(57)【要約】【課題】測定対象者の睡眠中の体の動きの如何に拘わらず、確実に心拍若しくは呼吸のいずれか一方又はその双方を計測することのできる心拍呼吸計測装置を提供することである。【解決手段】マットレスＭにおいて測定対象者の上半身が接する部分に配設され、心拍若しくは呼吸のいずれか一方又は双方の生体情報に関する信号を検出する複数のセンサ２ａと、複数のセンサ２ａによって検出された信号の中から適正な信号であるか否かを判断し、適正な信号の中からさらに所望の信号を選択する信号選択手段３ａと、選択された信号を表示する表示手段３ｂとを備えている。【選択図】  図１
2007175388.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マットレスにおいて測定対象者の上半身が接する部分に配設され、心拍若しくは呼吸のいずれか一方又は双方の生体情報に関する信号を検出する複数のセンサと、
前記複数のセンサによって検出された信号の中から適正な信号であるか否かを判断し、前記適正な信号の中からさらに所望の信号を選択する信号選択手段と、
前記選択された信号又はこの信号に基づき変換された測定結果を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする心拍呼吸計測装置。
【請求項２】
前記複数のセンサは、前記生体情報に関する信号を検出するに当たり心拍若しくは呼吸をその振動、圧力、音のいずれか一つの要素又はこれらの要素を組み合わせて検出することとされていることを特徴とする請求項１に記載の心拍呼吸計測装置。
【請求項３】
前記複数のセンサは、第１のマット部、第２のマット部及び第３のマット部によって構成される収納時に三つ折り可能なマットレスの、前記第１のマット部及び前記第２のマット部を接続する接続部が設けられた面とは反対の面に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の心拍呼吸計測装置。
【請求項４】
前記複数のセンサは、第１のマット部、第２のマット部及び第３のマット部によって構成される収納時に三つ折り可能なマットレスの、前記第１のマット部及び前記第２のマット部を接続する接続部が設けられた面に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の心拍呼吸計測装置。
【請求項５】
前記複数のセンサは、さらに枕において頭部が接する部分に配設されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の心拍呼吸計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、睡眠中の心拍若しくは呼吸のいずれか一方又はその双方を計測する心拍呼吸計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人間の睡眠状態を判定する方法として、例えば、脳波をはじめ、眼球運動、筋動、心電などの生体信号を同時に測定する睡眠ポリグラフィーによる方法が知られている。また、特許文献１に示されているように、睡眠中のユーザのいびきを抑制して、睡眠中のユーザに快適な眠りを提供するために、枕にユーザの生体情報を測定する測定装置を組み込んだ安眠装置も提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１３７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した睡眠ポリグラフィーによる方法による測定は、複数のセンサを測定対象者に装着して睡眠の状態を把握するものであり、装置が大がかりであるうえ測定するに当たって入院が必要となり、手軽に測定することができなかった。
【０００４】
また、上述の特許文献１における提案では枕に生体情報を測定する装置が組み込まれているが、例えば、睡眠中に測定対象者であるユーザが寝返りを打ったり、枕から頭を落としてしまう等、睡眠中の体動によっては測定が不能になってしまう。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、測定対象者の睡眠中の体の動きの如何に拘わらず、確実に心拍若しくは呼吸のいずれか一方又はその双方を計測することのできる心拍呼吸計測装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施の形態に係る特徴は、心拍呼吸計測装置において、マットレスにおいて測定対象者の上半身が接する部分に配設され、心拍若しくは呼吸のいずれか一方又は双方の生体情報に関する信号を検出する複数のセンサと、複数のセンサによって検出された信号の中から適正な信号であるか否かを判断し、適正な信号の中からさらに所望の信号を選択する信号選択手段と、選択された信号を表示する表示手段とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測定対象者の睡眠中の体の動きの如何に拘わらず、確実に心拍若しくは呼吸のいずれか一方又はその双方を計測することのできる心拍呼吸計測装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態における心拍呼吸計測装置１は、図１に示すように、測定対象者の心拍や呼吸の情報を計測する計測手段２と、この計測手段２によって計測された心拍や呼吸の情報を選択し表示するマイクロコンピュータ３とを備える。
