(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸計測器及び無呼吸低呼吸自動解析器を備え、被験者が呼吸時に吸い込み吐き出される気流波形に基づいて無呼吸低呼吸自動検出をする無呼吸低呼吸自動検出装置であって、
前記呼吸計測器は、前記気流波形信号を検出するフロー測定器と、気流波形信号をデジタルデータに変換して計測値とする気流信号収録ユニットを備えており、
前記無呼吸低呼吸自動解析器は、
前記計測値をフーリエ変換してパワースペクトルを得て、該パワースペクトルのうち、呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるフローパワーの時系列と、非呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるノイズパワーの時系列を求めるとともに、前記フローパワーの時系列及び前記ノイズパワーの時系列を対数変換してフローパワー対数時系列及びノイズパワー対数時系列を求める手段と、
前記フローパワー対数時系列を平滑化処理する手段と、
前記平滑化処理されたフローパワー対数時系列の一過性低下であるフローパワーディップを検出する手段と、
前記平滑処理する前のフローパワー対数時系列のデータの有効無効を一定の条件の下で検定する手段と、
前記フローパワー対数時系列のデータが無効とされたデータ無効区間に生じたフローパワーディップを自動的に除外する手段と、
前記フローパワー対数時系列のデータが有効であるデータ有効期間当たりの前記フローパワーディップの数を検出し無呼吸低呼吸自動検出する手段と、
を備えていることを特徴とする無呼吸低呼吸自動検出装置。
【請求項２】
前記平滑処理する前のフローパワー対数時系列の有効無効を検定する手段は、前記フローパワーが所定レベル以上であること、且つ前記フローパワーと前記ノイズパワーの比が所定の値以上であることを条件として、前記平滑処理する前のフローパワー対数時系列のデータの有効無効を検定し、フローパワーディップのうち前記条件を充たさないフローパワー対数時系列の区間はデータ無効区間として登録することを特徴とする請求項１記載の無呼吸低呼吸自動検出装置。
【請求項３】
前記フロー測定器は、サーミスタ呼吸フロー測定器または鼻圧式呼吸フロー測定器であることを特徴とする請求項１又は２記載の無呼吸低呼吸自動検出装置。
【請求項４】
被験者の呼吸時に呼吸計測器で検出され、デジタル変換された計測値を、無呼吸低呼吸自動解析器によって、無呼吸低呼吸自動解析し無呼吸低呼吸自動検出する無呼吸低呼吸自動検出方法であって、
前記計測値をフーリエ変換してパワースペクトルを得て、該パワースペクトルのうち、呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるフローパワーの時系列と、非呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるノイズパワーの時系列を求めるとともに、前記フローパワーの時系列及び前記ノイズパワーの時系列を対数変換してフローパワー対数時系列及びノイズパワー対数時系列を求めるステップと、
前記フローパワー対数時系列を平滑化処理するステップ、
前記平滑化処理されたフローパワー対数時系列のうち、一過性低下であるフローパワーディップを検出するステップ、
前記平滑化処理前のフローパワー対数時系列について、一定の条件の下でデータの有効無効を検定し、前記条件を充たさないフローパワー対数時系列の区間は、データ無効区間として登録するステップ、
前記フローパワーディップのうち、前記データ無効区間に生じたフローパワーディップは自動的に除外するステップ、及び
前記無効区間を除いた有効区間の時間当たりの前記フローパワーディップの回数である呼吸障害指数を求めて無呼吸低呼吸自動検出するステップ、
を含むことを特徴とするため無呼吸低呼吸自動検出方法。
【請求項５】
前記一定の条件は、前記フローパワーが所定レベル以上であること、且つ前記フローパワーと前記ノイズパワーの比が所定の値以上であることを特徴とする請求項４記載の無呼吸低呼吸自動検出方法。
【請求項６】
被験者の呼吸時に呼吸計測器で検出され、デジタル変換された計測値を、無呼吸低呼吸自動解析し、無呼吸低呼吸自動検出するためにコンピュータにインストールされる無呼吸低呼吸自動検出プログラムであって、
前記無呼吸低呼吸自動解析を行う前記コンピュータを、
前記計測値をフーリエ変換してパワースペクトルを得て、該パワースペクトルのうち、呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるフローパワーの時系列と、非呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるノイズパワーの時系列を求めるとともに、前記フローパワーの時系列及び前記ノイズパワーの時系列を対数変換してフローパワー対数時系列及びノイズパワー対数時系列を求める手段、
