WO2017109909A1 - 電子機器及び身体状況判定プログラム - Google Patents
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Classifications
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
Definitions
- the present invention relates to an electronic device and a physical condition determination program.
- wearable terminals that can be worn on the user's arm, for example, are becoming popular. Since the wearable terminal is used while being worn on the user's body, for example, it is possible to count the user's pulse rate and monitor the state of the user's body. As a pulse sensor that detects a user's pulse, there is one that measures the amount of reflected light.
- the pulse sensor includes an LED (Light Emitting Diode) that emits light and a PD (Photo Detector) that detects light, and the PD detects the amount of light reflected from the LED toward the human body.
- LED Light Emitting Diode
- PD Photo Detector
- the PD detects the amount of light reflected from the LED toward the human body.
- the time waveform of the light level detected by the PD is subjected to, for example, FFT (Fast Fourier Transform) processing, and the pulse rate corresponding to the peak of the obtained frequency spectrum is calculated.
- FFT Fast Fourier Transform
- a wearable terminal equipped with such a pulse sensor is worn by a worker working at a work site, for example, and may be used for monitoring the load on the worker's body.
- As an index of the load on the body for example, there is a ratio of the current pulse rate to the maximum pulse rate.
- the maximum pulse rate is a pulse rate per minute, which is an upper limit value.
- a value obtained by subtracting age from 220 is set as the maximum pulse rate.
- the maximum pulse rate is generally a value obtained by subtracting age from 220, individual differences in the maximum pulse rate are not considered, and the body based on the accurate maximum pulse rate is not considered. Monitoring the situation is difficult.
- the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide an electronic device and a physical condition determination program capable of accurately monitoring a physical condition without taking time and effort.
- an electronic device disclosed by the present application includes a memory and a processor connected to the memory, and the processor is a sensor that is attached to a user's body and detects a pulse.
- a first sensor value and a second sensor value are respectively acquired from the sensor and the second sensor for detecting acceleration, and based on the first sensor value acquired when the acquired second sensor value satisfies a predetermined condition.
- the user's resting pulse rate is calculated, the user's estimated weight is calculated based on the calculated resting pulse rate, and the user's maximum pulse rate is calculated based on the calculated estimated weight and the resting pulse rate.
- a number is calculated, and a determination value indicating the physical condition of the user is calculated using at least the calculated estimated weight and the maximum pulse rate.
- the electronic device and the physical condition determination program according to the present invention have an effect that the physical condition can be accurately monitored without taking time and effort.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a mobile terminal device according to an embodiment.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of the processor according to the embodiment.
- FIG. 3 is a flowchart showing physical condition determination processing according to one embodiment.
- FIG. 4 is a flowchart illustrating a specific example of the determination value calculation process.
- FIG. 5 is a diagram illustrating a specific example of the notification information.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a mobile terminal device 100 according to an embodiment.
- a mobile terminal device 100 illustrated in FIG. 1 includes a wireless communication unit 110, a pulse sensor 120, an acceleration sensor 130, a processor 140, a memory 150, and a display 160.
- the wireless communication unit 110 is a communication module having a wireless communication function using, for example, Bluetooth (registered trademark), and performs wireless communication with another communication terminal device such as a smartphone. Specifically, for example, the wireless communication unit 110 notifies a determination value indicating the physical condition of the user wearing the mobile terminal device 100 to another communication terminal device by BLE (Bluetooth Low Energy).
- BLE Bluetooth Low Energy
- the pulse sensor 120 detects the pulse of the user wearing the mobile terminal device 100.
- the pulse sensor 120 includes an LED and a PD, detects reflection of light emitted from the LED by the PD, and outputs the obtained reflection amount of light to the processor 140 as a sensor value.
- the light emitted toward the user's body is reflected by the user's body, and the amount of light reflected at this time varies according to the blood flow in the user's body. For this reason, it is possible to detect a user's pulse from the sensor value of the pulse sensor 120.
- the acceleration sensor 130 includes a triaxial acceleration sensor, for example, and detects the acceleration in each of the triaxial directions of the mobile terminal device 100. Then, the acceleration sensor 130 outputs the acceleration detected by the triaxial acceleration sensor to the processor 140 as a sensor value.
- the processor 140 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a DSP (Digital Signal Processor), and performs overall control of the mobile terminal device 100. In other words, the processor 140 executes various processes while using the memory 150. Specifically, the processor 140 drives the pulse sensor 120 and the acceleration sensor 130, and based on the pulse sensor value obtained from the pulse sensor 120 and the acceleration sensor value obtained from the acceleration sensor 130, the weight of the user and the maximum pulse Estimate the number. Then, the processor 140 calculates a determination value indicating the physical condition of the user from the estimated weight and the maximum pulse rate, and executes notification processing for notifying the determination value to the user. The function of the processor 140 will be described in detail later.
- a CPU Central Processing Unit
- FPGA Field Programmable Gate Array
- DSP Digital Signal Processor
- the memory 150 includes, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a NAND flash memory, and the like, and stores various types of information during processing executed by the processor 140.
- the display 160 includes a liquid crystal panel, for example, and displays notification information output from the processor 140.
- the display 160 may be arranged so as to overlap with a touch panel that detects contact.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating functions of the processor 140 according to an embodiment. 2 includes a pulse sensor control unit 141, an acceleration sensor control unit 142, a pulse rate calculation unit 143, an exercise amount calculation unit 144, a resting pulse rate determination unit 145, a weight estimation unit 146, and a maximum pulse rate estimation unit 147. And a physical condition determination unit 148 and a notification processing unit 149.
