(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の睡眠時における無呼吸低呼吸状態の検出装置であって、
前記生体の頸部に電流を流すための給電電極部と、
前記電流によって前記頸部に生じるインピーダンスを測定するための測定電極部と、
前記生体の前記頸部以外の箇所に配置され、前記生体の呼吸あるいは呼吸努力に応じた信号を出力する呼吸センサと、
前記インピーダンスの測定値に基づいて無呼吸低呼吸状態の検出を行ない、前記インピーダンスの測定値と前記呼吸センサの出力信号に基づいて前記無呼吸低呼吸状態の種類の判定を行なう解析部と、
前記検出の結果及び前記判定の結果を出力する出力部とを備える、検出装置。
【請求項２】
前記出力部は、前記判定の結果を可視化する、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記解析部は、前記インピーダンスの測定値と前記呼吸センサの出力信号とに基づき、閉塞性の無呼吸低呼吸状態であるか中枢性の無呼吸低呼吸状態であるかを判定する、請求項１または２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記呼吸センサは前記生体の胴部のインピーダンス呼吸を測定するセンサであり、 
前記解析部は、
前記インピーダンスの測定値と前記呼吸センサの出力信号がそれぞれの閾値以上である場合は、閉塞性の無呼吸低呼吸状態であると判定し、
前記インピーダンスの測定値と前記呼吸センサの出力信号が前記それぞれの閾値未満である場合は、中枢性の無呼吸低呼吸状態であると判定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記胴部のインピーダンス呼吸は、心電図測定用の電極により測定される、請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記給電電極部と前記測定電極部は、それぞれ少なくとも一組の電極対を備えている、請求項１から５のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
前記給電電極部における前記電極対の一つと、前記測定電極部における前記電極対の一つは、共通の支持体上に配置されている、請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
一組の電極対が、前記給電電極部および前記測定電極部として機能する、請求項１から５のいずれか一項に記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の睡眠中における無呼吸低呼吸状態を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置としては、被験者の口の周辺に温度センサを装着して鼻呼吸および口呼吸を検出するとともに、被験者の胸部および腹部にストラップを巻回して呼吸運動に伴うこれらの部位の動きを検出するものが知られている。両センサの検出結果を組み合わせて判断することにより、睡眠中の無呼吸低呼吸状態の検出、およびその種類を識別するようにしている。無呼吸低呼吸状態の種類は、気道閉塞状態で呼吸努力が継続される閉塞性無呼吸低呼吸と、呼吸努力そのものが停止して換気が停止する中枢性無呼吸低呼吸の二つに大別される。
【０００３】
特許文献１には、患者の呼吸気流を示す測定信号を処理し、閉塞性呼吸障害と中枢性呼吸障害との区別を可能にする評価装置が記載されている。特許文献２には、対象物の胸部領域又は腹部領域において得られた測定データと閾値とを比較し、当該対象物の呼吸状態を判別する状態解析装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４４７８０２７号公報
【特許文献２】特許４５８８４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
睡眠時無呼吸症候群を診断するには、上記のような生体信号に加え、脳波や眼球の動き、心電図、筋肉の動き、血液中の酸素飽和度、いびきの音量等を終夜にわたって測定する睡眠ポリソムノグラフィ検査が行なわれる。鼻呼吸および口呼吸による気流の変化を検出するために鼻や口の周囲に装着される特許文献１に記載のセンサは、被験者に煩わしさを感じさせることを免れない。また特許文献２に記載のように胸部および腹部に巻回されるストラップは、測定精度を高めるためにきつく締める必要があり、被験者にとって負担が大きい。これらの煩わしさや負担は睡眠時の測定における妨げとなることがある。
【０００６】
