JP7089190B2 - 運動負荷推定方法、および運動負荷推定装置 - Google Patents

運動負荷推定方法、および運動負荷推定装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7089190B2
JP7089190B2 JP2019567100A JP2019567100A JP7089190B2 JP 7089190 B2 JP7089190 B2 JP 7089190B2 JP 2019567100 A JP2019567100 A JP 2019567100A JP 2019567100 A JP2019567100 A JP 2019567100A JP 7089190 B2 JP7089190 B2 JP 7089190B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exercise
heart rate
workload
unit
exercise load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019567100A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2019146616A1 (ja
Inventor
雄一 樋口
隆子 石原
一善 小野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Publication of JPWO2019146616A1 publication Critical patent/JPWO2019146616A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7089190B2 publication Critical patent/JP7089190B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0062Monitoring athletic performances, e.g. for determining the work of a user on an exercise apparatus, the completed jogging or cycling distance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02405Determining heart rate variability
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02438Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate with portable devices, e.g. worn by the patient
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/0245Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate by using sensing means generating electric signals, i.e. ECG signals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1118Determining activity level
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • A61B5/221Ergometry, e.g. by using bicycle type apparatus
    • A61B5/222Ergometry, e.g. by using bicycle type apparatus combined with detection or measurement of physiological parameters, e.g. heart rate
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48Other medical applications
    • A61B5/4866Evaluating metabolism
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/10Athletes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2505/00Evaluating, monitoring or diagnosing in the context of a particular type of medical care
    • A61B2505/09Rehabilitation or training
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6823Trunk, e.g., chest, back, abdomen, hip
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6824Arm or wrist
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0062Monitoring athletic performances, e.g. for determining the work of a user on an exercise apparatus, the completed jogging or cycling distance
    • A63B2024/0065Evaluating the fitness, e.g. fitness level or fitness index
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A63B24/0087Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load
    • A63B2024/0093Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load the load of the exercise apparatus being controlled by performance parameters, e.g. distance or speed

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Obesity (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

