(57)【要約】  本発明は、幼児の睡眠段階を検出及び／又はモニタリングするシステムに関する。当該システムは、口の吸引挙動に関する少なくとも１つの信号を検出及び記録する検出手段と、検出手段を幼児の口腔位置に配置する配置手段と、任意選択的に、記録されたデータから、幼児の睡眠段階を決定する分析手段とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
幼児の睡眠段階を検出及び／又はモニタリングするシステムであって、口の吸引挙動に関する少なくとも１つの信号を検出及び記録する検出手段と、前記検出手段を前記幼児の口腔位置に配置する配置手段と、任意選択的に、記録されたデータから、前記幼児の前記睡眠段階を決定する分析手段と、を含む、システム。
【請求項２】
前記検出手段は、
・圧力センサ、
・加速度計、
・動きセンサ、
・筋活動センサ、
・近接センサ、
・超音波センサ、及び／又は、
・光センサからなる群から選択される少なくとも１つのセンサである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記配置手段は、おしゃぶりを含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
データ記憶手段を更に含む、請求項１乃至３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
睡眠段階指示手段を更に含む、請求項１乃至４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムが口腔位置にあるか否かを検出する手段を更に含む、請求項１乃至５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記記録されたデータから、
・身体的活動のレベル、
・「吸引要求」の度合い、及び／又は、
・食欲及び／又は空腹感の度合いからなる群から選択される少なくとも１つの特徴を決定する手段を更に含む、請求項１乃至６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
・再充電可能な電池、及び／又は、
・データ通信手段からなる群から選択される少なくとも１つのデバイスを更に含む、請求項１乃至７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
・アクティグラフ、
・睡眠ポリグラフ計、
・赤外線ビデオカメラシステム、
・温度センサ、
・暗視ベースのビデオカメラシステム、及び／又は、
・睡眠位置感知用の圧力パッド又は加速度計からなる群から選択される少なくとも１つのデバイスを更に含む、請求項１乃至８の何れか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
・家庭環境又は移動時の幼児の睡眠段階の検出、
・子供の保育園における睡眠段階の検出、
・臨床的保育、
・新生児医療、
・集中保育、及び／又は、
・幼児昏睡患者のモニタリングからなる群から選択される少なくとも１つの目的のための請求項１乃至９の何れか一項に記載のシステムの使用。
【請求項１１】
請求項１乃至９の何れか一項に記載の幼児の睡眠段階を検出及び／又はモニタリングするシステムを含む、幼児に使用するおしゃぶり。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、睡眠段階アノテーションの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
幼児期の睡眠の評価は、中枢神経系（ＣＮＳ）の成熟、総合的機能、将来の認識、精神運動及び気質の発達への睡眠の影響を研究する機会を与える。更に、ユーザ調査は、親は、自分の子供の睡眠について知らされる必要があることを示している。例えば親が乳児を起こさなければならない場合、乳児が深い睡眠にあるのか浅い睡眠にあるのかについて知ることを望む。親は、浅い睡眠の間に乳児を起こすことを好む。なぜなら、深い睡眠から起こすよりも乳児は機嫌がよくなるからである。また、親は、自分の子供の睡眠パターンに異常があるかどうかについても知ることを望む。
【０００３】
月齢２ヶ月前では、乳児の睡眠は、後にＲＥＭ（急速眼球運動）睡眠へと発達する動睡眠（「ＡＳ」）、静睡眠（「ＱＳ」、後に非ＲＥＭ睡眠に発達する）、及び不定睡眠（「ＩＳ」、ＲＥＭ及び非ＲＥＭの両方の要素が観察される）の何れかに分類される。
【０００４】
