JP6243761B2 - 心肺機能評価装置及び心肺機能評価方法 - Google Patents

Description

本発明は心臓の拍動により駆出される血液量を測定する装置において被験者の心肺機能を評価する装置及び方法に関する。

従来、心肺機能を向上させるトレーニングとして高山トレーニングや低酸素状態における運動が実施されている。これらのトレーニングの効果が十分であるか否かの判断は、一般的にトレーニング前後での比較（たとえばトレーニングを始める前の長距離走の測定タイムとトレーニングを暫く行った後の長距離走の測定タイムとの比較）や疲労感の計測により判断していた。しかしながら、これらの評価は客観的な評価ではないため、正確にトレーニングの効果を把握することはできない。

心肺機能の能力向上の計測指標に関する技術として特許文献１が挙げられる。特許文献１にかかるスポーツ用循環機能測定装置は、スポーツ選手等が運動前、運動中、運動後に亘る総合的な循環機能評価を行うことを目的としている。当該スポーツ用循環機能測定装置は、長時間連続的に非侵襲で心拍出量を測定する技術（詳細には特許文献２を参照されたい。）を用いて被験者の心拍数（ＨＲ）と一回拍出量（ＳＶ）を計測する。そして当該スポーツ用循環機能測定装置は、心拍数（ＨＲ）の増加する過程において計測された一回拍出量（ＳＶ）の軌跡カーブと、心拍数（ＨＲ）の減少する過程において計測された一回拍出量（ＳＶ）の軌跡カーブと、を同一表示手段上に表示する。その後にスポーツ用循環機能測定装置は、２つの軌跡カーブによって囲まれた面積の大きさにより被験者の循環機能の評価を提示している。ここで軌跡カーブとは横軸を心拍数（ＨＲ）とした場合の一回拍出量（ＳＶ）の変化を縦軸に記載したカーブである。

特開２００７−４４３５２号公報 特開２００５−３１２９４７号公報

[平成２６年２月１３日検索]、インターネット<URL: http://www.nihonkohden.co.jp/iryo/techinfo/pwtt/principle.html> 桜井、渡辺、「ＭＥ早わかりＱ＆Ａ３ 血圧計・心拍出量計・血流計」、南江堂、p.125-127

ところで心肺能力を向上させるためには、最大酸素摂取量が増加することが重要である。最大酸素摂取量は、一回拍出量（ＳＶ）を増加させることにより向上が見込まれる。そこで、一回拍出量（ＳＶ）の状態（たとえば毎日トレーニングを継続した場合の経過日数と一回拍出量（ＳＶ）の変化との関係）を把握することにより、被験者の運動効果や、他者と比較した被験者の心肺機能の状態を把握することができる。

特許文献１に記載のスポーツ用循環機能測定装置は、２つの軌跡カーブに囲まれた面積によって被験者の心肺機能を評価している。当該面積は、横軸に心拍数（ＨＲ）をとり縦軸に一回拍出量（ＳＶ）をとった図表の面積であるため、心拍出量（ＣＯ）に関連する値となる。当該面積は単位時間内に心臓より拍出された血液量を把握できるものの、当該面積が一回に拍出される量（ＳＶ）に依存した結果だったのか、心拍数（ＨＲ）に依存した結果だったのかまでは把握できない。すなわち当該スポーツ用循環機能測定装置は、心拍出量（ＣＯ）を用いて循環機能の評価を行っている。そのため当該手法では、一回拍出量（ＳＶ）の変化量等といった一回拍出量（ＳＶ）そのものの状態を適切に把握することができない。

上記事情を鑑みて本発明は、１回拍出量（ＳＶ）を用いて被験者の心肺機能（たとえば心肺機能の向上度合、同世代の心拍機能との比較等）の状態を適切に把握できる心肺機能評価装置及び心肺機能評価方法を提供することを主たる目的とする。

