生体測定装置
【課題】測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を、測定対象者に過大な負荷をかけず、簡便な測定によって求める。
【解決手段】測定対象者に対して所定状態の実施を指示する指示部と、所定状態における脈拍数を測定する脈拍センサと、所定状態における消費エネルギーを測定する消費エネルギー測定部と、所定状態において脈拍センサが測定した脈拍数と、該脈拍数の時に消費エネルギー測定部が測定した消費エネルギーと、に基づいて、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定し、該関係式に基づいて、測定対象者の生体情報を算出する生体情報算出部と、を有することを特徴とする。
【解決手段】測定対象者に対して所定状態の実施を指示する指示部と、所定状態における脈拍数を測定する脈拍センサと、所定状態における消費エネルギーを測定する消費エネルギー測定部と、所定状態において脈拍センサが測定した脈拍数と、該脈拍数の時に消費エネルギー測定部が測定した消費エネルギーと、に基づいて、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定し、該関係式に基づいて、測定対象者の生体情報を算出する生体情報算出部と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象者の体力を判定する場合には、持久力をいかに有するかを基準として判定されることが行われている。この持久力は、一般的には、ＶＯ２ｍａｘ（単位時間当たりの最大酸素摂取量）が大きい程に優れていると評価される。したがって、測定対象者の体力判定に際しては、ＶＯ２ｍａｘを正確に測定することが重要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３８９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＶＯ２ｍａｘの正確な測定には、測定対象者にとって大きな負荷がかかるものであった。すなわち、測定対象者にとって限界に極めて近い、即ち、心拍数が最大心拍数付近に達するような運動負荷を与えて、その運動中にＶＯ２（酸素摂取量）を測定して、これをＶＯ２ｍａｘと考える必要があったため、測定対象者にとって極めて負担が大きいものとなってしまっていた。また、そのような測定には、大掛かりな機器や設備が必要となるため、機器や設備のある特定の場所に出向かなければ測定を行うことができず、利便性を欠くものであった。
【０００５】
一方、最大心拍数の時のＶＯ２（即ちＶＯ２（ＨＲｍａｘ））は、ＶＯ２ｍａｘに近い、ということができる。また、ＶＯ２は消費エネルギーと高い相関があると同時に、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）も、最大心拍数の７５％の心拍数の時の消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））と高い相関がある。本発明者らは、この点に着目して、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を簡便な測定により決定することが可能な生体測定装置を開発した。なお、心拍数と脈拍数とは、基本的には同義の語であるが、以下の説明では、心拍数は心臓の鼓動数を、脈拍数は末梢器官の脈動数を、それぞれ意味するものとして用いることとする。
【０００６】
本発明は、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を、測定対象者に過大な負荷をかけず、簡便な測定によって求めることができる生体測定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】
上記課題を解決するために、本発明の生体測定装置は、測定対象者に対して所定状態の実施を指示する指示部と、前記所定状態における脈拍数を測定する脈拍センサと、前記所定状態における消費エネルギーを測定する消費エネルギー測定部と、前記所定状態において前記脈拍センサが測定した脈拍数と、該脈拍数の時に前記消費エネルギー測定部が測定した前記消費エネルギーと、に基づいて、前記測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定し、該関係式に基づいて、前記測定対象者の生体情報を算出する生体情報算出部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の生体測定装置の前記指示部は、前記所定状態として、少なくとも、第１状態と、該第１状態よりも負荷の大きい活動状態である第２状態と、該第２状態よりも負荷の大きい活動状態である第３状態と、の実施を順次指示し、前記生体情報算出部は、前記第１状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、前記第２状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、前記第３状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、の３点に基づいて近似直線を取得することにより、前記関係式を決定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の生体測定装置の前記指示部は、前記第１状態における前記測定対象者の脈拍数と、前記第２状態における前記測定対象者の脈拍数と、の差が所定閾値以下の場合は、前記差が前記所定閾値よりも大きい場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第３状態として指示することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の生体測定装置は、前記測定対象者の年齢、性別、体重、除脂肪量を入力可能なデータ入力手段を更に有し、消費エネルギー測定部は、前記測定対象者の体動の加速度値を検出可能な加速度センサを有し、該加速度センサにより検出された前記体動の加速度値と、前記データ入力手段により入力された年齢、性別、体重、除脂肪量と、に基づいて、前記消費エネルギーを算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の生体測定装置の前記指示部は、前記データ入力手段により入力された除脂肪量が所定基準値よりも大きい場合は、前記除脂肪量が前記所定基準値以下の場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第２状態及び／又は前記第３状態として指示することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の生体測定装置は、前記所定状態の実施を継続する実施時間内において、前記所定状態における前記測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出された場合には、前記指示部は、前記実施時間の経過前に前記所定状態の実施の終了を指示し、検出されなかった場合には、前記指示部は、前記実施時間の経過後に前記所定状態の実施の終了を指示することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の生体測定装置の前記指示部は、前記所定状態として、所定時間継続して実施される同一内容の活動状態の実施を指示し、前記生体情報算出部は、前記所定時間の間に複数測定された、前記所定状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーに基づいて近似直線を取得することにより、前記関係式を決定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の生体測定装置の前記生体情報算出部は、前記生体情報として、前記関係式に基づいて前記測定対象者のＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を算出するとともに、該ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式に適用して、前記測定対象者のＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を算出することを特徴とする。なお、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とは、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）の時の消費エネルギーを意味し、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）とは、最大心拍数（脈拍数）の時のＶＯ２を意味する。また、ＶＯ２とは、酸素摂取量を意味する。
【００１５】
また、本発明の生体測定装置の前記生体情報算出部は、前記測定対象者の前記ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）の値と、前記測定対象者の性別及び年齢と、から前記測定対象者についての体力判定を行い、判定結果を表示手段に表示することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の生体測定装置の前記生体情報算出部は、前記生体情報として、前記脈拍センサが取得した前記測定対象者の脈拍数を前記関係式に適用することにより、前記脈拍数に応じた消費エネルギーを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を、測定対象者に過大な負荷をかけず、簡便な測定によって求めることができる。この関係式に基づいて、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）の時の消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））を求めれば、体力判定の指標となりうるＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を算出可能であるため、測定対象者に大きな負荷をかけない体力測定が可能となる。
【００１８】
また、装置の小型化をはかることが可能な構成であるため、大掛かりな機器や設備が不要となり、簡便な測定を行うことができる。さらに、本発明によって決定される所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式は、個々の測定対象者に固有のデータに基づいて決定されるものであるため、精度の高い関係式を取得することが可能である。
【００１９】
さらに、前記関係式に基づけば、測定対象者の脈拍数を測定するだけで、その脈拍数の状態での消費エネルギーを算出することができる。そのため、従来のように加速度センサによって体動の加速度値の大きさを求めて消費エネルギーを算出する方法では正確に算出できなかった活動状態（例えば、自転車の運転、山登りなど）においても、その時の脈拍数を測定することにより、消費エネルギーを正確に算出することが可能となる。また、脈拍センサと、消費エネルギー算出部（加速度センサ）との両方を備えるため、脈拍センサによる脈拍測定をしている場合は脈拍数に基づいて前記のように消費エネルギーを求めることができ、脈拍センサによる脈拍測定をしていない場合は従来のように体動の加速度値から消費エネルギーを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の生体測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例における体力測定の流れを示すフローチャートである。
【図３】脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【図４】脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【図５】脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施例における体力測定の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施例における体力測定の流れを示すフローチャートである。
【図８】脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る生体測定について図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００２２】
図１は、生体測定装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、生体測定装置１０は、操作部２１、表示部２２、電源部２３、加速度センサ３１、演算部３２、記憶部３３、計時部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、制御部４０、及び脈拍センサ５０を備える。以下に、各部の詳細な構成について説明する。
【００２３】
操作部２１は、主として、測定対象者の生体情報の入力や、生体測定装置１０の設定事項を入力するためのデータ入力手段として機能する。操作部２１の個数・形状・操作方法は特に限定されるものではなく、ボタン式、タッチセンサ式、ダイヤル式など適宜採択可能である。操作部２１によって入力される生体情報としては、一例として、年齢、性別、体重、身長、除脂肪量をあげることができるが、後述のように測定対象者の活動による消費エネルギーの算定や体力測定のために必要な生体情報であれば、特に限定されない。また、設定事項とは、測定対象者が生体測定装置１０を使用する上での設定事項であり、例えば、生体測定装置１０の初期設定、現在日時・曜日、表示部２２における表示内容の切り替えなどが挙げられる。このように入力された生体情報や設定事項は、制御部４０の制御により、記憶部３３に記憶され、表示部２２に表示されるようになっている。
【００２４】
表示部２２は、制御部４０から送られてくるデータを表示するための表示手段であって、主として測定対象者の生体情報や設定事項の表示、操作の案内表示、所定状態の実施の指示表示、現在時刻・日付・曜日の表示、測定した脈拍数の表示、演算した消費エネルギーの表示、体力判定結果の表示を行う。表示内容は記憶部３３に記憶されており、制御部４０は、記憶部３３に予め記憶されたプログラムに従い、生体測定装置１０の使用状況に応じて、記憶部３３からデータを読み出して、表示部２２に表示させる。表示部２２は、一例として、液晶や有機ＥＬ素子を用いたディスプレイデバイスを採用すればよいが、表示部２２と操作部２１とを、例えばタッチパネル機能を備えた液晶表示パネルとして一体的に構成してもよい。
【００２５】
電源部２３は、電池（バッテリー）などの電力供給源によって構成される電力供給手段であり、生体測定装置１０の各構成部材には、制御部４０を介して電力が供給される。
【００２６】
記憶部３３は、例えば、半導体素子を用いた不揮発性メモリによって構成される記憶手段である。揮発性メモリと不揮発性メモリとを組み合わせて構成しても良い。揮発性メモリは、制御部４０による処理等のための各種データを一時的に記憶でき、例えば、演算部３２の演算処理時の一時記憶領域として機能する。不揮発性メモリは、長期保存すべきデータの記憶に使用され、例えば、測定対象者により入力された生体情報（年齢、性別、身長など）の記憶、消費エネルギー算出式の記憶、所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式（後述）の記憶、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式（後述）の記憶、判定テーブル（後述）の記憶、各種プログラムの記憶などに用いる。
【００２７】
計時部３４は、時間（例えば、後述の所定状態の実施時間、所定時間）の経過を計測する手段である。本実施形態では、計時部３４は独立の構成要素としているが、計時回路として制御部４０に一体化された構成とし、制御部４０自身により所定時間が経過しているか否かの判断を行うようにしてもよい。
【００２８】
加速度センサ３１は、生体測定装置１０を身に付けた測定対象者の体動によって生じる加速度値に応じて、出力値が変化するセンサであって、消費エネルギー測定部の構成要素の一つである。より具体的には、加速度センサ３１は、互いに直行する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の体動をそれぞれ検知することができるように、Ｘ軸センサ３１ａ、Ｙ軸センサ３１ｂ、Ｚ軸センサ３１ｃを有し（図１参照）、Ｘ軸センサ３１ａ、Ｙ軸センサ３１ｂ、Ｚ軸センサ３１ｃの各出力値を合成した値を加速度値として取得することができる。
【００２９】