満期（受胎から４０週）では、動睡眠の間の脳波図（ＥＥＧ）において検出可能な背景パターンは、あらゆる周波数帯域における活動を含む。静睡眠の間は、これらのパターンは、アルファ及びベータ活動（アルファ及びベータ波、８〜１３Ｈｚの周波数又は１３〜３０Ｈｚの周波数を有する記録可能な脳活動）の期間と混ざり合うシータ及びデルタ活動（シータ及びベータ波、最大４Ｈｚの周波数又は４〜８Ｈｚの周波数を有する記録可能な脳活動）のバーストによって特徴付けられる。更に、静睡眠の間は、観察される体の動きは最小限である。月齢２ヶ月後では、睡眠状態は、ＲＥＭと非ＲＥＭとに分類される。４〜６ヶ月を超えると、非ＲＥＭは更に、段階１、段階２、及び徐波睡眠とに分かれる。徐波睡眠は、通常、月齢４〜４．５ヶ月には、ＥＥＧ上で確認される。表１に、様々な睡眠段階の間に典型的に示される挙動パターンをまとめる。この表から、深い睡眠（段階３〜４）の間は、活発な吸引がなくなることが分かる。月齢６〜１２ヶ月では、睡眠段階１と睡眠段階２とが区別できる。
【表１】
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【０００５】
これらの段階は、レヒトシャッフェン（rechtschaffen）及びカーレス（Kahles）（１９６８年）によって大人向けに提供されている術語体系に対応する。
【表２】
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【０００６】
現行の幼児睡眠評価方法は、睡眠ポリグラフ計（ＰＳＧ）、アクティグラフィ、直接観察、ビデオ記録及び感圧パッドを含む。ＰＳＧは、睡眠を評価するための代表的な基準ではあるが、その不利点は、ＰＳＧは、長時間にわたって家庭環境では行うことが困難である非常に閉塞性のある方法である点である。アクティグラフィは、ＰＳＧ記録物と一致度が高く、また、自然な環境で長期間に亘って子供の睡眠を測定するために使用できる。不利点は、睡眠時にも関わらず動きがあること、又は、覚醒時にも関わらず動きがないことをもたらすアーチファクトに影響を受けやすいという点である。直接観察、ビデオ記録及び感圧パッドは、非侵襲的であるが、子供がベビーベッドといった所定の場所に寝そべることを必要とする。睡眠の開始及び夜間の覚醒は、アクティグラフィ、直接観察、ビデオ記録及び感圧パッドを使用してかなり信頼度が高く検出される。しかし、これらの方法によって測定される挙動パターンはかなり類似するため（吸引を除く。表１を参照）、浅い睡眠と深い睡眠とを区別することは依然として困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来技術から知られているデバイスの不利点又は欠点を解決する幼児用の睡眠段階アノテーションシステムを提供することを目的とする。本発明は、家庭での使用に適した幼児用の睡眠段階アノテーションシステムを提供することをもう１つの目的とする。また、信号品質が良く、柔軟性が高く、また、ユーザ快適さが高い睡眠段階アノテーションシステムを提供することを更にもう１つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的は、独立請求項によるシステム及び／又は方法によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施形態を参照することにより明らかとなろう。
【００１０】
【図１ａ】図１ａは、おしゃぶりに取付けられた加速度計から得られた信号を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、拡大された活発吸引期間を示す。
【図１ｃ】図１ｃは、拡大された不活発吸引期間を示す。
【図２】図２は、活発及び不活発吸引に対応する信号のパワースペクトル密度を示す。
【図３】図３は、本発明によるおしゃぶり内の少なくとも１つの加速度計の潜在的な位置を示す。
【図４】図４は、本発明によるおしゃぶり内の少なくとも１つの近接センサ又圧力センサの潜在的な位置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に例示され且つ説明されたが、当該例示及び説明は、例示であり、制限的に見なされるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。開示された実施形態に対する他の変形態様は、図面、開示内容及び添付の請求項の検討から、クレームされた発明を実施する当業者によって理解されかつ実現できる。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、複数形を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるからと言って、これらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を制限するものと解釈すべきではない。
