(57)【要約】      （修正有）【課題】睡眠者がいびきまたは無呼吸状態であるかどうかを判断して睡眠姿勢を自然に変化させ、睡眠者が無意識的に動いてもこのような変化が正確に行われるようにし、睡眠無呼吸症のような呼吸障害を防止する睡眠呼吸障害防止装置及びこれを用いた睡眠呼吸障害防止方法を提供する。【解決手段】睡眠者のいびきまたは無呼吸を防止する装置であって、前記睡眠者により着用される人体着用手段と、前記人体着用手段の背面に収縮及び膨張が可能に設けられるエアーチャンバ１２０．１３０と、前記エアーチャンバにエアーを供給するエアー供給手段１４０と、前記エアーチャンバの圧力を測定して電気的な信号として出力する圧力検知手段１５０と、前記圧力検知手段から出力される信号を受信して睡眠者のいびきまたは無呼吸を感知した際に前記エアー供給手段が前記エアーチャンバにエアーを供給するようにして睡眠者の姿勢を変化させる制御部１６０とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
睡眠者のいびきまたは無呼吸を防止する装置であって、
前記睡眠者により着用される人体着用手段と、
前記人体着用手段の背面に収縮及び膨張が可能に設けられるエアーチャンバと、
前記エアーチャンバにエアーを供給するエアー供給手段と、
前記エアーチャンバの圧力を測定して電気的な信号として出力する圧力検知手段と、
前記圧力検知手段から出力される信号を受信して睡眠者のいびきまたは無呼吸を感知した際に前記エアー供給手段が前記エアーチャンバにエアーを供給するようにして睡眠者の姿勢を変化させる制御部と
を備える睡眠呼吸障害防止装置。
【請求項２】
前記人体着用手段は、
チョッキ状であることを特徴とする請求項１に記載の睡眠呼吸障害防止装置。
【請求項３】
前記エアーチャンバは、
前記人体着用手段の背面で一側へ偏るように位置することで膨張時に睡眠者を仰臥位から側臥位に変化させることを特徴とする請求項１に記載の睡眠呼吸障害防止装置。
【請求項４】
前記エアーチャンバは、
エアーの排出が可能にエアーが供給される経路上に前記制御部により制御される３方向弁が設けられることを特徴とする請求項１に記載の睡眠呼吸障害防止装置。
【請求項５】
前記エアーチャンバは一対からなり、前記人体着用手段の背面の左右側にそれぞれ設けられ、
前記制御部は前記エアーチャンバのそれぞれの圧力を測定する圧力検知手段から信号を受信していびきまたは無呼吸を検知する度に睡眠者が互いに異なる方向の側臥位を有するように前記エアーチャンバを交互に膨張させることを特徴とする請求項１または４に記載の睡眠呼吸障害防止装置。
【請求項６】
前記圧力検知手段から出力される信号をフィルタリングして前記制御部により算出される睡眠者の呼吸数、心臓拍動数、いびきの回数、無呼吸の回数の何れか１つまたはそれらの組合わせを格納するメモリ部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の睡眠呼吸障害防止装置。
【請求項７】
前記メモリ部に格納されたデータから選択信号に応じて最大１分当りの呼吸数、最小１分当りの呼吸数、平均１分当りの呼吸数、いびきの累積回数、無呼吸累積回数の何れか１つまたはそれらの組合わせを外部にディスプレイするディスプレイ部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の睡眠呼吸障害防止装置。
【請求項８】
前記メモリ部に格納されたデータを外部機器へ伝送するための出力部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の睡眠呼吸障害防止装置。
【請求項９】
背面に収縮及び膨張可能なエアーチャンバが設けられる人体着用手段を着用した睡眠者のいびきまたは無呼吸を防止する方法であって、
前記エアーチャンバに圧力を測定するためのエアーを供給する段階と、
前記睡眠者の体重が加えられるエアーチャンバの圧力を測定する段階と、
前記測定される圧力から生体信号を抽出する段階と、
前記生体信号にいびきまたは無呼吸が発現するかどうかを判断する段階と、
前記生体信号にいびきまたは無呼吸が発現すれば、前記エアーチャンバにエアーを供給して膨張させることで睡眠者の姿勢を変化させる段階と
を含む睡眠呼吸障害防止方法。
【請求項１０】
前記圧力測定のためのエアーを供給する段階の後に前記エアーチャンバの安定化のために一定時間待機する段階を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の睡眠呼吸障害防止方法。
【請求項１１】
