(57)【要約】【課題】  本発明は、脈波信号や心電図信号及び心弾動信号から、呼吸運動における状態変化である呼吸の深さの度合、及び呼気と吸気の区間に区分けされた呼吸信号の成分を即時に抽出する方法を提供することを目的とする。【解決手段】  上記目的を達成するために、本発明の呼吸成分抽出方法は、人の脈波において、隣接する脈拍数の変化成分である差分を算出して呼吸信号を抽出することを特徴としている。【選択図】図３
2018130513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間の逆数に定数６０（秒）を乗算した脈拍数を取得する脈波装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍数値（Ｎ）及び脈拍数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記脈拍数である瞬時脈拍数値（Ｎ−１）、瞬時脈拍数値（Ｎ）、瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時脈拍数値（Ｎ）から前記瞬時脈拍数値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍数差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）から前記瞬時脈拍数値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍数差分算出手段と、
前記時系列に沿って前記脈拍数差分値（Ｎ）を次の前記脈拍数差分値（Ｎ＋１）が算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍数差分値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍数差分値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項２】
生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間の逆数に定数６０（秒）を乗算した脈拍数を取得する脈波装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍数値（Ｎ）及び脈拍数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記脈拍数である瞬時脈拍数値（Ｎ−１）、瞬時脈拍数値（Ｎ）、瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時脈拍数値（Ｎ）から前記瞬時脈拍数値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍数差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）から前記瞬時脈拍数値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍数差分算出手段と、
前記時系列に沿って或る時点での脈拍数差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として前記脈拍数差分積算値（Ｐ）が０以上の条件下で前記脈拍数差分値（Ｎ）が０を超える場合は前記脈拍数差分積算値（Ｐ）に前記脈拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記脈拍数差分積算値（Ｐ）は０を超える正の値である。また途中で前記脈拍数差分値（Ｎ）が０未満の値に変化した場合は先ず初めに前記脈拍数差分積算値（Ｐ）を０にして前記脈拍数差分積算値（Ｐ）に前記脈拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記脈拍数差分積算値（Ｐ）は正の値から０未満の負の値に反転する。その一方で前記脈拍数差分積算値（Ｐ）が０以下の条件下で前記脈拍数差分値（Ｎ）が０未満の場合は前記脈拍数差分積算値（Ｐ）に前記脈拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記脈拍数差分積算値（Ｐ）は０未満の負の値である。また途中で前記脈柏数差分値（Ｎ）が０を超える値に変化した場合は先ず初めに前記脈拍数差分積算値（Ｐ）を０にして前記脈拍数差分積算値（Ｐ）に前記脈拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記脈拍数差分積算値（Ｐ）は負の値から０を超える正の値に反転する脈拍数差分積算手段と、
前記時系列に沿って前記脈拍数差分積算値（Ｐ）を次の脈拍数差分積算値（Ｐ＋１）が前記脈拍数差分値（Ｎ＋１）をもとに前記脈拍数差分積算手段で算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍数差分積算値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍数差分積算値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項３】
生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間の逆数の脈拍周波数を取得する脈波装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍周波数値（Ｎ）及び脈拍周波数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記脈拍周波数である瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）、瞬時脈拍周波数値（Ｎ）、瞬時脈拍周波数値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時脈拍周波数値（Ｎ）から前記瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍周波数差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時脈拍周波数値（Ｎ＋１）から前記瞬時脈拍周波数値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍周波数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍周波数差分算出手段と、
前記時系列に沿って前記脈拍周波数差分値（Ｎ）を次の前記脈拍周波数差分値（Ｎ＋１）が算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍周波数差分値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍周波数差分値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項４】
生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間の逆数の脈拍周波数を取得する脈波装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍周波数値（Ｎ）及び脈拍周波数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記脈拍周波数である瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）、瞬時脈拍周波数値（Ｎ）、瞬時脈拍周波数値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時脈拍周波数値（Ｎ）から前記瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍周波数差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時脈拍周波数値（Ｎ＋１）から前記瞬時脈拍周波数値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍周波数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍周波数差分算出手段と、
前記時系列に沿って或る時点での脈拍周波数差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）が０以上の条件下で前記脈拍周波数差分値（Ｎ）が０を超える場合は前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）に前記脈拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）は０を超える正の値である。また途中で前記脈拍周波数差分値（Ｎ）が０未満の値に変化した場合は先ず初めに前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）を０にして前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）に前記脈拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）は正の値から０未満の負の値に反転する。その一方で前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）が０以下の条件下で前記脈拍周波数差分値（Ｎ）が０未満の場合は前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）に前記脈拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）は０未満の負の値である。また途中で前記脈拍周波数差分値（Ｎ）が０を超える値に変化した場合は先ず初めに前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）を０にして前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）に前記脈拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）は負の値から０を超える正の値に反転する脈拍周波数数差分積算手段と、
前記時系列に沿って前記脈拍周波数差分積算値（Ｐ）を次の脈拍周波数差分積算値（Ｐ＋１）が前記脈拍周波数差分値（Ｎ＋１）をもとに前記脈拍周波数数差分積算手段で算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍周波数差分積算値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍周波数差分積算値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項５】
生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間を取得する脈波装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）及び脈拍間隔時間差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記脈拍間隔時間である瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）から前記瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ＋１）から前記瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍間隔時間差分算出手段と、