本発明は、運動負荷推定方法、運動負荷推定装置、および記録媒体に関し、特に心拍を用いて運動負荷を推定する技術に関する。
スポーツ選手にとってトレーニングは日常行う行為である。安全で効果的なトレーニングを行うことはスポーツ選手にとって重要な事項である。トレーニングは、その負荷がトレーニングを行うスポーツ選手などの対象者にとって不十分であると、長時間行ってもその効果が得られにくい場合がある。他方、トレーニングの負荷が高すぎると負傷リスクが高くなり、トレーニングを継続することが難しくなる場合もある。そのため、対象者の状態を把握し、目的に合わせて適切なトレーニングの負荷を設定することが重要となる。
従来から、トレーニングなどの運動の強度を把握する指標として、自覚的運動強度(Rating of perceived exertion:RPE)が知られている。RPEは、スポーツ選手など、運動を行う対象者の運動時の主観的な負担度を数字で表したものである。
また、従来より、適切なトレーニングなどの運動の負荷を設定するための指標として、RPEと運動が行われた時間との積で得られる運動負荷(以下、「ワークロード」または「トレーニングロード」という。)が用いられている(例えば、非特許文献1参照)。RPEと運動が行われた時間、例えば、ある種目のトレーニングが行われた時間であるトレーニングセッションの長さとの積は、セッションRPE(Session RPE)とも呼ばれる(非特許文献1参照)。
Gabbett,Tim J."The training-injury prevention paradox:should athletes be training smarter and harder?."Br J Sports Med (2016):bjsports-2015. https://ja.wikipedia.org/wiki/運動強度(2018年1月5日検索)
しかし、従来のRPEと時間との積で得られるワークロードは、対象者の主観に基づくRPEが用いられている。RPEは、対象者からの申告が必要となるため、場合によっては正しい情報が得られないこともある。そのため、客観的な指標としてのワークロードを得ることが困難であった。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、客観的なデータによりワークロードを推定することができる運動負荷の推定技術を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明に係る運動負荷推定方法は、運動を行う対象者の心拍数を測定する測定ステップと、測定された前記心拍数とその心拍数を測定した測定期間の長さとに基づいて前記対象者の運動負荷を推定する推定ステップと、を備え、前記推定ステップは、前記測定ステップで測定された前記心拍数から前記対象者の運動強度を算出する運動強度算出ステップと、算出された前記運動強度と前記測定期間の長さとに基づいて前記運動負荷を算出する運動負荷算出ステップとを備え、前記測定ステップは、測定された前記心拍数から前記測定期間での前記対象者の最大心拍数を抽出する第1の抽出ステップを備え、前記運動強度算出ステップは、前記最大心拍数から第1の運動強度を算出し、前記運動負荷算出ステップは、前記第1の運動強度に基づいて第1の運動負荷を算出すること、前記測定ステップは、測定された前記心拍数から前記対象者の前記測定期間での平均心拍数を抽出する第2の抽出ステップを備え、前記運動強度算出ステップは、前記平均心拍数から第2の運動強度を算出し、前記運動負荷算出ステップは、前記第2の運動強度に基づいて第2の運動負荷を算出すること、前記推定ステップは、前記運動負荷算出ステップで算出された前記第2の運動負荷の値を補正する補正ステップをさらに備え、前記補正ステップは、前記運動負荷算出ステップで算出された前記第2の運動負荷と、予め記憶部に記憶されている、前記対象者が自覚した運動強度を示す自覚的運動強度に基づく予測運動負荷との関係に基づいて前記第2の運動負荷の値を補正することを特徴とする。
また、上述した課題を解決するために、本発明に係る運動負荷推定装置は、運動を行う対象者の心拍数を測定する測定部と、測定された前記心拍数と測定期間の長さとに基づいて前記対象者の運動負荷を推定する推定部と、を備え、前記推定部は、前記測定部で測定された前記心拍数から前記対象者の運動強度を算出する運動強度算出部と、算出された前記運動強度と前記測定期間の長さとに基づいて前記運動負荷を算出する運動負荷算出部とを備え、前記測定部は、測定された前記心拍数から前記対象者の最大心拍数を抽出する第1の抽出部を備え、前記運動強度算出部は、前記最大心拍数から第1の運動強度を算出し、前記運動負荷算出部は、前記第1の運動強度に基づいて第1の運動負荷を算出すること、前記測定部は、測定された前記心拍数から前記対象者の前記測定期間での平均心拍数を抽出する第2の抽出部を備え、前記運動強度算出部は、前記平均心拍数から第2の運動強度を算出し、前記運動負荷算出部は、前記第2の運動強度に基づいて第2の運動負荷を算出すること、前記推定部は、前記運動負荷算出部で算出された前記第2の運動負荷の値を補正する補正部をさらに備え、前記補正部は、前記運動負荷算出部で算出された前記第2の運動負荷と、予め記憶部に記憶されている、前記対象者が自覚した運動強度を示す自覚的運動強度に基づく予測運動負荷との関係に基づいて前記第2の運動負荷の値を補正することを特徴とする。
本発明によれば、運動を行う対象者の心拍数と、その心拍数を測定した測定期間の長さとに基づいてワークロードを算出するので、RPEやSession RPEを用いることなく客観的なデータにより対象者のワークロードを推定することができる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るワークロード推定装置の原理を説明するための図である。 図2は、本発明の第1の実施の形態に係るワークロード推定装置の機能構成を示すブロック図である。 図3は、本発明の第1の実施の形態に係るワークロード推定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 図4は、本発明の第1の実施の形態に係るワークロード推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図5は、本発明の第2の実施の形態に係るワークロード推定装置の概要を説明するための図である。 図6は、本発明の第2の実施の形態に係るワークロード推定装置の機能構成を示すブロック図である。 図7は、本発明の第2の実施の形態に係るワークロード推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図8は、本発明の第3の実施の形態に係るワークロード推定装置の機能構成を示すブロック図である。 図9は、本発明の第3の実施の形態に係るワークロード推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図10は、本発明の第4の実施の形態に係るワークロード推定装置の概要を説明するための図である。 図11は、本発明の第5の実施の形態に係るワークロード推定装置の機能構成を示すブロック図である。 図12は、本発明の第5の実施の形態に係るワークロード推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図13は、本発明の第6の実施の形態に係るワークロード推定装置の機能構成を示すブロック図である。 図14は、本発明の第6の実施の形態に係るワークロード推定装置の動作を説明するためのフローチャートである。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図1から図14を参照して詳細に説明する。
[発明の概要]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係るワークロード推定装置1の原理を説明するための図である。図1に示すグラフの横軸は、RPEと時間との積で得られるワークロード(予測運動負荷)を示す。また、縦軸は、対象者がトレーニングなどの運動を行った期間での最大心拍数に基づいて算出される運動強度と時間との積で得られた値を示す。
ここで、運動強度とは、運動を行う対象者の身体能力を基準とした運動の激しさを表す尺度である。なお、対象者の運動時における最大心拍数に基づいて算出される運動強度を、特に「最大運動強度」という。
図1に示すRPEは、よく知られた修正ボルグスケールを用いて取得された値である。また、縦軸の最大運動強度の算出に用いられる対象者の運動時における最大心拍数は、RPEの範囲と合わせるために、0~10の範囲の値となるよう最大運動強度に変換している。
最大運動強度は、次の式(1)により算出される(非特許文献2参照)。
最大運動強度=(測定された運動時の最大心拍数-安静時心拍数)/(最大心拍数-安静時心拍数)×10 ・・・(1)
上式(1)において、「測定された運動時の最大心拍数」は、心拍計などで測定される値である。また、「安静時心拍数」および「最大心拍数」は、予め実測された値である。
図1に示すように、RPEに基づくワークロードと、対象者の運動時の最大心拍数に基づく値は、相関係数Rが1に近いことから、相関がより強いことがわかる。また、上述したように、RPEと対象者の運動時における最大心拍数のレンジを合わせたデータにおいて、図1に示す回帰直線の傾きが1に近い値となっている。
このことは、RPEと時間との積で得られる値と、対象者の運動時における最大心拍数に基づく最大運動強度と時間との積で得られる値とが互いに変換可能であることを示している。そのため、RPEと時間との積で得られるワークロードに代えて、対象者の運動時における最大心拍数に基づく最大運動強度と時間との積で得られる値をワークロードとして利用できることがわかる。このように、本発明では、対象者の運動時における心拍数に基づいてワークロードを推定する。
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態に係るワークロード推定装置1について詳細に説明する。
図2は、第1の実施の形態に係るワークロード推定装置1の機能構成を示すブロック図である。ワークロード推定装置1は、測定部10、記憶部11、抽出部(第1の抽出部)12、推定部13、および出力部16を備える。