加速度センサ３１により取得される出力は、制御部４０や演算部３２等による処理のために、Ａ／Ｄ変換器３５によりアナログ−デジタル変換される。より具体的には、Ｘ軸センサ３１ａ、Ｙ軸センサ３１ｂ、Ｚ軸センサ３１ｃによって取得されたアナログデータとしての各出力値は、それぞれＡ／Ｄ変換器３５ａ、Ａ／Ｄ変換器３５ｂ、Ａ／Ｄ変換器３５ｃによってデジタルデータに変換される。変換された各データは、計時部３４と連動して、取得開始からの経過時間に対応させて、体動情報として記憶部３３に記憶することが可能である。
【００３０】
また、Ｘ軸センサ３１ａ、Ｙ軸センサ３１ｂ、Ｚ軸センサ３１ｃの各出力値のＡ／Ｄ変換値は、演算部３２によって合成される。これにより、デジタルデータとしての加速度値（加速度値のＡ／Ｄ変換値）が算出され、計時部３４と連動して取得開始からの経過時間に対応させて、体動情報として記憶部３３に記憶される。この加速度値は、所定時間当たりの加速度値の積算値（加速度値の大きさ）として記憶させても良い。このように、経過時間に対応させて加速度値を取得すれば、取得された順に時系列的に加速度値を観察することで、体動強度のみならず、体動の反復性・連続性の有無、同じ体動が繰り返されているときのピッチや回数（例えば歩数（ステップの回数））を同時に体動情報として取得することが可能となる。
【００３１】
なお、この加速度センサ３１によって測定対象者のあらゆる体動による加速度値（体動情報）をより正確に取得するために、生体測定装置１０の測定対象者への装着は、測定対象者の身体に密着していることが好ましい。このように取得された加速度値は、制御部４０の制御により、記憶部３３に記憶させ、その一部（例えば歩数）が表示部２２に表示される。
【００３２】
脈拍センサ５０は、ＬＥＤ５１（発光ダイオード）及びフォトダイオード５２を備える。ＬＥＤ５１は、測定対象者の所定部位に対して脈拍測定に適した波長の光、例えば青色の光を照射する。ＬＥＤ５１から出射した光は、測定対象者の血管内のヘモグロビンで吸収されつつ皮下組織などで反射され、フォトダイオード５２で受光される。フォトダイオード５２では入射光の光電変換が行われ、入射光に対応した電気信号が出力される。この電気信号は、測定対象者の血管内のヘモグロビンの量の変化に対応する。したがって、フォトダイオード５２の出力信号により、脈拍を知ることができ、演算部３２は、計時部３４の計測結果と併せて単位時間あたりの脈拍数を算出することができる。脈拍センサ５０は、例えば、測定対象者の耳たぶや指先に装着するのが好適である。
【００３３】
なお、脈拍の測定は、ＬＥＤ以外の発光手段とフォトダイオード以外の受光手段を組み合わせてもよい。さらに、光学的な測定方法以外に、例えば圧力式の測定方法によって行うこともできる。また、心臓の鼓動数を直接胸部で取得する心拍計によって測定対象者の心拍を測定し、前記脈拍計が取得した脈拍と同じようにして後述の処理を行ってもよい。
【００３４】
図１に示すように、制御部４０は、操作部２１、表示部２２、電源部２３、加速度センサ３１、演算部３２、記憶部３３、計時部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、及び脈拍センサ５０と電気的に接続されており、制御部４０によって各部材の動作が制御される。なお、演算部３２及び制御部４０は、それぞれ集積回路で構成することが好ましい。
【００３５】
また、制御部４０は、測定対象者に対して、所定状態の実施を指示する指示部として機能する。この指示は、表示部２２に対して、所定状態の内容を表示させることによって行う。表示部２２に表示される所定状態の内容としては、主として活動の種類と活動の強度とを含む。活動の種類としては、例えば、歩行、走行、安静、静止など、活動の強度としては、例えば、ゆっくりの歩行、早足の歩行、ゆっくりの走行などをあげることができる。また、活動の強度の表示としては、例えば、歩行の場合には、そのペースに併せて規則的に変化する画像を表示部２２に表示させるとよい。
【００３６】
演算部３２（演算手段）は、記憶部３３に記憶された測定対象者の入力による生体情報（例えば、年齢、性別、体重、除脂肪量）や体動情報（加速度値）に基づいて、制御部４０の制御のもと、測定対象者の体動による消費エネルギーを算出する。この消費エネルギーの算出は、所定単位時間（例えば２０秒）毎の体動情報の消費エネルギーを累積的に合算することによって行われる。このように、本実施形態においては、主として、消費エネルギー測定部は、加速度センサ３１、Ａ／Ｄ変換器３５、及び演算部３２によって構成される。
【００３７】
また、演算部３２は、生体情報算出部としても機能する。演算部３２は、脈拍センサ５０による測定と消費エネルギー測定部による測定とに基づいて、脈拍と消費エネルギーとの関係、すなわち所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定することができる。この所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定することにより、該関係式に基づいて以下の実施例として説明するような生体情報の算出が可能となる。
【００３８】
生体測定装置１０は、特に小型の装置として構成するのが好適である。例えば、本体ケース（図に示さず）は、胸ポケット等に収まる大きさで構成する。本体ケースの内部には、電源部２３、加速度センサ３１、演算部３２、記憶部３３、計時部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、制御部４０を配し、本体ケースの外表面に操作部２１及び表示部２２を設ける。脈拍センサ５０は、本体ケース内部に設けられたコードリールによって巻き出し及び巻き取りを可能に構成する。このように構成することにより、持ち運びが容易で利便性がよく、簡便な測定を行うことができる。
【００３９】
［第１実施例］
次に、図２を参照しつつ、生体測定装置１０の第１実施例について説明する。演算部３２は、測定対象者の体力を判定することができる。本発明において体力とは、持久力のことである。この持久力は、一般的には、ＶＯ２ｍａｘが大きい程に優れていると評価されているが、本発明では、測定対象者に対する負担軽減のため、ＶＯ２ｍａｘに近い、最大心拍数（脈拍数）の時のＶＯ２（即ちＶＯ２（ＨＲｍａｘ））を算出して体力判定の基礎とするものである。ＶＯ２は消費エネルギーと高い相関があると同時に、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）も、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）の時の消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））と高い相関がある。このＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）は、所定の活動時における消費エネルギーと心拍数（脈拍数）とから推定することが可能である。即ち、本発明による体力判定は、所定状態の時における脈拍数と、その所定状態の時における消費エネルギーと、を測定することにより、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を推定し、更にＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を取得して、これを判定・評価するものである。
【００４０】
図２に示す例では、測定対象者に対して３つの所定状態（第１状態、第２状態、第３状態）の実施を指示し、各所定状態における脈拍数と消費エネルギーに基づいて体力を測定するものであるが、実施を指示する所定状態の数は、求められる測定精度等に応じて、２つでもよいし４つ以上であってもよい。
【００４１】
脈拍センサ５０を測定対象者の所定位置（例えば耳たぶ）に取り付けて、脈拍測定を開始する（ステップＳ１００）。この脈拍測定は、測定対象者が操作部２１に対して所定の操作（スタートボタンを押す等）を行うことにより開始される。制御部４０は、脈拍センサ５０に脈拍測定を開始させると共に、計時部３４に対して経過時間の計測を開始させる。脈拍測定は、所定状態を実施している間（ステップＳ１１４まで）、継続して行う。
【００４２】
次に、制御部４０は、測定対象者に対して、第１状態として「ゆっくりと歩行すること」の実施を指示し、測定対象者はゆっくりとした歩行を実施する（ステップＳ１０１）。指示は、例えば、表示部２２に指示の内容を表示させたり、図示しない音声発生部からの音声指示によって行う（以下も同様である）。制御部４０は、測定対象者が歩行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、一定の間隔（例えば２０秒）毎で演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００４３】
制御部４０は、歩行開始（第１状態）から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。この実施時間は、例えば４分とすればよいが、特に限定されず、適宜別の時間に設定してもよい。歩行開始（第１状態）から所定の実施時間が経過した場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、制御部４０は、第１状態の実施の終了を指示して、第２状態として「歩行速度を上げた歩行」を測定対象者に指示する（ステップＳ１０４）。すなわち、第２状態は、第１状態よりも負荷の大きい活動状態である。
【００４４】
歩行開始（第１状態）から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。安定検出状態であるか否かの判断は、第１状態の実施を継続する実施時間内において、第１状態における測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出されたか否かを判断すれば良く、一例として、ほぼ同じ脈拍が２０拍続いたか否かによって判断すればよいが、これ以外の条件で判断してもよい。
【００４５】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第１状態の実施の終了を指示して、ステップＳ１０４に進む。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第１状態（ゆっくりと歩行すること）を継続させ（ステップＳ１０１）、上述と同様にステップＳ１０２〜Ｓ１０３の処理を繰り返す。
【００４６】
このように、歩行開始（第１状態）から所定の実施時間（上記例では４分）が経過する前であっても、安定検出状態となっていれば、第１状態を終了させて第２状態の指示に移行させることによって、指示した第１状態を行う時間の短縮を図ることが可能となり、測定対象者への負担を軽減させることができる。
【００４７】
制御部４０が、歩行速度を上げた歩行（第２状態）を測定対象者に指示すると（ステップＳ１０４）、測定対象者は、その指示に従って、第１状態の歩行（ステップＳ１０１参照）よりも歩行速度を上げた歩行を行う（ステップＳ１０５）。この歩行中においても、制御部４０は、測定対象者が歩行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、一定の間隔で演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００４８】
制御部４０は、歩行速度を上げた歩行（第２状態）の開始（ステップＳ１０５参照）から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。この実施時間は、ステップＳ１０２同様に、例えば４分とすればよいが、これ以外の時間に設定してもよい。
【００４９】
歩行速度を上げた歩行（第２状態）の開始から所定の実施時間が経過した場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、ステップＳ１０８へ進む。一方、歩行速度を上げた歩行（第２状態）の開始から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。安定検出状態の判断は、ステップＳ１０３と同様に、第２状態の実施を継続する実施時間内において、第２状態における測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出されたか否かを判断すれば良い。
【００５０】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第２状態の実施の終了を指示して、ステップＳ１０８へ進む。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ１０７でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第２状態（歩行速度を上げた歩行）を継続させ（ステップＳ１０５）、上述と同様にステップＳ１０６〜Ｓ１０７の処理を繰り返す。
【００５１】
ステップＳ１０８において、制御部４０は、第１状態（ステップＳ１０１）における脈拍数と、第２状態（ステップＳ１０５）における脈拍数と、の差が所定拍数（所定閾値）以下か否かを判断する。この所定拍数は、例えば９拍として設定すればよいが、これ以外の脈拍数であってもよい。
【００５２】
前記脈拍差が所定拍数よりも大きい場合（ステップＳ１０８でＮｏ）、制御部４０は、第３状態として「歩行速度を更に上げた歩行」を測定対象者に指示する（ステップＳ１０９）。これに対して、ステップＳ１０８において脈拍差が所定拍数以下であった場合（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、制御部４０は、第３状態として「走行」を測定対象者に指示する（ステップＳ１１０）。第１状態における測定対象者の脈拍数と、第２状態における測定対象者の脈拍数と、の差が所定閾値以下の場合は、前記差が所定閾値よりも大きい場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第３状態として指示する。なお、第３状態は、第２状態よりも負荷の大きい活動状態である。
【００５３】
以上のように、第１状態における脈拍数と第２状態における脈拍数との差によって、第３状態として、「速度を更に上げた歩行」（ステップＳ１０９）と「走行」（ステップＳ１１０）とを使い分ける。すなわち、測定対象者に体力があるために第１状態と第２状態とで脈拍数に差が出にくい場合には、第３状態として「走行」を指示し、第１状態と第２状態との脈拍差が所定拍数より大きい測定対象者には、第３状態として「速度を更に上げた歩行」を指示する。このように、測定対象者の体力に応じて、２つの第３状態を使い分けることにより、測定対象者に対して過度の負担を強いることがなく、また、後述する近似直線を精度良く作成することが可能となり、これにより正確に体力を測定することができる。
【００５４】
次に、測定対象者は、ステップＳ１０９又はステップＳ１１０における第３状態の指示に従って、速度を上げた歩行、又は、走行を実施する（ステップＳ１１１）。制御部４０は、測定対象者が歩行又は走行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、所定時間毎に演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００５５】
制御部４０は、速度を上げた歩行又は走行（第３状態）の開始から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１１２）。この実施時間は、ステップＳ１０２、ステップＳ１０６と同様に、例えば４分とすればよいが、これ以外の時間に設定してもよい。速度を上げた歩行又は走行（第３状態）から所定の実施時間が経過している場合（ステップＳ１１２でＹｅｓ）、制御部４０は、第３状態の実施の終了を指示して、脈拍測定を終了する（ステップＳ１１４）。
【００５６】
速度を上げた歩行又は走行（第３状態）の開始から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ１１２でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。安定検出状態の判断は、ステップＳ１０３、ステップＳ１０７と同様に、第３状態の実施を継続する実施時間内において、第３状態における測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出されたか否かを判断すれば良い。
