WO1997022295A1

WO1997022295A1 - Dispositif de controle de l'etat de sante et dispositif d'assistance d'exercise

Info

Publication number: WO1997022295A1
Application number: PCT/JP1996/003674
Authority: WO
Inventors: Kazuhiko Amano; Kazuo Uebaba; Hitoshi Ishiyama
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1995-12-18
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1997-06-26
Also published as: DE69634242D1; DE69634242T2; EP0809965A1; US5941837A; EP0809965A4; EP0809965B1

Description

明細書健康状態管理装置および運動支援装置技術分野本発明は、血液循環の状態に基づいて被験者の状態を測定する装置に係り、特に血液循環の状態から得られる情報をもとに使用者の健康状態を監視する健康状態管理装置および該使用者へ適切な助言，指導を行い、あるいは健康づくりのために適切と考えられる運動の処方を行う運動支援装置に関する。背景技術近年、高齢化社会が一段と進み、成人病を中心とした中高年者の健康問題が大きく取り上げられてきており、これら疾病の原因として巷間さまざまな要因が挙げられている。それら原因の一つとして、血液循環が十分でなくなったことに起因すると見られる証拠が発見されている。血液循環が不充分になると、哉. 細胞が、必要とするだけの酸素や栄養の補給を受けられなくなる。このような状態が長期間持続すると、臓器や組織に器質的な病変が発生し、これがある程度進行した時点で、突如のごとく症状が発現する。

このようなことから、器質的な病変が進行してしまわないうちに、その基盤となる血液循環の良否を判定して疾病の予防に役立てようとする試みが種々なされてきた。そのようなことから、以前は、危険因子として血圧，心電図の変化，血中コレステロール，中性脂肪濃度などに着目して血液循環の良否を判定していた。ところ力実際には、血圧が低くとも脳卒中，心不全が発病することも少なくなく、他方、高血圧であっても高齢でなお健在の人もいる。さらに、かなりの器質的変化があっても心電図等で発見されないことも多い。このような場合でも、さらに器質的変化が進行すれば検査器械で発見することは可能であるが、それでは遅きに失することとなる。そうした所、近年において、加速度脈波が血液循環の良否を表わすものとして有効であることが見い出されて注目を集めている。そこでまず、血液循環の目安となる加速度脈波について概説する。周知のように、血液循環の基本は、心臓から押し出された血液が動脈→組織 Z臓器の毛細血管—静脈へと如何にうまく移行していくかにある。

一方、酸素や栄養の補給は毛細血管で行われており、血液循環の良否は微小血管部分の血行動態に関わりがあることから、毛細血管の血液含有量の推移が血液循環の良い目安となると考えられる。というのは、末端の動脈血圧と静脈血圧との僅かな差が毛細血管における栄養補給とガス交換に微妙な差を生じさせ、そのために、長い間にはその差が拡大されて、組織や臓器に器質的な病変が生じると考えられるからである。

そのため、毛細血管の血液含有量の時間的推移を観察する方法の一つとして、指尖容積脈波の検査を行うことが主流となっている。しかしながら、指尖容積脈波それ自体は比較的起伏に乏しい波形を呈し、従って、微妙な波形の変化の解釈が困難であると考えられていた。また、血液循環に関わる変化が微小で、なおかつ、生体の環境変化に敏感に反応してしまうという問題もあるとされていた。ところが、指尖容積脈波の波形の 2回微分をとり、変化加速度波形（即ち、加速度脈波波形）へと変換することで、血液循環に関わる情報を拡大，抽出して血液循環の状態を分かりやすレ ^形で表示することが可能となる。図 1 4 ( a ) は指尖容積脈波の原波形の一例であって、図 1 4 ( b ) は図 1 4 ( a ) の波形の 1回微分である速度脈波の波形を示しており、図 1 4 ( c ) は図 1 4 ( a ) の波形の 2回微分である加速度脈波の波形を示している。

また、図〗 5は典型的な加速度脈波の一波形を抽出したものである。同図に示すように、加速度脈波の一波形中には 3つのピークと 2つのバレイ（谷）が存在する。すなわち、最初のピーク aの後にバレイ bが見られ、次いでピーク c，バレイ d，ピーク e力続き、ピーク eから次の波形のピーク aまでは略平坦である。もっとも、ビーク aを除けば、各点はピークやバレイとはならずに単なる変曲点となることもある。

ここで、上記のピークやバレイの振幅は、それぞれ以下に示すような意味を有している。まず、ピーク aは心臓から送り出された血液が指尖の毛細血管床に到達した信号である。また、バレイ bは心臓の拍出量に関わるものであって、拍出量が多ければ大きく下降する。

また、ピーク cは静脈還流に関わり、血液循環の尺度から見た場合、細静脈が適度に収縮して過度に血液をプールしていないかどうかを示すものと言える。静脈還流が良好な場合、ピーク cは基線の近傍或いは基線より上に上がることもある。一方、細静脈の血液プールが増加してくると、ピーク cは上昇しなくなり、バレイ bより下になることもある。

他方、バレイ dは心臓の負担に関わりを持ち、心臓の負担が増加してくると大きく下降してくる。なお、ピーク eは指尖容積脈波の収縮後隆起の位置に相当するが、具体的な意味は見つかっていない。

このような加速度脈波から捉えられる血液循環の不具合は、ジョギングなどの持久的卜レーニングによって改善されることが知られている。また、一回の卜レーニングだけでも一時的な改善効果が見られ、継続的な卜レーニングを実施すれば、さらに安定した改善効果が認められるようになる。他方、トレーニングを中断すると再び血液循環が悪化してしまう。従って、このような血液循環の改善の程度については、加速度脈波を解析することにより知ることができると言える。また、いま説明したような加速度脈波を運動に応用した技術として特開平 8— 1 0 2 3 4号公報（発明の名称：運動量測定装置）力挙げられる。この文献では、トレッドミルや自転車エルゴメ一夕などを用いて被験者に健康増進のための運動を行わせ、実施した運動が被験者に与える影響を測定するものである。そのために、加速度脈波波形から算出される波形代表値と呼ぶ情報を運動の前後でそれぞれ測定し、これら波形代表値の差分を表示させるようにしている。また、被験者力運動中は、運動中の各時点における波形代表値と予め決めてお t ^た波形代表値とを比較して、これら波形代表値の差が例えば被験者にとって限界負荷になるような値に到達した時点で運動を中止させるようにしている。

ところで、被験者の加速度脈波を解析することにより、該被験者の血液循環の良否の判断を行うことを試みた発明として、特開昭 5 7— 9 3 0 3 6号公報が挙げられる。脈波の観測場所としては、指尖部，耳朶，その他様々な部位が考えられるが、この文献では、特に指尖容積脈波を測定することとしている。これは、指尖部が、動脈から静脈への血液移行を捉える上で最も毛細血管が発達し且つ血液含有量の多い場所であるということ，指尖部は常時露出していることから脈波の測定装置へ自由に近接させることが可能であって、測定装置の構造を簡単化できることなどの理由によるものである。

次に、上記文献に記載された発明による加速度脈波計の構成を図 1 6に示す。この装置は、指尖脈波ピックアップ 2 0 0 , プリアンプ 2 0 1，オペアンプ 2 0 2 , C R回路によるアナログ微分回路を 2段有する特徴抽出回路 2 0 3，オシ口グラフ 2 0 4カ縦続接続されて構成されている。また、指尖脈波ピックアップ 2 0 0は、被験者の指 2 0 5を挿入するための開口部 2 0 6 , 光源 2 0 7，光電素子 2 0 8から成るものである。

そして、オシログラフ 2 0 4上には、脈波の波形と、特徴抽出回路 2 0 3によつて算出された該脈波の 1回微分波形，該脈波の 2回微分波形、の 3種のグラフが描かれる。そこで、オシログラフ 2 0 4に表示された加速度脈波をもとにして、被験者の血液循環の良否を判定することが可能となる。

まず、第 1の判定方法として、バレイ bとバレイ dの深さの程度から、加速度脈波の波形をバレイ b〉バレイ d，バレイ b バレイ d，バレイ b <バレイ dの 3通りに類型化する。さらに、基線に対するピーク cの高さの高低により、これらノ Xレイ b，バレイ clの深さにより類型化されたパターンを、さらに 3通りに分類する。そして、測定された加速度脈波の波形が、これらの何れのパターンに最も近いかを決定するものである。

また、第 2の判定方法としては、基線に対するピーク cの高さと、基線に対するピーク clの深さとに着目する。そして、図 1 7に示すように、バレイ bの深さを例えば 4等分し、分割された各領域について基線から近い順に 0， 1， …， 5 点として表わすこととする。さらに、ピーク cの高さ，ピーク dの深さ等の存在する位置から、それぞれが何点に相当するかを求めて、被験者の血液循環の良否を数値化して判定を行うものである。

なお、この文献においては、応用例として、 1 ) C R回路の代わりに、脈波の測定値を A D (アナログ/ デジタル）変換器によりデジタル化して、マイクロコンピュータによりデジタルで処理を行って加速度脈波を算出するようにしたもの、 2 ) 加速度脈波の波形を、さらにもう 1回だけ微分して 3次の微分波形をとり、マイクロコンピュー夕によってバレイやピークの位置を求めるようにしたもの、 3 ) 呼吸作用によって脈波の時間間隔が変動するのを補正するために、複数個の脈波の繰り返し波形について、相対応するピークやバレイについて算術平均をとる等の統計的な処理を施すようにしたもの、などが考えられている。

一方、上記の技術を発展させた発明として、特開平 2— 5 5 0 3 5号公報に記載された技術が挙げられる。そこで、この文献による加速度脈波計の構成を図 1 8に示すこととする。この図に示すように、脈波の検出部 3 0 0は、指尖を挿入する凹部の中に対向して設けられたランプ 3 0 1及び光電素子 3 0 2からなる光検出器を含んでおり、この光電素子 3 0 2は抵抗 3 0 3〜 3 0 6と共にブリッジ回路を形成している。このプリッジ回路の出力は差動増幅器 3 0 7によって増幅される力このブリッジ回路が平衡するようにスィッチ Sによってランブ 3 0 1 の明るさを調整している。なお、符号 Vは電源電圧である。

また、差動増幅器 3 0 7の出力は、増幅器 3 0 8によってさらに増幅される。増幅された出力は、波形整形回路 3 0 9力所定の基準電圧以上の電圧をクリップすることにより矩形波に整形される。さらに、この出力が微分回路 3 1 0で微分され、整流回路 3 1 1によって負方向の微分パルスが発生させられて、ワンショットマルチ 3 1 2をトリガする。すると、ワンショットマルチ 3 1 2の出力には、時間幅丁 0を持った矩形波が得られることになる。

また、ゲート回路 3 1 3は、上述した時間幅 T。の期間中、差動増幅器 3 0 7 の出力を通過させる。ゲート回路 3 1 3の出力信号は、微分回路 3 1 4 , 3 1 5 に通すことで、微分回路 3 1 5の出力に脈波信号の 2次微分出力が得られる。また、波形整形回路 3】 6は、バレイ b，ピーク c，バレイ dが出現する時点でその出力にサンプリングパルスを発生させる。サンプリング回路 3 1 7は、二のサンプリングパルスに従い、遅延回路 3 1 8を経た微分回路 3 1 5の出力をサンプリングして、逐次記憶回路 3 1 9へ記憶させる。また、最大値検出回路 3 2 0は、逐次記憶回路 3 1 9の内容を読み出して、バレイ b , ピークバレイ dの振幅の中の最大値を記憶する。そして、最大値検出回路 3 2 0の出力は、分圧回路 3 2 1で分圧されて、分圧された各々の電圧が出力される。

さらに、制御回路 3 2 2は、逐次記憶回路 3 1 9の出力であるバレイ b , ピーク c，バレイ dの電圧を逐次的に出力する。この出力はパルスハイトアナライザ一 3 2 3に入力され、該パルスハイトアナライザ一 3 2 3は、分圧回路 3 2 1 の出力値を比較電圧として使用し且つバレイ b , ピークにバレイ dの電圧をもとに、これらの電圧を規準化した値（例えば、比 c Z b， d / bや比 b / a , c / a , cし / a等）を出力端子 O Pに出力する。

この出力端子 O Pにおける出力波形は、マイクロコンピュータ等によって、予め類型化された加速度脈波の波形パ夕ーンの何れに属するかが判断されて、その結果が表示される。

この判断にあたっては、まず、規準化されたバレイ b , ピークバレイの大きさが、分圧回路 3 2 1で分圧された分圧帯の何れに属するかが決定される。そして、バレイ b，ピークにバレイ clの各々が属する分圧帯についてのそれぞれの大小関係と、基線とバレイ b , ピークバレイ dの各々の上下関係とから、測定された脈波を上記のパターンの何れかに分類して、血液循環の良否の判定を行う。

以上のように、健康づくりのためには血液循環を良好な状態に保つ必要があり、そのためには適度な運動を行って、良好な状態をなるベく長期間に亘って維持することカ肝要である。しかしながら、上記の文献に記載されたような装置を用いることには問題がある。

すなわち、運動中に正確な脈波波形を測定することは非常に困難だということがわかっているからである。したがって、運動中に測定される加速度脈波をもとに被験者の運動をコントロールしょうとしてもうまくゆかず、結局のところ、適度な運動を行わせるという目標は達成しえない。ちなみに、本発明者が上記文献に記載された構成を用ゝて行つた実験により、脈波が正しく測定できないことが確認されている。これは、例えばトレッドミルで運動を行う際、センサを取り付けた手の部分を固定するように構成しても同じである。

また、上記のような装置では、加速度脈波から抽出した情報を単に被験者へ提示するだけであることから、専門の医師や医師から教育を受けた看護婦が付き添つ

G ている必要があった。ところ力毎日多数の患者が運動を行う度に、その結果を医師ゃ看護婦が評価して次に実施すべき運動を患者たちへ指導するなどというのは、医師や看護婦の負担が過大になりすぎ、医療の実態にそぐわないものと言える。とは言っても、専門の医師や看護婦が付き添わずに、装置の使用者自らが血液循環の良否を判断することは非常に煩わしく不便である。また、医師らの立ち会いなしに運動を行っても、医師が立ち会っていれば指導したであろう運動と同程度の質の運動を確実に実施できる保証は全くない。したがって、インターバル卜レーニングやリハビリテーションなどを行った場合に、運動が弱すぎて効果が出なかったり、反対に、運動が強すぎて逆効果になるなど様々な問題が生じる。他方、 2〜 3週間に一遍でも医師の指導を仰ぐように指導したとしても、医師の所まで足を運ぶのが億劫となつて定期的な指導を行うのもままならない恐れもある。このように、従来からある装置を用いた場合、効果的な運動の指導を行えるかどうか大レこ疑問があつた。発明の開示本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、血液循環の状態と体動とに基づいて被験者の状態を正確に測定する装置を提供することを第 1の目的とする。また、脈波から得られる血液循環状態をもとに使用者の健康状態を監視して、該使用者へ適切な助言，指導を行うことができ、加えて、使用者が手軽に取り扱うことができる健康状態管理装置を提供することを第 2の目的としている。

また、健康づくりのために適切と考えられる運動を、使用者の体調を考慮に入れた上で処方することのできる健康状態管理装置を簡易な構成で提供することを第 3の目的としている。

かかる目的を達成するため、本発明にあっては、使用者の脈波を測定する脈波測定手段と、前記使用者の体動を測定する体動測定手段とを具備することを特徴としている。

一つの好適な実施形態は、使用者の脈波を測定する脈波測定手段と、前記使用者の体動を測定する体動測定手段と、前記体動測定手段の測定結果が所定値以下である場合に、前記脈波の波形から前記使用者の血液循環の状態を表わす指標を求める算出手段と、前記指標を前記使用者へ告知する告知手段とから構成されている。

より詳細には、該実施形態は、使用者の脈波を測定する脈波測定手段と、前記使用者による前記脈波の測定指示を検出する脈波測定指示検出手段と、前記脈波測定指示が出されている間、前記脈波の波形から前記使用者の血液循環の状態を表わす指標を求める算出手段と、前記指標を前記使用者へ告知する告知手段とから搆成したものである。

ここで、前記算出手段は、前記脈波の加速度脈波を求め、該加速度脈波に現れる複数のピークと複数のバレイの中から 2つを選択して、それらの振幅比を求めて前記指標とするものである。

かかる実施形態においては、使用者から測定した脈波をもとにして、血液循環の状態を該使用者へ通知するようにしたので、運動中でさえなければ、使用者は、いつでも自分の血液循環の状態を知ることができ、したがって、虚血性心疾患や脳血管障害などの疾病の予知に役立てることができるという効果が得られる。ここで、前記算出手段としては、例えば以下のような 4つの態様が考えられる。

( 1 )前記加速度脈波に現れる第 2のバレイの振幅値を第 1のピークの振幅値で除した値を前記指標とするもの。

この態様によれば、隣接する脈波の時間間隔の変動のスぺク卜ル分析から得られるスぺクトル成分の振幅値を指標としたので、交感神経や副交感神経の活動をよく表わした指標に基づ、た健康状態の把握，管理が可能となるという効果が得られる。

( 2 )隣接する脈波の時間間隔を算出し、該時間間隔の変動に対してスぺクトル分折を行い、該分析により得られたスぺクトル成分の振幅値を前記指標とするもの。この態様によれば、隣接する脈波の時間間隔の変動のスぺクトル分析から得られる低周波及び高周波のスぺクトル成分の振幅比を指標としたので、個人差による指標のばらつきを排除でき、健康状態を管理する上での客観的な判断材料を提供することができるという効果が得られる。

( 3 )隣接する脈波の時間間隔を算出し、該時間間隔の変動に対してスぺクトル分析を行い、該分析により得られた低周波のスぺクトル成分の振幅と高周波のスぺクトル成分の振幅の比を算出して前記指標とするもの。

この態様によれば、隣接する脈波の時間間隔の変動量が所定時間を越える個数を指標としたので、人体の興奮，鎮静をよく表わした指標に基づいた健康状態の把握，管理が可能となるという効果が得られる。

( 4 )隣接する脈波の時間間隔を算出して、連続する該時間間隔の変動量が所定時間を越える個数を前記指標とするもの

また、他の実施形態においては、健康状態管理装置は、前記使用者の脈拍数を測定する脈拍測定手段を有している。そして、前記体動測定手段の測定結果が前記所定値を越えている場合には、前記告知手段が、前記脈拍数の測定結果を前記使用者へ告知する。

ここで、前記健康状態管理装置は、前記体動測定手段の測定結果が前記所定値以下であるときの指標と、前記体動測定手段の測定結果が前記所定値を越えたのちに再び前記所定値以下となったときの指標とを測定し、これらの指標の差分に基づいて前記使用者カ续施した運動の評価を行う評価手段を有している。これにより、前記告知手段は、前記運動の評価結果を前記使用者へ告知する。

かかる実施形態においては、使用者が運動中である間は、脈拍数を使用者へ通知するようにしたので、運動中においても適宜運動量を調整して、より望ましい卜レーニングを積むことができるという効果が得られる。

また、他の実施形態は、前記使用者の脈拍数を測定する脈拍測定手段と、前記使用者による前記脈拍数の測定指示を検出する脈拍測定指示検出手段とを有している。これにより、前記告知手段は、前記脈拍測定指示が出されている間、前記脈拍数の測定結果を前記使用者へ告知する。

さらに、この実施形態においては、運動の開始前において前記使用者が前記脈波測定指示を出した時点で得られた前記指標と、運動の終了後において前記使用者が前記脈波測定指示を出した時点で得られた前記指標とを取り込み、これら指標の差分に基づいて前記使用者力実施した運動の評価を行う評価手段が設けられている。これにより、前記告知手段は、前記運動の評価結果を前記使用者へ告知する。このように、本実施形態において、運動前後の指標の変化をもとにして運動を評価するので、イン夕一バルトレ一ニング等を実施するにあたり、各イン夕一バルにおいて行った運動が多過ぎたのか，少なすぎたのか，あるいは丁度良いのかを知ることができ、効果的なトレー二ングを行うことができるという効果が得られる。なお、脈波の測定或いは脈拍数の測定を使用者からの指示に基づいて実施する場合には、使用者の体動の有無を検査するための手段も不要になる。従って、装置の構成を簡易なものにできるという効果も得られる。

また、他の実施形態は、前記使用者の体動を測定する体動測定手段と、前記体動の測定結果が所定値を越えたことを検出する体動検出手段とを有し、前記告知手段は、前記脈波測定指示が出されている間に、前記体動の測定結果が所定値を越えた場合に、前記使用者へ警告を発することを特徴としている。

