Ｔｅｓｔ）等によって検量線を取得することにより、心拍数とパワーの関係を表す関係式を算出してもよい。または、運動中にパワーと心拍を計測し、その計測値を統計解析すること得られた検量線から関係式を算出してもよい。この場合のパワーの計測は、パワーメータを用いてもよいし、ローラー台など速度とパワーの関係があらかじめ分かっている状態で速度を計測し間接的にパワーデータを取得してもよい。
【００２２】
本実施の形態の残存無酸素運動許容量算出装置１では、上記手法によって得られた心拍数とパワーの関係を表す関係式を、予め記憶部１４に記憶しておく。例えば、心拍数とパワーとの関係を表す式（１）とパラメータ“ａ”および“ｂ”の値を、関係式データ１４２として、予め記憶部１４に記憶しておく。そして、パワー算出部１２が、記憶部１４に記憶された式（１），“ａ”，および“ｂ”と、心拍数取得部１０によって取得された心拍数のデータ１４１とに基づいて、パワーを算出する。パワーは、順次取得された心拍数の各々について算出される。算出されたパワーのデータ１４３は、記憶部１４に順次記憶され、後述する残存無酸素運動許容量算出部１３による演算処理で用いられる。
【００２３】
残存無酸素運動許容量算出部１３は、パワーと残存無酸素運動許容量との関係と、パワー算出部１２によって算出されたパワーとに基づいて、残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌを算出する機能部である。
【００２４】
上述の非特許文献１に示されているように、残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌとパワーＰとの関係は、式（２）〜（５）を用いて表すことができる。
【００２５】
【数２】
0006692909.tif 000005
【００２６】
【数３】
0006692909.tif 000006
【００２７】
【数４】
0006692909.tif 000007
【００２８】
【数５】
0006692909.tif 000008
【００２９】
式（２）において、“Ｗ0”は無酸素運動許容量、“ｔ”および“ｕ”は時間、“τ”は無酸素運動許容量Ｗ0の回復に係る時定数である。
【００３０】
“Ｗ′EXP”は消費した無酸素運動量である。式（３）に示すように、パワーを“Ｐ”とし、クリティカルパワーを“ＣＰ”としたとき、その時点でのパワーＰがクリティカルパワーＣＰよりも大きい場合に、無酸素運動量Ｗ′EXPは“Ｐ−ＣＰ”となり、その時点でのパワーＰがクリティカルパワーＣＰよりも小さい場合に“０”となる。なお、クリティカルパワーＣＰとは、長時間、疲労なく維持できる最大パワーのことをいう。
【００３１】
時定数τは、式（４）で表すことができる。式（４）における“ＤCP”は、パワーＰがクリティカルパワーＣＰ以下であるときのパワーＰの平均値ＰavgとクリティカルパワーＣＰとの差であり、式（５）で表すことができる。
【００３２】
上記式（２）〜（５）に示されるように、残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌはパワーＰの関数として表される。一方、式（１）に示したように、パワーＰは、心拍数ＨＲの関数として表すことができる。したがって、式（１）〜（５）を用いることにより、計測した心拍数ＨＲから残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌを算出することができる。
【００３３】
ここで、上記式（１）〜（５）に含まれる無酸素運動許容量Ｗ0およびクリティカルパワーＣＰは、予め、そのデータを取得しておく必要がある。一般に、無酸素運動許容量Ｗ0とクリティカルパワーＣＰとの関係は、式（６）で表されることが知られている。
【００３４】
【数６】
0006692909.tif 000009
【００３５】
式（６）において“ｔlim”は最大持続時間である。同じパワーＰで漕ぎ続けたとき、最大持続時間ｔlimはパワーＰに対して反比例の関係となる。したがって、残存無酸素運動許容量の計測対象の人について、クリティカルパワーＣＰ以上の２点のパワーＰにおける夫々の持続時間ｔlimを測定し、測定したパワーＰおよび持続時間ｔlimの２組の値を式（６）に夫々代入することによって得られる２つの方程式を解くことにより、“Ｗ0”と“ＣＰ”の値を求めることができる。