前記時系列に沿って前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を次の前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）が算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍間隔時間差分値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍間隔時間差分値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項６】
生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間を取得する脈波装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）及び脈拍間隔時間差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記脈拍間隔時間である瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）から前記瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ＋１）から前記瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍間隔時間差分算出手段と、
前記時系列に沿って或る時点での脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）が０以上の条件下で前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ）が０を超える場合は前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は０を超える正の値である。また途中で前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ）が０未満の値に変化した場合は先ず初めに前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）を０にして前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は正の値から０未満の負の値に反転する。その一方で前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）が０以下の条件下で前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ）が０未満の場合は前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は０未満の負の値である。また途中で前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ）が０を超える値に変化した場合は先ず初めに前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）を０にして前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は負の値から０を超える正の値に反転する脈拍間隔時間差分積算手段と、
前記時系列に沿って前記脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）を次の脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ＋１）が前記脈拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）をもとに前記脈拍間隔時間差分積算手段で算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍間隔時間差分積算値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍間隔時間差分積算値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項７】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、更に前記脈拍時呼吸信号の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は前記生体の呼吸運動における吸気時での状態変化に応じて増減変化する吸気状態期間に区分けすること及び前記脈拍時呼吸信号の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は前記生体の呼吸運動における呼気時での状態変化又は呼気時から休止時までの状態変化のいずれか一方に応じて増減変化する呼気状態期間に区分けする脈拍呼吸信号吸気呼気区分第１手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項８】
請求項５から請求項６までのいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、更に前記脈拍時呼吸信号の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は前記生体の呼吸運動における呼気時での状態変化又は呼気時から休止時までの状態変化のいずれか一方に応じて増減変化する呼気状態期間に区分けすること及び前記脈拍時呼吸信号の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は前記生体の呼吸運動における吸気時での状態変化に応じて増減変化する吸気状態期間に区分けする脈拍呼吸信号吸気呼気区分第２手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項９】
生体の心電位を時系列に沿って数値化処理された心電信号から隣接する心拍に起因した心拍成分の心拍間隔時間の逆数に定数６０（秒）を乗算した心拍数を取得する心電計装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時心拍数値（Ｎ）及び心拍数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記心拍数である瞬時心拍数値（Ｎ−１）、瞬時心拍数値（Ｎ）、瞬時心拍数値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時心拍数値（Ｎ）から前記瞬時心拍数値（Ｎ−１）を減算して差分値である心拍数差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時心拍数値（Ｎ＋１）から前記瞬時心拍数値（Ｎ）を減算して差分値である心拍数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する心拍数差分算出手段と、
前記時系列に沿って前記心拍数差分値（Ｎ）を次の前記心拍数差分値（Ｎ＋１）が算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる心拍数差分値を心拍時呼吸信号として逐次に生成する心拍数差分値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１０】
生体の心電位を時系列に沿って数値化処理された心電信号から隣接する心拍に起因した心拍成分の心拍間隔時間の逆数に定数６０（秒）を乗算した心拍数を取得する心電計装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時心拍数値（Ｎ）及び心拍数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記心拍数である瞬時心拍数値（Ｎ−１）、瞬時心拍数値（Ｎ）、瞬時心拍数値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時心拍数値（Ｎ）から前記瞬時心拍数値（Ｎ−１）を減算して差分値である心拍数差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時心拍数値（Ｎ＋１）から前記瞬時心拍数値（Ｎ）を減算して差分値である心拍数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する心拍数差分算出手段と、
前記時系列に沿って或る時点での心拍数差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として前記心拍数差分積算値（Ｐ）が０以上の条件下で前記心拍数差分値（Ｎ）が０を超える場合は前記心拍数差分積算値（Ｐ）に前記心拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記心拍数差分積算値（Ｐ）は０を超える正の値である。また途中で前記心拍数差分値（Ｎ）が０未満の値に変化した場合は先ず初めに前記心拍数差分積算値（Ｐ）を０にして前記心拍数差分積算値（Ｐ）に前記心拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記心拍数差分積算値（Ｐ）は正の値から０未満の負の値に反転する。その一方で前記心拍数差分積算値（Ｐ）が０以下の条件下で前記心拍数差分値（Ｎ）が０未満の場合は、前記心拍数差分積算値（Ｐ）に前記心拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記心拍数差分積算値（Ｐ）は０未満の負の値である。また途中で前記心拍数差分値（Ｎ）が０を超える値に変化した場合は先ず初めに前記心拍数差分積算値（Ｐ）を０にして前記心拍数差分積算値（Ｐ）に前記心拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記心拍数差分積算値（Ｐ）は負の値から０を超える正の値に反転する心拍数差分積算手段と、
前記時系列に沿って前記心拍数差分積算値（Ｐ）を次の心拍数差分積算値（Ｐ＋１）が前記心拍数差分値（Ｎ＋１）をもとに前記心拍数差分積算手段で算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる心拍数差分積算値を心拍時呼吸信号として逐次に生成する心拍数差分積算値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１１】
生体の心電位を時系列に沿って数値化処理された心電信号から隣接する心拍に起因した心拍成分の心拍間隔時間の逆数の心拍周波数を取得する心電計装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時心拍周波数値（Ｎ）及び心拍周波数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記心拍周波数である瞬時心拍周波数値（Ｎ−１）、瞬時心拍周波数値（Ｎ）、瞬時心拍周波数値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時心拍周波数値（Ｎ）から前記瞬時心拍周波数値（Ｎ−１）を減算して差分値である心拍周波数差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時心拍周波数値（Ｎ＋１）から前記瞬時心拍周波数値（Ｎ）を減算して差分値である心拍周波数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する心拍周波数差分算出手段と、
前記時系列に沿って前記心拍周波数差分値（Ｎ）を次の前記心拍周波数差分値（Ｎ＋１）が算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる心拍周波数差分値を心拍時呼吸信号として逐次に生成する心拍周波数差分値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１２】
