JP5610159B2 - 呼吸訓練装置および呼吸訓練システム - Google Patents

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本発明は、呼吸を訓練するための装置およびシステムに関する。
例えば特許文献１には、マウスピース型の呼吸センサを備えた呼吸訓練器において、呼吸センサからの検出信号に基づいてユーザの呼吸指標（一定期間あたりの呼吸回数、呼吸周期、呼吸流量など）を算出し、算出した呼吸指標に基づいて実行中の訓練パターンを負荷レベルの異なる別の訓練パターンに変更することが記載されている。
特開２００７−１９０２７８号公報
しかしながら、特許文献１に記載された呼吸訓練器は、マウスピース型の呼吸センサを口にくわえて呼吸の訓練を行わなければならない。また、鼻で呼吸をすると呼吸指標を正確に測定することができないので口だけで呼吸を行う必要がある。また、特許文献１には、呼吸センサとして微圧センサや温度センサを鼻の下に取り付けてもよいことが記載されている。しかしながら、微圧センサや温度センサを用いた場合、呼気状態と吸気状態を判別することはできるが、被験者の呼吸の能力を検出する上で重要な要素となる呼吸流量（呼吸の大きさ）を測定することができない。また、口で呼吸をすると呼吸指標を正確に測定することができないので鼻だけで呼吸を行う必要がある。このように特許文献１に記載された呼吸訓練器は、呼吸センサを口にくわえたり鼻の下に取り付けたりして呼吸の訓練を行う必要があることに加え、口または鼻だけで呼吸をしなければならないため、呼吸の訓練が行いづらいという問題があった。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、呼吸の訓練を行い易くすることが可能な呼吸訓練装置および呼吸訓練システムを提供することを課題とする。
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため括弧書きにて添付図面の符号などを付記するが、それにより本発明が図示の態様に限定されるものではない。
上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸訓練装置（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、被験者の体幹部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（１７０、２００）と、生体電気インピーダンス測定部の測定結果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、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、呼吸能力検出部は、体幹部の生体電気インピーダンスの測定結果に基づいて被験者の呼吸の能力を検出することができる。したがって、マウスピース型の呼吸センサを口にくわえたり、微圧センサや温度センサを鼻の下に取り付けたりして呼吸の訓練を行う必要がない。特に、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直接貼り付ける必要がないので拘束性が極めて少ない。また、被験者は、呼吸の訓練時に、口と鼻の両方で呼吸を行ってもよいし、いずれか一方だけで呼吸を行ってもよい。このように本発明によれば、呼吸センサを口にくわえたり鼻の下に取り付けたりする必要がないことに加え、口と鼻のいずれを使って呼吸を行ってもよいので、呼吸の訓練を行い易くすることができる。
これに加え、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、呼吸の訓練効率を高めることができる。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。
本発明に係る呼吸訓練装置（１）の態様として、生体電気インピーダンス測定部は、被験者の右肺を含む部位と、左肺を含む部位とについて生体電気インピーダンスを測定し、呼吸能力検出部は、被験者の呼吸の能力として、右肺を含む部位の生体電気インピーダンスの測定値に基づいて右肺の換気能力を示す右肺呼吸レベルを求める一方、左肺を含む部位の生体電気インピーダンスの測定値に基づいて左肺の換気能力を示す左肺呼吸レベルを求める。この場合、被験者の呼吸の能力として、右肺と左肺の各々の換気能力（右肺呼吸レベルと左肺呼吸レベル）を正確かつ容易に検出できる。したがって、左右の肺ごとの換気能力に基づいて、呼吸を訓練するための訓練メニューを決定することができる。
本発明に係る呼吸訓練装置（１）の態様として、生体電気インピーダンス測定部は、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とを測定し、呼吸能力検出部は、被験者の呼吸の能力として、第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて右肺の上部の換気能力を示す第１の右肺呼吸レベルを求める一方、第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて左肺の上部の換気能力を示す第１の左肺呼吸レベルを求める。
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右側の第１生体電気インピーダンスおよび体幹上部左側の第２生体電気インピーダンスの各々は変化する。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イ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、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、および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の各々は、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。ここで、右肺に出入りする空気量、つまりは右肺の換気量が多いほど、第１生体電気インピーダンスの振幅値は大きくなる。上述の態様では、第１生体電気インピーダンスの振幅値は、右肺の上部の換気能力に応じた値となる点に着目し、第１生体電気インピーダンスの測定値に基づいて右肺の上部の換気能力を示す第１の右肺呼吸レベルを求めている。一方、左肺に出入りする空気量、つまりは左肺の換気量が多いほど、第２生体電気インピーダンスの振幅値は大きくなる。上述の態様では、第２生体電気インピーダンスの振幅値は、左肺の上部の換気能力に応じた値となる点に着目し、第２生体電気インピーダンスの測定値に基づいて左肺の上部の換気能力を示す第１の左肺呼吸レベルを求めている。これにより、被験者の呼吸の能力として、右肺の上部の換気能力（第１の右肺呼吸レベル）と左肺の上部の換気能力（第１の左肺呼吸レベル）を正確かつ容易に検出できる。
本発明に係る呼吸訓練装置（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、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センタリング値を生成する第１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相対値を求める第２相対値算出部（１７０）と、をさらに備え、呼吸能力検出部（１７０）は、第１相対値に基づいて第１の右肺呼吸レベルを求める一方、第２相対値に基づいて第１の左肺呼吸レベルを求めることが好ましい。第１センタリング値とは、呼吸に伴う第１生体電気インピーダンスの経時的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である。また、第２センタリング値とは、呼吸に伴う第２生体電気インピーダンスの経時的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である。
上述の態様では、呼吸能力検出部が、呼吸に起因した情報を示す第１相対値および第２相対値に基づいて、第１の右肺呼吸レベルと第１の左肺呼吸レベルを求めることにより、右肺の上部の換気能力と左肺の上部の換気能力をより正確に検出できる。また、呼吸能力検出部は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第１相対値の最大値と最小値との絶対値の和を第１の右肺呼吸レベルとして算出する一方、当該１呼吸における第２相対値の最大値と最小値との絶対値の和を第１の左肺呼吸レベルとして算出するという具合である。
また、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する。そして、第１センタリング値生成部は、体動などによる影響で、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の各々の変化を示す波形が乱れても、それに応じた第１センタリング値および第２センタリング値が得られるように、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の測定値に基づいて第１センタリング値を生成するとともに、各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第２センタリング値を生成する。より具体的には、第１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第１センタリング値を生成する一方、各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第２センタリング値を生成する。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および第２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センタリング値および第２センタリング値を精度良く生成できる。また、センタリング期間の時間長は、被験者の呼吸速度に応じて可変に設定されることが好ましい。なお、「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上で平均処理が行われる態様であってもよい。
上述の態様においては、第１の右肺呼吸レベルおよび第１の左肺呼吸レベルだけでなく、右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルと、左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルを測定することもできる。被験者が呼吸を行うと、その呼吸に応じて、体幹中部の生体電気インピーダンスも変化し、右肺の換気量が多いほど、右肺の中下部および腹部を含む体幹中部右側の第３生体電気インピーダンスの振幅値が大きくなる一方、左肺の換気量が多いほど、左肺の中下部および腹部を含む体幹中部左側の第４生体電気インピーダンスの振幅値が大きくなる。本発明では、この点に着目し、第３生体電気インピーダンスの測定値に基づいて右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルを求めるとともに、第４生体電気インピーダンスの測定値に基づいて左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルを求めている。より具体的には、生体電気インピーダンス測定部は、サンプリングタイミングに到達するたびに、被験者の右肺の中下部および腹部を含む体幹中部右側の第３生体電気インピーダンスと、被験者の左肺の中下部および腹部を含む体幹上部左側の第４生体電気インピーダンスとを測定し、第３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３センタリング値、および第４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４センタリング値を生成する第２センタリング値生成部（１７０）と、第３生体電気インピーダンスの測定値の第３センタリング値に対する相対値である第３相対値を求める第３相対値算出部（１７０）と、第４生体電気インピーダンスの測定値の第４センタリング値に対する相対値である第４相対値を求める第４相対値算出部（１７０）と、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第１ゼロクロスタイミング、および第２生体電気インピーダンスの測定値と第２センタリング値とが等しくなる第２ゼロクロスタイミングを抽出する第１ゼロクロスタイミング抽出部（１７０）と、をさらに備え、第２センタリング値生成部は、第１ゼロクロスタイミングにおける第３生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第３センタリング値を生成する一方、第２ゼロクロスタイミングにおける第４生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第４センタリング値を生成し、呼吸能力検出部は、第３相対値に基づいて右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルを求める一方、第４相対値に基づいて左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルを求めるという具合である。
ここで、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、右肺の中下部および腹部を含む第３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（非正弦波状）を示す。このため、第１センタリング値および第２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３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、呼吸に伴う第３生体電気インピーダンスの経時的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３センタリング値）を精度良く求めることは困難である。これは第４センタリング値についても同様である。
上記の態様では、第２センタリング値生成部は、第１ゼロクロスタイミング抽出部で抽出された第１ゼロクロスタイミングにおける第３生体電気インピーダンスの測定値に基づいて、第３センタリング値を生成する一方、第１ゼロクロスタイミング抽出部で抽出された第２ゼロクロスタイミングにおける第４生体電気インピーダンスの測定値に基づいて、第４センタリング値を生成する。より具体的には、第２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第１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第１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３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３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第１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３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３センタリング値として採用する。これにより被験者の呼吸が腹式呼吸であっても、第３生体電気インピーダンスの経時的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３センタリング値）を精度良く求めることができる。
また、第２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第２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第２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４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４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第２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４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４センタリング値として採用する。これにより被験者の呼吸が腹式呼吸であっても、第４生体電気インピーダンスの経時的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４センタリング値）を精度良く求めることができる。そして、呼吸能力検出部は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第３相対値の最大値と最小値との絶対値の和を第２の右肺呼吸レベルとして算出する一方、当該１呼吸における第４相対値の最大値と最小値との絶対値の和を第２の左肺呼吸レベルとして算出するという具合である。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（１）は、第１の右肺呼吸レベルおよび第１の左肺呼吸レベルを測定せずに、右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルと、左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルを測定することもできる。この態様では、生体電気インピーダンス測定部は、被験者の右肺の中下部および腹部を含む体幹中部右側の第３生体電気インピーダンスと、被験者の左肺の中下部および腹部を含む体幹中部左側の第４生体電気インピーダンスとを測定し、呼吸能力検出部は、被験者の呼吸の能力として、第３生体電気インピーダンスの測定値に基づいて右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルを求める一方、第４生体電気インピーダンスの測定値に基づいて左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルを求めるという具合である。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（１）の態様として、生体電気インピーダンス測定部（１７０、２００）は、被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第５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６生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とを測定し、呼吸能力検出部（１７０）は、被験者の呼吸の能力として、生体電気インピーダンス測定部の測定結果に基づいて、呼吸の種別と当該呼吸の大きさとを求めてもよい。
この場合、被験者の呼吸の能力として、呼吸の種別と呼吸の大きさを正確に検出することができる。なお、呼吸の種別には、例えば胸式呼吸や腹式呼吸の他、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）が含まれる。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（１）は、第５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５センタリング値（Ｚａ０）、および第６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６センタリング値（Ｚｂ０）を生成する第３センタリング値生成部（１７０）と、第５生体電気インピーダンスの測定値の第５センタリング値に対する相対値である第５相対値（ΔＺａ）を求める第５相対値算出部（１７０）と、第６生体電気インピーダンスの測定値の第６センタリング値に対する相対値である第６相対値（ΔＺｂ）を求める第６相対値算出部（１７０）と、をさらに備え、呼吸能力検出部（１７０）は、第５相対値と第６相対値とに基づいて呼吸の種別と当該呼吸の大きさとを求めてもよい。
この態様では、呼吸能力検出部が第５相対値と第６相対値とに基づいて呼吸の種別と呼吸の大きさを求めることにより、被験者の呼吸の能力を正確に検出することができる。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（１）の態様として、第５生体電気インピーダンスの測定値と、第５センタリング値とが等しくなる第３ゼロクロスタイミングを抽出する第２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５生体電気インピーダンスおよび第６生体電気インピーダンスを測定し、第３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５生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第５センタリング値を生成する一方、第２ゼロクロスタイミング抽出部で抽出された第３ゼロクロスタイミングにおける第６生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第６センタリング値を生成してもよい。
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５生体電気インピーダンスおよび体幹中部の第６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５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６生体電気インピーダンスの変化は、上述の第５生体電気インピーダンスの変化とは異なる態様を示す。
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５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５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５センタリング値（第５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、第３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５生体電気インピーダンスの測定値に基づいて第５センタリング値を生成する。より具体的には、第３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５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５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５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５センタリング値を精度良く生成することができる。なお、センタリング期間の時間長は、被験者の呼吸速度に応じて可変に設定される。また、「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上で平均処理が行われる態様であってもよい。
一方、腹式呼吸に伴う第６生体電気インピーダンスの変化は、第５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５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６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６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。
そこで、上記の態様では、第３センタリング値生成部は、第２ゼロクロスタイミング抽出部で抽出された第３ゼロクロスタイミングにおける第６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６センタリング値を生成する。具体的には、第３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第３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第３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６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６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第３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６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６センタリング値として採用する。これにより、第６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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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５生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第６生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第５生体電気インピーダンスの測定値および第６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５５〜図５８、図６０〜図６２）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。
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５５や図５６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５７や図５８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、呼吸訓練装置は、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。また、呼吸訓練装置は、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。
例えば、胸式呼吸の場合、図１０に示すように、吸気では第５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５５や図５７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。
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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５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６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５６や図５８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。
なお、図５６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５６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５６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５６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５６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。
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５６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。
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。
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。
また、ドローイン呼吸の場合、図５３に示すように、吸気では第５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５３に示すように体幹中部の第６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６８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６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６８ではＸ軸方向）に軌跡の位置がずれる。
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。
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、被験者は呼吸を訓練しながら、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。したがって、呼吸を効率よく訓練することが可能になる。
また、呼吸を効率よく訓練することができると呼吸筋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。
さらに、本発明によれば、第５生体電気インピーダンスＺａと第６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、後述する第４実施形態に記載しているように複雑な呼吸解析処理を行う必要がないので、呼吸訓練装置の制御構成を簡素化することもできる。
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。
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。
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。
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５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。