前記フローパワー対数時系列を平滑化処理する手段、
前記平滑化処理されたフローパワー対数時系列のうち、一過性低下であるフローパワーディップを検出する手段、
前記平滑化処理前のフローパワー対数時系列について、一定の条件の下でデータの有効無効を検定し、前記条件を充たさないフローパワー対数時系列の区間は、データ無効区間として登録する手段、
前記フローパワーディップのうち、前記データ無効区間に生じたフローパワーディップは自動的に除外する手段、及び
前記無効区間を除いた有効区間の時間当たりの前記フローパワーディップの回数である呼吸障害指数を求めて無呼吸低呼吸自動検出する手段、
として機能させることを特徴とするための無呼吸低呼吸自動検出プログラム。
【請求項７】
前記一定の条件は、前記フローパワーが所定レベル以上であること、且つ前記フローパワーと前記ノイズパワーの比が所定の値以上であることを特徴とする請求項６記載の無呼吸低呼吸自動検出プログラム。
【請求項８】
請求項６又は７に記載された無呼吸低呼吸自動検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一チャンネルの呼吸モニタリングにおいて、信頼性の高い無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、睡眠時無呼吸低呼吸症候群が社会的に問題となっている。睡眠時無呼吸低呼吸症候群は、少なくとも人口の数％に認められる疾病である。それは睡眠中に繰り返し生じる無呼吸（呼吸の停止）または低呼吸（呼吸の減弱）のため睡眠を妨げ、また心血管系に大きな負荷を与える。
【０００３】
睡眠時無呼吸低呼吸症候群は、個人の健康上の害（眠気、作業能率の低下、心血管障害の誘発）にとどまらず、交通災害など社会的な害を引き起こしえる点で重大な問題である。近年、本疾病が広く認識されるようになり、我が国でも本疾病の検出を目的とした集団検診が実施されるようになってきた。
【０００４】
健診で睡眠時無呼吸低呼吸症候群をスクリーニングする手段として、在宅での呼吸モニタリングがおこなわれているが、それに用いられる呼吸センサーは、呼吸経路の変動やセンサーの位置の変化などによりその信号レベルが変わりやすいこと等のため、単独ではその解析結果の信頼性が乏しい。
【０００５】
この改善のために、複数のセンサーを身体の数箇所にとりつけておこなう多チャンネル同時計測がおこなわれている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２０００３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されている発明では、身体の数箇所にセンサーをつける煩雑さのほか、多大な労力を要する目視解析が必要とされることが問題であり大規模集団検診の実施を妨げていた。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題を解決することを目的とするものであり、単一チャンネルの呼吸モニタリングにおいて、信頼性の高い無呼吸低呼吸自動検出装置、方法、プログラム及び記録媒体を実現することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために、  呼吸計測器及び無呼吸低呼吸自動解析器を備え、被験者が呼吸時に吸い込み吐き出される気流波形に基づいて無呼吸低呼吸自動検出をする無呼吸低呼吸自動検出装置であって、前記呼吸計測器は、前記気流波形信号を検出するフロー測定器と、気流波形信号をデジタルデータに変換して計測値とする気流信号収録ユニットを備えており、前記無呼吸低呼吸自動解析器は、前記計測値をフーリエ変換してパワースペクトルを得て、該パワースペクトルのうち、呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるフローパワーの時系列と、非呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるノイズパワーの時系列を求めるとともに、前記フローパワーの時系列及び前記ノイズパワーの時系列を対数変換してフローパワー対数時系列及びノイズパワー対数時系列を求める手段と、前記フローパワー対数時系列を平滑化処理する手段と、前記平滑化処理されたフローパワー対数時系列の一過性低下であるフローパワーディップを検出する手段と、前記平滑処理する前のフローパワー対数時系列のデータの有効無効を一定の条件の下で検定する手段と、前記フローパワー対数時系列のデータが無効とされたデータ無効区間に生じたフローパワーディップを自動的に除外する手段と、前記フローパワー対数時系列のデータが有効であるデータ有効期間当たりの前記フローパワーディップの数を検出し無呼吸低呼吸自動検出する手段と、を備えていることを特徴とする無呼吸低呼吸自動検出装置を提供する。
