(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横臥した被験者による荷重を表す荷重信号を出力可能な感圧素子（１７）を面内に複数配置した荷重検出ユニット（５）と、
前記荷重信号を取得し、前記荷重の単位時間当りの変化量が所定の閾値以上である前記感圧素子の数、又はその感圧素子が占める面積が所定の上限値を超えることを条件として、被験者の中途覚醒を検出する中途覚醒検出ユニット（９）と、
を備えることを特徴とする睡眠障害検査装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は睡眠障害検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
睡眠障害の診断・治療を目的とし、一般的に、睡眠ポリグラフ検査が用いられる（特許文献１参照）。睡眠ポリグラフ検査は、被験者の体に直接複数の電極やセンサを取り付けて行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００９−５１９８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、睡眠ポリグラフ検査では、電極やセンサを被験者の体に直接取り付ける必要があるため、被験者が自然な睡眠に入り難く、長期的な（連日の）評価が困難となる等の問題があった。本発明は、こうした問題に応じてなされたものであり、上述した問題を解決できる睡眠障害検査装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の睡眠障害検査装置は、横臥した被験者による荷重を表す荷重信号を出力可能な感圧素子を面内に複数配置した荷重検出ユニットと、荷重信号を取得し、荷重の単位時間当りの変化量が所定の閾値以上である感圧素子の数、又はその感圧素子が占める面積が所定の上限値を超えることを条件として、被験者の中途覚醒を検出する中途覚醒検出ユニットとを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の睡眠障害検査装置は、必ずしも、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくても睡眠段階を推定することができる。そのため、本発明の睡眠障害検査装置を用いれば、被験者が自然な睡眠に入り易く、長期的な（連日の）評価が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】睡眠障害検査装置１の構成を表すブロック図である。
【図２】荷重検出ユニット５の構成を表す説明図である。
【図３】睡眠障害検査装置１が実行する中途覚醒検出処理を表すフローチャートである。
【図４】領域Ｓを表す説明図である。
【図５】睡眠障害検査装置１が実行する睡眠段階推定処理を表すフローチャートである。
【図６】図６Ａは第２の実施形態において推定した睡眠段階の推移を表すグラフであり、図６Ｂは第１の実施形態において算出した領域Ｓの面積における推移を表すグラフであり、図６Ｃは睡眠ポリグラフ検査による睡眠経過図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
＜第１の実施形態＞
１．睡眠障害検査装置１の構成
睡眠障害検査装置１の構成を図１、及び図２に基づき説明する。睡眠障害検査装置１は、本体部３と、荷重検出ユニット５とを備える。本体部３は、信号入力部７、制御部９、及び出力部１１を備える。
【００１３】
信号入力部７には、荷重検出ユニット５からの信号が入力する。制御部９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備える周知のコンピュータであり、本体部３の各部を制御する。また、制御部９は、信号入力部７を用いて取得した信号等を用いて後述する処理を実行する。出力部１１は、制御部９の演算結果を外部のデータサーバ１３、及びプリンタ１５に出力する。データサーバ１３は、内蔵するＤＢ（データベース）１６に制御部９の演算結果を記憶する。また、プリンタ１５は、制御部９の演算結果をプリントアウトする。
