JP2001017403A

JP2001017403A - 生体信号検出装置

Info

Publication number: JP2001017403A
Application number: JP11194579A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ouchi; 純一大内; Yuichi Ubunai; 雄一生内
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1999-07-08
Filing date: 1999-07-08
Publication date: 2001-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】測定者の寝返りなどによってセンサから出力
される電気信号の波形が複雑に変化しても、呼吸数、心
拍動数を正確に測定できるようにする。【解決手段】測定者の生体信号を出力する生体信号検
出部１と、生体信号をフーリエ変換して複数の周波数成
分を出力するフーリエ変換手段７ａと、周波数成分の各
々を少なくとも周波数の低い呼吸周波数群または周波数
が高い心拍動周波数群のいずれかに分類する分類手段８
ａと、呼吸周波数群に分類された周波数成分の中から呼
吸に基づく第一の周波数成分を選択すると共にその周波
数を出力する第一の選択手段８ｂと、心拍動周波数群に
分類された周波数成分の中から心拍動に基づく第二の周
波数成分を選択すると共にその周波数を出力する第二の
選択手段８ｃとを備え、第一の周波数成分の周波数を呼
吸数とし、第二の周波数成分の周波数を心拍動数とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体信号検出装置
に関わり、特に、呼吸や心拍（脈拍）等の人体あるいは
動物の微動を、その微動に伴う靜磁界の変化として磁気
センサで検出する生体信号検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、図１５を参照して従来の生体信号
検出装置を説明すると、磁気センサ等のセンサ１１は被
測定者に当設して設けら、被測定者の呼吸や心拍の微動
に伴って電気信号を出力する。センサ１１で得られた電
気信号（アナログ信号）は増幅器（図示せず）で増幅さ
れた後Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１２に入力
されて、所定のサンプリング周期でサンプリングされる
ことによってデジタル信号に変換される。デジタル信号
はフーリエ変換器１３に入力される。フーリエ変換器１
３は、デジタル信号を周波数分析してそれに含まれる周
波数成分を所定の観測期間毎に出力する。

【０００３】フーリエ変換器１３から出力された周波数
成分は、第一のソート手段１４によって、レベルの大き
い順に並べ替えられる。そして、それらのうちのレベル
の大きな四つの周波数成分（最低二つの周波数成分が必
要）が第二のソート手段１５に入力されて周波数の低い
順に並べ替えられ、周波数が最低の周波数成分を呼吸数
のデータに変換し、二番目に低い周波数成分を心拍動数
のデータに変換して出力するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の生体信号検
出装置では、被測定者が安静にしている場合にはセンサ
から出力される電気信号の波形が安定しているので、フ
ーリエ変換器から得られる周波数成分の精度は高い。し
かし、被測定者が寝返りなどをすると、電気信号の波形
が複雑に変化し、それに伴って、フーリエ変換器で変換
された周波数成分に揺らぎが生じて呼吸に伴う周波数成
分と心拍動に伴う周波数成分とを正確に分離できず、そ
のため呼吸数、心拍動数を正確に測定できなかった。

【０００５】そこで、本発明の生体信号検出装置は、測
定者の寝返りなどによってセンサから出力される電気信
号の波形が複雑に変化しても、呼吸数、心拍動数を正確
に測定できるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の生体信号検出装置は、被測定者の微動に関
連づけられた生体信号を出力する生体信号検出部と、前
記生体信号をフーリエ変換して複数の周波数成分を出力
するフーリエ変換手段と、前記複数の周波数成分の各々
を周波数の低い呼吸周波数群または前記呼吸周波数群よ
りも周波数が高い心拍動周波数群のいずれかに分類する
分類手段と、前記呼吸周波数群に分類された周波数成分
の中から呼吸に基づく第一の周波数成分を選択すると共
にその周波数を出力する第一の選択手段と、前記心拍動
周波数群に分類された周波数成分の中から心拍動に基づ
く第二の周波数成分を選択すると共にその周波数を出力
する第二の選択手段とを備え、前記第一の周波数成分の
周波数を呼吸数とし、前記第二の周波数成分の周波数を
心拍動数とした。

【０００７】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
分類手段は前記複数の周波数成分のうちで最大レベルの
周波数成分を選択する最大レベル選択手段と、前記最大
レベルの周波数成分の周波数を１／Ｎ倍する１／Ｎ倍手
段と、前記最大レベルの周波数成分の周波数をＮ倍する
Ｎ倍手段と、１／Ｎ倍された周波数以下の周波数成分を
選択する第一の周波数比較手段と、１／Ｎ倍された周波
数以上で且つＮ倍された周波数以下の周波数成分を選択
する第二の周波数比較手段と、Ｎ倍された周波数以上の
周波数成分を選択する第三の周波数比較手段とを有し、
前記１／Ｎ倍された周波数以下の周波数成分または前記
１／Ｎ倍された周波数以上で且つ前記Ｎ倍された周波数
以下の周波数成分を前記呼吸周波数群に分類し、前記１
／Ｎ倍された周波数以上で且つ前記Ｎ倍された周波数以
下の周波数成分または前記Ｎ倍された周波数以上の周波
数成分を前記心拍動周波数群に分類した。但し、Ｎは
１．５以上３．０以下とする。

【０００８】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
複数の周波数成分のうちで所定のレベル以上の周波数成
分のうちから前記最大レベルの周波数成分を選択した。

【０００９】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
分類手段は所定のレベル以上の周波数成分のうちで最低
周波数の周波数成分を選択する最低周波数選択手段と、
前記最低周波数の周波数成分の周波数をＮ倍するＮ倍手
段と、前記所定のレベル以上の周波数成分のうちで前記
Ｎ倍された周波数以下の周波数成分を選択する第四の周
波数比較手段と、前記所定のレベル以上の周波数成分の
うちで前記Ｎ倍された周波数以上の周波数成分を選択す
る第五の周波数比較手段とを有し、前記Ｎ倍された周波
数以下の周波数成分を前記呼吸周波数群に分類し、前記
Ｎ倍された周波数以上の周波数成分を前記心拍動周波数
群に分類した。但し、Ｎは１．５以上３．０以下とす
る。

【００１０】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
分類手段は所定のレベル以上の周波数成分のうちで周波
数が隣り合う周波数成分同士の周波数差を算出する周波
数差算出手段と、前記周波数差のうち最大の周波数差と
なる二つの周波数成分を選択する最大周波数差選択手段
と、前記二つの周波数成分の周波数の平均値を算出する
平均周波数算出手段と、前記所定のレベル以上の周波数
成分のうちで前記平均の周波数以下の周波数成分を選択
する第六の周波数比較手段と、前記所定のレベル以上の
周波数成分のうちで前記平均の周波数以上の周波数成分
を選択する第七の周波数比較手段とを有し、前記平均の
周波数以下の周波数成分を前記呼吸周波数群に分類し、
前記平均の周波数以上の周波数成分を前記心拍動周波数
群に分類した。

【００１１】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
複数の周波数成分のレベルの平均値を算出する平均レベ
ル算出手段と、前記周波数成分の各レベルと前記平均値
とを比較して前記平均値以上のレベルの周波数成分を選
択するレベル比較手段とを有し、前記平均値を前記所定
のレベルとした。