そこで前記の課題を解決するために、本発明にかかる心肺機能評価装置は、被験者の心電図を測定する心電図測定手段と、前記被験者の光電脈波を検出する光電脈波検出手段と、
前記心電図を基に前記被験者の心拍数（ＨＲ）を算出する心拍数算出手段と、前記心電図と前記光電脈波に基づいて、前記被験者の脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）を算出するＰＷＴＴ算出手段と、前記心拍数（ＨＲ）と前記脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）を基に前記被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出するＳＶ算出手段と、前記ＳＶ算出手段が算出した１回拍出量（ＳＶ）に基づいて、前記被験者の１回拍出量（ＳＶ）に関する状態を出力する出力手段と、を有する。

上述の構成ではＳＶ算出手段が被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出し、出力手段がＳＶ算出手段の算出した１回拍出量（ＳＶ）を基に被験者の１回拍出量（ＳＶ）を把握できる情報を出力している。この出力を参照することにより、被験者の１回拍出量（ＳＶ）の状態を正確に把握することができる。ひいては被験者の心肺機能の状態を把握することができる。

以下、上述の心肺機能評価装置の付随的構成や改良的構成について説明する。上述の出力手段は、前記ＳＶ算出手段が算出した１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を出力してもよい。

出力された１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を参照することにより、時間変化と１回拍出量（ＳＶ）の関係を正確に把握することができる。

ここで前記出力手段は、前記ＳＶ算出手段が算出した１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化をグラフ形式で出力することがさらに好ましい。

１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を視覚的に参照することにより、時間変化と１回拍出量（ＳＶ）の関係を正確かつ直感的に把握することができる。

また前記表示手段は、１回の運動内で前記ＳＶ算出手段が取得した１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を前記グラフに表示する、構成であってもよい。

１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化をグラフに表示する構成により、１回の運動内（例えばある日に長距離走を走り始めてから走り終わるまで）において、被験者の１回拍出量（ＳＶ）がどのように変化したかを視覚的に把握することができる。

さらに上述のＳＶ算出手段が、前記被験者の１回の運動内での１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を複数回取得し、前記表示手段は、前記ＳＶ算出手段が取得した複数の１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を基に複数のグラフに重畳的に表示する、構成であってもよい。

グラフを重畳的に記載する構成により、各回の運動における１回拍出量（ＳＶ）の変化を同時に把握することが可能となる。

また上記の心肺機能評価装置は、前記ＳＶ算出手段が算出した１回拍出量（ＳＶ）と、１回拍出量（ＳＶ）に関する指標値と、に基づいて、前記被験者の心肺能力を評価するＳＶ評価手段、を更に備え、前記出力手段は、前記ＳＶ評価手段による評価結果を前記被験者の１回拍出量（ＳＶ）に関する状態として出力する、構成であってもよい。

被験者等は、これらの評価値を参照することにより被験者の１回拍出量（ＳＶ）の状態、ひいては被験者の心肺機能の状態を正確に把握することができる。

ここで前記指標値は、前記ＳＶ算出手段が以前に算出した１回拍出量（ＳＶ）の履歴値、または前記被験者に関連する１回拍出量（ＳＶ）の統計値、の少なくとも一方を含む、ものであればよい。

前記ＳＶ評価手段は、前記ＳＶ算出手段が算出した現在の１回拍出量（ＳＶ）と、所定のタイミングで取得した前記履歴値と、の差分（ΔｅｓＳＶ）を算出する、ものであってもよい。

ΔｅｓＳＶを参照することにより、被験者（またはその他のユーザ）は特定時点（例えばトレーニングを全く行っていない状態）からの１回拍出量（ＳＶ）の変化度合（上昇度合、下降度合）を数値として正確に把握することができる。

前記ＳＶ評価手段は、前記履歴値を参照し、前記ＳＶ算出手段が算出した現在の１回拍出量（ＳＶ）の変化量（ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ）を算出する、構成であってもよい。