測定部10は、対象者が運動を行う期間における対象者の心拍数を測定する。測定部10は、心拍計などにより実現される。測定部10は、1分当たりの拍動回数を心拍数として測定する。また、対象者が運動を行う期間である測定期間は、任意の期間を用いることができるが、トレーニングなど運動の種目や種類ごとに区切られた期間(以下、「セッション」ということがある。)を用いてもよい。具体例を挙げると、例えば、対象者がサッカー選手である場合、サッカーの1試合を1つのセッションとすることができる。なお、測定部10は、心拍数の代わりに対象者の脈拍数を測定してもよい。
記憶部11は、測定部10によって測定された測定期間における対象者の心拍数を記憶する。また、記憶部11は、予め取得された対象者のRPEの値、および対象者のRPEと時間との積で得られるワークロードの値(予測運動負荷)を記憶していてもよい。また、記憶部11は、予め実測された対象者の安静時心拍数および最大心拍数を記憶する。また、記憶部11は、測定部10が心拍数を測定する測定期間に関する情報、例えば、測定期間が1つのセッションである場合には、セッションの時間に関する情報を記憶している。
抽出部12は、測定部10で測定された対象者の心拍数のデータから測定期間における最大心拍数を抽出する。最大心拍数とは、運動時において対象者の拍動が最も早くなったときの限界値的な心拍数を示す値である。抽出部12は、抽出した最大心拍数を記憶部11に記憶する。抽出部12によって抽出された最大心拍数の値は、上述した式(1)の「測定された運動時の最大心拍数」に代入される。
推定部13は、運動強度算出部14、およびワークロード算出部(運動負荷算出部)15を備える。推定部13は、測定部10で測定された対象者の心拍数と測定期間の長さとに基づいて対象者のワークロードを推定する。
運動強度算出部14は、抽出部12によって抽出された対象者の最大心拍数に基づいて、上述した式(1)により最大運動強度を算出する。なお、式(1)において、「安静時心拍数」および「最大心拍数」は、予め実測された値を用いてもよいが、「安静時心拍数」として60を、「最大心拍数」として220から対象者の年齢を減じた値をそれぞれ用いてもよい。運動強度算出部14は、算出した最大運動強度を記憶部11に記憶する。
ワークロード算出部15は、運動強度算出部14によって算出された対象者の最大運動強度と測定期間の長さとに基づいてワークロードを算出する。より詳細には、ワークロード算出部15は、運動強度算出部14によって算出された最大運動強度の値に測定期間の長さを乗じた値を算出する。ワークロード算出部15によって、対象者のワークロードの推定値が得られる。なお、測定期間としてトレーニングのセッションが用いられた場合には、セッションごとに対象者のワークロードが算出される。
また、ワークロード算出部15は、測定期間としてトレーニングのセッションを用いた場合にセッションごとの最大心拍数にセッション時間をかけてワークロードを算出する。この場合、セッションごとのワークロードを足し合わせたワークロードを算出してもよい。
ワークロード算出部15によって算出されるワークロードは、前述したRPEと時間との積で得られるワークロードに相当する値である。そのため、ワークロード算出部15によって算出されるワークロードは、スポーツ選手などの対象者が行うトレーニングの全体的な負荷を、相対的に分析する指標として利用することが可能である。例えば、スポーツ選手自身やコーチなどは、ワークロードに基づいて、選手の回復や順応などをより適切に考慮し、一定の期間ごとのトレーニングの量などの設定を行うことができる。
出力部16は、ワークロード算出部15によって算出された対象者のワークロードの値を出力する。出力部16は、ワークロード推定装置1に設けられた表示画面などに、算出されたワークロードの値を表示してもよい。
[ワークロード推定装置のハードウェア構成]
次に、上述した機能構成を有するワークロード推定装置1のハードウェア構成について図3のブロック図を参照して説明する。
図3に示すように、ワークロード推定装置1は、バス101を介して接続されるCPU103と主記憶装置104とを有する演算装置102、通信制御装置105、センサ106、外部記憶装置107を備えるコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。
CPU103と主記憶装置104とは、演算装置102を構成する。主記憶装置104には、CPU103が各種制御や演算を行うためのプログラムが予め格納されている。演算装置102によって、図2に示した抽出部12、運動強度算出部14、ワークロード算出部15を含む推定部13など、ワークロード推定装置1の機能が実現される。
通信制御装置105は、ワークロード推定装置1と各種外部電子機器との間を通信ネットワークNWを介して接続するための制御装置である。通信制御装置105は、対象者に装着された後述のセンサ106から通信ネットワークNWを介して心拍数のデータを受信してもよい。
センサ106は、心拍計によって実現される。センサ106は、対象者が運動を行う期間にわたって対象者の胸部や手首などに装着され、対象者の心拍数を測定する。例えば、胸部に装着されるセンサ106は、図示しない電極で心電図を測定し、その変化から心拍を検出し、心拍と心拍との間の間隔から一分間当たりの拍動回数を心拍数として測定する。なお、前述したようにセンサ106は、対象者の脈拍を測定する脈拍計が用いられてもよい。
外部記憶装置107は、読み書き可能な記憶媒体と、その記憶媒体に対してプログラムやデータなどの各種情報を読み書きするための駆動装置とで構成されている。外部記憶装置107には、記憶媒体としてハードディスクやフラッシュメモリなどの半導体メモリを使用することができる。外部記憶装置107は、データ記憶部107a、プログラム格納部107b、図示しないその他の格納装置で、例えば、この外部記憶装置107内に格納されているプログラムやデータなどをバックアップするための格納装置などを有することができる。
データ記憶部107aには、センサ106で測定された対象者の心拍数が記憶されている。データ記憶部107aは、図2で示した記憶部11に対応する。
プログラム格納部107bには、本実施の形態における抽出処理や、運動強度算出処理、ワークロード算出処理などのワークロードの推定に必要な処理を実行するための各種プログラムが格納されている。
時計108は、ワークロード推定装置1の内部時計である。時計108によって得られる時刻情報に基づいて、対象者の心拍数が測定される測定期間が定められる。
表示装置109は、ワークロード推定装置1の表示画面を構成し、後述する出力部16として機能する。表示装置109は液晶ディスプレイなどによって実現される。
[ワークロード推定装置の動作]
次に、上述した構成を有するワークロード推定装置1の動作について、図4のフローチャートを参照して説明する。まず、心拍計で実現される測定部10が対象者の胸部や手首などに装着され、対象者はトレーニングなど運動を開始する。
測定部10は、対象者がトレーニングなどの運動を行う期間にわたって対象者の心拍数を測定する(ステップS1)。測定部10によって測定された対象者の心拍数のデータは、記憶部11に記憶される。また、測定部10によって測定が行われたトレーニング時間、すなわち測定期間の長さを示す情報についても記憶部11に記憶される。なお、測定期間は、任意に設定してもよいが、対象者が特定の種目のトレーニングを行うセッションであってもよい。
次に、対象者のトレーニングが終わり、測定期間が終了すると、運動強度算出部14は、測定された心拍数に基づいて最大運動強度を算出する(ステップS2)。より詳細には、抽出部12が、記憶部11に記憶されている対象者の心拍数のデータから、測定期間での最大心拍数を抽出する。例えば、測定期間が複数のトレーニングのセッションを含む場合には、セッションごとの最大心拍数が抽出される。
次に、運動強度算出部14は、上述した式(1)を用いて、抽出された最大心拍数に基づく最大運動強度を算出する。なお、式(1)において、「安静時心拍数」および「最大心拍数」は、予め実測された値を用いればよい。運動強度算出部14によって算出された対象者の最大運動強度は記憶部11に記憶される。
次に、ワークロード算出部15は、ステップS2で算出された最大運動強度に基づいて、ワークロードを算出する(ステップS3)。より詳細には、ワークロード算出部15は、記憶部11に記憶されている、運動強度算出部14によって算出された対象者の最大運動強度の値に測定期間の長さを乗算してワークロードを算出する。例えば、測定期間の単位としてセッションが用いられた場合には、最大運動強度の値にセッションの長さを乗算して、そのセッションごとのワークロードが算出される。
ステップS3で算出された値は、図1で示したように、RPEと時間との積で求められるワークロードに相当する値として利用することができる。ワークロード算出部15によって算出されたワークロードは、出力部16によって表示画面に出力されてもよい。
以上、第1の実施の形態によれば、対象者が運動を行う期間にわたって測定される心拍数から最大心拍数が抽出され、その最大心拍数から算出される最大運動強度に基づいてワークロードが算出される。
そのため、ワークロード推定装置1は、RPEを用いずに客観的なデータから対象者のワークロードを推定することができる。また、その結果として、推定されたワークロードに基づいて、対象者の状態が把握され、トレーニングなどの設定が適切に行われる。
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第1の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
第1の実施の形態では、対象者がトレーニングを行う期間にわたって測定された心拍数から最大心拍数を抽出して、ワークロードを推定した。これに対して、第2の実施の形態では、運動時における対象者の平均心拍数に基づいてワークロードを算出し、算出されたワークロードの値を補正する。
[第2の実施の形態の概要]
まず、図5を参照して第2の実施の形態に係るワークロード推定装置1Aの原理について説明する。図5に示すグラフの横軸は、RPEと時間との積で得られたワークロード(予測運動負荷)を示す。また、縦軸は、対象者がトレーニングなどの運動を行った期間における心拍数の平均である平均心拍数に基づいて算出される運動強度と時間との積で得られた値を示す。なお、以下において、平均心拍数に基づいて算出される運動強度を、特に「平均運動強度」という。