【００１０】
前記平滑処理する前のフローパワー対数時系列の有効無効を検定する手段は、前記フローパワーが所定レベル以上であること、且つ前記フローパワーと前記ノイズパワーの比が所定の値以上であることを条件として、前記平滑処理する前のフローパワー対数時系列のデータの有効無効を検定し、フローパワーディップのうち前記条件を充たさないフローパワー対数時系列の区間はデータ無効区間として登録する構成とすることが好ましい。
【００１１】
前記フロー測定器は、サーミスタ呼吸フロー測定器または鼻圧式呼吸フロー測定器であることが好ましい。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するために、被験者の呼吸時に呼吸計測器で検出され、デジタル変換された計測値を、無呼吸低呼吸自動解析器によって、無呼吸低呼吸自動解析し無呼吸低呼吸自動検出する無呼吸低呼吸自動検出方法であって、前記計測値をフーリエ変換してパワースペクトルを得て、該パワースペクトルのうち、呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるフローパワーの時系列と、非呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるノイズパワーの時系列を求めるとともに、前記フローパワーの時系列及び前記ノイズパワーの時系列を対数変換してフローパワー対数時系列及びノイズパワー対数時系列を求めるステップと、前記フローパワー対数時系列を平滑化処理するステップ、前記平滑化処理されたフローパワー対数時系列のうち、一過性低下であるフローパワーディップを検出するステップ、前記平滑化処理前のフローパワー対数時系列について、一定の条件の下でデータの有効無効を検定し、前記条件を充たさないフローパワー対数時系列の区間は、データ無効区間として登録するステップ、前記フローパワーディップのうち、前記データ無効区間に生じたフローパワーディップは自動的に除外するステップ、及び前記無効区間を除いた有効区間の時間当たりの前記フローパワーディップの回数である呼吸障害指数を求めて無呼吸低呼吸自動検出するステップ、を含むことを特徴とするため無呼吸低呼吸自動検出方法を提供する。
【００１３】
無呼吸低呼吸自動検出方法において、前記一定の条件は、前記フローパワーが所定レベル以上であること、且つ前記フローパワーと前記ノイズパワーの比が所定の値以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するために、被験者の呼吸時に呼吸計測器で検出され、デジタル変換された計測値を、無呼吸低呼吸自動解析し、無呼吸低呼吸自動検出するためにコンピュータにインストールされる無呼吸低呼吸自動検出プログラムであって、前記無呼吸低呼吸自動解析を行う前記コンピュータを、前記計測値をフーリエ変換してパワースペクトルを得て、該パワースペクトルのうち、呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるフローパワーの時系列と、非呼吸周波数帯域に属するパワースペクトルを合計した値であるノイズパワーの時系列を求めるとともに、前記フローパワーの時系列及び前記ノイズパワーの時系列を対数変換してフローパワー対数時系列及びノイズパワー対数時系列を求める手段、前記フローパワー対数時系列を平滑化処理する手段、前記平滑化処理されたフローパワー対数時系列のうち、一過性低下であるフローパワーディップを検出する手段、前記平滑化処理前のフローパワー対数時系列について、一定の条件の下でデータの有効無効を検定し、前記条件を充たさないフローパワー対数時系列の区間は、データ無効区間として登録する手段、前記フローパワーディップのうち、前記データ無効区間に生じたフローパワーディップは自動的に除外する手段、及び前記無効区間を除いた有効区間の時間当たりの前記フローパワーディップの回数である呼吸障害指数を求めて無呼吸低呼吸自動検出する手段、として機能させることを特徴とするための無呼吸低呼吸自動検出プログラムを提供する。
【００１５】
前記無呼吸低呼吸自動検出プログラムにおいて、前記一定の条件は、前記フローパワーが所定レベル以上であること、且つ前記フローパワーと前記ノイズパワーの比が所定の値以上であることが好ましい。
【００１６】
本発明は上記課題を解決するために、上述の無呼吸低呼吸自動検出プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体によれば、次のような効果が生じる。
（１）呼吸の際に生じる気流（呼吸フローの）状態を検出して気流波形とし、この気流波形から呼吸周波数帯域のパワースペクトルを経時的に求め、さらにその対数時系列を求め、その一過性低下（フローパワーディップ）をパターン認識により検出することで、簡単な構成により、無呼吸低呼吸自動検出することができる。