【００１０】
計測手段２は、その内部に生体の情報である心拍や呼吸の振動を検出するセンサ２ａと、このセンサ２ａによって検出された生体情報の信号を増幅するアンプ２ｂと、増幅された信号をマイクロコンピュータ３に入力するために信号の変換を行うＡ／Ｄ変換器２ｃとを設けている。
【００１１】
センサ２ａには、図１に示されているように、実際に測定対象者の体に接触し、測定対象者の心拍や呼吸の情報を採取するエアマット２ａａがチューブ２ａｂを介して接続されている。以後適宜エアマット２ａａ及びチューブ２ａｂをも含めてセンサ２ａと表わす。また、図１では心拍呼吸計測装置１を構成する計測手段２を１つのみ図示しているが、実際には、複数の計測手段２がマイクロコンピュータ３に接続される。
【００１２】
なお、本発明の実施の形態においては、説明の便宜上、測定対象者の生体情報を検出するのにエアマット２ａａを用いて説明しているが、このように気体を検出媒体とするだけではなく、例えば、液体や固体を検出媒体としてもかまわない。また、例えば、エアマット２ａａを用いた場合であっても、測定対象者の心拍等をエアマット２ａａ内の気体を通じて検出される振動や圧力の変化、或いは、スピーカー等の集音手段を用いて音として検出するようにしてもよい。
【００１３】
図２（ａ）は、マットレスＭ及び枕Ｐにエアマット２ａａを配設した状態のマットレスＭを側面から見た側面図であり、図２（ｂ）は、その平面図である。測定対象者は、マットレスＭ又はマットレスＭ及び枕Ｐに配設されたエアマット２ａａの上に横になり、このエアマット２ａａの上で睡眠をとる。具体的にこのエアマット２ａａの配設される位置は、図２に示すように、マットレスＭに配設する場合は測定対象者の腰から上の上半身が接する部分であり、枕Ｐにも併せて配設される場合には、首が当たる位置に設けられるのが望ましい。
【００１４】
また、このエアマット２ａａはマットレスＭ、或いはマットレスＭ及び枕Ｐに複数配設される。人間は睡眠中体を動かすことが多く、例えば単数しかセンサ２ａを設けないとすると、体が動いてセンサ２ａの上から体が外れてしまうと正確な生体情報を計測することができなくなるためである。そして、図２においては、センサ２ａを測定対象者の上半身から頭にかけて等間隔に配設しているが、最もセンサが有効に機能するように、測定対象者の体格等に合わせてセンサ２ａを配設することが望ましい。
【００１５】
センサ２ａで測定された測定対象者の生体情報は、アンプ２ｂを介してＡ／Ｄ変換器２ｃで変換され、マイクロコンピュータ３の信号選択手段３ａに入力される。この信号選択手段３ａに入力されたセンサ２ａで測定された生体情報の信号は、睡眠中の全区間にわたって適正な信号であるわけではなく、測定対象者、例えば、寝返りを打つ等、睡眠中に動くことによって不要な信号も発生する。例えば、図３の波形図に示されているように、センサ２ａ１においては、最初は適正な信号が採取できているが、測定対象者が動くことによってその体動の信号を採取し、その後は生体情報を表わさない、いわゆるノイズ信号が採取されている。一方、例えば、センサ２ａ３では、最初のうちはノイズ信号のみを採取しているが、体動等の信号を挟んで、適正な測定対象者の信号を採取している。
【００１６】
従って、測定対象者の睡眠中の心拍や呼吸の生体情報を正確に把握するためには、複数のセンサから入力される生体信号を選択して適正な信号のみを採取するようにしなければならない。そこで、マイクロコンピュータ３には、受信した信号の中から適正な生体信号のみを選択する信号選択手段３ａが設けられている。
【００１７】
具体的には、信号選択手段３ａは、入力された信号を予め記憶してある測定対象者の例えば、心拍の信号と比較し、一致しなければ適正な信号ではないと判断し、その信号は選択しない。一方、一致した場合には、適正な信号であるので、この信号を選択し、表示手段３ｂに表示する。
【００１８】
例えば、図２に示すマットレスＭの４カ所にセンサ２ａ１ないしセンサ２ａ４が設けられている場合に、信号選択手段３ａは、図３に示すように、最初はセンサ２ａ１又はセンサ２ａ４において採取された信号のいずれかの信号を選択し、その後はセンサ２ａ２、センサ２ａ３というように、適正な体の信号を採取しているセンサ２ａからの信号を選択する。これにより、表示手段３ｂでは複数の計測手段２において計測された信号がひとつの波形として表示されることになる。
【００１９】
なお、この表示方法としては、上述のように信号波形をそのまま表示しても良いし、また、この信号に基づき変換された測定結果を表示しても良い。
【００２０】
例えば、測定した信号から一連の脈拍間隔データを求め、この脈拍間隔データを周波数スペクトル分布に変換し、ここから求めた低周波数領域（０．０５〜０．１５Ｈｚ付近）ＬＦと高周波数領域（０．１５〜０．４Ｈｚ付近）ＨＦにおけるパワースペクトルの値から自律神経指標を取得する。なお、脈拍間隔データを周波数スペクトル分布に変換する際には、例えば、ＦＦＴ(Fast Fourier Transform)  法やＡＲモデル、最大エントロピー法、ウェーブレット法等、各種周波数解析手法を採用することができる。