変化量（ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ）を参照することにより、被験者（またはその他のユーザ）は変化量（ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ）を算出した時点のトレーニング強度（または心肺機能の向上効果率）を正確に把握することができる。

前記ＳＶ評価手段は、前記統計値と前記ＳＶ算出手段が算出した現在の１回拍出量（ＳＶ）と、を比較評価する、構成であってもよい。

この比較を行う場合、被験者の１回拍出量（ＳＶ）が平均値と比べた場合に高いか否か等を正確に把握できる。

なお前記の課題を解決するために、本発明にかかる心肺機能評価装置は、非侵襲の手法を用いて被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出する非侵襲ＳＶ算出手段と、前記非侵襲ＳＶ算出手段が算出した１回拍出量（ＳＶ）に基づいて、前記被験者の１回拍出量（ＳＶ）に関する状態を出力する出力手段と、を有する、構成であってもよい。

上述の構成では非侵襲ＳＶ算出手段が被験者の１回拍出量（ＳＶ）を非侵襲の手法を用いて算出し、出力手段がＳＶ算出手段の算出した１回拍出量（ＳＶ）を基に被験者の１回拍出量（ＳＶ）を把握できる情報を出力している。この出力を参照することにより、被験者の１回拍出量（ＳＶ）の状態を正確に把握することができる。ひいては被験者の心肺機能の状態を把握することができる。

本発明は、１回拍出量（ＳＶ）を用いて被験者の心肺機能の状態（たとえば心肺機能の向上度合、同世代の心拍機能との比較等）を適切に把握できる心肺機能評価装置及び心肺機能評価方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる心肺機能評価装置１の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる出力手段７の第１の出力例を示す概念図である。 実施の形態１にかかる出力手段７の第２の出力例を示す概念図である。 実施の形態１にかかる出力手段７の第３の出力例を示す概念図である。 実施の形態２にかかる心肺機能評価装置１の構成を示すブロック図である。 実施の形態２にかかるＳＶ評価手段９による評価を示す概念図である。 実施の形態２にかかるＳＶ評価手段９が比較評価に用いる統計値の具体例を示すテーブルである。 実施の形態２にかかる出力手段７の第１の出力例を示す概念図である。

＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる心肺機能評価装置１の構成を示すブロック図である。心肺機能評価装置１は、非侵襲ＳＶ算出手段１０、出力手段７、及び記憶手段８を備える。非侵襲ＳＶ算出手段１０は、心電図測定手段２、光電脈波検出手段３、ＰＷＴＴ算出手段４、心拍数算出手段５、及びＳＶ算出手段６を備える。非侵襲ＳＶ算出手段１０は、非侵襲の手法を用いて被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出する処理手段である。

心電図測定手段２は、図示しない心電図電極と接続される。心電図電極は、被験者の胸部に装着される。心電図測定手段２は、心電図電極から得られた心電図信号を基に心電図（ＥＣＧ:Electrocardiogram）を取得し、取得した心電図（ＥＣＧ）をＰＷＴＴ算出手段４及び心拍数算出手段５に供給する。

光電脈波検出手段３は、被験者の末梢部分（たとえば被験者の指）に装着される。光電脈波検出手段３は、一般的なＳｐＯ２測定等を行い、被験者の光電脈波波形を算出する。光電脈波検出手段３は、算出した被験者の光電脈波波形をＰＷＴＴ算出手段４に供給する。

心拍数算出手段５は、心電図測定手段２が測定した心電図（ＥＣＧ）の波形を基に心拍数（ＨＲ:Heart Rate）を算出する。心拍数算出手段５は、算出した心拍数（ＨＲ）をＳＶ算出手段６に供給する。

ＰＷＴＴ算出手段４は、光電脈波波形と心電図（ＥＣＧ）を基に脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ：Pulse Wave Transition Time）を算出する。光電脈波波形と心電図（ＥＣＧ）と脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）の関係は、たとえば非特許文献１を参照されたい。またＰＷＴＴの算出方法の詳細は、たとえば特許文献１図２と同様であればよい。ＰＷＴＴ算出手段４は、算出した脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）をＳＶ算出手段６に供給する。

