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JP7212948B2 - Systems and methods for monitoring subject movement - Google Patents
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JP7212948B2 JP2020025136A JP2020025136A JP7212948B2 JP 7212948 B2 JP7212948 B2 JP 7212948B2 JP 2020025136 A JP2020025136 A JP 2020025136A JP 2020025136 A JP2020025136 A JP 2020025136A JP 7212948 B2 JP7212948 B2 JP 7212948B2
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Description

本発明は、被験者の運動を監視するシステムおよび方法に関するものである。 The present invention relates to systems and methods for monitoring movement of a subject.

特許文献1には、被験者の高度変化のある運動時の消費カロリーを、被験者に取り付けた3軸加速度センサ、気圧センサの出力に基づき次式(1)で算出することが記載されている。
Cal=W・(k1・Itotal+k2・(Ha+k6)+k3・(Hd+k7)+k4)・k5
・・・(1)
ただし、W:被験者の体重、Itotal:累積加速度、Ha:獲得上昇量、Hd:獲得下降量、k1:累積加速度を酸素摂取量に変換するための係数、k2:獲得上昇量による酸素摂取量補正のための係数、k3:獲得下降量による酸素摂取量補正のための係数、k4:安静時の酸素摂取量、k5:酸素摂取量をカロリーに変換するためのカロリー変換係数、k6:獲得上昇量を補正するための係数、k7:獲得下降量を補正するための係数である。
Patent Literature 1 describes that the calorie consumption of a subject during exercise with a change in altitude is calculated by the following formula (1) based on the outputs of a triaxial acceleration sensor and an air pressure sensor attached to the subject.
Cal=W・(k1・Itotal+k2・(Ha+k6)+k3・(Hd+k7)+k4)・k5
... (1)
However, W: body weight of subject, Itotal: cumulative acceleration, Ha: amount of increase gained, Hd: amount of decrease acquired, k1: coefficient for converting cumulative acceleration to oxygen intake, k2: correction of oxygen intake by amount of increase acquired. k3: coefficient for correcting oxygen uptake by the amount of descent acquired; k4: oxygen uptake at rest; k5: calorie conversion factor for converting oxygen uptake into calories; k6: amount of increase acquired and k7: a coefficient for correcting the acquired descent amount.

特開2008-220517JP 2008-220517

心不全治療の一つとして運動療法がある。現在の運動療法は、まず、患者の最高酸素摂取量と換気閾値を決定する。そのために自転車エルゴメータまたはトレッドミルを用い負荷量を徐々に上げていき、その際の最大負荷時酸素摂取量(最高酸素摂取量)と、その60%の運動強度で観察される換気閾値を決定する。運動トレーニングはこの換気閾値以上の強度で自転車エルゴメータを用いて1日30分、週4日以上実施する。これが国際標準の運動トレーニング方法である。 Exercise therapy is one of the treatments for heart failure. Current exercise regimens first determine the patient's maximal oxygen uptake and ventilatory threshold. To do so, gradually increase the load using a bicycle ergometer or treadmill and determine the maximum oxygen uptake (maximum oxygen uptake) and the ventilation threshold observed at 60% of the exercise intensity. . Exercise training is performed at an intensity above this ventilation threshold using a bicycle ergometer for 30 minutes a day, 4 days or more a week. This is the international standard exercise training method.

しかしながら、標準的な運動トレーニング方法が一般的に実施されているとは言い難いことが現状である。その理由は、多くの患者数に対し、設備、スタッフ人数が追いつかないこと、さらに、運動させるために、家族が車で患者を病院まで送り迎えする必要があるが、その負担が大きいことが上げられる。その結果、長期間にわたり運動トレーニングを実施しても、最高酸素摂取量、心機能の改善は顕著なものではないことが明らかとなった。 However, the current situation is that it is difficult to say that standard exercise training methods are generally implemented. The reason for this is that the number of facilities and staff cannot keep up with the large number of patients, and that families need to drive patients to and from the hospital in order to exercise, which is a heavy burden. . As a result, it was clarified that long-term exercise training did not significantly improve maximal oxygen uptake and cardiac function.

そこで、本発明においては、地域中核病院などを拠点として、在宅でも行える運動処方に適したシステムおよび方法を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a system and method suitable for exercise prescription that can be performed even at home based on regional core hospitals.

本発明の一態様は、被験者の動きを捉える加速度センサーの出力に基づき推定される酸素摂取量を含む運動情報を取得する第1の取得ユニット(機能)と、被験者の心拍数および心電図の少なくともいずれかを含む心臓情報を取得する第2の取得ユニット(機能)と、被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値に達すると、被験者の監視機関に被験者の心臓情報のリアルタイム監視を開始させるユニット(機能)とを有するシステムである。 One aspect of the present invention is a first acquisition unit (function) that acquires exercise information including oxygen uptake estimated based on the output of an acceleration sensor that captures the motion of the subject, and at least one of the heart rate and electrocardiogram of the subject. a second acquisition unit (function) for acquiring cardiac information comprising: and real-time monitoring of the subject's cardiac information to the subject's monitoring agency when the oxygen uptake value relative to the subject's peak oxygen uptake reaches a predetermined value; is a system comprising a unit (function) that initiates the

このシステムにおいては、第1の取得ユニットは、加速度センサーの出力に基づいて運動強度を判断するための酸素摂取量を推定できる。このため、リハビリテーションのための運動用の機器を用いなくても、速歩やサイクリングなどの在宅で簡単に実行できる運動にリハビリテーションを行うことができる。一方、運動トレーニングを行うための場所を問わないため、医師、理学療法士または医療機関のスタッフによる監視が行き届かない可能性がある。このため、被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値に達すると、すなわち、運動強度が70%などの所定の値以上になると、強制的にリアルタイム監視が開始されるようにすることにより運動トレーニング中の監視を確実に行うことができる。また、心拍数とは異なるパラメータにより酸素摂取量を推定できるので、運動強度と、心臓に関する情報とを独立してモニタリングできる。このため、運動トレーニング中に万一、心臓に異常が発生すると、その兆候を素早く検知できる。 In this system, the first acquisition unit can estimate oxygen uptake for determining exercise intensity based on the output of the acceleration sensor. For this reason, even without using equipment for exercise for rehabilitation, rehabilitation can be performed with exercises that can be easily performed at home, such as brisk walking and cycling. On the other hand, the location-independent nature of exercise training may not be well monitored by physicians, physical therapists, or hospital staff. For this reason, real-time monitoring is forcibly started when the oxygen uptake value relative to the maximum oxygen uptake of the subject reaches a predetermined value, that is, when the exercise intensity exceeds a predetermined value such as 70%. By doing so, monitoring during exercise training can be performed reliably. In addition, since oxygen uptake can be estimated by a parameter different from heart rate, exercise intensity and information about the heart can be monitored independently. Therefore, if an abnormality should occur in the heart during exercise training, the symptom can be quickly detected.

典型的には、運動トレーニングの対象者(患者)である被験者の監視機関は、医師あるいは医療機関またはそのスタッフであり、複数の被験者を監視する集中監視機関である。また、システムは、第1の取得ユニットと、第2の取得ユニットと、集中監視機関に運動情報および心臓情報を送信する通信ユニット(機能)とを含む端末を有していてもよい。複数の被験者を、それぞれ端末を介して、必要なタイミングで監視できるので、医療関係者の人員が少ない場合であっても効率よく運動トレーニングを実施できる。さらに、集中監視機関は、被験者に対して遠隔地に所在する機関あるいは医療関係者などのスタッフであってもよい。被験者の監視機関は、医療関係者に匹敵する人工知能あるいはエキスパートシステムであってもよく、端末に分散して実装されていてもよい。 Typically, a monitoring organization for subjects who are exercise training subjects (patients) is a doctor, a medical institution, or its staff, and is a centralized monitoring organization that monitors a plurality of subjects. The system may also have a terminal that includes a first acquisition unit, a second acquisition unit, and a communication unit (function) for transmitting motion and cardiac information to a centralized monitoring facility. Since multiple subjects can be monitored at the required timing via terminals, exercise training can be carried out efficiently even when the number of medical personnel is small. Further, the centralized monitoring institution may be an institution or staff, such as medical personnel, remotely located with respect to the subject. The subject's monitoring agency may be an artificial intelligence or expert system comparable to that of medical personnel, and may be implemented in distributed terminals.