【００１８】
（２）さらに、本発明では、計測値の呼吸フローとしての有効性をパワースペクトルの値から検定し、無効区間を自動的に除外する構成としているから、無呼吸低呼吸自動検出の高い信頼性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及びこのプログラムを記録した記録媒体の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して以下に説明する。
【００２０】
本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体は、被験者の呼吸の際に生じる気流波形を、呼吸計測器で検出し、デジタルデータに変換して得た計測値から呼吸周波数帯域のパワースペクトルを経時的に求め（フローパワー時系列を求め）、さらにそれを対数変換し（フローパワー対数時系列とし）、その平滑化処理を施した時系列をもとめ、その一過性低下（「フローパワーディップ」という。）を検出することで、無呼吸低呼吸自動検出することを特徴とする。
【００２１】
あわせて、無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体では、計測値の呼吸フローとしての有効性をフローパワー及びノイズパワーの値から検定し、無効区間にあるフローパワーディップを自動的に除外することにより高い信頼性を得ることを特徴とするものである。
【実施例】
【００２２】
図１は、本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出装置１の全体構成を説明する。無呼吸低呼吸自動検出装置１は、無呼吸低呼吸自動解析器２及び呼吸計測器３を備えている。無呼吸低呼吸自動解析器２は、プリンタ４等の出力装置を接続して、無呼吸低呼吸自動検出装置１で得られた検出データを適宜、出力することができる。
【００２３】
呼吸計測器３は、サーミスタ呼吸フロー測定器５、または鼻圧式呼吸フロー測定器６（図１中、想像線の枠で示す。）が用いられる。
【００２４】
サーミスタ呼吸フロー測定器５は、その一例を図２に示すが、サーミスタ気流センサー７及び気流信号収録ユニットから構成される。サーミスタ気流センサー７は、被験者の鼻孔出口９付近において、呼吸時に吸い込み吐き出される気流の温度変化をサーミスタにより検出するもので、後述する「フロー波形」（気流波形）を検出するセンサーである。
【００２５】
サーミスタ気流センサー７の具体的な構成は、図２に示ように、プラスティック等で形成されたＴ字型の外形を有するセンサー本体８を有する。このセンサー本体８は、例えば、両面テープで被験者の鼻下に装着されるが、装着時に被検者の左右鼻孔出口９及び口裂部１０の３部位にそれぞれサーミスタ素子１１が接近するよう設けられている。
【００２６】
これらの３つのサーミスタ素子１１は、導線１２で直列に接続されている。導線１２は、気流信号収録ユニット１３の入力端子１４に接続することが可能であり、これにより、気流信号収録ユニット１３に設けた電源１９に接続される。
【００２７】
このサーミスタ素子１１は、それに吸い込まれる気流及び吐出される気流（本明細書では「フロー」とも言う。）が接触するたびに、吸気時には外気による冷却、吐出時には体温による加温が生じ、このため電気抵抗変化が生じる。この電気抵抗変化により導線１２を流れる電流（検知電流）が変化し、これを気流信号収録ユニット１３に入力して、電圧変化とし検出し、Ａ／Ｄ変換器１５においてデジタル信号とする。
【００２８】
上記サーミスタ気流センサー７で検出された電圧変化は、「フロー波形（気流波形）」を示しており、「フロー波形」は気流の温度変化を経時的にプロットした際に示される波形である。図５は、睡眠中の呼吸の５分間のデータを示しているが、図５（Ａ）に記載の「気流波形」は、サーミスタ気流センサー７により測定される「フロー波形」の１例を示す。このフロー波形は、図５（Ａ）において、５分間には２回の無呼吸（図中ｃ、ｄで示す部分）と２回の低呼吸（図中ａ、ｂで示す部分）を含んでいる。
【００２９】
ただし、ここで測定される計測値は実際には温度変化であって、呼吸に由来する気流変化を示しているとは限らず、呼吸以外の要素も影響を与えている可能性がある。そのため図４に示す信号処理が行なわれ、呼吸による要素を“フロー”、呼吸以外の要素を“ノイズ”を冠して称することにより区別している。
【００３０】
気流信号収録ユニット１３は、入力端子１４、Ａ／Ｄ変換器１５、制御装置１６、メモリ１７、出力部１８、及び電源１９を備えている。入力端子１４には、導線１２が接続され、検知電流を気流信号収録ユニット１３に入力する部分である。制御装置１６はＡ／Ｄ変換器１５に対し、Ａ／Ｄ変換動作の開始や終了、さらにはデータのメモリ１７への転送などを指令する。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器１５は、上記検知電流の変化から検出した電圧変化をデジタル変換し、例えば、サンプリング周波数１０Ｈｚ、量子化ビット数１６ビット等のデジタル化された気流波形のデータ（以下このデータを「計測値」という。）に変換される。