- the pulse sensor control unit 141 drives the pulse sensor 120 and acquires the reflection amount of light detected by the pulse sensor 120 at a predetermined cycle as a pulse sensor value. Then, the pulse sensor control unit 141 outputs the acquired pulse sensor value to the pulse rate calculation unit 143.
- the acceleration sensor control unit 142 drives the acceleration sensor 130 and acquires the acceleration detected by the acceleration sensor 130 at a predetermined cycle as an acceleration sensor value. Then, the acceleration sensor control unit 142 outputs the acquired acceleration sensor value to the momentum calculation unit 144.
- pulse sensor control unit 141 and the acceleration sensor control unit 142 are included in a sensor driver that controls a sensor included in the mobile terminal device 100.
- the pulse rate calculation unit 143 filters the waveform of the pulse sensor value with a bandpass filter that transmits a predetermined frequency band, and removes noise outside the band. Then, the pulse rate calculation unit 143 obtains a frequency spectrum of the waveform of the pulse sensor value by performing FFT processing on the waveform after noise removal. Furthermore, the pulse rate calculation unit 143 detects a peak in the frequency spectrum and sets the number of pulses per unit time (for example, 1 minute) having a frequency corresponding to the peak as the pulse rate.
- the exercise amount calculation unit 144 calculates the user's exercise amount based on the acceleration sensor value. Specifically, the exercise amount calculation unit 144 calculates an exercise amount such as exercise intensity or the number of steps based on the acceleration sensor value. Since the acceleration sensor 130 can detect the movement of the mobile terminal device 100 attached to the user's body, the exercise amount calculation unit 144 can calculate the exercise intensity of the user from the acceleration sensor value. As the exercise intensity, for example, Mets (METs) expressing the exercise intensity with relative numerical values with the exercise intensity at rest being 1.0 METs as a reference can be used. Further, the momentum calculation unit 144 estimates the direction of gravity acceleration from the acceleration sensor value, and extracts the pattern of acceleration change due to walking from the pattern of acceleration change in the direction parallel to the gravity acceleration. Then, the exercise amount calculation unit 144 can calculate the number of steps of the user from the extracted acceleration change pattern by walking.
- Mets METs
- the momentum calculation unit 144 estimates the direction of gravity acceleration from the acceleration sensor value, and extracts the pattern of acceleration change due to walking
- the resting pulse rate determining unit 145 determines whether or not the user is in a resting state based on the amount of exercise calculated by the amount of exercise calculating unit 144. Then, when it is determined that the user is in a resting state, the resting pulse rate determining unit 145 determines the pulse rate calculated by the pulse rate calculating unit 143 as the resting pulse rate. Specifically, for example, the resting pulse rate determination unit 145 continues for 10 minutes or more while the exercise intensity calculated by the exercise amount calculation unit 144 is less than 1.5 METs, and is calculated by the exercise amount calculation unit 144 during this time. It is determined whether or not the number of steps taken is zero.
- the resting pulse rate determination unit 145 determines that the user is in a resting state. To do. When the user is in a resting state, it is considered that the user's pulse rate has not increased. Therefore, when the user determines that the user is in a stable state, the pulse rate calculating unit 143 determines that the user is in a stable state. The calculated pulse rate is determined as the resting pulse rate.
- the weight estimation unit 146 estimates the weight of the user based on the resting pulse rate determined by the resting pulse rate determination unit 145 and the stroke volume, which is the amount of blood delivered to the artery by one contraction of the heart.
- the stroke volume is a fixed value
- the stroke volume of a general adult at rest is, for example, about 70 ml.
- Resting pulse rate [bpm] cardiac output [ml / min] / output [ml] (1)
- the pulse rate at rest is the pulse rate per minute (bpm)
- the cardiac output is the amount of blood (ml) that the heart beats in one minute.
- the weight estimation unit 146 calculates the estimated body weight from the resting pulse rate using the above equation (3).
- the maximum pulse rate estimating unit 147 estimates the maximum pulse rate of the user based on the resting pulse rate determined by the resting pulse rate determining unit 145 and the estimated weight calculated by the weight estimating unit 146. Specifically, the maximum pulse rate estimation unit 147 estimates the maximum pulse rate using the following equation (4).
- Maximum pulse rate [bpm] Maximum oxygen intake [l / min] x Resting pulse rate [bpm] / 15 (4)
- the maximum oxygen intake is the maximum oxygen intake per kg body weight, and is obtained by the following equation (5).
- Maximum oxygen intake [l / min] Maximum oxygen intake with body weight [l / min] / body weight [kg] x 1000 [ml] (5)
- the maximum oxygen intake taking into account the weight of the above equation (5) can be obtained by, for example, the following regression equation (6).
- Maximum oxygen uptake [1 / min] taking into account body weight a ⁇ body weight [kg] + b (6)
- the above equation (4) becomes the following equation (7).
- Maximum pulse rate [bpm] (25 ⁇ body weight [kg] +947) ⁇ resting pulse rate [bpm] / 15 / body weight [kg] (7)
- the maximum pulse rate estimation unit 147 estimates the maximum pulse rate of the user by substituting the estimated weight and the resting pulse rate into the above equation (7), for example.
- weight and the maximum pulse rate estimated by the weight estimation unit 146 and the maximum pulse rate estimation unit 147 do not necessarily depend on the above equations (1) to (7). That is, as long as it can be estimated from the user's pulse rate, resting pulse rate, and amount of exercise, the user's weight and maximum pulse rate may be estimated using other relational expressions.
- the physical condition determination unit 148 calculates a determination value related to the user's physical condition based on the estimated weight and the maximum pulse rate. Specifically, the physical condition determination unit 148 calculates the load on the user's body using, for example, the maximum pulse rate and the current pulse rate. Moreover, the physical condition determination part 148 calculates the calorie consumption which a user consumes, for example using the maximum pulse rate, the present pulse rate, and a body weight.
