山形大学大学院社会文化システム研究科紀要

第 7 号 (2010) 27−37

座位安静時の心拍変動に関する検討本多薫(文化システム専攻心理・情報領域担当)

ある｡ 姿勢は座位によることは共通しているが,

1 . はじめに閉眼と開眼の場合がある｡ また, 心拍はわずかな

人間工学とは, ｢システムにおける人間と他の環境変化や精神状態によって変化することから,要素との相互作用を理解するための科学的学問で安静心拍の測定は難しく, その再現性にも幅がああり, 人間の福利とシステムの総合的性能との最ると指摘されている4)｡ 以上のように, 座位安静適化を図るため, 理論・原則・データ・設計方法

時にどの程度, 心拍が変動するのか不明な点が多を有効活用する独立した専門領域である (Inter-い｡

national Ergonomics Association)｣ と定義さ

そこで, 本研究では座位安静時の心拍 (R−R

れている1)｡ この人間と他の要素との相互作用を間隔) を測定し, 開眼時および閉眼時において,理解するためには, 生体への影響やその反応を定

どの程度, 心拍が変動するのかを分析し, 安静時

量的, 客観的に捉える生体計測の手法や技術が求の心拍を基準とする場合において, 考慮すべき条められる｡ この生体計測は, 多くの場合には人間件を検討する｡の生体の中で発生する生体信号 (生体情報) を記

2 . 心拍変動解析

録し, それを統計学的な処理やスペクトル解析等を行い生体の反応を定量的に捉えることが一般的

2 .1

R−R 間隔と変動係数である｡ 生体信号には, 脳波, 心拍, 筋電など多心臓の働きを観察するのに最もよく使われるの2)が, 心臓を挟んだ体表面に電極を貼り, 心臓の活において, 生体信号では ｢心拍変動 (variability

動 を 電 気 的 に 記 録 す る 心 電 図 (electrocardio-of heart rate)｣ が取り上げられており, 作業負

gram: ECG) である｡ 心電図には心筋が収縮す荷の評価に有効であると考えられている｡

るときの一連の電気活動が現れるが, 血液を左心くのものがあるが, 人間工学に関する国際規格

心拍により, 生体への影響やその反応を定量的,

室から大動脈に送り出すときに生じる大きな電気

客観的に捉えるには, 作業負荷を与える前の安静信号が発生するのが R 波である｡ この R 波と R

時の心拍と比較し, 作業負荷により心拍がどのよ

波の発生間隔の時間 (以下, R−R 間隔という)うな変化を示したのかを見ることが多い｡ 安静時を抽出し, R−R 間隔の変動から生体負担や自律の心拍数を 100 として, パーセントで表現するこ

神経活動を捉えることが可能である｡ また, 1 分とが一般的だと指摘する研究者もいる3)｡ しかし､間の R 波の回数を数えることにより, 心拍数

安静時における心拍の測定条件 (姿勢, 安静時間,(拍／分) を算出することができる｡

環境等) が定められていないため, 研究者によっ

また, 個人により基礎代謝量等が異なるため,て測定条件は一定ではない｡ 表 1 に過去 3 年に学

安静時の心拍数 (平均) は個人毎で差異が見られ

術雑誌 ｢人間工学｣ に掲載された論文のうち, 心る｡ そのため, 心拍変動を分析する場合には標準拍を測定しているものを抽出し, 安静時の説明を

偏差ではなく, 変動係数

抜粋した一覧を示す｡ 表 1 より, 安静心拍の測定

variation) 5)を用いる｡ 本研究においても, 変動

時間は ｢座位閉眼 180s｣, ｢椅座位にて 10 分間の係数順応を行った後に 5 分間の安静記録｣ など様々での時間データ― 27 ―(coefficient ofを用いることにする｡ なお, R−R 間隔
をとした場合の変動係数の算出