【００３２】
メモリ１７は、Ａ／Ｄ変換器１５から出力される計測値を記憶し、出力部１８は、メモリ１７の計測値を、例えば、ＵＳＢケーブルで無呼吸低呼吸自動解析器２に送る。なお、気流信号収録ユニット１３から出力された計測値は、各種電子媒体（ＦＤ、ＣＤ、その他ディスク等）を介して無呼吸低呼吸自動解析器２に入力されるようにしてもよい。
【００３３】
また、鼻圧式呼吸フロー測定器６は、図１に想像線の枠で示すように、鼻圧式気流センサー２０及び気流信号収録ユニット１３から構成される。鼻圧式気流センサー２０は、図３に示すように、左右鼻孔出口９のそれぞれに対応して開口２２を有する鼻カニューレ２１を設けて成る。この鼻カニューレ２１は両面テープで鼻下に装着される。
【００３４】
これら２つの開口２２は、中空パイプ２１’を介して気流信号収録ユニット１３内に設けられた圧トランスデューサ２３に接続可能である。気流信号収録ユニット１３は、サーミスタ呼吸フロー測定器５の気流信号収録ユニット１３とほぼ同じ構成のものである。
【００３５】
鼻カニューレ２１の開口２２から吸い込まれる気流及び吐出される気流が圧電トランスデューサ２３において検知電流に変換される。この検知電流を気流信号収録ユニット１３に入力し、サーミスタ呼吸フロー測定器５と同様に電圧変化に変えてＡ／Ｄ変換器１５でデジタル信号とする。
【００３６】
無呼吸低呼吸自動解析器２は、図１に示すように、入出力インターフェース２４、バス２５、ＣＰＵ２６、及びメモリ（記憶装置）２７を備えており、実際は、コンピュータが利用される。入出力インターフェース２４は、気流信号収録ユニット１３から計測値を入力するものであり、又、プリンタ４に接続され気流信号収録ユニット１３で処理された計測値等の各種のデータを出力するものである。
【００３７】
本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出のプログラムは、コンピュータのメモリ２７に記憶して搭載され、コンピュータを、計測値の無呼吸低呼吸自動解析を行う手段として機能させて、無呼吸低呼吸自動解析器２として利用するものである。本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出のプログラムを記録した記録媒体は、本発明のプログラムを記録したＦＤ、ＣＤ等の記録媒体である。
【００３８】
本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出のプログラムが、コンピュータを機能させて行う呼吸フロー計測値についての無呼吸低呼吸自動解析の各ステップ、作用及び手段を図１、及び図４のフローチャートによって、以下に説明する。これにより、本発明の構成、作用、特に無呼吸低呼吸自動解析器２の構成及び無呼吸低呼吸自動検出の方法を明確にするとともに、本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出のプログラム及びその記録媒体の内容とするコンピュータに機能させる各手段等を明確にする。
【００３９】
（１）呼吸フロー計測値のメモリ上へのロード（図４（イ）参照）
無呼吸低呼吸自動解析器２では、気流信号収録ユニット１３からの計測値を入出力インターフェース２４を介して取り込み、その計測値をメモリ２７に上にロードする。
【００４０】
（２）フローパワー対数時系列、ノイズパワー対数時系列の生成（図４（ロ）参照）
無呼吸低呼吸自動解析に際しては、メモリ２７に記憶された計測値はＣＰＵ２６において次の処理がなされる。
【００４１】
計測値について約１０秒間（例えば１２８ポイント）のデータを適切な窓関数（例えばハニング窓関数）で切り出し、高速フーリエ変換を行う操作を一定時間（例えば約２秒＝２０ポイント）ずつずらし、且つオーバーラップしながら繰り返し行う。この操作により計測値の変動の強さ、すなわちパワー（信号の２乗平均値と定義される）が、周波数毎（本件では、サンプリング周波数１０Ｈｚ、高速フーリエ変換のデータ数１２８ポイントであるので、１０／１２８＝０．０７８Ｈｚ毎）にパワースペクトルとして求められる。
【００４２】
このようにして求められたパワースペクトルのうち、呼吸周波数帯域（例えば０．１３３Ｈｚ〜０．５Ｈｚ）に属するパワースペクトルを加算した値（本明細書では単に、「フローパワー」という。）の時系列、及びそれ以外の帯域（非呼吸周波数帯域）のパワースペクトルを加算した値（本明細書では単に、「ノイズパワー」という。）の時系列を求める。
【００４３】