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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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５生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第６生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第５生体電気インピーダンスの測定値および第６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５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５センタリング値（Ｚａ０）と、第６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６センタリング値（Ｚｂ０）とを生成する第３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５センタリング値および第６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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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５生体電気インピーダンス（Ｚａ）、他方の軸を第６生体電気インピーダンス（Ｚｂ）とし、第５生体電気インピーダンスの測定値および第６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５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５センタリング値（Ｚａ０）と、第６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６センタリング値（Ｚｂ０）とを生成する第３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５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６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。
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６８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６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６８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訓練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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（１）の態様として、第５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６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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（１）の態様として、第５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６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訓練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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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５７や図５８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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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。
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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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、被験者の右肺の中下部および腹部を含む体幹中部右側の第３生体電気インピーダンス（ＺbR）と、被験者の左肺の中下部および腹部を含む体幹中部左側の第４生体電気インピーダンス（ＺbL）とを測定し、呼吸能力検出部（１７０）は、被験者の呼吸の能力として、第１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右肺の換気能力を示す右肺呼吸レベルを求める一方、第２生体電気インピーダンスの測定値と第４生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて左肺の換気能力を示す左肺呼吸レベルを求めてもよい。
つまり、右肺の換気能力を示す右肺呼吸レベルとして、上述した第１の右肺呼吸レベルと第２の右肺呼吸レベルの両方を求める一方、左肺の換気能力を示す左肺呼吸レベルとして、上述した第１の左肺呼吸レベルと第２の左肺呼吸レベルの両方を求めてもよい。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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（ＺbR）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４生体電気インピーダンス（ＺbL）とし、第２生体電気インピーダンスの測定値および第４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。
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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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。
また、本発明に係る呼吸訓練装置（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。
また、上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸訓練装置（３００）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（３０３）と、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体幹部の生体電気インピーダンスを入力する入力部（３２０）と、入力部が入力した生体電気インピーダンスの測定値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（３６０）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（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訓練装置においても、呼吸センサを口にくわえたり鼻の下に取り付けたりする必要がないことに加え、口と鼻のいずれを使って呼吸を行ってもよいので、呼吸の訓練を行い易くすることができる。また、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、呼吸の訓練効率を高めることができる。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。
また、上述した課題を解決するため、本発明に係る呼吸訓練システム（５）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（３０３）と、被験者の体幹部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’、３６０）と、生体電気インピーダンス測定部の測定結果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（３６０）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（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訓練システムにおいても上述した呼吸訓練装置と同様の効果を奏する。なお、呼吸訓練システムは、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。
本発明の第１実施形態に係る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。 生体測定装置の外観例を示す斜視図である。 生体測定装置の電極配置を示す説明図である。 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。 生体測定装置の動作内容を示すフローチャートである。 体幹を構成する組織の概略を示す模式図である。 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。 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。 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。 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。 体幹上部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。 呼吸レベル検出処理の処理内容を示すフローチャートである。 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。 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。 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。 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。 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。 被験者の呼吸に伴う第１相対値および第２相対値の経時的変化を示す図である。 第１の右肺呼吸レベル抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。 第１ゼロクロスタイミング判定処理の処理内容を示すフローチャートである。 表示部での表示態様を示す図である。 本発明の第２実施形態における呼吸レベル検出処理の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における呼吸レベル検出処理の処理内容を示すフローチャートである。 第３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。 第３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。 第２の右肺呼吸レベル抽出処理の処理内容を示すフローチャートである。 表示部での表示態様を示す図である。 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。 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。 胸部の周囲径変化と腹部の周囲径変化との比と、体幹上部の生体電気インピーダンスの相対情報および体幹中部の生体電気インピーダンスの相対情報との関係を示す相関図である。 本発明の第３実施形態における呼吸レベル検出処理の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態における呼吸レベル検出処理の処理内容を示すフローチャートである。 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。 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。 ΔRib／ΔAb推定演算処理の演算結果を示す図である。 表示部での表示態様を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る生体測定装置の動作内容を示すフローチャートである。 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。 第５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。 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。 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。 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。 第５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。 第６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。 第６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。 腹式呼吸における第５相対値と第６相対値との経時的変化を示す図である。 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。 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。 表示部での表示態様を示す図である。 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。 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。 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。 本発明の第５実施形態に係り、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。 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。 本発明の第６実施形態に係り、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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 呼吸レベルの時間変化を示すグラフである。 本発明の変形例（３）に係る表示態様を示す図である。 本発明の変形例（５）に係り、アシスト情報の表示態様を説明するための図である。 アシスト情報の表示態様の一例を示す図である。 本発明の変形例（６）に係り、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。 本発明の変形例（７）に係り、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。 本発明の変形例（１０）に係り、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。 ゲーム機の構成を示すブロック図である。 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。 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。
＜Ａ：第１実施形態＞
＜Ａ−１：生体測定装置の構成＞
図１は、本発明の第１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、被験者の右肺の換気能力、および、左肺の換気能力を測定する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。
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。
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。
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、およ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。
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および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。
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。
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および電圧電極Ｙ１と、右足用の電流電極Ｘ２および電圧電極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。
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および電圧電極Ｙ３を備え、右手用の電極部３０Ｒは電流電極Ｘ４および電圧電極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および電極部３０Ｒを握ることによって、測定を行う。
電極切換回路２５１および２５２は、ＣＰＵ１７０の制御の下、両手およ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およびＸ４の間に流し、電圧電極Ｙ２および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。
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。
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。
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。
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、およ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、およ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。
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。
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。
＜Ａ−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）。
ステップＳ２の後、ＣＰＵ１７０は、呼吸レベル検出処理を実行する（ステップＳ３）。この処理では、ＣＰＵ１７０は、被験者の右肺の換気能力を示す右肺呼吸レベルと、被験者の左肺の換気能力を示す左肺呼吸レベルとを求める。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呼吸における右肺呼吸レベルおよび左肺呼吸能力を表示する呼吸レベル表示処理を実行する（ステップＳ４）。
＜Ａ−３：呼吸レベル検出の原理＞
次に、呼吸レベル検出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。
腹式呼吸およ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。
ここで、体幹上部の生体電気インピーダンスＺａと体幹中部の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、体幹上部の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。
また、図７に示すように、体幹中部の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。
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）。
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、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および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、吸気では体幹上部の生体電気インピーダンスＺａは増加方向に変化し、呼気では体幹上部の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。
前述したように、体幹上部の生体電気インピーダンスＺａには、右上肢の生体電気インピーダンスと左上肢の生体電気インピーダンスとが含まれる。本実施形態では、右上肢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、左上肢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と表記する。ここで、右上肢の第１生体電気インピーダンスＺaRと左上肢の第２生体電気インピーダンスＺaLとは、図１１に示す等価回路で表すことができる。
図１１に示すように、第１生体電気インピーダンスＺaRは、右側胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ1R、および、右肺の生体電気インピーダンスＺ2Rの並列インピーダンスと、右上肢骨格筋の生体電気インピーダンスＺ3Rとが直列に接続されたものとなる。Ｚ1RおよびＺ2Rの並列インピーダンスは、右肺の上葉部の生体電気インピーダンスに相当する。つまり、第１生体電気インピーダンスＺaR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生体電気インピーダンスである。
呼吸に伴って右肺に空気が出入りすることで、第１生体電気インピーダンスＺaRは変化する。その変化の仕方は、上述の体幹上部の生体電気インピーダンスＺａと同様であるが、右肺に出入りする空気量、つまりは右肺の換気量が多いほど、第１生体電気インピーダンスＺaRの振幅値も大きくなる。本実施形態では、第１生体電気インピーダンスＺaRの振幅値は、右肺の上部の換気能力に応じた値となる点に着目し、第１生体電気インピーダンスＺaRの測定値に基づいて、右肺の上部の換気能力を示す第１の右肺呼吸レベルBR1を求めている。この詳細な内容については後述する。
また、図１１に示すように、左上肢の第２生体電気インピーダンスＺaLは、左側胸部骨格筋の生体電気インピーダンスＺ1L、および、左肺の生体電気インピーダンスＺ2Lの並列インピーダンスと、左上肢骨格筋の生体電気インピーダンスＺ3Lとが直列に接続されたものとなる。Ｚ1LおよびＺ2Lの並列インピーダンスは、左肺の上葉部の生体電気インピーダンスに相当する。つまり、第２生体電気インピーダンスＺaLは、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である。
呼吸に伴って左肺に空気が出入りすることで、第２生体電気インピーダンスＺaLは変化する。その変化の仕方は、上述の体幹上部の生体電気インピーダンスＺａと同様であるが、左肺に出入りする空気量、つまりは左肺の換気量が多いほど、第２生体電気インピーダンスＺaLの振幅値も大きくなる。本実施形態では、第２生体電気インピーダンスＺaLの振幅値は、左肺の上部の換気能力に応じた値となる点に着目し、第２生体電気インピーダンスＺaLの測定値に基づいて、左肺の上部の換気能力を示す第１の左肺呼吸レベルBL1を求めている。この詳細な内容については後述する。
一方、呼吸に伴う体幹中部の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およ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。
図９に示すように、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、吸気では体幹中部の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、体幹中部の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、上述の体幹上部の生体電気インピーダンスＺａの変化と同様に、吸気では体幹中部の生体電気インピーダンスＺｂは増加方向に変化する一方、呼気では体幹中部の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。
＜Ａ−４：呼吸レベル検出処理＞
次に、ＣＰＵ１７０が実行する呼吸レベル検出処理について説明する。図１２は、呼吸レベル検出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回の呼吸レベル検出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、呼吸レベル検出処理を実行するという具合である。以下では、呼吸レベル検出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、呼吸レベル検出処理を実行するタイミングは任意に設定可能である。
図１２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。
図１２に示すように、ステップＳ１０の後のステップＳ２０において、ＣＰＵ１７０は、体幹上部右側（右上肢）の第１生体電気インピーダンスＺaRを測定する。ステップＳ２０の後のステップＳ３０において、ＣＰＵ１７０は、体幹上部左側（左上肢）の第２生体電気インピーダンスＺaL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ＺaR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ＺaL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ＺaRの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値ＺaR０を生成する。第１センタリング値ＺaR０とは、第１生体電気インピーダンスＺaRの経時的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。ステップＳ５０の後のステップＳ６０において、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスＺaLの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値ＺaL０を生成する。第２センタリング値ＺaL０とは、第２生体電気インピーダンスＺaLの経時的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。ステップＳ６０の後のステップＳ７０において、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺaRの測定値の第１センタリング値ＺaR０に対する相対値である第１相対値ΔＺaRを算出する。ステップＳ７０の後のステップＳ８０において、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスＺaLの測定値の第２センタリング値ＺaL０に対する相対値である第２相対値ΔＺaLを算出する。ステップＳ８０の後のステップＳ９０において、ＣＰＵ１７０は、右肺の上部の換気能力を示す第１の右肺呼吸レベルBR1を抽出する第１の右肺呼吸レベル抽出処理を実行する。また、ステップＳ９０の後のステップＳ１００において、ＣＰＵ１７０は、左肺の上部の換気能力を示す第１の左肺呼吸レベルBL1を抽出する第１の左肺呼吸レベル抽出処理を実行す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。
図１２に示すように、ステップＳ２０において、ＣＰＵ１７０は、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。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、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。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ＺaR（ｎ）’と表記する。
ステップＳ２０の後、ＣＰＵ１７０は、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。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、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。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２生体電気インピーダンスの実測値をＺaL（ｎ）’と表記する。
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ＺaR（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ＺaL（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ＺaR（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ＺaR（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ＺaR（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ＺaR（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、ＺaR（ｎ）と表記する。
次に、第２生体電気インピーダンスＺaL（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ＺaL（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ＺaL（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ＺaL（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、ＺaL（ｎ）と表記する。
ステップＳ４０の後、ＣＰＵ１７０は、第１生体電気インピーダンスＺaRの測定値の振幅基準レベルを示す第１センタリング値ＺaR０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ＺaR０（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ＺaR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ＺaR０（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。