この実施形態にあっては、脈波の測定中は使用者の動きを監視することとして、所定の動きを越えた動き力 ^検出された場合は警告を発するようにしたので、脈波の測定に支障がある場合にこれを使用者へ知らせて再測定を促すことができるという効果が得られる。

また、他の実施形態においては、前記使用者の実施する運動が複数の段階からなるものであって、各段階の運動により達成すべき前記指標の目標値が、前記段階毎に予め格納されている記憶手段と、前記使用者が各段階の運動を終了した時点で、前記算出手段の算出した指標と各運動の段階に対応した前記目標値とを比較する比較手段とを有し、比較の結果、前記算出手段の算出した指標が前記目標値に達している場合には，前記告知手段が、前記使用者に対して次の段階の運動を実施するように告知することを特徴としている。

このように、算出した指標力運動の段階に応じて設定した目標値に達している場合に、次の段階の運動へ移行するよう使用者へ通知するようにしたので、リハビリテ一ション治療等のように、段階的に運動をこなしてゆく必要がある場台であっても、医師や看護婦などが付き添わずに適切な運動を行わせることができるという効果が得られる。

また、他の実施形態においては、所定時刻において求めた前記指標と、過去所定期間における前記指標の移動平均とを記憶する記憶手段と、現時点と同時刻に求められた過去の指標を前記記憶手段から読み出して、該指標と現時点の指標との移動平均を算出して、現時点の指標と一緒に前記記憶手段へ格納するとともに、前記過去所定期間の指標の移動平均と現時点の指標との差分を求めて所定値との比較を行う制御手段とを有し、前記差分が所定値以上であれば、前記告知手段は、前記使用者へ警告を行うことを特徴としている。

このように、過去所定期間内の指標の移動平均と現時点の指標とを比較して、これらの差分が所定値以上であれば、使用者へ警告を行うようにしたので、血液循環の状態から見た健康状態が、普段に比べて悪化していることを使用者へ迅速に通知することができ、使用者は速やかに医師等の診療を受けて健康管理に努めることができるという効果が得られる。

また、他の実施形態は、使用者が実施する運動の目標値を設定する目標設定手段と、前記使用者の生体の状態をもとに前記目標値を補正する目標補正手段と、第 1の通信手段とが組み込まれた機器と、前記目標値を前記使用者へ告知する告知手段と、前記使用者から前記生体の状態を測定する測定手段と、前記第 1の通信手段と双方向通信可能な第 2の通信手段とが組み込まれた携帯機器とを有し、前記第 1ないし第 2の通信手段により前記目標値および前記生体の状態を授受することを特徴としている。

これにより、運動の目標値を設定して使用者へ告知するとともに、使用者から得た生体の状態をもとに随時目標値を補正するようにしたので、その時々の使用者の体調や運動能力の改善具合に応じた運動の処方が可能となるとともに、専門の医師や医師から教育を受けた看護婦が付き添うことなく，体調の改善，健康維持を無理なく実践できるという効果が得られる。また、第 1ないし第 2の通信手段によって 2つの機器の間で必要な情報を通信するようにしたので、高速な演算や多量のメモリーを要する処理などを、携帯機器の外部に設けた機器で実行でき、携帯機器の構成を簡易なものにできるという効果が得られる。

ここで、前記目標値は、運動中の脈拍数， 1回の運動当たりの運動時問，運動の頻度のうちの少なくとも一つからなる。

そして、該実施形態には、さらに、前記使用者から脈拍数を測定する脈拍測定手段と、前記使用者から前記脈拍数の測定指示が与えられている間、前記脈拍測定手段が測定した脈拍数が前記運動中の脈拍数の目標値を含む所定範囲内にあるように前記使用者へ指導を行う指導手段とを有することを特徴としている。これにより、脈拍数の測定指示が与えられている間、測定された脈拍数が目標値を含む所定範囲内にあるように指導を行うので、過度に強い運動をしたり効果的でない運動を漫然と行うことなく、効率的な運動を無理なく行って健康状態の改善，維持を図ることができるという効果が得られる。

ここで、好ましくは、前記目標設定手段は前記使用者から与えられる年齢および性別に基づいて前記目標値の初期値を決定する。

また、前記測定手段は、前記使用者から脈波を検出する脈波検出手段を有し、該脈波から前記生体の状態を取り出す。

ここで、前記生体の状態は、例えば、隣接する脈波の時間間隔の変動に対してスぺクトル分析を行った結果得られるスぺクトル成分の振幅値である。

あるいは、前記生体の状態は、隣接する脈波の時間間隔の変動に対してスぺクトル分析を行った結果得られる低周波のスぺクトル成分の振幅値と高周波のスぺクトル成分の振幅値の比であってもよい。

後者の態様によれば、隣接する脈波の時間間隔の変動のスぺクトル分析から得られる低周波及び高周波のスぺクトル成分の振幅比を生体の状態としたので、運動の処方を行う上で、個人差による指標のばらつきを排除できるとレう効果が得られる。

また、前記生体の状態は、隣接する脈波の時間間隔の変動量が所定時間を越える個数であってもよい。

また、さらに、前記脈波に対する加速度脈波を算出する加速度脈波算出手段を設けてもよい。この場合、前記生体の状態は、前記加速度脈波に現れる複数のピークと複数のバレイの中から選択された 2つのピーク或いはバレイの振幅比である。かかる構成によれば、加速度脈波に現れる複数のピークと複数のバレイの中から選択された 2つのピーク或いはバレイの振幅比を生体の状態としたので、血液循環の状態を端的に表わす指標によつて運動の処方を行うことができるという効果が得られる。

また、前記生体の状態は、前記加速度脈波に現れる第 2のバレイの振幅値を第丄 2 1のピークの振幅値で除した振幅比であつてもよい。

また、前記使用者が実施した運動に対する運動量を算出する運動量算出手段を設けてもよい。この場合、前記目標補正手段は、前記運動量と前記振幅比をもとに、前記運動による前記使用者の状態変化を評価し、該評価の結果をもとに前記運動の目標値を補正する。

かかる構成によれば、実施した運動の運動量と加速度脈波から得られる振幅比とから運動を評価して新たな運動の目標値を補正するようにしたので、上記の振幅比から推定される使用者の状態が、実施した運動の運動量に依存するという特性をも考慮した精密な運動処方を行うことができるという効果が得られる。また、他の実施形態においては、前記測定手段は前記生体の状態を測定するセンサを有している。そして、該センサを前記携帯機器へ取り付ける第 1の接合部材と前記第 2の通信手段を前記携帯機器へ取り付ける第 2の接合部材とを、前記携帯機器に設けられたコネクタ部へ着脱自在に取り付けたことを特徴としている。かかる構成によれば、センサ及び第 2の通信手段のそれぞれを携帯機器へ取り付けるための接合部材を、携帯機器に設けたコネクタ部へ着脱自在に取り付け可能としたので、コネクタ部分をコンパクトに作製できるとともに、必要に応じてセンサゃ第 2の通信手段を携帯機器へ繋いで使用すれば良いという効果がある。また、上記各実施形態には、所定期間にわたる運動を実施する度に再評価される前記使用者の運動能力に基づいて、前記運動目標値の初期値を新たに設定する手段が設けられている。

これにより、所定期間にわたる運動を実施する度に再評価される運動能力をもとにして運動目標値の初期値を新たに設定するので、医師等の運動処方の専門家の指導の下に、使用者の運動能力の向上に見合った最適な運動処方を実現できるという効果が得られる。

本発明の構成を例示したものを図 3 2に示す。図において 6 0 1は脈波測定手段であり、例えば図 1における脈波センサ 4およびセンサイン夕ーフェース 6によって実現することができる。 6 0 2は体動測定手段であり、例えば加速度センサ 5およびセンサインターフェース 6によって実現することができる。 6 0 3は算出手段であり、例えば C P U 1によって実現することができる。 6 0 4は記憶手段であり、例えば RAM 3によって実現することができる。 605は制御手段、 606は評価手段であり、例えば CPU 1によって実現することができる。 60 8は告知手段であり、表示装置 7および表示制御回路 8によつて実現することができる。 607は脈波測定指示検出手段であり、例えば図 1 9における操作部 5 06によって実現することができる。図面の簡単な説明図 1は、本発明の一実施形態による健康状態管理装置の構成を示すプロック図である。

図 2 (a) は指尖容積脈波における加速度脈波の様々な態様を表わした図であり、同図（b) は同図（a) の各パターンについて振幅比 dZa及び振幅比 cZ aの範囲を示した図である。

図 3同装置を腕時計と組み合わせた場合の図である。

図 4は同装置を腕時計と組み合わせた場合において、該腕時計の構造ををより詳細に表わした平面図である。

図 5は同装置を腕時計と組み合わせた他の態様を示す図である。

図 6は同装置をネックレスと組み合わせた場合の図である。

図 7は同装置を眼鏡と組み合わせた場合の図である。

図 8は使用者が実施した運動の運動量と運動の前後において測定された振幅比 d / aの変化率との関係を表わす図である。

図 9は心電図と R R間隔の関係を示す図である。

図 10は心電図と脈波との関係を示す図である。

図] 1 (a) は RR間隔変動と該変動を構成する周波数成分の関係を示す図である。

図 1 1 (b) は RR間隔変動のスペクトル分析を行った結果を示した図である。図 1 2 (a) 〜（c) 典型的な脈波の原波形を示す図であって、（a) は平脈， (b) は滑脈，（c) は弦脈を示す図である。

図 13は、脈波の 1柏について、脈波の波形の特徴を説明するための図である。図 1 4 ( a ) 〜 ( c ) は指尖容積脈波の波形を表わす図であって、（a ) は測定された原波形， ( b ) は速度脈波，（c ) は加速度脈波を示す図である。

図 1 5は指尖容積脈波における加速度脈波の一波形分を取り出した図である。図 1 6は第 1の従来技術による加速度脈波計の構成を示すプロック図である。図 1 7は同技術において、測定された加速度脈波を類型化する際に行う加速度脈波波形の分割の様子を表わした図である。

図 1 8は第 2の従来技術による加速度脈波計の構成を示すプロック図である。図 1 9は本発明の一実施形態による運動支援装置の構成を示すプロック図である。

図 2 0は最大酸素摂取量の目標値を表わす図である。

図 2 1は健康づくりのために必要な運動の所要量を表わす図である。

図 2 2は最大酸素摂取量の 5 0 %に相当する運動強度でトレーニングを実施した場合に、卜レーニング時間とともに最大酸素摂取量が推移してゆく様子を表わした図である。

図 2 3は使用者の体調に応じて運動の目標値を微調整する様子を表わした図である。

図 2 4は同装置の携帯部 7 0と定置部 8 0との機械的な接続状態を表わした図である。

図 2 5は図 2 4に示す腕時計を拡大した上面図である。

図 2 6は腕時計のコネクタ部 5 0 0の斜視図である。

図 2 7は腕時計に装着するコネクタピース 2 3 0の斜視図である。

図 2 8は腕時計に装着するコネクタカバー 2 6 0の斜視図である。

図 2 9は腕時計に装着するコネク夕カバ一 2 8 0の斜視図である。

図 3 0は腕時計に装着するコネクタピース 5 0 3の斜視図である。

図 3 1は携帯部 7 0と定置部 8 0を接続するための他の形態を示した図である。図 3 2は、本発明の構成例を示す図である。発明を実施するための最良の形態〈実施形態の基礎理論〉

以下、図面を参照して本発明の各種実施形態について説明する。

まず初めに、後述する各実施形態の基礎理論として、加速度脈波波形の類型について述べ、次に健康づくりのためにはどのような運動力子ましいものであるかを説明する。

( 1 )加速度脈波波形の類型

図 2 ( a ) には色々なタイプの加速度脈波波形を示してある。血液循環が良好な場合、ピーク aに対してバレイ bは大きく下降し、ピーク cは基線の近傍まで上昇し、バレイ dの下降が少ない波形（同図①又は②）が見られる。一方、血液循環が不十分になってくると、心臓の負担力曽加してバレイ bとバレイ dが同じ程度（同図③）となる。さらに、本格的に血液循環が悪くなつてくると、バレイ dがバレイ bより下となる波形（同図④）、ピーク c力バレイ bと同位置となる波形（同図⑤）、ピーク cがバレイ bより下になる波形（同図⑥）などに変容する。測定した加速度脈波が、図 2 ( a ) の①〜⑥の何れのパターンに属するかの判断基準としては、図 2 ( b ) に示すように、ピーク aの振幅とこれ以外のピーク或いはバレイの振幅との比を用いることが考えられる。

まず、バレイ dとピーク aの振幅比 d Z aを基準とする場合、この値が 1 0 %以内であればパターン①， 1 0〜3 5 %であればパターン②， 3 5〜6 0 %であればパターン③， 6 0〜 1 0 0 %であればパターン④乃至⑥に区分される。一方、ピーク cとピーク aの振幅比 c Z aを基準とする場合、この値が— 1 0 %以内であればパターン①， 1 0〜 1 5 %であればパターン②，一 1 5 %以内であればパ夕一ン③， 0〜2 0 %であればパターン④， 2 0〜4 0 %であればパ夕一ン⑤， 4 0 %以上であればパターン⑥に区分される。もっとも、パターン② 〜④は互いに範囲が重複するため、パターン④〜⑥のみの区別に使用する力振幅比 d / aの値と組み合わせて用いることになる。

なお、振幅比が負となることがあるが、これは、ピーク cやバレイ dが基線の上側に位置していることを意味する。

ここで、ある一入の使用者に着目した場合、当該使用者の加速度脈波の波形がパターン①に近いほど健康状態は良好であると言え、逆に、パターン⑥に近いほ

1G ど健康状態は悪いという傾向が見られる。このように、加速度脈波の波形を見ることによって使用者の健康状態を推知することができ、例えば、虚血性心疾患 (心筋梗塞や狭心症）或いは脳血管障害（脳卒中やくも膜下出血）の発生の予知にも有用であると考えられる。

一方、使用者の年齢と加速度脈波との関連を調べてみると、加齢に従って加速度脈波の波形がノ \°夕一ン①からパターン⑥へと移行してゆく傾向が見られる。そこで、使用者から測定した加速度脈波の波形が、その人の年齢から推定される加速度脈波の波形に比べて極端にパターン⑥側へ偏っているようであれば、やはり上記のような疾病の前兆を示すものであると推断することができる。

( 2 )健康づくりのための運動

次に、健康づくりのためにはどのような運動が好ましいものであるかを説明する。健康づくりの観点からすると、実施すべき運動の運動強度は強けれは ¾ΐいほど良いというものではなく、また、運動時間についても長ければ良いというものでもない。過度の運動はかえつて健康を害することとなる。

このようなことから、健康づくりに適した運動のための研究がなされ、近時、最大酸素摂取量と呼ばれる指標が健康状態の目安となるとともに運動強度の設定に重要な役割を果たすことがわかってきている。最大酸素摂取量は 1分間に摂取可能な酸素の最大量で定義され、各個人が有する運動能力を評 iffiするための絶対指標となりうる。なお、実用上は、最大酸素摂取量の値を体重 1キログラム当たりに換算した値が一般的に用いられる。

そして、健康維持の観点からは最大酸素摂取量を所定の維持目標値以上に保つことカ雊奨されている。このような目標値として、例えば図 2 0に示すように性別及び年齢を基準に定めたものが用いられる（出典：運動所要量の適用方法とその効果測定に関する研究及び健康づくりのために適した運動時，運動強度，運動頻度に関する研究、平成元年， 2年， 3年度厚生科学研究補助金 O.00209065.NO.002G4886.XO.00464607) 及び健康体カづくり事業財団委託研究)。

ところで、この維持目標値を安全に獲得し維持するためには、運動中に呼吸によつて酸素を取り込みながらエネルギーを発生させる有酸素運動が適当とされている。有酸素運動を維持するためには、運動強度を最大酸素摂取量の 7 0 %以下に抑えることが必要である。さらに、どの程度の運動強度が適切であるかは見解が種々あるが、本発明者は運動強度を各個人の最大酸素摂取量の 5 0 %に設定するのが望ましいと考えている。

このように、運動強度を最大酸素摂取量の 5 0 %に設定する利点として以下のような点が挙げられる。第 1に、この程度であればきつい運動とは言えず、運動中も精神的に余裕がある。第 2に、もっと強い運動に比べて脂質代謝の活性化に適している。第 3に、心臓の酸素不足力起こりにくいことから安全度が高く、血圧が危険なほど上がる恐れがない。第 4に、脚の筋肉や関節を痛めることが殆どなく、疲労物質である乳酸の生成も少ないことから、長時間運動を継続することができる。

また、運動強度を最大酸素摂取量の 5 0 %とした場合に、目標となる運動量，すなわち健康づくりのための望ましい運動所要量，は図 2 1のようになる。この図の場合では、安静時の心拍数脈拍数）がおおよそ 7 0拍 Z分の平均的な人間を対象に、 1週間当たりに実施すべき運動時間の合計と目標となる心拍数とが示されている。例えば、心拍数を 1 1 0拍 Z分に保った運動を 1週間に 1 4 0分だけ実施すれば、最大酸素摂取量の値は 6 0歳代の目標値（図 2 0を参照のこと）である 3 7 [m l Z k gノ分] (男性）或いは 3 1 [m l / k g Z分] (女性）に到達することを意味している。加えて、図 2 1からわかることは、運動強度を最大酸素摂取量の 5 0 %に固定するとした場合、最大酸素摂取量の到達水準が 1週間当たりの運動時間と正比例することである。

一方、個々の運動の運動時間に着目した場合、身体が有酸素運動として反応するための時間を考慮して少なくとも〗（)分間以上は継続して運動する必要がある。また、 1日の合計の運動時間としては 2 0分以上、週当たりで言えばその頻度 (運動の回数）は 3回以上（より望ましくは毎日）が良い。

以上をまとめると、年齢，性別に応じた適度な運動強度で、なおかつ、週当たりに必要とされる運動時間だけ運動を行うようにするの力 ί望ましく、その結果として最大酸素摂取量を望ましい目標値にまで引き上げて行くのが良い。

このような基準の下になされた卜レーニングによる運動強度の推移を図 2 2に示す（出典は上述した健康づくりに関する文献である）。同図（a) は％V_02maT /w tの推移を示しており、横軸がトレーニング期間，縦軸が％Vo_2ma;r/\v t の値である。ここで、 Vo_2ma3:とは最大酸素摂取量のことであり、％Vo_2maTは最大酸素摂取量に対する各運動時点での酸素摂取量の割合を意味している。さらに、 %Vo_2m„_rZw tは^ ^^の値を体重（kg) 当たりに換算した値である。また、同図（b) は体重当たりの最大酸素摂取量 V_02ma3:/wt及びトレーニング強度のトレーニングによる時間推移を示しており、横軸がトレーニング期間，縦軸が絶対的な運動強度である。ここで、縦軸の単位は me t s [metabolic equivalents] であり、エネルギー代謝の絶対的評価の単位として用いられる。なお、被験者は男性であり、最大酸素摂取量の 50%に相当する運動強度を一週間当たり 180分間実施させている。

同図（a) に示すように、トレーニング開始時点である 0週目では 50¾の運動強度に設定されている。そして、この運動強度に相当する運動強度で卜レー二ングを積み重ねてゆくと、徐々にその人の運動能力が向上してゆくため、同図 (b) に示すように V₀._2m(1IZwtの値が向上してゆく。したがって、トレーニングしている人間にとっては運動が軽いものになるから、運動中の脈拍数などが下がってゆく。すなわち、同図（a) 中の 0 10週に示されるごとく相対的運動強度が低下してゆき、 10週目ではその値が 40%程度になる。

そこで、運動能力の向上に合わせた適切なトレーニングを実施するために、 1 0週の段階で、向上した運動能力に対応した新たな最大酸素摂取量の 50%を運動の目標値に再設定する。すなわち、同図（b) に示すように、トレーニング強度がより高い運動強度に設定し直される。そしてこれ以後は、上記と同様にして、卜レーニングを 10週問実施する毎に、向上した運動能力（最大酸素摂取量）に応じて運動の目標値を再設定し、新たな目標値でトレーニングをしてゆく。したがって、％V_{02m T}Zwt は同図（a) に示すように 1 0週毎にジグザグに変動する一方、 Vo_{2 T}Zwt はトレーニング力進むにつれて増加してゆく。しかしな力;ら、運動能力には所詮限界があることから、図中の 40週目になると、 % V o _max Z w tと V o_2max Z'w tの何れも力 30週目から変化が見られなくなる。そこで、これ以後は 30週 Hに設定した運動強度で卜レーニングを継続させてゆくことになる。