生体の心電位を時系列に沿って数値化処理された心電信号から隣接する心拍に起因した心拍成分の心拍間隔時間の逆数の心拍周波数を取得する心電計装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時心拍周波数値（Ｎ）及び心拍周波数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記心拍周波数である瞬時心拍周波数値（Ｎ−１）、瞬時心拍周波数値（Ｎ）、瞬時心拍周波数値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時心拍周波数値（Ｎ）から前記瞬時心拍周波数値（Ｎ−１）を減算して差分値である心拍周波数差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時心拍周波数値（Ｎ＋１）から前記瞬時心拍周波数値（Ｎ）を減算して差分値である心拍周波数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する心拍周波数差分算出手段と、
前記時系列に沿って或る時点での心拍周波数差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）が０以上の条件下で前記心拍周波数差分値（Ｎ）が０を超える場合は前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）に前記心拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）は０を超える正の値である。また途中で前記心拍周波数差分値（Ｎ）が０未満の値に変化した場合は先ず初めに前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）を０にして前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）に前記心拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）は正の値から０未満の負の値に反転する。その一方で前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）が０以下の条件下で前記心拍周波数差分値（Ｎ）が０未満の場合は前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）に前記心拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）は０未満の負の値である。また途中で前記心拍周波数差分値（Ｎ）が０を超える値に変化した場合は先ず初めに前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）を０にして前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）に前記心拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）は負の値から０を超える正の値に反転する心拍周波数数差分積算手段と、
前記時系列に沿って前記心拍周波数差分積算値（Ｐ）を次の心拍周波数差分積算値（Ｐ＋１）が前記心拍周波数差分値（Ｎ＋１）をもとに前記心拍周波数数差分積算手段で算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる心拍周波数差分積算値を心拍時呼吸信号として逐次に生成する心拍周波数差分積算値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１３】
生体の心電位を時系列に沿って数値化処理された心電信号から隣接する心拍に起因した心拍成分の心拍間隔時間を取得する心電計装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時心拍間隔時間値（Ｎ）及び心拍間隔時間差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記心拍間隔時間である瞬時心拍間隔時間値（Ｎ−１）、瞬時心拍間隔時間値（Ｎ）、瞬時心拍間隔時間値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時心拍間隔時間値（Ｎ）から前記瞬時心拍間隔時間値（Ｎ−１）を減算して差分値である心拍間隔時間差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時心拍間隔時間値（Ｎ＋１）から前記瞬時心拍間隔時間値（Ｎ）を減算して差分値である心拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する心拍間隔時間差分算出手段と、
前記時系列に沿って前記心拍間隔時間差分値（Ｎ）を次の前記心拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）が算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる心拍間隔時間差分値を心拍時呼吸信号として逐次に生成する心拍間隔時間差分値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１４】
生体の心電位を時系列に沿って数値化処理された心電信号から隣接する心拍に起因した心拍成分の心拍間隔時間を取得する心電計装置にあって、前記時系列に沿って或る時点での瞬時心拍間隔時間値（Ｎ）及び心拍間隔時間差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した前記心拍間隔時間である瞬時心拍間隔時間値（Ｎ−１）、瞬時心拍間隔時間値（Ｎ）、瞬時心拍間隔時間値（Ｎ＋１）をもとに前記瞬時心拍間隔時間値（Ｎ）から前記瞬時心拍間隔時間値（Ｎ−１）を減算して差分値である心拍間隔時間差分値（Ｎ）を算出する。続いて前記瞬時心拍間隔時間値（Ｎ＋１）から前記瞬時心拍間隔時間値（Ｎ）を減算して差分値である心拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する心拍間隔時間差分算出手段と、
前記時系列に沿って或る時点での心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）が０以上の条件下で前記心拍間隔時間差分値（Ｎ）が０を超える場合は前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に前記心拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は０を超える正の値である。また途中で前記心拍間隔時間差分値（Ｎ）が０未満の値に変化した場合は先ず初めに前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）を０にして前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に前記心拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は正の値から０未満の負の値に反転する。その一方で前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）が０以下の条件下で前記心拍間隔時間差分値（Ｎ）が０未満の場合は、前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に前記心拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は０未満の負の値である。また途中で前記心拍間隔時間差分値（Ｎ）が０を超える値に変化した場合は先ず初めに前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）を０にして前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に前記心拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は負の値から０を超える正の値に反転する心拍間隔時間差分積算手段と、
前記時系列に沿って前記心拍間隔時間差分積算値（Ｐ）を次の心拍間隔時間差分積算値（Ｐ＋１）が前記心拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）をもとに前記心拍間隔時間差分積算手段で算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる心拍間隔時間差分積算値を心拍時呼吸信号として逐次に生成する心拍間隔時間差分積算値補間信号生成手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１５】
請求項９から請求項１２までのいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、更に前記心拍時呼吸信号の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は前記生体の呼吸運動における吸気時での状態変化に応じて増減変化する吸気状態期間に区分けすること及び前記心拍時呼吸信号の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は前記生体の呼吸運動における呼気時での状態変化又は呼気時から休止時までの状態変化のいずれか一方に応じて増減変化する呼気状態期間に区分けする心拍呼吸信号吸気呼気区分第１手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１６】
請求項１３から請求項１４までのいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、更に前記心拍時呼吸信号の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は前記生体の呼吸運動における呼気時での状態変化又は呼気時から休止時までの状態変化のいずれか一方に応じて増減変化する呼気状態期間に区分けすること及び前記心拍時呼吸信号の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は前記生体の呼吸運動における吸気時での状態変化に応じて増減変化する吸気状態期間に区分けする心拍呼吸信号吸気呼気区分第２手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１７】
請求項７及び請求項８のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、
更に前記脈拍時呼吸信号で隣接する前記吸気状態期間の吸気時間値及び前記呼気状態期間の呼気時間値を算出する脈拍時呼気吸気時間算出手段と、前記吸気時間値に前記呼気時間値を加算することで壱呼吸周期時間値を算出する脈拍時呼吸周期時間算出手段と、前記壱呼吸周期時間値の逆数に定数６０（秒）を乗算した瞬時呼吸数値を算出する脈拍時瞬時呼吸数算出手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１８】
請求項１５及び請求項１６のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、
更に前記心拍時呼吸信号で隣接する前記吸気状態期間の吸気時間値及び前記呼気状態期間の呼気時間値を算出する心拍時呼気吸気時間算出手段と、前記吸気時間値に前記呼気時間値を加算することで壱呼吸周期時間値を算出する心拍時呼吸周期時間算出手段と、前記壱呼吸周期時間値の逆数に定数６０（秒）を乗算した瞬時呼吸数値を算出する心拍時瞬時呼吸数算出手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項１９】
請求項７及び請求項８のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、
更に前記脈拍時呼吸信号で隣接する前記吸気状態期間から前記呼気状態期間までの壱呼吸区間で前記脈拍時呼吸信号の振幅の最大値から最小値を減算した値を呼吸深さ値とすることで前記呼吸深さ値が壱呼吸の深さの度合を示す脈拍時呼吸深度算出手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項２０】