座位安静時の心拍変動に関する検討 (本多表1
巻(号), 頁43(4), 187

44(3), 172

44(5), 281
44(6), 336
45(1), 31
45(5), 296

学術誌｢人間工学｣

薫)に掲載された論文での安静時の説明

安静時の説明文
被験者はマッサージチェアに着席した｡ (中略) 各 120s の ｢実験前安静｣, ｢指圧｣, ｢はさみもみ｣, ｢たたき｣ の三つの刺激,｢実験後安静｣ を行った｡
各着陸操作の前に 1 分間の閉眼安静状態を保ち, 心拍を安定させた｡
心拍数の個人差をなくすため, 安静時心拍数を 1.0 として個人ごとに各フェーズの心拍数を求めた｡
シミュレーション走行中と, 走行前の安静時は画面への 映り
込み を防ぐために室内灯を消灯し, それ以外では室内灯を点灯した｡

姿

脳波および心電図電極を装着後, 座位閉眼 180s を行った｡
電極装着後, 実験環境に慣れるため, 椅座位にて 10 分間の順応を行った後に, 6 分間の安静記録と主観評価を行った｡
実験では, 電極装着後､ 実験環境に慣れるため, 椅座位にて 10分間の順応を行った後に, 5 分間の安静記録と主観評価を行っ
た｡

勢

開眼・閉眼

座位

閉眼

座位

閉眼

座位

開眼

座位

閉眼

座位

開眼

座位

開眼

備

考

実験①の場合図 1 に ｢安静1 分｣ との記述がある｡
第一実験の場
合安静心拍の測定条件の説明なし※ 43 巻 3 号 (2007) 〜46 巻 2 号 (2010) まで調査し, 心拍 (心電図) を測定している論文を抽出した｡ なお, すべて査読付論文である｡※ ｢開眼｣ は, 安静時の説明文および実験方法等から推定した｡
46(2), 104

式を式

プレッシャーを負荷する前後において心拍数を 5 秒間隔で測定
し, 平均心拍数を算出した｡に示す｡ ただし,はデータ数,

は平均値である｡

座位

開眼

報エントロピーを最大にするという考え方から,有限区間から全体の信号のスペクトルを推定する方法である｡ この最大エントロピー法のスペクト
ル算出方法 (アルゴリズム) の概略について説明する7)8)｡ スペクトル算出方法には, Yule-Walker

・・・

法と Burg 法によるアルゴリズムがある｡ 短いデー
タからも分解能の高い安定したスペクトル推定が2.2

最大エントロピー法によるスペクトル解析

できるのは Burg 法である｡ 正規確率分布に従う

最 大 エ ン ト ロ ピ ー 法 (Maximum Entropy

時系列のエントロピー

Method: MEM) は, 確率的な方法を用いて, 時

ペクトルを

系列データの周波数分析を行う手法であり, sin

とき,関数や cos 関数の係数を直接求めるフーリエ変換

は, 時系列のパワース, 周波数をとした

式に比例する｡ ここではエントロピーの解説 (式から式を導く過程) は省略す

(FFT) とは異なる｡ フーリエ変換によるスペク

るが, 最大エントロピー法のスペクトルを求める

トルは, 観測波形データの間隔を際の解くべき連立方程式を, 観測点数

式に示す｡(データ数) を N とすると, 周波数間隔はの離散的な波形となり, スペクトルの分解能はこの値・・・・・で制限される｡ またデータの長さを最大波長の周期関数と仮定するため, 低周波成分の検出には限界がある6)｡ このフーリエ変換のスペクトル分解能の欠点を補う手法に最大エントロピー法がある｡ 最大エントロピー法は, 情― 28 ―

・・・

座位安静時の心拍変動に関する検討 (本多

ただし,

薫)

は時系列データの自己相関関数,

は次数

に

・・・・・

おける自己回帰係数 (予測誤差フィルター),
は点の予測誤差フィルターからの平均出力を表している｡ また, 予測誤差フィルターとは,,,,本研究で用いた最大エントロピー法による周波を係数とする数値フィルターである｡ Burg 法では, 式, …,

