呼吸判定装置および呼吸判定システム
【課題】被験者の呼吸が胸式呼吸であるか腹式呼吸であるかを判定する。
【解決手段】生体測定装置１は、身体の特定部位の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定部２００を備え、ＣＰＵ１７０は、これを制御して体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａおよび体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定するとともに、それらの測定値の振幅基準レベルである第１センタリング値Ｚａ０および第２センタリング値Ｚｂ０を求める。そして、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の第１センタリング値Ｚａ０に対する相対値である第１相対値ΔＺａと、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第２センタリング値Ｚｂ０に対する相対値ΔＺｂとに基づいて、被験者の呼吸が胸式呼吸であるか腹式呼吸であるかを判別可能な判別情報を求める。
【解決手段】生体測定装置１は、身体の特定部位の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定部２００を備え、ＣＰＵ１７０は、これを制御して体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａおよび体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定するとともに、それらの測定値の振幅基準レベルである第１センタリング値Ｚａ０および第２センタリング値Ｚｂ０を求める。そして、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の第１センタリング値Ｚａ０に対する相対値である第１相対値ΔＺａと、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第２センタリング値Ｚｂ０に対する相対値ΔＺｂとに基づいて、被験者の呼吸が胸式呼吸であるか腹式呼吸であるかを判別可能な判別情報を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の呼吸の種別を判定する装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体電気インピーダンスを測定し、測定結果に基づいて、生体の状態を推定する各種の装置が従来から知られている。そのような装置の一つとして、特許文献１には、体幹生体電気インピーダンスに基づいて、肺活量を推定する技術が開示されている。
【０００３】
呼吸は、生体データ(血圧,体温,皮膚温,脳波,脈波など)の中で、唯一自己コントロール可能なものであることから、例えば、呼吸をコントロールすることによって、ヨガ、気功、カイロプラクティック、あるいは座禅などの健康法として世の中に広がっている。また、呼吸法は胸式と腹式に分けられる。腹式呼吸は、ダイエットやボイストレーニングなどにも応用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５０１２７号公報（段落００２０参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、呼吸の健康法への有用な活用には、被験者の呼吸が胸式であるか腹式であるかを知る必要がある。しかしながら、従来の技術では、生体電気インピーダンスから呼吸が胸式であるか腹式であるかを知ることができなかった。
そこで、本発明は、被験者の呼吸が胸式呼吸であるか腹式呼吸であるかを判定可能な装置およびシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸判定装置（１）は、被験者の肺の上部を含み、腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定する生体電気インピーダンス測定部（１７０、２００）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部（１７０）と、を備えることを特徴とする。本発明では、解析部が、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求めることにより、被験者の呼吸の種別（腹式呼吸なのか胸式呼吸なのか）を正確に判別できるという利点がある。
なお、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判定する判定部（１７０）を備えてもよい。
【０００７】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値（Ｚａ０）、および、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値（Ｚｂ０）を生成するセンタリング値生成部（１７０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値の第１センタリング値に対する相対値である第１相対値（ΔＺａ）を求める第１相対値算出部（１７０）と、第２生体電気インピーダンスの測定値の第２センタリング値に対する相対値である第２相対値（ΔＺｂ）を求める第２相対値算出部（１７０）と、をさらに備え、解析部は、第１相対値と第２相対値とに基づいて判別情報を求める。
【０００８】
この態様では、解析部が、第１相対値と第２相対値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求めることにより、被験者の呼吸の種別をリアルタイムで正確に判別できる。より具体的には、上記判別情報は、被験者の胸部の周囲径の変化と腹部の周囲径の変化との比（ΔRib／ΔAb）を示すものである。本発明では、被験者の胸部の周囲径の変化と腹部の周囲径の変化との比（ΔRib／ΔAb）と、上述の第１相対値および第２相対値との間には相関関係があることを見出し、解析部は、判別情報と、第１相対値および第２相対値との関係を表す回帰式にしたがって演算処理を実行することで、第１相対値および第２相対値に対応する判別情報を求める。そして、その求めた判別情報から、被験者の呼吸の種別を推定できるという具合である。その回帰式は、以下の形で表される。
ΔRib／ΔAb＝（a×ΔＺｂ−ΔＺａ）／ΔＺａ＋b
ΔRib：被験者の胸部の周囲径の変化、ΔAb：被験者の腹部の周囲径の変化、ΔRib／ΔAb：判別情報、ΔＺａ：第１相対値、ΔＺｂ：第２相対値、a，b：定数。
【０００９】
この態様において、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を上回る場合は、被験者の呼吸は胸式呼吸である一方、所定の閾値以下の場合は腹式呼吸であると推定される。このため、解析部によって求められたΔRib／ΔAbの値から、被験者の呼吸が胸式呼吸であるのか腹式呼吸であるのかを精度良く判定できるという利点がある。
【００１０】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、解析部は、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか、胸式呼吸なのか、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法なのかを判別可能な判別情報を求める。この態様では、被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかに加え、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法（以降、ドローイン呼吸と記載する）なのかを正確に判別することができる。
なお、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか、胸式呼吸なのか、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法なのかを判定する判定部（１７０）を備えてもよい。
【００１１】
この態様において、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値以下の場合は、被験者の呼吸は腹式呼吸であり、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を超え、かつセンタリング値生成部が生成した第２センタリング値が被験者の胸式呼吸時の第２センタリング値より所定値以上大きい場合は、被験者の呼吸はドローイン呼吸であり、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を超え、かつセンタリング値生成部が生成した第２センタリング値が被験者の胸式呼吸時の第２センタリング値と所定値との加算値未満の場合は、被験者の呼吸は胸式呼吸であると推定される。このため解析部によって求められたΔRib／ΔAbの値から、被験者の呼吸が胸式呼吸であるのか腹式呼吸であるのかドローイン呼吸であるのかを精度良く判定することができる。
【００１２】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第１センタリング値とが等しくなるゼロクロスタイミングを抽出するゼロクロスタイミング抽出部（１７０）をさらに備え、生体電気インピーダンス測定部は、所定の周期でサンプリングタイミングに到達するたびに、第１生体電気インピーダンスおよび第２生体電気インピーダンスを測定し、センタリング値生成部は、所定数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第１センタリング値を生成する一方、ゼロクロスタイミング抽出部で抽出されたゼロクロスタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第２センタリング値を生成する。
【００１３】
ここで、被験者が、吸気と呼気とからなる呼吸を行うと、その呼吸に応じて、体幹上部の第１生体電気インピーダンスおよび体幹中部の第２生体電気インピーダンスは変化する。腹式呼吸と胸式呼吸とドローイン呼吸とで肺は同じように伸縮変化し、吸気では肺組織に含まれる空気量が増加するために肺の生体電気ンピーダンスは増加方向に変化し、呼気では肺組織に含まれる空気量が減るために肺の生体電気インピーダンスは減少方向に変化する。つまり、被験者の呼吸が腹式呼吸と胸式呼吸とドローイン呼吸の何れの場合であっても、肺の上部を含み、腹部を含まない第１生体電気インピーダンスは、吸気では増加方向に変化する一方、呼気では減少方向に変化する。
また、腹式呼吸では、呼気時に腹部骨格筋の働きによって内臓組織が横隔膜を押し上げる方向に上昇するので、腹部の生体電気インピーダンスは増加方向に変化する。つまり、腹式呼吸の呼気では、肺の生体電気インピーダンスの減少を腹部の生体電気インピーダンスの増加が打ち消すように作用する。一方、胸式呼吸やドローイン呼吸では、そのようなことはない。したがって、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、肺の中下部および腹部を含む第２生体電気インピーダンスの変化は、上述の第１生体電気インピーダンスの変化とは異なる態様を示す。
【００１４】
被験者の呼吸が胸式呼吸であっても腹式呼吸であってもドローイン呼吸であっても、第１生体電気インピーダンスの変化を示す波形は略正弦波状となる。体動などによる影響で、第１生体電気インピーダンスの変化を示す波形が乱れても、それに応じた第１センタリング値（第１生体電気インピーダンスの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベル）が得られるように、センタリング値生成部は、所定数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第１センタリング値を生成する。より具体的には、センタリング値生成部は、サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングよりも所定の時間長だけ前の時点を始点とし、当該サンプリングタイミングを終点とするセンタリング期間内の複数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理を行い、その結果に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける第１センタリング値を求める。これにより、体動などによる影響で、第１生体電気インピーダンスの変化を示す波形が乱れても、それに応じた第１センタリング値を精度良く生成できる。上記センタリング期間の時間長は、当該サンプリングタイミングにおける被験者の呼吸速度に応じて可変に設定される。なお、ここでの「移動平均処理」には、重み付けのない平均処理だけでなく、重み付けのある平均処理も含まれる。例えば各サンプリングタイミングにおける周波数の相違に応じた重み付けがされたうえで、平均処理が行われる態様であってもよい。
【００１５】
一方、腹式呼吸に伴う第２生体電気インピーダンスの変化は、第１生体電気インピーダンスの変化とは異なる態様（非正弦波状）となるので、第１センタリング値を求める場合と同様に、所定数のサンプリングタイミングの各々における第２生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理を行っても、これらの振幅基準レベル、すなわち、第２生体電気インピーダンスの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベルを精度良く求めることは困難である。
【００１６】
そこで、上記態様では、センタリング値生成部は、ゼロクロスタイミング抽出部で抽出されたゼロクロスタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける第２センタリング値を生成する。具体的には、センタリング値生成部は、サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるか否かを判定し、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングである場合は、当該サンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける第２センタリング値を生成する一方、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングでない場合は、当該サンプリングタイミングの直前のサンプリングタイミングで生成した第２センタリング値を、当該サンプリングタイミングにおける第２センタリング値として採用する。これにより、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを精度良く求めることができる。
【００１７】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度を抽出する呼吸深度抽出部（１７０）と、被験者の１呼吸ごとに、解析部により求められた判別情報に基づいて当該１呼吸に占める腹式呼吸の割合を示す腹式レベルを求める腹式レベル算出部（１７０）と、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度および腹式レベルに基づいて、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを報知する報知部（１７０、１６０）と、をさらに備える。より具体的には、呼吸深度抽出部で抽出された呼吸深度を正規化する正規化部（１７０）をさらに備え、報知部は、呼吸深度と、１呼吸で肺に出入りする空気量を示す１回換気量との関係を示す第２の回帰式にしたがって演算処理を実行することで、正規化部にて正規化された呼吸深度に対応する１回換気量を求め、その求めた１回換気量と、腹式レベルとに基づいて、被験者の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを決定して報知する。
【００１８】
この態様では、報知部は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを被験者に対して報知するので、被験者は、自分の胸部呼吸筋および腹部呼吸筋の活用の強みと弱みとを認識できる。これにより、被験者に対して、自分の強みを自覚させつつも、自分の弱みを活性化させるための腹式呼吸等の呼吸筋トレーニングへのモチベーションを確保させることができる。また、この態様によれば、スパイロなどのように、被験者が最大の呼吸を行わなくとも、当該被験者の呼吸能力の余裕を把握できるので、被験者の安全を確保するという観点からも好ましいという利点がある。
【００１９】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形（図３２〜図３５、図３７〜図３９）の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）をさらに備えてもよい。
【００２０】
なお、互いに直交する２軸とは、例えばＸ軸とＹ軸である。但し、これに限らず、例えばＸ軸とＹ軸をそれぞれ４５度傾けた２軸などであってもよい。また、リサージュ図形は、例えば、図３２や図３３に示すように１呼吸分の様子を示すものであってもよいし、図３４や図３５に示すように複数回の呼吸の様子を連続して示すものであってもよい。また、呼吸判定装置は、リサージュ図形を表示する表示部を備えていてもよいし、リサージュ図形の表示データを外部の表示装置に出力する出力部を備えていてもよい。
【００２１】
例えば、胸式呼吸の場合、図１０に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。したがって、被験者の呼吸のうち胸式呼吸の占める割合が極めて高い場合、例えば図３２や図３４に示すようにリサージュ図形の軌跡は傾斜した直線状になる。また、胸式呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、胸式呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。
【００２２】
これに対し、腹式呼吸の場合、図９に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａは減少方向に変化する一方、第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する。したがって、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、例えば図３３や図３５に示すようにリサージュ図形の軌跡は屈曲した形状になる。
【００２３】
なお、図３３に示すリサージュ図形は、１呼吸に占める胸式呼吸と腹式呼吸の割合が５０％ずつになる場合のものである。この場合、リサージュ図形の軌跡はブーメラン状（“く”の字状）になり、軌跡の形状が上下でほぼ対称になる。但し、腹式呼吸の占める割合が胸式呼吸よりも低ければ、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する直線部分（図３３では右上がりの直線部分）の占める割合が大きくなり、そこから屈曲した部分（図３３では右下がりの直線部分）の占める割合が小さくなる。逆に、腹式呼吸の占める割合が胸式呼吸よりも高ければ、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する直線部分（図３３では右上がりの直線部分）の占める割合が小さくなり、そこから屈曲した部分（図３３では右下がりの直線部分）の占める割合が大きくなる。このように被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸と腹式呼吸の割合に応じて屈曲形状が様々に変化する。
【００２４】
また、理論上、腹式呼吸の割合が１００％になる場合、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡とは反対方向に傾斜した直線状になる。しかしながら、例えば息を止めて胸式呼吸を全く行わないようにした状態で腹部を凹ませたり膨らませたりした場合であっても、横隔膜の上下に伴って肺が収縮したり拡張したりするため、疾患などで横隔膜が全く機能しない場合を除き、被験者が呼吸を行う場合には胸式呼吸が必ず含まれることになる。したがって、実際には、腹式呼吸の占める割合がどんなに高い場合であっても、リサージュ図形の軌跡には、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する直線部分が必ず含まれ、屈曲した形状となる。また、図３３に示すように、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する直線部分（近似直線ＬＮ１）に対し、そこから折れ曲がった部分（近似直線ＬＮ２）がどれだけ屈曲しているのかを示す屈曲角度ＡＧは、腹式呼吸が浅ければ小さくなり、腹式呼吸が深ければ大きくなる。また、腹式呼吸の場合も、呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。
【００２５】
このように胸式呼吸の場合と腹式呼吸の場合ではリサージュ図形の軌跡の形状が異なる。また、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさ（深さ）によってリサージュ図形の軌跡の大きさや形状が変化する。したがって、被験者はリサージュ図形を見ることで、現在の自分の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのか、あるいは現在の自分の呼吸が胸式呼吸と腹式呼吸のうちどちらの占める割合が高いのかを把握することができる。また、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさについてもリサージュ図形から把握することができる。
【００２６】
また、被験者は、胸式呼吸の訓練を行う場合、リサージュ図形の軌跡が傾斜した直線状になり、そのサイズが大きくなるように意識して呼吸を行えばよい。また、腹式呼吸の訓練を行う場合には、リサージュ図形の軌跡が屈曲した形状になり、そのサイズや屈曲角度ＡＧが大きくなるように意識して呼吸を行えばよい。このようにリサージュ図形を見ながら呼吸の訓練を行うことができると、胸式呼吸や腹式呼吸が正しくできているか否かやその大きさを随時確認しながら訓練を進めることができる。
【００２７】
また、ドローイン呼吸の場合、図３０に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。この変化は胸式呼吸の場合と同じである。これはドローイン呼吸の場合、腹を凹ませた状態を維持しながら胸式呼吸によって呼息と吸息を行っているためである。但し、ドローイン呼吸の場合は、腹を凹ませるために腹部に力を入れているので、図３０に示すように体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルが胸式呼吸の場合よりも高くなる。このためドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を比較すると、図４５に示すように、両者の軌跡はともに傾斜した直線状になるが、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた他方の軸方向（図４５ではＸ軸方向）に軌跡の位置がずれる。
【００２８】
したがって、被験者はリサージュ図形を見ることで、現在の自分の呼吸がドローイン呼吸であるか否かも把握することができる。また、ドローイン呼吸の場合も、呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。したがって、ドローイン呼吸の大きさについてもリサージュ図形から把握することができる。また、ドローイン呼吸の場合も、リサージュ図形を見ながら訓練を行うことで、ドローイン呼吸が正しくできているか否かやその大きさを随時確認しながら訓練を進めることができる。
【００２９】
以上のようにリサージュ図形を表示することができると、被験者は、現在の自分の呼吸の種別やその大きさ、さらには胸式呼吸や腹式呼吸やドローイン呼吸が正しくできているか否かを把握することができる。また、呼吸の種別やその大きさ、あるいは胸式呼吸や腹式呼吸やドローイン呼吸が正しくできているか否かを、生体電気インピーダンスの測定値に基づいて客観的に把握することができる。また、呼吸を効率よく訓練することもできる。
【００３０】
また、例えばインダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーでは、被験者の胸部（剣状突起部）と腹部（臍部）の両方にコイルを内蔵した測定バンドを巻き付け、コイルのインダクタンス変化から、呼吸時の胸部の周囲径変化に相当する胸部変化率Ｒrc（％）と、呼吸時の腹部の周囲径変化に相当する腹部変化率Ｒabd（％）を測定する。このようなインダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーの中には、例えば、Ｘ軸を腹部変化率Ｒabdとし、Ｙ軸を胸部変化率ＲrcとするKonno-Mead Diagramに準じたリサージュ図形を表示するものがある。
【００３１】
しかしながら、インダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーの場合、被験者の胸部と腹部に測定バンドを装着しなければならない。また、被験者が測定を意識したり測定時に緊張したりすると、胸部変化率Ｒrcや腹部変化率Ｒabdが大きく変動してしまう。このため睡眠時には比較的信頼性の高い測定結果を得ることができるが、被験者が起きている状態で測定を行うと、信頼性の高い測定結果を得られないケースが多々見受けられる。
【００３２】
これに対し、生体電気インピーダンスによる測定の場合、例えば四肢誘導八電極法を利用すれば両掌と両足裏の部分に電流電極や電圧電極を配置すればよく、被験者の体幹部に電流電極や電圧電極を貼り付ける必要がないので拘束性が少ない。また、生体電気インピーダンスの場合、例えば体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａであれば、測定値のうちおよそ８割が肺への空気の出し入れによるもので、残り２割が呼吸筋などによるものである。したがって、インダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーの場合に比べ、被験者が測定を意識したり測定時に緊張したりすることによる影響を低減し、より信頼性の高い測定結果を得ることが可能になる。これに加え、肺への空気の出し入れや横隔膜の上下動など、呼吸に直結した情報を高い感度で測定することが可能になる。
【００３３】
このためリサージュ図形についても、生体電気インピーダンスによるリサージュ図形は、インダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーによるリサージュ図形に比べ、肺への空気の出し入れや横隔膜の上下動など、呼吸に直結した情報を高い感度で反映したものになる。また、上述したようにインダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーによるリサージュ図形は、例えば、Ｘ軸を腹部変化率Ｒabdとし、Ｙ軸を胸部変化率Ｒrcとするものである。この場合、１呼吸分の軌跡は、胸式呼吸の場合と腹式呼吸の場合でともに右上がりの直線状になる。また、右上がりの直線状の軌跡とＸ軸とのなす角を軌跡の傾斜角としたとき、胸式呼吸の割合が高いほど軌跡の傾斜角は大きくなって９０度に近づき、腹式呼吸の割合が高いほど軌跡の傾斜角は小さくなって０度に近づく。つまり、インダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーによるリサージュ図形の場合、胸式呼吸の場合と腹式呼吸の場合では軌跡の傾きが変化するだけで、本発明のように軌跡の形状が異なる訳ではないので、リサージュ図形から呼吸の種別を把握しにくい。
なお、レスピトレースで測定した胸部周囲径Ribと腹部周囲径Abを用いてKonno-Mead Diagramに準じたリサージュ図形を表示する場合についても同様である。
【００３４】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値（Ｚａ０）と、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値（Ｚｂ０）とを生成するセンタリング値生成部（１７０）と、をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、第１センタリング値および第２センタリング値によって定まるリサージュ図形上の位置がリサージュ図形を表示する表示領域（１６０Ａ）の中心になるように、リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、表示領域の中央にリサージュ図形を表示することが可能になるので、リサージュ図形を見易くすることができる。
【００３５】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値（Ｚａ０）と、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値（Ｚｂ０）とを生成するセンタリング値生成部（１７０）と、をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の表示データを生成する場合に行う処理として、第１センタリング値に基づいてリサージュ図形の一方の軸方向のセンタリングを行う第１センタリング処理と、第２センタリング値に基づいてリサージュ図形の他方の軸方向のセンタリングを行う第２センタリング処理とを有し、第２センタリング処理を行う頻度が第１センタリング処理を行う頻度より少なくなるようにしてもよい。
【００３６】
ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を比較すると、図４５に示すように、両者の軌跡はともに傾斜した直線状になるが、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた他方の軸方向（図４５ではＸ軸方向）に軌跡の位置がずれる。ここで、センタリングを頻繁に行うと、リサージュ図形が常に表示領域の中央に表示されてしまうため、リサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができなくなってしまう。上述の態様によれば、例えば、第１センタリング処理は１呼吸ごとに行う一方、第２センタリング処理は最初の１回だけ行って後は行わないようにするなど、第１センタリング処理よりも第２センタリング処理を行う頻度を少なくしているので、ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合ではリサージュ図形の軌跡の位置が他方の軸方向にずれることになる。このためリサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができるようになる。また、第２センタリング処理を行う頻度を少なくした分だけ呼吸判定装置の消費電力を低減することができる。また、頻度が少ないとはいえ、第２センタリング処理も行っているので、表示領域の中央にリサージュ図形を表示して見易くすることができる。
【００３７】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第１振幅値と、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第２振幅値とを特定する振幅値特定部（１７０）をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、第１振幅値および第２振幅値を用いて２軸のレンジを調整し、リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、２軸のレンジを調整することで、リサージュ図形を表示する表示領域に対して丁度よい大きさでリサージュ図形を表示することが可能になる。また、表示領域の中央にリサージュ図形を表示することもできる。このためリサージュ図形を見易くすることができる。
【００３８】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第１振幅値と、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第２振幅値とを特定する振幅値特定部（１７０）をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の表示データを生成する場合に行う処理として、第１振幅値を用いて一方の軸のレンジを調整する第１レンジ調整処理と、第２振幅値を用いて他方の軸のレンジを調整する第２レンジ調整処理とを有し、第２レンジ調整処理を行う頻度が第１レンジ調整処理を行う頻度より少なくなるようにしてもよい。
この場合もリサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができるようになる。また、第２レンジ調整処理を行う頻度を少なくした分だけ呼吸判定装置の消費電力を低減することができる。また、頻度が少ないとはいえ、第２レンジ調整処理も行っているので、リサージュ図形を表示する表示領域に対して丁度よい大きさでリサージュ図形を表示して見易くすることができる。
【００３９】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の軌跡の表示態様が最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とで異なるようにリサージュ図形の表示データを生成してもよい。
例えば、図３４や図３５に示すように複数回の呼吸の様子を連続して示すリサージュ図形の場合、軌跡の表示態様が同じであると、最新の１呼吸分の軌跡が把握しづらい。上述の態様であれば、表示態様（例えば色や線種など）の違いから最新の１呼吸分の軌跡を容易に把握することができる。
【００４０】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の軌跡の表示態様が経過時間に応じて変化するようにリサージュ図形の表示データを生成してもよい。
例えば、経過時間が増えるほど軌跡の色が薄くなるようにすれば、新しい軌跡ほど色が濃いので、最新の１呼吸分の軌跡など、新しい軌跡を容易に把握することができる。
【００４１】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の表示データを生成するとともに、目標とする呼吸の種別と当該呼吸の大きさとに応じた呼吸指導用のリサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形の他に、目標とする呼吸の様子を示す呼吸指導用のリサージュ図形を表示することが可能になる。したがって、被験者は、両方のリサージュ図形を見比べながら呼吸の訓練を行うことができる。この場合、被験者は、自分の呼吸の様子を示すリサージュ図形の軌跡が呼吸指導用のリサージュ図形の軌跡と一致するように意識して呼吸を行うことで、目標とする呼吸を体得することができる。このように呼吸指導用のリサージュ図形を用いることで、被験者の呼吸を効果的に指導することができる。
【００４２】
なお、表示データ生成部（１７０）は、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形と呼吸指導用のリサージュ図形とが重ねて表示されるように両者の表示データを生成してもよい。このようにすれば目標とする呼吸との差異を容易に把握することができる。また、表示データ生成部（１７０）は、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形の軌跡と、呼吸指導用のリサージュ図形の軌跡との表示態様が異なるように、両者の表示データを生成してもよい。このようにすれば、例えば、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形と呼吸指導用のリサージュ図形を重ねて表示しても、軌跡の表示態様（例えば色や線種など）の違いから両者を容易に見分けることができる。
【００４３】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、リサージュ図形の軌跡の傾斜角を算出する傾斜角算出部（１７０）と、傾斜角算出部が算出した傾斜角を予め定められた基準傾斜角と比較して、肺の換気能力の良否を判定する換気能力判定部（１７０）と、をさらに備えてもよい。
この場合、肺の換気能力の良否をリサージュ図形の軌跡から簡単に判定することができる。なお、立位、座位、仰臥位など、測定時の姿勢によってリサージュ図形の軌跡の傾斜角は異なるので、基準傾斜角も測定時の姿勢に応じて異なる。
【００４４】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度を抽出する呼吸深度抽出部（１７０）と、呼吸深度抽出部が抽出した呼吸深度の経時的変化を示すグラフの表示データを生成するグラフ生成部（１７０）と、をさらに備え、グラフの時間軸は非線形であって、所定の時間幅を１区間としたとき、最新の１区間と最古の１区間では時間軸のレンジが異なり、最新の１区間の方が最古の１区間より時間分解能が高くなるようにしてもよい。
例えば、呼吸の訓練時間は１回当たり１０分〜数十分と比較的長い時間になることが多い。このため測定開始時から現在に到るまでのグラフ全体を表示しようとすると、グラフを時間軸方向に圧縮しなければならない。この際、グラフ全体を均一に圧縮すると、測定区間全体に亘って一律に時間分解能が下がってしまうため、直近の呼吸の大きさについて詳細を把握しづらくなる。上述した態様によれば、表示するグラフの時間軸を非線形にし、最古の１区間より最新の１区間の時間分解能を高くすることができるので、直近の呼吸の大きさについて詳細を容易に把握することができる。
【００４５】
また、本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、呼吸の能力に応じて定められた階級ごとに、呼吸を訓練するための訓練メニューと、当該階級をクリアするためのクリア条件とを記憶する記憶部（１２０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸の能力を検出する呼吸能力検出部（１７０）と、記憶部を参照し、呼吸能力検出部が検出した呼吸の能力に応じた階級を特定し、特定した階級に対応する訓練メニューに基づいて被験者の呼吸を訓練するための処理を行い、特定した階級に対応するクリア条件が成立すると、被験者の階級を当該階級より上位の次の階級に移行させる訓練管理部（１７０）と、をさらに備えてもよい。
この場合、被験者は、自分の呼吸の能力に見合った訓練メニューに基づいて呼吸の訓練を行うことができる。また、訓練メニューを階級ごとに分けて用意し、１階級ごとにクリアしながら次の階級に進むといったゲーム性を持たすことで、楽しみながら呼吸の訓練を行うことができるので、呼吸の訓練に対する被験者のモチベーションを高めることもできる。
【００４６】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、生体電気インピーダンス測定部（１７０、２００）は、被験者の右肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部右側の第１生体電気インピーダンス（ＺaR）と、被験者の左肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部左側の第２生体電気インピーダンス（ＺaL）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第３生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定し、解析部（１７０）は、第１生体電気インピーダンスの測定値または第２生体電気インピーダンスの測定値と、第３生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求めてもよい。
【００４７】
このように体幹上部右側の第１生体電気インピーダンス（ＺaR）と、体幹上部左側の第２生体電気インピーダンス（ＺaL）と、体幹中部の第３生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定し、体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）として、体幹上部右側の第１生体電気インピーダンス（ＺaR）または体幹上部左側の第２生体電気インピーダンス（ＺaL）を用いてもよい。この場合も、右肺または左肺を対象として被験者の呼吸の種別を判別することができる。
なお、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値または第２生体電気インピーダンスの測定値と、第３生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判定する判定部（１７０）を備えてもよい。
【００４８】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（ＺaR）、他方の軸を第３生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第３生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示す第１リサージュ図形（図４０：右肺用）の表示データを生成するとともに、一方の軸を第２生体電気インピーダンス（ＺaL）、他方の軸を第３生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第２生体電気インピーダンスの測定値および第３生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示す第２リサージュ図形（図４０：左肺用）の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）をさらに備えてもよい。
【００４９】
この場合、右肺用の第１リサージュ図形と左肺用の第２リサージュ図形を表示することが可能になるので、呼吸の種別やその大きさなどを左右の肺ごとに把握することができる。また、２つのリサージュ図形を見比べることで左右の肺の換気能力の違いを容易に把握することができる。また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示することで、左右の肺ごとに呼吸の訓練を行うことが可能になる。健常者の場合、左右の肺で換気能力に差がでることはほとんどないが、例えば、片肺に疾患がある者は、左右の肺で換気能力が大きく異なる。また、過去に肺疾患を経験した者も、左右の肺で換気能力に差がでることがある。例えば、右肺に比べ左肺の換気能力が低い場合など、左肺の換気能力を高めたい場合は、左腕を右肩の後ろに回し、右手で左肘を後ろに押すようにして左肺に負荷を与え、この状態を維持しながら呼吸を行うことで、左肺の換気能力を集中的に鍛えることができる。
【００５０】
また、本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、第１リサージュ図形と第２リサージュ図形とが重ねて表示されるように、第１リサージュ図形の表示データおよび第２リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、右肺用の第１リサージュ図形と左肺用の第２リサージュ図形を重ねて表示することが可能になるので、左右の肺の換気能力の違いを容易に把握することができる。
【００５１】
また、本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、第１リサージュ図形の軌跡と第２リサージュ図形の軌跡との表示態様が異なるように、第１リサージュ図形の表示データおよび第２リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、例えば、右肺用の第１リサージュ図形と左肺用の第２リサージュ図形を重ねて表示しても、軌跡の表示態様（例えば色や線種など）の違いから右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を容易に見分けることができる。
【００５２】
また、本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１リサージュ図形の軌跡と第２リサージュ図形の軌跡との差異を検出する軌跡解析部（１７０）をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、差異が強調して表示されるように第１リサージュ図形の表示データおよび第２リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
このようにしても左右の肺の換気能力の違いを容易に把握することができる。
【００５３】
また、上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸判定装置（３００）は、生体電気インピーダンス測定装置（２００’）が測定した、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを入力する入力部（３２０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部（３６０）と、を備えることを特徴とする。
以上の構成を有する呼吸判定装置においても、被験者の呼吸の種別（腹式呼吸なのか胸式呼吸なのか）を正確に判別することができる。なお、呼吸判定装置は、例えば、ゲーム機、パーソナルコンピュータ、携帯型電子機器（例えば携帯電話機など）であってもよい。
【００５４】
また、上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸判定システム（５）は、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定する生体電気インピーダンス測定部（２００’、３６０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部（３００、３６０）と、を備えることを特徴とする。
以上の構成を有する呼吸判定システムにおいても、被験者の呼吸の種別（腹式呼吸なのか胸式呼吸なのか）を正確に判別することができる。なお、呼吸判定システムは、例えば、ゲーム機、パーソナルコンピュータ、携帯型電子機器などを用いて構成されていてもよい。
【００５５】
なお、本発明は、被験者の呼吸がドローイン呼吸であるか否かを判定するためのものであってもよい。つまり、本発明は、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定する生体電気インピーダンス測定部（１７０、２００）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判別可能な判別情報を求める解析部（１７０）と、を備えることを特徴とする呼吸判定装置（１）であってもよい。また、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判定する判定部（１７０）を備えてもよい。
【００５６】
また、本発明は、生体電気インピーダンス測定装置（２００’）が測定した、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを入力する入力部（３２０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判別可能な判別情報を求める解析部（３６０）と、を備えることを特徴とする呼吸判定装置（３００）であってもよい。また、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判定する判定部（３６０）を備えてもよい。
【００５７】
また、本発明は、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定する生体電気インピーダンス測定部（２００’、３６０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判別可能な判別情報を求める解析部（３００、３６０）と、を備えることを特徴とする呼吸判定システム（５）であってもよい。また、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判定する判定部（３００、３６０）を備えてもよい。
【００５８】
なお、ドローイン呼吸であるか否かを判別するための判別情報は、腹式呼吸と胸式呼吸を判別するための判別情報と同様にして求めることができる。例えば、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を超え、かつセンタリング値生成部が生成した第２センタリング値が被験者の胸式呼吸時の第２センタリング値より所定値以上大きい場合に、被験者の呼吸はドローイン呼吸であると推定することができる。
【００５９】
その他、本願の特許請求の範囲に記載した構成は、矛盾しない範囲でドローイン呼吸を判定するための発明に適用可能である。
【００６０】
例えば、呼吸判定装置（１）は、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値（Ｚａ０）、および、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値（Ｚｂ０）を生成するセンタリング値生成部（１７０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値の第１センタリング値に対する相対値である第１相対値（ΔＺａ）を求める第１相対値算出部（１７０）と、第２生体電気インピーダンスの測定値の第２センタリング値に対する相対値である第２相対値（ΔＺｂ）を求める第２相対値算出部（１７０）と、を備え、解析部は、第１相対値と第２相対値とに基づいて判別情報を求めてもよい。
【００６１】
また、呼吸判定装置（１）は、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第１センタリング値とが等しくなるゼロクロスタイミングを抽出するゼロクロスタイミング抽出部（１７０）をさらに備え、生体電気インピーダンス測定部は、所定の周期でサンプリングタイミングに到達するたびに、第１生体電気インピーダンスおよび第２生体電気インピーダンスを測定し、センタリング値生成部は、所定数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第１センタリング値を生成する一方、ゼロクロスタイミング抽出部で抽出されたゼロクロスタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第２センタリング値を生成してもよい。
【００６２】
また、呼吸判定装置（１）は、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）をさらに備えてもよい。
【００６３】
また、呼吸判定装置（１）は、呼吸の能力に応じて定められた階級ごとに、呼吸を訓練するための訓練メニューと、当該階級をクリアするためのクリア条件とを記憶する記憶部（１２０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸の能力を検出する呼吸能力検出部（１７０）と、記憶部を参照し、呼吸能力検出部が検出した呼吸の能力に応じた階級を特定し、特定した階級に対応する訓練メニューに基づいて被験者の呼吸を訓練するための処理を行い、特定した階級に対応するクリア条件が成立すると、被験者の階級を当該階級より上位の次の階級に移行させる訓練管理部（１７０）と、をさらに備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る実施形態の生体測定装置の電気的構成について示すブロック図である。
【図２】生体測定装置の外観例を示す斜視図である。
【図３】生体測定装置の電極配置を示す説明図である。
【図４】電流電極の選択と電圧電極の選択とを説明するための説明図である。
【図５】生体測定装置の動作内容を示すフローチャートである。
【図６】体幹を構成する組織の概略を示す模式図である。
【図７】体幹の生体電気インピーダンスの等価回路を示す回路図である。
【図８】呼吸と生体電気インピーダンスの変化の関係を説明する説明図である。
【図９】腹式呼吸における生体電気インピーダンスの変化を示す図である。
【図１０】胸式呼吸における生体電気インピーダンスの変化を示す図である。
【図１１】腹式呼吸に伴う胸部および腹部の周囲径変化を示す図である。
【図１２】胸式呼吸に伴う胸部および腹部の周囲径変化を示す図である。
【図１３】胸部の周囲径変化と腹部の周囲径変化との比と、第１相対値および第２相対値との関係を示す相関図である。
【図１４】呼吸解析処理の処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第１センタリング処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１６】呼吸タイミング抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１７】呼吸タイミング抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１８】呼吸スピード判別フラッグ設定処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１９】第１センタリング値抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２０】第２センタリング値の生成方法を概念的に説明するための模式図である。
【図２１】第２相対値算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２２】腹式呼吸における第１相対値と第２相対値との経時的変化を示す図である。
【図２３】ΔRib／ΔAb推定演算処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２４】ΔRib／ΔAb推定演算処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２５】ΔRib／ΔAb推定演算処理の演算結果を示す図である。
【図２６】表示部での表示態様を示す図である。
【図２７】呼吸深度抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２８】呼吸レベル表示処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２９】呼吸深度と１回換気量との間の関係を示す相関図である。
【図３０】体幹上部および体幹中部の生体電気インピーダンスの時間変化を示すグラフである。
【図３１】呼吸種別判別処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図３２】胸式呼吸のときに得られる１呼吸分のリサージュ図形を示す図である。
【図３３】腹式呼吸のときに得られる１呼吸分のリサージュ図形を示す図である。
【図３４】胸式呼吸のときに得られる複数回の呼吸分のリサージュ図形を示す図である。
【図３５】腹式呼吸のときに得られる複数回の呼吸分のリサージュ図形を示す図である。
【図３６】リサージュ図形表示処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図３７】胸式呼吸から腹式呼吸へのリサージュ図形の変化を説明するための図である。
【図３８】Ｘ軸とＹ軸を入れ替えた場合のリサージュ図形を示す図である。
【図３９】Ｘ軸とＹ軸を入れ替えた場合のリサージュ図形における胸式呼吸から腹式呼吸への変化を説明するための図である。
【図４０】右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形（１呼吸分）を重ねて表示した場合を示す図である。
【図４１】右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の差異を強調表示した場合を示す図である。
【図４２】右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の平均値をプロットした場合を示す図である。
【図４３】リサージュ図形の表示位置をセンタリングする方法を説明するための模式図（その１）である。
【図４４】リサージュ図形の表示位置をセンタリングする方法を説明するための模式図（その２）である。
【図４５】ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を示す図である。
【図４６】最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とで軌跡の色の濃淡を変えた場合のリサージュ図形を示す図である。
【図４７】リサージュ図形によるアシスト表示を説明するための図（その１）である。
【図４８】リサージュ図形によるアシスト表示を説明するための図（その２）である。
【図４９】肺の換気能力の良否を判定する方法を説明するための図（その１）である。
【図５０】肺の換気能力の良否を判定する方法を説明するための図（その２）である。
【図５１】肺の換気能力の良否を判定する方法を説明するための図（その３）である。
【図５２】呼吸レベルの時間変化を示すグラフである。
【図５３】アシスト情報の表示態様を説明するための図である。
【図５４】アシスト情報の表示態様の一例を示す図である。
【図５５】呼吸の大きさを報知する表示態様の一例を示す図である。
【図５６】家庭用のゲーム機を用いた生体測定システムの構成を示す図である。
【図５７】ゲーム機の構成を示すブロック図である。
【図５８】訓練メニュー管理テーブルのデータ構成を示す図である。
【図５９】呼吸訓練管理処理の処理内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１：生体測定装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る生体測定装置１の構成を示すブロック図である。この生体測定装置１は、生体の状態を測定するものであるが、その機能の一部は、呼吸の種別や胸式呼吸の程度及び腹式呼吸の程度を判定する呼吸判定装置としての役割を担う。
生体測定装置１は、体重を測定するとともに装置全体の動作を管理する管理部１００と、被験者の各部位の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定部２００とを備える。管理部１００は、体重計１１０、第１記憶部１２０、第２記憶部１３０、音声処理部１４０、スピーカ１４５、入力部１５０、並びに表示部１６０を備える。これらの構成要素は、バスを介してＣＰＵ（Central Processing Unit）１７０と接続されている。ＣＰＵ１７０は、装置全体を制御する制御中枢として機能する。なお、ＣＰＵ１７０は図示せぬクロック信号発生回路からクロック信号の供給を受けて動作する。また、各構成要素には図示せぬ電源スイッチがオン状態になると、電源回路から電源が供給される。
【００６６】
体重計１１０は、被験者の体重を測定し、その測定した体重データを、バスを介してＣＰＵ１７０に出力する。第１記憶部１２０は、不揮発性のメモリであって、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）で構成される。第１記憶部１２０には、装置全体を制御する制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ１７０は、制御プログラムにしたがって所定の演算を実行する。
【００６７】
第２記憶部１３０は、揮発性のメモリであり、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等によって構成される。第２記憶部１３０はＣＰＵ１７０の作業領域として機能し、ＣＰＵ１７０が所定の演算を実行する際にデータを記憶する。また、音声処理部１４０は、ＣＰＵ１７０の制御の下、音声データをＤＡ変換して得た音声信号を増幅してスピーカ１４５に出力する。スピーカ１４５は増幅した音声信号を振動に変換して放音する。これによって、呼吸方法の指導などのアドバイス情報を音によって被験者に報知することができる。
【００６８】
入力部１５０は、各種のスイッチから構成され、被験者がスイッチを操作すると、身長、年齢、及び性別といった情報が入力される。表示部１６０は、体重や呼吸の種別といった測定結果や、腹式呼吸に導くための呼気と吸気のリズムやパターンなどのアドバイス情報を知らせる機能、あるいは被験者に各種の情報の入力を促すメッセージを表示する機能を有する。表示部１６０は、例えば、液晶表示装置などで構成される。
【００６９】
次に、生体電気インピーダンス測定部２００は、被験者（人体）の生体電気インピーダンスを測定する。生体電気インピーダンス測定部２００は、交流電流出力回路２１０、基準電流検出回路２２０、電位差検出回路２３０、Ａ／Ｄ変換器２４０、電極切換回路２５１及び２５２を備える。
交流電流出力回路２１０は基準電流Ｉrefを生成する手段である。交流電流出力回路２１０は、基準電流Ｉrefの実効値が予め定められた値となるように、当該基準電流Ｉrefを生成する。基準電流検出回路２２０は、被測定対象に流れる基準電流Ｉrefの大きさを検出して電流データＤｉとしてＣＰＵ１７０に出力するとともに、被験者に基準電流Ｉrefを通電する。この場合、電極切換回路２５２は、電流電極Ｘ１〜Ｘ４の中から２つを選択して電流を供給する。
さらに、電位差検出回路２３０は、電圧電極Ｙ１〜Ｙ４の中から選択された２つの電圧電極の間の電位差を検出して電位差信号ΔＶを生成する。Ａ／Ｄ変換器２４０は電位差信号ΔＶをアナログ信号からデジタル信号に変換し電圧データＤｖとしてＣＰＵ１７０に出力する。ＣＰＵ１７０は電圧データＤｖと電流データＤｉとに基づいて生体電気インピーダンスＺ（＝Ｄｖ／Ｄｉ）を計算する。
【００７０】
第１記憶部１２０は、各種データを予め記憶することができる。たとえば、各部位の生体電気インピーダンスを変数として体脂脂肪率や筋肉量を算出するための相関式又は相関テーブルが記憶されている。
ＣＰＵ１７０は、体重、被験者の各種の部位の生体電気インピーダンス（例えば、上肢生体電気インピーダンス、下肢生体電気インピーダンス、体幹生体電気インピーダンス）、を演算し、かつ、各種の入出力、測定、演算等について制御する。なお、生体電気インピーダンスなどに基づいて、内臓脂肪／皮下脂肪、内臓脂肪量、皮下脂肪率、皮下脂肪量、全身の脂肪率、身体の各部位の脂肪率（上肢脂肪率、下肢脂肪率、体幹脂肪率など）を演算することもできる。
【００７１】
図２に、生体測定装置１の外観例を示す。生体測定装置１は、Ｌ字型の形状をしており、台座部２０の上に柱状の筐体部３０を備える。台座部２０には、左足用の電流電極Ｘ１及び電圧電極Ｙ１と、右足用の電流電極Ｘ２及び電圧電極Ｙ２が設けられている。また、筐体部３０の上部には、表示部１６０が設けられている。この表示部１６０は、タッチパネルで構成されており、入力部１５０としても機能する。さらに、筐体部３０の左右の側面には、左手用の電極部３０Ｌと右手用の電極部３０Ｒが設けられている。
【００７２】
図３は筐体部３０の上部を拡大した拡大図である。この図に示すように、左手用の電極部３０Ｌは電流電極Ｘ３及び電圧電極Ｙ３を備え、右手用の電極部３０Ｒは電流電極Ｘ４及び電圧電極Ｙ４を備える。被験者は、台座３０の上に立ち、左右の手を下げた状態で電極部３０Ｌ及び電極部３０Ｒを握ることによって、測定を行う。
【００７３】
電極切換回路２５１及び２５２は、ＣＰＵ１７０の制御の下、両手及び両足に装着される８個の電極を選択する。この８個の電極を適宜選択することによって、人体の所定の部位における生体電気インピーダンスＺを計測することが可能となる。例えば、図４（Ａ）に示すように基準電流Ｉrefを左足用の電流電極Ｘ１と左手用の電流電極Ｘ３との間に供給し、左足用の電圧電極Ｙ１と左手用の電圧電極Ｙ３との間で電位差を計測すれば、全身の生体電気インピーダンスを計測することができる。なお、基準電流Ｉrefを電流電極Ｘ２及びＸ４の間に流し、電圧電極Ｙ２及びＹ４の間の電位差を計測しても全身の生体電気インピーダンスを計測することができる。さらに、図４（Ｋ）に示すように両掌を短絡させ、両足を短絡させ、両掌から両足までの生体電気インピーダンスを全身の生体電気インピーダンスとして測定してもよい。
【００７４】
また、図４（Ｂ）に示すように基準電流Ｉrefを右足用の電流電極Ｘ２と右手用の電流電極Ｘ４との間に供給し、右足用の電圧電極Ｙ２と左足用の電圧電極Ｙ１との間で電位差を計測すれば、右下肢の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。また、図４（Ｃ）に示すように基準電流Ｉrefを左足用の電流電極Ｘ１と左手用の電流電極Ｘ３との間に供給し、左足用の電圧電極Ｙ１と右足用の電圧電極Ｙ２との間で電位差を計測すれば、左下肢の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。
【００７５】
また、図４（Ｄ）に示すように基準電流Ｉrefを右手用の電流電極Ｘ４と右足用の電流電極Ｘ２との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と左手用の電圧電極Ｙ３との間の電位差を計測すれば、右上肢（体幹上部）の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。ただし、これに限らず、基準電流Ｉrefを左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と右足用の電圧電極Ｙ２との間の電位差を計測することでも、右上肢（体幹上部）の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。
【００７６】
また、図４（Ｅ）に示すように基準電流Ｉrefを左手用の電流電極Ｘ３と左足用の電流電極Ｘ１との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と左手用の電圧電極Ｙ３との間で電位差を計測すれば、左上肢（体幹上部）の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。ただし、これに限らず、基準電流Ｉrefを左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４との間に供給し、左手用の電圧電極Ｙ３と左足用の電圧電極Ｙ１との間の電位差を計測することでも、左上肢（体幹上部）の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。
【００７７】
また、図４（Ｆ）に示すように基準電流Ｉrefを右手用の電流電極Ｘ４と左手用の電流電極Ｘ３との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と左手用の電圧電極Ｙ３との間で電位差を計測すれば、両掌間の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。ここで、体幹を体幹上部と体幹中部に分けた場合、左上肢、右上肢、及び掌間の生体電気インピーダンスは、いずれも体幹上部が含まれる。このため、左上肢、右上肢、及び掌間の生体電気インピーダンスを体幹上部の生体電気インピーダンスとして取り扱うことも可能である。