【００３６】
このようにして算出された無酸素運動許容量Ｗ0、およびクリティカルパワーＣＰと、残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌとパワーＰとの関係を示す式（２）〜（５）は、関係式データ１４４として記憶部１４に予め記憶される。
【００３７】
残存無酸素運動許容量算出部１３は、予め記憶部１４に記憶された、関係式データ１４４とパワー算出部１２によって算出されたパワーＰとに基づいて、残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌを算出し、残存無酸素運動許容量のデータ１４５として記憶部１４に記憶させる。
【００３８】
次に、図２を用いて、図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置１による残存無酸素運動許容量算出処理の流れについて説明する。
【００３９】
残存無酸素運動許容量算出装置１では、先ず、心拍数取得部１０が、例えば心拍計２から心拍数の計測値を取得し、その値（心拍数ＨＲ）を記憶部１４に記憶させる（ステップＳ１）。次に、パワー算出部１２が、最新の心拍数ＨＲおよび式（１）を記憶部１４から読み出し、その心拍数ＨＲを式（１）に代入してパワーＰを算出し、そのパワーＰを記憶部１４に記憶させる（ステップＳ２）。
【００４０】
次に、残存無酸素運動許容量算出部１３が、ステップＳ２で算出されたパワーＰと、式（２）〜（５）とに基づいて、残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌを算出する（ステップＳ３）。
【００４１】
具体的には、図３に示すように、残存無酸素運動許容量算出部１３は、先ず、最新のパワーＰ、クリティカルパワーＣＰ、および式（３）を記憶部１４から読み出し、そのパワーＰおよびクリティカルパワーＣＰを用いて式（３）を計算することにより、消費した無酸素運動量Ｗ′EXPを算出する（ステップＳ３１）。
【００４２】
また、残存無酸素運動許容量算出部１３は、過去の処理で求められた過去のパワーＰを記憶部１４からさらに読み出し、過去のパワーＰおよび最新のパワーＰを用いて、パワーＰがクリティカルパワーＣＰ以下であるときのパワーの平均値Ｐavgを算出する。このとき、過去のパワーＰをすべて用いてもよいし、新しいものから順に所定数個の過去のパワーＰを用いてもよい。そして、残存無酸素運動許容量算出部１３は、記憶部１４から式（５）を読み出し、式（５）に基づいてパワーの平均値ＰavgとクリティカルパワーＣＰとの差ＤCPを算出する（ステップＳ３２）。
【００４３】
次に、残存無酸素運動許容量算出部１３は、記憶部１４から式（４）を読み出し、ステップＳ３２で算出した差ＤCPを用いて式（４）を計算することにより、時定数τを算出する（ステップＳ３３）。その後、残存無酸素運動許容量算出部１３は、記憶部１４から無酸素運動許容量Ｗ0および式（２）を読み出し、ステップＳ３１で算出した無酸素運動量Ｗ′EXPおよびステップＳ３３で算出した時定数τを用いて式（２）を計算することにより、残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌを算出し、その残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌを記憶部１４に記憶させる（ステップＳ３４）。
【００４４】
記憶部１４に記憶された残存無酸素運動許容量のデータ１４５は、例えば、外部機器に無線または有線により送信されてもよいし、残存無酸素運動許容量算出装置１が備える表示装置（図示せず）の画面上に表示されてもよい。
【００４５】