- the notification processing unit 149 When the determination value related to the user's physical condition is calculated by the physical condition determination unit 148, the notification processing unit 149 generates notification information that notifies the determination value, and causes the display 160 to display the generated notification information. At this time, the notification processing unit 149 may include the pulse rate calculated by the pulse rate calculation unit 143 and the exercise amount calculated by the exercise amount calculation unit 144 in the notification information. Further, the notification processing unit 149 may cause the generated communication information to be transmitted from the wireless communication unit 110.
- the pulse sensor control unit 141 and the acceleration sensor control unit 142 drive the pulse sensor 120 and the acceleration sensor 130, respectively. It starts (step S101).
- the pulse sensor value is acquired at a predetermined cycle by the pulse sensor control unit 141
- the acceleration sensor value is acquired at a predetermined cycle by the acceleration sensor control unit 142.
- the pulse sensor value acquired by the pulse sensor control unit 141 is notified to the pulse rate calculation unit 143, and the pulse rate calculation unit 143 calculates the user's pulse rate (step S102). Specifically, the pulse rate calculation unit 143 performs FFT processing on the time waveform of the pulse sensor value, detects a peak in the obtained frequency spectrum, and calculates a pulse rate corresponding to the detected peak.
- the acceleration sensor value acquired by the acceleration sensor control unit 142 is notified to the exercise amount calculation unit 144, and the exercise amount calculation unit 144 calculates the exercise intensity of the user (step S103). Also, the number of steps of the user is calculated by the exercise amount calculation unit 144 (step S104).
- Various methods can be used to calculate the exercise intensity and the number of steps based on the acceleration sensor value. For example, the direction of the gravitational acceleration is estimated from the acceleration sensor value, and the acceleration change pattern in the direction parallel to the gravitational acceleration is used. From this, it is possible to extract the pattern of acceleration change due to walking and calculate the number of steps.
- the resting pulse rate determining unit 145 refers to the exercise intensity and the number of steps calculated by the exercise amount calculating unit 144, and determines whether or not the user is in a resting state (step S105). That is, the resting pulse rate determination unit 145 determines whether the exercise intensity and the number of steps satisfy a predetermined condition.
- the predetermined condition is that, for example, the period during which the exercise intensity is less than 1.5 METs continues for 10 minutes or more, and there is no factor that increases the user's pulse rate, such as the number of steps in this period being zero. It is a condition that can be judged.
- step S105 While it is determined that the exercise intensity and the number of steps do not satisfy the predetermined conditions and the user is not in a resting state (No in step S105), the acquisition of the pulse sensor value and the acceleration sensor value is repeated, and the user is in a resting state. Waiting to become.
- the pulse rate corresponding to the peak detected by the pulse rate calculating unit 143 at this time is the resting pulse rate.
- the number is determined (step S106). Since the resting pulse rate determined in this way is based on the amount of exercise of the user, it is a resting pulse rate specific to the user. The resting pulse rate is notified to the weight estimation unit 146 and the maximum pulse rate estimation unit 147, and the user's weight and the maximum pulse rate are estimated.
- the weight estimation unit 146 substitutes the resting pulse rate notified from the resting pulse rate determination unit 145 into the above equation (3), thereby estimating the weight of the user (step S107). .
- the weight of the user is estimated as a fixed value such as 70 ml, for example, for the stroke amount of the above formula (3).
- the maximum pulse rate estimating unit 147 substitutes the resting pulse rate notified from the resting pulse rate determining unit 145 and the weight estimated by the weight estimating unit 146 into the above equation (7), whereby the user Is estimated (step S108).
- the weight and the maximum pulse rate are estimated based on the resting pulse rate specific to the user, it is possible to accurately estimate the weight and the maximum pulse rate reflecting individual differences. That is, for example, the maximum pulse rate that reflects the physical condition of each user is not the same as the maximum pulse rate of all users with the same age as in the case where the value obtained by subtracting age from 220 is used as the maximum pulse rate. Is estimated.
- the weight and the maximum pulse rate are estimated from the resting pulse rate based on the user's exercise amount, the user does not need to input information such as age, for example. In other words, the physical condition can be accurately monitored without taking time and effort.
- the estimated weight and maximum pulse rate are input to the physical condition determination unit 148, and the physical condition determination unit 148 calculates a determination value indicating the physical condition of the user (step S109).
- the physical condition determination unit 148 may calculate a determination value using the current pulse rate and exercise amount. That is, the pulse rate calculated by the pulse rate calculation unit 143 and the exercise amount calculated by the exercise amount calculation unit 144 may be used for calculating the determination value of the physical condition. A specific example of the determination value calculation will be described later with reference to FIGS.
- the notification processing unit 149 When the determination value is calculated by the physical condition determination unit 148, the notification processing unit 149 generates notification information that notifies the determination value. Then, the notification processing unit 149 executes notification processing for displaying the notification information on the display 160 and transmitting the notification information from the wireless communication unit 110 (step S110).
- FIG. 4 is a flowchart showing a specific example of the determination value calculation process in step S109 described above. This determination value calculation process is mainly executed by the physical condition determination unit 148.
- the pulse rate calculation unit 143 continuously calculates the pulse rate (step S201).
- the calculated pulse rate is input to the physical condition determination unit 148, and a load level applied to the user's body is calculated as a determination value (step S202). That is, the load level corresponding to the ratio of the current pulse rate to the user's maximum pulse rate is calculated.