【００７８】
さらに、図４（Ｇ）に示すように基準電流Ｉrefを左手用の電流電極Ｘ３と左足用の電流電極Ｘ１との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と右足用の電圧電極Ｙ２との間で電位差を計測すれば、体幹中部の生体電気インピーダンスを計測することができる。また、図４（Ｈ）に示すように基準電流Ｉrefを右手用の電流電極Ｘ４と右足用の電流電極Ｘ２との間に供給し、左手用の電圧電極Ｙ３と左足用の電圧電極Ｙ１との間で電位差を計測すれば、体幹中部の生体電気インピーダンスを計測することができる。また、図４（I）に示すように基準電流Ｉrefを右手用の電流電極Ｘ４と左足用の電流電極Ｘ１との間に供給し、左手用の電圧電極Ｙ３と右足用の電圧電極Ｙ２との間で電位差を計測すれば、体幹中部を斜めに横切る生体電気インピーダンスを計測することができる。図４（Ｊ）に示すように基準電流Ｉrefを右足用の電流電極Ｘ２と左手用の電流電極Ｘ３との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と左足用の電圧電極Ｙ１との間で電位差を計測すれば、体幹中部を斜めに横切る生体電気インピーダンスを計測することができる。
【００７９】
なお、体幹部の生体電気インピーダンスＺｘの測定方法は、上述した方法に限定されるものではなく、両手両足の電極のうち、基準電流Ｉrefを供給する電極と電位差を検出する電極とを適宜選択することによって、手、足、あるいは全身といった人体の各部位の生体電気インピーダンスＺを各々測定し、測定結果を加減算して体幹中部の生体電気インピーダンスＺを算出すればよい。さらに、四肢以外に頭部の耳たぶなどを四肢のいずれかの代用として使用しても、体幹部の生体電気インピーダンスＺｘの測定は可能である。くわえて、体幹に接触電極を設ける場合には言うに及ばない。
【００８０】
＜１−２：生体測定装置の動作＞
図５は、生体測定装置１の動作を示すフローチャートである。まず、入力部１５０における電源スイッチ（図示省略）がオンされると、図示せぬ電力供給部から電気系統各部に電力を供給し、表示部１６０により身長を含む身体特定情報（身長、性別、年齢など）を入力するための画面を表示する（ステップＳ１）。
続いて、入力部１５０から身長、性別、年齢等が入力されると、体重計１１０により体重が測定され、ＣＰＵ１７０は体重を取得する（ステップＳ２）。
【００８１】
ステップＳ２の後、ＣＰＵ１７０は、呼吸解析処理を実行する（ステップＳ３）。この処理では、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める。この詳細な内容については後述する。ステップＳ３の後、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを表示する呼吸レベル表示処理を実行する（ステップＳ４）。この詳細な内容についても後述する。
【００８２】
＜１−３：呼吸解析の原理＞
次に、呼吸解析の原理について説明する。図６は、体幹部の組織の概略を示す模式図である。図６に示すように、体幹部の組織は、横隔膜によって上下に分けられている。上部には、肺と、内外肋間筋などの胸部骨格筋とが形成されている。一方、下部には、内臓組織と、内外腹斜筋・腹横筋や腹直筋などからなる腹部骨格筋とが形成されている。
腹式呼吸及び胸式呼吸のいずれにしても、呼気時に横隔膜は上昇して肺が圧縮され、吸気時に横隔膜は下降して肺は伸長拡大する。胸式呼吸に無い腹式呼吸の特徴は、腹直筋や内外腹斜筋・腹横筋などの腹部呼吸筋の伸縮により内臓組織と供に横隔膜を上下させる点にある。
【００８３】
ここで、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａと体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂとは、図７に示す等価回路で表すことができる。図７に示すように、第１生体電気インピーダンスＺａは、胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ１、および、肺の生体電気インピーダンスＺ２の並列インピーダンスと、上肢骨格筋の生体電気インピーダンスＺ３とが直列に接続されたものとなる。ここで、Ｚ１およびＺ２の並列インピーダンスは、肺の上葉部の生体電気インピーダンスに相当する。
【００８４】
また、図７に示すように、第２生体電気インピーダンスＺｂは、胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ４、および、肺の生体電気インピーダンスＺ５の並列インピーダンスと、腹部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ６、および、内臓組織の生体電気インピーダンスＺ７の並列インピーダンスとが直列に接続されたものとなる。ここで、Ｚ４およびＺ５の並列インピーダンスは、肺の中下葉部の生体電気インピーダンスに相当する。また、横隔膜の生体電気インピーダンスは、内臓組織に代表される生体電気インピーダンスＺ７に含ませて考えることができる。
【００８５】
次に、図８を参照して、呼吸と生体電気インピーダンスの変化との関係を説明する。呼吸に連動した第１生体電気インピーダンスＺａの変化は、肺に絶縁性の高い空気が出入りすることによる電気的特質（電気導電性、１／体積抵抗率）の変化が主な原因であると考えられる。つまり、呼気（呼息）では肺組織中に含まれる空気量が減るため肺の生体電気インピーダンスＺ２は減少方向に変化する（ΔＺlu＜０）。一方、吸気（吸息）では空気量が増加するため、肺の生体電気インピーダンスＺ２は増加方向に変化する（ΔＺlu＞０）。
【００８６】
胸式で胸郭を広げる呼吸法（胸式呼吸）では、内外肋間筋などの呼吸骨格筋の伸縮変化と肺の伸縮変化が同じ方向に作用するので、肺の生体電気インピーダンスＺ２が増加すれば胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ１も増加し、肺の生体電気インピーダンスＺ２が減少すれば胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ１も減少する。一方、腹式呼吸は胸郭の変化がほとんど見られない呼吸法なので、胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ１はほとんど変化せず、肺の生体電気インピーダンスＺ２が呼吸に伴って大きく変化する。なお、第１生体電気インピーダンスＺａには、上肢骨格筋の生体電気インピーダンスＺ３が含まれているが、上肢骨格筋は、呼吸に直接的に寄与する筋肉ではない。本実施形態では、被験者は、図２に示す測定装置の台座部２０の上に立ち、左右の腕を下げた状態で３０Ｌ及び３０Ｒを握り計測を行うので、計測中に上肢骨格筋（Ｚ３）が動くことは殆ど無い。図９および図１０に示すように、被験者の呼吸が、胸式呼吸および腹式呼吸の何れの場合であっても、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａは増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａは減少方向に変化するという具合である。
【００８７】
一方、呼吸に連動した第２生体電気インピーダンスＺｂの変化は、横隔膜の動きと連動している。上述したように腹式呼吸及び胸式呼吸のいずれの場合も、横隔膜は呼気時上昇し、吸気時下降する。そして、腹式呼吸の特徴は、腹部呼吸筋の伸縮により内臓組織とともに横隔膜を上下させる点にある。より具体的には、腹式呼吸の呼気時のみ、腹筋を緊張させて内臓組織と伴に横隔膜を押し上げ上昇させることで、内臓組織と腹部骨格筋との並列部の生体電気インピーダンスが上昇する（ΔＺst＞０）。このとき、肺組織の生体電気インピーダンスは減少する（ΔＺlu＜０）。このため、横隔膜から上部の生体電気インピーダンスの減少を横隔膜から下部の生体電気インピーダンスの増加が打ち消すように作用する。このように、胸式呼吸と腹式呼吸とでは、横隔膜から下部にある腹部骨格筋と内臓組織の動きが異なる。
【００８８】
図９に示すように、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、吸気では第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する一方、呼気では、横隔膜から上部の生体電気インピーダンスの減少を横隔膜から下部の生体電気インピーダンスの増加が打ち消すように作用するので、第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する。また、図１０に示すように、被験者の呼吸が胸式呼吸の場合は、上述した第１生体電気インピーダンスＺａの変化と同様に、吸気では第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する一方、呼気では第２生体電気インピーダンスＺｂは減少方向に変化するという具合である。
【００８９】
次に、図１１および図１２を参照して、被験者の呼吸と、被験者の胸部の周囲径Ribおよび腹部の周囲径Abとの関係について説明する。まず、被験者の呼吸が腹式呼吸である場合を想定する。図１１は、レスピトレース（米国Ａ．Ｍ．Ｉ社製）で、被験者の腹式呼吸に連動した胸部および腹部の各々の周囲径変化を時系列的に捕捉した結果を示す図である。図１１からも理解されるように、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合は、その呼吸に応じて腹部の周囲径Abが変化する一方、胸部の周囲径Ribは殆ど変化しない。したがって、腹式呼吸の場合は、被験者の胸部の周囲径Ribの変化（Ribの測定値の基準レベルを示すRib基準値に対するRib（測定値）の相対値）ΔRibと、被験者の腹部の周囲径Abの変化（Abの測定値の基準レベルを示すAb基準値に対するAb（測定値）の相対値）ΔAbとの比を示すΔRib／ΔAbは、「１」を下回るという具合である。なお、レスピトレースの情報は、測定値の基準値に対する相対値のピーク値またはボトム値の絶対値（0-P）、および、ピーク値とボトム値との絶対値の和（P-P）のうちの何れかで検出される。ここでは、被験者の１呼吸ごとに、呼吸の種別の判定が行われるので、レスピトレースの情報は、P-Pの形で検出される。
【００９０】
次に、被験者の呼吸が胸式呼吸である場合を想定する。図１２は、レスピトレース（米国Ａ．Ｍ．Ｉ社製）で、被験者の胸式呼吸に連動した胸部および腹部の各々の周囲径変化を時系列的に捕捉した結果を示す図である。被験者の呼吸が胸式呼吸の場合は、その呼吸に応じた胸部の周囲径Ribの変化は、腹部の周囲径Abの変化よりも大きいので、上述のΔRib／ΔAbは、「１」を上回るという具合である。ここでは、ΔRib／ΔAbは、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報であると捉えることができる。
【００９１】
本実施形態では、被験者の胸部の周囲径の変化ΔRibと腹部の周囲径の変化ΔAbとの比（＝ΔRib／ΔAb）と、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の第１センタリング値Ｚａ０に対する相対値である第１相対値ΔＺａ、および、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第２センタリング値Ｚｂ０に対する第２相対値ΔＺｂとの間には相関関係があることを見出し、その相関関係を表す式を用いて、第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂに対応するΔRib／ΔAbの値を求める。そして、その求めたΔRib/ΔAbの値から、被験者の呼吸の種別（胸式呼吸なのか腹式呼吸なのか）を推定できるという具合である。この詳細な内容は後述するが、「第１センタリング値Ｚａ０」とは、第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベルを示すものであり、「第２センタリング値Ｚｂ０」とは、第２生体電気インピーダンスＺｂの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベルを示すものである。
【００９２】
図１３は、複数の被験者の測定データから得られた、ΔRib／ΔAbと、ΔＺｂ／ΔＺａとの関係を示す相関図である。図１３からも理解されるように、ΔRib／ΔAbと、ΔＺｂ／ΔＺａとの間には相関係数Ｒ＝０．６５１、Ｐ＜０．０１という高い相関が得られ、以下の回帰式（１）が成立する。
ΔRib／ΔAb＝a0×ΔＺｂ／ΔＺａ＋b0 ・・・（１）
a0：回帰係数，b0：定数。
【００９３】
また、上記回帰式（１）は以下のように変形できる。
ΔRib／ΔAb＝（a0×ΔＺｂ−ΔＺａ）／ΔＺａ＋b1 ・・・（２）
b1：定数（＝b0＋１）。
【００９４】
ここで、呼吸に伴う第１生体電気インピーダンスＺａの変化は、肺の上葉部の生体電気インピーダンス（Ｚ１およびＺ２の並列インピーダンス）の変化であると捉えることができる。一方、第２生体電気インピーダンスＺｂの変化は、肺の中下葉部の生体電気インピーダンス（Ｚ４およびＺ５の並列インピーダンス）の変化と、腹部の生体電気インピーダンス（Ｚ６およびＺ７の並列インピーダンス）の変化との和であると捉えることができる。肺の上葉部の生体電気インピーダンスの変化、および、肺の中下葉部の生体電気インピーダンスの変化は、同じ部位（胸部）の生体電気インピーダンスの変化であるとみなせば、第２生体電気インピーダンスＺｂの変化と第１生体電気インピーダンスＺａの変化との差分は、腹部の生体電気インピーダンスの変化に相当する。そうすると、上記式（２）は、腹部の生体電気インピーダンスの変化と胸部の生体電気インピーダンスの変化との比と、ΔRib／ΔAbとの関係を表す式であると捉えることもできる。上記式（２）のa0は、肺の上葉部と中下葉部との測定感度の相違を補正するための補正係数であるとみなすことができる。
【００９５】
＜１−４：呼吸解析処理＞
次に、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸解析処理について説明する。図１４は、呼吸解析処理の具体的な内容を説明するためのフローチャートである。本実施形態では、通常の１呼吸（＝１回の吸気＋１回の呼気）につき、１０回の呼吸解析処理を実行するように設定される。ここでは、通常の１呼吸に要する時間を4秒とみなし、ＣＰＵ１７０は、0.4秒ごとに、呼吸解析処理を実行するという具合である。以下では、呼吸解析処理を実行するタイミング（0.4秒ごとのタイミング）をサンプリングタイミングと呼ぶ。なお、これは一例であり、呼吸解析処理を実行するタイミングは任意に設定可能である。
【００９６】
図１４に示すように、まず、ＣＰＵ１７０は、サンプリングタイミングに到達したか否かを判定し（ステップＳ１０）、ステップＳ１０の結果が肯定である場合はステップＳ２０に進む。ここでは、第ｎ番目（ｎ≧１）のサンプリングタイミングに到達した場合を想定して、ステップＳ２０以下の各ステップの具体的な内容を説明する。ステップＳ２０以下の各ステップの具体的な説明に先立ち、まずは、各ステップの内容の概略を簡単に説明する。ステップＳ１０の後のステップＳ２０において、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａを測定する。ステップＳ２０の後のステップＳ３０において、ＣＰＵ１７０は、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定する。ステップＳ３０の後のステップＳ４０において、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ２０で測定した第１生体電気インピーダンスＺａおよびステップＳ３０で測定した第２生体電気インピーダンスＺｂの各々について、スムージング処理を実行する。ステップＳ４０の後のステップＳ５０において、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値Ｚａ０を生成する。ステップＳ５０の後のステップＳ６０において、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の第１センタリング値Ｚａ０に対する相対値である第１相対値ΔＺａを算出する。ステップＳ６０の後のステップＳ７０において、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値Ｚｂ０を生成し、その生成した第２センタリング値Ｚｂ０を用いて、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第２センタリング値Ｚｂ０に対する相対値である第２相対値ΔＺｂを算出する。ステップＳ７０の後のステップＳ８０において、ＣＰＵ１７０は、上記回帰式（２）にしたがって演算処理を実行することで、第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂに対応するΔRib／ΔAbの値を求めるという具合である。以下、各ステップの具体的な内容を順番に説明していく。
【００９７】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａを測定する。例えば、ＣＰＵ１７０は、左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４とを選択するように電極切換回路２５２を制御するとともに、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４とを選択するように電極切換回路２５１を制御する。そして、ＣＰＵ１７０は、右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、右上肢（体幹上部）の第１生体電気インピーダンスＺａを測定する。ここでは、第ｎ番目（ｎ≧１）のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの実測値をＺａ（ｎ）’と表記する。
【００９８】
ステップＳ２０の後、ＣＰＵ１７０は、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定する（ステップＳ３０）。例えば、ＣＰＵ１７０は、左足用の電流電極Ｘ１と右手用の電流電極Ｘ４とを選択するように電極切換回路２５２を制御するとともに、左手用の電圧電極Ｙ３と右足用の電圧電極Ｙ２とを選択するように電極切換回路２５１を制御する。そして、ＣＰＵ１７０は、左足と右手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、左手用の電圧電極Ｙ３と右足用の電圧電極Ｙ２との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定する。ここでは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの実測値をＺｂ（ｎ）’と表記する。
【００９９】
ステップＳ３０の後、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ２０で測定した第１生体電気インピーダンスＺａ（ｎ）’およびステップＳ３０で測定した第２生体電気インピーダンスＺｂ（ｎ）’の各々について、スムージング処理を実行する（ステップＳ４０）。まず、第１生体電気インピーダンスＺａ（ｎ）’のスムージング処理について具体的に説明する。ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの実測値Ｚａ（ｎ−２）’と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの実測値Ｚａ（ｎ−１）’と、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの実測値Ｚａ（ｎ）’とを用いた移動平均処理を行う。そして、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの測定値として採用する（スムージング処理）。ここでは、スムージング処理が行われた後の、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの測定値を、Ｚａ（ｎ）と表記する。
【０１００】
次に、第２生体電気インピーダンスＺｂ（ｎ）’のスムージング処理について具体的に説明する。ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの実測値Ｚｂ（ｎ−２）’と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの実測値Ｚｂ（ｎ−１）’と、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの実測値Ｚｂ（ｎ）’とを用いた移動平均処理を行う。そして、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値として採用する（スムージング処理）。ここでは、スムージング処理が行われた後の、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値を、Ｚｂ（ｎ）と表記する。
【０１０１】
ステップＳ４０の後、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値Ｚａ０を生成する第１センタリング処理を実行する（ステップＳ５０）。ここでは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値をＺａ０（ｎ）と表記する。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングよりも所定の時間長だけ前の時点を始点とし、第ｎ番目のサンプリングタイミングを終点とするセンタリング期間内の複数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値に基づいて、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）を生成する。センタリング期間の時間長は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸の速度に応じて可変に設定される。以下、その具体的な内容について詳細に説明する。
【０１０２】
図１５は、第１センタリング処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図１５に示すように、まず、ＣＰＵ１７０は、１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルを示すＭＡ１０を抽出するＭＡ１０抽出処理を実行する（ステップＳ５１）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−９番目〜第ｎ番目の１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値（Ｚａ（ｎ−９）〜Ｚａ（ｎ））を用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるＭＡ１０（ｎ）として抽出する（[Ｚａ（ｎ−９）＋Ｚａ（ｎ−８）＋・・・＋Ｚａ（ｎ）]／１０→ＭＡ１０（ｎ））。
【０１０３】
ステップＳ５１の後、ＣＰＵ１７０は、２０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルを示すＭＡ２０を抽出するＭＡ２０抽出処理を実行する（ステップＳ５２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−１９番目〜第ｎ番目の２０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値（Ｚａ（ｎ−１９）〜Ｚａ（ｎ））を用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるＭＡ２０（ｎ）として抽出する（[Ｚａ（ｎ−１９）＋Ｚａ（ｎ−１８）＋・・・＋Ｚａ（ｎ）]／２０→ＭＡ２０（ｎ））。
【０１０４】
ステップＳ５２の後、ＣＰＵ１７０は、１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値のうち最大の値をＭＡＸ１０として抽出するＭＡＸ１０抽出処理を実行する（ステップＳ５３）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−９番目〜第ｎ番目の１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値のうち最大の値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるＭＡＸ１０（ｎ）として抽出するという具合である。
【０１０５】
ステップＳ５３の後、ＣＰＵ１７０は、１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値のうち最小の値をＭＩＮ１０として抽出するＭＩＮ１０抽出処理を実行する（ステップＳ５４）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−９番目〜第ｎ番目の１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値のうち最小の値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるＭＩＮ１０（ｎ）として抽出するという具合である。
【０１０６】
ステップＳ５４の後、ＣＰＵ１７０は、２０個のサンプリングタイミングの各々におけるＭＡＸ１０とＭＩＮ１０との平均値（第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける平均値をＡＶ１０（ｎ）と表記）について移動平均処理を行い、その処理結果を、中央値として算出する中央値算出処理を実行する（ステップＳ５５）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−１９番目〜第ｎ番目の２０個のサンプリングタイミングの各々における平均値（ＡＶ１０（ｎ−１９）〜ＡＶ１０（ｎ））について移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける中央値ＣＮＴ２０（ｎ）として抽出する（[ＡＶ１０（ｎ−１９）＋ＡＶ１０（ｎ−１８）＋・・・＋ＡＶ１０（ｎ）]／２０→ＣＮＴ２０（ｎ））。ここでは、説明を省略するが、中央値ＣＮＴ２０（ｎ）は、体動などに起因するアーチファクト（データ波形の歪み）等による処理に適さない異常波形の抽出に用いられる。
【０１０７】
ステップＳ５５の後、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸のタイミングを抽出する呼吸タイミング抽出処理を実行する（ステップＳ５６）。以下では、図１６および図１７を参照しながら、呼吸タイミング抽出処理の具体的な内容を説明する。図１６および図１７は、呼吸タイミング抽出処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図１６に示すように、まずＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスＺａの微分係数ｄＺａ（ｎ）を抽出する微分係数抽出処理を実行する（ステップＳ２０１）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、以下の式（３）にしたがって演算処理を実行することで、微分係数ｄＺａ（ｎ）を抽出する。
[Ｚａ（ｎ）−Ｚａ（ｎ−２）]／１．２＝ｄＺａ（ｎ） ・・・（３）
【０１０８】
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ２０１で抽出した微分係数ｄＺａ（ｎ）の絶対値が0.1より小さいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、微分係数ｄＺａ（ｎ）の極性判別フラッグＦ０（ｎ）を「0」に設定してステップＳ２０４に進む。極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「0」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおいて、第１生体電気インピーダンスＺａの値は極大値（ピーク値）または極小値（ボトム値）であることを意味する。
【０１０９】
一方、ステップＳ２０２の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、微分係数ｄＺａ（ｎ）の値が0より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、極性判別フラッグＦ０（ｎ）を「+1」に設定してステップＳ２０４へ進む。極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「+1」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおいて、第１生体電気インピーダンスＺａの変化の方向は正側であることを意味する。ステップＳ２０３の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、極性判別フラッグＦ０（ｎ）を「-1」に設定してステップＳ２０４へ進む。極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「-1」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおいて、第１生体電気インピーダンスＺａの変化の方向は負側であることを意味する。
【０１１０】
ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける極性判別フラッグＦ０（ｎ）の絶対値と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける極性判別フラッグＦ０（ｎ−１）の絶対値とが等しく、かつ、Ｆ０（ｎ−１）の値とＦ０（ｎ）の値とが等しくないか否かを判定する。ステップＳ２０４の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、Ｆ０（ｎ）を「0」に設定して、次のステップＳ２０６（図１７参照）へ進む。ステップＳ２０４の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ２０４の直前で設定したＦ０（ｎ）の値を維持したまま、次のステップＳ２０６へ進む。
【０１１１】
図１７を参照しながら、呼吸タイミング抽出処理の具体的な内容の説明を続ける。ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「0」であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「0」に設定して、ステップＳ２０９へ進む。ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「0」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電位インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）は、ピーク値またはボトム値ではないことを意味する。
一方、ステップＳ２０６の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、３個のサンプリングタイミングの各々における極性判別フラッグＦ０の和が「+1」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０７）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミング〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における極性判別フラッグ（Ｆ０（ｎ−２）〜Ｆ０（ｎ））の和が「+1」よりも大きいか否かを判定する。
【０１１２】
ステップＳ２０７の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「+1」に設定して、ステップＳ２０９へ進む。ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「+1」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）はピーク値（最大値）であることを意味する。
【０１１３】
ステップＳ２０７の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、３個のサンプリングタイミングの各々における極性判別フラッグＦ０の和が「-1」よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミング〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における極性判別フラッグ（Ｆ０（ｎ−２）〜Ｆ０（ｎ））の和が「-1」よりも小さいか否かを判定する。
【０１１４】
ステップＳ２０８の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「-1」に設定して、ステップＳ２０９へ進む。ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「-1」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）はボトム値（最小値）であることを意味する。一方、ステップＳ２０８の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「0」に設定して、ステップＳ２０９へ進むという具合である。
【０１１５】
ステップＳ２０９において、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「+1」であるか否かを判定する。ステップＳ２０９の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）に１を加算する一方（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０９の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、サンプリングカウンタ値Ｎを初期化する（ステップＳ２１１）。ここで、図９および図１０からも理解されるように、被験者の呼吸が胸式呼吸および腹式呼吸の何れの場合であっても、呼吸に伴う第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形は略正弦波状であるところ、サンプリングカウンタ値Ｎは、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値がピーク値に到達するたびに初期化（サンプリングカウンタ値＝０）され、次のピーク値に到達するまでのサンプリングタイミングの回数が順次にカウントされていくという具合である。以上で、図１５のステップＳ５６における呼吸タイミング抽出処理が終了する。
【０１１６】
再び図１５に戻って説明を続ける。上述の呼吸タイミング抽出処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が速めの呼吸なのか遅めの呼吸なのかを判別する呼吸スピード判別フラッグを設定する（ステップＳ５７）。以下、図１８を参照しながら、ステップＳ５７でＣＰＵ１７０が実行する呼吸スピード判別フラッグ設定処理の具体的な内容を説明する。図１８は、呼吸スピード判別フラッグ設定処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図１８に示すように、まずＣＰＵ１７０は、極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「0」であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ−１）に等しいとみなして処理を終了する。
【０１１７】
ステップＳ３０１の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「+1」であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）が「10」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０３）。ここで、被験者の呼吸のスピードが遅ければ、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値がピーク値に到達してから、次のピーク値に到達するまでの時間長は長くなり、次のピーク値に到達する直前のサンプリングカウンタ値Ｎも大きくなる。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおいて第１生体電気インピーダンスＺａの測定値がピーク値に到達したと判断した場合は、その直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるサンプリングカウンタ値が「10」よりも大きいか否かを判定し、当該サンプリングカウンタ値が「10」よりも大きいと判定した場合は、被験者の呼吸は遅めの呼吸であると判断する。具体的には、ステップＳ３０３の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）を「20」に設定して処理を終了する。呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）が「20」であるとは、被験者の呼吸が遅めの呼吸であることを意味する。また、ステップＳ３０３の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸は速めの呼吸であると判断して呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）を「10」に設定して処理を終了する。呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）が「10」であるとは、被験者の呼吸が速めの呼吸であることを意味する。
【０１１８】
一方、ステップＳ３０２の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「-1」であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ−１）に等しいとみなして処理を終了する。ステップＳ３０４の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）が「5」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０５）。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、ボトム値に到達する直前のサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）が「5」よりも大きい場合は、被験者の呼吸は遅めの呼吸であると判断する一方、ボトム値に到達する直前のサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）が「5」よりも小さい場合は、被験者の呼吸は速めの呼吸であると判断する。具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ３０５の結果が肯定である場合は、呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）を「20」に設定して処理を終了する一方、ステップＳ３０５の結果が否定である場合は、呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）を「10」に設定して処理を終了するという具合である。以上で、図１５のステップＳ５７における呼吸スピード判別フラッグ設定処理が終了する。
【０１１９】
再び図１５に戻って説明を続ける。上述の呼吸スピード判別フラッグ設定処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）を抽出する（ステップＳ５８）。以下、図１９を参照しながら、ステップＳ５８でＣＰＵ１７０が実行する第１センタリング値抽出処理の具体的な内容を説明する。図１９は、第１センタリング値抽出処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図１９に示すように、まずＣＰＵ１７０は、呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）が「10」であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。言い換えれば、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸が速めの呼吸であるか否かを判定するという具合である。
【０１２０】
本実施形態では、被験者の呼吸速度に応じて可変に設定されるセンタリング期間内の複数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値に基づいて、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）が生成される。上記ステップＳ４０１の結果が肯定である場合、つまりは第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸が速めの呼吸である場合は、その速めの１呼吸に要する時間長（ここでは約4.0秒）がセンタリング期間として設定される。すなわち、被験者の呼吸が速めの呼吸である場合は、第ｎ−９番目のサンプリングを始点とし、第ｎ番目のサンプリングタイミングを終点とする期間がセンタリング期間として設定され、第ｎ−９番目〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理の結果に基づいて第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）が生成される。より具体的には、ステップＳ４０１の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、図１５のステップＳ５１で求めたＭＡ１０（ｎ）に基づいて、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）を生成する（ステップＳ４０２）。さらに詳述すると、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ−２）と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ−１）と、ＭＡ１０（ｎ）とを用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）として採用する（[Ｚａ０（ｎ−２）＋Ｚａ０（ｎ−１）＋ＭＡ１０（ｎ）]／３→Ｚａ０（ｎ））。
【０１２１】
一方、上記ステップＳ４０１の結果が否定である場合、つまりは第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸が遅めの呼吸である場合は、その遅めの１呼吸に要する時間長（ここでは約8.0秒）がセンタリング期間として設定される。すなわち、被験者の呼吸が遅めの呼吸である場合は、第ｎ−１９番目のサンプリングを始点とし、第ｎ番目のサンプリングタイミングを終点とする期間がセンタリング期間として設定され、第ｎ−１９番目〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理の結果に基づいて第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）が生成される。より具体的には、ステップＳ４０１の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、図１５のステップＳ５２で求めたＭＡ２０（ｎ）に基づいて、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）を生成する（ステップＳ４０３）。さらに詳述すると、ＣＰＵ１７０は、Ｚａ０（ｎ−２）と、Ｚａ０（ｎ−１）と、ＭＡ２０（ｎ）とを用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）として採用する（[Ｚａ０（ｎ−２）＋Ｚａ０（ｎ−１）＋ＭＡ２０（ｎ）]／３→Ｚａ０（ｎ））。以上で、図１４のステップＳ５０における第１センタリング処理が終了する。
【０１２２】
前述したように、被験者の呼吸が胸式呼吸であっても腹式呼吸であっても、第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形は略正弦波状となる。ＣＰＵ１７０は、体動などによる影響で、第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形が乱れても、それに応じた第１センタリング値Ｚａ０が得られるように、所定数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値に基づいて第１センタリング値Ｚａ０を生成する。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングよりも所定の時間長だけ前の時点を始点とし、当該サンプリングタイミングを終点とするセンタリング期間内の複数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理を行い、その結果に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０を求めるので、体動などによる影響で、第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形が乱れても、それに応じた第１センタリング値Ｚａ０を精度良く生成できる。そして、各サンプリングタイミングに対応するセンタリング期間の時間長は、当該サンプリングタイミングにおける被験者の呼吸速度に応じて可変に設定されるという具合である。
【０１２３】
図１４に戻って説明を続ける。図１４に示すように、ステップＳ５０の第１センタリング処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）の第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）に対する相対値である第１相対値ΔＺａ（ｎ）を算出する第１相対値算出処理を実行する（ステップＳ６０）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ４０で求めた第１生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）と、ステップＳ５０で求めた第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）との差分を求め、その求めた差分値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａ（ｎ）として採用するという具合である。
【０１２４】
ステップＳ６０の後、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値Ｚｂ０を生成し、その生成した第２センタリング値Ｚｂ０を用いて、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第２センタリング値Ｚｂ０に対する相対値である第２相対値ΔＺｂを算出する（ステップＳ７０）。
【０１２５】
ここで、前述したように、腹式呼吸の呼気における第２生体電気インピーダンスＺｂの変化は、第１生体電気インピーダンスＺａの変化とは異なる態様を示すので、第１センタリング値Ｚａ０を求める場合と同様に、所定数のサンプリングタイミングの各々における第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値を用いた移動平均処理を行っても、これらの振幅基準レベル、すなわち、第２生体電気インピーダンスＺｂの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベル（第２センタリング値Ｚｂ０）を精度良く求めることはできない。
【０１２６】
そこで、本実施形態では、図２０に示すように、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と、第１センタリング値Ｚａ０とが等しくなるゼロクロスタイミングを抽出し、当該ゼロクロスタイミングにおける第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値に基づいて第２センタリング値Ｚｂ０を生成している。これにより、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の振幅基準レベルを精度良く抽出できる。図２０は、第２センタリング値Ｚｂ０の生成方法を概念的に説明するための図である。以下では、図２１を参照しながら、ステップＳ７０でＣＰＵ１７０が実行する第２相対値算出処理の具体的な内容を説明する。
【０１２７】
図２１は、第２相対値算出処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図２１に示すように、ＣＰＵ１７０は、５個のサンプリングタイミングの各々における第１相対値ΔＺａのうち最小の値を抽出する（ステップＳ７１）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−４番目〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における第１相対値ΔＺａの絶対値｜ΔＺａ｜（｜ΔＺａ（ｎ−４）｜〜｜ΔＺａ（ｎ）｜）のうち最小の値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定値ΔＭＩＮ５（ｎ）として抽出するという具合である。
【０１２８】
ステップＳ７１の後、ＣＰＵ１７０は、直前のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定値と、ステップＳ７１で抽出したクロスポイント判定値とが等しく、且つ、直前のサンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ７２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定値ΔＭＩＮ５（ｎ−１）とΔＭＩＮ５（ｎ）とが等しく、且つ、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ−１）が「+1」に設定されているか否かを判定する。クロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ−１）が「+1」に設定されている場合は、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるとみなされる。なお、クロスポイント判定フラッグＦ２の初期値（デフォルト値）、つまりは第１番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定フラッグＦ２（１）の値は「0」に設定されている。
【０１２９】
ステップＳ７２の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングはゼロクロスタイミングではないと判定し、クロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ）を「0」に設定してステップＳ７４へ進む。ステップＳ７２の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａ（ｎ）の絶対値が0.3以下であるか否かを判定する（ステップＳ７３）。ステップＳ７３の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングはゼロクロスタイミングではないと判定し、クロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ）を「0」に設定してステップＳ７４へ進む。ステップＳ７３の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングはゼロクロスタイミングであると判定し、クロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ）を「+1」に設定してステップＳ７４へ進む。
【０１３０】
次に、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ）が「+1」であるか否かを判定する（ステップＳ７４）。ステップＳ７４の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、第２センタリング値Ｚｂ０を抽出する（ステップＳ７５）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ−２）と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ−１）と、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値Ｚｂ（ｎ）とを用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ）として抽出する（[Ｚｂ０（ｎ−２）＋Ｚｂ０（ｎ−１）＋Ｚｂ（ｎ）]／３→Ｚｂ０（ｎ））。一方、ステップＳ７４の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ−１）を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ）として採用する（Ｚｂ０（ｎ−１）→Ｚｂ０（ｎ））。
【０１３１】
そして、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２相対値ΔＺｂ（ｎ）を算出する（ステップＳ７６）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスの測定値Ｚｂ（ｎ）と、第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ）との差分を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２相対値ΔＺｂ（ｎ）として採用するという具合である。以上で、図１４のステップＳ７０における第２相対値算出処理が終了する。
【０１３２】
例えば被験者の呼吸が腹式呼吸であって、第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂが図９のように変化する場合、第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂの経時的変化を示す波形は、図２２のようになる。第１相対値ΔＺａの経時的変化を示す波形は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルである第１センタリング値Ｚａ０をゼロ基準とするものであり、第２相対値ΔＺｂの経時的変化を示す波形は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の振幅基準レベルである第２センタリング値Ｚｂ０をゼロ基準とするものである。両波形を重ねることで、吸気における第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂの各々の波形と、呼気における第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂの各々の波形とを判別することができる。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺａの値に基づいて、被験者の呼吸が吸気であるか呼気であるかを判定する。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺａが正の値である場合は吸気であると判定し、負の値である場合は呼気であると判定するという具合である。また、吸気における第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂの各々の波形の振幅および積分値の違いに基づいて、前述の回帰式（２）の係数を補正してもよい。これにより、測定精度の向上が図られる。
【０１３３】
再び図１４に戻って説明を続ける。図１４に示すように、ステップＳ７０の第２相対値算出処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺａ（ｎ）および第２相対値ΔＺｂ（ｎ）に対応するΔＲｉｂ／ΔＡｂを推定するΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理を実行する（ステップＳ８０）。以下、図２３および図２４を参照しながら、ステップＳ８０でＣＰＵ１７０が実行するΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理の具体的な内容を説明する。図２３および図２４は、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図２３に示すように、まずＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａ（ｎ）の値が「0」以上であるか否かを判定する（ステップＳ８１）。
【０１３４】
ステップＳ８１の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が呼気であると判断し、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の推定演算を行う（ステップＳ８２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、上述の回帰式（２）にしたがって演算処理を実行することで、第１相対値ΔＺａ（ｎ）および第２相対値ΔＺｂ（ｎ）に対応するΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）を求める。一方、ステップＳ８１の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が吸気であると判断し、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の値を初期値に設定する。本実施形態では、ステップＳ８１の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の値を、初期値である「1.0」に設定する。
【０１３５】
次に、ＣＰＵ１７０は、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の値が、−2.5以上であり、且つ4.5以下であるか否かを判定する（ステップＳ８３）。ステップＳ８３の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、ΔＲｉｂ／ΔＡｂの値を、初期値である「1.0」に設定してステップＳ８４へ進む。ステップＳ８３の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、そのままステップＳ８４へ進む。
【０１３６】
ステップＳ８４において、ＣＰＵ１７０は、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の絶対値と、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）の絶対値との差分（|ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）|−|ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）|）が0.3よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ８４の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）と、ΔＲｉｂ／ΔＡｂとの平均を求め、その求めた平均値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）として採用（[ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）＋ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）]／２→ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ））して次のステップＳ８５（図２４参照）へ進む。一方、ステップＳ８４の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の値を、初期値である「1.0」に設定して次のステップＳ８５へ進む。
【０１３７】
図２４を参照しながら、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理の具体的な内容の説明を続ける。図２４に示すように、ステップＳ８５において、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａ（ｎ）が「0」よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ８５の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が呼気であると判断し、直前の積分回数のカウント値Ｎｉに１を加算する。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ−１）に１を加算した値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ）として採用する。
【０１３８】
一方、ステップＳ８５の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が吸気であると判断し、積分回数のカウント値Ｎｉの値を「0」に初期化する。すなわち、この場合、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ）は「0」に設定されるという具合である。
【０１３９】
続いて、図２４に示すように、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺａ（ｎ）が「0」よりも小さいか否かを再び判定する（ステップＳ８６）。ステップＳ８６の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの積分値（ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１））と、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）との和を求めることで、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの積分値（ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ））を求めて次のステップＳ８７へ進む。一方、ステップＳ８６の結果が否定の場合、つまりは、被験者の呼吸状態が吸気であると判断した場合は、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「+1」に設定して次のステップＳ８７へ進む。
【０１４０】
次に、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ）がゼロであるか否かを判定する（ステップＳ８７）。ステップＳ８７の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの積分値[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）]を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ）で割ることで、ΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値を求める。一方、ステップＳ８７の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値（[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）]／Ｎｉ（ｎ−１））を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値として採用する。以上で、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理が終了し、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける呼吸解析処理が終了する。
【０１４１】
被験者の呼吸が腹式呼吸であって、第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂが図２２のように変化する場合、上述のΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値（[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ]／Ｎｉ）は、図２５のように変化する。図２５において、呼気におけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの値（平均値）が１．０以下である場合は、被験者の呼吸は腹式呼吸であると推定される一方、１．０を上回る場合は、被験者の呼吸は胸式呼吸であると推定されるという具合である。
【０１４２】
以上に説明したように、本実施形態では、ＣＰＵ１７０が呼吸解析処理を実行することで、サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂに対応するΔRib／ΔAbが求められるので、被験者の呼吸の種別（腹式呼吸なのか胸式呼吸なのか）をリアルタイムで正確に判別できるという利点がある。
【０１４３】
＜１−５：呼吸レベル表示処理＞