図１３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１３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ＺaR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ＺaRの測定値（ＺaR（ｎ−９）〜ＺaR（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））。
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ＺaR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ＺaRの測定値（ＺaR（ｎ−１９）〜ＺaR（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））。
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ＺaR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ＺaR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。
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ＺaR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ＺaR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。
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。
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１４および図１５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１４および図１５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１４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ＺaRの微分係数ｄＺaR（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。
[ＺaR（ｎ）−ＺaR（ｎ−２）]／１．２＝ｄＺaR（ｎ） ・・・（３）
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ２０１で抽出した微分係数ｄＺaR（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ｄＺaR（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ＺaR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。
一方、ステップＳ２０２の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、微分係数ｄＺaR（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ＺaR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ＺaRの変化の方向は負側であることを意味する。
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１５参照）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。
図１５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。
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ＺaR（ｎ）はピーク値（最大値）であることを意味する。
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。
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ＺaR（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。
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ＺaR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ＺaR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１３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。
再び図１３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１６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１６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１６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。
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ＺaR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ＺaR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。
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１３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。
再び図１３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１センタリング値ＺaR０（ｎ）を抽出する第１センタリング値抽出処理を実行する（ステップＳ５８）。以下、図１７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１７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１７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。
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ＺaR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ＺaR０（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ＺaR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ＺaR０（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１３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ＺaR０（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ＺaR０（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ＺaR０（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ＺaR０（ｎ）として採用する（[ＺaR０（ｎ−２）＋ＺaR０（ｎ−１）＋ＭＡ１０（ｎ）]／３→ＺaR０（ｎ））。
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ＺaR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ＺaR０（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１３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ＺaR０（ｎ）を生成する（ステップＳ４０３）。さらに詳述すると、ＣＰＵ１７０は、ＺaR０（ｎ−２）と、ＺaR０（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ＺaR０（ｎ）として採用する（[ＺaR０（ｎ−２）＋ＺaR０（ｎ−１）＋ＭＡ２０（ｎ）]／３→ＺaR０（ｎ））。以上で、図１２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。
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、体幹上部の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ので、体幹上部右側の第１生体電気インピーダンスＺaRの変化を示す波形も略正弦波状となる。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ＺaRの変化を示す波形が乱れても（アーティファクトが発生しても）、それに応じた第１センタリング値ＺaR０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ＺaRの測定値に基づいて第１センタリング値ＺaR０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ＺaR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ＺaR０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ＺaR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ＺaR０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。
図１２に示すように、ステップＳ５０の後、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスＺaLの測定値の振幅基準レベルを示す第２センタリング値ＺaL０を生成する第２センタリング処理を実行する（ステップＳ６０）。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センタリング値をＺaL０（ｎ）と表記する。前述の第１センタリング値ＺaR０（ｎ）と同様に、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２生体電気インピーダンスＺaL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２センタリング値ＺaL０（ｎ）を生成する。第２センタリング値ＺaL０（ｎ）の生成方法の具体的な内容は、第１センタリング値ＺaR０（ｎ）の生成方法と同様であるので、詳細な説明は省略する。
図１２に示すように、ステップＳ６０の第２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ＺaR（ｎ）の第１センタリング値ＺaR０（ｎ）に対する相対値である第１相対値ΔＺaR（ｎ）を算出する第１相対値算出処理を実行する（ステップＳ７０）。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ＺaR（ｎ）と、ステップＳ５０で求めた第１センタリング値ＺaR０（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ΔＺaR（ｎ）として採用するという具合である。
ステップＳ７０の後、ＣＰＵ１７０は、第２生体電気インピーダンスの測定値ＺaL（ｎ）の第２センタリング値ＺaL０（ｎ）に対する相対値である第２相対値ΔＺaL（ｎ）を算出する第２相対値算出処理を実行する（ステップＳ８０）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ４０で求めた第２生体電気インピーダンスＺaL（ｎ）と、ステップＳ６０で求めた第２センタリング値ＺaL０（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２相対値ΔＺaL（ｎ）として採用するという具合である。
例えば被験者が健常者である場合は、右肺と左肺との間に機能差（換気能力の差）はみられないので、図１８に示すように、被験者の呼吸に伴う第１相対値ΔＺaRの経時的変化を示す波形と、第２相対値ΔＺaLの経時的変化を示す波形とは、ほぼ同じような波形となる。第１相対値ΔＺaR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ＺaRの測定値の振幅基準レベルである第１センタリング値ＺaR０をゼロ基準とするものであり、第２相対値ΔＺaL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ＺaLの測定値の振幅基準レベルである第２センタリング値ＺaL０をゼロ基準とするものである。図１８に示すように、吸気では、第１相対値ΔＺaRおよび第２相対値ΔＺaLは正の値となる一方、呼気では、第１相対値ΔＺaRおよび第２相対値ΔＺaLは負の値となる。また、右肺の換気量が多いほど、第１相対値ΔＺaRの振幅値は大きくなる。さらに言えば、右肺での吸気量が多いほど、第１相対値ΔＺaRのピーク値（正の値の最大値）の絶対値は大きい値となり、右肺での呼気量が多いほど、ボトム値（負の値の最小値）の絶対値は大きい値となる。同様に、左肺の換気量が多いほど、第２相対値ΔＺaLの振幅値は大きくなる。左肺の吸気量が多いほど、第２相対値ΔＺaLのピーク値の絶対値は大きい値となり、左肺の呼気量が多いほど、ボトム値の絶対値は大きい値となるという具合である。
図１２に示すように、ステップＳ８０の後、ＣＰＵ１７０は、右肺の上部の換気能力を示す第１の右肺呼吸レベルBR1を抽出する第１の右肺呼吸レベル抽出処理を実行する（ステップＳ９０）。以下、図１９を参照しながら、ステップＳ９０でＣＰＵ１７０が実行する第１の右肺呼吸レベル抽出処理の具体的な内容を説明する。図１９は、第１の右肺呼吸レベル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、被験者の呼吸が吸気であるか否かを判定する（ステップＳ５０１）。具体的には、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ΔＺaR（ｎ）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Ｆ２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Ｆ２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Ｆ２は「+1」に設定される。また、ステップＳ５０１において、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺaR（ｎ）の代わりに、第２相対値ΔＺaＬ（ｎ）に基づいて、吸気であるか否かを判定してもよい。
ステップＳ５０１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Ｓ５０２）。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ΔＺaRのうち最大の値をピーク値ΔＺaR（MAX）として保持する。一方、ステップＳ５０１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Ｓ５０３）。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ΔＺaRのうち最小の値をボトム値ΔＺaR（MIN）として保持する。
次に、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングが、第１生体電気インピーダンスの測定値ＺaR（ｎ）と、第１センタリング値ＺaR０（ｎ）とが等しくなる第１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Ｓ５０４）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第１ゼロクロスタイミング判定処理を実行し、その処理結果に基づいて、当該サンプリングタイミングが第１ゼロクロスタイミングであるか否かを判定する。以下、その詳細な内容について説明する。
図２０は、ステップＳ５０４でＣＰＵ１７０が実行する第１ゼロクロスタイミング判定処理の具体的な内容を示すフローチャートである。図２０に示すように、まず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ΔＺaRのうち最小の値を抽出する（ステップＳ６０１）。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ΔＺaRの絶対値｜ΔＺaR｜（｜ΔＺaR（ｎ−４）｜〜｜ΔＺaR（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第１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。
ステップＳ６０の後、ＣＰＵ１７０は、直前のサンプリングタイミングにおける第１クロスポイント判定値と、ステップＳ６０１で抽出した第１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第１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Ｓ６０２）。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第１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第１クロスポイント判定フラッグＦ３（ｎ−１）が「+1」に設定されているか否かを判定する。第１クロスポイント判定フラッグＦ３（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第１ゼロクロスタイミングであるとみなされる。なお、第１クロスポイント判定フラッグＦ３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第１クロスポイント判定フラッグＦ３（１）の値は「0」に設定されている。
ステップＳ６０２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第１ゼロクロスタイミングではないと判定し、第１クロスポイント判定フラッグＦ３（ｎ）を「0」に設定してステップＳ７４へ進む。ステップＳ６０２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ΔＺaR（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Ｓ６０３）。ステップＳ６０３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第１ゼロクロスタイミングではないと判定し、第１クロスポイント判定フラッグＦ３（ｎ）を「0」に設定して処理を終了する。ステップＳ６０３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第１ゼロクロスタイミングであると判定し、第１クロスポイント判定フラッグＦ３（ｎ）を「+1」に設定して処理を終了する。以上で、第１ゼロクロスタイミング判定処理が終了する。
再び図１９に戻って説明を続ける。ステップＳ５０４で、ＣＰＵ１７０が、第ｎ番目のサンプリングタイミングは第１ロクロスタイミングではないと判定した場合、すなわち、第１クロスポイント判定フラッグＦ３（ｎ）が「0」である場合は、当該サンプリングタイミングにおける第１の右肺呼吸レベル抽出処理は終了する。一方、ＣＰＵ１７０が、第ｎ番目のサンプリングタイミングは第１ゼロクロスタイミングであると判定した場合、すなわち、第１クロスポイント判定フラッグＦ３（ｎ）が「+1」である場合は、ステップＳ５０５へ進む。
ステップＳ５０５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生体電気インピーダンスＺaRの微分係数ｄＺaRが正極性（＞０）であるか否かを判定する。言い換えれば、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目の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。
ステップＳ５０５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ΔＺaR（MAX）とボトム値ΔＺaR(MIN)との絶対値の和を、直前の１呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1として抽出する（ステップＳ５０６）。ステップＳ５０６で抽出された第１の右肺呼吸レベルBR1は、直前の１呼吸における右肺の上部の換気能力を示すものであり、その換気能力が高いほど、第１の右肺呼吸レベルBR1は大きな値を示すという具合である。その後、ＣＰＵ１７０は、吸気フラッグ設定処理を実行する（ステップＳ５０７）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気判別フラッグＦ２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Ｓ５０８）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ５０２で保持していたピーク値ΔＺaR（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第１の右肺呼吸レベル抽出処理を終了する。
一方、ステップＳ５０５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Ｓ５０９）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気判別フラッグＦ２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Ｓ５１０）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ５０３で保持していたボトム値ΔＺaR(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第１の右肺レベル抽出処理を終了する。以上で、図１２のステップＳ９０における第１の右肺呼吸レベル抽出処理が終了する。
図１２に示すように、ステップＳ９０の後、ＣＰＵ１７０は、左肺の上部の換気能力を示す第１の左肺呼吸レベルBL1を抽出する第１の左肺呼吸レベル抽出処理を実行する（ステップＳ１００）。この第１の左肺呼吸レベル抽出処理の具体的な内容は、上述の第１の右肺呼吸レベル抽出処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。要するに、第ｎ番目のサンプリングタイミングが、第２生体電気インピーダンスの測定値ＺaL（ｎ）と、第２センタリング値ＺaL０（ｎ）とが等しくなる第２ゼロクロスタイミングであって、かつ吸気から呼気へと変化するタイミングであると判定された場合は、そのときホールドされているピーク値ΔＺaL（MAX）とボトム値ΔＺaL(MIN)との絶対値の和が、直前の１呼吸における第１の左肺呼吸レベルBL1として抽出されるという具合である。そのようにして抽出された第１の左肺呼吸レベルBL1は、直前の１呼吸における左肺の上部の換気能力を示すものであり、その換気能力が高いほど、第１の左肺呼吸レベルBL1は大きな値を示すという具合である。
＜Ａ−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呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1および第１の左肺呼吸レベルBL1を表示する呼吸レベル表示処理を実行する。図２１に示すように、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1を第１バーグラフBG1で表示するとともに、当該１呼吸における第１の左肺呼吸レベルBL1を第２バーグラフBG2で表示するように、表示部１６０を制御する。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、前述の呼吸レベル検出処理で検出された直前の１呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1に応じて、着色表示すべき第１バーグラフBG1の段階数を決定するとともに、前述の呼吸レベル検出処理で検出された直前の１呼吸における第１の左肺の呼吸レベルBL1に応じて、着色表示すべき第２バーグラフBG2の段階数を決定する。そして、ＣＰＵ１７０は、第１の右肺呼吸レベルBR1を構成するピーク値ΔＺaR（MAX）およびボトム値ΔＺaR（MIN）の各々の値に応じて、着色表示すべき第１バーグラフBG1の段階数を吸気と呼気とに割り振るとともに、第１の左肺呼吸レベルBL1を構成するピーク値ΔＺaL（MAX）およびボトム値ΔＺaL（MIN）の各々の値に応じて、着色表示すべき第２バーグラフBG2の段階数を吸気と呼気とに割り振る。
さらに言えば、第１の右肺呼吸レベルBR1を構成するピーク値ΔＺaR（MAX）の値が大きいほど、第１バーグラフBG1の吸気側の段階数も大きくなり、ボトム値ΔＺaR（MIN）の値が大きいほど、第１バーグラフBG1の呼気側の段階数も大きくなる。同様に、第１の左肺呼吸レベルBL1を構成するピーク値ΔＺaL(MAX)の値が大きいほど、第２バーグラフBG2の吸気側の段階数も大きくなり、ボトム値ΔＺaL(MIN)の値が大きいほど、第２バーグラフBG2の呼気側の段階数も大きくなるという具合である。
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呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1および第１の左肺呼吸レベルBL1を表示するように制御するので、被験者は、自分の右肺の換気能力と左肺の換気能力との差異を容易に認識できる。被験者が健常者であれば、右肺と左肺との間に機能差は見られないので、第１バーグラフBG1に表示される段階数と、第２バーグラフBG2に表示される段階数との間にも差異は見られない。一方、被験者が、左右の肺の何れかに疾患等を抱えている者であれば、右肺と左肺との間に機能差が生じるので、第１の右肺呼吸レベルBR1と第１の左肺呼吸レベルBL1との間に差異が生じる。つまり、第１バーグラフBG1に表示される段階数と、第２バーグラフBG2に表示される段階数との間にも差異が生じるという具合である。被験者は、第１バーグラフBG1および第２バーグラフBG2を見ることで、自分の右肺の換気能力と左肺の換気能力との差異を容易に認識できるので、容易に疾患部を特定することができる。また、第１バーグラフBG1および第２バーグラフBG2による表示を、例えば手術後の肺の機能回復のためのバイオフィードバック情報として活用することもできる。
＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る生体測定装置の構成および動作は、上述の第１実施形態とほぼ同様であるので、重複する部分については説明を省略する。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、第１の右肺呼吸レベルBR1および第１の左肺呼吸レベルBL1だけでなく、右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルBR2と、左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルBL2とを表示するように制御する点で、上述の第１実施形態と相違する。以下、具体的な内容について説明する。
前述の体幹中部の生体電気インピーダンスＺｂには、右肺の中下部および腹部を含む体幹中部右側の生体電気インピーダンスと、左肺の中下部および腹部を含む体幹中部左側の生体電気インピーダンスとが含まれる。以降、本明細書では、体幹中部右側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ＺbRと表記し、体幹中部左側の生体電気インピーダンスを第４生体電気インピーダンスＺbLと表記する。第３生体電気インピーダンスＺbRは、右手と右足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、左手と左足との間の電位差を示す電圧データＤｖとから求められる。また、第４生体電気インピーダンスＺbLは、左手と左足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、右手と右足との間の電位差を示す電圧データＤｖとから求められるという具合である。
呼吸に伴って右肺に空気が出入りすることで、第３生体電気インピーダンスＺbRも変化する。その変化の仕方は、前述の体幹中部の生体電気インピーダンスＺｂと同様であるが、右肺の換気量が多いほど、第３生体電気インピーダンスＺbRの振幅値も大きくなる。本実施形態では、第３生体電気インピーダンスＺbRの振幅値は、右肺の中下部の換気能力に応じた値となる点に着目し、第３生体電気インピーダンスＺbRの測定値に基づいて、右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルBR2を求めている。この詳細な内容については後述する。
また、呼吸に伴って左肺に空気が出入りすることで、第４生体電気インピーダンスＺbLも変化する。その変化の仕方は、前述の体幹中部の生体電気インピーダンスＺｂと同様であるが、左肺の換気量が多いほど、第４生体電気インピーダンスＺbLの振幅値も大きくなる。本実施形態では、第４生体電気インピーダンスＺbLの振幅値は、左肺の中下部の換気能力に応じた値となる点に着目し、第４生体電気インピーダンスＺbLの測定値に基づいて、左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルBL2を求めている。この詳細な内容については後述する。
次に、本実施形態における呼吸レベル検出処理の具体的な内容を説明する。図２２および図２３は、本実施形態における呼吸レベル検出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。図２２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Ｓ７００）、ステップＳ７００の結果が肯定である場合はステップＳ７１０に進む。ここでは、第ｎ番目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Ｓ７１０以下の各ステップの具体的な内容を説明する。なお、第１実施形態と重複する部分については、適宜説明を省略する。