ＳＶ算出手段６は、脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）と心拍数（ＨＲ）を基に１回拍出量（ＳＶ：Stroke Volume）を算出する。ＳＶ算出手段６による１回拍出量（ＳＶ）の算出処理は、たとえば特許文献１図２に示すフローと略同等である。ＳＶ算出手段６は、算出した１回拍出量（ＳＶ）を出力手段７に供給する。

出力手段７は、ＳＶ算出手段６が算出した１回拍出量（ＳＶ）を基に、被験者の１回拍出量（ＳＶ）に関する状態を出力する。ここで１回拍出量（ＳＶ）に関する状態とは、１回拍出量（ＳＶ）の値の経時的変化や、１回拍出量（ＳＶ）の値により算出した評価値（実施の形態２で後述する後述するΔｅｓＳＶ、ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ等である。）、算出した１回拍出量（ＳＶ）の値と統計値（たとえば被験者の同年齢における１回拍出量（ＳＶ）の平均値であり、詳細は実施の形態２で後述する。）との比較値、等を含む概念である。出力手段７は、好適には心肺機能測定装置１に内蔵されたＣＰＵ（Central Processing Unit、図１には図示せず）によってプログラムとして実行される処理手段である。

記憶手段８は、ＳＶ算出手段６が算出した１回拍出量（ＳＶ）を適宜記憶する。ここで記憶手段８は、たとえば心肺機能評価装置１内に設けられたハードディスクドライブ等の記憶手段であってもよく、心肺機能評価装置１に着脱可能なＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやフラッシュメモリ等の記憶手段や、心肺機能評価装置１と通信可能なサーバ等に設けられた記憶手段であってもよい。

なお、上述の例において非侵襲ＳＶ算出手段１０は、心電図（ＥＣＧ）、脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）、心拍数（ＨＲ）を用いて被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出していたが必ずしもこれに限られない。すなわち非侵襲ＳＶ算出手段１０は、他の非侵襲の手法により被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出してもよい。例えば非侵襲ＳＶ算出手段１０は、いわゆるインピーダンスカーディオグラフにより被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出してもよい。以下、インピーダンスカーディオグラフによって１回拍出量（ＳＶ）を算出する例について説明する。

被験者は、２つの電極を首等に回して取り付け、他の２つの電極を胸部等に回して取り付ける。そして首側の１つの電極（電極１とする）と胸側の１つの電極（電極４とする）に高周波電源を取り付ける。その後に４つの電極（電極１〜４）に対し、生体に影響を与えない程度の微弱な高周波電流を流す。これにより首側の他方の電極（電極２とする）と胸側の他方の電極（電極３とする）の間の生体のインピーダンスに比例した電圧が生じる。ここで非侵襲ＳＶ算出手段１０は電極２と電極３の間の電圧を検出し、その電圧値を電流値で割ってインピーダンスを算出する。非侵襲ＳＶ算出手段１０は、算出したインピーダンス、電極２〜電極３の距離、及び血液抵抗をクビセク（Kubicek）の式に代入することにより被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出する。なお、インピーダンスカーディオグラフの詳細は、例えば非特許文献２に記載されている。

以下、出力手段７の出力処理の具体例について説明する。詳細には、出力手段７が被験者の１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化をグラフ形式で出力する例を図２〜図４を参照して説明する。

図２は、出力手段７の第１の出力例を示す概念図である。以下の説明では被験者が継続的に長距離走（たとえば毎日１時間）のトレーニングを行っている際に１回拍出量（ＳＶ）を所定のタイミング（例えば走り始めてから４５分後）に測定しているものとして説明を行う。図２では、出力手段７はトレーニングの経過日数と１回拍出量（ＳＶ）の値の変化を示すグラフを表示手段（たとえば心肺機能評価装置１と一体化したディスプレイ装置等）に出力している。