【００１２】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
第一の選択手段は前記呼吸周波数群に分類された周波数
成分のうちからレベルが最大の周波数成分を選択する第
一の最大値選択手段で構成し、前記第二の選択手段は前
記心拍動周波数群に分類された周波数成分のうちからレ
ベルが最大の周波数成分を選択する第二の最大値選択手
段で構成し、前記第一の最大値選択手段によって選択さ
れた前記レベルが最大の周波数成分を前記第一の周波数
成分とし、前記第二の最大値選択手段によって選択され
た前記レベルが最大の周波数成分を前記第二の周波数成
分とした。

【００１３】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
第一の選択手段は前記呼吸周波数群に分類された周波数
成分の平均の周波数を算出する第一の周波数平均化手段
で構成し、前記第二の選択手段は前記心拍動周波数群に
分類された周波数成分の平均の周波数を算出する第二の
周波数平均化手段で構成し、前記第一の周波数平均化手
段によって算出された平均の周波数に対応する周波数成
分を前記第一の周波数成分とし、前記第二の周波数平均
化手段によって算出された平均の周波数に対応する周波
数成分を前記第二の周波数成分とした。

【００１４】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
第一の選択手段は前記呼吸周波数群に分類された周波数
成分の加重平均の周波数を算出する第一の周波数加重平
均化手段で構成し、前記第二の選択手段は前記心拍動周
波数群に分類された周波数成分の加重平均の周波数を算
出する第二の周波数加重平均化手段で構成し、前記第一
の周波数加重平均化手段によって算出された加重平均周
波数に対応する周波数成分を前記第一の周波数成分と
し、前記第二の周波数加重平均化手段によって算出され
た加重平均周波数に対応する周波数成分を前記第二の周
波数成分とした。

【００１５】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
呼吸周波数群に分類された周波数成分あるいは前記心拍
動周波数群に分類された周波数成分を周波数順に並べ換
えると共に呼吸に基づく最高周波数成分と最低周波数成
分あるいは心拍動に基づく最高周波数成分と最低周波数
成分とを選択するソート手段を有し、前記最高周波数成
分の周波数と前記最低周波数成分の周波数との範囲を最
大呼吸数と最小呼吸数の範囲あるいは最大心拍動数と最
小心拍動数の範囲とした。

【００１６】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
呼吸数及び前記心拍動数の異常を監視する監視手段を備
え、前記監視手段は前回に観測された呼吸数に対して次
回以降に観測された呼吸数が所定の範囲以上に変化した
ときまたは前回に観測された心拍動数に対して次回以降
に観測された心拍動数が所定の範囲以上に変化したとき
に異常を報知するための異常検出信号を出力するように
した。

【００１７】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
所定の範囲を前記前回の呼吸数及び前記前回の心拍動数
の１／Ｌ倍乃至Ｌ倍の範囲とした。但し、Ｌは１．５以
上３．０以下とする。

【００１８】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
呼吸数または前記心拍動数が前記所定の範囲以上に変化
した回数が所定の回数を越えたときに前記異常検出信号
を出力するようにした。

【００１９】また、本発明の生体信号検出装置は、前記
監視手段は前記呼吸数または前記心拍動数が前記所定の
範囲以上に変化した回数を計数するカウンタと前記所定
の回数を設定する異常回数設定手段とを有し、前記異常
回数設定手段によって前記所定の回数を設定するように
した。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の生体信号検出装置
を図面に従って説明する。ここで、図１は本発明の生体
信号検出装置の基本構成図、図２は本発明の生体信号検
出装置の第一の実施の形態を示すブロック構成図、図３
は図２に示す生体信号検出装置の動作を説明するフロー
チャート、図４は生体信号の波形の一例を示す図、図５
は周波数成分に変換された生体信号の波形の一例を示す
図、図６は本発明の生体信号検出装置の第二の実施の形
態を示すブロック構成図、図７は図６に示す生体信号検
出装置の動作を説明するフローチャート、図８は本発明
の生体信号検出装置の第三の実施の形態を示すブロック
構成図、図９は図８に示す生体信号検出装置の動作を説
明するフローチャート、図１０および図１１は本発明の
生体信号検出装置における第一及び第二の選択手段の他
の構成図、図１２は本発明の生体信号検出装置における
ソート手段の構成図、図１３は本発明の生体信号検出装
置に使用する監視手段の構成図、図１４は本発明の生体
信号検出装置に使用する監視手段の他の構成図である。

【００２１】先ず、図１において、磁気インピーダンス
効果素子を利用した磁気センサなどの生体信号検出部
（以下、センサという）１は被測定者に当設しており、
被測定者の呼吸や心拍の微動に伴う微少レベルの生体信
号である電気信号が検出される。検出された電気信号は
電気信号処理部２で処理される。電気信号処理部２は、
電気信号に含まれる直流分をキャンセルするためのオフ
セット調整回路３と、電気信号を増幅する増幅器（ＡＭ
Ｐ）４と、商用電源の周波数をカットするローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）５と、０．０１秒のサンプリング周期で
電気信号をデジタル変換するＡ／Ｄ（アナログ／デジタ
ル）変換器６と、入力されたデジタル信号を周波数分析
してそれに含まれる周波数成分を８１．９２秒の観測期
間毎に出力するための高速のフーリエ変換手段を備えた
デジタル信号処理回路（以下ＤＳＰという）７と、上記
オフセット調整回路３乃至ＤＳＰ７の動作を制御すると
共に、ＤＳＰ７から出力される周波数成分を処理する制
御用マイクロコンピュータ（以下マイコンという）８
と、インターフェイス回路９とを有し、これらは図１に
示されるように互いに接続されている。

【００２２】そして、ＤＳＰ７で変換された周波数成分
はマイコン８で処理され、呼吸数および心拍動数を示す
データとしてマイコン８から出力され、インターフェイ
ス回路９を介して図示しない表示装置等に入力されるよ
うになっている。

【００２３】図２は、ＤＳＰ７によって構成された高速
のフーリエ変換手段（以下、ＦＦＴと略す）７ａら出力
される複数の周波数成分をマイコン８内で処理する機能
部を含めて示したブロック構成図である。マイコン８内
には複数の周波数成分を処理して分類する分類手段８ａ
と、分類された周波数成分から呼吸に基づく第一の周波
数成分を選択する第一の選択手段８ｂと、分類された周
波数成分から心拍動に基づく第二の周波数成分を選択す
る第二の選択手段８ｃとがプログラムによって構成され
ている。なお、これらの分類手段８ａと第一の選択手段
８ｂと第二の選択手段８ｃとを電気回路によって構成し
てもよいことはもちろんである。