【００１４】
荷重検出ユニット５は、図２に示すように、全体としてシート状の形状を有する。荷重検出ユニット５を、例えば、床、ベッド等の上に置き、その上に被験者が横臥することができる。荷重検出ユニット５は、図１に示すように、電気的な構成として、複数の感圧素子１７と、記録部１９とを備えている。また、荷重検出ユニット５は、図２に示すように、さらに、シート状の基材２１と、同じくシート状のカバー部材２３とを備える。なお、図２おいて、説明の便宜のため、カバー部材２３の一部を除いて表している。
【００１５】
感圧素子１７は、図２に示すように、基材２１の表面に複数配列されている。感圧素子１７は、基材２１の面内で格子パターンに沿って規則正しく並んでいる。隣接する感圧素子１７同士の間隔は、被験者の背中の幅に対して十分に小さく、例えば、数ｍｍ〜数ｃｍとすることができる。
【００１６】
感圧素子１７は、それに印加される荷重に応じて電気抵抗が変化する周知の素子である。よって、一定の電圧がかけられた感圧素子１７が出力する信号は、それに印加される荷重を反映する信号（以下では荷重信号とする）となる。荷重検出ユニット５上に被験者が横臥したとき、被験者の体に接した感圧素子１７には被験者の荷重が印加され、感圧素子１７は、その荷重を表す荷重信号を出力する。感圧素子１７はそれぞれ独立して感圧信号を出力するので、各感圧素子１７が出力する感圧信号は、その感圧素子１７に印加される荷重により異なる。各感圧素子１７の荷重信号は、信号入力部７に出力される。
【００１７】
記録部１９は、各感圧素子１７が出力した荷重信号を順次記憶する。また、記録部１９は、記憶しておいた荷重信号を本体部３に出力する。
カバー部材２３は、柔軟な素材（例えば、布、樹脂フィルム、紙等）から成る。カバー部材２３は、基材２１のうち、感圧素子１７が配置された面と対向するように配置され、感圧素子１７を覆う。
【００１８】
２．睡眠障害検査装置１が実行する中途覚醒検出処理
睡眠障害検査装置１（特に制御部９）が実行する中途覚醒検出処理を図３、及び図４に基づき説明する。なお、この処理は、荷重検出ユニット５の上に被験者が横臥した状態で実行する。ここで、中途覚醒とは、被験者の睡眠段階（睡眠の深さ）が最も浅い状態が所定時間（例えば１５秒）以上継続することを意味する。
【００１９】
図３のステップ１では、荷重検出ユニット５から、全ての感圧素子１７の荷重信号を取得する。このとき、感圧素子１７から直接荷重信号を取得してもよいし、記録部１９に記録されていた荷重信号を取得してもよい。
【００２０】
ステップ２では、まず、感圧素子１７のそれぞれについて、過去に取得した荷重信号と、直近に取得した荷重信号とを比較し、感圧素子１７に加わる荷重の単位時間当りの変化量が所定の閾値以上であるか否かを判断する。そして、その変化量が所定の閾値以上である感圧素子１７を荷重変化感圧素子１７Ａとする。
【００２１】
次に、図４に示すように、全ての感圧素子１７のうち、荷重変化感圧素子１７Ａに該当するもの（図４において◎で示されているもの）が占める領域Ｓを特定し、その面積（以下、荷重変化面積とする）を算出する。
【００２２】
最後に、荷重変化面積が、所定の上限値Ｌ（定数）を超えるか否かを判断し、超える場合はステップ３に進み、超えない場合は本処理を終了する。
ステップ３では、中途覚醒が生じたと判断する。
【００２３】
ステップ４では、データサーバ１３及びプリンタ１５に対し、中途覚醒が生じたという内容の出力を行う。
３．睡眠障害検査装置１が奏する効果
本実施形態の睡眠障害検査装置１は以下の効果を奏する。
【００２４】
（１）睡眠障害検査装置１は、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくても中途覚醒を検出することができる。そのため、睡眠障害検査装置１を用いれば、被験者が自然な睡眠に入り易く、長期的な（連日の）評価が容易である。また、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくてもよいため、被験者、及び検査者の負担が少ない。
【００２５】
なお、中途覚醒が生じたとき、上述した荷重変化面積が大きくなる。よって、荷重変化面積が上限値Ｌを超えることを条件として、中途覚醒を検出できる。