一方、心電図測定用の電極の一部を併用し、呼吸に伴う胸部および腹部（以下、胴部）のインピーダンス変化から呼吸状態を検出する、インピーダンス呼吸と呼ばれる方法が知られている。この測定方法によれば患者の負担や煩わしさを大幅に軽減することが可能であるが、閉塞性の無呼吸または低呼吸状態において、しばしば呼吸努力により生ずるインピーダンス変化を通常の呼吸と誤認識してしまうという問題がある。
【０００７】
よって本発明は、被験者の煩わしさや負担を大幅に軽減しつつ、正確かつ容易に睡眠中の無呼吸低呼吸状態を検出し、さらにその種類を識別する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明がとりうる一態様は、生体の睡眠時における無呼吸低呼吸状態の検出装置であって、
前記生体の頸部に電流を流すための給電電極部と、
前記電流によって前記頸部に生じるインピーダンスを測定するための測定電極部と、
前記インピーダンスの測定値に基づいて無呼吸低呼吸状態の検出を行なう解析部と、
前記検出の結果を出力する出力部とを備える。
【０００９】
このような構成によれば、気道閉塞下で呼吸努力がなされることにより顕著な動きを生ずる頸部においてインピーダンスの変化を測定するため、被験者に煩わしさや苦痛をほとんど感じさせることなく閉塞性の無呼吸低呼吸状態を検出することができる。
【００１０】
前記生体の前記頸部以外の箇所に配置され、前記生体の呼吸あるいは呼吸努力に応じた信号を出力する呼吸センサをさらに備え、前記解析部は、前記インピーダンスの測定値と前記呼吸センサの出力信号に基づいて前記無呼吸低呼吸状態の種類の判定を行ない、前記出力部は、前記判定の結果を可視化する構成としてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、閉塞性の無呼吸低呼吸状態の検出精度が向上するだけでなく、中枢性の無呼吸低呼吸状態との識別も可能となる。
【００１２】
具体的には、前記解析部は、前記インピーダンスの測定値と前記呼吸センサの出力値とに基づき、閉塞性の無呼吸低呼吸状態であるか、中枢性の無呼吸低呼吸状態であるかを判定する。
【００１３】
前記呼吸センサが前記生体の胴部のインピーダンス呼吸を測定するセンサである場合において、前記解析部は、前記インピーダンスの測定値と前記呼吸センサの出力信号がそれぞれの閾値以上である場合は、閉塞性の無呼吸低呼吸状態であると判定し、前記インピーダンスの測定値と前記呼吸センサの出力信号が前記それぞれの閾値未満である場合は、中枢性の無呼吸低呼吸状態であると判定する構成としてもよい。
【００１４】
特に睡眠ポリソムノグラフィにて併用される心電図測定用の電極を用いて前記胴部のインピーダンス呼吸を測定する構成の場合、装着を要するセンサの数を最小限にすることができ、被験者への負担を抑制することができる。
【００１５】
前記給電電極部と前記測定電極部は、それぞれ少なくとも一組の電極対を備えている構成としてもよい。ここで前記給電電極部における前記電極対の一つと、前記測定電極部における前記電極対の一つは、共通の支持体上に配置されている構成としてもよい。この場合、頸部への装着をより円滑に行なうことができ、かつ電極間の距離が一定となるため電位測定の安定性が増す。
【００１６】
一組の電極対が前記給電電極部および前記測定電極部として機能する構成としてもよい。この場合、使用者は一組の電極対のみを生体に装着すればよいため、簡易な測定が可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成によれば、被験者に煩わしさや負担を大幅に軽減しつつ、正確かつ容易に睡眠中における無呼吸低呼吸状態を検出し、さらにその種類を識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る検出装置を示す機能ブロック図である。
【図２】図１の検出装置の電極群が生体に装着される際の配置例を模式的に示す図である。
【図３】図１の検出装置における測定部において得られる波形の例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る検出装置を示す機能ブロック図である。
【図５】図４の検出装置における測定部において得られる波形の例を示す図である。
【図６】図４の検出装置において無呼吸状態の種類を判定する基準を示す表である。
【図７】図１の検出装置における電極群の配置例を模式的に示す図である。
【図８】図１の検出装置における電極群の変形例を模式的に示す図である。
【図９】図１の検出装置の変形例を示す機能ブロック図および電極群の配置を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態を添付の図面を参照しつつ以下詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る検出装置１を示す機能ブロック図である。検出装置１は、被験者の睡眠時における無呼吸低呼吸状態を検出するためのものであり、本体１０と、被験者（生体）５０の頸部５１に装着される電極群を備えている。