図２２に示すように、ステップＳ７１０において、ＣＰＵ１７０は、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。この内容は第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。次に、ＣＰＵ１７０は、体幹中部右側の第３生体電気インピーダンスＺbRを測定する（ステップＳ７２０）。例えば、ＣＰＵ１７０は、右足用の電流電極Ｘ２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、右手と右足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、体幹中部右側の第３生体電気インピーダンスＺbR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３生体電気インピーダンスの実測値をＺbR（ｎ）’と表記する。
ステップＳ７２０の後、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ７１０で求めた第１生体電気インピーダンスＺaR（ｎ）’およびステップＳ７２０で求めた第３生体電気インピーダンスＺbR（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Ｓ７３０）。スムージング処理の内容は第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。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３生体電気インピーダンスの測定値をＺbR（ｎ）と表記する。
ステップＳ７３０の後、ＣＰＵ１７０は、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（ステップＳ７４０）。この内容は第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。次に、ＣＰＵ１７０は、体幹中部左側の第４生体電気インピーダンスＺbLを測定する（ステップＳ７５０）。例えば、ＣＰＵ１７０は、左足用の電流電極Ｘ１と左手用の電流電極Ｘ３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、左手と左足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、体幹中部左側の第４生体電気インピーダンスＺbL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４生体電気インピーダンスの実測値をＺbL（ｎ）’と表記する。
ステップＳ７５０の後、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ７４０で求めた第２生体電気インピーダンスＺaL（ｎ）’およびステップＳ７５０で求めた第４生体電気インピーダンスＺbL（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Ｓ７６０）。スムージング処理の内容は第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。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４生体電気インピーダンスの測定値をＺbL（ｎ）と表記する。
図２２に示すように、ステップＳ７６０の後のステップＳ７７０において、ＣＰＵ１７０は、第１センタリング処理を実行する。ステップＳ７７０の後のステップＳ７８０において、ＣＰＵ１７０は、第１相対値算出処理を実行する。ステップＳ７８０の後のステップＳ７９０において、ＣＰＵ１７０は、第１の右肺呼吸レベル抽出処理を実行する。以上のステップＳ７７０〜ステップＳ７９０の各々における処理は、上述の第１実施形態において説明した内容と同様であるので、詳細な説明は省略する。
ステップＳ７９０の後、ＣＰＵ１７０は、第３生体電気インピーダンスＺbRの測定値の振幅基準レベルを示す第３センタリング値ＺbR０を生成し、その生成した第３センタリング値ＺbR０を用いて、第３生体電気インピーダンスＺbRの測定値の第３センタリング値ＺbR０に対する相対値である第３相対値ΔＺbRを算出する（ステップＳ８００）。第３センタリング値ＺbR０とは、第３生体電気インピーダンスＺbRの経時的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。
ここで、前述したように、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、体幹中部の生体電気インピーダンスＺｂの変化は、体幹上部の生体電気インピーダンスＺａの変化とは異なる態様（非正弦波状）を示すので、前述の第１センタリング値ＺaR０または第２センタリング値ＺaL０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３生体電気インピーダンスＺbR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３生体電気インピーダンスＺbRの経時的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。
そこで、本実施形態では、図２４に示すように、第１生体電気インピーダンスＺaRの測定値と、第１センタリング値ＺaR０とが等しくなる第１ゼロクロスタイミングを抽出し、当該第１ゼロクロスタイミングにおける第３生体電気インピーダンスＺbRの測定値に基づいて、第３センタリング値ＺbR０を生成している。これにより、被験者の呼吸が腹式呼吸であっても、第３生体電気インピーダンスＺbRの測定値の振幅基準レベルを精度良く抽出できる。図２４は、第３センタリング値ＺbR０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２５を参照しながら、ステップＳ８００でＣＰＵ１７０が実行する第３相対値算出処理の具体的な内容を説明する。
図２５は、第３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２５に示すように、まずＣＰＵ１７０は、前述の第１クロスポイント判定フラッグＦ３（ｎ）が「+1」であるか否かを判定する（ステップＳ８０１）。ステップＳ８０１の結果が肯定の場合、つまりは、第ｎ番目のサンプリングタイミングが第１ゼロクロスタイミングである場合、ＣＰＵ１７０は、第３センタリング値ＺbR０（ｎ）を抽出する（ステップＳ８０２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第３生体電気インピーダンスの測定値ＺbR（ｎ）を第３センタリング値ＺbR０（ｎ）として抽出する。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３センタリング値ＺbR０（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３センタリング値ＺbR０（ｎ−１）と、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第３センタリング値ＺbR０（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３センタリング値ＺbR０（ｎ）として抽出する（[ＺbR０（ｎ−２）＋ＺbR０（ｎ−１）＋ＺbR０（ｎ）]／３→ＺbR０（ｎ））。
一方、ステップＳ８０１の結果が否定の場合、つまりは、第ｎ番目のサンプリングタイミングが第１ゼロクロスタイミングではない場合、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３センタリング値ＺbR０（ｎ−１）を、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第３センタリング値ＺbR０（ｎ）として採用する（ＺbR０（ｎ−１）→ＺbR０（ｎ））。
次に、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第３相対値ΔＺbR（ｎ）を算出する（ステップＳ８０４）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第３生体電気インピーダンスの測定値ＺbR（ｎ）と、第３センタリング値ＺbR０（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３相対値ΔＺbR（ｎ）として採用するという具合である。以上で、図２２のステップＳ８００における第３相対値算出処理が終了する。
再び図２２に戻って説明を続ける。図２２に示すように、ステップＳ８００の後、ＣＰＵ１７０は、右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルBR2を抽出する第２の右肺呼吸レベル抽出処理を実行する（ステップＳ８１０）。以下、図２６を参照しながら、ステップＳ８１０でＣＰＵ１７０が実行する第２の右肺呼吸レベル抽出処理の具体的な内容を説明する。図２６は、第２の右肺呼吸レベル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２６に示すように、まずＣＰＵ１７０は、被験者の呼吸が吸気であるか否かを判定する（ステップＳ９００）。この内容は、前述の第１の右肺呼吸レベル抽出処理で説明した内容（図１９のステップＳ５０１）と同じであるので、詳細な説明は省略する。
ステップＳ９００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Ｓ９０１）。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３相対値ΔＺbRのうち最大の値をピーク値ΔＺbR（MAX）として保持する。一方、ステップＳ９００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Ｓ９０２）。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３相対値ΔＺbRのうち最小の値をボトム値ΔＺbR（MIN）として保持する。
次に、ＣＰＵ１７０は、前述の第１クロスポイント判定フラッグＦ３（ｎ）が「+1」であるか否かを判定する（ステップＳ９０３）。ステップＳ９０３の結果が否定の場合、つまりは、第ｎ番目のサンプリングタイミングが第１ゼロクロスタイミングではない場合は、当該サンプリングタイミングにおける第２の右肺呼吸レベル抽出処理は終了する。一方、ステップＳ９０３の結果が肯定の場合、つまりは、第ｎ番目のサンプリングタイミングが第１ゼロクロスタイミングである場合は、ステップＳ９０４へ進む。ステップＳ９０４において、ＣＰＵ１７０は、図１０のステップＳ５０５と同様に、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ＺaRの微分係数ｄＺaRが正極性（＞０）であるか否かを判定する。言い換えれば、ＣＰＵ１７０は、第ｎ番目の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。
ステップＳ９０４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ΔＺbR（MAX）とボトム値ΔＺbR(MIN)との絶対値の和を、直前の１呼吸における第２の右肺呼吸レベルBR2として抽出する（ステップＳ９０５）。ステップＳ９０５で抽出された第２の右肺呼吸レベルBR2は、当該１呼吸における右肺の中下部の換気能力を示すものであり、その換気能力が高いほど、第２の右肺呼吸レベルBR2は大きな値を示すという具合である。その後、ＣＰＵ１７０は、吸気フラッグ設定処理を実行する（ステップＳ９０６）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気判別フラッグＦ２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Ｓ９０７）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ８１２で保持していたピーク値ΔＺbR（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第２の右肺呼吸レベル抽出処理を終了する。
一方、ステップＳ９０４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Ｓ９０８）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、吸気判別フラッグＦ２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Ｓ９０９）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＳ８１３で保持していたボトム値ΔＺbR(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第１の右肺レベル抽出処理を終了する。以上で、図２２のステップＳ８１０における第２の右肺呼吸レベル抽出処理が終了して、次のステップＳ８２０へ進む(図２３参照)。
図２３を参照しながら、呼吸レベル検出処理の具体的な内容の説明を続ける。図２３に示すように、ステップＳ８２０において、ＣＰＵ１７０は、第２センタリング処理を実行する。ステップＳ８２０の後のステップＳ８３０において、ＣＰＵ１７０は、第２相対値算出処理を実行する。ステップＳ８３０の後のステップＳ８４０において、ＣＰＵ１７０は、第１の左肺呼吸レベル抽出処理を実行する。以上のステップＳ８２０〜ステップＳ８４０の各々における処理は、上述の第１実施形態にて説明した内容と同様であるので、詳細な説明は省略する。
ステップＳ８４０の後、ＣＰＵ１７０は、第４生体電気インピーダンスＺbLの測定値の振幅基準レベルを示す第４センタリング値ＺbL０を生成し、その生成した第４センタリング値ＺbL０を用いて、第４生体電気インピーダンスＺbLの測定値の第４センタリング値ＺbL０に対する相対値である第４相対値ΔＺbLを算出する（ステップＳ８５０）。第４センタリング値ＺbL０とは、第４生体電気インピーダンスＺbLの経時的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。本実施形態では、第２生体電気インピーダンスＺaLの測定値と、第２センタリング値ＺaL０とが等しくなる第２ゼロクロスタイミングを抽出し、当該第２ゼロクロスタイミングにおける第４生体電気インピーダンスＺbLの測定値に基づいて第４センタリング値ＺbL０を生成する。第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける第４センタリング値ＺbL０（ｎ）の生成方法の具体的な内容は、前述の第３センタリング値ＺbR０（ｎ）の生成方法と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。そして、ＣＰＵ１７０は、第４生体電気インピーダンスの測定値ＺbL（ｎ）と、第４センタリング値ＺbL０（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４相対値ΔＺbL（ｎ）として採用する。
図２３に示すように、ステップＳ８５０の後、ＣＰＵ１７０は、左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルBL2を抽出する第２の左肺呼吸レベル抽出処理を実行する（ステップＳ８６０）。
この第２の左肺呼吸レベル抽出処理の具体的な内容は、前述の第２の右肺呼吸レベル抽出処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。要するに、第ｎ番目のサンプリングタイミングが、第２生体電気インピーダンスの測定値ＺaL（ｎ）と、第２センタリング値ＺaL０（ｎ）とが等しくなる第２ゼロクロスタイミングであって、かつ呼気から吸気へと変化するタイミングであると判定された場合は、そのときホールドされているピーク値ΔＺbL（MAX）とボトム値ΔＺbL(MIN)との絶対値の和が、直前の１呼吸における第２の左肺呼吸レベルBL2として抽出されるという具合である。そのようにして抽出された第２の左肺呼吸レベルBL2は、当該１呼吸における左肺の中下部の換気能力を示すものであり、その換気能力が高いほど、第２の左肺呼吸レベルBL2は大きな値を示す。以上で、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける呼吸レベル検出処理が終了する。
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呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1および第１の左肺呼吸レベルBL1に加えて、当該１呼吸における第２の右肺呼吸レベルBR2および第２の左肺呼吸レベルBL2を表示する呼吸レベル表示処理を実行する。図２７に示すように、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、第１の右肺呼吸レベルBR1を第１バーグラフBG1で表示し、第１の左肺呼吸レベルBL1を第２バーグラフBG2で表示し、第２の右肺呼吸レベルBR2を第３バーラフBG3で表示し、第２の左肺呼吸レベルBL2を第４バーグラフBG4で表示するように、表示部１６０を制御する。第１バーグラフBG1および第２バーグラフBG2による表示の態様は、上述の第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。以下では、第３バーグラフBG3および第４バーグラフBG4による表示の態様について説明する。
ＣＰＵ１７０は、前述の呼吸レベル検出処理で検出された直前の１呼吸における第２の右肺呼吸レベルBR2に応じて、着色表示すべき第３バーグラフBG3の段階数を決定するとともに、前述の呼吸レベル検出処理で検出された直前の１呼吸における第２の左肺の呼吸レベルBL2に応じて、着色表示すべき第４バーグラフBG4の段階数を決定する。そして、ＣＰＵ１７０は、第２の右肺呼吸レベルBR2を構成するピーク値ΔＺbR（MAX）およびボトム値ΔＺbR（MIN）の各々の値に応じて、着色表示すべき第３バーグラフBG3の段階数を吸気と呼気とに割り振るとともに、第２の左肺呼吸レベルBL2を構成するピーク値ΔＺbL（MAX）およびボトム値ΔＺbL（MIN）の各々の値に応じて、着色表示すべき第４バーグラフBG4の段階数を吸気と呼気とに割り振るという具合である。
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呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1、第２の右肺呼吸レベルBR2、第１の左肺呼吸レベルBL1、および、第２の左肺呼吸レベルBL2を表示するように制御するので、被験者は、自分の右肺の上部の換気能力および左肺の上部の換気能力だけでなく、右肺の中下部の換気能力および左肺の中下部の換気能力についても容易に認識できる。つまり、被験者は、第１バーグラフBG1〜第４バーグラフBG4を見ることで、自分の右肺の上部の換気能力と左肺の上部の換気能力との差異だけでなく、右肺の中下部の換気能力と左肺の中下部の換気能力との差異も容易に認識できるという具合である。
なお、上述の第２実施形態では、第１の右肺呼吸レベルBR1および第１の左肺呼吸レベルBL1に加えて、第２の右肺呼吸レベルBR2および第２の左肺呼吸レベルBL2が測定されているが、これに限らず、例えば第１の右肺呼吸レベルBR1および第１の左肺呼吸レベルBL1が測定されずに、第２の右肺呼吸レベルBR2および第２の左肺呼吸レベルBL2が測定される態様であってもよい。ただし、この態様（第３生体電気インピーダンスＺbRおよび第４生体電気インピーダンスＺbLの測定値のみに基づいて右肺呼吸レベルおよび左肺呼吸レベルを測定する態様）では、被験者の呼吸に伴う第３生体電気インピーダンスＺbRおよび第４生体電気インピーダンスＺbLの経時的変化を示す波形には、呼気時の腹式呼吸に起因した波形歪みが含まれるので、呼気と吸気とを判別して、呼気時の波形歪みを外した呼気情報を呼吸レベル情報として使用することも考えられる。なお、呼気と吸気との判別方法は任意である。例えば呼吸法を指導するための呼吸アシスト情報を用いて呼気と吸気とを判別することもできる。また、呼吸アシスト情報を用いなくても、腹式呼吸に起因した呼気時の波形歪みが無ければ正弦波と仮定して波形歪みを抽出し、その波形歪みの大きさに基づいて呼気と吸気とを判別することもできる。
＜Ｃ：第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態では、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、右肺の換気能力を示す右肺呼吸レベル（第１の右肺呼吸レベルBR1、第２の右肺呼吸レベルBR2）および左肺の換気能力を示す左肺吸レベル（第１の左肺呼吸レベルBL1、第２の左肺呼吸レベルBL2）だけでなく、被験者の体幹右側の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさと、体幹左側の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさとを表示するように制御する点で上述の各実施形態と相違する。以下、具体的な内容について説明する。
まず、図２８および図２９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２８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２８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、基準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、相対値の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。
次に、被験者の呼吸が胸式呼吸である場合を想定する。図２９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。
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、体幹上部の生体電気インピーダンスＺａの測定値のセンタリング値Ｚａ０に対する相対値ΔＺａ、および、体幹中部の生体電気インピーダンスＺｂの測定値のセンタリング値Ｚｂ０に対する相対値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、相対値ΔＺａおよび相対値ΔＺｂに対応するΔRib／ΔAbの値を求める。そして、その求めたΔRib/ΔAbの値に基づいて、被験者の腹式呼吸の程度が推定されるという具合である。上記センタリング値Ｚａ０は、生体電気インピーダンスＺａの経時的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。また、上記センタリング値Ｚｂ０は、生体電気インピーダンスＺｂの経時的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。
図３０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３０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。
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）。
本実施形態では、上記回帰式（２）を用いて、前述の第１相対値ΔＺaRおよび第３相対値ΔＺbRに対応するΔRib／ΔAbの値を求める。このΔRib／ΔAbは、被験者の体幹右側での呼吸の種別を判定可能な指標であると捉えることできる。また、本実施形態では、上記回帰式（２）を用いて、前述の第２相対値ΔＺaLおよび第４相対値ΔＺbLに対応するΔRib／ΔAbの値を求める。このΔRib／ΔAb値は、被験者の体幹左側での呼吸の種別を判定可能な指標であると捉えることできる。これらの詳細な内容については後述する。
次に、第３実施形態における呼吸レベル検出処理の具体的な内容を説明する。図３１および図３２は、第３実施形態における呼吸レベル検出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。図３１に示すように、本実施形態における呼吸レベル検出処理では、ステップＳ８１０の第２の右肺呼吸レベル抽出処理の後、第１相対値ΔＺaR（ｎ）および第３相対値ΔＺbR（ｎ）に対応するΔRib/ΔAb（ｎ）を推定する右側（体幹右側）のΔRib/ΔAb推定演算処理を実行する（ステップＳ８１５）。また、図３２に示すように、ステップＳ８６０の第２の左肺呼吸レベル抽出処理の後、第２相対値ΔＺaL（ｎ）および第４相対値ΔＺbL（ｎ）に対応するΔRib/ΔAbを推定する左側（体幹左側）のΔRib/ΔAb推定演算処理を実行する（ステップＳ８６５）点で、上述の第２実施形態と相違する。その他の部分は、上述の第２実施形態における呼吸レベル検出処理の内容と同じであるので、詳細な説明は省略する。
図３３は、ステップＳ８１５でＣＰＵ１７０が実行する右側の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３３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ΔＺaR（ｎ）の値が「0」以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０００）。
ステップＳ１０００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右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の推定演算を行う（ステップＳ１０１０）。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ΔＺaR（ｎ）および第３相対値ΔＺbR（ｎ）に対応するΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）を求める。一方、ステップＳ１０００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右側の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Ｓ１０００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右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）の値を、初期値である「1.0」に設定する。
次に、ＣＰＵ１７０は、右側の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Ｓ１０２０）。ステップＳ１０２０の結果が否定の場合、ＣＰＵ１７０は、右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂの値を、初期値である「1.0」に設定してステップＳ１０３０へ進む。ステップＳ１０２０の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、そのままステップＳ１０３０へ進む。
ステップＳ１０３０において、ＣＰＵ１７０は、右側の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右側の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Ｓ１０３０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右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１）と、右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）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右側の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Ｓ１０４０（図３４参照）へ進む。一方、ステップＳ１０３０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右側の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Ｓ１０４０へ進む。
図３４を参照しながら、右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理の具体的な内容の説明を続ける。図３４に示すように、ステップＳ１０４０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ΔＺaR（ｎ）が「0」よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１０４０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。
一方、ステップＳ１０４０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。
続いて、図３４に示すように、ＣＰＵ１７０は、第１相対値ΔＺaR（ｎ）が「0」よりも小さいか否かを再び判定する（ステップＳ１０５０）。ステップＳ１０５０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右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂの積分値（ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ−１））と、第ｎ番目のサンプリングタイミングにおける右側の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右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂの積分値（ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ））を求めて次のステップＳ１０６０へ進む。一方、ステップＳ１０５０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、前述のピーク／ボトム判別フラッグＦ１（ｎ）を「+1」に設定して次のステップＳ１０６０へ進む。
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Ｓ１０６０）。ステップＳ１０６０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右側の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、右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値を求める。一方、ステップＳ１０６０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右側の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右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値として採用する。以上で、図３１のステップＳ８１５における右側のΔＲｉｂ／ΔＡｂ推定演算処理が終了する。