次に、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸レベル表示処理について説明する。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを表示（報知）する呼吸レベル表示処理を実行する。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸の深さを示す呼吸深度と、当該１呼吸における呼吸解析処理の結果とから、当該１呼吸における胸式呼吸および腹式呼吸の各々の大きさと余裕度とを表示部１６０に表示するように制御する。図２６に示すように、本実施形態では、１呼吸における胸式呼吸および腹式呼吸の各々の大きさと余裕度のほか、当該１呼吸に占める腹式呼吸の割合を示す腹式レベルを表示部１６０に表示するように制御する。図２６に示す第１バーグラフBG1は、胸式呼吸および腹式呼吸の各々の大きさと余裕度とを表示するためのものである。一方、図２６に示す第２バーグラフBG2は、被験者の腹式レベルを表示するためのものである。これらの詳細な内容については後述する。
【０１４４】
呼吸レベル表示処理の具体的な説明に先立って、図２７を参照しながら、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸深度抽出処理について説明する。図２７は、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸深度抽出処理の具体的な内容を示すフローチャートである。後述するように、この呼吸深度抽出処理で抽出された被験者の呼吸深度（呼吸の深さ）は、呼吸レベル表示処理に用いられる。
【０１４５】
図２７に示すように、まずＣＰＵ１７０は、サンプリングタイミングに到達したか否かを判定し（ステップＳ５０１）、ステップＳ５０１の結果が肯定である場合は次のステップＳ５０２へ進む。ステップＳ５０２において、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が吸気であるか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａの値が正の値である場合には吸気であると判定する一方、負の値である場合には呼気であると判定するという具合である。ＣＰＵ１７０は、吸気であると判定した場合は、吸気判別フラッグＦ３を「1」に設定する一方、呼気であると判定した場合は、吸気判別フラッグＦ３を「0」に設定する。なお、初期状態においては、吸気判別フラッグＦ３は「1」に設定される（つまりはＦ３のデフォルト値は1に設定される）。
【０１４６】
ステップＳ５０２の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、ピークホールド処理を実行する（ステップＳ５０３）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気での複数のサンプリングタイミングの各々における第１相対値ΔＺａのうち最大の値をピーク値ΔＺａ（MAX）として保持する。一方、ステップＳ５０２の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、ボトムホールド処理を実行する（ステップＳ５０４）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、呼気での複数のサンプリングタイミングの各々における第１相対値ΔＺａのうち最小の値をボトム値ΔＺａ（MIN）として保持する。
【０１４７】
次に、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ５０５）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定フラッグＦ２が「+1」であるか否かを判定することで、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるか否かを判定するという具合である。ステップＳ５０５の結果が否定の場合、当該サンプリングタイミングにおける呼吸深度抽出処理は終了する。一方、ステップＳ５０５の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスＺａの微分係数ｄＺａが正極性（＞０）であるか否かを判定する（ステップＳ５０６）。言い換えれば、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングが、呼気から吸気へと変化するタイミングであるか否かを判定する。
【０１４８】
ステップＳ５０６の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングが、呼気から吸気へと変化するタイミングであると判断して、そのときホールドされているピーク値ΔＺａ（MAX）とボトム値ΔＺａ(MIN)との絶対値の和を、直前の１呼吸における呼吸深度ΔＺａｐ−ｐとして抽出する（ステップＳ５０７）。その後、ＣＰＵ１７０は、吸気フラッグ設定処理を実行する（ステップＳ５０８）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気判別フラッグＦ３を「1」に設定する。そして、ＣＰＵ１７０は、ピークホールド処理を初期化する（ステップＳ５０９）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ５０３で保持していたピーク値ΔＺａ（MAX）を、「0」に設定（初期化）して、当該サンプリングタイミングにおける呼吸深度抽出処理を終了する。
【０１４９】
一方、ステップＳ５０６の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングが、吸気から呼気へと変化するタイミングであると判断して、呼気フラッグ設定処理を実行する（ステップＳ５１０）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気判別フラッグＦ３を「0」に設定する。そして、ＣＰＵ１７０は、ボトムホールド処理を初期化する（ステップＳ５１１）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ５０４で保持していたボトム値ΔＺａ(MIN）を、「0」に設定（初期化）して、当該サンプリングタイミングにおける呼吸深度抽出処理を終了する。
【０１５０】
次に、図２８を参照しながら、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸レベル表示処理の具体的な内容を説明する。図２８は、呼吸レベル表示処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図２８に示すように、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における呼吸深度を正規化する（ステップＳ６０１）。ここで、「呼吸深度を正規化する」とは、前述の呼吸深度抽出処理で抽出された直前の１呼吸における呼吸深度の値を、被験者間における体格等の個人差の影響を取り除いた値に補正することを意味する。具体的には、ステップＳ６０１において、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における呼吸深度ΔＺａｐ−ｐを、当該１呼吸における第２センタリング値Ｚｂ０（詳述すれば、当該１呼吸における複数のサンプリングタイミングの各々における第２センタリング値Ｚｂ０の平均値）で割った後に１００を乗じて求めた値を、呼吸深度の正規化値％ΔＺａ（＝（ΔＺａｐ−ｐ／Ｚｂ０）×１００）として採用する。
【０１５１】
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６０１で求めた呼吸深度の正規化値％ΔＺａの値に応じて、着色表示すべき第１バーグラフBG1の段階数（以下、「第１表示段階数」と呼ぶ）を決定する（ステップＳ６０２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６０１で求めた呼吸深度の正規化値％ΔＺａに対応する１回換気量の正規化値％ΔＴＶを求め、その求めた％ΔＴＶの値に応じて、第１表示段階数を決定する。ここで、「１回換気量」とは、被験者の１呼吸で肺に出入りする空気量を示すものであり、ΔＴＶと表記する。また、「１回換気量を正規化する」とは、スパイロなどで計測された１回換気量ΔＴＶの値（実測値）を、被験者間における体格等の個人差の影響を取り除いた値に補正することを意味する。本実施形態では、１回換気量ΔＴＶの正規化を行う際には、スパイロなどで計測された被験者の肺活量の値（実測値）ＶＣを、標準肺活量を示す標準ＶＣで割り算した形で表される係数％ＶＣ（＝実測ＶＣ／標準ＶＣ）が用いられる。具体的には、計測された１回換気量ΔＴＶの値（実測値）を上述の係数％ＶＣで割ることで、１回換気量の正規化値％ΔＴＶ（＝ΔＴＶ／％ＶＣ）が求められる。なお、例えば男性の標準肺活量ＶＣmale（ml）は、（２７．６３−０．１１２×年齢）×身長（cm）で表され、女性の標準肺活量ＶＣfemale（ml）は、（２１．７８−０．１０１×年齢）×身長（cm）で表される。
【０１５２】
図２９は、男女合わせて２０人で、各々の１回換気量ΔＴＶを３回ずつ（小程度の換気、中程度の換気、大程度の換気を各１回）測定したときの、１回換気量の正規化値％ΔＴＶと呼吸深度の正規化値％ΔＺａとの関係を示す相関図である。図２９に示すように、１回換気量の正規化値％ΔＴＶと呼吸深度の正規化値％ΔＺａとは相関係数ｒ＝０．７５という高い相関が得られ、以下の回帰式（４）が成立する。
％ΔＺａ＝c0×％ΔＴＶ ・・・（４）
c0：回帰係数。
【０１５３】
ＣＰＵ１７０は、上述の回帰式（４）にしたがって演算処理を実行することで、ステップＳ６０１で求めた呼吸深度の正規化値％ΔＺａに対応する１回換気量の正規化値％ΔＴＶを求める。そして、ＣＰＵ１７０は、その求めた１回換気量の正規化値％ΔＴＶに応じて、第１表示段階数を決定する。本実施形態では、第１表示段階数の最大値は、胸式５段階と腹式５段階とを合わせた「１０」に設定されている（図２６参照）。
【０１５４】
図２９に示すように、本実施形態では、１回換気量の正規化値％ΔＴＶの値が第１所定値α１以上である場合は、被験者の呼吸レベルは「最大」とみなされる。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を最大値である「１０」に決定する。また、１回換気量の正規化値％ΔＴＶの値が第２所定値α２（＜α１）以上であって、かつ第１所定値α１を下回る場合は、被験者の呼吸レベルは、「大程度」とみなされる（図２９参照）。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を「８」に決定する。さらに、１回換気量の正規化値％ΔＴＶが第３所定値α３（＜α２）以上であって、かつ第２所定値α２を下回る場合は、被験者の呼吸レベルは「中程度」とみなされる（図２９参照）。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を「６」に決定する。また、１回換気量の正規化値％ΔＴＶの値が第４所定値α４（＜α３）以上であって、かつ第３所定値α３を下回る場合は、被験者の呼吸レベルは「小程度」とみなされる（図２９参照）。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を「４」に決定する。また、１回換気量の正規化値％ΔＴＶの値が第４所定値α４を下回る場合は、被験者の呼吸レベルは、安静時における必須レベル程度とみなされる（図２９参照）。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を「２」に決定するという具合である。
【０１５５】
再び図２８に戻って説明を続ける。図２８に示すように、ステップＳ６０２の段階数決定処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における腹式レベルを決定する（ステップＳ６０３）。具体的には、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸におけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの値（平均値）に応じて、腹式レベルの数値を決定する。腹式レベルの数値は０〜１００までの値で表され、その値が０に近いほど腹式呼吸の程度は小さく（被験者の呼吸に占める腹式呼吸の割合は小さく）、１００に近いほど腹式呼吸の程度は大きい（被験者の呼吸に占める腹式呼吸の割合は大きい）。
【０１５６】
図２８に示すように、ステップＳ６０３の後、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６０２で決定した第１表示段階数を、腹式と胸式とに分割する段階数分割処理を実行する（ステップＳ６０４）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６０２で決定した第１表示段階数と、ステップＳ６０３で決定した腹式レベルとに基づいて、段階数分割処理を実行する。ここでは、全体の呼吸レベルを示す第１表示段階数が「６」である一方、腹式レベルは「７０」である場合を想定して説明を続ける。腹式レベルが「７０」であるとは、腹式呼吸と胸式呼吸との割合は、７：３であるとみなされるので、第１表示段階数「６」は、胸式で２段階、腹式で４段階に分割される。つまり、図２６のように、胸式呼吸の大きさを示す第１バーグラフのBG1の表示段階数は「２」、腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数は「４」になるように設定される。
【０１５７】
図２８に示すように、ステップＳ６０４の後、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸速度に応じたマージンレベルを決定する（ステップＳ６０５）。いま、直前の１呼吸が安静呼吸であって、当該１呼吸に要する時間長が４秒以上であった場合を想定する。本実施形態では、被験者の呼吸速度に応じた必須の呼吸レベルに対応する第１バーグラフBG1の段階数が予め定められており、安静呼吸時の呼吸速度に応じた必須の呼吸レベルに対応する第１バーグラフBG1の段階数は「２」に設定されている。ＣＰＵ１７０は、その段階数「２」を、胸式と腹式に１段階ずつ割り振る。上述のステップＳ６０４で説明したように、ここでは、胸式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数は「２」、腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数は「４」となるように設定されているので、胸式呼吸については１段階分の余裕があり、腹式呼吸については３段階分の余裕があるという具合である。
【０１５８】
この場合は、腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数が「１」以上であれば、被験者の腹式呼吸の大きさは必須レベルを満たしていることを意味し、その表示段階数が「２」であれば、被験者の腹式呼吸の大きさは必須レベルを上回る「小程度」のレベルを満たしていることを意味し、その表示段階数が「３」であれば、さらに上の「中程度」のレベルを満たしていることを意味し、その表示段階数が「４」であれば、さらに上の「大程度」のレベルを満たしていることを意味し、その表示段階数が「５」であれば、被験者の腹式呼吸の大きさは「最大」レベルを満たしていることを意味するという具合である。前述したように、ここでは、腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数数は「４」に設定されているので、被験者の腹式呼吸の大きさは「大程度」のレベルを満たしており、必須レベル（表示段階数「１」）に対して十分な余裕があることが分かる。胸式呼吸についても同様であり、ここでは、胸式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数数は「２」に設定されているので、被験者の胸式呼吸の大きさは「小程度」のレベルを満たしており、必須レベル（表示段階数「１」）を上回っていることが分かる。
【０１５９】
なお、被験者の呼吸速度が大きいほど、当該呼吸速度に応じた必須の呼吸レベルに対応する第１バーグラフBG1の段階数は増加するので、結果として、胸式呼吸および腹式呼吸の必須レベルに対応する段階数も増加する。例えば１呼吸に要する時間長が３秒以上であって、かつ４秒未満である場合は、必須の呼吸レベルに対応する第１バーグラフBG1の段階数は「４」に設定され、その段階数「４」は、胸式と腹式に２段階ずつ割り振られる。これに応じて、胸式呼吸および腹式呼吸の各々のマージンレベルが変化するという具合である。
【０１６０】
ステップＳ６０５の後、ＣＰＵ１７０は、被験者の胸式呼吸および腹式呼吸の各々の大きさと余裕度とを第１バーグラフBG1で表示する一方、被験者の腹式レベルを第２バーグラフBG2で表示する（ステップＳ６０６）。図２６に示すように、ＣＰＵ１７０は、着色表示すべき第１バーグラフBG1の段階数（胸式２段階、腹式４段階）のうち腹式呼吸および胸式呼吸の各々の必須レベルに対応する段階数と、マージン分に対応する段階数とを異なる色で表示するので、被験者は、自分の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを容易に把握することができる。
【０１６１】
また、図２６に示すように、第２バーグラフBG2で表示される腹式レベルの段階数は「５」に設定され、上述のステップＳ６０３で求められた腹式レベルの数値に応じて、５つの段階のうちの何れかが選択的に着色表示される。具体的には、ＣＰＵ１７０は、腹式レベルの数値が０〜２０の場合は１段階目のみを着色表示するように制御し、腹式レベルの数値が２１〜４０の場合は２段階目のみを着色表示するように制御し、腹式レベルの数値が４１〜６０の場合は３段階目のみを着色表示するように制御し、腹式レベルの数値が６１〜８０の場合は４段階目のみを着色表示するように制御し、腹式レベルの数値が８１〜１００の場合は５段階目のみを着色表示するように制御する。前述したように、ここでは、腹式レベルは「７０」である場合を想定しているので、図２６に示すように、ＣＰＵ１７０は、第２バーグラフBG2の４段階目のみを着色表示するように制御するという具合である。
【０１６２】
以上に説明したように、本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の大きさと余裕度とを表示部１６０に表示するように制御するので、被験者は、自分の胸部呼吸筋および腹部呼吸筋の活用の強みと弱みとを認識できる。これにより、被験者に対して、自分の強みを自覚させつつも、自分の弱みを活性化させるための腹式呼吸等の呼吸筋トレーニングへのモチベーションを確保させることができる。また、本実施形態によれば、スパイロなどのように、被験者が最大の呼吸を行わなくとも、当該被験者の呼吸能力の余裕を把握できるので、被験者の安全を確保するという観点からも好ましいという利点がある。
【０１６３】
＜２．第２実施形態＞
胸式呼吸と腹式呼吸の他に、腹を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行うドローイン呼吸がある。ドローイン呼吸は、普段の生活ではあまり使われることがない体幹部のインナーマッスル（例えば腹横筋や脊柱起立筋など）を効果的に鍛えることができる。インナーマッスルの強化は、呼吸機能を高めるだけでなく、背骨を支える筋肉が強化されて体幹部の筋肉が力を発揮し易くなることから、運動機能などの強化にもつながる。例えば、ドローイン呼吸は、運動機能の向上を目的としてアスリートのトレーニングに取り入れられている。また、理学療法やリハビリテーションの現場では、腰痛の改善や腰痛の予防対策としてドローイン呼吸が利用されている。また、ドローイン呼吸はダイエットにも効果がある。
【０１６４】
第１実施形態で説明した生体測定装置１を応用すれば、被験者の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのかに加え、ドローイン呼吸なのかを判別することが可能になる。以下、ドローイン呼吸を判別する場合について説明する。なお、生体測定装置のハードウェア構成は基本的に第１実施形態で説明したものと同じであるので、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【０１６５】
図３０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａと体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの時間変化を示すグラフである。同図に示すようにドローイン呼吸の場合、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。この変化は胸式呼吸の場合と同じである。これはドローイン呼吸の場合、腹を凹ませた状態を維持しながら胸式呼吸によって呼息と吸息を行っているためである。但し、ドローイン呼吸の場合は、腹を凹ませるために腹部に力を入れているので、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルが胸式呼吸の場合よりも高くなる。
【０１６６】
このようにドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合では第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルが異なるので、これを利用してドローイン呼吸を判別することが可能である。すなわち、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）を行った後、ΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値が１．０を上回るため胸式呼吸であると判別した場合において、第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベル（第２センタリング値Ｚｂ０）が、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルよりも所定値以上高い場合に、これをドローイン呼吸と判別すればよい。
【０１６７】
但し、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルは、被験者ごとに異なる。したがって、上述した方法でドローイン呼吸を判別するためには、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルを事前に測定して第２記憶部１３０に記憶しておく必要がある。また、上述した所定値についても第１記憶部１２０に予め記憶しておく必要がある。
【０１６８】
このため本実施形態に係る生体測定装置１（ＣＰＵ１７０）は、例えば、被験者に対して胸式呼吸を行うよう指示するメッセージを報知し、被験者が胸式呼吸を行っている期間において取得した多数の第２センタリング値Ｚｂ０の平均値を算出し、これを胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルとして第２記憶部１３０に記憶する。以降、このようにして第２記憶部１３０に記憶された、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルをＺｂ１と表記する。一方、第１記憶部１２０に記憶しておく所定値は、予め多数の被験者から採取した、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルと、ドローイン呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルとの差分に基づいて、その値を設定することができる。以降、第１記憶部１２０に記憶されている所定値をΔＺｂ１と表記する。
【０１６９】
図３１は、呼吸種別判別処理の処理内容を示すフローチャートである。
同図に示す処理は、第１実施形態で説明した呼吸解析処理を行った後に実行される。すなわち、本実施形態においてもＣＰＵ１７０は、図１４に示した呼吸解析処理を行い、サンプリングタイミングごとに、第１生体電気インピーダンスＺａの測定（ステップＳ２０）と、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定（ステップＳ３０）と、スムージング処理（ステップＳ４０）と、第１センタリング処理（ステップＳ５０）と、第１相対値算出処理（ステップＳ６０）と、第２相対値算出処理（ステップＳ７０）と、ΔRib／ΔAb推定演算処理（ステップＳ８０）を実行する。
【０１７０】
この後、ＣＰＵ１７０は、呼吸種別判別処理を開始し、まず、ΔRib／ΔAb推定演算処理（ステップＳ８０）によって求められたΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値（[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ]／Ｎｉ）が１．０以下であるか否かを判定する（ステップＳ７０１）。ステップＳ７０１の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が腹式呼吸であると判別する（ステップＳ７０２）。
【０１７１】
一方、ステップＳ７０１の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルＺｂ１を第２記憶部１３０から読み出すとともに、所定値ΔＺｂ１を第１記憶部１２０から読み出す（ステップＳ７０３）。なお、第１記憶部１２０に記憶されている所定値ΔＺｂ１を標準値とし、この標準値を、事前に入力された身長、年齢、性別（図５のステップＳ１）や、事前に測定した体重（図５のステップＳ２）を用いた演算によって補正してもよい。
【０１７２】
この後、ＣＰＵ１７０は、第２相対値算出処理（ステップＳ７０）において第２相対値ΔＺｂを算出する過程で生成された第２センタリング値Ｚｂ０が、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルＺｂ１と所定値ΔＺｂ１との加算値以上であるか否かを判定する（ステップＳ７０４）。なお、ステップＳ７０４で使用する第２センタリング値Ｚｂ０は、例えば、直前の１呼吸における第２センタリング値Ｚｂ０の平均値や、直前の複数サンプリング期間における第２センタリング値Ｚｂ０の平均値などであってもよい。ステップＳ７０４の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸がドローイン呼吸であると判別する（ステップＳ７０５）。また、ステップＳ７０４の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が胸式呼吸であると判別する（ステップＳ７０６）。
【０１７３】
以上説明したように本実施形態によれば、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかドローイン呼吸なのかをリアルタイムで正確に判別することができる。なお、生体測定装置１は、胸式呼吸や腹式呼吸に加えてドローイン呼吸を判別するのではなく、ドローイン呼吸であるか否かのみを判別してもよい。
【０１７４】
また、第２記憶部１３０に記憶しておくＺｂ１（胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベル）は、被験者が胸式呼吸を行っている期間において取得した複数の第２センタリング値Ｚｂ０の平均値に限らない。例えば、被験者が胸式呼吸を行っている期間中において任意のタイミングで取得した１個の第２センタリング値Ｚｂ０であってもよい。また、ＣＰＵ１７０は、第２記憶部１３０から読み出したＺｂ１に対し、所定値ΔＺｂ１を加算するのではなく、１．０より大きい所定の係数（例えば１．０３５）を乗算して加算値（Ｚｂ１＋ΔＺｂ１）に相当する閾値を算出してもよい。この場合の係数も、所定値ΔＺｂ１の場合と同様に、予め多数の被験者から採取した、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルと、ドローイン呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルとの差分に基づいて、その値を設定することができる。また、このようにして算出された閾値をＺｂ１の代わりに第２記憶部１３０に記憶しておき、上述した呼吸種別判別処理のステップＳ７０４では、第２センタリング値Ｚｂ０が第２記憶部１３０から読み出した閾値以上であるか否かを判定してもよい。
【０１７５】
また、第１実施形態で説明した呼吸深度抽出処理や呼吸レベル表示処理は、被験者の呼吸の種別によらず実行されるので、被験者がドローイン呼吸を行っている場合にも実行される。したがって、ドローイン呼吸の場合にも図２６に示した第１バーグラフBG1や第２バーグラフBG2が表示される。よって、被験者は、第１バーグラフBG1のうち胸式呼吸の大きさを示すレベルメータを見ることで、自分が行っているドローイン呼吸の大きさを確認することができる。
【０１７６】
なお、生体測定装置１は、以下に示す方法でドローイン呼吸の判別を行ってもよい。
［方法１］図３０に示すように、ドローイン呼吸の場合、胸式呼吸や腹式呼吸の場合に比べ、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルのみが上方にシフトする。そこで、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａの振幅基準レベルを示す第１センタリング値Ｚａ０と、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルを示す第２センタリング値Ｚｂ０とを監視し、第２センタリング値Ｚｂ０のみが所定値（例えば０．５Ω）以上増加した場合に、ドローイン呼吸であると判別する。
【０１７７】
［方法２］図３０に示すように、ドローイン呼吸の場合、胸式呼吸や腹式呼吸の場合に比べ、第１生体電気インピーダンスＺａの振幅値（最大値−最小値）と、第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅値（最大値−最小値）がともに小さくなる。そこで、これらの振幅値からドローイン呼吸であるか否かを判別できるようにするため、振幅値について閾値を定めて第１記憶部１２０に記憶しておく。そして、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの振幅値と、第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅値とを監視し、両者の振幅値がともに閾値（例えば１．８Ω）以下となり、かつ、上述した［方法１］により第２センタリング値Ｚｂ０のみが所定値以上増加した場合に、ドローイン呼吸であると判別する。なお、第１記憶部１２０には、第１生体電気インピーダンスＺａ用と第２生体電気インピーダンスＺｂ用の２つの閾値が記憶されていてもよいし、両者で共用する１つの閾値が記憶されていてもよい。
【０１７８】
［方法３］ドローイン呼吸の場合、第１生体電気インピーダンスＺａの測定波形と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定波形は、胸式呼吸の場合と同様の特徴を示す。すなわち、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。そこで、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定波形と、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定波形とを監視し、両者の測定波形が胸式呼吸の場合と同様の特徴を示し、かつ、上述した［方法１］により第２センタリング値Ｚｂ０のみが所定値以上増加した場合に、ドローイン呼吸であると判別する。
【０１７９】
＜３．第３実施形態＞
例えば、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第１生体電気インピーダンスＺａの波形と第２生体電気インピーダンスＺｂの波形とから得られるリサージュ図形を表示することで、現状の呼吸が、胸式呼吸および腹式呼吸のうちのどちらの依存性が高いのかを被験者に報知する態様とすることもできる。ここで、被験者の呼吸が胸式呼吸の場合、図１０に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。したがって、この場合の１呼吸分のリサージュ図形は、例えば図３２のようになる。すなわち、１呼吸に占める胸式呼吸の割合が極めて高い場合は、ほぼ直線状の軌跡を描くリサージュ図形が得られる。
【０１８０】
一方、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、図９に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａは減少方向に変化する一方、第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する。したがって、この場合のリサージュ図形は、例えば図３３のようになる。すなわち、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合は、例えば「ブーメラン」型など、屈曲した形状の軌跡を描くリサージュ図形が得られる。
【０１８１】
この態様では、被験者の直前の１呼吸の様子を示すリサージュ図形を表示するようにすることで、被験者は、自分の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのかを容易に認識できる。そして、この態様では、上述の呼吸解析処理を行う必要が無いので、簡易な構成で、被験者の呼吸の種別を推定できるという顕著な効果を奏する。また、例えば被験者は、リサージュ図形の態様を直線状に近づけることを意識しながら呼吸することで、その呼吸を胸式呼吸に近付けることができる。つまり、リサージュ図形の表示は、呼吸法トレーニングのためのバイオフィードバック情報として活用できる。
【０１８２】
ここでは、図３２および図３３に示すように、被験者の直前の１呼吸の様子を示すリサージュ図形を表示する態様を説明したが、これに限らず、例えば図３４および図３５に示すように、複数回の呼吸の各々のデータ（第１生体電気インピーダンスＺａ，第２生体電気インピーダンスＺｂ）に基づくリサージュ図形を表示することもできる。被験者の呼吸のうち胸式呼吸の占める割合が高い場合（胸式呼吸の依存度が高い場合）は、例えば図３４のようなリサージュ図形が得られる一方、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合は、例えば図３５のようなリサージュ図形が得られる。また、例えば被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第１相対値ΔＺａの波形と第２相対値ΔＺｂの波形とから得られるリサージュ図形を表示してもよい。
【０１８３】
以下に、リサージュ図形を表示する場合について詳述する。なお、生体測定装置のハードウェア構成は基本的に第１実施形態で説明したものと同じであるので、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【０１８４】
＜３−１：リサージュ図形の表示＞
図３６は、リサージュ図形表示処理の処理内容を示すフローチャートである。
同図に示すフローチャートのうち、ステップＳ８０１〜Ｓ８０４までの処理は、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）のステップＳ１０〜Ｓ４０までの処理と同じである。すなわち、本実施形態においてもＣＰＵ１７０は、サンプリングタイミングに到達すると（ステップＳ８０１：ＹＥＳ）、生体電気インピーダンス測定部２００を制御して第１生体電気インピーダンスＺａと第２生体電気インピーダンスＺｂを測定する（ステップＳ８０２，Ｓ８０３）。また、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値に対し、スムージング処理を行う（ステップＳ８０４）。
【０１８５】
この後、ＣＰＵ１７０は、例えば、Ｘ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとするリサージュ図形の表示データを生成する（ステップＳ８０５）。ここで、第２記憶部１３０にはリサージュ図形描画領域が設けられている。このリサージュ図形描画領域は、表示部１６０に表示するリサージュ図形の表示データを一時的に記憶しておく記憶領域である。リサージュ図形の表示データを生成する場合、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形描画領域のうち、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値（Ｘ座標値）と第１生体電気インピーダンスＺａの測定値（Ｙ座標値）によって定まる位置にドットをプロットし、リサージュ図形の軌跡を更新する。また、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形描画領域からリサージュ図形の表示データを読み出して表示部１６０に出力し、リサージュ図形を表示部１６０に表示する（ステップＳ８０６）。なお、同図に示す処理はサンプリングタイミングごとに行われるので、ステップＳ８０５では、サンプリングタイミングごとにリサージュ図形の軌跡を更新することになる。また、リサージュ図形の表示もサンプリングタイミングごとに更新される。
【０１８６】
したがって、表示部１６０には、被験者が呼吸を行っている場合、リアルタイムでリサージュ図形が表示される。例えば、胸式呼吸の占める割合が極めて高い場合、図３２や図３４に示すリサージュ図形が表示される。また、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、図３３や図３５に示すリサージュ図形が表示される。また、被験者の呼吸が胸式から腹式に徐々に変化する場合、例えば図３７に示すように、リサージュ図形の軌跡は、右上がりの直線状から、徐々に下側の部分が右側に折れ曲がりながら伸び、屈曲した形状に変化する。
【０１８７】
図３２や図３４に示したように、胸式呼吸の占める割合が極めて高い場合、リサージュ図形の軌跡は右上がりの直線状になる。また、胸式呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、胸式呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。
【０１８８】
一方、図３３や図３５に示したように、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、リサージュ図形の軌跡は屈曲した形状になる。なお、図３３に示すリサージュ図形は、１呼吸に占める胸式呼吸と腹式呼吸の割合が５０％ずつになる場合のものである。この場合、リサージュ図形の軌跡はブーメラン状（“く”の字状）になり、軌跡の形状が上下でほぼ対称になる。但し、腹式呼吸の占める割合が胸式呼吸よりも低ければ、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する右上がりの直線部分の占める割合が大きくなり、そこから屈曲した部分（図３３では右下がりの直線部分）の占める割合が小さくなる。逆に、腹式呼吸の占める割合が胸式呼吸よりも高ければ、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する右上がりの直線部分の占める割合が小さくなり、そこから屈曲した部分の占める割合が大きくなる。このように被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸と腹式呼吸の割合に応じて屈曲形状が様々に変化する。
【０１８９】
また、理論上、腹式呼吸の割合が１００％になる場合、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡とは反対方向に傾斜した直線状（図３３の場合、右下がりの直線状）になる。しかしながら、例えば息を止めて胸式呼吸を全く行わないようにした状態で腹部を凹ませたり膨らませたりした場合であっても、横隔膜の上下に伴って肺が収縮したり拡張したりするため、疾患などで横隔膜が全く機能しない場合を除き、被験者が呼吸を行う場合には胸式呼吸が必ず含まれることになる。したがって、実際には、腹式呼吸の占める割合がどんなに高い場合であっても、リサージュ図形の軌跡には、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する右上がりの直線部分が必ず含まれ、屈曲した形状となる。また、図３３に示すように、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する右上がりの直線部分（近似直線ＬＮ１）に対し、そこから折れ曲がった部分（近似直線ＬＮ２）がどれだけ屈曲しているのかを示す屈曲角度ＡＧは、腹式呼吸が浅ければ小さくなり、腹式呼吸が深ければ大きくなる。また、腹式呼吸の場合も、呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。
【０１９０】
このように胸式呼吸の場合と腹式呼吸の場合ではリサージュ図形の軌跡の形状が異なる。また、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさ（深さ）によってリサージュ図形の軌跡の大きさや形状が変化する。したがって、被験者はリサージュ図形を見ることで、現在の自分の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのか、あるいは現在の自分の呼吸が胸式呼吸と腹式呼吸のうちどちらの占める割合が高いのかを把握することができる。また、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさについてもリサージュ図形から把握することができる。
【０１９１】
また、被験者は、胸式呼吸の訓練を行う場合、リサージュ図形の軌跡が右上がりの直線状になり、そのサイズが大きくなるように意識して呼吸を行えばよい。また、腹式呼吸の訓練を行う場合には、リサージュ図形の軌跡が屈曲した形状になり、そのサイズや屈曲角度ＡＧが大きくなるように意識して呼吸を行えばよい。このようにリサージュ図形を見ながら呼吸の訓練を行うことができると、胸式呼吸や腹式呼吸が正しくできているか否かやその大きさを随時確認しながら訓練を進めることができる。
【０１９２】
また、被験者の呼吸がドローイン呼吸の場合、第２実施形態において図３０を用いて説明したように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。この変化は胸式呼吸の場合と同じである。これはドローイン呼吸の場合、腹を凹ませた状態を維持しながら胸式呼吸によって呼息と吸息を行っているためである。但し、ドローイン呼吸の場合は、腹を凹ませるために腹部に力を入れているので、図３０に示したように第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルが胸式呼吸の場合よりも高くなる。このためドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を比較すると、図４５に示すように、両者の軌跡はともに右上がりの直線状になるが、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向（図４５ではＸ軸方向）に軌跡の位置がずれる。
【０１９３】
したがって、被験者はリサージュ図形を見ることで、現在の自分の呼吸がドローイン呼吸であるか否かも把握することができる。また、ドローイン呼吸の場合も、呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。したがって、ドローイン呼吸の大きさについてもリサージュ図形から把握することができる。また、ドローイン呼吸の場合も、リサージュ図形を見ながら訓練を行うことで、ドローイン呼吸が正しくできているか否かやその大きさを随時確認しながら訓練を進めることができる。
【０１９４】
以上のようにリサージュ図形を表示することができると、被験者は、現在の自分の呼吸の種別やその大きさ、さらには胸式呼吸や腹式呼吸やドローイン呼吸が正しくできているか否かを把握することができる。また、呼吸の種別やその大きさ、あるいは胸式呼吸や腹式呼吸やドローイン呼吸が正しくできているか否かを、生体電気インピーダンスの測定値に基づいて客観的に把握することができる。また、呼吸を効率よく訓練することもできる。
【０１９５】
また、呼吸を効率よく訓練することができると、呼吸筋（例えば、腹横筋、横隔膜、内肋間筋、外肋間筋、胸鎖乳突筋、前斜角筋、中斜角筋、後斜角筋、腹直筋、内腹斜筋、外腹斜筋など）を効果的に鍛えることができる。特に、呼吸筋に含まれる腹横筋は、呼吸だけでなく運動機能にも大きな影響を及ぼす体幹部の筋肉である。また、ドローイン呼吸は、呼吸筋だけでなく、例えば脊柱起立筋など、体幹部のインナーマッスルを強化することができる。したがって、呼吸の訓練は、呼吸機能を高めるだけでなく、運動機能の強化や、腰痛の改善／予防、ダイエットなどにも効果がある。また、例えば、深呼吸（深い腹式呼吸）を行ったり、呼息を吸息よりも長くしたりすることで、副交感神経の働きを高めてリラックスした状態に導くことができるなど、呼吸の訓練は心身の健康状態をよくする効果もある。
【０１９６】
また、生体測定装置１は、第１生体電気インピーダンスＺａと第２生体電気インピーダンスＺｂを測定して両者の経時的変化を示すリサージュ図形を表示するだけでよく、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）のうち、第１センタリング処理（ステップＳ５０）、第１相対値算出処理（ステップＳ６０）、第２相対値算出処理（ステップＳ７０）、ΔRib／ΔAb推定演算処理（ステップＳ８０）を行う必要がないので、生体測定装置１の制御構成を簡素化することもできる。
【０１９７】
なお、呼吸の訓練には、例えば、呼吸器疾患の患者が低下した呼吸機能を回復する目的で行うリハビリや、アスリートが運動機能を強化する目的で行うトレーニング、健常者が呼吸機能や心身の健康状態を高める目的で行うトレーニング、健常者が、喫煙、生活習慣病、運動不足、加齢などで低下した呼吸機能を改善する目的で行うトレーニングなどが含まれる。
【０１９８】
また、図３２〜図３５および図３７には、Ｘ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとするリサージュ図形を例示したが、リサージュ図形はＸ軸とＹ軸を入れ替えたものであってもよい。例えば、図３８は、Ｘ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとし、Ｙ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとするリサージュ図形（腹式呼吸の場合）であるが、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えてもリサージュ図形の軌跡は屈曲した形状になる。なお、このようにＸ軸とＹ軸を入れ替えたリサージュ図形において、被験者の呼吸が胸式から腹式に徐々に変化する場合、例えば図３９に示すように、リサージュ図形の軌跡は、右上がりの直線状から、徐々に下側の部分が上側に折れ曲がりながら伸び、屈曲した形状に変化する。また、リサージュ図形は、図５０に示すようにＸ軸とＹ軸をそれぞれ４５度傾けたものであってもよい。要は、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンスＺａとし、他方の軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとするリサージュ図形であればよい。
【０１９９】
＜３−２：右肺用のリサージュ図形と左肺用のリサージュ図形の表示＞
左右の肺の換気能力の違いを把握できるようにするため、右肺用のリサージュ図形と左肺用のリサージュ図形を表示してもよい。ここで、右肺用のリサージュ図形を生成するためには、第１生体電気インピーダンスＺａとして、図４（Ｄ）に示した右上肢、すなわち被験者の右肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部右側の生体電気インピーダンスを測定する必要がある。また、左肺用のリサージュ図形を生成するためには、第１生体電気インピーダンスＺａとして、図４（Ｅ）に示した左上肢、すなわち被験者の左肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部左側の生体電気インピーダンスを測定する必要がある。つまり、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示するためには、体幹上部右側の生体電気インピーダンスと、体幹上部左側の生体電気インピーダンスと、体幹中部の生体電気インピーダンスの３つを測定する必要がある。
【０２００】
以降、本明細書では、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示する場合、体幹上部右側の生体電気インピーダンスを第１生体電気インピーダンスＺaRと表記し、体幹上部左側の生体電気インピーダンスを第２生体電気インピーダンスＺaLと表記し、体幹中部の生体電気インピーダンスを第３生体電気インピーダンスＺｂと表記する。
【０２０１】
右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示する場合、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示処理（図３６）のステップＳ８０２，Ｓ８０３において、電流電極Ｘ１〜Ｘ４や電圧電極Ｙ１〜Ｙ４の選択を適宜切り換えながら、第１生体電気インピーダンスＺaRと、第２生体電気インピーダンスＺaLと、第３生体電気インピーダンスＺｂを測定する。例えば、第１生体電気インピーダンスＺaRを測定する場合、ＣＰＵ１７０は、左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４とを選択するように電極切換回路２５２を制御するとともに、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４とを選択するように電極切換回路２５１を制御する。そして、ＣＰＵ１７０は、右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹上部右側の第１生体電気インピーダンスＺaRを測定する。また、第２生体電気インピーダンスＺaLを測定する場合、ＣＰＵ１７０は、左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４とを選択するように電極切換回路２５２を制御するとともに、左足用の電圧電極Ｙ１と左手用の電圧電極Ｙ３とを選択するように電極切換回路２５１を制御する。そして、ＣＰＵ１７０は、右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、左足用の電圧電極Ｙ１と左手用の電圧電極Ｙ３との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹上部左側の第２生体電気インピーダンスＺaLを測定する。
【０２０２】
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ８０４において、第１生体電気インピーダンスＺaRの測定値と、第２生体電気インピーダンスＺaLの測定値と、第３生体電気インピーダンスＺｂの測定値に対し、スムージング処理を行う。また、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ８０５において、例えば、Ｘ軸を第３生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺaRとする右肺用のリサージュ図形と、Ｘ軸を第３生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第２生体電気インピーダンスＺaLとする左肺用のリサージュ図形とについて表示データを生成する。また、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ８０６において、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の表示データを表示部１６０に出力する。
【０２０３】
この場合、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示することができるので、呼吸の種別やその大きさなどを左右の肺ごとに把握することができる。また、２つのリサージュ図形を見比べることで左右の肺の換気能力の違いを容易に把握することができる。また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示することで、左右の肺ごとに呼吸の訓練を行うことが可能になる。健常者の場合、左右の肺で換気能力に差がでることはほとんどないが、例えば、片肺に疾患がある者は、左右の肺で換気能力が大きく異なる。また、過去に肺疾患を経験した者も、左右の肺で換気能力に差がでることがある。例えば、右肺に比べ左肺の換気能力が低い場合など、左肺の換気能力を高めたい場合は、左腕を右肩の後ろに回し、右手で左肘を後ろに押すようにして左肺に負荷を与え、この状態を維持しながら呼吸を行うことで、左肺の換気能力を集中的に鍛えることができる。
【０２０４】
ところで、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を並べて表示してもよいが、左右の肺の換気能力の違いを把握し易くするためには、図４０に示すように両者を重ねて表示するのがよい。この場合、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形描画領域に右肺用のリサージュ図形と左肺用のリサージュ図形を重ねて描画すればよい。また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を重ねて表示する場合には、両者を容易に見分けられるようにするため、右肺用のリサージュ図形の軌跡と、左肺用のリサージュ図形の軌跡との表示態様を変えるのがよい。例えば、ＣＰＵ１７０は、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の表示データを生成する場合に、右肺用のリサージュ図形については軌跡の色を青にし、左肺用のリサージュ図形については軌跡の色を赤にすることができる。また、ＣＰＵ１７０は、軌跡の色を変えることの他に、例えば、軌跡を示す線の太さや線種（例えば実線と破線など）を変えることができる。なお、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を並べて表示する場合に、両者の軌跡の表示態様を変えてもよい。
【０２０５】
また、図４１に示すように、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の差異を強調表示してもよい。この場合、ＣＰＵ１７０は、例えば、サンプリングタイミングごとに、第３生体電気インピーダンスＺｂの測定値（Ｘ座標値）と第１生体電気インピーダンスＺaRの測定値（Ｙ座標値）によって定まる右肺用のリサージュ図形上の座標（ＸR，ＹR）と、第３生体電気インピーダンスＺｂの測定値（Ｘ座標値）と第２生体電気インピーダンスＺaLの測定値（Ｙ座標値）によって定まる左肺用のリサージュ図形上の座標（ＸL，ＹL）とを比較する。そして、ＣＰＵ１７０は、両者が異なる場合に、座標（ＸR，ＹR）と座標（ＸL，ＹL）を結ぶバー（直線）の表示データを生成する。このように右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の差異を強調して表示することができると、左右の肺の換気能力の違いを把握し易くなる。
【０２０６】
なお、ＣＰＵ１７０は、バーの色を呼気相と吸気相で変えてもよい。図２０に示した第１生体電気インピーダンスＺａの測定波形において、第１センタリング値Ｚａ０よりも上側の部分は吸気相、第１センタリング値Ｚａ０よりも下側の部分は呼気相になる。したがって、例えば、直前の１呼吸における第１センタリング値Ｚａ０の平均値が図４１において図中二点差線で示す直線の部分であった場合、この直線の上下でバーの色を変えればよい。但し、このように呼気相と吸気相でバーの色を変えるためには、第１生体電気インピーダンスＺaRについて第１実施形態で説明した第１センタリング処理を行う必要がある。あるいは第１生体電気インピーダンスＺaRの代わりに第２生体電気インピーダンスＺaLについて、第１実施形態で説明した第２センタリング処理を行う必要がある。
【０２０７】
また、ＣＰＵ１７０は、同じサンプリングタイミングにおける座標（ＸR，ＹR）と座標（ＸL，ＹL）を比較し、一方のＸ座標値から他方のＸ座標値を減算した解が正か負かでバーの色を変えたり、一方のＹ座標値から他方のＹ座標値を減算した解が正か負かでバーの色を変えたりしてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、同じサンプリングタイミングにおける座標（ＸR，ＹR）と座標（ＸL，ＹL）を比較し、両座標間の距離に応じてバーの色のトーンを変えてもよい。例えば、両座標間の距離が大きければ色を濃くし、両座標間の距離が小さければ色を薄くすることができる。また、ＣＰＵ１７０は、バーを表示する代わりに、バーを表示しているエリアを淡い色で塗りつぶしてもよい。
【０２０８】
また、ＣＰＵ１７０は、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の差分面積（図４１においてバーが表示されているエリア）を求め、差分面積の大きさから左右の肺で換気能力がどの程度違うのかを例えば５段階にランク分けして被験者に報知してもよい。この場合、差分面積の代わりにバー（差分線）の総和を用いてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、図４２に示すように、サンプリングタイミングごとに座標（ＸR，ＹR）と座標（ＸL，ＹL）の中間座標を算出してこの位置にドットをプロットし、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の平均値を表示するようにしてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を並べて表示する場合に、例えば、右肺用のリサージュ図形の軌跡のうち左肺用のリサージュ図形の軌跡と異なる部分をより太い線で強調表示する一方、左肺用のリサージュ図形の軌跡のうち右肺用のリサージュ図形の軌跡と異なる部分をより太い線で強調表示してもよい。
【０２０９】
なお、右肺用のリサージュ図形や左肺用のリサージュ図形についても、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えることなどが可能であり、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンスＺaR（または第２生体電気インピーダンスＺaL）、他方の軸を第３生体電気インピーダンスＺｂとするリサージュ図形であればよい。また、図４０〜図４２には腹式呼吸の場合のリサージュ図形を示したが、胸式呼吸やドローイン呼吸の場合のリサージュ図形であってもよい。また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形のうち、いずれか一方のみを表示するようにしてもよい。例えば、被験者は、右肺について呼吸の訓練を行う場合、入力部１５０を操作して右肺用のリサージュ図形だけを表示するよう指示することができる。この場合、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示処理において、第１生体電気インピーダンスＺaRと第３生体電気インピーダンスＺｂを測定し、右肺用のリサージュ図形のみを生成して表示部１６０に表示する。
【０２１０】
＜３−３：表示位置のセンタリング＞
第１実施形態で説明した第１センタリング値Ｚａ０や第２センタリング値Ｚｂ０を使用してリサージュ図形の表示位置をセンタリングすることができる。以下、Ｘ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとするリサージュ図形の場合を例に説明を行う。
【０２１１】
まず、ＣＰＵ１７０は、図３６に示したリサージュ図形表示処理においてスムージング処理（ステップＳ８０４）を終えた後、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）のステップＳ５０〜ステップＳ７０までの処理を行い、第１センタリング値Ｚａ０と第２センタリング値Ｚｂ０を抽出する。なお、図２０からも明らかとなるように、第１センタリング値Ｚａ０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定波形の振幅基準レベルを示し、第２センタリング値Ｚｂ０は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定波形の振幅基準レベルを示す。
【０２１２】
また、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示処理のステップＳ８０５においてリサージュ図形の表示データを生成する場合に、図４３に示すように、第１センタリング値Ｚａ０と第２センタリング値Ｚｂ０によって定まるリサージュ図形上の座標Ｃ（Ｚｂ０，Ｚａ０）が、表示部１６０においてリサージュ図形を表示するリサージュ図形表示領域１６０Ａの中心に位置するように、リサージュ図形描画領域に描画されているリサージュ図形の作図位置を修正する。このようにすればリサージュ図形表示領域１６０Ａの中央にリサージュ図形を表示することができるので、リサージュ図形を見易くすることができる。
【０２１３】
なお、第１センタリング値Ｚａ０や第２センタリング値Ｚｂ０は、移動平均処理を行って得られる値であるので、サンプリングタイミングごとに表示位置のセンタリングを行っても、リサージュ図形の表示位置が短い時間間隔で急激に変化するといった問題は起こらない。但し、サンプリングタイミングごとにリサージュ図形の表示位置をセンタリングすると処理負荷が増大する。したがって、例えば、１呼吸ごとに、直前の１呼吸における第１センタリング値Ｚａ０の平均値と第２センタリング値Ｚｂ０の平均値を使用して、リサージュ図形の表示位置をセンタリングしてもよい。また、予め定められた測定区間（例えば２０秒）ごとに、直前の測定区間における第１センタリング値Ｚａ０の平均値と第２センタリング値Ｚｂ０の平均値を使用して、リサージュ図形の表示位置をセンタリングしてもよい。このようにリサージュ図形の表示位置をセンタリングするタイミングは、任意に定めることができる。
【０２１４】
また、Ｘ軸の表示レンジとＹ軸の表示レンジを調整することでリサージュ図形の表示位置をセンタリングすることもできる。この場合、ＣＰＵ１７０は、例えば１呼吸ごとに、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の最大値と最小値を検出し、両者を第１振幅値（最大値，最小値）として取得する。また、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値についても、１呼吸ごとに最大値と最小値を検出し、両者を第２振幅値（最大値，最小値）として取得する。この後、ＣＰＵ１７０は、第２振幅値を用いてＸ軸の表示レンジを調整する一方、第１振幅値を用いてＹ軸の表示レンジを調整する。
【０２１５】
例えば、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示領域１６０ＡのＸ軸方向の幅を１０としたとき、第２振幅値の最大値と最小値の差分が８〜９程度の大きさとなり、かつ第２振幅値の最大値と最小値がともにリサージュ図形表示領域１６０Ａ内に表示されるように、リサージュ図形描画領域に描画されているリサージュ図形のＸ軸方向の大きさや位置を調整する。同様に、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示領域１６０ＡのＹ軸方向の幅を１０としたとき、第１振幅値の最大値と最小値の差分が８〜９程度の大きさとなり、かつ第１振幅値の最大値と最小値がともにリサージュ図形表示領域１６０Ａ内に表示されるように、リサージュ図形描画領域に描画されているリサージュ図形のＹ軸方向の大きさや位置を調整する。
【０２１６】
このようにすれば、例えば図４４に示すように、リサージュ図形表示領域１６０Ａに対して丁度よい大きさでリサージュ図形を表示することができる。また、リサージュ図形表示領域１６０Ａの中央にリサージュ図形を表示することもできる。このためリサージュ図形を見易くすることができる。なお、２軸の表示レンジを調整するタイミングについても任意に定めることができる。但し、少なくとも１呼吸分の軌跡の全体がリサージュ図形表示領域１６０Ａに収まることが望ましいので、ＣＰＵ１７０は、１呼吸分以上の測定波形から第１振幅値と第２振幅値を取得するのがよい。
【０２１７】
ところで、ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を比較すると、図４５に示すように、両者の軌跡はともに右上がりの直線状になるが、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てたＸ軸方向に軌跡の位置がずれる。ここで、センタリングを頻繁に行うと、リサージュ図形が常にリサージュ図形表示領域１６０Ａの中央に表示されてしまうため、リサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができなくなってしまう。これを防ぐためには、Ｘ軸方向についてのセンタリングをあまり行わないようにすればよい。
【０２１８】
つまり、例えば、第１センタリング値Ｚａ０と第２センタリング値Ｚｂ０を使用してリサージュ図形の表示位置をセンタリングする場合であれば、第１センタリング値Ｚａ０に基づいてリサージュ図形のＹ軸方向のセンタリングを行う処理を第１センタリング処理とし、第２センタリング値Ｚｂ０に基づいてリサージュ図形のＸ軸方向のセンタリングを行う処理を第２センタリング処理としたとき、ＣＰＵ１７０は、第２センタリング処理を行う頻度を、第１センタリング処理を行う頻度よりも少なくすればよい。また、第１振幅値と第２振幅値を使用して表示位置をリサージュ図形のセンタリングする場合であれば、第１振幅値を用いてＹ軸の表示レンジを調整する処理を第１レンジ調整処理とし、第２振幅値を用いてＸ軸の表示レンジを調整する処理を第２レンジ調整処理としたとき、ＣＰＵ１７０は、第２レンジ調整処理を行う頻度を、第１レンジ調整処理を行う頻度よりも少なくすればよい。
【０２１９】
この場合、例えば、第１センタリング処理（または第１レンジ調整処理）は１呼吸ごとに行う一方、第２センタリング処理（または第２レンジ調整処理）は測定開始時などに１回だけ行って後は行わないようにすることができる。また、第１センタリング処理（または第１レンジ調整処理）は１呼吸ごとに行う一方、第２センタリング処理（または第２レンジ調整処理）は３０呼吸ごとに行うようにしてもよい。また、第１センタリング処理（または第１レンジ調整処理）は８秒ごとに行う一方、第２センタリング処理（または第２レンジ調整処理）は５分ごとに行うようにしてもよい。
【０２２０】