【００２１】
本体１０は、電流供給部１１、測定部１２、解析部１３、および出力部１４を備えている。電極群は、給電電極部２０Ａと測定電極部２０Ｂを含んでいる。給電電極部２０Ａは第１給電電極２１ａと第２給電電極２２ａからなり、測定電極部２０Ｂは第１測定電極２１ｂと第２測定電極２２ｂからなる。
【００２２】
電流供給部１１は、第１給電電極２１ａおよび第２給電電極２２ａにそれぞれ信号線２５ａ、２５ｂを介して電気的に接続されている。本実施形態では１０μＡ〜１ｍＡ（ピークトゥピーク値）、１０〜１００ｋＨｚの電流が電流供給部１１から信号線２５ａおよび２５ｂを介して第１給電電極２１ａおよび第２給電電極２２ａに供給される。
【００２３】
第１測定電極２１ｂおよび第２測定電極２２ｂは、それぞれ信号線２６ａ、２６ｂを介して測定部１２と電気的に接続されている。第１測定電極２１ｂおよび第２測定電極２２ｂは、それぞれ装着部位の電位を信号線２６ａ、２６ｂを介して測定部１２に入力する。
【００２４】
図２に示すように、電極群は被験者５０の頸部５１に装着される。測定部１２は、第１給電電極２１ａおよび第２給電電極２２ａに供給した電流値、第１測定電極２１ｂおよび第２測定電極２２ｂの間に生じた電位差に基づいて頸部５１のインピーダンスを測定する。
【００２５】
図３に示す波形は、測定部１２により測定された頸部５１のインピーダンスの経時変化を示すものである。グラフの横軸は睡眠ポリソムノグラフィにおける測定時刻を示している。閉塞性の無呼吸低呼吸の場合、気道閉塞の状況下で呼吸努力がなされると、一般には吸気時に気道内が陰圧となるため、咽頭が胃の方向に引っ張られて、電極群２０が装着された頸部のインピーダンスの値を大きく変化させる。
【００２６】
本実施形態の検出装置１では、このインピーダンスの値の変化が睡眠時無呼吸症候群における閉塞性の無呼吸低呼吸状態を示唆しうるという事実に着目し、測定部１２により測定された頸部５１のインピーダンスの変化に基づいて無呼吸低呼吸状態を検出するように構成されている。具体的には、解析部１３が測定部１２と通信可能に接続されており、インピーダンスの測定値が所定の閾値を上回った場合に、被験者が閉塞性の無呼吸低呼吸状態にあると判断するように構成されている。
【００２７】
経時変化するインピーダンスの測定値の振幅が所定の閾値を上回った場合に、被験者が閉塞性の無呼吸低呼吸状態にあると判定するように解析部１３を構成してもよい。以降の説明における「インピーダンスの測定値」という表現は、インピーダンスの絶対値および振幅値の双方を含む意味で用いる。測定値や振幅に係る閾値は予め定められた一定値としてもよく、被験者や測定環境に応じて可変としてもよい。
【００２８】
出力部１４は解析部１３と通信可能に接続されており、無呼吸低呼吸状態の検出結果を可視化などの手法により出力するように構成されている。出力の手法は、音声出力、プリンタへの印刷、所定の機器へのデータの送信など種々の態様をとりうる。
【００２９】
例えば、図３に示したように閾値を示す線を表示することにより、医療従事者はインピーダンスの測定値が閾値を上回っていることを視覚的に容易に識別することができる。例えばアテンド（終夜監視型）診療における閉塞性無呼吸低呼吸状態の発生時に、即座に患者の状態や他のパラメータについて確認することが可能となる。
【００３０】
これに加えてあるいは代えて、閾値を上回るインピーダンスの測定値が現れた時間帯を図３の網掛け部分で示すように背景の色を変化させるなどして、無呼吸低呼吸状態が発生した時間帯を識別可能とすることができる。この手法によれば、例えば検査終了後等に無呼吸状態が発生した時間帯を容易かつ直感的に探し出すことが可能となる。
【００３１】
このようにして可視化された無呼吸低呼吸状態の検出結果の出力は、図示しないディスプレイ等の表示装置に表示することにより行なわれる。または図示しない印刷機構を用いて所定の用紙へ印刷されることにより行われる。表示装置および印刷機構のそれぞれは、検出装置１の本体１０に設けられていてもよいし、本体１０と通信可能に接続された外部機器に設けられていてもよい。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態においては、被験者５０の頸部５１に装着された電極群２０により睡眠中における無呼吸低呼吸状態の検出が行なわれるため、被験者の口の周囲にセンサを配置したり、胸部および腹部にストラップをきつく巻回す必要がない。したがって被験者に煩わしさや苦痛を大幅に軽減した、睡眠ポリソムノグラフィ検査における呼吸状態の検出が可能となる。