【００２１】
そして、このＬＦとＨＦの値を用いて測定対象者の睡眠状態を判定する。具体的には、例えば、ＬＦ／ＨＦの値が第１の判定閾値よりも小さく、かつ、ＨＦの値が第２の判定閾値よりも大きいときは、深睡眠と判定し、また、ＬＦ／ＨＦの値が第３の判定閾値よりも大きく、かつ、ＨＦの値が第４の判定閾値より小さく、かつ、ＬＦ、ＨＦの標準偏差の合計が第５の判定閾値より大きいときは、レム睡眠と判定し、深睡眠及びレム睡眠以外のときは、浅睡眠と判定する。
【００２２】
ここで、第１の判定閾値から第５の判定閾値は、例えば、測定対象者ごとに一晩測定したＬＦ、ＨＦ、ＬＦ／ＨＦ、ＬＦ、ＨＦの標準偏差の合計のそれぞれの分布の密度の高い点を２点選び、ＬＦ／ＨＦの２点の中点を第１の判定閾値＝第３の判定閾値、ＨＦの２点の中点を第２の判定閾値＝第４の判定閾値、ＬＦ、ＨＦの標準偏差の中点を第５の判定閾値として設定することができる。
【００２３】
このようにして判定された結果は、例えば、図４に示す睡眠ステージとして構成されて表示手段３ｂに表示される。この睡眠ステージは、人間の睡眠パターンを示したグラフで示される。このグラフは縦軸を覚醒と睡眠深度とし、縦軸の上（覚醒）から下（ノンレム睡眠のステージ４）に向けてより深い睡眠であることを示している。なお、図４に示す睡眠ステージでは、ステージを４つに分けて示しているが、Ｓ１ないしＳ２の中間点がここで言う「浅睡眠」、Ｓ２の中間点からＳ４までが「深睡眠」を表わす。
【００２４】
また、判定結果を、例えば、「トータル深睡眠時間」、「中途覚醒回数」、「睡眠効率」等の複数の睡眠要素ごとに、これまで測定した結果と比較する形で例えば、レーダーチャートとして表示されるようにしても良い。
【００２５】
このように、測定対象者が複数のセンサが配設されたマットレスＭに横になり、これら複数のセンサによって測定された生体信号のうち適正な信号のみを選択して表示することができるようにすることで、測定対象者の睡眠中の体の動きの如何に拘わらず確実に心拍若しくは呼吸のいずれか一方又はその双方を計測することのできる心拍呼吸計測装置を提供することができる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
次に本発明における第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
【００２７】
第２の実施の形態においては、マットレスＭにおいて複数のセンサが配設される位置に特徴がある。ここで、説明の便宜上、三つ折りのマットレスＭを頭や肩が接する第１のマット部をＭ１とし、腰や臀部が接する第２のマット部をＭ２とし、脚が接する第３のマット部をＭ３とする。通常、三つ折りのマットレスＭは、隣り合う２つの部分が互い違いに接続されており、そのためにＭ２の部分を中心にしてＭ１、Ｍ３を重ねることができるようにされている。
【００２８】
図６（ａ）に示すマットレスＭでは、床に接する面に接続部分α１によってＭ１とＭ２とが接続され、マットレスＭに人が横たわる面に設けられている接続部分α２によってＭ２とＭ３とが接続される構造となっている。図６（ａ）におけるマットレスＭを三つ折りにすると、接続部分α１が折れ曲がってＭ２の下にＭ１の部分が重なり、Ｍ２の上にＭ３の部分が重ねられることになる。なお、図４においては、各接続部分α１及びα２を強調するためにＭ１、Ｍ２、Ｍ３のそれぞれの間を拡大して示している。
【００２９】
第２の実施の形態では、図６（ａ）のマットレスＭにおいて測定対象者の上半身が接するＭ１及びＭ２の部分にエアマット２ａａが複数設けられている。上述したように、このエアマット２ａａにはチューブ２ａｂが接続され、さらに計測手段２内に設けられているセンサ２ａに接続されている。具体的には、各チューブ２ａｂは、図６（ａ）に示されているように、各チューブ２ａｂは、接続部分α１の部分に設けられている各チューブ２ａｂを束ねる結束部Ｘにおいて束ねられ、各センサ２ａに生体情報を送る。そのため結束部Ｘには、少なくともチューブ２ａｂの分の厚みがあり、この結束部Ｘが図６（ａ）におけるセンサ２ａが配設されている面、すなわち、測定対象者がマットレスＭと直接接する面に配設されていると、結束部Ｘが体に当たってしまい、寝心地が悪くなる。そこで、第２の実施の形態では、測定対象者がマットレスＭに直接触れる面とは反対の面に結束部Ｘを設けている。
【００３０】
このように、マットレスＭにおいてセンサ２ａが設けられている面と反対の面（接続部分α１が設けられている面）に結束部Ｘを設けて、測定対象者に快適な寝心地を提供することでより適正な生体情報を検出できるようにし、さらに測定対象者の睡眠中の体の動きの如何に拘わらず確実に心拍若しくは呼吸のいずれか一方又はその双方を計測することのできる心拍呼吸計測装置を提供することができる。
【００３１】
（第３の実施の形態）