【００５７】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ１１３でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第３状態の実施の終了を指示して、脈拍測定を終了する（ステップＳ１１４）。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ１１３でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第３状態を継続させ（ステップＳ１１１）、上述と同様にステップＳ１１２〜Ｓ１１３の処理を実施する。
【００５８】
脈拍測定終了（ステップＳ１１４）の後、制御部４０は、上述の第１状態時、第２状態時、及び第３状態時のそれぞれで取得した脈拍数及び消費エネルギーに基づいて、近似直線を作成する（ステップＳ１１５）。この近似直線の作成は、測定によって取得した脈拍数と消費エネルギーとの関係式の決定に相当する。
【００５９】
消費エネルギーと脈拍数との間は高い相関があるため、ステップＳ１１５では、これらの関係を示す近似直線を作成する。本実施例では、上述のように第１状態時、第２状態時、及び第３状態時の計３点における脈拍数及び消費エネルギーを測定しているので、消費エネルギーを縦軸、脈拍数を横軸、とするグラフに表すと、３点をプロットすることが出来る。従って、近似直線は、これらの３点に基づいて最小自乗法を用いて作成すればよい。
【００６０】
図３乃至図５は、第１、第２、及び第３状態における脈拍数と消費エネルギーとをプロットし、これらの関係を例示するグラフである。図３は、第１、第２、及び第３状態に対応する３点が適度に離散している場合の各点、及び、これらの３点に基づいて作成した近似直線Ｌ１１を示している。
【００６１】
ここで、図２のステップＳ１０８乃至ステップＳ１１０の意義について図４と図５を参照して説明する。図４は、第１、第２、及び第３状態において脈拍数の差が小さい場合のプロット及び近似直線Ｌ１２を示している。例えば、体力が高く、多少の運動をしても脈拍のあがりにくい測定対象者の場合、第１状態における脈拍と第２状態における脈拍との差がさほど大きく変化しないことが考えられる。このような場合に、仮に、第３状態として「歩行速度を上げた歩行」を指示したとすると（図２のステップＳ１０９参照）、同様に、第３状態における脈拍は大きく変化しないことが考えられる。そのため、このようにして得た第１状態乃至第３状態における脈拍及び消費エネルギーに基づいて、近似直線Ｌ１２（図４参照）を取得したとしても、大きな誤差を含んだ近似直線となってしまう可能性が高くなる。その場合、後に実施されるＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）の推定にも影響を及ぼしてしまう。
【００６２】
このため、図２のステップＳ１０８のように、第１状態時と第２状態時とにおける脈拍数の差が小さいときには（図２のステップＳ１０８でＹｅｓ）、第３状態として「走行」という負荷のより大きな活動を指示して（図２のステップＳ１１０）、脈拍数が大きく変化するようにする。図５は、第１及び第２状態においては脈拍数の差が小さいが、第３状態として走行を指示したことによって、第２状態と第３状態の脈拍数の差が大きくなった場合のプロット及び近似直線Ｌ１３を示している。図５に示すように、第３状態に対応する点が第１及び第２状態に対応する２点から離散するようになる。これにより、誤差の小さい近似直線を作成することができる。
【００６３】
近似直線の作成（ステップＳ１１５）を行った後、制御部４０は、第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がったか否かを判断する（ステップＳ１１６）。ここで、最大心拍数（脈拍数）は、「２２０−測定対象者の年齢」として算出すればよい。
【００６４】
第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていた場合（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、制御部４０は、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていたときに実測した消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定する（ステップＳ１１７）。なお、このステップＳ１１６及びステップＳ１１７は、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていたときの消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））が取得できている場合には、このような実測値を用いる方が、より精度の高い体力判定が可能となるために、設けられているステップである。一方、処理の簡素化のため、ステップＳ１１６及びステップＳ１１７を設けずに、ステップＳ１１８により近似直線からＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定するようにしてもよい。また、近似直線を作成するステップＳ１１５は、ステップＳ１１６の前に行うのではなく、ステップＳ１１６においてＮｏと判断された場合にのみ実施されるようにしてもよい。
【００６５】
第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がらなかった場合（ステップＳ１１６でＮｏ）、制御部４０は、ステップＳ１１５で作成した近似直線に基づいて、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）のときの消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））を推定し、この消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定する（ステップＳ１１８）。図３に示す例では、３０歳の測定対象者の場合を示しており、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）は、１４２．５ｂｐｍとなる（図中の一点差線を参照）。制御部４０は、脈拍数１４２．５ｂｐｍのときの消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定（算出）する（ステップＳ１１８）。
【００６６】
ステップＳ１１７及びステップＳ１１８において行われる、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）に基づくＶＯ２（ＨＲｍａｘ）の推定（算出）は、予め定めた回帰式（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式）に基づいて行う。上記のように、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）は、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）の時の消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））と高い相関がある。そこで、この回帰式は、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式として設定すればよい。例えば、予め、不特定多数の被験者を対象として、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）のときのＶＯ２（ＨＲｍａｘ）に関するサンプルデータを収集し、これらのデータを、体重１ｋｇあたりのＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）／ｋｇ）を縦軸、体重１ｋｇあたりの最大心拍数（脈拍数）のときの酸素摂取量（ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）／ｋｇ）を横軸、とするグラフにプロットし、その近似直線を求めることで、前記回帰式を設定することが出来る。
【００６７】
制御部４０は、ステップＳ１１７又はステップＳ１１８で推定（算出）したＶＯ２（ＨＲｍａｘ）から測定対象者の体力を判定する（ステップＳ１１９）。体力判定の内容は適宜設定することが出来るが、一例としては、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）に関する年代別の判定テーブルを男女別に設けておき、前記のように算出されたＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を前記判定テーブルに当てはめて判定を行うようにすればよい。前記判定テーブルは、例えば、「１９歳以下」、「２０〜２４歳まで」、「２５〜２９歳まで」、・・・「６５〜６９歳まで」、「７０歳以上」等というように年代別に分けるとともに、その各年代毎のＶＯ２（ＨＲｍａｘ）の平均値を中心として、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）について所定の数値間隔で区分けして、「とても少ない」、「少ない」、「平均」、「良い」、「とても良い」の５段階の判定内容を設けるようにすればよい。ステップＳ１１９による判定の結果は、表示部２２に表示される。
【００６８】
以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１）任意の歩行又は走行をするだけで体力を判定することができることから、激しい運動を長時間行わなくてすむため、測定対象者に大きな負荷をかけずに体力判定ができる。
（２）加速度センサからの検知結果に基づいた消費エネルギーを使って体力を判定できるため、大掛かりな機器を使用する必要がなく、日常生活している場所でも判定が可能となる。
（３）本発明によって決定される所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式は、個々の測定対象者に固有のデータに基づいて決定されるものであるため、精度の高い体力判定が可能となる。
（４）複数の活動状態の測定をそれぞれ短時間行えばよく、簡便に測定することができる。
（５）装置の指示に従って、安静、歩行といった軽い運動を行えばよく、運動時間を測定したり、運動ペースを指示する補助者がいなくても測定できる。
【００６９】
［第１実施例の変形例］
生体測定装置１０は、測定対象者の年齢、性別、体重、除脂肪量を入力可能なデータ入力手段として操作部２１を有している。特に、操作部２１により入力される除脂肪量は、筋肉量と関わりが強く、除脂肪量が高いということは筋肉量も高いということになる。そこで、前述した第１実施例において、指示部としての制御部４０は、入力された除脂肪量が所定基準値よりも大きい場合は、除脂肪量が所定基準値以下の場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、第２状態及び／又は第３状態として指示するようにしてもよい。このように構成することにより、除脂肪量（ひいては筋肉量）の高い測定対象者には、第２状態及び／又は第３状態として、より負荷の高い活動状態を指示することによって、適度な範囲で脈拍数を上昇させることが可能となり、前記の近似直線を更に精度よく取得することが可能となる。
【００７０】
［第２実施例］
つづいて、本発明の第２実施例について説明する。第２実施例においては、第１状態として立位の安静状態を指示している点が、第１実施例と異なる部分である。その他の手順及び体力測定に用いる生体測定装置１０の構成は第１実施例と同様である。従って、第１実施例に係る生体測定装置１０と同様の構成についての詳細な説明は省略する。なお、第１状態として、立位以外の安静状態、例えば横に成っている状態や椅子に座っている状態を採用してもよいことは言うまでもない。
【００７１】
図６は、本発明の第２実施例における体力測定の流れを示すフローチャートである。図６に示す例では、測定対象者に対して３つの所定状態の実施を指示し、各所定状態における脈拍数と消費エネルギーとに基づいて体力を測定しているが、実施を指示する所定状態の数は、求められる測定精度等に応じて、２つでも４つ以上であってもよい。
【００７２】
脈拍センサ５０を測定対象者の所定位置（例えば耳たぶ）に取り付けて、脈拍測定を開始する（ステップＳ２００）。この脈拍測定は、測定対象者が操作部２１に対して所定の操作（スタートボタンを押す等）を行うことにより開始される。制御部４０は、脈拍センサ５０に脈拍測定を開始させると共に、計時部３４に対して経過時間の計測を開始させる。脈拍測定は、所定状態を実施している間（ステップＳ２１２まで）、継続して行う。
【００７３】
次に、制御部４０は、測定対象者に対して、第１状態として、安静状態を維持すること（例えば、立ったまま静止すること）を指示し、測定対象者は安静状態を実施する（ステップＳ２０１）。制御部４０は、測定対象者が安静状態でいる間の加速度センサ３１による検知結果、又は入力された年齢・性別・体重等の生体情報から算出した基礎代謝量に基づいて、一定の間隔（例えば２０秒）毎に演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００７４】
制御部４０は、安静状態の開始（第１状態）から所定の実施時間が経過したかどうかを判断する（ステップＳ２０２）。安静状態の開始（第１状態）から所定の実施時間が経過した場合（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、制御部４０は、第１状態の実施の終了を指示して、第２状態として「歩行」を測定対象者に指示する（ステップＳ２０４）。すなわち、第２状態は、第１状態よりも負荷の大きい活動状態である。
【００７５】
安静状態の開始（第１状態）から所定時間が経過していない場合（ステップＳ２０２でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。安定検出状態であるか否かの判断は、第１状態の実施を継続する実施時間内において、第１状態における測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出されたか否かを判断すれば良い。
【００７６】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第１状態の実施の終了を指示して、ステップＳ２０４へ進む。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ２０３でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第１状態（安静状態）を継続させ（ステップＳ２０１）、上述と同様にステップＳ２０２〜Ｓ２０３の処理を繰り返す。
【００７７】
このように、安静状態開始（第１状態）から所定の実施時間（例えば４分）が経過する前であっても、安定検出状態となっていれば、第１状態を終了させて第２状態の指示に移行させることによって、指示した第１状態を行なう時間の短縮を図ることが可能となり、測定対象者への負担を軽減させることができる。
【００７８】
制御部４０が、歩行（第２状態）を測定対象者に指示すると（ステップＳ２０４）、測定対象者は、その指示に従って歩行を行う（ステップＳ２０５）。この歩行中においても、制御部４０は、測定対象者が歩行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、一定の間隔で演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００７９】
制御部４０は、歩行（第２状態）の開始（ステップＳ２０５）から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
【００８０】
歩行（第２状態）の開始から所定の実施時間が経過した場合（ステップＳ２０６でＹｅｓ）、ステップＳ２０８へ進む。一方、歩行（第２状態）から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ２０６でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。安定検出状態の判断は、ステップＳ２０３と同様に行えばよい。
【００８１】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ２０７でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第２状態の実施の終了を指示して、ステップＳ２０８へ進む。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ２０７でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第２状態（歩行）を継続させ（ステップＳ２０５）、上述と同様にステップＳ２０６〜Ｓ２０７の処理を繰り返す。
【００８２】