【００１２】
本発明によれば、幼児の睡眠段階を検出及び／又はモニタリングするシステムが提供される。当該システムは、口の吸引挙動に関する少なくとも１つの信号を検出及び記録する検出手段と、当該検出手段を幼児の口腔位置に配置する配置手段と、任意選択的に、記録されたデータから幼児の睡眠段階を決定する分析手段とを含む。
【００１３】
発明者は、意外にも乳児の吸引挙動の測定が様々な睡眠段階を区別する機会を与えることを発見した。従来技術の方法とは対照的に、吸引挙動の測定は、データを回収する実現可能でかつ邪魔にならない方法であり、乳児の睡眠品質に影響を及ぼさない。更に、吸引挙動は、技術的努力をほとんど必要とすることなく測定でき、この点は、本発明によるシステムを、比較的単純かつ手頃な価格とするため、本発明のシステムは、家庭での使用に適している。
【００１４】
本発明による好適な実施形態では、検出手段は、
・圧力センサ、
・加速度計、
・動きセンサ、
・筋活動センサ、
・超音波センサ、
・近接センサ、及び／又は、
・光センサからなる群から選択される少なくとも１つのセンサである。
【００１５】
エイシマ（１９９１年）によれば、幼児の吸引挙動の分析によって、吸引運動は、主にぜん動舌運動と２種類の負圧とからなることが示された。ぜん動舌運動は、顎運動と同期する。したがって、経口吸引挙動に関する生理学的信号は、顎運動、舌運動及び圧力変化である。これらの信号はすべて、いずれかの上述のセンサによって決定される。
【００１６】
圧力センサは、特に頬及び舌によってもたらされる吸引運動によって引き起こされる口腔内の圧力変化を検出できる。ピーク真空は、通常、舌が最低位置にあるときに生じ、−１５０±６０ｍｍＨｇ（ゲッデス（Geddes）他、２００８年）にまでなる。加速度計及び／又は動きセンサは、吸引挙動によって引き起こされる動きを検出できる。筋活動センサは、例えば吸引挙動に関する筋電図（ＥＭＧ）の観点から、適切な電極によって筋活動を記録できる。超音波センサは、吸引挙動に関する運動についての情報を与える口腔のスキャンを生成するために使用される。近接センサは、吸引挙動に関する口部運動によって引き起こされる、センサと例えば舌又は頬との間の距離の変化を経時的に決定できる。光センサは、赤外線源によって放射された光の反射率の変化といった吸引挙動によって引き起こされる光の変化を検出できる。当該変化は、吸引挙動に関する口部運動によって引き起こされる。
【００１７】
上述のセンサタイプは、当業者に周知である。標準的なセンサがそれぞれの小売業者から入手可能であり、本発明によるシステムに容易に取付けることができる。しかし、当業者であれば、創意工夫を必要とすることなく、口吸引挙動に関する少なくとも１つの信号を検出及び記録する他の検出手段を選択してもよい。これらの実施形態も、本発明の要旨に十分に当てはまるため、本発明の範囲に包含される。
【００１８】
本発明による別の好適な実施形態では、当該配置手段は、おしゃぶりを含む。おしゃぶり（他の国では、「ダミー（dummy）」又は「スーザー（soother）」とも知られる）は、幼児又は他の幼い子供に吸引のために与えられるゴム製、プラスチック製又はシリコーン製のニップルである。その標準的な外観は、乳首と、マウスシールド、及びハンドルを有する。マウスシールド及び／又はハンドルは、子供がそれによって窒息する又はそれを飲み込む危険を回避するのに十分に大きい。しかし、本発明のコンテキストでは、おしゃぶりは、他の形状としてもよい。多くの幼児は、睡眠時におしゃぶりを使用する。例えば、最近のカナダでの治験では、最大で８４％の幼児がおしゃぶりを使用することが報告されている（クレーマ（Kramer）他、２００１年）。おしゃぶりの使用は、一般的に推奨されている習慣であり、６１％でＳＩＤＳの危険の減少に関連付けられている（ホーク（Hauck）他、２００５年）。
【００１９】