RPEは、よく知られた修正ボルグスケールを用いて取得された値である。また、縦軸の平均運動強度の算出に用いられる対象者の運動時における平均心拍数は、RPEの範囲と合わせるため、0~10の範囲の値となるように運動強度に変換している。
平均運動強度は、次の式(2)により算出される(非特許文献2参照)。
平均運動強度=(測定された運動時の平均心拍数-安静時心拍数)/(最大心拍数-安静時心拍数)×10 ・・・(2)
上式(2)において、「測定された運動時の平均心拍数」は、心拍計で実現される測定部10で測定される値である。また、「安静時心拍数」および「最大心拍数」は、予め実測された値である。
図5に示すように、RPEに基づくワークロードと、対象者が運動を行う期間における平均心拍数に基づく値は、相関係数Rが1に近いことから、相関がより強いことがわかる。また、上述したように、RPEと対象者の運動時における平均心拍数のレンジを合わせたデータにおいて、図5に示す回帰直線の傾きが1より小さい値となっている。
平均心拍数を利用すると、第1の実施の形態で最大心拍数を利用した場合と比較してワークロードの値がより低く見積もられることがわかる。そのため、対象者の平均心拍数を利用して算出されたワークロードの値については、係数αをかけて補正することが有効的である。
図5に示す回帰直線の傾きは、0.701であることから、傾きの逆数を補正の係数α=1/0.701として用いることができる。例えば、上式(2)を用いて算出される対象者の平均運動強度と時間との積に係数αをかけてワークロードを算出することで、補正されたワークロードが求められる。
[ワークロード推定装置の機能ブロック]
図6に示すように、第2の実施の形態に係るワークロード推定装置1Aは、推定部13Aが補正部17をさらに備える点で、第1の実施の形態に係るワークロード推定装置1と異なる(図2)。以下、第1の実施の形態と異なる機能を中心に説明する。
記憶部11には、予め対象者から取得されたRPEの情報が記憶されている。また、記憶部11には、RPEと時間との積で得られるワークロードが予め記憶されている。
抽出部(第2の抽出部)12は、測定部10によって測定期間にわたって測定された対象者の心拍数から測定期間での平均心拍数を抽出する。なお、抽出部12は、測定期間として任意の長さの時間を設定することができるが、トレーニングのセッションを測定期間として用いて、セッションごとの平均心拍数を抽出してもよい。
運動強度算出部14は、上述した式(2)を用いて、対象者の平均運動強度を算出する。
ワークロード算出部15は、運動強度算出部14によって算出された対象者の平均運動強度にトレーニング時間である測定期間の長さをかけてワークロードを算出する。
補正部17は、ワークロード算出部15によって算出された、平均運動強度に基づくワークロードの値を補正する。より詳細には、補正部17は、記憶部11に予め記憶されているRPEと時間との積で求められるワークロードと、ワークロード算出部15によって算出された平均運動強度に基づくワークロードとの関係を求める。
補正部17は、例えば、図5で示す関係から回帰直線の傾きを求める。補正部17は、求めた傾きの逆数を補正の係数αとして用いる。補正部17は、ワークロード算出部15によって算出された平均運動強度に基づくワークロードの値に係数αをかけて補正したワークロードの値を算出する。
[ワークロード推定装置の動作]
次に、上述した構成を有するワークロード推定装置1Aの動作について、図7のフローチャートを参照して説明する。
まず、対象者は心拍計で実現される測定部10を装着し、トレーニングなどの運動を開始する。
測定部10は、対象者が運動を行う期間にわたって対象者の心拍数を測定する(ステップS20)。抽出部12は、測定された心拍数から測定期間における平均心拍数を抽出する。なお、測定期間は、対象者が行うトレーニングのセッションとすることができる。
次に、運動強度算出部14は、対象者の平均心拍数に基づいて、上述した式(2)を用いて平均運動強度を算出する(ステップS21)。その後、ワークロード算出部15は、平均運動強度と測定期間の長さとの積によりワークロードを算出する(ステップS22)。
次に、補正部17は、記憶部11に記憶されているRPEと時間との積で得られるワークロードと、ワークロード算出部15によって算出された平均運動強度に基づくワークロードとの関係を求める。補正部17は、求められた関係より、ワークロード算出部15によって算出されたワークロードの値を補正するための係数αを求める。補正部17は、ワークロード算出部15によって算出された平均運動強度に基づくワークロードに係数αをかけてワークロードの値を補正する(ステップS23)。
以上説明したように、第2の実施の形態によれば、対象者の運動時における平均的な心拍数である平均心拍数に基づいてワークロードを算出し、算出されたワークロードの補正値を求める。これにより、客観的なデータである平均心拍数を用いた場合にも、対象者のワークロードを推定することができる。
なお、上述した実施の形態において、推定部13Aは、対象者の平均心拍数を利用してワークロードを推定する場合について説明した。しかし、推定部13Aは、対象者の平均心拍数および最大心拍数の両方を利用して、それぞれの心拍数に基づくワークロードを推定し、対象者が行うトレーニングの負荷の設定における指標として出力してもよい。
具体的には、前述したように、平均心拍数は対象者がトレーニングを行った測定期間における平均的な心拍数である。また、最大心拍数は対象者がトレーニングを行った測定期間において、対象者にとって最も負荷が大きかったときの心拍数である。平均心拍数に対して最大心拍数の差が大きくなると、瞬間的なトレーニングの負荷がより大きくなる傾向がある。一方で、平均心拍数に対して最大心拍数の差が小さくなるとトレーニング全体として、対象者にとってより負荷が大きいトレーニングになる傾向がある。
このことから、ワークロード推定装置1Aは、対象者の最大心拍数に基づいて算出されたワークロードと、平均心拍数に基づいて算出されたワークロードとの両方の値を指標として出力することで、対象者のトレーニング負荷がより適切に設定できることになる。
例えば、トレーニング全体として負荷の大きいトレーニングを設定したい場合には、最大運動強度と時間との積で得られるワークロードと、平均運動強度と時間との積で得られるワークロードの値の差をより小さくするようトレーニングの運動強度、時間などを調整すればよい。
また、瞬間的な負荷が大きいトレーニングを設定したい場合には、最大運動強度と時間との積で得られるワークロードと、平均運動強度と時間との積で得られるワークロードの値との差がより大きくなるようにトレーニングの運動強度、時間などを調整すればよい。
[第3の実施の形態]
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第1および第2の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
第2の実施の形態では、対象者の測定期間における平均心拍数に基づいてワークロードを算出する場合について説明した。これに対し、第3の実施の形態では、測定された対象者の心拍数に基づいてワークロードを算出し、さらに、予め求められているRPEと時間との積で得られるワークロード(予測運動負荷)の値との比較を行う。
[ワークロード推定装置の機能ブロック]
図8は、第3の実施の形態に係るワークロード推定装置1Bの機能構成を示すブロック図である。
記憶部11には、予め対象者のRPEの情報が記憶されている。また、記憶部11は、RPEと時間との積で得られるワークロードの予測値についても記憶している。
抽出部12は、測定部10によって測定された、対象者がトレーニングを行った測定期間にわたる心拍数から、最大心拍数または平均心拍数を抽出する。なお、抽出部12は、セッションごとの対象者の心拍数から、最大心拍数または平均心拍数を抽出してもよい。
運動強度算出部14は、抽出部12によって抽出された最大心拍数に基づいて、上述した式(1)を用いて最大運動強度を算出する。なお、運動強度算出部14は、平均心拍数に基づいて、上述した式(2)を用いて平均運動強度を算出してもよい。
ワークロード算出部15は、運動強度算出部14によって算出された最大運動強度または平均運動強度に測定期間の長さをかけてワークロードを算出する。測定期間としてセッションを用いる場合には、最大運動強度または平均運動強度にセッションの長さをかけた、セッションごとのワークロードが算出される。
比較部18は、記憶部11に予め記憶されている、RPEと時間との積で得られるワークロードの予測値(予測運動負荷)と、測定された心拍数に基づいて算出されたワークロードの値とを比較する。
より詳細には、比較部18は、RPEと時間との積で得られるワークロードの予測値と、ワークロード算出部15が最大運動強度に基づいて算出したワークロードの値との比較を行う。比較部18は、RPEと時間との積で得られるワークロードの予測値と、ワークロード算出部15が平均運動強度に基づいて算出したワークロードの値との比較を行ってもよい。なお、平均運動強度に基づいて算出されるワークロードの値は、第2の実施の形態で説明したように、補正部17によって補正された値を用いればよい。
比較部18は、RPEと時間との積で得られるワークロードの予測値と測定された心拍数に基づいてワークロード算出部15により算出されたワークロードとの乖離を比較結果として得る。前述したように、心拍数から算出される運動強度と時間との積で得られるワークロードと、RPEと時間との積で得られるワークロードには相関がある。比較部18は、この相関に基づいて、対象者の状態の把握やトレーニング負荷の調整に利用可能な比較結果を出力する。
[ワークロード推定装置の動作]
次に、上述した構成を有する本実施の形態に係るワークロード推定装置1Bの動作について、図9のフローチャートを参照して説明する。
まず、対象者は心拍計で実現される測定部10を装着し、トレーニングなどの運動を開始する。
測定部10は、対象者が運動を行う期間にわたる心拍数を測定する(ステップS30)。次に、抽出部12は、測定された心拍数から、測定期間における最大心拍数または平均心拍数を抽出する。