前記生体信号を抽出する段階は、
前記測定される圧力を電気的な信号に変換して1つまたは多数の周波数領域帯にフィルタリングし、それぞれの周波数領域から呼吸数、心臓拍動数、いびきの回数、無呼吸の回数の何れか1つまたはそれらの組合わせを抽出することを特徴とする請求項９に記載の睡眠呼吸障害防止方法。
【請求項１２】
前記睡眠者の姿勢を変化させる段階は、
前記人体着用手段の背面で一側へ偏るように設けられるエアーチャンバの膨張により睡眠者を仰臥位から側臥位に変化させることを特徴とする請求項９に記載の睡眠呼吸障害防止方法。
【請求項１３】
前記睡眠者の姿勢を変化させる段階は、
前記人体着用手段の背面で左右側にそれぞれ位置するエアーチャンバをいびきまたは無呼吸が発現する度に睡眠者が互いに異なる方向の側臥位を有するように交互に膨張させることを特徴とする請求項９に記載の睡眠呼吸障害防止方法。
【請求項１４】
前記睡眠者の姿勢を変化させる段階で前記睡眠者の姿勢変換が一定時間を経過すれば、前記睡眠者の姿勢を元に戻すように前記エアーチャンバのエアーを排出させる段階を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の睡眠呼吸障害防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、睡眠呼吸障害防止装置及びこれを用いた睡眠呼吸障害防止方法に関し、より詳細には、睡眠者がいびきまたは無呼吸状態であるかどうかを正確に判断して睡眠者がいびきまたは無呼吸を止められるように睡眠者を覚醒させることなく、睡眠姿勢を自然に変化させ、睡眠者が無意識的に動いてもこのような姿勢の変化が正確に行われるようにする、睡眠呼吸障害防止装置及びこれを用いた睡眠呼吸障害防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、睡眠呼吸障害として分類される習慣性いびきと睡眠無呼吸症及び上気道抵抗症候群は、睡眠中に上気道を繰り返し閉鎖する疾患であって、これは夜間の睡眠効率を低下させて熟眠を妨害し、特に血液中の酸素飽和度を低下させるという結果をもたらす（非特許文献１）。
【０００３】
このような睡眠呼吸障害は昼間の眠気や、集中力の低下のほか、記憶力の低下、学習能力の低下及び慢性疲労などを誘発し、産業現場及び作業場における事故、運転中の居眠り運転による交通事故などを引き起こすことで、社会経済的に大きな損失をもたらしている。
【０００４】
近年は、このような睡眠呼吸障害が肥満、高血圧、糖尿病、認知症(痴呆)、心血管系疾患、心臓マヒ、性機能減退、脳血管疾患、脳卒中、及び新陳代謝症候群の発生と非常に密接な関係があるという研究結果が報告されている（非特許文献２）。
【０００５】
このような人体における上気道の閉鎖現象について、添付図面を参照して説明すれば、以下の通りである。
【０００６】
図１Ａに示すように、上気道４が正常の場合は気管支及び肺(図示せず)へ供給される空気が流入できるように上気道４が十分に確保されるが、図１Ｂに示すように、睡眠無呼吸状態では軟組織６の自体重量と舌７の重量による軟組織６の圧迫により口蓋８の喉頭部側から伸びた軟組織６が上気道４を閉鎖する。
【０００７】
このような上気道４の閉鎖現象は、睡眠中に仰臥位で横たわっているときに非常に深刻になり、上気道４が閉鎖されれば、睡眠中に呼吸が止まったり、困難になったりする睡眠無呼吸症を誘発させ、上気道４が部分的に閉鎖される場合にいびき現象が生じる。
【０００８】
このようないびきや睡眠無呼吸症を治療するために、多様な方法が試みられている。
【０００９】
その代表として、睡眠中に機能性枕を用いて睡眠呼吸障害を治療しようとする試みがあり、主に測位または頭位を高くするなど、体位の補正による睡眠呼吸障害を防止するための枕が開発されている。
【００１０】
近年は、米航空宇宙局(ＮＡＳＡ)と科学者らが発明した重合体フォーム製品である、「メモリフォーム」が睡眠呼吸障害を防止する枕として商業的に販売されている。このメモリフォームは身体に伝達される荷重と衝撃を吸収し、荷重が緩和したとき、元に戻る性質を有する人体工学的デザインの枕であるが、いびきや睡眠無呼吸症の治療に大きな効果はない。
【００１１】
このような問題を解決するための方法や装置が多く開発されており、これについて添付図面を参照して説明すれば、以下の通りである。
【００１２】