請求項１５及び請求項１６のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、
更に前記心拍時呼吸信号で隣接する前記吸気状態期間から前記呼気状態期間までの壱呼吸区間で前記心拍時呼吸信号の振幅の最大値から最小値を減算した値を呼吸深さ値とすることで前記呼吸深さ値が壱呼吸の深さの度合を示す心拍時呼吸深度算出手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項２１】
請求項７及び請求項８のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、
更に前記脈拍時呼吸信号の前記吸気状態期間で振幅が０以上の最大値又は振幅が０以下の最小値のいずれか一方を吸気呼吸深さ値として吸気呼吸の深さの度合を示す脈拍時吸気呼吸深度算出手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項２２】
請求項１５及び請求項１６のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、
更に前記心拍時呼吸信号の前記吸気状態期間で振幅が０以上の最大値又は振幅が０以下の最小値のいずれか一方を吸気呼吸深さ値として吸気呼吸の深さの度合を示す心拍時吸気呼吸深度算出手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項２３】
請求項７及び請求項８のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、
更に前記脈拍時呼吸信号の前記呼気状態期間で振幅が０以上の最大値又は振幅が０以下の最小値のいずれか一方を呼気呼吸深さ値として呼気呼吸の深さの度合を示す脈拍時呼気呼吸深度算出手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項２４】
請求項１５及び請求項１６のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、
更に前記心拍時呼吸信号の前記呼気状態期間で振幅が０以上の最大値又は振幅が０以下の最小値のいずれか一方を呼気呼吸深さ値として呼気呼吸の深さの度合を示す心拍時呼気呼吸深度算出手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項２５】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、及び請求項６のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、更に前記脈拍時呼吸信号をローパスフィルタ処理、バンドパスフィルタ処理、移動平均化処理の何れか一つ又は何れかの組み合わせで平滑化する脈拍時呼吸信号平滑化手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【請求項２６】
請求項９、請求項１０、請求項１１、請求項１２、請求項１３、及び請求項１４のいずれか１項に記載の呼吸成分抽出方法において、更に前記心拍時呼吸信号をローパスフィルタ処理、バンドパスフィルタ処理、移動平均化処理の何れか一つ又は何れかの組み合わせで平滑化する心拍時呼吸信号平滑化手段を有することを特徴とする呼吸成分抽出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、脈波信号や心電信号から、呼吸運動における状態変化である呼吸の深さの度合及び呼気と吸気の区間に区分けされた呼吸信号の成分を即時に抽出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、呼吸運動において吸気時では脈拍数が早くなり、呼気時では脈拍数が遅くなる生理的な現象の呼吸性の洞性不整脈をもとに脈波信号や心電図信号から呼吸信号の成分を抽出する方法として、特許文献１では、呼吸性洞性不整脈に基づいて心拍センサーで取得した心電図信号から横軸に実時間の流れを刻み、縦軸に心拍間隔の時間値をプロットし示すことで得られる心拍間隔の変動を表す曲線を呼吸信号としている。呼吸の深さは、曲線（呼吸信号）における上端の値から下端の値を減算した値としている。吸気時と呼気時の区分けは、曲線（呼吸信号）において、呼気時には山部分を描き、吸気時には谷部分を描くとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２０２１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、特許文献１では、横軸に実時間の流れを刻み、縦軸に心拍間隔の時間値をプロットし示すことで得られる心拍間隔の変動を表す図３Ｂの曲線を呼吸信号としている。しかし、図３Ａの心拍間隔２の変動を表す図３Ｂの曲線３ｃにおいて、「心拍間隔の時間値」と次の「心拍間隔の時間値」の間の繋げる「補間方法」が明示されていない。また、年齢、ストレスの状態、健康の状態、姿勢の状態、運動の状態、眠気などで、心拍間隔の変動を表す曲線（呼吸信号）の上端の値と下端の値の中間の値である中心基線心拍間隔値に変動が生じる。この中心基線心拍間隔値の変動成分が含まれていると呼吸の深さの算出値に精度に影響を与える要因となる。また吸気時と呼気時の区分けは、元々不明瞭である上に、さらに区分けの境界が曖昧になり易くなる。【０００５】  そこで、本発明は、脈波信号や心電信号をもとに、時系列に沿って心拍間隔値と次の心拍間隔値との間の補間処理を即時リアルタイムに処理が可能とする。心拍間隔の変動を表す曲線（呼吸信号）の上端の値と下端の値の中間の値である中心基線心拍間隔値に変動を除去する為に、０値を中心基線として正負方向に変化する値の「呼吸信号」を抽出することでストレスの状態、健康の状態、姿勢の状態、運動の状態、眠気などの影響を排除できる。また、この「呼吸信号」は、０値を中心に変動する信号であるために増幅が容易なる呼吸成分抽出方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記目的を達成するために本発明の呼吸成分抽出方法は、生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間の逆数に定数６０（秒）を乗算した脈拍数を取得する脈波装置にあって、時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍数値（Ｎ）及び脈拍数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した脈拍数である瞬時脈拍数値（Ｎ−１）、瞬時脈拍数値（Ｎ）、瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）をもとに、瞬時脈拍数値（Ｎ）から瞬時脈拍数値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍数差分値（Ｎ）を算出する。続いて瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）から瞬時脈拍数値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍数差分算出手段と時系列に沿って脈拍数差分値（Ｎ）を次の脈拍数差分値（Ｎ＋１）が算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍数差分値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍数差分値補間信号生成手段を有することを特徴としている。【０００７】  また、生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間の逆数に定数６０（秒）を乗算した脈拍数を取得する脈波装置にあって、時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍数値（Ｎ）及び脈拍数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した脈拍数である瞬時脈拍数値（Ｎ−１）、瞬時脈拍数値（Ｎ）、瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）をもとに、瞬時脈拍数値（Ｎ）から瞬時脈拍数値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍数差分値（Ｎ）を算出する。続いて瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）から瞬時脈拍数値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍数差分算出手段と、時系列に沿って或る時点での脈拍数差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として脈拍数差分積算値（Ｐ）が０以上の条件下で、脈拍数差分値（Ｎ）が０を超える場合は、脈拍数差分積算値（Ｐ）に脈拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での脈拍数差分積算値（Ｐ）は０を超える正の値である。また途中で、脈拍数差分値（Ｎ）が０未満の値に変化した場合は、まず初めに脈拍数差分積算値（Ｐ）を０にして、脈拍数差分積算値（Ｐ）に脈拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で脈拍数差分積算値（Ｐ）は正の値から０未満の負の値に反転する。その一方で、脈拍数差分積算値（Ｐ）が０以下の条件下で、脈拍数差分値（Ｎ）が０未満の場合は、脈拍数差分積算値（Ｐ）に脈拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での脈拍数差分積算値（Ｐ）は０未満の負の値である。また途中で、脈拍数差分値（Ｎ）が０を超える値に変化した場合は、まず初めに脈拍数差分積算値（Ｐ）を０にして、脈拍数差分積算値（Ｐ）に脈拍数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で脈拍数差分積算値（Ｐ）は負の値から０を超える正の値に反転する脈拍数差分積算手段と、時系列に沿って脈拍数差分積算値（Ｐ）を次の脈拍数差分積算値（Ｐ＋１）が脈拍数差分値（Ｎ＋１）をもとに脈拍数差分積算手段で算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍数差分積算値を脈拍時呼吸信号として��次に生成する脈拍数差分積算値補間信号生成手段を有することを特徴としている。【０００８】  また、生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間の逆数の脈拍周波数を取得する脈波装置にあって、時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍周波数値（Ｎ）及び脈拍周波数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した脈拍周波数である瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）、瞬時脈拍周波数値（Ｎ）、瞬時脈拍周波数値（Ｎ＋１）をもとに、瞬時脈拍周波数値（Ｎ）から瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍周波数差分値（Ｎ）を算出する。続いて瞬時脈拍周波数値（Ｎ＋１）から瞬時脈拍周波数値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍周波数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍周波数差分算出手段と、時系列に沿って脈拍周波数差分値（Ｎ）を次の脈拍周波数差分値（Ｎ＋１）が算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍周波数差分値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍周波数差分値補間信号生成手段を有することを特徴としている。