端末は、被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値を超える運動を開始することを集中監視機関に通知するユニット(機能)をさらに含んでもよい。監視機関は、運動開始前に、心臓の状態をチェックできる。端末は、被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値を超えるように作成された運動プログラムを被験者に対して通知するユニット(機能)をさらに含んでもよい。集中監視機関は、被験者の属性、症状、集中監視機関による監視状況および運動を予定する環境の少なくともいずれかに基づいて運動プログラムを作成するユニット(機能)をさらに含んでもよい。 The terminal may further comprise a unit (function) for notifying the centralized monitoring agency of the commencement of exercise in which the subject's oxygen uptake value relative to the maximal oxygen uptake exceeds a predetermined value. Monitors can check the condition of the heart before starting exercise. The terminal may further include a unit (function) that notifies the subject of an exercise program created so that the value of oxygen uptake with respect to the maximum oxygen uptake of the subject exceeds a predetermined value. The centralized monitoring facility may further include a unit (function) that develops an exercise program based on subject attributes, symptoms, conditions monitored by the centralized monitoring facility, and/or the environment in which the exercise is scheduled.

第1の取得ユニットは、加速度センサーの出力に加え、被験者の上昇および下降速度を検出する高度センサーの出力に基づき前記酸素摂取量を推定してもよい。被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値を超える運動は、典型的には心臓リハビリテーションのための運動である。 The first acquisition unit may estimate said oxygen uptake based on the output of an acceleration sensor as well as the output of an altitude sensor that detects the subject's ascent and descent speed. Exercise in which the value of oxygen uptake relative to the maximum oxygen uptake of the subject exceeds a predetermined value is typically exercise for cardiac rehabilitation.

本発明の他の態様は、端末を用いて遠隔で被験者をモニタリングすることを含む方法である。端末は、被験者の動きを捉える加速度センサーの出力に基づき推定される酸素摂取量を含む運動情報を取得する第1の取得ユニットと、被験者の心拍数および心電図の少なくともいずれかを含む心臓情報を取得する第2の取得ユニットと、運動情報および前記心臓情報を送信する通信ユニットとを含む。当該方法は、被験者の監視機関が、被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値に達すると、被験者の前記心臓情報のリアルタイム監視を開始することを有する。 Another aspect of the invention is a method that includes monitoring a subject remotely using a terminal. The terminal includes a first acquisition unit that acquires exercise information including oxygen uptake estimated based on the output of an acceleration sensor that captures motion of the subject, and heart information that includes at least one of heart rate and electrocardiogram of the subject. and a communication unit for transmitting motion information and said cardiac information. The method comprises the subject's monitoring agency initiating real-time monitoring of the subject's cardiac information when the subject's oxygen uptake value relative to the subject's peak oxygen uptake reaches a predetermined value.

この方法は、端末が、被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値を超える運動を開始することを監視機関に通知することをさらに有してもよい。端末が、被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値を超えるように作成された運動プログラムを被験者に対して通知することをさらに有してもよい。監視機関が、被験者の属性、症状、監視機関による監視状況および運動を予定する環境の少なくともいずれかに基づいて前記運動プログラムを作成することをさらに有してもよい。 The method may further comprise the terminal notifying the monitoring agency that the subject's oxygen uptake value for maximal oxygen uptake exceeds a predetermined value to initiate exercise. The terminal may further comprise notifying the subject of an exercise program created such that the oxygen uptake value for the subject's maximal oxygen uptake exceeds a predetermined value. The monitoring agency may further comprise creating the exercise program based on subject attributes, symptoms, monitoring status by the monitoring agency, and/or the environment in which the exercise is planned.

被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値を超える運動は、典型的には速歩を含んでもよい。この方法は、端末が、被験者を、被験者が成し得る最大の速度で歩行させることにより、被験者の最高酸素摂取量を得ることをさらに有してもよい。被験者の最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値が所定の値を超える運動は、心臓リハビリテーションのための運動であってもよい。 Exercise in which the value of oxygen uptake relative to the subject's maximal oxygen uptake exceeds a predetermined value may typically include brisk walking. The method may further comprise the terminal obtaining the subject's peak oxygen uptake by walking the subject at the maximum speed the subject is capable of. The exercise in which the value of oxygen uptake relative to the maximum oxygen uptake of the subject exceeds a predetermined value may be exercise for cardiac rehabilitation.

リハビリテーション用のシステムの概要を示す図。The figure which shows the outline|summary of the system for rehabilitation. リハビリテーション用のアプリケーションにおける処理の概要を示すフローチャート。4 is a flowchart showing an outline of processing in a rehabilitation application;

以下では、軽度心不全患者を対象とした運動処方による安全で安価な在宅型・遠隔型リハビリテーションシステムを例に本発明を説明する。現在、心疾患患者は、172万人、そのうち、心不全と診断されているのは30万人に上り、その80%は65歳以上の高齢者である。さらに、本疾患による入院患者数は毎年1万人ずつ増加している。一方、心不全治療の一つとして運動療法があり、その有効性は周知である。運動療法の基準は、まず、患者の最高酸素摂取量と換気閾値を決定する。すなわち、自転車エルゴメータまたはトレッドミルを用い負荷量を徐々に上げていき、その際の最大負荷時酸素摂取量(最高酸素摂取量)と、その60%の運動強度で観察される換気閾値を決定する。運動トレーニングは、この換気閾値以上の強度で自転車エルゴメータを用いて1日30分、週4日以上実施する。これが心臓リハビリテーションにおける国際標準である(米国スポーツ医学会)。 In the following, the present invention will be described by taking as an example a safe and inexpensive at-home/remote rehabilitation system based on exercise prescription for patients with mild heart failure. Currently, there are 1,720,000 heart disease patients, of which 300,000 are diagnosed with heart failure, 80% of which are aged 65 or older. Furthermore, the number of hospitalized patients with this disease is increasing by 10,000 every year. On the other hand, exercise therapy is one of the treatments for heart failure, and its effectiveness is well known. Exercise regimen criteria first determine the patient's maximal oxygen uptake and ventilatory threshold. That is, gradually increase the load using a bicycle ergometer or treadmill and determine the maximum oxygen uptake (maximum oxygen uptake) and the ventilation threshold observed at 60% of the exercise intensity. . Exercise training is performed at least 30 minutes a day, 4 days a week or more using a bicycle ergometer at an intensity above this ventilation threshold. This is the international standard in cardiac rehabilitation (American College of Sports Medicine).

ところが、実際、現在わが国の一般市中病院で実施されている運動処方は、患者1人あたり、一日30分、週1日、実施しているのが精一杯である。その理由は、多くの患者数に対し、設備、スタッフ人数が追いつかないこと、さらに、運動させるために、家族が車で患者を病院まで送り迎えする必要があるが、その負担が大きいことが上げられる。その結果、10ヶ月間運動トレーニングを実施しても、最高酸素摂取量、心機能の改善は顕著なものとはなりにくい。 However, in reality, the exercise prescription currently being carried out in general public hospitals in Japan is limited to 30 minutes per patient per day, once per week. The reason for this is that the number of facilities and staff cannot keep up with the large number of patients, and that families need to drive patients to and from the hospital in order to exercise, which is a heavy burden. . As a result, even if exercise training is carried out for 10 months, it is difficult to achieve remarkable improvements in maximum oxygen uptake and cardiac function.