図２に示すように、従来の一実施形態に係るいびき防止装置としては、大韓民国特許庁に出願して登録された特許文献１の「いびきを感知していびき防止用枕を駆動する装置」がある。これはいびき及び各種雑音を入力させて所望のいびき信号を出力するいびき信号感知部１０、いびき信号感知部１０から印加される信号を分析していびき信号であることが確認されれば、回転モータ駆動部４０を作動させる制御部３０、制御部３０から印加される信号を格納するか、制御部３０に出力させるメモリ部６０、制御部３０から印加される信号により回転モータ４２が駆動されることで、姿勢変形プレート４６が動作して枕の形状が変わるようにする回転モータ駆動部４０からなるいびき防止用枕を駆動する装置において、制御部３０はいびき信号感知部１０から印加されるいびき信号及び雑音信号を信号処理して最終データを算出し、最終データが閾値よりも大きい値を持続的に有する持続時間を算出して設定時間と比較した後、大きければ持続時間の間に存在する最大点の個数を算出し、最大点の個数が設定された最大点の個数よりも大きければ、いびき信号であると判断して、いびき信号が選択された回数だけ感知されれば、回転モータ駆動部４０に駆動信号を印加して回転モータ４２を駆動せしめる装置である。
【００１３】
図３Ａ乃至図３Ｃに示すように、従来の他の実施形態に係るいびき防止装置としては、大韓民国特許庁に出願して登録された特許文献２の「いびき軽減装置」がある。これは、睡眠者の呼吸を検出し、いびきの感知時に内部に注入される空気により膨張して睡眠者の睡眠姿勢を修正するエアパッド７１と、エアパッド７１に結合されて検出された呼吸を後段に伝達し、空気の注入及び排出通路としての役割を果たすエアーチューブ７２と、エアーチューブ７２へ伝達される呼吸を電気的な信号に変換するセンサと、センサから出力される呼吸感知信号を前置増幅する前置増幅器と、前置増幅器から出力される呼吸感知信号を複数の帯域別にフィルタリングして心拍／呼吸／いびき判断用信号として出力する帯域フィルタ部と、機能及びモード変換信号を入力するための機能入力部と、機能入力部から入力された信号に対応してａ)前置増幅器及び帯域フィルタ部によりそれぞれ獲得される信号を基にいびきと無呼吸の有無を判断し、ｂ)呼吸状態を表示するように制御し、ｃ)いびきと判断されればエアパッドを膨張させるための空気注入信号を発生し、ｄ)エアパッドの膨張後にいびきが感知されなければ、設定時間の後にエアパッドに流入した空気を排気するように制御信号を発生する中央処理装置７３と、中央処理装置７３から出力される状態表示制御信号に応じて睡眠者の呼吸状態、心拍状態などを画面に表示するディスプレイと、中央処理装置７３から出力される発光ダイオード制御信号と空気注入制御信号及び排気制御信号を各対象駆動信号として出力する駆動部と、駆動部から出力される発光ダイオード駆動信号に応じて電源の供給があるか否かと機能動作状態を視覚的に表示する発光ダイオード(ＬＥＤ)と、駆動部から出力される空気注入信号に応じてエアパッド７１に空気を注入するポンプを駆動させるモータと、駆動部から出力される排気制御信号に応じて排気弁を開閉する排気ソレノイドとを含んで構成される。
【００１４】
このように、図２の従来の一実施形態に係るいびき防止装置は、いびきを感知していびきと判断されれば、自動的にいびき防止用枕を駆動させて枕が一側に傾斜するようにすることで、いびきをかかないようにする装置である。しかしながら、このような従来の一実施形態に係るいびき防止装置は、いびきを感知した後にいびき防止用枕が傾いた状態で使用者が手動でリセットさせなければ、元に戻るのは不可能であり、睡眠者が睡眠中に動きや位置変更によって枕から離れる場合、いびき防止が困難になるため、動作の信頼性に問題があり、カムとプレートとの間の機械的摩擦によって騒音が生じ、睡眠者の熟睡をむしろ妨害するという問題を有していた。
【００１５】
また、図３Ａ乃至図３Ｃの従来の他の実施形態に係るいびき防止装置は、エアパッド７１を用いて姿勢変換を誘導するが、中央に位置するエアパッド７１の膨張により睡眠者が不便を感じるほか、睡眠者が自ら姿勢を変える形態であるので、能動型でなく、更に睡眠者を起こしてしまうため、熟睡を妨害し、睡眠時の動きや位置変更により睡眠者がエアパッド７１の膨張部位から逸脱する場合、このような姿勢変化すら誘導できなくなることから、これも動作の信頼性に問題を有していた。
【非特許文献１】Ｃｈｏｋｒｏｖｅｒｔｙ Ｓ．(１９９４) Ｓｌｅｅｐ Ｄｉｓｏｒｄｅｒ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ． Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ−Ｈｅｉｎｅｍａｎｎ
