JP2003093360A - 心拍揺らぎ表示システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 心拍データの時系列情報を心拍揺らぎが認識
可能であるように表示する表示システムを提供する。 【解決手段】 被測定者の心拍データを測定する心拍デ
ータ測定手段２と、上記心拍データの時系列情報を、縦
軸および横軸が規定された２次元座標（横軸，縦軸）上
に表示する表示手段３とを備えてなる心拍揺らぎ表示シ
ステム１において、上記表示手段３は、上記時系列情報
における所定の時点の第１心拍データを上記横軸または
上記縦軸の何れか一方の軸にとり、他方の軸には上記第
１心拍データの次の時点の第２心拍データをとること
で、上記第１心拍データおよび上記第２心拍データの大
小関係を識別可能な座標点（第１心拍データ，第２心拍
データ）または（第２心拍データ，第１心拍データ）に
上記時系列情報を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は被測定者の心拍デー
タの揺らぎを測定して表示する心拍揺らぎ表示システム
に関する。

【０００２】

【従来の技術】人間の心拍データ、例えば心拍数や心拍
間隔（心電波形のＲ−Ｒ間隔）は心身の状態によって増
減することが知られている。例えば、運動中の被測定者
の瞬時心拍数（拍／分）を測定し、随時、その瞬時心拍
数の数値を被測定者に表示するような装置があり、被測
定者は運動中の心拍数の数値を見て、心臓にどの程度の
負荷がかかっているのかを知ることができる。また、瞬
時心拍数の数値を表示するのではなく、横軸に経過時間
をとり、縦軸に瞬時心拍数をとった折れ線グラフを用い
て、瞬時心拍数の時間経過を表示する方法もある。

【０００３】更に、負荷が加えられていない安静時であ
っても人間の心拍数または心拍間隔は時間的に変動する
（揺らぐ）ことが知られており、この心拍揺らぎの状態
から人間の自律神経（交感神経、副交感神経）の状態を
推測することが行われている。一般的には、心拍数また
は心拍間隔の揺らぎが大きいほど自律神経の働きが活発
でリラックスしている状態にあると見なすことができ
る。ここで、心拍揺らぎの状態を求めるための従来の方
法には、心拍数の標準偏差を求める方法と、心拍数の時
間変化を周波数解析して、ピーク周波数およびピーク値
の高さを求める方法などがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、瞬時心
拍数を数値で表示する方法では、被測定者は心拍揺らぎ
の状態を知ることができず、その結果、自身の自律神経
の状態を評価することができないという問題がある。ま
た、瞬時心拍数の時間経過を折れ線グラフで表示する方
法では、測定が長時間になればグラフが見難くなるとい
う問題がある。

【０００５】更に、心拍揺らぎの状態を知るために心拍
数の標準偏差を求める方法、或いは心拍数の時間変化を
周波数解析して、ピーク周波数およびピーク値の高さを
求める方法では、要求される計算量が多く、その結果、
心拍揺らぎを導出して表示するような装置構成において
必要とされるメモリ量も多くなるという問題もある。

【０００６】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、心拍データの時系列情報を心拍
揺らぎが認識可能であるように表示する表示システムを
提供する点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係る心拍揺らぎ表示システムの第一の特徴構
成は、特許請求の範囲の欄の請求項１に記載の如く、被
測定者の心拍データを測定する心拍データ測定手段と、
前記心拍データの時系列情報を、縦軸および横軸が規定
された２次元座標（横軸，縦軸）上に表示する表示手段
とを備えてなり、前記表示手段は、前記時系列情報にお
ける所定の時点の第１心拍データを前記横軸または前記
縦軸の何れか一方の軸にとり、他方の軸には前記第１心
拍データの次の時点の第２心拍データをとることで、前
記第１心拍データおよび前記第２心拍データの大小関係
を識別可能な座標点（第１心拍データ，第２心拍デー
タ）または（第２心拍データ，第１心拍データ）に所定
のマーカを表示する点にある。

【０００８】上記課題を解決するための本発明に係る心
拍揺らぎ表示システムの第二の特徴構成は、特許請求の
範囲の欄の請求項２に記載の如く、上記第一の特徴構成
に加えて、前記表示手段が複数個の前記マーカを累積表
示する点にある。

【０００９】上記課題を解決するための本発明に係る心
拍揺らぎ表示システムの第三の特徴構成は、特許請求の
範囲の欄の請求項３に記載の如く、上記第二の特徴構成
に加えて、前記複数個のマーカが、時系列順にグループ
化された異なる種類のマーカで表示される点にある。