以上のように、本発明では、長期的に見た場合に、

①運動の目標値の処方

②所定期間にわたるトレーニング

③卜レーニングによる運動能力の評価

④評価結果に基づく新たな目標値の設定

の一連のサイクルから成り立つ。これらのうち、 ③〜④については各トレー二ングの間（例えば 1 0週間ごと）に、医者と患者の間，或いは，卜レーニングを行う選手とコーチとの間で話し合いが持たれ、医師なりコーチなりが患者或いは選手の運動能力を再評価するとともに、目標値の再設定を行うようにする。ところで、上述したような運動所要量はあくまで平均的な人間を基準とした標準値であって、実際には、各個人にとっての運動所要量は年齢，性別のほか健康の程度，生理的状態等によっても異なってくる。このようなことを踏まえ、本発明では、加速度脈波などから得られる生体の状態を用して人体の健康状態の程度を評価し、この評価結果を勘案した運動目標値を調整することで、個体差や体調をも考慮した運動の処方を可能にし、以て健康づくりのために適切な運動の指導を行ってゆくものである。

すなわち、図 2 2の例で言うと、原則として 1 0週間は医師やコーチの指導を受けずにトレーニングすることになるから、その期間中は指示された一定の運動目標値に従うことになる。しかしながら、いま述べた理由から、患者や選手の体調等を考慮して、運動時間，運動強度，頻度の各目標値を微妙に調整するのである。そのために、短期的に見た場合、本発明に係る装置により、

①処方に従った卜レーニング

②トレーニングによる健康状態の評価

③評価結果に基づいた目標値の微調整

④微調整後の目標値の処方（告知）

という一連のサイクルカ例えば上記 1 0週間のうちに行われる。

例えば、運動時間を例にとると、図 2 3に示すように体調の良否等に応じて運動時間の目標値が変化することになる。これは運動時間以外の要素である運動強度や頻度についても同様である。さらに、この微調整は毎週或いは毎日行うのは勿論のこと、 1日のうちに何回か卜レーニングを実施する場合にも行うのであつて、例えば 1 5分なり 2 0分なりの卜レーニング毎に、次の運動の目標値を微調整してゆくのである。

〈第 1実施形態〉

次に、本実施形態による健康状態管理装置の構成を説明する。図 1は、同装置の構成を示すブロック図である。この図において、 C P U (中央処理装置） 1は健康状態管理装置内の各回路を制御する中枢部であって、その機能に関しては、後述する動作の項にて説明する。

R OM (リードオンリ一メモリ） 2には C P U 1が実行する制御プログラムや各種の制御データ等が格納されているほか、振幅比 d aなどの使用者の健康状態のパターンに対応して、望ましい運動を実現するための運動強度の目標値（平均的な運動強度），運動強度の上限値および下限値，運動時間の目標値がそれぞれ格納されている。

R AM (ランダムアクセスメモリ） 3は、 C P U 1力演算を行う際の作業領域 (例えば、運動中の総運動量の格納域）として使われるほか、次述する各種センサからの計測値，演算結果などが格納される。

脈波センサ 4は本装置の使用者（或いは携帯者）の手の指，例えば第 2指，に装着された光学式の脈波検出センサである。この脈波センサ 4は、例えば、発光ダイオードと、フォトトランジスタ等を用いた光センサとから構成されている。そして、発光ダイオードから放射された光が、皮膚下の血管を介して反射され、光センサにて受光されて光電変換された結果、脈波検出信号が得られる。なお、信号対雑音（S N) 比を考慮した場合、発光ダイオードには青色光の発光ダイオードを用いると良い。

加速度センサ 5は、使用者の体の動きを捉える体動センサであって、上記の脈波センサ 4と同じ場所、例えば手の指、に取り付けられている。

センサインターフェース 6は、脈波センサ 4および加速度センサ 5の出力を、それぞれ所定の間隔で取り込み、取り込まれたアナ口グ信号をデジタル信号へ変換して出力する。表示装置 7は使用者に対してメッセージ等の各種情報を表示するための装置であって、例えば、腕時計に設けられた液晶表示部である。また、表示制御回路 8 は、 C P U 1から表示情報を受け取って、これを表示装置 7が使用するフォーマツ卜へ変換して表示装置 7へ表示を行わせる。

時計回路 9は、通常の計時機能のほか、 C P U 1が予め設定した時刻に達した時点或いは C P U 1が予め設定した時間が経過した時点で、 C P U 1へ割り込み信号を送出する機能を有している。

ここで、健康状態管理装置を「携帯機器」として人体へ装着する方法として幾つかの態様が考えられる。以下にはその一例を示すが、これら以外の様々な携帯機器と組み合わせることも当然可能である。

まず、第 1の態様として、図 3に示すような腕時計と組み合わせた形態が挙げられる。

この図に示すように、本態様における健康状態管理装置は、腕時計構造を有する装置本体 1 0 0，この装置本体 1 0 0に接続されたケーブル 1 0 1，このケ一ブル 1 0 1の先端側に設けられたセンサュニッ卜 1 0 2から構成されている。また、装置本体 1 0 0には、腕時計の 1 2時方向から使用者の腕に巻き付いて、腕時計の 6時方向で固定されるリストバンド 1 0 3力 ^取り付けられている。そして、装置本体 1 0 0は、このリス卜バンド 1 0 3によって使用者の腕から着脱自在となっている。

センサュニット 1 0 2は、センサ固定用バンド 1 0 4によって遮光されており、使用者の人指し指の根元〜第 2指関節の問に装着されている。センサュニット 1 0 2をこのように指の根元に装着すると、ケーブル 1 0 1が短くて済む上、運動中においてもケーブル 1 0 1力使用者の邪魔にならない。また、掌から指先までの体温の分布を計測してみると、周囲の温度が低い場合に、指先の温度は著しく低下するのに対して、指の根元の温度は比較的低下しないことが知られている。従って、指の根元にセンサユニット 1 0 2を装着すれば、寒い口に屋外で運動した場 rであっても、脈拍数等を正確に計測することができる。

一方、腕時計の 6時の方向の表面側には、コネクタ部 1 0 5が設けられている。このコネクタ部 1 0 5には、ケーブル 1 0 1の端部に設けられたコネクタピース

0 1 0 6が着脱自在に取り付けられており、コネクタピース 1 0 6をコネクタ部 1 0 5から外すことにより、本装置を通常の腕時計やストップウォッチとして用いることができる。なお、コネクタ部 1 0 5を保護する目的から、ケーブル 1 0 1 とセンサュニッ卜 1 0 2をコネクタ部 1 0 5から外した状態では、所定のコネク夕カバーを装着する。このコネクタカバーは、コネクタピース 1 0 6と同様に構成された部品から電極部などを除いたものが用いられる。

このように構成されたコネクタ構造によれば、コネクタ部 1 0 5が使用者から見て手前側に配置されることとなり、使用者にしてみれば操作が簡単になる。また、コネクタ部 1 0 5力装置本体 1 0 0から腕時計の 3時の方向に張り出さないために、運動中に使用者が手首を自由に動かすことができ、使用者が運動中に転んだとしても、手の甲がコネクタ部 1 0 5にぶつからない。

なお、図 3におけるその他の部品については、図 4を参照して、以下に詳細に説明することとする。

図 4は、本態様における装置本体 1 0 0の詳細を、ケーブル 1 0 1やリストバンド 1 0 3を外した状態で示したものである。ここで、同図において、図 3と同一の部品には同一の符号を付してあり、ここではその説明を省略する。

この図において、装置本体 1 0 0は樹脂製の時計ケース 1 0 7を具備している。時計ケース 1 0 7の表面には，現在時刻や日付に加えて、脈拍数などの脈波情報をデジタル表示するための液晶表示部 1 0 8が設けられている。この液晶表示部 1 0 8は、表示面の左上側に位置する第 1のセグメント表示領域 1 0 8 -1、右上側に位置する第 2のセグメント領域 1 0 8 -2、右下側に位置する第 3のセグメン卜領域 1 0 8 -3、左下側に位置するドッ卜表示領域 1 0 8 - Dから構成されている。ここで、第 1のセグメン卜領域 1 0 8 -1には、日付，曜日，現在時刻などが表示される。また、第 2のセグメント領域 1 0 8 - 2には、各種の時間測定を実施するにあたって経過時問などが表示される。また、第 3のセグメント領域 1 0 8 -3 には、脈波の測定において計測された脈拍数などが表示される。さらに、ドット表示領域 1 0 8 -Dには各種の情報をグラフィック表示することが可能であって、ある時点において本装置がどのようなモードにあるかを表わすモード表示，脈波の原波形速度脈波波形 Z加速度脈波波形の表示. 脈拍数の時問的変化の棒グラフ表示などの様々な表示が可能である。

なお、上記のモードには、健康状態管理装置としての使用する本来のモードのほかに、時刻や日付を設定するためのモード，ストップウォッチとして使用するためのモードなどがある。

一方、時計ケース 1 0 7の内部には、脈拍数の変化などを液晶表示部 1 0 8で表示するための信号処理等を行う制御部 1 0 9が内蔵されている。この制御部 1 0 9は、計時を行うための時計回路を含んでおり、液晶表示部 1 0 8には、通常の時刻表示のほかに、ストップウォッチとして動作するモードにおいてはラップタイム，スプリットタイムなどの表示もなされる。

他方、時計ケース 1 0 7の外周部と表面部には、ボタンスィッチ 1 1 1〜1 1 7が設けられている。

腕時計の 2時の方向にあるボタンスィッチ 1 1 1を押すと、当該ボタンの押下時点から 1時間を経過した時にアラーム音が発生する。また、腕時計の 4時の方向にあるボタンスィッチ 1 1 2は、本装置が通常の時計として有している各種モ一ドの切り換えを指示するためのものである。

腕時計の 1 1時方向にあるボタンスィッチ 1 1 3を押すと、液晶表示部 1 0 8 の E L (Electro Luminescence) バックライトが例えば 3秒間点灯して、しかる後に、自動的に消灯する。また、腕時計の 8時方向にあるボタンスィッチ 1 1 4 は、ドット表示領域 1 () 8 -Dに表示すべきグラフィック表示の種類を切り換えるためのものである。また、腕時計の 7時方向にあるボタンスィッチ 1 1 5を押すことによって、時刻，日付を修正するモードにおいて、時分秒，年月日， 1 2 Z 2 4時問表示切り換えの何れを設定するのかを切り換えることができる。

液晶表示部 1 0 8の下側に位置するボタンスィッチ 1 1 6は、上記の時刻，日付を修正するにあたって設定値を 1ずつ繰り下げるのに使用されるほか、ラップを計測する場合において、各ラップを C P U 1へ教示するためのスィッチとしても使用される。また，液晶表示部 1 0 8の上側に位置するボタンスィッチ 1 ] 7 は、健康状態管理装置としての動作を開始ノ停止する指示を行うために使用される。また、このボタンスィッチは、上記の時刻，日付の修正モードにおいて設定値を 1ずつ繰り上げるのに使用され、さらに、各種の経過時間測定の開始/停止 1 の指示を行うためにも使用される。

また、本装置の電源として用意されているのは、時計ケース 1 0 7に内蔵されたボタン形の電池 1 1 8であって、図 3に示すケーブル 1 0 1は電池 1 1 8カらセンサュニット 1 0 2に電力を供給し、センサュニット 1 0 2の検出結果を制御部 1 0 9に送出する役割を果たしている。

また、本装置においては、装置が備える機能を増やすに伴って、装置本体 1 0 0を大型化する必要が生じてくる。しかし、装置本体 1 0 0は腕に装着されるという制約があるために、装置本体 1 0 0を腕時計の 6時の方向や 1 2時の方向には拡大することができない。そこで、本態様においては、腕時計の 3時の方向及び 9時の方向における長さ寸法が、 6時の方向及び 1 2時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計ケース 1 0 7を用いることとしている。

また、本態様では、リストバンド 1 0 3を 3時の方向側に偏った位置で時計ケース 1 0 7に接続している。さらに、リストバンド 1 0 3から見た場合に、腕時計の 9時の方向に大きな張り出し部分 1 1 9を有する力かかる大きな張り出し部分は、腕時計の 3時の方向には存在しない。従って、横長の時計ケース 1 0 7を用いたわりには、使用者が手首を曲げることができ、使用者が転んでも手の甲を時計ケース】 0 7にぶつけることがない。

また、時計ケース 1 0 7の内部には、電池 1 1 8に対して 9時の方向に、ブザ一として用いる偏平な圧電素子 1 2 0力配置されている。ここで、電池 1 1 8 は圧電素子 1 2 0に比較して重く、装置本体 1 0 0の重心位置は 3時の方向に偏った位置にある。しかるに、重心が偏っている側にリストバンド 1 0 3が接続されていることから、装置本体 1 0 0を安定した状態で腕に装着することができる。さらに、電池 1 1 8と圧電素子 1 2 0とを面方向に配置してあるため、装置本体 1 0 ϋを薄型化でき、腕時計の裏面部に電池蓋を設けることによって、使用者が電池 1 1 8を容易に交換することができる。

なお、図 1と図 3乃至図 4との対応であるが、図 4の制御部 1 0 9力、図 1の C P U 1， R OM 2 , R AM 3 , センサインターフェース 6 , 表示制御回路 8 . 時計回路 9に相当する。また、図 3のセンサユニット 1 0 2力図 1の脈波センサ 4 , 加速度センサ 5に相当し、図 3乃至図 4の液晶表示部 1 0 8力図 1の表示装置 7に相当する。

次に、上記構成による健康状態管理装置の動作を説明する。

まず、使用者は運動開始前において、本装置の機能を有効化するためにボタンスィッチ 1 1 7を押す。そうすると、脈波センサ 4と加速度センサ 5からそれぞれ脈波波形と加速度値とがセンサインターフェース 6へ送出され、デジタル信号に変換される。これと並行して、 C P U 1は、読み取った脈波の波形を表示制御回路 8へ送出して脈波の波形を表示装置 7上へ表示させる。これにより使用者は、例えば図 4の液晶表示部 1 0 8のドット表示領域 1 0 8-D上において、刻々と変化する脈波の波形をグラフィック表示により観察することができる。

続いて、 C P U 1は、ボタンスィツチ 1 1 7力押された後であって使用者が運動を開始する前に一度だけ安静時脈拍数を計測するようにする。ここで、 C P U 1は、使用者が運動をしているか否か（換言すれば、使用者が安静状態にあるか否力を、使用者の体動に伴う脈波センサ 4の動き力脈波の検出に悪影響を及ぼす程度にまで達しているかどうかにより判断する。すなわち、 C P U 1は、加速度センサ 5の出力値が所定値（一例を挙げれば、 0 . 1 G) を越えていれば、使用者が運動をしている状態（即ち、安静でない状態）にあるものと判断する。そして、このような状態においては脈波の検出が正しく実施できないので、 C P U 1は使用者に対して身体を動かさないように注意を促すためのメッセ一ジを表示装置 7上に表示させる。

そして、 C P U 1は、加速度センサ 5の出力値が所定値以下となると、使用者力運動をしていない状態（即ち、安静状態）にあるものと判断して、センサイン夕一フェース 6から脈波の波形を所定時間だけ読み取って R AM 3に格納した後、この期間内に取り込んだ脈波波形を波長単位に分割して波長の数をカウン卜し、これを 1分当たりに換算して脈拍数を算出する。そして、算出した脈拍数を安静時の脈拍数として R AM 3へ格納する。

次に、 C P U 1は R AM 3に格納された脈波波形の中から一波長分を読み取る。次いで、この波形に対して時間微分を 2回とり、図 1 5に示すごとき加速度脈波波形を求める。そして、 C P U 1は加速度脈波の波形の変曲点を求めてピーク a , b , ピークにバレイ dを決定し、各変曲点における振幅値を求める。なお、これらの変曲点は、加速度脈波の時間微分をとるなどの一般的な手法によつて求めることができる。また、算出された加速度脈波の波形や、該加速度脈波を求める過程で得られる速度脈波の波形を、表示装置 7にグラフィック表示するようにしても良い。

次いで、 CPU1は、バレイ b，ピーク c，バレイ dの各振幅値をピーク aの振幅値で正規化した値、つまり振幅比 b/a， c/a， clZa、を算出して算出結果を RAM 3へ格納する。ここで、これらの振幅比のうち、血液循環の状態を表わす指標としては、振幅比 d/ aが最も有用である。そこで、以後、本実施形態では原則として振幅比 dZ aだけを用いて説明する。なお、後述するように、より厳密には振幅比 d aと振幅比 c Z aとを用いるの力望ましレ、が、以下では最も簡便な方法として振幅比 dZ'aだけを用いた判定を行うものとする。

次に、 C PU 1は使用者に対してどの程度の運動をすべきかを指導する。そこでまず CPU 1は、上記のようにして求めた振幅比 d/ aと図 2 (b) に示したテ一ブルに基づいて、運動前の加速度脈波波形がパ夕一ン①〜⑥の何れに属するかを判定し、そのパターンの種類を運動前における加速度脈波波形のパターンとして RAM 3へ格納するとともに、当該パターンの種類を表示装置 7に表示する。しかるに、パターンの種類だけを告知されても、使用者にとってはわかりづらい面がある。そこで、例えばパターン③と決定された場合に、「健康状態が不十分になり始めています。」などという補助的なメッセ一ジを表示装置 7へ表示させるようにする。

次いで、得られた脈波のパターンに対応した運動強度の目標値，上限値，下限値およぴ1動時間の目標値とを R O M 2から読み出して R A M 3に格納するとともに、これらの値を表示装置 7上に表示させて、使用者に対し運動の目標を提示する。

次に、使用者が運動を開始すると、身体の動きが激しくなるにつれて加速度センサ 5の出力値が徐々に大きくなつてゆく。そして、ある時点から加速度センサ 5の出力値が上述した所定値を上回ると、 C P IJ 1は使用者の運動開始を認識する。すると、 CPU1は，時計回路 9から時刻を読み取って、運動開始時の時刻として RAM 3へ格衲するとともに、上記の目標運動時間だけ経過した時点で割り込みが発生するように時計回路 9へ設定を行う。また、 CPU 1は、運動中の総運動量を算出するために RAM 3上に設けた記憶域を「0」に初期化する。そして、使用者が運動をしている間、 CPU1は使用者の脈拍数と運動量を計測して運動の指導を行う。

そのために、まず CPU 1は、所定の時間間隔でセンサイン夕一フェース 6から脈波波形を読み取って使用者の脈拍数を算出する。そして、この脈拍数を表示情報へ変換して表示制御回路 8へ送出すると、脈拍数が表示装置 7上に表示される。また、 CPU 1は運動量の算出を行うが、ここでは運動量をカロリーで表示することとする。カロリーは近似的に「脈拍数と運動時間の積」で算出されるので、 C P U 1は、上記で求めた脈拍数と直前の脈拍数測定時から今回の脈拍数測定時までの経過時問を乗算して運動量を計算する。なお、運動量の算出にあたっては、直前の脈拍数と今回の脈拍数は異なるのが普通であるから、直前の脈拍数と今回の脈拍数の平均をとるなどしても良い。さらに、 CPU1は、前回までの総運動量に今回の運動量を加えることにより運動開始時からの総運動量を求める。そして、運動開始時からの総運動量と、直前の脈拍数測定時から今回の脈拍数測定時までの運動量とを RAM 3へ格納するとともに、これらを表示装置 7上にも表示する。また、運動量は「運動強度と運動時間の積」でも求められるから、これらの積で求めた運動量を、上述したカロリ一の代わりに表示しても良い。つまり、計測された脈拍数と運動強度は、次に示す周知のカルボーネの式を満足するから、予め 3に格納しておいた安静時の脈拍数と運動中に計測した脈拍数とから運動強度が算出でき、これから運動量が求められる。

計測された脈拍数 = (安静時の脈拍数） +

{(220—年齢）一安静時の脈拍数 } *運動強度 … (1) この式における「運動強度」が 80%程度となるとかなりきつい運動と言え、 50 %程度であってもややきつい運動であると言える。なお、この式の「年齢」については、図示を省略した入力手段により使用者が指定した年齢が、予め RA M3 ヒに格納されている。

一方、 CPIJ1は、計測された脈拍数から（1) 式によって算出される運動強度が、上述した運動強度の上限値と下限値で決まる範囲を逸脱していないかどうかを調べる。そして、上限値を上回っているのであれば、もう少し運動を軽くするように指示し、他方、下限値を下回っているのであればもう少し運動の強さを増すように指示を出す。