以上、図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置１によれば、計測した心拍数と、予め記憶部１４に記憶された、無酸素運動許容量Ｗ0およびクリティカルパワーＣＰのデータと残存無酸素運動許容量と心拍数との関係（式（１）〜（５））とに基づいて、残存無酸素運動許容量を推定することができる。すなわち、残存無酸素運動許容量算出装置１によれば、残存無酸素運動許容量を算出する際に、心拍数を計測すればよく、高価なパワーメータを用いてパワーを計測する必要はない。
【００４６】
≪実施の形態２≫
図４に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ａは、心拍数からパワーに換算することなく、無酸素運動許容量に対する残存無酸素運動許容量の割合（以下、「残存無酸素運動許容量割合」と称する。）を算出する点において、図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置１と相違する。具体的には、残存無酸素運動許容量算出装置１Ａは、無酸素運動許容量に対する残存無酸素運動許容量の割合を算出する残存無酸素運動許容量算出部１３Ａを含む演算部１１Ａを備える。
【００４７】
上述の非特許文献１に示されているように、残存無酸素運動許容量を推定する別の近似式として、式（７）がある。
【００４８】
【数７】
0006692909.tif 000010
【００４９】
式（７）は、残存無酸素運動許容量とパワーとの関係を示し、時刻ｔでの残存無酸素運動許容量Ｗ′（ｔ）を時刻ｕでの残存無酸素運動許容量Ｗ′（ｕ）から推定する式である。式（７）において、“Ｋ”は無酸素運動許容量Ｗ0の回復に係る定数であり、一般にＫ＝１である。
【００５０】
残存無酸素運動許容量とパワーとの関係を示す式（７）を、無酸素運動許容量Ｗ0によって規格化することにより、式（８）が導かれる。
【００５１】
【数８】
0006692909.tif 000011
【００５２】
ここで、無酸素運動許容量Ｗ0対する残存無酸素運動許容量Ｗ′の割合を“Ｆ”としたとき、式（８）は、式（９）で表すことができる。
【００５３】
【数９】
0006692909.tif 000012
【００５４】
ここで、“ＨＲCP”は、パワーＰがクリティカルパワーＣＰとなるときのＨＲである。本明細書では、ＨＲは心拍数であるとして説明するが、心拍数をパーセンテージに換算した値をＨＲとして用いてもよい。“ＨＲrecovery”は、パワーＰがクリティカルパワーＣＰ以下であるときの心拍数ＨＲの平均値、すなわち、ＨＲCP以下の心拍数ＨＲの平均値である。“ＨＲn”は、ＨＲCP以上の一定の運動強度で運動したときの心拍数であり、“ｔnlim”は、ＨＲCP以上の一定の運動強度で運動した場合の最大持続時間である。
【００５５】
無酸素運動許容量Ｗ0を心拍数ＨＲで換算した値Ｗ0HRと、ＨＲCPと、ＨＲnと、ｔnlimとの間の関係式は、式（１０）で表すことができる。
【００５６】
【数１０】
0006692909.tif 000013
【００５７】
式（１０）を変形すると、“Ｗ0HR＝（ＨＲn−ＨＲCP）ｔnlim”となる。Ｗ0HRの値、すなわち“（ＨＲn−ＨＲCP）ｔnlim”の値は、例えば、一定の運動強度で最大持続時間ｔnlimの間自転車を漕ぎ続けることにより、取得することができる。
【００５８】
また、Ｗ0HRは、式（１１）を代用してもよい。この場合、式（８）は、式（１２）で表すことができる。ここで、“Δｔ”はデータ間隔である。
【００５９】
【数１１】
0006692909.tif 000014
【００６０】
【数１２】
0006692909.tif 000015
【００６１】
なお、ＨＲCPの値は、式（１０）から推定しても良いし、下記式（１３）から算出してもよい。式（１３）において、“ＨＲmax”は心拍数の最大値であり、“ＨＲmin”は心拍数の最小値である。
【００６２】
【数１３】
0006692909.tif 000016
【００６３】
ここで、上記式（９）に含まれるパラメータのうち、定数Ｋ、ＨＲCP、“（ＨＲn−ＨＲCP）ｔnlim”は、上述した手法により予めデータが取得され、式（９）または式（１２）と共に、関係式データ１４６として記憶部１４に記憶されている。式（１３）における“７０〜８０％”は一般的な値であり，人によっては異なる値となる場合がある。
【００６４】
