(57)【要約】【課題】睡眠時の低呼吸状態を簡易に検出することが可能な低呼吸検出装置を提供する。【解決手段】就寝者２０の体動を検出して電荷を発生する振動センサ１と、振動センサ１で発生した電荷を電圧信号に変換するチャージアンプ部２と、電圧信号に基づき体動を検出する体動検出部３と、電圧信号から就寝者２０のいびき成分を抽出する第１のフィルタ部４と、抽出されたいびき成分に基づきいびきを検出するいびき検出部５と、電圧信号から就寝者２０の呼吸成分を抽出する第２のフィルタ部６と、抽出された呼吸成分に基づき呼吸変動が異常であるか否かを判定する異常検出部７と、体動検出部３にて体動が検出されず且ついびき検出部５にていびきが検出されず且つ異常検出部７にて呼吸変動が異常であると判定された時に、低呼吸状態と判定する低呼吸検出部８と、低呼吸検出部８にて低呼吸状態と判定された時に低呼吸状態が発生したことを表示する表示部９とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
就寝者の体動に起因した振動を非接触で検出して電荷を発生する振動センサと、前記振動センサで発生した電荷により生じる電流を電圧信号に変換するチャージアンプ部と、前記チャージアンプ部で変換された上記電圧信号に基づいて前記就寝者の体動を検出する体動検出部と、前記チャージアンプ部で変換された上記電圧信号から前記就寝者のいびきを検出するのに必要な成分を抽出する第１のフィルタ部と、前記第１のフィルタ部で抽出された前記就寝者のいびきを検出するのに必要な成分に基づいて前記就寝者のいびきを検出するいびき検出部と、前記チャージアンプ部で変換された上記電圧信号から前記就寝者の呼吸を検出するのに必要な成分を抽出する第２のフィルタ部と、前記第２のフィルタ部で抽出された前記就寝者の呼吸を検出するのに必要な成分に基づいて前記就寝者の呼吸変動が異常であるか否かを判定する異常検出部と、前記体動検出部にて前記就寝者の体動が検出されず、且つ、前記いびき検出部にて前記就寝者のいびきが検出されず、且つ、前記異常検出部にて前記就寝者の呼吸変動が異常であると判定されたときに、低呼吸状態と判定する低呼吸検出部と、前記低呼吸検出部にて低呼吸状態と判定されたときに低呼吸状態が発生したことを表示する表示部とを備えてなることを特徴とする低呼吸検出装置。
【請求項２】
前記就寝者を低呼吸状態から抜けさせるための刺激を発生する刺激発生部を備え、前記低呼吸検出部は、低呼吸状態と判定したときに、前記刺激発生部から刺激を発生させることを特徴とする請求項１記載の低呼吸検出装置。
【請求項３】
前記低呼吸検出部により低呼吸状態と判定された時刻を記憶する記憶部を備え、前記低呼吸検出部は、低呼吸状態と判定したときに、前記記憶部に前記時刻を記憶することを特徴とする請求項１または請求項２記載の低呼吸検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、睡眠時の低呼吸状態を検出する低呼吸検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、睡眠中に呼吸が停止する睡眠時無呼吸症候群（Sleep Apnea Syndrome:SAS）は、日中に極度の眠気を誘発し事故（例えば、交通事故など）を発生したり、糖尿病、心筋梗塞、脳梗塞などの合併症を引き起こしたりする原因の１つと言われている。また、睡眠時無呼吸症候群を検出する検査では、睡眠状態の被験者の呼吸や酸素飽和度を検出する必要があり、検査の際に被験者に負担がかかっていた。
【０００３】
また、睡眠時無呼吸症候群を簡易的に検出する装置として、生体信号（例えば、心拍信号が重畳された呼吸信号など）を検出するためのプローブを被験者の生体に密着させ、プローブと生体との間の浮遊容量の変化に基づいて被験者の無呼吸時間を算出することができる睡眠時無呼吸モニタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、睡眠時無呼吸症候群を簡易的に検出する装置として、定電圧電源から一定の電圧が印加された可変抵抗器を具備する腹巻を被験者に装着させ、腹巻の伸縮に応じて可変抵抗器に流れる電流の変化に基づいて睡眠中の被験者が無呼吸状態であるか否かを判定する無呼吸状態判定装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この無呼吸状態判定装置は、被験者の呼吸が停止すると同時に腹部の運動も停止する点に着目して提案されたものであり、可変抵抗器に流れる電流の変化がないときに、睡眠状態の被験者が無呼吸状態であると判定する。
【０００４】