【００１０】上記課題を解決するための本発明に係る心
拍揺らぎ表示システムの第四の特徴構成は、特許請求の
範囲の欄の請求項４に記載の如く、上記第二または第三
の特徴構成に加えて、所定の時系列範囲に対応する１以
上の前記マーカを包囲する図形を、前記１以上のマーカ
に重ねて表示する点にある。

【００１１】上記課題を解決するための本発明に係る心
拍揺らぎ表示システムの第五の特徴構成は、特許請求の
範囲の欄の請求項５に記載の如く、上記第一から第四の
何れかの特徴構成に加えて、前記心拍データの時系列情
報を、時間の目盛りを有する横軸と、心拍データの目盛
りを有する縦軸とが規定された２次元画面（横軸，縦
軸）上に表示する第２表示手段を更に備えてなる点にあ
る。

【００１２】以下に作用並びに効果を説明する。本発明
に係る心拍揺らぎ表示システムの第一の特徴構成によれ
ば、心拍データ測定手段が、被測定者の心拍データ（心
拍数または心拍間隔）を測定して、心拍データの時系列
情報を出力することができ、表示手段が、上記心拍デー
タ測定手段から出力された心拍データの時系列情報を、
縦軸および横軸が規定された２次元座標（横軸，縦軸）
上に表示することができる。ここで、表示手段は更に、
時系列情報における所定の時点の第１心拍データを前記
横軸または前記縦軸の何れか一方の軸にとり、他方の軸
には前記第１心拍データの次の時点の第２心拍データを
とることで、前記第１心拍データおよび前記第２心拍デ
ータの大小関係を識別可能な座標点（第１心拍データ，
第２心拍データ）または（第２心拍データ，第１心拍デ
ータ）に所定のマーカを表示することができる。つま
り、第１心拍データおよび第２心拍データが同じである
場合（例えば、心拍や心拍間隔が揺らいでいない場合）
には、マーカは縦軸および横軸から等距離の座標位置に
表示され、何れかが大きい場合または小さい場合（心拍
数や心拍間隔が揺らいでいる場合）には、何れかの軸に
近い座標位置にマーカが表示されることから、マーカの
表示位置から心拍揺らぎの状態を知ることができる。

【００１３】本発明に係る心拍揺らぎ表示システムの第
二の特徴構成によれば、複数個のマーカが累積表示され
ることから、マーカの表示位置の分布状態から心拍揺ら
ぎの時間的な変動状態を知ることができる。

【００１４】本発明に係る心拍揺らぎ表示システムの第
三の特徴構成によれば、複数個のマーカが表示される場
合、それらが時間順にグループ化された異なる種類のマ
ーカで表示されることから、心拍データおよび心拍揺ら
ぎが時間と共にどのように変化しているのかを知ること
ができる。例えば、マーカが時間順に１５個表示されて
おり、時間順に初めの５個が三角形のマーカで、次の５
個が円型のマーカで、次のマーカが四角形のマーカとい
うルールに基づく表示形式で、それぞれの心拍データに
対応する座標位置に表示されている場合、１５個のマー
カの推移を追うのではなく、３種類のマーカの推移を追
うことで、心拍データおよび心拍揺らぎの大まかな時間
変化の傾向を知ることができる。

【００１５】本発明に係る心拍揺らぎ表示システムの第
四の特徴構成によれば、表示された複数個のマーカの内
の所定の時間帯に対応する１以上のマーカを包囲する図
形を、上記マーカに重ねて表示することで、特定の時間
帯に測定されたマーカがどの座標位置に表示されている
のか、つまり、その際の図形の大きさから心拍揺らぎの
大きさを明確にすることができる。例えば、マーカが時
間順に１５個表示されている場合、最近の５個のマーカ
を包囲する四角形を更に表示することで、従来は１５個
のマーカの中に埋もれて明確に判別することが出来なか
った５個のマーカの座標位置が明確になり、最近の心拍
データおよび心拍揺らぎの状態を明確に判別することが
できる。