図1に、在宅での運動トレーニングが可能なリハビリテーションシステムの一例を示している。このリハビリテーションシステム(システム)1は、在宅で、体力向上の運動トレーニングを実施可能な機能11および心電図モニター機能12を搭載した端末10と、監視拠点30となる地域中核病院35と、端末10からの情報を蓄積するサーバーユニット40とを含む。運動トレーニングを実施可能な機能11は、運動中の被験者(患者、対象者)2の運動中の情報(運動情報)61を取得する第1の取得ユニットとして機能し、心電図モニター機能12は、被験者2の心拍数および心電図の少なくともいずれかを含む心臓情報(心臓モニタリング情報)62を取得する第2の取得ユニットとして機能する。 FIG. 1 shows an example of a rehabilitation system capable of exercise training at home. This rehabilitation system (system) 1 includes a terminal 10 equipped with a function 11 capable of performing exercise training for improving physical strength at home and an electrocardiogram monitor function 12, a regional central hospital 35 serving as a monitoring base 30, and and a server unit 40 that stores information. A function 11 capable of performing exercise training functions as a first acquisition unit for acquiring information (exercise information) 61 during exercise of a subject (patient, subject) 2 who is exercising. It functions as a second acquisition unit for acquiring cardiac information (cardiac monitoring information) 62 including two heart rates and/or an electrocardiogram.

端末10は、例えば、被験者(患者)2が身に着けて持ち運びする携帯端末(スマートフォン)であり、様々なアプリケーション15を実行するCPU16、メモリ17、インターネット9などを介して通信する通信機能(通信ユニット)18と、各種センサーとを含む。センサーとしては、例えば、GPS21,3軸加速度計22、気圧計などの高度センサー23、脈拍/心電計24、体温計などを含み、これらに限定されない。これらのセンサーは端末10に一体化されていてもよく、ウェアラブルなパーツあるいは装置として端末10とは別体で提供され、端末10と有線または無線により接続されるものであってもよい。 The terminal 10 is, for example, a mobile terminal (smartphone) worn and carried by the subject (patient) 2, and has a communication function (communication unit) 18 and various sensors. Examples of sensors include, but are not limited to, GPS 21, triaxial accelerometer 22, altitude sensor 23 such as a barometer, pulse/electrocardiograph 24, thermometer, and the like. These sensors may be integrated into the terminal 10, or may be provided separately from the terminal 10 as wearable parts or devices and connected to the terminal 10 by wire or wirelessly.

高度センサー23は、移動に伴う相対的な高度変位(高度変化)を精度よく測定できるセンサーであってもよく、気圧計であってもよい。端末10は、脈拍を検出しやすい腕に装着できる腕時計型の端末であってもよく、脈拍計および/または心電計としての機能を備えた腕時計型の端末とBluetooth(登録商標)(ブルーツース)などの近距離無線により接続できる携帯端末であってもよい。 The altitude sensor 23 may be a sensor capable of accurately measuring relative altitude displacement (altitude change) accompanying movement, or may be a barometer. The terminal 10 may be a wristwatch-type terminal that can be worn on the arm to easily detect the pulse, and is a wristwatch-type terminal having functions as a pulse monitor and/or an electrocardiograph and Bluetooth (registered trademark) (Bluetooth). It may also be a mobile terminal that can be connected by short-range wireless communication such as the mobile terminal.

端末10に実装されるアプリケーション15の1つは、運動トレーニングを実施する機能11と、心電図をモニタリングする機能12とを含むリハビリテーション用のアプリケーション50である。本例では、インターバル速歩を運動トレーニングとして用いるリハビリテーション用のアプリケーション50を説明する。アプリケーション(アプリ)50は、活動量(消費エネルギー量)のモニタリング機能(モニター、活動量モニター)51を含む。活動量モニター51は、加速度計22、気圧計23、GPS21などから得られるデータに基づきユーザー2の活動の種別、例えば、歩行中か、サイクリング中(自転車での移動中)か、自家用車あるいは他の交通機関で移動中か、休憩中かなどを判断する活動形態判断ユニット51aと、活動形態に基づいて所定の推定式により酸素摂取量eVOを推定する酸素摂取量推定ユニット(VO2ユニット)51bと、推定された酸素摂取量を用いてエネルギー消費量を求めるエネルギー消費量推定ユニット(CALユニット)51cと、これらの推定値および推定に用いられたセンサーの測定値を含めた測定データ(運動情報)61を出力するユニット51dとを含む。運動情報61に含まれる酸素摂取量eVOなどのデータは、アプリ50の他の機能で使用され、また、通信ユニット18を介してサーバーシステム40に提供される。 One of the applications 15 implemented in the terminal 10 is a rehabilitation application 50 including a function 11 for performing exercise training and a function 12 for monitoring an electrocardiogram. In this example, a rehabilitation application 50 that uses interval walking as exercise training will be described. The application (app) 50 includes an activity amount (consumed energy amount) monitoring function (monitor, activity amount monitor) 51 . Based on the data obtained from the accelerometer 22, the barometer 23, the GPS 21, etc., the activity monitor 51 detects the type of activity of the user 2, such as walking, cycling (while traveling by bicycle), private car, or others. and an oxygen intake amount estimation unit (VO2 unit) 51b for estimating the oxygen intake eVO2 by a predetermined estimation formula based on the activity type. , an energy consumption estimation unit (CAL unit) 51c that obtains energy consumption using the estimated oxygen uptake, and measurement data (exercise information ) 61 and a unit 51d that outputs . Data such as oxygen uptake eVO 2 included in exercise information 61 are used in other functions of app 50 and are also provided to server system 40 via communication unit 18 .

VO2ユニット51bは、活動形態(移動形態)が自転車で移動中(サイクリング中)と判断されたときにサイクリング用として設定された酸素摂取量の推定式を用いてサイクリング時の単位時間当たりの酸素摂取量eVOCを求め、歩行と判断されたときに歩行用に設定された酸素摂取量の推定式を用いて歩行時の単位時間当たりの酸素摂取量eVOWを求める。 The VO2 unit 51b calculates oxygen intake per unit time during cycling using an oxygen intake estimation formula set for cycling when the activity mode (movement mode) is determined to be moving by bicycle (during cycling). The amount eVO 2 C is obtained, and when walking is determined, the oxygen uptake per unit time eVO 2 W during walking is obtained using an oxygen uptake estimation formula set for walking.

本願の発明者らの研究に基づくと、歩行時の酸素摂取量(酸素消費量)eVOWは、被測定者(被験者)2の加速度を測定する3軸加速度センサー22により測定される単位時間当たりの累積加速度(ベクトルノルム)VM、高度センサー23により測定される被測定者2の単位時間当たりの上昇量(上昇速度)Huおよび被測定者の単位時間当たりの下降量(下降速度)Hdを含む以下の式(2)により推定できる。例えば、本願の発明者らの「Yamazaki T, Gen-no H, Kamijo Y, Okazaki K, Masuki S, and Nose H. A new device to estimate VO2 during incline walking by accelerometry and barometry. Med Sci Sports Exerc, 41: 2213-2219, 2009」を参照できる。
eVOW=w1・VM+w2・Hu+w3・Hd・・・(2)
酸素摂取量eVOWの単位は、ml/kg/min、累積加速度VMの単位はG/min、上昇量Huの単位はm/min、下降量Hdの単位はm/min、係数w1の単位はml/kg/G、係数w2およびw3の単位はml/kg/mである。また、各係数の一例は以下の式(3)~(5)の通りである。
0.022≦w1≦0.070・・・(3)
0.770≦w2≦1.886・・・(4)
0.098≦w3≦1.082・・・(5)
係数w1の下限は、0.030であってもよく、0.038であってもよく、上限は、0.062であってもよく、0.054であってもよい。係数w2の下限は、0.956であってもよく、1.142であってもよく、上限は、1.700であってもよく、1.514であってよい。係数w3の下限は、0.262であってもよく、0.426であってもよく、上限は、0.918であってもよく、0.754であってもよい。
Based on the research by the inventors of the present application, the oxygen uptake (oxygen consumption) eVO 2 W during walking is measured by the triaxial acceleration sensor 22 that measures the acceleration of the person (subject) 2 to be measured per unit time. The cumulative acceleration (vector norm) VM per unit time, the amount of ascent (ascending speed) Hu per unit time of the person to be measured 2 measured by the altitude sensor 23, and the amount of descent (falling speed) Hd of the person to be measured per unit time are It can be estimated by the following formula (2) including: For example, Yamazaki T, Gen-no H, Kamijo Y, Okazaki K, Masuki S, and Nose H. A new device to estimate VO2 during incline walking by accelerometry and barometry. Med Sci Sports Exerc, 41 : 2213-2219, 2009".
eVO 2 W=w1·VM+w2·Hu+w3·Hd (2)
The unit of oxygen uptake eVO 2 W is ml/kg/min, the unit of cumulative acceleration VM is G/min, the unit of ascending amount Hu is m/min, the unit of descending amount Hd is m/min, and the unit of coefficient w1. is ml/kg/G, the units of coefficients w2 and w3 are ml/kg/m. An example of each coefficient is as shown in the following equations (3) to (5).
0.022≤w1≤0.070 (3)
0.770≤w2≤1.886 (4)
0.098≤w3≤1.082 (5)
The lower limit of the coefficient w1 may be 0.030 or 0.038, and the upper limit may be 0.062 or 0.054. The lower limit of the coefficient w2 may be 0.956 or 1.142, and the upper limit may be 1.700 or 1.514. The lower limit of the coefficient w3 may be 0.262 or 0.426, and the upper limit may be 0.918 or 0.754.