このように第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てたＸ軸方向についてのセンタリングをあまり行わないようにすれば、リサージュ図形の軌跡の形状が同じであっても、ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合では軌跡の表示位置がＸ軸方向にシフトすることになる。したがって、リサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができるようになる。また、第２センタリング処理や第２レンジ調整処理を行う頻度を少なくした分だけ生体測定装置１の消費電力を低減することができる。また、頻度が少ないとはいえ、第２センタリング処理や第２レンジ調整処理を行っているので、リサージュ図形表示領域１６０Ａの中央にリサージュ図形を表示したり、リサージュ図形表示領域１６０Ａに対して丁度よい大きさでリサージュ図形を表示したりすることができる。
【０２２１】
なお、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂは、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａに比べ、腕などの四肢の動きによるアーチファクトの影響を受けにくく、測定値の変動範囲が比較的安定している。このため第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てたＸ軸方向についてのセンタリングをそれほど頻繁に行わなくても、リサージュ図形がリサージュ図形表示領域１６０Ａ内に収まらない、などといった問題はほとんど起こらない。
【０２２２】
また、Ｘ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとし、Ｙ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとするリサージュ図形の場合であれば、Ｙ軸方向についての表示位置のセンタリングをあまり行わないようにすればよい。要は、互いに直交する２軸のうち、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向についてのセンタリングの頻度を、第１生体電気インピーダンスＺａを割り当てた軸方向についてのセンタリングの頻度よりも少なくすればよい。また、図４３や図４４には腹式呼吸の場合のリサージュ図形を示したが、胸式呼吸やドローイン呼吸の場合のリサージュ図形であってもよい。
【０２２３】
また、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａは、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂに比べ、その変動範囲が比較的大きいが、これは腕などの四肢の動きによるアーチファクトの影響が大きいためであり、これを無視してセンタリングの頻度を少なくしてもさほど問題にはならない。そこで、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向についてのセンタリングを行う頻度（例えば３０呼吸ごとや５分ごと）で、第１生体電気インピーダンスＺａを割り当てた軸方向についてのセンタリングを行うようにしてもよい。つまり、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向と、第１生体電気インピーダンスＺａを割り当てた軸方向とでセンタリングを行う頻度を同じにし、センタリングを行う時間間隔を３０呼吸ごとや５分ごとなどに広げてもよい。
【０２２４】
＜３−４：軌跡表示処理＞
図３４や図３５に示したように複数回の呼吸の様子を連続して示すリサージュ図形の場合、軌跡の表示態様が同じであると最新の１呼吸分の軌跡が把握しづらい。そこで、最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とでリサージュ図形の軌跡の表示態様を変えてもよい。
【０２２５】
例えば、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形の表示データを生成する場合に、図４６に示すように、最新の１呼吸の軌跡の色を濃くし、それ以外の過去の呼吸の軌跡の色を薄くすることができる。また、ＣＰＵ１７０は、最新の１呼吸の軌跡を実線にし、それ以外の過去の呼吸の軌跡を点線にしてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とで軌跡の色を変えてもよい。例えば、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａや第２生体電気インピーダンスＺｂの測定波形に基づいて新たな１呼吸が始まったか否かを判定し、新たな１呼吸が始まると、新たに始まった呼吸についての軌跡の色を赤にし、前回の呼吸の軌跡の色を赤から青に変更する。
【０２２６】
なお、ＣＰＵ１７０は、経過時間に応じてリサージュ図形の軌跡の表示態様を変えてもよい。例えば、経過時間が増えるほど軌跡の色が薄くなるようにすれば、新しい軌跡ほど色が濃いので、最新の１呼吸分の軌跡など、新しい軌跡を容易に把握することができる。また、リサージュ図形は、図４６に示したものに限らず、例えば、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えたものや、直交した状態を保ったままＸ軸とＹ軸を任意の角度だけ回転させたものであってもよい。また、図４６には腹式呼吸の場合のリサージュ図形を示したが、胸式呼吸やドローイン呼吸の場合のリサージュ図形であってもよい。
【０２２７】
＜３−５：アシスト表示＞
図４７に示すように、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形ＭＬに対し、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形ＴＬを重ねて表示してもよい。以下、この章では、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形を実測リサージュ図形ＭＬと表記し、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形を目標リサージュ図形ＴＬと表記する。
【０２２８】
目標リサージュ図形ＴＬは、例えば、被験者の直前の１呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬなど、被験者の過去の実測リサージュ図形ＭＬを加工して生成することができる。例えば、被験者が胸式呼吸やドローイン呼吸の訓練を行っている場合、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬ（右上がりの直線状の軌跡）の大きさを１．１倍など所定の倍率で拡大し、これを目標リサージュ図形ＴＬの表示データとすることができる。また、被験者が腹式呼吸の訓練を行っている場合、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬ（屈曲した形状の軌跡）の大きさを所定の倍率で拡大したり、屈曲角度ＡＧの大きさを調整したりして、目標リサージュ図形ＴＬの表示データを生成することができる。
【０２２９】
また、ＣＰＵ１７０は、目標リサージュ図形ＴＬをリサージュ図形表示領域１６０Ａに表示する一方、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値に基づいて被験者の現在の呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬの表示データを生成し、これを目標リサージュ図形ＴＬと重ねてリサージュ図形表示領域１６０Ａに表示する。このようにすれば、被験者は、現在の自分の呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬと、目標とする呼吸の様子を示す目標リサージュ図形ＴＬとを見比べながら、呼吸の訓練を行うことができる。また、被験者は、実測リサージュ図形ＭＬの軌跡が目標リサージュ図形ＴＬの軌跡と一致するように意識して呼吸を行うことで、目標とする呼吸を体得することができる。
【０２３０】
また、ＣＰＵ１７０は、過去の実測リサージュ図形ＭＬを加工して目標リサージュ図形ＴＬを生成するのではなく、被験者に行わせたい呼吸の種別（胸式呼吸、腹式呼吸、ドローイン呼吸など）やその大きさに応じた目標リサージュ図形ＴＬを生成することもできる。例えば、呼吸を訓練するための訓練メニューとして、小程度の大きさの胸式呼吸を１回行った後、中程度の大きさの腹式呼吸を１回行うことが定められている場合、ＣＰＵ１７０は、小程度の大きさの胸式呼吸に対応する目標リサージュ図形ＴＬを生成してこれを表示し、被験者が最初の１呼吸を終えて次の１呼吸を行う前に、中程度の大きさの腹式呼吸に対応する目標リサージュ図形ＴＬを生成してこれを表示する。なお、目標リサージュ図形ＴＬを表示するタイミングを制御すれば、被験者の呼吸のリズムを指導することもできる。このように目標リサージュ図形ＴＬを用いて被験者の呼吸を指導するアシスト表示を行えば、被験者に対し、呼吸の種別やその大きさ、呼吸のリズムなどを効果的に指導することができる。
【０２３１】
なお、ＣＰＵ１７０は、実測リサージュ図形ＭＬと目標リサージュ図形ＴＬとで軌跡の表示態様（例えば色や線種など）を変え、両者を容易に見分けられるようにしてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、図４８に示すように、実測リサージュ図形ＭＬの軌跡と目標リサージュ図形ＴＬの軌跡とで相違する部分にバーを表示し、両者の差異を強調表示してもよい。また、ＣＰＵ１７０は、実測リサージュ図形ＭＬと目標リサージュ図形ＴＬの差分面積（図４８においてバーが表示されているエリア）を求め、差分面積の大きさから両者がどの程度違うのかを例えば５段階にランク分けして被験者に報知してもよい。この場合、差分面積の代わりにバー（差分線）の総和を用いてもよい。
【０２３２】
また、必ずしも実測リサージュ図形ＭＬと目標リサージュ図形ＴＬを重ねて表示する必要はなく、両者を並べて表示してもよい。また、実測リサージュ図形ＭＬや目標リサージュ図形ＴＬは、図４７や図４８に示したものに限らず、例えば、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えたものや、直交した状態を保ったままＸ軸とＹ軸を任意の角度だけ回転させたものであってもよい。
【０２３３】
＜３−６：肺の換気能力の良否判定＞
リサージュ図形の軌跡の傾斜角から肺の換気能力の良否を判定することができる。例えば図４９に示すように胸式呼吸の場合、ＣＰＵ１７０は、１呼吸分の軌跡（サンプリングタイミングごとに得られる第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値によって定まるＸＹ座標値）から、最小二乗法などによって近似直線ＬＮを求める。次に、ＣＰＵ１７０は、近似直線ＬＮとＸ軸とのなす角αを算出し、これをリサージュ図形の軌跡の傾斜角αとする。
【０２３４】
図４９に示すように、Ｘ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂ、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとした場合、肺の換気能力が高いほど１呼吸分の軌跡を示す楕円が立ってくる（傾斜角αが大きくなり９０度に近くなる）。逆に、肺の換気能力が低いほど１呼吸分の軌跡を示す楕円が寝てくる（傾斜角αが小さくなり０度に近くなる）。したがって、ＣＰＵ１７０は、傾斜角αを予め定められた基準傾斜角βと比較し、傾斜角αが基準傾斜角β以上の場合は肺の換気能力が良いと判定し、傾斜角αが基準傾斜角βよりも小さい場合は肺の換気能力が悪いと判定することができる。なお、基準傾斜角βは、肺の換気能力の良否を判定するための閾値であり、予め多数の被験者から採取した１呼吸分の軌跡の傾斜角に基づいてその値を定めることができる。また、基準傾斜角βの値は第１記憶部１２０に記憶されている。
【０２３５】
以上のようにすれば肺の換気能力の良否をリサージュ図形の軌跡から簡単に判定することができる。なお、立位、座位、仰臥位など、測定時の姿勢によって１呼吸分の軌跡の傾斜角は異なる。したがって、基準傾斜角βの値は、測定時の姿勢と対応付けて第１記憶部１２０に複数記憶されていてもよい。この場合、例えば、入力部１５０から測定時の姿勢を入力するようにして、入力された姿勢に対応する基準傾斜角βの値を第１記憶部１２０から読み出して使用すればよい。また、第１記憶部１２０に記憶されている基準傾斜角βを標準値とし、この標準値を、事前に入力された身長、年齢、性別（図５のステップＳ１）や、事前に測定した体重（図５のステップＳ２）などを用いた演算によって補正してもよい。
【０２３６】
また、図５０に示すように、座標変換処理によって基準傾斜角βを示す直線が垂直になるようにリサージュ図形を回転させた場合、１呼吸分の軌跡を示す楕円が、垂直方向と同じか垂直方向よりも左側に傾いている場合は肺の換気能力が良く、垂直方向よりも右側に傾いている場合は肺の換気能力が悪いと判定することができる。また、図５１に示すように腹式呼吸の場合は、1呼吸分の軌跡のうち図中実線で示す楕円で囲んだ部分について近似直線ＬＮを求めることで、胸式呼吸の場合と同じように肺の換気能力の良否を判定することができる。また、ドローイン呼吸の場合は、胸式呼吸の場合と同じようにして肺の換気能力の良否を判定することができる。
【０２３７】
また、換気能力の良否判定に用いるリサージュ図形の軌跡は、必ずしも１呼吸分の軌跡に限らず、２呼吸分の軌跡や半呼吸分の軌跡であってもよい。また、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えたリサージュ図形や、直交した状態を保ったままＸ軸とＹ軸を任意の角度だけ回転させたリサージュ図形などであっても、軌跡の傾斜角から肺の換気能力の良否を判定することができる。また、第１記憶部１２０に記憶されている基準傾斜角βの値を任意の値に設定し、被験者の肺の換気能力が予め定められた基準能力値よりも高いか否かを判定してもよい。
【０２３８】
＜３−７：呼吸深度グラフの時間軸圧縮表示＞
ＣＰＵ１７０は、第１実施形態で説明した呼吸深度抽出処理（図２７）を行うことで、１呼吸ごとに呼吸の深さを示す呼吸深度（呼吸レベル）を抽出することができる。つまり、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値に基づいて、１呼吸ごとに呼吸深度を抽出することができる。また、ＣＰＵ１７０は、抽出した呼吸深度に対し、第１実施形態で説明した呼吸深度の正規化処理（図２８：ステップＳ６０１）を行った後、呼吸深度の時間変化を示すグラフ（以降、呼吸深度グラフ）を生成して、これを表示部１６０に表示することができる。例えば呼吸深度グラフは図５２（Ａ）のようになる。
【０２３９】
ところで、被験者は、訓練によって呼吸の大きさ（深さ）がどのように変化したのかを把握するため呼吸深度グラフを参照する。この際、呼吸の大きさの変化を把握する上で特に重要になるのは、直近の呼吸の大きさである。呼吸の訓練時間は１回あたり１０分〜数十分と比較的長い時間になることが多いので、測定開始時から現在に到るまでのグラフ全体を表示部１６０に表示しようとすると、グラフを時間軸方向に圧縮しなければならない。この際、グラフ全体を均一に圧縮すると、測定区間全体に亘って一律に時間分解能が下がってしまうため、直近の呼吸の大きさについて詳細を把握しづらくなる。
【０２４０】
そこで、ＣＰＵ１７０は、呼吸深度グラフの表示データを生成する場合に、グラフの時間軸を非線形に圧縮し、任意の時間幅を１区間としたとき、少なくとも直近の１区間と測定開始時の１区間とで時間軸のレンジが異なり、直近の１区間の方が測定開始時の１区間よりも時間分解能が高くなるようにする。例えば、ＣＰＵ１７０は、図５２（Ｂ）に示すように時間軸を対数目盛にすることで（片対数グラフ化）、直近の測定区間ほど時間分解能を高くすることができる。また、ＣＰＵ１７０は、図５２（Ｃ）に示すように、測定開始時から現在に到る測定区間全体を３つの区間１〜３に分割し、直近の区間１が最も時間分解能が高くなるように時間軸のレンジを区間ごとに変えることができる。このようにすれば、呼吸深度グラフを時間軸方向に圧縮して表示しても、直近の呼吸の大きさについて詳細を容易に把握することができる。
【０２４１】
なお、以上説明した第３実施形態において、右肺用や左肺用のリサージュ図形についても、表示位置のセンタリングや、軌跡表示処理、アシスト表示、肺の換気能力の良否判定を行うことができる。また、ＣＰＵ１７０は、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）のステップＳ１０〜ステップＳ７０までの処理を行って第１相対値ΔＺａと第２相対値ΔＺｂを算出し、第１相対値ΔＺａと第２相対値ΔＺｂを用いてリサージュ図形の表示データを生成してもよい。つまり、ＣＰＵ１７０は、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１相対値ΔＺａとし、他方の軸を第２相対値ΔＺｂとするリサージュ図形の表示データを生成してもよい。
【０２４２】
また、本実施形態と第１，第２実施形態を適宜組み合わせることができる。例えば、生体測定装置１は、リサージュ図形を表示するとともに被験者の呼吸が胸式呼吸か腹式呼吸かを判別して報知してもよい。また、生体測定装置１は、リサージュ図形を表示するとともに図２６に示したバーグラフBG1，BG2を表示してもよい。また、生体測定装置１は、リサージュ図形を表示するとともに被験者の呼吸が胸式呼吸か腹式呼吸かドローイン呼吸かを判別して報知してもよい。
【０２４３】
＜４．変形例＞
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうち２以上の変形例を組み合わせることもできる。
【０２４４】
（１）変形例１
ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸を指導するためのアシスト報知を行うこともできる。例えば吸気・呼気のリズムおよびパターンと、必要な呼吸の深さとを、図５３に示す第３バーグラフBG3の形で表示部１６０に表示する態様であってもよい。図５３に示すように、第３バーグラフBG3で表示可能な段階数は「６」であり、吸気側に３段階、呼気側に３段階に振り分けられている。ここでは、表示される段階数が多いほど、必要な呼吸の深さも大きくなる。例えば吸気側の表示段階数が「１」である場合、つまりは、吸気側の１段階目のみが着色表示される場合は、被験者に対して小程度の吸気を行うべきであることを報知するものである。また、吸気側の表示段階数が「２」である場合、つまりは、吸気側の１段階目および２段階目が着色表示される場合は、被験者に対して中程度の吸気を行うべきであることを報知するものである。さらに、吸気側の表示段階数が「３」である場合、つまりは、吸気側の１段階目〜３段階目までが着色表示される場合は、被験者に対して大程度の吸気を行うべきであることを報知するものである。
【０２４５】
一方、呼気側の表示段階数が「１」である場合、つまりは、呼気側の１段階目のみが着色表示される場合は、被験者に対して小程度の呼気を行うべきであることを報知するものである。また、呼気側の表示段階数が「２」である場合、つまりは、呼気側の１段階目および２段階目が着色表示される場合は、被験者に対して中程度の呼気を行うべきであることを報知するものである。さらに、呼気側の表示段階数が「３」である場合、つまりは、呼気側の１段階目〜３段階目までが着色表示される場合は、被験者に対して大程度の呼気を行うべきであることを報知するものである。
【０２４６】
例えば、被験者に対して、中程度の吸気を２回行った後、中程度の呼気を２回行うようにアシスト報知する場合は、第３バーグラフBG3の表示は図５４のように変化するという具合である。ここで、１回の呼吸に要する時間を２秒とすれば、４秒間で、２回の呼気および２回の吸気を、それぞれ指定の呼吸レベルで行うように指導していることに相当する。なお、これは一例であり、様々なアシスト情報（吸気・呼気のリズム、パターンおよび大きさ）を報知することが可能である。例えば被験者の呼吸を腹式呼吸に導くためのアシスト情報を報知することもできる。また、第３バーグラフBG3による表示の代わりに、音声によるアシスト報知を行う態様であってもよいし、両者を組み合わせる態様であってもよい。
【０２４７】
上述したようなアシスト報知を行うことで、被験者が、呼吸のリズム、パターン、深さを意識した呼吸を行うように導くことができる。また、被験者は、前述の第１バーグラフBG1および第２バーグラフBG2の表示を見ることで、自分の現状の呼吸の状態を確認できる。言い換えれば、第１バーグラフBG1および第２バーグラフBG2の表示を、呼吸法トレーニングのためのバイオフィードバック情報として活用できる。
【０２４８】
（２）変形例２
図５５に示すように呼吸の大きさを示す肺の模式図を表示部１６０に表示してもよい。この場合、呼吸が大きくなるにつれ肺の色つき部分の面積が拡大し、呼吸が小さくなるにつれ肺の色つき部分の面積が減少する。これは測定結果に基づいて表示してもよいし、呼吸の指導情報として表示してもよい。
また、人や動物などのアニメーション画像を表示して呼吸の種別とその大きさを報知してもよい。例えば、小さな胸式呼吸の場合は、胸部が小さく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示し、大きな胸式呼吸の場合は、胸部が大きく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示する。また、小さな腹式呼吸の場合は、腹部が小さく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示し、大きな腹式呼吸の場合は、腹部が大きく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示する。また、小さなドローイン呼吸の場合は、腹部が小さく凹んだ状態で、胸部も小さく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示し、大きなドローイン呼吸の場合は、腹部が大きく凹んだ状態で、胸部も大きく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示する。このようなアニメーション画像についても測定結果に基づいて表示してもよいし、呼吸の指導情報として表示してもよい。
以上のようにすれば被験者に対してよりわかりやすく測定結果や指導情報を報知することができる。
【０２４９】
（３）変形例３
上述の各実施形態では、電流電極および電圧電極の一例として、両手両足を電極の接点とする四肢誘導八電極法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、耳電極との四肢誘導法とを組み合わせて、体幹上部の生体電気インピーダンスを測定してもよい。
この場合には、耳電極を用いることによって、体幹上部の生体電気インピーダンスの測定について両腕計測ではなく片腕計測が可能となる。なお、耳電極を用いる場合には、イヤホンやヘッドホンに耳電極を組み込むことによって、音声等の音報知・音刺激との組み合わせが効果的である。
また、上述した各実施形態では、立位での計測であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、便座での生体電気インピーダンスを計測するようにしてもよい。この場合には、便座や手摺に電極確保することができる。さらに、ポケッタブルやウェアラブルでのリラクゼーション姿勢(椅子座位等)で生体電気インピーダンスを計測するようにしてもよい。この場合には、マッサージチェアー等の手摺と足置き等に電極確保することができる。
さらに、入浴中の呼吸計測も可能である。この場合には、浴槽手摺部と浴槽底の御尻や足裏接触側面部に電極を設ける。浴槽内のお湯よりも、体幹の方が、生理食塩水でできているので電流通電が支配的になる。よって、入浴中にリラックスした状態で呼吸法のトレーニングを行うことができる。
くわえて、上述した各実施形態の生体測定装置１に、血圧計の腕帯と手で握る等で接触させる血圧計を付加し、血圧計に電極配置して呼吸変化や腕の筋の緊張具合を血圧測定時の補正情報として活用してもよい。
また、被験者がリラックスした状態で呼吸の測定や呼吸の訓練を行えることが望ましい。したがって、呼吸の測定中や呼吸の訓練中に、のどかな風景の映像を表示したり、心のやすらぐ音楽や鳥の鳴き声、滝の音などを流したり、呼吸の測定や呼吸の訓練を行う場所の温度や湿度を調整したりすることも重要である。また、呼吸法の訓練ビデオを付加して訓練効率を高めてもよい。
【０２５０】
（４）変形例４
上述の各実施形態では、ＣＰＵ１７０は、右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、右上肢の生体電気インピーダンスを測定しているが、これに限らず、肺の上部を含み、腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａの測定方法は任意である。例えば右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、左足用の電圧電極Ｙ１と左手用の電圧電極Ｙ３との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、左上肢の生体電気インピーダンスを測定し、それを第１生体電気インピーダンスＺａとして採用してもよい。
また、上述の各実施形態では、ＣＰＵ１７０は、左足と右手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、左手用の電圧電極Ｙ３と右足用の電圧電極Ｙ２との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定しているが、これに限らず、肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの測定方法は任意である。例えば右足と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、右手用の電圧電極Ｙ４と左足用の電圧電極Ｙ１との間で電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹中部を斜めに横切る生体電気インピーダンスを測定し、それを第２生体電気インピーダンスＺｂとして採用してもよい。
【０２５１】
また、四肢誘導八電極法を利用せず、被験者の体幹部に電流電極と電圧電極を直接貼り付けて、被験者の肺を含み腹部を含まない体幹上部の生体電気インピーダンスや、被験者の右肺を含み腹部を含まない体幹上部右側の生体電気インピーダンス、被験者の左肺を含み腹部を含まない体幹上部左側の生体電気インピーダンス、被験者の腹部を含む体幹中部の生体電気インピーダンスを測定してもよい。
【０２５２】
また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示するため、第１〜第３生体電気インピーダンスＺaR，ＺaL，Ｚｂを測定する場合、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａとして第１生体電気インピーダンスＺaRまたは第２生体電気インピーダンスＺaLを使用し、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂとして第３生体電気インピーダンスＺｂを使用して呼吸解析処理（第１実施形態）を行うことで、右肺または左肺を対象として被験者の呼吸の種別を判別することができる。同様に、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａとして第１生体電気インピーダンスＺaRまたは第２生体電気インピーダンスＺaLを使用し、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂとして第３生体電気インピーダンスＺｂを使用して呼吸深度抽出処理と呼吸レベル表示処理（第１実施形態）を行うことで、右肺または左肺を対象として第１バーグラフBG1や第２バーグラフBG2を表示することができる。
【０２５３】
（５）変形例５
上述の呼吸レベル表示処理において、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における呼吸深度ΔＺａｐ−ｐを、当該１呼吸における第２センタリング値Ｚｂ０で割った後に１００を乗じて求めた値を、呼吸深度の正規化値％ΔＺａ（＝（ΔＺａｐ−ｐ／Ｚｂ０）×１００）として採用しているが、これに限らず、呼吸深度ΔＺａｐ−ｐの正規化方法は任意である。要するに、呼吸深度ΔＺａｐ−ｐの値を、被験者間における体格等の個人差の影響を取り除いた値に補正するものであればよい。例えば骨格筋量（骨格筋の発達具合）を示す指標をＭＶ、被験者の身長や生体電気インピーダンスの測定区間の長さを示す指標をＨ、身体骨格筋の発達に有用な部位の生体電気インピーダンスをＺｘと表記すると、ＭＶ∝Ｈ２／Ｚｘという関係が成り立つので、第２センタリング値Ｚｂ０の代わりに、Ｈ２／Ｚｘを用いて呼吸深度ΔＺａｐ−ｐを正規化してもよい。また、上述の指標ＭＶの推定には、重回帰分析による多変量項として性別や年齢や体重などを含めることで、精度向上を図ることができる。
【０２５４】
（６）変形例６
例えば、ゲーム機を用いたシステムに本発明を適用することができる。
図５６は、家庭用のゲーム機３００を用いた生体測定システム５の構成を示す図である。同図に示すように生体測定システム５は、生体情報入力装置２００’と、ゲーム機３００と、コントローラ３５０と、モニタ４００を備える。また、ゲーム機３００のディスクスロットには光ディスク５００が挿入される。
【０２５５】
生体情報入力装置２００’は、被験者を載せる載台２０’と、左手用の電極部３０Ｌと、右手用の電極部３０Ｒを備える。この生体情報入力装置２００’は、基本的に図１に示した生体電気インピーダンス測定部２００と同様の構成を有し、これに体重計を加えた構成となっている。また、生体情報入力装置２００’は、通信ケーブルによってコントローラ３５０と接続されており、被験者の各部位の生体電気インピーダンスや体重を測定し、これらの生体情報をコントローラ３５０を介してゲーム機３００に供給する。
【０２５６】
コントローラ３５０は、操作情報などを入力する入力装置である。コントローラ３５０は、Bluetooth（登録商標）などの無線通信によってゲーム機３００と通信を行い、被験者が入力した操作情報や、生体情報入力装置２００’から出力された生体情報をゲーム機３００に送信する。例えば、身長、年齢、性別などの情報もコントローラ３５０を操作して入力することができる。モニタ４００は、例えばテレビジョン受像機であり、通信ケーブルによってゲーム機３００と接続されている。光ディスク５００には、上述した第１〜第３実施形態や変形例（１）〜（５）で説明した各種の処理を制御するためのプログラムやデータが記憶されている。
【０２５７】
なお、同図には、生体情報入力装置２００’で測定された生体情報がコントローラ３５０を経由してゲーム機３００に供給される場合を例示したが、生体情報入力装置２００’は、生体情報を無線通信によってゲーム機３００に直接供給してもよい。この場合、生体情報入力装置２００’は、ゲーム機３００と無線通信を行うための無線通信モジュールを備える。また、生体情報入力装置２００’は、生体情報を有線通信によってゲーム機３００に直接供給してもよい。この場合は、生体情報入力装置２００’とゲーム機３００を通信ケーブルで直接接続すればよい。また、左手用の電極部３０Ｌの代わりに、電流電極Ｘ３と電圧電極Ｙ３を設けた左手用のコントローラ３５０を備える一方、右手用の電極部３０Ｒの代わりに、電流電極Ｘ４と電圧電極Ｙ４を設けた右手用のコントローラ３５０を備えてもよい。
【０２５８】
図５７は、ゲーム機３００の構成を示すブロック図である。
同図に示すようにゲーム機３００は、ＲＯＭ３０１と、ＲＡＭ３０２と、ハードディスク３０３と、ディスクドライブ３１０と、無線通信モジュール３２０と、画像処理部３３０と、音声処理部３４０と、ＣＰＵ３６０を備える。ＲＯＭ３０１には、ゲーム機３００の基本制御を司るプログラムなどが記憶されている。ＲＡＭ３０２は、ＣＰＵ３６０のワークエリアとして用いられる。ハードディスク３０３には、例えば後述する訓練メニュー管理テーブルＴＢＬ（図５８）など、光ディスク５００から読み出されたプログラムやデータなどが記憶される。ディスクドライブ３１０は、光ディスク５００からプログラムやデータを読み出す。なお、プログラムやデータは、光ディスク５００などの記録媒体によってゲーム機３００に提供されるだけでなく、通信網を介してサーバなどからダウンロードされてもよい。この場合、ゲーム機３００はネットワーク通信モジュールを備える。
【０２５９】
無線通信モジュール３２０は、コントローラ３５０との間で行われる無線通信を制御する。なお、無線通信モジュール３２０は、生体情報入力装置２００’が測定した生体情報をゲーム機３００に入力するための入力部である。画像処理部３３０は、画像データを生成してモニタ４００に出力する。音声処理部３４０は、効果音や音声などのオーディオデータを生成してモニタ４００（スピーカ）に出力する。ＣＰＵ３６０は、ＲＯＭ３０１やハードディスク３０３などに記憶されている各種のプログラムを実行することでゲーム機３００の全体を制御する。例えば、ＣＰＵ３６０は、無線通信モジュール３２０を制御し、コントローラ３５０を介して生体情報入力装置２００’と通信を行うことができる。また、ＣＰＵ３６０は、生体情報入力装置２００’に対し、電流電極Ｘ１〜Ｘ４や電圧電極Ｙ１〜Ｙ４の切り換え、生体電気インピーダンスの測定、体重の測定などを指示することができる。
【０２６０】
また、ＣＰＵ３６０は、例えば、第１実施形態で説明した呼吸解析処理を行い、被験者の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのかを判別することができる。また、ＣＰＵ３６０は、第１実施形態で説明した呼吸深度抽出処理や呼吸レベル表示処理を行い、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1や、腹式レベルを示す第２バーグラフBG2をモニタ４００に表示することができる。また、ＣＰＵ３６０は、第２実施形態で説明した吸種別判別処理を行い、被験者の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのかドローイン呼吸なのかを判別することができる。また、ＣＰＵ３６０は、第３実施形態で説明したリサージュ図形表示処理を行い、リサージュ図形をモニタ４００に表示することができる。また、ＣＰＵ３６０は、バーグラフBG1〜BG3、リサージュ図形、肺の模式図などを利用して被験者の呼吸を訓練するための処理を行うことができる。このようにＣＰＵ３６０は、上述した第１〜第３実施形態や変形例（１）〜（５）で説明した各種の処理を行うことが可能である。
【０２６１】
図５８は、訓練メニュー管理テーブルＴＢＬのデータ構成を示す図である。
訓練メニュー管理テーブルＴＢＬは、被験者が自分の呼吸の能力に見合った訓練メニューで呼吸の訓練を行えるようにするためのものである。訓練メニュー管理テーブルＴＢＬには、呼吸の能力に応じて定められた階級（ランク）ごとに、呼吸を訓練するための訓練メニューと、この階級をクリアして次の階級に進むためのクリア条件が記憶されている。例えば、同図に示す例では、ランク１〜ランク５までの５つの階級が設けられている。また、１階級ごとに２０個の訓練メニューが用意されている。
【０２６２】
例えば、訓練メニューの具体例として、胸式呼吸や腹式呼吸をマスターするための訓練、胸式呼吸と腹式呼吸を組み合わせた完全呼吸をマスターするための訓練、ドローイン呼吸をマスターするための訓練、腹式呼吸や完全呼吸によって肺の換気能力を高める訓練、左右の肺ごとに換気能力を高める訓練、ドローイン呼吸によって呼吸機能や運動機能を高める訓練、ヨガなどで用いられる様々なポーズを使用して呼吸筋に負荷を与えながら各種の呼吸を行って呼吸機能や運動機能を強化する訓練などを例示することができる。
【０２６３】
なお、完全呼吸とは、腹部と胸部と肩甲部を使って肺の換気能力を最大限に活用しながら呼息と吸息を行う呼吸法である。完全呼吸を行う場合、例えば、吸息時には、まず腹を膨らませながら息を吸い、次に胸を前に突き出す感じで胸郭を広げながら息を吸い、最後に肩を上げながら息を吸っていく。これにより横隔膜が最大限に開いた状態になる。また、呼息時には、その逆で、まず肩を下げながら息を吐き、次に広げた胸郭を元に戻しながら息を吐き、最後に腹を凹ませながら息を吐いていく。
【０２６４】
また、訓練メニューには、例えば、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形（または被験者の呼吸の様子を示すバーグラフBG1，BG2や肺の模式図）を使用し、被験者が自分の呼吸の様子を確認しながら訓練を行えるようにするもの、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形（または目標とする呼吸の様子を示すバーグラフBG3や肺の模式図）を使用し、被験者が目標とする呼吸の様子を確認しながら訓練を行えるようにするもの、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形（または被験者の呼吸の様子を示すバーグラフBG1，BG2や肺の模式図）と、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形（または目標とする呼吸の様子を示すバーグラフBG3や肺の模式図）の両方を使用し、被験者が自分の呼吸の様子と目標とする呼吸の様子を見比べながら訓練を行えるようにするものなどが含まれる。
【０２６５】
また、クリア条件の具体例として、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさが予め定められた基準値以上であること、肺の換気能力が予め定められた基準値以上であること、ドローイン呼吸ができること、腹式レベルが所定レベル以上であること、２０個の訓練メニューを全て訓練し終えたことなどを例示することができる。なお、訓練メニュー管理テーブルＴＢＬにおいて階級は２つ以上であればよいし、訓練メニューについても１階級ごとに１つ以上あればよい。また、階級分けや訓練内容の具体例として以下を例示することができる。
【０２６６】
［ランク１／中高度呼吸器疾患患者向けトレーニング］
基本的な胸郭部呼吸運動を司る胸部呼吸筋を胸式呼吸によって鍛え、呼吸器疾患によって低下した呼吸機能を回復させるためのリハビリ用トレーニング。
［ランク２／軽度呼吸器疾患患者向けトレーニング］
横隔膜などの腹部呼吸筋を腹式呼吸によって鍛え、呼吸器疾患によって低下した呼吸機能を回復させるためのリハビリ用トレーニング。
［ランク３／健常者向け標準トレーニング］
胸式呼吸と腹式呼吸を組み合わせた完全呼吸によって胸部呼吸筋と腹部呼吸筋の両方を鍛え、呼吸機能の更なる向上や、喫煙、生活習慣病、運動不足、加齢などで低下した呼吸機能の改善を図るためのトレーニング。
［ランク４／軽度負荷トレーニング］
ドローイン呼吸によって体幹部のインナーマッスル（例えば腹横筋や脊柱起立筋など）を鍛え、呼吸機能の向上の他、腰痛予防や運動機能を高めるためのトレーニング。
［ランク５／アスリート向け中高度負荷トレーニング］
例えばヨガで用いられるポーズなど呼吸筋に負荷を与える姿勢とドローイン呼吸を組み合わせて運動機能を強化するためのトレーニング。
【０２６７】
なお、ランク１，２として挙げた呼吸器疾患の患者向けトレーニングは、あくまで治療施設での医療指導の遵守が大前提である。また、疾患のレベルにもよるが、基本的には横隔膜がある程度機能し、呼吸を訓練することで呼吸機能の改善が期待できる者を対象者としている。また、ランク１〜５に対し、口をすぼめながら呼吸をするといった負荷を組み合わせることもできる。また、呼吸法とポーズの組み合わせ方やトレーニングの時間配分などは、適宜任意に定めることができる。
【０２６８】
図５９は、呼吸訓練管理処理の処理内容を示すフローチャートである。
同図に示す呼吸訓練管理処理は、例えば、被験者が本システム５を利用して呼吸の訓練を始める場合にＣＰＵ３６０によって実行される。ＣＰＵ３６０は、呼吸訓練管理処理を開始すると、まず、被験者の呼吸の能力を検出する処理を行う（ステップＳ９０１）。例えば、ＣＰＵ３６０は、胸式呼吸や腹式呼吸を行うよう被験者に指示するメッセージを報知するとともに、第１実施形態で説明した呼吸解析処理や呼吸深度抽出処理、あるいは第３実施形態で説明したリサージュ図形表示処理や肺の換気能力の良否判定を行う。これにより、ＣＰＵ３６０は、例えば、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさ、肺の換気能力、腹式レベルなどを被験者の呼吸の能力として検出する。
【０２６９】
なお、被験者の呼吸の能力を通常時の呼吸から検出するため、呼吸の測定を行っていることを被験者に報知せずにステップＳ９０１に示す処理を行ってもよい。また、ステップＳ９０１では、第１生体電気インピーダンスＺａと第２生体電気インピーダンスＺｂを測定して被験者の呼吸の能力を検出してもよいし、第１〜第３生体電気インピーダンスＺaR，ＺaL，Ｚｂを測定して被験者の呼吸の能力を検出してもよい。
【０２７０】
次に、ＣＰＵ３６０は、訓練メニュー管理テーブルＴＢＬを参照し、ステップＳ９０１で検出した被験者の呼吸の能力に応じた階級を特定する（ステップＳ９０２）。また、ＣＰＵ３６０は、特定した階級に対応する訓練メニューを訓練メニュー管理テーブルＴＢＬから選択する（ステップＳ９０３）。例えば、被験者の階級がランク３であった場合、ＣＰＵ３６０は、図５８に示す訓練メニュー管理テーブルＴＢＬを参照し、メニュー４１〜メニュー６０を選択する。
【０２７１】
この後、ＣＰＵ３６０は、ステップＳ９０３で選択した訓練メニューを使用して、被験者の呼吸を訓練するための処理を行う（ステップＳ９０４）。例えば、被験者の階級がランク３であった場合、ＣＰＵ３６０は、メニュー４１〜メニュー６０を使用して呼吸を訓練するための処理を行う。また、ランク３が上述した健常者向けの標準トレーニングであった場合、ＣＰＵ３６０は、訓練メニューに基づいて、胸式呼吸と腹式呼吸を組み合わせた完全呼吸をマスターするための訓練や、完全呼吸によって肺の換気能力を高める訓練を行う。また、ＣＰＵ３６０は、例えば、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形（または被験者の呼吸の様子を示すバーグラフBG1，BG2や肺の模式図）をモニタ４００に表示し、被験者が自分の呼吸の様子を確認しながら訓練を行えるようにすることができる。また、ＣＰＵ３６０は、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形（または目標とする呼吸の様子を示すバーグラフBG3や肺の模式図）をモニタ４００に表示し、被験者が目標とする呼吸の様子を確認しながら訓練を行えるようにすることができる。また、ＣＰＵ３６０は、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形（または被験者の呼吸の様子を示すバーグラフBG1，BG2や肺の模式図）と、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形（または目標とする呼吸の様子を示すバーグラフBG3や肺の模式図）の両方をモニタ４００に表示し、被験者が自分の呼吸の様子と目標とする呼吸の様子を見比べながら訓練を行えるようにすることができる。
【０２７２】
この後、ＣＰＵ３６０は、被験者の現在の階級に対応するクリア条件を訓練メニュー管理テーブルＴＢＬから読み出し、クリア条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ９０５）。例えば、被験者の現在の階級がランク３であった場合、ＣＰＵ３６０は、図５８に示す訓練メニュー管理テーブルＴＢＬから条件Ｃを読み出し、この条件Ｃが成立しているか否かを判定する。
【０２７３】
例えば、条件Ｃが「腹式呼吸の大きさが予め定められた基準値以上」であった場合、ＣＰＵ３６０は、第１実施形態で説明した呼吸解析処理や呼吸深度抽出処理を行い、被験者の腹式呼吸の大きさが基準値以上であるか否かを判定する。また、条件Ｃが「肺の換気能力が予め定められた基準値以上」であった場合、ＣＰＵ３６０は、第３実施形態で説明した肺の換気能力の良否判定を行い、肺の換気能力が基準値以上であるか否かを判定する。また、条件Ｃが「ドローイン呼吸ができること」であった場合、ＣＰＵ３６０は、第２実施形態で説明した呼吸種別判別処理を行い、被験者の呼吸がドローイン呼吸であるか否かを判定する。また、条件Ｃが「２０個の訓練メニューを全て訓練し終えたこと」であった場合、ＣＰＵ３６０は、メニュー４１〜メニュー６０による訓練を全て終えている場合にクリア条件が成立したと判定する。
【０２７４】
ステップＳ９０５の結果が否定である場合は、ステップＳ９０４に戻り、現在の階級における呼吸の訓練を継続する。一方、ステップＳ９０５の結果が肯定である場合、ＣＰＵ３６０は、被験者の階級を次の階級にランクアップさせた後（ステップＳ９０６）、ステップＳ９０３に戻る。例えば、被験者の階級がランク３であった場合、ＣＰＵ３６０は、ステップＳ９０６において被験者の階級をランク４に変更してステップＳ９０３に戻る。これにより、訓練メニュー管理テーブルＴＢＬからランク４に対応する訓練メニュー（メニュー６１〜メニュー８０）が選択され、新たな訓練が開始される。
【０２７５】
なお、被験者がコントローラ３５０を操作して訓練の終了を指示すると、同図に示す呼吸訓練管理処理が終了する。この際、ＣＰＵ３６０は、被験者の現在の階級を示すランク情報をハードディスク３０３に記憶し、被験者が次に呼吸の訓練を行う場合は、ハードディスク３０３に記憶してあるランク情報を読み出してステップＳ９０３から処理を開始する。
【０２７６】
以上説明したように本変形例によれば、ゲーム機３００を用いることで、体重や体脂肪を測定するのと同じように家庭内で手軽に呼吸を測定することが可能になる。また、呼吸の訓練についても家庭内で手軽に行える。また、本変形例によれば、被験者は、自分の呼吸の能力に見合った訓練メニューに基づいて呼吸の訓練を行うことができるので、効率よく呼吸を訓練することができる。また、訓練メニューを階級ごとに分けて用意し、１階級ごとにクリアしながら次の階級に進むといったゲーム性を持たすことで、楽しみながら呼吸の訓練を行うことができるので、呼吸の訓練に対する被験者のモチベーションを高めることもできる。
【０２７７】
なお、第１〜第３実施形態で説明した生体測定装置１において呼吸訓練管理処理（図５９）を行ってもよい。この場合、呼吸訓練管理処理を行うためのプログラムや呼吸訓練管理テーブルＴＢＬ（図５８）などを第１記憶部１２０に記憶しておけばよい。また、ゲーム機３００の代わりに、パーソナルコンピュータや携帯型電子機器（例えば携帯電話機など）を用いてもよいし、携帯型電子機器の場合には、表示装置としてヘッドマウントディスプレイを使用してもよい。
【０２７８】
（７）変形例７
生体測定装置１は、表示部１６０を備えず、外部の表示装置にリサージュ図形やバーグラフBG1〜BG3などを表示してもよい。また、生体測定装置１は、生体電気インピーダンス測定部２００を備えず、外部の生体電気インピーダンス測定装置で測定された、第１生体電気インピーダンスＺａと第２生体電気インピーダンスＺｂ（または第１〜第３生体電気インピーダンスＺaR，ＺaL，Ｚｂ）を無線通信や有線通信によって入力する入力部を備えていてもよい。この場合、入力部は、例えば、無線通信モジュール、ネットワーク通信モジュール、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェイスなどの通信インターフェイスになる。
【０２７９】
（８）変形例８
リサージュ図形は、呼吸の訓練を行う場合だけでなく、呼吸の測定を行なう場合（生体電気インピーダンスを測定して呼吸の種別やその大きさを判定する場合）に表示してもよい。また、本発明は、呼吸の測定機能や呼吸の訓練機能のみを有する装置やシステムに限定されない。例えば、フィットネス用のトレーニング装置など、呼吸の測定機能や呼吸の訓練機能がその一部に組み込まれた各種のトレーニング装置やトレーニングシステムに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０２８０】
１ 生体測定装置
５ 生体測定システム
１２０ 第１記憶部
１５０ 入力部
１７０ ＣＰＵ
２００ 生体電気インピーダンス測定部
２００’ 生体情報入力装置
Ｚａ 第１生体電気インピーダンス（体幹上部）
Ｚｂ 第２生体電気インピーダンス（体幹中部）
３００ ゲーム機
３２０ 無線通信モジュール
３６０ ＣＰＵ
４００ モニタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の呼吸の種別を判定する装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
生体電気インピーダンスを測定し、測定結果に基づいて、生体の状態を推定する各種の装置が従来から知られている。そのような装置の一つとして、特許文献１には、体幹生体電気インピーダンスに基づいて、肺活量を推定する技術が開示されている。
【０００３】
呼吸は、生体データ(血圧,体温,皮膚温,脳波,脈波など)の中で、唯一自己コントロール可能なものであることから、例えば、呼吸をコントロールすることによって、ヨガ、気功、カイロプラクティック、あるいは座禅などの健康法として世の中に広がっている。また、呼吸法は胸式と腹式に分けられる。腹式呼吸は、ダイエットやボイストレーニングなどにも応用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−５０１２７号公報（段落００２０参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、呼吸の健康法への有用な活用には、被験者の呼吸が胸式であるか腹式であるかを知る必要がある。しかしながら、従来の技術では、生体電気インピーダンスから呼吸が胸式であるか腹式であるかを知ることができなかった。
そこで、本発明は、被験者の呼吸が胸式呼吸であるか腹式呼吸であるかを判定可能な装置およびシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸判定装置（１）は、被験者の肺の上部を含み、腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定する生体電気インピーダンス測定部（１７０、２００）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部（１７０）と、を備えることを特徴とする。本発明では、解析部が、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求めることにより、被験者の呼吸の種別（腹式呼吸なのか胸式呼吸なのか）を正確に判別できるという利点がある。
なお、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判定する判定部（１７０）を備えてもよい。
【０００７】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値（Ｚａ０）、および、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値（Ｚｂ０）を生成するセンタリング値生成部（１７０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値の第１センタリング値に対する相対値である第１相対値（ΔＺａ）を求める第１相対値算出部（１７０）と、第２生体電気インピーダンスの測定値の第２センタリング値に対する相対値である第２相対値（ΔＺｂ）を求める第２相対値算出部（１７０）と、をさらに備え、解析部は、第１相対値と第２相対値とに基づいて判別情報を求める。
【０００８】
この態様では、解析部が、第１相対値と第２相対値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求めることにより、被験者の呼吸の種別をリアルタイムで正確に判別できる。より具体的には、上記判別情報は、被験者の胸部の周囲径の変化と腹部の周囲径の変化との比（ΔRib／ΔAb）を示すものである。本発明では、被験者の胸部の周囲径の変化と腹部の周囲径の変化との比（ΔRib／ΔAb）と、上述の第１相対値および第２相対値との間には相関関係があることを見出し、解析部は、判別情報と、第１相対値および第２相対値との関係を表す回帰式にしたがって演算処理を実行することで、第１相対値および第２相対値に対応する判別情報を求める。そして、その求めた判別情報から、被験者の呼吸の種別を推定できるという具合である。その回帰式は、以下の形で表される。
ΔRib／ΔAb＝（a×ΔＺｂ−ΔＺａ）／ΔＺａ＋b
ΔRib：被験者の胸部の周囲径の変化、ΔAb：被験者の腹部の周囲径の変化、ΔRib／ΔAb：判別情報、ΔＺａ：第１相対値、ΔＺｂ：第２相対値、a，b：定数。
【０００９】
この態様において、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を上回る場合は、被験者の呼吸は胸式呼吸である一方、所定の閾値以下の場合は腹式呼吸であると推定される。このため、解析部によって求められたΔRib／ΔAbの値から、被験者の呼吸が胸式呼吸であるのか腹式呼吸であるのかを精度良く判定できるという利点がある。
【００１０】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、解析部は、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか、胸式呼吸なのか、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法なのかを判別可能な判別情報を求める。この態様では、被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかに加え、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法（以降、ドローイン呼吸と記載する）なのかを正確に判別することができる。
なお、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか、胸式呼吸なのか、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法なのかを判定する判定部（１７０）を備えてもよい。
【００１１】
この態様において、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値以下の場合は、被験者の呼吸は腹式呼吸であり、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を超え、かつセンタリング値生成部が生成した第２センタリング値が被験者の胸式呼吸時の第２センタリング値より所定値以上大きい場合は、被験者の呼吸はドローイン呼吸であり、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を超え、かつセンタリング値生成部が生成した第２センタリング値が被験者の胸式呼吸時の第２センタリング値と所定値との加算値未満の場合は、被験者の呼吸は胸式呼吸であると推定される。このため解析部によって求められたΔRib／ΔAbの値から、被験者の呼吸が胸式呼吸であるのか腹式呼吸であるのかドローイン呼吸であるのかを精度良く判定することができる。
【００１２】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第１センタリング値とが等しくなるゼロクロスタイミングを抽出するゼロクロスタイミング抽出部（１７０）をさらに備え、生体電気インピーダンス測定部は、所定の周期でサンプリングタイミングに到達するたびに、第１生体電気インピーダンスおよび第２生体電気インピーダンスを測定し、センタリング値生成部は、所定数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第１センタリング値を生成する一方、ゼロクロスタイミング抽出部で抽出されたゼロクロスタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第２センタリング値を生成する。
【００１３】
ここで、被験者が、吸気と呼気とからなる呼吸を行うと、その呼吸に応じて、体幹上部の第１生体電気インピーダンスおよび体幹中部の第２生体電気インピーダンスは変化する。腹式呼吸と胸式呼吸とドローイン呼吸とで肺は同じように伸縮変化し、吸気では肺組織に含まれる空気量が増加するために肺の生体電気ンピーダンスは増加方向に変化し、呼気では肺組織に含まれる空気量が減るために肺の生体電気インピーダンスは減少方向に変化する。つまり、被験者の呼吸が腹式呼吸と胸式呼吸とドローイン呼吸の何れの場合であっても、肺の上部を含み、腹部を含まない第１生体電気インピーダンスは、吸気では増加方向に変化する一方、呼気では減少方向に変化する。
また、腹式呼吸では、呼気時に腹部骨格筋の働きによって内臓組織が横隔膜を押し上げる方向に上昇するので、腹部の生体電気インピーダンスは増加方向に変化する。つまり、腹式呼吸の呼気では、肺の生体電気インピーダンスの減少を腹部の生体電気インピーダンスの増加が打ち消すように作用する。一方、胸式呼吸やドローイン呼吸では、そのようなことはない。したがって、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、肺の中下部および腹部を含む第２生体電気インピーダンスの変化は、上述の第１生体電気インピーダンスの変化とは異なる態様を示す。
【００１４】
被験者の呼吸が胸式呼吸であっても腹式呼吸であってもドローイン呼吸であっても、第１生体電気インピーダンスの変化を示す波形は略正弦波状となる。体動などによる影響で、第１生体電気インピーダンスの変化を示す波形が乱れても、それに応じた第１センタリング値（第１生体電気インピーダンスの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベル）が得られるように、センタリング値生成部は、所定数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第１センタリング値を生成する。より具体的には、センタリング値生成部は、サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングよりも所定の時間長だけ前の時点を始点とし、当該サンプリングタイミングを終点とするセンタリング期間内の複数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理を行い、その結果に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける第１センタリング値を求める。これにより、体動などによる影響で、第１生体電気インピーダンスの変化を示す波形が乱れても、それに応じた第１センタリング値を精度良く生成できる。上記センタリング期間の時間長は、当該サンプリングタイミングにおける被験者の呼吸速度に応じて可変に設定される。なお、ここでの「移動平均処理」には、重み付けのない平均処理だけでなく、重み付けのある平均処理も含まれる。例えば各サンプリングタイミングにおける周波数の相違に応じた重み付けがされたうえで、平均処理が行われる態様であってもよい。
【００１５】
一方、腹式呼吸に伴う第２生体電気インピーダンスの変化は、第１生体電気インピーダンスの変化とは異なる態様（非正弦波状）となるので、第１センタリング値を求める場合と同様に、所定数のサンプリングタイミングの各々における第２生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理を行っても、これらの振幅基準レベル、すなわち、第２生体電気インピーダンスの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベルを精度良く求めることは困難である。
【００１６】
そこで、上記態様では、センタリング値生成部は、ゼロクロスタイミング抽出部で抽出されたゼロクロスタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける第２センタリング値を生成する。具体的には、センタリング値生成部は、サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるか否かを判定し、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングである場合は、当該サンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける第２センタリング値を生成する一方、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングでない場合は、当該サンプリングタイミングの直前のサンプリングタイミングで生成した第２センタリング値を、当該サンプリングタイミングにおける第２センタリング値として採用する。これにより、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを精度良く求めることができる。
【００１７】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度を抽出する呼吸深度抽出部（１７０）と、被験者の１呼吸ごとに、解析部により求められた判別情報に基づいて当該１呼吸に占める腹式呼吸の割合を示す腹式レベルを求める腹式レベル算出部（１７０）と、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度および腹式レベルに基づいて、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを報知する報知部（１７０、１６０）と、をさらに備える。より具体的には、呼吸深度抽出部で抽出された呼吸深度を正規化する正規化部（１７０）をさらに備え、報知部は、呼吸深度と、１呼吸で肺に出入りする空気量を示す１回換気量との関係を示す第２の回帰式にしたがって演算処理を実行することで、正規化部にて正規化された呼吸深度に対応する１回換気量を求め、その求めた１回換気量と、腹式レベルとに基づいて、被験者の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを決定して報知する。
【００１８】
この態様では、報知部は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを被験者に対して報知するので、被験者は、自分の胸部呼吸筋および腹部呼吸筋の活用の強みと弱みとを認識できる。これにより、被験者に対して、自分の強みを自覚させつつも、自分の弱みを活性化させるための腹式呼吸等の呼吸筋トレーニングへのモチベーションを確保させることができる。また、この態様によれば、スパイロなどのように、被験者が最大の呼吸を行わなくとも、当該被験者の呼吸能力の余裕を把握できるので、被験者の安全を確保するという観点からも好ましいという利点がある。
【００１９】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形（図３２〜図３５、図３７〜図３９）の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）をさらに備えてもよい。
【００２０】
なお、互いに直交する２軸とは、例えばＸ軸とＹ軸である。但し、これに限らず、例えばＸ軸とＹ軸をそれぞれ４５度傾けた２軸などであってもよい。また、リサージュ図形は、例えば、図３２や図３３に示すように１呼吸分の様子を示すものであってもよいし、図３４や図３５に示すように複数回の呼吸の様子を連続して示すものであってもよい。また、呼吸判定装置は、リサージュ図形を表示する表示部を備えていてもよいし、リサージュ図形の表示データを外部の表示装置に出力する出力部を備えていてもよい。
【００２１】
例えば、胸式呼吸の場合、図１０に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。したがって、被験者の呼吸のうち胸式呼吸の占める割合が極めて高い場合、例えば図３２や図３４に示すようにリサージュ図形の軌跡は傾斜した直線状になる。また、胸式呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、胸式呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。
【００２２】
これに対し、腹式呼吸の場合、図９に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａは減少方向に変化する一方、第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する。したがって、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、例えば図３３や図３５に示すようにリサージュ図形の軌跡は屈曲した形状になる。
【００２３】
なお、図３３に示すリサージュ図形は、１呼吸に占める胸式呼吸と腹式呼吸の割合が５０％ずつになる場合のものである。この場合、リサージュ図形の軌跡はブーメラン状（“く”の字状）になり、軌跡の形状が上下でほぼ対称になる。但し、腹式呼吸の占める割合が胸式呼吸よりも低ければ、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する直線部分（図３３では右上がりの直線部分）の占める割合が大きくなり、そこから屈曲した部分（図３３では右下がりの直線部分）の占める割合が小さくなる。逆に、腹式呼吸の占める割合が胸式呼吸よりも高ければ、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する直線部分（図３３では右上がりの直線部分）の占める割合が小さくなり、そこから屈曲した部分（図３３では右下がりの直線部分）の占める割合が大きくなる。このように被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸と腹式呼吸の割合に応じて屈曲形状が様々に変化する。
【００２４】
また、理論上、腹式呼吸の割合が１００％になる場合、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡とは反対方向に傾斜した直線状になる。しかしながら、例えば息を止めて胸式呼吸を全く行わないようにした状態で腹部を凹ませたり膨らませたりした場合であっても、横隔膜の上下に伴って肺が収縮したり拡張したりするため、疾患などで横隔膜が全く機能しない場合を除き、被験者が呼吸を行う場合には胸式呼吸が必ず含まれることになる。したがって、実際には、腹式呼吸の占める割合がどんなに高い場合であっても、リサージュ図形の軌跡には、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する直線部分が必ず含まれ、屈曲した形状となる。また、図３３に示すように、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する直線部分（近似直線ＬＮ１）に対し、そこから折れ曲がった部分（近似直線ＬＮ２）がどれだけ屈曲しているのかを示す屈曲角度ＡＧは、腹式呼吸が浅ければ小さくなり、腹式呼吸が深ければ大きくなる。また、腹式呼吸の場合も、呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。
【００２５】