【０００９】  また、生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間の逆数の脈拍周波数を取得する脈波装置にあって、時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍周波数値（Ｎ）及び脈拍周波数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した脈拍周波数である瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）、瞬時脈拍周波数値（Ｎ）、瞬時脈拍周波数値（Ｎ＋１）をもとに、瞬時脈拍周波数値（Ｎ）から瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍周波数差分値（Ｎ）を算出する。続いて瞬時脈拍周波数値（Ｎ＋１）から瞬時脈拍周波数値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍周波数差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍周波数差分算出手段と、時系列に沿って或る時点での脈拍周波数差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として脈拍周波数差分積算値（Ｐ）が０以上の条件下で、脈拍周波数差分値（Ｎ）が０を超える場合は、脈拍周波数差分積算値（Ｐ）に脈拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での脈拍周波数差分積算値（Ｐ）は０を超える正の値である。また途中で、脈拍周波数差分値（Ｎ）が０未満の値に変化した場合は、まず初めに脈拍周波数差分積算値（Ｐ）を０にして、脈拍周波数差分積算値（Ｐ）に脈拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で脈拍周波数差分積算値（Ｐ）は正の値から０未満の負の値に反転する。その一方で、脈拍周波数差分積算値（Ｐ）が０以下の条件下で、脈拍周波数差分値（Ｎ）が０未満の場合は、脈拍周波数差分積算値（Ｐ）に脈拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での脈拍周波数差分積算値（Ｐ）は０未満の負の値である。また途中で、脈拍周波数差分値（Ｎ）が０を超える値に変化した場合は、まず初めに脈拍周波数差分積算値（Ｐ）を０にして、脈拍周波数差分積算値（Ｐ）に脈拍周波数差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で脈拍周波数差分積算値（Ｐ）は負の値から０を超える正の値に反転する脈拍周波数数差分積算手段と、時系列���沿って脈拍周波数差分積算値（Ｐ）を次の脈拍周波数差分積算値（Ｐ＋１）が脈拍周波数差分値（Ｎ＋１）をもとに脈拍周波数数差分積算手段で算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍周波数差分積算値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍周波数差分積算値補間信号生成手段を有することを特徴としている。【００１０】  また、生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間を取得する脈波装置にあって、時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）及び脈拍間隔時間差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した脈拍間隔時間である瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ＋１）をもとに、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）から瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を算出する。続いて瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ＋１）から瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍間隔時間差分算出手段と、時系列に沿って脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を次の脈拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）が算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍間隔時間差分値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍間隔時間差分値補間信号生成手段を有することを特徴としている。【００１１】  また、生体の脈波を時系列に沿って数値化処理された脈波信号から隣接する脈拍に起因した脈拍成分の脈拍間隔時間を取得する脈波装置にあって、時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）及び脈拍間隔時間差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として順次に取得した脈拍間隔時間である瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ＋１）をもとに、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）から瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）を減算して差分値である脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を算出する。続いて瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ＋１）から瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）を減算して差分値である脈拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）を逐次に算出する脈拍間隔時間差分算出手段と、時系列に沿って或る時点での脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）が０以上の条件下で、脈拍間隔時間差分値（Ｎ）が０を超える場合は、脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は０を超える正の値である。また途中で、脈拍間隔時間差分値（Ｎ）が０未満の値に変化した場合は、まず初めに脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）を０にして、脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する、この算出時点で脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は正の値から０未満の負の値に反転する。その一方で、脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）が０以下の条件下で、脈拍間隔時間差分値（Ｎ）が０未満の場合は、脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点での脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は０未満の負の値である。また途中で、脈拍間隔時間差分値（Ｎ）が０を超える値に変化した場合は、まず初めに脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）を０にして、脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）に脈拍間隔時間差分値（Ｎ）を逐次に加算して総和を算出する。この算出時点で脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）は負の値から０を超える正の値に反転する脈拍間隔時間差分積算手段と、時系列に沿って脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）を次の脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ＋１）が脈拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）をもとに脈拍間隔時間差分積算手段で算出されるまで保持し補間する。順次に補間し連なる脈拍間隔時間差分積算値を脈拍時呼吸信号として逐次に生成する脈拍間隔時間差分積算値補間信号生成手段を有することを特徴としている。【００１２】  また、脈拍数差分値信号を脈拍時呼吸信号とした場合、脈拍数差分積算値信号を脈拍時呼吸信号とした場合、脈拍周波数差分値信号を脈拍時呼吸信号とした場合、脈拍周波数差分積算値信号を脈拍時呼吸信号とした場合にあっては、更に脈拍時呼吸信号の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は前記生体の呼吸運動における吸気時での状態変化に応じて増減変化する吸気状態期間に区分けすること及び脈拍時呼吸信号の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は生体の呼吸運動における呼気時での状態変化又は呼気時から休止時までの状態変化のいずれか一方に応じて増減変化する呼気状態期間に区分けする脈拍呼吸信号吸気呼気区分第１手段を有することを特徴としている。【００１３】  また、脈拍間隔時間差分値信号を脈拍時呼吸信号とした場合、脈拍間隔時間差分積算値信号を脈拍時呼吸信号とした場合にあっては、更に脈拍時呼吸信号の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は生体の呼吸運動における呼気時での状態変化又は呼気時から休止時までの状態変化のいずれか一方に応じて増減変化する呼気状態期間に区分けすること及び脈拍時呼吸信号の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間は生体の呼吸運動における吸気時での状態変化に応じて増減変化する吸気状態期間に区分けする脈拍呼吸信号吸気呼気区分第２手段を有することを特徴としている。【００１４】  また、脈拍呼吸信号吸気呼気区分第１手段、及び脈拍呼吸信号吸気呼気区分第２手段において、更に脈拍時呼吸信号で隣接する吸気状態期間の吸気時間値及び呼気状態期間の呼気時間値を算出する脈拍時呼気吸気時間算出手段と、吸気時間値に呼気時間値を加算することで壱呼吸周期時間値を算出する脈拍時呼吸周期時間算出手段と、壱呼吸周期時間値の逆数に定数６０（秒）を乗算した瞬時呼吸数値を算出する脈拍時瞬時呼吸数算出手段を有することを特徴としている。【００１５】  また脈拍呼吸信号吸気呼気区分第１手段、及び脈拍呼吸信号吸気呼気区分第２手段において更に脈拍時呼吸信号で隣接する吸気状態期間から呼気状態期間までの壱呼吸区間で脈拍時呼吸信号の振幅の最大値から最小値を減算した値を呼吸深さ値とすることで呼吸深さ値が壱呼吸の深さの度合を示す脈拍時呼吸深度算出手段を有することを特徴としている。【００１６】  また、脈拍呼吸信号吸気呼気区分第１手段、及び脈拍呼吸��号吸気呼気区分第２手段において、更に脈拍時呼吸信号の吸気状態期間で振幅が０以上の最大値又は振幅が０以下の最小値のいずれか一方を吸気呼吸深さ値として吸気呼吸の深さの度合を示す脈拍時吸気呼吸深度算出手段を有することを特徴としている。【００１７】  また、脈拍呼吸信号吸気呼気区分第１手段、及び脈拍呼吸信号吸気呼気区分第２手段において、更に脈拍時呼吸信号の呼気状態期間で振幅が０以上の最大値又は振幅が０以下の最小値のいずれか一方を呼気呼吸深さ値として呼気呼吸の深さの度合を示す脈拍時呼気呼吸深度算出手段を有することを特徴としている。【００１８】  また、脈拍時呼吸信号をローパスフィルタ処理、バンドパスフィルタ処理、移動平均化処理の何れか一つ又は何れかの組み合わせで平滑化する脈拍時呼吸信号平滑化手段を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】  本発明によって、脈波信号や心電信号及び心弾動信号から即時リアルタイムに抽出された呼吸信号では、呼吸の深さの度合、呼吸数の算出の精度を高めることや、吸気時と呼気時の区分けをより明確に行うことができる。また、容易に呼吸信号の増幅や減衰の処理が行う事で、コンピュータ表示器装置に呼吸信号を波形として可視化が行える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】脈波と脈拍数の関係を示す図である。