被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、上述のΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値（[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ]／Ｎｉ）は、図３５のように変化する。図３５において、呼気におけるΔＲｉｂ／ΔＡｂの値（平均値）が１．０以下である場合は腹式呼吸であると推定される一方、１．０を上回る場合は胸式呼吸であると推定されるという具合である。なお、図３２のステップＳ８６５における左側（体幹左側）のΔRib/ΔAb推定演算処理の具体的な内容は、上述の右側のΔRib/ΔAb推定演算処理の内容と同様であるので、ここでは詳細な説明は省略する。
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呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1、第１の左肺呼吸レベルBL1、第２の右肺呼吸レベルBR2および第２の左肺呼吸レベルBL2を表示するように表示部１６０を制御するだけでなく（ここまでは上述の第２実施形態と同じ内容）、図３６に示すように、被験者の体幹右側の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさを第５バーグラフBG5で表示するとともに、体幹左側の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさを第６バーグラフBG6で表示するように、表示部１６０を制御する点で上述の第２実施形態と相違する。より具体的には、以下のとおりである。
まず第５バーグラフBG5による表示の態様について説明する。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、前述の呼吸レベル検出処理で検出された直前の１呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1に応じて、着色表示すべき第５バーグラフBG5の段階数を決定する。そして、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における体幹右側のΔRib/ΔAbの平均値に応じて、着色表示すべき第５バーグラフBG5の段階数を胸式と腹式とに割り振るという具合である。
次に、第６バーグラフBG6による表示の態様について説明する。本実施形態では、ＣＰＵ１７０は、前述の呼吸レベル検出処理で検出された直前の１呼吸における第１の左肺呼吸レベルBL1に応じて、着色表示すべき第６バーグラフBG6の段階数を決定する。そして、ＣＰＵ１７０は、直前の１呼吸における体幹左側のΔRib/ΔAbの平均値に応じて、着色表示すべき第６バーグラフBG6の段階数を胸式と腹式とに割り振るという具合である。
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呼吸における右肺の換気能力を示す右肺呼吸レベル（第１の右肺呼吸レベルBR1、第２の右肺呼吸レベルBR2）および左肺の換気能力を示す左肺吸レベル（第１の左肺呼吸レベルBL1、第２の左肺呼吸レベルBL2）だけでなく、被験者の体幹右側の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさ、および、体幹左側の腹式呼吸および胸式呼吸の各々の大きさを表示するように制御するので、被験者は、右肺呼吸レベルと左肺呼吸レベルとの差異だけでなく、自分の体幹右側における腹式呼吸の程度と体幹左側における腹式呼吸の程度との差異を容易に認識できる。これにより、被験者は、左右の換気能力差をより明確に認識できるという具合である。
なお、以上に説明した態様に限らず、例えば被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1、第１の左肺呼吸レベルBL1、体幹右側の腹式呼吸の程度、および、体幹左側の腹式呼吸の程度が表示される一方、第２の右肺呼吸レベルBR2および第２の左肺呼吸レベルBL2は表示されない態様であってもよい。つまり、第２の右肺呼吸レベルBR2および第２の左肺呼吸レベルBL2は測定されず、第１の右肺呼吸レベルBR1、第１の左肺呼吸レベルBL1、体幹右側の腹式呼吸の程度、および、体幹左側の腹式呼吸の程度が測定される態様であってもよい。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２の右肺呼吸レベルBR2、第２の左肺呼吸レベルBL2、体幹右側の腹式呼吸の程度、および、体幹左側の腹式呼吸の程度が表示される一方、第１の右肺呼吸レベルBR1および第１の左肺呼吸レベルBL1は表示されない態様であってもよい。つまり、第１の右肺呼吸レベルBR1および第１の左肺呼吸レベルBL1は測定されず、第２の右肺呼吸レベルBR2、第２の左肺呼吸レベルBL2、体幹右側の腹式呼吸の程度、および、体幹左側の腹式呼吸の程度が測定される態様であってもよい。
＜Ｄ：第４実施形態＞
第４実施形態では、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。
＜Ｄ−１：生体測定装置の動作＞
図３７は、本実施形態に係る生体測定装置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Ｔ１）。
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Ｔ２）。
ステップＴ２の後、ＣＰＵ１７０は、呼吸解析処理を実行する（ステップＴ３）。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Ｔ３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Ｔ４）。この詳細な内容についても後述する。
＜Ｄ−２：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に示した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。腹式呼吸およ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。
また、図７に示したように、体幹上部の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。一方、図７に示したように、体幹中部の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。
以降、本明細書では、体幹上部の生体電気インピーダンスＺａを第５生体電気インピーダンスＺａと表記し、体幹中部の生体電気インピーダンスＺｂを第６生体電気インピーダンスＺｂと表記する。
次に、呼吸と生体電気インピーダンスの変化との関係を図８を参照して説明する。呼吸に連動した第５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）。
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５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。本実施形態において被験者は、図２に示した測定装置の台座部２０の上に立ち、左右の腕を下げた状態で３０Ｌおよび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。このため図９および図１０に示したように、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５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５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。
一方、呼吸に連動した第６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およ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。
図９に示したように、被験者の呼吸が腹式呼吸の場合、吸気では第６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６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に示したように、被験者の呼吸が胸式呼吸の場合は、上述した第５生体電気インピーダンスＺａの変化と同様に、吸気では第６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６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。
また、図２８に示したように、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。これに対し、図２９に示したように、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。
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５生体電気インピーダンスＺａの測定値の第５センタリング値Ｚａ０に対する相対値である第５相対値ΔＺａ、および、第６生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第６センタリング値Ｚｂ０に対する第６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５相対値ΔＺａおよび第６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）を推定する。なお、詳細な内容は後述するが、「第５センタリング値Ｚａ０」とは、第５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６センタリング値Ｚｂ０」とは、第６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。
また、図３０に示したように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、第３実施形態で説明した回帰式（１），（２）が成立する。ここで、呼吸に伴う第５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６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６生体電気インピーダンスＺｂの変化と第５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、第３実施形態で説明した回帰式（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。また、第３実施形態で説明した回帰式（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。
＜Ｄ−３：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３８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。
図３８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Ｔ１０）、ステップＴ１０の結果が肯定である場合はステップＴ２０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Ｔ２０以下の各ステップの具体的な内容を説明する。ステップＴ２０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Ｔ１０の後のステップＴ２０において、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第５生体電気インピーダンスＺａを測定する。ステップＴ２０の後のステップＴ３０において、ＣＰＵ１７０は、体幹中部の第６生体電気インピーダンスＺｂを測定する。ステップＴ３０の後のステップＴ４０において、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ２０で測定した第５生体電気インピーダンスＺａおよびステップＴ３０で測定した第６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Ｔ４０の後のステップＴ５０において、ＣＰＵ１７０は、第５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５センタリング値Ｚａ０を生成する。ステップＴ５０の後のステップＴ６０において、ＣＰＵ１７０は、第５生体電気インピーダンスＺａの測定値の第５センタリング値Ｚａ０に対する相対値である第５相対値ΔＺａを算出する。ステップＴ６０の後のステップＴ７０において、ＣＰＵ１７０は、第６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６センタリング値Ｚｂ０を生成し、その生成した第６センタリング値Ｚｂ０を用いて、第６生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第６センタリング値Ｚｂ０に対する相対値である第６相対値ΔＺｂを算出する。ステップＴ７０の後のステップＴ８０において、ＣＰＵ１７０は、前述した回帰式（２）にしたがって演算処理を実行することで、第５相対値ΔＺａおよび第６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。
ステップＴ２０において、ＣＰＵ１７０は、体幹上部の第５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５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５生体電気インピーダンスの実測値をＺａ（ｎ）’と表記する。
ステップＴ２０の後、ＣＰＵ１７０は、体幹中部の第６生体電気インピーダンスＺｂを測定する（ステップＴ３０）。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６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６生体電気インピーダンスの実測値をＺｂ（ｎ）’と表記する。
ステップＴ３０の後、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ２０で測定した第５生体電気インピーダンスＺａ（ｎ）’およびステップＴ３０で測定した第６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Ｔ４０）。まず、第５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５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５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５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５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５生体電気インピーダンスの測定値を、Ｚａ（ｎ）と表記する。
次に、第６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６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６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６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６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６生体電気インピーダンスの測定値を、Ｚｂ（ｎ）と表記する。
ステップＴ４０の後、ＣＰＵ１７０は、第５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５センタリング値Ｚａ０を生成する第５センタリング処理を実行する（ステップＴ５０）。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５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５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５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。
図３９は、第５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３９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５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Ｔ５１）。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５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））。
ステップＴ５１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５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Ｔ５２）。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５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））。
ステップＴ５２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５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Ｔ５３）。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５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。
ステップＴ５３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５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Ｔ５４）。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５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。
ステップＴ５４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Ｔ５５）。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。
ステップＴ５５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Ｔ５６）。以下では、図４０および図４１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４０および図４１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４０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５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Ｔ２０１）。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）
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ２０１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Ｔ２０２）。ステップＴ２０２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Ｔ２０４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５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。
一方、ステップＴ２０２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Ｔ２０３）。ステップＴ２０３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Ｔ２０４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５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Ｔ２０３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Ｔ２０４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５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。
ステップＴ２０４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Ｔ２０４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Ｔ２０６（図４１参照）へ進む。ステップＴ２０４の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ２０４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Ｔ２０６へ進む。
図４１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Ｔ２０６）。ステップＴ２０６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Ｔ２０９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５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Ｔ２０６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Ｔ２０７）。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。
ステップＴ２０７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Ｔ２０９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５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。
ステップＴ２０７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Ｔ２０８）。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。
ステップＴ２０８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Ｔ２０９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５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Ｔ２０８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Ｔ２０９へ進むという具合である。
ステップＴ２０９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Ｔ２０９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Ｔ２１０）、ステップＴ２０９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Ｔ２１１）。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５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５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３９のステップＴ５６における呼吸タイミング抽出処理が終了する。
再び図３９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Ｔ５７）。以下、図４２を参照しながら、ステップＴ５７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４２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４２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Ｔ３０１）。ステップＴ３０１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Ｔ３０１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Ｔ３０２）。ステップＴ３０２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Ｔ３０３）。ここで、被験者の呼吸のスピードが遅ければ、第５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５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Ｔ３０３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Ｔ３０３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。
一方、ステップＴ３０２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Ｔ３０４）。ステップＴ３０４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Ｔ３０４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Ｔ３０５）。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Ｔ３０５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Ｔ３０５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３９のステップＴ５７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。
再び図３９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５センタリング値Ｚａ０（ｎ）を抽出する（ステップＴ５８）。以下、図４３を参照しながら、ステップＴ５８でＣＰＵ１７０が実行する第５センタリング値抽出処理の具体的な内容を説明する。図４３は、第５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４３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Ｔ４０１）。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。
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５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５センタリング値Ｚａ０（ｎ）が生成される。上記ステップＴ４０１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５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５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Ｔ４０１の結果が肯定である場合、ＣＰＵ１７０は、図３９のステップＴ５１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５センタリング値Ｚａ０（ｎ）を生成する（ステップＴ４０２）。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５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５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５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））。
一方、上記ステップＴ４０１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５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５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Ｔ４０１の結果が否定である場合、ＣＰＵ１７０は、図３９のステップＴ５２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５センタリング値Ｚａ０（ｎ）を生成する（ステップＴ４０３）。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５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３８のステップＴ５０における第５センタリング処理が終了する。
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５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５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５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５生体電気インピーダンスＺａの測定値に基づいて第５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５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５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５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５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。