このように胸式呼吸の場合と腹式呼吸の場合ではリサージュ図形の軌跡の形状が異なる。また、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさ（深さ）によってリサージュ図形の軌跡の大きさや形状が変化する。したがって、被験者はリサージュ図形を見ることで、現在の自分の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのか、あるいは現在の自分の呼吸が胸式呼吸と腹式呼吸のうちどちらの占める割合が高いのかを把握することができる。また、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさについてもリサージュ図形から把握することができる。
【００２６】
また、被験者は、胸式呼吸の訓練を行う場合、リサージュ図形の軌跡が傾斜した直線状になり、そのサイズが大きくなるように意識して呼吸を行えばよい。また、腹式呼吸の訓練を行う場合には、リサージュ図形の軌跡が屈曲した形状になり、そのサイズや屈曲角度ＡＧが大きくなるように意識して呼吸を行えばよい。このようにリサージュ図形を見ながら呼吸の訓練を行うことができると、胸式呼吸や腹式呼吸が正しくできているか否かやその大きさを随時確認しながら訓練を進めることができる。
【００２７】
また、ドローイン呼吸の場合、図３０に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。この変化は胸式呼吸の場合と同じである。これはドローイン呼吸の場合、腹を凹ませた状態を維持しながら胸式呼吸によって呼息と吸息を行っているためである。但し、ドローイン呼吸の場合は、腹を凹ませるために腹部に力を入れているので、図３０に示すように体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルが胸式呼吸の場合よりも高くなる。このためドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を比較すると、図４５に示すように、両者の軌跡はともに傾斜した直線状になるが、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた他方の軸方向（図４５ではＸ軸方向）に軌跡の位置がずれる。
【００２８】
したがって、被験者はリサージュ図形を見ることで、現在の自分の呼吸がドローイン呼吸であるか否かも把握することができる。また、ドローイン呼吸の場合も、呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。したがって、ドローイン呼吸の大きさについてもリサージュ図形から把握することができる。また、ドローイン呼吸の場合も、リサージュ図形を見ながら訓練を行うことで、ドローイン呼吸が正しくできているか否かやその大きさを随時確認しながら訓練を進めることができる。
【００２９】
以上のようにリサージュ図形を表示することができると、被験者は、現在の自分の呼吸の種別やその大きさ、さらには胸式呼吸や腹式呼吸やドローイン呼吸が正しくできているか否かを把握することができる。また、呼吸の種別やその大きさ、あるいは胸式呼吸や腹式呼吸やドローイン呼吸が正しくできているか否かを、生体電気インピーダンスの測定値に基づいて客観的に把握することができる。また、呼吸を効率よく訓練することもできる。
【００３０】
また、例えばインダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーでは、被験者の胸部（剣状突起部）と腹部（臍部）の両方にコイルを内蔵した測定バンドを巻き付け、コイルのインダクタンス変化から、呼吸時の胸部の周囲径変化に相当する胸部変化率Ｒrc（％）と、呼吸時の腹部の周囲径変化に相当する腹部変化率Ｒabd（％）を測定する。このようなインダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーの中には、例えば、Ｘ軸を腹部変化率Ｒabdとし、Ｙ軸を胸部変化率ＲrcとするKonno-Mead Diagramに準じたリサージュ図形を表示するものがある。
【００３１】
しかしながら、インダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーの場合、被験者の胸部と腹部に測定バンドを装着しなければならない。また、被験者が測定を意識したり測定時に緊張したりすると、胸部変化率Ｒrcや腹部変化率Ｒabdが大きく変動してしまう。このため睡眠時には比較的信頼性の高い測定結果を得ることができるが、被験者が起きている状態で測定を行うと、信頼性の高い測定結果を得られないケースが多々見受けられる。
【００３２】
これに対し、生体電気インピーダンスによる測定の場合、例えば四肢誘導八電極法を利用すれば両掌と両足裏の部分に電流電極や電圧電極を配置すればよく、被験者の体幹部に電流電極や電圧電極を貼り付ける必要がないので拘束性が少ない。また、生体電気インピーダンスの場合、例えば体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａであれば、測定値のうちおよそ８割が肺への空気の出し入れによるもので、残り２割が呼吸筋などによるものである。したがって、インダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーの場合に比べ、被験者が測定を意識したり測定時に緊張したりすることによる影響を低減し、より信頼性の高い測定結果を得ることが可能になる。これに加え、肺への空気の出し入れや横隔膜の上下動など、呼吸に直結した情報を高い感度で測定することが可能になる。
【００３３】
このためリサージュ図形についても、生体電気インピーダンスによるリサージュ図形は、インダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーによるリサージュ図形に比べ、肺への空気の出し入れや横隔膜の上下動など、呼吸に直結した情報を高い感度で反映したものになる。また、上述したようにインダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーによるリサージュ図形は、例えば、Ｘ軸を腹部変化率Ｒabdとし、Ｙ軸を胸部変化率Ｒrcとするものである。この場合、１呼吸分の軌跡は、胸式呼吸の場合と腹式呼吸の場合でともに右上がりの直線状になる。また、右上がりの直線状の軌跡とＸ軸とのなす角を軌跡の傾斜角としたとき、胸式呼吸の割合が高いほど軌跡の傾斜角は大きくなって９０度に近づき、腹式呼吸の割合が高いほど軌跡の傾斜角は小さくなって０度に近づく。つまり、インダクタンス式呼吸プレチスモグラフィーによるリサージュ図形の場合、胸式呼吸の場合と腹式呼吸の場合では軌跡の傾きが変化するだけで、本発明のように軌跡の形状が異なる訳ではないので、リサージュ図形から呼吸の種別を把握しにくい。
なお、レスピトレースで測定した胸部周囲径Ribと腹部周囲径Abを用いてKonno-Mead Diagramに準じたリサージュ図形を表示する場合についても同様である。
【００３４】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値（Ｚａ０）と、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値（Ｚｂ０）とを生成するセンタリング値生成部（１７０）と、をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、第１センタリング値および第２センタリング値によって定まるリサージュ図形上の位置がリサージュ図形を表示する表示領域（１６０Ａ）の中心になるように、リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、表示領域の中央にリサージュ図形を表示することが可能になるので、リサージュ図形を見易くすることができる。
【００３５】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値（Ｚａ０）と、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値（Ｚｂ０）とを生成するセンタリング値生成部（１７０）と、をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の表示データを生成する場合に行う処理として、第１センタリング値に基づいてリサージュ図形の一方の軸方向のセンタリングを行う第１センタリング処理と、第２センタリング値に基づいてリサージュ図形の他方の軸方向のセンタリングを行う第２センタリング処理とを有し、第２センタリング処理を行う頻度が第１センタリング処理を行う頻度より少なくなるようにしてもよい。
【００３６】
ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を比較すると、図４５に示すように、両者の軌跡はともに傾斜した直線状になるが、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた他方の軸方向（図４５ではＸ軸方向）に軌跡の位置がずれる。ここで、センタリングを頻繁に行うと、リサージュ図形が常に表示領域の中央に表示されてしまうため、リサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができなくなってしまう。上述の態様によれば、例えば、第１センタリング処理は１呼吸ごとに行う一方、第２センタリング処理は最初の１回だけ行って後は行わないようにするなど、第１センタリング処理よりも第２センタリング処理を行う頻度を少なくしているので、ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合ではリサージュ図形の軌跡の位置が他方の軸方向にずれることになる。このためリサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができるようになる。また、第２センタリング処理を行う頻度を少なくした分だけ呼吸判定装置の消費電力を低減することができる。また、頻度が少ないとはいえ、第２センタリング処理も行っているので、表示領域の中央にリサージュ図形を表示して見易くすることができる。
【００３７】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第１振幅値と、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第２振幅値とを特定する振幅値特定部（１７０）をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、第１振幅値および第２振幅値を用いて２軸のレンジを調整し、リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、２軸のレンジを調整することで、リサージュ図形を表示する表示領域に対して丁度よい大きさでリサージュ図形を表示することが可能になる。また、表示領域の中央にリサージュ図形を表示することもできる。このためリサージュ図形を見易くすることができる。
【００３８】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第１振幅値と、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第２振幅値とを特定する振幅値特定部（１７０）をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の表示データを生成する場合に行う処理として、第１振幅値を用いて一方の軸のレンジを調整する第１レンジ調整処理と、第２振幅値を用いて他方の軸のレンジを調整する第２レンジ調整処理とを有し、第２レンジ調整処理を行う頻度が第１レンジ調整処理を行う頻度より少なくなるようにしてもよい。
この場合もリサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができるようになる。また、第２レンジ調整処理を行う頻度を少なくした分だけ呼吸判定装置の消費電力を低減することができる。また、頻度が少ないとはいえ、第２レンジ調整処理も行っているので、リサージュ図形を表示する表示領域に対して丁度よい大きさでリサージュ図形を表示して見易くすることができる。
【００３９】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の軌跡の表示態様が最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とで異なるようにリサージュ図形の表示データを生成してもよい。
例えば、図３４や図３５に示すように複数回の呼吸の様子を連続して示すリサージュ図形の場合、軌跡の表示態様が同じであると、最新の１呼吸分の軌跡が把握しづらい。上述の態様であれば、表示態様（例えば色や線種など）の違いから最新の１呼吸分の軌跡を容易に把握することができる。
【００４０】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の軌跡の表示態様が経過時間に応じて変化するようにリサージュ図形の表示データを生成してもよい。
例えば、経過時間が増えるほど軌跡の色が薄くなるようにすれば、新しい軌跡ほど色が濃いので、最新の１呼吸分の軌跡など、新しい軌跡を容易に把握することができる。
【００４１】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、リサージュ図形の表示データを生成するとともに、目標とする呼吸の種別と当該呼吸の大きさとに応じた呼吸指導用のリサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形の他に、目標とする呼吸の様子を示す呼吸指導用のリサージュ図形を表示することが可能になる。したがって、被験者は、両方のリサージュ図形を見比べながら呼吸の訓練を行うことができる。この場合、被験者は、自分の呼吸の様子を示すリサージュ図形の軌跡が呼吸指導用のリサージュ図形の軌跡と一致するように意識して呼吸を行うことで、目標とする呼吸を体得することができる。このように呼吸指導用のリサージュ図形を用いることで、被験者の呼吸を効果的に指導することができる。
【００４２】
なお、表示データ生成部（１７０）は、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形と呼吸指導用のリサージュ図形とが重ねて表示されるように両者の表示データを生成してもよい。このようにすれば目標とする呼吸との差異を容易に把握することができる。また、表示データ生成部（１７０）は、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形の軌跡と、呼吸指導用のリサージュ図形の軌跡との表示態様が異なるように、両者の表示データを生成してもよい。このようにすれば、例えば、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形と呼吸指導用のリサージュ図形を重ねて表示しても、軌跡の表示態様（例えば色や線種など）の違いから両者を容易に見分けることができる。
【００４３】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、リサージュ図形の軌跡の傾斜角を算出する傾斜角算出部（１７０）と、傾斜角算出部が算出した傾斜角を予め定められた基準傾斜角と比較して、肺の換気能力の良否を判定する換気能力判定部（１７０）と、をさらに備えてもよい。
この場合、肺の換気能力の良否をリサージュ図形の軌跡から簡単に判定することができる。なお、立位、座位、仰臥位など、測定時の姿勢によってリサージュ図形の軌跡の傾斜角は異なるので、基準傾斜角も測定時の姿勢に応じて異なる。
【００４４】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度を抽出する呼吸深度抽出部（１７０）と、呼吸深度抽出部が抽出した呼吸深度の経時的変化を示すグラフの表示データを生成するグラフ生成部（１７０）と、をさらに備え、グラフの時間軸は非線形であって、所定の時間幅を１区間としたとき、最新の１区間と最古の１区間では時間軸のレンジが異なり、最新の１区間の方が最古の１区間より時間分解能が高くなるようにしてもよい。
例えば、呼吸の訓練時間は１回当たり１０分〜数十分と比較的長い時間になることが多い。このため測定開始時から現在に到るまでのグラフ全体を表示しようとすると、グラフを時間軸方向に圧縮しなければならない。この際、グラフ全体を均一に圧縮すると、測定区間全体に亘って一律に時間分解能が下がってしまうため、直近の呼吸の大きさについて詳細を把握しづらくなる。上述した態様によれば、表示するグラフの時間軸を非線形にし、最古の１区間より最新の１区間の時間分解能を高くすることができるので、直近の呼吸の大きさについて詳細を容易に把握することができる。
【００４５】
また、本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、呼吸の能力に応じて定められた階級ごとに、呼吸を訓練するための訓練メニューと、当該階級をクリアするためのクリア条件とを記憶する記憶部（１２０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸の能力を検出する呼吸能力検出部（１７０）と、記憶部を参照し、呼吸能力検出部が検出した呼吸の能力に応じた階級を特定し、特定した階級に対応する訓練メニューに基づいて被験者の呼吸を訓練するための処理を行い、特定した階級に対応するクリア条件が成立すると、被験者の階級を当該階級より上位の次の階級に移行させる訓練管理部（１７０）と、をさらに備えてもよい。
この場合、被験者は、自分の呼吸の能力に見合った訓練メニューに基づいて呼吸の訓練を行うことができる。また、訓練メニューを階級ごとに分けて用意し、１階級ごとにクリアしながら次の階級に進むといったゲーム性を持たすことで、楽しみながら呼吸の訓練を行うことができるので、呼吸の訓練に対する被験者のモチベーションを高めることもできる。
【００４６】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、生体電気インピーダンス測定部（１７０、２００）は、被験者の右肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部右側の第１生体電気インピーダンス（ＺaR）と、被験者の左肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部左側の第２生体電気インピーダンス（ＺaL）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第３生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定し、解析部（１７０）は、第１生体電気インピーダンスの測定値または第２生体電気インピーダンスの測定値と、第３生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求めてもよい。
【００４７】
このように体幹上部右側の第１生体電気インピーダンス（ＺaR）と、体幹上部左側の第２生体電気インピーダンス（ＺaL）と、体幹中部の第３生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定し、体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）として、体幹上部右側の第１生体電気インピーダンス（ＺaR）または体幹上部左側の第２生体電気インピーダンス（ＺaL）を用いてもよい。この場合も、右肺または左肺を対象として被験者の呼吸の種別を判別することができる。
なお、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値または第２生体電気インピーダンスの測定値と、第３生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判定する判定部（１７０）を備えてもよい。
【００４８】
本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（ＺaR）、他方の軸を第３生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第３生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示す第１リサージュ図形（図４０：右肺用）の表示データを生成するとともに、一方の軸を第２生体電気インピーダンス（ＺaL）、他方の軸を第３生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第２生体電気インピーダンスの測定値および第３生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示す第２リサージュ図形（図４０：左肺用）の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）をさらに備えてもよい。
【００４９】
この場合、右肺用の第１リサージュ図形と左肺用の第２リサージュ図形を表示することが可能になるので、呼吸の種別やその大きさなどを左右の肺ごとに把握することができる。また、２つのリサージュ図形を見比べることで左右の肺の換気能力の違いを容易に把握することができる。また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示することで、左右の肺ごとに呼吸の訓練を行うことが可能になる。健常者の場合、左右の肺で換気能力に差がでることはほとんどないが、例えば、片肺に疾患がある者は、左右の肺で換気能力が大きく異なる。また、過去に肺疾患を経験した者も、左右の肺で換気能力に差がでることがある。例えば、右肺に比べ左肺の換気能力が低い場合など、左肺の換気能力を高めたい場合は、左腕を右肩の後ろに回し、右手で左肘を後ろに押すようにして左肺に負荷を与え、この状態を維持しながら呼吸を行うことで、左肺の換気能力を集中的に鍛えることができる。
【００５０】
また、本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、第１リサージュ図形と第２リサージュ図形とが重ねて表示されるように、第１リサージュ図形の表示データおよび第２リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、右肺用の第１リサージュ図形と左肺用の第２リサージュ図形を重ねて表示することが可能になるので、左右の肺の換気能力の違いを容易に把握することができる。
【００５１】
また、本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、表示データ生成部（１７０）は、第１リサージュ図形の軌跡と第２リサージュ図形の軌跡との表示態様が異なるように、第１リサージュ図形の表示データおよび第２リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
この場合、例えば、右肺用の第１リサージュ図形と左肺用の第２リサージュ図形を重ねて表示しても、軌跡の表示態様（例えば色や線種など）の違いから右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を容易に見分けることができる。
【００５２】
また、本発明に係る呼吸判定装置（１）の態様として、第１リサージュ図形の軌跡と第２リサージュ図形の軌跡との差異を検出する軌跡解析部（１７０）をさらに備え、表示データ生成部（１７０）は、差異が強調して表示されるように第１リサージュ図形の表示データおよび第２リサージュ図形の表示データを生成してもよい。
このようにしても左右の肺の換気能力の違いを容易に把握することができる。
【００５３】
また、上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸判定装置（３００）は、生体電気インピーダンス測定装置（２００’）が測定した、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを入力する入力部（３２０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部（３６０）と、を備えることを特徴とする。
以上の構成を有する呼吸判定装置においても、被験者の呼吸の種別（腹式呼吸なのか胸式呼吸なのか）を正確に判別することができる。なお、呼吸判定装置は、例えば、ゲーム機、パーソナルコンピュータ、携帯型電子機器（例えば携帯電話機など）であってもよい。
【００５４】
また、上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸判定システム（５）は、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定する生体電気インピーダンス測定部（２００’、３６０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部（３００、３６０）と、を備えることを特徴とする。
以上の構成を有する呼吸判定システムにおいても、被験者の呼吸の種別（腹式呼吸なのか胸式呼吸なのか）を正確に判別することができる。なお、呼吸判定システムは、例えば、ゲーム機、パーソナルコンピュータ、携帯型電子機器などを用いて構成されていてもよい。
【００５５】
なお、本発明は、被験者の呼吸がドローイン呼吸であるか否かを判定するためのものであってもよい。つまり、本発明は、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定する生体電気インピーダンス測定部（１７０、２００）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判別可能な判別情報を求める解析部（１７０）と、を備えることを特徴とする呼吸判定装置（１）であってもよい。また、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判定する判定部（１７０）を備えてもよい。
【００５６】
また、本発明は、生体電気インピーダンス測定装置（２００’）が測定した、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを入力する入力部（３２０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判別可能な判別情報を求める解析部（３６０）と、を備えることを特徴とする呼吸判定装置（３００）であってもよい。また、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判定する判定部（３６０）を備えてもよい。
【００５７】
また、本発明は、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）と、被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定する生体電気インピーダンス測定部（２００’、３６０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判別可能な判別情報を求める解析部（３００、３６０）と、を備えることを特徴とする呼吸判定システム（５）であってもよい。また、解析部の代わりに、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸が腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であるか否かを判定する判定部（３００、３６０）を備えてもよい。
【００５８】
なお、ドローイン呼吸であるか否かを判別するための判別情報は、腹式呼吸と胸式呼吸を判別するための判別情報と同様にして求めることができる。例えば、ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を超え、かつセンタリング値生成部が生成した第２センタリング値が被験者の胸式呼吸時の第２センタリング値より所定値以上大きい場合に、被験者の呼吸はドローイン呼吸であると推定することができる。
【００５９】
その他、本願の特許請求の範囲に記載した構成は、矛盾しない範囲でドローイン呼吸を判定するための発明に適用可能である。
【００６０】
例えば、呼吸判定装置（１）は、第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値（Ｚａ０）、および、第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値（Ｚｂ０）を生成するセンタリング値生成部（１７０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値の第１センタリング値に対する相対値である第１相対値（ΔＺａ）を求める第１相対値算出部（１７０）と、第２生体電気インピーダンスの測定値の第２センタリング値に対する相対値である第２相対値（ΔＺｂ）を求める第２相対値算出部（１７０）と、を備え、解析部は、第１相対値と第２相対値とに基づいて判別情報を求めてもよい。
【００６１】
また、呼吸判定装置（１）は、第１生体電気インピーダンスの測定値と、第１センタリング値とが等しくなるゼロクロスタイミングを抽出するゼロクロスタイミング抽出部（１７０）をさらに備え、生体電気インピーダンス測定部は、所定の周期でサンプリングタイミングに到達するたびに、第１生体電気インピーダンスおよび第２生体電気インピーダンスを測定し、センタリング値生成部は、所定数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第１センタリング値を生成する一方、ゼロクロスタイミング抽出部で抽出されたゼロクロスタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第２センタリング値を生成してもよい。
【００６２】
また、呼吸判定装置（１）は、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第２生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第１生体電気インピーダンスの測定値および第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部（１７０）をさらに備えてもよい。
【００６３】
また、呼吸判定装置（１）は、呼吸の能力に応じて定められた階級ごとに、呼吸を訓練するための訓練メニューと、当該階級をクリアするためのクリア条件とを記憶する記憶部（１２０）と、第１生体電気インピーダンスの測定値と第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、被験者の呼吸の能力を検出する呼吸能力検出部（１７０）と、記憶部を参照し、呼吸能力検出部が検出した呼吸の能力に応じた階級を特定し、特定した階級に対応する訓練メニューに基づいて被験者の呼吸を訓練するための処理を行い、特定した階級に対応するクリア条件が成立すると、被験者の階級を当該階級より上位の次の階級に移行させる訓練管理部（１７０）と、をさらに備えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る実施形態の生体測定装置の電気的構成について示すブロック図である。
【図２】生体測定装置の外観例を示す斜視図である。
【図３】生体測定装置の電極配置を示す説明図である。
【図４】電流電極の選択と電圧電極の選択とを説明するための説明図である。
【図５】生体測定装置の動作内容を示すフローチャートである。
【図６】体幹を構成する組織の概略を示す模式図である。
【図７】体幹の生体電気インピーダンスの等価回路を示す回路図である。
【図８】呼吸と生体電気インピーダンスの変化の関係を説明する説明図である。
【図９】腹式呼吸における生体電気インピーダンスの変化を示す図である。
【図１０】胸式呼吸における生体電気インピーダンスの変化を示す図である。
【図１１】腹式呼吸に伴う胸部および腹部の周囲径変化を示す図である。
【図１２】胸式呼吸に伴う胸部および腹部の周囲径変化を示す図である。
【図１３】胸部の周囲径変化と腹部の周囲径変化との比と、第１相対値および第２相対値との関係を示す相関図である。
【図１４】呼吸解析処理の処理内容の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第１センタリング処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１６】呼吸タイミング抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１７】呼吸タイミング抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１８】呼吸スピード判別フラッグ設定処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図１９】第１センタリング値抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２０】第２センタリング値の生成方法を概念的に説明するための模式図である。
【図２１】第２相対値算出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２２】腹式呼吸における第１相対値と第２相対値との経時的変化を示す図である。
【図２３】ΔRib／ΔAb推定演算処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２４】ΔRib／ΔAb推定演算処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２５】ΔRib／ΔAb推定演算処理の演算結果を示す図である。
【図２６】表示部での表示態様を示す図である。
【図２７】呼吸深度抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２８】呼吸レベル表示処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図２９】呼吸深度と１回換気量との間の関係を示す相関図である。
【図３０】体幹上部および体幹中部の生体電気インピーダンスの時間変化を示すグラフである。
【図３１】呼吸種別判別処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図３２】胸式呼吸のときに得られる１呼吸分のリサージュ図形を示す図である。
【図３３】腹式呼吸のときに得られる１呼吸分のリサージュ図形を示す図である。
【図３４】胸式呼吸のときに得られる複数回の呼吸分のリサージュ図形を示す図である。
【図３５】腹式呼吸のときに得られる複数回の呼吸分のリサージュ図形を示す図である。
【図３６】リサージュ図形表示処理の処理内容を示すフローチャートである。
【図３７】胸式呼吸から腹式呼吸へのリサージュ図形の変化を説明するための図である。
【図３８】Ｘ軸とＹ軸を入れ替えた場合のリサージュ図形を示す図である。
【図３９】Ｘ軸とＹ軸を入れ替えた場合のリサージュ図形における胸式呼吸から腹式呼吸への変化を説明するための図である。
【図４０】右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形（１呼吸分）を重ねて表示した場合を示す図である。
【図４１】右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の差異を強調表示した場合を示す図である。
【図４２】右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の平均値をプロットした場合を示す図である。
【図４３】リサージュ図形の表示位置をセンタリングする方法を説明するための模式図（その１）である。
【図４４】リサージュ図形の表示位置をセンタリングする方法を説明するための模式図（その２）である。
【図４５】ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を示す図である。
【図４６】最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とで軌跡の色の濃淡を変えた場合のリサージュ図形を示す図である。
【図４７】リサージュ図形によるアシスト表示を説明するための図（その１）である。
【図４８】リサージュ図形によるアシスト表示を説明するための図（その２）である。
【図４９】肺の換気能力の良否を判定する方法を説明するための図（その１）である。
【図５０】肺の換気能力の良否を判定する方法を説明するための図（その２）である。
【図５１】肺の換気能力の良否を判定する方法を説明するための図（その３）である。
【図５２】呼吸レベルの時間変化を示すグラフである。
【図５３】アシスト情報の表示態様を説明するための図である。
【図５４】アシスト情報の表示態様の一例を示す図である。
【図５５】呼吸の大きさを報知する表示態様の一例を示す図である。
【図５６】家庭用のゲーム機を用いた生体測定システムの構成を示す図である。
【図５７】ゲーム機の構成を示すブロック図である。
【図５８】訓練メニュー管理テーブルのデータ構成を示す図である。
【図５９】呼吸訓練管理処理の処理内容を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
＜１．第１実施形態＞
＜１−１：生体測定装置の構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る生体測定装置１の構成を示すブロック図である。この生体測定装置１は、生体の状態を測定するものであるが、その機能の一部は、呼吸の種別や胸式呼吸の程度及び腹式呼吸の程度を判定する呼吸判定装置としての役割を担う。
生体測定装置１は、体重を測定するとともに装置全体の動作を管理する管理部１００と、被験者の各部位の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定部２００とを備える。管理部１００は、体重計１１０、第１記憶部１２０、第２記憶部１３０、音声処理部１４０、スピーカ１４５、入力部１５０、並びに表示部１６０を備える。これらの構成要素は、バスを介してＣＰＵ（Central Processing Unit）１７０と接続されている。ＣＰＵ１７０は、装置全体を制御する制御中枢として機能する。なお、ＣＰＵ１７０は図示せぬクロック信号発生回路からクロック信号の供給を受けて動作する。また、各構成要素には図示せぬ電源スイッチがオン状態になると、電源回路から電源が供給される。
【００６６】
体重計１１０は、被験者の体重を測定し、その測定した体重データを、バスを介してＣＰＵ１７０に出力する。第１記憶部１２０は、不揮発性のメモリであって、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）で構成される。第１記憶部１２０には、装置全体を制御する制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ１７０は、制御プログラムにしたがって所定の演算を実行する。
【００６７】
第２記憶部１３０は、揮発性のメモリであり、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等によって構成される。第２記憶部１３０はＣＰＵ１７０の作業領域として機能し、ＣＰＵ１７０が所定の演算を実行する際にデータを記憶する。また、音声処理部１４０は、ＣＰＵ１７０の制御の下、音声データをＤＡ変換して得た音声信号を増幅してスピーカ１４５に出力する。スピーカ１４５は増幅した音声信号を振動に変換して放音する。これによって、呼吸方法の指導などのアドバイス情報を音によって被験者に報知することができる。
【００６８】
入力部１５０は、各種のスイッチから構成され、被験者がスイッチを操作すると、身長、年齢、及び性別といった情報が入力される。表示部１６０は、体重や呼吸の種別といった測定結果や、腹式呼吸に導くための呼気と吸気のリズムやパターンなどのアドバイス情報を知らせる機能、あるいは被験者に各種の情報の入力を促すメッセージを表示する機能を有する。表示部１６０は、例えば、液晶表示装置などで構成される。
【００６９】
次に、生体電気インピーダンス測定部２００は、被験者（人体）の生体電気インピーダンスを測定する。生体電気インピーダンス測定部２００は、交流電流出力回路２１０、基準電流検出回路２２０、電位差検出回路２３０、Ａ／Ｄ変換器２４０、電極切換回路２５１及び２５２を備える。
交流電流出力回路２１０は基準電流Ｉrefを生成する手段である。交流電流出力回路２１０は、基準電流Ｉrefの実効値が予め定められた値となるように、当該基準電流Ｉrefを生成する。基準電流検出回路２２０は、被測定対象に流れる基準電流Ｉrefの大きさを検出して電流データＤｉとしてＣＰＵ１７０に出力するとともに、被験者に基準電流Ｉrefを通電する。この場合、電極切換回路２５２は、電流電極Ｘ１〜Ｘ４の中から２つを選択して電流を供給する。
さらに、電位差検出回路２３０は、電圧電極Ｙ１〜Ｙ４の中から選択された２つの電圧電極の間の電位差を検出して電位差信号ΔＶを生成する。Ａ／Ｄ変換器２４０は電位差信号ΔＶをアナログ信号からデジタル信号に変換し電圧データＤｖとしてＣＰＵ１７０に出力する。ＣＰＵ１７０は電圧データＤｖと電流データＤｉとに基づいて生体電気インピーダンスＺ（＝Ｄｖ／Ｄｉ）を計算する。
【００７０】
第１記憶部１２０は、各種データを予め記憶することができる。たとえば、各部位の生体電気インピーダンスを変数として体脂脂肪率や筋肉量を算出するための相関式又は相関テーブルが記憶されている。
ＣＰＵ１７０は、体重、被験者の各種の部位の生体電気インピーダンス（例えば、上肢生体電気インピーダンス、下肢生体電気インピーダンス、体幹生体電気インピーダンス）、を演算し、かつ、各種の入出力、測定、演算等について制御する。なお、生体電気インピーダンスなどに基づいて、内臓脂肪／皮下脂肪、内臓脂肪量、皮下脂肪率、皮下脂肪量、全身の脂肪率、身体の各部位の脂肪率（上肢脂肪率、下肢脂肪率、体幹脂肪率など）を演算することもできる。
【００７１】
図２に、生体測定装置１の外観例を示す。生体測定装置１は、Ｌ字型の形状をしており、台座部２０の上に柱状の筐体部３０を備える。台座部２０には、左足用の電流電極Ｘ１及び電圧電極Ｙ１と、右足用の電流電極Ｘ２及び電圧電極Ｙ２が設けられている。また、筐体部３０の上部には、表示部１６０が設けられている。この表示部１６０は、タッチパネルで構成されており、入力部１５０としても機能する。さらに、筐体部３０の左右の側面には、左手用の電極部３０Ｌと右手用の電極部３０Ｒが設けられている。
【００７２】
図３は筐体部３０の上部を拡大した拡大図である。この図に示すように、左手用の電極部３０Ｌは電流電極Ｘ３及び電圧電極Ｙ３を備え、右手用の電極部３０Ｒは電流電極Ｘ４及び電圧電極Ｙ４を備える。被験者は、台座３０の上に立ち、左右の手を下げた状態で電極部３０Ｌ及び電極部３０Ｒを握ることによって、測定を行う。
【００７３】
電極切換回路２５１及び２５２は、ＣＰＵ１７０の制御の下、両手及び両足に装着される８個の電極を選択する。この８個の電極を適宜選択することによって、人体の所定の部位における生体電気インピーダンスＺを計測することが可能となる。例えば、図４（Ａ）に示すように基準電流Ｉrefを左足用の電流電極Ｘ１と左手用の電流電極Ｘ３との間に供給し、左足用の電圧電極Ｙ１と左手用の電圧電極Ｙ３との間で電位差を計測すれば、全身の生体電気インピーダンスを計測することができる。なお、基準電流Ｉrefを電流電極Ｘ２及びＸ４の間に流し、電圧電極Ｙ２及びＹ４の間の電位差を計測しても全身の生体電気インピーダンスを計測することができる。さらに、図４（Ｋ）に示すように両掌を短絡させ、両足を短絡させ、両掌から両足までの生体電気インピーダンスを全身の生体電気インピーダンスとして測定してもよい。
【００７４】
また、図４（Ｂ）に示すように基準電流Ｉrefを右足用の電流電極Ｘ２と右手用の電流電極Ｘ４との間に供給し、右足用の電圧電極Ｙ２と左足用の電圧電極Ｙ１との間で電位差を計測すれば、右下肢の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。また、図４（Ｃ）に示すように基準電流Ｉrefを左足用の電流電極Ｘ１と左手用の電流電極Ｘ３との間に供給し、左足用の電圧電極Ｙ１と右足用の電圧電極Ｙ２との間で電位差を計測すれば、左下肢の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。
【００７５】
また、図４（Ｄ）に示すように基準電流Ｉrefを右手用の電流電極Ｘ４と右足用の電流電極Ｘ２との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と左手用の電圧電極Ｙ３との間の電位差を計測すれば、右上肢（体幹上部）の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。ただし、これに限らず、基準電流Ｉrefを左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と右足用の電圧電極Ｙ２との間の電位差を計測することでも、右上肢（体幹上部）の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。
【００７６】
また、図４（Ｅ）に示すように基準電流Ｉrefを左手用の電流電極Ｘ３と左足用の電流電極Ｘ１との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と左手用の電圧電極Ｙ３との間で電位差を計測すれば、左上肢（体幹上部）の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。ただし、これに限らず、基準電流Ｉrefを左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４との間に供給し、左手用の電圧電極Ｙ３と左足用の電圧電極Ｙ１との間の電位差を計測することでも、左上肢（体幹上部）の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。
【００７７】
また、図４（Ｆ）に示すように基準電流Ｉrefを右手用の電流電極Ｘ４と左手用の電流電極Ｘ３との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と左手用の電圧電極Ｙ３との間で電位差を計測すれば、両掌間の生体電気インピーダンスＺを計測することができる。ここで、体幹を体幹上部と体幹中部に分けた場合、左上肢、右上肢、及び掌間の生体電気インピーダンスは、いずれも体幹上部が含まれる。このため、左上肢、右上肢、及び掌間の生体電気インピーダンスを体幹上部の生体電気インピーダンスとして取り扱うことも可能である。
【００７８】
さらに、図４（Ｇ）に示すように基準電流Ｉrefを左手用の電流電極Ｘ３と左足用の電流電極Ｘ１との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と右足用の電圧電極Ｙ２との間で電位差を計測すれば、体幹中部の生体電気インピーダンスを計測することができる。また、図４（Ｈ）に示すように基準電流Ｉrefを右手用の電流電極Ｘ４と右足用の電流電極Ｘ２との間に供給し、左手用の電圧電極Ｙ３と左足用の電圧電極Ｙ１との間で電位差を計測すれば、体幹中部の生体電気インピーダンスを計測することができる。また、図４（I）に示すように基準電流Ｉrefを右手用の電流電極Ｘ４と左足用の電流電極Ｘ１との間に供給し、左手用の電圧電極Ｙ３と右足用の電圧電極Ｙ２との間で電位差を計測すれば、体幹中部を斜めに横切る生体電気インピーダンスを計測することができる。図４（Ｊ）に示すように基準電流Ｉrefを右足用の電流電極Ｘ２と左手用の電流電極Ｘ３との間に供給し、右手用の電圧電極Ｙ４と左足用の電圧電極Ｙ１との間で電位差を計測すれば、体幹中部を斜めに横切る生体電気インピーダンスを計測することができる。
【００７９】
なお、体幹部の生体電気インピーダンスＺｘの測定方法は、上述した方法に限定されるものではなく、両手両足の電極のうち、基準電流Ｉrefを供給する電極と電位差を検出する電極とを適宜選択することによって、手、足、あるいは全身といった人体の各部位の生体電気インピーダンスＺを各々測定し、測定結果を加減算して体幹中部の生体電気インピーダンスＺを算出すればよい。さらに、四肢以外に頭部の耳たぶなどを四肢のいずれかの代用として使用しても、体幹部の生体電気インピーダンスＺｘの測定は可能である。くわえて、体幹に接触電極を設ける場合には言うに及ばない。
【００８０】
＜１−２：生体測定装置の動作＞
図５は、生体測定装置１の動作を示すフローチャートである。まず、入力部１５０における電源スイッチ（図示省略）がオンされると、図示せぬ電力供給部から電気系統各部に電力を供給し、表示部１６０により身長を含む身体特定情報（身長、性別、年齢など）を入力するための画面を表示する（ステップＳ１）。
続いて、入力部１５０から身長、性別、年齢等が入力されると、体重計１１０により体重が測定され、ＣＰＵ１７０は体重を取得する（ステップＳ２）。
【００８１】
ステップＳ２の後、ＣＰＵ１７０は、呼吸解析処理を実行する（ステップＳ３）。この処理では、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める。この詳細な内容については後述する。ステップＳ３の後、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを表示する呼吸レベル表示処理を実行する（ステップＳ４）。この詳細な内容についても後述する。
【００８２】
＜１−３：呼吸解析の原理＞
次に、呼吸解析の原理について説明する。図６は、体幹部の組織の概略を示す模式図である。図６に示すように、体幹部の組織は、横隔膜によって上下に分けられている。上部には、肺と、内外肋間筋などの胸部骨格筋とが形成されている。一方、下部には、内臓組織と、内外腹斜筋・腹横筋や腹直筋などからなる腹部骨格筋とが形成されている。
腹式呼吸及び胸式呼吸のいずれにしても、呼気時に横隔膜は上昇して肺が圧縮され、吸気時に横隔膜は下降して肺は伸長拡大する。胸式呼吸に無い腹式呼吸の特徴は、腹直筋や内外腹斜筋・腹横筋などの腹部呼吸筋の伸縮により内臓組織と供に横隔膜を上下させる点にある。
【００８３】
ここで、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａと体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂとは、図７に示す等価回路で表すことができる。図７に示すように、第１生体電気インピーダンスＺａは、胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ１、および、肺の生体電気インピーダンスＺ２の並列インピーダンスと、上肢骨格筋の生体電気インピーダンスＺ３とが直列に接続されたものとなる。ここで、Ｚ１およびＺ２の並列インピーダンスは、肺の上葉部の生体電気インピーダンスに相当する。
【００８４】
また、図７に示すように、第２生体電気インピーダンスＺｂは、胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ４、および、肺の生体電気インピーダンスＺ５の並列インピーダンスと、腹部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ６、および、内臓組織の生体電気インピーダンスＺ７の並列インピーダンスとが直列に接続されたものとなる。ここで、Ｚ４およびＺ５の並列インピーダンスは、肺の中下葉部の生体電気インピーダンスに相当する。また、横隔膜の生体電気インピーダンスは、内臓組織に代表される生体電気インピーダンスＺ７に含ませて考えることができる。
【００８５】
次に、図８を参照して、呼吸と生体電気インピーダンスの変化との関係を説明する。呼吸に連動した第１生体電気インピーダンスＺａの変化は、肺に絶縁性の高い空気が出入りすることによる電気的特質（電気導電性、１／体積抵抗率）の変化が主な原因であると考えられる。つまり、呼気（呼息）では肺組織中に含まれる空気量が減るため肺の生体電気インピーダンスＺ２は減少方向に変化する（ΔＺlu＜０）。一方、吸気（吸息）では空気量が増加するため、肺の生体電気インピーダンスＺ２は増加方向に変化する（ΔＺlu＞０）。
【００８６】
胸式で胸郭を広げる呼吸法（胸式呼吸）では、内外肋間筋などの呼吸骨格筋の伸縮変化と肺の伸縮変化が同じ方向に作用するので、肺の生体電気インピーダンスＺ２が増加すれば胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ１も増加し、肺の生体電気インピーダンスＺ２が減少すれば胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ１も減少する。一方、腹式呼吸は胸郭の変化がほとんど見られない呼吸法なので、胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ１はほとんど変化せず、肺の生体電気インピーダンスＺ２が呼吸に伴って大きく変化する。なお、第１生体電気インピーダンスＺａには、上肢骨格筋の生体電気インピーダンスＺ３が含まれているが、上肢骨格筋は、呼吸に直接的に寄与する筋肉ではない。本実施形態では、被験者は、図２に示す測定装置の台座部２０の上に立ち、左右の腕を下げた状態で３０Ｌ及び３０Ｒを握り計測を行うので、計測中に上肢骨格筋（Ｚ３）が動くことは殆ど無い。図９および図１０に示すように、被験者の呼吸が、胸式呼吸および腹式呼吸の何れの場合であっても、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａは増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａは減少方向に変化するという具合である。
【００８７】
一方、呼吸に連動した第２生体電気インピーダンスＺｂの変化は、横隔膜の動きと連動している。上述したように腹式呼吸及び胸式呼吸のいずれの場合も、横隔膜は呼気時上昇し、吸気時下降する。そして、腹式呼吸の特徴は、腹部呼吸筋の伸縮により内臓組織とともに横隔膜を上下させる点にある。より具体的には、腹式呼吸の呼気時のみ、腹筋を緊張させて内臓組織と伴に横隔膜を押し上げ上昇させることで、内臓組織と腹部骨格筋との並列部の生体電気インピーダンスが上昇する（ΔＺst＞０）。このとき、肺組織の生体電気インピーダンスは減少する（ΔＺlu＜０）。このため、横隔膜から上部の生体電気インピーダンスの減少を横隔膜から下部の生体電気インピーダンスの増加が打ち消すように作用する。このように、胸式呼吸と腹式呼吸とでは、横隔膜から下部にある腹部骨格筋と内臓組織の動きが異なる。
【００８８】
図９に示すように、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、吸気では第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する一方、呼気では、横隔膜から上部の生体電気インピーダンスの減少を横隔膜から下部の生体電気インピーダンスの増加が打ち消すように作用するので、第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する。また、図１０に示すように、被験者の呼吸が胸式呼吸の場合は、上述した第１生体電気インピーダンスＺａの変化と同様に、吸気では第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する一方、呼気では第２生体電気インピーダンスＺｂは減少方向に変化するという具合である。
【００８９】
次に、図１１および図１２を参照して、被験者の呼吸と、被験者の胸部の周囲径Ribおよび腹部の周囲径Abとの関係について説明する。まず、被験者の呼吸が腹式呼吸である場合を想定する。図１１は、レスピトレース（米国Ａ．Ｍ．Ｉ社製）で、被験者の腹式呼吸に連動した胸部および腹部の各々の周囲径変化を時系列的に捕捉した結果を示す図である。図１１からも理解されるように、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合は、その呼吸に応じて腹部の周囲径Abが変化する一方、胸部の周囲径Ribは殆ど変化しない。したがって、腹式呼吸の場合は、被験者の胸部の周囲径Ribの変化（Ribの測定値の基準レベルを示すRib基準値に対するRib（測定値）の相対値）ΔRibと、被験者の腹部の周囲径Abの変化（Abの測定値の基準レベルを示すAb基準値に対するAb（測定値）の相対値）ΔAbとの比を示すΔRib／ΔAbは、「１」を下回るという具合である。なお、レスピトレースの情報は、測定値の基準値に対する相対値のピーク値またはボトム値の絶対値（0-P）、および、ピーク値とボトム値との絶対値の和（P-P）のうちの何れかで検出される。ここでは、被験者の１呼吸ごとに、呼吸の種別の判定が行われるので、レスピトレースの情報は、P-Pの形で検出される。
【００９０】
次に、被験者の呼吸が胸式呼吸である場合を想定する。図１２は、レスピトレース（米国Ａ．Ｍ．Ｉ社製）で、被験者の胸式呼吸に連動した胸部および腹部の各々の周囲径変化を時系列的に捕捉した結果を示す図である。被験者の呼吸が胸式呼吸の場合は、その呼吸に応じた胸部の周囲径Ribの変化は、腹部の周囲径Abの変化よりも大きいので、上述のΔRib／ΔAbは、「１」を上回るという具合である。ここでは、ΔRib／ΔAbは、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報であると捉えることができる。
【００９１】
本実施形態では、被験者の胸部の周囲径の変化ΔRibと腹部の周囲径の変化ΔAbとの比（＝ΔRib／ΔAb）と、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の第１センタリング値Ｚａ０に対する相対値である第１相対値ΔＺａ、および、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第２センタリング値Ｚｂ０に対する第２相対値ΔＺｂとの間には相関関係があることを見出し、その相関関係を表す式を用いて、第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂに対応するΔRib／ΔAbの値を求める。そして、その求めたΔRib/ΔAbの値から、被験者の呼吸の種別（胸式呼吸なのか腹式呼吸なのか）を推定できるという具合である。この詳細な内容は後述するが、「第１センタリング値Ｚａ０」とは、第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベルを示すものであり、「第２センタリング値Ｚｂ０」とは、第２生体電気インピーダンスＺｂの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベルを示すものである。
【００９２】
図１３は、複数の被験者の測定データから得られた、ΔRib／ΔAbと、ΔＺｂ／ΔＺａとの関係を示す相関図である。図１３からも理解されるように、ΔRib／ΔAbと、ΔＺｂ／ΔＺａとの間には相関係数Ｒ＝０．６５１、Ｐ＜０．０１という高い相関が得られ、以下の回帰式（１）が成立する。
ΔRib／ΔAb＝a0×ΔＺｂ／ΔＺａ＋b0 ・・・（１）
a0：回帰係数，b0：定数。
【００９３】
また、上記回帰式（１）は以下のように変形できる。
ΔRib／ΔAb＝（a0×ΔＺｂ−ΔＺａ）／ΔＺａ＋b1 ・・・（２）
b1：定数（＝b0＋１）。
【００９４】
ここで、呼吸に伴う第１生体電気インピーダンスＺａの変化は、肺の上葉部の生体電気インピーダンス（Ｚ１およびＺ２の並列インピーダンス）の変化であると捉えることができる。一方、第２生体電気インピーダンスＺｂの変化は、肺の中下葉部の生体電気インピーダンス（Ｚ４およびＺ５の並列インピーダンス）の変化と、腹部の生体電気インピーダンス（Ｚ６およびＺ７の並列インピーダンス）の変化との和であると捉えることができる。肺の上葉部の生体電気インピーダンスの変化、および、肺の中下葉部の生体電気インピーダンスの変化は、同じ部位（胸部）の生体電気インピーダンスの変化であるとみなせば、第２生体電気インピーダンスＺｂの変化と第１生体電気インピーダンスＺａの変化との差分は、腹部の生体電気インピーダンスの変化に相当する。そうすると、上記式（２）は、腹部の生体電気インピーダンスの変化と胸部の生体電気インピーダンスの変化との比と、ΔRib／ΔAbとの関係を表す式であると捉えることもできる。上記式（２）のa0は、肺の上葉部と中下葉部との測定感度の相違を補正するための補正係数であるとみなすことができる。
【００９５】
＜１−４：呼吸解析処理＞
次に、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸解析処理について説明する。図１４は、呼吸解析処理の具体的な内容を説明するためのフローチャートである。本実施形態では、通常の１呼吸（＝１回の吸気＋１回の呼気）につき、１０回の呼吸解析処理を実行するように設定される。ここでは、通常の１呼吸に要する時間を4秒とみなし、ＣＰＵ１７０は、0.4秒ごとに、呼吸解析処理を実行するという具合である。以下では、呼吸解析処理を実行するタイミング（0.4秒ごとのタイミング）をサンプリングタイミングと呼ぶ。なお、これは一例であり、呼吸解析処理を実行するタイミングは任意に設定可能である。
【００９６】
図１４に示すように、まず、ＣＰＵ１７０は、サンプリングタイミングに到達したか否かを判定し（ステップＳ１０）、ステップＳ１０の結果が肯定である場合はステップＳ２０に進む。ここでは、第ｎ番目（ｎ≧１）のサンプリングタイミングに到達した場合を想定して、ステップＳ２０以下の各ステップの具体的な内容を説明する。ステップＳ２０以下の各ステップの具体的な説明に先立ち、まずは、各ステップの内容の概略を簡単に説明する。ステップＳ１０の後のステップＳ２０において、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａを測定する。ステップＳ２０の後のステップＳ３０において、ＣＰＵ１７０は、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定する。ステップＳ３０の後のステップＳ４０において、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ２０で測定した第１生体電気インピーダンスＺａおよびステップＳ３０で測定した第２生体電気インピーダンスＺｂの各々について、スムージング処理を実行する。ステップＳ４０の後のステップＳ５０において、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値Ｚａ０を生成する。ステップＳ５０の後のステップＳ６０において、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の第１センタリング値Ｚａ０に対する相対値である第１相対値ΔＺａを算出する。ステップＳ６０の後のステップＳ７０において、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値Ｚｂ０を生成し、その生成した第２センタリング値Ｚｂ０を用いて、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第２センタリング値Ｚｂ０に対する相対値である第２相対値ΔＺｂを算出する。ステップＳ７０の後のステップＳ８０において、ＣＰＵ１７０は、上記回帰式（２）にしたがって演算処理を実行することで、第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂに対応するΔRib／ΔAbの値を求めるという具合である。以下、各ステップの具体的な内容を順番に説明していく。
【００９７】
ステップＳ２０において、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａを測定する。例えば、ＣＰＵ１７０は、左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４とを選択するように電極切換回路２５２を制御するとともに、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４とを選択するように電極切換回路２５１を制御する。そして、ＣＰＵ１７０は、右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、右上肢（体幹上部）の第１生体電気インピーダンスＺａを測定する。ここでは、第ｎ番目（ｎ≧１）のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの実測値をＺａ（ｎ）’と表記する。
【００９８】
ステップＳ２０の後、ＣＰＵ１７０は、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定する（ステップＳ３０）。例えば、ＣＰＵ１７０は、左足用の電流電極Ｘ１と右手用の電流電極Ｘ４とを選択するように電極切換回路２５２を制御するとともに、左手用の電圧電極Ｙ３と右足用の電圧電極Ｙ２とを選択するように電極切換回路２５１を制御する。そして、ＣＰＵ１７０は、左足と右手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、左手用の電圧電極Ｙ３と右足用の電圧電極Ｙ２との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定する。ここでは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの実測値をＺｂ（ｎ）’と表記する。
【００９９】
ステップＳ３０の後、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ２０で測定した第１生体電気インピーダンスＺａ（ｎ）’およびステップＳ３０で測定した第２生体電気インピーダンスＺｂ（ｎ）’の各々について、スムージング処理を実行する（ステップＳ４０）。まず、第１生体電気インピーダンスＺａ（ｎ）’のスムージング処理について具体的に説明する。ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの実測値Ｚａ（ｎ−２）’と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの実測値Ｚａ（ｎ−１）’と、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの実測値Ｚａ（ｎ）’とを用いた移動平均処理を行う。そして、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの測定値として採用する（スムージング処理）。ここでは、スムージング処理が行われた後の、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの測定値を、Ｚａ（ｎ）と表記する。
【０１００】
次に、第２生体電気インピーダンスＺｂ（ｎ）’のスムージング処理について具体的に説明する。ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの実測値Ｚｂ（ｎ−２）’と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの実測値Ｚｂ（ｎ−１）’と、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの実測値Ｚｂ（ｎ）’とを用いた移動平均処理を行う。そして、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値として採用する（スムージング処理）。ここでは、スムージング処理が行われた後の、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値を、Ｚｂ（ｎ）と表記する。