【図２】隣接する脈拍数の変化成分である差分を抽出する方法を説明する図である。
【図３】脈拍数差分値の点間を補間する方法を説明する図である。
【図４】呼吸信号である脈拍数差分値信号の要素分析について説明する図である。
【図５】隣接する脈拍数の変化成分である差分を抽出し、更に差分を積算する方法を説明する図である。
【図６】呼吸信号である脈拍数差分積算値信号の要素分析について説明する図である。
【図７】隣接する脈拍周波数値の変化成分である差分から呼吸信号を抽出する方法を説明する図である。
【図８】隣接する脈拍周波数値の変化成分である差分を算出し、更に差分を積算してから呼吸信号を抽出する方法を説明する図である。
【図９】隣接する脈拍間隔時間値の変化成分である差分から呼吸信号を抽出する方法を説明する図である。
【図１０】隣接する脈拍間隔時間値の変化成分である差分を算出し、更に差分を積算してから呼吸信号を抽出する方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２２】  なお、本発明の実施には、生体の脈波を計測する「脈波計測装置」で時系列に沿って数値化処理された「脈波信号」から、逐次に算出された脈拍間隔時間、脈拍周波数、脈拍数をもとにして、「脈波計測装置」に内蔵されたＣＰＵ（中央演算処理装置、
ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ、以下ＣＰＵ）、又は別途に連携したコンピュータ装置や携帯電話などにおいて、プログラム処理で実施することする。なお「脈波信号」は、脈波計測装置での脈波であるアナログ信号からデジタル信号にデーダ変換時の数値化処理におけるサンプリング間隔時間に依存するが、本発明の実施例ではサンプリング間隔時間は１０ｍ（秒）をもとにして記述するが、この１０ｍ（秒）の値以外でも、脈波を識別可能なサンプリング間隔時間の値を用いても良い。
【００２３】  図１は、脈波と脈拍数の関係を示す図である。
縦軸は脈拍数（回／分）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。脈波信号１０は脈波計測装置からの「脈波信号」を微分化処理して心電図波形に近似させた信号であって、縦軸に電圧値とする。時系列に沿って或る時点での脈拍間隔時間（Ｎ）及び瞬時脈拍数値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として、瞬時脈拍数値（Ｎ−１）１４、瞬時脈拍数値（Ｎ）１５や瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）１６は、脈波信号１０で隣り合う脈拍に起因した脈拍成分の特徴点間の間隔時間（秒）である脈拍間隔時間（Ｎ−１）１１、脈拍間隔時間（Ｎ）１２や脈拍間隔時間（Ｎ＋１）１３をもとに、脈波間隔時間（秒）の逆数の値に定数６０（秒）を乗算し算出した脈拍数（回／分）の値を横軸のサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）の時系列に沿って順次に当て嵌めた図１である。
【００２４】  図２は、「隣接する脈拍数の変化成分である差分を抽出する方法」を説明する。
縦軸は脈拍数（回／分）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。瞬時の脈拍数である瞬時脈拍数（Ｎ）２０、瞬時脈拍数（Ｎ−１）２１や瞬時脈拍数（Ｎ−２）２２などの値は、縦軸に拡大し見易くする為に図１の説明で算出された瞬時の脈拍数から６０を減算した値である。時系列に沿って或る時点での脈拍数差分値（Ｎ）及び瞬時脈拍数値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として、時系列にそって隣接する脈拍数で瞬時脈拍数値（Ｎ−１）２１の７９．８（拍／分）から瞬時脈拍数値（Ｎ−２）２２の７７．１（拍／分）を減算した値である脈拍数差分値（Ｎ−１）２４の２．７（拍／分）を算出する。続いて瞬時脈拍数値（Ｎ）２０の７７．９（拍／分）から瞬時脈拍数値（Ｎ−１）２１の７９．８（拍／分）を減算した値である脈拍数差分値（Ｎ）２３の−１．９（拍／分）を算出しながら、順次に隣接する脈拍数の「差分値」を求めることで脈拍数の変化成分を抽出することが可能となる。なお隣接する脈拍数の「差分」を求める処理は、微分処理であって脈拍数の変化成分のみを通過させるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）の機能と同じである。
【００２５】  図３は、「脈拍数差分値の点間を補間する方法」を説明する。
縦軸は、脈拍数（回／分）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。瞬時の脈拍数である瞬時脈拍数値（Ｎ）３４の値は、縦軸に拡大し見易くする為に、図１の説明で算出された瞬時の脈拍数から６０を減算した値とする。
図２の脈拍数差分値（Ｎ−１）２４と脈拍数差分値（Ｎ）２３との互いの間隔時間は、間隔時間１０ｍ（秒）でサンプリングした図１の脈波信号１０比べて約１（秒）前後の大きな時間間隔が空いている。この空いた脈拍数差分値の時間の間隔を補間して信号化する方法を述べる。時系列に沿って或る時点での脈拍数差分値（Ｎ）及び瞬時脈拍数値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として、脈拍数差分値信号３０を生成するには、時系列にそって順次に算出中の脈拍数差分値（Ｎ−１）３２から脈拍数差分値（Ｎ）３３まで脈拍数差分値保持区間３１の間において、脈拍数差分値（Ｎ−１）３２の値をサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）の間隔で時系列に沿いながら順次に保持しながら、次の脈拍数差分値（Ｎ）３３の値が算出された時点で脈拍数差分値（Ｎ）３３の値となる。これにより、遂次に算出されている脈拍数差分値の点間の脈拍数差分値保持区間３１がサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で補間されて、脈拍数差分値の点間が繋がった脈拍数差分値信号３０となる。この脈拍数差分値信号３０自体が、呼吸運動に起因する脈拍数の揺らぎの変化成分であり「呼吸信号」そのものとなる。
【００２６】  図４は、「呼吸信号である脈拍数差分値信号の要素分析」について説明する。
なお脈拍数差分値信号４７は、図３の脈拍数差分値信号３０と同じである。縦軸は脈拍数（回／分）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。
「呼吸信号」の単位は無いが、ここでは仮に脈拍数差分値信号４７の単位である縦軸に（回／分）とする。
時系列に沿って脈拍数差分値信号４７の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間である吸気区間４３は、生体の呼吸運動における吸気時での状態変化に応じて増減変化する「吸気状態期間」に区分けする。脈拍数差分値信号４７の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間である呼気区間４４は、生体の呼吸運動における呼気時での状態変化、又は呼気時から休止時までの状態変化のいずれかに応じて増減変化する「呼気状態期間」に区分けする。
また、吸気区間４３から呼気区間４４までが、生体の呼吸運動における壱呼吸であって壱呼吸区間４８に相当する。
【００２７】  壱呼吸の周期時間は、脈拍数差分値信号４７の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間から０の値を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間までの経過時間であって、瞬時壱呼吸間隔時間値４５とする。壱呼吸の瞬時の呼吸数（回／分）は、瞬時壱呼吸間隔時間値４５の逆数に定数６０（秒）を乗算した値になる。
壱呼吸の深さは、脈拍数差分値信号４７の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間から０の値を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間までの壱呼吸区間にあって、脈拍数差分値信号４７の値の最大値から最小値を減算した値である「呼吸の深さ値４２」が「呼吸の深さ」の度合を示す。
また、壱呼吸における吸気の深さは、脈拍数差分値信号４７の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間にあって、脈拍数差分値信号４７の値の最大値である「吸気呼吸の深さ値４１」が「吸気呼吸の深さ」の度合を示す。
また、壱呼吸における呼気の深さは、脈拍数差分値信号４７の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間にあって、脈拍数差分値信号４７の値の最小値である「呼気呼吸の深さ値４６」が「呼気呼吸の深さ」の度合を示す。
【００２８】  次に、「呼吸信号である脈拍数差分値信号４７のフィルタ処理」について説明する。
「呼吸信号」の単位は無いが、ここでは仮に脈拍数差分値信号４７の単位である縦軸に（回／分）とする。また、フィルタ処理波形４０も縦軸に（回／分）とする。フィルタ処理波形４０は、時系列に沿って算出される階段状の波形の脈拍数差分値信号４７をもとに脈波計測装置に内蔵されたＣＰＵ、又は別途に連携したコンピュータ装置や携帯電話などのプログラム処理で行うＬＰＦ（ローパスフィルタ）やＢＰＦ（バンドパスフィルタ）のフィルタ処理又は移動平均化処理を用いて即時に平滑化される。又は数値化されたデジタル信号である脈拍数差分値信号４７をＤ／Ａコンバータでアナログ信号に変換の後にアナログ回路によるＬＰＦ（ローパスフィルタ）やＢＰＦ（バンドパスフィルタ）を用いて即時に平滑化される。
【００２９】  図５は、「隣接する脈拍数の変化成分である差分を抽出し更に差分を積算する方法」を説明する。
縦軸は、脈拍数（回／分）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。瞬時の脈拍数である「瞬時脈拍数値」の値は、縦軸に拡大し見易くする為に、図１の説明で算出された瞬時の脈拍数から６０を減算した値である。