被験者（または被験者を指導するスポーツコーチ等の他のユーザ）は、図２のグラフを参照することにより１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を把握することができる。図２の例では、トレーニング開始時点（０日）と比べて現在（９日）の１回拍出量（ＳＶ）の値が向上しているため、被験者等はトレーニングにより心肺機能が向上していることを視覚的に認識することができる。また８日目の１回拍出量の値から９日目の１回拍出量（ＳＶ）の値の上昇率が大きいため、被験者は９日目のトレーニングが心肺機能の向上に有効であったことを視覚的に把握することができる。

なお、図２の例では経過日数と１回拍出量（ＳＶ）の関係を図示しているが、必ずしもこれに限られない。例えば被験者が１日に２回の練習（午前練習、午後練習）を行う場合、出力手段７はグラフ上に１日２回のプロットを行えばよい。

続いて図３を参照して出力手段７による第２の出力例を示す。図３は、１回の運動（例えば１時間の長距離走であり、換言すると１回のトレーニングを示す。）内での１回拍出量（ＳＶ）と経過時間の関係を表示するものである。ＳＶ算出手段６は、１回の運動内において連続して１回拍出量（ＳＶ）を算出している。出力手段７は、図３に示すように、ＳＶ算出手段６が算出した１回拍出量（ＳＶ）の１回の運動内での経時的変化をリアルタイムで表示手段に表示する。

負荷のある運動を連続的に行った場合、１回拍出量（ＳＶ）は急激に上昇していき、嫌気性代謝閾値（ＡＴ）と呼ばれる値を超えた後になだらかに上昇する（図３）。なお、嫌気性代謝閾値（ＡＴ）と心拍数（ＨＲ）のおおよその値の関係は以下の式で示される。
ＨＲ＝｛（２２０−年齢）−安静時心拍数｝×５０％＋安静時心拍数

被験者等は図３のグラフを参照することにより１回の運動（１時間の長距離走）内において１回拍出量（ＳＶ）がどのように変化したかを視覚的に把握できる。詳細には被験者は、いつの時点で１回拍出量（ＳＶ）の値が嫌気性代謝閾値（ＡＴ）に到達したか、平穏時（スタート時）からの１回拍出量（ＳＶ）の上昇度合、等を視覚的に把握することができる。

なお出力手段７は、図３に示すような１回の運動における１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を複数表示してもよい。図４に例を示す。ＳＶ算出手段６は、各日で取得した１回拍出量（ＳＶ）の値を記憶手段８に格納しておく。すなわちＳＶ算出手段６は、１回の運動内での１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を複数回取得して記憶手段８に格納しておく。

出力手段７は、図４に示すように１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を示す複数のグラフを重畳的に表示する。ここで出力手段７は、図４に示すように各運動の実施日も合わせて表示することが好ましい。

被験者は図４のグラフを参照することにより、１回拍出量（ＳＶ）の変化度合を把握することができる。例えば被験者は、トレーニングの経過に伴って１回の運動内における１回拍出量（ＳＶ）の変化傾向がどのように変わってきているかをグラフから視覚的に理解することができる。例えば、嫌気性代謝閾値（ＡＴ）の値が大きくなれば、１回拍出量（ＳＶ）の能力が高まっていると判断できる。

図２〜図４の例では、出力手段７はＳＶ算出手段６が算出した１回拍出量（ＳＶ）をグラフ形式で出力したが必ずしもこれに限られず、たとえば表形式で出力して被験者等に提示してもよい。また出力手段７は、必ずしもＧＵＩ（Graphical User Interface）ベースの出力を行う必要はなく、ＣＵＩ（Character User Interface）ベースの出力を行ってもよい。例えば出力手段７は、１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化をＣＳＶ（Comma-Separeted Values）ファイルに出力してもよい。また出力手段７は、必ずしも１回拍出量（ＳＶ）と時間経過の関係がわかるように出力する必要はなく、ある時点での１回拍出量（ＳＶ）の値をそのままファイル等に出力してもよい。