ここで「呼吸周波数帯域」とは、呼吸によるものとして妥当な範囲内の周波数範囲（睡眠中の呼吸数の減少や、無呼吸後の速い呼吸を考慮して１分間当たり８回から３０回程度の変動を呼吸変動と想定して、８回／分＝０．１３３Ｈｚ〜３０回／分＝０．５Ｈｚ）を指している。非呼吸周波数帯域とは呼吸によるものとは考えられない周波数範囲（前記以外）を指している。
【００４４】
以上、要するに、測定された呼吸フロー計測値の変動の強さ（パワー）のうち、真のフロー、すなわち呼吸に由来すると推定される成分（フローパワー）と、それ以外のノイズ成分（ノイズパワー）とについて、それぞれ経時的に求め、フローパワー時系列及びノイズパワー時系列を得る。
【００４５】
そして、フローパワー時系列及びノイズパワー時系列の値を対数変換して、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すような、フローパワー対数時系列及びノイズパワー対数時系列を得る。これらの時系列は、メモリに保存されるとともに、ディスプレー上または印刷媒体上に時系列曲線（図５（Ｃ）、（Ｄ）参照）として示される。
【００４６】
なお、このように対数変換することにより、縦軸上の変化は絶対値の変化ではなく比率としての変化を表す（例えば、６ｄＢの低下は振幅が５０％になることを示す）ようになり、長時間の測定でサーミスタ気流センサー７の位置の変化等により信号のレベルが変化しても追随できるようになる。図５（Ｃ）に示すフローパワー対数時系列では、無呼吸、低呼吸に一致してフローパワーの低下が認められる。
【００４７】
参考のために、帯域別に分離する前の総パワー（全帯域のパワースペクトルを加算したもの）の対数時系列を図５（Ｂ）に示す。これは、前述のようにフーリエ変換して得られたパワースペクトルを対数変換せず、すべての周波数領域について加算し、総パワーの時系列を求め、さらに対数変換したものである。この図５（Ｂ）に示す例では、呼吸周波数帯域に限局したフローパワー対数時系列と大きく異なるものではない。
【００４８】
図６は、図５（Ａ）の計測値に示す気流波形（フロー波形）とは異なる計測値のデータについて、上述の図４（ロ）に示す手段と同様にして得られた別のデータを示す。この図６に示す例については、図６（Ｂ）の総パワー対数時系列では、その中に含まれるノイズ成分の影響を強く受け、ａ〜ｇに示される無呼吸・低呼吸のうち、ｃ、ｄ、ｅでは無呼吸・低呼吸を示すパワーの低下が把握できない。しかしながら、この例でも、図６（Ｃ）のフローパワー対数時系列では無呼吸・低呼吸に一致したパワー低下が認められる。
【００４９】
このように、パワースペクトル解析により呼吸周波数帯域のパワースペクトル（フローパワー）を求めることにより、計測値中のノイズの影響を低減し、信頼性の高い結果を得ることが出来る。なおこの段階では図５の例でも図６の例でも、無呼吸・低呼吸に一致するパワー低下部分のフローパワー対数時系列を示す曲線は平滑ではなく、単一の谷としては認知しがたい。
【００５０】
（３）フローパワー対数時系列の平滑化処理（図４（ハ）参照）
そこで、メモリ２７に保存されたフローパワー対数時系列（図５（Ｃ）、（Ｄ）参照）について、デジタルフィルタにより処理（例えば、２秒毎に２０秒のデータを切り出してカットオフ周波数０．０５Ｈｚの移動平均型ローパスフィルタで処理）し平滑化されたフローパワー対数時系列を得て、メモリ２７に保存される（図４（ハ）参照）。
【００５１】
この平滑化されたフローパワー対数時系列は、図５（Ｅ）及び図６（Ｅ）に示したように、各無呼吸、低呼吸の部分が、それぞれ１つの平滑な谷として表されている。
【００５２】
（４）フローパワーディップの検出（図４（ニ）参照）
次に、平滑化されたフローパワー対数時系列（図５（Ｅ）参照）から、気流のパワースペクトルの一過性低下（本明細書では、「フローパワーディップ」という。）を、図４（ニ）のフローチャートで規定する条件で求める。
【００５３】
即ち、一定時間（例えば２０秒）以内に閾値（例えば６ｄＢ）以上の低下が認められ、その低下開始後一定時間（例えば９０秒）以内に上昇に転じ、上昇開始後一定時間（例えば２０秒）以内に上記閾値以上の回復が認められるものを「フローパワーディップ」とし、これらの条件は、いずれの条件も合致する場合（図４（ニ）で「Ｙ」で示す場合）はメモリに登録（図４（ニ）のフローパワーディップ登録）される。いずれかの条件に合致しない場合（図４（ニ）で「Ｎ」で示す場合）は、メモリ２７に登録されない。
【００５４】
この検出動作はＣＰＵ２６において、メモリ上の平滑化されたフローパワー対数時系列をデータの開始点から終了点まで１点ずつ逐次前後を比較しながら低下部分を検出し、低下部分が検出された場合、それ以降の区間が前記条件を充たすかどうかをプログラムで判断することで行われる。
【００５５】
（５）無効信号区間の登録（図４（ホ）参照）