（２）睡眠障害検査装置１は、正確に中途覚醒を検出することができる。このことは、図６Ｂ、図６Ｃに示す実験結果により裏付けられる。図６Ｂは、上述した一晩連続して測定した荷重変化面積のグラフである。図６Ｃは、同じ被験者について同時に施行した睡眠ポリグラフ検査による睡眠経過図である。図６Ｂにおいて、荷重変化面積が大きい時間帯（図６Ｂにおいて枠で囲んだ時間帯）では、図６Ｃのグラフにおいて中途覚醒頻度が高くなっている。すなわち、睡眠障害検査装置１による中途覚醒の検出結果は、睡眠ポリグラフ検査の結果とよく一致している。
＜第２の実施形態＞
１．睡眠障害検査装置１の構成
本実施形態の睡眠障害検査装置１は、前記第１の実施形態と同様の構成を有する。
【００２６】
２．睡眠障害検査装置１が実行する睡眠段階推定処理
睡眠障害検査装置１（特に制御部９）が実行する睡眠段階推定処理を図５に基づき説明する。なお、この処理は、荷重検出ユニット５の上に被験者が横臥した状態で実行する。
【００２７】
図５のステップ１１では、荷重検出ユニット５から、全ての感圧素子１７の荷重信号を継続的に取得する。なお、継続的に取得するとは、所定時間ごとに繰り返し取得することを意味する。本ステップ１１では、感圧素子１７から直接荷重信号を取得してもよいし、記録部１９に記録されていた荷重信号を取得してもよい。
【００２８】
ステップ１２では、前記ステップ１１で取得した荷重信号に基づき、以下の指標１〜７をそれぞれ作成する。なお、以下では、指標１〜７をまとめて指標群と呼ぶことがある。
指標１：各感圧素子１７について、荷重信号の経時的な変化を表す波形のうち、呼吸周期に該当する０．１５〜０．５Ｈｚの周波数成分を抽出する。全感圧素子１７のうち、その周波数成分の強度が強い順に所定数の感圧素子１７を選択する。このとき、選択した感圧素子１７の中に、他の感圧素子１７と比べて波形の位相が１８０°反転しているものがあれば、その位相を１８０°反転し、選択した感圧素子１７全てについて波形の位相が揃うようにする。
【００２９】
選択した感圧素子１７について、上記のように抽出した０．１５〜０．５Ｈｚの周波数成分における１周期毎の波形ピークを検出する。そして、波形ピーク同士の時間間隔の１分間における平均値を指標１とする。
【００３０】
指標２：指標１の場合と同様にして、１周期毎の波形ピークを検出する。そして、波形ピーク同士の時間間隔の標準偏差を指標２とする。
指標３：各感圧素子１７について、荷重信号の経時的な変化を表す波形のうち、呼吸周期に該当する０．１５〜０．５Ｈｚの周波数成分を抽出する。全感圧素子１７のうち、その周波数成分の強度が強い順に所定数の感圧素子１７を選択する。このとき、選択した感圧素子１７の中に、他の感圧素子１７と比べて波形の位相が１８０°反転しているものがあれば、その位相を１８０°反転し、選択した感圧素子１７全てについて波形の位相が揃うようにする。
【００３１】
選択した感圧素子１７について、上記のように抽出した０．１５〜０．５Ｈｚの周波数成分における１周期毎の波形振幅を算出する。そして、その波形振幅の１分間における平均値を指標３とする。
【００３２】
指標４：指標３の場合と同様にして、１周期毎の波形振幅を算出する。そして、その波形振幅の標準偏差を指標４とする。
指標５：各感圧素子１７について、荷重の変化量の絶対値を算出し、それを全感圧素子１７について合計する。その合計値の１分間の平均を指標５とする。
【００３３】
指標６：各感圧素子１７について、荷重の変化量の絶対値を算出し、それを全感圧素子１７について合計する。その合計値の標準偏差を指標６とする。
指標７：荷重信号の経時的な変化を表す波形のうち、心拍周期に対応する周期０．５〜２．５Ｈｚの周波数成分を抽出し、１周期毎の波形ピークを検出する。そして、波形ピーク同士の時間間隔の時系列データについて周波数解析を行い、０．０４〜０．１５Ｈｚの周波数帯域の振幅と、０．１５〜０．４０Ｈｚの周波数領域の振幅との比を指標７とする。この指標７は、ＬＦ／ＨＦを表す指標である。
【００３４】
なお、指標１、２は、指標Ａの一例であり、指標３、４は指標Ｂの一例であり、指標５、６は指標Ｃの一例であり、指標７は指標Ｄの一例である。