図３８に戻って説明を続ける。図３８に示すように、ステップＴ５０の第５センタリング処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、第５生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）の第５センタリング値Ｚａ０（ｎ）に対する相対値である第５相対値ΔＺａ（ｎ）を算出する第５相対値算出処理を実行する（ステップＴ６０）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ４０で求めた第５生体電気インピーダンスの測定値Ｚａ（ｎ）と、ステップＴ５０で求めた第５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５相対値ΔＺａ（ｎ）として採用するという具合である。
ステップＴ６０の後、ＣＰＵ１７０は、第６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６センタリング値Ｚｂ０を生成し、その生成した第６センタリング値Ｚｂ０を用いて、第６生体電気インピーダンスＺｂの測定値の第６センタリング値Ｚｂ０に対する相対値である第６相対値ΔＺｂを算出する（ステップＴ７０）。
ここで、前述したように、腹式呼吸の呼気における第６生体電気インピーダンスＺｂの変化は、第５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５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６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６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６センタリング値Ｚｂ０）を精度良く求めることはできない。
そこで、本実施形態では、図４４に示すように、第５生体電気インピーダンスＺａの測定値と、第５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６生体電気インピーダンスＺｂの測定値に基づいて第６センタリング値Ｚｂ０を生成している。これにより、第６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４４は、第６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４５を参照しながら、ステップＴ７０でＣＰＵ１７０が実行する第６相対値算出処理の具体的な内容を説明する。
図４５は、第６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４５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５相対値ΔＺａのうち最小の値を抽出する（ステップＴ７１）。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５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。
ステップＴ７１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Ｔ７１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Ｔ７２）。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。
ステップＴ７２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Ｔ７４へ進む。ステップＴ７２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５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Ｔ７３）。ステップＴ７３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Ｔ７４へ進む。ステップＴ７３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Ｔ７４へ進む。
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Ｔ７４）。ステップＴ７４の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、第６センタリング値Ｚｂ０を抽出する（ステップＴ７５）。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６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６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６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６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Ｔ７４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６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６センタリング値Ｚｂ０（ｎ）として採用する（Ｚｂ０（ｎ−１）→Ｚｂ０（ｎ））。
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６相対値ΔＺｂ（ｎ）を算出する（ステップＴ７６）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、第６生体電気インピーダンスの測定値Ｚｂ（ｎ）と、第６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６相対値ΔＺｂ（ｎ）として採用するという具合である。以上で、図３８のステップＴ７０における第６相対値算出処理が終了する。
例えば被験者の呼吸が腹式呼吸であって、第５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５相対値ΔＺａおよび第６相対値ΔＺｂの経時的変化を示す波形は、図４６のようになる。第５相対値ΔＺａの経時的変化を示す波形は、第５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５センタリング値Ｚａ０をゼロ基準とするものであり、第６相対値ΔＺｂの経時的変化を示す波形は、第６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６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５相対値ΔＺａおよび第６相対値ΔＺｂの各々の波形と、呼気における第５相対値ΔＺａおよび第６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５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５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５相対値ΔＺａおよび第６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。
再び図３８に戻って説明を続ける。図３８に示すように、ステップＴ７０の第６相対値算出処理が終了すると、ＣＰＵ１７０は、第５相対値ΔＺａ（ｎ）および第６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Ｔ８０）。以下、図４７および図４８を参照しながら、ステップＴ８０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４７および図４８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４７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５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Ｔ８１）。
ステップＴ８１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Ｔ８２）。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５相対値ΔＺａ（ｎ）および第６相対値ΔＺｂ（ｎ）に対応するΔＲｉｂ／ΔＡｂ（ｎ）を求める。一方、ステップＴ８１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Ｔ８１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。
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Ｔ８３）。ステップＴ８３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Ｔ８４へ進む。ステップＴ８３の結果が肯定の場合、ＣＰＵ１７０は、そのままステップＴ８４へ進む。
ステップＴ８４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Ｔ８４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Ｔ８５（図４８参照）へ進む。一方、ステップＴ８４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Ｔ８５へ進む。
図４８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４８に示すように、ステップＴ８５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５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Ｔ８５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。
一方、ステップＴ８５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。
続いて、図４８に示すように、ＣＰＵ１７０は、第５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Ｔ８６）。ステップＴ８６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Ｔ８７へ進む。一方、ステップＴ８６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Ｔ８７へ進む。
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Ｔ８７）。ステップＴ８７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Ｔ８７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。
被験者の呼吸が腹式呼吸であって、第５相対値ΔＺａおよび第６相対値ΔＺｂが図４６のように変化する場合、上述のΔＲｉｂ／ΔＡｂの平均値（[ΣΔＲｉｂ／ΔＡｂ]／Ｎｉ）は、図３５に示したように変化する。図３５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。
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５相対値ΔＺａおよび第６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。
＜Ｄ−４：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４９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４９に示す第７バーグラフBG7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４９に示す第８バーグラフBG8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。
呼吸レベル表示処理の具体的な説明に先立って、図５０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５０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。
図５０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Ｔ５０１）、ステップＴ５０１の結果が肯定である場合は次のステップＴ５０２へ進む。ステップＴ５０２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５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）。
ステップＴ５０２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Ｔ５０３）。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５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Ｔ５０２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Ｔ５０４）。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５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。
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Ｔ５０５）。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Ｔ５０５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Ｔ５０５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５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Ｔ５０６）。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。
ステップＴ５０６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（両肺の換気能力を示す両肺呼吸レベル）として抽出する（ステップＴ５０７）。その後、ＣＰＵ１７０は、吸気フラッグ設定処理を実行する（ステップＴ５０８）。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Ｔ５０９）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ５０３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。
一方、ステップＴ５０６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Ｔ５１０）。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Ｔ５１１）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ５０４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。
次に、図５１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５１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５１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Ｔ６０１）。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Ｔ６０１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６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６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。
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ６０１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７バーグラフBG7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Ｔ６０２）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ６０１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。
図５２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５２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。
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Ｔ６０１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４９参照）。
図５２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５２参照）。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５２参照）。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５２参照）。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５２参照）。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。
再び図５１に戻って説明を続ける。図５１に示すように、ステップＴ６０２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Ｔ６０３）。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）。
図５１に示すように、ステップＴ６０３の後、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ６０２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Ｔ６０４）。より具体的には、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ６０２で決定した第１表示段階数と、ステップＴ６０３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４９のように、胸式呼吸の大きさを示す第７バーグラフのBG7の表示段階数は「２」、腹式呼吸の大きさを示す第７バーグラフBG7の表示段階数は「４」になるように設定される。
図５１に示すように、ステップＴ６０４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Ｔ６０５）。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７バーグラフBG7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７バーグラフBG7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Ｔ６０４で説明したように、ここでは、胸式呼吸の大きさを示す第７バーグラフBG2の表示段階数は「２」、腹式呼吸の大きさを示す第７バーグラフBG2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。
この場合は、腹式呼吸の大きさを示す第７バーグラフBG7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７バーグラフBG7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７バーグラフBG7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。
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７バーグラフBG7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７バーグラフBG7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。
ステップＴ６０５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７バーグラフBG7で表示する一方、被験者の腹式レベルを第８バーグラフBG8で表示する（ステップＴ６０６）。図４９に示すように、ＣＰＵ１７０は、着色表示すべき第７バーグラフBG7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。
また、図４９に示すように、第８バーグラフBG8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Ｔ６０３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４９に示すように、ＣＰＵ１７０は、第８バーグラフBG8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。
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。
＜Ｅ：第５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。
第４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。
図５３は、体幹上部の第５生体電気インピーダンスＺａと体幹中部の第６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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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６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。
このようにドローイン呼吸の場合と胸式呼吸の場合では第６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４実施形態で説明した呼吸解析処理（図３８）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６生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベル（第６センタリング値Ｚｂ０）が、胸式呼吸の場合における第６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。
但し、胸式呼吸の場合における第６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６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。
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６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６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６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６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６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。
図５４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４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３８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５生体電気インピーダンスＺａの測定（ステップＴ２０）と、第６生体電気インピーダンスＺｂの測定（ステップＴ３０）と、スムージング処理（ステップＴ４０）と、第５センタリング処理（ステップＴ５０）と、第５相対値算出処理（ステップＴ６０）と、第６相対値算出処理（ステップＴ７０）と、ΔRib／ΔAb推定演算処理（ステップＴ８０）を実行する。
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Ｔ８０）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Ｔ７０１）。ステップＴ７０１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Ｔ７０２）。
一方、ステップＴ７０１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６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Ｔ７０３）。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３７のステップＴ１）や、事前に測定した体重（図３７のステップＴ２）を用いた演算によって補正してもよい。
この後、ＣＰＵ１７０は、第６相対値算出処理（ステップＴ７０）において第６相対値ΔＺｂを算出する過程で生成された第６センタリング値Ｚｂ０が、胸式呼吸の場合における第６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Ｔ７０４）。なお、ステップＴ７０４で使用する第６センタリング値Ｚｂ０は、例えば、直前の１呼吸における第６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６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Ｔ７０４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Ｔ７０５）。また、ステップＴ７０４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Ｔ７０６）。
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。
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６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６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６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６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６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Ｔ７０４では、第６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。
また、第４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４９に示した第７バーグラフBG7や第８バーグラフBG8が表示される。よって、被験者は、第７バーグラフBG7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。
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５３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６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５生体電気インピーダンスＺａの振幅基準レベルを示す第５センタリング値Ｚａ０と、体幹中部の第６生体電気インピーダンスＺｂの振幅基準レベルを示す第６センタリング値Ｚｂ０とを監視し、第６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。
［方法２］図５３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５生体電気インピーダンスＺａの振幅値（最大値−最小値）と、第６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５生体電気インピーダンスＺａの振幅値と、第６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６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５生体電気インピーダンスＺａ用と第６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。
［方法３］ドローイン呼吸の場合、第５生体電気インピーダンスＺａの測定波形と第６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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５生体電気インピーダンスＺａの測定波形と、第６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６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。
＜Ｆ：第６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５生体電気インピーダンスＺａの波形と第６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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５５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。
