(57)【要約】【課題】  長寿命で信頼性の高い体位測定を可能とすること。【解決手段】  電気的な特性変化により静加速度を検出可能な静加速度センサを用い、静加速度の方向と大きさに基づいて被測定者の体位を測定する。睡眠ポリグラフィーなどの生体情報測定装置において好適に使用することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者に取り付けられ、前記被測定者の体位を測定する体位測定装置であって、
直交する３方向における静加速度の大きさを測定する静加速度センサと、
前記直交する３方向における静加速度の大きさの関係に基づいて、前記被測定者の体位を表す信号を生成する信号生成手段とを有することを特徴とする体位測定装置。
【請求項２】
前記静加速度センサの測定値の温度依存性に関する情報を記憶する記憶手段と、
前記静加速度センサ近傍の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサが測定した温度と、前記記憶手段に記憶された前記温度依存性に関する情報とから、前記静加速度センサの測定値を補正する補正手段とを更に有することを特徴とする請求項１記載の体位測定装置。
【請求項３】
前記信号生成手段が、前記被測定者の体位を表す信号として、前記直交する３方向における静加速度の大きさのうち、所定値以上の大きさを有する静加速度の方向と正負とを表す信号を生成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の体位測定装置。
【請求項４】
前記直交する３方向の１つが重力方向であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の体位測定装置。
【請求項５】
前記静加速度センサが、前記直交する３方向の静加速度の大きさに応じて電気的特性が変化する抵抗網を利用したセンサであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の体位測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の体位測定装置を備え、前記体位測定装置を用いて測定した体位を他の生体情報と共に記録する生体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は体位測定装置に関し、特に生体情報取得装置に好適に使用できる体位測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
睡眠時無呼吸症候群(Sleep Apnea Syndrome: SAS)とは、起きているときには呼吸障害を自覚しないのに、睡眠時に呼吸が傷害されるもののうち、１０秒以上連続した換気停止が５回／時間又は３０回／７時間以上発生するものをいう。
【０００３】
ＳＡＳは大きく分けて閉塞型睡眠時無呼吸症候群（ＯＳＡＳ）、中枢型睡眠時無呼吸症候群（ＣＳＡＳ）及びこれらの混合型である混合型睡眠時無呼吸症候群（ＭＳＡＳ）に分類されると考えられている。
【０００４】
このうち、ＯＳＡＳは、睡眠が深くなると気道の筋が弛緩し、舌が自重で沈下して気道を塞ぐことにより発生するものと考えられている。閉塞状態では酸欠状態に陥るため、睡眠が浅くなり（断眠）、または覚醒し、起動の筋が緊張して閉塞及び酸欠が緩和もしくは解消する。すると睡眠が深くなり、再度閉塞状態に陥る。このようなサイクルを睡眠中何度も繰り返すため、本人は睡眠時間を十分取ったつもりでも実際には十分な睡眠が得られておらず、結果として非睡眠時に強烈な眠気に襲われ、業務に支障を来したりする。
【０００５】
従来、ＳＡＳの疑いがある患者に対して実際に睡眠時無呼吸などの症状が観察されるかどうかを測定する装置として、睡眠ポリグラフィーが知られている（例えば特許文献１参照）。睡眠ポリグラフィーは、血中酸素飽和度（ＳＰＯ2）、胸部呼吸、腹部呼吸、心電図、いびき、体位、口鼻の気流などを全睡眠時間に渡って測定、記録する生体情報取得装置である。大型の装置ではさらに脳波や眼球運動、オトガイ筋（あご）筋電図、四肢筋電図なども測定する場合がある。
【０００６】
睡眠時の呼吸停止には姿勢が大きく関係しており、仰臥位では扁桃腺肥大や肥満等による上気道狭窄から呼吸停止に至る場合であっても、側臥位では呼吸停止までには至らないのが通常である。そのため、睡眠ポリグラフィーにおいては体位（姿勢）を測定するものが多い。
【０００７】
【特許文献１】特表平１１−５０４８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、このような体位測定は、特許文献１に記載されるような水銀スイッチや、金属球スイッチといった機械的なスイッチを用いて行われていた。機械的スイッチは物理的な接点を有するため、接点を構成する材質の電気抵抗が低く、かつ経年変化が少ないことが望まれる。しかし、実際には低抵抗でなく、また経年変化も少なからず存在する。そのため徐々に検出精度が悪化し、また定期的な交換が必要となる。
【０００９】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、信頼性が高く、また長寿命な、生体情報取得装置に好適な体位測定装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明の要旨は、被測定者に取り付けられ、被測定者の体位を測定する体位測定装置であって、直交する３方向における静加速度の大きさを測定する静加速度センサと、直交する３方向における静加速度の大きさの関係に基づいて、被測定者の体位を表す信号を生成する信号生成手段とを有することを特徴とする体位測定装置に存する。