- the load level may be a numerical value at a stage to which the current pulse rate belongs, for example, from a user's resting pulse rate to a maximum pulse rate is divided into five stages.
- the calculated load level is included in the notification information by the notification processing unit 149 and displayed on the display 160. That is, for example, as shown in FIG. 5A, the current user load level is notified to the user.
- the exercise intensity is continuously calculated by the exercise amount calculation unit 144 (step S203).
- the calculated exercise intensity is input to the physical condition determination unit 148, and calories consumed by the user are calculated as a determination value (step S204). That is, the user's calorie consumption is calculated by multiplying the Mets value indicating exercise intensity, the user's weight, and the predetermined coefficient.
- the calorie consumption may be calculated based on the above-described load level and weight instead of the Mets value.
- the calculated calorie consumption is included in the notification information by the notification processing unit 149 and displayed on the display 160. That is, for example, as shown in FIG. 5B, the user's calorie consumption is notified to the user.
- the user's momentum is calculated based on the acceleration sensor value, and the pulse rate when the user is in a resting state is determined as the resting pulse rate. Then, the user's weight and the maximum pulse rate are estimated based on the resting pulse rate, and a determination value indicating the user's physical condition is calculated from the weight and the maximum pulse rate. Therefore, it is possible to calculate the resting pulse rate and the maximum pulse rate that reflect the user's physical condition without inputting information about the user, and it is possible to accurately monitor the physical condition without taking time and effort.
- the user's physical condition is determined by the mobile terminal device attached to the user's body.
- the physical condition determination process may be performed by another information processing apparatus. good. That is, the mobile terminal device worn on the user's body transmits the sensor value obtained by the pulse sensor 120 and the acceleration sensor 130 from the wireless communication unit 110 to another information processing device, and receives the sensor value. May execute the physical condition determination process.
- the sensor value may be transferred to a predetermined server or the like via the Internet, for example, and the physical condition determination process may be executed in the predetermined server.
- this program can be stored in a computer-readable recording medium and introduced into the computer.
- the computer-readable recording medium include a portable recording medium such as a CD-ROM, a DVD disk, and a USB memory, and a semiconductor memory such as a flash memory.
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Abstract