【００３３】
次に図４を参照しつつ、本発明の第２の実施形態に係る検出装置１Ａについて説明する。第１の実施形態と実質的に同一または同様の構成には同一の参照番号を付与し、繰り返しとなる説明は省略する。
【００３４】
本実施形態の検出装置１Ａは、頸部以外に配置され、被験者の呼吸に応じた信号を出力する呼吸センサ３０を備えており、解析部１３Ａが頸部５１のインピーダンスの測定値と呼吸センサからの出力信号に基づいて無呼吸低呼吸状態の種類の判定を行なう点において、上記の検出装置１と異なる。
【００３５】
本実施形態の呼吸センサ３０は、睡眠ポリソムノグラフィ検査において併用される心電図測定用の電極群により構成され、電極群間の電位差に基づく被験者５０の胴部のインピーダンス呼吸を測定するものである。胴部のインピーダンスは呼吸運動（および呼吸努力）に伴って変化するため、これを被験者５０の呼吸に応じた信号の出力として得ることができる。心電図測定用の電極群を用いた胴部のインピーダンス呼吸の測定自体は公知の手法であるため、詳細な説明は割愛する。
【００３６】
解析部１３Ａは、測定部１２および呼吸センサ３０と通信可能に接続されており、測定部１２により測定された被験者５０の頸部５１のインピーダンスの測定値と、呼吸センサにより測定された被験者５０の胴部のインピーダンス呼吸の測定値とに基づいて無呼吸低呼吸状態の検出およびその種類の判定を行なうように構成されている。
【００３７】
図５に示す波形は、測定部１２により測定された頸部のインピーダンスと、心電図測定用電極により測定された胴部のインピーダンス呼吸の経時変化を示すものである。グラフの横軸は睡眠ポリソムノグラフィにおける測定時刻を示している。縦軸はインピーダンスを示しているが、頸部のインピーダンス変化と胴部のインピーダンス呼吸の測定波形が縦方向に並んでいるのは時間的な同期をとって表示することを意図したものであって、両波形の測定値間の絶対的な大小関係を示すものではない。
【００３８】
図６は、解析部１３Ａが無呼吸低呼吸状態の種類の判定を行なうにあたっての基準を示す表である。解析部１３Ａは、頸部のインピーダンスの測定値が所定の閾値以上であり、かつ胴部のインピーダンス呼吸の測定値が所定の閾値以上である場合に、閉塞性の無呼吸低呼吸状態であると判定する。
【００３９】
閉塞性の無呼吸低呼吸状態とは気道閉塞下あるいは気道狭窄下で呼吸努力が行われている状態であるから、胴部に装着された心電図測定用電極群で測定するインピーダンスに変化が生じるとともに、第１の実施形態において説明したように頸部５１に装着された電極群２０で測定するインピーダンスにも通常呼吸時より大きな変化が生じる。
【００４０】
この状態を示すのが図５における期間Ｔ１およびＴ３の波形である。このとき呼吸努力により、胴部のインピーダンス呼吸にはあたかも普通に呼吸をしているかのような変化が認められ、一方頸部では通常呼吸時よりも明らかに大きな振幅のインピーダンス変化が現れている。
【００４１】
図６に示すように、解析部１３Ａは、頸部のインピーダンスの測定値が所定値未満であり、胴部のインピーダンス呼吸の測定値が所定値以上である場合に、通常の呼吸状態であると判定する。
【００４２】
気道が閉塞あるいは狭窄して無呼吸低呼吸状態であった期間Ｔ１に対し、期間Ｔ２は気道が解放された状態である。被験者は一般に、無呼吸低呼吸時には酸素不足となっているため、気道解放直後はこれを回復するために換気が大きくなることが多い。このような無呼吸直後であっても気道が開放されているため、呼吸（努力）による頸部５１のインピーダンスの変化は、気道閉塞時あるいは気道狭窄時に比べて明らかに小さくなる。一方、胴部のインピーダンス呼吸では、気道が解放されていて正常に呼吸ができる場合も、気道が閉塞している場合も、一般に呼吸（努力）の大きさが大きくなると振幅も大きくなる傾向にある。この状態を示すのが図５の期間Ｔ２に示す波形である。
【００４３】
先に述べたように、図５の期間Ｔ１およびＴ３に示す胴部のインピーダンス呼吸の測定波形だけで閉塞性の無呼吸低呼吸状態を検出することは困難である。本実施形態においては、閉塞性の無呼吸低呼吸状態において変化が顕著となる頸部のインピーダンスを参照することにより、容易かつ確実に閉塞性の無呼吸低呼吸状態を認識することができる。
【００４４】
図６に示すように、解析部１３Ａは、頸部のインピーダンスの測定値が所定の閾値未満であり、かつ胴部のインピーダンスの測定値が所定の閾値未満である場合に、中枢性の無呼吸低呼吸状態であると判定する。
【００４５】