【０１０１】
ステップＳ４０の後、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値Ｚａ０を生成する第１センタリング処理を実行する（ステップＳ５０）。ここでは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値をＺａ０（ｎ）と表記する。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングよりも所定の時間長だけ前の時点を始点とし、第ｎ番目のサンプリングタイミングを終点とするセンタリング期間内の複数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値に基づいて、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）を生成する。センタリング期間の時間長は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸の速度に応じて可変に設定される。以下、その具体的な内容について詳細に説明する。
【０１０２】
図１５は、第１センタリング処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図１５に示すように、まず、ＣＰＵ１７０は、１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルを示すＭＡ１０を抽出するＭＡ１０抽出処理を実行する（ステップＳ５１）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−９番目〜第ｎ番目の１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値（Ｚａ（ｎ−９）〜Ｚａ（ｎ））を用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるＭＡ１０（ｎ）として抽出する（[Ｚａ（ｎ−９）＋Ｚａ（ｎ−８）＋・・・＋Ｚａ（ｎ）]／１０→ＭＡ１０（ｎ））。
【０１０３】
ステップＳ５１の後、ＣＰＵ１７０は、２０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルを示すＭＡ２０を抽出するＭＡ２０抽出処理を実行する（ステップＳ５２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−１９番目〜第ｎ番目の２０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値（Ｚａ（ｎ−１９）〜Ｚａ（ｎ））を用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるＭＡ２０（ｎ）として抽出する（[Ｚａ（ｎ−１９）＋Ｚａ（ｎ−１８）＋・・・＋Ｚａ（ｎ）]／２０→ＭＡ２０（ｎ））。
【０１０４】
ステップＳ５２の後、ＣＰＵ１７０は、１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値のうち最大の値をＭＡＸ１０として抽出するＭＡＸ１０抽出処理を実行する（ステップＳ５３）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−９番目〜第ｎ番目の１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値のうち最大の値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるＭＡＸ１０（ｎ）として抽出するという具合である。
【０１０５】
ステップＳ５３の後、ＣＰＵ１７０は、１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値のうち最小の値をＭＩＮ１０として抽出するＭＩＮ１０抽出処理を実行する（ステップＳ５４）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−９番目〜第ｎ番目の１０個のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値のうち最小の値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるＭＩＮ１０（ｎ）として抽出するという具合である。
【０１０６】
ステップＳ５４の後、ＣＰＵ１７０は、２０個のサンプリングタイミングの各々におけるＭＡＸ１０とＭＩＮ１０との平均値（第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける平均値をＡＶ１０（ｎ）と表記）について移動平均処理を行い、その処理結果を、中央値として算出する中央値算出処理を実行する（ステップＳ５５）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−１９番目〜第ｎ番目の２０個のサンプリングタイミングの各々における平均値（ＡＶ１０（ｎ−１９）〜ＡＶ１０（ｎ））について移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける中央値ＣＮＴ２０（ｎ）として抽出する（[ＡＶ１０（ｎ−１９）＋ＡＶ１０（ｎ−１８）＋・・・＋ＡＶ１０（ｎ）]／２０→ＣＮＴ２０（ｎ））。ここでは、説明を省略するが、中央値ＣＮＴ２０（ｎ）は、体動などに起因するアーチファクト（データ波形の歪み）等による処理に適さない異常波形の抽出に用いられる。
【０１０７】
ステップＳ５５の後、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸のタイミングを抽出する呼吸タイミング抽出処理を実行する（ステップＳ５６）。以下では、図１６および図１７を参照しながら、呼吸タイミング抽出処理の具体的な内容を説明する。図１６および図１７は、呼吸タイミング抽出処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図１６に示すように、まずＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスＺａの微分係数ｄＺａ（ｎ）を抽出する微分係数抽出処理を実行する（ステップＳ２０１）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、以下の式（３）にしたがって演算処理を実行することで、微分係数ｄＺａ（ｎ）を抽出する。
[Ｚａ（ｎ）−Ｚａ（ｎ−２）]／１．２＝ｄＺａ（ｎ） ・・・（３）
【０１０８】
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ２０１で抽出した微分係数ｄＺａ（ｎ）の絶対値が0.1より小さいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、微分係数ｄＺａ（ｎ）の極性判別フラッグＦ０（ｎ）を「0」に設定してステップＳ２０４に進む。極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「0」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおいて、第１生体電気インピーダンスＺａの値は極大値（ピーク値）または極小値（ボトム値）であることを意味する。
【０１０９】
一方、ステップＳ２０２の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、微分係数ｄＺａ（ｎ）の値が0より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、極性判別フラッグＦ０（ｎ）を「+1」に設定してステップＳ２０４へ進む。極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「+1」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおいて、第１生体電気インピーダンスＺａの変化の方向は正側であることを意味する。ステップＳ２０３の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、極性判別フラッグＦ０（ｎ）を「-1」に設定してステップＳ２０４へ進む。極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「-1」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおいて、第１生体電気インピーダンスＺａの変化の方向は負側であることを意味する。
【０１１０】
ステップＳ２０４において、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける極性判別フラッグＦ０（ｎ）の絶対値と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける極性判別フラッグＦ０（ｎ−１）の絶対値とが等しく、かつ、Ｆ０（ｎ−１）の値とＦ０（ｎ）の値とが等しくないか否かを判定する。ステップＳ２０４の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、Ｆ０（ｎ）を「0」に設定して、次のステップＳ２０６（図１７参照）へ進む。ステップＳ２０４の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ２０４の直前で設定したＦ０（ｎ）の値を維持したまま、次のステップＳ２０６へ進む。
【０１１１】
図１７を参照しながら、呼吸タイミング抽出処理の具体的な内容の説明を続ける。ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「0」であるか否かを判定する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「0」に設定して、ステップＳ２０９へ進む。ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「0」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電位インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）は、ピーク値またはボトム値ではないことを意味する。
一方、ステップＳ２０６の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、３個のサンプリングタイミングの各々における極性判別フラッグＦ０の和が「+1」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０７）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミング〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における極性判別フラッグ（Ｆ０（ｎ−２）〜Ｆ０（ｎ））の和が「+1」よりも大きいか否かを判定する。
【０１１２】
ステップＳ２０７の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「+1」に設定して、ステップＳ２０９へ進む。ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「+1」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）はピーク値（最大値）であることを意味する。
【０１１３】
ステップＳ２０７の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、３個のサンプリングタイミングの各々における極性判別フラッグＦ０の和が「-1」よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミング〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における極性判別フラッグ（Ｆ０（ｎ−２）〜Ｆ０（ｎ））の和が「-1」よりも小さいか否かを判定する。
【０１１４】
ステップＳ２０８の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「-1」に設定して、ステップＳ２０９へ進む。ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「-1」であるとは、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）はボトム値（最小値）であることを意味する。一方、ステップＳ２０８の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「0」に設定して、ステップＳ２０９へ進むという具合である。
【０１１５】
ステップＳ２０９において、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「+1」であるか否かを判定する。ステップＳ２０９の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）に１を加算する一方（ステップＳ２１０）、ステップＳ２０９の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、サンプリングカウンタ値Ｎを初期化する（ステップＳ２１１）。ここで、図９および図１０からも理解されるように、被験者の呼吸が胸式呼吸および腹式呼吸の何れの場合であっても、呼吸に伴う第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形は略正弦波状であるところ、サンプリングカウンタ値Ｎは、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値がピーク値に到達するたびに初期化（サンプリングカウンタ値＝０）され、次のピーク値に到達するまでのサンプリングタイミングの回数が順次にカウントされていくという具合である。以上で、図１５のステップＳ５６における呼吸タイミング抽出処理が終了する。
【０１１６】
再び図１５に戻って説明を続ける。上述の呼吸タイミング抽出処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が速めの呼吸なのか遅めの呼吸なのかを判別する呼吸スピード判別フラッグを設定する（ステップＳ５７）。以下、図１８を参照しながら、ステップＳ５７でＣＰＵ１７０が実行する呼吸スピード判別フラッグ設定処理の具体的な内容を説明する。図１８は、呼吸スピード判別フラッグ設定処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図１８に示すように、まずＣＰＵ１７０は、極性判別フラッグＦ０（ｎ）が「0」であるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ−１）に等しいとみなして処理を終了する。
【０１１７】
ステップＳ３０１の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「+1」であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ステップＳ３０２の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）が「10」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０３）。ここで、被験者の呼吸のスピードが遅ければ、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値がピーク値に到達してから、次のピーク値に到達するまでの時間長は長くなり、次のピーク値に到達する直前のサンプリングカウンタ値Ｎも大きくなる。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおいて第１生体電気インピーダンスＺａの測定値がピーク値に到達したと判断した場合は、その直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるサンプリングカウンタ値が「10」よりも大きいか否かを判定し、当該サンプリングカウンタ値が「10」よりも大きいと判定した場合は、被験者の呼吸は遅めの呼吸であると判断する。具体的には、ステップＳ３０３の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）を「20」に設定して処理を終了する。呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）が「20」であるとは、被験者の呼吸が遅めの呼吸であることを意味する。また、ステップＳ３０３の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸は速めの呼吸であると判断して呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）を「10」に設定して処理を終了する。呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）が「10」であるとは、被験者の呼吸が速めの呼吸であることを意味する。
【０１１８】
一方、ステップＳ３０２の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）が「-1」であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ−１）に等しいとみなして処理を終了する。ステップＳ３０４の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）が「5」よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０５）。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、ボトム値に到達する直前のサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）が「5」よりも大きい場合は、被験者の呼吸は遅めの呼吸であると判断する一方、ボトム値に到達する直前のサンプリングカウンタ値Ｎ（ｎ−１）が「5」よりも小さい場合は、被験者の呼吸は速めの呼吸であると判断する。具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ３０５の結果が肯定である場合は、呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）を「20」に設定して処理を終了する一方、ステップＳ３０５の結果が否定である場合は、呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）を「10」に設定して処理を終了するという具合である。以上で、図１５のステップＳ５７における呼吸スピード判別フラッグ設定処理が終了する。
【０１１９】
再び図１５に戻って説明を続ける。上述の呼吸スピード判別フラッグ設定処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）を抽出する（ステップＳ５８）。以下、図１９を参照しながら、ステップＳ５８でＣＰＵ１７０が実行する第１センタリング値抽出処理の具体的な内容を説明する。図１９は、第１センタリング値抽出処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図１９に示すように、まずＣＰＵ１７０は、呼吸スピード判別フラッグＦｍａ（ｎ）が「10」であるか否かを判定する（ステップＳ４０１）。言い換えれば、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸が速めの呼吸であるか否かを判定するという具合である。
【０１２０】
本実施形態では、被験者の呼吸速度に応じて可変に設定されるセンタリング期間内の複数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値に基づいて、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）が生成される。上記ステップＳ４０１の結果が肯定である場合、つまりは第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸が速めの呼吸である場合は、その速めの１呼吸に要する時間長（ここでは約4.0秒）がセンタリング期間として設定される。すなわち、被験者の呼吸が速めの呼吸である場合は、第ｎ−９番目のサンプリングを始点とし、第ｎ番目のサンプリングタイミングを終点とする期間がセンタリング期間として設定され、第ｎ−９番目〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理の結果に基づいて第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）が生成される。より具体的には、ステップＳ４０１の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、図１５のステップＳ５１で求めたＭＡ１０（ｎ）に基づいて、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）を生成する（ステップＳ４０２）。さらに詳述すると、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ−２）と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ−１）と、ＭＡ１０（ｎ）とを用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）として採用する（[Ｚａ０（ｎ−２）＋Ｚａ０（ｎ−１）＋ＭＡ１０（ｎ）]／３→Ｚａ０（ｎ））。
【０１２１】
一方、上記ステップＳ４０１の結果が否定である場合、つまりは第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける被験者の呼吸が遅めの呼吸である場合は、その遅めの１呼吸に要する時間長（ここでは約8.0秒）がセンタリング期間として設定される。すなわち、被験者の呼吸が遅めの呼吸である場合は、第ｎ−１９番目のサンプリングを始点とし、第ｎ番目のサンプリングタイミングを終点とする期間がセンタリング期間として設定され、第ｎ−１９番目〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理の結果に基づいて第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）が生成される。より具体的には、ステップＳ４０１の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、図１５のステップＳ５２で求めたＭＡ２０（ｎ）に基づいて、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）を生成する（ステップＳ４０３）。さらに詳述すると、ＣＰＵ１７０は、Ｚａ０（ｎ−２）と、Ｚａ０（ｎ−１）と、ＭＡ２０（ｎ）とを用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）として採用する（[Ｚａ０（ｎ−２）＋Ｚａ０（ｎ−１）＋ＭＡ２０（ｎ）]／３→Ｚａ０（ｎ））。以上で、図１４のステップＳ５０における第１センタリング処理が終了する。
【０１２２】
前述したように、被験者の呼吸が胸式呼吸であっても腹式呼吸であっても、第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形は略正弦波状となる。ＣＰＵ１７０は、体動などによる影響で、第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形が乱れても、それに応じた第１センタリング値Ｚａ０が得られるように、所定数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスＺａの測定値に基づいて第１センタリング値Ｚａ０を生成する。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングよりも所定の時間長だけ前の時点を始点とし、当該サンプリングタイミングを終点とするセンタリング期間内の複数のサンプリングタイミングの各々における第１生体電気インピーダンスの測定値を用いた移動平均処理を行い、その結果に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける第１センタリング値Ｚａ０を求めるので、体動などによる影響で、第１生体電気インピーダンスＺａの変化を示す波形が乱れても、それに応じた第１センタリング値Ｚａ０を精度良く生成できる。そして、各サンプリングタイミングに対応するセンタリング期間の時間長は、当該サンプリングタイミングにおける被験者の呼吸速度に応じて可変に設定されるという具合である。
【０１２３】
図１４に戻って説明を続ける。図１４に示すように、ステップＳ５０の第１センタリング処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）の第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）に対する相対値である第１相対値ΔＺａ（ｎ）を算出する第１相対値算出処理を実行する（ステップＳ６０）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ４０で求めた第１生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）と、ステップＳ５０で求めた第１センタリング値Ｚａ０（ｎ）との差分を求め、その求めた差分値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａ（ｎ）として採用するという具合である。
【０１２４】
ステップＳ６０の後、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値Ｚｂ０を生成し、その生成した第２センタリング値Ｚｂ０を用いて、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第２センタリング値Ｚｂ０に対する相対値である第２相対値ΔＺｂを算出する（ステップＳ７０）。
【０１２５】
ここで、前述したように、腹式呼吸の呼気における第２生体電気インピーダンスＺｂの変化は、第１生体電気インピーダンスＺａの変化とは異なる態様を示すので、第１センタリング値Ｚａ０を求める場合と同様に、所定数のサンプリングタイミングの各々における第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値を用いた移動平均処理を行っても、これらの振幅基準レベル、すなわち、第２生体電気インピーダンスＺｂの変化を示す波形から、呼吸に起因した情報を抽出するための振幅基準レベル（第２センタリング値Ｚｂ０）を精度良く求めることはできない。
【０１２６】
そこで、本実施形態では、図２０に示すように、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と、第１センタリング値Ｚａ０とが等しくなるゼロクロスタイミングを抽出し、当該ゼロクロスタイミングにおける第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値に基づいて第２センタリング値Ｚｂ０を生成している。これにより、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の振幅基準レベルを精度良く抽出できる。図２０は、第２センタリング値Ｚｂ０の生成方法を概念的に説明するための図である。以下では、図２１を参照しながら、ステップＳ７０でＣＰＵ１７０が実行する第２相対値算出処理の具体的な内容を説明する。
【０１２７】
図２１は、第２相対値算出処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図２１に示すように、ＣＰＵ１７０は、５個のサンプリングタイミングの各々における第１相対値ΔＺａのうち最小の値を抽出する（ステップＳ７１）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−４番目〜第ｎ番目のサンプリングタイミングの各々における第１相対値ΔＺａの絶対値｜ΔＺａ｜（｜ΔＺａ（ｎ−４）｜〜｜ΔＺａ（ｎ）｜）のうち最小の値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定値ΔＭＩＮ５（ｎ）として抽出するという具合である。
【０１２８】
ステップＳ７１の後、ＣＰＵ１７０は、直前のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定値と、ステップＳ７１で抽出したクロスポイント判定値とが等しく、且つ、直前のサンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ７２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定値ΔＭＩＮ５（ｎ−１）とΔＭＩＮ５（ｎ）とが等しく、且つ、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ−１）が「+1」に設定されているか否かを判定する。クロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ−１）が「+1」に設定されている場合は、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるとみなされる。なお、クロスポイント判定フラッグＦ２の初期値（デフォルト値）、つまりは第１番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定フラッグＦ２（１）の値は「0」に設定されている。
【０１２９】
ステップＳ７２の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングはゼロクロスタイミングではないと判定し、クロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ）を「0」に設定してステップＳ７４へ進む。ステップＳ７２の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａ（ｎ）の絶対値が0.3以下であるか否かを判定する（ステップＳ７３）。ステップＳ７３の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングはゼロクロスタイミングではないと判定し、クロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ）を「0」に設定してステップＳ７４へ進む。ステップＳ７３の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングはゼロクロスタイミングであると判定し、クロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ）を「+1」に設定してステップＳ７４へ進む。
【０１３０】
次に、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定フラッグＦ２（ｎ）が「+1」であるか否かを判定する（ステップＳ７４）。ステップＳ７４の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、第２センタリング値Ｚｂ０を抽出する（ステップＳ７５）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ−２番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ−２）と、第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ−１）と、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２生体電気インピーダンスの測定値Ｚｂ（ｎ）とを用いて移動平均処理を行い、その処理結果を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ）として抽出する（[Ｚｂ０（ｎ−２）＋Ｚｂ０（ｎ−１）＋Ｚｂ（ｎ）]／３→Ｚｂ０（ｎ））。一方、ステップＳ７４の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ−１）を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ）として採用する（Ｚｂ０（ｎ−１）→Ｚｂ０（ｎ））。
【０１３１】
そして、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２相対値ΔＺｂ（ｎ）を算出する（ステップＳ７６）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスの測定値Ｚｂ（ｎ）と、第２センタリング値Ｚｂ０（ｎ）との差分を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第２相対値ΔＺｂ（ｎ）として採用するという具合である。以上で、図１４のステップＳ７０における第２相対値算出処理が終了する。
【０１３２】
例えば被験者の呼吸が腹式呼吸であって、第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂが図９のように変化する場合、第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂの経時的変化を示す波形は、図２２のようになる。第１相対値ΔＺａの経時的変化を示す波形は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の振幅基準レベルである第１センタリング値Ｚａ０をゼロ基準とするものであり、第２相対値ΔＺｂの経時的変化を示す波形は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値の振幅基準レベルである第２センタリング値Ｚｂ０をゼロ基準とするものである。両波形を重ねることで、吸気における第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂの各々の波形と、呼気における第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂの各々の波形とを判別することができる。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺａの値に基づいて、被験者の呼吸が吸気であるか呼気であるかを判定する。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺａが正の値である場合は吸気であると判定し、負の値である場合は呼気であると判定するという具合である。また、吸気における第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂの各々の波形の振幅および積分値の違いに基づいて、前述の回帰式（２）の係数を補正してもよい。これにより、測定精度の向上が図られる。
【０１３３】
再び図１４に戻って説明を続ける。図１４に示すように、ステップＳ７０の第２相対値算出処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺａ（ｎ）および第２相対値ΔＺｂ（ｎ）に対応するΔＲｉｂ／ΔＡｂを推定するΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理を実行する（ステップＳ８０）。以下、図２３および図２４を参照しながら、ステップＳ８０でＣＰＵ１７０が実行するΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理の具体的な内容を説明する。図２３および図２４は、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図２３に示すように、まずＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａ（ｎ）の値が「0」以上であるか否かを判定する（ステップＳ８１）。
【０１３４】
ステップＳ８１の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が呼気であると判断し、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の推定演算を行う（ステップＳ８２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、上述の回帰式（２）にしたがって演算処理を実行することで、第１相対値ΔＺａ（ｎ）および第２相対値ΔＺｂ（ｎ）に対応するΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）を求める。一方、ステップＳ８１の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が吸気であると判断し、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の値を初期値に設定する。本実施形態では、ステップＳ８１の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の値を、初期値である「1.0」に設定する。
【０１３５】
次に、ＣＰＵ１７０は、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の値が、−2.5以上であり、且つ4.5以下であるか否かを判定する（ステップＳ８３）。ステップＳ８３の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、ΔＲｉｂ／ΔＡｂの値を、初期値である「1.0」に設定してステップＳ８４へ進む。ステップＳ８３の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、そのままステップＳ８４へ進む。
【０１３６】
ステップＳ８４において、ＣＰＵ１７０は、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の絶対値と、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）の絶対値との差分（|ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）|−|ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）|）が0.3よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ８４の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）と、ΔＲｉｂ／ΔＡｂとの平均を求め、その求めた平均値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）として採用（[ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）＋ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）]／２→ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ））して次のステップＳ８５（図２４参照）へ進む。一方、ステップＳ８４の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の値を、初期値である「1.0」に設定して次のステップＳ８５へ進む。
【０１３７】
図２４を参照しながら、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理の具体的な内容の説明を続ける。図２４に示すように、ステップＳ８５において、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａ（ｎ）が「0」よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ８５の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が呼気であると判断し、直前の積分回数のカウント値Ｎｉに１を加算する。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ−１）に１を加算した値を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ）として採用する。
【０１３８】
一方、ステップＳ８５の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が吸気であると判断し、積分回数のカウント値Ｎｉの値を「0」に初期化する。すなわち、この場合、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ）は「0」に設定されるという具合である。
【０１３９】
続いて、図２４に示すように、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺａ（ｎ）が「0」よりも小さいか否かを再び判定する（ステップＳ８６）。ステップＳ８６の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの積分値（ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１））と、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）との和を求めることで、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの積分値（ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ））を求めて次のステップＳ８７へ進む。一方、ステップＳ８６の結果が否定の場合、つまりは、被験者の呼吸状態が吸気であると判断した場合は、ＣＰＵ１７０は、ピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「+1」に設定して次のステップＳ８７へ進む。
【０１４０】
次に、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ）がゼロであるか否かを判定する（ステップＳ８７）。ステップＳ８７の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの積分値[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）]を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける積分回数のカウント値Ｎｉ（ｎ）で割ることで、ΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値を求める。一方、ステップＳ８７の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、直前の第ｎ−１番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値（[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）]／Ｎｉ（ｎ−１））を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値として採用する。以上で、ΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理が終了し、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける呼吸解析処理が終了する。
【０１４１】
被験者の呼吸が腹式呼吸であって、第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂが図２２のように変化する場合、上述のΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値（[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ]／Ｎｉ）は、図２５のように変化する。図２５において、呼気におけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの値（平均値）が１．０以下である場合は、被験者の呼吸は腹式呼吸であると推定される一方、１．０を上回る場合は、被験者の呼吸は胸式呼吸であると推定されるという具合である。
【０１４２】
以上に説明したように、本実施形態では、ＣＰＵ１７０が呼吸解析処理を実行することで、サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａおよび第２相対値ΔＺｂに対応するΔRib／ΔAbが求められるので、被験者の呼吸の種別（腹式呼吸なのか胸式呼吸なのか）をリアルタイムで正確に判別できるという利点がある。
【０１４３】
＜１−５：呼吸レベル表示処理＞
次に、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸レベル表示処理について説明する。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを表示（報知）する呼吸レベル表示処理を実行する。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸の深さを示す呼吸深度と、当該１呼吸における呼吸解析処理の結果とから、当該１呼吸における胸式呼吸および腹式呼吸の各々の大きさと余裕度とを表示部１６０に表示するように制御する。図２６に示すように、本実施形態では、１呼吸における胸式呼吸および腹式呼吸の各々の大きさと余裕度のほか、当該１呼吸に占める腹式呼吸の割合を示す腹式レベルを表示部１６０に表示するように制御する。図２６に示す第１バーグラフBG1は、胸式呼吸および腹式呼吸の各々の大きさと余裕度とを表示するためのものである。一方、図２６に示す第２バーグラフBG2は、被験者の腹式レベルを表示するためのものである。これらの詳細な内容については後述する。
【０１４４】
呼吸レベル表示処理の具体的な説明に先立って、図２７を参照しながら、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸深度抽出処理について説明する。図２７は、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸深度抽出処理の具体的な内容を示すフローチャートである。後述するように、この呼吸深度抽出処理で抽出された被験者の呼吸深度（呼吸の深さ）は、呼吸レベル表示処理に用いられる。
【０１４５】
図２７に示すように、まずＣＰＵ１７０は、サンプリングタイミングに到達したか否かを判定し（ステップＳ５０１）、ステップＳ５０１の結果が肯定である場合は次のステップＳ５０２へ進む。ステップＳ５０２において、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が吸気であるか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングにおける第１相対値ΔＺａの値が正の値である場合には吸気であると判定する一方、負の値である場合には呼気であると判定するという具合である。ＣＰＵ１７０は、吸気であると判定した場合は、吸気判別フラッグＦ３を「1」に設定する一方、呼気であると判定した場合は、吸気判別フラッグＦ３を「0」に設定する。なお、初期状態においては、吸気判別フラッグＦ３は「1」に設定される（つまりはＦ３のデフォルト値は1に設定される）。
【０１４６】
ステップＳ５０２の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、ピークホールド処理を実行する（ステップＳ５０３）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気での複数のサンプリングタイミングの各々における第１相対値ΔＺａのうち最大の値をピーク値ΔＺａ（MAX）として保持する。一方、ステップＳ５０２の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、ボトムホールド処理を実行する（ステップＳ５０４）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、呼気での複数のサンプリングタイミングの各々における第１相対値ΔＺａのうち最小の値をボトム値ΔＺａ（MIN）として保持する。
【０１４７】
次に、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるか否かを判定する（ステップＳ５０５）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングにおけるクロスポイント判定フラッグＦ２が「+1」であるか否かを判定することで、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングであるか否かを判定するという具合である。ステップＳ５０５の結果が否定の場合、当該サンプリングタイミングにおける呼吸深度抽出処理は終了する。一方、ステップＳ５０５の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングにおける第１生体電気インピーダンスＺａの微分係数ｄＺａが正極性（＞０）であるか否かを判定する（ステップＳ５０６）。言い換えれば、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングが、呼気から吸気へと変化するタイミングであるか否かを判定する。
【０１４８】
ステップＳ５０６の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングが、呼気から吸気へと変化するタイミングであると判断して、そのときホールドされているピーク値ΔＺａ（MAX）とボトム値ΔＺａ(MIN)との絶対値の和を、直前の１呼吸における呼吸深度ΔＺａｐ−ｐとして抽出する（ステップＳ５０７）。その後、ＣＰＵ１７０は、吸気フラッグ設定処理を実行する（ステップＳ５０８）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気判別フラッグＦ３を「1」に設定する。そして、ＣＰＵ１７０は、ピークホールド処理を初期化する（ステップＳ５０９）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ５０３で保持していたピーク値ΔＺａ（MAX）を、「0」に設定（初期化）して、当該サンプリングタイミングにおける呼吸深度抽出処理を終了する。
【０１４９】
一方、ステップＳ５０６の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、当該サンプリングタイミングが、吸気から呼気へと変化するタイミングであると判断して、呼気フラッグ設定処理を実行する（ステップＳ５１０）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気判別フラッグＦ３を「0」に設定する。そして、ＣＰＵ１７０は、ボトムホールド処理を初期化する（ステップＳ５１１）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ５０４で保持していたボトム値ΔＺａ(MIN）を、「0」に設定（初期化）して、当該サンプリングタイミングにおける呼吸深度抽出処理を終了する。
【０１５０】
次に、図２８を参照しながら、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸レベル表示処理の具体的な内容を説明する。図２８は、呼吸レベル表示処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図２８に示すように、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における呼吸深度を正規化する（ステップＳ６０１）。ここで、「呼吸深度を正規化する」とは、前述の呼吸深度抽出処理で抽出された直前の１呼吸における呼吸深度の値を、被験者間における体格等の個人差の影響を取り除いた値に補正することを意味する。具体的には、ステップＳ６０１において、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における呼吸深度ΔＺａｐ−ｐを、当該１呼吸における第２センタリング値Ｚｂ０（詳述すれば、当該１呼吸における複数のサンプリングタイミングの各々における第２センタリング値Ｚｂ０の平均値）で割った後に１００を乗じて求めた値を、呼吸深度の正規化値％ΔＺａ（＝（ΔＺａｐ−ｐ／Ｚｂ０）×１００）として採用する。
【０１５１】
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６０１で求めた呼吸深度の正規化値％ΔＺａの値に応じて、着色表示すべき第１バーグラフBG1の段階数（以下、「第１表示段階数」と呼ぶ）を決定する（ステップＳ６０２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６０１で求めた呼吸深度の正規化値％ΔＺａに対応する１回換気量の正規化値％ΔＴＶを求め、その求めた％ΔＴＶの値に応じて、第１表示段階数を決定する。ここで、「１回換気量」とは、被験者の１呼吸で肺に出入りする空気量を示すものであり、ΔＴＶと表記する。また、「１回換気量を正規化する」とは、スパイロなどで計測された１回換気量ΔＴＶの値（実測値）を、被験者間における体格等の個人差の影響を取り除いた値に補正することを意味する。本実施形態では、１回換気量ΔＴＶの正規化を行う際には、スパイロなどで計測された被験者の肺活量の値（実測値）ＶＣを、標準肺活量を示す標準ＶＣで割り算した形で表される係数％ＶＣ（＝実測ＶＣ／標準ＶＣ）が用いられる。具体的には、計測された１回換気量ΔＴＶの値（実測値）を上述の係数％ＶＣで割ることで、１回換気量の正規化値％ΔＴＶ（＝ΔＴＶ／％ＶＣ）が求められる。なお、例えば男性の標準肺活量ＶＣmale（ml）は、（２７．６３−０．１１２×年齢）×身長（cm）で表され、女性の標準肺活量ＶＣfemale（ml）は、（２１．７８−０．１０１×年齢）×身長（cm）で表される。
【０１５２】
図２９は、男女合わせて２０人で、各々の１回換気量ΔＴＶを３回ずつ（小程度の換気、中程度の換気、大程度の換気を各１回）測定したときの、１回換気量の正規化値％ΔＴＶと呼吸深度の正規化値％ΔＺａとの関係を示す相関図である。図２９に示すように、１回換気量の正規化値％ΔＴＶと呼吸深度の正規化値％ΔＺａとは相関係数ｒ＝０．７５という高い相関が得られ、以下の回帰式（４）が成立する。
％ΔＺａ＝c0×％ΔＴＶ ・・・（４）
c0：回帰係数。
【０１５３】
ＣＰＵ１７０は、上述の回帰式（４）にしたがって演算処理を実行することで、ステップＳ６０１で求めた呼吸深度の正規化値％ΔＺａに対応する１回換気量の正規化値％ΔＴＶを求める。そして、ＣＰＵ１７０は、その求めた１回換気量の正規化値％ΔＴＶに応じて、第１表示段階数を決定する。本実施形態では、第１表示段階数の最大値は、胸式５段階と腹式５段階とを合わせた「１０」に設定されている（図２６参照）。
【０１５４】
図２９に示すように、本実施形態では、１回換気量の正規化値％ΔＴＶの値が第１所定値α１以上である場合は、被験者の呼吸レベルは「最大」とみなされる。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を最大値である「１０」に決定する。また、１回換気量の正規化値％ΔＴＶの値が第２所定値α２（＜α１）以上であって、かつ第１所定値α１を下回る場合は、被験者の呼吸レベルは、「大程度」とみなされる（図２９参照）。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を「８」に決定する。さらに、１回換気量の正規化値％ΔＴＶが第３所定値α３（＜α２）以上であって、かつ第２所定値α２を下回る場合は、被験者の呼吸レベルは「中程度」とみなされる（図２９参照）。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を「６」に決定する。また、１回換気量の正規化値％ΔＴＶの値が第４所定値α４（＜α３）以上であって、かつ第３所定値α３を下回る場合は、被験者の呼吸レベルは「小程度」とみなされる（図２９参照）。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を「４」に決定する。また、１回換気量の正規化値％ΔＴＶの値が第４所定値α４を下回る場合は、被験者の呼吸レベルは、安静時における必須レベル程度とみなされる（図２９参照）。この場合、ＣＰＵ１７０は、第１表示段階数を「２」に決定するという具合である。
【０１５５】
再び図２８に戻って説明を続ける。図２８に示すように、ステップＳ６０２の段階数決定処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における腹式レベルを決定する（ステップＳ６０３）。具体的には、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸におけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの値（平均値）に応じて、腹式レベルの数値を決定する。腹式レベルの数値は０〜１００までの値で表され、その値が０に近いほど腹式呼吸の程度は小さく（被験者の呼吸に占める腹式呼吸の割合は小さく）、１００に近いほど腹式呼吸の程度は大きい（被験者の呼吸に占める腹式呼吸の割合は大きい）。
【０１５６】
図２８に示すように、ステップＳ６０３の後、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６０２で決定した第１表示段階数を、腹式と胸式とに分割する段階数分割処理を実行する（ステップＳ６０４）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ６０２で決定した第１表示段階数と、ステップＳ６０３で決定した腹式レベルとに基づいて、段階数分割処理を実行する。ここでは、全体の呼吸レベルを示す第１表示段階数が「６」である一方、腹式レベルは「７０」である場合を想定して説明を続ける。腹式レベルが「７０」であるとは、腹式呼吸と胸式呼吸との割合は、７：３であるとみなされるので、第１表示段階数「６」は、胸式で２段階、腹式で４段階に分割される。つまり、図２６のように、胸式呼吸の大きさを示す第１バーグラフのBG1の表示段階数は「２」、腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数は「４」になるように設定される。
【０１５７】
図２８に示すように、ステップＳ６０４の後、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸速度に応じたマージンレベルを決定する（ステップＳ６０５）。いま、直前の１呼吸が安静呼吸であって、当該１呼吸に要する時間長が４秒以上であった場合を想定する。本実施形態では、被験者の呼吸速度に応じた必須の呼吸レベルに対応する第１バーグラフBG1の段階数が予め定められており、安静呼吸時の呼吸速度に応じた必須の呼吸レベルに対応する第１バーグラフBG1の段階数は「２」に設定されている。ＣＰＵ１７０は、その段階数「２」を、胸式と腹式に１段階ずつ割り振る。上述のステップＳ６０４で説明したように、ここでは、胸式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数は「２」、腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数は「４」となるように設定されているので、胸式呼吸については１段階分の余裕があり、腹式呼吸については３段階分の余裕があるという具合である。
【０１５８】
この場合は、腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数が「１」以上であれば、被験者の腹式呼吸の大きさは必須レベルを満たしていることを意味し、その表示段階数が「２」であれば、被験者の腹式呼吸の大きさは必須レベルを上回る「小程度」のレベルを満たしていることを意味し、その表示段階数が「３」であれば、さらに上の「中程度」のレベルを満たしていることを意味し、その表示段階数が「４」であれば、さらに上の「大程度」のレベルを満たしていることを意味し、その表示段階数が「５」であれば、被験者の腹式呼吸の大きさは「最大」レベルを満たしていることを意味するという具合である。前述したように、ここでは、腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数数は「４」に設定されているので、被験者の腹式呼吸の大きさは「大程度」のレベルを満たしており、必須レベル（表示段階数「１」）に対して十分な余裕があることが分かる。胸式呼吸についても同様であり、ここでは、胸式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1の表示段階数数は「２」に設定されているので、被験者の胸式呼吸の大きさは「小程度」のレベルを満たしており、必須レベル（表示段階数「１」）を上回っていることが分かる。
【０１５９】
なお、被験者の呼吸速度が大きいほど、当該呼吸速度に応じた必須の呼吸レベルに対応する第１バーグラフBG1の段階数は増加するので、結果として、胸式呼吸および腹式呼吸の必須レベルに対応する段階数も増加する。例えば１呼吸に要する時間長が３秒以上であって、かつ４秒未満である場合は、必須の呼吸レベルに対応する第１バーグラフBG1の段階数は「４」に設定され、その段階数「４」は、胸式と腹式に２段階ずつ割り振られる。これに応じて、胸式呼吸および腹式呼吸の各々のマージンレベルが変化するという具合である。
【０１６０】
ステップＳ６０５の後、ＣＰＵ１７０は、被験者の胸式呼吸および腹式呼吸の各々の大きさと余裕度とを第１バーグラフBG1で表示する一方、被験者の腹式レベルを第２バーグラフBG2で表示する（ステップＳ６０６）。図２６に示すように、ＣＰＵ１７０は、着色表示すべき第１バーグラフBG1の段階数（胸式２段階、腹式４段階）のうち腹式呼吸および胸式呼吸の各々の必須レベルに対応する段階数と、マージン分に対応する段階数とを異なる色で表示するので、被験者は、自分の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを容易に把握することができる。
【０１６１】
また、図２６に示すように、第２バーグラフBG2で表示される腹式レベルの段階数は「５」に設定され、上述のステップＳ６０３で求められた腹式レベルの数値に応じて、５つの段階のうちの何れかが選択的に着色表示される。具体的には、ＣＰＵ１７０は、腹式レベルの数値が０〜２０の場合は１段階目のみを着色表示するように制御し、腹式レベルの数値が２１〜４０の場合は２段階目のみを着色表示するように制御し、腹式レベルの数値が４１〜６０の場合は３段階目のみを着色表示するように制御し、腹式レベルの数値が６１〜８０の場合は４段階目のみを着色表示するように制御し、腹式レベルの数値が８１〜１００の場合は５段階目のみを着色表示するように制御する。前述したように、ここでは、腹式レベルは「７０」である場合を想定しているので、図２６に示すように、ＣＰＵ１７０は、第２バーグラフBG2の４段階目のみを着色表示するように制御するという具合である。
【０１６２】
以上に説明したように、本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の大きさと余裕度とを表示部１６０に表示するように制御するので、被験者は、自分の胸部呼吸筋および腹部呼吸筋の活用の強みと弱みとを認識できる。これにより、被験者に対して、自分の強みを自覚させつつも、自分の弱みを活性化させるための腹式呼吸等の呼吸筋トレーニングへのモチベーションを確保させることができる。また、本実施形態によれば、スパイロなどのように、被験者が最大の呼吸を行わなくとも、当該被験者の呼吸能力の余裕を把握できるので、被験者の安全を確保するという観点からも好ましいという利点がある。
【０１６３】
＜２．第２実施形態＞
胸式呼吸と腹式呼吸の他に、腹を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行うドローイン呼吸がある。ドローイン呼吸は、普段の生活ではあまり使われることがない体幹部のインナーマッスル（例えば腹横筋や脊柱起立筋など）を効果的に鍛えることができる。インナーマッスルの強化は、呼吸機能を高めるだけでなく、背骨を支える筋肉が強化されて体幹部の筋肉が力を発揮し易くなることから、運動機能などの強化にもつながる。例えば、ドローイン呼吸は、運動機能の向上を目的としてアスリートのトレーニングに取り入れられている。また、理学療法やリハビリテーションの現場では、腰痛の改善や腰痛の予防対策としてドローイン呼吸が利用されている。また、ドローイン呼吸はダイエットにも効果がある。
【０１６４】
第１実施形態で説明した生体測定装置１を応用すれば、被験者の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのかに加え、ドローイン呼吸なのかを判別することが可能になる。以下、ドローイン呼吸を判別する場合について説明する。なお、生体測定装置のハードウェア構成は基本的に第１実施形態で説明したものと同じであるので、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【０１６５】
図３０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａと体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの時間変化を示すグラフである。同図に示すようにドローイン呼吸の場合、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。この変化は胸式呼吸の場合と同じである。これはドローイン呼吸の場合、腹を凹ませた状態を維持しながら胸式呼吸によって呼息と吸息を行っているためである。但し、ドローイン呼吸の場合は、腹を凹ませるために腹部に力を入れているので、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルが胸式呼吸の場合よりも高くなる。
【０１６６】
このようにドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合では第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルが異なるので、これを利用してドローイン呼吸を判別することが可能である。すなわち、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）を行った後、ΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値が１．０を上回るため胸式呼吸であると判別した場合において、第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベル（第２センタリング値Ｚｂ０）が、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルよりも所定値以上高い場合に、これをドローイン呼吸と判別すればよい。
【０１６７】
但し、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルは、被験者ごとに異なる。したがって、上述した方法でドローイン呼吸を判別するためには、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルを事前に測定して第２記憶部１３０に記憶しておく必要がある。また、上述した所定値についても第１記憶部１２０に予め記憶しておく必要がある。
【０１６８】
このため本実施形態に係る生体測定装置１（ＣＰＵ１７０）は、例えば、被験者に対して胸式呼吸を行うよう指示するメッセージを報知し、被験者が胸式呼吸を行っている期間において取得した多数の第２センタリング値Ｚｂ０の平均値を算出し、これを胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルとして第２記憶部１３０に記憶する。以降、このようにして第２記憶部１３０に記憶された、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルをＺｂ１と表記する。一方、第１記憶部１２０に記憶しておく所定値は、予め多数の被験者から採取した、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルと、ドローイン呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルとの差分に基づいて、その値を設定することができる。以降、第１記憶部１２０に記憶されている所定値をΔＺｂ１と表記する。
【０１６９】
図３１は、呼吸種別判別処理の処理内容を示すフローチャートである。
同図に示す処理は、第１実施形態で説明した呼吸解析処理を行った後に実行される。すなわち、本実施形態においてもＣＰＵ１７０は、図１４に示した呼吸解析処理を行い、サンプリングタイミングごとに、第１生体電気インピーダンスＺａの測定（ステップＳ２０）と、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定（ステップＳ３０）と、スムージング処理（ステップＳ４０）と、第１センタリング処理（ステップＳ５０）と、第１相対値算出処理（ステップＳ６０）と、第２相対値算出処理（ステップＳ７０）と、ΔRib／ΔAb推定演算処理（ステップＳ８０）を実行する。
【０１７０】
この後、ＣＰＵ１７０は、呼吸種別判別処理を開始し、まず、ΔRib／ΔAb推定演算処理（ステップＳ８０）によって求められたΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値（[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ]／Ｎｉ）が１．０以下であるか否かを判定する（ステップＳ７０１）。ステップＳ７０１の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が腹式呼吸であると判別する（ステップＳ７０２）。
【０１７１】
一方、ステップＳ７０１の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルＺｂ１を第２記憶部１３０から読み出すとともに、所定値ΔＺｂ１を第１記憶部１２０から読み出す（ステップＳ７０３）。なお、第１記憶部１２０に記憶されている所定値ΔＺｂ１を標準値とし、この標準値を、事前に入力された身長、年齢、性別（図５のステップＳ１）や、事前に測定した体重（図５のステップＳ２）を用いた演算によって補正してもよい。
【０１７２】
この後、ＣＰＵ１７０は、第２相対値算出処理（ステップＳ７０）において第２相対値ΔＺｂを算出する過程で生成された第２センタリング値Ｚｂ０が、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルＺｂ１と所定値ΔＺｂ１との加算値以上であるか否かを判定する（ステップＳ７０４）。なお、ステップＳ７０４で使用する第２センタリング値Ｚｂ０は、例えば、直前の１呼吸における第２センタリング値Ｚｂ０の平均値や、直前の複数サンプリング期間における第２センタリング値Ｚｂ０の平均値などであってもよい。ステップＳ７０４の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸がドローイン呼吸であると判別する（ステップＳ７０５）。また、ステップＳ７０４の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が胸式呼吸であると判別する（ステップＳ７０６）。
【０１７３】
以上説明したように本実施形態によれば、被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかドローイン呼吸なのかをリアルタイムで正確に判別することができる。なお、生体測定装置１は、胸式呼吸や腹式呼吸に加えてドローイン呼吸を判別するのではなく、ドローイン呼吸であるか否かのみを判別してもよい。
【０１７４】
また、第２記憶部１３０に記憶しておくＺｂ１（胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベル）は、被験者が胸式呼吸を行っている期間において取得した複数の第２センタリング値Ｚｂ０の平均値に限らない。例えば、被験者が胸式呼吸を行っている期間中において任意のタイミングで取得した１個の第２センタリング値Ｚｂ０であってもよい。また、ＣＰＵ１７０は、第２記憶部１３０から読み出したＺｂ１に対し、所定値ΔＺｂ１を加算するのではなく、１．０より大きい所定の係数（例えば１．０３５）を乗算して加算値（Ｚｂ１＋ΔＺｂ１）に相当する閾値を算出してもよい。この場合の係数も、所定値ΔＺｂ１の場合と同様に、予め多数の被験者から採取した、胸式呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルと、ドローイン呼吸の場合における第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルとの差分に基づいて、その値を設定することができる。また、このようにして算出された閾値をＺｂ１の代わりに第２記憶部１３０に記憶しておき、上述した呼吸種別判別処理のステップＳ７０４では、第２センタリング値Ｚｂ０が第２記憶部１３０から読み出した閾値以上であるか否かを判定してもよい。
【０１７５】
また、第１実施形態で説明した呼吸深度抽出処理や呼吸レベル表示処理は、被験者の呼吸の種別によらず実行されるので、被験者がドローイン呼吸を行っている場合にも実行される。したがって、ドローイン呼吸の場合にも図２６に示した第１バーグラフBG1や第２バーグラフBG2が表示される。よって、被験者は、第１バーグラフBG1のうち胸式呼吸の大きさを示すレベルメータを見ることで、自分が行っているドローイン呼吸の大きさを確認することができる。
【０１７６】
なお、生体測定装置１は、以下に示す方法でドローイン呼吸の判別を行ってもよい。
［方法１］図３０に示すように、ドローイン呼吸の場合、胸式呼吸や腹式呼吸の場合に比べ、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルのみが上方にシフトする。そこで、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａの振幅基準レベルを示す第１センタリング値Ｚａ０と、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルを示す第２センタリング値Ｚｂ０とを監視し、第２センタリング値Ｚｂ０のみが所定値（例えば０．５Ω）以上増加した場合に、ドローイン呼吸であると判別する。
【０１７７】
［方法２］図３０に示すように、ドローイン呼吸の場合、胸式呼吸や腹式呼吸の場合に比べ、第１生体電気インピーダンスＺａの振幅値（最大値−最小値）と、第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅値（最大値−最小値）がともに小さくなる。そこで、これらの振幅値からドローイン呼吸であるか否かを判別できるようにするため、振幅値について閾値を定めて第１記憶部１２０に記憶しておく。そして、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの振幅値と、第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅値とを監視し、両者の振幅値がともに閾値（例えば１．８Ω）以下となり、かつ、上述した［方法１］により第２センタリング値Ｚｂ０のみが所定値以上増加した場合に、ドローイン呼吸であると判別する。なお、第１記憶部１２０には、第１生体電気インピーダンスＺａ用と第２生体電気インピーダンスＺｂ用の２つの閾値が記憶されていてもよいし、両者で共用する１つの閾値が記憶されていてもよい。
【０１７８】
［方法３］ドローイン呼吸の場合、第１生体電気インピーダンスＺａの測定波形と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定波形は、胸式呼吸の場合と同様の特徴を示す。すなわち、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。そこで、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定波形と、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定波形とを監視し、両者の測定波形が胸式呼吸の場合と同様の特徴を示し、かつ、上述した［方法１］により第２センタリング値Ｚｂ０のみが所定値以上増加した場合に、ドローイン呼吸であると判別する。
【０１７９】
＜３．第３実施形態＞
例えば、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第１生体電気インピーダンスＺａの波形と第２生体電気インピーダンスＺｂの波形とから得られるリサージュ図形を表示することで、現状の呼吸が、胸式呼吸および腹式呼吸のうちのどちらの依存性が高いのかを被験者に報知する態様とすることもできる。ここで、被験者の呼吸が胸式呼吸の場合、図１０に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。したがって、この場合の１呼吸分のリサージュ図形は、例えば図３２のようになる。すなわち、１呼吸に占める胸式呼吸の割合が極めて高い場合は、ほぼ直線状の軌跡を描くリサージュ図形が得られる。
【０１８０】
一方、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、図９に示すように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａは減少方向に変化する一方、第２生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する。したがって、この場合のリサージュ図形は、例えば図３３のようになる。すなわち、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合は、例えば「ブーメラン」型など、屈曲した形状の軌跡を描くリサージュ図形が得られる。
【０１８１】
この態様では、被験者の直前の１呼吸の様子を示すリサージュ図形を表示するようにすることで、被験者は、自分の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのかを容易に認識できる。そして、この態様では、上述の呼吸解析処理を行う必要が無いので、簡易な構成で、被験者の呼吸の種別を推定できるという顕著な効果を奏する。また、例えば被験者は、リサージュ図形の態様を直線状に近づけることを意識しながら呼吸することで、その呼吸を胸式呼吸に近付けることができる。つまり、リサージュ図形の表示は、呼吸法トレーニングのためのバイオフィードバック情報として活用できる。
【０１８２】
ここでは、図３２および図３３に示すように、被験者の直前の１呼吸の様子を示すリサージュ図形を表示する態様を説明したが、これに限らず、例えば図３４および図３５に示すように、複数回の呼吸の各々のデータ（第１生体電気インピーダンスＺａ，第２生体電気インピーダンスＺｂ）に基づくリサージュ図形を表示することもできる。被験者の呼吸のうち胸式呼吸の占める割合が高い場合（胸式呼吸の依存度が高い場合）は、例えば図３４のようなリサージュ図形が得られる一方、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合は、例えば図３５のようなリサージュ図形が得られる。また、例えば被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第１相対値ΔＺａの波形と第２相対値ΔＺｂの波形とから得られるリサージュ図形を表示してもよい。
【０１８３】
以下に、リサージュ図形を表示する場合について詳述する。なお、生体測定装置のハードウェア構成は基本的に第１実施形態で説明したものと同じであるので、第１実施形態と同一の符号を付し、説明を省略するものとする。
【０１８４】
＜３−１：リサージュ図形の表示＞
図３６は、リサージュ図形表示処理の処理内容を示すフローチャートである。
同図に示すフローチャートのうち、ステップＳ８０１〜Ｓ８０４までの処理は、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）のステップＳ１０〜Ｓ４０までの処理と同じである。すなわち、本実施形態においてもＣＰＵ１７０は、サンプリングタイミングに到達すると（ステップＳ８０１：ＹＥＳ）、生体電気インピーダンス測定部２００を制御して第１生体電気インピーダンスＺａと第２生体電気インピーダンスＺｂを測定する（ステップＳ８０２，Ｓ８０３）。また、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値に対し、スムージング処理を行う（ステップＳ８０４）。
【０１８５】
この後、ＣＰＵ１７０は、例えば、Ｘ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとするリサージュ図形の表示データを生成する（ステップＳ８０５）。ここで、第２記憶部１３０にはリサージュ図形描画領域が設けられている。このリサージュ図形描画領域は、表示部１６０に表示するリサージュ図形の表示データを一時的に記憶しておく記憶領域である。リサージュ図形の表示データを生成する場合、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形描画領域のうち、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値（Ｘ座標値）と第１生体電気インピーダンスＺａの測定値（Ｙ座標値）によって定まる位置にドットをプロットし、リサージュ図形の軌跡を更新する。また、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形描画領域からリサージュ図形の表示データを読み出して表示部１６０に出力し、リサージュ図形を表示部１６０に表示する（ステップＳ８０６）。なお、同図に示す処理はサンプリングタイミングごとに行われるので、ステップＳ８０５では、サンプリングタイミングごとにリサージュ図形の軌跡を更新することになる。また、リサージュ図形の表示もサンプリングタイミングごとに更新される。
【０１８６】
したがって、表示部１６０には、被験者が呼吸を行っている場合、リアルタイムでリサージュ図形が表示される。例えば、胸式呼吸の占める割合が極めて高い場合、図３２や図３４に示すリサージュ図形が表示される。また、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、図３３や図３５に示すリサージュ図形が表示される。また、被験者の呼吸が胸式から腹式に徐々に変化する場合、例えば図３７に示すように、リサージュ図形の軌跡は、右上がりの直線状から、徐々に下側の部分が右側に折れ曲がりながら伸び、屈曲した形状に変化する。
【０１８７】
図３２や図３４に示したように、胸式呼吸の占める割合が極めて高い場合、リサージュ図形の軌跡は右上がりの直線状になる。また、胸式呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、胸式呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。
【０１８８】
一方、図３３や図３５に示したように、被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、リサージュ図形の軌跡は屈曲した形状になる。なお、図３３に示すリサージュ図形は、１呼吸に占める胸式呼吸と腹式呼吸の割合が５０％ずつになる場合のものである。この場合、リサージュ図形の軌跡はブーメラン状（“く”の字状）になり、軌跡の形状が上下でほぼ対称になる。但し、腹式呼吸の占める割合が胸式呼吸よりも低ければ、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する右上がりの直線部分の占める割合が大きくなり、そこから屈曲した部分（図３３では右下がりの直線部分）の占める割合が小さくなる。逆に、腹式呼吸の占める割合が胸式呼吸よりも高ければ、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する右上がりの直線部分の占める割合が小さくなり、そこから屈曲した部分の占める割合が大きくなる。このように被験者の呼吸に腹式呼吸が含まれる場合、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸と腹式呼吸の割合に応じて屈曲形状が様々に変化する。
【０１８９】
また、理論上、腹式呼吸の割合が１００％になる場合、リサージュ図形の軌跡は、胸式呼吸の場合の軌跡とは反対方向に傾斜した直線状（図３３の場合、右下がりの直線状）になる。しかしながら、例えば息を止めて胸式呼吸を全く行わないようにした状態で腹部を凹ませたり膨らませたりした場合であっても、横隔膜の上下に伴って肺が収縮したり拡張したりするため、疾患などで横隔膜が全く機能しない場合を除き、被験者が呼吸を行う場合には胸式呼吸が必ず含まれることになる。したがって、実際には、腹式呼吸の占める割合がどんなに高い場合であっても、リサージュ図形の軌跡には、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する右上がりの直線部分が必ず含まれ、屈曲した形状となる。また、図３３に示すように、胸式呼吸の場合の軌跡に相当する右上がりの直線部分（近似直線ＬＮ１）に対し、そこから折れ曲がった部分（近似直線ＬＮ２）がどれだけ屈曲しているのかを示す屈曲角度ＡＧは、腹式呼吸が浅ければ小さくなり、腹式呼吸が深ければ大きくなる。また、腹式呼吸の場合も、呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。
【０１９０】
このように胸式呼吸の場合と腹式呼吸の場合ではリサージュ図形の軌跡の形状が異なる。また、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさ（深さ）によってリサージュ図形の軌跡の大きさや形状が変化する。したがって、被験者はリサージュ図形を見ることで、現在の自分の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのか、あるいは現在の自分の呼吸が胸式呼吸と腹式呼吸のうちどちらの占める割合が高いのかを把握することができる。また、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさについてもリサージュ図形から把握することができる。
【０１９１】
また、被験者は、胸式呼吸の訓練を行う場合、リサージュ図形の軌跡が右上がりの直線状になり、そのサイズが大きくなるように意識して呼吸を行えばよい。また、腹式呼吸の訓練を行う場合には、リサージュ図形の軌跡が屈曲した形状になり、そのサイズや屈曲角度ＡＧが大きくなるように意識して呼吸を行えばよい。このようにリサージュ図形を見ながら呼吸の訓練を行うことができると、胸式呼吸や腹式呼吸が正しくできているか否かやその大きさを随時確認しながら訓練を進めることができる。
【０１９２】
また、被験者の呼吸がドローイン呼吸の場合、第２実施形態において図３０を用いて説明したように、吸気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに増加方向に変化し、呼気では第１生体電気インピーダンスＺａおよび第２生体電気インピーダンスＺｂはともに減少方向に変化する。この変化は胸式呼吸の場合と同じである。これはドローイン呼吸の場合、腹を凹ませた状態を維持しながら胸式呼吸によって呼息と吸息を行っているためである。但し、ドローイン呼吸の場合は、腹を凹ませるために腹部に力を入れているので、図３０に示したように第２生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルが胸式呼吸の場合よりも高くなる。このためドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を比較すると、図４５に示すように、両者の軌跡はともに右上がりの直線状になるが、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向（図４５ではＸ軸方向）に軌跡の位置がずれる。
【０１９３】
したがって、被験者はリサージュ図形を見ることで、現在の自分の呼吸がドローイン呼吸であるか否かも把握することができる。また、ドローイン呼吸の場合も、呼吸が浅ければリサージュ図形の軌跡は小さくなり、呼吸が深ければリサージュ図形の軌跡は大きくなる。したがって、ドローイン呼吸の大きさについてもリサージュ図形から把握することができる。また、ドローイン呼吸の場合も、リサージュ図形を見ながら訓練を行うことで、ドローイン呼吸が正しくできているか否かやその大きさを随時確認しながら訓練を進めることができる。
【０１９４】
以上のようにリサージュ図形を表示することができると、被験者は、現在の自分の呼吸の種別やその大きさ、さらには胸式呼吸や腹式呼吸やドローイン呼吸が正しくできているか否かを把握することができる。また、呼吸の種別やその大きさ、あるいは胸式呼吸や腹式呼吸やドローイン呼吸が正しくできているか否かを、生体電気インピーダンスの測定値に基づいて客観的に把握することができる。また、呼吸を効率よく訓練することもできる。
【０１９５】
また、呼吸を効率よく訓練することができると、呼吸筋（例えば、腹横筋、横隔膜、内肋間筋、外肋間筋、胸鎖乳突筋、前斜角筋、中斜角筋、後斜角筋、腹直筋、内腹斜筋、外腹斜筋など）を効果的に鍛えることができる。特に、呼吸筋に含まれる腹横筋は、呼吸だけでなく運動機能にも大きな影響を及ぼす体幹部の筋肉である。また、ドローイン呼吸は、呼吸筋だけでなく、例えば脊柱起立筋など、体幹部のインナーマッスルを強化することができる。したがって、呼吸の訓練は、呼吸機能を高めるだけでなく、運動機能の強化や、腰痛の改善／予防、ダイエットなどにも効果がある。また、例えば、深呼吸（深い腹式呼吸）を行ったり、呼息を吸息よりも長くしたりすることで、副交感神経の働きを高めてリラックスした状態に導くことができるなど、呼吸の訓練は心身の健康状態をよくする効果もある。
【０１９６】
また、生体測定装置１は、第１生体電気インピーダンスＺａと第２生体電気インピーダンスＺｂを測定して両者の経時的変化を示すリサージュ図形を表示するだけでよく、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）のうち、第１センタリング処理（ステップＳ５０）、第１相対値算出処理（ステップＳ６０）、第２相対値算出処理（ステップＳ７０）、ΔRib／ΔAb推定演算処理（ステップＳ８０）を行う必要がないので、生体測定装置１の制御構成を簡素化することもできる。
【０１９７】
なお、呼吸の訓練には、例えば、呼吸器疾患の患者が低下した呼吸機能を回復する目的で行うリハビリや、アスリートが運動機能を強化する目的で行うトレーニング、健常者が呼吸機能や心身の健康状態を高める目的で行うトレーニング、健常者が、喫煙、生活習慣病、運動不足、加齢などで低下した呼吸機能を改善する目的で行うトレーニングなどが含まれる。
【０１９８】
また、図３２〜図３５および図３７には、Ｘ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとするリサージュ図形を例示したが、リサージュ図形はＸ軸とＹ軸を入れ替えたものであってもよい。例えば、図３８は、Ｘ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとし、Ｙ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとするリサージュ図形（腹式呼吸の場合）であるが、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えてもリサージュ図形の軌跡は屈曲した形状になる。なお、このようにＸ軸とＹ軸を入れ替えたリサージュ図形において、被験者の呼吸が胸式から腹式に徐々に変化する場合、例えば図３９に示すように、リサージュ図形の軌跡は、右上がりの直線状から、徐々に下側の部分が上側に折れ曲がりながら伸び、屈曲した形状に変化する。また、リサージュ図形は、図５０に示すようにＸ軸とＹ軸をそれぞれ４５度傾けたものであってもよい。要は、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンスＺａとし、他方の軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとするリサージュ図形であればよい。
【０１９９】
＜３−２：右肺用のリサージュ図形と左肺用のリサージュ図形の表示＞
左右の肺の換気能力の違いを把握できるようにするため、右肺用のリサージュ図形と左肺用のリサージュ図形を表示してもよい。ここで、右肺用のリサージュ図形を生成するためには、第１生体電気インピーダンスＺａとして、図４（Ｄ）に示した右上肢、すなわち被験者の右肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部右側の生体電気インピーダンスを測定する必要がある。また、左肺用のリサージュ図形を生成するためには、第１生体電気インピーダンスＺａとして、図４（Ｅ）に示した左上肢、すなわち被験者の左肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部左側の生体電気インピーダンスを測定する必要がある。つまり、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示するためには、体幹上部右側の生体電気インピーダンスと、体幹上部左側の生体電気インピーダンスと、体幹中部の生体電気インピーダンスの３つを測定する必要がある。
【０２００】
以降、本明細書では、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示する場合、体幹上部右側の生体電気インピーダンスを第１生体電気インピーダンスＺaRと表記し、体幹上部左側の生体電気インピーダンスを第２生体電気インピーダンスＺaLと表記し、体幹中部の生体電気インピーダンスを第３生体電気インピーダンスＺｂと表記する。
【０２０１】
右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示する場合、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示処理（図３６）のステップＳ８０２，Ｓ８０３において、電流電極Ｘ１〜Ｘ４や電圧電極Ｙ１〜Ｙ４の選択を適宜切り換えながら、第１生体電気インピーダンスＺaRと、第２生体電気インピーダンスＺaLと、第３生体電気インピーダンスＺｂを測定する。例えば、第１生体電気インピーダンスＺaRを測定する場合、ＣＰＵ１７０は、左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４とを選択するように電極切換回路２５２を制御するとともに、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４とを選択するように電極切換回路２５１を制御する。そして、ＣＰＵ１７０は、右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹上部右側の第１生体電気インピーダンスＺaRを測定する。また、第２生体電気インピーダンスＺaLを測定する場合、ＣＰＵ１７０は、左手用の電流電極Ｘ３と右手用の電流電極Ｘ４とを選択するように電極切換回路２５２を制御するとともに、左足用の電圧電極Ｙ１と左手用の電圧電極Ｙ３とを選択するように電極切換回路２５１を制御する。そして、ＣＰＵ１７０は、右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、左足用の電圧電極Ｙ１と左手用の電圧電極Ｙ３との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹上部左側の第２生体電気インピーダンスＺaLを測定する。
【０２０２】
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ８０４において、第１生体電気インピーダンスＺaRの測定値と、第２生体電気インピーダンスＺaLの測定値と、第３生体電気インピーダンスＺｂの測定値に対し、スムージング処理を行う。また、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ８０５において、例えば、Ｘ軸を第３生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺaRとする右肺用のリサージュ図形と、Ｘ軸を第３生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第２生体電気インピーダンスＺaLとする左肺用のリサージュ図形とについて表示データを生成する。また、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ８０６において、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の表示データを表示部１６０に出力する。
【０２０３】
この場合、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示することができるので、呼吸の種別やその大きさなどを左右の肺ごとに把握することができる。また、２つのリサージュ図形を見比べることで左右の肺の換気能力の違いを容易に把握することができる。また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示することで、左右の肺ごとに呼吸の訓練を行うことが可能になる。健常者の場合、左右の肺で換気能力に差がでることはほとんどないが、例えば、片肺に疾患がある者は、左右の肺で換気能力が大きく異なる。また、過去に肺疾患を経験した者も、左右の肺で換気能力に差がでることがある。例えば、右肺に比べ左肺の換気能力が低い場合など、左肺の換気能力を高めたい場合は、左腕を右肩の後ろに回し、右手で左肘を後ろに押すようにして左肺に負荷を与え、この状態を維持しながら呼吸を行うことで、左肺の換気能力を集中的に鍛えることができる。
【０２０４】
ところで、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を並べて表示してもよいが、左右の肺の換気能力の違いを把握し易くするためには、図４０に示すように両者を重ねて表示するのがよい。この場合、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形描画領域に右肺用のリサージュ図形と左肺用のリサージュ図形を重ねて描画すればよい。また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を重ねて表示する場合には、両者を容易に見分けられるようにするため、右肺用のリサージュ図形の軌跡と、左肺用のリサージュ図形の軌跡との表示態様を変えるのがよい。例えば、ＣＰＵ１７０は、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の表示データを生成する場合に、右肺用のリサージュ図形については軌跡の色を青にし、左肺用のリサージュ図形については軌跡の色を赤にすることができる。また、ＣＰＵ１７０は、軌跡の色を変えることの他に、例えば、軌跡を示す線の太さや線種（例えば実線と破線など）を変えることができる。なお、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を並べて表示する場合に、両者の軌跡の表示態様を変えてもよい。
【０２０５】
また、図４１に示すように、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の差異を強調表示してもよい。この場合、ＣＰＵ１７０は、例えば、サンプリングタイミングごとに、第３生体電気インピーダンスＺｂの測定値（Ｘ座標値）と第１生体電気インピーダンスＺaRの測定値（Ｙ座標値）によって定まる右肺用のリサージュ図形上の座標（ＸR，ＹR）と、第３生体電気インピーダンスＺｂの測定値（Ｘ座標値）と第２生体電気インピーダンスＺaLの測定値（Ｙ座標値）によって定まる左肺用のリサージュ図形上の座標（ＸL，ＹL）とを比較する。そして、ＣＰＵ１７０は、両者が異なる場合に、座標（ＸR，ＹR）と座標（ＸL，ＹL）を結ぶバー（直線）の表示データを生成する。このように右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の差異を強調して表示することができると、左右の肺の換気能力の違いを把握し易くなる。
【０２０６】
なお、ＣＰＵ１７０は、バーの色を呼気相と吸気相で変えてもよい。図２０に示した第１生体電気インピーダンスＺａの測定波形において、第１センタリング値Ｚａ０よりも上側の部分は吸気相、第１センタリング値Ｚａ０よりも下側の部分は呼気相になる。したがって、例えば、直前の１呼吸における第１センタリング値Ｚａ０の平均値が図４１において図中二点差線で示す直線の部分であった場合、この直線の上下でバーの色を変えればよい。但し、このように呼気相と吸気相でバーの色を変えるためには、第１生体電気インピーダンスＺaRについて第１実施形態で説明した第１センタリング処理を行う必要がある。あるいは第１生体電気インピーダンスＺaRの代わりに第２生体電気インピーダンスＺaLについて、第１実施形態で説明した第２センタリング処理を行う必要がある。
【０２０７】
また、ＣＰＵ１７０は、同じサンプリングタイミングにおける座標（ＸR，ＹR）と座標（ＸL，ＹL）を比較し、一方のＸ座標値から他方のＸ座標値を減算した解が正か負かでバーの色を変えたり、一方のＹ座標値から他方のＹ座標値を減算した解が正か負かでバーの色を変えたりしてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、同じサンプリングタイミングにおける座標（ＸR，ＹR）と座標（ＸL，ＹL）を比較し、両座標間の距離に応じてバーの色のトーンを変えてもよい。例えば、両座標間の距離が大きければ色を濃くし、両座標間の距離が小さければ色を薄くすることができる。また、ＣＰＵ１７０は、バーを表示する代わりに、バーを表示しているエリアを淡い色で塗りつぶしてもよい。
【０２０８】
また、ＣＰＵ１７０は、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の差分面積（図４１においてバーが表示されているエリア）を求め、差分面積の大きさから左右の肺で換気能力がどの程度違うのかを例えば５段階にランク分けして被験者に報知してもよい。この場合、差分面積の代わりにバー（差分線）の総和を用いてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、図４２に示すように、サンプリングタイミングごとに座標（ＸR，ＹR）と座標（ＸL，ＹL）の中間座標を算出してこの位置にドットをプロットし、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形の平均値を表示するようにしてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を並べて表示する場合に、例えば、右肺用のリサージュ図形の軌跡のうち左肺用のリサージュ図形の軌跡と異なる部分をより太い線で強調表示する一方、左肺用のリサージュ図形の軌跡のうち右肺用のリサージュ図形の軌跡と異なる部分をより太い線で強調表示してもよい。
【０２０９】
なお、右肺用のリサージュ図形や左肺用のリサージュ図形についても、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えることなどが可能であり、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１生体電気インピーダンスＺaR（または第２生体電気インピーダンスＺaL）、他方の軸を第３生体電気インピーダンスＺｂとするリサージュ図形であればよい。また、図４０〜図４２には腹式呼吸の場合のリサージュ図形を示したが、胸式呼吸やドローイン呼吸の場合のリサージュ図形であってもよい。また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形のうち、いずれか一方のみを表示するようにしてもよい。例えば、被験者は、右肺について呼吸の訓練を行う場合、入力部１５０を操作して右肺用のリサージュ図形だけを表示するよう指示することができる。この場合、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示処理において、第１生体電気インピーダンスＺaRと第３生体電気インピーダンスＺｂを測定し、右肺用のリサージュ図形のみを生成して表示部１６０に表示する。
【０２１０】
＜３−３：表示位置のセンタリング＞
第１実施形態で説明した第１センタリング値Ｚａ０や第２センタリング値Ｚｂ０を使用してリサージュ図形の表示位置をセンタリングすることができる。以下、Ｘ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとするリサージュ図形の場合を例に説明を行う。
【０２１１】
まず、ＣＰＵ１７０は、図３６に示したリサージュ図形表示処理においてスムージング処理（ステップＳ８０４）を終えた後、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）のステップＳ５０〜ステップＳ７０までの処理を行い、第１センタリング値Ｚａ０と第２センタリング値Ｚｂ０を抽出する。なお、図２０からも明らかとなるように、第１センタリング値Ｚａ０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定波形の振幅基準レベルを示し、第２センタリング値Ｚｂ０は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定波形の振幅基準レベルを示す。
【０２１２】
また、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示処理のステップＳ８０５においてリサージュ図形の表示データを生成する場合に、図４３に示すように、第１センタリング値Ｚａ０と第２センタリング値Ｚｂ０によって定まるリサージュ図形上の座標Ｃ（Ｚｂ０，Ｚａ０）が、表示部１６０においてリサージュ図形を表示するリサージュ図形表示領域１６０Ａの中心に位置するように、リサージュ図形描画領域に描画されているリサージュ図形の作図位置を修正する。このようにすればリサージュ図形表示領域１６０Ａの中央にリサージュ図形を表示することができるので、リサージュ図形を見易くすることができる。
【０２１３】
なお、第１センタリング値Ｚａ０や第２センタリング値Ｚｂ０は、移動平均処理を行って得られる値であるので、サンプリングタイミングごとに表示位置のセンタリングを行っても、リサージュ図形の表示位置が短い時間間隔で急激に変化するといった問題は起こらない。但し、サンプリングタイミングごとにリサージュ図形の表示位置をセンタリングすると処理負荷が増大する。したがって、例えば、１呼吸ごとに、直前の１呼吸における第１センタリング値Ｚａ０の平均値と第２センタリング値Ｚｂ０の平均値を使用して、リサージュ図形の表示位置をセンタリングしてもよい。また、予め定められた測定区間（例えば２０秒）ごとに、直前の測定区間における第１センタリング値Ｚａ０の平均値と第２センタリング値Ｚｂ０の平均値を使用して、リサージュ図形の表示位置をセンタリングしてもよい。このようにリサージュ図形の表示位置をセンタリングするタイミングは、任意に定めることができる。
【０２１４】
また、Ｘ軸の表示レンジとＹ軸の表示レンジを調整することでリサージュ図形の表示位置をセンタリングすることもできる。この場合、ＣＰＵ１７０は、例えば１呼吸ごとに、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値の最大値と最小値を検出し、両者を第１振幅値（最大値，最小値）として取得する。また、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値についても、１呼吸ごとに最大値と最小値を検出し、両者を第２振幅値（最大値，最小値）として取得する。この後、ＣＰＵ１７０は、第２振幅値を用いてＸ軸の表示レンジを調整する一方、第１振幅値を用いてＹ軸の表示レンジを調整する。
【０２１５】
例えば、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示領域１６０ＡのＸ軸方向の幅を１０としたとき、第２振幅値の最大値と最小値の差分が８〜９程度の大きさとなり、かつ第２振幅値の最大値と最小値がともにリサージュ図形表示領域１６０Ａ内に表示されるように、リサージュ図形描画領域に描画されているリサージュ図形のＸ軸方向の大きさや位置を調整する。同様に、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示領域１６０ＡのＹ軸方向の幅を１０としたとき、第１振幅値の最大値と最小値の差分が８〜９程度の大きさとなり、かつ第１振幅値の最大値と最小値がともにリサージュ図形表示領域１６０Ａ内に表示されるように、リサージュ図形描画領域に描画されているリサージュ図形のＹ軸方向の大きさや位置を調整する。
【０２１６】
このようにすれば、例えば図４４に示すように、リサージュ図形表示領域１６０Ａに対して丁度よい大きさでリサージュ図形を表示することができる。また、リサージュ図形表示領域１６０Ａの中央にリサージュ図形を表示することもできる。このためリサージュ図形を見易くすることができる。なお、２軸の表示レンジを調整するタイミングについても任意に定めることができる。但し、少なくとも１呼吸分の軌跡の全体がリサージュ図形表示領域１６０Ａに収まることが望ましいので、ＣＰＵ１７０は、１呼吸分以上の測定波形から第１振幅値と第２振幅値を取得するのがよい。
【０２１７】
ところで、ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合のリサージュ図形を比較すると、図４５に示すように、両者の軌跡はともに右上がりの直線状になるが、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てたＸ軸方向に軌跡の位置がずれる。ここで、センタリングを頻繁に行うと、リサージュ図形が常にリサージュ図形表示領域１６０Ａの中央に表示されてしまうため、リサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができなくなってしまう。これを防ぐためには、Ｘ軸方向についてのセンタリングをあまり行わないようにすればよい。
【０２１８】
つまり、例えば、第１センタリング値Ｚａ０と第２センタリング値Ｚｂ０を使用してリサージュ図形の表示位置をセンタリングする場合であれば、第１センタリング値Ｚａ０に基づいてリサージュ図形のＹ軸方向のセンタリングを行う処理を第１センタリング処理とし、第２センタリング値Ｚｂ０に基づいてリサージュ図形のＸ軸方向のセンタリングを行う処理を第２センタリング処理としたとき、ＣＰＵ１７０は、第２センタリング処理を行う頻度を、第１センタリング処理を行う頻度よりも少なくすればよい。また、第１振幅値と第２振幅値を使用して表示位置をリサージュ図形のセンタリングする場合であれば、第１振幅値を用いてＹ軸の表示レンジを調整する処理を第１レンジ調整処理とし、第２振幅値を用いてＸ軸の表示レンジを調整する処理を第２レンジ調整処理としたとき、ＣＰＵ１７０は、第２レンジ調整処理を行う頻度を、第１レンジ調整処理を行う頻度よりも少なくすればよい。
【０２１９】
この場合、例えば、第１センタリング処理（または第１レンジ調整処理）は１呼吸ごとに行う一方、第２センタリング処理（または第２レンジ調整処理）は測定開始時などに１回だけ行って後は行わないようにすることができる。また、第１センタリング処理（または第１レンジ調整処理）は１呼吸ごとに行う一方、第２センタリング処理（または第２レンジ調整処理）は３０呼吸ごとに行うようにしてもよい。また、第１センタリング処理（または第１レンジ調整処理）は８秒ごとに行う一方、第２センタリング処理（または第２レンジ調整処理）は５分ごとに行うようにしてもよい。
【０２２０】
このように第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てたＸ軸方向についてのセンタリングをあまり行わないようにすれば、リサージュ図形の軌跡の形状が同じであっても、ドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合では軌跡の表示位置がＸ軸方向にシフトすることになる。したがって、リサージュ図形からドローイン呼吸と胸式呼吸を見分けることができるようになる。また、第２センタリング処理や第２レンジ調整処理を行う頻度を少なくした分だけ生体測定装置１の消費電力を低減することができる。また、頻度が少ないとはいえ、第２センタリング処理や第２レンジ調整処理を行っているので、リサージュ図形表示領域１６０Ａの中央にリサージュ図形を表示したり、リサージュ図形表示領域１６０Ａに対して丁度よい大きさでリサージュ図形を表示したりすることができる。
【０２２１】
なお、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂは、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａに比べ、腕などの四肢の動きによるアーチファクトの影響を受けにくく、測定値の変動範囲が比較的安定している。このため第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てたＸ軸方向についてのセンタリングをそれほど頻繁に行わなくても、リサージュ図形がリサージュ図形表示領域１６０Ａ内に収まらない、などといった問題はほとんど起こらない。
【０２２２】
また、Ｘ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとし、Ｙ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂとするリサージュ図形の場合であれば、Ｙ軸方向についての表示位置のセンタリングをあまり行わないようにすればよい。要は、互いに直交する２軸のうち、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向についてのセンタリングの頻度を、第１生体電気インピーダンスＺａを割り当てた軸方向についてのセンタリングの頻度よりも少なくすればよい。また、図４３や図４４には腹式呼吸の場合のリサージュ図形を示したが、胸式呼吸やドローイン呼吸の場合のリサージュ図形であってもよい。
【０２２３】
また、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａは、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂに比べ、その変動範囲が比較的大きいが、これは腕などの四肢の動きによるアーチファクトの影響が大きいためであり、これを無視してセンタリングの頻度を少なくしてもさほど問題にはならない。そこで、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向についてのセンタリングを行う頻度（例えば３０呼吸ごとや５分ごと）で、第１生体電気インピーダンスＺａを割り当てた軸方向についてのセンタリングを行うようにしてもよい。つまり、第２生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向と、第１生体電気インピーダンスＺａを割り当てた軸方向とでセンタリングを行う頻度を同じにし、センタリングを行う時間間隔を３０呼吸ごとや５分ごとなどに広げてもよい。
【０２２４】
＜３−４：軌跡表示処理＞
図３４や図３５に示したように複数回の呼吸の様子を連続して示すリサージュ図形の場合、軌跡の表示態様が同じであると最新の１呼吸分の軌跡が把握しづらい。そこで、最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とでリサージュ図形の軌跡の表示態様を変えてもよい。
【０２２５】
例えば、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形の表示データを生成する場合に、図４６に示すように、最新の１呼吸の軌跡の色を濃くし、それ以外の過去の呼吸の軌跡の色を薄くすることができる。また、ＣＰＵ１７０は、最新の１呼吸の軌跡を実線にし、それ以外の過去の呼吸の軌跡を点線にしてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とで軌跡の色を変えてもよい。例えば、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａや第２生体電気インピーダンスＺｂの測定波形に基づいて新たな１呼吸が始まったか否かを判定し、新たな１呼吸が始まると、新たに始まった呼吸についての軌跡の色を赤にし、前回の呼吸の軌跡の色を赤から青に変更する。
【０２２６】
なお、ＣＰＵ１７０は、経過時間に応じてリサージュ図形の軌跡の表示態様を変えてもよい。例えば、経過時間が増えるほど軌跡の色が薄くなるようにすれば、新しい軌跡ほど色が濃いので、最新の１呼吸分の軌跡など、新しい軌跡を容易に把握することができる。また、リサージュ図形は、図４６に示したものに限らず、例えば、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えたものや、直交した状態を保ったままＸ軸とＹ軸を任意の角度だけ回転させたものであってもよい。また、図４６には腹式呼吸の場合のリサージュ図形を示したが、胸式呼吸やドローイン呼吸の場合のリサージュ図形であってもよい。
【０２２７】
＜３−５：アシスト表示＞
図４７に示すように、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形ＭＬに対し、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形ＴＬを重ねて表示してもよい。以下、この章では、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形を実測リサージュ図形ＭＬと表記し、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形を目標リサージュ図形ＴＬと表記する。
【０２２８】
目標リサージュ図形ＴＬは、例えば、被験者の直前の１呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬなど、被験者の過去の実測リサージュ図形ＭＬを加工して生成することができる。例えば、被験者が胸式呼吸やドローイン呼吸の訓練を行っている場合、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬ（右上がりの直線状の軌跡）の大きさを１．１倍など所定の倍率で拡大し、これを目標リサージュ図形ＴＬの表示データとすることができる。また、被験者が腹式呼吸の訓練を行っている場合、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬ（屈曲した形状の軌跡）の大きさを所定の倍率で拡大したり、屈曲角度ＡＧの大きさを調整したりして、目標リサージュ図形ＴＬの表示データを生成することができる。
【０２２９】
また、ＣＰＵ１７０は、目標リサージュ図形ＴＬをリサージュ図形表示領域１６０Ａに表示する一方、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値に基づいて被験者の現在の呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬの表示データを生成し、これを目標リサージュ図形ＴＬと重ねてリサージュ図形表示領域１６０Ａに表示する。このようにすれば、被験者は、現在の自分の呼吸の様子を示す実測リサージュ図形ＭＬと、目標とする呼吸の様子を示す目標リサージュ図形ＴＬとを見比べながら、呼吸の訓練を行うことができる。また、被験者は、実測リサージュ図形ＭＬの軌跡が目標リサージュ図形ＴＬの軌跡と一致するように意識して呼吸を行うことで、目標とする呼吸を体得することができる。
【０２３０】
また、ＣＰＵ１７０は、過去の実測リサージュ図形ＭＬを加工して目標リサージュ図形ＴＬを生成するのではなく、被験者に行わせたい呼吸の種別（胸式呼吸、腹式呼吸、ドローイン呼吸など）やその大きさに応じた目標リサージュ図形ＴＬを生成することもできる。例えば、呼吸を訓練するための訓練メニューとして、小程度の大きさの胸式呼吸を１回行った後、中程度の大きさの腹式呼吸を１回行うことが定められている場合、ＣＰＵ１７０は、小程度の大きさの胸式呼吸に対応する目標リサージュ図形ＴＬを生成してこれを表示し、被験者が最初の１呼吸を終えて次の１呼吸を行う前に、中程度の大きさの腹式呼吸に対応する目標リサージュ図形ＴＬを生成してこれを表示する。なお、目標リサージュ図形ＴＬを表示するタイミングを制御すれば、被験者の呼吸のリズムを指導することもできる。このように目標リサージュ図形ＴＬを用いて被験者の呼吸を指導するアシスト表示を行えば、被験者に対し、呼吸の種別やその大きさ、呼吸のリズムなどを効果的に指導することができる。
【０２３１】
なお、ＣＰＵ１７０は、実測リサージュ図形ＭＬと目標リサージュ図形ＴＬとで軌跡の表示態様（例えば色や線種など）を変え、両者を容易に見分けられるようにしてもよい。また、ＣＰＵ１７０は、図４８に示すように、実測リサージュ図形ＭＬの軌跡と目標リサージュ図形ＴＬの軌跡とで相違する部分にバーを表示し、両者の差異を強調表示してもよい。また、ＣＰＵ１７０は、実測リサージュ図形ＭＬと目標リサージュ図形ＴＬの差分面積（図４８においてバーが表示されているエリア）を求め、差分面積の大きさから両者がどの程度違うのかを例えば５段階にランク分けして被験者に報知してもよい。この場合、差分面積の代わりにバー（差分線）の総和を用いてもよい。
【０２３２】
また、必ずしも実測リサージュ図形ＭＬと目標リサージュ図形ＴＬを重ねて表示する必要はなく、両者を並べて表示してもよい。また、実測リサージュ図形ＭＬや目標リサージュ図形ＴＬは、図４７や図４８に示したものに限らず、例えば、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えたものや、直交した状態を保ったままＸ軸とＹ軸を任意の角度だけ回転させたものであってもよい。
【０２３３】
＜３−６：肺の換気能力の良否判定＞
リサージュ図形の軌跡の傾斜角から肺の換気能力の良否を判定することができる。例えば図４９に示すように胸式呼吸の場合、ＣＰＵ１７０は、１呼吸分の軌跡（サンプリングタイミングごとに得られる第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値によって定まるＸＹ座標値）から、最小二乗法などによって近似直線ＬＮを求める。次に、ＣＰＵ１７０は、近似直線ＬＮとＸ軸とのなす角αを算出し、これをリサージュ図形の軌跡の傾斜角αとする。
【０２３４】
図４９に示すように、Ｘ軸を第２生体電気インピーダンスＺｂ、Ｙ軸を第１生体電気インピーダンスＺａとした場合、肺の換気能力が高いほど１呼吸分の軌跡を示す楕円が立ってくる（傾斜角αが大きくなり９０度に近くなる）。逆に、肺の換気能力が低いほど１呼吸分の軌跡を示す楕円が寝てくる（傾斜角αが小さくなり０度に近くなる）。したがって、ＣＰＵ１７０は、傾斜角αを予め定められた基準傾斜角βと比較し、傾斜角αが基準傾斜角β以上の場合は肺の換気能力が良いと判定し、傾斜角αが基準傾斜角βよりも小さい場合は肺の換気能力が悪いと判定することができる。なお、基準傾斜角βは、肺の換気能力の良否を判定するための閾値であり、予め多数の被験者から採取した１呼吸分の軌跡の傾斜角に基づいてその値を定めることができる。また、基準傾斜角βの値は第１記憶部１２０に記憶されている。
【０２３５】
以上のようにすれば肺の換気能力の良否をリサージュ図形の軌跡から簡単に判定することができる。なお、立位、座位、仰臥位など、測定時の姿勢によって１呼吸分の軌跡の傾斜角は異なる。したがって、基準傾斜角βの値は、測定時の姿勢と対応付けて第１記憶部１２０に複数記憶されていてもよい。この場合、例えば、入力部１５０から測定時の姿勢を入力するようにして、入力された姿勢に対応する基準傾斜角βの値を第１記憶部１２０から読み出して使用すればよい。また、第１記憶部１２０に記憶されている基準傾斜角βを標準値とし、この標準値を、事前に入力された身長、年齢、性別（図５のステップＳ１）や、事前に測定した体重（図５のステップＳ２）などを用いた演算によって補正してもよい。
【０２３６】
また、図５０に示すように、座標変換処理によって基準傾斜角βを示す直線が垂直になるようにリサージュ図形を回転させた場合、１呼吸分の軌跡を示す楕円が、垂直方向と同じか垂直方向よりも左側に傾いている場合は肺の換気能力が良く、垂直方向よりも右側に傾いている場合は肺の換気能力が悪いと判定することができる。また、図５１に示すように腹式呼吸の場合は、1呼吸分の軌跡のうち図中実線で示す楕円で囲んだ部分について近似直線ＬＮを求めることで、胸式呼吸の場合と同じように肺の換気能力の良否を判定することができる。また、ドローイン呼吸の場合は、胸式呼吸の場合と同じようにして肺の換気能力の良否を判定することができる。
【０２３７】
また、換気能力の良否判定に用いるリサージュ図形の軌跡は、必ずしも１呼吸分の軌跡に限らず、２呼吸分の軌跡や半呼吸分の軌跡であってもよい。また、Ｘ軸とＹ軸を入れ替えたリサージュ図形や、直交した状態を保ったままＸ軸とＹ軸を任意の角度だけ回転させたリサージュ図形などであっても、軌跡の傾斜角から肺の換気能力の良否を判定することができる。また、第１記憶部１２０に記憶されている基準傾斜角βの値を任意の値に設定し、被験者の肺の換気能力が予め定められた基準能力値よりも高いか否かを判定してもよい。
【０２３８】
＜３−７：呼吸深度グラフの時間軸圧縮表示＞
ＣＰＵ１７０は、第１実施形態で説明した呼吸深度抽出処理（図２７）を行うことで、１呼吸ごとに呼吸の深さを示す呼吸深度（呼吸レベル）を抽出することができる。つまり、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺａの測定値と第２生体電気インピーダンスＺｂの測定値に基づいて、１呼吸ごとに呼吸深度を抽出することができる。また、ＣＰＵ１７０は、抽出した呼吸深度に対し、第１実施形態で説明した呼吸深度の正規化処理（図２８：ステップＳ６０１）を行った後、呼吸深度の時間変化を示すグラフ（以降、呼吸深度グラフ）を生成して、これを表示部１６０に表示することができる。例えば呼吸深度グラフは図５２（Ａ）のようになる。
【０２３９】
ところで、被験者は、訓練によって呼吸の大きさ（深さ）がどのように変化したのかを把握するため呼吸深度グラフを参照する。この際、呼吸の大きさの変化を把握する上で特に重要になるのは、直近の呼吸の大きさである。呼吸の訓練時間は１回あたり１０分〜数十分と比較的長い時間になることが多いので、測定開始時から現在に到るまでのグラフ全体を表示部１６０に表示しようとすると、グラフを時間軸方向に圧縮しなければならない。この際、グラフ全体を均一に圧縮すると、測定区間全体に亘って一律に時間分解能が下がってしまうため、直近の呼吸の大きさについて詳細を把握しづらくなる。
【０２４０】
そこで、ＣＰＵ１７０は、呼吸深度グラフの表示データを生成する場合に、グラフの時間軸を非線形に圧縮し、任意の時間幅を１区間としたとき、少なくとも直近の１区間と測定開始時の１区間とで時間軸のレンジが異なり、直近の１区間の方が測定開始時の１区間よりも時間分解能が高くなるようにする。例えば、ＣＰＵ１７０は、図５２（Ｂ）に示すように時間軸を対数目盛にすることで（片対数グラフ化）、直近の測定区間ほど時間分解能を高くすることができる。また、ＣＰＵ１７０は、図５２（Ｃ）に示すように、測定開始時から現在に到る測定区間全体を３つの区間１〜３に分割し、直近の区間１が最も時間分解能が高くなるように時間軸のレンジを区間ごとに変えることができる。このようにすれば、呼吸深度グラフを時間軸方向に圧縮して表示しても、直近の呼吸の大きさについて詳細を容易に把握することができる。
【０２４１】
なお、以上説明した第３実施形態において、右肺用や左肺用のリサージュ図形についても、表示位置のセンタリングや、軌跡表示処理、アシスト表示、肺の換気能力の良否判定を行うことができる。また、ＣＰＵ１７０は、第１実施形態で説明した呼吸解析処理（図１４）のステップＳ１０〜ステップＳ７０までの処理を行って第１相対値ΔＺａと第２相対値ΔＺｂを算出し、第１相対値ΔＺａと第２相対値ΔＺｂを用いてリサージュ図形の表示データを生成してもよい。つまり、ＣＰＵ１７０は、互いに直交する２軸のうち、一方の軸を第１相対値ΔＺａとし、他方の軸を第２相対値ΔＺｂとするリサージュ図形の表示データを生成してもよい。
【０２４２】
また、本実施形態と第１，第２実施形態を適宜組み合わせることができる。例えば、生体測定装置１は、リサージュ図形を表示するとともに被験者の呼吸が胸式呼吸か腹式呼吸かを判別して報知してもよい。また、生体測定装置１は、リサージュ図形を表示するとともに図２６に示したバーグラフBG1，BG2を表示してもよい。また、生体測定装置１は、リサージュ図形を表示するとともに被験者の呼吸が胸式呼吸か腹式呼吸かドローイン呼吸かを判別して報知してもよい。
【０２４３】
＜４．変形例＞
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうち２以上の変形例を組み合わせることもできる。
【０２４４】
（１）変形例１
ＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸を指導するためのアシスト報知を行うこともできる。例えば吸気・呼気のリズムおよびパターンと、必要な呼吸の深さとを、図５３に示す第３バーグラフBG3の形で表示部１６０に表示する態様であってもよい。図５３に示すように、第３バーグラフBG3で表示可能な段階数は「６」であり、吸気側に３段階、呼気側に３段階に振り分けられている。ここでは、表示される段階数が多いほど、必要な呼吸の深さも大きくなる。例えば吸気側の表示段階数が「１」である場合、つまりは、吸気側の１段階目のみが着色表示される場合は、被験者に対して小程度の吸気を行うべきであることを報知するものである。また、吸気側の表示段階数が「２」である場合、つまりは、吸気側の１段階目および２段階目が着色表示される場合は、被験者に対して中程度の吸気を行うべきであることを報知するものである。さらに、吸気側の表示段階数が「３」である場合、つまりは、吸気側の１段階目〜３段階目までが着色表示される場合は、被験者に対して大程度の吸気を行うべきであることを報知するものである。
【０２４５】
一方、呼気側の表示段階数が「１」である場合、つまりは、呼気側の１段階目のみが着色表示される場合は、被験者に対して小程度の呼気を行うべきであることを報知するものである。また、呼気側の表示段階数が「２」である場合、つまりは、呼気側の１段階目および２段階目が着色表示される場合は、被験者に対して中程度の呼気を行うべきであることを報知するものである。さらに、呼気側の表示段階数が「３」である場合、つまりは、呼気側の１段階目〜３段階目までが着色表示される場合は、被験者に対して大程度の呼気を行うべきであることを報知するものである。
【０２４６】
例えば、被験者に対して、中程度の吸気を２回行った後、中程度の呼気を２回行うようにアシスト報知する場合は、第３バーグラフBG3の表示は図５４のように変化するという具合である。ここで、１回の呼吸に要する時間を２秒とすれば、４秒間で、２回の呼気および２回の吸気を、それぞれ指定の呼吸レベルで行うように指導していることに相当する。なお、これは一例であり、様々なアシスト情報（吸気・呼気のリズム、パターンおよび大きさ）を報知することが可能である。例えば被験者の呼吸を腹式呼吸に導くためのアシスト情報を報知することもできる。また、第３バーグラフBG3による表示の代わりに、音声によるアシスト報知を行う態様であってもよいし、両者を組み合わせる態様であってもよい。
【０２４７】
上述したようなアシスト報知を行うことで、被験者が、呼吸のリズム、パターン、深さを意識した呼吸を行うように導くことができる。また、被験者は、前述の第１バーグラフBG1および第２バーグラフBG2の表示を見ることで、自分の現状の呼吸の状態を確認できる。言い換えれば、第１バーグラフBG1および第２バーグラフBG2の表示を、呼吸法トレーニングのためのバイオフィードバック情報として活用できる。
【０２４８】
（２）変形例２
図５５に示すように呼吸の大きさを示す肺の模式図を表示部１６０に表示してもよい。この場合、呼吸が大きくなるにつれ肺の色つき部分の面積が拡大し、呼吸が小さくなるにつれ肺の色つき部分の面積が減少する。これは測定結果に基づいて表示してもよいし、呼吸の指導情報として表示してもよい。
また、人や動物などのアニメーション画像を表示して呼吸の種別とその大きさを報知してもよい。例えば、小さな胸式呼吸の場合は、胸部が小さく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示し、大きな胸式呼吸の場合は、胸部が大きく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示する。また、小さな腹式呼吸の場合は、腹部が小さく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示し、大きな腹式呼吸の場合は、腹部が大きく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示する。また、小さなドローイン呼吸の場合は、腹部が小さく凹んだ状態で、胸部も小さく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示し、大きなドローイン呼吸の場合は、腹部が大きく凹んだ状態で、胸部も大きく膨張と収縮を繰り返すアニメーション画像を表示する。このようなアニメーション画像についても測定結果に基づいて表示してもよいし、呼吸の指導情報として表示してもよい。