以上のように、脈拍数と運動量を表示装置 7へ表示することで実施する運動を使用者自身が加減できるようにするとともに、適正な運動強度で運動がなされているかが調べられ、過度に強い運動をしたり効果的でない運動を漫然と行うことなく、適度な運動強度となるような監視がなされる。

そして、上記の目標とした運動時間力経過して時計回路 9から割り込みが入ると、 CPU 1は運動を終えるように使用者へ指示を出す。すると、使用者はすぐに運動を止めるか或いは区切りの良いところで運動を止めるので、加速度センサ 5の出力値が徐々に低下してゆく。他方、 CPU1は、加速度センサ 5の出力値を監視しているので、出力値が再び上述した所定値以下となったことを検出して、使用者が実際に運動を中断したことを認識する。

次に、 CPU 1は、運動開始前と同様の手順にしたがって振幅比 dZaを算出するとともに、現時点の時刻を時計回路 9から読み出して運動終了の時刻とし、これらの値を RAM3へ格納する。さらに、 CPU 1は運動開始時刻と運動終了時刻から正味の運動時間を算出して同様に RAM 3へ格納する。

次で、 CPU1は、運動前の振幅比 d Z a，運動後の振幅比 d z a，運動中の総運動量，正味の運動時間を使用者のボタンスィツチの操作にしたがって表示装置 7へ表示する。また、 CPU 1は、運動強度の目標値及び運動時間の目標値から運動量の目標値を求め、実測による総運動量がこの目標値を中心とした所定の範囲内に存在するかどうかを調べる。もし、運動量が適正でなければ、運動量の目標値とともにこの旨を使用者へ通知して、指示通りの運動が行われて t ょいことを知らせる。また CPU 1は、運動時間に関しても同様の処理を施し、目標値と実測値と力 ^著しく相違する場合はその旨を通知して使用者の注意を喚起させる。次に、 CPU1は、運動実施前と同様にして、運動後に測定した振幅比 d a の値が図 2 (b) に示す何れのパターンに厲するかを決定して、運動後におけるパターンの種類を表示装置 7に表示させる。さらに、運動前のパターンと運動後のパターンを比較した結果、パターンが①側へ変化しており状態に改善が見られるのであれば、「健康状態が改善されてきています。」などと言うメッセージを表示装置 7上に表示させる。他方、パターンが⑥側へ変化しており状態が悪化している場合は、それ以上の運動が好ましくないことも考えられるので、運動を中止して必要であれば医師の診断を仰ぐように、使用者へ瞀告をおこなう。

このような警告がない場合で、例えば、使用者がイン夕一バルトレーニングを実施中であってこれ以後も引き続いて運動を行うのであれば、運動後において求めたパターン（すなわち振幅比 cl / a ) を、これから行う運動についての運動実施前のパターン（振幅比 d Z a ) として設定する。そして、このパターン（振幅比 d / a ) から新たな目標値が設定され、引き続き運動の指導がなされる。その後、使用者が必要な運動をすベて終えた時点でボタンスィッチ 1 1 7を再度押下すれば、これを C P U 1は運動が終了したもの判断して、以後は運動の指導を停止する。

他方、使用者が翌日以降に運動を行うのであれば、一旦ボタンスィッチ 1 1 7 を押して運動の指導を中止させる。そして、後日に再び運動を行う際，上記と同様の手順にしたがえば、その日の健康状態に応じた加速度脈波のパターンが決定されて、当該パターンに対応する運動の目標値に則った運動の指導が行われる。以上のようにして、適正な運動を指導して使用者の健康状態を良好な状態へ移行させてゆくことができる。

なお、上記実施形態においては、運動の前後を含めて、計測した脈拍数を表示装置 7へ常時表示するようにしても良い。

また、使用者の実施した運動を評価する手法としては、以下に述べるようなものも考えられる。

図 8は、使用者が実施した運動の運動量と、運動の前後における振幅比 d Z a の変化率との関係の一例を示したものである。この図に示すように、運動量が少ない場合には、振幅比〔1 ./ aの変化率は小さく、概ね + 5 %未満の値が得られる (図 8の" I " の領域)。次に、これよりも運動量を多くしてゆくと、振幅比（し / aの変化率は徐々に上昇して + 5 %を越えるようになり、その後は、ある時点から該変化率が下降を始め、振幅比 cl /' aの変化率がび + 5 %程度となる（図 8 の" I I " の領域）。次いで、運動鲎をもっと増やすと、振幅比 c! Z aの変化率はさらに下降して + 5%を下回り、 — 10%程度まで下降する（図 8の" I I I" の領域)。さらに運動量を増やしてゆくと、振幅比 d/ aの変化率はさらに下降して、一 10 %を下回るようになる（図 8の" I V" の領域)。

C P U 1は、上述した運動量と振幅比 dノ aの変化率との関係をもとに運動の評価を行う。そのために、 CPU1は、運動後の振幅比 dZ aと運動前の振幅比 dZ aとの差分を求め、この差分を運動前の振幅比 dZ aで除して、振幅比 dZ aの変化率を算出する。そして、得られた振幅比 dZaの変化率と運動中に計測された運動量とを図 8のグラフにプロッ卜した場合に、このプロッ卜が領域 1〜 I Vの何れの領域に位置するかに応じて評価を下す。

すなわち、図 8の" I "の領域に存在すれば、実施した運動が弱すぎたものと評価し、図 8の" I I" の領域に存在すれば運動力 ¾1度であつたと評価し、図 8の" I I I" の領域に存在すれば運動がやや強かったものと評価し、図 8の" I V" の領域に存在すれば運動が強すぎたと評価する。そして、この評価結果をもとに、領域し I I， I I I， I Vの各々の場合について、それぞれ「運動が軽すぎます」，「丁度良い運動です」，「運動がやや強い状態です」 ,「運動が強すぎます」などというメッセージを表示装置 7上へ表示させて、評価結果を使用者へ告知する。なお、前述したように、上記では振幅比 dZaだけを用いた場合について説明した力振幅比 d Z aと振幅比 c Z aとを参照した評価方法を用いることによって、いっそう高い精度で運動の評価を行うことが可能となる。つまり、例えば、振幅比 d/'aの値が 20 ¾'であれば、図 2 (b) から、加速度脈波の波形がパターン ②に属するものと決定することができる。一方、振幅比 dZaの値が 80%であれば、パターン④〜⑥の何れかに属することまでは特定できるので、これらのパターンのうちの何れのパターンであるかを絞り込むために、さらに振幅比 c Za の値を参照する。いま、振幅比 c/aの値が例えば 30 %であれば、図 2 (b) から、加速度脈波の波形がパターン⑤に厲するものと決定することができる。また、運動の目標値としては上述した運動強度や運動時問以外にもいろいろ考えられる力例を挙げればカロリーの消費量が考えられる。 CPし' ]は、運動開始前にカロリーの目標値を設定することとし、運動中は、脈拍数を測定する各時点において力口リ一消費量を算出するとともに、運動開始時からの力口リ一消費量を積算して R AM 3へ格納するようにして、この積算値が設定した目標値を越えた時点で使用者へ通知するようにするものである。

〈第 2実施形態〉

近年、心拍変動から得られるパワースペクトルなどの情報が心臓病，中枢神経疾患，末梢神経疾患，糖尿病，高血圧，脳血管障害，突然死などの様々な疾病の診断，治療に用いられ始めてきている。このようなことから、本実施形態では、心拍変動のゆらぎに対応する脈波のゆらぎの解析から L F， H F , R R 5 0の各指標を得て、これらを使用者の身体の状態を表わす指標として用いることとする。そこでまず、これら指標の意味について説明する。

心電図において、ある心拍の R波と次の心拍の R波との時間間隔は R R間隔と呼ばれており、人体における自律神経機能の指標となる数値である。図 9は、心電図における心拍と、これら心拍の波形から得られる R R間隔を図示したものである。同図からも見て取れるように、心電図の測定結果の解析から R R間隔が時間の推移とともに変動することが知られている。

一方、橈骨動脈部などで測定される血圧の変動は、収縮期血圧および拡張期血圧のー拍毎の変動として定義され、心電図における R R間隔の変動と対応している。図 1 0は、心電図と血圧との関係を示したものである。この図からわかるように、ー拍毎の収縮期および拡張期の血圧は、各 R R間隔における動脈圧の最大値および該最大値の直前に見られる極小値として測定される。

これら心拍変動或いは血圧変動のスぺクトル分析を行うことで、これらの変動が複数の周波数の波から構成されていることがわかる。これらの波は以下に示す 3種類の変動成分に区分される。

'呼吸に一致した変動である H F (High Frequency) 成分

• 1 0秒前後の周期で変動する L F (Low Frequency) 成分

•測定限界よりも低い周波数で変動する卜レンド（Trend)

これら成分を得るには、まず、測定した脈波の各々について、隣接する脈波と脈波の間の R R間隔を求めて、得られた R R間隔の離散値を適当な方法（たとえば 3次のスプライン補間）により補間する（図 9を参照)。そして、補間後の曲線に F F T (高速フーリエ変換）処理を施してスペクトル分析を行うことで、上記の変動成分を周波数軸上のピークとして取り出すことが可能となる。図 1 1 (a) は、測定した脈波の RR間隔の変動波形、および、該変動波形を上記 3つの周波数成分に分解した場合の各変動成分の波形を示している。また図 1 1 (b) は、同図（a) に示した RR間隔の変動波形に対するスペクトル分析の結果である。この図からわかるように、 0. 07Hz付近， 0. 25Hz付近の 2つの周波数においてピークが見られる。前者が LF成分であり後者が HF成分である。なお、トレンドの成分は測定限界以下であるため図からは読み取れない。

L F成分は交感神経の活動に関係しており、本成分の振幅が大きいほど緊張の傾向にある。一方、 HF成分は副交感神経の活動に関係しており、本成分の振幅が大きいほどリラックスの傾向にある。

L F成分および HF成分の振幅値には個人差があるので、このことを考慮した場合、 LF成分と HF成分の振幅比である「LF/HF」が人体の状態の推定に有用である。そして、上述した LF成分と HF成分の特質から、「LF/HF」の値が大きいほど緊張の傾向にあり、「LFZHF」の値が小さいほどリラックスの傾向にあること力導かれる。

一方、 RR 50とは、所定時間（例えば 1分間）の脈波の測定において、連続する 2心拍の RR間隔の絶対値が 50ミリ秒以上変動した個数で定義される。 R R 50の値が大きいほど人体の状態は鎮静状態にあり、 R R 50の値が小さいほど興奮状態にあること力知られている。

ところで、使用者の身体の状態とこれらの指標との間には相関関係が存在している。

強化卜レーニングを実施させて、副交感神経の機能を低下させ交感神経優位の状態とすることによって、上述したような疾病を抱える患者の身体の状態に類似した状況を作り出すことができる。そして、強化トレーニングを中止した後の身体の回復期に上記の指標の変化を観察してみると、例えば、 HF成分は Ε]が経つにつれて増加する傾向を示し、他方、「LF/HF」の値はロ增しに減少する傾向が見られる。

つまり、身体の状態が回復してゆくにつれて、 HF成分或いは「LFZHFj の値は、緊張した状態を示す値からリラックスした状態を示す値へと増加或いは減少してゆく。したがって、 H F成分や「L F ZH F」のみならず L F成分や R R 5 0も含め、これら各指標の値の増減を観察することで人体の状態の良否を判定できるという推定が成り立ち、これら指標を上述した振幅比 d Z aの代わりに用いることができるものと考えられる。

次に、本実施形態による健康状態管理装置について説明する。本実施形態では第 1実施形態における振幅比 d Z aの代わりに上記 4つの指標のうちの 1つを用いる形態であって、その装置構成は第 1実施形態と同じものである。そこで、以下、本実施形態に特有の動作を中心に装置の動作を説明することとする。

なお，上記の実施形態では、加速度脈波波形を 6つのパターンに分類することとしたが、本実施形態では、これら指標の値をその値に応じて幾つかのグレードに分けることとし、それぞれのグレード毎に予め運動強度の目標値と上限値と下限値，運動時間の目標値を R OM 2に設定しておくこととする。

運動実施前に使用者がボタンスィッチ 1 1 7を押下するのを契機として、 C P U 1は加速度センサ 5の出力値をチェックし、使用者が安静状態にあるかどうかを確認してから安静時の脈拍数を一度だけ計測して、計測値を R AM 3へ格納する。次に、 C P U 1は脈波波形を取り込んで、該脈波波形をもとに上記の 4つの指標を算出する。そこで以下、この処理を詳述する。

まず、 C P U 1は脈波の波形から極大点を抽出するために、脈波の波形に対して時問微分をとり、時間微分値がゼロの時刻を求めて波形が極点をとる時刻をすベて求める。次いで、各時刻の極点力 S極大 '極小のいずれであるのかを、該極点の近傍の波形の傾斜（すなわち時間微分値）から決定する。たとえば、ある極点に対して、該極点よりも以前の所定時間分につき波形の傾斜の移動平均を算出する。この移動平均が正であれば該極点は極大であり、負であれば極小であることがわかる。

次に、 C P U 1は抽出した極大点の各々について該極大点の直前に存在する極小点を求める。そして、極大点および極小点における脈波の振幅を R AM 3から読み出して両者の振幅差を求め、この差が所定値以上であれば該極大点の時刻を脈波のピークとする。そして、取り込んだ全ての脈波波形に対してこのピークの検出処理を行ったのち、隣接する 2つのピークの時刻をもとに両者の時間間隔 (心拍における RR間隔に相当する）を計算する。

上記で得られた RR間隔の値は時間軸上で離散的であるため、隣接する R R間隔の間を適当な補間方法により補間して、図 11 (a) に示すごとき曲線を得る。次いで、補間後の曲線に対して F FT処理を施して、図 1 1 (b) に示すようなスぺクトルを得る。そこで、脈波の波形に対して実施したのと同様の極大判別処理を適用して、このスぺクトルにおける極大値と該極大値に対応する周波数を求めて、低い周波数領域で得られた極大値を LF成分，高い周波数で得られた極大値を HF成分とし、各成分の振幅を求めて両者の振幅比「LFZHF」を算出する。さらに、 CPU1は、上記で得られた RR間隔をもとにして隣接する RR間隔の時問差を順次求め、その各々にっき該時間差が 50ミリ秒を越えるかどうかを調べる。そして、これに該当する個数を数えて RR 50とする。

次に、 CPU 1は使用者に対し、これから実施すべき運動についての指示を行う。そこでまず、 C PU 1は上記のようにして求めた指標の値が何れのグレードに属するかを決定する。そして、決定されたグレードと指標の値とを RAM3へ格納するとともに表示装置 7上に表示したのち、当該グレードに対応した運動強度の目標値と上限値と下限値及び運動時間の目標値を R O M 2から読み出して R A M 3に格納するとともに表示装置 7に表示して、運動の目標値を使用者へ提示する。次に、使用者が運動を開始すると、これを認識した CPU 1は運動開始時の時刻を R A M 3へ格納するとともに、目標運動時間を時計回路 9へ設定したのち、第 1実施形態同様に、運動中は脈拍数と運動量とを計測して運動の指導を行う。すなわち、 C PU 1は、前回脈拍数測定時から今回脈拍数測定時までの運動量と脈拍数とを算出して運動開始時からの総運動量を求め、これらの値を RAM 3に格納するとともに表示装置 7に表示させる。さらに、 CPU1は（1) 式から算出した運動強度が上限値と下限値で決まる範囲内にあるかどうかを調べて使用者へ適宜運動強度に関する指示を出す。

そして、目標の運動時間が経過して時計回路 9から割り込みが入ると、 CPU 1は運動の終了を使用者へ指示し、加速度センサ 5の出力を監視して使用者が実際に運動を止めるのを待ち合わせる。次いで、 C PU 1は運動開始前と同様に各指標を算出するとともに、運動終了の時刻を時計回路 9から読み取り、正味の運動時間を算出して、これらの値を全て R AM 3へ格納するとともに表示装置 7に表示させる。また、 C P U 1は、いま行った運動に対する総運動量と運動時間がそれぞれの目標値から所定の範囲内に存在するかどうかを調べ、もし指示通りの運動が行われていないのであればこの旨を使用者へ知らせる。

次に、 C P U 1は、運動実施前と同様に、運動後の指標の値が何れのグレードに属するかを判定して、得られたグレードと指標の値とを表示装置 7に表示させる。さらに、運動前後における指標の値を比較して、状態に改善が見られたのであればその旨のメッセージを表示させる一方、状態が悪化してしまっていれば、運動を中止して医師の診断を仰ぐように警告を行う。

ここで、状態が改善されたか悪化したかの判断基準についてであるが、 L F或いは「L F /H F」の場合は、運動したことによって値が減少していれば改善されたものとし、増加していれば悪化したものと見なす。一方、！或ぃは1^ 1¾ 5 0の場合は、減少していれば悪化しているものとし、増加していれば改善されたものと見なす。

そして、使用者がこれ以後も引き続いて運動を行うのであれば、運動後に求めたグレードを、これから行う運動の運動実施前のグレードとして設定し、当該グレードから新たな目標値を得て運動の指導を継続して行う。

なお、以上の説明では、 4つの指標の何れか 1つを用いることとしたが、これら指標の幾つかを総合的に勘案するようにしても良い。

〈第 3実施形態〉

本実施形態は、第 1実施形態において説明した健康状態管理装置を一部変形した形態である。すなわち第 1実施形態では、使用者が安静状態にあるか否かを、装置（より詳細に言えば C P U 1 ) が加速度センサ 5の測定結果に基づいて自動的に判別していた。これに対し、本実施形態では、使用者自らが安静状態にあるかど όかを判断してこの旨を装置へ指示するようにしたものである。

また、前述したように、第 1実施形態における動作モードは大きく分けて 2種のモードから構成されていた。つまり、健康状態管理装置として動作するモードと、時刻や日付を設定したりストップウォッチとして使用するといつた普通の時計として用いるモードの 2つのモードである。これに対し、本実施形態において

3G は、動作モードとして 3種類のモ一ドが設けられている。

第 1のモードは、健康状態管理装置として機能しないモードであって、装置を腕時計に組み込んだ場合であれば、通常の時計として機能するモードである。また、残りの 2つのモードは健康状態管理装置として機能するモードである。すなわち、第 2のモードは脈波測定モードであって、使用者が安静状態にあることを前提に、使用者の運動実施前或いは運動実施後において脈波を計測して解析を行うためのモードである。さらに、第 3のモードは脈拍測定モードであって、使用者が運動をしている最中に脈拍数を測定して運動の指導を行うためのモードである。

そして、これら 3種類のモード間の切り換えは、前述したボタンスィッチ 1 1 7を用いて使用者が手動で行う。ここで、第 1実施形態におけるボタンスィッチ 1 1 7は健康状態管理装置としての動作を開始 Z停止するためのスィッチであつた。これに対し、本実施形態におけるボタンスィッチ 1 1 7は上記の 3種類のモードをサイクリックに切り換えるためのボタンスィツチとして機能する。つまり、ボタンスィッチ 1 1 7を押下する度に、第 1→第 2—第 3—第 1の如くモードが循環的に遷移してゆく。なお、モードの切り換えを行っている最中はモードが確定しないようになっており：使用者は所望のモードになるまでボタンスイツチ 1 1 7を繰り返し押下すれば良い。

さらに、上記の説明から明らかなように、第 1実施形態における加速度センサ 5を用いた安静状態の判断を、本実施形態では使用者自身が行っているために、本実施形態では本質的に加速度センサ 5が不要となっている。

次に、本実施形態による健康状態管理装置の動作を概説する。

まず、使用者は運動開始前において、脈波センサ 4力動かないように注意しつつボタンスィッチ 1 1 7を操作して装置を脈波測定モードへ設定する。これにより、 C P U 1はセンサインタ一フェース 6から脈波波形を所定時間読み取り、読み取った脈波波形から安静時の脈拍数を算出して R AM 3へ格納する。

次いで、 C P U 1は脈波波形を一波形分読み取り、加速度脈波波形を求めてピーク a , バレイ b , ピークバレイ dを決定して振幅比 d Z aを算出するとともに、この振幅比 d Z aから加速度脈波波形のパターンを決定し、これらの値を R AM 3へ格納する。次に、このパターンに対応する運動の目標値を R O M 2 から読み出して R AM 3に格納するとともに、これらの値を表示装置 7に表示する。その際、運動前における脈波測定が完了した旨のメッセ一ジを一緒に表示装置 7に表示する。

すると、当該メッセージを確認した使用者は、ボタンスィッチ 1 1 7を操作して装置を脈拍測定モードへ設定するので、これを契機に C P U 1は時計回路 9から運動開始時刻を読み取って R AM 3へ格納するとともに、時計回路 9へ運動時間の設定を行う。一方、ボタンスィッチ 1 1 7を操作した使用者が運動を開始すると、使用者の運動中、 C P U 1は脈拍数と運動量を計測して、第 1実施形態と同様に運動の指導を行う。