制御部４０が、走行（第３状態）を測定対象者に指示すると（ステップＳ２０８）、測定対象者は、その指示に従って、走行を行う（ステップＳ２０９）。この走行中においても、制御部４０は、測定対象者が走行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、一定の間隔で演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００８３】
制御部４０は、走行（第３状態）の開始（ステップＳ２０９参照）から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２１０）。走行（第３状態）の開始から所定の実施時間が経過している場合（ステップＳ２１０でＹｅｓ）、制御部４０は、脈拍測定を終了する（ステップＳ２１２）。
【００８４】
走行（第３状態）の開始から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ２１０でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ２１１）。安定検出状態の判断は、ステップＳ２０３と同様に判断すればよい。
【００８５】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ２１１でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第３状態の実施の終了を指示して、脈拍測定を終了する（ステップＳ２１２）。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ２１１でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第３状態を継続させ（ステップＳ２０９）、上述と同様にステップＳ２１０〜Ｓ２１１の処理を繰り返す。
【００８６】
脈拍測定終了（ステップＳ２１２）の後、制御部４０は、上述の第１状態時、第２状態時、及び第３状態時のそれぞれで取得した脈拍数及び消費エネルギーに基づいて、近似直線を作成する（ステップＳ２１３）。この近似直線の作成は、測定によって取得した脈拍数と消費エネルギーとの関係式の決定に相当する。近似直線の作成方法については第１実施例と同様である。
【００８７】
近似直線の作成（ステップＳ２１３）を行った後、制御部４０は、第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がったか否かを判断する（ステップＳ２１４）。第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていた場合（ステップＳ２１４でＹｅｓ）、制御部４０は、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていたときに実測した消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定する（ステップＳ２１５）。
【００８８】
第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がらなかった場合（ステップＳ２１４でＮｏ）、制御部４０は、ステップＳ２１３で作成した近似直線に基づいて、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）のときの消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））を推定し、この消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定（算出）する（ステップＳ２１６）。
【００８９】
制御部４０は、ステップＳ２１５又はステップＳ２１６で推定（算出）したＶＯ２（ＨＲｍａｘ）から測定対象者の体力を判定する（ステップＳ２１７）。
【００９０】
第２実施例によれば、第１状態を安静状態として指示するものであるため、測定対象者にとって小さい負荷による体力判定を行うことが出来る。なお、その他の構成、作用、効果は第１実施形態と同様である。
【００９１】
［第３実施例］
つづいて、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例においては、所定状態として、所定時間継続して実施される同一内容の活動状態の実施を指示し、生体情報算出部としての制御部４０は、所定時間の間に複数測定された、所定状態における測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーに基づいて近似直線を取得することにより、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定するものである。すなわち、所定状態としては１種類の活動状態の実施を所定時間継続して指示する点、及び、その所定時間内に取得した複数の測定点に基づいて、前記関係式を決定する点が、第１実施例や第２実施例と異なる。
【００９２】
図７は、本発明の第３実施例における体力測定の流れを示すフローチャート、図８は、所定時間内に複数測定された脈拍数及び消費エネルギーをプロットした、脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【００９３】
脈拍センサ５０を測定対象者の所定位置（例えば耳たぶ）に取り付けて、脈拍測定を開始する（ステップＳ３００）。この脈拍測定は、測定対象者が操作部２１に対して所定の操作（スタートボタンを押す等）を行うことにより開始される。制御部４０は、脈拍センサ５０に脈拍測定を開始させると共に、計時部３４に対して経過時間の計測を開始させる。脈拍測定は、所定状態を実施している間（ステップＳ３０５まで）、継続して行う。
【００９４】
つづいて、制御部４０は、測定対象者に対して、所定状態として、歩行することを指示し、測定対象者は歩行を実施する（ステップＳ３０１）。
【００９５】
制御部４０は、歩行開始から所定の時間間隔が経過したか否かを判断する（ステップＳ３０２）。この所定の時間間隔は、例えば１分とすればよいが、これ以外の時間に設定してもよい。
【００９６】
歩行開始から所定の時間間隔が経過していない場合（ステップＳ３０２でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に所定状態としての歩行を継続させる（ステップＳ３０１）。
【００９７】
歩行開始から所定の時間間隔が経過している場合（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、制御部４０は、前記所定の時間間隔における加速度センサ３１による検知結果に従って、演算部３２に前記所定の時間間隔における消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる（ステップＳ３０３）。
【００９８】
次に、制御部４０は、最初に歩行を開始してから所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ３０４）。この所定時間は、例えば１０分とすればよいが、これ以外の時間に設定してもよい。
【００９９】
最初に歩行を開始してからの時間が所定時間に満たない間（ステップＳ３０４でＮｏ）は、ステップＳ３０１からステップＳ３０３の処理を繰り返し行う。これにより、所定時間（１０分）の間に、前記所定の時間間隔（１分）の経過毎に、所定状態における測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーの測定を行うことができる。なお、所定時間（１０分）の間の前記測定は、必ずしも同一の時間間隔で行なうことに限定されるものではなく、所定時間（１０分）の間に、任意の複数回の測定を行えばよい。
【０１００】
制御部４０は、最初に歩行を開始してからの時間が所定時間に至ったと判断すると（ステップＳ３０４でＹｅｓ）、所定状態の実施の終了を指示して、脈拍測定を終了する（ステップＳ３０５）。
【０１０１】
脈拍測定終了（ステップＳ３０５）の後、制御部４０は、所定時間の間に複数測定された、所定状態における測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーに基づいて近似直線を作成する（ステップＳ３０６、図８）。この近似直線の作成は、測定によって取得した脈拍数と消費エネルギーとの関係式の決定に相当する。図８では、１０個の測定点に対応する各点及びそれらの測定点に基づいて作成した近似直線Ｌ３１を示している。同一の所定状態（歩行）の実施であっても、所定時間（１０分）継続することにより、徐々に脈拍数が上昇するため、所定時間（１０分）内に測定した複数の測定点は、図８に示すように分散した状態で取得することができる。これらの測定点に基づいて、第１実施例の近似直線の作成方法と同様にして、近似直線Ｌ３１を取得すればよい。
【０１０２】
制御部４０は、ステップＳ３０６で作成した近似直線から、実施例１と同様にしてＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定し（ステップＳ３０７）、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）から測定対象者の体力を判定する（ステップＳ３０８）。体力判定については、実施例１と同様である。
【０１０３】
第３実施例によれば、１種類の所定状態の実施を指示し、測定対象者は、その１種類の所定状態の実施を所定時間継続して行えば、体力判定を行うことが出来るので、極めて簡便な体力判定を実現することが可能となる。なお、その他の構成、作用、効果は第１実施例と同様である。
【０１０４】
［第４実施例］
つづいて、本発明の第４実施例について説明する。第４実施例においては、前述した第１実施例乃至第３実施例（変形例を含む）と同様にして、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定し、この関係式を用いて、測定対象者の消費エネルギー（生体情報）を算出するものである。
【０１０５】
演算部３２は、脈拍センサ５０による測定と消費エネルギー測定部による測定とに基づいて、脈拍と消費エネルギーとの関係（所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式）を決定する。第１実施例に関する図２のステップＳ１００からステップＳ１１５まで、第２実施例に関する図６のステップＳ２００からステップＳ２１３まで、第３実施例に関する図７のステップＳ３００からステップＳ３０７まで、のいずれかの方法を使って、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定すればよい。脈拍と消費エネルギーとには高い相関関係がある。従って、測定対象者固有の、所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式として、図３に示すような近似直線Ｌ１１や、図８に示すような近似直線Ｌ３１を取得した後は、その測定対象者の脈拍数を測定すれば、その脈拍数を前記関係式（近似直線）に適用することにより、その時に消費している消費エネルギーを簡単に算出することが可能である。そのため、必ずしも測定対象者の体動を加速度センサにより検知して行う消費エネルギーの算出を行わなくてもよい。従って、従来のように加速度センサによって体動の加速度値の大きさを求めて消費エネルギーを算出する方法では正確に算出できなかった活動状態、例えば、自転車の運転、山登りなどにおいても、その時の脈拍数を測定することにより、消費エネルギーを正確に算出することが可能となる。また、脈拍センサ５０と、加速度センサ３１との両方を備えるため、脈拍センサ５０による脈拍測定をしている場合は脈拍数に基づいて前記のように消費エネルギーを求めることができ、脈拍センサ５０による脈拍測定をしていない場合は従来のように体動の加速度値から消費エネルギーを求めることができる。
【０１０６】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上のように、本発明に係る生体測定装置及び体力測定方法は、簡便に体力を測定し健康状態を確認する用途に適している。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 生体測定装置
２１ 操作部
２２ 表示部
２３ 電源部
３１ 加速度センサ
３１ａ Ｘ軸センサ
３１ｂ Ｙ軸センサ
３１ｃ Ｚ軸センサ
３２ 演算部
３３ 記憶部
３４ 計時部
３５ Ａ／Ｄ変換器
４０ 制御部
５０ 脈拍センサ
５１ ＬＥＤ
５２ フォトダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象者の体力を判定する場合には、持久力をいかに有するかを基準として判定されることが行われている。この持久力は、一般的には、ＶＯ２ｍａｘ（単位時間当たりの最大酸素摂取量）が大きい程に優れていると評価される。したがって、測定対象者の体力判定に際しては、ＶＯ２ｍａｘを正確に測定することが重要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２３８９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＶＯ２ｍａｘの正確な測定には、測定対象者にとって大きな負荷がかかるものであった。すなわち、測定対象者にとって限界に極めて近い、即ち、心拍数が最大心拍数付近に達するような運動負荷を与えて、その運動中にＶＯ２（酸素摂取量）を測定して、これをＶＯ２ｍａｘと考える必要があったため、測定対象者にとって極めて負担が大きいものとなってしまっていた。また、そのような測定には、大掛かりな機器や設備が必要となるため、機器や設備のある特定の場所に出向かなければ測定を行うことができず、利便性を欠くものであった。
【０００５】
一方、最大心拍数の時のＶＯ２（即ちＶＯ２（ＨＲｍａｘ））は、ＶＯ２ｍａｘに近い、ということができる。また、ＶＯ２は消費エネルギーと高い相関があると同時に、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）も、最大心拍数の７５％の心拍数の時の消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））と高い相関がある。本発明者らは、この点に着目して、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を簡便な測定により決定することが可能な生体測定装置を開発した。なお、心拍数と脈拍数とは、基本的には同義の語であるが、以下の説明では、心拍数は心臓の鼓動数を、脈拍数は末梢器官の脈動数を、それぞれ意味するものとして用いることとする。
【０００６】
本発明は、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を、測定対象者に過大な負荷をかけず、簡便な測定によって求めることができる生体測定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】