電子機器は、メモリ(150)と、前記メモリ(150)に接続されるプロセッサ(140)とを有し、前記プロセッサ(140)は、ユーザの身体に装着されたセンサであって脈拍を検知する第1のセンサ(120)及び加速度を検知する第2のセンサ(130)から、それぞれ第1センサ値及び第2センサ値を取得し、取得された第2センサ値が所定条件を満たす際に取得される第1センサ値に基づいて、ユーザの安静時脈拍数を算出し、算出された前記安静時脈拍数に基づいてユーザの推定体重を算出し、算出された前記推定体重と前記安静時脈拍数とに基づいてユーザの最大脈拍数を算出し、少なくとも算出された前記推定体重及び前記最大脈拍数を用いてユーザの身体状況を示す判定値を算出する。
Description
本発明は、電子機器及び身体状況判定プログラムに関する。
近年、例えばユーザの腕などに装着可能なウェアラブル端末が普及しつつある。ウェアラブル端末は、ユーザの身体に装着されて使用されるため、例えばユーザの脈拍数を計数し、ユーザの身体の状況をモニタリングすることなどが可能となっている。ユーザの脈拍を検知する脈拍センサとしては、光の反射量を測定するものなどがある。
具体的には、脈拍センサは、光を照射するLED(Light Emitting Diode)と光を検知するPD(Photo Detector)とを備え、LEDから人体に向かって照射された光の反射量をPDによって検知する。光の反射量は、血流量に応じて変化するため、PDによって検知される光レベルの時間波形は、脈拍に従って変化する。そこで、PDによって検知される光レベルの時間波形を例えばFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)処理し、得られた周波数スペクトルのピークに対応する脈拍数が算出されるなどの手法が採られる。
このような脈拍センサを搭載するウェアラブル端末は、例えば作業現場などで働く作業員によって装着され、作業員の身体にかかる負荷をモニタリングする用途などに用いられることがある。身体にかかる負荷の指標としては、例えば最大脈拍数に対する現在の脈拍数の比などがある。最大脈拍数とは、上限値とされる1分当たりの脈拍数のことで、一般には、220から年齢を減算した値が最大脈拍数とされる。
しかしながら、最大脈拍数を使用する指標によってユーザの身体状況をモニタリングする場合には、ウェアラブル端末にユーザの年齢などを入力する必要が生じる。この結果、ユーザの身体状況のモニタリングには手間がかかるという問題がある。特に、例えば作業現場の作業員がそれぞれ作業時間に共有のウェアラブル端末を装着する場合には、作業員は、作業時間が開始する度に年齢などのデータを入力することになる。このようなデータ入力は作業の効率低下を招くとともに、データ入力の誤りなどにより、身体状況の正しいモニタリングが困難になる虞がある。
さらに、上述したように、最大脈拍数は220から年齢を減算した値とされるのが一般的であるため、最大脈拍数の個人差が考慮されておらず、正確な最大脈拍数に基づく身体状況のモニタリングは困難である。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであって、手間をかけずに正確に身体状況をモニタリングすることができる電子機器及び身体状況判定プログラムを提供することを目的とする。
本願が開示する電子機器は、1つの態様において、メモリと、前記メモリに接続されるプロセッサとを有し、前記プロセッサは、ユーザの身体に装着されたセンサであって脈拍を検知する第1のセンサ及び加速度を検知する第2のセンサから、それぞれ第1センサ値及び第2センサ値を取得し、取得された第2センサ値が所定条件を満たす際に取得される第1センサ値に基づいて、ユーザの安静時脈拍数を算出し、算出された前記安静時脈拍数に基づいてユーザの推定体重を算出し、算出された前記推定体重と前記安静時脈拍数とに基づいてユーザの最大脈拍数を算出し、少なくとも算出された前記推定体重及び前記最大脈拍数を用いてユーザの身体状況を示す判定値を算出する。
本発明にかかる電子機器及び身体状況判定プログラムは、手間をかけずに正確に身体状況をモニタリングすることができるという効果を奏する。
以下、本願が開示する電子機器及び身体状況判定プログラムの一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下においては、電子機器の一例として、ユーザが身体に装着して携帯する携帯端末装置について説明するが、一実施の形態において開示される技術は、その他の電子機器にも広く適用可能である。
図1は、一実施の形態に係る携帯端末装置100の構成を示すブロック図である。図1に示す携帯端末装置100は、無線通信部110、脈拍センサ120、加速度センサ130、プロセッサ140、メモリ150及びディスプレイ160を有する。
無線通信部110は、例えばBluetooth(登録商標)による無線通信機能を備えた通信モジュールであり、スマートフォンなどの他の通信端末装置との間で無線通信を実行する。具体的には、無線通信部110は、例えば携帯端末装置100を装着するユーザの身体状況を示す判定値をBLE(Bluetooth Low Energy)によって他の通信端末装置へ報知する。
脈拍センサ120は、携帯端末装置100を装着するユーザの脈拍を検知する。具体的には、脈拍センサ120は、LED及びPDを備え、LEDから照射された光の反射をPDによって検知し、得られる光の反射量をセンサ値としてプロセッサ140へ出力する。ユーザの身体へ向けて照射される光は、ユーザの身体によって反射するが、このときの光の反射量は、ユーザの体内の血流量に応じて変化する。このため、脈拍センサ120のセンサ値からユーザの脈拍を検知することが可能である。
加速度センサ130は、例えば3軸加速度センサを備え、携帯端末装置100の3軸方向それぞれの加速度を検知する。そして、加速度センサ130は、3軸加速度センサによって検知された加速度をセンサ値としてプロセッサ140へ出力する。
プロセッサ140は、例えばCPU(Central Processing Unit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)又はDSP(Digital Signal Processor)などを備え、携帯端末装置100全体を統括制御する。すなわち、プロセッサ140は、メモリ150を使用しながら種々の処理を実行する。具体的には、プロセッサ140は、脈拍センサ120及び加速度センサ130を駆動し、脈拍センサ120から得られる脈拍センサ値と加速度センサ130から得られる加速度センサ値とに基づいて、ユーザの体重及び最大脈拍数を推定する。そして、プロセッサ140は、推定された体重及び最大脈拍数からユーザの身体状況を示す判定値を算出し、判定値をユーザへ通知するための通知処理を実行する。プロセッサ140の機能については、後に詳述する。