その後、時計回路 9から割り込みが入ると、 C P U 1は運動を止めるように使用者へ指示する。この指示に従って運動を止めると、使用者はボタンスィッチ 1 1 7を操作して装置を再び脈波測定モードへ切り換える。これにより、 C P U 1 は、運動終了時刻を読み取って正味の運動時間を算出してこれらを R AM 3に格納する。さらに C P U 1は、今回の脈波測定モードが運動後の脈波測定のためであることを認識し、運動開始前と同様の手順に従って、取り込んだ脈波波形から振幅比 d Z aを算出するとともに、加速度脈波のパターンを決定して、これらの値を R AM 3へ格納する。

次ゝで、 C P U 1は、運動前の振幅比 d / a , 運動後の振幅比 d / a , 運動中の総運動量を表示装置 7へ表示するとともに、運動量及び運動時間が適正であつたかどうかを調べて、必要に応じ使用者へ警告を行う。また、運動前後における加速脈波波形のパターンの変化状態を調べて、状態の改善あるいは悪化の程度に応じた指示を適宜使用者に対して行う。

これ以後は、上記と同様であって、使用者は安静時脈拍数が測定できるように呼吸を整えたのち、運動開始前の脈波測定の動作から上述した動作を繰り返す。なお、不注意により使用者の身体が動いてしまって、脈波測定モードにおける測定に支障をきたす場合も考えられなくはない。そこで、このような場合も考慮して加速度センサ 5を補助的に用いることとしても良い。すなわち、 C P U 1は運動前及び運動後の脈波の測定中において、加速度センサ 5の出力を定期的に読み取り、万一使用者の身体が動いていることを検出した場合、表示装置 7 .ヒに警告メッセージを表示するか装置に内蔵したアラームを用いて音で警告を発するなどすれば良い。

また、運動前の脈波測定と運動後の脈波測定を別々のモ一ドとして設けることとして、運動の前後に応じて使用者がこれら 2つのモードの何れか 1つを選択するようにしても良い。

さらに、本実施形態は第 1実施形態に適用するものとして説明したが、振幅比 d /' aを L F， H F，「L F /H F」， R R 5 0で置き換えれば、第 2実施形態にも当然に適用可能である。

〈第 4実施形態〉

次に、上記構成による健康状態管理装置をリハビリテーション（以下、リハビリと称する）の指導に応用した形態を、加速度脈波から得られる振幅比 c! Z aを用いた場合について説明する。

通常、リハビリは幾つかの段階から成り、治療が進むに従ってより強度の運動が課された段階へと移行してゆき、それにつれて患者の状態が改善してゆくようになっている。本実施形態は、このようなリハビリ対象者への運動の指導を付き添い人の介在なしに自動的に行うようにするものである。

本実施形態において、図 1の R O 1 2には、リハビリの段階毎に振幅比 d Z a 等の「標準的な」目標値が格納されるとともに、振幅比の値に対応して当該振幅比を有する身体の状態を達成するために適当と考えられる運動強度の目標値，上限値，下限値および運動時間の目標値が格納されている。

まず、リハビリを開始するにあたっての準備を行う。すなわち、 C P U 1は患者の脈波を取り込み、加速度脈波を求めて各振幅比を求めるとともに、安静時の脈拍数を算出する。以下に述べるように、これらの値はリハビリを実施する当日のリハビリ対象者の状態を表わしている。そこで、 R OM 2に格納されている振幅比の「標準的な」目標値を、測定した振幅比と安静時の脈拍数の値で補正し、リハビリ開始時点における患者の体調等に合致した目標振幅比を算出して、これを R AM 3へ格納する。次いで、この目標振幅比に対応した運動強度の目標値，上限値，下限値および運動時間の目標値を R OM 2から読み出し、目標振幅比とともに患者へ告知する。なお、標準振幅比の補正にあたっては、測定した振幅比と脈拍数の両方を使用しても良いし、何れかの情報だけを使用しても良い。

次に、 C P U 1はリハビリの開始を促すメッセージを表示装置 7へ表示させる。これにより、メッセージを見た患者が第 1段階の運動を開始する。そして C P U 1は、患者力 ¾1動中は脈拍数を測定して、測定した脈拍数から運動強度を算出し、上述した上限値と下限値の範囲内にあるかどうかをチェックして、適正な運動強度を維持するように適宜患者へ指示を行う。またその一方で、所定時間間隔で運動量を求めて積算してゆく。

そして、上記の目標運動時間を経過後に、 C P U 1力運動の終了を患者へ指示して患者が一旦運動を中断させると、 C P U 1は再び脈波を取り込んで運動後の振幅比を算出し、この段階における振幅比の目標値に達したかどうかを調べる。そして、目標値にいまだ達していなければ、測定値が目標値に達するまで、引き続き運動を行うように患者へ指示を出す。

他方、測定結果が現段階の運動の目標値に達した時点で、 C P U 1は次の段階の運動に移行することを促すメッセージを表示装置 7へ表示させるとともに、第 2 段階における新たな振幅比の標準的な目標値を R ΟΜ 2から読み出し、上記と同様に補正を行ったのち、補正後の振幅比の目標値に対応する新たな運動強度の目標値，上限値，下限値および運動時間の目標値を表示させる。これにより、患者は第 1段階の運動を終了させて、第 2段階の運動へ移行することができる。このようにして、患者は段階を追つてリハビリのメニューをこなしてゆくことができる。そして、全ての段階が完了した時点で、 C P U 1がリハビリ終了の旨のメッセ一ジを表示装置 7に表示させると、患者はリハビリを終わらせる。

なお、本実施形態では振幅比 d Z aを用いることとして説明した力これを L F , H F，「L F / H F」， R R 5 0で置き換えることも当然に可能である。

〈第 5実施形態〉

次に、上記構成による健康状態管理装置を、使用者が自らの健康管理に適用する場合について説明する。

C P U 1は、毎日、決められた測定時刻においてセンサインターフェース 6から脈波の取り込みを行う。ここで、本実施形態においては、 2時間おきに測定を実施するものとする。そして、第 1実施形態と同様の手順により、振幅比 d Z a 等を算出して、時計回路 9から読み取った時刻と共にこれら算出結果を RAM 3 へ格納する。なお、測定時刻において使用者が運動中であると振幅比の算出ができないが、その場合には、加速度センサ 5の出力を監視して、運動が終わるのを待ってから振幅比の算出を行うようにする。

一方、各測定時刻（例えば、午後 2時）で、 C P U 1は，過去所定期間（本実施形態では一週間）において同時刻（すなわち、午後 2時）に求めた振幅比をそれぞれ RAM 3から読み出して、これらの振幅比と現時点（すなわち、午後 2時）の振幅比とから移動平均を求める。そして、この移動平均を、現時点における振幅比と測定時刻と一緒にして R AM 3へ格納する。

次いで、前日の同時刻（すなわち、前日の午後 2時）に算出しておいた移動平均の値を R AM 3から読み出して、この移動平均の値を現時点の振幅比と比較する。そして、両者の差が一定値を越えたかどうかを調べ、一定値を越えていれば警告メッセージを表示装置 7へ表示させることで、現時点における状態が過去一週間の平均的な状態から逸脱したことがわかり、使用者に警告を与えることができる。なお、上記の説明では、脈波から得られた振幅比をそのまま使用することとした。しかるに、加速度センサ 5を活動量モニタと見なせば、使用者の体の動きと加速度脈波との間の相関関係を得ることができる。そこで、振幅比の算出にあたっては、この相関情報と加速度センサ 5の出力値とをもとにして、計測された振幅比の値を補正するようにしても良い。

また、 R AM 3に格納した過去所定期間（一週間，一ヶ月，一年など）の振幅比の推移を表示装置 7上にグラフ表示させて、血液循環の状態の変化を使用者へ告知することも可能である。

また、上記の説明では振幅比 d Z aを用いることとしたが、 L F , H F ,「L F /'H F」， R R 5 0を用いることも当然に可能である。

〈第 6実施形態〉

次に、本実施形態による運動支援装置の構成を説明する。図 1 9は、同装置の構成を示すブロック図であって、大きく分けて 2つのブロックから構成されている。第 1のブロックである携帯部 7 0は腕時計などの携帯機器に組み込まれ、運動の実施前及び実施後において次に述べる定置部 8 0と協同して加速度脈波の測定を行うとともに、運動を実施中は脈拍数を測定し、使用者に対して適宜運動の指導を行う。

これに対し、第 2のブロックである定置部 8 0は所謂パーソナルコンピュータであって、脈波の解析，運動の処方といった携帯部 7 0で処理するには負担が大きい複雑な処理を扱う。そして、図 1 9或いは図 2 4に示すように、携帯部 7 0 と定置部 8 0の間は着脱自在の通信ケーブル C Bによって接続されている。

また、これら携帯部 7 0，定置部 8 0の役割をより詳しく言うと、運動実施前には携帯部 7 0と定置部 8 0とを接続した状態で加速度脈波の測定を行うとともに、使用者に対してこれから実施する運動に関する処方を定置部 8 0側で行う。次に、運動中は定置部 8 0を切り離し、携帯部 7 0だけで脈拍数を測定し、処方された運動を忠実に遂行するように適宜指導を行う。そして運動実施後は、再び、携帯部 7 0と定置部 8 0とを接続して加速度脈波を測定するとともに、運動中に携帯部 7 0で測定したデータを定置部 8 0側へ転送し、これらデータをもとに定置部 8 0力使用者の健康状態を評価し、この評価結果に基づいた運動処方の調整を必要に応じて行う。

次に、携帯部 7 0を構成する各回路について説明を行う。なお、図 1 9において、 C P U 1は携帯部 7 0内部の各回路を制御する中枢部であって、その機能については後述する動作の項にて説明する。また、図 1 9において図 1の各部に相当する部分には同一の符号を付ける。

R OM (リードオンリ一メモリ） 5 0 2には C P U 1が実行する制御プロダラムゃ各種の制御データ等が格納されている。 R AM 3は、次に述べる脈波センサ 4から取り込んだ計測データ，当該計測データの取り込み時刻，取り込んだ脈波から算出される脈拍数，運動開始時点からの総運動量等が格納される。

脈波センサ 4は、使用者の手の指などに装着された光学式のセンサである。第 1実施形態と同様に、この脈波センサ 4の構造例として、発光ダイオードと、フォトトランジスタ等を用いた光センサとから構成したもの力考えられる。

センサインターフェイス 5 0 5は、脈波センサ 4の出力を所定時問間隔で取り込み、得られるアナログ信号をデジタル信号へ変換して出力する。

操作部 5 0 6は、使用者が携帯部 7 0に対して加速度脈波の測定指示，脈拍数測定指示等を行うためのもので、例えば腕時計に設けられたボタンスィツチ等で構成されている。

表示装置 7は例えば腕時計に設けられた液晶表示部であって、計測した脈拍数や運動開始時点からの総運動量のほか、これから実施する運動のための処方内容なども表示される。そのために、表示制御回路 8は CPU 1から表示情報を受け取り、これを表示装置 7に適したフォーマツトへ変換して表示装置 7上に表示を行う。

外部インターフェイス 509は、携帯部 70の外部に設置された定置部 80とのデータ交換を行うための回路であって、例えば携帯部 70と定置部 80との間をシリアル伝送で実現する場合は、シリアルデータとパラレルデータとを相互に変換する変換回路から構成される。

時計回路 10は、通常の計時機能を有するものであり、その出力は測定したデータの計測時刻として用いられる。さらに時計回路 10は、 CPU 1が予め設定した時刻に達した時点或いは C P U 1が予め設定した時間が経過した時点で、当該 CPU 1へ割り込み信号を送出する機能を有している。

次に、定置部 80を構成する各回路を説明する。 CPU (中央処理装置） 1 1 は定置部 80内部の &回路を制御する中枢部であって、その機能に関しては後述する動作の項にて説明する。ちなみに、この CPU1 1は、後述するように様々な解析処理を短時間に実行する必要があるため、携帯部 70に設けられた C P U 1に比べて高性能なものカ採用されている。

ROM 12には C PU 1 1が実行する制御プログラムや各種の制御データ等が格納されるほか、図 20ないし図 21に示されているような、望ましい運動を実現するための規準となる目標値が格納されている。

RAM (ランダムアクセスメモリ） 13は、 CPU1 1のための作業領域を提供するほか、携帯部 70からアップロードされた各種データ等が所定期間にわたって蓄積される。したがって、 RAMI 3は携帯部 70に設けた RAM 3に比較すると大容量の記憶素子から構成される。

キ一ボード 16は、定置部 80に対して使用者がコマンドを投入するための入力機器である。ディスプレイ装置 1 7はグラフィック表示が可能な出力機器であって、携帯部 7 0及び定置部 8 0で計測した様々な測定データのほか、種々のメッセージを表示する。そして、表示制御回路 8と同様、ディスプレイ制御回路 1 8はディスプレイ装置 1 7のためのコントローラである。

外部インターフェイス 1 9は、携帯部 7 0とのデータ交換を行う回路であって、外部インターフェイス 5 0 9と同様の回路構成となっている。

ところで、携帯部 7 0と定置部 8 0との接続の態様は、先に触れた図 2 4のようなものであり、定置部 8 0を構成するパソコンには通信ケーブル C Bを接続するためのコネクタ（図示略）が設けられている。なお、図 2 4では携帯部 7 0として図 3に示す腕時計の場合を図示してあるが、後に説明する図 5乃至図 7に示した態様であっても同様である。

携帯部 7 0を携帯機器に組み込むにあたっては幾つかの態様が考えられる。以下にその一例を示すが、これら以外の様々な携帯機器と組み合わせることも当然可能である。

まず、第 1の態様として、図 3に示すような腕時計と組み合わせた形態が挙げられる。この図に示すように、本態様における携帯部 7 0は、腕時計構造を有する装置本体 1 0 0，この装置本体 1 0 0に接続されたケーブル 1 0 1 , このケ一ブル 1 0 1の先端側に設けられたセンサュニット 1 0 2から構成されている。また、装置本体 1 0 0には腕時計の 1 2時方向から使用者の腕に巻き付いて、腕時計の 6時方向で固定されるリストバンド 1 0 3が取り付けられている。そして、装置本体ュ 0 0は、このリス卜バンド 1 0 3によって使用者の腕から着脱自在となっている。

第 1実施形態と同様に、センサュニッ卜 1 0 2は、センサ固定用バンド 1 0 4 によって遮光されており、使用者の人指し指の根元〜第 2指関節の間に装着されている。

一方、腕時計の 6時の方向の表面側には、コネクタ部 1 0 5 a及びコネク夕部 1 0 5 bが設けられている。コネクタ部 1 0 5 aには上述したセンサュニッ卜 1 0 2がケーブル 1 0 1を介して接続されており、一方、コネクタ部 1 0 1つは通信ケーカレ C Bを介して定置部 8 0に接続されている。また、これらコネクタ部 105 a, 105 bには、ケーブル 101，通信ケーブル C Bの端部に設けられたコネクタピース 106 a， 106bがそれぞれ着脱自在に取り付けられており、コネクタピース 106 a, 106 bをコネクタ部 105 a, 105 b力、ら取り外すことにより、携帯部 70を通常の腕時計やストップウォッチとして用いることができる。

さらに、コネクタ部 105 a, 105 bを保護する目的から、ケーブル 101，ケーブル C Bをそれぞれコネク夕部 105 a , 105 b力 >ら外した状態におしては、所定のコネクタカバ一を装着するようになっている。このコネクタカバーは、コネクタピース 106 a， 1 06 bと同様に構成された部品から電極部などを除いたものが用いられる。

そして、第 1実施形態で述べたように、このように構成されたコネクタ構造によれば、運動中に使用者が手首を自由に動かすことができ、仮に運動中に転んだ場合であっても使用者の手の甲がコネクタ部 105 a, 105 bにぶつかることはない。

他方、樹脂製の時計ケース 107の表面には、日付や時刻のほか脈拍数や運動量をデジ夕ル表示するための液晶表示部 108が設けられている。また、時計ケース 107の外周部と表面部には、ボタンスィッチが幾つか設けられている。これらのうち、腕時計の 6時方向にあるボタンスィッチ 1 14は、使用者が運動を開始/終了する場合に押下するものであって、実際のところ、このボタンスイッチは脈拍数の測定の開始 Z停止を指示するためにある。また、液晶表示部 1 08の12時方向に位置するボタンスィッチ 1 1 7は、携帯部 70から定置部 8 0に対して加速度脈波の測定を指示するためのボタンスィッチである。

また、本装置の電源として用意されているのは、時計ケース 1 07に内蔵されたボタン形の電池（図示省略）であり、ケーブル 10 ]はこの電池からセンサュニット 102に電力を供給し、センサュニッ卜 102の検出結果を装置本体 10 0側へ送出する役割を果たしている。

なお、図 19と図 3との対応である力図] 9の CPIJ1, ROM 502, R ΛΜ3. センサイン夕一フェイス 505，表示制御回路 8, 外部インタ一フェイス 509. 時計回路 10力すべて時計ケース 107の内部に組み込まれている。

■15 また、図 3のセンサユニット 1 0 2が図 1 9の脈波センサ 4に、図 3の各種ボタンスィツチが図 1 9の操作部 5 0 6に、図 3の液晶表示部 1 0 8が図 1 9の表示装置 7にそれぞれ相当する。

次に、上記構成による運動支援装置の動作を説明するが、ここでは図 2 4に示すように、センサを指の根元に取り付けるタイプの腕時計について説明を行うこととする。

まず初めに、使用者は健康づくりのための運動を開始するにあたって、これから行う運動の効果を見るために、運動開始前における加速度脈波の測定及び付随する脈波解折処理を実施する。

そこで使用者は携帯部 7 0と定置部 8 0を通信ケーブル C Bで接続し、脈波の測定に支障が出ないような安静状態にあることを確認したのち、ボタンスィッチ 1 1 7を押下して測定開始を指示する。これにより、加速度脈波の測定に加えて、以下説明するような処理が携帯部 7 0側でなされる。

まず、脈波センサ 4の検出した脈波波形がセンサインターフェイス 5 0 5へ送出されてデジタル信号へ変換されており、 C P U 1は、センサイン夕一フェイス 5 0 5から脈波波形を所定時間だけ読み取って順次 R AM 3へ格納してゆく。次いで、使用者の安静時の脈拍数が計測される。すなわち、 C P U 1は R AM 3に取り込んだ脈波波形を拍単位に分割して拍数をカウントし、このカウン卜値を 1分当たりに換算し、得られた値を安静時の脈拍数として R AM 3へ格納する。他方、後述するように運動の処方には使用者の年齢と性別が必要となる。そこで C P U 1は、使用者の年齢及び性別が未だ設定されていない場合は、これらの値の入力を促すメッセージを表示装置 7に表示させる。これに応じて、使用者は腕時計に設けられたボタンスィッチを操作し、操作部 5 0 6から年齢と性別を順次入力し、 C P U 1は入力された値を逐次 R ΛΜ 3へ格納する。

次いで、 C P U 1は、外部ィンターフェイス 5 0 9を介して、安静時の脈拍数，年齢. 性別，測定した脈波波形のデータを R AM 3から読み出して定置部 8 0側へ送出する。すると C P U l 1は、外部インターフェイス 1 9を経由して送られてきたこれらデ一夕を順に R AM ] 3へ格納してゆく。

続いて、 C P U 1 1は R AM 1 に格納された脈波波形の中から一拍分を読み

4G 取り、この波形に対して時間微分を 2回とり、図 15に示すごとき加速度脈波波形を求める。次いで、 CPU1 1は加速度脈波の波形の変曲点を求めてピーク a, バレイ b，ピークバレイ dを決定し、各変曲点における振幅値を求める。なお、これらの変曲点は、加速度脈波の時間微分をとるなどの一般的な手法によつて求めることができる。また、算出された加速度脈波の波形や、該加速度脈波を求める過程で得られる速度脈波の波形のデータをディスプレイ制御回路 18へ送出して、ディスプレイ装置 17上にこれらの波形をグラフィック表示するようにしても良い。

次いで、 CPU11は、バレイ b, ピーク c，バレイ dの各振幅値をピーク a の振幅値で正規化した値、つまり振幅比 bZa， c/a, cl / a , を算出して R AMI 3へ格納する。ここで、これらの振幅比のうち血液循環の状態を表わす指標としては振幅比 d , aが最も有用である。そこで、以後、本実施形態では原則として振幅比 d/ aだけを用いて説明する。ちなみに、後述するように、より厳密には振幅比 d Z aと振幅比 c Z aとを用いることがいっそう望ましいのではある力以下では最も簡便な方法として振幅比 dZ aだけを用いた場合を取り上げることとする。