また、睡眠時無呼吸症候群を検出する装置として、睡眠状態の被験者の心拍、呼吸、寝返りなどによって生じる振動を検出する検出手段を用いて睡眠中の被験者の無呼吸状態を検出することができる無呼吸検出装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。なお、検出手段は、被験者が使用するベッド装置のマットレスの上面に埋め込まれている。
【０００５】
特許文献３に開示された無呼吸検出装置は、検出手段で検出された振動に応じた周波数の電気信号から心拍によって生じる振動に対応する心拍信号と、呼吸によって生じる振動に対応する呼吸信号とを検出する。また、無呼吸検出装置は、検出された心拍信号と呼吸信号とに基づいて睡眠中の被験者が無呼吸状態であるか否かを判定する。この無呼吸検出装置は、心拍信号が検出され、且つ、呼吸信号が検出されない状態が所定の時間継続されたときに、睡眠中の被験者が無呼吸状態であると判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２８０３４３２号公報
【特許文献２】特許第２７１８３３０号公報
【特許文献３】特開２００８−５４７５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に開示された睡眠時無呼吸モニタと特許文献２に開示された無呼吸状態判定装置は、プローブや腹巻を被験者に取り付ける必要があるので、睡眠時無呼吸症候群を検出する際に被験者に負担がかかっていた。これに対して、特許文献３に開示された無呼吸検出装置は、振動を検出する検出手段がマットレスの上面に埋め込まれているので、被験者への負担を軽減することが可能となる。
【０００８】
しかしながら、睡眠状態の被験者が発生する振動の大きさに関して、寝返り（体動）によって生じる振動は呼吸によって生じる振動よりも大きく、且つ、呼吸によって生じる振動は心拍によって生じる振動よりも大きいという関係がある。このため、特許文献３に開示された無呼吸検出装置は、心拍信号が検出され、且つ、呼吸信号が検出されない状態が所定の時間継続されたときに、睡眠中の被験者が無呼吸状態であると判定するので、無呼吸状態の検出精度が、振動の大きさが最も小さい心拍信号を検出する精度に大きく依存してしまう。
【０００９】
また、特許文献３に開示された無呼吸検出装置は、検出手段から出力される上記電気信号に、寝具が設置されている環境の床などからの振動に応じた周波数のノイズ信号が重畳する可能性があるので、振動の大きさが最も小さい心拍信号を誤検出する可能性が高く、無呼吸状態の検出精度が低下する可能性がある。
【００１０】
また、睡眠時無呼吸症候群と診断された患者は、睡眠状態の患者が無呼吸状態となったときに口腔内に空気を強制的に注入する機器を装着して就寝することになる場合が多い。また、近年、この機器を装着して就寝する患者は、睡眠時に自発的に呼吸するための筋力が低下するため、一度、機器を装着すると、一生、機器を装着し続けなければならない可能性があるとの指摘がある。このため、睡眠中の就寝者が睡眠時無呼吸症候群になる手前の低呼吸状態を検出する装置の開発が望まれている。
【００１１】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、睡眠時の低呼吸状態を簡易に検出することが可能な低呼吸検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の低呼吸検出装置は、就寝者の体動に起因した振動を非接触で検出して電荷を発生する振動センサと、前記振動センサで発生した電荷により生じる電流を電圧信号に変換するチャージアンプ部と、前記チャージアンプ部で変換された上記電圧信号に基づいて前記就寝者の体動を検出する体動検出部と、前記チャージアンプ部で変換された上記電圧信号から前記就寝者のいびきを検出するのに必要な成分を抽出する第１のフィルタ部と、前記第１のフィルタ部で抽出された前記就寝者のいびきを検出するのに必要な成分に基づいて前記就寝者のいびきを検出するいびき検出部と、前記チャージアンプ部で変換された上記電圧信号から前記就寝者の呼吸を検出するのに必要な成分を抽出する第２のフィルタ部と、前記第２のフィルタ部で抽出された前記就寝者の呼吸を検出するのに必要な成分に基づいて前記就寝者の呼吸変動が異常であるか否かを判定する異常検出部と、前記体動検出部にて前記就寝者の体動が検出されず、且つ、前記いびき検出部にて前記就寝者のいびきが検出されず、且つ、前記異常検出部にて前記就寝者の呼吸変動が異常であると判定されたときに、低呼吸状態と判定する低呼吸検出部と、前記低呼吸検出部にて低呼吸状態と判定されたときに低呼吸状態が発生したことを表示する表示部とを備えてなることを特徴とする。
【００１３】
この低呼吸検出装置において、前記就寝者を低呼吸状態から抜けさせるための刺激を発生する刺激発生部を備え、前記低呼吸検出部は、低呼吸状態と判定したときに、前記刺激発生部から刺激を発生させることが好ましい。
【００１４】