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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５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６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５６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。
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。
ここでは、図５５および図５６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５７および図５８に示すように、複数回の呼吸の各々のデータ（第５生体電気インピーダンスＺａ，第６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５７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５８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５相対値ΔＺａの波形と第６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。
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。
＜Ｆ−１：リサージュ図形の表示＞
図５９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Ｔ８０１〜Ｔ８０４までの処理は、第４実施形態で説明した呼吸解析処理（図３８）のステップＴ１０〜Ｔ４０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Ｔ８０１：ＹＥＳ）、生体電気インピーダンス測定部２００を制御して第５生体電気インピーダンスＺａと第６生体電気インピーダンスＺｂを測定する（ステップＴ８０２，Ｔ８０３）。また、ＣＰＵ１７０は、第５生体電気インピーダンスＺａの測定値と第６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Ｔ８０４）。
この後、ＣＰＵ１７０は、例えば、Ｘ軸を第６生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第５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Ｔ８０５）。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６生体電気インピーダンスＺｂの測定値（Ｘ座標値）と第５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Ｔ８０６）。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Ｔ８０５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。
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５５や図５７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５６や図５８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６０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。
図５５や図５７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。
一方、図５６や図５８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５６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５６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。
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５６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５６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。
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。
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。
また、被験者の呼吸がドローイン呼吸の場合、第５実施形態において図５３を用いて説明したように、吸気では第５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５生体電気インピーダンスＺａおよび第６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５３に示したように第６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６８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６生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向（図６８ではＸ軸方向）に軌跡の位置がずれる。
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。
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、被験者は呼吸を訓練しながら、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。したがって、呼吸を効率よく訓練することが可能になる。
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。
また、生体測定装置１は、第５生体電気インピーダンスＺａと第６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４実施形態で説明した呼吸解析処理（図３８）のうち、第５センタリング処理（ステップＴ５０）、第５相対値算出処理（ステップＴ６０）、第６相対値算出処理（ステップＴ７０）、ΔRib／ΔAb推定演算処理（ステップＴ８０）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。
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。
また、図５５〜図５８および図６０には、Ｘ軸を第６生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第５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６１は、Ｘ軸を第５生体電気インピーダンスＺａとし、Ｙ軸を第６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６２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７３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５生体電気インピーダンスＺａとし、他方の軸を第６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。
＜Ｆ−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、体幹上部右側の第１生体電気インピーダンスＺaRと、体幹中部右側の第３生体電気インピーダンスＺbR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、体幹上部左側の第２生体電気インピーダンスＺaLと、体幹中部左側の第４生体電気インピーダンスＺbL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、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ＺbRと、第４生体電気インピーダンスＺbLの４つを測定する必要がある。
このため右肺用と左肺用の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５９）のステップＴ８０２，Ｔ８０３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ＺbRと、第４生体電気インピーダンスＺbLを測定する。
次に、ＣＰＵ１７０は、ステップＴ８０４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ＺbRの測定値と、第４生体電気インピーダンスＺbL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Ｔ８０５において、例えば、Ｘ軸を第３生体電気インピーダンスＺbR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４生体電気インピーダンスＺbL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Ｔ８０６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。
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。
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６３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。
また、図６４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ＺbR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４生体電気インピーダンスＺbL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。
なお、ＣＰＵ１７０は、バーの色を呼気相と吸気相で変えてもよい。図２４に示した第１生体電気インピーダンスＺaRの測定波形において、第１センタリング値ＺaR０よりも上側の部分は吸気相、第１センタリング値ＺaR０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ＺaR０の平均値が図６４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。
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。
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６４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６５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。
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ＺbR（または第４生体電気インピーダンスＺbL）とするリサージュ図形であればよい。また、図６３〜図６５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ＺbR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。
＜Ｆ−３：表示位置のセンタリング＞
第４実施形態で説明した第５センタリング値Ｚａ０や第６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６生体電気インピーダンスＺｂとし、Ｙ軸を第５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。
まず、ＣＰＵ１７０は、図５９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Ｔ８０４）を終えた後、第４実施形態で説明した呼吸解析処理（図３８）のステップＴ５０〜ステップＴ７０までの処理を行い、第５センタリング値Ｚａ０と第６センタリング値Ｚｂ０を抽出する。なお、図４４からも明らかとなるように、第５センタリング値Ｚａ０は、第５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６センタリング値Ｚｂ０は、第６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。
また、ＣＰＵ１７０は、リサージュ図形表示処理のステップＴ８０５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６６に示すように、第５センタリング値Ｚａ０と第６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。
なお、第５センタリング値Ｚａ０や第６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５センタリング値Ｚａ０の平均値と第６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５センタリング値Ｚａ０の平均値と第６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。
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５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６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。
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。
このようにすれば、例えば図６７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。
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６８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６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。
つまり、例えば、第５センタリング値Ｚａ０と第６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５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６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。
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。
このように第６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。
なお、体幹中部の第６生体電気インピーダンスＺｂは、体幹上部の第５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ティ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６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。
また、Ｘ軸を第５生体電気インピーダンスＺａとし、Ｙ軸を第６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６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５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６６や図６７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、体幹上部の第５生体電気インピーダンスＺａは、体幹中部の第６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ティ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６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５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６生体電気インピーダンスＺｂを割り当てた軸方向と、第５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。
＜Ｆ−４：軌跡表示処理＞
図５７や図５８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。
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６９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５生体電気インピーダンスＺａや第６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。
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６９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６９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。
＜Ｆ−５：アシスト表示＞
図７０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。
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。
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５生体電気インピーダンスＺａの測定値と第６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。
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。
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７１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７１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。
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７０や図７１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。
＜Ｆ−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７２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５生体電気インピーダンスＺａの測定値と第６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。
図７２に示すように、Ｘ軸を第６生体電気インピーダンスＺｂ、Ｙ軸を第５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。
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３７のステップＴ１）や、事前に測定した体重（図３７のステップＴ２）などを用いた演算によって補正してもよい。
また、図７３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７４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。
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。
＜Ｆ−７：呼吸深度グラフの時間軸圧縮表示＞
ＣＰＵ１７０は、第４実施形態で説明した呼吸深度抽出処理（図５０）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５生体電気インピーダンスＺａの測定値と第６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４実施形態で説明した呼吸深度の正規化処理（図５１：ステップＴ６０１）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７５（Ａ）のようになる。
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。
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７５（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７５（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。
なお、以上説明した第６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４実施形態で説明した呼吸解析処理（図３８）のステップＴ１０〜ステップＴ７０までの処理を行って第５相対値ΔＺａと第６相対値ΔＺｂを算出し、第５相対値ΔＺａと第６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５相対値ΔＺａとし、他方の軸を第６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。
また、本実施形態と第１〜第５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、右肺の換気能力を示す右肺呼吸レベル（第１の右肺呼吸レベルBR1や第２の右肺呼吸レベルBR2）と、左肺の換気能力を示す左肺吸レベル（第１の左肺呼吸レベルBL1や第２の左肺呼吸レベルBL2）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図３６に示したバーグラフBG5，BG6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４９に示したバーグラフBG7，BG8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。
＜Ｇ：変形例＞
本発明は上述した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の２以上の変形例を組み合わせることもできる。
（１）変形例１
第１〜第３実施形態では、ＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第１相対値ΔＺaRのピーク値ΔＺaR（MAX）とボトム値ΔＺaR（MIN）との絶対値の和を、第１の右肺呼吸レベルBR1として抽出しているが、これに限らず、例えばＣＰＵ１７０は、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸の吸気における第１相対値ΔＺaRの平均値と呼気における第１相対値ΔＺaRの平均値との絶対値の和を、第１の右肺呼吸レベルBR1として抽出する態様であってもよい。第１の左肺呼吸レベルBL1、第２の右肺呼吸レベルBR2および第２の左肺呼吸レベルBL2についても同様である。
（２）変形例２
また、例えばＣＰＵ１７０が、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第１の右肺呼吸レベルBR1と第１の左肺呼吸レベルBL1との差分を求め、その結果を表示する態様であってもよい。同様に、ＣＰＵ１７０が、被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における第２の右肺呼吸レベルBR2と第２の左肺呼吸レベルBL2との差分を求め、その結果を表示する態様であってもよい。
（３）変形例３
第１実施形態では、ＣＰＵ１７０は、第１の右肺呼吸レベルBR1を第１バーグラフBG1で表示し、第１の左肺呼吸レベルBL1を第２バーグラフBG2で表示しているが（図２１参照）、これに限らず、例えば図７６に示すように、ＣＰＵ１７０は、第１の右肺呼吸レベルBR1および第１の左肺呼吸レベルBL1をひとつのバーグラフBG0で表示する態様であってもよい。この態様では、表示すべきバーグラフBG0の段階数のうち右肺側の段階数は、第１の右肺呼吸レベルBR1の大きさに応じて決定される一方、左肺側の段階数は、第１の左肺呼吸レベルBL1の大きさに応じて決定されるという具合である。同様に、第２の右肺呼吸レベルBR2および第２の左肺呼吸レベルBL2が、ひとつのバーグラフで表示される態様であってもよい。
（４）変形例４
上述の第３相対値算出処理（図２２および図３１のステップＳ８００）では、第１ゼロクロスタイミングにおける第３生体電気インピーダンスＺbRの測定値に基づいて第３センタリング値ＺbR０を求めているが、これに限らず、例えば第１センタリング値ＺaR０または第２センタリング値ＺaL０の生成方法と同様に、所定数のサンプリングタイミングの各々における第３生体電気インピーダンスＺbRの測定値を用いた移動平均処理結果に基づいて、第３センタリング値ＺbR０を求める態様であってもよい。つまり、第１生体電気インピーダンスＺaRとは関連させずに、独立して第３センタリング値ＺbR０を求める態様であってもよい。第４センタリング値ＺbL０の生成方法についても同様である。
（５）変形例５
第４実施形態において、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ができる。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７７に示す第９バーグラフBG9の形で表示部１６０に表示する態様であってもよい。図７７に示すように、第９バーグラフBG9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。
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。
例えば、被験者に対し、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９バーグラフBG9の表示は図７８のように変化する。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９バーグラフBG9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。この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。
（６）変形例６
第４実施形態において、ＣＰＵ１７０は、図７９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。
（７）変形例７
第１実施形態において、ＣＰＵ１７０は、図２１に示したバーグラフBG1，BG2と同様のバーグラフを使用して、被験者の呼吸を指導するためのアシスト表示を行うことができる。例えば、呼吸を訓練するための訓練メニューとして、小程度の大きさの呼吸を１回行った後、中程度の大きさの呼吸を１回行うことが定められている場合、ＣＰＵ１７０は、目標とする呼吸の大きさを示すバーグラフとして、小程度の大きさの呼吸に対応する右肺用のバーグラフBG1’と左肺用のバーグラフBG2’を生成して表示部１６０に表示し、被験者が最初の１呼吸を終えて次の１呼吸を行う前に、中程度の大きさの呼吸に対応する右肺用のバーグラフBG1’と左肺用のバーグラフBG2’を生成して表示部１６０に表示する。なお、目標とする呼吸の大きさを示すバーグラフBG1’，BG2’の表示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。また、２つのバーグラフBG1’，BG2’のうちいずれか一方のみを表示してもよい。例えば、右肺について呼吸の訓練を行う場合であれば、右肺用のバーグラフBG1’のみを表示すればよい。また、被験者の呼吸の大きさを示すバーグラフBG1，BG2と、目標とする呼吸の大きさを示すバーグラフBG1’，BG2’の両方を表示し、被験者が自分の呼吸の大きさと目標とする呼吸の大きさを見比べながら呼吸の訓練を行えるようにしてもよい。また、図２７に示したバーグラフBG1〜BG4や図３６に示したバーグラフBG5，BG6についても、同様のバーグラフを使用して被験者の呼吸を指導するためのアシスト表示を行うことができる。
また、図８０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。なお、左右の肺で換気能力に差がある場合は、同図に示すように右肺と左肺で色つき部分の面積が異なる。この肺の模式図は、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、肺の模式図の代わりに、肺の膨張や収縮の様子を示すアニメーションを用いてもよい。
（８）変形例８
第４実施形態で説明した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６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６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。
（９）変形例９
上述した各実施形態では、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、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第１生体電気インピーダンスＺaR〜第６生体電気インピーダンスＺｂを測定してもよい。また、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訓練を行えることが望ましい。したがって、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。
（１０）変形例１０
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８１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。
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。
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６実施形態や変形例（１）〜（９）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。
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。
図８２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８３）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。