本発明による更に別の好適な実施形態では、当該システムは、データ記憶手段を更に含む。これは、例えば睡眠障害の原因が検出される必要がある場合に幼児の睡眠をモニタリングするのに特に有利である。したがって、本発明によるデバイスは、睡眠データロガーとして使用されてよく、当該ロガーは、幼児の睡眠リズム及び睡眠挙動の印象を得るために数晩後、医師によって読み出される。適切なデータ記憶手段は、最先端技術から知られており、例えばフラッシュデバイスを含む。
【００２０】
本発明による更に別の好適な実施形態では、当該システムは、睡眠段階指示手段を更に含む。本実施形態では、親又は医師が、幼児を起こすことなく、幼児の睡眠段階をリアルタイムに制御できる。好適な実施形態は、様々な色コード（例えば浅い睡眠には緑色、深い睡眠には赤色）を有する照明デバイス、異なる睡眠段階に異なる点滅周波数を有する点滅照明器具、又は、様々な睡眠段階を示す数字又は文字の表示に適しているデジタルディスプレイを含む。しかし、当業者であれは、創意工夫を必要とすることなく、他の睡眠段階指示手段を選択してもよい。これらの実施形態も本発明の範囲に包含される。
【００２１】
本発明による別の好適な実施形態では、当該システムは、デバイスが口腔位置にあるか否かを検出する手段を更に含む。これは、例えば伝導度測定によって行われる。これは、口腔位置では、システムは、幼児の唾液によって濡れるため、システムを囲む媒体における伝導が増加することに因る。伝導度測定は、当該システムに容易に組み込むことができる比較的単純な電子回路によって行われる。別の可能性は、現代のセル式電話機に使用されるタイプの近接センサを組み込むことである。当該センサは、セル式電話機がユーザの耳に近づくと、セル式電話機のスクリーンをオンにする。しかし、当業者であれば、創意工夫を必要とすることなく、デバイスが口腔位置にあるか否かを検出するために他の方法又はセンサを選択してもよい。これらの実施形態も、本発明の範囲内に包含される。いずれの場合においても、例えばシステムが幼児の口から落下したことによって、システムが口腔位置にない場合、ユーザ信号が供給される。
【００２２】
本発明による別の好適な実施形態では、当該システムは、記録されたデータから、
・身体的活動のレベル、
・「吸引願望」の度合い、及び／又は、
・食欲及び／又は空腹感の度合いからなる群から選択される少なくとも１つの特徴を決定する手段を更に含む。
【００２３】
身体的活動のレベルは、例えば加速度計によって提供されるデータから導出される。「吸引願望」の度合いは、例えば実際に記録された吸引挙動データをデータ記憶装置内に記憶された比較データと比較することによって決定される。更に、研究によって、幼児の食欲が、吸引パラメータに影響を及ぼすことが示されている（ゲッデス他、２００８年）。したがって、食欲及び／又は空腹感の度合いも、吸引挙動の分析によって決定される。
【００２４】
本発明による更に別の実施形態では、当該システムは、
・再充電可能な電池、及び／又は、
・データ通信手段からなる群から選択される少なくとも１つのデバイスを更に含む。
【００２５】
当該データ通信手段は、好適には、例えばブルートゥース規格又はＷｉＦｉ規格下で、又は、例えばＩｒＤａ規格下の赤外線通信として又はテレビ受像機の遠隔制御器又は同様のデバイスに通常実施されるようにワイヤレス通信手段を含む。しかし、他のワイヤレス通信規格を使用してもよい。ケーブルを介するデータ通信手段は、ＵＳＢ及び他の標準デバイスを含む。
【００２６】
本発明による特に好適な実施形態では、当該システムは、
・アクティグラフ、
・睡眠ポリグラフ計、
・温度センサ、
・赤外線ビデオカメラシステム、
・暗視ベースのビデオカメラシステム、及び／又は、
・睡眠位置感知用の圧力パッド又は加速度計からなる群から選択される少なくとも１つのデバイスを更に含む。
【００２７】
アクティグラフィは、人間の休息／活動サイクルをモニタリングする非侵襲的方法である。アクティメトリ（actimetry）センサとも呼ばれる小型のアクティグラフユニットが患者によって装着され、粗大運動活動が測定される。多くの場合、検査される運動活動は、腕時計型パッケージ内のアクティグラフによって測定される手首の運動活動である。当該ユニットは、それが経験する運動を連続的に記録する。データは、後にコンピュータに読み出されオフラインで分析される。幾つかの用途では、データは、オンザフライで送信され分析される。
【００２８】