【００２４】さらに、分類手段８ａの中には複数の周波
数成分のレベルの平均値を算出する平均レベル算出手段
８ａ₁と、周波数成分の各レベルと平均値とを比較して
平均値以上のレベルを有する周波数成分を選択するレベ
ル比較手段８ａ₂と、選択された周波数成分の中から最
大レベルを有する周波数成分を選択する最大レベル選択
手段８ａ₃と、最大レベルの周波数成分の周波数を１／
Ｎ倍する１／Ｎ倍手段８ａ₄と、同様に、Ｎ倍するＮ倍
手段８ａ₅と、１／Ｎ倍された周波数以下の周波数を有
する周波数成分を選択する第一の周波数比較手段８ａ₆
と、１／Ｎ倍された周波数以上で且つＮ倍された周波数
以下の周波数を有する周波数成分を選択する第二の周波
数比較手段８ａ₇と、Ｎ倍された周波数以上の周波数を
有する周波数成分を選択する第三の周波数比較手段８ａ
₈とがプログラムによって構成されている。

【００２５】以下、図３を併用して動作を説明する。先
ず、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器６に入力された電
気信号は、ステップ１（以下Ｓ１の如く記す）に示す所
定時間（即ちサンプリング周期である０．０１秒）経過
毎に、デジタル変換の処理がなされ（Ｓ２）、デジタル
信号がＦＦＴ７ａに入力される。ＦＦＴ７ａは、同じ周
期（０．０１秒）で所定の観測時間８１．９２秒（＝８
１９２回×０．０１秒）でフーリエ変換を繰り返すと共
に、周波数成分を出力する（Ｓ３）。従って、Ａ／Ｄ変
換器６は、図４に示すように、ＦＦＴ７ａが有効な周波
数成分を出力するまでの８１．９２秒の間に、８，１９
２ポイントのサンプリングを行う。

【００２６】図５は、ＦＦＴ７ａから出力される周波数
成分の波形（フーリエ変換の結果の波形）であり、最高
でおよそ２．７Ｈｚの周波数成分まで出力するようにな
っており、また、周波数の分解能はおよそ０．０１２Ｈ
ｚ（＝１／８１．９２）に設定されている。なお、図５
の波形はデスプレイ上に表すことも可能であり、表示装
置によって表示出力することも出来る。図５の波形から
明らかなように、およそ、２０拍／分（０．３Ｈｚ）付
近の周波数成分（図５のＡ部）と６０拍／分（１Ｈｚ）
付近の周波数成分（図５のＢ部）の振幅（レベル）が際
だって大きくなっているが、これらは、それぞれ呼吸と
心拍動によるものと判定出来る。しかし、この段階では
周波数成分の揺らぎのためにレベルの大きな周波数成分
がＡ部、Ｂ部に複数存在するので、正確な呼吸数、心拍
動数を特定できない。そして、ＦＦＴ７ａから出力され
る複数の周波数成分が平均レベル算出手段８ａ₁とレベ
ル比較手段８ａ₂とに入力される。平均レベル算出手段
８ａ₁は入力された複数の周波数成分のレベルの平均値
を算出して（Ｓ４）これを基準レベル（Ｌｔｈ）として
レベル比較手段８ａ₂にセットする（Ｓ５）。

【００２７】そして、レベル比較手段８ａ₂では、先
ず、周波数成分のうち周波数が最低の周波数成分がセッ
ト（入力）されて（Ｓ６）そのレベルが基準レベル（Ｌ
ｔｈ）と比較され（Ｓ７）、基準レベル（Ｌｔｈ）より
も小さくなければ（即ち、大きければ）その周波数がマ
イコン８内のメモリ（図示せず）に保存される（Ｓ
８）。そして、比較する周波数成分が残っていれば（Ｓ
９）次に周波数が高い周波数成分が順次比較され（Ｓ１
０）、同様に処理される。そして、すべての周波数成
分について比較が完了すると、レベル比較手段８ａ₂は
基準レベル（Ｌｔｈ）よりも大きなレベルを有する周波
数成分のみを最大レベル選択手段８ａ₃と第一の周波数
比較手段８ａ₆と第二の周波数比較手段８ａ₇と第三の周
波数比較手段８ａ₈とに入力する。その理由は、以後の
処理を簡単にするためである。最大レベル選択手段８ａ
₃はレベルが最大の周波数成分一つを選択する（Ｓ１
１）と共に、１／Ｎ倍手段８ａ₄と第一のＮ倍手段８ａ₅
とに入力する。ここで、Ｎは呼吸数と心拍動数とを確実
に分離できるように設定され、両者の比がおよそ２乃至
９の範囲に入ることからそれらの平方根の値である１．
５乃至３．０とした。

【００２８】１／Ｎ倍手段８ａ₄ではレベルが最大の周
波数成分の周波数が１／Ｎ倍され、その値が第一の基準
周波数（Ｆｔｈ₁）として第一の周波数比較手段８ａ₆と
第二の周波数比較手段８ａ₇とにセット（入力）される
（Ｓ１１）。また、第一のＮ倍手段８ａ₅ではレベルが
最大の周波数成分の周波数がＮ倍され、その値が第二の
基準周波数（Ｆｔｈ₂）として第二の周波数比較手段８
ａ₇と第三の周波数比較手段８ａ₈とにセット（入力）さ
れる（Ｓ１１）。

【００２９】そして、第一の周波数比較手段８ａ₆、第
二の周波数比較手段８ａ₇、第三の周波数比較手段８ａ₈
では、レベル比較手段８ａ₂から出力される周波数成分
の周波数が第一および第二の基準周波数Ｆｔｈ₁、Ｆｔ
ｈ₂と比較され、第一の準周波数Ｆｔｈ₁より周波数が低
い第一の周波数群と、第一の基準周波数Ｆｔｈ₁よりも
周波数が高く第二の基準周波数Ｆｔｈ₂よりも周波数が
低い第二の周波数群と、第二の基準周波数Ｆｔｈ₂より
も周波数が高い第三の周波数群とに分離され、第一の周
波数群は第一の周波数比較手段８ａ₆、第二の周波数群
は第二の周波数比較手段８ａ₇、第三の周波数群は第三
の周波数比較手段８ａ₈からそれぞれ出力される（Ｓ１
２〜Ｓ１９）。

【００３０】そして、マイコン８内では、先ず、第一の
周波数群の中に周波数成分が存在しているかが判別され
（Ｓ２９）、存在していれば、呼吸数が心拍動数よりも
周波数が低いことから、第一の周波数群を呼吸周波数群
とし（Ｓ２１）、第二の周波数群を心拍動周波数群とし
て（Ｓ２２）マイコン８内のメモリに保存する。一方、
第一の周波数群の中に周波数成分が存在していなけれ
ば、第二の周波数群を呼吸周波数群とし（Ｓ２３）、第
三の周波数群を心拍動周波数群として（Ｓ２４）メモリ
に保存保存する。

【００３１】メモリに保存された呼吸周波数群は第一の
選択手段８ｂを構成する第一の最大値選択手段８ｂ₁に
入力され、心拍動周波数群は第二の選択手段８ｃを構成
する第二の最大値選択手段８ｃ₁に入力される。第一の
最大値選択手段８ｂ₁は、呼吸周波数群の中から最大の
レベルを有する周波数成分を呼吸に基づく第一の周波数
成分として取り出し、その周波数から呼吸数を計算して
（Ｓ２５）図示しない表示装置あるいは印字装置に出力
し（Ｓ２６）、次いで、第二の最大値選択手段８ｃ₁が
心拍動周波数群の中から最大レベルを有する周波数成分
を心拍動に基づく第二の周波数成分として取り出し、そ
の周波数から心拍動数を計算して（Ｓ２７）同様に表示
装置等に出力する（Ｓ２８）。