続いて本実施の形態にかかる心肺機能評価装置１の効果について改めて説明する。従来の心拍出量（ＣＯ：Cardiac Output）を基にした心肺機能の評価では、心拍数（ＨＲ）の上昇により心拍出量（ＣＯ）が上昇しているのか、それとも１回拍出量（ＳＶ）の上昇により心拍出量（ＣＯ）が上昇しているのか、を正確に把握することができなかった。このため、正確に被験者の心肺機能を評価することができなかった。

一方、上述の構成ではＳＶ算出手段６が被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出している。そして出力手段７は、ＳＶ算出手段６が算出した１回拍出量（ＳＶ）を基に被験者の１回拍出量（ＳＶ）の状態を把握できる情報を出力している。この出力を参照することにより、被験者の１回拍出量（ＳＶ）の状態を正確に把握することができる。ひいては被験者の心肺機能の状態を把握することができる。

上述のように出力手段７が１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を出力する場合、被験者等は時間経過とトレーニングの効果の関係を把握することができる。特に図２〜図４に示すようなグラフ形式で出力を行うことにより、トレーニング等の経過に伴ってどのように被験者の１回拍出量（ＳＶ）が変化したかを視覚的に把握することができる。

＜実施の形態２＞
実施の形態２にかかる心肺機能評価装置１は、ＳＶ算出手段６が算出した１回拍出量（ＳＶ）を基に心肺機能の状態を把握できる評価値を算出することを主な特徴とする。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。

図５は、本実施の形態にかかる心肺機能評価装置１の構成を示すブロック図である。図１に示す構成に加えてＳＶ評価手段９を更に有する。ＳＶ算出手段６は、算出した１回拍出量（ＳＶ）の値を出力手段７とＳＶ評価手段９に供給する。

ＳＶ評価手段９は、１回拍出量（ＳＶ）の値と、１回拍出量（ＳＶ）に関する指標値と、の比較評価を行い、当該評価によって得られた評価値を出力手段７に供給する。ここで評価値は、数値のみならず、指標値と１回拍出量（ＳＶ）のどちらが大きいかを示す真偽値等も含むものである。また比較に用いる指標値とは、ＳＶ算出手段６が以前に算出した１回拍出量（ＳＶ）の値（履歴値）や統計値（例えば被験者の同性同年代の平均ＳＶ値）等を含むものである。以下にＳＶ評価手段９による評価の具体例１を、図６を参照して説明する。

具体例１として、ＳＶ評価手段９がＳＶ算出手段６の算出した現在の１回拍出量（ＳＶ）と、所定のタイミングで取得した１回拍出量（ＳＶ）の履歴値と、の差分（ΔｅｓＳＶ）を算出する例について説明する。被験者（またはその他のユーザ）は、基準となる時点を入力手段（例えば心肺機能評価装置１に接続されたマウスやキーボード等）を介して指定する。以下、基準となる時点における１回拍出量（ＳＶ）の値をコントロール値と呼称する。記憶手段８はコントロール値を記憶しておき、ＳＶ評価手段９は記憶手段８から適宜コントロール値を読み出す。ＳＶ評価手段９は、現在の１回拍出量（ＳＶ）の値とコントロール値との差分（ΔｅｓＳＶ）を減算処理により算出し、差分値（ΔｅｓＳＶ）を出力手段７に供給する。

具体例２として、ＳＶ評価手段９がＳＶ算出手段６の算出した現在の１回拍出量（ＳＶ）の変化量を算出する例について説明する。記憶手段８は、図６に示すような１回拍出量（ＳＶ）の履歴値を保持しておく。ＳＶ評価手段９は、この履歴値と、ＳＶ算出手段６の算出した現在の１回拍出量（ＳＶ）と、を用いて１回拍出量（ＳＶ）の変化量（ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ）を算出する。算出処理は、一般の微分演算処理により算出すればよい。ＳＶ評価手段９は、算出した１回拍出量（ＳＶ）の変化量（ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ）を出力手段７に供給する。