ステップ１３では、式（１）〜（４）で表される第１〜第４正準関数に前記ステップ１２で作成した指標１〜７を代入し、第１〜第４正準スコアを算出する。
【００３５】
【数１】
0006360369.tif 000002
なお、式（１）〜（４）においてIndex１〜index７は、それぞれ、指標１〜７の値を意味する変数である。また、a１〜a４はそれぞれ定数であり、b１〜h１、b２〜h２、b３〜h３、b４〜h４はそれぞれ正準係数である。
【００３６】
ここで、第１〜第４正準関数は、予め、以下のようにして導出しておいたものである。まず、同一の被験者について、睡眠ポリグラフ検査を用いて、５段階の睡眠段階のうち、いずれの睡眠段階であるかを判定すると同時に、指標１〜７を作成する。このことにより、睡眠ポリグラフ検査を用いて判定された睡眠段階と、同時に作成された指標１〜７とが紐付けされたデータを得ることができる。このデータを十分に多数取得する。取得したデータの中には、全ての睡眠段階のデータを含むようにする。
【００３７】
ここで、睡眠段階とは、被験者の睡眠の深さを表す段階であり、覚醒、レム(REM)睡眠、及び３段階のノンレム(NREM)睡眠（N1、N2、N3）の５段階に分類される。NREM睡眠では、睡眠段階１（Ｎ1:入眠期と睡眠初期）が最も睡眠が浅く、睡眠段階２（N2:軽眠期）、睡眠段階３（N3:徐波睡眠）の順に睡眠が深くなる。
【００３８】
次に、上記のように得たデータを、指標１〜７を軸とする７次元空間にプロットする。そして、７次元空間において、各プロットに紐付けられた睡眠段階を最も効率的に分離できる（同じ睡眠段階に紐付けられたプロット同士が集まった集合を効率的に分離できる）座標軸を４本（睡眠段階の段階数より１小さい数）求める。この４本の座標軸をそれぞれ、第１〜第４正準軸とする。そして、第１〜第４正準軸に各プロットを正射影して正準軸上の値を求める関数を、それぞれ、第１〜第４正準関数とする。
【００３９】
ステップ１４では、前記ステップ１３で算出した第１〜第４正準スコアを、第１〜第４正準軸で規定される４次元空間上にプロットする。そして、式（５）により、４次元空間において、上記のプロットから、第ｊ段階の睡眠段階の重心までの平方距離をそれぞれ算出する。
【００４０】
【数２】
0006360369.tif 000003
式（５）において、ｊは１〜５のいずれかの自然数であり、ｍ１ｊ、ｍ２ｊ、ｍ３ｊ、ｍ４ｊは、それぞれ、第ｊ段階の睡眠段階の重心の、第１〜第４正準軸の座標である。
【００４１】
ここで、第ｊ段階の睡眠段階の重心は、以下のようにして予め算出しておいたものである。まず、上述した、睡眠ポリグラフ検査を用いて判定された睡眠段階と、同時に作成された指標１〜７とが紐付けされたデータを、睡眠段階が同じであるデータごとに、グループに分けする。第ｊ番目の睡眠段階を有するデータのグループをGｊとする（ｊは１〜５のいずれかの自然数）。
【００４２】
次に、グループごとに、第１正準スコアの平均値と、第２正準スコアの平均値と、第３正準スコアの平均値と、第４正準スコアの平均値とを算出する。グループＧｊにおける第１正準スコアの平均値をｍ１ｊとし、第２正準スコアの平均値をｍ２ｊと、第３正準スコアの平均値をｍ３ｊとし、第４正準スコアの平均値をｍ４ｊとする。このｍ１ｊ、ｍ２ｊ、ｍ３ｊ、ｍ４ｊが、第１〜第４正準軸で規定される４次元空間における第ｊ段階の睡眠段階の重心である。
【００４３】
ステップ１５では、前記ステップ１４で算出した平方距離ｄ１２、ｄ２２、ｄ３２、ｄ４２のうち、最短であるものを選択する。
ステップ１６では、前記ステップ１５で選択した平方距離に対応する睡眠段階が被験者の睡眠段階であると推定する。例えば、平方距離ｄ１２が最小であれば、第１段階の睡眠段階が被験者の睡眠段階であると推定する。
【００４４】
ステップ１７では、データサーバ１３及びプリンタ１５に対し、前記ステップ１６で推定した睡眠段階を表す信号を出力する。
なお、上述した処理は、重判別分析を用いて、被験者の睡眠段階を推定する処理の一例である。
【００４５】
３．睡眠障害検査装置１が奏する効果
本実施形態の睡眠障害検査装置１は以下の効果を奏する。