自転車で移動中の酸素摂取量eVOCは以下の式(6)により推定できる。
eVOC=c1・VM+c2・Hu+c3・Hd・・・(6)
0.048≦c1≦0.210・・・(7)
0.463≦c2≦2.605・・・(8)
0.020≦c3≦0.602・・・(9)
酸素摂取量eVOCの単位は、ml/kg/minであり、係数c1の単位はml/kg/G、係数c2およびc3の単位はml/kg/mである。係数c1の下限は、0.075であってもよく、0.102であってもよく、上限は、0.183であってもよく、0.156であってもよい。係数c2の下限は、0.820であってもよく、1.177であってもよく、上限は、2.248であってもよく、1.891であってもよい。係数c3の下限は、0.117であってもよく、0.214であってもよく、上限は、0.505であってもよく、0.408であってもよい。
The oxygen uptake eVO 2 C while traveling by bicycle can be estimated by the following equation (6).
eVO 2 C=c1·VM+c2·Hu+c3·Hd (6)
0.048≤c1≤0.210 (7)
0.463≤c2≤2.605 (8)
0.020≦c3≦0.602 (9)
The unit of oxygen uptake eVO 2 C is ml/kg/min, the unit of coefficient c1 is ml/kg/G, and the unit of coefficients c2 and c3 is ml/kg/m. The lower limit of coefficient c1 may be 0.075 or 0.102, and the upper limit may be 0.183 or 0.156. The lower limit of coefficient c2 may be 0.820 or 1.177, and the upper limit may be 2.248 or 1.891. The lower limit of coefficient c3 may be 0.117 or 0.214, and the upper limit may be 0.505 or 0.408.

単位時間当たりの消費エネルギー量CALは、酸素摂取量eVOWまたはeVOCと、被測定者の体重Wを含む以下の式(10)により求めることができる。
CAL=k1・W・eVOW(またはeVOC)・・・(10)
ただし、消費エネルギー量CALの単位はkcal/min、体重Wの単位はkg、カロリー変換係数k1の単位はkcal/mlである。カロリー変換係数k1の一例は、4.825である。
The energy consumption CAL per unit time can be obtained by the following equation (10) including the oxygen uptake eVO 2 W or eVO 2 C and the weight W of the subject.
CAL=k1·W·eVO 2 W (or eVO 2 C) (10)
However, the unit of energy consumption CAL is kcal/min, the unit of body weight W is kg, and the unit of calorie conversion coefficient k1 is kcal/ml. An example of the calorie conversion factor k1 is 4.825.

リハビリ用のアプリ50は、さらに、体力測定を行う機能(体力測定ユニット)52と、所定の運動強度で運動されているか、すなわち、速歩になっている否かを判定する機能(速歩判定ユニット)53と、所定の運動プログラムにしたがった運動を被験者(ユーザー)2に実施させる機能(運動プログラム実行ユニット)54と、運動プログラムを開始したと判断するとリアルタイム監視の開始を監視機関30である病院35に通知して開始させる機能(通知ユニット、監視ユニット)55とを含む。 The rehabilitation application 50 further has a function (physical strength measurement unit) 52 for measuring physical fitness, and a function (fast walking determination unit) for determining whether or not the user is exercising at a predetermined exercise intensity, that is, whether the person is walking fast. 53, a function (exercise program execution unit) 54 that causes the subject (user) 2 to exercise according to a predetermined exercise program, and a hospital 35 that is a monitoring institution 30 that starts real-time monitoring when it is determined that the exercise program has started. and a function (notification unit, monitoring unit) 55 for notifying and starting.

体力測定ユニット52は、最大負荷時酸素摂取量(最高酸素摂取量)VO2peakを、活動量モニター51を用いて得ることができる。すなわち、発明者らの特許4500184号などに開示しているように、最大速度歩行時の累積加速度(力積)VMと持久力(最高酸素摂取量)VO2peakとの間には相関があり、所定のシーケンスまたは所定の時間、被験者2が端末10を装着して最大速度歩行を行うことにより、体力測定ユニット52は、被験者2の最大負荷時酸素摂取量(最高酸素摂取量)VO2peakを推定することができる。また、発明者らは、被験者2の自発運動開始直前の心拍数などと最高酸素摂取量VO2peakとの間に相関があるとの見地を得ており、体力測定機能52は、自発運動開始直前のタイミングと脈拍計24の値とから最高酸素摂取量VO2peakを推定してもよい。最高酸素摂取量VO2peakを含む体力測定結果52aは、メモリ17に記録され、サーバー40にも送られ、体力測定結果DB42に格納される。 The physical fitness measurement unit 52 can obtain the maximum oxygen uptake (maximum oxygen uptake) VO2peak using the activity monitor 51 . That is, as disclosed in the inventors' patent No. 4500184, etc., there is a correlation between the cumulative acceleration (impulse) VM during walking at maximum speed and endurance (maximum oxygen uptake) VO2peak. or for a predetermined period of time, the subject 2 wears the terminal 10 and walks at maximum speed, so that the physical strength measurement unit 52 estimates the maximum load oxygen uptake (maximum oxygen uptake) VO2peak of the subject 2. can be done. In addition, the inventors have obtained the viewpoint that there is a correlation between the heart rate of the subject 2 immediately before the start of spontaneous exercise and the maximum oxygen uptake VO2peak. The maximum oxygen uptake VO2peak may be estimated from the timing and the pulsometer 24 value. The physical fitness measurement result 52a including the maximum oxygen uptake VO2peak is recorded in the memory 17, sent also to the server 40, and stored in the physical fitness measurement result DB42.

速歩判定ユニット53は、活動量モニター51により得られる酸素摂取量eVOWまたはeVOCの最高酸素摂取量VO2peakに対する値(運動強度、換気閾値)が所定の値、例えば60%に達すると、所定のトレーニング(運動プログラム)が開始されたと判断する。例えば、速歩を含む運動トレーニングの場合は、速歩が開始されたと判断する。例えば、発明者らが提唱する体力増進を主目的とする「インターバル速歩(登録商標)」トレーニングでは、個人の最高酸素摂取量の70%以上の速歩と40%の緩歩を3分間ずつ交互に繰り返し、1日30分、週4日行うというものである。このトレーニングを5ヶ月間実践することにより体力が5-20%向上し、さらに、生活習慣病指標が5-10%改善するという結果が得られている。 When the value (exercise intensity, ventilation threshold) of the oxygen uptake eVO 2 W or eVO 2 C obtained by the activity monitor 51 with respect to the maximum oxygen uptake VO2peak reaches a predetermined value, for example, 60%, the fast walking determining unit 53 It is determined that a predetermined training (exercise program) has started. For example, in the case of exercise training including brisk walking, it is determined that brisk walking has started. For example, in the “interval brisk walking (registered trademark)” training advocated by the inventors, whose main purpose is to improve physical strength, a brisk walk at 70% or more of the individual's maximum oxygen intake and a slow walk at 40% are alternated for three minutes each. Repeatedly, 30 minutes a day, 4 days a week. By practicing this training for 5 months, it was found that the physical strength improved by 5-20%, and the lifestyle-related disease index improved by 5-10%.