次に、 CPU1 1は、上記のようにして求めた振幅比 d/aと図 2 (b) に示したテーブルに基づいて、加速度脈波波形がパターン①〜⑥の何れに属するかを判定し、そのパターンの種類を加速度脈波波形のパターンとして RAM 13へ格納する。また、 CPU 1 1は、 CPU 1と協同して、当該パターンの種類を表示装置 7に表示させる。しかるに、パターンの種類だけを告知されても、使用者にとってはわかりづらい面がある。そこで、例えばパターン③と決定された場合に、「健康状態が不十分になり始めています。」などという補助的なメッセージも携帯部 70側へ送出し、 CPU 1がこのメッセージを表示装置 7上へ表示させる。次に、 CPU 1 1は使用者がこれから実施する運動の処方を行う力初めは使用者の健康状態が不明なことから、 ROM12に格納されている標準的な目標値を用いる。すなわち、使用者が入力した年齢，性別から当該使用者が例えば 51 歳の男性であるとすれば、 1週間の合計運動時間として 150分，目標心拍数として 1 15が読み出される。なお、最大酸素摂取量といった使用者個人の運動能力が把握できているのであれば、最初の目標値の設定自体は医師などの専門家が行い、設定した値を使用者に指示してやるようにしても良いのは勿論である。次いで、 C P U 1 1は 1週間の合計運動時間の目標値から運動の頻度ならびに 1回の運動当たりの運動時間を決定するが、ここでは例えば週に 5日間， 1日に 2度の運動を行うように決定する。したがって、運動時間は 1回当たり 1 5分， 1日当たり 30分となり、上述した条件を満足する。さらに、 CPU 1 1は、運動中に測定される脈拍数が、いま決定した目標心拍数から逸脱しても問題なレと考えられる範囲を決定して、脈拍数の上限値及び下限値を算出する。

次いで、 CPU 1 1は、 1回当たりの運動時間，目標心拍数とその上下限値，運動の頻度（週に 5日間， 1日に 2度）の情報を RAM〗 3へ格納したのち、これらの値を携帯部 70側へ送出する。これにより、 CPU 1は送られたデータを順次 RAM 3へ格納する。

そして、以上の処理が全て完了すると、 CPIJ 1 1は、運動を実施するにあたっての事前設定がすべて終了した旨を携帯部 70側へ通知し、 C PU 1はこの旨のメッセージを表示装置 7上に表示させる。これに加えて、 CPU1は、実施すべき運動の内容（すなわち、 1週間に 5日間， 1 [Z12回の運動を目標心拍数 1 15で 1回当たり 15分間づっ実施するようにという旨の内容）を表示装置 7に表示させる。

すると、これを契機に使用者は通信ケーブル CBを携帯部 7 ϋ力 >ら取り外し、コネクタ部 105 a, 105 bにコネクタカバー 106 a， 106 bを取り付けておく。これにより、使用者は定置部 80の設置場所から他の場所へ自由に移動できるようになる。

その後、使用者は指示された運動を実施する。すなわち、使用者は携帯部 70 のボタンスィッチ 1 14を押下して装置に対して運動の開始を通知する。このボタン押下は操作部 506によって CPU 1へ伝達される。すると CPU 1は、時計回路 10から時刻を読み取り、運動開始時刻として R AM 3へ格钠するとともに、定置部 80から指示された 1回当たりの目標運動時問だけ絰過した時点で割り込みが発生するように時計回路 10へ設定を行う。

次に、使用者は運動を開始し、一方で、 CPIJ1は所定時間（例えば丄分間隔）間隔で割り込みを起こすように時計回路 10に設定を行い、使用者が運動を実施している間は、 1分毎に脈拍数と運動量の計測を行って、使用者に対して運動の指導を行う。以下、これらの処理について詳述する。

まず CPU 1は、運動中の総運動量を算出するために RAM 3上に設けた記憶域を「0」に初期化する。次に、割り込みが入る度に、 CPU 1は脈波をセンサインターフェイス 505から所定時間だけ RAM 3上に取り込み、上記と同様の手順で脈拍数を算出する。

次に、 CPU1は運動量の算出を行う力ここでは運動量をカロリーで表示することとする。カロリーは近似的に「脈拍数と運動時間の積」で算出されるので、 CPU1は、上記の手順に従って求めた脈拍数と直前の脈拍数測定時から今回の脈拍数測定時までの経過時間とを乗ずることによつて運動量を求めることができる。なお、運動量の算出にあたっては、直前の脈拍数と今回の脈拍数は異なるのが普通であるから、前回測定時の脈拍数と今回測定した脈拍数の平均をとるなどしても良い。

次いで、 C PU 1は、 RAM 3上に格納されている総運動量の格納場所の内容を読み出し、いま求めた運動量を加えて運動開始時から現時点までの総運動量として上記の格納場所へ書き戻す。さらに CPU 1は、以上のようにして求めた脈拍数と現時点までの総運動量とを、時計回路 10から読み取った測定時刻と一緒に RAM3へ格納するとともに、これらの値を表示装置 7に表示させる。

ところで、運動量は「運動強度と運動時間の積」でも求められるから、これを上述したカロリーの代わりに使用しても良い。つまり、計測された脈拍数と運動強度は、次に示す周知のカルボーネの式を満足するから、 RAM 3に格納されて t ^る安静時の脈拍数及び年齢と運動中に計測した脈拍数とから運動強度が算出でき、これから運動量が求められる。

計測される脈拍数 = (安静時の脈拍数） +

{(220 -年齢）安静時の脈拍数 } *運動強度 … （1) 次に、 CPU1は、計測した脈拍数が上述した目標心拍数の上下限値で決まる範囲を逸脱していないかどうかを調べる。そして、実測した脈拍数が上限値を上回っているのであればもう少し運動を軽くするように表示装置 7上に指示し、他方、実測した脈拍数が下限値を下回つてレ ^るのであればもう少し運動の強さを増すように指示を出す。

以上のように、脈拍数等を表示装置 7へ表示することで、実施する運動を使用者自身が加減できるようにするとともに、適正な脈拍数で運動がなされているかが調べられ、過度に強い運動をしたり効果的でない運動を漫然と行うことなく適度な運動の強さとなるような監視がなされる。

そして、予定していた運動時間が経過して時計回路 1 0から割り込みが入ると、 C P U 1は運動を終えるように使用者へ指示を出す。これにより、使用者はすぐに運動を止めるか或いは区切りの良いところで運動を止め、ボタンスィッチ 1 ュ 4を再度押下して運動が終了した旨を携帯部 7 0へ通知する。これにより、 C P U 1は時計回路 1 0から現時点の時刻を読み取って、運動終了時刻として R AM 3へ格納するとともに、上述した脈拍数等測定と運動の指導を終了させる。

次に、運動後における加速度脈波の測定を実施するため、使用者は携帯部 7 0 と定置部 8 0の問を通信ケーブル C Bで接続してから、ボタンスィッチ 1 1 7を押下する。すると C P U 1は、 R AM 3上に記憶された各測定時点における脈拍数と運動開始時点からの総運動量およびこれらの測定時刻，運動開始時刻，運動終了時刻を順に定置部 8 0へ送出し、これに同期して、 C P U 1 1は送られてきたデータを逐一 R AM I 3へ書き込んでゆく。

次に、 C P U 1 1は、運動中に計測された脈拍数を逐一検査して目標心拍数とその上下限値から逸脱した程度を調べる。また、運動開始時刻と運動終了時刻とから正味の運動時間を求めて、この値が目標運動時間から逸脱した程度を調べる。そして、これらの逸脱の程度力'著しい場合は、この旨を使用者へ通知して指示通りの運動が行われていないことを知らせるとともに、計測された脈拍数力既定の範囲を逸脱した回数，運動時間の実測値，運動時間の目標値をそれぞれ携帯部 7 0側へ転送して表示装置 7上に表示させる。

次いで C P U 1 1は、運動開始前と同様の手順に従って運動後における加速度脈波を計測する。そして、この結果から振幅比 d / aを算出して R AM 1 3へ格納するとともに、運動後に測定した振幅比 d Z _aのパターンの種類を決定して R AM 1 3へ格納し、パターンの種類を表示装置 7上に表示させる。さらに C P U 1 1は、運動前のパターンと運動後のパターンとを比較し、その結果、パターンが①側へ変化しており状態に改善が見られるか、或いはパターンが変化しておらず状態が維持されているのであれば、「健康状態が改善されてきています。」或いは「健康状態が維持されています。」などと言うメッセージを携帯部 7 0側へ送出して、これらメッセージを表示装置 7上に表示させる。なお、実際にはパターンの種類を比較するのではなく、振幅比 d Z aの値を直接比較するようにしても良いのはもちろんである。

一方、パターンが⑥側へ変化しており状態が悪化している場合は、その日の体調に対していま行った運動力過度のものであったものと言える。そこで、 C P U 1 1は、先に設定された目標心拍数， 1週間当たりの運動の頻度. 1回当たりの運動時間の各要素のうち、少なくとも 1つ以上の要素について運動が軽くなるような調整を行う。

一番簡便な方法としては、図 2 1に示す目標値のテーブル上で年齢階級を高年齢の方向へ 1段階だけシフトさせること力と考えられる。上述したように、例えば初期の目標値が 5 0代のものであれば、今度は 6 0代のものへ目標値を変更する。また、目標値を徐々に下げていった結果、最高年代である 6 0代のものになってしまった場合は、医師等に相談するように指導するか、あるいは、これ以後は 1 週間の合計目標時間を 1 0分ずつ減らすとともに、目標心拍数を 5ずつ下げてゆくようにすれば良い。

なお、目標値を上げる場合には上記とは正反対であり、 1週間の合計目標時間を 1 0分ずつ増やすとともに、目標心拍数を 5ずつ上げてゆくようにすれば良い。ちなみに、心拍数（脈拍数）と運動強度は（1 ) 式で定義される関係にあることから、目標心拍数を下げることは運動強度を軽くすることに相当する。また、これらの調整方法はあくまで一例であって、上記の 3つの要素を適宜組み台わせることで、目標値を如何ようにも調整することができる。

以上の処理が終了すると、新たな運動の目標値をもとに、運動実施前にあっては運動の処方，運動中にあっては運動の指導，運動実施後にあっては健康状態 - 運動内容の評価と目標値の再調整の処理力繰り返しなされてゆく。そして、以上のようなトレーニングを例えば 1 0週間実施した段階で、医師などの専門家が使

5丄用者自身の運動能力を再評価し、この評価結果をもとに新たな運動目標値の初期値を装置へ設定することになる。

このようにして、適正な運動処方と運動指導によって、無理せず安全に、使用者の健康状態を良好な状態へ移行させてゆくことができる。

なお、本装置では、キーボード 16から表示コマンドを投入することで、 CP U 1 1が RAMI 3に格納されている各種データをディスプレイ装置 17に表示させる。これらデータとしては、運動前の振幅比 dZ a, 運動後の振幅比 dZ a, 各測定時点における脈拍数及び運動開始時点からの総運動量，正味の運動時間，脈拍数の時間推移のグラフ表示，運動実施前および運動実施後にそれぞれ測定した脈波波形などがある。

図 8は、使用者が実施した運動開始時からの総運動量と、運動の前後における振幅比 dZ aの変化率との関係の一例を示したものである。この図に示すように、運動量が少ない場合には、振幅比 d Z aの変化率は小さく、概ね + 5 %未満の値が得られる（図 8の" I" の領域)。次に、これよりも運動量を多くしてゆくと、振幅比 d Z aの変化率は徐々に上昇して + 5 %を越えるようになり、その後は、ある時点から該変化率が下降を始め、振幅比 d/ aの変化率が再び + 5 %程度となる（図 8の" I I" の領域)。次いで、運動量をもっと増やすと、振幅比 ciZa の変化率はさらに下降して + 5%を下回り、一 1 0%程度まで下降する（図 8 の" I I I" の領域)。さらに運動量を増やしてゆくと、振幅比 dZaの変化率はさらに下降して、一 1 0%を下回るようになる（図 8の" I V" の領域)。

そこで C P U 1 1は、各測定時点における運動開始時点からの総運動量と振幅比 dZaの変化率との関係をもとに運動の評価を行う。そのために、 CPU 1 1 は運動後の振幅比 d / Άと運動前の振幅比 d / aとの差分を求め、この差分を運動前の振幅比 clZ aで除して振幅比 dZ aの変化率を算出する。そして、得られた振幅比 d / aの変化率と運動中に計測された運動量とを図 8のグラフにプロッ卜した場合に、このプロッ卜が領域 I〜 I Vの何れの領域に位置するかに応じて評価を下す。すなわち、図 8の" I" の領域に存在すれば、実施した運動が弱すぎたものと評価し、図 8の" I I" の領域に存在すれば運動力適度であつたと評価し、図 8 の" I I I" の領域に存在すれば運動がやや強かったものと評価し、図 8の" I V" の領域に存在すれば運動が強すぎたと評価する。そして CPU 1 1は、この評価結果に基づいて、次に実施すべき運動の目標値を調整して以後の処方を行うようにする。

例えば、評価結果が領域 Iとされた場合には、目標値を図 21の年齢階級上で 1段階だけ低年齢側にシフトするようにする。同様に、評価結果が領域 I I I，又は， I Vとされた場合は、目標値を図 21の年齢階級上で 1段階だけ高年齢側にシフトとする，又は， 2段階だけ高年齢側にシフトすることが考えられる。さらに CPU 1 1は、領域 I , I I, I I I, I Vの各々の場合について、それぞれ「運動が軽すぎます」，「丁度良い運動です」，「運動がやや強い状態です」 , 「運動が強すぎます」などというメッセージを携帯部 70側へ転送して、これらメッセージを表示装置 7上へ表示させて評価結果を使用者へ告知する。

なお、前述したように、上記では振幅比 dZ aだけを用いた場合について説明し振幅比 d Z aと振幅比 c Z aとを参照した評価方法を用いることによって、いっそう高い精度で運動の評価を行うことが可能となる。つまり、例えば、振幅比 dZaの値が 20%であれば、図 2 (b) から、加速度脈波の波形がパターン ②に属するものと決定することができる。一方、振幅比 cし aの値が 80 %であれば、パターン④〜⑥の何れかに属することまでは特定できるので、これらのパターンのうちの何れのパターンであるかを絞り込むために、さらに振幅比 cZ a の値を参照する。いま、振幅比 cZaの値が例えば 30%であれば、図 2 (b) から、加速度脈波の波形がパターン⑤に属するものと決定することができる。〈第 7実施形態〉

近年、心拍変動から得られるパワースペクトルなどの情報が心臓病，中枢神経疾患，末梢神経疾患，糖尿病，高血圧，脳血管障害，突然死などの様々な疾病の診断，治療に用いられ始めてきている。このようなことから、本実施形態では、心拍変動のゆらぎに対応する脈波のゆらぎの解析か LF， HF, RR50の各指標を得て、加速度脈波から得られる指標の代わりにこれら指標を使用者の身体の状態を表わす指標として用いることとする。そこでまず、これら指標の意味について説明する。

心電図において、ある心拍の R波と次の心拍の R波との時間間隔は R R間隔と呼ばれており、人体における自律神経機能の指標となる数値である。図 9は、心電図における心拍と、これら心拍の波形から得られる RR間隔を図示したものである。同図からも見て取れるように、心電図の測定結果の解析から RR間隔が時間の推移とともに変動することが知られている。

一方、橈骨動脈部などで測定される血圧の変動は、収縮期血圧および拡張期血圧のー拍毎の変動として定義され、心電図における RR間隔の変動と対応している。図 10は、心電図と血圧との関係を示したものである。この図からわかるように、ー拍毎の収縮期および拡張期の血圧は、各 RR間隔における動脈圧の最大値および該最大値の直前に見られる極小値として測定される。

•呼吸に一致した変動である HF (High Frequency) 成分

• 10秒前後の周期で変動する L F (Low Frequency) 成分

-測定限界よりも低い周波数で変動するトレンド（Trend)

これら成分を得るには、まず、測定した脈波の各々について、隣接する脈波と脈波の間の RR間隔を求めて、得られた RR間隔の離散値を適当な方法（たとえば 3次のスプライン補間）により補間する（図 9を参照)。そして、補間後の曲線に FFT (高速フーリエ変換）処理を施してスペクトル分析を行うことで、上記の変動成分を周波数軸上のピークとして取り出すこと力 S可能となる。図 1 1 (a) は、測定した脈波の RR間隔の変動波形、および、該変動波形を上記 3つの周波数成分に分解した場合の各変動成分の波形を示している。また図 1 1 (b) は、同図（a) に示した RR間隔の変動波形に対するスペクトル分析の結果である。この図からわかるように、 0. 07Hz付近， 0. 25Hz付近の 2つの周波数においてピークが見られる。前者が LF成分であり後者が HF成分である。なお、トレンドの成分は測定限界以下であるため図からは読み取れない。 L F成分は交感神経の活動に関係しており、本成分の振幅が大きいほど緊張の傾向にある。一方、 HF成分は副交感神経の活動に関係しており、本成分の振幅が大きいほどリラックスの傾向にある。

L F成分および H F成分の振幅値には個人差があるので、このことを考慮した場合、 LF成分と HF成分の振幅比である「LFZHF」が人体の状態の推定に有用である。そして、上述した LF成分と HF成分の特質から、「LF/HFj の値が大きいほど緊張の傾向にあり、「LFZHF」の値が小さいほどリラックスの傾向にあることが導かれる。

一方、 RR50とは、所定時間（例えば 1分間）の脈波の測定において、連続する 2心拍の RR間隔の絶対値が 50ミリ秒以上変動した個数で定義される。 R R 50の値が大きいほど人体の状態は鎮静状態にあり、 R R 50の値が小さいほど興奮状態にあることが知られている。

ところで、使用者の身体の状態とこれらの指標との問には相関関係が存在している。

強化卜レーニングを実施させて、副交感神経の機能を低下させ交感神経優位の状態とすることによって、上述したような疾病を抱える患者の身体の状態に類似した状況を作り出すことができる。そして、強化卜レーニングを中止した後の身体の回復期に上記の指標の変化を観察してみると、例えば、 HF成分は日が経つにつれて増加する傾向を示し、他方、「LFZHF」の値は日増しに減少する傾向が見られる。

つまり、身体の状態が回復してゆくにつれて、 HF成分或いは「LFZHF」の値は、緊張した状態を示す値からリラックスした状態を示す値へと増加或いは減少してゆく。したがって、 HF成分や「LF/HF」のみならず LF成分や R R δ 0も含め、これら各指標の値の増減を観察することで人体の状態の良否を判定できるという推定が成り立ち、これら指標を上述した振幅比 d / aの代わりに用いることができるものと考えられる。

次に、本実施形態による運動支援装置について説明する。本突施形態では第 6 実施形態における振幅比 d/ aの代わりに上記 4つの指標のうちの〗つを用いる形態であって、その装置構成は第 6実施形態と同じものである。そこで、以下、本実施形態に特有の動作を中心に装置の動作を説明することとする。

なお、第 6実施形態では、加速度脈波波形を 6つのパターンに分類することとした力本実施形態では、これら指標の値に応じて幾つかのグレードに分けるようにする。もっとも、このようにグレード分けをすることなしに、これら指標の値そのものを用いても良いのはもちろんである。

運動実施前において、使用者はまず携帯部 70と定置部 80を接続し、安静状態を確認してからボタンスィッチ 1 17を押下する。これにより、 CPU1は所定時間分の脈波を取り込んで該脈波波形から安静時の脈拍数を算出し、年齢と性別が未だ入力されていなければこれらの値を使用者に入力させ、所定時間分の脈波波形，安静時の脈拍数，年齢，性別をそれぞれ RAM 3へ格納する。次いで、 CP U1と CPU 1 1が協同してこれらデ一夕を RAM 3から RAM 13へ転送する。次に CPU 1 1は、送られた脈波の波形をもとに上記の 4つの指標を算出する処理に入る。以下、この処理を詳述する。

CPU1 1は脈波の波形から極大点を抽出するために、 RAMI 3上に格納されている脈波波形に対して時間微分をとり、時間微分値がゼロの時刻を求めて波形が極点をとる時刻をすベて求める。次いで、各時刻の極点が極大 ·極小のいずれであるのかを、該極点の近傍の波形の傾斜（すなわち時間微分値）から決定する。たとえば、ある極点に対して、該極点よりも以前の所定時間分につき波形の傾斜の移動平均を算出する。この移動平均が正であれば該極点は極大であり、負であれば極小であることがわかる。