上記課題を解決するために、本発明の生体測定装置は、測定対象者に対して所定状態の実施を指示する指示部と、前記所定状態における脈拍数を測定する脈拍センサと、前記所定状態における消費エネルギーを測定する消費エネルギー測定部と、前記所定状態において前記脈拍センサが測定した脈拍数と、該脈拍数の時に前記消費エネルギー測定部が測定した前記消費エネルギーと、に基づいて、前記測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定し、該関係式に基づいて、前記測定対象者の生体情報を算出する生体情報算出部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の生体測定装置の前記指示部は、前記所定状態として、少なくとも、第１状態と、該第１状態よりも負荷の大きい活動状態である第２状態と、該第２状態よりも負荷の大きい活動状態である第３状態と、の実施を順次指示し、前記生体情報算出部は、前記第１状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、前記第２状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、前記第３状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、の３点に基づいて近似直線を取得することにより、前記関係式を決定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の生体測定装置の前記指示部は、前記第１状態における前記測定対象者の脈拍数と、前記第２状態における前記測定対象者の脈拍数と、の差が所定閾値以下の場合は、前記差が前記所定閾値よりも大きい場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第３状態として指示することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の生体測定装置は、前記測定対象者の年齢、性別、体重、除脂肪量を入力可能なデータ入力手段を更に有し、消費エネルギー測定部は、前記測定対象者の体動の加速度値を検出可能な加速度センサを有し、該加速度センサにより検出された前記体動の加速度値と、前記データ入力手段により入力された年齢、性別、体重、除脂肪量と、に基づいて、前記消費エネルギーを算出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の生体測定装置の前記指示部は、前記データ入力手段により入力された除脂肪量が所定基準値よりも大きい場合は、前記除脂肪量が前記所定基準値以下の場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第２状態及び／又は前記第３状態として指示することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の生体測定装置は、前記所定状態の実施を継続する実施時間内において、前記所定状態における前記測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出された場合には、前記指示部は、前記実施時間の経過前に前記所定状態の実施の終了を指示し、検出されなかった場合には、前記指示部は、前記実施時間の経過後に前記所定状態の実施の終了を指示することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の生体測定装置の前記指示部は、前記所定状態として、所定時間継続して実施される同一内容の活動状態の実施を指示し、前記生体情報算出部は、前記所定時間の間に複数測定された、前記所定状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーに基づいて近似直線を取得することにより、前記関係式を決定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の生体測定装置の前記生体情報算出部は、前記生体情報として、前記関係式に基づいて前記測定対象者のＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を算出するとともに、該ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式に適用して、前記測定対象者のＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を算出することを特徴とする。なお、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とは、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）の時の消費エネルギーを意味し、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）とは、最大心拍数（脈拍数）の時のＶＯ２を意味する。また、ＶＯ２とは、酸素摂取量を意味する。
【００１５】
また、本発明の生体測定装置の前記生体情報算出部は、前記測定対象者の前記ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）の値と、前記測定対象者の性別及び年齢と、から前記測定対象者についての体力判定を行い、判定結果を表示手段に表示することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の生体測定装置の前記生体情報算出部は、前記生体情報として、前記脈拍センサが取得した前記測定対象者の脈拍数を前記関係式に適用することにより、前記脈拍数に応じた消費エネルギーを算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を、測定対象者に過大な負荷をかけず、簡便な測定によって求めることができる。この関係式に基づいて、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）の時の消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））を求めれば、体力判定の指標となりうるＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を算出可能であるため、測定対象者に大きな負荷をかけない体力測定が可能となる。
【００１８】
また、装置の小型化をはかることが可能な構成であるため、大掛かりな機器や設備が不要となり、簡便な測定を行うことができる。さらに、本発明によって決定される所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式は、個々の測定対象者に固有のデータに基づいて決定されるものであるため、精度の高い関係式を取得することが可能である。
【００１９】
さらに、前記関係式に基づけば、測定対象者の脈拍数を測定するだけで、その脈拍数の状態での消費エネルギーを算出することができる。そのため、従来のように加速度センサによって体動の加速度値の大きさを求めて消費エネルギーを算出する方法では正確に算出できなかった活動状態（例えば、自転車の運転、山登りなど）においても、その時の脈拍数を測定することにより、消費エネルギーを正確に算出することが可能となる。また、脈拍センサと、消費エネルギー算出部（加速度センサ）との両方を備えるため、脈拍センサによる脈拍測定をしている場合は脈拍数に基づいて前記のように消費エネルギーを求めることができ、脈拍センサによる脈拍測定をしていない場合は従来のように体動の加速度値から消費エネルギーを求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の生体測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例における体力測定の流れを示すフローチャートである。
【図３】脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【図４】脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【図５】脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施例における体力測定の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施例における体力測定の流れを示すフローチャートである。
【図８】脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る生体測定について図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００２２】
図１は、生体測定装置１０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、生体測定装置１０は、操作部２１、表示部２２、電源部２３、加速度センサ３１、演算部３２、記憶部３３、計時部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、制御部４０、及び脈拍センサ５０を備える。以下に、各部の詳細な構成について説明する。
【００２３】
操作部２１は、主として、測定対象者の生体情報の入力や、生体測定装置１０の設定事項を入力するためのデータ入力手段として機能する。操作部２１の個数・形状・操作方法は特に限定されるものではなく、ボタン式、タッチセンサ式、ダイヤル式など適宜採択可能である。操作部２１によって入力される生体情報としては、一例として、年齢、性別、体重、身長、除脂肪量をあげることができるが、後述のように測定対象者の活動による消費エネルギーの算定や体力測定のために必要な生体情報であれば、特に限定されない。また、設定事項とは、測定対象者が生体測定装置１０を使用する上での設定事項であり、例えば、生体測定装置１０の初期設定、現在日時・曜日、表示部２２における表示内容の切り替えなどが挙げられる。このように入力された生体情報や設定事項は、制御部４０の制御により、記憶部３３に記憶され、表示部２２に表示されるようになっている。
【００２４】
表示部２２は、制御部４０から送られてくるデータを表示するための表示手段であって、主として測定対象者の生体情報や設定事項の表示、操作の案内表示、所定状態の実施の指示表示、現在時刻・日付・曜日の表示、測定した脈拍数の表示、演算した消費エネルギーの表示、体力判定結果の表示を行う。表示内容は記憶部３３に記憶されており、制御部４０は、記憶部３３に予め記憶されたプログラムに従い、生体測定装置１０の使用状況に応じて、記憶部３３からデータを読み出して、表示部２２に表示させる。表示部２２は、一例として、液晶や有機ＥＬ素子を用いたディスプレイデバイスを採用すればよいが、表示部２２と操作部２１とを、例えばタッチパネル機能を備えた液晶表示パネルとして一体的に構成してもよい。
【００２５】
電源部２３は、電池（バッテリー）などの電力供給源によって構成される電力供給手段であり、生体測定装置１０の各構成部材には、制御部４０を介して電力が供給される。
【００２６】
記憶部３３は、例えば、半導体素子を用いた不揮発性メモリによって構成される記憶手段である。揮発性メモリと不揮発性メモリとを組み合わせて構成しても良い。揮発性メモリは、制御部４０による処理等のための各種データを一時的に記憶でき、例えば、演算部３２の演算処理時の一時記憶領域として機能する。不揮発性メモリは、長期保存すべきデータの記憶に使用され、例えば、測定対象者により入力された生体情報（年齢、性別、身長など）の記憶、消費エネルギー算出式の記憶、所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式（後述）の記憶、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式（後述）の記憶、判定テーブル（後述）の記憶、各種プログラムの記憶などに用いる。
【００２７】
計時部３４は、時間（例えば、後述の所定状態の実施時間、所定時間）の経過を計測する手段である。本実施形態では、計時部３４は独立の構成要素としているが、計時回路として制御部４０に一体化された構成とし、制御部４０自身により所定時間が経過しているか否かの判断を行うようにしてもよい。
【００２８】
加速度センサ３１は、生体測定装置１０を身に付けた測定対象者の体動によって生じる加速度値に応じて、出力値が変化するセンサであって、消費エネルギー測定部の構成要素の一つである。より具体的には、加速度センサ３１は、互いに直行する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向の体動をそれぞれ検知することができるように、Ｘ軸センサ３１ａ、Ｙ軸センサ３１ｂ、Ｚ軸センサ３１ｃを有し（図１参照）、Ｘ軸センサ３１ａ、Ｙ軸センサ３１ｂ、Ｚ軸センサ３１ｃの各出力値を合成した値を加速度値として取得することができる。
【００２９】
加速度センサ３１により取得される出力は、制御部４０や演算部３２等による処理のために、Ａ／Ｄ変換器３５によりアナログ−デジタル変換される。より具体的には、Ｘ軸センサ３１ａ、Ｙ軸センサ３１ｂ、Ｚ軸センサ３１ｃによって取得されたアナログデータとしての各出力値は、それぞれＡ／Ｄ変換器３５ａ、Ａ／Ｄ変換器３５ｂ、Ａ／Ｄ変換器３５ｃによってデジタルデータに変換される。変換された各データは、計時部３４と連動して、取得開始からの経過時間に対応させて、体動情報として記憶部３３に記憶することが可能である。
【００３０】
また、Ｘ軸センサ３１ａ、Ｙ軸センサ３１ｂ、Ｚ軸センサ３１ｃの各出力値のＡ／Ｄ変換値は、演算部３２によって合成される。これにより、デジタルデータとしての加速度値（加速度値のＡ／Ｄ変換値）が算出され、計時部３４と連動して取得開始からの経過時間に対応させて、体動情報として記憶部３３に記憶される。この加速度値は、所定時間当たりの加速度値の積算値（加速度値の大きさ）として記憶させても良い。このように、経過時間に対応させて加速度値を取得すれば、取得された順に時系列的に加速度値を観察することで、体動強度のみならず、体動の反復性・連続性の有無、同じ体動が繰り返されているときのピッチや回数（例えば歩数（ステップの回数））を同時に体動情報として取得することが可能となる。
【００３１】
なお、この加速度センサ３１によって測定対象者のあらゆる体動による加速度値（体動情報）をより正確に取得するために、生体測定装置１０の測定対象者への装着は、測定対象者の身体に密着していることが好ましい。このように取得された加速度値は、制御部４０の制御により、記憶部３３に記憶させ、その一部（例えば歩数）が表示部２２に表示される。
【００３２】
脈拍センサ５０は、ＬＥＤ５１（発光ダイオード）及びフォトダイオード５２を備える。ＬＥＤ５１は、測定対象者の所定部位に対して脈拍測定に適した波長の光、例えば青色の光を照射する。ＬＥＤ５１から出射した光は、測定対象者の血管内のヘモグロビンで吸収されつつ皮下組織などで反射され、フォトダイオード５２で受光される。フォトダイオード５２では入射光の光電変換が行われ、入射光に対応した電気信号が出力される。この電気信号は、測定対象者の血管内のヘモグロビンの量の変化に対応する。したがって、フォトダイオード５２の出力信号により、脈拍を知ることができ、演算部３２は、計時部３４の計測結果と併せて単位時間あたりの脈拍数を算出することができる。脈拍センサ５０は、例えば、測定対象者の耳たぶや指先に装着するのが好適である。
【００３３】
なお、脈拍の測定は、ＬＥＤ以外の発光手段とフォトダイオード以外の受光手段を組み合わせてもよい。さらに、光学的な測定方法以外に、例えば圧力式の測定方法によって行うこともできる。また、心臓の鼓動数を直接胸部で取得する心拍計によって測定対象者の心拍を測定し、前記脈拍計が取得した脈拍と同じようにして後述の処理を行ってもよい。
【００３４】
図１に示すように、制御部４０は、操作部２１、表示部２２、電源部２３、加速度センサ３１、演算部３２、記憶部３３、計時部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、及び脈拍センサ５０と電気的に接続されており、制御部４０によって各部材の動作が制御される。なお、演算部３２及び制御部４０は、それぞれ集積回路で構成することが好ましい。
【００３５】
また、制御部４０は、測定対象者に対して、所定状態の実施を指示する指示部として機能する。この指示は、表示部２２に対して、所定状態の内容を表示させることによって行う。表示部２２に表示される所定状態の内容としては、主として活動の種類と活動の強度とを含む。活動の種類としては、例えば、歩行、走行、安静、静止など、活動の強度としては、例えば、ゆっくりの歩行、早足の歩行、ゆっくりの走行などをあげることができる。また、活動の強度の表示としては、例えば、歩行の場合には、そのペースに併せて規則的に変化する画像を表示部２２に表示させるとよい。
【００３６】
演算部３２（演算手段）は、記憶部３３に記憶された測定対象者の入力による生体情報（例えば、年齢、性別、体重、除脂肪量）や体動情報（加速度値）に基づいて、制御部４０の制御のもと、測定対象者の体動による消費エネルギーを算出する。この消費エネルギーの算出は、所定単位時間（例えば２０秒）毎の体動情報の消費エネルギーを累積的に合算することによって行われる。このように、本実施形態においては、主として、消費エネルギー測定部は、加速度センサ３１、Ａ／Ｄ変換器３５、及び演算部３２によって構成される。
【００３７】
また、演算部３２は、生体情報算出部としても機能する。演算部３２は、脈拍センサ５０による測定と消費エネルギー測定部による測定とに基づいて、脈拍と消費エネルギーとの関係、すなわち所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定することができる。この所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定することにより、該関係式に基づいて以下の実施例として説明するような生体情報の算出が可能となる。
【００３８】
生体測定装置１０は、特に小型の装置として構成するのが好適である。例えば、本体ケース（図に示さず）は、胸ポケット等に収まる大きさで構成する。本体ケースの内部には、電源部２３、加速度センサ３１、演算部３２、記憶部３３、計時部３４、Ａ／Ｄ変換器３５、制御部４０を配し、本体ケースの外表面に操作部２１及び表示部２２を設ける。脈拍センサ５０は、本体ケース内部に設けられたコードリールによって巻き出し及び巻き取りを可能に構成する。このように構成することにより、持ち運びが容易で利便性がよく、簡便な測定を行うことができる。
【００３９】
［第１実施例］