いるのかを見るために, 心拍変動のスペクトル成ステップで導入される自己分9) を考慮し, 0.10Hz と 0.25Hz の周波数成分をも未知数とする｡ よって, 方程式は含んだ疑似データ (256 個) を用いて確認を行っ個であるから, 条件が一つ不足することた｡ ただし, 擬似データの振幅 (パワー) は経時になる｡ この点を解決するために, 新たな判断基的に変動するようにしているため, ここでは, 周準 (予測誤差フィルターに時系列

波数のみを取り上げる｡ 図 1 に疑似データでの最を入力した場合の平均出力パワーと, 時系列の順

大エントロピー法によるスペクトル解析の結果をを逆にしたもの示す｡ 横軸の周波数を見ると, 0.10Hz と 0.25Hz

と

の他に第

相関関数

,

の中の

,

,

,

数解析システムが, 入力信号を的確に処理できてを入力した場

合の平均出力パワーの 2 つの平均出力とする) を付加する｡ 式
Min を解き, そして式を最小に示すように,から→にパワースペクトルが確認できる｡ 周波数の誤差を算出したところ, 2.00％以下であった｡ 本研究で用いた最大エントロピー法によるスペクトル解を算出する｡

析システムは, 周波数の算出を的確に処理していることが確認できる｡
心拍変動解析は, R−R 間隔の時間データに対
→

Min

・・・・・

して上記の最大エントロピー法によるスペクトル解析を行い, 0.04〜0.15Hz 範囲に中心周波数をもつ低周波数成分 (LF 成分) と 0.20〜0.40Hz 範

・・・・・

囲に中心周波数をもつ高周波数成分 (HF 成分)を抽出した｡ 0.10Hz の周期を含む LF 成分は血

ここで,
の漸

圧変動に関連したものであり, 交感・副交感神経活動の反映を示し, 0.25Hz の周期を含む HF 成

化式から求める｡
ただし, 初期値は,,から, 漸化関係式

および

である｡

上記で求めたにより, 係数

,

, …,

と

を求める｡

・・・・・
・・・・・

これらの係数が求まると, 観測波形の最大エントロピー法によるパワースペクトル

は, 式

図1

で算出できる｡― 29 ―

疑似データのスペクトル解析の結果 (最大エントロピー法)座位安静時の心拍変動に関する検討 (本多分は呼吸変動に関連したもので, 副交感神経活動
9)10)11)

薫)

閉眼で各 20 分間の R−R 間隔を測定した (図 3 )｡｡ よって,

20 分間の R−R 間隔を測定した理由は､ 表 1 の0.04Hz 以下を除く 0.04Hz〜0.15Hz のパワーの総｢電極装着後､ 実験環境に慣れるため､ 椅座位に和を LF 成分, 0.15Hz 以上〜0.40Hz のパワーのて 10 分間の順応を行った後に､ 6 分間の安静記

12)13)｡ また, 心拍変動の解録と主観評価を行った｡｣ が安静 16 分間 (椅子座

析では, LF 成分と HF 成分の比率から交感神経位 10 と 6 分間の安静記録の合計) と最も長時間活動と副交感神経活動のバランスを分析することの安静であることから､ これよりも長い 20 分間が一般的である13)14)｡ LF／HF の増加は交感神経とした｡ 被験者に緊張等を与えないため, 実験者

活動と副交感神経活動とのバランスが交感神経側は実験室から退室し, 実験室のドアを閉め, 実験を反映していると言われている

総和を HF 成分としたに傾いていることを示し, LF／HF の低下はその逆を示すと考えられている14)｡ よって, 本研究においても交感神経活動と副交感神経活動とのバ
ランスを検討するため, LF／HF を算出した｡

3. 実験内容
3. 1

被験者および R−R 間隔の測定

被験者は 21 歳から 22 歳の健康な男性 5 名である｡ 実験前に循環機能が, 過去および現在において正常であることを確認した｡ 前日の就寝時間を
午後 11 時とし, 起床時間は特に定めなかった｡
実験当日は昼食を午前 11 時に取ることとし, 午
後 1 時より実験を開始した｡ また, カフェインや