心臓リハビリテーション用の運動プログラムにおいては、速歩判定ユニット53において速歩と判定される運動強度は、被験者2の状況により、40-60%に設定されることが多い。具体的には、個々の被験者2に対し、医師または理学療法士などの医療スタッフにより設定される。 In an exercise program for cardiac rehabilitation, the exercise intensity determined as fast walking by the fast walking determining unit 53 is often set to 40% to 60% depending on the condition of the subject 2 . Specifically, it is set for each subject 2 by a medical staff such as a doctor or a physical therapist.

運動プログラム実行ユニット54は、それぞれの被験者2に対してあらかじめ設定された運動プログラム54aにしたがって被験者2が運動(トレーニング)を行うように音声などを用いてガイドする。実行ユニット54は、被験者2が操作すると運動プログラム54aを開始する開始ユニット(開始ボタン、開始アイコン)56と、運動プログラム54aに従って被験者2に運動内容を指示するガイドユニット57と、実行中および過去の運動(トレーニング)の履歴を表示す履歴表示ユニット58とを含む。ガイドユニット57は、活動量モニター51から得られる酸素摂取量eVOWに基づき、所定の運動強度に達し、その運動強度の変化が所定範囲内となるように被験者2の歩行速度を、音声ガイドなどを用いて制御する。 The exercise program execution unit 54 guides the subject 2 to exercise (training) according to an exercise program 54a preset for each subject 2 using voice or the like. The execution unit 54 includes a start unit (start button, start icon) 56 that starts the exercise program 54a when operated by the subject 2, a guide unit 57 that instructs the subject 2 on the exercise content according to the exercise program 54a, and a history display unit 58 for displaying exercise (training) history. Based on the oxygen intake eVO 2 W obtained from the activity monitor 51, the guide unit 57 adjusts the walking speed of the subject 2 so that the exercise intensity reaches a predetermined level and the change in the exercise intensity falls within a predetermined range. and so on.

通知ユニット55は、開始ユニット56が操作されるか、速歩判定ユニット53が速歩を開始したと判断すると、被験者2の監視機関30として登録されている病院35などに対し、リアルタイム監視要求63を通知する。端末10より、活動量モニター51から得られる酸素摂取量eVOWなどの運動履歴を含む運動情報61がリアルタイムにサーバー40または監視機関30に送られている場合は、リアルタイム監視要求63は、サーバー40または監視機関30で生成されてもよい。 When the start unit 56 is operated or the trot determination unit 53 determines that trot walking has started, the notification unit 55 notifies a real-time monitoring request 63 to the hospital 35 or the like registered as the monitoring institution 30 of the subject 2. do. When exercise information 61 including exercise history such as oxygen intake eVO 2 W obtained from activity monitor 51 is sent from terminal 10 in real time to server 40 or monitoring agency 30, real-time monitoring request 63 is sent to server 40 or monitoring agency 30 .

リハビリテーション用のアプリケーション50は、上記のようなリハビリ用の運動プログラム54aにしたがって被験者2のトレーニングをサポートする機能に加え、心電計24から得られる心拍、心電図などの被験者2の心臓の状態をモニタリングする情報(心臓情報)62を取得する心臓モニタリング機能(モニタリングユニット)54を含む。通信ユニット18は、通知ユニット55がリアルタイム監視指示63を出力すると、または、リアルタイム監視指示63を出力する条件が整うと、それに呼応して、運動情報61および心臓情報62をインターネット(クラウド)9またはその他の通信手段を介して監視機関30である病院35などに提供する。 The rehabilitation application 50 has the function of supporting the training of the subject 2 according to the exercise program 54a for rehabilitation as described above, and also monitors the state of the heart of the subject 2, such as the heart rate and electrocardiogram obtained from the electrocardiograph 24. It includes a cardiac monitoring function (monitoring unit) 54 that acquires information (cardiac information) 62 to monitor. When the notification unit 55 outputs the real-time monitoring instruction 63 or when the conditions for outputting the real-time monitoring instruction 63 are met, the communication unit 18 sends the exercise information 61 and the heart information 62 to the Internet (cloud) 9 or The information is provided to a hospital 35 or the like, which is a monitoring organization 30, through other communication means.

心臓のモニタリングユニット12は、リアルタイム監視指示63を出力する条件が整わなくても、心拍数や心電図に異常があれば、監視機関30に対し、被験者2に異常が発生したことを通知してもよい。異常の通知には、被験者2の所在地を示すGSP21の情報に加え、異常が発生した前後の被験者2の行動状況を示す運動情報61、心臓の状態を示す心臓情報62を含めてもよい。 Even if the conditions for outputting the real-time monitoring instruction 63 are not met, the heart monitoring unit 12 may notify the monitoring institution 30 of the occurrence of an abnormality in the subject 2 if there is an abnormality in the heart rate or electrocardiogram. good. In addition to the GPS 21 information indicating the location of the subject 2, the notification of the abnormality may include exercise information 61 indicating the activity status of the subject 2 before and after the occurrence of the abnormality, and heart information 62 indicating the state of the heart.

端末10からの情報を蓄積するサーバーユニット40は、端末10の被験者(ユーザー)2の属性を格納したユーザーデータベース(ユーザーDB)41と、体力測定結果を格納した体力測定結果DB42と、端末10からの運動情報61に含まれる運動履歴を格納した履歴DB43とを含む。履歴DB43は、端末10から提供される心臓情報62に含まれる脈拍、心電図などの情報を運動履歴とともに、運動履歴と関連させて格納してもよい。ユーザーDB41には、被験者2の性別、年齢、身長、体重、遺伝的背景、在宅環境などの属性、基礎疾患、心不全重症度などの症状、運動プログラム54aを実行する環境、例えば、速歩を行う地域の高低差、道路状況などが予め登録されていてもよい。 A server unit 40 that accumulates information from the terminal 10 includes a user database (user DB) 41 that stores the attributes of the subject (user) 2 of the terminal 10, a physical strength measurement result DB 42 that stores physical strength measurement results, and a history DB 43 that stores the exercise history included in the exercise information 61 of . The history DB 43 may store information such as a pulse and an electrocardiogram included in the heart information 62 provided from the terminal 10, together with the exercise history, in association with the exercise history. The user DB 41 contains attributes of the subject 2 such as sex, age, height, weight, genetic background, home environment, underlying disease, symptoms such as heart failure severity, environment in which the exercise program 54a is executed, for example, area where fast walking is performed. height difference, road conditions, etc. may be registered in advance.

在宅リハビリ中の被験者2の状況をリアルタイムで監視する監視機関30としての機能を含む病院35は、リアルタイム監視の要求があると、医師39、理学療法士、その他の専門スタッフが、リハビリ用の運動プログラム54aの実行状況と、心臓の状態とをリアルタイムで監視する監視機能(監視サービス)31と、被験者2の状況に適した運動プログラム54aを作成する運動プログラム作成機能(運動プログラム作成サービス)32と、万一、被験者2に異常が発生すると緊急対応を行う機能(緊急対応サービス)33とを提供する。病院35などの監視機関30は、これらのサービスを有償で提供してもよい。 The hospital 35, which includes a function as a monitoring agency 30 that monitors the condition of the subject 2 during home rehabilitation in real time, has a doctor 39, a physical therapist, and other professional staff to perform rehabilitation exercise when there is a request for real-time monitoring. A monitoring function (monitoring service) 31 that monitors the execution status of the program 54a and the state of the heart in real time, and an exercise program creation function (exercise program creation service) 32 that creates an exercise program 54a suitable for the condition of the subject 2. , and a function (emergency response service) 33 for performing an emergency response in the unlikely event that an abnormality occurs in the subject 2 . A monitoring agency 30, such as a hospital 35, may provide these services for a fee.