ＨＲrecoveryは、心拍数取得部１０によって取得された心拍数のデータ１４１に基づいて算出されるデータである。例えば、残存無酸素運動許容量算出部１３Ａが、順次取得された心拍数のデータ１４１に基づいて、ＨＲCP以下の心拍数ＨＲの平均値を計算し、その値をＨＲrecoveryのデータ１４７として記憶部１４に記憶させる。
【００６５】
残存無酸素運動許容量算出部１３Ａは、記憶部１４に記憶されている関係式データ１４６と算出したＨＲrecoveryの値とに基づいて、式（９）を計算することにより、無酸素運動許容量Ｗ0対する残存無酸素運動許容量Ｗ′（ｔ）の割合（残存無酸素運動許容量割合）Ｆ（ｔ）を算出し、残存無酸素運動許容量割合のデータ１４８として記憶部１４に記憶させる。
【００６６】
次に、図５を用いて、図４に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ａによる残存無酸素運動許容量算出処理の流れについて説明する。
【００６７】
残存無酸素運動許容量算出装置１Ａでは、先ず、図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置１と同様に、心拍数取得部１０が、例えば心拍計２から心拍数の計測値を取得し、その値（心拍数ＨＲ）を記憶部１４に記憶させる（ステップＳ１）。
【００６８】
次に、残存無酸素運動許容量算出部１３Ａが、ステップＳ１で取得された心拍数ＨＲに基づいて、無酸素運動許容量Ｗ0対する残存無酸素運動許容量Ｗ′（ｔ）の割合Ｆ（ｔ）を算出する（ステップＳ３Ａ）。具体的には、図６に示すように、先ず、残存無酸素運動許容量算出部１３Ａは、過去の処理で取得された過去の心拍数ＨＲ、ステップＳ１で取得された最新の心拍数ＨＲ、およびＨＲCPを記憶部１４から読み出し、ＨＲCP以下の心拍数ＨＲの平均値ＨＲrecoveryを算出する（ステップＳ３１Ａ）。このとき、過去の心拍数ＨＲをすべて用いてもよいし、新しいものから順に所定数個の過去の心拍数ＨＲを用いてもよい。次に、残存無酸素運動許容量算出部１３Ａは、Ｋ、ＨＲCP、および“（ＨＲn−ＨＲCP）ｔnlim”の値と、式（９）または式（１２）とを記憶部１４から読み出し、ステップＳ３１Ａで算出したＨＲrecoveryの値を用いて式（９）または式（１２）を計算することにより、残存無酸素運動許容量割合Ｆ（ｔ）を算出し、その残存無酸素運動許容量割合Ｆ（ｔ）を記憶部１４に記憶させる（ステップＳ３２Ａ）。
【００６９】
記憶部１４に記憶された残存無酸素運動許容量割合のデータ１４８は、例えば、外部機器に無線または有線により送信されてもよいし、残存無酸素運動許容量算出装置１Ａが備える表示装置（図示せず）の画面上に表示されてもよい。
【００７０】
以上、図４に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ａによれば、図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置１と同様に、計測した心拍数に基づいて、残存無酸素運動許容量を推定することができる。
【００７１】
また、残存無酸素運動許容量算出装置１Ａでは、無酸素運動許容量Ｗ0によって規格化した数式（式（９）または式（１２））を用いて残存無酸素運動許容量割合Ｆ（ｔ）を算出する。このため、心拍数からパワーを換算することなく、残存無酸素運動許容量を推定することができる。
【００７２】
更に、予め記憶部１４に記憶しておくべき、Ｋ、ＨＲCP、および“（ＨＲn−ＨＲCP）ｔnlim等の各種パラメータの値についても、パワーメータを用いずに心拍数を計測することによって取得することができる。このため、より低コストに残存無酸素運動許容量を算出することが可能となる。
【００７３】
≪実施の形態３≫
図７に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ｂは、差分方程式に基づいて残存無酸素運動許容量割合を算出する点において、図４に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ａと相違する。具体的には、残存無酸素運動許容量算出装置１Ｂは、差分方程式に基づいて残存無酸素運動許容量割合を算出する残存無酸素運動許容量算出部１３Ｂを含む演算部１１Ｂを備える。