睡眠ポリグラフ計は、睡眠時に生じる生物学的生理学的（biophysiological）変化の包括的記録である。記録は、通常、多くの人が寝る夜間に行われるが、一部の研究所では、交代勤務従業員又は概日リズム睡眠障害を抱えた人にも対応して、一日のうちの他の時間にも試験を行う。ＰＳＧは、睡眠時の脳（ＥＥＧ）、眼球運動（ＥＯＧ）、筋活動又は骨格筋活動（ＥＭＧ）、心臓の鼓動（ＥＣＧ）を含む多くの身体機能をモニタリングする。任意選択的に、呼吸気流量及び呼吸努力インジケータといった呼吸機能だけでなく、抹消脈拍オキシメトリも使用してよい。
【００２９】
また、体温は概日リズムを経験し、また、幼児が感染症又は他の健康に関する問題がある場合に変動するので、幼児の全体の生理学的状態をモニタリングするために温度センサを使用できる。
【００３０】
赤外線ビデオカメラシステム及び／又は暗視ベースのビデオカメラシステムは、幼児の体位を検出する、又は、活動の全体的なレベルをモニタリングするために使用できる。同様のことが、睡眠位置感知のための圧力パッド又は加速度計についても言える。
【００３１】
本発明の別の態様によれば、上述のシステムの使用は、
・家庭環境又は移動時の幼児の睡眠段階の検出、
・子供の保育園における睡眠段階の検出、
・臨床的保育、
・新生児医療、
・集中保育、及び／又は、
・幼児昏睡患者のモニタリングからなる群から選択される少なくとも１つを目的として提供される。
【００３２】
本発明の別の態様によれば、幼児に使用するおしゃぶりが提供される。当該おしゃぶりは、上述の請求項の何れか一項に記載される幼児の睡眠段階を検出及び／又はモニタリングするシステムを含む。図３は、本発明によるおしゃぶり３０を示す。当該おしゃぶりは、乳児と直接接触しないように内部に配置された加速度計３２を含む乳首３１を有する。吸引挙動（顎及び舌運動）によって引き起こされるリズム運動が検出されて、活発な吸引挙動が導出され、また、データ記憶装置（図示せず）に記憶される。更に、小型デジタルディスプレイ３３が、実際の睡眠段階を示す。使用後、おしゃぶりは、ＰＣ（図示せず）に接続され、子供の睡眠挙動の長期的概要を提示するために、記録された情報をダウンロードすることができる。おしゃぶりは定期的にきれいにされ殺菌される必要があるため、防水及び耐熱カバーが具備される。
【００３３】
図４は、圧力センサ４２及び／又は近接センサを使用することによって吸引挙動を検出する乳首４１を有する代替おしゃぶり４０を示す。近接センサは、おしゃぶりが、幼児の口の中にあるかどうかを検出するために使用され、圧力センサ４２は、活発な吸引が行われているかどうかを検出するために使用される。この場合、圧力センサにかかり、吸引行為に関するリズム圧力が評価される。圧力及び近接センサは、乳首の上部に配置される。更に、小型デジタルディスプレイ４３が実際の睡眠段階を示す。
【００３４】
実験の説明
図３に示されるようなおしゃぶりに３Ｄ加速度計（フィリップス社によって市販されるダイレクトライフ・アクティビティ・モニタに使用されるものと同タイプ）が取り付けられた。加速度計は、１００Ｈｚで加速度をサンプリングでき、コンピュータによって読み出される内部データロガーが具備されている。参加者は、おしゃぶりを３０秒間の間、使用し、２種類の吸引挙動、即ち、活発及び不活発挙動を生成するように求められた。「活発吸引」とは、吸引運動が活発に行われることを意味し、「不活発吸引」とは、おしゃぶりをただ単に口にくわえていることを指す。事象を使用して、吸引挙動に注釈を付けた。
【００３５】
図１ｂにおいて、活発吸引におけるリズムパターンが見て取れる。図２において、活発及び不活発吸引期間からの信号のスペクトル解析が報告される。図２において、活発吸引のリズムの特性は、活発吸引のスペクトル表現における約２．７Ｈｚにおけるピークとして明らかに見て取れる。
【００３６】
周波数領域において単純な閾値を使用して、吸引活動におけるリズムパターンの存在を検出することができ、そこから、幼児の睡眠挙動を導き出すことができる。
【００３７】
参考文献
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【図３】
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【図４】
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【図１】
2014530735.tif 000007
【図２】
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【国際調査報告】
2014530735.tif 000009
2014530735.tif 000010
2014530735.tif 000011