次に本発明における第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態において、上述の第１又は第２の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。
【００３２】
第３の実施の形態においては、マットレスＭにおいて複数のセンサが配設される位置が第２の実施の形態とはさらに相違する点に特徴がある。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、第３の実施の形態におけるマットレスＭは、マットレスＭに人が横たわる面に設けられている接続部分β１によってＭ１とＭ２とが接続され、床に接する面に接続部分β２によってＭ２とＭ３とが接続される構造となっている。図７（ａ）におけるマットレスＭを三つ折りにすると、図８に示すように、接続部分β１が折れ曲がってＭ２の上にＭ１の部分が重なり、Ｍ２の下にＭ３の部分が重ねられることになる。
【００３４】
第３の実施の形態においては、図８に示すように、マットレスＭが三つ折りにされると、各チューブ２ａｂを束ねる結束部Ｘは折れ曲がり、測定対象者の上半身が接する部分に設けられたセンサ２ａはＭ１及びＭ２の間に挟み込まれる状態となる。通常三つ折り可能なマットレスが搬送される場合は、三つ折りにして搬送されることがない。従って、測定対象者に直接接するセンサ２ａのＭ１とＭ２の部分に挟み込まれ外部に露出することがなくなるため、Ｍ１とＭ２の部分が緩衝材としての役割を果たし搬送中にセンサ２ａが破損されることが防止される。
【００３５】
このように、マットレスＭにおいてＭ１とＭ２とを接続する接続部分をセンサ２ａが設けられている面に設けて、三つ折りにした場合にセンサ２ａがＭ１及びＭ２によって挟み込まれる構成を採用することにより、搬送中におけるセンサ２ａの損傷を防止して適正な生体情報を検出できるようにし、さらに測定対象者の睡眠中の体の動きの如何に拘わらず確実に心拍若しくは呼吸のいずれか一方又はその双方を計測することのできる心拍呼吸計測装置を提供することができる。
【００３６】
なお、この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３７】
また、本発明の実施の形態においては、エアマット２ａａからチューブ２ａｂを介してセンサ２ａにおいて測定対象者の生体情報を採取しているが、この情報を例えば、無線通信方式を利用してセンサ２ａに送信してもよい。
【００３８】
また、本発明の実施の形態においては、マットレスと枕を別体のものであることを前提として説明を加えたが、例えば、マットレスと枕が一体となった構成を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る心拍呼吸計測装置を示す構成図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１の実施の形態に係るマットレス及び枕にエアマットを配設した状態のマットレスを側面から見た側面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る心拍呼吸計測装置のセンサが検出した波形を示す波形図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る心拍呼吸計測装置のセンサが検出した波形に基づいて示される表示形態の１例を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る心拍呼吸計測装置のセンサが検出した波形に基づいて示される表示形態の１例を示すレーダーチャートである。
【図６】（ａ）は本発明の第２の実施の形態に係るマットレス及び枕にエアマットを配設した状態のマットレスを側面から見た側面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図７】（ａ）は本発明の第３の実施の形態に係るマットレス及び枕にエアマットを配設した状態のマットレスを側面から見た側面図であり、（ｂ）は平面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るマットレスを三つ折りにした状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１      心拍呼吸計測装置
２      計測手段
２ａ    センサ
２ａａ  エアマット
２ａｂ  チューブ
２ｂ    アンプ
２ｃ    Ａ／Ｄ変換器
３      マイクロコンピュータ
３ａ    信号選択手段
３ｂ    表示手段
Ｍ      マットレス
Ｐ      枕
【図１】
2007175388.tif 000003
【図２】
2007175388.tif 000004
【図３】
2007175388.tif 000005
【図４】
2007175388.tif 000006
【図５】
2007175388.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007175388.tif 000009
【図８】
2007175388.tif 000010