時系列に沿って或る時点での瞬時脈拍数値（Ｎ）のＮ、及び脈拍数差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として、時系列にそって隣接する脈拍数で先ずは脈拍数差分積算値を０（拍／分）にして０（拍／分）以上の条件下で、瞬時脈拍数値（Ｎ−４）５５の７２．７（拍／分）から瞬時脈拍数値（Ｎ−５）５６の７０．８（拍／分）を減算し、差分値は１．９（拍／分）であり０（拍／分）を超える正の数値であることから脈拍数差分積算値の０（拍／分）に１．９（拍／分）を加算し、総和値の１．９（拍／分）を保持する。この時点での脈拍数差分積算値は脈拍数差分積算値（Ｐ−４）５１２に当て嵌める。次に、瞬時脈拍数値（Ｎ−３）５４の７４．１（拍／分）から瞬時脈拍数値（Ｎ−４）５５の７２．７（拍／分）を減算し、差分値は１．４（拍／分）であり０（拍／分）を超える正の数値であることから、保持されている脈拍数差分積算値の１．９（拍／分）に１．４（拍／分）を加算し、総和値の３．３（拍／分）を保持する。この時点での脈拍数差分積算値は脈拍数差分積算値（Ｐ−３）５１１に当て嵌める。次に、瞬時脈拍数値（Ｎ−２）５３の７７．１（拍／分）から瞬時脈拍数値（Ｎ−３）５４の７４．１（拍／分）を減算し、差分値は３．０（拍／分）であり０（拍／分）を超える正の数値であることから、保持されている脈拍数差分積算値の３．３（拍／分）に３．０（拍／分）を加算し、総和値の６．３（拍／分）を保持する。この時点での脈拍数差分積算値は脈拍数差分積算値（Ｐ−２）５１０に当て嵌める。次に、瞬時脈拍数値（Ｎ−１）５２の７９．８（拍／分）から瞬時脈拍数値（Ｎ−２）５３の７７．１（拍／分）を減算し、差分値は２．７（拍／分）であり０（拍／分）を超える正の数値であることから、保持されている脈拍数差分積算値の６．３（拍／分）に２．７（拍／分）を加算し、総和値の９．０（拍／分）を保持する。この時点での脈拍数差分積算値は、脈拍数差分積算値（Ｐ−１）５９に当て嵌める。次に瞬時脈拍数値（Ｎ）５１の７７．９（拍／分）から瞬時脈拍数値（Ｎ−１）５２の７９．８（拍／分）を減算し、差分値は−１．９（拍／分）であり０（拍／分）未満の負の数値であることから、一旦、脈拍数差分積算値を０（拍／分）にして脈拍数差分積算値の０（拍／分）に−１．９（拍／分）を加算し、総和値の−１．９（拍／分）を保持する。この時点での脈拍数差分積算値は、脈拍数差分積算値（Ｐ）５８に当て嵌める。次に、瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）５０の７４．３（拍／分）から瞬時脈拍数値（Ｎ）５１の７７．９（拍／分）を減算し、差分値は−３．６（拍／分）であり０（拍／分）未満の負の数値であることから、保持されている脈拍数差分積算値の−１．９（拍／分）に−３．６（拍／分）を加算し、総和値の−５．５（拍／分）を保持する。
この時点での脈拍数差分積算値は、脈拍数差分積算値（Ｐ＋１）５７に当て嵌める。
この脈拍数差分積算算出処理過程で、順次に隣接する脈拍数の「差分値」を求める更に積算することで、脈拍数の変化成分を抽出することが可能となる。
【００３０】  続いて「脈拍数差分積算値の点間を補間する方法」は、図３の説明で記述した「脈拍数差分値の点間を補間する方法」と同じ方法を用いる。時系列にそって算出されるそれぞれの脈拍数差分積算値において、互いの脈拍数差分積算値の間隔時間は、約１（秒）前後の大きな時間間隔が空いている。この空いている間隔時間を補間して信号化する為の方法を述べる。時系列にそって順次に算出中の脈拍数差分積算値（Ｐ）５８から脈拍数差分積算値（Ｐ＋１）５７まで脈拍数差分積算値保持区間５１４の区間では、脈拍数差分積算値（Ｐ）５８の値をサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）の間隔で時系列にそって順次に保持しながら、次の脈拍数差分積算値（Ｐ＋１）５７の値が算出された時点で脈拍数差分積算値（Ｐ＋１）５７の値となる。これにより遂次に算出されている脈拍数差分積算値の点間の脈拍数差分積算値保持区間５１４がサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で補間されて脈拍数差分積算値の点間が繋がった脈拍数差分積算値信号５１３となる。
この脈拍数差分積算値信号５１３自体が、呼吸運動に起因する脈拍数の揺らぎの変化成分であり「呼吸信号」そのものとなる。
【００３１】  図６は、「呼吸信号である脈拍数差分積算値信号の要素分析」について説明する。
なお、脈拍数差分積算値信号６７は、図５の脈拍数差分積算値信号５１３と同じである。
縦軸は脈拍数（回／分）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。「呼吸信号」の単位は無いが、ここでは仮に脈拍数差分積算値信号６７の単位である縦軸に（回／分）とする。
時系列に沿って脈拍数差分積算値信号６７の値が、０の値を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間である吸気区間６３は、生体の呼吸運動における吸気時での状態変化に応じて増減変化する「吸気状態期間」に区分けする。
脈拍数差分積算値信号６７の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間である呼気区間６４は、生体の呼吸運動における呼気時での状態変化、又は呼気時から休止時までの状態変化のいずれかに応じて増減変化する「呼気状態期間」に区分けする。また吸気区間６３から呼気区間６までが、生体の呼吸運動における壱呼吸であって壱呼吸区間６８に相当する。
【００３２】  壱呼吸の周期時間は、脈拍数差分積算値信号６７の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間から、０の値を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間までの経過時間であって瞬時壱呼吸間隔時間値６５とする。
壱呼吸の瞬時の呼吸数（回／分）は、瞬時壱呼吸間隔時間値６５の逆数に定数６０（秒）を乗算した値になる。
壱呼吸の深さは、脈拍数差分積算値信号６７の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間から０の値を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間までの壱呼吸区間にあって、脈拍数差分積算値信号６７の値の最大値から最小値を減算した値である「呼吸の深さ値６２」が「呼吸の深さ」の度合を示す。また壱呼吸における吸気の深さは、脈拍数差分積算値信号６７の値が０を起点に正の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間にあって、脈拍数差分積算値信号６７の値の最大値である「吸気呼吸の深さ値６１」が「吸気呼吸の深さ」の度合を示す。また壱呼吸における呼気の深さは脈拍数差分積算値信号６７の値が０を起点に負の値の範囲での増減変化の後に再び０の値で終点とする区間にあって、脈拍数差分積算値信号６７の値の最小値である「呼気呼吸の深さ値６６」が「呼気呼吸の深さ」の度合を示す。
【００３３】  次に「呼吸信号である脈拍数差分積算値信号６７のフィルタ処理」について説明する。
縦軸は脈拍数（回／分）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。「呼吸信号」の単位は無いが、ここでは仮に脈拍数差分積算値信号８０の単位である縦軸に（回／分）とする。またフィルタ処理波形６０も縦軸に（回／分）とする。フィルタ処理波形６０は、時系列に沿って算出される階段状の波形の脈拍数差分積算値信号６７をもとに、脈波計測装置に内蔵されたＣＰＵ、又は別途に連携したコンピュータ装置や携帯電話などのプログラム処理で行うＬＰＦ（ローパスフィルタ）やＢＰＦ（バンドパスフィルタ）のフィルタ処理又は移動平均化処理を用いて即時に平滑化される。又は数値化されたデジタル信号である脈拍数差分積算値信号６７をＤ／Ａコンバータでアナログ信号に変換の後にアナログ回路によるＬＰＦ（ローパスフィルタ）やＢＰＦ（バンドパスフィルタ）を用いて即時に平滑化される。
【００３４】  次に、呼吸運動に起因する脈拍数の揺らぎ成分の「呼吸信号」である図６の脈拍数差分積算値信号６７と図４の脈拍数差分値信号４７との相違点については、脈拍数の揺らぎ成分の差分を抽出した脈拍数差分値信号４７では、呼吸運動における吸気時の「呼吸の深さ」は、吸気区間４３での変化の中で最大値が「呼吸の深さ」であって「吸気呼吸の深さ値４１」の値となる。呼吸運動における呼気時の「呼吸の深さ」は、呼気区間４４での変化の中で最小値が「呼吸の深さ」であって「呼気呼吸の深さ値４６」の値となる。
また脈拍数の揺らぎ成分の差分を抽出し更に積算した脈拍数差分積算値信号６７では、呼吸運動における吸気時の「呼吸の深さ」は、吸気区間６３での変化の中で最大値が「呼吸の深さ」であって「吸気呼吸の深さ値６１」の値となる。呼吸運動における呼気時の「呼吸の深さ」は、呼気区間６４での変化の中で最小値が「呼吸の深さ」であって「呼気呼吸の深さ値６６」の値となる。
次に、呼吸運動の「呼吸の深さ」である「深い呼吸」、及び「浅い呼吸」を捉えるにあたって、脈拍数差分値信号４７における吸気呼吸の深さ値４１の最大点での値をもって、「深い呼吸」と「浅い呼吸」の差の変化量が小さい為に識別が困難である。一方の脈拍数差分積算値信号６７における吸気呼吸の深さ値６１の最大点での値をもって「深い呼吸」と「浅い呼吸」の差の変化量が大きい為に識別が容易となる。また、脈拍数差分値信号４７における呼気呼吸の深さ値４６の最小点での値をもって、「深い呼吸」と「浅い呼吸」の差の変化量が小さい為に識別が困難である。一方の脈拍数差分積算値信号６７における呼気呼吸の深さ値６６の最大点での値をもって、「深い呼吸」と「浅い呼吸」の差の変化量が大きい為に識別が容易となる
【００３５】  図７は、「隣接する脈拍周波数値の変化成分である差分から呼吸信号を抽出する方法」を説明する。縦軸は周波数（Ｈｚ）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。「脈拍数」の揺らぎの変化成分から呼吸運動に起因する「呼吸信号」を抽出する方法を説明したが、「脈拍周波数」の揺らぎの変化成分からも呼吸運動に起因する「呼吸信号」を抽出することが可能である。脈拍周波数差分値信号７０の抽出にあたっては、図１の脈拍間隔時間（Ｎ−１）１１や脈拍間隔時間（Ｎ）１２から脈拍間隔時間（秒）の逆数の脈拍周波数（Ｈｚ）である瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）や瞬時脈拍周波数値（Ｎ）を算出する。
次に、時系列に沿って或る時点での脈拍周波数差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として、時系列にそって隣接する脈拍周波数である瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）や瞬時脈拍周波数値（Ｎ）をもとに、
先ずは図２の「隣接する脈拍数の変化成分である差分を抽出する方法」の手順に基づいて「脈拍数」を「脈拍周波数」にかえて、瞬時脈拍周波数値（Ｎ）から瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）を減算した値である差分値を順次に脈拍周波数差分値（Ｎ）７５を算出する。続いて、図３の「脈拍数差分値の点間を補間する方法」と同じ方法に基づいて「脈拍数差分値」を「脈拍周波数差分値」にかえて補間処理を行う。時系列にそって順次に算出された脈拍周波数差分値（Ｎ）と次に算出される脈拍周波数差分値（Ｎ＋１）の点間を補間しながら繋がった脈拍周波数差分値信号７０となる。
この脈拍周波数差分値信号７０自体が呼吸運動に起因する脈拍数の揺らぎの変化成分であり「呼吸信号」そのものとなる。
なお、「脈拍周波数」の揺らぎの変化成分である脈拍周波数差分値信号７０は、図４での「脈拍数」の揺らぎの変化成分である脈拍数差分値信号４７と相似である。
また、呼吸運動における吸気区間である吸気区間７１と図４の吸気区間４３、呼気区間である呼気区間７２と図４の呼気区間４４、壱呼吸区間である壱呼吸区間７３と図４の壱呼吸区間４８が互いに一致する。脈拍周波数差分値信号７０のフィルタ処理後のフィルタ処理波形７４と図４のフィルタ処理波形４０も互いに相似で一致する。
【００３６】  図８は、「隣接する脈拍周波数値の変化成分である差分を算出し、更に差分を積算してから呼吸信号を抽出する方法」を説明する。
縦軸は周波数（Ｈｚ）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。「脈拍数」の揺らぎの変化成分から呼吸運動に起因する「呼吸信号」を抽出する方法を説明したが、「脈拍周波数」の揺らぎの変化成分からも呼吸運動に起因する「呼吸信号」を抽出することが可能である。