【００７４】
残存無酸素運動許容量を推定する別の近似式として、式（１４）、式（１５）がある。ここで、式（１４）は、Ｐ＞ＣＰの場合の近似式であり、式（１５）は、ＣＰ＞Ｐの場合の近似式である。
【００７５】
【数１４】
0006692909.tif 000017
【００７６】
【数１５】
0006692909.tif 000018
【００７７】
式（１４），（１５）は、残存無酸素運動許容量とパワーとの関係を表している。式（１４）の右辺の第１項目は、使用した無酸素運動量を表し、第２項目は、無酸素運動許容量Ｗ0の回復量を表している。
【００７８】
残存無酸素運動許容量とパワーとの関係を示す式（１４），（１５）を、無酸素運動許容量Ｗ0によって規格化することにより、式（１６），（１７）が得られる。ここで、式（１６）は、Ｐ＞ＣＰの場合の式であり、式（１７）は、ＣＰ＞Ｐの場合の式である。
【００７９】
【数１６】
0006692909.tif 000019
【００８０】
【数１７】
0006692909.tif 000020
【００８１】
ここで、無酸素運動許容量Ｗ0対する残存無酸素運動許容量Ｗ′の割合（残存無酸素運動許容量割合）をＦとしたとき、式（１６），（１７）は、式（１８），（１９）で夫々表すことができる。式（１８）は、Ｐ＞ＣＰの場合の式であり、式（１９）は、ＣＰ＞Ｐの場合の式である。
【００８２】
【数１８】
0006692909.tif 000021
【００８３】
【数１９】
0006692909.tif 000022
【００８４】
更に、式（１８），（１９）を差分方程式で表すと、式（２０），（２１）が得られる。式（２０）は、Ｐ＞ＣＰの場合の式であり、式（２１）は、ＣＰ＞Ｐの場合の式である。
【００８５】
【数２０】
0006692909.tif 000023
【００８６】
【数２１】
0006692909.tif 000024
【００８７】
上述の式（２０），（２１）において、定数Ｋ、ＨＲCP、および“（ＨＲn−ＨＲCP）ｔnlim”は、実施の形態２と同様に、予めデータが取得され、式（２０），（２１）と共に、関係式データ１４９として予め記憶部１４に記憶される。
【００８８】
また、実施の形態２と同様に、式（１１）を用いた場合、式（１８）は、式（２２），（２３）で表すことができる。ここで、式（２２）は、Ｐ＞ＣＰの場合の式であり、式（２３）は、ＣＰ＞Ｐの場合の式である。また、“Δｔ”はデータ間隔である。式（２０），（２１）に代えて、式（２２），（２３）が関係式データ１４９として予め記憶部１４に記憶されてもよい。
【００８９】
【数２２】
0006692909.tif 000025
【００９０】
【数２３】
0006692909.tif 000026
【００９１】
ＨＲrecoveryのデータ１４７は、図４に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ａと同様に、残存無酸素運動許容量算出部１３ＢがＨＲCP以下の心拍数ＨＲの平均値を算出することによって得られる。
【００９２】
残存無酸素運動許容量算出部１３Ｂは、記憶部１４に記憶されているＫ、ＨＲCP、および“（ＨＲn−ＨＲCP）ｔnlim”の値と、算出したＨＲrecoveryの値とを用いて式（１７）または式（１８）を計算することにより、残存無酸素運動許容量割合Ｆｎを算出し、残存無酸素運動許容量割合のデータ１５０として記憶部１４に記憶させる。
【００９３】
次に、図８を用いて、図７に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ｂによる残存無酸素運動許容量算出処理の流れについて説明する。
【００９４】
残存無酸素運動許容量算出装置１Ｂでは、先ず、図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置１と同様に、心拍数取得部１０が、例えば心拍計２から心拍数の計測値を取得し、その値（心拍数ＨＲ）を記憶部１４に記憶させる（ステップＳ１）。次に、残存無酸素運動許容量算出部１３Ｂが、ステップＳ１で取得された心拍数ＨＲに基づいて、残存無酸素運動許容量割合Ｆｎを算出する（ステップＳ３Ｂ）。