ＳＶ評価手段９の評価処理は、以前に取得した１回拍出量（ＳＶ）との比較に限られない。具体例３として、現在の１回拍出量（ＳＶ）と統計値との比較処理について説明する。図７は統計値の具体例を示すテーブルである。当該テーブルは、属性（男性アスリート（黄色人種）等）及び年齢と、１回拍出量（ＳＶ）の平均値と、の関係を示す。ここで１回拍出量（ＳＶ）の平均値は、１回の運動内における所定のタイミング（例えば１時間の長距離走を始めてから４５分後）に測定した１回拍出量（ＳＶ）の平均値であればよい。図７の例では、１６〜２０歳の男性アスリート（黄色人種）の１回拍出量（ＳＶ）の平均値は、“ＸＸＸ１”である。

ＳＶ評価手段９は、ＳＶ算出手段６が算出した１回拍出量（ＳＶ）をテーブル内の対応するデータと比較し、被験者の１回拍出量（ＳＶ）が平均よりも大きいか否かを評価する。なおＳＶ評価手段９は、平均値よりも大きいか否かを示す真偽値を算出してもよく、平均値との差分値を算出してもよい。ＳＶ評価手段９は、算出した値（真偽値や差分値）を出力手段７に供給する。

以上がＳＶ評価手段９による評価の具体例であるが、これ以外の評価を行ってもよい。出力手段７には、ＳＶ算出手段６が算出した１回拍出量（ＳＶ）と、ＳＶ評価手段９が評価処理により算出した各種の評価値（ΔｅｓＳＶ、ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ等）と、が入力される。出力手段７は、これらの入力の一部、または全部を出力する。

たとえば出力手段７は、各種の評価値（ΔｅｓＳＶ、ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ等）を記憶手段８内に電子ファイルとして書き込んでもよい。また出力手段７は、１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化とともに評価値を表示してもよい。表示例を図８に示す。

図８では、経過日数に対する１回拍出量（ＳＶ）の変化と、現在（Ｘ日経過時点）の評価値（ΔｅｓＳＶ、ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ等）を重畳的に表示している。なお図８の表示はあくまでも一例であり、これ以外の表示画面であってもよい。被験者は、図８の画面を参照することにより１回拍出量（ＳＶ）の状態を視覚的に把握できるとともに、１回拍出量（ＳＶ）に関する正確な数値も把握することができる。

続いて本実施の形態にかかる心肺機能評価装置１の効果について説明する。上述のようにＳＶ評価手段９は、被験者の１回拍出量（ＳＶ）の状態を示す各種の評価値（ΔｅｓＳＶ、ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ等）を算出している。被験者等は、これらの評価値を参照することにより被験者の１回拍出量（ＳＶ）の状態、ひいては被験者の心肺機能の状態を正確に把握することができる。

たとえばＳＶ評価手段９がΔｅｓＳＶを算出した場合、被験者等は特定時点（例えばトレーニングを全く行っていない状態）からの１回拍出量（ＳＶ）の変化度合（上昇度合、下降度合）を数値として正確に把握することができる。

またＳＶ評価手段９が（ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ）を算出する場合、被験者等は変化量（ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ）を算出した時点のトレーニング強度（または心肺機能の向上効果率）を正確に把握することができる。

ＳＶ評価手段９が統計値（例えば同性同年代の平均値）と被験者の１回拍出量（ＳＶ）を比較した場合、被験者等は同一カテゴリーにおける被験者の能力程度を正確に把握できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

上述の例では被験者が長距離走を行う例を中心に説明を行ったが、上述の心肺機能評価装置１は低負荷の運動（例えばリハビリテーション）時にも利用できるのは勿論である。また心肺機能評価装置１は、被験者に装着するタイプの装置だけでなく、ベッドサイドで使用するような装置であってもよい。