【００１６】本発明に係る心拍揺らぎ表示システムの第
五の特徴構成によれば、心拍データの時間変動を折れ線
グラフを用いて更に表示できることで、心拍データの時
間経過をより明確に知ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に示す心拍揺らぎ表示システ
ム１は、被測定者の心拍データ（例えば、心拍数や心拍
間隔（心電波形のＲ−Ｒ間隔など））を測定する心拍デ
ータ測定手段２と、測定された心拍データ（時系列情
報）を表示する表示手段３とを備えてなる。表示手段３
は、心拍データ測定手段２において測定された心拍デー
タを直接送信してもらうことで、心拍データをリアルタ
イムで表示可能である。或いは、心拍データ測定手段２
において測定した心拍データを制御手段４に送信してメ
モリ５に格納し、制御手段４において所定の演算処理を
行った後のデータを表示手段３において表示することも
できる。ここで、心拍データ測定手段２には、瞬時心拍
データを測定可能な既存の測定手段を使用することがで
き、例えば、エアロバイクに備え付けの心拍数測定装置
などから出力信号を取り出してもよい。または、通常の
心電信号計測装置によって測定された心電波形のＲ−Ｒ
間隔（心拍間隔）を出力すること、或いは、上記Ｒ−Ｒ
間隔の逆数から瞬時心拍数（拍／分）を導出し、その値
を使用しても心拍データの時系列情報を作成することが
できる。他にも、浴槽の内壁に電極を設置し、入浴者の
心電信号を非接触で計測する浴槽心電計などを用いて心
電波形のＲ−Ｒ間隔（心拍間隔）を測定すること、並び
にそのＲ−Ｒ間隔の逆数から心拍数を導出して、心拍デ
ータを作成することもできる。尚、以下の図２〜図５で
は心拍数（単位は拍／分）を用いて心拍揺らぎを表示
し、図６〜図９では心拍間隔（Ｒ−Ｒ間隔）（単位はｍ
ｓｅｃ）を用いて心拍揺らぎを表示している。

【００１８】図２に示すのは、表示手段３における表示
例である。この表示手段３は、縦軸および横軸が規定さ
れた２次元画面を有しており、縦軸および横軸のスケー
ルは共に瞬時心拍数の値（最小値：６８拍／分〜最大
値：９０拍／分）である。図２中では、時間的に連続す
る２つの心拍データがある場合、先の心拍データの値
（第１心拍データ）を横軸にとり、後の心拍データの値
（第２心拍データ）を縦軸にとった場合の座標（第１心
拍データ，第２心拍データ）上に所定のマーカをプロッ
トしている。従って、マーカがプロットされた座標位置
からは、第１心拍データと第２心拍データの大小関係を
知ることが出来る。

【００１９】例えば、第１心拍データと第２心拍データ
とが等しい場合（心拍揺らぎが無い場合）、マーカは横
軸および縦軸から等距離の位置にプロットされる。言い
換えると、横軸をｘ軸とみなし、縦軸をｙ軸とみなした
場合には、ｙ＝ｘで表される直線上にマーカがプロット
される。従って、心拍揺らぎがある状態とは、ｙ＝ｘで
表される直線上から外れてマーカがプロットされた状態
である。よって、マーカがプロットされた座標位置を見
ることで、心拍揺らぎの状態を知ることができる。ま
た、マーカを、時系列順にグループ化して、そのグルー
プ毎に異なる種類・形状（三角形、四角形、丸形）のマ
ーカを用いてプロットしており、時間経過と共に心拍デ
ータおよび心拍揺らぎがどのように変化したのかの傾向
をマーカの分布状態から即座に知ることができる。

【００２０】図３〜図５は、時間経過と共に表示画面が
どのように変化するかを示すものである。図３〜図５で
は、図２に示したのと同様に、心拍データの測定時間の
経過と共に異なる形状のマーカがプロットされること
で、心拍揺らぎの推移を知ることができる。更に、図３
〜図５では、最近の２０個（図中では矩形表示間隔：２
０として示す）のマーカを包囲する図形７（ここでは四
角形）を描くことで、その四角形７の大きさから現在の
心拍データの揺らぎの大きさを知ることができる。従っ
て、描かれた四角形７が大きい程、心拍データの揺らぎ
が大きいといえる。また更に、図３〜図５では、時間の
スケールの横軸と、心拍データのスケールの縦軸とが規
定された２次元画面（横軸，縦軸）とを更に備え、心拍
データの折れ線グラフを表示している。また、上記四角
形７で包囲された心拍データに対応する時間帯（２０個
の測定データ）を示すための網目状部分６が描かれてい
る。尚、図中ではマーカを包囲する四角形７を描いてい
るが、三角形など他の任意の図形であっても構わない。