【００３２】次に、図６、図７を参照して第二の実施の
形態を説明する。図６において、センサ１、増幅器４、
ローパスフィルタ５、Ａ／Ｄ変換器６、ＦＦＴ７ａ、平
均レベル算出手段８ａ₁、レベル比較手段８ａ₂までの構
成は図２と同じであり、また、図７のＳ１０までのステ
ップは図３と同じであるので説明は省略する。また、図
６において、分類手段８ａには、最低周波数選択手段８
ａ₉、第二のＮ倍手段８ａ₁₀、第四の周波数比較手段８
ａ₁₁、第五の周波数比較手段８ａ₁₂がプログラムによっ
て構成されている。

【００３３】レベル比較手段８ａ₂は基準レベル（Ｌｔ
ｈ）よりも大きなレベルを有する周波数成分のみを最低
周波数選択手段８ａ₉と第四の周波数比較手段８ａ₁₁と
第五の周波数比較手段８ａ₁₂とに入力する。最低周波数
選択手段８ａ₉は周波数が最低の周波数成分（最低周波
数成分という）一つを選択して第二のＮ倍手段８ａ₁₀に
入力する。ここで、Ｎは呼吸数と心拍動数とを確実に分
離できるように設定され、両者の比がおよそ２乃至９の
範囲に入ることからそれらの平方根の値である１．５乃
至３．０とした。

【００３４】第二のＮ倍手段８ａ₁₀では最低周波数成分
の周波数をＮ倍すると共にＮ倍された周波数の値を第三
の基準周波数（Ｆｔｈ₃）として第四の周波数比較手段
８ａ₁ ₁と第五の周波数比較手段８ａ₁₂とにセット（入
力）する（Ｓ２９）。

【００３５】そして、第四の周波数比較手段８ａ₁₁、第
五の周波数比較手段８ａ₁₂においては、レベル比較手段
８ａ₂から出力される周波数成分の周波数が第三の基準
周波数Ｆｔｈ₃と比較され、第三の基準周波数Ｆｔｈ₃よ
り周波数が低い周波数成分が呼吸周波数群として第四の
周波数比較手段８ａ₁₁から出力され、第三の基準周波数
Ｆｔｈ₃よりも周波数が高い周波数成分が心拍動周波数
群として第五の周波数比較手段８ａ₁₂から出力され、そ
れぞれメモリにセット（保存）される（Ｓ３０〜Ｓ３
５）。

【００３６】メモリに保存された呼吸周波数群の周波数
成分は第一の最大値選択手段８ｂに、また、心拍動周波
数群の周波数成分は第二の最大値選択手段８ｃにそれぞ
れ入力され、第一の最大値選択手段８ｂは、呼吸周波数
群の中から最大のレベルを有する周波数成分を第一の周
波数成分として取り出し、その周波数から呼吸数を計算
して（Ｓ３６）図示しない表示装置あるいは印字装置に
出力し（Ｓ３７）、次いで、第二の最大値選択手段８ｃ
が心拍動周波数群の中から最大レベルを有する周波数成
分を第二の周波数成分として取り出し、その周波数から
心拍動数を計算して（Ｓ３８）同様に表示装置等に出力
する（Ｓ３９）。

【００３７】次に、図８、図９を参照して第三の実施の
形態を説明する。図８においても、センサ１、増幅器
４、ローパスフィルタ５、Ａ／Ｄ変換器６、ＦＦＴ７
ａ、平均レベル算出手段８ａ₁、レベル比較手段８ａ₂ま
での構成は図２と同じであり、また、図９のＳ１０まで
のステップは図３と同じであるので説明は省略する。ま
た、マイコン８内には周波数が隣り合う周波数成分同士
の周波数差を算出する周波数差算出手段８ａ₁₃、周波数
差が最大となる二つの周波数成分を選択する最大周波数
差選択手段８ａ₁₄、上記の二つの周波数成分の周波数の
平均値を算出する平均周波数算出手段８ａ₁₅、第六の周
波数比較手段８ａ₁₆、第七の周波数比較手段８ａ₁₇がプ
ログラムによって構成されている。

【００３８】そして、レベル比較手段８ａ₂は基準レベ
ル（Ｌｔｈ）よりも大きなレベルを有する周波数成分の
みを周波数差算出手段８ａ₁₃と第六の周波数比較手段８
ａ₁₆と第七の周波数比較手段８ａ₁₇とに入力する。周波
数差算出手段８ａ₁₃は、周波数が隣り合った周波数成分
の周波数差を算出してメモリに保存する（Ｓ４０）。最
大周波数差選択手段８ａ₁₄は周波数差が最大となる二つ
の周波数成分を選択して平均周波数算出手段８ａ₁₅に入
力する。平均周波数算出手段８ａ₁₅は二つの周波数成分
の周波数の平均を算出し、算出された平均周波数を第四
の基準周波数（Ｆｔｈ₄）として第六の周波数比較手段
８ａ₁₆および第七の周波数比較手段８ａ₁ ₇にセット（入
力）する（Ｓ４１）。

【００３９】そして、第六の周波数比較手段８ａ₁₆、第
七の周波数比較手段８ａ₁₇においては、レベル比較手段
８ａ₂から出力される周波数成分の周波数が第四の基準
周波数Ｆｔｈ₄と比較され、第四の基準周波数Ｆｔｈ₄よ
り周波数が低い周波数成分が呼吸周波数群として第六の
周波数比較手段８ａ₁₆から出力され、第四の準周波数Ｆ
ｔｈ₄よりも周波数が高い周波数成分が心拍動周波数群
として第七の周波数比較手段８ａ₁₇から出力され、それ
ぞれメモリに保存される（Ｓ４２〜Ｓ４７）。

【００４０】メモリにセットされた呼吸周波数群の周波
数成分は第一の最大値選択手段８ｂ₁に、また、心拍動
周波数群の周波数成分は第二の最大値選択手段８ｃ₁に
それぞれ入力され、第一の最大値選択手段８ｂ₁は、呼
吸周波数群の周波数成分の中から最大のレベルを有する
周波数成分を第一の周波数成分として取り出し、その周
波数から呼吸数を計算して（Ｓ４８）図示しない表示装
置あるいは印字装置に出力し（Ｓ４９）、次いで、第二
の最大値選択手段８ｃ₁は心拍動周波数群の周波数成分
の中から最大レベルを有する周波数成分を第二の周波数
成分として取り出し、その周波数から心拍動数を計算し
て（Ｓ５０）同様に表示装置等に出力する（Ｓ５１）。