図2

実験風景 (座位安静)

ニコチン等が心拍に影響を与えると言われている15)ことから, 飲食, コーヒーの摂取および喫煙を禁止した｡
実験では椅子による座位による開眼と閉眼の 2つの条件を取り上げ, R−R 間隔を測定した｡ R−R 間隔の測定は, 心拍測定装置 (T.K.K.1876a,
竹井機器工業) を使用し, 2 個の正電極を被験者の胸部に装着し, もう一方の負電極を下肋部に装着する 3 電極の3. 2

誘導法を用いた｡

実験方法

被験者に心拍測定装置を装着し, 椅子に座り,楽な姿勢で安静状態を保つように指示した (図 2 )｡なお, ここでの安静とは, ｢楽な姿勢で四肢等を動かさずに, 静かにしている状態｣ とした｡
被験者が落ち着いたのを確認した後, 心拍の R−

図3

R 間隔の測定を開始した｡ そして, 開眼および― 30 ―

安静時の心拍 (R−R 間隔) の一例 (被験者 A)

座位安静時の心拍変動に関する検討 (本多薫)

室内には被験者 1 名のみとした｡ また, 開眼では,もに閉眼時よりも開眼時の方が, 変動係数が大き

被験者はホワイト無地の壁に向かって座り, 右側い｡ 被験者全員の変動係数の平均値を算出すると,面にはカーテン, 左側面には窓のブラインドを閉開眼時で 0.082, 閉眼時で 0.066 であった｡ 開眼

め, 視野内に余分な情報が入らないようにした

時と閉眼時の変動係数を t 検定 (対応がある場合)(図 2 )｡ 開眼および閉眼ともに天井に設置してあした結果, 有意差が認められた (t=2.941,df=4,p

る照明 (蛍光灯) は点灯した環境とした｡ なお,<0.05)｡
また, 座位安静時における R−R 間隔の分布

被験者と壁との間に置かれた机の表面照度は,1300lx, 室温は 24℃, 湿度 37％であった｡

4
4. 1のばらつき具合を確認するため, ヒストグラムを作成することにした｡ ただし, 横軸の目盛りは区

実験結果

間ではなく, 各 R−R 間隔の時間とした｡ 図 5

心拍の R−R 間隔の変動について

で開眼安静時において最も変動係数が小さかった

図 4 に開眼および閉眼による座位安静時の R−

被験者 C と, 開眼安静時において最も変動係数

R 間隔の平均 (20 分間) を示す｡ まず, 各被験が大きかった被験者 B を取り上げることにする｡

者での開眼時の R−R 間隔の平均をみると, 最

図 6 に被験者 C の R−R 間隔データのヒストグ

も平均が小さい被験者 B で 63.87sec/100, 最もラムを示す｡ 開眼時および閉眼時ともに, 左右対大きい被験者 D で 93.05 sec/100 である｡ 両者の称の正規分布に近い分布であることがわかる｡ ま

差は約 29 sec/100 (心拍数に変換すると約 29 拍

た, 56 から 80 sec/100 (開眼時) と 57 から 79／分) がある｡ また, 閉眼時においても, 最も平

sec/100 (閉眼時) の範囲に分布している｡ 次に,均が小さい被験者 B で 67.88 sec/100, 最も大き

図 7 に被験者 B の R−R 間隔データのヒストグ

い被験者 D で 93.27 sec/100 である｡ 両者の差はラムを示す｡ 開眼時および閉眼時ともに, 正規分

約 25 sec/100 (心拍数に変換すると約 24 拍／分)