【非特許文献２】Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｌｅｅｐ−ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ ｂｒｅａｔｈｉｎｇ ａｎｄ ｈｙｐｅｒｔｅｎｓｉｏｎ． Ｎ Ｅｎｇｌ Ｍｅｄ ２０００; ３４２:１３７８-１３８４
【特許文献１】登録実用新案第２０-０２３６２２５号
【特許文献２】登録実用新案第２０-０３９５８９０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、睡眠者がいびきまたは無呼吸状態であるかどうかを正確に判断して睡眠者がいびきまたは無呼吸を止められるように睡眠者を覚醒させることなく睡眠姿勢を自然に変化させ、睡眠者が無意識的に動いてもこのような変化が正確に行われるようにし、これによって睡眠者が熟睡を維持できるとともに、睡眠無呼吸症のような呼吸障害を防止する睡眠呼吸障害防止装置及びこれを用いた睡眠呼吸障害防止方法を提供することに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を実現すべく、本発明は睡眠者のいびきまたは無呼吸を防止する装置であって、睡眠者により着用される人体着用手段と、人体着用手段の背面に収縮及び膨張が可能に設けられるエアーチャンバと、エアーチャンバにエアーを供給するエアー供給手段と、エアーチャンバの圧力を測定して電気的な信号として出力する圧力検知手段と、圧力検知手段から出力される信号を受信して睡眠者のいびきまたは無呼吸を感知した際にエアー供給手段がエアーチャンバにエアーを供給するようにして睡眠者の姿勢を変化させる制御部とを備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、背面に収縮及び膨張可能なエアーチャンバが設けられる人体着用手段を着用した睡眠者のいびきまたは無呼吸を防止する方法であって、エアーチャンバに圧力を測定するためのエアーを供給する段階と、睡眠者の体重が加えられるエアーチャンバの圧力を測定する段階と、測定される圧力から生体信号を抽出する段階と、生体信号にいびきまたは無呼吸が発現するかどうかを判断する段階と、生体信号にいびきまたは無呼吸が発現すれば、エアーチャンバにエアーを供給して膨張させることで睡眠者の姿勢を変化させる段階とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上述したように、本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置及びこれを用いた睡眠呼吸障害防止方法によれば、睡眠者により加圧されるエアーチャンバ内の圧力変化を通じて睡眠者がいびきまたは無呼吸状態であるかどうかを正確に判断することができる上、睡眠者がいびきまたは無呼吸状態の際にエアーチャンバの膨張によりいびきまたは無呼吸を止めるように睡眠者を覚醒させることなく、睡眠姿勢を自然に変化させ、それによって睡眠者が熟睡を維持できるという効果を奏する。また、睡眠時の無呼吸症などの呼吸障害を防止し、エアーチャンバが背面に設けられる人体着用手段を睡眠者が着用することで、睡眠中の位置や姿勢変化にも拘わらず、いびきまたは無呼吸の防止のための動作の信頼性に優れるという効果がある。更に、膨張したエアーチャンバが元の状態に収縮することで、睡眠者が楽な姿勢に復帰することを可能にし、動作時に発生する騒音を抑制して睡眠の妨害を最小化するという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２１】
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置を示す正面図及び背面図、図５は、本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置を示す構成図である。図示のように、本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置１００は、睡眠者により着用される人体着用手段１１０と、人体着用手段１１０の背面に設けられるエアーチャンバ１２０、１３０と、エアーチャンバ１２０、１３０にエアーを供給するエアー供給手段１４０と、エアーチャンバ１２０、１３０の圧力を測定する圧力検知手段１５０と、圧力検知手段１５０から出力される信号を受信するとともに、エアー供給手段１４０を制御する制御部１６０とを含む。
【００２２】