次に、運動強度算出部14は、上述の式(1)を用いて最大運動強度を算出する(ステップS31)。なお、運動強度算出部14は、平均運動強度を算出してもよい。次に、ワークロード算出部15は、算出された最大運動強度または平均運動強度に測定期間の長さをかけてワークロードを算出する(ステップS32)。
次に、比較部18は、記憶部11に予め記憶されているRPEと時間との積で得られたワークロードの予測値と、ステップS32で算出されたワークロードの値とを比較する(ステップS33)。比較部18は、RPEと時間との積で得られたワークロードの予測値とワークロード算出部15によって算出されたワークロードの値との乖離を示す情報を比較結果として得る。
その後、出力部16は、比較部18による比較結果を表示画面などに出力する(ステップS34)。例えば、出力部16は、RPEと時間との積で得られるワークロードの予測値と、ステップS32で算出されたワークロードの値との差を示す数値を表示画面に表示してもよい。
例えば、ステップS32で算出されたワークロードの値に対して、予測されるRPEと時間との積で得られるワークロードの値の方が大きい場合、対象者が故意に本来の力を出していない可能性や、対象者の故障などが生じている可能性がある。
また、ステップS32で算出されたワークロードの値に対して、予測されるRPEと時間との積で得られるワークロードの値の方が小さい場合、対象者が無理をしており、オーバーワークの状態であることや、対象者の故障などが生じている可能性がある。
以上説明したように、第3の実施の形態によれば、心拍数に基づいて推定されたワークロードと、RPEと時間との積で得られるワークロードとの相関から、推定された対象者のワークロードと、RPEと時間との積で得られるワークロードの予測値とを比較する。例えば、推定されたワークロードが対象者によっては相関ラインに乗らない場合において、比較部18による比較結果を、対象者の状態の把握や、トレーニング負荷の調整などに利用することができる。
また、ワークロードの予測値と心拍数から推定されたワークロードとの乖離を示す情報を用いて対象者の故障を疑うなどの対応を取ることができるため、対象者の状態をより適切に管理することが可能となる。
[第4の実施の形態]
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第1から第3の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、第4の実施の形態に係るワークロード推定装置1は、第1の実施の形態と同様の構成を有する場合について説明する。
第1から第3の実施の形態では、対象者がトレーニングなどの運動を行う期間、すなわち測定期間におけるワークロードを算出した。また、測定期間として、トレーニングのセッションを用い、セッションごとにワークロードを算出する場合について説明した。これに対して、第4の実施の形態では、対象者が特定の種目のトレーニングなどの運動を行うセッションをさらに複数のセクション時間に分割し、セクションごとのワークロードを算出する。
図10は、第4の実施の形態に係るワークロード推定装置1を説明するための図である。図10において、横軸はRPEと時間との積で得られるワークロードの値(予測運動負荷)を示す。また、縦軸は、測定された心拍数から算出された最大運動強度と時間との積で得られるワークロードの値を示す。
本実施の形態では、測定部10が心拍数を測定する測定期間の単位として、対象者が特定の種目のトレーニングを行うセッションをさらに分割したセクションを用いる。セクションは、例えば、1つのトレーニングのセッションを10分単位などに分割した測定期間である。トレーニングのセッションは、その種目や特性などに応じて20分単位、1時間単位など任意の時間に分割することができる。これは、心拍数がRPEとは異なり常時計測することが可能であるので、所望の時間単位ごとのデータとして容易に扱えることによる。
測定部10は、セクションごとの対象者の心拍数を測定する。
抽出部12は、測定部10によって測定された心拍数のデータから、セクションごとの最大心拍数を抽出する。
運動強度算出部14は、セクションごとに抽出された最大心拍数に基づいて、セクションごとの最大運動強度を算出する。例えば、1つのセッションが60分のトレーニングで構成される場合に、例えば、1つのセッションを10分単位で分割した6つのセクションごとの最大運動強度が算出される。
ワークロード算出部15は、運動強度算出部14によって算出されたセクションごとの最大運動強度の各々に対するワークロードを算出する。ワークロード算出部15は、セクションごとの最大運動強度にセクション時間の長さをかけて、セクションごとのワークロードを算出する。上記の例によれば、10分単位のセクションにおける6つのワークロードが算出されることになる。
対象者の心拍数に基づいて算出されるワークロードは、RPEを用いたワークロードと比較して、サンプリングレートをより高く設定することができる。例えば、1つのトレーニングのセッションを分割したセクション単位のワークロードが算出されることで、例えば、対象者がチームスポーツで試合を行うスポーツ選手である場合などに、1試合のセッションにおいて、試合開始からの動き量をより細かく推定することができる。そのため、セクションごとに算出された対象者の心拍数に基づくワークロードの値を選手交代の指標など、よりリアルタイムな指標として利用することが可能となる。
また、実際の試合時間を一定の時間単位に分割して選手のワークロードを算出することで、選手がトレーニングを行う際に、分割された時間単位のワークロードと同等以上のワークロードを選手に体感させ、選手を試合に順応させることができる。このように、分割された時間単位で算出されたワークロードは、スポーツ選手などの対象者におけるトレーニング負荷のより詳細な設定に利用されることができる。
なお、本実施の形態では、図10で示したように、最大運動強度に基づいて算出されたワークロードが用いられているが、平均心拍数から算出される平均運動強度に基づくワークロードを用いてもよい。
また、説明した実施の形態では、心拍数が測定される期間を固定の間隔で分割したセクションごとに、ワークロードを算出する場合について説明した。しかし、上述したセクションとは、固定の時間間隔である場合に限られない。例えば、1つの種目に係るトレーニングのセッションにおいて、そのトレーニングを構成する種類などに着目して、1つのセッションを複数のセクションに分割することもできる。例えば、水泳の1500m自由形という種目のトレーニングセッションにおいて、クロール、平泳ぎ、バタフライ、および背泳ぎといった泳法に基づいて、1つのセッションを複数のセクションに分割することができる。この場合、セクションの長さは互いに異なる場合がある。
[第5の実施の形態]
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第1から第4の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
第1から第3の実施の形態では、対象者がトレーニングなどの運動を行う測定期間におけるワークロードを算出した。さらに、第1から第3の実施の形態では、測定期間にはトレーニングのセッションが含まれ、セッションごとにワークロードを算出する場合について例示した。また、第4の実施の形態では、トレーニングのセッションをさらに分割したセクション時間ごとのワークロードを算出する場合について説明した。これに対して、第5の実施の形態では、セッションごとあるいはセクションごとに算出されたワークロードの総和を、所定の時間単位で(所定の期間ごとに)算出する。
図11に示すように、本実施の形態に係るワークロード推定装置1Cは、推定部13Cにおいて総和算出部19を備える点で、第1から第4の実施の形態と異なる。以下、第1から第4の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
本実施の形態では、抽出部12は、測定部10がトレーニングのセッションなどの測定期間ごとに測定した対象者の心拍数のデータから、測定期間ごとの最大心拍数または平均心拍数を抽出する。抽出部12は、1つのセッションをさらに細かい時間単位に分割したセクションごとの最大心拍数や平均心拍数を抽出してもよい。
運動強度算出部14は、抽出部12によって抽出されたセッションごと、または、セクションごとの運動強度を算出する。運動強度算出部14は、セッションごとまたはセクションごとの最大運動強度または平均運動強度を算出することができる。
ワークロード算出部15は、セッションごと、またはセクションごとに算出された運動強度のワークロードを算出する。
総和算出部19は、所定の時間単位でのワークロードの総和を算出する。例えば、セッションごとのワークロードを算出し、所定の時間単位として1日単位でのワークロードの総和を求める場合を考える。この場合、総和算出部19は、次式(3)によりワークロードの1日単位の総和を算出することができる。
1日のワークロード=Σ(運動強度×セッション時間) ・・・(3)
なお、トレーニングのセッションをさらに分割したセクションごとのワークロードを算出する場合には、セクションごとの運動強度にセクション時間をかけて、ワークロードの1日単位の総和を算出する。
総和算出部19によって算出された1日単位などの所定の時間単位のワークロードの総和は、記憶部11に蓄積される。
次に、本実施の形態に係るワークロード推定装置1Cの動作について図12のフローチャートを参照して説明する。以下において、ワークロード推定装置1Cは、1日単位のワークロードの総和を出力する場合を例に挙げて説明する。
まず、対象者は心拍計で実現される測定部10を装着し、トレーニングなどの運動を開始する。
測定部10は、対象者が運動を行う期間にわたる心拍数を測定する(ステップS50)。例えば、測定部10は、対象者が運動を行う期間中に対象者に着用される。また、測定部10は、測定した心拍数のデータに測定日時を示す情報を付すことができる。次に、抽出部12は、測定された心拍数から、セッションごと、またはセッションをさらに分割した時間単位であるセクションごとの最大心拍数または平均心拍数を抽出する。
ここで、具体例として、セッションごとの心拍数から最大心拍数または平均心拍数が抽出される場合を考える。例えば、1回60分のトレーニングのセッションが1日に4回あった場合、測定された心拍数から4つの最大心拍数または平均心拍数が抽出される。なお、1日におけるセッションの回数やセッションの時間の長さに関する情報は、予め記憶部11に記憶されているものとする。