布に近い分布であり, 開眼時と閉眼時では分布のである｡ 次に開眼時と閉眼時の R−R 間隔の平広がりには大きな違いはみられない｡ しかし, 閉

均を比較すると, 全被験者ともに閉眼時よりも開眼時よりも開眼時の方が, 分布の全体が左側に移眼時の方が, 平均値が小さい (心拍数が高い)｡

動 し て い る こ と が わ か る ｡ ま た , 47 か ら 85

被験者全員の平均値を算出すると, 開眼時でsec/100 (開眼時) と 50 から 83 sec/100 (閉眼75.34 sec/100, 閉眼時で 77.71 sec/100 であった｡時) の広範囲に分布している｡ 全被験者の R−R

開眼時と閉眼時の平均を t 検定 (対応がある場合)

間隔データの分布状況を示すため, 最大値, 最小

した結果, 有意差が認められた (t=2.875, df=4,値から算出した範囲を表 2 に示す｡ なお, 範囲とp<0.05)｡は,最大値−最小値である｡ 表 2 より, 開眼

図 5 に開眼および閉眼による座位安静時の R−

時での範囲が, 24 sec/100 (被験者 C) から 43

R 間隔の変動係数 (20 分間) を示す｡ 各被験者

sec/100 (被験者 A, D) であり, 平均値で 36.8での開眼時の R−R 間隔の変動係数をみると,

sec/100 (心拍数に変換すると約 42 拍／分) であ

最も変動係数が小さい被験者 C で 0.051, 最も大る｡ また, 閉眼時での範囲が, 22 sec/100 (被験きい被験者 B で 0.108 である｡ 両者で約 2 倍の違者 C) から 37 sec/100 (被験者 A) であり, 平いがある｡ また, 閉眼時の R−R 間隔の平均を均値で 32.0 sec/100 (心拍数に変換すると約 35

みると, 最も変動係数が小さい被験者 D で 0.047,

拍／分) である｡ 開眼時と閉眼時の範囲を比較す

最も大きい被験者 B で 0.088 である｡ 両者で約ると, 全被験者ともに開眼時の方が範囲 (分布)1.9 倍の差違がみられる｡ 次に開眼時と閉眼時のが広い｡ 開眼時と閉眼時の範囲を t 検定 (対応がR−R 間隔の変動係数を比較すると, 全被験者とある場合) した結果, 有意差が認められた― 31 ―

座位安静時の心拍変動に関する検討 (本多

図4

図5

薫)

各被験者の心拍 (R−R 間隔) の平均(開眼安静時において最も変動係数が大きかった
被験者)
図 7 ヒストグラム (被験者 B)

各被験者の心拍 (R−R 間隔) の変動係数

表2

心拍のR−R間隔の最大値､ 最小値､ 範囲(sec/100)
開眼時

閉眼時

被験者

最大値

最小値

範囲

最大値

最小値

範囲

A

103

60

43

100

63

37

B

85

47

38

83

50

33

C

80

56

24

79

57

22

D

106

63

43

105

71

34

E

92

56

36

92

58

34

平均

93.2

56.4

36.8

91.8

59.8

32.0

(t=3.639, df=4, p<0.05)｡ すなわち, 閉眼時よりも開眼時の方が, R−R 間隔データの分布が広く,変動が大きいといえる｡
以上から, 座位による安静時間 1200 秒間 (20(開眼安静時において最も変動係数が小さかった
被験者)
図 6 ヒストグラム (被験者 C)分間) の R−R 間隔の平均, 変動係数, ヒスト
グラムおよび範囲を求めて, 中心的傾向 (平均)と分布のばらつき具合 (変動) を確認した｡ その結果, 心拍の R−R 間隔の平均は, 被験者によ― 32 ―

座位安静時の心拍変動に関する検討 (本多薫)

り差異がみられ, その差は開眼時で約 29 sec/100(心拍数で約 29 拍／分), 閉眼時で約 25 sec/100(心拍数で約 24 拍／分) であった｡ また, 閉眼時
より開眼時の方が R−R 間隔の平均が低い (心拍数が高い)｡ 次に分布のばらつき具合 (変動)では, 変動係数, ヒストグラムおよび範囲から,
安静時においても R−R 間隔が変動していることがわかった｡ 例えば, 範囲 (被験者の平均値)
においては, 開眼時で 36.8 sec/100 (心拍数で約42 拍／分), 閉眼時で 32.0 sec/100 (心拍数で約