人体着用手段１１０は睡眠者が着用するものであって、着用性と使用性への多角的な考慮を通じてウェアラブル(ｗｅａｒａｂｌｅ)手段のデザインが採用されており、このようなウェアラブルデザインにおいては機能的構造と適した素材の選択が必須である。特に、素材の場合は、快適性、安全性、電磁波遮断機能、静電気防止機能、及び絶縁機能など、人体に有害な要素を管理する素材が選択され得る。
【００２３】
人体着用手段１１０は素材を通じて睡眠時に放出される汗を排出させるだけでなく、温度調節機能を果たすために、汗が出やすい脇の部位や身体の前後左右に通風口を設計することで、衣服内の熱や湿気が速やかに排出されるようにして快適性を向上させなければならず、素材と人体との摩擦を最小化できる縫製方法への考慮が必要である。従って、人体着用手段１１０は、キトサン繊維、銀繊維、または竹繊維などの健康指向型素材や、アクアトランスまたはクールマックスメッシュなどのハイテク素材、またはオーガニックコットン、テンセル、または天然ミネラルイオン健康繊維など、環境にやさしい素材が用いられ得る。
【００２４】
人体着用手段１１０は図示していないが、防寒用ジャケットやジャンパ状を有することができ、睡眠時に着用することを考慮して、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、チョッキ状に形成されることが好ましく、袖のない衣服であるチョッキ状を有することで、袖のある衣服よりも通気性に優れるため、睡眠中に体温が上昇する要因を防止する。
【００２５】
人体着用手段１１０はチョッキ状の場合、前留めのみある形態、前留め及び横開けのある形態、または留め及び開けのない形態など多様な形態が可能であるが、本実施形態では前留め及び横開けのある形態を有することができ、そのために睡眠者の上体前面を覆う一対の前面部１１１と、睡眠者の上体背面を覆う背面部１１２を含み、前面部１１１間の前留めと、前面部１１１と背面部１１２との間の横開けは使い勝手が良く、間隔の調節が容易なファスナ(ｆａｓｔｅｎｅｒ；１１３)で分離可能に連結される。
【００２６】
人体着用手段１１０のファスナ１１３は一例に過ぎず、その他にも前留めと横開けとの連結のために、ジッパーや、輪ゴム、スナップボタンなど多様な脱付着手段が同一の種類または互いに異なる種類を組み合わせて用いられ得る。
【００２７】
人体着用手段１１０は前留め及び横開けが開放されている状態でも着用可能であるため、脱ぎ着の簡便さから自由に体を動かせない患者などにも使用が可能であり、前留め及び横開けを通じて通気が可能になり、睡眠時に人体の体温が上昇する要因が大きく減少し、人体の寸法に関係なく着用が可能であるほか、睡眠時に人体の圧迫を最小化して熟睡できるようにする。
【００２８】
エアーチャンバ１２０、１３０は、人体着用手段１１０の背面、即ち背面部１１２に収縮及び膨張可能に設けられてエアー供給手段１４０から供給されるエアーにより膨張し、収縮と膨張が可能な構造または／及び材質からなるが、構造的にはシャーリング処理またはダーツ処理された部分を含むことができ、材質としては膨張と収縮が可能な合成樹脂、天然ゴム、合成ゴム、繊維などの材料からなることができ、睡眠者の姿勢を変化、例えば仰臥位から側臥位に変更させるのに十分な体積を有する。
【００２９】
エアーチャンバ１２０、１３０は、人体着用手段１１０の背面で一側へ偏るように位置することで、膨張時に睡眠者を仰臥位から側臥位に簡便、且つ、自然に変化させることができるが、このとき、1つからなるか、本実施形態でのように、仰臥位から右側と左側の側臥位に交番的に変更させることができるように一対からなり、人体着用手段１１０の背面の左右側にそれぞれ設けられることができる。
【００３０】
エアー供給手段１４０は制御部１６０の制御信号に応じてエアー供給ライン１２１、１３１を介してエアーチャンバ１２０、１３０にエアーを選択的に供給するが、そのために圧縮されたガスを用いることもでき、好ましくはポンピングによりエアーを供給するエアポンプが用いられる。
【００３１】
圧力検知手段１５０は一種の圧力測定センサであって、エアーチャンバ１２０、１３０に連結される図示していない流路上に設けられることで、睡眠者の体重などにより加圧されるエアーチャンバ１２０、１３０の圧力はもちろん睡眠者の心臓拍動、呼吸などにより変化するエアーチャンバ１２０、１３０の圧力変動を測定して電気的な信号として制御部１６０に出力する。一方、圧力検知手段１５０が圧力を測定するために、エアーチャンバ１２０、１３０には圧力の測定に必要な体積を有するようにエアーが充填されるが、このとき、充填されるエアーの量は睡眠者が仰臥位状態で横たわったときに、不便を感じない程度の量が好ましい。
【００３２】