次に、 C P U 1 1は抽出した極大点の各々について該極大点の直前に存在する極小点を求める。そして、極大点および極小点における脈波の振幅を RAM 13 から読み出して両者の振幅差を求め、この差が所定値以上であれば該極大点の時刻を脈波のピークとする。そして、取り込んだ全ての脈波波形に対してこのピークの検出処理を行ったのち、隣接する 2つのピークの時刻をもとに両者の時間間隔（心拍における RR間隔に相当する）を計算する。

ここで、上記で得られた RR間隔の値は時間軸上で離散的であるため、隣接する RR間隔の間を適当な補間方法により補間して、図 1 1 ( a ) に示すごとき曲線を得る。次いで、補間後の曲線に対して F FT処理を施して、図 1 1 (b) に示すようなスペクトルを得る。そして、脈波の波形に対して実施したのと同様の極大判別処理を適用して、このスぺクトルにおける極大値と該極大値に対応する周波数を求めて、低い周波数領域で得られた極大値を LF成分，高い周波数で得られた極大値を HF成分とし、各成分の振幅を求めて両者の振幅比「LFZHF」を算出する。さらに、 CPU1 1は、上記で得られた RR間隔をもとにして隣接する R R間隔の時間差を順次求め、その各々にっき該時間差が 50ミリ秒を越えるかどうかを調べる。そして、これに該当する個数を数えて RR 50とする。次に C PU 1 1は、上記で求めた指標の値が何れのグレードに属するかを決定して、これを指標の値と一緒に RAM 13へ格納し、さらに、グレードの種類と指標の値をディスプレイ装置 17上に表示する。次いで、 CPU1 1はこれから実施する運動の処方のための準備を第 6実施形態と同様に行う。すなわち、 1回当たりの運動時間，目標心拍数とその上下限値，運動の頻度を決定し、これらを R AMI 3へ格納したのち、 CPU 1と協同してこれらの値を RAM 3へ転送する。以上の処理がすべて終了すると、 C PU 1 1は事前の設定が終了したの旨を処方内容とともに携帯部 70側へ転送し、これらを表示装置 7上に表示させる。これにより、使用者は携帯部 70と定置部 80を分離したのち、ボタンスィッチ 1 14を押下して運動の開始を装置へ通知する。そして、これ以後の動作は第 1実施形態に準じる。すなわち、 CPU1は、運動実施中は脈拍数と運動開始時点からの総運動量を算出してこれらを測定時刻とともに R A M 3へ書き込むとともに、表示装置 7上に表示させる。さらに CPU1は、計測した脈拍数，目標脈拍数およびその上下限値に基づいて運動の指導を行う。

その後、目標運動時間が経過すると、 C P U 1は運動の終了を使用者へ指示し、のちに使用者がボタンスィツチ 1 14を押した時点で脈拍数等の測定，運動の指導を終了させる。次いで使用者は携帯部 70と定置部 80を接続して、ボタンスイッチ 1 1 7を押下する。これにより、 CPU1 1は運動開始前と同様の手順で上記指標を算出し、当該指標に対応するグレードを求めて、グレードの値と指標そのものの値とを RAM 13へ格納する。さらに CPU1 1は、 CPU1と協同して、携帯部 70側で計測されたデ一夕を R AM 3から R AM 13へアツプロ一ドする。さらに CPU 1 1は、運度中に計測された脈拍数と正味の運動時間がそれぞれ目標値から著しく逸脱していなし、かを調べて、そうであれば使用者へ告知を行う。次に、 C P U 1 1は運動前後における指標の値を比較して、使用者の健康状態が改善，現状維持，悪化の何れであるかを使用者へ告知する。ここで、状態が改善されたか悪化したかの判断基準については、 L F或いは「L F /H F」の場合は、運動したことによって値が減少していれば改善されたものと言え、増加していれば悪化したものと言える。一方、 H F或いは R R 5 0の場合は、減少していれば悪化しているものと言え、増加していれば改善されたものと言える。

健康状態が悪化していると判断した場合、 C P U 1 1は運動の処方内容を、より軽い運動となるように調整する。そして以後は、上記と同様にして、運動の処方，指導，診断のサイクルを繰り返して実施してゆく。

〈変形例〉

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下に列挙するように種々の変形が可能である。

〈変形例 1〉

上記各実施形態においては、脈波を使用者の手の指の根元で測定することとした。し力、し、脈波の測定部位はこれに限られるものではなく、例えば、橈骨動脈部あるいはその周辺部において脈波の測定を行うようにしても良い。

さらに、この態様を一部変形したものとして、図 5に示すように、センサュニット 1 0 2とセンサ固定用バンド 1 0 4とを指尖部へ取り付けるようにして、指尖容積脈波を測定するようにした態様力考えられる。

次に、第 2の態様として、図 6のようなネックレス等のアクセサリーと組み合わせる形態が考えられる。この図において、図 3又は図 5に示したものと同一の部品については同じ符号を付してあり、その説明を省略する。

この図において、 3 丄はセンサパッドであって、たとえばスポンジ状の緩衝材である。センサパッド 3 1の中には、図 1の脈波センサ 4ノ加速度センサ 5 (または図] 9の脈波センサ 4 ) が取り付けられている。これにより、ネックレスを首にかけることで、このセンサが首の後ろ側の皮膚に接触して脈波を測定することができる。

さらに、ブローチ様の形状をしたケース 32には、図 1の CPUl, ROM 2, RAM 3, センサイン夕一フェース 6. 表示制御回路 8，時計回路 9 (または図 19の CPU1， ROM 502, RAM3, センサイン夕一フェイス 505，表示制御回路 8，外部インターフェイス 509, 時計回路 10) が組み込まれており、その裏面には通信ケーブル CBを接続するためのコネクタ（図示省略）が設けられるとともに、図 3のケーブル 101に相当する導線力《鎖 33の中に埋め込まれている。また、本態様においては時計機能が格別必要ではないことから、表示装置 7がグラフィック表示可能なドッ卜表示領域 108-Dだけから構成されていても良い。

次に、第 3の態様として、図 7のように眼鏡と組み合わせることも考えられる。この図において、図 3乃至図 6に示したものと同一の部品については同じ符号を付してあり、その説明を省略する。

図 7に示すように、ここでは装置本体が眼鏡の蔓 41に取り付けられており、その本体はさらにケース 42 aとケース 42 bに分かれ、蔓 41内部に埋め込まれたリード線を介して互いに接続されている。なお、このリード線は蔓 41に沿って這わせるようにしても良い。

ケース 42 aにおいて、レンズ 43側の側面にはその全面に液晶パネル 44が取り付けられている。さらに、該側面の一端には鏡 45が所定の角度で固定されている。加えて、ケース 42 aには光源（図示略）を含む液晶パネル 44の駆動回路が組み込まれ、この光源から発射された光は、液晶パネル 44を介して鏡 4 5で反射されて眼鏡のレンズ 43に投射される。したがって、この態様においては、レンズ 43が図 1および図 19の表示装置 7の役割を担っていると言える。また、ケース 42 bには、図 19の CPUl, ROM 502, RAM 3, センサイン夕一フェイス 505, 表示制御回路 8, 外部イン夕一フェイス 509，時計回路 10が組み込まれるとともに、その底面部には通信ケーブル C Bを接続するコネクタ（図示省略）が設けられている。さらに、脈波センサ 4は/ \°ッド 46. 46に内蔵されており、これらパッドで耳朶を挟むことにより耳へ固定するようになってる。した力つて、本態様では耳朵における脈波が測定されることになる。なお、図示を省略したが、図 6ないし図 7の態様についても、図 3に示すような各種のボタンスィッチが設けられており、年齢，性別の入力などの用に供される。〈変形例 2〉

なお、第 3および第 4実施形態では脈波から生体の状態を抽出することとした t 脈波および生体の状態は何れも上述したものに限られるものではなしまた、上述したように、心拍数（脈拍数）と運動強度とは（1 ) 式で記述される関係にあること力ら、運動の処方を実施するにあたっては心拍数の代わりに運動強度を用いるようにしても良い。

また、運動の処方を行うにあたっては、必ずしも目標脈拍数， 1回当たりの運動時間，運動の頻度の全てを用いる必要はなく、これらのうち 1つ又は 2つを組み合わせて用いるようにしても良い。

また、上記第 3および第 4実施形態では、図 2 1に示す運動の目標値の標準値を年齢と性別から決定するようにしたが、これら以外に安静時の脈拍数などをも考慮して決めるようにしても良い。

また、第 3および第 4実施形態では、携帯部 7 0と定置部 8 0との問を通信ケーブル C Bで接続することとしたが、これ以外にも、赤外線，近赤外線等を用いた光通信によるもの，電波を使用した無線通信によるものなどでも良い。この場合、定置部 8 0のディスプレイ装置 1 7に表示させている内容は全て携帯部 7 0の表示装置 7上に表示させるようにする。このように、携帯部 7 0と定置部 8 0の間をワイヤレス化することで、ケーブルを接続するといつた使用者の手間が大幅に軽減される。

また、パソコン側にも脈波センサを設け、携帯部 7 0から定置部 8 0へ脈波波形のデータを転送することなく、パソコン側で加速度脈波を直接に計測するようにしても良い。

また、上記各実施形態では、加速度脈波を用いることとしたが、これは加速度脈波が最も良く知られており、理解しやすいからに過ぎない。従って、本発明は、脈波の原波形. 1次微分の波形，加速度脈波よりも高次の微分波形，の何れにも適用することができるのは勿論である。

ここでは、その一例として、脈波の原波形を用いた場合について若干の説明を行うこととする。図 12は、典型的な脈波の原波形を示したものである。この図において、図 12 (a) はいわゆる平脈と呼ばれているものであり、 3つの峰を持つことを特徴とした三峰波である。ここで、同図における P 1〜P 5は脈波の変曲点（ピーク）である。一方、図 12 (b) はいわゆる滑脈と言われている脈波であり、 2つの峰を持つことを特徴とした二峰波である。他方、図 12 (c) は弦脈と呼ばれている脈波である。

これらの各脈波と使用者が行う運動との関連を調べてみると、一般に、運動前においては、図 12 (a) に示す平脈が見られる。また、運動を行った場合であっても、その運動が軽すぎるような場合には、運動後においても平脈が観察される。一方、実施した運動が適度なものであれば、運動後においては図 12 (b) に示す滑脈が観察されるようになる。他方、実施した運動が過度なものであると、運動後においては図 12 (c) に示す弦脈の状態を呈することとなる。

このように、脈波の原波形を用いた場合には、運動後における脈波の波形が平脈，滑脈，弦脈の何れに分類されるかを判別することによって、使用者が行った運動を評価できることがわかる。

ここで、測定された脈波から変曲点 P 1〜 P 5を抽出して該脈波の特徴を捉えるには、例えば、本発明の発明者による特許出願（特願平 5— 197569号，ス卜レス評価装置および生理的年齢評価装置）に詳述された手法を用いることが可能である。そこで、以下にその概要を述べることとする。

この手法によれば、脈波の各柏の波形について、次のような情報を採取して脈波の特徴を抽出するものである。すなわち、図 13に示すように、

1 ) 脈波の各拍内に順次現れる変曲点 P 1〜P 5における脈圧 y ,〜y₅

2) 脈波が立ち上がる脈波開始時刻を基準とした場合において、各変曲点 P 1〜P 5が出現するまでの経過時間 T〜T₅と次の柏の脈波が立ち上がるまでの経過時間 τ_β

3) 変曲点 Ρ 1〜Ρ 5の各々力極大であるか極小であるかの別

である。なお、図 19の ROM 12には、平脈，滑脈，弦脈の各々に関する脈波の特徴である経過時間〜T (い脈圧 ,〜，各変曲点の極大/極小の別などを、予め格納しておくようにする。

G1 次に、 C P U 1または 1 1は、上記の演算の結果を調べて、時間微分値として 0が出力された場合には、これを変曲点として、この時点における波形の採取時刻及び脈圧（脈圧 y ysに相当する）を求めておく。

また、上記の傾斜情報を参照することにより、それぞれの変曲点が極大であるのか極小であるのかを決定する。すなわち、ある変曲点に対応して求めた傾斜情報が正であればこの変曲点は極大点であり、傾斜情報が負であればこの変曲点は極小点である。

さらに、 C P U 1または 1 1は、変曲点力《検出される度に、変曲点における脈圧と直前に検出された変曲点における脈圧との差分を求め、得られた差分デー夕をストローク情報として R AM 1 3へ格納する。

そして、測定時間内のすべての脈波について以上の処理を行ったあとで、 C P U 1または 1 1は、脈波を 1拍毎に分離する処理を行う。まず C P U 1または 1 1は、各変曲点に対応した傾斜情報とストローク情報を R AM 1 3力、ら取り出し、取り出されたストローク情報の中から正の傾斜情報を有するものを選び出す。次いで、これらの中からストローク情報の大きなものを上位から所定個数だけ選択し、さらにその中から中央値に相当するものを選び、脈波の各拍における立ち上がり部分が決定される。これにより、この立ち上がりの開始時点を脈波開始時刻 t。として求めることができる。

以上のようにして、変曲点 P 1〜P 5と、これら変曲点に対する極大/極小の別，各変曲点における脈圧 y ! ysが決定される。また、上述した各変曲点における波形採取時刻と脈波開始時刻 t ₍₎ との差分を求めることにより，経過時間〜T₅が算出される。さらに、隣接する脈波の柏の間で、脈波開始時刻 t oの間の時刻の差を求めることにより、脈波の各拍に対して経過時間 T₆力得られる。そして、経過時間 Ti T 脈圧 y i 〜y , . 変曲点 P 1〜P 5における極大 Z 極小の別の各々にっき、測定された脈波のものと R QM 1 2に格納されている既定の脈波のものとを比較すれば、測定された脈波に最も適合する脈波のタイプが、平脈，滑脈，弦脈の中から選択でき、脈波のタイプから使用者が行った運動を評価することができる。したがって、運動実施後の脈波波形として例えば弦脈が観察された場合は、運動の目標値を下げて以後の運動の処方を行うようにする。

G2 〈変形例 3〉

上記実施形態では、使用者に対する様々な告知をメッセージで表示するようにしたが、音で告知するようにしても良い。例えば、本装置を腕時計と組み合わせれば、腕時計に組み込まれている既存のアラーム機能を流用することができる。また、それ以外の携帯機器の場合についても、圧電素子やスピーカなどを用いた音源を設ければ、アラーム音のみならず音声メッセージなどによる告知も実現することができる。こうした音による告知を行えば、視覚障害を持つ人であっても本装置を何らの支障もなく使用することができる。また、使用者が運動の最中においては、いちいち表示されたメッセ一ジを見る必要がなくなるため、健常者にしてみても煩わしくなくて好ましいと言える。

また、運動の評価結果や使用者への指示内容に応じて、鳴らす音楽の種類を変えたり音のピッチを変えるなどして、使用者に違いがわかるような工夫をすることも考えられる。さらに、メッセージと音とを併用して告知するようにしても良い。また、聴力障害者のためには、メッセージや音の代わりに触覚へ訴えるようにしても良い。例えば、腕時計の裏面に振動板を取り付けてこの振動板を振動させるか、あるいは、腕時計全体を振動させる構造として、振動によって使用者へ告知することが考えられる。さらに、振動の強弱や振動時間に変化を持たせることによって、メッセージや音声と同様に様々な態様での告知が可能となる。

〈変形例 4〉

また、第 1実施形態等においては、加速度センサ 5を脈波センサ 4に近接配置することとしたが、実際のところ、加速度センサ 5は人体のどこに取り付けても良い。

〈変形例 5 )

上記第 6および第 7実施形態では、装置本体 1 0 0のコネクタ部 1 0 5 a， 1 0 5 bにケーブル 1 0 1，ケーブル C Bを独立に着脱できるようにしていたが、これらケーブルを装着する形態はこれに限られるものではない。以下では、これらケーブルを腕時計のコネクタ部に接続するための他の形態について説明する。ちなみに、以下に説明するコネクタ部の構造は、本出願人らによって出願された特願平 7 - 1 6 6 5 5 1号公報（発明の名称；腕装着型脈波計測機器および脈波情報処理装置）に記載されたコネク夕部等に改良を加えたものである。

図 2 5は、図 3〜図 5に示した腕時計を上面から見た拡大図であり、これらの図に示されたものと同じ部品については同一の符号を付してありその説明を省略する。この図ではケーブル類を取り外した状態を示してあり、図中の符号 2 0 0 がコネクタ部である。一方、図 2 6にはコネクタ部 5 0 0の部分を拡大した斜視図を示してある。図示したように、コネクタ部 5 0 0の上面部 2 1 1には、図 1 9における脈波センサ 4及び通信ケーブル C Bを携帯部 7 0と電気的に接続するための端子 2 2 1， 2 2 2が設けられている。

次に、図 2 7はコネクタ部 5 0 0に装着されるコネクタピース 2 3 0の斜視図である。コネクタピース 2 3 0にはケーブル 1 0 1が接続されるとともに、その下面部 2 3 1には、ケーブル 1 0 1を接続した場合に静電気の影響を防止する回路（図示略）を作動させるための可動ピン 2 4 7〜2 4 8と、上記の端子 2 2 1， 2 2 2と電気的に接続される電極部 2 5 1， 2 5 2が形成されている。また、これに加えて、コネクタピース 2 3 0の上面部 2 3 2には、後述するコネクタピース 5 0 3との間で電気的な接続を持っための端子 5 6 1と、四隅には孔 2 6 6が形成されている。

コネクタピース 2 3 0をコネクタ部 5 0 0に装着するには、コネクタピース 2 3 0をコネクタ部 5 0 0に向けて押し付けた後に、矢印 Qの方向にコネクタピ一ス 2 3 0をスライドさせれば良く，これにより、各電極部 2 5 1 , 2 5 2に対して各端子 2 2 1 , 2 2 2が電気的に接続される。一方、コネクタピース 2 3 0をコネクタ部 5 0 0から外すには、コネクタピース 2 3 0を矢印 Rの方向にスライドさせた後に、コネクタピース 2 3 0を持ち上げれば良い。

次に、図 2 8はコネクタカバー 2 6 0の構成を示す図である。コネクタカバー 2 6 0は、コネクタ部 5 0 0からコネクタピース 2 3 0を外し、通常の腕時計として用いる際にコネクタ部へ装着するものである。このコネクタカバー 2 6 0の下面部 2 6 1には、コネクタ部 5 0 0の各端子 2 2 1 . 2 2 2が配置された位置に対応して、孔 2 7 1 , 2 7 2が形成されている。

一方、コネク夕部 5 0 0にコネクタピース 2 3 0だけを装着させた場台、コネクタピース 2 3 0に設けられた各端子 5 6 1を保護するために、図 2 9に示すコ

G ネク夕カバー 2 8 0を装着する。コネクタカバー 2 8 0の下面部 2 8 1の四隅にはピン 2 8 6が設けられており、これらのピンは上述したコネクタピース 2 3 0 の孔 2 6 6に圧着するようにしており、運動中などであってもコネクタカバー 2 8 0がコネクタピース 2 3 0から外れないようになつている。また、コネクタ力バー 2 8 0の下面部 2 8 1には孔 2 9 1が設けられており、これらの孔はコネク夕ピース 2 3 0の端子 5 6 1と嵌合する。

次に、図 3 0にはコネクタピース 5 0 3の斜視図を示してある。コネクタピ一ス 5 0 3は、コネクタピース 2 3 0の上に積み重ねるようにして使用されるものであり、図示したようにケーブル C Bが接続されている。また、コネクタピース 5 0 3の下面部 5 0 1には電極部 5 1 1が設けられ、これらの電極部はコネクタピース 2 3 0に設けられた端子 5 6 1と電気的に接続される。なお、上述した各実施形態の説明からわかるように、コネクタピース 5 0 3は携帯部 7 0と定置部 8 0とを接続する必要のある場合にだけコネクタピース 2 3 0に装着される。〈変形例 6〉

携帯部 7 0と定置部 8 0の間を接続するには、上記第 6および第 7実施形態で説明した態様以外にも種々のものが考えられる。以下にその一例を示す。

図 3 1は、携帯部 7 0と定置部 8 0との接続の様子を示した図であり、図 1 9 〜図 3 0に示した部品と同一のものには同じ符号を付してある。図 3 1では、コネク夕部 5 0 0からケーブル 1 0 1を外してあり、さらに、バンド 1 0 3をコネクタ部 5 0 0側の端部から外した状態を示してある。