図8

心拍変動のパワースペクトルの一例 (被験
者 A)

図9

心拍変動のパワースペクトル解析 (LF／HF) の結果

図10

心拍変動のパワースペクトル解析 (LF／
HF) の結果

35 拍／分) の範囲で分布していることを確認した｡ また, 閉眼時より開眼時の方が R−R 間隔の変動が大きいことを示した｡

4. 2

心拍変動のパワースペクトルについて

開眼および閉眼による座位安静時の心拍の R−
R 間隔データを最大エントロピー法によるパワースペクトル解析を行った (図 8)｡ なお, 座位安静の測定時間 1200 秒間 (20 分間) を 0〜256 秒,
300〜556 秒, 600〜856 秒, 900〜1156 秒の 4 つの時間帯に分けて, パワースペクトルを算出した｡
そのパワースペクトルの結果 (LF／HF) を図 9に示す｡ 図 9 より, 開眼時における LF／HF を
み る と , 被 験 者 D は , 0〜256 秒 で 5.63 か ら
600〜856 秒では 1.37 と約 4 倍の大きな差がみられる｡ また, 被験者 A では, 300〜556 秒で 4.24
から 900〜1156 秒で 2.73 と約 2 倍の差がみられる｡ また, 閉眼時における LF／HF をみると,被験者 A では, 0〜256 秒で 0.47 から 900〜1156
秒で 3.82 と約 8 倍の大きな差がみられる｡ グラ
フ全体 (全被験者) の傾向を見ると, 開眼時および閉眼時の LF／HF を比較では, 被験者 A および E 以外は, 閉眼時の方が全体的に時間帯間の差異が小さい傾向がみられる｡
座位安静の測定時間全体 1200 秒間 (20 分間)
における LF／HF の変化を見るため, 0〜1024
秒間のスペクトルを算出した｡ その結果を図 10に示す｡ 開眼時の LF／HF をみると, 最も大きいのが被験者 D で 3.15 であり, 最も小さいのは― 33 ―

座位安静時の心拍変動に関する検討 (本多薫)

被験者 C の 1.10 である｡ その差は約 3 倍である｡

隔の変動幅は開眼時で 36.8 sec/100 (心拍数で約

また, 閉眼時の LF／HF をみると, 最も大きい

42 拍／分), 閉眼時で 32.0 sec/100 (心拍数で約のが被験者 D で 1.47 であり, 最も小さいのは被35 拍／分) の範囲で分布しており, 安静時にお験者 C の 0.60 である｡ その差は約 2.5 倍である｡

いても R−R 間隔が変動することが認められた｡

次に開眼時と閉眼時の LF／HF を比較すると,単純計算中の負荷を与えた場合でも, 4〜10 拍／

全被験者ともに閉眼時よりも開眼時の方が,分高くなることと比較しても, 安静時における心LF／HF が高くなることが確認できる｡ 被験者

拍の R−R 間隔の変動幅は大きいと考えられる｡

全員の LF／HF の平均値を算出すると, 開眼時

次に心拍変動に関する先行研究では, LF 成分

で 2.154, 閉眼時で 1.019 であった｡ 開眼時と閉は血圧変動に関連したものであり, 交感・副交感

眼時の LF／HF の差を t 検定 (対応がある場合)神経活動の反映を示し, HF 成分は呼吸変動に関した結果, 有意差が認められた (t=4.342, df=4,連したもので, 副交感神経活動を反映していると

p<0.05)｡言われている9)10)11)｡ また, LF 成分だけでは交感以上より, 座位による安静時間 1200 秒間 (20

神経活動の変化を表さないが, LF/HF は交感神分間) を 4 つの時間帯に分けて, LF／HF を算経活動を表すとの指摘されており 14), LF/HF の出し, 時間経過とともに差違があるのかを確認し増加は交感神経と副交感神経とのバランスが交感た｡ その結果, 開眼時においては, 被験者によっ