制御部１６０は、圧力検知手段１５０から出力される信号を受信して睡眠者のいびきまたは無呼吸を感知した際にエアー供給手段１４０がエアーチャンバにエアーを供給するようにして睡眠者の姿勢を変化、例えば、仰臥位から側臥位に変更させて睡眠者の上気道を開放させることで睡眠者の呼吸障害を解消させ、本実施形態でのようにエアーチャンバ１２０、１３０が一対からなる場合、エアーチャンバ１２０、１３０のそれぞれの圧力を測定する圧力検知手段１５０から信号を受信していびきまたは無呼吸を検知する度に睡眠者が互いに異なる方向の側臥位を有するようにエアーチャンバ１２０、１３０を交互に膨張させる。
【００３３】
制御部１６０は、圧力検知手段１５０から出力される信号を多数の帯域通過フィルタ１６１により多数の周波数領域にフィルタリングしてそれぞれの周波数領域帯から睡眠者の呼吸数、心臓拍動数、いびきの回数、無呼吸の回数などの何れか1つまたはそれらの組合わせを算出できる。
【００３４】
例えば、制御部１６０は圧力検知手段１４０からエアーチャンバ１２０、１３０の変動圧力を電気的な信号として伝達を受けて、これを多数の帯域通過フィルタ１６１のフィルタリングにより得られた０.１Ｈｚ〜０.５Ｈｚ領域帯と０.７Ｈｚ〜２.０Ｈｚ領域帯で波形の周期を分析してそれぞれ呼吸数と心臓拍動数を算出し、５０Ｈｚ以上の領域帯で存在する波形の回数によっていびきの回数と無呼吸の回数を算出する。このような周波数領域帯は人間の身体条件、臨床実験などによりその数値を異にすることができ、特に、いびきの場合、ＳＴＦＴ(Ｓｈｏｒｔ Ｔｉｍｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ)技法を用いて臨床実験で得られた結果による周波数特性を観察することでその状態を判断し、睡眠無呼吸症の場合は、一般的に１０秒以上呼吸がなくこの状態が１時間あたり５回以上であると定義されており、本発明は無呼吸の際に姿勢変換を誘導して無呼吸を防止するものであるため、１０秒の間に１回でも呼吸が観察されなかった場合を無呼吸状態であると判断する。
【００３５】
一方、制御部１６０により算出される呼吸数、心臓拍動数、いびきの回数、無呼吸の回数の何れか1つまたはそれらの組合わせをデータとして格納するためにメモリ部１７０が設けられることができ、メモリ部１７０に格納されたデータから選択信号、例えば入力手段による使用者の操作信号に応じて最大１分当りの呼吸数、最小１分当りの呼吸数、平均１分当りの呼吸数、いびきの累積回数の何れか1つまたはそれらの組合わせを外部にディスプレイするディスプレイ部１８０が設けられ、メモリ部１７０に格納されたデータを外部機器、例えば個人用コンピュータ、医療機器、分析機器などに伝送するためのＵＳＢポート(Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ Ｐｏｒｔ)などのような出力部１９０が設けられることができる。
【００３６】
制御部１６０はエアー供給手段１４０が直接エアーチャンバ１２０、１３０を膨張させることはもちろん、収縮させるようにエアー供給手段１４０を制御できるが、例えばエアー供給手段１４０がエアポンプである場合、正回転及び逆回転によりそれを可能にでき、これに限らず、本実施形態でのように膨張したエアーチャンバ１２０、１３０が収縮のためのエアー排出が可能にエアー供給手段１４０からエアーが供給される経路、即ちエアー供給ライン１２１、１３１上に制御部１６０により制御される３方向弁１２２、１３２がそれぞれ設けられる。
【００３７】
３方向弁１２２、１３２は、一例として制御部１６０の制御信号により動作するソレノイド弁であることが好ましい。
【００３８】
一方、エアー供給手段１４０、制御部１６０、メモリ部１７０、ディスプレイ部１８０などは、人体着用手段１１０から分離されて設けられることができるが、使い勝手をよくし、睡眠者との干渉を最小化するために人体着用手段１１０に着脱可能に取り付けられることができ、このとき、制御部１６０、メモリ部１７０、ディスプレイ部１８０などは外側面に図示していない多数の操作ボタンが設けられたコントロールボックス(２１０;図４Ａに示す)内に設けられて人体着用手段１１０に取り付けられることができ、エアー供給手段１４０、制御部１６０などは使い勝手の良い充電池の充電により電源の供給を受ける。
【００３９】
このような構造からなる睡眠呼吸障害防止装置の動作は、本発明に係る睡眠呼吸障害防止方法についての詳細な説明で説明する。
【００４０】