次に、図２を参照しつつ、生体測定装置１０の第１実施例について説明する。演算部３２は、測定対象者の体力を判定することができる。本発明において体力とは、持久力のことである。この持久力は、一般的には、ＶＯ２ｍａｘが大きい程に優れていると評価されているが、本発明では、測定対象者に対する負担軽減のため、ＶＯ２ｍａｘに近い、最大心拍数（脈拍数）の時のＶＯ２（即ちＶＯ２（ＨＲｍａｘ））を算出して体力判定の基礎とするものである。ＶＯ２は消費エネルギーと高い相関があると同時に、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）も、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）の時の消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））と高い相関がある。このＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）は、所定の活動時における消費エネルギーと心拍数（脈拍数）とから推定することが可能である。即ち、本発明による体力判定は、所定状態の時における脈拍数と、その所定状態の時における消費エネルギーと、を測定することにより、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を推定し、更にＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を取得して、これを判定・評価するものである。
【００４０】
図２に示す例では、測定対象者に対して３つの所定状態（第１状態、第２状態、第３状態）の実施を指示し、各所定状態における脈拍数と消費エネルギーに基づいて体力を測定するものであるが、実施を指示する所定状態の数は、求められる測定精度等に応じて、２つでもよいし４つ以上であってもよい。
【００４１】
脈拍センサ５０を測定対象者の所定位置（例えば耳たぶ）に取り付けて、脈拍測定を開始する（ステップＳ１００）。この脈拍測定は、測定対象者が操作部２１に対して所定の操作（スタートボタンを押す等）を行うことにより開始される。制御部４０は、脈拍センサ５０に脈拍測定を開始させると共に、計時部３４に対して経過時間の計測を開始させる。脈拍測定は、所定状態を実施している間（ステップＳ１１４まで）、継続して行う。
【００４２】
次に、制御部４０は、測定対象者に対して、第１状態として「ゆっくりと歩行すること」の実施を指示し、測定対象者はゆっくりとした歩行を実施する（ステップＳ１０１）。指示は、例えば、表示部２２に指示の内容を表示させたり、図示しない音声発生部からの音声指示によって行う（以下も同様である）。制御部４０は、測定対象者が歩行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、一定の間隔（例えば２０秒）毎で演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００４３】
制御部４０は、歩行開始（第１状態）から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。この実施時間は、例えば４分とすればよいが、特に限定されず、適宜別の時間に設定してもよい。歩行開始（第１状態）から所定の実施時間が経過した場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、制御部４０は、第１状態の実施の終了を指示して、第２状態として「歩行速度を上げた歩行」を測定対象者に指示する（ステップＳ１０４）。すなわち、第２状態は、第１状態よりも負荷の大きい活動状態である。
【００４４】
歩行開始（第１状態）から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。安定検出状態であるか否かの判断は、第１状態の実施を継続する実施時間内において、第１状態における測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出されたか否かを判断すれば良く、一例として、ほぼ同じ脈拍が２０拍続いたか否かによって判断すればよいが、これ以外の条件で判断してもよい。
【００４５】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第１状態の実施の終了を指示して、ステップＳ１０４に進む。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第１状態（ゆっくりと歩行すること）を継続させ（ステップＳ１０１）、上述と同様にステップＳ１０２〜Ｓ１０３の処理を繰り返す。
【００４６】
このように、歩行開始（第１状態）から所定の実施時間（上記例では４分）が経過する前であっても、安定検出状態となっていれば、第１状態を終了させて第２状態の指示に移行させることによって、指示した第１状態を行う時間の短縮を図ることが可能となり、測定対象者への負担を軽減させることができる。
【００４７】
制御部４０が、歩行速度を上げた歩行（第２状態）を測定対象者に指示すると（ステップＳ１０４）、測定対象者は、その指示に従って、第１状態の歩行（ステップＳ１０１参照）よりも歩行速度を上げた歩行を行う（ステップＳ１０５）。この歩行中においても、制御部４０は、測定対象者が歩行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、一定の間隔で演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００４８】
制御部４０は、歩行速度を上げた歩行（第２状態）の開始（ステップＳ１０５参照）から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。この実施時間は、ステップＳ１０２同様に、例えば４分とすればよいが、これ以外の時間に設定してもよい。
【００４９】
歩行速度を上げた歩行（第２状態）の開始から所定の実施時間が経過した場合（ステップＳ１０６でＹｅｓ）、ステップＳ１０８へ進む。一方、歩行速度を上げた歩行（第２状態）の開始から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ１０６でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。安定検出状態の判断は、ステップＳ１０３と同様に、第２状態の実施を継続する実施時間内において、第２状態における測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出されたか否かを判断すれば良い。
【００５０】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第２状態の実施の終了を指示して、ステップＳ１０８へ進む。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ１０７でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第２状態（歩行速度を上げた歩行）を継続させ（ステップＳ１０５）、上述と同様にステップＳ１０６〜Ｓ１０７の処理を繰り返す。
【００５１】
ステップＳ１０８において、制御部４０は、第１状態（ステップＳ１０１）における脈拍数と、第２状態（ステップＳ１０５）における脈拍数と、の差が所定拍数（所定閾値）以下か否かを判断する。この所定拍数は、例えば９拍として設定すればよいが、これ以外の脈拍数であってもよい。
【００５２】
前記脈拍差が所定拍数よりも大きい場合（ステップＳ１０８でＮｏ）、制御部４０は、第３状態として「歩行速度を更に上げた歩行」を測定対象者に指示する（ステップＳ１０９）。これに対して、ステップＳ１０８において脈拍差が所定拍数以下であった場合（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、制御部４０は、第３状態として「走行」を測定対象者に指示する（ステップＳ１１０）。第１状態における測定対象者の脈拍数と、第２状態における測定対象者の脈拍数と、の差が所定閾値以下の場合は、前記差が所定閾値よりも大きい場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第３状態として指示する。なお、第３状態は、第２状態よりも負荷の大きい活動状態である。
【００５３】
以上のように、第１状態における脈拍数と第２状態における脈拍数との差によって、第３状態として、「速度を更に上げた歩行」（ステップＳ１０９）と「走行」（ステップＳ１１０）とを使い分ける。すなわち、測定対象者に体力があるために第１状態と第２状態とで脈拍数に差が出にくい場合には、第３状態として「走行」を指示し、第１状態と第２状態との脈拍差が所定拍数より大きい測定対象者には、第３状態として「速度を更に上げた歩行」を指示する。このように、測定対象者の体力に応じて、２つの第３状態を使い分けることにより、測定対象者に対して過度の負担を強いることがなく、また、後述する近似直線を精度良く作成することが可能となり、これにより正確に体力を測定することができる。
【００５４】
次に、測定対象者は、ステップＳ１０９又はステップＳ１１０における第３状態の指示に従って、速度を上げた歩行、又は、走行を実施する（ステップＳ１１１）。制御部４０は、測定対象者が歩行又は走行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、所定時間毎に演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００５５】
制御部４０は、速度を上げた歩行又は走行（第３状態）の開始から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１１２）。この実施時間は、ステップＳ１０２、ステップＳ１０６と同様に、例えば４分とすればよいが、これ以外の時間に設定してもよい。速度を上げた歩行又は走行（第３状態）から所定の実施時間が経過している場合（ステップＳ１１２でＹｅｓ）、制御部４０は、第３状態の実施の終了を指示して、脈拍測定を終了する（ステップＳ１１４）。
【００５６】
速度を上げた歩行又は走行（第３状態）の開始から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ１１２でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ１１３）。安定検出状態の判断は、ステップＳ１０３、ステップＳ１０７と同様に、第３状態の実施を継続する実施時間内において、第３状態における測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出されたか否かを判断すれば良い。
【００５７】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ１１３でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第３状態の実施の終了を指示して、脈拍測定を終了する（ステップＳ１１４）。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ１１３でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第３状態を継続させ（ステップＳ１１１）、上述と同様にステップＳ１１２〜Ｓ１１３の処理を実施する。
【００５８】
脈拍測定終了（ステップＳ１１４）の後、制御部４０は、上述の第１状態時、第２状態時、及び第３状態時のそれぞれで取得した脈拍数及び消費エネルギーに基づいて、近似直線を作成する（ステップＳ１１５）。この近似直線の作成は、測定によって取得した脈拍数と消費エネルギーとの関係式の決定に相当する。
【００５９】
消費エネルギーと脈拍数との間は高い相関があるため、ステップＳ１１５では、これらの関係を示す近似直線を作成する。本実施例では、上述のように第１状態時、第２状態時、及び第３状態時の計３点における脈拍数及び消費エネルギーを測定しているので、消費エネルギーを縦軸、脈拍数を横軸、とするグラフに表すと、３点をプロットすることが出来る。従って、近似直線は、これらの３点に基づいて最小自乗法を用いて作成すればよい。
【００６０】
図３乃至図５は、第１、第２、及び第３状態における脈拍数と消費エネルギーとをプロットし、これらの関係を例示するグラフである。図３は、第１、第２、及び第３状態に対応する３点が適度に離散している場合の各点、及び、これらの３点に基づいて作成した近似直線Ｌ１１を示している。
【００６１】
ここで、図２のステップＳ１０８乃至ステップＳ１１０の意義について図４と図５を参照して説明する。図４は、第１、第２、及び第３状態において脈拍数の差が小さい場合のプロット及び近似直線Ｌ１２を示している。例えば、体力が高く、多少の運動をしても脈拍のあがりにくい測定対象者の場合、第１状態における脈拍と第２状態における脈拍との差がさほど大きく変化しないことが考えられる。このような場合に、仮に、第３状態として「歩行速度を上げた歩行」を指示したとすると（図２のステップＳ１０９参照）、同様に、第３状態における脈拍は大きく変化しないことが考えられる。そのため、このようにして得た第１状態乃至第３状態における脈拍及び消費エネルギーに基づいて、近似直線Ｌ１２（図４参照）を取得したとしても、大きな誤差を含んだ近似直線となってしまう可能性が高くなる。その場合、後に実施されるＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）の推定にも影響を及ぼしてしまう。
【００６２】
このため、図２のステップＳ１０８のように、第１状態時と第２状態時とにおける脈拍数の差が小さいときには（図２のステップＳ１０８でＹｅｓ）、第３状態として「走行」という負荷のより大きな活動を指示して（図２のステップＳ１１０）、脈拍数が大きく変化するようにする。図５は、第１及び第２状態においては脈拍数の差が小さいが、第３状態として走行を指示したことによって、第２状態と第３状態の脈拍数の差が大きくなった場合のプロット及び近似直線Ｌ１３を示している。図５に示すように、第３状態に対応する点が第１及び第２状態に対応する２点から離散するようになる。これにより、誤差の小さい近似直線を作成することができる。
【００６３】
近似直線の作成（ステップＳ１１５）を行った後、制御部４０は、第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がったか否かを判断する（ステップＳ１１６）。ここで、最大心拍数（脈拍数）は、「２２０−測定対象者の年齢」として算出すればよい。
【００６４】
第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていた場合（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、制御部４０は、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていたときに実測した消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定する（ステップＳ１１７）。なお、このステップＳ１１６及びステップＳ１１７は、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていたときの消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））が取得できている場合には、このような実測値を用いる方が、より精度の高い体力判定が可能となるために、設けられているステップである。一方、処理の簡素化のため、ステップＳ１１６及びステップＳ１１７を設けずに、ステップＳ１１８により近似直線からＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定するようにしてもよい。また、近似直線を作成するステップＳ１１５は、ステップＳ１１６の前に行うのではなく、ステップＳ１１６においてＮｏと判断された場合にのみ実施されるようにしてもよい。
【００６５】
第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がらなかった場合（ステップＳ１１６でＮｏ）、制御部４０は、ステップＳ１１５で作成した近似直線に基づいて、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）のときの消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））を推定し、この消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定する（ステップＳ１１８）。図３に示す例では、３０歳の測定対象者の場合を示しており、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）は、１４２．５ｂｐｍとなる（図中の一点差線を参照）。制御部４０は、脈拍数１４２．５ｂｐｍのときの消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定（算出）する（ステップＳ１１８）。