メモリ150は、例えばRAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)又はNAND型フラッシュメモリなどを備え、プロセッサ140によって実行される処理の際に、種々の情報を記憶する。
ディスプレイ160は、例えば液晶パネルなどを備え、プロセッサ140から出力される通知情報を表示する。ディスプレイ160は、接触を検知するタッチパネルと重ねて配置されていても良い。
図2は、一実施の形態に係るプロセッサ140の機能を示すブロック図である。図2に示すプロセッサ140は、脈拍センサ制御部141、加速度センサ制御部142、脈拍数算出部143、運動量算出部144、安静時脈拍数決定部145、体重推定部146、最大脈拍数推定部147、身体状況判定部148及び通知処理部149を有する。
脈拍センサ制御部141は、脈拍センサ120を駆動し、脈拍センサ120によって所定の周期で検知される光の反射量を脈拍センサ値として取得する。そして、脈拍センサ制御部141は、取得した脈拍センサ値を脈拍数算出部143へ出力する。
加速度センサ制御部142は、加速度センサ130を駆動し、加速度センサ130によって所定の周期で検知される加速度を加速度センサ値として取得する。そして、加速度センサ制御部142は、取得した加速度センサ値を運動量算出部144へ出力する。
なお、脈拍センサ制御部141及び加速度センサ制御部142は、携帯端末装置100が備えるセンサを制御するセンサドライバに含まれる。
脈拍数算出部143は、所定の周波数帯域を透過させるバンドパスフィルタによって脈拍センサ値の波形をフィルタリングし、帯域外のノイズを除去する。そして、脈拍数算出部143は、ノイズ除去後の波形をFFT処理することにより、脈拍センサ値の波形の周波数スペクトルを得る。さらに、脈拍数算出部143は、周波数スペクトルにおけるピークを検出し、ピークに対応する周波数を有する脈動の単位時間(例えば1分)当たりの回数を脈拍数とする。
運動量算出部144は、加速度センサ値に基づいて、ユーザの運動量を算出する。具体的には、運動量算出部144は、例えば運動強度又は歩数などの運動量を加速度センサ値に基づいて算出する。加速度センサ130は、ユーザの身体に装着された携帯端末装置100の動きを検知することができるため、運動量算出部144は、加速度センサ値からユーザの運動強度を算出することができる。運動強度としては、例えば安静時の運動強度を1.0METsとし、この運動強度を基準として相対的な数値で運動強度を表現するメッツ(METs)を用いることができる。また、運動量算出部144は、加速度センサ値から重力加速度の方向を推定し、重力加速度と平行な方向の加速度の変化のパターンから、歩行による加速度の変化のパターンを抽出する。そして、運動量算出部144は、抽出した歩行による加速度の変化パターンからユーザの歩数を算出することができる。
安静時脈拍数決定部145は、運動量算出部144によって算出される運動量に基づいて、ユーザが安静状態にあるか否かを判定する。そして、安静時脈拍数決定部145は、ユーザが安静状態にあると判定した際に、脈拍数算出部143によって算出された脈拍数を安静時脈拍数と決定する。具体的には、安静時脈拍数決定部145は、例えば運動量算出部144によって算出された運動強度が1.5METs未満である時間が10分以上継続し、かつ、この間に運動量算出部144によって算出された歩数が0であるか否かを判定する。この判定の結果、運動強度が1.5METs未満である時間が10分以上継続し、かつ、この間の歩数が0である場合、安静時脈拍数決定部145は、ユーザが安静状態にあると判定する。ユーザが安静状態にある場合には、ユーザの脈拍数が上昇していないと考えられるため、安静時脈拍数決定部145は、ユーザが安定状態にあると判定した際に脈拍数算出部143によって算出された脈拍数を安静時脈拍数と決定する。
体重推定部146は、安静時脈拍数決定部145によって決定された安静時脈拍数と心臓が1回の収縮によって動脈へ送出する血液量である拍出量とに基づいて、ユーザの体重を推定する。ここで、拍出量は、固定の値であり、一般成人の安静時の拍出量は例えば約70mlである。安静時脈拍数と拍出量との間には下記の式(1)の関係がある。
安静時脈拍数[bpm]=心拍出量[ml/min]/拍出量[ml] …(1)
安静時脈拍数[bpm]=心拍出量[ml/min]/拍出量[ml] …(1)
ただし、安静時脈拍数は1分当たりの脈拍数(beat per minute:bpm)であり、心拍出量とは、1分間に心臓が拍出する血液の量(ml)である。一方、1分間で全身を巡り心臓へ戻る血液の量(ml)である循環血液量と体重との間には下記の式(2)の関係がある。
循環血液量[ml/min]=体重[kg]/13×1000[ml] …(2)
循環血液量[ml/min]=体重[kg]/13×1000[ml] …(2)
ここで、1分間で心臓が拍出する血液の量と1分間で全身を巡り心臓へ戻る血液の量とは、ほぼ等しいと仮定することができる。換言すれば、上式(1)、(2)の心拍出量と循環血液量とは、ほぼ等しいと仮定することができる。このため、上式(1)、(2)から、安静時脈拍数と体重との間には、下記の式(3)の関係があるといえる。
体重[kg]=安静時脈拍数[bpm]×拍出量[ml]×13/1000[ml] …(3)
体重[kg]=安静時脈拍数[bpm]×拍出量[ml]×13/1000[ml] …(3)
上述したように、拍出量は固定値であるため、体重推定部146は、上式(3)を用いて安静時脈拍数から推定体重を算出する。
最大脈拍数推定部147は、安静時脈拍数決定部145によって決定された安静時脈拍数と体重推定部146によって算出された推定体重とに基づいて、ユーザの最大脈拍数を推定する。具体的には、最大脈拍数推定部147は、下記の式(4)を用いて最大脈拍数を推定する。
最大脈拍数[bpm]=最大酸素摂取量[l/min]×安静時脈拍数[bpm]/15 …(4)
最大脈拍数[bpm]=最大酸素摂取量[l/min]×安静時脈拍数[bpm]/15 …(4)
上式(4)において、最大酸素摂取量は、体重1kg当たりの最大酸素摂取量であり、下記の式(5)によって求められる。
最大酸素摂取量[l/min]=
体重を加味した最大酸素摂取量[l/min]/体重[kg]×1000[ml] …(5)
最大酸素摂取量[l/min]=
体重を加味した最大酸素摂取量[l/min]/体重[kg]×1000[ml] …(5)
また、上式(5)の体重を加味した最大酸素摂取量は、例えば下記の回帰式(6)によって求められる。
体重を加味した最大酸素摂取量[l/min]=a×体重[kg]+b …(6)
体重を加味した最大酸素摂取量[l/min]=a×体重[kg]+b …(6)
ただし、上式(6)において、a、bは所定の係数であり、例えばa=0.025、b=0.947などとすることができる。a、bをこれらの値とする場合には、上式(4)は、下記の式(7)のようになる。