このリハビリテーションシステム1においては、端末10からリアルタイム監視要求63があるか、または、リアルタイムで受信している運動情報61および心臓情報62によりリアルタイム監視の条件が整うと、運動情報61と心臓情報62とを監視機関30において専門のスタッフがリアルタイムの監視を開始する。したがって、被験者2は、監視機関30から離れた場所、例えば、在宅環境においてリハビリ用の運動プログラム54aを安全に実施できる。病院35内でリハビリテーションを行う場合でも、被験者2に対して専門のスタッフが一対一で監視しなくても、被験者2が単独でリハビリ用の運動プログラム54aを安全に実施できる。また、被験者2がリハビリテーション用の運動プログラム54aを行っていないときは、専門スタッフの監視が不要となるため、専門スタッフの負荷を軽減できる。さらに、被験者2は常時監視されているという意識を持たなくてよく、また、常時監視のサービスは不要なのでリハビリテーションに要する費用も低減できる。 In this rehabilitation system 1, when there is a real-time monitoring request 63 from the terminal 10, or when conditions for real-time monitoring are satisfied by the exercise information 61 and the heart information 62 received in real time, the exercise information 61 and the heart information 62 are displayed. is monitored in real time by professional staff at the monitoring agency 30 . Therefore, the subject 2 can safely implement the exercise program 54a for rehabilitation in a place away from the monitoring facility 30, for example, in a home environment. Even when rehabilitation is performed in the hospital 35, the subject 2 can safely implement the exercise program 54a for rehabilitation by himself/herself without the need for one-on-one supervision of the subject 2 by specialized staff. In addition, when the subject 2 is not performing the exercise program 54a for rehabilitation, the monitoring by the specialist staff is unnecessary, so the burden on the specialist staff can be reduced. Furthermore, the subject 2 does not have to be conscious of being constantly monitored, and since constant monitoring services are unnecessary, the cost required for rehabilitation can be reduced.

さらに、監視機関30においては、監視対象の被験者2の数が多くなりすぎない範囲で、少ない人数の専門スタッフにより、多数の被験者2の運動プログラム54aの実施状況と、心臓の状況とを監視することができる。したがって、リハビリテーション用のアプリケーション50を備えた端末10を用いることにより、多数の被験者2のリハビリテーションを集中監視する機関30を備えたリハビリテーションシステム1を提供できる。このため、このリハビリテーションシステム1においては、リハビリテーションに関わる医療スタッフの負荷を軽減できる。また、病院まで被験者2を送り迎えする家族の負荷も軽減でき加増の負荷を軽減できる。 Furthermore, in the monitoring institution 30, a small number of professional staff members monitor the implementation status of the exercise program 54a and the heart conditions of many subjects 2, as long as the number of subjects 2 to be monitored does not become too large. be able to. Therefore, by using the terminal 10 equipped with the application 50 for rehabilitation, the rehabilitation system 1 equipped with the institution 30 that centrally monitors the rehabilitation of many subjects 2 can be provided. Therefore, in this rehabilitation system 1, the burden on the medical staff involved in rehabilitation can be reduced. In addition, the burden on the family who takes the subject 2 to and from the hospital can be reduced, and the additional burden can be reduced.

また、このリハビリテーションシステム1においては、運動強度が所定の値に達するとリアルタイム監視要求63が出力される。このため、被験者2が意図せずに、心臓に過度の負担がかかる可能性がある行動をとる場合であっても、監視機関30により自動的にリアルタイム監視が行われる。したがって、被験者2の日常におけるリスクを低減することも可能となる。 Further, in this rehabilitation system 1, a real-time monitoring request 63 is output when exercise intensity reaches a predetermined value. Therefore, even if the subject 2 unintentionally takes an action that may place an excessive burden on the heart, the monitoring facility 30 automatically performs real-time monitoring. Therefore, it is also possible to reduce the risk in the subject's 2 daily life.

このリハビリテーションシステム1においては、監視機関30において、リハビリテーション用の運動プログラム54aを実施中の被験者2の酸素摂取量eVOWを含む運動状態と、心拍数、心電図を含む心臓の状態とを並行して、医師39などの専門スタッフがリアルタイムで監視する。このため、運動プログラム54aを実施中の心臓の状態に異常につながる何等かの兆候が見られると、それに基づき、運動中の被験者2に対して運動強度を下げるなどのアドバイスを行い、異常の発生を未然に防ぐことができる。また、運動(トレーニング)を妨げるほどではないとしても、運動プログラム54aを再作成することも可能となる。一方、監視中に心臓の状態に異常につながる兆候がない場合は、医師39などが、被験者2が実行する運動プログラム54aを運動強度の高いものに更新することができる。 In this rehabilitation system 1, the monitor 30 monitors the exercise state including the oxygen uptake eVO 2 W of the subject 2 who is executing the exercise program 54a for rehabilitation, and the heart state including the heart rate and electrocardiogram. Then, a professional staff such as a doctor 39 monitors in real time. For this reason, if any symptom leading to an abnormality in the state of the heart during execution of the exercise program 54a is observed, based on this, advice such as lowering the exercise intensity is given to the subject 2 who is exercising, and an abnormality occurs. can be prevented from occurring. It is also possible to recreate the exercise program 54a, even if it does not interfere with exercise (training). On the other hand, if there is no symptom leading to an abnormal heart condition during monitoring, the doctor 39 or the like can update the exercise program 54a executed by the subject 2 to one with a higher exercise intensity.

図2に、リハビリテーション用のアプリケーション50の処理の概要をフローチャートにより示している。まず、ステップ71において、初期設定を行う。初期設定では、被験者(ユーザー)2の属性を設定する。属性には、例えば、年齢、性別、身長、体重が含まれる。属性には、さらに、遺伝的性質、基礎疾患などの情報を含ませてもよい。さらに、初期設定の際に、ステップ72において、体力測定を行い、最高酸素摂取量(最大酸素摂取量、持久力)VO2peakを設定する。 FIG. 2 shows an overview of the processing of the application 50 for rehabilitation in the form of a flowchart. First, in step 71, initialization is performed. In the initial setting, attributes of subject (user) 2 are set. Attributes include, for example, age, gender, height, and weight. Attributes may further include information such as genetics and underlying diseases. Further, at the time of initial setting, in step 72, physical fitness is measured and the maximum oxygen uptake (maximum oxygen uptake, endurance) VO2peak is set.

アプリケーション50は、ステップ73において、継続的に、活動量モニター51を第1の取得ユニット11として、酸素消費量eVOWを含む運動情報61を取得してもよい。また、ステップ74において心臓モニタリングユニット(第2の取得ユニット)12により、心拍数および/または心電図を含む心臓情報62を取得してもよい。これらの情報61および62は、アプリケーション50の内部で被験者2の行動と異常とを判断するために用いられてもよく、通信ユニット18を介して、リアルタイムで、または、断続的に、サーバーユニット40および/または監視機関30に送信されてもよい。 The application 50 may continuously acquire exercise information 61 including oxygen consumption eVO 2 W in step 73 using the activity monitor 51 as the first acquisition unit 11 . Cardiac information 62 including heart rate and/or an electrocardiogram may also be acquired by the cardiac monitoring unit (second acquisition unit) 12 at step 74 . These information 61 and 62 may be used to determine behavior and abnormalities of the subject 2 within the application 50 and may be sent to the server unit 40 via the communication unit 18 in real time or intermittently. and/or transmitted to monitoring agency 30 .

心電図波形の記録、サーバー転送については、心電計(心電図モニター器)24の記憶容量の節約、携帯端末10からサーバー40への転送速度の短縮化のために、モニター器24で随時心電図を一定期間記録し、R-R間隔の異常(不整脈)を感知した時点を起点とした前後5秒間の波形をモニター器24に記録し(200Hz)、それをブルーツースで携帯端末10へ転送し、さらに携帯端末10からサーバー40に転送してもよい。 Regarding the recording of electrocardiogram waveforms and transfer to the server, the electrocardiogram (electrocardiogram monitor) 24 is kept constant at any time in order to save the storage capacity of the electrocardiogram (electrocardiogram monitor) 24 and shorten the transfer speed from the mobile terminal 10 to the server 40. Record for a period of time, record the waveform for 5 seconds before and after the time when an abnormality in the RR interval (arrhythmia) was detected on the monitor 24 (200 Hz), transfer it to the mobile terminal 10 by Bluetooth, and further carry it. It may be transferred from the terminal 10 to the server 40 .