【００６６】
ステップＳ１１７及びステップＳ１１８において行われる、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）に基づくＶＯ２（ＨＲｍａｘ）の推定（算出）は、予め定めた回帰式（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式）に基づいて行う。上記のように、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）は、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）の時の消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））と高い相関がある。そこで、この回帰式は、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式として設定すればよい。例えば、予め、不特定多数の被験者を対象として、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）のときのＶＯ２（ＨＲｍａｘ）に関するサンプルデータを収集し、これらのデータを、体重１ｋｇあたりのＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）／ｋｇ）を縦軸、体重１ｋｇあたりの最大心拍数（脈拍数）のときの酸素摂取量（ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）／ｋｇ）を横軸、とするグラフにプロットし、その近似直線を求めることで、前記回帰式を設定することが出来る。
【００６７】
制御部４０は、ステップＳ１１７又はステップＳ１１８で推定（算出）したＶＯ２（ＨＲｍａｘ）から測定対象者の体力を判定する（ステップＳ１１９）。体力判定の内容は適宜設定することが出来るが、一例としては、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）に関する年代別の判定テーブルを男女別に設けておき、前記のように算出されたＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を前記判定テーブルに当てはめて判定を行うようにすればよい。前記判定テーブルは、例えば、「１９歳以下」、「２０〜２４歳まで」、「２５〜２９歳まで」、・・・「６５〜６９歳まで」、「７０歳以上」等というように年代別に分けるとともに、その各年代毎のＶＯ２（ＨＲｍａｘ）の平均値を中心として、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）について所定の数値間隔で区分けして、「とても少ない」、「少ない」、「平均」、「良い」、「とても良い」の５段階の判定内容を設けるようにすればよい。ステップＳ１１９による判定の結果は、表示部２２に表示される。
【００６８】
以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１）任意の歩行又は走行をするだけで体力を判定することができることから、激しい運動を長時間行わなくてすむため、測定対象者に大きな負荷をかけずに体力判定ができる。
（２）加速度センサからの検知結果に基づいた消費エネルギーを使って体力を判定できるため、大掛かりな機器を使用する必要がなく、日常生活している場所でも判定が可能となる。
（３）本発明によって決定される所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式は、個々の測定対象者に固有のデータに基づいて決定されるものであるため、精度の高い体力判定が可能となる。
（４）複数の活動状態の測定をそれぞれ短時間行えばよく、簡便に測定することができる。
（５）装置の指示に従って、安静、歩行といった軽い運動を行えばよく、運動時間を測定したり、運動ペースを指示する補助者がいなくても測定できる。
【００６９】
［第１実施例の変形例］
生体測定装置１０は、測定対象者の年齢、性別、体重、除脂肪量を入力可能なデータ入力手段として操作部２１を有している。特に、操作部２１により入力される除脂肪量は、筋肉量と関わりが強く、除脂肪量が高いということは筋肉量も高いということになる。そこで、前述した第１実施例において、指示部としての制御部４０は、入力された除脂肪量が所定基準値よりも大きい場合は、除脂肪量が所定基準値以下の場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、第２状態及び／又は第３状態として指示するようにしてもよい。このように構成することにより、除脂肪量（ひいては筋肉量）の高い測定対象者には、第２状態及び／又は第３状態として、より負荷の高い活動状態を指示することによって、適度な範囲で脈拍数を上昇させることが可能となり、前記の近似直線を更に精度よく取得することが可能となる。
【００７０】
［第２実施例］
つづいて、本発明の第２実施例について説明する。第２実施例においては、第１状態として立位の安静状態を指示している点が、第１実施例と異なる部分である。その他の手順及び体力測定に用いる生体測定装置１０の構成は第１実施例と同様である。従って、第１実施例に係る生体測定装置１０と同様の構成についての詳細な説明は省略する。なお、第１状態として、立位以外の安静状態、例えば横に成っている状態や椅子に座っている状態を採用してもよいことは言うまでもない。
【００７１】
図６は、本発明の第２実施例における体力測定の流れを示すフローチャートである。図６に示す例では、測定対象者に対して３つの所定状態の実施を指示し、各所定状態における脈拍数と消費エネルギーとに基づいて体力を測定しているが、実施を指示する所定状態の数は、求められる測定精度等に応じて、２つでも４つ以上であってもよい。
【００７２】
脈拍センサ５０を測定対象者の所定位置（例えば耳たぶ）に取り付けて、脈拍測定を開始する（ステップＳ２００）。この脈拍測定は、測定対象者が操作部２１に対して所定の操作（スタートボタンを押す等）を行うことにより開始される。制御部４０は、脈拍センサ５０に脈拍測定を開始させると共に、計時部３４に対して経過時間の計測を開始させる。脈拍測定は、所定状態を実施している間（ステップＳ２１２まで）、継続して行う。
【００７３】
次に、制御部４０は、測定対象者に対して、第１状態として、安静状態を維持すること（例えば、立ったまま静止すること）を指示し、測定対象者は安静状態を実施する（ステップＳ２０１）。制御部４０は、測定対象者が安静状態でいる間の加速度センサ３１による検知結果、又は入力された年齢・性別・体重等の生体情報から算出した基礎代謝量に基づいて、一定の間隔（例えば２０秒）毎に演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００７４】
制御部４０は、安静状態の開始（第１状態）から所定の実施時間が経過したかどうかを判断する（ステップＳ２０２）。安静状態の開始（第１状態）から所定の実施時間が経過した場合（ステップＳ２０２でＹｅｓ）、制御部４０は、第１状態の実施の終了を指示して、第２状態として「歩行」を測定対象者に指示する（ステップＳ２０４）。すなわち、第２状態は、第１状態よりも負荷の大きい活動状態である。
【００７５】
安静状態の開始（第１状態）から所定時間が経過していない場合（ステップＳ２０２でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。安定検出状態であるか否かの判断は、第１状態の実施を継続する実施時間内において、第１状態における測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出されたか否かを判断すれば良い。
【００７６】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ２０３でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第１状態の実施の終了を指示して、ステップＳ２０４へ進む。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ２０３でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第１状態（安静状態）を継続させ（ステップＳ２０１）、上述と同様にステップＳ２０２〜Ｓ２０３の処理を繰り返す。
【００７７】
このように、安静状態開始（第１状態）から所定の実施時間（例えば４分）が経過する前であっても、安定検出状態となっていれば、第１状態を終了させて第２状態の指示に移行させることによって、指示した第１状態を行なう時間の短縮を図ることが可能となり、測定対象者への負担を軽減させることができる。
【００７８】
制御部４０が、歩行（第２状態）を測定対象者に指示すると（ステップＳ２０４）、測定対象者は、その指示に従って歩行を行う（ステップＳ２０５）。この歩行中においても、制御部４０は、測定対象者が歩行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、一定の間隔で演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００７９】
制御部４０は、歩行（第２状態）の開始（ステップＳ２０５）から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２０６）。
【００８０】
歩行（第２状態）の開始から所定の実施時間が経過した場合（ステップＳ２０６でＹｅｓ）、ステップＳ２０８へ進む。一方、歩行（第２状態）から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ２０６でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。安定検出状態の判断は、ステップＳ２０３と同様に行えばよい。
【００８１】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ２０７でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第２状態の実施の終了を指示して、ステップＳ２０８へ進む。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ２０７でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第２状態（歩行）を継続させ（ステップＳ２０５）、上述と同様にステップＳ２０６〜Ｓ２０７の処理を繰り返す。
【００８２】
制御部４０が、走行（第３状態）を測定対象者に指示すると（ステップＳ２０８）、測定対象者は、その指示に従って、走行を行う（ステップＳ２０９）。この走行中においても、制御部４０は、測定対象者が走行している間の加速度センサ３１による検知結果に従って、一定の間隔で演算部３２に消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる。
【００８３】
制御部４０は、走行（第３状態）の開始（ステップＳ２０９参照）から所定の実施時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ２１０）。走行（第３状態）の開始から所定の実施時間が経過している場合（ステップＳ２１０でＹｅｓ）、制御部４０は、脈拍測定を終了する（ステップＳ２１２）。
【００８４】
走行（第３状態）の開始から所定の実施時間が経過していない場合（ステップＳ２１０でＮｏ）、制御部４０は、安定検出状態であるか否かを判断する（ステップＳ２１１）。安定検出状態の判断は、ステップＳ２０３と同様に判断すればよい。
【００８５】
制御部４０は、安定検出状態であると判断した場合（ステップＳ２１１でＹｅｓ）、所定の実施時間の経過前に第３状態の実施の終了を指示して、脈拍測定を終了する（ステップＳ２１２）。一方、安定検出状態ではないと判断した場合（ステップＳ２１１でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に対して、現在の第３状態を継続させ（ステップＳ２０９）、上述と同様にステップＳ２１０〜Ｓ２１１の処理を繰り返す。
【００８６】
脈拍測定終了（ステップＳ２１２）の後、制御部４０は、上述の第１状態時、第２状態時、及び第３状態時のそれぞれで取得した脈拍数及び消費エネルギーに基づいて、近似直線を作成する（ステップＳ２１３）。この近似直線の作成は、測定によって取得した脈拍数と消費エネルギーとの関係式の決定に相当する。近似直線の作成方法については第１実施例と同様である。
【００８７】
近似直線の作成（ステップＳ２１３）を行った後、制御部４０は、第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がったか否かを判断する（ステップＳ２１４）。第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていた場合（ステップＳ２１４でＹｅｓ）、制御部４０は、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がっていたときに実測した消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定する（ステップＳ２１５）。
【００８８】
第１、第２、及び第３状態のいずれかにおける脈拍数が、最大心拍数（脈拍数）の７５％まで上がらなかった場合（ステップＳ２１４でＮｏ）、制御部４０は、ステップＳ２１３で作成した近似直線に基づいて、最大心拍数（脈拍数）の７５％の心拍数（脈拍数）のときの消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））を推定し、この消費エネルギー（ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ））に基づいて、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定（算出）する（ステップＳ２１６）。
【００８９】
制御部４０は、ステップＳ２１５又はステップＳ２１６で推定（算出）したＶＯ２（ＨＲｍａｘ）から測定対象者の体力を判定する（ステップＳ２１７）。
【００９０】
第２実施例によれば、第１状態を安静状態として指示するものであるため、測定対象者にとって小さい負荷による体力判定を行うことが出来る。なお、その他の構成、作用、効果は第１実施形態と同様である。
【００９１】
［第３実施例］
つづいて、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例においては、所定状態として、所定時間継続して実施される同一内容の活動状態の実施を指示し、生体情報算出部としての制御部４０は、所定時間の間に複数測定された、所定状態における測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーに基づいて近似直線を取得することにより、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定するものである。すなわち、所定状態としては１種類の活動状態の実施を所定時間継続して指示する点、及び、その所定時間内に取得した複数の測定点に基づいて、前記関係式を決定する点が、第１実施例や第２実施例と異なる。
【００９２】
図７は、本発明の第３実施例における体力測定の流れを示すフローチャート、図８は、所定時間内に複数測定された脈拍数及び消費エネルギーをプロットした、脈拍数と消費エネルギーの関係を示すグラフである。
【００９３】
脈拍センサ５０を測定対象者の所定位置（例えば耳たぶ）に取り付けて、脈拍測定を開始する（ステップＳ３００）。この脈拍測定は、測定対象者が操作部２１に対して所定の操作（スタートボタンを押す等）を行うことにより開始される。制御部４０は、脈拍センサ５０に脈拍測定を開始させると共に、計時部３４に対して経過時間の計測を開始させる。脈拍測定は、所定状態を実施している間（ステップＳ３０５まで）、継続して行う。
【００９４】
つづいて、制御部４０は、測定対象者に対して、所定状態として、歩行することを指示し、測定対象者は歩行を実施する（ステップＳ３０１）。
【００９５】
制御部４０は、歩行開始から所定の時間間隔が経過したか否かを判断する（ステップＳ３０２）。この所定の時間間隔は、例えば１分とすればよいが、これ以外の時間に設定してもよい。