その後、運動強度算出部14は、上述の式(1)または式(2)を用いて最大運動強度または平均運動強度を算出する(ステップS51)。なお、運動強度算出部14は、平均運動強度を算出してもよい。次に、ワークロード算出部15は、算出された最大運動強度または平均運動強度にセッションの長さ、またはセクション時間の長さをかけてセッションごとまたはセクションごとのワークロードを算出する(ステップS52)。
次に、総和算出部19は、ステップS52で算出されたセッションごとまたはセクションごとに算出されたワークロードの1日単位の総和を、上述した式(3)を用いて算出する(ステップS53)。その後、出力部16は、ステップS53で算出された1日単位のワークロードの総和を表示画面に表示してもよい。
以上説明したように、第5の実施の形態によれば、1日単位など所定の時間単位のワークロードの総和を算出するので、トレーニング計画の作成や管理などにおいてよく用いられる時間単位に対応したワークロードのデータを出力することができる。その結果として、客観的なデータに基づいて算出されたワークロードをトレーニング計画やスケジュールを作成する際により活用しやすいデータとして提供することができる。
例えば、トレーニング計画を作成する際に、本実施の形態で得られた1日のワークロードの総和に基づいて、1日のワークロードに対するしきい値を設定してトレーニングの量を管理することができる。具体的には、出力部16は、設定されたしきい値に基づいて1日のワークロードがしきい値を超えた場合に、表示画面において、算出されたワークロードと共に、アラートなどを表示してもよい。
なお、説明した第5の実施の形態に係る総和算出部19は、第2から第4の実施の形態で説明した構成と組み合わせることも可能である。
[第6の実施の形態]
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第1から第5の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
第5の実施の形態では、1日単位など、所定の時間単位でのワークロードの総和を算出する場合について説明した。これに対して、第6の実施の形態は、所定の時間単位におけるワークロードの総和に基づいて、予め設定された短い期間(第1期間)でのワークロードの平均(急性ワークロード(急性負荷):Acute Workloadという。)および、より長い期間(第2期間)でのワークロードの平均(慢性ワークロード(慢性負荷):Chronic Workloadという。)を算出する。さらに、第6の実施の形態では、急性ワークロードと慢性ワークロードとの比(以下、「A/C比」という。)を求める。
急性ワークロードは、典型的には1週間など、アスリートがトレーニングを行うということを考慮した場合に比較的に短い期間とされる期間でのワークロードの平均を示す値である。急性ワークロードは、トレーニングを行うアスリートなど対象者の疲労を表すとされる(非特許文献1参照)。また、慢性ワークロードは、典型的には4週間など、急性ワークロードよりも長い期間でのワークロードの平均を示す値である。慢性ワークロードは、トレーニングを行う対象者の健康で適正な状態など、プラスの作用を表すとされる(非特許文献1参照)。
さらに、急性ワークロードと慢性ワークロードとの比であるA/C比(Acute:Chronic Workload Ratio)は、アスリートなどトレーニングを行う対象者における怪我の発生を予測する指標として用いられている。A/C比が0.8~1.3となる範囲でトレーニングの量を管理することで怪我の発生頻度を低減することが知られている(非特許文献1参照)。
急性ワークロードを算出する期間は、慢性ワークロードを算出する期間より短いことが必要であるが、これらの期間は、対象者におけるトレーニングのスケジュールなどに応じて適宜変更される。
図13に示すように、本実施の形態に係るワークロード推定装置1Dは、推定部13Dにおいて平均算出部20を備える点で、第5の実施の形態と異なる。以下、第5の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
総和算出部19は、所定の時間単位におけるワークロードの総和を算出する。例えば、総和算出部19は、1日単位のワークロードの総和を上述した式(3)により算出することができる。総和算出部19によって算出された1日単位のワークロードの総和は、記憶部11に蓄積される。
平均算出部20は、総和算出部19によって算出された、例えば、1日単位のワークロードの総和に基づいて、急性ワークロードおよび慢性ワークロードを算出し、さらに、A/C比を求める。なお、慢性ワークロードの値については、初期値として予め用意された値を用いる構成としてもよい。
より詳細には、平均算出部20は、総和算出部19によって算出され、記憶部11に蓄積されている予め設定された日数分、例えば7日分のワークロードに基づいて、ワークロードの1週間平均を算出し、急性ワークロードとして出力する。また、算出された急性ワークロードは、記憶部11に蓄積されていく。
また、平均算出部20は、記憶部11に蓄積される1日分のワークロードまたはワークロードの1週間平均に基づいて、予め設定されている期間、例えば、4週間におけるワークロードの平均を求め、慢性ワークロードとして出力する。算出された慢性ワークロードについても、記憶部11に蓄積されていく。
平均算出部20は、算出した急性ワークロードと慢性ワークロードとに基づいて、A/C比を算出する。平均算出部20は、慢性ワークロードに対する急性ワークロードを算出するため、例えば、ワークロードの4週間平均である慢性ワークロードが算出された時点で、A/C比を算出する構成としてもよい。あるいは、平均算出部20は、慢性ワークロードについては、予め用意されている初期値を用いてA/C比を算出してもよい。A/C比は、例えば、移動平均モデルまたは、指数加重移動平均モデルに基づいて算出することができる。
次に、本実施の形態に係るワークロード推定装置1Dの動作について、図14のフローチャートを参照して説明する。以下において、ワークロード推定装置1Dは、ワークロードの1週間平均を急性ワークロードとして出力し、ワークロードの4週間平均を慢性ワークロードとして算出する場合を例に挙げて説明する。
まず、対象者は心拍計で実現される測定部10を装着し、トレーニングなどを開始する。
測定部10は、対象者が運動を行う期間にわたる心拍数を測定する(ステップS60)。例えば、測定部10は、対象者がトレーニングを行う期間にわたって着用される。また、測定部10は、測定した心拍数のデータに対して測定日時に関する情報を付加することができる。次に、抽出部12は、測定された心拍数から、セッションごと、またはセッションをさらに分割した時間単位であるセクションごとの最大心拍数または平均心拍数を抽出する。
その後、運動強度算出部14は、上述の式(1)または式(2)を用いて最大運動強度または平均運動強度を算出する(ステップS61)。なお、運動強度算出部14は、平均運動強度を算出してもよい。次に、ワークロード算出部15は、算出された最大運動強度または平均運動強度にセッション時間の長さまたはセクション時間の長さをかけてセッションごとまたはセクションごとのワークロードを算出する(ステップS62)。
次に、総和算出部19は、ステップS62で算出されたセッションごとまたはセクションごとに算出されたワークロードの1日単位の総和を、上述した式(3)を用いて算出する(ステップS63)。算出されたワークロードの1日単位の総和は、記憶部11に蓄積される。
その後、平均算出部20は、記憶部11に7日分のワークロードが蓄積されると、ワークロードの1週間平均である急性ワークロードを算出し、記憶部11に記憶する(ステップS64)。次に、平均算出部20は、記憶部11に4週間分のワークロードが蓄積されると、ワークロードの4週間平均である慢性ワークロードを算出し、記憶部11に記憶させる(ステップS65)。
その後、平均算出部20は、ステップS64およびステップS65でそれぞれ算出された急性ワークロードおよび慢性ワークロードに基づいて、A/C比を算出する(ステップS66)。より詳細には、平均算出部20は、急性ワークロードを慢性ワークロードで割ってA/C比を算出する。算出されたA/C比は、記憶部11に記憶される。
このように、総和算出部19は、対象者の心拍数のデータに基づいて、ワークロードの1日分の総和を算出する。そして、平均算出部20は、記憶部11に蓄積されていく1日単位のワークロードに基づいて、急性ワークロード、慢性ワークロード、およびA/C比を算出し、これらの値を逐次更新する。
その後、出力部16は、ステップS66で算出されたA/C比を、急性ワークロードおよび慢性ワークロードの推移を示す情報と共に表示画面に表示することができる。
以上説明したように、第6の実施の形態によれば、ワークロード推定装置1Dは、ワークロードの1日の総和に基づいて、急性ワークロードおよび慢性ワークロードを算出する。また、算出された急性ワークロードおよび慢性ワークロードに基づいて、トレーニングを行うアスリートなどの怪我の発生を予測する指標となるA/C比を算出する。
そのため、ワークロード推定装置1Dが出力する急性ワークロード、慢性ワークロードおよびA/C比に基づいて、アスリートが行うトレーニング負荷をより適切に管理することができ、怪我の発生頻度を低減させることができる。
なお、説明した第6の実施の形態は、第2から第4の実施の形態と組み合わせて用いることも可能である。
以上、本発明の運動負荷推定方法および運動負荷推定装置における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。
1、1A、1B…ワークロード推定装置、10…測定部、11…記憶部、12…抽出部、13、13A…推定部、14…運動強度算出部、15…ワークロード算出部、16…出力部、17…補正部、18…比較部、101…バス、102…演算装置、103…CPU、104…主記憶装置、105…通信制御装置、106…センサ、107…外部記憶装置、107a…データ記憶部、107b…プログラム格納部、108…時計、109…表示装置、NW…通信ネットワーク。