【００１１】
また、本発明の別の要旨は、本発明の体位測定装置を備え、体位測定装置を用いて測定した体位を他の生体情報と共に記録する生体情報取得装置に存する。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成により、本発明によれば、信頼性が高く、また長寿命な、生体情報取得装置に好適な体位測定装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明をその好適な実施形態に基づき詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る体位測定装置を適用した生体情報取得装置の一例としての睡眠ポリグラフィの構成例を示すブロック図である。
【００１４】
睡眠ポリグラフィー１００は、制御部１１０によってその動作を制御される。制御部１１０は例えばＣＰＵとＲＯＭ、ＲＡＭからなり、ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを有することにより睡眠ポリグラフィーとしての機能を実現する。表示部１２０は例えばＬＣＤであり、各種設定画面やメッセージ、動作状態などを表示する。操作部１３０はキーやボタンなどの入力デバイスから構成され、ユーザが設定値や個人情報などを入力したり、装置に指示を与えるために用いられる。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換部１４０は接続される各種のセンサや測定装置のアナログ出力値を所定の精度のディジタルデータに変換して制御部１１０へ出力する。本実施形態において、Ａ／Ｄ変換部１４０に接続されるセンサ類は、心電図電極１５０、パルスオキシメータ１６０、例えばカニューラと圧力センサとから構成される口鼻呼吸・いびきセンサ１７０、胸部呼吸センサ１８０及び体位測定部１９０である。
【００１６】
心電図電極１５０は被測定者の胸部に取り付けられ、心電図信号を出力する。パルスオキシメータ１６０は被測定者の指に取り付けられ、血中酸素飽和度（ＳＰＯ2）を表す信号を出力する。口鼻呼吸・いびきセンサ１７０は、被測定者の口、鼻における空気流量と、いびき音を表す信号を出力する。胸部呼吸センサ１８０は、胸部呼吸に伴う胸囲の変化を表す信号を出力する。本実施形態に係る体位測定装置である体位測定部１９０は、静加速度センサを用いて被測定者の体位（姿勢）を表す信号を出力する。
【００１７】
記録部１９５は、例えば半導体メモリカードを記録媒体とするリーダライタであり、制御部１１０から供給される測定データを順次記録媒体に記録する。
【００１８】
本実施形態においては、携帯型の睡眠ポリグラフィーを想定しているため、脳波の測定や眼球運動の測定のための構成は図示していないが、本実施形態の体位測定装置は携帯型、据え置き型を問わす任意の睡眠ポリグラフィーに適用可能である。また、上述した生体情報の全てを記録することは必須でないし、また他の生体情報を記録してもよい。
【００１９】
次に、体位測定部１９０について説明する。本実施形態において、体位測定部１９０は機械的なスイッチではなく、加速度により電気的な特性変化、具体的には電気抵抗又は出力電圧が変化する加速度センサを用いて体位測定を行う。
【００２０】
本実施形態において好適に用いることが可能な加速度センサは、所謂静加速度を測定可能な加速度センサ（静加速度センサ）である。このような静加速度センサとして入手可能なものとしては、例えばピエゾ抵抗型３軸加速度センサがある。ピエゾ抵抗型３軸加速度センサは、複数の、薄い梁（ビーム）により錘を支持する基本構造に加え、各梁上にピエゾ抵抗素子が設けられたものである。
【００２１】
シリコン基板をエッチングすることにより基本構造を得ることができるため、半導体製造技術を用いて小型の加速度センサを実現できる。また、機械的接点を用いないため、寿命も半永久的である。
【００２２】
加速度がセンサに加わり錘が移動すると、加速度の方向と大きさに応じて梁上のピエゾ抵抗素子に歪みが加わり、その抵抗値が変化する。この抵抗値の変化を電圧の変動として検出することで、ＸＹＺの直交軸方向の加速度を検出することができる。梁上のピエゾ抵抗素子により抵抗回路網を形成し、一定の電位を入力しながら出力電位の変化を検出することにより、静的な加速度（重力に対する傾斜や遠心加速度など）を連続して検出することができる。このようなピエゾ抵抗型３軸加速度センサの具体例としては、日立金属社製Ｈ４８シリーズや、沖電気社製のＭＬ８９５０などがある。
【００２３】
本実施形態において、加速度センサは、図２に示すように、被測定者の体幹、具体的には胸部に配置して用いるものとする。そして、ＸＹＺの直交軸がそれぞれ、図２に示す方向となるようにして用いるものとする。
【００２４】
なお、図２は加速度センサの可能な配置例に過ぎず、ＸＹＺ軸方向の静加速度量に基づいて被測定者の体位が測定できさえすれば、加速度センサの配置位置や被測定者の体幹とＸＹＺ軸の方向との相対的な関係などは任意に決定することが可能である。
【００２５】
図３は、本実施形態における体位測定部１９０の具体的な構成例を示す図である。