最大脈拍数[bpm]=
(25×体重[kg]+947)×安静時脈拍数[bpm]/15/体重[kg] …(7)
最大脈拍数[bpm]=
(25×体重[kg]+947)×安静時脈拍数[bpm]/15/体重[kg] …(7)
したがって、最大脈拍数推定部147は、例えば上式(7)に推定体重及び安静時脈拍数を代入することにより、ユーザの最大脈拍数を推定する。
なお、体重推定部146及び最大脈拍数推定部147による体重及び最大脈拍数の推定は、必ずしも上式(1)~(7)に依らなくても良い。すなわち、ユーザの脈拍数、安静時脈拍数及び運動量から推定可能であれば、他の関係式を用いてユーザの体重及び最大脈拍数が推定されても良い。
身体状況判定部148は、推定された体重及び最大脈拍数に基づいて、ユーザの身体状況に関する判定値を算出する。具体的には、身体状況判定部148は、例えば最大脈拍数と現在の脈拍数とを用いて、ユーザの身体にかかっている負荷を算出する。また、身体状況判定部148は、例えば最大脈拍数と現在の脈拍数と体重とを用いて、ユーザが消費する消費カロリーを算出する。
通知処理部149は、身体状況判定部148によってユーザの身体状況に関する判定値が算出されると、この判定値を通知する通知情報を生成し、生成した通知情報をディスプレイ160に表示させる。このとき、通知処理部149は、脈拍数算出部143によって算出された脈拍数及び運動量算出部144によって算出された運動量を通知情報に含めても良い。また、通知処理部149は、生成した通知情報を無線通信部110から送信させても良い。
次いで、上記のように構成された携帯端末装置100による身体状況判定処理について、図3に示すフロー図を参照しながら説明する。
携帯端末装置100がユーザの身体に装着され、例えば身体状況判定のためのアプリケーションが起動されると、脈拍センサ制御部141及び加速度センサ制御部142によって、それぞれ脈拍センサ120及び加速度センサ130の駆動が開始される(ステップS101)。脈拍センサ120及び加速度センサ130が駆動されることにより、脈拍センサ制御部141によって所定の周期で脈拍センサ値が取得され、加速度センサ制御部142によって所定の周期で加速度センサ値が取得される。
脈拍センサ制御部141によって取得される脈拍センサ値は、脈拍数算出部143へ通知され、脈拍数算出部143によってユーザの脈拍数が算出される(ステップS102)。具体的には、脈拍数算出部143によって、脈拍センサ値の時間波形がFFT処理され、得られた周波数スペクトルにおけるピークが検出され、検出されたピークに対応する脈拍数が算出される。
一方、加速度センサ制御部142によって取得される加速度センサ値は、運動量算出部144へ通知され、運動量算出部144によってユーザの運動強度が算出される(ステップS103)。また、運動量算出部144によってユーザの歩数が算出される(ステップS104)。加速度センサ値に基づく運動強度及び歩数の算出には様々な方法を用いることが可能であるが、例えば加速度センサ値から重力加速度の方向を推定し、重力加速度と平行な方向の加速度の変化のパターンから、歩行による加速度の変化のパターンを抽出し、歩数を算出することが可能である。
そして、安静時脈拍数決定部145によって、運動量算出部144によって算出された運動強度及び歩数が参照され、ユーザが安静状態にあるか否かが判定される(ステップS105)。すなわち、安静時脈拍数決定部145によって、運動強度及び歩数が所定条件を満たすか否かが判定される。この所定条件は、例えば運動強度が1.5METs未満である期間が10分以上継続し、かつ、この期間の歩数が0であることなどのように、ユーザの脈拍数が上昇する要因がないと判断できる条件である。この判定の結果、運動強度及び歩数が所定条件を満たさず、ユーザが安静状態ではないと判定される間は(ステップS105No)、脈拍センサ値及び加速度センサ値の取得が繰り返され、ユーザが安静状態となることが待機される。
そして、運動強度及び歩数が所定条件を満たし、ユーザが安静状態にあると判定されると(ステップS105Yes)、この時点で脈拍数算出部143によって検出されたピークに対応する脈拍数が安静時脈拍数と決定される(ステップS106)。このように決定された安静時脈拍数は、ユーザの運動量に基づいているため、ユーザに特有の安静時脈拍数である。安静時脈拍数は、体重推定部146及び最大脈拍数推定部147へ通知され、ユーザの体重及び最大脈拍数が推定される。
具体的には、体重推定部146によって、安静時脈拍数決定部145から通知された安静時脈拍数が上式(3)に代入されることにより、ユーザの体重が推定される(ステップS107)。このとき、上式(3)の拍出量は、例えば70mlなどの固定値としてユーザの体重が推定される。
また、最大脈拍数推定部147によって、安静時脈拍数決定部145から通知された安静時脈拍数と体重推定部146によって推定された体重とが上式(7)に代入されることにより、ユーザの最大脈拍数が推定される(ステップS108)。このように、体重及び最大脈拍数がユーザに特有の安静時脈拍数に基づいて推定されるため、個人差を反映した正確な体重及び最大脈拍数の推定が可能である。すなわち、例えば220から年齢を減算した値を最大脈拍数とする場合のように年齢が等しいすべてのユーザの最大脈拍数が同じになるのではなく、個々のユーザの身体状況を反映した最大脈拍数が推定される。また、ユーザの運動量に基づく安静時脈拍数から体重及び最大脈拍数が推定されるため、ユーザは、例えば年齢などの情報を入力する必要がない。換言すれば、手間をかけずに正確に身体状況をモニタリングすることができる。
推定された体重及び最大脈拍数は、身体状況判定部148へ入力され、身体状況判定部148によって、ユーザの身体状況を示す判定値が算出される(ステップS109)。このとき、身体状況判定部148によって、現在の脈拍数や運動量が用いられて判定値が算出されても良い。すなわち、脈拍数算出部143によって算出される脈拍数と運動量算出部144によって算出される運動量とが身体状況の判定値算出に用いられても良い。判定値算出の具体例については、後に図4、5を参照して説明する。
身体状況判定部148によって判定値が算出されると、通知処理部149によって、判定値を通知する通知情報が生成される。そして、通知処理部149によって、通知情報をディスプレイ160に表示させたり、通知情報を無線通信部110から送信させたりする通知処理が実行される(ステップS110)。
図4は、上述したステップS109における判定値算出処理の具体例を示すフロー図である。この判定値算出処理は、主に身体状況判定部148によって実行される。