【００２１】以下に図３〜図５を参照して、時間が経過
するに従って表示画面がどのように変化するのかを説明
する。まず図３は、心拍数の折れ線グラフからも分かる
ように、測定開始後すぐの時点における画面例である。
心拍数はある程度揺らいでおり、マーカを包囲した四角
形７ａの大きさからも被測定者が適度にリラックスした
状態にあることが見て取れる。尚、包囲されたマーカに
対応するのは、同時に表示された折れ線グラフにおいて
網目状部分６ａの心拍数データである。

【００２２】次に図４は、図３で示した時点から所定時
間だけ経過後の表示例である。心拍数の時間変動を示す
折れ線グラフの網目状部分６ｂから見て取れるように、
図４に示す時点での心拍数は図３に示す時点での心拍数
よりも低くなっている。しかし、マーカを包囲する四角
形７ｂの大きさで表される心拍揺らぎの大きさは図３で
示した時点とほとんど変化はなく、被測定者が適度にリ
ラックスした状態にあることが分かる。

【００２３】次に図５は、図４で示した時点から所定時
間だけ経過後の表示例である。心拍数の事件変動を示す
折れ線グラフの網目状部分６ｃから見て取れるように、
図５に示す時点での心拍数は図３に示す時点での心拍数
とほぼ同数になっている。しかし、マーカを包囲する四
角形７ｃの大きさは図３に示した四角形７ａよりも非常
に大きく、図３に示した時点に比べて心拍揺らぎが非常
に大きくなったことが分かる。

【００２４】以上のように図３〜図５を参照して、心拍
データの時間変化と、その際の心拍揺らぎの状態とを説
明したが、それらの推移から被測定者の心身の状態を推
測することができる。例えば、心臓に疾患を持っていな
い健康な者であれば、平常時には心拍揺らぎは大きく見
られるが、運動を開始して心臓に負荷をかけていくと、
心拍数は上昇し、且つ心拍揺らぎは小さくなる。つま
り、図３に示したような表示方法においては、マーカを
包囲する四角形７が小さくなる。心拍揺らぎが小さい状
態で維持されている場合、被測定者に対するその負荷レ
ベルは、安全で且つ効果の高い運動状態であることが知
られており、図３に示した表示画面をリアルタイムで見
ながら運動を行っている被測定者は、マーカを包囲する
四角形７の大きさが小さくなるような負荷を体にかけた
状態で運動を行うなどの綿密なトレーニングメニューの
作成などを行うことができる。

【００２５】或いは、入浴中の心拍数および心拍数の揺
らぎ状態は、一般的に次のようになる。例えば、熱めの
湯に入浴した場合は、時間経過と共に体が活性化されて
上述の運動状態と同様に心拍数が上昇し、心拍揺らぎが
小さくなる。また、ぬるめの湯に入浴した場合は、時間
経過と共に体が鎮静化されて心拍数が下降し、心拍揺ら
ぎが大きくなる（リラックス状態になる）。このよう
に、入浴中の心拍数を測定し、その際の入浴者の心拍揺
らぎの状態を表示させた場合、上述したような湯温に応
じた心拍揺らぎの状態変化を確認することができる。従
って、心拍揺らぎの状態変化が分かれば、入浴中の体の
状態（リラックス度合、暖まり度合など）を知ることが
できることで、最適な入浴時間や、湯温の判断が可能に
なり、更に出浴タイミングをリアルタイムで知ることが
できるなどの効果を得ることができる。

【００２６】以上のように図３〜図５では心拍数データ
を網目状の四角形で包囲して特徴づけたが、図６（心拍
間隔を表示）に示すように、任意のキャラクタマーク
（図形）を四角形の中に表示させても良い。この場合、
心拍間隔が平常時に近い場合（例えば、６００ｍｓｅｃ
以上（心拍数に換算すると１００拍／分以下））にはゆ
ったりとしたキャラクタの画像（図６に示す）を表示さ
せ、運動などを行ったことで心拍間隔が短い状態にある
場合（例えば、５００ｍｓｅｃ〜６００ｍｓｅｃ（心拍
数に換算すると１００拍／分〜１２０拍／分））には活
発なキャラクタの画像を表示させ、更に心拍間隔が短く
なった場合（例えば、５００ｍｓｅｃ以下（心拍数に換
算すると１２０拍／分以上））には、疲れたキャラクタ
の画像などを表示させることもできる。