図中、定置部 8 0は上述したパーソナルコンピュータの代わりに筐体 4 0 0に収納されている。この筐体 4 0 0にはコネクタピース 4 0 1が形成されており、その構造は図 2 7に示すコネクタピース 2 3 0と略同様である。これらコネクタピースの違いは、コネクタピース 4 0 1ではケーブル 1 0 1の接続が不要となることに起因するものであって、図 2 7に示す電極部 2 5 1 . 端子 5 6 1，孔 2 6 6がコネクタピース 4 0 1には設けられていない点だけが異なる。したがって、コネクタピース 4 0〗の詳細な構造についてはその説明を省略する。

また、コネクタ部 5 0 0とコネクタピース 4 0 1の着脱方法は、上述したコネクタ部 5 0 0及びコネクタピース 2 3 0に関するものと同じであって、上記ではコネクタピース 2 3 0を把持してコネクタ部 5 0 0へ装着する形であったのが、ここでは、腕時計を把持してコネクタ部 5 0 0をコネクタピース 4 0 1へ装着させることになる。

〈変形例 7〉

上記各実施形態においては被験者の脈拍数を測定したが、脈拍数に代えて心拍数を測定してもよいことは勿論である。

また、上記各実施形態および変形例において、使用者に告知することとした各種の情報は、使用者に加えて、第三者に対して告知してもよい。同様に、使用者によって指示される各種の内容は、使用者に加えて、第三者によっても指示可能にしてもよい。

これは、以下のようにして実現できる。すなわち、図 2 4に示すように、携帯部 7 0 (または装置本体 1 0 0 ) と定置部 8 0とを通信ケーブル C Bで接続し、携帯部 7 0 (または装置本体 1 0 0 ) 内の液晶表示部 1 0 8に表示される全ての情報を通信ケーブル C Bを介して定置部 8 0に送信し、そして定置部 8 0のディスプレイ装置 1 7にこれら情報を表示させるとよい。

また、携帯部 7 0 (または装置本体 1 0 0 ) のボタンスィッチ 1 1 1〜 1 1 7 に対応するキーを定置部 8 0のキーボード 1 6に設け、これらのキ一が操作された場合は、操作された旨を示す情報を通信ケーブル C Bを介して伝送し、ボタンスィッチ 1 1 1〜 1 1 7が操作された場合と同様の処理を携帯部 7 0 (または装置本体 1 0 0 ) に実行させるとよい。

〈変形例 8〉

上記各実施形態において、脈波等の生体の状態をキヤラクタ符号等の符号化情報に変換し、これを用いて双方向通信を行うように、携帯部 7 0および定置部 8 0を構成してもよい。

すなわち、まず携帯部 7 0は、上述した手法により生体から測定した脈波波形を解析して、脈波のタイプが平脈，滑脈，弦脈の何れであるかを判別する。次いで、判別された脈波の種類に対応させて、これを例えばキャラクタ符号へと符号化する。そして、符号化された情報を定置部 8 0に転送する。

定置部 8 0にあっては、送られてきた符号化情報に基づいて、脈波の種類が平脈，滑脈，弦脈の何れかであるかが識別され、この識別された脈波の種類に対応した脈波波形を定置部 8 0内の R OM等から読み出して、ディスプレイ装置 1 7 描画させる。

なお、ディスプレイ装置 1 7上には、上記のように脈波波形を描画させる以外にも、平脈，滑脈，弦脈などの分類された波形に対応した名称を文字で表示させても良いし、これら波形を表わしたシンボル，アイコンなどを表示させるようにしても良い。

以上のように、携帯部 7 0と定置部 8 0との間を圧縮情報を用いた通信で実現するように構成すれば、転送すべき情報量を削減することができる。なお、このような圧縮情報を用いた通信は、定置部 8 0側から携帯部 7 0側へ目標値等の情報を転送する場合であっても全く同様である。

〈変形例 9〉

上記各実施形態においては、運動目標値を新たに設定したとき、この新たな運動目標値と以前の運動目標値とを比較し、両者の差を告知するようにしてもよい。また、新たな運動目標値と以前の運動目標値との比較結果、すなわち「高い」、「変わらない」、「低い」等のグレーデイングを告知してもよい。

〈変形例 1 0〉

上記各実施形態においては、携帯部 7 0と定置部 8 0とは通信ケーブル C Bを介して双方向通信を行った。しかし、通信媒体は通信ケーブルに限定されるものではなく、電波、光、超音波等の送受信機を携帯部 7 0と定置部 8 0とに設けることによって無線通信を行ってもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 使用者の脈波を測定する脈波測定手段と、

前記使用者の体動を測定する体動測定手段と、

前記体動測定手段の測定結果が所定値以下である場合に、前記脈波の波形から前記使用者の血液循環の状態を表わす指標を求める算出手段と、

前記指標を前記使用者へ告知する告知手段と

を具備してなる健康状態管理装置。

2 . 使用者の脈波を測定する脈波測定手段と、

前記使用者による前記脈波の測定指示を検出する脈波測定指示検出手段と、前記脈波測定指示が出されている間、前記脈波の波形から前記使用者の血液循環の状態を表わす指標を求める算出手段と、

前記指標を前記使用者へ告知する告知手段と

を具備してなる健康状態管理装置。

3 . 前記算出手段は、前記脈波の加速度脈波を求め、該加速度脈波に現れる複数のピークと複数のバレイの中から 2つを選択して、それらの振幅比を求めて前記指標とすることを特徴とする請求項 1又は 2記載の健康状態管理装置。

4 . 前記算出手段は、前記加速度脈波に現れる第 2のバレィの振幅値を第 1のピークの振幅値で除した値を前記指標とすることを特徴とする請求項 3記載の健康状態管理装置。

5 . 前記算出手段は、隣接する脈波の時間間隔を算出し、該時間間隔の変動に対してスぺクトル分析を行い、該分析により得られたスぺクトル成分の振幅値を前記指標とすることを特徴とする請求項 1又は 2記載の健康状態管理装置。

6 . 前記算出手段は、隣接する脈波の時間間隔を算出し、該時間間隔の変動に対してスぺクトル分析を行い、該分析により得られた低周波のスぺクトル成分の振幅と高周波のスぺク卜ル成分の振幅の比を算出して前記指標とすることを特徴とする請求項 1又は 2記載の健康状態管理装置。

7 . 前記算出手段は、隣接する脈波の時間間隔を算出して、連続する該時間間隔の変動量が所定時間を越える個数を前記指標とすることを特徴とする請求項 1又は 2記載の健康状態管理装置。

8 . 前記使用者の脈拍数または心拍数を測定する脈拍測定手段を有し、

前記体動測定手段の測定結果が前記所定値を越えている場合には、前記告知手段が、前記脈拍数の測定結果を前記使用者へ告知する

ことを特徴とする請求項 1記載の健康状態管理装置。

9 . 前記体動測定手段の測定結果が前記所定値以下であるときの指標と、前記体動測定手段の測定結果が前記所定値を越えたのちに再び前記所定値以下となったときの指標とを測定し、これらの指標の差分に基づいて前記使用者が実施した運動の評価を行う評価手段を有し、

前記告知手段は、前記運動の評価結果を前記使用者へ告知することを特徴とする請求項 1記載の健康状態管理装置。

1 0 . 前記使用者の脈拍数または心拍数を測定する脈拍測定手段と、前記使用者による前記脈拍数の測定指示を検出する脈拍測定指示検出手段とを有し、前記告知手段は、前記脈拍測定指示が出されている間、前記脈拍数の測定結果を前記使用者へ告知することを特徴とする請求項 2記載の健康状態管理装置。

1 1 . 運動の開始前において前記使用者が前記脈波測定指示を出した時点で得られた前記指標と、運動の終了後において前記使用者が前記脈波測定指示を出した時点で得られた前記指標とを取り込み、これら指標の差分に基づいて前記使用者が実施した運動の評価を行う評価手段を有し、

前記告知手段は、前記運動の評価結果を前記使用者へ告知することを特徴とする請求項 2記載の健康状態管理装置。

1 2 . 前記使用者の体動を測定する体動測定手段と、

前記体動の測定結果が所定値を越えたことを検出する体動検出手段とを有し、前記告知手段は、前記脈波測定指示が出されている間に、前記体動の測定結果が所定値を越えた場合に、前記使用者へ警告を発することを特徴とする請求項 2 記載の健康状態管理装置。

1 3 . 前記使用者の実施する運動が複数の段階からなり、

各段階の運動により達成すべき前記指標の目標値が、前記段階毎に予め格納されている記憶手段と、前記使用者が各段階の運動を終了した時点で、前記算出手段の算出した指標と各運動の段階に対応した前記目標値とを比較する比較手段とを有し、

比較の結果、前記算出手段の算出した指標が前記目標値に達して t >る場合には、前記告知手段が、前記使用者に対して次の段階の運動を実施するように告知することを特徴とする請求項 1又は 2記載の健康状態管理装置。

1 4. 所定時刻において求めた前記指標と、過去所定期間における前記指標の移動平均とを記憶する記憶手段と、

現時点と同時刻に求められた過去の指標を前記記憶手段から読み出して、該指標と現時点の指標との移動平均を算出して、現時点の指標と一緒に前記記憶手段へ格納するとともに、前記過去所定期間の指標の移動平均と現時点の指標との差分を求めて所定値との比較を行う制御手段とを有し、

前記差分が所定値以上であれば、前記告知手段は、前記使用者へ警告を行うことを特徴とする請求項 1又は 2記載の健康状態管理装置。

1 5 . 使用者が実施する運動の目標値を設定する目標設定手段と、前記使用者の生体の状態をもとに前記目標値を補正する目標補正手段と、第 1の通信手段とが組み込まれた機器と、

前記目標値を前記使用者へ告知する告知手段と、前記使用者から前記生体の状態を測定する測定手段と、前記第 1の通信手段と双方向通信可能な第 2の通信手段とが組み込まれた携帯機器とを有し、

前記第 1ないし第 2の通信手段により前記目標値および前記生体の状態を授受することを特徴とする運動支援装置。

1 6 . 前記目標値は、運動中の脈拍数，運動中の心拍数， 1回の運動当たりの運動時間，運動の頻度のうちの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項 1 5記載の運動支援装置。

1 7 . 前記使用者から脈拍数または心拍数を測定する脈拍測定手段と、

前記使用者から前記脈拍数または心拍数の測定指示が与えられている間、前記脈拍測定手段が測定した脈拍数または心拍数が前記運動中の脈拍数または心拍数の目標値を含む所定範囲内にあるように前記使用者へ指導を行う指導手段とを有することを特徴とする請求項 1 6記載の運動支援装置。

1 8 . 前記目標設定手段は、前記使用者から与えられる年齢および性別に基づいて前記目標値の初期値を決定することを特徴とする請求項 1 5ないし 1 7の何れかの項記載の運動支援装置。

1 9 . 前記測定手段は、前記使用者から脈波を検出する脈波検出手段を有し、該脈波から前記生体の状態を取り出すことを特徴とする請求項 1 5ないし 1 8の何れかの項記載の運動支援装置。

2 0 . 前記生体の状態は、隣接する脈波の時間間隔の変動に対してスペクトル分析を行った結果得られるスぺクトル成分の振幅値であることを特徴とする請求項 1 9記載の運動支援装置。

2 1 . 前記生体の状態は、隣接する脈波の時間間隔の変動に対してスペクトル分析を行った結果得られる低周波のスぺクトル成分の振幅値と高周波のスぺクトル成分の振幅値の比であることを特徴とする請求項 1 9記載の運動支援装置。

2 2 . 前記生体の状態は、隣接する脈波の時間間隔の変動量が所定時間を越える個数であることを特徴とする請求項 1 9記載の運動支援装置。

2 3 . 前記脈波に対する加速度脈波を算出する加速度脈波算出手段を有し、前記生体の状態は、前記加速度脈波に現れる複数のピークと複数のバレイの中から選択された 2つのピーク或いはバレイの振幅比であることを特徴とする請求項 1 9記載の運動支援装置。

2 4 . 前記生体の状態は、前記加速度脈波に現れる第 2のバレイの振幅値を第 1 のピ一クの振幅値で除した振幅比であることを特徴とする請求項 2 3記載の運動

2 5 . 前記使用者が実施した運動に対する運動量を算出する運動量算出手段を有し、

前記目標補正手段は、前記運動量と前記振幅比をもとに、前記運動による前記使用者の状態変化を評価し、該評価の結果をもとに前記運動の目標値を補正することを特徴とする請求項 2 3又は 2 4記載の運動支援装置。

2 6 . 前記測定手段は、前記生体の状態を測定するセンサを有し、

該センサを ii記携帯機器へ取り付ける第 1の接合部材と前記第 2の通信手段を前記携帯機器へ取り付ける第 2の接合部材とを、前記携帯機器に設けられたコネクタ部へ着脱自在に取り付けたことを特徴とする請求項 1 5ないし 2 5の何れかの項記載の運動支援装置。

2 7 . 所定期間にわたる運動を実施する度に再評価される前記使用者の運動能力に基づいて、前記運動目標値の初期値を新たに設定する手段を有することを特徴とする請求項 1 5ないし 2 6の何れかの項記載の運動支援装置。

2 8 . 前記告知手段は、前記指標を第三者に告知することを特徴とする請求項 1 記載の健康状態管理装置。

2 9 . 前記脈波測定指示検出手段は、第三者による前記脈波の測定指示を検出することを特徴とする請求項 2記載の健康状態管理装置。

3 0. 前記脈拍測定指示検出手段は、第三者による前記脈拍数の測定指示を検出することを特徴とする請求項 1 0記載の健康状態管理装置。

3 1 . 前記告知手段は、前記脈拍数を第三者に告知することを特徴とする請求項 1 0記載の健康状態管理装置。

3 2 . 前記告知手段は、前記運動の評価結果を第三者に告知することを特徴とする請求項 1 1記載の健康状態管理装置。

3 3 . 前記告知手段は、前記脈波測定指示が出されている間に、前記体動の測定結果が所定値を越えた場合に、第三者へ警告を発することを特徴とする請求項 1 2記載の健康状態管理装置。

3 4. 前記告知手段は、前記算出手段の算出した指標が前記目標値に達している場合には、次の段階の運動を実施するように第三者に告知することを特徴とする請求項 1 3記載の健康状態管理装置。

3 5 . 前記差分が所定値以上であれば、前記告知手段は、第三者へ警告を行うことを特徴とする請求項 1 4記載の健康状態管理装置。

3 6 . 前記第 1ないし第 2の通信手段は、前記目標値および前記生体の状態を、符号化情報を用いて授受することを特徴とする請求頃〗 5ないし 1 7記載の運動

3 7 . 前記新たに設定された運動 S標値の初期値と、それ以前に設定されていた運動目標値の初期値とを比較し、その比較結果を告知する手段を有することを特徴とする請求項 2 7記載の運動支援装置。補正書の請求の範囲

[ 1 9 9 7年 4月 1 5日（ 1 5 . 0 4 . 9 7 ) 国際事務局受理：出願当初の請求の範囲 1は補正された：他の請求の範囲は変更なし。（6頁） ]

1 . (補正後）使用者の脈波を測定する脈波測定手段と、

前記使用者の体動を測定する体動測定手段と、

前記体動測定手段の測定結果が所定値以下であるか否かを判定する体動判定手段と、

前記体動判定手段によって前記測定結果が所定値以下であると判定された場合に、前記脈波の波形から前記使用者の血液循環の状態を表す指標を求める算出手段と、

前記指標を前記使用者へ告知する告知手段と

を具備してなる健康状態管理装置。

2 . 使用者の脈波を測定する脈波測定手段と、

前記指標を前記使用者へ告知する告知手段と

を具備してなる健康状態管理装置。

4 . 前記算出手段は、前記加速度脈波に現れる第 2のバレイの振幅値を第 1のピークの振幅値で除した値を前記指標とすることを特徴とする請求項 3記載の健康状態管理装置。

5 . 前記算出手段は、隣接する脈波の時間間隔を算出し、該時間間隔の変動に対してスぺクトル分折を行い、該分析により得られたスぺクトル成分の振幅値を前記指標とすることを特徴とする請求項 1又は 2記載の健康状態管理装置。

6 . 前記算出手段は、隣接する脈波の時間間隔を算出し、該時間間隔の変動に対してスぺクトル分析を行い、該分析により得られた低周波のスぺクトル成分の振幅と高周波のスぺクトル成分の振幅の比を算出して前記指標とすることを特徴とす

73 捕正された用紙 (条約第 19条〉る請求項 1又は 2記載の健康状態管理装置。

ことを特徴とする請求項 1記載の健康状態管理装置。

前記告知手段は、前記運動の評価結果を前記使用者へ告知することを特徴とする請求项 2記載の健康状態管理装置。

1 2 . 前記使用者の体動を測定する体動測定手段と、

74 補正された用紙 (条約第 19条）

1 3 . 前記使用者の実施する運動が複数の段階からなり、

各段階の運動により達成すべき前記指標の目標値が、前記段階毎に予め格納されている記憶手段と、

前記使用者が各段階の運動を終了した時点で、前記算出手段の算出した指標と各運動の段階に対応した前記目標値とを比較する比較手段とを有し、

比較の結果、前記算出手段の算出した指標が前記目標値に達している場合には、前記告知手段が、前記使用者に対して次の段階の運動を実施するように告知することを特徴とする請求項 1又は 2記載の健康状態管理装置。

1 4 . 所定時刻において求めた前記指標と、過去所定期間における前記指標の移動平均とを記憶する記憶手段と、

現時点と同時刻に求められた過去の指標を前記記惊手段から読み出して、該指標と現時点の指標との移動平均を算出して、現時点の指標と一緒に前記記憶手段へ格納するとともに、前記過去所定期間の指標の移動平均と現時点の指標との差分を求めて所定値との比較を行う制御手段とを有し、

1 6 . 前記目標値は、運動中の脈拍数，運動中の心拍数， 1回の運動当たりの運動時問，運動の頻度のうちの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項 I 5 記載の運動支援装置。

前記使用者から前記脈拍数または心拍数の測定指示が与えられている間、前記

75 補正された ^ (条約第 19条）脈拍測定手段が測定した脈拍数または心拍数が前記運動中の脈拍数または心拍数の目標値を含む所定範囲内にあるように前記使用者へ指導を行う指導手段とを有することを特徴とする請求項 1 6記載の運動支援装置。

2 0 . 前記生体の状態は、隣接する脈波の時間間隔の変動に対してスペクトル分析を行つた結果得られるスぺク卜ル成分の振幅値であることを特徴とする請求項 1 9記載の運動支援装置。

2 4 . 前記生体の状態は、前記加速度脈波に現れる第 2のバレィの振幅値を第 1 のピークの振幅値で除した振幅比であることを特徴とする請求項 2 3記載の運動支援装置。

前記目標補正手段は、前記運動 Sと前記振幅比をもとに、前記運動による前記使用者の状態変化を評価し、該評価の結果をもとに前記運動の標値を補正することを特徴とする請求項 2 3又は 2 4記載の運動支援装置。

76 補正された ffl紙 (条約 19条）

2 6 . 前記測定手段は、前記生体の状態を測定するセンサを有し、該センサを前記携帯機器へ取り付ける第 1の接合部材と前記第 2の通信手段を前記携帯機器へ取り付ける第 2の接合部材とを、前記携帯機器に設けられたコネクタ部へ着脱自在に取り付けたことを特徴とする請求項 1 5ないし 2 5の何れかの項記載の運動支援装置。

3 0 . 前記脈拍測定指示検出手段は、第三者による前記脈拍数の測定指示を検出することを特徴とする請求項〗 0記載の健康状態管理装置。

3 3 . 前記告知手段は、前記脈波測定指示が出されている間に、前記体動の測定結果が所定値を越えた場合に、第三者へ警告を発することを特徴とする請求項 1 2 記載の健康状態管理装置。

3 4 . 前記告知手段は、前記算出手段の算出した指標が前記目標値に達している場合には、次の段階の運動を実施するように第三者に告知することを特徴とする請求項 1 3記載の健康状態管理装置。

77 補正された ffl紙 (条約第 19条)

3 6 . 前記第 1ないし第 2の通信手段は、前記目標値および前記生体の状態を、符号化情報を用いて授受することを特徴とする請求項 1 5ないし 1 7記載の運動支

3 7 . 前記新たに設定された運動目標値の初期値と、それ以前に設定されていた運動目標値の初期値とを比較し、その比較結果を告知する手段を有することを特徴とする請求項 2 7記載の運動支援装置。

78

補正された用紙 (条約第 19条)