神経側に傾いていることを示すと言われていては約 4 倍 (開眼時) または, 約 2 倍 (閉眼時)る14)17)｡ 今回の実験結果においては, 座位によるの違いが見られた｡ また, 安静時間 1200 秒間

安静時間 1200 秒間 (20 分間) を 4 つの時間帯に(20 分間) の全体では, 開眼時と閉眼時を比較す

分 け て , LF／HF の 経 時 的 変 化 を 見 た が ,ると, 開眼時の方は LF／HF が高くなることが

LF／HF は, 一定の値を示さず, 被験者によっわかった｡ては約 4 倍 (開眼時) または, 約 2 倍 (閉眼時)の差が認められた｡ 安静心拍 (脈拍) は心交感神

5. 考察

経緊張とそれを抑制しようとする心副交感神経緊

心拍を用いて生体への影響やその反応を定量的,張によって保たれている18)が, LF／HF が大きく客観的に捉えるには, 作業負荷を与える前の安静

変化したことから, 安静状態でも常に交感神経と時の心拍と比較し, 作業負荷により心拍がどのよ副交感神経の調整が活発に行われているといえる｡

うに変化したのかを見ることが多い｡ しかし, 人

また, 人間工学分野では, コンピュータによる間工学の分野では, 安静時における心拍の測定条入力作業や工場での組み立て作業, 自動車運転な件が定められていないため, 研究者によって測定どを想定した作業負担が取り上げられることが多条件は一定ではない｡ 実際に学術雑誌 ｢人間工学｣い｡ そのため, 椅子座位による作業負担を評価すに掲載された論文を調査したが, 座位による安静

ることが一般的であり, 安静時の姿勢も座位によは共通していたが, 測定時間や条件 (開眼, 閉眼

り心拍が測定される (表 1 )｡ しかし, 姿勢で安など) は一定ではない (表 1 )｡ 安静とは, ｢静か静時心拍は異なり, 仰臥位で 51 拍／分, 椅子座

でおちついていること｣ 16)と言われるように, 安

位で 61 拍／分となると報告 4) されており, 臥位

静状態の心拍においても変動が小さくなり一定のよりも座位の姿勢の方が心拍数が高くなる｡ この

値を示すものと考えがちである｡ また, 精神的作

姿勢の違いによる心拍数の差異は, 心臓の高さと業である単純計算中では, 安静心拍数よりも頭部や脚部の位置によって生じる血液動態の相違

15)4〜10 拍／分高くなると報告されている ｡ 今回などが起因している4)｡ また, 医学分野での安静の実験結果においては, 座位安静時の R−R 間は, 医学的には臥位による姿勢で 30 分以上と言― 34 ―

座位安静時の心拍変動に関する検討 (本多われている18)｡ 人間工学の分野では, 作業負荷を薫)なることを示した｡

与える前の安静時の心拍と比較し, 作業負荷によ

安静時の心拍を基準とする場合において, 考慮

り心拍がどのように変化したのかを見るため, 安すべき条件としては, 以下の 2 点が挙げられる｡

静は臥位で, 作業開始で座位にすることは, 姿勢( 1 ) 安静時の心拍を測定する場合には, 閉眼にを変えること自体が心拍に影響するため, 臥位にすることで変動を小さくする｡ ( 2 ) 単に作業開よる安静は現実的ではない｡ したがって, 椅子座