【００９６】
歩行開始から所定の時間間隔が経過していない場合（ステップＳ３０２でＮｏ）、制御部４０は、測定対象者に所定状態としての歩行を継続させる（ステップＳ３０１）。
【００９７】
歩行開始から所定の時間間隔が経過している場合（ステップＳ３０２でＹｅｓ）、制御部４０は、前記所定の時間間隔における加速度センサ３１による検知結果に従って、演算部３２に前記所定の時間間隔における消費エネルギーを算出させ、記憶部３３に記憶させる（ステップＳ３０３）。
【００９８】
次に、制御部４０は、最初に歩行を開始してから所定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ３０４）。この所定時間は、例えば１０分とすればよいが、これ以外の時間に設定してもよい。
【００９９】
最初に歩行を開始してからの時間が所定時間に満たない間（ステップＳ３０４でＮｏ）は、ステップＳ３０１からステップＳ３０３の処理を繰り返し行う。これにより、所定時間（１０分）の間に、前記所定の時間間隔（１分）の経過毎に、所定状態における測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーの測定を行うことができる。なお、所定時間（１０分）の間の前記測定は、必ずしも同一の時間間隔で行なうことに限定されるものではなく、所定時間（１０分）の間に、任意の複数回の測定を行えばよい。
【０１００】
制御部４０は、最初に歩行を開始してからの時間が所定時間に至ったと判断すると（ステップＳ３０４でＹｅｓ）、所定状態の実施の終了を指示して、脈拍測定を終了する（ステップＳ３０５）。
【０１０１】
脈拍測定終了（ステップＳ３０５）の後、制御部４０は、所定時間の間に複数測定された、所定状態における測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーに基づいて近似直線を作成する（ステップＳ３０６、図８）。この近似直線の作成は、測定によって取得した脈拍数と消費エネルギーとの関係式の決定に相当する。図８では、１０個の測定点に対応する各点及びそれらの測定点に基づいて作成した近似直線Ｌ３１を示している。同一の所定状態（歩行）の実施であっても、所定時間（１０分）継続することにより、徐々に脈拍数が上昇するため、所定時間（１０分）内に測定した複数の測定点は、図８に示すように分散した状態で取得することができる。これらの測定点に基づいて、第１実施例の近似直線の作成方法と同様にして、近似直線Ｌ３１を取得すればよい。
【０１０２】
制御部４０は、ステップＳ３０６で作成した近似直線から、実施例１と同様にしてＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を推定し（ステップＳ３０７）、ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）から測定対象者の体力を判定する（ステップＳ３０８）。体力判定については、実施例１と同様である。
【０１０３】
第３実施例によれば、１種類の所定状態の実施を指示し、測定対象者は、その１種類の所定状態の実施を所定時間継続して行えば、体力判定を行うことが出来るので、極めて簡便な体力判定を実現することが可能となる。なお、その他の構成、作用、効果は第１実施例と同様である。
【０１０４】
［第４実施例］
つづいて、本発明の第４実施例について説明する。第４実施例においては、前述した第１実施例乃至第３実施例（変形例を含む）と同様にして、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定し、この関係式を用いて、測定対象者の消費エネルギー（生体情報）を算出するものである。
【０１０５】
演算部３２は、脈拍センサ５０による測定と消費エネルギー測定部による測定とに基づいて、脈拍と消費エネルギーとの関係（所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式）を決定する。第１実施例に関する図２のステップＳ１００からステップＳ１１５まで、第２実施例に関する図６のステップＳ２００からステップＳ２１３まで、第３実施例に関する図７のステップＳ３００からステップＳ３０７まで、のいずれかの方法を使って、測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定すればよい。脈拍と消費エネルギーとには高い相関関係がある。従って、測定対象者固有の、所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式として、図３に示すような近似直線Ｌ１１や、図８に示すような近似直線Ｌ３１を取得した後は、その測定対象者の脈拍数を測定すれば、その脈拍数を前記関係式（近似直線）に適用することにより、その時に消費している消費エネルギーを簡単に算出することが可能である。そのため、必ずしも測定対象者の体動を加速度センサにより検知して行う消費エネルギーの算出を行わなくてもよい。従って、従来のように加速度センサによって体動の加速度値の大きさを求めて消費エネルギーを算出する方法では正確に算出できなかった活動状態、例えば、自転車の運転、山登りなどにおいても、その時の脈拍数を測定することにより、消費エネルギーを正確に算出することが可能となる。また、脈拍センサ５０と、加速度センサ３１との両方を備えるため、脈拍センサ５０による脈拍測定をしている場合は脈拍数に基づいて前記のように消費エネルギーを求めることができ、脈拍センサ５０による脈拍測定をしていない場合は従来のように体動の加速度値から消費エネルギーを求めることができる。
【０１０６】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
以上のように、本発明に係る生体測定装置及び体力測定方法は、簡便に体力を測定し健康状態を確認する用途に適している。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 生体測定装置
２１ 操作部
２２ 表示部
２３ 電源部
３１ 加速度センサ
３１ａ Ｘ軸センサ
３１ｂ Ｙ軸センサ
３１ｃ Ｚ軸センサ
３２ 演算部
３３ 記憶部
３４ 計時部
３５ Ａ／Ｄ変換器
４０ 制御部
５０ 脈拍センサ
５１ ＬＥＤ
５２ フォトダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象者に対して所定状態の実施を指示する指示部と、
前記所定状態における脈拍数を測定する脈拍センサと、
前記所定状態における消費エネルギーを測定する消費エネルギー測定部と、
前記所定状態において前記脈拍センサが測定した脈拍数と、該脈拍数の時に前記消費エネルギー測定部が測定した前記消費エネルギーと、に基づいて、前記測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定し、該関係式に基づいて、前記測定対象者の生体情報を算出する生体情報算出部と、を有すること
を特徴とする生体測定装置。
【請求項２】
前記指示部は、前記所定状態として、少なくとも、第１状態と、該第１状態よりも負荷の大きい活動状態である第２状態と、該第２状態よりも負荷の大きい活動状態である第３状態と、の実施を順次指示し、前記生体情報算出部は、前記第１状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、前記第２状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、前記第３状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、の３点に基づいて近似直線を取得することにより、前記関係式を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体測定装置。
【請求項３】
前記指示部は、前記第１状態における前記測定対象者の脈拍数と、前記第２状態における前記測定対象者の脈拍数と、の差が所定閾値以下の場合は、前記差が前記所定閾値よりも大きい場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第３状態として指示することを特徴とする請求項２に記載の生体測定装置。
【請求項４】
前記生体測定装置は、前記測定対象者の年齢、性別、体重、除脂肪量を入力可能なデータ入力手段を更に有し、消費エネルギー測定部は、前記測定対象者の体動の加速度値を検出可能な加速度センサを有し、該加速度センサにより検出された前記体動の加速度値と、前記データ入力手段により入力された年齢、性別、体重、除脂肪量と、に基づいて、前記消費エネルギーを算出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１に記載の生体測定装置。
【請求項５】
前記指示部は、前記データ入力手段により入力された除脂肪量が所定基準値よりも大きい場合は、前記除脂肪量が前記所定基準値以下の場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第２状態及び／又は前記第３状態として指示することを特徴とする請求項４に記載の生体測定装置。
【請求項６】
前記所定状態の実施を継続する実施時間内において、前記所定状態における前記測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出された場合には、前記指示部は、前記実施時間の経過前に前記所定状態の実施の終了を指示し、検出されなかった場合には、前記指示部は、前記実施時間の経過後に前記所定状態の実施の終了を指示することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１に記載の生体測定装置。
【請求項７】
前記指示部は、前記所定状態として、所定時間継続して実施される同一内容の活動状態の実施を指示し、前記生体情報算出部は、前記所定時間の間に複数測定された、前記所定状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーに基づいて近似直線を取得することにより、前記関係式を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体測定装置。
【請求項８】
前記生体情報算出部は、前記生体情報として、前記関係式に基づいて前記測定対象者のＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を算出するとともに、該ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式に適用して、前記測定対象者のＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１に記載の生体測定装置。
【請求項９】
前記生体情報算出部は、前記測定対象者の前記ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）の値と、前記測定対象者の性別及び年齢と、から前記測定対象者についての体力判定を行い、判定結果を表示手段に表示することを特徴とする請求項８に記載の生体測定装置。
【請求項１０】
前記生体情報算出部は、前記生体情報として、前記脈拍センサが取得した前記測定対象者の脈拍数を前記関係式に適用することにより、前記脈拍数に応じた消費エネルギーを算出することを特徴とする請求項１乃至請求項９のうち、いずれか１に記載の生体測定装置。
【請求項１】
測定対象者に対して所定状態の実施を指示する指示部と、
前記所定状態における脈拍数を測定する脈拍センサと、
前記所定状態における消費エネルギーを測定する消費エネルギー測定部と、
前記所定状態において前記脈拍センサが測定した脈拍数と、該脈拍数の時に前記消費エネルギー測定部が測定した前記消費エネルギーと、に基づいて、前記測定対象者の所定脈拍数に対する消費エネルギーの関係式を決定し、該関係式に基づいて、前記測定対象者の生体情報を算出する生体情報算出部と、を有すること
を特徴とする生体測定装置。
【請求項２】
前記指示部は、前記所定状態として、少なくとも、第１状態と、該第１状態よりも負荷の大きい活動状態である第２状態と、該第２状態よりも負荷の大きい活動状態である第３状態と、の実施を順次指示し、前記生体情報算出部は、前記第１状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、前記第２状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、前記第３状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギー、の３点に基づいて近似直線を取得することにより、前記関係式を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体測定装置。
【請求項３】
前記指示部は、前記第１状態における前記測定対象者の脈拍数と、前記第２状態における前記測定対象者の脈拍数と、の差が所定閾値以下の場合は、前記差が前記所定閾値よりも大きい場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第３状態として指示することを特徴とする請求項２に記載の生体測定装置。
【請求項４】
前記生体測定装置は、前記測定対象者の年齢、性別、体重、除脂肪量を入力可能なデータ入力手段を更に有し、消費エネルギー測定部は、前記測定対象者の体動の加速度値を検出可能な加速度センサを有し、該加速度センサにより検出された前記体動の加速度値と、前記データ入力手段により入力された年齢、性別、体重、除脂肪量と、に基づいて、前記消費エネルギーを算出することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１に記載の生体測定装置。
【請求項５】
前記指示部は、前記データ入力手段により入力された除脂肪量が所定基準値よりも大きい場合は、前記除脂肪量が前記所定基準値以下の場合に指示する活動状態よりも負荷が大きい活動状態を、前記第２状態及び／又は前記第３状態として指示することを特徴とする請求項４に記載の生体測定装置。
【請求項６】
前記所定状態の実施を継続する実施時間内において、前記所定状態における前記測定対象者の脈拍数の変化が所定範囲内であることが検出された場合には、前記指示部は、前記実施時間の経過前に前記所定状態の実施の終了を指示し、検出されなかった場合には、前記指示部は、前記実施時間の経過後に前記所定状態の実施の終了を指示することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１に記載の生体測定装置。
【請求項７】
前記指示部は、前記所定状態として、所定時間継続して実施される同一内容の活動状態の実施を指示し、前記生体情報算出部は、前記所定時間の間に複数測定された、前記所定状態における前記測定対象者の脈拍数及び消費エネルギーに基づいて近似直線を取得することにより、前記関係式を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体測定装置。
【請求項８】
前記生体情報算出部は、前記生体情報として、前記関係式に基づいて前記測定対象者のＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を算出するとともに、該ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）を、ＥＥ（７５％ＨＲｍａｘ）とＶＯ２（ＨＲｍａｘ）との相関を示す式に適用して、前記測定対象者のＶＯ２（ＨＲｍａｘ）を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項７のうち、いずれか１に記載の生体測定装置。
【請求項９】
前記生体情報算出部は、前記測定対象者の前記ＶＯ２（ＨＲｍａｘ）の値と、前記測定対象者の性別及び年齢と、から前記測定対象者についての体力判定を行い、判定結果を表示手段に表示することを特徴とする請求項８に記載の生体測定装置。
【請求項１０】
前記生体情報算出部は、前記生体情報として、前記脈拍センサが取得した前記測定対象者の脈拍数を前記関係式に適用することにより、前記脈拍数に応じた消費エネルギーを算出することを特徴とする請求項１乃至請求項９のうち、いずれか１に記載の生体測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１８３２２９（Ｐ２０１２−１８３２２９Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９１４２（Ｐ２０１１−４９１４２）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
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