図６は、本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置を示すフローチャートである。図示のように、本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置は、背面に収縮及び膨張可能なエアーチャンバが設けられる人体着用手段を着用した睡眠者のいびきまたは無呼吸を防止する方法であって、エアーチャンバに圧力測定のためのエアーを供給する段階(Ｓ１０)と、エアーチャンバの圧力を測定する段階(Ｓ３０)と、測定される圧力から生体信号を抽出する段階(Ｓ４０)と、生体信号にいびきまたは無呼吸が発現するかどうかを判断する段階(Ｓ５０)と、いびきまたは無呼吸の発現時に睡眠者の姿勢を変化させる段階(Ｓ６０)とを含む。
【００４１】
エアーチャンバに圧力測定のためのエアーを供給する段階(Ｓ１０)はまず、睡眠者が人体着用手段１１０を着用した状態で横たわって本装置を動作させると、睡眠者が仰臥位で横たわった状態で不便を感じない程度にエアーチャンバ１２０、１３０の圧力を測定できるだけのエアーを供給する。
【００４２】
一方、圧力測定のためのエアーを供給する段階(Ｓ１０)の後、エアーチャンバ１２０、１３０から正確な圧力を測定するためにエアーチャンバ１２０、１３０の安定化のための一定時間、例えば１５秒〜２５秒、好ましくは２０秒程度圧力を測定せず、待機する(Ｓ２０)。
【００４３】
エアーチャンバの圧力を測定する段階(Ｓ３０)は、エアーチャンバの安定化段階(Ｓ２０)が完了すれば、睡眠者の体重により加圧されるエアーチャンバ１２０、１３０の圧力を圧力検知手段１５０により測定し、このとき、測定時間は５秒〜１５秒、好ましくは１０秒程度であり、圧力検知手段１５０は睡眠者の心臓拍動や呼吸などによりエアーチャンバ１２０、１３０内の圧力変化を検知して電気的な信号として制御部１６０に出力する。
【００４４】
測定される圧力から生体信号を抽出する段階(Ｓ４０)は、圧力検知手段１５０により測定される圧力値に対する電気的な信号を1つまたは多数の帯域通過フィルタ１６１を介して周波数領域帯別にフィルタリングし、前述したようなそれぞれの周波数領域帯から呼吸数、心臓拍動数、いびきの回数、無呼吸の回数を算出するか、それらの組合わせを算出する。このとき、いびきの場合、ＳＴＦＴ技法を用いて臨床実験で得られた結果による周波数特性を観察することでその状態を判断し、睡眠無呼吸症の場合は、一般的に１０秒以上呼吸がなくこの状態が１時間あたり５回以上であると定義されており、本発明は無呼吸の際に姿勢変換を誘導して無呼吸を防止するものであるため、１０秒の間に１回でも呼吸が観察されなかった場合を無呼吸状態であると判断する。
【００４５】
一方、抽出された生体信号は、メモリ部１７０に格納されて必要に応じてディスプレイ部１８０を通じて、その最大値、最小値、平均値などに外部へディスプレイでき、個人用コンピュータ、診断機器などのような外部機器に出力部１９０を介してデータを送信することもできる。
【００４６】
生体信号にいびきまたは無呼吸が発現するかどうかを判断する段階(Ｓ５０)は、1つまたは多数の生体に関連するデータからいびきまたは無呼吸が発現したかを判断し、いびきまたは無呼吸の発現時に睡眠者の姿勢を変化させる段階(Ｓ６０)を実施する。
【００４７】
いびきまたは無呼吸が発現されれば、エアー供給手段１４０の作動によりエアーチャンバ１２０、１３０にエアーを供給することで膨張させるが、このとき、本実施形態でのようにエアーチャンバ１２０、１３０が人体着用手段１１０の背面の左側と右側にそれぞれ設けられる場合、エアーチャンバ１２０、１３０の何れか1つにまずエアーを供給することで、睡眠者が図７Ａに示す仰臥位から図７Ｂに示す側臥位に姿勢を変更するようにして、上気道を開放させ、それによって睡眠者の呼吸障害を解消させる。
【００４８】
睡眠者の姿勢を変化させる段階(Ｓ６０)で睡眠者の姿勢変換が一定時間、例えば５分〜１０分を経過すれば、睡眠者の姿勢を元に戻すようにエアーチャンバ１２０のエアーを排出させる(Ｓ７０)。このとき、エアーチャンバ１２０のエアー排出はエアー供給手段１４０の逆動作によっても可能であるが、本実施形態では容易なエアー排出を通じた睡眠者の自然な復帰のために制御部１６０の制御信号に応じて動作する３方向弁１２２により可能になる。
【００４９】
一方、エアーチャンバのエアー排出(Ｓ７０)を通じて睡眠者が再び図７Ａに示すように、仰臥位姿勢に復帰すれば使用が終了したかどうかを判断(Ｓ８０)し、継続して使用中であればエアーチャンバ１２０に圧力測定のためのエアーを供給する段階(Ｓ１０)の後の段階を実施して、いびきまたは無呼吸の発現時に以前と異なるエアーチャンバ１３０にエアーを供給することで、図７Ｃに示すように反対方向の側臥位に姿勢を変更する。即ち、睡眠者の姿勢を変化させる段階(Ｓ６０)は人体着用手段１１０の背面で左右側にそれぞれ位置するエアーチャンバ１２０、１３０をいびきまたは無呼吸の発現の度に睡眠者が互いに異なる方向の側臥位を有するように交互に膨張させる。