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。
また、ＣＰＵ３６０は、例えば、第１実施形態で説明した呼吸検出処理や呼吸レベル表示処理を行い、右肺の上部の換気能力を示す第１バーグラフBG1と、左肺の上部の換気能力を示す第２バーグラフBG2をモニタ４００に表示することができる（図２１）。また、ＣＰＵ３６０は、第２実施形態で説明した呼吸検出処理や呼吸レベル表示処理を行い、第１バーグラフBG1と第２バーグラフBG2に加え、右肺の中下部の換気能力を示す第３バーグラフBG3と、左肺の中下部の換気能力を示す第４バーグラフBG4をモニタ４００に表示することができる（図２７）。また、ＣＰＵ３６０は、第３実施形態で説明した呼吸検出処理や呼吸レベル表示処理を行い、体幹部右側における胸式呼吸と腹式呼吸の各々の大きさを示す第５バーグラフBG5と、体幹部左側における胸式呼吸と腹式呼吸の各々の大きさを示す第６バーグラフBG6をモニタ４００に表示することができる（図３６）。
また、ＣＰＵ３６０は、例えば、第４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４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７バーグラフBG7や、腹式レベルを示す第８バーグラフBG8をモニタ４００に表示することができる（図４９）。また、ＣＰＵ３６０は、第５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６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BG0〜BG9、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６実施形態や変形例（１）〜（９）で説明した各種の処理を行うことが可能である。
図８３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。
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。
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。
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。
また、クリア条件の具体例として、例えば、右肺呼吸レベル（第１の右肺呼吸レベルBR1、第２の右肺呼吸レベルBR2）や左肺吸レベル（第１の左肺呼吸レベルBL1、第２の左肺呼吸レベルBL2）が予め定められた基準値以上であること、片肺ごとの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、両肺による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、両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。
［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。
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。
図８４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Ｔ１２０１）。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〜第３実施形態のうちいずれかで説明した呼吸検出処理や呼吸レベル表示処理、あるいは第４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６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、右肺の換気能力（右肺の上部や中下部の換気能力）、左肺の換気能力（左肺の上部や中下部の換気能力）、片肺ごとの胸式呼吸や腹式呼吸の大きさ、両肺による胸式呼吸や腹式呼吸の大きさ、両肺の換気能力、腹式レベルなどを被験者の呼吸の能力として検出する。
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Ｔ１２０１に示す処理を行ってもよい。また、ステップＴ１２０１では、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を測定して被験者の呼吸の能力を検出してもよいし、第３生体電気インピーダンスＺbRと第４生体電気インピーダンスＺbL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４生体電気インピーダンスＺaR，ＺaL，ＺbR，ＺbLを測定して被験者の呼吸の能力を検出してもよい。また、第５生体電気インピーダンスＺａと第６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。
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Ｔ１２０１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Ｔ１２０２）。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Ｔ１２０３）。例えば、被験者の階級がランク３であった場合、ＣＰＵ３６０は、図８３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。なお、左右の肺で換気能力に差がある場合は、左右の肺ごとに異なる訓練メニューを選択してもよい。
この後、ＣＰＵ３６０は、ステップＴ１２０３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Ｔ１２０４）。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などを行う。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。
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Ｔ１２０５）。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８３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。
例えば、条件Ｃが「右肺の換気能力と左肺の換気能力がともに予め定められた基準値以上」であった場合、ＣＰＵ３６０は、第１〜第３実施形態のうちいずれかで説明した呼吸検出処理や呼吸レベル表示処理を行い、右肺の換気能力と左肺の換気能力がともに基準値以上であるか否かを判定する。また、条件Ｃが「両肺による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４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「ドローイン呼吸ができること」であった場合、ＣＰＵ３６０は、第５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。
ステップＴ１２０５の結果が否定である場合は、ステップＴ１２０４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Ｔ１２０５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Ｔ１２０６）、ステップＴ１２０３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Ｔ１２０６において被験者の階級をランク４に変更してステップＴ１２０３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。
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Ｔ１２０３から処理を開始する。
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、体幹部の生体電気インピーダンスの測定結果に基づいて被験者の呼吸の能力を検出することができるので、呼吸の訓練時に、呼吸センサを口にくわえたり鼻の下に取り付けたりする必要がないことに加え、口と鼻のいずれを使って呼吸を行ってもよい。このため呼吸の訓練を行い易くすることができる。また、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。
なお、第１〜第６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８４）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８３）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。
（１１）変形例１１
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体幹部の生体電気インピーダンス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。
（１２）変形例１２
本発明は、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。
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
ＺaR 第１生体電気インピーダンス（体幹上部右側）
ＺaL 第２生体電気インピーダンス（体幹上部左側）
ＺbR 第３生体電気インピーダンス（体幹中部右側）
ＺbL 第４生体電気インピーダンス（体幹中部左側）
Ｚａ 第５生体電気インピーダンス（体幹上部）
Ｚｂ 第６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

Claims (36)

  1. 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、
    被験者の体幹部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と、
    前記生体電気インピーダンス測定部の測定結果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、を備える、
    ことを特徴とする呼吸訓練装置。
  2. 前記生体電気インピーダンス測定部は、
    前記被験者の右肺を含む部位と、左肺を含む部位とについて生体電気インピーダンスを測定し、
    前記呼吸能力検出部は、
    前記被験者の呼吸の能力として、前記右肺を含む部位の生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記右肺の換気能力を示す右肺呼吸レベルを求める一方、前記左肺を含む部位の生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記左肺の換気能力を示す左肺呼吸レベルを求める、
    ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸訓練装置。
  3. 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を測定し、
    前記呼吸能力検出部は、
    前記被験者の呼吸の能力として、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右肺の上部の換気能力を示す第１の右肺呼吸レベルを求める一方、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左肺の上部の換気能力を示す第１の左肺呼吸レベルを求める、
    ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸訓練装置。
  4. 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第１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、
    前記呼吸能力検出部は、前記第１相対値に基づいて前記第１の右肺呼吸レベルを求める一方、前記第２相対値に基づいて前記第１の左肺呼吸レベルを求める、
    ことを特徴とする請求項３に記載の呼吸訓練装置。
  5. 前記呼吸能力検出部は、前記被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における前記第１相対値の最大値と最小値との絶対値の和を前記第１の右肺呼吸レベルとして算出する一方、当該１呼吸における前記第２相対値の最大値と最小値との絶対値の和を前記第１の左肺呼吸レベルとして算出する、
    ことを特徴とする請求項４に記載の呼吸訓練装置。
  6. 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、
    前記第１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、前記各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４または請求項５に記載の呼吸訓練装置。
  7. 前記第１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一方、前記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２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２センタリング値を生成する、
    ことを特徴とする請求項６に記載の呼吸訓練装置。
  8. 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７に記載の呼吸訓練装置。
  9. 前記生体電気インピーダンス測定部は、
    前記サンプリングタイミングに到達するたびに、前記被験者の右肺の中下部および腹部を含む体幹中部右側の第３生体電気インピーダンスと、前記被験者の左肺の中下部および腹部を含む体幹中部左側の第４生体電気インピーダンスとを測定し、
    前記第３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３センタリング値、および前記第４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４センタリング値を生成する第２センタリング値生成部と、
    前記第３生体電気インピーダンスの測定値の前記第３センタリング値に対する相対値である第３相対値を求める第３相対値算出部と、
    前記第４生体電気インピーダンスの測定値の前記第４センタリング値に対する相対値である第４相対値を求める第４相対値算出部と、
    前記第１生体電気インピーダンスの測定値と前記第１センタリング値とが等しくなる第１ゼロクロスタイミング、および前記第２生体電気インピーダンスの測定値と前記第２センタリング値とが等しくなる第２ゼロクロスタイミングを抽出する第１ゼロクロスタイミング抽出部と、をさらに備え、
    前記第２センタリング値生成部は、
    前記第１ゼロクロスタイミングにおける前記第３生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記第３センタリング値を生成する一方、前記第２ゼロクロスタイミングにおける前記第４生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記第４センタリング値を生成し、
    前記呼吸能力検出部は、
    前記第３相対値に基づいて前記右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルを求める一方、前記第４相対値に基づいて前記左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルを求める、
    ことを特徴とする請求項６から請求項８の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  10. 前記第２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第１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第１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３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３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前記第１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３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３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９に記載の呼吸訓練装置。
  11. 前記第２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第２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第２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４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４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前記第２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４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４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９または請求項１０に記載の呼吸訓練装置。
  12. 前記呼吸能力検出部は、前記被験者の１呼吸ごとに、当該１呼吸における前記第３相対値の最大値と最小値との絶対値の和を前記第２の右肺呼吸レベルとして算出する一方、当該１呼吸における前記第４相対値の最大値と最小値との絶対値の和を前記第２の左肺呼吸レベルとして算出する、
    ことを特徴とする請求項９から請求項１１の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  13. 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中下部および腹部を含む体幹中部右側の第３生体電気インピーダンスと、前記被験者の左肺の中下部および腹部を含む体幹中部左側の第４生体電気インピーダンスとを測定し、
    前記呼吸能力検出部は、
    前記被験者の呼吸の能力として、前記第３生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記右肺の中下部の換気能力を示す第２の右肺呼吸レベルを求める一方、前記第４生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記左肺の中下部の換気能力を示す第２の左肺呼吸レベルを求める、
    ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸訓練装置。
  14. 前記生体電気インピーダンス測定部は、
    前記被験者の肺の上部を含み腹部を含まない体幹上部の第５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６生体電気インピーダンスとを測定し、
    前記呼吸能力検出部は、
    前記被験者の呼吸の能力として、前記生体電気インピーダンス測定部の測定結果に基づいて、呼吸の種別と当該呼吸の大きさとを求める、
    ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸訓練装置。
  15. 前記第５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５センタリング値、および前記第６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６センタリング値を生成する第３センタリング値生成部と、
    前記第５生体電気インピーダンスの測定値の前記第５センタリング値に対する相対値である第５相対値を求める第５相対値算出部と、
    前記第６生体電気インピーダンスの測定値の前記第６センタリング値に対する相対値である第６相対値を求める第６相対値算出部と、をさらに備え、
    前記呼吸能力検出部は、前記第５相対値と前記第６相対値とに基づいて呼吸の種別と当該呼吸の大きさとを求める、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の呼吸訓練装置。
  16. 前記第５生体電気インピーダンスの測定値と、前記第５センタリング値とが等しくなる第３ゼロクロスタイミングを抽出する第２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５生体電気インピーダンスおよび前記第６生体電気インピーダンスを測定し、
    前記第３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５生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記第５センタリング値を生成する一方、前記第２ゼロクロスタイミング抽出部で抽出された前記第３ゼロクロスタイミングにおける前記第６生体電気インピーダンスの測定値に基づいて前記第６センタリング値を生成する、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の呼吸訓練装置。
  17. 前記第３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５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５センタリング値を生成する、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の呼吸訓練装置。
  18. 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１７に記載の呼吸訓練装置。
  19. 前記第３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第３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第３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６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６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前記第３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６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６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１６から請求項１８の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  20. 互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第５生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第６生体電気インピーダンスとし、前記第５生体電気インピーダンスの測定値および前記第６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１４から請求項１９の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  21. 互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第５生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第６生体電気インピーダンスとし、前記第５生体電気インピーダンスの測定値および前記第６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５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５センタリング値と、前記第６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６センタリング値とを生成する第３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５センタリング値および前記第６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１４に記載の呼吸訓練装置。
  22. 互いに直交する２軸のうち、一方の軸を前記第５生体電気インピーダンス、他方の軸を前記第６生体電気インピーダンスとし、前記第５生体電気インピーダンスの測定値および前記第６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５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５センタリング値と、前記第６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６センタリング値とを生成する第３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５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６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１４に記載の呼吸訓練装置。
  23. 前記第５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６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２０から請求項２２の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  24. 前記第５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６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２０から請求項２２の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  25. 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２０から請求項２４の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  26. 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２０から請求項２４の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  27. 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２０から請求項２６の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  28. 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２０から請求項２７の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  29. 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１５から請求項２８の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  30. 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、前記被験者の右肺の中下部および腹部を含む体幹中部右側の第３生体電気インピーダンスと、前記被験者の左肺の中下部および腹部を含む体幹中部左側の第４生体電気インピーダンスとを測定し、
    前記呼吸能力検出部は、
    前記被験者の呼吸の能力として、前記第１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右肺の換気能力を示す右肺呼吸レベルを求める一方、前記第２生体電気インピーダンスの測定値と前記第４生体電気インピーダンスの測定値とに基づいて前記左肺の換気能力を示す左肺呼吸レベルを求める、
    ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸訓練装置。
  31. 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４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４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３０に記載の呼吸訓練装置。
  32. 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３１に記載の呼吸訓練装置。
  33. 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３１または請求項３２に記載の呼吸訓練装置。
  34. 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３１から請求項３３の何れかに記載の呼吸訓練装置。
  35. 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、
    生体電気インピーダンス測定装置が測定した被験者の体幹部の生体電気インピーダンスを入力する入力部と、
    前記入力部が入力した前記生体電気インピーダンスの測定値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、を備える、
    ことを特徴とする呼吸訓練装置。
  36. 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、
    被験者の体幹部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と、
    前記生体電気インピーダンス測定部の測定結果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、を備える、
    ことを特徴とする呼吸訓練システム。
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