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身体情報測定装置および身体情報測定方法

国内特許コード P150011183
掲載日 2015年1月26日
出願番号 特願2012-538683
登録番号 特許第5526421号
出願日 平成23年10月11日(2011.10.11)
登録日 平成26年4月25日(2014.4.25)
国際出願番号 JP2011073338
国際公開番号 WO2012050088
国際出願日 平成23年10月11日(2011.10.11)
国際公開日 平成24年4月19日(2012.4.19)
優先権データ
  • 特願2010-229873 (2010.10.12) JP
発明者
  • 田中 宏暁
  • 松田 拓朗
出願人
  • 学校法人福岡大学
発明の名称 身体情報測定装置および身体情報測定方法
発明の概要 被測定者の至適運動強度を容易に、かつ正確に測定することができる身体情報測定装置および身体情報測定方法を提供する。
身体情報測定装置1は、被測定者の心音を採取して心音データとして出力する心音採取手段3と、心音データに基づいて第1心音を検出する第1心音抽出手段51と、検出された第1心音から振幅値を測定して第1心音振幅データとして出力する第1心音振幅測定手段506と、被測定者の心拍数を測定して心拍数データとして出力する心拍数計数手段509と、心拍数データおよび第1心音振幅データの二重積を二重積データとして演算し、この二重積データの分布に近似する近似線の屈曲する運動強度を至適運動強度として検出する運動強度演算手段510とを備えている。心筋の酸素消費量を表す二重積は、心臓負荷の状態を正確に反映する指標として有効なので、心臓に対する負荷の度合いを正確に測定することができる。
従来技術、競合技術の概要



健康維持や、肥満、メタボリックシンドロームの者が状態改善のためにウォーキングをしたり、ジョギングをしたりしている。また、心筋梗塞や高血圧の患者などを対象とした運動療法では、リハビリのために負荷運動を行っている。

負荷運動は、負荷(強度)が不足するようであれば効果が得られ難いし、過度な負荷は反対に身体への悪影響が懸念される。従って、それぞれの被測定者に対して、最もよい至適運動強度を見極めるのが望ましい。





至適運動強度に関する技術として特許文献1,2に記載されたものが知られている。

特許文献1に記載の至適運動強度の決定方法は、段階的な負荷運動を行い、各負荷段階毎の左右房室弁が閉じる際に発生する第1心音(S1音)振幅を被測定者胸部に取り付けた心音マイクロフォンを通して心音図に記録し、これより心音振幅が急激に上昇する変化点(HSBP)が認められた負荷運動段階での運動強度をもって当該被測定者の至適運動強度とするというものである。





また、特許文献2に記載の至適運動強度の判定方法は、運動負荷強度の変化に対する第1心音の振幅の変化を調べ、運動負荷強度の変化に対する一心周期に対する心拡張時間の割合の変化を調べ、第1心音の振幅の変化の屈曲点において、一心周期に対する心拡張時間の割合の変化が第1の基準値以上である場合は、この屈曲点を至適運動強度と判定するというものである。





これらの特許文献1,2は、第1心音の振幅値だけで至適運動強度を判定する方法であるが、至適運動強度を判定するための指標としては第1心音の振幅値のみで判定するのは正確性に欠ける。それは、心臓疾患を持つ患者が被測定者である場合、第1心音の振幅値のみで測定した至適運動強度では、既に過度な運動負荷となっているおそれがあり、身体への悪影響が懸念される。





心筋の酸素消費量が運動負荷の度合いを示す指標として、相関があることが知られている。心筋の酸素消費量は、心拍数×心室内圧の二重積で算出できるが、心室内圧は測定が困難なため、上腕で測定可能な収縮期血圧で代用される。しかし、心臓の酸素消費量をこの二重積で評価することは、第1心音の振幅値だけで評価するより好ましいが、更に正確性を向上させるためには、心筋の酸素消費量として、心拍数×心筋の収縮性×心室の壁の張力の三重積が用いられるのが望ましい。そして、心筋の収縮性は第1心音の振幅値で代用でき、心室の壁の張力は第2の心音の振幅値で代用できることが知られている。