Claims (5)

  1. 運動を行う対象者の心拍数を測定する測定ステップと、
    測定された前記心拍数とその心拍数を測定した測定期間の長さとに基づいて前記対象者の運動負荷を推定する推定ステップと、
    を備え、
    前記推定ステップは、
    前記測定ステップで測定された前記心拍数から前記対象者の運動強度を算出する運動強度算出ステップと、
    算出された前記運動強度と前記測定期間の長さとに基づいて前記運動負荷を算出する運動負荷算出ステップと
    を備え、
    前記測定ステップは、測定された前記心拍数から前記測定期間での前記対象者の最大心拍数を抽出する第1の抽出ステップを備え、
    前記運動強度算出ステップは、前記最大心拍数から第1の運動強度を算出し、前記運動負荷算出ステップは、前記第1の運動強度に基づいて第1の運動負荷を算出すること、
    前記測定ステップは、測定された前記心拍数から前記対象者の前記測定期間での平均心拍数を抽出する第2の抽出ステップを備え、
    前記運動強度算出ステップは、前記平均心拍数から第2の運動強度を算出し、前記運動負荷算出ステップは、前記第2の運動強度に基づいて第2の運動負荷を算出すること、
    前記推定ステップは、
    前記運動負荷算出ステップで算出された前記第2の運動負荷の値を補正する補正ステップをさらに備え、
    前記補正ステップは、前記運動負荷算出ステップで算出された前記第2の運動負荷と、予め記憶部に記憶されている、前記対象者が自覚した運動強度を示す自覚的運動強度に基づく予測運動負荷との関係に基づいて前記第2の運動負荷の値を補正すること
    を特徴とする運動負荷推定方法。
  2. 請求項1に記載の運動負荷推定方法において、
    前記推定ステップで推定された前記運動負荷と、前記対象者が自覚した運動強度を示す自覚的運動強度に基づく予測運動負荷とを比較する比較ステップと、
    前記比較ステップの比較結果を出力する出力ステップと
    をさらに備えることを特徴とする運動負荷推定方法。
  3. 運動を行う対象者の心拍数を測定する測定部と、
    測定された前記心拍数と測定期間の長さとに基づいて前記対象者の運動負荷を推定する推定部と、
    を備え、
    前記推定部は、
    前記測定部で測定された前記心拍数から前記対象者の運動強度を算出する運動強度算出部と、
    算出された前記運動強度と前記測定期間の長さとに基づいて前記運動負荷を算出する運動負荷算出部と
    を備え、
    前記測定部は、測定された前記心拍数から前記対象者の最大心拍数を抽出する第1の抽出部を備え、
    前記運動強度算出部は、前記最大心拍数から第1の運動強度を算出し、前記運動負荷算出部は、前記第1の運動強度に基づいて第1の運動負荷を算出すること、
    前記測定部は、測定された前記心拍数から前記対象者の前記測定期間での平均心拍数を抽出する第2の抽出部を備え、
    前記運動強度算出部は、前記平均心拍数から第2の運動強度を算出し、前記運動負荷算出部は、前記第2の運動強度に基づいて第2の運動負荷を算出すること、
    前記推定部は、
    前記運動負荷算出部で算出された前記第2の運動負荷の値を補正する補正部をさらに備え、
    前記補正部は、前記運動負荷算出部で算出された前記第2の運動負荷と、予め記憶部に記憶されている、前記対象者が自覚した運動強度を示す自覚的運動強度に基づく予測運動負荷との関係に基づいて前記第2の運動負荷の値を補正すること
    を特徴とする運動負荷推定装置。
  4. 請求項3に記載の運動負荷推定装置において、
    前記運動負荷算出部によって算出された前記運動負荷の所定の期間ごとの総和を算出する総和算出部をさらに備えることを特徴とする運動負荷推定装置。
  5. 請求項4に記載の運動負荷推定装置において、
    前記総和算出部によって算出された前記所定の期間ごとの前記運動負荷の総和に基づいて、少なくとも前記所定の期間の長さを有する第1期間での前記運動負荷の平均である急性運動負荷と、前記第1期間よりも長い第2期間での前記運動負荷の平均である慢性運動負荷とを算出し、かつ、前記慢性運動負荷に対する前記急性運動負荷の割合を示すA/C比を算出する平均算出部をさらに備えることを特徴とする運動負荷推定装置。
JP2019567100A 2018-01-24 2019-01-23 運動負荷推定方法、および運動負荷推定装置 Active JP7089190B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018009415 2018-01-24
JP2018009415 2018-01-24
PCT/JP2019/002000 WO2019146616A1 (ja) 2018-01-24 2019-01-23 運動負荷推定方法、運動負荷推定装置、および記録媒体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019146616A1 JPWO2019146616A1 (ja) 2020-07-16
JP7089190B2 true JP7089190B2 (ja) 2022-06-22