【００５０】
睡眠者の姿勢を変化させる段階(Ｓ６０)で本実施形態とは異なり、エアーチャンバが人体着用手段１１０の背面で一側へ偏るように単一で設けられる場合、単一エアーチャンバの膨張により睡眠者を仰臥位から側臥位に変化させる。
【００５１】
以上のように、本発明の好ましい実施形態によれば、睡眠者の体重、心臓拍動、呼吸などにより加圧されるエアーチャンバ１２０、１３０内の圧力変化を通じて睡眠者がいびきまたは無呼吸状態であるかどうかを正確に判断することができ、睡眠者がいびきまたは無呼吸状態である場合、エアーチャンバ１２０、１３０の選択的な膨張によりいびきまたは無呼吸を止めるように睡眠者を覚醒させることなく、睡眠姿勢を自然に仰臥位から側臥位に変化させ、それによって睡眠者が熟睡を維持できるとともに、睡眠時のいびき、無呼吸中などの呼吸障害を防止する。
【００５２】
また、エアーチャンバ１２０、１３０が背面に設けられる人体着用手段１１０を睡眠者が着用することで、睡眠中の位置や姿勢変化にも拘わらず、いびきまたは無呼吸防止のための睡眠者の姿勢変更を可能にする動作に対する信頼性に優れ、膨張したエアーチャンバ１２０、１３０が元の状態に収縮することで、睡眠者が楽な姿勢に復帰することを可能にし、エアーの供給により動作することで動作時に発生する騒音を抑制して睡眠の妨害を最小化する。
【００５３】
以上で説明したのは、本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置及びこれを用いた睡眠呼吸障害防止方法を実施するための1つの実施形態に過ぎないものであって、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の実施形態に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】人体における上気道の閉鎖現象を説明する図である。
【図１Ｂ】人体における上気道の閉鎖現象を説明する図である。
【図２】従来の一実施形態に係るいびき防止装置の要部を示す図である。
【図３Ａ】従来の他の実施形態に係るいびき防止装置を示す図である。
【図３Ｂ】従来の他の実施形態に係るいびき防止装置を示す図である。
【図３Ｃ】従来の他の実施形態に係るいびき防止装置を示す図である。
【図４Ａ】本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置を示す正面図である。
【図４Ｂ】本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置を示す背面図である。
【図５】本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置を示す構成図である。
【図６】本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置を示すフローチャートである。
【図７Ａ】本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置の作用を説明するための図である。
【図７Ｂ】本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置の作用を説明するための図である。
【図７Ｃ】本発明に係る睡眠呼吸障害防止装置の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１０      人体着用手段
１１１      前面部
１１２      背面部
１１３      ファスナ
１２０、１３０      エアーチャンバ
１２１、１３１      エアー供給ライン
１２２、１３２      ３方向弁
１４０      エアー供給手段
１５０      圧力検知手段
１６０      制御部
１６１      帯域通過フィルタ
１７０      メモリ部
１８０      ディスプレイ部
１９０      出力部
２１０      コントロールボックス
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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