【００４１】次に、第一及び第二の選択手段８ｂ、８ｃ
の他の構成例について説明する。図１乃至図３では、第
一の選択手段８ｂおよび第二の選択手段８ｃとしてそれ
ぞれ第一の最大値選択手段８ｂ₁および第二の最大値選
択手段８ｃ₁を使用したが、これらは互いに同一構成を
有している。これらの代わりに図１０に示すような同一
構成の第一及び第二の周波数平均化手段８ｂ₂、８ｃ₂を
使用してもよい。周波数平均化手段８ｂ₂，８ｃ₂は第一
乃至第七の周波数比較手段８ａ₆、８ａ₇、８ａ₈、８ａ
₁₁、８ａ₁₂、８ａ₁₆、８ａ₁₇から出力される呼吸周波数
群あるいは心拍動周波数群に含まれる周波数成分の平均
周波数を算出すると共にその平均周波数を第一または第
二の周波数成分の周波数と見なして出力するものであ
る。従って、第一及び第二の最大値選択手段８ｂ₁、８
ｃ₁での最大のレベルによる第一及び第二の周波数成分
の選択ができないような場合には、上記の周波数平均化
手段８ｂ₂，８ｃ₂を使用すると効果的である。

【００４２】同様に、第一の選択手段８ｂおよび第二の
選択手段８ｃとして図１０に示すような同一構成の第一
及び第二の周波数加重平均化手段８ｂ₃、８ｃ₃を使用し
てもよい。第一及び第二の周波数加重平均化手段８
ｂ₃、８ｃ₃は第一乃至第七の周波数比較手段８ａ₆、８
ａ₇、８ａ₈、８ａ₁₁、８ａ₁₂、８ａ₁₆、８ａ₁₇から出力
される呼吸周波数群あるいは心拍動周波数群に含まれる
周波数成分の加重平均周波数を算出すると共にその加重
平均周波数を第一または第二の周波数成分の周波数と見
なして出力するものである。この場合においても、第一
及び第二の最大値選択手段８ｂ₁、８ｃ₁での最大のレベ
ルによる第一及び第二の周波数成分の選択ができないよ
うな場合には、上記の周波数加重平均化手段８ｂ₂，８
ｃ₂を使用すると効果的である。

【００４３】上記に説明した第一及び第二の選択手段８
ｂ、８ｃは第一の周波数成分及び第二の周波数成分を選
択してその周波数、即ち呼吸数、心拍動数を出力するも
のであるが、被測定者の寝返りなどの大きな動きによっ
て呼吸数や心拍動数に乱れや揺らぎが生じて正確に観測
できない場合がある。そのような場合には、図１２に示
すようなソート手段８ｄを第一の選択手段８ｂあるいは
第二の選択手段８ｃの一方または双方に並列に接続して
呼吸数や心拍動数の変化の範囲を示すことが効果的であ
る。ソート手段８ｄもマイコン８のプログラムによって
構成される。

【００４４】ソート手段８ｄは、呼吸周波数群あるいは
心拍動周波数群に含まれる周波数成分を周波数順に並べ
換えて最高周波数の周波数成分と最低周波数の周波数成
分とを選択し、その周波数範囲を最大呼吸数と最小呼吸
数の範囲あるいは最大心拍動数と最小心拍動数の範囲と
するものである。

【００４５】ところで、被測定者の容態の急変による呼
吸数や心拍動数の変化を素早くキャッチすることが重要
であるが、そのための手段として図１３に示す監視手段
８ｅが用いられる。監視手段８ｅはマイコン８のプログ
ラムで構成され、メモリ８ｅ₁、Ｌ倍手段８ｅ₂、１／Ｌ
倍手段８ｅ₃、第一の判定手段８ｅ₄、カウンタ８ｅ₅、
第二の判定手段８ｅ₆、異常回数設定手段８ｅ₇を有して
いる。

【００４６】第一の選択手段８ｂから出力される呼吸数
あるいは第二の選択手段８ｃから出力される心拍動数
は、先ずメモリ８ｅ₁に保存されると共に第一の判定手
段８ｅ₄に入力される。Ｌ倍手段８ｅ₂はメモリ８ｅ₁に
保存されている呼吸数あるいは心拍動数をＬ倍して一方
の基準値として第一の判定手段８ｅ₄に入力し、同様
に、１／Ｌ倍手段８ｅ₃はメモリ８ｅ₁に保存されている
呼吸数あるいは心拍動数を１／Ｌ倍して他方の基準値と
して第一の判定手段８ｅ₄に入力する。ここで、Ｌの値
は、呼吸数や心拍動数の変化が異常に変化したと判断さ
れる範囲を示し、この数値が大きいほどラフな判断とな
り、小さいほどシビアな判断となる。通常は１．５乃至
３．０に設定される。

【００４７】そして、次回以降に入力される呼吸数や心
拍動数が第一の判定手段８ｅ₄によって最初の呼吸数や
心拍動数の１／Ｌ倍乃至Ｌ倍の所定の範囲内に入ってい
るかどうかが判定される。ここで、所定の範囲内に入っ
ていれば順次メモリ８ｅ₁内の最初のデータ（呼吸数、
心拍動数のデータ）を更新すると共にカウンタ８ｅ₅を
リセットする。また、次回以降に入力される呼吸数や心
拍動数が上記の範囲内に入っていなければその回数Ｃが
異常観測の回数としてカウンタ８ｅ₅によってカウント
される。

【００４８】カウンタ８ｅ₅によってカウントされた回
数Ｃは第二の判定手段８ｅ₆に入力されるが、第二の判
定手段８ｅ₆には異常回数設定手段８ｅ₇によって設定さ
れた異常観測回数の許容上限回数値Ｍが入力されてい
る。その結果、Ｃ＞Ｍとなった場合には第二の判定手段
８ｅ₆が異常を報知するための異常検出信号を出力す
る。このとき、同時に警告音を発したり、警告灯の点
灯、点滅をし、あるいは電話回線を通して異常検出信号
を特定の監視場所に送るようにすれば確実の異常観測を
通知できる。

【００４９】図１４は監視手段８ｅの他の構成例を示
し、メモリ８ｅ₈、平均値手段８ｅ₉、Ｌ倍手段８ｅ₂、
１／Ｌ倍手段８ｅ₃、第一の判定手段８ｅ₄、正常時選択
手段８ｅ₁₀、シフトレジスタ８ｅ₁₁、加算手段８ｅ₁₂、
第二の判定手段８ｅ₆、異常回数設定手段８ｅ₇を有し、
これらはプログラムによって構成される。メモリ８ｅ₈
は例えばｋ個のメモリが直列に接続されて構成されてい
る。また、シフトレジスタは例えばＭ２桁を有してい
る。

【００５０】第一の選択手段８ｂから出力される呼吸数
あるいは第二の選択手段８ｃから出力される心拍動数
は、先ずメモリ８ｄ₈に順次ｋ個まで保存されると共に
第一の判定手段８ｅ₄に入力される。平均値手段８ｅ₉は
メモリ８ｅ₈に保存されたｋ個の呼吸数あるいは心拍動
数の平均値を算出する。そして、Ｌ倍手段８ｅ₂がその
平均値をＬ倍して一方の基準値として第一の判定手段８
ｅ₄に入力し、同様に、１／Ｌ倍手段８ｅ₃は平均値を１
／Ｌ倍して他方の基準値として第一の判定手段８ｅ₄に
入力する。ここで、Ｌの値は、同様の理由によって１．
５程度に設定される。