Family

ID=67394650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019567100A Active JP7089190B2 (ja) 2018-01-24 2019-01-23 運動負荷推定方法、および運動負荷推定装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20200360765A1 (ja)
EP (1) EP3744255B1 (ja)
JP (1) JP7089190B2 (ja)
CN (1) CN111629667B (ja)
AU (1) AU2019211650B2 (ja)
ES (1) ES2965636T3 (ja)
WO (1) WO2019146616A1 (ja)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230012734A1 (en) * 2019-12-05 2023-01-19 Opum Technologies Limited A wearable device and associated methods and systems
DE102021100032A1 (de) * 2020-01-06 2021-07-15 Rippleworx, Inc. Vorhersagen eines nachteiligen körperlichen effektes basierend auf zeitreihendaten
JP7430325B2 (ja) 2020-04-28 2024-02-13 地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター 運動可否判定プログラム、運動可否判定システム及び運動可否判定方法
JP7432878B2 (ja) 2020-07-01 2024-02-19 日本電信電話株式会社 健康管理方法、装置およびプログラム
US20230415000A1 (en) * 2020-12-09 2023-12-28 Susmed, Inc. Exercise habituation assisting system and exercise habituation assisting program
CN114618149B (zh) * 2022-05-17 2022-08-02 成都尚医信息科技有限公司 一种基于不同用户心率和rpe反馈的动作调整***
DE102022127518B3 (de) * 2022-10-19 2023-11-02 medica - Medizintechnik GmbH Trainingsgerät

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004261608A (ja) 2004-04-26 2004-09-24 Seiko Epson Corp 運動支援装置
JP2013163010A (ja) 2012-02-09 2013-08-22 Industrial Technology Research Inst リハビリテーション指導方法およびリハビリテーション指導システム
US20160317044A1 (en) 2015-04-30 2016-11-03 SmartHealth Electronics Ltd. Devices, systems and methods for testing cardiac exercise functions
US20180310874A1 (en) 2016-12-21 2018-11-01 Firstbeat Technologies Oy Method and an apparatus for determining training status

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4222661B2 (ja) * 1998-09-14 2009-02-12 アークレイ株式会社 記録媒体
JP2008086480A (ja) * 2006-09-29 2008-04-17 Matsushita Electric Works Ltd 活動量計
JP5470681B2 (ja) * 2007-03-09 2014-04-16 富士通株式会社 運動モニタリング装置、運動モニタリングプログラム、および運動モニタリング方法
US8092381B2 (en) * 2007-05-31 2012-01-10 Heart Zones Usa Threshold training system
US20090287103A1 (en) * 2008-05-14 2009-11-19 Pacesetter, Inc. Systems and methods for monitoring patient activity and/or exercise and displaying information about the same
US20110288381A1 (en) * 2010-05-24 2011-11-24 Jesse Bartholomew System And Apparatus For Correlating Heart Rate To Exercise Parameters
KR102315880B1 (ko) * 2014-10-22 2021-10-21 삼성전자주식회사 운동 관리 방법 및 장치
KR20160091694A (ko) * 2015-01-26 2016-08-03 삼성전자주식회사 운동 가이드 정보를 제공하는 방법, 장치 및 시스템
KR102403364B1 (ko) * 2015-06-04 2022-05-30 삼성전자주식회사 피드백에 기초하여 운동 프로그램을 제공하는 방법 및 장치
CN106730763A (zh) * 2016-12-09 2017-05-31 中世泓利(北京)健康科技有限公司 一种基于心率数据以及运动时间的中小学生体育锻炼运动负荷的评价方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004261608A (ja) 2004-04-26 2004-09-24 Seiko Epson Corp 運動支援装置
JP2013163010A (ja) 2012-02-09 2013-08-22 Industrial Technology Research Inst リハビリテーション指導方法およびリハビリテーション指導システム
US20160317044A1 (en) 2015-04-30 2016-11-03 SmartHealth Electronics Ltd. Devices, systems and methods for testing cardiac exercise functions
US20180310874A1 (en) 2016-12-21 2018-11-01 Firstbeat Technologies Oy Method and an apparatus for determining training status

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Tim J Gabbett,The training - injury prevention paradox: should athletes be training smarter and harder?,British Journal of Sports Medicine,2016年,50,pp.273-280

Also Published As

Publication number Publication date
EP3744255A4 (en) 2021-10-13
EP3744255A1 (en) 2020-12-02
AU2019211650B2 (en) 2021-05-06
WO2019146616A1 (ja) 2019-08-01
CN111629667A (zh) 2020-09-04
EP3744255B1 (en) 2023-11-15
CN111629667B (zh) 2024-05-03
AU2019211650A1 (en) 2020-07-23
US20200360765A1 (en) 2020-11-19
JPWO2019146616A1 (ja) 2020-07-16
ES2965636T3 (es) 2024-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7089190B2 (ja) 運動負荷推定方法、および運動負荷推定装置
Bartlett et al. Relationships between internal and external training load in team-sport athletes: evidence for an individualized approach
Sandford et al. Anaerobic speed/power reserve and sport performance: scientific basis, current applications and future directions
Plews et al. Heart-rate variability and training-intensity distribution in elite rowers
Sands et al. Modern techniques and technologies applied to training and performance monitoring
Myers et al. The acute: chronic workload ratio is associated with injury in junior tennis players
Sylta et al. Do elite endurance athletes report their training accurately?
US9370691B2 (en) Apparatus for metabolic training load, mechanical stimulus, and recovery time calculation
US10007709B2 (en) Information processing device and information processing method
Suzuki et al. Program design based on a mathematical model using rating of perceived exertion for an elite japanese sprinter: acase study
US10918908B2 (en) Method, an apparatus and a software product for providing a training program
WO2017181196A1 (en) Pacing templates for performance optimization
CN106202850B (zh) 锻炼管理方法和设备
Carey et al. Optimizing preseason training loads in Australian football
JP2019534088A (ja) 対象者の身体的疲労を定量化するためのシステム、方法、及びコンピュータプログラム
Morrison et al. Energy system development and load management through the rehabilitation and return to play process
Chomiuk et al. The influence of systematic pulse-limited physical exercise on the parameters of the cardiovascular system in patients over 65 years of age
US20220399097A1 (en) Fitness Score Using Heart Rate Recovery Data
TWI756754B (zh) 以多重方案監控運動期間的方法
JP6712909B2 (ja) 認知能力変化予測装置およびプログラム
White Acute: chronic workload ratio
AU2015201602A1 (en) Adaptive cognitive skills assessment and training
Morin et al. Relevance of Damped Harmonic Oscillation for Modeling the Training Effects on Daily Physical Performance Capacity in Team Sport
Endler Marathon
Gardner et al. The Global Session Metric Score (GSMs): A Modified Session-Specific Exertional Index

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210118

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210608

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210803

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220107

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220510

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220523

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7089190

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150