体位測定部１９０は、加速度センサ２００と、温度センサ２１０と、温度補正回路２２０と、増幅器２３１〜２３３と、比較器２４１〜２４６とから構成される。加速度センサ２００は便宜上Ｚ，Ｘ、Ｙ、軸方向の加速度を独立して測定する加速度センサ２０２、２０４、２０６を有するものとして記載しているが、上述した３軸加速度センサを用いた場合には１つの加速度センサから各軸方向の加速度を表す出力が得られる。
【００２６】
上述したような、半導体ピエゾ抵抗型加速度センサーは、感度とゼロＧ（重力加速度）時の出力電圧が温度によって変化（ドリフト）する特性がある。そのため、本実施形態では、温度特性を補償するため、温度センサ２１０及び温度補正回路２２０を設けている。温度補正回路２２０は予め測定した加速度センサ２００の温度ドリフト特性と逆の特性を有する増幅器により実現される。具体的には、センサ出力を増幅する増幅器のゲインを、温度センサ２１０の出力に応じて補償テーブルを参照した値に従って調整する。
【００２７】
なお、加速度センサの中には、温度補償機能を有するものも存在する。このような加速度センサを用いる場合には、温度センサ２１０や補正回路２２０を設ける必要はない。温度補償機能を内蔵した加速度センサとしては、例えば日立金属社製の３軸加速度センサＨ４８Ｃがある。
【００２８】
図３に戻って、温度補正回路２２０の出力するＺ、Ｘ、Ｙ軸方向の加速度に対応した電圧信号は、増幅器２３１〜２３３で増幅された後、比較器２４１〜２４６において２つの閾値Ｔｈ（＋）及びＴｈ（−）と比較される。
【００２９】
閾値Ｔｈ（＋）及びＴｈ（−）は、正方向及び負方向の加速度に対する閾値である。そして、基準電圧として閾値Ｔｈ（＋）が入力される比較器２４１、２４３及び２４５は、加速度センサ２００（アンプ２３１〜２３３）の出力がＴｈ（＋）以上の場合にのみ所定レベルの電圧を出力する。また、基準電圧として閾値Ｔｈ（−）が入力される比較器２４２、２４４及び２４６は、加速度センサ２００（アンプ２３１〜２３３）の出力がＴｈ（−）以下の場合にのみ所定レベルの電圧を出力する。
【００３０】
睡眠時の体位は基本的に側臥位、仰臥位もしくは伏臥位のいずれかで安定すると考えられるため、本実施形態ではこれらの体位が検出できるように閾値Ｔｈ（＋）及びＴｈ（−）の電位を定めている。すなわち、加速度センサが検出するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向のいずれかが重力の方向と略平行になった状態、換言すればＸ、Ｙ、Ｚ軸方向のいずれかにおける静的加速度が図４に示すように略＋１Ｇ、−１Ｇとなる状態を検出できるようにそれぞれ決定する。
【００３１】
比較器２４１〜２４６の出力はＡ／Ｄ変換部１４０で１又は０のディジタルデータに変換された後、制御部１１０へ入力される。制御部１１０は、このディジタルデータに基づいて被測定者の体位を次の表１のように決定する。
【００３２】
【表１】
2006271501.tif 000003
【００３３】
なお、ある体位から他の体位へ遷移している状態など、全ての比較器出力のＡ／Ｄ変換後の値が０である場合には、遷移状態であると判定する。判定された体位を表すデータは、他の測定値と同様に、記録部１９５に渡され、記録される。
【００３４】
なお、本実施形態の体位測定部１９０においては、比較器２４１〜２４６を用い、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向における静加速度が±１Ｇとなったかどうかという結果のみを制御部１１０に与える構成であった。しかし、閾値の数をより多くし、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の静加速度の大きさを多値化して出力するように構成しても良い。
また、上述の実施形態では複数の比較器に共通した閾値Ｔｈ（＋）及びＴｈ（−）を用いた例を示したが、Ｔｈ（＋）、Ｔｈ（−）が比較器によって異なっていても良い。すなわち、比較器の数だけ異なる閾値を用いても良い。
【００３５】
また、比較器２４１〜２４６を体位測定部１９０に設けず、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向の静加速度の大きさを表す電圧値をそのまま（Ａ／Ｄ変換して）制御部１１０へ入力する構成であっても良い。この場合、制御部１１０において比較器２４１〜２４６と同等の処理を行った後、体位の判定を行えばよい。
【００３６】
或いは、制御部１１０が、Ａ／Ｄ変換後の各比較器２４１〜２４６の出力値（６ビットデータ）を、体位の種別を表すデータとして取り扱っても良い。この場合、体位の判定は実質的に体位測定部１９０が行っていると見なすことができる。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態によれば、電気的な特性変化により静加速度を検出可能な静加速度センサを用い、静加速度の方向と大きさに基づいて被測定者の体位を測定することにより、高精度でかつ信頼性の高い体位測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る睡眠ポリグラフィーの構成例を示すブロック図である。
【図２】加速度センサの配置例を説明する図である。
【図３】体位測定部１９０の具体的な構成例を示す図である。
【図４】図３における閾値の決定方法を説明する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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