【００５１】そして、ｋ＋１回以降に入力される呼吸数
や心拍動数が第一の判定手段８ｅ₄によって平均値の呼
吸数や心拍動数の１／Ｌ倍乃至Ｌ倍の所定の範囲内に入
っているかどうかが判定される。ここで、所定の範囲内
に入っていれば第一の判定手段８ｅ₄は１を出力し、こ
れによって正常時選択手段８ｅ₁₀は順次メモリ８ｅ₈内
の最初のデータ（呼吸数、心拍動数のデータ）を更新す
る。また、第一の判定手段８ｅ₄は、呼吸数、心拍動数
が所定の範囲内に入っていなければ０を出力する。１ま
たは０のデータはＭ２個までシフトレジスタ８ｅ₁₁に入
力される。

【００５２】加算手段８ｅ₁₂はシフトレジスタ８ｅ₁₁に
入力されている０のデータの数Ｓ（即ち所定の範囲内に
入らなかった回数）を計算して第二の判定手段８ｅ₆に
入力する。第二の判定手段８ｅ₆には異常回数設定手段
８ｅ₇によって設定された異常観測回数の許容上限回数
値Ｍが入力されている。その結果、Ｓ＞Ｍとなった場合
には第二の判定手段８ｅ₆が異常を報知するための異常
検出信号を出力する。このとき、同時に警告音を発した
り、警告灯の点灯、点滅をし、あるいは電話回線を通し
て異常検出信号を特定の監視場所に送るようにすれば確
実の異常観測を通知できる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明の生体信号検出装
置は、生体信号をフーリエ変換して得た周波数成分を周
波数が低い呼吸周波数群または周波数が高い心拍動周波
数群のいずれかに分類する分類手段と、呼吸周波数群の
周波数成分の中から呼吸に基づく第一の周波数成分を選
択すると共にその周波数を出力する第一の選択手段と、
心拍動周波数群の周波数成分の中から心拍動に基づく第
二の周波数成分を選択すると共にその周波数を出力する
第二の選択手段とを備え、第一の周波数成分の周波数を
呼吸数とし、第二の周波数成分の周波数を心拍動数とし
たので、被測定者の寝返り等による生体信号の揺らぎに
よって周波数成分中のピーク周波数が分散しているよう
な場合でも正しい呼吸数と心拍動数とを検出できる。

【００５４】また、本発明の生体信号検出装置は、Ｎを
１．５以上３．０以下として、最大レベルの周波数成分
を選択する最大レベル選択手段と、最大レベルの周波数
成分の周波数を１／Ｎ倍する１／Ｎ倍手段と、最大レベ
ルの周波数成分の周波数をＮ倍するＮ倍手段と、１／Ｎ
倍された周波数以下の周波数成分を選択する第一の周波
数比較手段と、１／Ｎ倍された周波数以上で且つＮ倍さ
れた周波数以下の周波数成分を選択する第二の周波数比
較手段と、Ｎ倍された周波数以上の周波数成分を選択す
る第三の周波数比較手段とを有し、１／Ｎ倍された周波
数以下の周波数成分または１／Ｎ倍された周波数以上で
且つＮ倍された周波数以下の周波数成分を呼吸周波数群
に分類し、１／Ｎ倍された周波数以上で且つＮ倍された
周波数以下の周波数成分またはＮ倍された周波数以上の
周波数成分を心拍動周波数群に分類したので、周波数成
分中のピーク周波数の分散が大きくなっても正しい呼吸
数と心拍動数とを検出できる。

【００５５】また、本発明の生体信号検出装置は、複数
の周波数成分のうちで所定のレベル以上の周波数成分の
うちから最大レベルの周波数成分を選択したので、第一
乃至第三の周波数比較手段にいて比較する周波数成分の
数が少なくなって簡単に選択できる。

【００５６】また、本発明の生体信号検出装置は、Ｎを
１．５以上３．０以下とし、所定のレベル以上の周波数
成分のうちで最低周波数の周波数成分を選択する最低周
波数選択手段と、最低周波数の周波数成分の周波数をＮ
倍するＮ倍手段と、所定のレベル以上の周波数成分のう
ちでＮ倍された周波数以下の周波数成分を選択する第四
の周波数比較手段と、所定のレベル以上の周波数成分の
うちでＮ倍された周波数以上の周波数成分を選択する第
五の周波数比較手段とを有し、Ｎ倍された周波数以下の
周波数成分を呼吸周波数群に分類し、Ｎ倍された周波数
以上の周波数成分を心拍動周波数群に分類したので、呼
吸数と心拍動数との検出が簡単な構成で可能となる。

【００５７】また、本発明の生体信号検出装置は、所定
のレベル以上の周波数成分のうちで周波数が隣り合う周
波数成分同士の周波数差を算出する周波数差算出手段
と、最大の周波数差となる二つの周波数成分を選択する
最大周波数差選択手段と、二つの周波数成分の周波数の
平均値を算出する平均周波数算出手段と、所定のレベル
以上の周波数成分のうちで平均の周波数以下の周波数成
分を選択する第六の周波数比較手段と、所定のレベル以
上の周波数成分のうちで平均の周波数以上の周波数成分
を選択する第七の周波数比較手段とを有し、平均の周波
数以下の周波数成分を呼吸周波数群に分類し、平均の周
波数以上の周波数成分を心拍動周波数群に分類したの
で、呼吸数と心拍動数とが大きく変動しても両者を確実
に分離できる。

【００５８】また、本発明の生体信号検出装置は、複数
の周波数成分のレベルの平均値を算出する平均レベル算
出手段と、周波数成分の各レベルと平均値とを比較して
平均値以上のレベルの周波数成分を選択するレベル比較
手段とを有し、平均値を所定のレベルとしたことで、レ
ベルの低い大部分の周波数成分は第一乃至第七の周波数
比較手段での比較対象から除外されるので、呼吸周波数
群と心拍動周波数群とへの分類が簡単になる。

【００５９】また、本発明の生体信号検出装置は、第一
の選択手段は呼吸周波数群の周波数成分のうちからレベ
ルが最大の周波数成分を選択する第一の最大値選択手段
で構成し、第二の選択手段は前記心拍動周波数群の周波
数成分のうちからレベルが最大の周波数成分を選択する
第二の最大値選択手段で構成し、第一の最大値選択手段
によって選択されたレベルが最大の周波数成分を第一の
周波数成分とし、第二の最大値選択手段によって選択さ
れたレベルが最大の周波数成分を第二の周波数成分とし
たので、ピークレベルの大小のみを比較して簡単に選択
できる。

【００６０】また、本発明の生体信号検出装置は、第一
の選択手段は呼吸周波数群の周波数成分の平均の周波数
を算出する第一の周波数平均化手段で構成し、第二の選
択手段は心拍動周波数群の周波数成分の平均の周波数を
算出する第二の周波数平均化手段で構成し、第一の周波
数平均化手段によって算出された平均の周波数に対応す
る周波数成分を第一の周波数成分とし、第二の周波数平
均化手段によって算出された平均の周波数に対応する周
波数成分を第二の周波数成分としたので、同じ程度のピ
ークの周波数が複数存在しても平均的で妥当性のある呼
吸数と心拍動数とを検出できる。