無呼吸低呼吸自動解析器２は、図４（ロ）で求めたフローパワー対数時系列（図５（Ｅ）参照）が、上記のように求められたパワースペクトルの分布とレベルからみて、呼吸に由来する信頼性のあるデータであるかどうかを、次の２つの条件で検定する。
【００５６】
即ち、第１の条件は、フローパワー対数時系列（呼吸周波数帯域におけるパワースペクトルを加算した値の対数時系列）が、一定レベル以上であること（条件１）であり、第２の条件は、フローパワーとノイズパワーの比（実際は、図５（Ｃ）、（Ｄ）に示すようなフローパワーとノイズパワーの対数値の差）が所定の値以上であること（条件２）である。条件１及び条件２の両方を充たすものを信頼性のあるデータと認定し、いずれか一方でも充たさないものは信頼性のないデータと認定する。
【００５７】
信頼性のあるデータであっても無呼吸区間はこの検定では条件１、２とも充たさないが、その無呼吸前後の正常呼吸区間には条件１、２を充たすと考えられるので、条件１、２を充たす区間が一定時間（例えば、連続３分以上）にわたって一定回数以下（例えば、毎分３区間以下）の場合にのみ、無効信号区間と判断し、無効信号区間登録する。このようにして無効信号区間と判断された区間については、図４においてフローパワーディップ登録されたデータでも、評価対象から除外する（図４（へ）参照）。
【００５８】
例えば、２秒毎の１０秒間区間のデータのフローパワー及びノイズパワーから、検定すべき区間データが呼吸に由来する有効データであるかどうかを検定（たとえば条件１：フローパワーが１６ｂｉｔ値を０ｄＢとして−７０ｄＢ以上、条件２：フローパワーと、ノイズパワーの比が６ｄＢ以上を有効データと設定する。）する。
【００５９】
図７は無呼吸区間が含まれる例で、無呼吸区間（ａ〜ｉ）では条件１、条件２とも充たさない部分があるが、その間の正常呼吸区間で両条件を充たしており、各分の４区間以上で条件１及び条件２を充たしており、無効区間とは認定されない。従って９回のフローパワーディップ（ア〜ケ）はすべて採用される。
【００６０】
図８、図９に信号不良の例を示す。図８はサーミスタ呼吸フロー計測値が途中から減弱し、呼吸波形と認定しがたい状態になっている。その部分ではフローパワーが−７０ｄＢ未満となっており、条件１を充たさない無効データと認定される。
【００６１】
また、図９は呼吸フロー計測値が途中から振幅は増大しているが不規則なノイズ様の波形となっており、呼吸波形ではないと考えられる。その部分ではフローパワーは減弱していないが、フローパワー／ノイズパワー比が６ｄＢ未満となっており、条件２を充たさない無効データと認定される。この図９では無効区間にａ、ｂ、ｃの３つのフローパワーディップが認められるが、それは無効区間にあるため、解析から除外される。
【００６２】
（６）最終的な解析指標の生成（図４（ト）参照）
解析器２は上記の処理のあと、最終的な解析指標として、
［呼吸障害指数］＝［有効データ区間のフローパワーディップ回数］／［有効データ区間時間］
の計算式により呼吸障害指数が得られる。
【００６３】
以上の処理により、呼吸障害指数（１時間あたりのフローパワーディップ回数）が自動算出される。そして、無呼吸低呼吸自動解析器２は、この呼吸障害指数が所定の数値以上である場合に有意の無呼吸低呼吸として自動的に検出する。例えば、５未満では有意の無呼吸低呼吸としては検出しないが、５以上で有意の無呼吸低呼吸として検出する。
【００６４】
なお、この呼吸障害指数で無呼吸低呼吸の程度も検出可能である。例えば、５以上１５未満で軽度、１５以上３０未満で中程度、３０以上で重度等である。無呼吸低呼吸自動解析器２は、プリンタ４によりその数値データ及びフローパワー変動曲線が印刷される。
【００６５】
本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体によって、呼吸障害指数を求め、その呼吸障害指数で、無呼吸低呼吸を自動検出するようにしたが、本発明では、呼吸障害指数迄を求めることとして、呼吸障害指数は、睡眠時無呼吸症候群の確定のために睡眠ポリグラフ検査における代表指標の無呼吸低呼吸指数の推定値として供するようにしてもよい。例えば、５以上１５未満で軽症、１５以上３０未満で中等症、３０以上で重症の睡眠呼吸障害の推定値として供する。
【００６６】
以上、本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体は、実施形態を実施例に基づいて説明したが、本発明は特にこのような実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実施例があることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上の構成から成る本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体は、構成が簡単で、信頼性の高い無呼吸低呼吸自動検出を可能とするから、無呼吸低呼吸を確認するデータを提供する手段としてきわめて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る無呼吸低呼吸自動検出装置の実施例の全体構成を説明する図である。