脈拍周波数差分積算値信号８０の抽出にあたっては、図１の脈拍間隔時間（Ｎ−１）１１や脈拍間隔時間（Ｎ）１２から脈拍間隔時間（秒）の逆数の脈拍周波数（Ｈｚ）である瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）や瞬時脈拍周波数値（Ｎ）を算出する。
次に、時系列に沿って或る時点での脈拍周波数差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として、時系列にそって隣接する脈拍周波数である瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）や瞬時脈拍周波数値（Ｎ）をもとに、先ずは図５の「隣接する脈拍数の変化成分である差分を抽出し、更に差分を積算する方法」の手順に基づいて「脈拍数」を「脈拍周波数」にかえて、瞬時脈拍周波数値（Ｎ）から瞬時脈拍周波数値（Ｎ−１）を減算した値である差分値を順次に積算して脈拍周波数差分積算値（Ｐ）８５を算出する。
続いて、図３の「脈拍数差分値の点間を補間する方法」と同じ方法に基づいて「脈拍数差分値」を「脈拍周波数差分積算値」にかえて補間処理を行う。時系列にそって順次に算出された脈拍周波数差分積算値（Ｐ）と次に算出される脈拍周波数差分積算値（Ｐ＋１）の点間を補間しながら繋がった脈拍周波数差分積算値信号８０となる。
この脈拍周波数差分積算値信号８０自体が、呼吸運動に起因する脈拍数の揺らぎの変化成分であり「呼吸信号」そのものとなる。
なお「脈拍周波数」の揺らぎの変化成分である脈拍周波数差分積算値信号８０は、図６での「脈拍数」の揺らぎの変化成分である脈拍周波数差分積算値信号６７と相似である。
また呼吸運動における吸気区間である吸気区間８１と図４の吸気区間６３、呼気区間である呼気区間８２と図４の呼気区間６４、壱呼吸区間である壱呼吸区間８３と図６の壱呼吸区間６８が互いに一致する。
脈拍周波数差分積算値信号８０のフィルタ処理後のフィルタ処理波形８４と図６のフィルタ処理波形６０も互いに相似で一致する。
【００３７】図９は、「隣接する脈拍間隔時間値の変化成分である差分から呼吸信号を抽出する方法」を説明する。
縦軸は時間（ミリ秒）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。「脈拍数」の揺らぎの変化成分から呼吸運動に起因する「呼吸信号」を抽出する方法を説明したが、「脈拍間隔時間」の揺らぎの変化成分からも呼吸運動に起因する「呼吸信号」を抽出することが可能である。
脈拍間隔時間差分値信号９０の抽出にあたっては、図１の脈拍間隔時間（Ｎ−１）１１や脈拍間隔時間（Ｎ）１２を瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）や瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）とする。次に、時系列に沿って或る時点での脈拍間隔時間差分値（Ｎ）のＮは並び順の順番の値として、時系列にそって隣接する脈拍間隔時間である瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）や瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）をもとに、先ずは、図２の「隣接する脈拍数の変化成分である差分を抽出する方法」の手順に基づいて「脈拍数」を「脈拍間隔時間」にかえて、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）から瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）を減算した値である差分値を順次に脈拍間隔時間差分値（Ｎ）９５を算出する。
続いて、図３の「脈拍数差分値の点間を補間する方法」と同じ方法に基づいて、「脈拍数差分値」を「脈拍間隔時間差分値」にかえて補間処理を行う。時系列にそって順次に算出された脈拍間隔時間差分値（Ｎ）と、次に算出される脈拍間隔時間差分値（Ｎ＋１）の点間を補間しながら繋がった脈拍間隔時間差分値信号９０となる。
この脈拍間隔時間差分値信号９０自体が、呼吸運動に起因する脈拍数の揺らぎの変化成分であり「呼吸信号」そのものとなる。
なお、「脈拍間隔時間」の揺らぎの変化成分である脈拍間隔時間差分値信号９０は、図４での「脈拍数」の揺らぎの変化成分である脈拍数差分値信号４７と相似である。
また呼吸運動における吸気区間である吸気区間９１と図４の吸気区間４３、呼気区間である呼気区間９２と図４の呼気区間４４、壱呼吸区間である壱呼吸区間９３と図４の壱呼吸区間４８が互いに一致する。
脈拍間隔時間差分値信号９０のフィルタ処理後のフィルタ処理波形９４と図４のフィルタ処理波形４０も互いに相似で一致する。
【００３８】  図１０は、「隣接する脈拍間隔時間値の変化成分である差分を算出し、更に差分を積算してから呼吸信号を抽出する方法」を説明する。
縦軸は時間（ミリ秒）、横軸はサンプリング間隔時間１０ｍ（秒）で最大時間３０（秒）を示す。
「脈拍数」の揺らぎの変化成分から呼吸運動に起因する「呼吸信号」を抽出する方法を説明したが、「脈拍間隔時間」の揺らぎの変化成分からも呼吸運動に起因する「呼吸信号」を抽出することが可能である。脈拍間隔時間差分積算値信号１００の抽出にあたっては、図１の脈拍間隔時間（Ｎ−１）１１や脈拍間隔時間（Ｎ）１２を、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）や瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）とする。
次に、時系列に沿って或る時点での脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）のＰは並び順の順番の値として、時系列にそって隣接する脈拍間隔時間である瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）や瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）をもとに、先ずは図５の「隣接する脈拍数の変化成分である差分を抽出し更に差分を積算する方法」の手順に基づいて「脈拍数」を「脈拍間隔時間」にかえて、瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ）から瞬時脈拍間隔時間値（Ｎ−１）を減算した値である差分値を、順次に積算して脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）１０５を算出する。
続いて、図３の「脈拍数差分値の点間を補間する方法」と同じ方法に基づいて、「脈拍数差分値」を「脈拍間隔時間差分積算値」にかえて補間処理を行う。時系列にそって順次に算出された脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）と、次に算出される脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ＋１）の点間を補間しながら繋がった脈拍間隔時間差分積算値信号１００となる。
この脈拍間隔時間差分積算値信号１００自体が、呼吸運動に起因する脈拍数の揺らぎの変化成分であり、「呼吸信号」そのものとなる。なお「脈拍間隔時間」の揺らぎの変化成分である脈拍間隔時間差分積算値信号１００は、図６での「脈拍数」の揺らぎの変化成分である脈拍周波数差分積算値信号６７と相似である。また呼吸運動における吸気区間である吸気区間１０１と図４の吸気区間６３、呼気区間である呼気区間１０２と図４の呼気区間６４、壱呼吸区間である壱呼吸区間１０３と図６の壱呼吸区間６８が互いに一致する。脈拍間隔時間差分積算値信号１００のフィルタ処理後のフィルタ処理波形１０４と図６のフィルタ処理波形６０も互いに相似で一致する。
【００３９】  本発明の実施例は他に、生体の心電位を計測する「心電計測装置」で時系列に沿って数値化処理された「心電信号」から逐次に算出された心拍間隔時間、心拍周波数、心拍数をもとにして、「心電計測装置」に内蔵されたＣＰＵ、又は別途に連携したコンピュータ装置や携帯電話などでのプログラム処理で実施すること、又は、生体の心弾動に起因する振動を計測する「心弾動計測装置」で時系列に沿って数値化処理された「心弾動信号」から逐次に算出された拍動間隔時間、拍動周波数、拍動数をもとにして、「心弾動計測装置」に内蔵されたＣＰＵ、又は別途に連携したコンピュータ装置や携帯電話などでのプログラム処理で実施すること、又は、生体の拍動に起因する心音を計測する「心音計測装置」で時系列に沿って数値化処理された「心音信号」から逐次に算出された拍動間隔時間、拍動周波数、拍動数をもとにして、「心音計測装置」に内蔵されたＣＰＵ又は別途に連携したコンピュータ装置や携帯電話などでのプログラム処理で実施することも可能である。
また、生体とは人以外に犬、猫などと動物も可能である。なお、本発明の呼吸成分抽出方法は、この実施例に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】  本発明の呼吸成分抽出方法は、人以外に犬、猫などと動物も可能である。また、本発明を脈拍計に施して「脈拍数」に加え「呼吸数」や「呼吸の深さ」を計測することで「睡眠時無呼吸症候群」や「ストレス状況」の診断に利用が可能となる。
【符号の説明】
【００４１】  １０  脈波信号
１１  脈拍間隔時間（Ｎ−１）
１２  脈拍間隔時間（Ｎ）
１３  脈拍間隔時間（Ｎ＋１）
１４  瞬時脈拍数値（Ｎ−１）
１５  瞬時脈拍数値（Ｎ）
１６  瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）
２０  瞬時脈拍数値（Ｎ）
２１  瞬時脈拍数値（Ｎ−１）
２２  瞬時脈拍数値（Ｎ−２）
２３  脈拍数差分値（Ｎ）
２４  脈拍数差分値（Ｎ−１）
３０  脈拍数差分値信号
３１  脈拍数差分値保持区間
３２  脈拍数差分値（Ｎ−１）
３３  脈拍数差分値（Ｎ）
３４  瞬時脈拍数値（Ｎ）
４０  フィルタ処理波形
４１  吸気呼吸の深さ値
４２  呼吸の深さ値
４３  吸気区間
４４  呼気区間
４５  瞬時壱呼吸間隔時間値
４６  呼気呼吸の深さ値
４７  脈拍数差分値信号
４８  壱呼吸区間
５０  瞬時脈拍数値（Ｎ＋１）
５１  瞬時脈拍数値（Ｎ）
５２  瞬時脈拍数値（Ｎ−１）
５３  瞬時脈拍数値（Ｎ−２）
５４  瞬時脈拍数値（Ｎ−３）
５５  瞬時脈拍数値（Ｎ−４）
５６  瞬時脈拍数値（Ｎ−５）
５７  脈拍数差分積算値（Ｐ＋１）
５８  脈拍数差分積算値（Ｐ）
５９  脈拍数差分積算値（Ｐ−１）
５１０  脈拍数差分積算値（Ｐ−２）
５１１  脈拍数差分積算値（Ｐ−３）
５１２  脈拍数差分積算値（Ｐ−４）
５１３  脈拍数差分積算値信号
５１４  脈拍数差分積算値保持区間
６０  フィルタ処理波形
６１  吸気呼吸の深さ値
６２  呼吸の深さ値
６３  吸気区間
６４  呼気区間
６５  瞬時壱呼吸間隔時間値
６６  呼気呼吸の深さ値
６７  脈拍数差分積算値信号
６８  壱呼吸区間
７０  脈拍周波数差分値信号
７１  吸気区間
７２  呼気区間
７３  壱呼吸区間
７４  フィルタ処理波形
７５  脈拍周波数差分値（Ｎ）
８０  脈拍周波数差分積算値信号
８１  吸気区間
８２  呼気区間
８３  壱呼吸区間
８４  フィルタ処理波形
８５  脈拍周波数差分積算値（Ｐ）
９０  脈拍間隔時間差分値信号
９１  吸気区間
９２  呼気区間
９３  壱呼吸区間
９４  フィルタ処理波形
９５  脈拍間隔時間差分値（Ｎ）
１００  脈拍間隔時間差分積算値信号
１０１  吸気区間
１０２  呼気区間
１０３  壱呼吸区間
１０４  フィルタ処理波形
１０５  脈拍間隔時間差分積算値（Ｐ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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