中枢性の無呼吸低呼吸状態とは、呼吸中枢から呼吸に係る指令の伝達が正常になされずに呼吸運動そのものがなされない状態であるため、頸部５１に装着された電極群２０で測定するインピーダンスにも、胴部に装着された心電図測定用の電極群で測定するインピーダンス呼吸にも大きな動きは生じない。そのため、頸部のインピーダンスと胴部のインピーダンス呼吸ともに測定波形はほぼフラットな状態となり、それぞれの閾値を下回る測定値として認識される。
【００４６】
出力部１４Ａは解析部１３Ａと通信可能に接続されており、無呼吸状態の種類の判定結果を可視化して出力するように構成されている。可視化および出力の手法は第１の実施形態に係る出力部１４と同様であり、例えば図５のような外観を呈するように表示されるが、閉塞性の無呼吸低呼吸状態と中枢性の無呼吸低呼吸状態は、変化させる背景の色を相違させることにより区別可能とする。これに加えてあるいは代えて、閉塞性か中枢性かを示す記号等を表示させて両者を区別可能としてもよい。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態においては、胴部のインピーダンス呼吸を測定する周知の手法と組み合わせることにより、閉塞性の無呼吸低呼吸状態を容易かつ確実に検出できるだけでなく、中枢性の無呼吸低呼吸状態との識別も可能となる。胴部のインピーダンス呼吸を測定するにあたって、睡眠ポリソムノグラフィにて併用される心電図測定用の電極を利用すれば、装着を要するセンサの数を最小限にすることができ、被験者への負担を抑制することができる。
【００４８】
上記の実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであって、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更・改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００４９】
電極群２０の頸部５１に対する装着位置は、図２に示した配置に限定されるものではない。頸部５１における２点間の電位差を測定可能であれば、図７に示す適宜の配置を選択することができる。
【００５０】
例えば図７の（ａ）に示すように、図２に示した配置例とは逆に給電電極２１ａ、２２ａを下側に、測定電極２１ｂ、２２ｂを上側に配置してもよい。また図７の（ｂ）に示すように、給電電極２１ａ、２２ａを右半身側に、測定電極２１ｂ、２２ｂを左半身側に配置してもよく、その逆でもよい。さらに図７の（ｃ）に示すように、各電極を横一列に並べ、給電電極２１ａ、２２ａを内側に、測定電極２１ｂ、２２ｂを外側に配置してもよく、その逆でもよい。
【００５１】
図８の（ａ）に示すように、第１給電電極２１ａと第１測定電極２１ｂが共通の支持体２３上に支持される構成としてもよい。また図８の（ｂ）に示すように、共通の支持体２３上において第１給電電極２１ａと第１測定電極２１ｂが同心円状に配置される構成としてもよい。第２給電電極２２ａと第２測定電極２２ｂについても同様である。
【００５２】
上記のような構成によれば、頸部５１への装着をより円滑に行なうことができ、電極間の距離が一定となるため電位測定の安定性が増す。第２給電電極２２ａと第２測定電極２２ｂについても同様である。
【００５３】
また図９の（ａ）に示すように、一組の電極対２１ｃ、２２ｃが、給電電極部２０Ａおよび測定電極部２０Ｂとして機能するように構成してもよい。この場合、測定部１２に接続された信号線２６ａ、２６ｂを、それぞれ電極対２１ｃ、２２ｃと並列に接続し、図９の（ｂ）に示すように被験者５０の頸部５１に電極対２１ｃ、２２ｃを装着する。この構成によれば使用者は一組の電極対のみを被験者に装着すればよいため、より簡易な測定が可能となる。
【００５４】
一方、給電電極部２０Ａと測定電極部２０Ｂが、それぞれ複数の電極対を備える構成としてもよい。
【００５５】
呼吸センサ３０は、被験者５０の胴部のインピーダンス呼吸を測定可能であれば、心電図測定用の電極を用いる必要はない。周知のインピーダンス呼吸測定用センサを適宜利用可能である。
【００５６】
呼吸センサ３０は、被験者５０の頸部５１以外の箇所に配置され、被験者５０の呼吸に応じた検出信号を出力可能なものであれば、必ずしもインピーダンス呼吸測定用センサを用いることを要しない。例えば被験者５０の鼻呼吸や口呼吸を検出可能なフローセンサを用いることが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１：検出装置、１２：測定部、１３：解析部、１４：出力部、２０Ａ：給電電極部、２０Ｂ：測定電極部、２３：支持体、３０：呼吸センサ、５０：被験者（生体）、５１：頸部
【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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