ステップ75において、心臓モニタリングユニット12が心臓の状態に異常があると判断すると、ステップ76において監視機関30またはその他の緊急対応機関に対して警報を通知する。警報には、GPS21の位置情報などを含めてよく、運動情報61、心臓情報62を含めてもよい。 If, at step 75, cardiac monitoring unit 12 determines that the heart condition is abnormal, then at step 76, an alert is provided to monitoring agency 30 or other emergency response agency. The alarm may include position information of the GPS 21, exercise information 61, and heart information 62. FIG.

ステップ77において、被験者2が運動プログラム実行ユニット54を操作して運動プログラム54aを開始すると、ステップ79において、通知ユニット55はリアルタイム監視要求63を出力する。被験者2が運動プログラム実行ユニット54の開始を操作するとともに、または、その代わりに、ステップ78において運動プログラム54aまたはそれに匹敵する運動、例えば、速歩を開始すると、速歩判定ユニット53は、酸素消費量eVOWに基づき、予め設定された速歩またはそれに匹敵する運動強度(最高酸素摂取量に対する酸素摂取量の値)の運動が開始されたことを判断する。これにより、ステップ79において、リアルタイム監視要求63が出力される。 In step 77 , the subject 2 operates the exercise program execution unit 54 to start the exercise program 54 a , and in step 79 the notification unit 55 outputs the real-time monitoring request 63 . When the subject 2 operates the start of the exercise program execution unit 54, or alternatively, in step 78 starts the exercise program 54a or a comparable exercise, such as brisk walking, the brisk walking determination unit 53 determines the oxygen consumption eVO Based on 2 W, it is determined that a preset brisk walk or an exercise with a comparable exercise intensity (value of oxygen uptake relative to maximal oxygen uptake) has started. As a result, in step 79, a real-time monitoring request 63 is output.

端末10は、心臓リハビリ用のトレーニングマシンと通信する機能を備えていてもよく、被験者2が速歩、サイクリングなどの運動の代わりに、トレーニングマシンを使った運動を行う場合は、トレーニングマシンから酸素消費量eVOWに対応する情報を得てもよい。この場合も運動強度が所定の値を超えると、アプリケーション50がリアルタイム監視要求63を出力することにより、監視機関30がリアルタイム監視を開始してもよい。端末10により、被験者2が最高酸素摂取量VO2peakに対する酸素摂取量eVOの値が所定の値を超える運動を開始することを監視機関30に通知することができる。 The terminal 10 may have a function of communicating with a training machine for cardiac rehabilitation, and when the subject 2 performs exercise using the training machine instead of exercise such as brisk walking or cycling, the training machine consumes oxygen. Information corresponding to the quantity eVO 2 W may be obtained. In this case as well, when the exercise intensity exceeds a predetermined value, the application 50 outputs a real-time monitoring request 63, whereby the monitoring agency 30 may start real-time monitoring. The terminal 10 can notify the monitoring agency 30 that the subject 2 will start exercising in which the value of the oxygen uptake eVO2 relative to the maximum oxygen uptake VO2peak exceeds a predetermined value.

ステップ79において、リアルタイム監視要求63が出力されると、ステップ80および81において、ステップ73および74と同様に収集された運動情報61および心臓情報62がステップ82において通信ユニット18を介して監視機関(監視機構)30である病院35に提供される。これにより、ステップ91において集中監視機関30である病院35において、被験者2の状態のリアルタイム監視が行われる。ステップ83においてアプリケーション50においては、予め設定されたリハビリテーション用のプログラム54aにしたがってガイドユニット57が被験者2に対して速歩の強度や継続時間を通知し、その経過をモニタリングする。端末10は、被験者2の最高酸素摂取量VO2peakに対する酸素摂取量eVOWの値が所定の値を超えるように作成された運動プログラム54aを被験者2に対して通知し、所定のトレーニングを上限および下限の範囲で行うように指導できる。 When the real-time monitoring request 63 is output in step 79, the exercise information 61 and cardiac information 62 collected in steps 80 and 81 as in steps 73 and 74 are sent to the monitoring agency (step 82) via the communication unit 18. provided to a hospital 35 which is a monitoring facility 30 . As a result, in step 91, the condition of the subject 2 is monitored in real time at the hospital 35, which is the centralized monitoring facility 30. FIG. In step 83, in the application 50, the guide unit 57 notifies the subject 2 of the intensity and duration of brisk walking according to the preset rehabilitation program 54a, and monitors the progress. The terminal 10 notifies the subject 2 of the exercise program 54a created so that the value of the oxygen uptake eVO 2 W with respect to the maximum oxygen uptake VO2peak of the subject 2 exceeds a predetermined value, and limits the predetermined training to the upper limit and It can be instructed to do it within the lower limit range.

ステップ84において、運動プログラム54aに規定された所定のトレーニング(運動)が終了すると、ステップ85においてリアルタイム監視終了が集中監視機関30に通知され、集中監視機関30におけるリアルタイム監視が終了する。リアルタイム監視は、監視機関30において、医師39、理学療法士などの専門スタッフの代わりに、監視用に教育された人工知能あるいは監視用の知識を備えたエキスパートシステムが行ってもよい。人工知能が端末10に搭載できる程度にコンパクトになる場合は、端末が監視機関30としての機能を備えていてもよい。 When the prescribed training (exercise) defined in the exercise program 54a is completed in step 84, the centralized monitoring facility 30 is notified of the end of real-time monitoring in step 85, and the real-time monitoring in the centralized monitoring facility 30 is completed. Real-time monitoring may be performed at the monitoring institution 30 by artificial intelligence trained for monitoring or an expert system equipped with knowledge for monitoring instead of professional staff such as doctors 39 and physical therapists. If the artificial intelligence is compact enough to be installed in the terminal 10, the terminal may have the function of the monitoring agency 30.

監視機関30が、ステップ92において新たな運動プログラム54aを提供する場合は、端末10は、ステップ86において、設定されている運動プログラム54aを更新する。監視機関30は、リアルタイム監視の結果に基づいて、被験者の属性、症状、監視機関30による監視状況および運動を予定する環境の少なくともいずれかに基づいて運動プログラム54aを作成または更新してもよい。 If monitoring agency 30 provides a new exercise program 54 a at step 92 , terminal 10 updates the established exercise program 54 a at step 86 . Monitoring agency 30 may create or update exercise program 54a based on the results of real-time monitoring, subject attributes, symptoms, monitoring status by monitoring agency 30, and/or the environment in which exercise is scheduled.

この心臓リハビリテーションシステム1により、携帯端末10を用いてトレーニング時の安全性を担保することが可能となり、このシステム1を在宅で実施することで、安全で安価な在宅型心臓リハビリテーションを普及させることができる。携帯端末アプリで安全で安価な歩行系の運動処方が普及することにより、大規模DBの構築が可能となる。それを用いて、そのトレーニング実施率および効果を、年齢、性差、心不全重症度、基礎疾患、遺伝的背景などの初期属性別、あるいは、トレーニング効果の地域差、季節差など環境因子の影響を階層別に解析することができる。それは心不全患者に対する運動処方を含めた治療方法の確立に寄与する。 With this cardiac rehabilitation system 1, it is possible to ensure safety during training using the portable terminal 10, and by performing this system 1 at home, it is possible to spread safe and inexpensive home-based cardiac rehabilitation. can. The widespread use of safe and inexpensive walking exercise prescriptions through mobile terminal applications will enable the construction of a large-scale DB. Using this, the training implementation rate and effect can be stratified by initial attributes such as age, gender, heart failure severity, underlying disease, and genetic background, or by environmental factors such as regional and seasonal differences in training effects. can be analyzed separately. It will contribute to the establishment of treatment methods including exercise prescription for heart failure patients.