以上のようにすれば被験者に対してよりわかりやすく測定結果や指導情報を報知することができる。
【０２４９】
（３）変形例３
上述の各実施形態では、電流電極および電圧電極の一例として、両手両足を電極の接点とする四肢誘導八電極法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、耳電極との四肢誘導法とを組み合わせて、体幹上部の生体電気インピーダンスを測定してもよい。
この場合には、耳電極を用いることによって、体幹上部の生体電気インピーダンスの測定について両腕計測ではなく片腕計測が可能となる。なお、耳電極を用いる場合には、イヤホンやヘッドホンに耳電極を組み込むことによって、音声等の音報知・音刺激との組み合わせが効果的である。
また、上述した各実施形態では、立位での計測であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、便座での生体電気インピーダンスを計測するようにしてもよい。この場合には、便座や手摺に電極確保することができる。さらに、ポケッタブルやウェアラブルでのリラクゼーション姿勢(椅子座位等)で生体電気インピーダンスを計測するようにしてもよい。この場合には、マッサージチェアー等の手摺と足置き等に電極確保することができる。
さらに、入浴中の呼吸計測も可能である。この場合には、浴槽手摺部と浴槽底の御尻や足裏接触側面部に電極を設ける。浴槽内のお湯よりも、体幹の方が、生理食塩水でできているので電流通電が支配的になる。よって、入浴中にリラックスした状態で呼吸法のトレーニングを行うことができる。
くわえて、上述した各実施形態の生体測定装置１に、血圧計の腕帯と手で握る等で接触させる血圧計を付加し、血圧計に電極配置して呼吸変化や腕の筋の緊張具合を血圧測定時の補正情報として活用してもよい。
また、被験者がリラックスした状態で呼吸の測定や呼吸の訓練を行えることが望ましい。したがって、呼吸の測定中や呼吸の訓練中に、のどかな風景の映像を表示したり、心のやすらぐ音楽や鳥の鳴き声、滝の音などを流したり、呼吸の測定や呼吸の訓練を行う場所の温度や湿度を調整したりすることも重要である。また、呼吸法の訓練ビデオを付加して訓練効率を高めてもよい。
【０２５０】
（４）変形例４
上述の各実施形態では、ＣＰＵ１７０は、右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、右足用の電圧電極Ｙ２と右手用の電圧電極Ｙ４との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、右上肢の生体電気インピーダンスを測定しているが、これに限らず、肺の上部を含み、腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａの測定方法は任意である。例えば右手と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、左足用の電圧電極Ｙ１と左手用の電圧電極Ｙ３との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、左上肢の生体電気インピーダンスを測定し、それを第１生体電気インピーダンスＺａとして採用してもよい。
また、上述の各実施形態では、ＣＰＵ１７０は、左足と右手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、左手用の電圧電極Ｙ３と右足用の電圧電極Ｙ２との間の電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂを測定しているが、これに限らず、肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂの測定方法は任意である。例えば右足と左手との間に流れる基準電流Ｉrefの大きさを示す電流データＤｉと、右手用の電圧電極Ｙ４と左足用の電圧電極Ｙ１との間で電位差を示す電圧データＤｖとから、体幹中部を斜めに横切る生体電気インピーダンスを測定し、それを第２生体電気インピーダンスＺｂとして採用してもよい。
【０２５１】
また、四肢誘導八電極法を利用せず、被験者の体幹部に電流電極と電圧電極を直接貼り付けて、被験者の肺を含み腹部を含まない体幹上部の生体電気インピーダンスや、被験者の右肺を含み腹部を含まない体幹上部右側の生体電気インピーダンス、被験者の左肺を含み腹部を含まない体幹上部左側の生体電気インピーダンス、被験者の腹部を含む体幹中部の生体電気インピーダンスを測定してもよい。
【０２５２】
また、右肺用と左肺用の２つのリサージュ図形を表示するため、第１〜第３生体電気インピーダンスＺaR，ＺaL，Ｚｂを測定する場合、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａとして第１生体電気インピーダンスＺaRまたは第２生体電気インピーダンスＺaLを使用し、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂとして第３生体電気インピーダンスＺｂを使用して呼吸解析処理（第１実施形態）を行うことで、右肺または左肺を対象として被験者の呼吸の種別を判別することができる。同様に、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第１生体電気インピーダンスＺａとして第１生体電気インピーダンスＺaRまたは第２生体電気インピーダンスＺaLを使用し、体幹中部の第２生体電気インピーダンスＺｂとして第３生体電気インピーダンスＺｂを使用して呼吸深度抽出処理と呼吸レベル表示処理（第１実施形態）を行うことで、右肺または左肺を対象として第１バーグラフBG1や第２バーグラフBG2を表示することができる。
【０２５３】
（５）変形例５
上述の呼吸レベル表示処理において、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における呼吸深度ΔＺａｐ−ｐを、当該１呼吸における第２センタリング値Ｚｂ０で割った後に１００を乗じて求めた値を、呼吸深度の正規化値％ΔＺａ（＝（ΔＺａｐ−ｐ／Ｚｂ０）×１００）として採用しているが、これに限らず、呼吸深度ΔＺａｐ−ｐの正規化方法は任意である。要するに、呼吸深度ΔＺａｐ−ｐの値を、被験者間における体格等の個人差の影響を取り除いた値に補正するものであればよい。例えば骨格筋量（骨格筋の発達具合）を示す指標をＭＶ、被験者の身長や生体電気インピーダンスの測定区間の長さを示す指標をＨ、身体骨格筋の発達に有用な部位の生体電気インピーダンスをＺｘと表記すると、ＭＶ∝Ｈ２／Ｚｘという関係が成り立つので、第２センタリング値Ｚｂ０の代わりに、Ｈ２／Ｚｘを用いて呼吸深度ΔＺａｐ−ｐを正規化してもよい。また、上述の指標ＭＶの推定には、重回帰分析による多変量項として性別や年齢や体重などを含めることで、精度向上を図ることができる。
【０２５４】
（６）変形例６
例えば、ゲーム機を用いたシステムに本発明を適用することができる。
図５６は、家庭用のゲーム機３００を用いた生体測定システム５の構成を示す図である。同図に示すように生体測定システム５は、生体情報入力装置２００’と、ゲーム機３００と、コントローラ３５０と、モニタ４００を備える。また、ゲーム機３００のディスクスロットには光ディスク５００が挿入される。
【０２５５】
生体情報入力装置２００’は、被験者を載せる載台２０’と、左手用の電極部３０Ｌと、右手用の電極部３０Ｒを備える。この生体情報入力装置２００’は、基本的に図１に示した生体電気インピーダンス測定部２００と同様の構成を有し、これに体重計を加えた構成となっている。また、生体情報入力装置２００’は、通信ケーブルによってコントローラ３５０と接続されており、被験者の各部位の生体電気インピーダンスや体重を測定し、これらの生体情報をコントローラ３５０を介してゲーム機３００に供給する。
【０２５６】
コントローラ３５０は、操作情報などを入力する入力装置である。コントローラ３５０は、Bluetooth（登録商標）などの無線通信によってゲーム機３００と通信を行い、被験者が入力した操作情報や、生体情報入力装置２００’から出力された生体情報をゲーム機３００に送信する。例えば、身長、年齢、性別などの情報もコントローラ３５０を操作して入力することができる。モニタ４００は、例えばテレビジョン受像機であり、通信ケーブルによってゲーム機３００と接続されている。光ディスク５００には、上述した第１〜第３実施形態や変形例（１）〜（５）で説明した各種の処理を制御するためのプログラムやデータが記憶されている。
【０２５７】
なお、同図には、生体情報入力装置２００’で測定された生体情報がコントローラ３５０を経由してゲーム機３００に供給される場合を例示したが、生体情報入力装置２００’は、生体情報を無線通信によってゲーム機３００に直接供給してもよい。この場合、生体情報入力装置２００’は、ゲーム機３００と無線通信を行うための無線通信モジュールを備える。また、生体情報入力装置２００’は、生体情報を有線通信によってゲーム機３００に直接供給してもよい。この場合は、生体情報入力装置２００’とゲーム機３００を通信ケーブルで直接接続すればよい。また、左手用の電極部３０Ｌの代わりに、電流電極Ｘ３と電圧電極Ｙ３を設けた左手用のコントローラ３５０を備える一方、右手用の電極部３０Ｒの代わりに、電流電極Ｘ４と電圧電極Ｙ４を設けた右手用のコントローラ３５０を備えてもよい。
【０２５８】
図５７は、ゲーム機３００の構成を示すブロック図である。
同図に示すようにゲーム機３００は、ＲＯＭ３０１と、ＲＡＭ３０２と、ハードディスク３０３と、ディスクドライブ３１０と、無線通信モジュール３２０と、画像処理部３３０と、音声処理部３４０と、ＣＰＵ３６０を備える。ＲＯＭ３０１には、ゲーム機３００の基本制御を司るプログラムなどが記憶されている。ＲＡＭ３０２は、ＣＰＵ３６０のワークエリアとして用いられる。ハードディスク３０３には、例えば後述する訓練メニュー管理テーブルＴＢＬ（図５８）など、光ディスク５００から読み出されたプログラムやデータなどが記憶される。ディスクドライブ３１０は、光ディスク５００からプログラムやデータを読み出す。なお、プログラムやデータは、光ディスク５００などの記録媒体によってゲーム機３００に提供されるだけでなく、通信網を介してサーバなどからダウンロードされてもよい。この場合、ゲーム機３００はネットワーク通信モジュールを備える。
【０２５９】
無線通信モジュール３２０は、コントローラ３５０との間で行われる無線通信を制御する。なお、無線通信モジュール３２０は、生体情報入力装置２００’が測定した生体情報をゲーム機３００に入力するための入力部である。画像処理部３３０は、画像データを生成してモニタ４００に出力する。音声処理部３４０は、効果音や音声などのオーディオデータを生成してモニタ４００（スピーカ）に出力する。ＣＰＵ３６０は、ＲＯＭ３０１やハードディスク３０３などに記憶されている各種のプログラムを実行することでゲーム機３００の全体を制御する。例えば、ＣＰＵ３６０は、無線通信モジュール３２０を制御し、コントローラ３５０を介して生体情報入力装置２００’と通信を行うことができる。また、ＣＰＵ３６０は、生体情報入力装置２００’に対し、電流電極Ｘ１〜Ｘ４や電圧電極Ｙ１〜Ｙ４の切り換え、生体電気インピーダンスの測定、体重の測定などを指示することができる。
【０２６０】
また、ＣＰＵ３６０は、例えば、第１実施形態で説明した呼吸解析処理を行い、被験者の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのかを判別することができる。また、ＣＰＵ３６０は、第１実施形態で説明した呼吸深度抽出処理や呼吸レベル表示処理を行い、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさを示す第１バーグラフBG1や、腹式レベルを示す第２バーグラフBG2をモニタ４００に表示することができる。また、ＣＰＵ３６０は、第２実施形態で説明した吸種別判別処理を行い、被験者の呼吸が胸式呼吸なのか腹式呼吸なのかドローイン呼吸なのかを判別することができる。また、ＣＰＵ３６０は、第３実施形態で説明したリサージュ図形表示処理を行い、リサージュ図形をモニタ４００に表示することができる。また、ＣＰＵ３６０は、バーグラフBG1〜BG3、リサージュ図形、肺の模式図などを利用して被験者の呼吸を訓練するための処理を行うことができる。このようにＣＰＵ３６０は、上述した第１〜第３実施形態や変形例（１）〜（５）で説明した各種の処理を行うことが可能である。
【０２６１】
図５８は、訓練メニュー管理テーブルＴＢＬのデータ構成を示す図である。
訓練メニュー管理テーブルＴＢＬは、被験者が自分の呼吸の能力に見合った訓練メニューで呼吸の訓練を行えるようにするためのものである。訓練メニュー管理テーブルＴＢＬには、呼吸の能力に応じて定められた階級（ランク）ごとに、呼吸を訓練するための訓練メニューと、この階級をクリアして次の階級に進むためのクリア条件が記憶されている。例えば、同図に示す例では、ランク１〜ランク５までの５つの階級が設けられている。また、１階級ごとに２０個の訓練メニューが用意されている。
【０２６２】
例えば、訓練メニューの具体例として、胸式呼吸や腹式呼吸をマスターするための訓練、胸式呼吸と腹式呼吸を組み合わせた完全呼吸をマスターするための訓練、ドローイン呼吸をマスターするための訓練、腹式呼吸や完全呼吸によって肺の換気能力を高める訓練、左右の肺ごとに換気能力を高める訓練、ドローイン呼吸によって呼吸機能や運動機能を高める訓練、ヨガなどで用いられる様々なポーズを使用して呼吸筋に負荷を与えながら各種の呼吸を行って呼吸機能や運動機能を強化する訓練などを例示することができる。
【０２６３】
なお、完全呼吸とは、腹部と胸部と肩甲部を使って肺の換気能力を最大限に活用しながら呼息と吸息を行う呼吸法である。完全呼吸を行う場合、例えば、吸息時には、まず腹を膨らませながら息を吸い、次に胸を前に突き出す感じで胸郭を広げながら息を吸い、最後に肩を上げながら息を吸っていく。これにより横隔膜が最大限に開いた状態になる。また、呼息時には、その逆で、まず肩を下げながら息を吐き、次に広げた胸郭を元に戻しながら息を吐き、最後に腹を凹ませながら息を吐いていく。
【０２６４】
また、訓練メニューには、例えば、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形（または被験者の呼吸の様子を示すバーグラフBG1，BG2や肺の模式図）を使用し、被験者が自分の呼吸の様子を確認しながら訓練を行えるようにするもの、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形（または目標とする呼吸の様子を示すバーグラフBG3や肺の模式図）を使用し、被験者が目標とする呼吸の様子を確認しながら訓練を行えるようにするもの、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形（または被験者の呼吸の様子を示すバーグラフBG1，BG2や肺の模式図）と、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形（または目標とする呼吸の様子を示すバーグラフBG3や肺の模式図）の両方を使用し、被験者が自分の呼吸の様子と目標とする呼吸の様子を見比べながら訓練を行えるようにするものなどが含まれる。
【０２６５】
また、クリア条件の具体例として、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさが予め定められた基準値以上であること、肺の換気能力が予め定められた基準値以上であること、ドローイン呼吸ができること、腹式レベルが所定レベル以上であること、２０個の訓練メニューを全て訓練し終えたことなどを例示することができる。なお、訓練メニュー管理テーブルＴＢＬにおいて階級は２つ以上であればよいし、訓練メニューについても１階級ごとに１つ以上あればよい。また、階級分けや訓練内容の具体例として以下を例示することができる。
【０２６６】
［ランク１／中高度呼吸器疾患患者向けトレーニング］
基本的な胸郭部呼吸運動を司る胸部呼吸筋を胸式呼吸によって鍛え、呼吸器疾患によって低下した呼吸機能を回復させるためのリハビリ用トレーニング。
［ランク２／軽度呼吸器疾患患者向けトレーニング］
横隔膜などの腹部呼吸筋を腹式呼吸によって鍛え、呼吸器疾患によって低下した呼吸機能を回復させるためのリハビリ用トレーニング。
［ランク３／健常者向け標準トレーニング］
胸式呼吸と腹式呼吸を組み合わせた完全呼吸によって胸部呼吸筋と腹部呼吸筋の両方を鍛え、呼吸機能の更なる向上や、喫煙、生活習慣病、運動不足、加齢などで低下した呼吸機能の改善を図るためのトレーニング。
［ランク４／軽度負荷トレーニング］
ドローイン呼吸によって体幹部のインナーマッスル（例えば腹横筋や脊柱起立筋など）を鍛え、呼吸機能の向上の他、腰痛予防や運動機能を高めるためのトレーニング。
［ランク５／アスリート向け中高度負荷トレーニング］
例えばヨガで用いられるポーズなど呼吸筋に負荷を与える姿勢とドローイン呼吸を組み合わせて運動機能を強化するためのトレーニング。
【０２６７】
なお、ランク１，２として挙げた呼吸器疾患の患者向けトレーニングは、あくまで治療施設での医療指導の遵守が大前提である。また、疾患のレベルにもよるが、基本的には横隔膜がある程度機能し、呼吸を訓練することで呼吸機能の改善が期待できる者を対象者としている。また、ランク１〜５に対し、口をすぼめながら呼吸をするといった負荷を組み合わせることもできる。また、呼吸法とポーズの組み合わせ方やトレーニングの時間配分などは、適宜任意に定めることができる。
【０２６８】
図５９は、呼吸訓練管理処理の処理内容を示すフローチャートである。
同図に示す呼吸訓練管理処理は、例えば、被験者が本システム５を利用して呼吸の訓練を始める場合にＣＰＵ３６０によって実行される。ＣＰＵ３６０は、呼吸訓練管理処理を開始すると、まず、被験者の呼吸の能力を検出する処理を行う（ステップＳ９０１）。例えば、ＣＰＵ３６０は、胸式呼吸や腹式呼吸を行うよう被験者に指示するメッセージを報知するとともに、第１実施形態で説明した呼吸解析処理や呼吸深度抽出処理、あるいは第３実施形態で説明したリサージュ図形表示処理や肺の換気能力の良否判定を行う。これにより、ＣＰＵ３６０は、例えば、胸式呼吸や腹式呼吸の大きさ、肺の換気能力、腹式レベルなどを被験者の呼吸の能力として検出する。
【０２６９】
なお、被験者の呼吸の能力を通常時の呼吸から検出するため、呼吸の測定を行っていることを被験者に報知せずにステップＳ９０１に示す処理を行ってもよい。また、ステップＳ９０１では、第１生体電気インピーダンスＺａと第２生体電気インピーダンスＺｂを測定して被験者の呼吸の能力を検出してもよいし、第１〜第３生体電気インピーダンスＺaR，ＺaL，Ｚｂを測定して被験者の呼吸の能力を検出してもよい。
【０２７０】
次に、ＣＰＵ３６０は、訓練メニュー管理テーブルＴＢＬを参照し、ステップＳ９０１で検出した被験者の呼吸の能力に応じた階級を特定する（ステップＳ９０２）。また、ＣＰＵ３６０は、特定した階級に対応する訓練メニューを訓練メニュー管理テーブルＴＢＬから選択する（ステップＳ９０３）。例えば、被験者の階級がランク３であった場合、ＣＰＵ３６０は、図５８に示す訓練メニュー管理テーブルＴＢＬを参照し、メニュー４１〜メニュー６０を選択する。
【０２７１】
この後、ＣＰＵ３６０は、ステップＳ９０３で選択した訓練メニューを使用して、被験者の呼吸を訓練するための処理を行う（ステップＳ９０４）。例えば、被験者の階級がランク３であった場合、ＣＰＵ３６０は、メニュー４１〜メニュー６０を使用して呼吸を訓練するための処理を行う。また、ランク３が上述した健常者向けの標準トレーニングであった場合、ＣＰＵ３６０は、訓練メニューに基づいて、胸式呼吸と腹式呼吸を組み合わせた完全呼吸をマスターするための訓練や、完全呼吸によって肺の換気能力を高める訓練を行う。また、ＣＰＵ３６０は、例えば、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形（または被験者の呼吸の様子を示すバーグラフBG1，BG2や肺の模式図）をモニタ４００に表示し、被験者が自分の呼吸の様子を確認しながら訓練を行えるようにすることができる。また、ＣＰＵ３６０は、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形（または目標とする呼吸の様子を示すバーグラフBG3や肺の模式図）をモニタ４００に表示し、被験者が目標とする呼吸の様子を確認しながら訓練を行えるようにすることができる。また、ＣＰＵ３６０は、被験者の呼吸の様子を示すリサージュ図形（または被験者の呼吸の様子を示すバーグラフBG1，BG2や肺の模式図）と、目標とする呼吸の様子を示すリサージュ図形（または目標とする呼吸の様子を示すバーグラフBG3や肺の模式図）の両方をモニタ４００に表示し、被験者が自分の呼吸の様子と目標とする呼吸の様子を見比べながら訓練を行えるようにすることができる。
【０２７２】
この後、ＣＰＵ３６０は、被験者の現在の階級に対応するクリア条件を訓練メニュー管理テーブルＴＢＬから読み出し、クリア条件が成立しているか否かを判定する（ステップＳ９０５）。例えば、被験者の現在の階級がランク３であった場合、ＣＰＵ３６０は、図５８に示す訓練メニュー管理テーブルＴＢＬから条件Ｃを読み出し、この条件Ｃが成立しているか否かを判定する。
【０２７３】
例えば、条件Ｃが「腹式呼吸の大きさが予め定められた基準値以上」であった場合、ＣＰＵ３６０は、第１実施形態で説明した呼吸解析処理や呼吸深度抽出処理を行い、被験者の腹式呼吸の大きさが基準値以上であるか否かを判定する。また、条件Ｃが「肺の換気能力が予め定められた基準値以上」であった場合、ＣＰＵ３６０は、第３実施形態で説明した肺の換気能力の良否判定を行い、肺の換気能力が基準値以上であるか否かを判定する。また、条件Ｃが「ドローイン呼吸ができること」であった場合、ＣＰＵ３６０は、第２実施形態で説明した呼吸種別判別処理を行い、被験者の呼吸がドローイン呼吸であるか否かを判定する。また、条件Ｃが「２０個の訓練メニューを全て訓練し終えたこと」であった場合、ＣＰＵ３６０は、メニュー４１〜メニュー６０による訓練を全て終えている場合にクリア条件が成立したと判定する。
【０２７４】
ステップＳ９０５の結果が否定である場合は、ステップＳ９０４に戻り、現在の階級における呼吸の訓練を継続する。一方、ステップＳ９０５の結果が肯定である場合、ＣＰＵ３６０は、被験者の階級を次の階級にランクアップさせた後（ステップＳ９０６）、ステップＳ９０３に戻る。例えば、被験者の階級がランク３であった場合、ＣＰＵ３６０は、ステップＳ９０６において被験者の階級をランク４に変更してステップＳ９０３に戻る。これにより、訓練メニュー管理テーブルＴＢＬからランク４に対応する訓練メニュー（メニュー６１〜メニュー８０）が選択され、新たな訓練が開始される。
【０２７５】
なお、被験者がコントローラ３５０を操作して訓練の終了を指示すると、同図に示す呼吸訓練管理処理が終了する。この際、ＣＰＵ３６０は、被験者の現在の階級を示すランク情報をハードディスク３０３に記憶し、被験者が次に呼吸の訓練を行う場合は、ハードディスク３０３に記憶してあるランク情報を読み出してステップＳ９０３から処理を開始する。
【０２７６】
以上説明したように本変形例によれば、ゲーム機３００を用いることで、体重や体脂肪を測定するのと同じように家庭内で手軽に呼吸を測定することが可能になる。また、呼吸の訓練についても家庭内で手軽に行える。また、本変形例によれば、被験者は、自分の呼吸の能力に見合った訓練メニューに基づいて呼吸の訓練を行うことができるので、効率よく呼吸を訓練することができる。また、訓練メニューを階級ごとに分けて用意し、１階級ごとにクリアしながら次の階級に進むといったゲーム性を持たすことで、楽しみながら呼吸の訓練を行うことができるので、呼吸の訓練に対する被験者のモチベーションを高めることもできる。
【０２７７】
なお、第１〜第３実施形態で説明した生体測定装置１において呼吸訓練管理処理（図５９）を行ってもよい。この場合、呼吸訓練管理処理を行うためのプログラムや呼吸訓練管理テーブルＴＢＬ（図５８）などを第１記憶部１２０に記憶しておけばよい。また、ゲーム機３００の代わりに、パーソナルコンピュータや携帯型電子機器（例えば携帯電話機など）を用いてもよいし、携帯型電子機器の場合には、表示装置としてヘッドマウントディスプレイを使用してもよい。
【０２７８】
（７）変形例７
生体測定装置１は、表示部１６０を備えず、外部の表示装置にリサージュ図形やバーグラフBG1〜BG3などを表示してもよい。また、生体測定装置１は、生体電気インピーダンス測定部２００を備えず、外部の生体電気インピーダンス測定装置で測定された、第１生体電気インピーダンスＺａと第２生体電気インピーダンスＺｂ（または第１〜第３生体電気インピーダンスＺaR，ＺaL，Ｚｂ）を無線通信や有線通信によって入力する入力部を備えていてもよい。この場合、入力部は、例えば、無線通信モジュール、ネットワーク通信モジュール、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェイスなどの通信インターフェイスになる。
【０２７９】
（８）変形例８
リサージュ図形は、呼吸の訓練を行う場合だけでなく、呼吸の測定を行なう場合（生体電気インピーダンスを測定して呼吸の種別やその大きさを判定する場合）に表示してもよい。また、本発明は、呼吸の測定機能や呼吸の訓練機能のみを有する装置やシステムに限定されない。例えば、フィットネス用のトレーニング装置など、呼吸の測定機能や呼吸の訓練機能がその一部に組み込まれた各種のトレーニング装置やトレーニングシステムに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【０２８０】
１ 生体測定装置
５ 生体測定システム
１２０ 第１記憶部
１５０ 入力部
１７０ ＣＰＵ
２００ 生体電気インピーダンス測定部
２００’ 生体情報入力装置
Ｚａ 第１生体電気インピーダンス（体幹上部）
Ｚｂ 第２生体電気インピーダンス（体幹中部）
３００ ゲーム機
３２０ 無線通信モジュール
３６０ ＣＰＵ
４００ モニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の肺の上部を含み、腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンスと、前記被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンスとを測定する生体電気インピーダンス測定部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部と、を備える、
ことを特徴とする呼吸判定装置。
【請求項２】
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値、および、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値を生成するセンタリング値生成部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の前記第１センタリング値に対する相対値である第１相対値を求める第１相対値算出部と、
前記第２生体電気インピーダンスの測定値の前記第２センタリング値に対する相対値である第２相対値を求める第２相対値算出部と、をさらに備え、
前記解析部は、前記第１相対値と前記第２相対値とに基づいて前記判別情報を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸判定装置。
【請求項３】
前記判別情報は、前記被験者の胸部の周囲径の変化と腹部の周囲径の変化との比を示すものであり、
前記解析部は、
前記判別情報と、前記第１相対値および前記第２相対値との関係を表す回帰式にしたがって演算処理を実行することで、前記第１相対値および前記第２相対値に対応する前記判別情報を求める、
ことを特徴とする請求項２に記載の呼吸判定装置。
【請求項４】
前記回帰式は以下の形で表される、
ことを特徴とする請求項３に記載の呼吸判定装置。
ΔRib／ΔAb＝（a×ΔＺｂ−ΔＺａ）／ΔＺａ＋b
ΔRib：被験者の胸部の周囲径の変化、ΔAb：被験者の腹部の周囲径の変化、ΔRib／ΔAb：判別情報、ΔＺａ：第１相対値、ΔＺｂ：第２相対値、a，b：定数。
【請求項５】
前記ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を超える場合は、前記被験者の呼吸は胸式呼吸である一方、前記所定の閾値以下の場合は腹式呼吸である、
ことを特徴とする請求項４に記載の呼吸判定装置。
【請求項６】
前記解析部は、前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか、胸式呼吸なのか、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法なのかを判別可能な判別情報を求める、
ことを特徴とする請求項１から請求項４に記載の呼吸判定装置。
【請求項７】
前記解析部は、前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか、胸式呼吸なのか、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法なのかを判別可能な判別情報を求め、
前記ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値以下の場合は、前記被験者の呼吸は腹式呼吸であり、
前記ΔRib／ΔAbの値が前記所定の閾値を超え、かつ前記センタリング値生成部が生成した前記第２センタリング値が前記被験者の胸式呼吸時の前記第２センタリング値より所定値以上大きい場合は、前記被験者の呼吸は腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であり、
前記ΔRib／ΔAbの値が前記所定の閾値を超え、かつ前記センタリング値生成部が生成した前記第２センタリング値が前記被験者の胸式呼吸時の前記第２センタリング値と前記所定値との加算値未満の場合は、前記被験者の呼吸は胸式呼吸である、
ことを特徴とする請求項４に記載の呼吸判定装置。
【請求項８】
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第１センタリング値とが等しくなるゼロクロスタイミングを抽出するゼロクロスタイミング抽出部をさらに備え、
前記生体電気インピーダンス測定部は、
所定の周期でサンプリングタイミングに到達するたびに、前記第１生体電気インピーダンスおよび前記第２生体電気インピーダンスを測定し、
前記センタリング値生成部は、
所定数の前記サンプリングタイミングの各々における前記第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記第１センタリング値を生成する一方、前記ゼロクロスタイミング抽出部で抽出された前記ゼロクロスタイミングにおける前記第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記第２センタリング値を生成する、
ことを特徴とする請求項２から請求項７の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項９】
前記センタリング値生成部は、
前記サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングよりも所定の時間長だけ前の時点を始点とし、当該サンプリングタイミングを終点とするセンタリング期間内の複数の前記サンプリングタイミングの各々における前記第１生体電気インピーダンスの測定値を用いて移動平均処理を行い、その結果に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける前記第１センタリング値を生成する、
ことを特徴とする請求項８に記載の呼吸判定装置。
【請求項１０】
前記センタリング期間の時間長は、前記被験者の呼吸速度に応じて可変に設定される、
ことを特徴とする請求項９に記載の呼吸判定装置。
【請求項１１】
前記センタリング値生成部は、
前記サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングが前記ゼロクロスタイミングであるか否かを判定し、当該サンプリングタイミングが前記ゼロクロスタイミングである場合は、当該サンプリングタイミングにおける前記第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける前記第２センタリング値を生成する一方、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングでない場合は、当該サンプリングタイミングの直前の前記サンプリングタイミングで生成した前記第２センタリング値を、当該サンプリングタイミングにおける前記第２センタリング値として採用する、
ことを特徴とする請求項８から請求項１０の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１２】
前記被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度を抽出する呼吸深度抽出部と、
前記被験者の１呼吸ごとに、前記解析部により求められた前記判別情報に基づいて当該１呼吸に占める腹式呼吸の割合を示す腹式レベルを求める腹式レベル算出部と、
前記被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における前記呼吸深度および前記腹式レベルに基づいて、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを報知する報知部と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２から請求項１１の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１３】
前記呼吸深度抽出部で抽出された前記呼吸深度を正規化する正規化部をさらに備え、
前記報知部は、
前記呼吸深度と、１呼吸で肺に出入りする空気量を示す１回換気量との関係を示す第２の回帰式にしたがって演算処理を実行することで、前記正規化部にて正規化された前記呼吸深度に対応する前記１回換気量を求め、
その求めた前記１回換気量と、前記腹式レベルとに基づいて、前記被験者の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを決定して報知する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の呼吸判定装置。
【請求項１４】
互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第１生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第２生体電気インピーダンスとし、前記第１生体電気インピーダンスの測定値および前記第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項１３の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１５】
互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第１生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第２生体電気インピーダンスとし、前記第１生体電気インピーダンスの測定値および前記第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値とを生成するセンタリング値生成部と、をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記第１センタリング値および前記第２センタリング値によって定まる前記リサージュ図形上の位置が前記リサージュ図形を表示する表示領域の中心になるように、前記リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸判定装置。
【請求項１６】
互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第１生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第２生体電気インピーダンスとし、前記第１生体電気インピーダンスの測定値および前記第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値とを生成するセンタリング値生成部と、をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の表示データを生成する場合に行う処理として、前記第１センタリング値に基づいて前記リサージュ図形の前記一方の軸方向のセンタリングを行う第１センタリング処理と、前記第２センタリング値に基づいて前記リサージュ図形の前記他方の軸方向のセンタリングを行う第２センタリング処理とを有し、
前記第２センタリング処理を行う頻度が前記第１センタリング処理を行う頻度より少ない、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸判定装置。
【請求項１７】
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第１振幅値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第２振幅値とを特定する振幅値特定部をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記第１振幅値および前記第２振幅値を用いて前記２軸のレンジを調整し、前記リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１４から請求項１６の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１８】
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第１振幅値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第２振幅値とを特定する振幅値特定部をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の表示データを生成する場合に行う処理として、前記第１振幅値を用いて前記一方の軸のレンジを調整する第１レンジ調整処理と、前記第２振幅値を用いて前記他方の軸のレンジを調整する第２レンジ調整処理とを有し、
前記第２レンジ調整処理を行う頻度が前記第１レンジ調整処理を行う頻度より少ない、
ことを特徴とする請求項１４から請求項１６の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１９】
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の軌跡の表示態様が最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とで異なるように前記リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１４から請求項１８の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２０】
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の軌跡の表示態様が経過時間に応じて変化するように前記リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１４から請求項１８の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２１】
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の表示データを生成するとともに、目標とする呼吸の種別と当該呼吸の大きさとに応じた呼吸指導用のリサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１４から請求項２０の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２２】
前記リサージュ図形の軌跡の傾斜角を算出する傾斜角算出部と、
前記傾斜角算出部が算出した傾斜角を予め定められた基準傾斜角と比較して、肺の換気能力の良否を判定する換気能力判定部と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１４から請求項２１の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２３】
前記被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度を抽出する呼吸深度抽出部と、
前記呼吸深度抽出部が抽出した呼吸深度の経時的変化を示すグラフの表示データを生成するグラフ生成部と、をさらに備え、
前記グラフの時間軸は非線形であって、所定の時間幅を１区間としたとき、最新の１区間と最古の１区間では前記時間軸のレンジが異なり、前記最新の１区間の方が前記最古の１区間より時間分解能が高い、
ことを特徴とする請求項２から請求項１１、請求項１４から請求項２２の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２４】
呼吸の能力に応じて定められた階級ごとに、呼吸を訓練するための訓練メニューと、当該階級をクリアするためのクリア条件とを記憶する記憶部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸の能力を検出する呼吸能力検出部と、
前記記憶部を参照し、前記呼吸能力検出部が検出した呼吸の能力に応じた階級を特定し、特定した階級に対応する前記訓練メニューに基づいて前記被験者の呼吸を訓練するための処理を行い、前記特定した階級に対応する前記クリア条件が成立すると、前記被験者の階級を当該階級より上位の次の階級に移行させる訓練管理部と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項２３の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２５】
前記生体電気インピーダンス測定部は、前記被験者の右肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部右側の第１生体電気インピーダンスと、前記被験者の左肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部左側の第２生体電気インピーダンスと、前記被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第３生体電気インピーダンスとを測定し、
前記解析部は、前記第１生体電気インピーダンスの測定値または前記第２生体電気インピーダンスの測定値と、前記第３生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸判定装置。
【請求項２６】
互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第１生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第３生体電気インピーダンスとし、前記第１生体電気インピーダンスの測定値および前記第３生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示す第１リサージュ図形の表示データを生成するとともに、前記一方の軸を前記第２生体電気インピーダンス、前記他方の軸を前記第３生体電気インピーダンスとし、前記第２生体電気インピーダンスの測定値および前記第３生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示す第２リサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２５に記載の呼吸判定装置。
【請求項２７】
前記表示データ生成部は、前記第１リサージュ図形と前記第２リサージュ図形とが重ねて表示されるように、前記第１リサージュ図形の表示データおよび前記第２リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項２６に記載の呼吸判定装置。
【請求項２８】
前記表示データ生成部は、前記第１リサージュ図形の軌跡と前記第２リサージュ図形の軌跡との表示態様が異なるように、前記第１リサージュ図形の表示データおよび前記第２リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の呼吸判定装置。
【請求項２９】
前記第１リサージュ図形の軌跡と前記第２リサージュ図形の軌跡との差異を検出する軌跡解析部をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記差異が強調して表示されるように前記第１リサージュ図形の表示データおよび前記第２リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項２６から請求項２８の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項３０】
生体電気インピーダンス測定装置が測定した、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンスと、前記被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンスとを入力する入力部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部と、を備える、
ことを特徴とする呼吸判定装置。
【請求項３１】
被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンスと、前記被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンスとを測定する生体電気インピーダンス測定部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部と、を備える、
ことを特徴とする呼吸判定システム。
【請求項１】
被験者の肺の上部を含み、腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンスと、前記被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンスとを測定する生体電気インピーダンス測定部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部と、を備える、
ことを特徴とする呼吸判定装置。
【請求項２】
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値、および、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値を生成するセンタリング値生成部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の前記第１センタリング値に対する相対値である第１相対値を求める第１相対値算出部と、
前記第２生体電気インピーダンスの測定値の前記第２センタリング値に対する相対値である第２相対値を求める第２相対値算出部と、をさらに備え、
前記解析部は、前記第１相対値と前記第２相対値とに基づいて前記判別情報を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸判定装置。
【請求項３】
前記判別情報は、前記被験者の胸部の周囲径の変化と腹部の周囲径の変化との比を示すものであり、
前記解析部は、
前記判別情報と、前記第１相対値および前記第２相対値との関係を表す回帰式にしたがって演算処理を実行することで、前記第１相対値および前記第２相対値に対応する前記判別情報を求める、
ことを特徴とする請求項２に記載の呼吸判定装置。
【請求項４】
前記回帰式は以下の形で表される、
ことを特徴とする請求項３に記載の呼吸判定装置。
ΔRib／ΔAb＝（a×ΔＺｂ−ΔＺａ）／ΔＺａ＋b
ΔRib：被験者の胸部の周囲径の変化、ΔAb：被験者の腹部の周囲径の変化、ΔRib／ΔAb：判別情報、ΔＺａ：第１相対値、ΔＺｂ：第２相対値、a，b：定数。
【請求項５】
前記ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値を超える場合は、前記被験者の呼吸は胸式呼吸である一方、前記所定の閾値以下の場合は腹式呼吸である、
ことを特徴とする請求項４に記載の呼吸判定装置。
【請求項６】
前記解析部は、前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか、胸式呼吸なのか、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法なのかを判別可能な判別情報を求める、
ことを特徴とする請求項１から請求項４に記載の呼吸判定装置。
【請求項７】
前記解析部は、前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が、腹式呼吸なのか、胸式呼吸なのか、腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法なのかを判別可能な判別情報を求め、
前記ΔRib／ΔAbの値が所定の閾値以下の場合は、前記被験者の呼吸は腹式呼吸であり、
前記ΔRib／ΔAbの値が前記所定の閾値を超え、かつ前記センタリング値生成部が生成した前記第２センタリング値が前記被験者の胸式呼吸時の前記第２センタリング値より所定値以上大きい場合は、前記被験者の呼吸は腹部を凹ませた状態を維持しながら呼息と吸息を行う呼吸法であり、
前記ΔRib／ΔAbの値が前記所定の閾値を超え、かつ前記センタリング値生成部が生成した前記第２センタリング値が前記被験者の胸式呼吸時の前記第２センタリング値と前記所定値との加算値未満の場合は、前記被験者の呼吸は胸式呼吸である、
ことを特徴とする請求項４に記載の呼吸判定装置。
【請求項８】
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第１センタリング値とが等しくなるゼロクロスタイミングを抽出するゼロクロスタイミング抽出部をさらに備え、
前記生体電気インピーダンス測定部は、
所定の周期でサンプリングタイミングに到達するたびに、前記第１生体電気インピーダンスおよび前記第２生体電気インピーダンスを測定し、
前記センタリング値生成部は、
所定数の前記サンプリングタイミングの各々における前記第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記第１センタリング値を生成する一方、前記ゼロクロスタイミング抽出部で抽出された前記ゼロクロスタイミングにおける前記第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記第２センタリング値を生成する、
ことを特徴とする請求項２から請求項７の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項９】
前記センタリング値生成部は、
前記サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングよりも所定の時間長だけ前の時点を始点とし、当該サンプリングタイミングを終点とするセンタリング期間内の複数の前記サンプリングタイミングの各々における前記第１生体電気インピーダンスの測定値を用いて移動平均処理を行い、その結果に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける前記第１センタリング値を生成する、
ことを特徴とする請求項８に記載の呼吸判定装置。
【請求項１０】
前記センタリング期間の時間長は、前記被験者の呼吸速度に応じて可変に設定される、
ことを特徴とする請求項９に記載の呼吸判定装置。
【請求項１１】
前記センタリング値生成部は、
前記サンプリングタイミングごとに、当該サンプリングタイミングが前記ゼロクロスタイミングであるか否かを判定し、当該サンプリングタイミングが前記ゼロクロスタイミングである場合は、当該サンプリングタイミングにおける前記第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて、当該サンプリングタイミングにおける前記第２センタリング値を生成する一方、当該サンプリングタイミングがゼロクロスタイミングでない場合は、当該サンプリングタイミングの直前の前記サンプリングタイミングで生成した前記第２センタリング値を、当該サンプリングタイミングにおける前記第２センタリング値として採用する、
ことを特徴とする請求項８から請求項１０の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１２】
前記被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度を抽出する呼吸深度抽出部と、
前記被験者の１呼吸ごとに、前記解析部により求められた前記判別情報に基づいて当該１呼吸に占める腹式呼吸の割合を示す腹式レベルを求める腹式レベル算出部と、
前記被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における前記呼吸深度および前記腹式レベルに基づいて、当該１呼吸における腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを報知する報知部と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２から請求項１１の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１３】
前記呼吸深度抽出部で抽出された前記呼吸深度を正規化する正規化部をさらに備え、
前記報知部は、
前記呼吸深度と、１呼吸で肺に出入りする空気量を示す１回換気量との関係を示す第２の回帰式にしたがって演算処理を実行することで、前記正規化部にて正規化された前記呼吸深度に対応する前記１回換気量を求め、
その求めた前記１回換気量と、前記腹式レベルとに基づいて、前記被験者の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと余裕度とを決定して報知する、
ことを特徴とする請求項１２に記載の呼吸判定装置。
【請求項１４】
互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第１生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第２生体電気インピーダンスとし、前記第１生体電気インピーダンスの測定値および前記第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項１３の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１５】
互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第１生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第２生体電気インピーダンスとし、前記第１生体電気インピーダンスの測定値および前記第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値とを生成するセンタリング値生成部と、をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記第１センタリング値および前記第２センタリング値によって定まる前記リサージュ図形上の位置が前記リサージュ図形を表示する表示領域の中心になるように、前記リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸判定装置。
【請求項１６】
互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第１生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第２生体電気インピーダンスとし、前記第１生体電気インピーダンスの測定値および前記第２生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示すリサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値とを生成するセンタリング値生成部と、をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の表示データを生成する場合に行う処理として、前記第１センタリング値に基づいて前記リサージュ図形の前記一方の軸方向のセンタリングを行う第１センタリング処理と、前記第２センタリング値に基づいて前記リサージュ図形の前記他方の軸方向のセンタリングを行う第２センタリング処理とを有し、
前記第２センタリング処理を行う頻度が前記第１センタリング処理を行う頻度より少ない、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸判定装置。
【請求項１７】
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第１振幅値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第２振幅値とを特定する振幅値特定部をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記第１振幅値および前記第２振幅値を用いて前記２軸のレンジを調整し、前記リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１４から請求項１６の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１８】
前記第１生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第１振幅値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値の振幅を示す第２振幅値とを特定する振幅値特定部をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の表示データを生成する場合に行う処理として、前記第１振幅値を用いて前記一方の軸のレンジを調整する第１レンジ調整処理と、前記第２振幅値を用いて前記他方の軸のレンジを調整する第２レンジ調整処理とを有し、
前記第２レンジ調整処理を行う頻度が前記第１レンジ調整処理を行う頻度より少ない、
ことを特徴とする請求項１４から請求項１６の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項１９】
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の軌跡の表示態様が最新の１呼吸とそれ以外の過去の呼吸とで異なるように前記リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１４から請求項１８の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２０】
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の軌跡の表示態様が経過時間に応じて変化するように前記リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１４から請求項１８の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２１】
前記表示データ生成部は、前記リサージュ図形の表示データを生成するとともに、目標とする呼吸の種別と当該呼吸の大きさとに応じた呼吸指導用のリサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項１４から請求項２０の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２２】
前記リサージュ図形の軌跡の傾斜角を算出する傾斜角算出部と、
前記傾斜角算出部が算出した傾斜角を予め定められた基準傾斜角と比較して、肺の換気能力の良否を判定する換気能力判定部と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１４から請求項２１の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２３】
前記被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における呼吸深度を抽出する呼吸深度抽出部と、
前記呼吸深度抽出部が抽出した呼吸深度の経時的変化を示すグラフの表示データを生成するグラフ生成部と、をさらに備え、
前記グラフの時間軸は非線形であって、所定の時間幅を１区間としたとき、最新の１区間と最古の１区間では前記時間軸のレンジが異なり、前記最新の１区間の方が前記最古の１区間より時間分解能が高い、
ことを特徴とする請求項２から請求項１１、請求項１４から請求項２２の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２４】
呼吸の能力に応じて定められた階級ごとに、呼吸を訓練するための訓練メニューと、当該階級をクリアするためのクリア条件とを記憶する記憶部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸の能力を検出する呼吸能力検出部と、
前記記憶部を参照し、前記呼吸能力検出部が検出した呼吸の能力に応じた階級を特定し、特定した階級に対応する前記訓練メニューに基づいて前記被験者の呼吸を訓練するための処理を行い、前記特定した階級に対応する前記クリア条件が成立すると、前記被験者の階級を当該階級より上位の次の階級に移行させる訓練管理部と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項２３の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項２５】
前記生体電気インピーダンス測定部は、前記被験者の右肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部右側の第１生体電気インピーダンスと、前記被験者の左肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部左側の第２生体電気インピーダンスと、前記被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第３生体電気インピーダンスとを測定し、
前記解析部は、前記第１生体電気インピーダンスの測定値または前記第２生体電気インピーダンスの測定値と、前記第３生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸判定装置。
【請求項２６】
互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第１生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第３生体電気インピーダンスとし、前記第１生体電気インピーダンスの測定値および前記第３生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示す第１リサージュ図形の表示データを生成するとともに、前記一方の軸を前記第２生体電気インピーダンス、前記他方の軸を前記第３生体電気インピーダンスとし、前記第２生体電気インピーダンスの測定値および前記第３生体電気インピーダンスの測定値の経時的変化を示す第２リサージュ図形の表示データを生成する表示データ生成部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２５に記載の呼吸判定装置。
【請求項２７】
前記表示データ生成部は、前記第１リサージュ図形と前記第２リサージュ図形とが重ねて表示されるように、前記第１リサージュ図形の表示データおよび前記第２リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項２６に記載の呼吸判定装置。
【請求項２８】
前記表示データ生成部は、前記第１リサージュ図形の軌跡と前記第２リサージュ図形の軌跡との表示態様が異なるように、前記第１リサージュ図形の表示データおよび前記第２リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項２６または請求項２７に記載の呼吸判定装置。
【請求項２９】
前記第１リサージュ図形の軌跡と前記第２リサージュ図形の軌跡との差異を検出する軌跡解析部をさらに備え、
前記表示データ生成部は、前記差異が強調して表示されるように前記第１リサージュ図形の表示データおよび前記第２リサージュ図形の表示データを生成する、
ことを特徴とする請求項２６から請求項２８の何れかに記載の呼吸判定装置。
【請求項３０】
生体電気インピーダンス測定装置が測定した、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンスと、前記被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンスとを入力する入力部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部と、を備える、
ことを特徴とする呼吸判定装置。
【請求項３１】
被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第１生体電気インピーダンスと、前記被験者の肺の中下部および腹部を含む体幹中部の第２生体電気インピーダンスとを測定する生体電気インピーダンス測定部と、
前記第１生体電気インピーダンスの測定値と、前記第２生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて、前記被験者の呼吸が腹式呼吸なのか胸式呼吸なのかを判別可能な判別情報を求める解析部と、を備える、
ことを特徴とする呼吸判定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５】
【図５６】
【図５７】
【図５８】
【図５９】
【公開番号】特開２０１２−３５０５４（Ｐ２０１２−３５０５４Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８７７０（Ｐ２０１１−８８７７０）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（０００１３３１７９）株式会社タニタ (303)
【Ｆターム（参考）】
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