産業上の利用分野



本発明は、心臓に関する情報や運動強度に関する情報などの各種の身体情報を測定する技術に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
被測定者の心音を採取して心音データとして出力する心音採取手段と、
前記心音採取手段からの心音データに基づいて第1心音を検出する第1心音抽出手段と、
前記第1心音抽出手段により検出された第1心音から振幅値を測定して第1心音振幅データとして出力する第1心音振幅測定手段と、
前記被測定者の心拍数を測定して心拍数データとして出力する心拍数計数手段と、
前記被測定者の安静時の心拍数データおよび前記被測定者の安静時の第1心音振幅データが格納される記憶手段と、
前記記憶手段からの安静時の心拍数データと前記心拍数計数手段からの運動時の心拍数データとの比率、および前記記憶手段からの安静時の第1心音振幅データと前記第1心音振幅測定手段からの運動時の第1心音振幅データとの比率の二重積を二重積データとして演算し、この二重積データの分布に近似する近似線の屈曲する運動強度を至適運動強度として検出する運動強度演算手段とを備えたことを特徴とする身体情報測定装置。

【請求項2】
前記運動強度演算手段は、二重積データの分布に基づいて屈曲点発現前の第1グループと屈曲点発現後の第2グループとに分割し、前記第1グループの回帰直線を第1近似直線として演算すると共に、前記第2グループの回帰直線を第2近似直線として演算し、前記第1近似直線と第2近似直線との組み合わせの中から、両近似直線の残差平方和の合計値が最小となる組合せを選出し、該両近似直線の交点を至適運動強度として検出する請求項1記載の身体情報測定装置。

【請求項3】
前記運動強度演算手段が検出した至適運動強度を、複数の被測定者を測定することにより得られた運動負荷時の最高酸素摂取量と至適運動強度とが示す相関関係から導いた関係式に代入して、被測定者の負荷運動時の最高酸素摂取量を検出する有酸素性作業能力検出手段とを備えた請求項1または2記載の身体情報測定装置。

【請求項4】
前記記憶手段には、前記被測定者の安静時の中心血圧値が安静時中心血圧データとして格納され、
前記第1心音振幅測定手段からの安静時に測定して基準とした第1心音振幅データと検査時の第1心音振幅データとの比率に基づいて、前記記憶手段から読み出した安静時中心血圧データから検査時における中心血圧値を演算する中心血圧推定手段を備えた請求項1記載の身体情報測定装置。

【請求項5】
前記中心血圧推定手段は、安静時の中心血圧値および第1心音の振幅値と、運動時の中心血圧値および第1心音の振幅値とを測定して与えられる被測定者ごとの第1心音の振幅値と中心血圧値の関係式に基づいて検査時における中心血圧値を推定する請求項4記載の身体情報測定装置。

【請求項6】
前記第1心音抽出手段は、
前記被測定者の心電を採取して心電データとして出力する心電採取手段と、
前記心電採取手段からの心電データからR波を検出する基準タイミング検出手段と、
前記基準タイミング検出手段が検出したR波の発生タイミングから、該R波に対応する第1心音を含む所定期間を示すゲート信号を生成するゲート信号生成手段と、
前記心音採取手段からの心音データであって、前記ゲート信号生成手段によるゲート信号が出力されている間の心音データから第1心音を検出する第1心音検出手段とを備えている請求項1記載の身体情報測定装置。

【請求項7】
心音採取手段が、被測定者の心音を採取して心音データとして出力する心音採取ステップと、
第1心音抽出手段が、前記心音採取ステップにより採取された心音データに基づいて第1心音を検出する第1心音抽出ステップと、
第1心音振幅測定手段が、前記第1心音抽出ステップにより検出された第1心音から振幅値を測定して第1心音振幅データとして出力する第1心音振幅測定ステップと、
心拍数係数手段が、前記被測定者の心拍数を測定して心拍数データとして出力する心拍数計数ステップと、
運動強度演算手段が、前記心拍数計数ステップによる安静時の心拍数データと運動時の心拍数データとの比率、および前記第1心音振幅測定ステップによる安静時の第1心音振幅データと運動時の第1心音振幅データとの比率の二重積を運動強度演算手段により二重積データとして演算し、この二重積データの分布に近似する近似線の屈曲する運動強度を至適運動強度として検出する運動強度演算ステップとを含むことを特徴とする身体情報測定方法。
産業区分
  • 治療衛生
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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