【００９５】
具体的には、図９に示すように、先ず、残存無酸素運動許容量算出部１３Ｂは、残存無酸素運動許容量算出部１３Ａと同様に、過去の心拍数ＨＲ、最新の心拍数ＨＲ、およびＨＲCPに基づいて、ＨＲrecoveryを算出する（ステップＳ３１Ａ）。次に、残存無酸素運動許容量算出部１３Ｂは、Ｋ、ＨＲCP、および“（ＨＲn−ＨＲCP）ｔnlim”の値と、式（２０）〜（２３）の何れかを記憶部１４から読み出し、ステップＳ３１Ａで算出したＨＲrecoveryの値を用いて式（２０）〜（２３）の何れかを計算することにより、残存無酸素運動許容量割合Ｆｎを算出し、その残存無酸素運動許容量割合Ｆｎを記憶部１４に記憶させる（ステップＳ３２Ｂ）。
【００９６】
記憶部１４に記憶された残存無酸素運動許容量割合Ｆｎのデータ１５０は、例えば、外部機器に無線または有線により送信されてもよいし、残存無酸素運動許容量算出装置１Ｂが備える表示装置（図示せず）の画面上に表示されてもよい。
【００９７】
以上、図７に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ｂは、図４に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ａと同様に、無酸素運動許容量Ｗ0によって規格化した数式（式（２０）〜（２３）の何れか）を用いて、残存無酸素運動許容量割合Ｆｎを算出する。このため、予め記憶部１４に記憶しておくべき各種パラメータについても、パワーメータを用いることなく、心拍を計測することによって取得することができ、より低コストで残存無酸素運動許容量を算出することが可能となる。
【００９８】
また、残存無酸素運動許容量算出装置１Ｂによれば、残存無酸素運動許容量割合Ｆｎを算出するための数式として差分方程式（式（２０）〜（２３）の何れか）を用いるので、残存無酸素運動許容量を算出するためのプログラムの製品への実装が容易となる。
【００９９】
≪ハードウェア構成≫
図１、図４、および図７に示した残存無酸素運動許容量算出装置１，１Ａ，１Ｂの各機能部は、ソフトウェアがコンピュータに読み込まれ、ソフトウェアとコンピュータのハードウェア資源とが協働することによって実現される。コンピュータとしては、例えばスマートフォンのような携帯端末を用いることができる。
【０１００】
コンピュータの主要なハードウェア構成を図１０に示す。コンピュータ３は、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ)３３と、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）３４と、通信回路３５と、ディスプレイ３６と、入力装置３７とを含んでいる。これらのデバイスは、バス３８を介して接続されている。
【０１０１】
ＭＰＵ３１は、コンピュータ３全体の動作を制御するプロセッサである。ＭＰＵ３１の代わりに、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用いることもできる。
【０１０２】
ＲＯＭ３２は、オペレーティングシステム、コンピュータ３で実行される制御プログラム、および各種データなどを格納するメモリである。制御プログラムには、残存無酸素運動許容量算出装置１，１Ａ，１Ｂの各機能部を実現するための残存無酸素運動許容量算出プログラムも含まれる。図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置１の各機能部を実現する場合、ＲＯＭ３２は、データ１４１〜１４５を記憶する。図４に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ａの各機能部を実現する場合、ＲＯＭ３２は、データ１４１，１４６〜１４８を記憶する。図７に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ｂの各機能部を実現する場合、ＲＯＭ３２は、データ１４１，１４７，１４９，１５０を記憶する。