この低呼吸検出装置において、前記低呼吸検出部により低呼吸状態と判定された時刻を記憶する記憶部を備え、前記低呼吸検出部は、低呼吸状態と判定したときに、前記記憶部に前記時刻を記憶することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の低呼吸検出装置においては、睡眠時の低呼吸状態を簡易に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の低呼吸検出装置を示す概略構成図である。
【図２】同上の低呼吸検出装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本実施形態の低呼吸検出装置は、図１に示すように、就寝者２０の体動に起因した振動を非接触で検出して電荷を発生する振動センサ１と、振動センサ１で発生した電荷により生じる電流を電圧信号に変換するチャージアンプ部２と、チャージアンプ部２で変換された上記電圧信号に基づいて就寝者２０の体動を検出する体動検出部３とを有している。また、低呼吸検出装置は、チャージアンプ部２で変換された上記電圧信号から就寝者２０のいびきを検出するのに必要な成分を抽出する第１のフィルタ部４と、第１のフィルタ部４で抽出された就寝者２０のいびきを検出するのに必要な成分に基づいて就寝者２０のいびきを検出するいびき検出部５とを有している。さらに、低呼吸検出装置は、チャージアンプ部２で変換された上記電圧信号から就寝者２０の呼吸を検出するのに必要な成分を抽出する第２のフィルタ部６と、第２のフィルタ部６で抽出された就寝者２０の呼吸を検出するのに必要な成分に基づいて就寝者２０の呼吸変動が異常であるか否かを検出する異常検出部７とを有している。また、低呼吸検出装置は、体動検出部３、いびき検出部５および異常検出部７それぞれで検出された検出結果に基づいて低呼吸状態を検出する低呼吸検出部８と、低呼吸状態が発生したことを表示する表示部９とを有している。
【００１８】
振動センサ１は、１ないし複数の圧電素子により構成されており、就寝者２０の体動などに起因した振動による圧力変化があったときに電荷を発生する。また、振動センサ１は、就寝者２０が使用するベッド台２２とベッド台２２の上側に配置されたマットレス２１との間に設置されている。要するに、振動センサ１は、就寝者２０の頭、胸、手首などに装着する接触型の振動センサではなく、就寝者２０に装着しない非接触型の振動センサである。なお、振動センサ１は、圧電素子により構成されているが、これに限らず、例えば、曲げ変動にて電荷を発生する素子であってもよい。
【００１９】
チャージアンプ部２は、チャージアンプ回路にて構成されている。
【００２０】
体動検出部３は、チャージアンプ部２から出力された上記電圧信号に基づいて振動センサ１により検出された振動が就寝者２０の体動であるか否かを判定する。具体的には、体動検出部３は、チャージアンプ部２から出力された上記電圧信号の絶対値成分の第１の所定時間（例えば、数百ｍｓ）の積分値（以下説明の便宜上、第１の積分値と称する）を求める第１の積分回路（図示せず）を備えている。また、体動検出部３は、上記第１の積分値と就寝者２０の体動の有無を判定するための第１の閾値とを比較する第１のコンパレータ（図示せず）を備えており、上記第１の積分値が上記第１の閾値よりも大きいときに、就寝者２０の体動が発生していると判定する。
【００２１】
第１のフィルタ部４は、チャージアンプ部２から出力された上記電圧信号から特定の第１の周波数範囲（１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ）の周波数成分（就寝者２０のいびきを検出するのに必要な成分）を抽出し、抽出した周波数成分を第１の出力信号として出力するバンドパスフィルタで構成されている。逆に言えば、第１のフィルタ部４は、特定の第１の周波数範囲（１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ）以外の周波数成分を除去する。なお、本願の発明者は、上記電圧信号における周波数が１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲内の周波数成分に基づいて就寝者２０のいびきの有無を検出できることを実験により確認している。
【００２２】
いびき検出部５は、例えば、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されており、体動検出部３にて就寝者２０の体動が検出されないときに、第１のフィルタ部４から出力された上記第１の出力信号に基づいて振動センサ１により検出された振動が就寝者２０のいびきによるものか否かを判定する。具体的には、いびき検出部５は、第１のフィルタ部４から出力された上記第１の出力信号の絶対値成分の第２の所定時間（例えば、数百ｍｓ）の積分値（以下説明の便宜上、第２の積分値と称する）を求める第２の積分回路（図示せず）を備えている。また、いびき検出部５は、上記第２の積分値と就寝者２０のいびきの有無を判定するための第２の閾値とを比較する第２のコンパレータ（図示せず）を備えており、上記第２の積分値が上記第２の閾値よりも大きいときに、就寝者２０がいびきを発生していると判定する。