【００６１】また、本発明の生体信号検出装置は、第一
の選択手段は呼吸周波数群の分類された周波数成分の加
重平均の周波数を算出する第一の周波数加重平均化手段
で構成し、第二の選択手段は心拍動周波数群の周波数成
分の加重平均の周波数を算出する第二の周波数加重平均
化手段で構成し、第一の周波数加重平均化手段によって
算出された加重平均周波数に対応する周波数成分を第一
の周波数成分とし、第二の周波数加重平均化手段によっ
て算出された加重平均周波数に対応する周波数成分を第
二の周波数成分としたので、同じ程度のピークを有する
周波数成分が広く分布しても平均的で妥当性のある呼吸
数と心拍動数とを検出できる

【００６２】また、本発明の生体信号検出装置は、呼吸
周波数群の周波数成分あるいは心拍動周波数群の周波数
成分を周波数順に並べ換えると共に呼吸に基づく最高周
波数成分と最低周波数成分あるいは心拍動に基づく最高
周波数成分と最低周波数成分とを選択するソート手段を
有し、最高周波数成分の周波数と最低周波数成分の周波
数との範囲を最大呼吸数と最小呼吸数の範囲あるいは最
大心拍動数と最小心拍動数の範囲としたので、呼吸数、
心拍動数が大きく変化するような場合でも第一乃至第二
の選択手段による呼吸数あるいは心拍動数の検出とは別
にその変化の範囲を把握できる。

【００６３】また、本発明の生体信号検出装置は、呼吸
数及び心拍動数の異常を監視する監視手段を備え、監視
手段は前回に観測された呼吸数に対して次回以降に観測
された呼吸数が所定の範囲以上に変化したときまたは前
回に観測された心拍動数に対して次回以降に観測された
心拍動数が所定の範囲以上に変化したときに異常を報知
するための異常検出信号を出力するようにしたので、被
測定者の容態の急変等による呼吸数や心拍動数の変化を
素早くキャッチできる。

【００６４】また、本発明の生体信号検出装置は、Ｌを
１．５以上３．０以下とし、所定の範囲を前回の呼吸数
及び前回の心拍動数の１／Ｌ倍乃至Ｌ倍の範囲としたの
で、異常と思われる変化の範囲を妥当なものとすること
ができる。

【００６５】また、本発明の生体信号検出装置は、呼吸
数または心拍動数が所定の範囲以上に変化した回数が所
定の回数を越えたときに異常検出信号を出力するように
したので、一時的で突発的な異常状態を除外して確実性
のある異常状態を検出できる。

【００６６】また、本発明の生体信号検出装置は、監視
手段は呼吸数または心拍動数が所定の範囲以上に変化し
た回数を計数するカウンタと所定の回数を設定する回数
設定手段とを有し、異常回数設定手段によって所定の回
数を設定するようにしたので、被測定者の病状等に対応
して適切な回数を設定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生体信号検出装置の基本構成図であ
る。

【図２】本発明の生体信号検出装置の第一の実施の形態
を示すブロック構成図である。

【図３】図２に示す生体信号検出装置の動作を説明する
フローチャートである。

【図４】本発明の生体信号検出装置における生体信号の
波形の一例を示す図である。

【図５】本発明の生体信号検出装置における高速フーリ
エ変換器によって周波数成分に変換された生体信号の波
形の一例を示す図である。

【図６】本発明の生体信号検出装置の第二の実施の形態
を示すブロック構成図である。

【図７】図６に示す生体信号検出装置の動作を説明する
フローチャートである。

【図８】本発明の生体信号検出装置の第三の実施の形態
を示すブロック構成図である。

【図９】図８に示す生体信号検出装置の動作を説明する
フローチャートである。

【図１０】本発明の生体信号検出装置における第一及び
第二の選択手段の他の構成図である。

【図１１】本発明の生体信号検出装置における第一及び
第二の選択手段の他の構成図である。

【図１２】本発明の生体信号検出装置におけるソート手
段の構成図である。

【図１３】本発明の生体信号検出装置に使用する監視手
段の構成図である。

【図１４】本発明の生体信号検出装置に使用する監視手
段の他の構成図である。

【図１５】従来の生体信号検出装置のブロック構成図で
ある。

【符号の説明】

１センサ（生体信号検出部）２電気信号処理部３オフセット調整回路４増幅器５ローパスフィルタ６アナログ・デジタル変換器７デジタル信号処理回路７ａフーリエ変換手段８マイクロコンピュータ８ａ分類手段８ａ₁ 平均レベル算出手段８ａ₂ レベル比較手段８ａ₃ 最大レベル選択手段８ａ₄ １／Ｎ倍手段８ａ₅ 第一のＮ倍手段８ａ₆ 第一の周波数比較手段８ａ₇ 第二の周波数比較手段８ａ₈ 第三の周波数比較手段８ａ₉ 最低周波数選択手段８ａ₁₀ 第二のＮ倍手段８ａ₁₁ 第四の周波数比較手段８ａ₁₂ 第五の周波数比較手段８ａ₁₃ 周波数差算出手段８ａ₁₄ 最大周波数差選択手段８ａ₁₅ 平均周波数算出手段８ａ₁₆ 第六の周波数比較手段８ａ₁₇ 第七の周波数比較手段８ｂ第一の選択手段８ｂ₁ 第一の最大値選択手段８ｂ₂ 第一の周波数平均化手段８ｂ₃ 第一の周波数加重平均化手段８ｃ第二の選択手段８ｃ₁ 第二の最大値選択手段８ｃ₂ 第二の周波数平均化手段８ｃ₃ 第二の周波数加重平均化手段８ｄソート手段８ｅ監視手段８ｅ₁ メモリ８ｅ₂ Ｌ倍手段８ｅ₃ １／Ｌ倍手段８ｅ₄ 第一の判定手段８ｅ₅ カウンタ８ｅ₆ 第二の判定手段８ｅ₇ 異常回数設定手段８ｅ₈ メモリ８ｅ₉ 平均値手段８ｅ₁₀ 正常時選択手段８ｅ₁₁ シフトレジスタ８ｅ₁₂ 加算手段９インターフェイス回路Ｌｔｈ基準レベルＦｔｈ₁ 第一の基準周波数Ｆｔｈ₂ 第二の基準周波数Ｆｔｈ₃ 第三の基準周波数Ｆｔｈ₄ 第四の基準周波数