【０１０３】
ＲＡＭ３３は、ＭＰＵ３１のワークエリアとして使用されるメモリであり、プログラムの実行に必要な各種データを一時的に格納する。残存無酸素運動許容量算出プログラムを実行する場合、ＲＡＭ３３は、残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌまたは残存無酸素運動許容量割合Ｆ（ｔ），Ｆｎを計算する途中で得られた値を一時的に記憶する。図１に示した残存無酸素運動許容量算出装置１の各機能部を実現する場合、ＲＡＭ３３は、心拍数ＨＲ、パワーＰ、無酸素運動量Ｗ′EXP、パワーの平均値Ｐavg、パワーの平均値ＰavgとクリティカルパワーＣＰとの差ＤCP、時定数τ、残存無酸素運動許容量Ｗ′ｂａｌを記憶する。図４に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ａの各機能部を実現する場合、ＲＡＭ３３は、心拍数ＨＲ、心拍数ＨＲの平均値ＨＲrecovery、残存無酸素運動許容量割合Ｆ（ｔ）を記憶する。図７に示した残存無酸素運動許容量算出装置１Ｂの各機能部を実現する場合、ＲＡＭ３３は、心拍数ＨＲ、心拍数ＨＲの平均値ＨＲrecovery、残存無酸素運動許容量割合Ｆｎを記憶する。
【０１０４】
入出力インタフェース３４は、周辺機器をコンピュータ３に接続するためのインタフェースであり、例えば心拍計２をコンピュータ３に有線で接続するために使用される。通信回路３５は、データの送受信を行うための装置である。ディスプレイ３６はタッチパネル等により構成され、入力装置３７は操作ボタン等により構成される。
【０１０５】
ＭＰＵ３１が、ＲＯＭ３２から残存無酸素運動許容量算出プログラムを読み出し、このプログラムにしたがって動作してコンピュータ３の各部を制御することにより、残存無酸素運動許容量算出装置１，１Ａ，１Ｂの各機能部が実現される。
【０１０６】
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１０７】
上記実施の形態において、残存無酸素運動許容量の算出に係る処理をＭＰＵ等によるプログラム処理によって実現する場合を例示したが、上記処理のうち一部または全部を専用ハードウェア回路によって実現してもよい。例えば、心拍数取得部１０、パワー算出部１２、残存無酸素運動許容量算出部１３，１３Ａ，１３Ｂをプログラマブルコントローラによりディスクリートに構成してもよい。また、残存無酸素運動許容量算出装置１，１Ａ，１Ｂを心拍計２とは別の装置として説明したが、残存無酸素運動許容量算出装置が心拍計２を内蔵していてもよい。この場合、心拍数取得部１０が心拍計２によって構成されることになる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明に係る残存無酸素運動許容量算出方法および装置は、自転車競技のみならず、無酸素運動を行うスポーツ全般において、人の生体情報を取得し、管理するための技術に広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１，１Ａ，１Ｂ…残存無酸素運動許容量算出装置、２…心拍計、１０…心拍数取得部、１１，１１Ａ，１１Ｂ…演算部、１２…パワー算出部、１３，１３Ａ，１３Ｂ…残存無酸素運動許容量算出部、１４…記憶部、１４１…心拍数のデータ、１４２，１４４，１４６，１４９…関係式データ、１４３…パワーのデータ、１４５…残存無酸素運動許容量のデータ、１４７…ＨＲrecoveryのデータ、１４８，１５０…残存無酸素運動許容量割合のデータ。
【図１】
0006692909.tif 000039
【図２】
0006692909.tif 000040
【図３】
0006692909.tif 000041
【図４】
0006692909.tif 000042
【図５】
0006692909.tif 000043
【図６】
0006692909.tif 000044
【図７】
0006692909.tif 000045
【図８】
0006692909.tif 000046
【図９】
0006692909.tif 000047
【図１０】
0006692909.tif 000048