【００２３】
第２のフィルタ部６は、チャージアンプ部２から出力された上記電圧信号から特定の第２の周波数範囲（０．２Ｈｚ〜０．５Ｈｚ）の周波数成分（就寝者２０の呼吸を検出するのに必要な成分）を抽出し、抽出した周波数成分を第２の出力信号として出力するバンドパスフィルタで構成されている。逆に言えば、第２のフィルタ部６は、特定の第２の周波数範囲（０．２Ｈｚ〜０．５Ｈｚ）以外の周波数成分を除去する。
【００２４】
異常検出部７は、例えば、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されており、体動検出部３にて就寝者２０の体動が検出されず、且つ、いびき検出部５にて就寝者２０のいびきが検出されないときに、第２のフィルタ部６から出力された
上記第２の出力信号に基づいて就寝者２０の呼吸変動が異常であるか否かを判定する。具体的には、異常検出部７は、第２のフィルタ部６から出力された上記第２の出力信号の絶対値成分の第３の所定時間（例えば、数百ｍｓ）の積分値（以下説明の便宜上、第３の積分値と称する）を求める第３の積分回路（図示せず）を備えている。また、異常検出部７は、上記第３の積分回路により上記第３の積分値を複数回求めて上記第３の積分値の変動量と就寝者２０の呼吸変動が異常であるか否かを判定するための規定量とを比較する第３のコンパレータ（図示せず）を備えており、上記第３の積分値の変動量が上記規定量を下回ったときに、就寝者２０の呼吸変動が異常であると判定する。
【００２５】
低呼吸検出部８は、例えば、マイクロコンピュータに適宜のプログラムを搭載することにより構成されており、異常検出部７にて就寝者２０の呼吸変動が異常であると判定されたときに、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定する。つまり、低呼吸検出部８は、体動検出部３にて就寝者２０の体動が検出されず、且つ、いびき検出部５にて就寝者２０のいびきが検出されず、且つ、異常検出部７にて就寝者２０の呼吸変動が異常であると判定されたときに、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定する。
【００２６】
また、低呼吸検出部８は、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定したときに、例えば、ＬＥＤにより構成された表示部９を制御するための第１の制御信号を表示部９へ出力する。
【００２７】
表示部９は、低呼吸検出部８から出力された上記第１の制御信号に応じて点灯する。
【００２８】
したがって、本実施形態の低呼吸検出装置では、低呼吸検出部８にて睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定されたときに、低呼吸状態が発生したことが表示部９により表示されるので、就寝者２０は、起きたときに、睡眠中に低呼吸状態が発生したことを確認することができる。
【００２９】
また、本実施形態の低呼吸検出装置は、就寝者２０を低呼吸状態から抜けさせるための刺激を発生する刺激発生部１０を備えることが好ましい。
【００３０】
刺激発生部１０は、例えば、音、振動、光などのいずれかの刺激を発生する。なお、刺激発生部１０は、音、振動、光などのいずれかの刺激を発生しているが、これに限らず、例えば、音、振動、光などを組み合わせた刺激を発生してもよい。
【００３１】
また、低呼吸検出部８は、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定したときに、刺激発生部１０を制御するための第２の制御信号を刺激発生部１０へ出力する。
【００３２】
刺激発生部１０は、低呼吸検出部８から上記第２の制御信号が入力されると、就寝者２０を低呼吸状態から抜けさせるための刺激を発生する。
【００３３】
したがって、本実施形態の低呼吸検出装置は、低呼吸検出部８にて睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定されたときに、刺激発生部１０が就寝者２０を低呼吸状態から抜けさせるための刺激を発生するので、就寝者２０の睡眠の深さや姿勢が変わり、就寝者２０が低呼吸状態から抜けることが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態の低呼吸検出装置は、低呼吸検出部８により低呼吸状態と判定された時刻を記憶する記憶部１１を備えることが好ましい。この場合には、本実施形態の低呼吸検出装置に、時計部（図示せず）が設けられる。