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定者の微動に関連づけられた生体信
号を出力する生体信号検出部と、前記生体信号をフーリ
エ変換して複数の周波数成分を出力するフーリエ変換手
段と、前記複数の周波数成分の各々を周波数の低い呼吸
周波数群または前記呼吸周波数群よりも周波数が高い心
拍動周波数群のいずれかに分類する分類手段と、前記呼
吸周波数群に分類された周波数成分の中から呼吸に基づ
く第一の周波数成分を選択すると共にその周波数を出力
する第一の選択手段と、前記心拍動周波数群に分類され
た周波数成分の中から心拍動に基づく第二の周波数成分
を選択すると共にその周波数を出力する第二の選択手段
とを備え、前記第一の周波数成分の周波数を呼吸数と
し、前記第二の周波数成分の周波数を心拍動数としたこ
とを特徴とする生体信号検出装置。
【請求項２】前記分類手段は前記複数の周波数成分の
うちで最大レベルの周波数成分を選択する最大レベル選
択手段と、前記最大レベルの周波数成分の周波数を１／
Ｎ倍する１／Ｎ倍手段と、前記最大レベルの周波数成分
の周波数をＮ倍するＮ倍手段と、１／Ｎ倍された周波数
以下の周波数成分を選択する第一の周波数比較手段と、
１／Ｎ倍された周波数以上で且つＮ倍された周波数以下
の周波数成分を選択する第二の周波数比較手段と、Ｎ倍
された周波数以上の周波数成分を選択する第三の周波数
比較手段とを有し、前記１／Ｎ倍された周波数以下の周
波数成分または前記１／Ｎ倍された周波数以上で且つ前
記Ｎ倍された周波数以下の周波数成分を前記呼吸周波数
群に分類し、前記１／Ｎ倍された周波数以上で且つ前記
Ｎ倍された周波数以下の周波数成分または前記Ｎ倍され
た周波数以上の周波数成分を前記心拍動周波数群に分類
したことを特徴とする請求項１記載の生体信号検出装
置。但し、Ｎは１．５以上３．０以下とする。
【請求項３】前記複数の周波数成分のうちで所定のレ
ベル以上の周波数成分のうちから前記最大レベルの周波
数成分を選択したことを特徴とする請求項２記載の生体
信号検出装置。
【請求項４】前記分類手段は所定のレベル以上の周波
数成分のうちで最低周波数の周波数成分を選択する最低
周波数選択手段と、前記最低周波数の周波数成分の周波
数をＮ倍するＮ倍手段と、前記所定のレベル以上の周波
数成分のうちで前記Ｎ倍された周波数以下の周波数成分
を選択する第四の周波数比較手段と、前記所定のレベル
以上の周波数成分のうちで前記Ｎ倍された周波数以上の
周波数成分を選択する第五の周波数比較手段とを有し、
前記Ｎ倍された周波数以下の周波数成分を前記呼吸周波
数群に分類し、前記Ｎ倍された周波数以上の周波数成分
を前記心拍動周波数群に分類したことを特徴とする請求
項１記載の生体信号検出装置。但し、Ｎは１．５以上
３．０以下とする。
【請求項５】前記分類手段は所定のレベル以上の周波
数成分のうちで周波数が隣り合う周波数成分同士の周波
数差を算出する周波数差算出手段と、前記周波数差のう
ち最大の周波数差となる二つの周波数成分を選択する最
大周波数差選択手段と、前記二つの周波数成分の周波数
の平均値を算出する平均周波数算出手段と、前記所定の
レベル以上の周波数成分のうちで前記平均の周波数以下
の周波数成分を選択する第六の周波数比較手段と、前記
所定のレベル以上の周波数成分のうちで前記平均の周波
数以上の周波数成分を選択する第七の周波数比較手段と
を有し、前記平均の周波数以下の周波数成分を前記呼吸
周波数群に分類し、前記平均の周波数以上の周波数成分
を前記心拍動周波数群に分類したことを特徴とする請求
項１記載の生体信号検出装置。
【請求項６】前記複数の周波数成分のレベルの平均値
を算出する平均レベル算出手段と、前記周波数成分の各
レベルと前記平均値とを比較して前記平均値以上のレベ
ルの周波数成分を選択するレベル比較手段とを有し、前
記平均値を前記所定のレベルとしたことを特徴とする請
求項３または４または５記載の生体信号検出装置。
【請求項７】前記第一の選択手段は前記呼吸周波数群
に分類された周波数成分のうちからレベルが最大の周波
数成分を選択する第一の最大値選択手段で構成し、前記
第二の選択手段は前記心拍動周波数群に分類された周波
数成分のうちからレベルが最大の周波数成分を選択する
第二の最大値選択手段で構成し、前記第一の最大値選択
手段によって選択された前記レベルが最大の周波数成分
を前記第一の周波数成分とし、前記第二の最大値選択手
段によって選択された前記レベルが最大の周波数成分を
前記第二の周波数成分としたことを特徴とする請求項１
乃至６のいずれかに記載の生体信号検出装置。
【請求項８】前記第一の選択手段は前記呼吸周波数群
に分類された周波数成分の平均の周波数を算出する第一
の周波数平均化手段で構成し、前記第二の選択手段は前
記心拍動周波数群に分類された周波数成分の平均の周波
数を算出する第二の周波数平均化手段で構成し、前記第
一の周波数平均化手段によって算出された平均の周波数
に対応する周波数成分を前記第一の周波数成分とし、前
記第二の周波数平均化手段によって算出された平均の周
波数に対応する周波数成分を前記第二の周波数成分とし
たことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の
生体信号検出装置。
【請求項９】前記第一の選択手段は前記呼吸周波数群
に分類された周波数成分の加重平均の周波数を算出する
第一の周波数加重平均化手段で構成し、前記第二の選択
手段は前記心拍動周波数群に分類された周波数成分の加
重平均の周波数を算出する第二の周波数加重平均化手段
で構成し、前記第一の周波数加重平均化手段によって算
出された加重平均周波数に対応する周波数成分を前記第
一の周波数成分とし、前記第二の周波数加重平均化手段
によって算出された加重平均周波数に対応する周波数成
分を前記第二の周波数成分としたことを特徴とする請求
項１乃至６のいずれかに記載の生体信号検出装置。
【請求項１０】前記呼吸周波数群に分類された周波数
成分あるいは前記心拍動周波数群に分類された周波数成
分を周波数順に並べ換えると共に呼吸に基づく最高周波
数成分と最低周波数成分あるいは心拍動に基づく最高周
波数成分と最低周波数成分とを選択するソート手段を有
し、前記最高周波数成分の周波数と前記最低周波数成分
の周波数との範囲を最大呼吸数と最小呼吸数の範囲ある
いは最大心拍動数と最小心拍動数の範囲としたことを特
徴とする請求項７または８または９記載の生体信号検出
装置。
【請求項１１】前記呼吸数及び前記心拍動数の異常を
監視する監視手段を備え、前記監視手段は前回に観測さ
れた呼吸数に対して次回以降に観測された呼吸数が所定
の範囲以上に変化したときまたは前回に観測された心拍
動数に対して次回以降に観測された心拍動数が所定の範
囲以上に変化したときに異常を報知するための異常検出
信号を出力するようにしたことを特徴とする請求項１乃
至１０のいずれかに記載の生体信号検出装置。
【請求項１２】前記所定の範囲を前記前回の呼吸数及
び前記前回の心拍動数の１／Ｌ倍乃至Ｌ倍の範囲とした
ことを特徴とする請求項１１記載の生体信号検出装置。
但し、Ｌは１．５以上３．０以下とする。
【請求項１３】前記呼吸数または前記心拍動数が前記
所定の範囲以上に変化した回数が所定の回数を越えたと
きに前記異常検出信号を出力するようにしたことを特徴
とする請求項１１または１２記載の生体信号検出装置。
【請求項１４】前記監視手段は前記呼吸数または前記
心拍動数が前記所定の範囲以上に変化した回数を計数す
るカウンタと前記所定の回数を設定する異常回数設定手
段とを有し、前記異常回数設定手段によって前記所定の
回数を設定するようにしたことを特徴とする請求項１１
または１２または１３記載の生体信号検出装置。