（１）睡眠障害検査装置１は、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくても睡眠段階を推定することができる。そのため、睡眠障害検査装置１を用いれば、被験者が自然な睡眠に入り易く、長期的な（連日の）評価が容易である。また、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくてもよいため、被験者、及び検査者の負担が少ない。
【００４６】
（２）睡眠障害検査装置１は、重判別分析を用いて、正確に被験者の睡眠段階を推定することができる。このことは、図６Ａ、図６Ｃに示す実験結果により裏付けられる。図６Ａは、上述した睡眠段階の推定処理を一晩連続して行った結果を表すグラフである。図６Ｃは、同じ被験者について同時に施行した睡眠ポリグラフ検査による睡眠経過図である。図６Ａに示される睡眠段階と、図６Ｃに示される睡眠段階とはよく一致している。また、図６Ｃにおいて、睡眠段階が浅く、中途覚醒に該当する時間帯では、図６Ｂのグラフにおいても睡眠及び覚醒の変化が大きい。すなわち、睡眠障害検査装置１による睡眠段階の推定結果及び中途覚醒結果と、睡眠ポリグラフ検査の結果とはよく一致している。
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態をとりえる。
【００４７】
（１）前記第１の実施形態では、前記ステップ２において、荷重変化面積が所定の上限値Ｌを超えるか否かを判断する代わりに、荷重変化感圧素子１７Ａの数が所定の上限値Ｍ（定数）を超えるか否かを判断し、超える場合はステップ３に進み、超えない場合は本処理を終了するようにしてもよい。
【００４８】
（２）前記第２の実施形態において、指標１〜７の一部を省略し、指標の数を２〜６のいずれかとしてもよい。また、指標１〜７の他に他の指標を追加したり、指標１〜７のうちの一部を他の指標に置換したりしてもよい。
【００４９】
また、前記第２の実施形態において睡眠段階の段階数は５以外であってもよく、例えば、２、３、４、６、７・・・とすることができる。
（３）前記第２の実施形態において、指標１〜７の定義は他のものであってもよい。例えば、指標１〜４において抽出する成分の周波数は、０．１５〜０．５Ｈｚ以外であってもよく、呼吸周期に該当する周波数の範囲で適宜設定できる。  
【００５０】
（４）前記第２の実施形態において、指標１〜７の一部は、荷重検出ユニット５以外の構成を用いて取得してもよい。例えば、指標７は、周知の脈波センサの検出結果（例えば、心拍変動解析による低周波成分と高周波成分）に基づき取得することができる。
【００５１】
（５）前記第１、第２の実施形態において、感圧素子１７として、荷重を検出可能な公知の素子の中から適宜選択して用いることができる。
（６）前記第１、第２の実施形態において、感圧素子１７の配列パターンは格子パターンには限定されず、他のパターン（例えば、同心円パターン、放射状パターン、渦巻き状パターン、ランダムパターン等）を用いてもよい。
【００５２】
（７）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。
【００５３】
（８）上述した睡眠障害検査装置１の他、当該睡眠障害検査装置１を構成要素とするシステム、当該睡眠障害検査装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、睡眠障害検査装置１を用いた睡眠障害の検出方法等、種々の形態で本発明を実現することもできる。
【符号の説明】
【００５４】
１…睡眠障害検査装置、３…本体部、５…荷重検出ユニット、７…信号入力部、９…制御部、１１…出力部、１３…データサーバ、１５…プリンタ、１７…感圧素子、１７Ａ…荷重変化感圧素子、１９…記録部、２１…基材、２３…カバー部材、Ｓ…領域
【図１】
0006360369.tif 000004
【図２】
0006360369.tif 000005
【図３】
0006360369.tif 000006
【図４】
0006360369.tif 000007
【図５】
0006360369.tif 000008
【図６】
0006360369.tif 000009