【００３５】
低呼吸検出部８は、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定したときに、上記時計部の出力に基づいて低呼吸検出部８により低呼吸状態と判定された時刻を記憶部１１に記憶する。
【００３６】
したがって、本実施形態の低呼吸検出装置は、低呼吸検出部８により睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定されたときに、低呼吸検出部８にて低呼吸状態と判定された時刻を記憶部１１に記憶するので、就寝者２０は、起きたときに、低呼吸状態が発生した時刻や頻度を確認することが可能となり、低呼吸状態の重症度を検証することが可能となる。したがって、睡眠時無呼吸症候群になる手前の低呼吸症のうたがいがある段階で、就寝者２０に早期治療や早期対策を促すことが可能となる。
【００３７】
以下、本実施形態の低呼吸検出装置の動作を、図２を参照しながら説明する。
【００３８】
まず、体動検出部３は、振動センサ１により検出された振動が就寝者２０の体動であるか否かを判定する（Ｓ１）。そして、低呼吸検出部８は、体動検出部３にて就寝者２０の体動が検出されたか否かを判定する（Ｓ２）。ここで、低呼吸検出部８は、Ｓ２において、体動検出部３にて就寝者２０の体動が検出されたときに、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態でないと判定する（Ｓ９）。一方、いびき検出部５は、Ｓ２において、体動検出部３にて就寝者２０の体動が検出されないときに、振動センサ１により検出された振動が就寝者２０のいびきによるものか否かを判定する（Ｓ３）。そして、低呼吸検出部８は、いびき検出部５にて就寝者２０のいびきが検出されたか否かを判定する（Ｓ４）。ここで、低呼吸検出部８は、Ｓ４において、いびき検出部５にて就寝者２０のいびきが検出されたときに、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態でないと判定する（Ｓ９）。一方、異常検出部７は、Ｓ４において、いびき検出部５にて就寝者２０のいびきが検出されないときに、就寝者２０の呼吸変動が異常であるか否かを判定する（Ｓ５）。そして、低呼吸検出部８は、異常検出部７にて就寝者２０の呼吸変動が異常であると判定されたか否かを判定する（Ｓ６）。ここで、低呼吸検出部８は、Ｓ６において、異常検出部７にて就寝者２０の呼吸変動が異常でないと判定されたときに、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態でないと判定する（Ｓ９）。一方、低呼吸検出部８は、Ｓ６において、異常検出部７にて就寝者２０の呼吸変動が異常であると判定されたときに、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定する（Ｓ７）。
【００３９】
低呼吸検出部８は、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定したときに、低呼吸状態が発生したことを表示部９により表示させる（Ｓ８）。また、低呼吸検出部８は、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定したときに、刺激発生部１０から就寝者２０を低呼吸状態から抜けさせるための刺激を発生させる（Ｓ８）。さらに、低呼吸検出部８は、睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態であると判定したときに、低呼吸検出部８にて低呼吸状態と判定された時刻を記憶部１１に記憶する（Ｓ８）。
【００４０】
以上説明した本実施形態の低呼吸検出装置は、振動センサ１が非接触型の振動センサであって、就寝者２０の体動、いびき、呼吸変動を検出し、体動検出部３にて就寝者２０の体動が検出されず、且つ、いびき検出部５にて就寝者２０のいびきが検出されず、且つ、異常検出部７にて就寝者２０の呼吸変動が異常であると判定されたときに、低呼吸検出部８にて睡眠中の就寝者２０が低呼吸状態と判定されるので、睡眠時の低呼吸状態を簡易に検出することが可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１  振動センサ
２  チャージアンプ部
３  体動検出部
４  第１のフィルタ部
５  いびき検出部
６  第２のフィルタ部
７  異常検出部
８  低呼吸検出部
９  表示部
１０  刺激発生部
１１  記憶部
２０  就寝者
【図１】
2012110463.tif 000003
【図２】
2012110463.tif 000004