始直前の心拍のみを見るのではなく, 安静時の心位による安静では, 心拍が高くなり変動も大きく

拍の経時的な変動を確認し, どの程度変動していなることを十分に考慮する必要がある｡

るのかを知り, どの時点の心拍を安静心拍とする

今回の実験では, 開眼時と閉眼時の R−R 間のかを検討する必要がある｡

隔を測定した｡ 特に開眼による測定では, 被験者

6. まとめはホワイト無地の壁に向かって座り, 右側面にはカーテン, 左側面には窓のブラインドを閉め, 視

本研究では座位安静時の心拍 (R−R 間隔) を野内に余分な情報が入らないようにした｡ しかし,測定し, 開眼時および閉眼時において, どの程度,

今回の実験結果においては, 安静時の R−R 間

心拍が変動するのかを分析し, 安静時の心拍を基隔の平均, 変動係数および LF／HF ともに, 閉

準とする場合において, 考慮すべき条件を検討し眼時と開眼時では有意差が認められた｡ 心拍におた｡ その結果, 安静時の心拍を測定する場合には,いて, 開眼時と閉眼時の差違について論じている

閉眼にすることで変動を小さくするとともに, 単

先行研究を調査したが, 見つけることができなかっに作業開始直前の心拍のみを見るのではなく, 安た｡ だが, 生体信号の中で開眼時と閉眼時につい

静時の心拍の経時的な変動を確認し, どの時点のて古くから多くの研究が行われているものに, 脳

心拍を安静心拍とするのかを検討する必要がある

波がある

19)20)｡ 安静覚醒時正常成人の脳波は, αことを示した｡

波とβ波との混合から成り, α波は開眼によって生体負担を計測する場合には, 作業負荷前の安消失し, 振幅の小さい速度 (β波) に置き換えら

静時の心拍を基準として, 作業負荷により心拍が20)れる ｡ また, 覚醒状態で観察されるのはα波とどのように変化したのかを見る必要がある｡ そのβ波であり, 目を閉じて落ちついた状態ではα波基準となる安静時心拍は非常に重要であるにも関が, 目を開けて考え事をしたり, 何らかに注意をわらず, 安静時の心拍を測定する際の条件が定め向けたような状態ではβ波が観測されやすいと言られていない｡ 開閉眼や姿勢の違いなどにより安われている21)｡ すなわち, 開眼と閉眼では覚醒レ

静時の心拍変動に差異が見られることから, 安静

ベルが異なる｡ 心拍においても, 目を開けて視覚

心拍を測定する際の条件を定める必要があると思情報が入力あれると, 覚醒レベルが高まり, 閉眼

われる｡

よりも開眼の方が R−R 間隔の平均と変動係数

謝が大きくなり, LF/HF が増加し交感神経と副交感神経とのバランスが交感神経側に傾いたものと考えられる｡

辞

実験実施および心拍データの整理・分析において, 門間政亮 博士 (元山形大学特別研究員) に以上より, 安静時の心拍の変動幅は, 単純計算
中の負荷を与えた場合などの変化量と比較しても,多大な協力をいただきました｡ ここに深く感謝の意を表します｡

大きいことが確認できた｡ また, 安静時では閉眼

参考文献

よりも開眼の方が, 心拍の R−R 間隔の変動が大きく, LF/HF が増加し交感神経活動が優位に― 35 ―

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座位安静時の心拍変動に関する検討 (本多薫)

A Study on Heart Rate Variability at Rest
in a Sitting Position
HONDA Kaoru(Associate Professor, Psychology & Information, Cultural Systems Course)

To adequately grasp both physical strain and reaction quantitatively and objectively, it is necessary to compare heart rate variation before and after starting a task with the heart rate at rest before a given task has started. This study measured the heart rate interval (R-R interval) at rest in asitting position, and also analyzed to what extent the heart rate varied between eyes-opened and eyesclosed status. The considerable conditions are then accounted for if the heart rate at rest is used asa reference. Results indicated that when the heart rate at rest is measured, the eyes should be closed
to reduce rate variation. In addition, temporal variation of the heart rate at rest should also bechecked, in addition to the heart rate just before the start of the workload in order to determine what
rate should be used as, "the heart rate at rest".
Keywords: heart rate variability, rest, R-R interval, eyes-opened, eyes-closed― 37 ―