１ 心肺機能評価装置
２ 心電図測定手段
３ 光電脈波検出手段
４ ＰＷＴＴ算出手段
５ 心拍数算出手段
６ ＳＶ算出手段
７ 出力手段
８ 記憶手段
９ ＳＶ評価手段
１０ 非侵襲ＳＶ算出手段

Claims (7)

1. 被験者の心電図を測定する心電図測定手段と、
   前記被験者の光電脈波を検出する光電脈波検出手段と、
   前記心電図を基に前記被験者の心拍数（ＨＲ）を算出する心拍数算出手段と、
   前記心電図と前記光電脈波に基づいて、前記被験者の脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）を算出するＰＷＴＴ算出手段と、
   前記心拍数（ＨＲ）と前記脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）に基づいて、前記被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出するＳＶ算出手段と、
   前記ＳＶ算出手段が算出した１回拍出量（ＳＶ）に基づいて、前記被験者の１回拍出量（ＳＶ）に関する状態を出力する出力手段と、を有し、
   前記ＳＶ算出手段は、１回の運動内での１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を複数回取得し、
   前記出力手段は、前記ＳＶ算出手段が取得した複数の１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化に基づいて、複数のグラフを重畳的に表示する、心肺機能評価装置。
2. 前記心肺機能評価装置は、前記ＳＶ算出手段が算出した１回拍出量（ＳＶ）と、１回拍出量（ＳＶ）に関する指標値と、に基づいて、前記被験者の心肺能力を評価するＳＶ評価手段、を更に備え、
   前記出力手段は、前記ＳＶ評価手段による評価結果を前記被験者の１回拍出量（ＳＶ）に関する状態として出力する、
   請求項１に記載の心肺機能評価装置。
3. 前記指標値は、前記ＳＶ算出手段が以前に算出した１回拍出量（ＳＶ）の履歴値、または前記被験者に関連する１回拍出量（ＳＶ）の統計値、の少なくとも一方を含む、請求項２に記載の心肺機能評価装置。
4. 前記ＳＶ評価手段は、前記ＳＶ算出手段が算出した現在の１回拍出量（ＳＶ）と、所定のタイミングで取得した前記履歴値と、の差分（ΔｅｓＳＶ）を算出する、請求項３に記載の心肺機能評価装置。
5. 前記ＳＶ評価手段は、前記履歴値を参照し、前記ＳＶ算出手段が算出した現在の１回拍出量（ＳＶ）の変化量（ｄ（ｅｓＳＶ）／ｄｔ）を算出する、請求項３または請求項４に記載の心肺機能評価装置。
6. 前記ＳＶ評価手段は、前記統計値と前記ＳＶ算出手段が算出した現在の１回拍出量（ＳＶ）と、を比較評価する、請求項３〜５のいずれか１項に記載の心肺機能評価装置。
7. 被験者の心電図を測定する心電図測定ステップと、
   前記被験者の光電脈波を検出する光電脈波検出ステップと、
   前記心電図を基に前記被験者の心拍数（ＨＲ）を算出する心拍数算出ステップと、
   前記心電図と前記光電脈波に基づいて、前記被験者の脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）を算出するＰＷＴＴ算出ステップと、
   前記心拍数（ＨＲ）と前記脈波伝搬時間（ＰＷＴＴ）を基に前記被験者の１回拍出量（ＳＶ）を算出するＳＶ算出ステップと、
   前記ＳＶ算出ステップにおいて算出した１回拍出量（ＳＶ）に基づいて、前記被験者のＳＶに関する状態を出力する出力ステップと、を有し、
   前記ＳＶ算出ステップでは、１回の運動内での１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化を複数回取得し、
   前記出力ステップでは、前記ＳＶ算出手段が取得した複数の１回拍出量（ＳＶ）の経時的変化に基づいて、複数のグラフを重畳的に表示する、心肺機能評価方法。

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