体重及び最大脈拍数が身体状況判定部148へ入力された後も、脈拍数算出部143によって継続的に脈拍数が算出される(ステップS201)。算出された脈拍数は、身体状況判定部148へ入力され、ユーザの身体にかかる負荷レベルが判定値として算出される(ステップS202)。すなわち、ユーザの最大脈拍数に対する現在の脈拍数の比に対応する負荷レベルが算出される。負荷レベルは、例えばユーザの安静時脈拍数から最大脈拍数までを5段階に分け、現在の脈拍数が属する段階の数値などとしても良い。算出された負荷レベルは、通知処理部149によって通知情報に含められ、ディスプレイ160に表示される。すなわち、例えば図5(a)に示すように、現在のユーザの負荷レベルがユーザへ通知される。
また、体重及び最大脈拍数が身体状況判定部148へ入力された後も、運動量算出部144によって継続的に運動強度が算出される(ステップS203)。算出された運動強度は、身体状況判定部148へ入力され、ユーザが消費するカロリーが判定値として算出される(ステップS204)。すなわち、運動強度を示すメッツ値とユーザの体重と所定の係数とが乗算されることにより、ユーザの消費カロリーが算出される。消費カロリーは、メッツ値の代わりに上述した負荷レベルと体重とに基づいて算出されても良い。算出された消費カロリーは、通知処理部149によって通知情報に含められ、ディスプレイ160に表示される。すなわち、例えば図5(b)に示すように、ユーザの消費カロリーがユーザへ通知される。
以上のように、本実施の形態によれば、加速度センサ値に基づいてユーザの運動量を算出し、ユーザが安静状態にある際の脈拍数を安静時脈拍数と決定する。そして、安静時脈拍数に基づいてユーザの体重及び最大脈拍数を推定し、体重及び最大脈拍数からユーザの身体状況を示す判定値を算出する。このため、ユーザに関する情報を入力することなく、ユーザの身体状況を反映する安静時脈拍数及び最大脈拍数を算出することができ、手間をかけずに正確に身体状況をモニタリングすることができる。
なお、上記一実施の形態においては、ユーザの身体に装着される携帯端末装置によってユーザの身体状況が判定されるものとしたが、身体状況判定処理は、他の情報処理装置が実行しても良い。すなわち、ユーザの身体に装着される携帯端末装置は、脈拍センサ120及び加速度センサ130によって得られたセンサ値を無線通信部110から他の情報処理装置へ送信し、センサ値を受信した情報処理装置が身体状況判定処理を実行しても良い。また、センサ値が例えばインターネットを介して所定のサーバなどへ転送され、所定のサーバにおいて身体状況判定処理が実行されるようにすることも可能である。
上記一実施の形態において説明した身体状況判定処理をコンピュータが実行可能なプログラムとして記述することも可能である。この場合、このプログラムをコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納し、コンピュータに導入することも可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、例えばCD-ROM、DVDディスク、USBメモリなどの可搬型記録媒体や、例えばフラッシュメモリなどの半導体メモリが挙げられる。
110 無線通信部
120 脈拍センサ
130 加速度センサ
140 プロセッサ
141 脈拍センサ制御部
142 加速度センサ制御部
143 脈拍数算出部
144 運動量算出部
145 安静時脈拍数決定部
146 体重推定部
147 最大脈拍数推定部
148 身体状況判定部
149 通知処理部
150 メモリ
160 ディスプレイ
120 脈拍センサ
130 加速度センサ
140 プロセッサ
141 脈拍センサ制御部
142 加速度センサ制御部
143 脈拍数算出部
144 運動量算出部
145 安静時脈拍数決定部
146 体重推定部
147 最大脈拍数推定部
148 身体状況判定部
149 通知処理部
150 メモリ
160 ディスプレイ
Claims (5)
- メモリと、
前記メモリに接続されるプロセッサとを有し、
前記プロセッサは、
ユーザの身体に装着されたセンサであって脈拍を検知する第1のセンサ及び加速度を検知する第2のセンサから、それぞれ第1センサ値及び第2センサ値を取得し、
取得された第2センサ値が所定条件を満たす際に取得される第1センサ値に基づいて、ユーザの安静時脈拍数を算出し、
算出された前記安静時脈拍数に基づいてユーザの推定体重を算出し、
算出された前記推定体重と前記安静時脈拍数とに基づいてユーザの最大脈拍数を算出し、
少なくとも算出された前記推定体重及び前記最大脈拍数を用いてユーザの身体状況を示す判定値を算出する
ことを特徴とする電子機器。 - 前記安静時脈拍数を算出する処理は、
取得された第2センサ値に基づいて、ユーザの運動強度及び歩数を算出し、
算出された運動強度が所定値未満の期間が所定時間継続し、かつ、当該期間における歩数が所定数未満である際に取得された第1センサ値に基づいて、安静時脈拍数を算出する
ことを特徴とする請求項1記載の電子機器。 - 前記推定体重を算出する処理は、
算出された前記安静時脈拍数と単位時間当たりに心臓から拍出される所定の血液量とを用いてユーザの推定体重を算出することを特徴とする請求項1記載の電子機器。 - 前記最大脈拍数を算出する処理は、
算出された前記推定体重から求められる最大酸素摂取量と安静時脈拍数とを用いてユーザの最大脈拍数を算出することを特徴とする請求項1記載の電子機器。 - コンピュータに、
ユーザの身体に装着されたセンサであって脈拍を検知する第1のセンサ及び加速度を検知する第2のセンサから、それぞれ第1センサ値及び第2センサ値を取得し、
取得された第2センサ値が所定条件を満たす際に取得される第1センサ値に基づいて、ユーザの安静時脈拍数を算出し、
算出された前記安静時脈拍数に基づいてユーザの推定体重を算出し、
算出された前記推定体重と前記安静時脈拍数とに基づいてユーザの最大脈拍数を算出し、
少なくとも算出された前記推定体重及び前記最大脈拍数を用いてユーザの身体状況を示す判定値を算出する
処理を実行させることを特徴とする身体状況判定プログラム。
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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PCT/JP2015/086105 WO2017109909A1 (ja) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | 電子機器及び身体状況判定プログラム |
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- 2015-12-24 WO PCT/JP2015/086105 patent/WO2017109909A1/ja active Application Filing
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