【００２７】以上のように心拍揺らぎ表示システム１に
おける表示画面例を図示したが、以下には入浴中に測定
された心拍揺らぎの幾つかのパターンについて説明す
る。

【００２８】図７〜図９に示す画面例では、何れも入浴
中の被測定者の心拍データを収集した場合の例を示すの
だが、縦軸および横軸を共に心拍間隔（心電波形のＲ−
Ｒ間隔）（単位はｍｓｅｃ）として、測定されたＲ−Ｒ
間隔データをプロットしている。また、一定時間経過毎
に黒四角、白四角、黒丸、白丸、黒三角、白三角の順に
マーカの種類を変えてプロットしている。

【００２９】図７に示す画面例では、入浴直後のＲ−Ｒ
間隔が小さく（心拍数が大きく）て心拍揺らぎが小さい
状態から、時間経過と共にＲ−Ｒ間隔が大きく（心拍数
が小さく）て心拍揺らぎが大きい状態に推移し、入浴に
よって入浴者の心身がリラックスした状態となったこと
が分かる。図８に示す画面例では、被測定者が心疾患
（不整脈）を持っている場合の測定結果を示している。
この場合、入浴時間が経過するにつれてＲ−Ｒ間隔が小
さくなり、不整脈によりＲ−Ｒ間隔（心拍間隔）が突然
大きく変化する様子が見て取れる。また、図９に示す画
面例では、被測定者が糖尿病や重い心疾患を持っている
場合の測定結果を示している。この場合、入浴時間が経
過するにつれてＲ−Ｒ間隔が小さくなるという変化は見
られるものの、常に心拍揺らぎはほとんど見られないこ
とが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】心拍揺らぎ表示システムの構成図である。

【図２】心拍揺らぎ表示システムにおける表示例を示す
図である。

【図３】心拍揺らぎ表示システムにおける表示例を示す
図である。

【図４】心拍揺らぎ表示システムにおける表示例を示す
図である。

【図５】心拍揺らぎ表示システムにおける表示例を示す
図である。

【図６】心拍揺らぎ表示システムにおける表示例を示す
図である。

【図７】心拍揺らぎ表示システムにおける表示例を示す
図である。

【図８】心拍揺らぎ表示システムにおける表示例を示す
図である。

【図９】心拍揺らぎ表示システムにおける表示例を示す
図である。

【符号の説明】

１ 心拍揺らぎ表示システム ２ 心拍データ測定手段 ３ 表示手段 ４ 制御手段 ５ メモリ ６ 網目状部分 ７ 図形（四角形）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出馬 弘昭 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 上田 智章 京都府京都市下京区中堂寺南町17 株式会 社関西新技術研究所内 Ｆターム(参考） 4C017 AA02 AA10 BC16 BC21 CC03 FF06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定者の心拍データを測定する心拍デ
   ータ測定手段と、 前記心拍データの時系列情報を、縦軸および横軸が規定
   された２次元座標（横軸，縦軸）上に表示する表示手段
   とを備えてなり、 前記表示手段は、前記時系列情報における所定の時点の
   第１心拍データを前記横軸または前記縦軸の何れか一方
   の軸にとり、他方の軸には前記第１心拍データの次の時
   点の第２心拍データをとることで、前記第１心拍データ
   および前記第２心拍データの大小関係を識別可能な座標
   点（第１心拍データ，第２心拍データ）または（第２心
   拍データ，第１心拍データ）に所定のマーカを表示する
   心拍揺らぎ表示システム。
2. 【請求項２】 前記表示手段が複数個の前記マーカを累
   積表示する請求項１に記載の心拍揺らぎ表示システム。
3. 【請求項３】 前記複数個のマーカが、時系列順にグル
   ープ化された異なる種類のマーカで表示される請求項２
   に記載の心拍揺らぎ表示システム。
4. 【請求項４】 所定の時系列範囲に対応する１以上の前
   記マーカを包囲する図形を、前記１以上のマーカに重ね
   て表示する請求項２または請求項３に記載の心拍揺らぎ
   表示システム。
5. 【請求項５】 前記心拍データの時系列情報を、時間の
   目盛りを有する横軸と、心拍データの目盛りを有する縦
   軸とが規定された２次元画面（横軸，縦軸）上に表示す
   る第２表示手段を更に備えてなる請求項１から請求項４
   の何れかに記載の心拍揺らぎ表示システム。