心不全はさまざまな生活習慣病の発展型に位置する疾患であり、腎不全の他、認知症・うつ病、がんを併発する場合が多い。したがって、心臓リハビリテーションに対する在宅型・遠隔型運動処方の確立は、リハビリテーション医療全般の発展につながり、それによってもたらされる患者のADL、QOLの改善は、医療費抑制、経済活性効果をもたらし、健康寿命延伸社会の確立につながる。 Heart failure is an advanced form of various lifestyle-related diseases, and is often accompanied by renal failure, dementia, depression, and cancer. Therefore, the establishment of home-type and remote-type exercise prescriptions for cardiac rehabilitation will lead to the development of rehabilitation medicine in general, and the improvement in patients' ADL and QOL brought about by it will bring about the effect of suppressing medical expenses, revitalizing the economy, and extending healthy life expectancy. It leads to the establishment of society.

1 リハビリテーションシステム、 10 端末
50 リハビリテーション用アプリケーション
1 rehabilitation system, 10 terminal 50 application for rehabilitation

Claims (13)

被験者の動きを捉える加速度センサーの出力に基づき推定される酸素摂取量を含む運動情報を取得する第1の取得ユニットと、
前記被験者の心拍数および心電図の少なくともいずれかを含む心臓情報を取得する第2の取得ユニットと、
前記被験者の最高酸素摂取量に対する前記酸素摂取量の値が所定の値に達すると、前記被験者の監視機関に前記被験者の前記心臓情報のリアルタイム監視を開始させるユニットとを有する、システム。
a first acquisition unit that acquires exercise information including oxygen uptake estimated based on the output of an acceleration sensor that captures movement of the subject;
a second acquisition unit for acquiring cardiac information including at least one of a heart rate and an electrocardiogram of the subject;
causing the subject's monitoring agency to initiate real-time monitoring of the cardiac information of the subject when the oxygen uptake value relative to the subject's peak oxygen uptake reaches a predetermined value.
請求項1において、
前記被験者の前記監視機関は、複数の被験者を監視する集中監視機関であり、
前記第1の取得ユニットと、前記第2の取得ユニットと、前記集中監視機関に前記運動情報および前記心臓情報を送信する通信ユニットとを含む端末をさらに有する、システム。
In claim 1,
the monitoring agency of the subject is a centralized monitoring agency that monitors a plurality of subjects;
The system further comprising a terminal including said first acquisition unit, said second acquisition unit, and a communication unit for transmitting said exercise information and said cardiac information to said centralized monitoring agency.
請求項2において、
前記端末は、前記被験者の最高酸素摂取量に対する前記酸素摂取量の値が所定の値を超える運動を開始することを前記集中監視機関に通知するユニットをさらに含む、システム。
In claim 2,
The system, wherein the terminal further includes a unit for notifying the centralized monitoring agency to initiate exercise when the oxygen uptake value for the subject's maximal oxygen uptake exceeds a predetermined value.
請求項2または3において、
前記端末は、前記被験者の最高酸素摂取量に対する前記酸素摂取量の値が所定の値を超えるように作成された運動プログラムを前記被験者に対して通知するユニットをさらに含む、システム。
In claim 2 or 3,
The system, wherein the terminal further includes a unit for notifying the subject of an exercise program created so that the value of the oxygen uptake relative to the maximum oxygen uptake of the subject exceeds a predetermined value.
請求項4において、
前記集中監視機関は、前記被験者の属性、症状、前記集中監視機関による監視状況および運動を予定する環境の少なくともいずれかに基づいて前記運動プログラムを作成するユニットをさらに含む、システム。
In claim 4,
The system, wherein the centralized monitoring agency further includes a unit for creating the exercise program based on at least one of the subject's attributes, symptoms, conditions monitored by the centralized monitoring agency, and an environment in which exercise is planned.
請求項1ないし5のいずれかにおいて、
前記第1の取得ユニットは、前記加速度センサーの出力に加え、前記被験者の上昇および下降速度を検出する高度センサーの出力に基づき前記酸素摂取量を推定する、システム。
In any one of claims 1 to 5,
The system, wherein the first acquisition unit estimates the oxygen uptake based on the output of the acceleration sensor as well as the output of an altitude sensor that detects the subject's ascent and descent rates.
請求項1ないし6のいずれかにおいて、
前記被験者の最高酸素摂取量に対する前記酸素摂取量の値が所定の値を超える運動は、心臓リハビリテーションのための運動である、システム。
In any one of claims 1 to 6,
The system, wherein the exercise in which the oxygen uptake value exceeds a predetermined value relative to the maximum oxygen uptake of the subject is exercise for cardiac rehabilitation.
端末を用いて遠隔で被験者をモニタリングすることを含む方法であって、
前記端末は、被験者の動きを捉える加速度センサーの出力に基づき推定される酸素摂取量を含む運動情報を取得する第1の取得ユニットと、前記被験者の心拍数および心電図の少なくともいずれかを含む心臓情報を取得する第2の取得ユニットと、前記運動情報および前記心臓情報を送信する通信ユニットと、リアルタイム監視要求を通知する通知ユニットとを含み、
当該方法は、前記被験者の最高酸素摂取量に対する前記酸素摂取量の値が所定の値に達すると前記端末の前記通知ユニットが、前記被験者の監視機関に、前記リアルタイム監視要求を通知して前記被験者の前記心臓情報のリアルタイム監視を開始させることを有する、方法。
A method comprising remotely monitoring a subject using a terminal, comprising:
The terminal includes a first acquisition unit that acquires exercise information including oxygen uptake estimated based on the output of an acceleration sensor that captures movement of the subject, and cardiac information including at least one of heart rate and an electrocardiogram of the subject. a communication unit for transmitting the exercise information and the heart information; and a notification unit for notifying a real-time monitoring request ;
The method is such that when the oxygen uptake value relative to the maximum oxygen uptake of the subject reaches a predetermined value, the notification unit of the terminal notifies the subject's monitoring organization of the real-time monitoring request to the subject. initiating real-time monitoring of the cardiac information of.
請求項において、
前記端末が、前記被験者の最高酸素摂取量に対する前記酸素摂取量の値が所定の値を超えるように作成された運動プログラムを前記被験者に対して通知することをさらに有する、方法。
In claim 8 ,
The method further comprising the terminal notifying the subject of an exercise program created such that the value of the oxygen uptake relative to the maximal oxygen uptake of the subject exceeds a predetermined value.
請求項において、
前記運動プログラムは、前記監視機関が、前記被験者の属性、症状、前記監視機関による監視状況および運動を予定する環境の少なくともいずれかに基づいて作成したものである、方法。
In claim 9 ,
The method, wherein the exercise program is created by the monitoring agency based on at least one of the subject's attributes, symptoms, monitoring status by the monitoring agency, and an environment in which the exercise is planned.
請求項8ないし10のいずれかにおいて、
前記被験者の最高酸素摂取量に対する前記酸素摂取量の値が所定の値を超える運動は、速歩を含む、方法。
In any one of claims 8 to 10 ,
The method, wherein the exercise in which the oxygen uptake value exceeds a predetermined value relative to the maximal oxygen uptake of the subject includes brisk walking.
請求項8ないし11のいずれかにおいて、
前記端末が、前記被験者を、前記被験者が成し得る最大の速度で歩行させることにより、前記被験者の最高酸素摂取量を得ることをさらに有する、方法。
In any one of claims 8 to 11 ,
The method further comprising the terminal obtaining the maximum oxygen uptake of the subject by walking the subject at the maximum speed the subject is capable of.
請求項8ないし12のいずれかにおいて、
前記被験者の最高酸素摂取量に対する前記酸素摂取量の値が所定の値を超える運動は、心臓リハビリテーションのための運動である、方法。
In any one of claims 8 to 12 ,
The method, wherein the exercise in which the oxygen uptake value exceeds a predetermined value relative to the maximum oxygen uptake of the subject is exercise for cardiac rehabilitation.
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