【図２】本発明の上記実施例の呼吸計測器を構成するサーミスタ気流センサー及び気流信号収録ユニットを説明する図である。
【図３】本発明の上記実施例の呼吸計測器を構成する鼻圧式気流センサーの正面図である。
【図４】本発明の無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体の実施例の構成及びその作用を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体で得られる諸データを示す。
【図６】本発明の無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体装置及び検出方法で得られる別の諸データを示す。
【図７】本発明の無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体で得られる諸データを示す。
【図８】本発明の無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体で得られる諸データを示す。
【図９】本発明の無呼吸低呼吸自動検出装置、検出方法、プログラム及び記録媒体で得られる諸データを示す。
【符号の説明】
【００６９】
１  無呼吸低呼吸自動検出装置
２  無呼吸低呼吸自動解析器
３  呼吸計測器                                               
４  プリンタ                                                 
５  サーミスタ呼吸フロー測定器                               
６  鼻圧式呼吸フロー測定器                                   
７  サーミスタ気流センサー                                 
８  センサー本体                                             
９  鼻孔出口                                                 
１０  口裂部                                                 
１１  サーミスタ素子                                         
１２  導線                                                   
１３  気流信号収録ユニット                                   
１４  気流信号収録ユニットの入力端子                         
１５  Ａ／Ｄ変換器                                           
１６  制御装置                                               
１７  気流信号収録ユニットのメモリ                           
１８  出力部                                                 
１９  電源                                                   
２０  鼻圧式気流センサー                                     
２１  鼻カニューレ                                           
２１’  中空パイプ                                             
２２  鼻カニューレの開口                                     
２３  圧トランスデューサ                                     
２４  入出力インターフェース                                     
２５  無呼吸低呼吸自動解析器のバス                           
２６  無呼吸低呼吸自動解析器のＣＰＵ                         
２７  無呼吸低呼吸自動解析器のメモリ                         
【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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