JP2000023926A - 睡眠呼吸段階決定装置 - Google Patents

睡眠呼吸段階決定装置

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JP2000023926A JP11171648A JP17164899A JP2000023926A JP 2000023926 A JP2000023926 A JP 2000023926A JP 11171648 A JP11171648 A JP 11171648A JP 17164899 A JP17164899 A JP 17164899A JP 2000023926 A JP2000023926 A JP 2000023926A
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ステファンヌ・リュットン
Benoit Jonquet
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Abstract

(57)【要約】 【課題】患者の多様な呼吸段階を正確に決定できるよう
にすること。 【解決手段】本発明は、その少なくとも第１物理変数が
使用者３の鼻の流量を表し、その少なくとも第２物理変
数が使用者の口の流量を表す、少なくとも２つ物理変数
を測定するための物理変数測定手段５を備える、使用者
３の睡眠の呼吸段階を決定するための睡眠呼吸段階決定
装置１に関する。この装置は、さらに、それぞれ物理変
数を、ファジィ変数の少なくとも１つの状態でのそのメ
ンバーシップの度合いを確立するために、処理し、変換
するための手段２１、および事前に確立された規則を、
第１ファジィ変数の少なくとも１つの状態と、第２ファ
ジィ変数の間に適用し、ファジィ論理に従って使用者３
の睡眠の呼吸段階でのメンバーシップの度合いを評価す
るための規則適用手段２３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、使用者の睡眠の呼
吸段階を決定するための睡眠呼吸段階決定装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】睡眠時無呼吸症候群（ＳＡＳ）などの睡
眠の呼吸障害は、一般的には、睡眠中の呼吸機能の不全
の特徴がある。
【０００３】このような症候群によって影響を受ける被
験者では、睡眠のかなりの分裂が観察されるものであ
り、これは、睡眠と正常な呼吸の再開の短い段階に、通
常、数秒間続く覚醒（wakefulness）の短い期間が伴う
ものである。
【０００４】逆説睡眠の段階を介する軽い睡眠の段階か
ら深い睡眠の段階への睡眠の正常な過程が、大いに乱さ
れ、これが、これらの被験者の日中の日課に重大な結果
をもたらす。したがって、被験者は、眠気を誘われた
り、完全な活動時にも寝てしまう傾向があり、高血圧症
および心臓の機能不全症のリスクとともに、知的および
性的な機能の減少も被験者で観察される。
【０００５】呼吸障害は、閉塞性のタイプまたは中枢神
経系のタイプである場合がある。
【０００６】第１のケースでは、筋肉の努力は維持され
ながらも、上部気管の完全な閉塞（閉塞性無呼吸）また
は部分的な閉塞（閉塞性呼吸低下）が観察される。この
種の障害は、多くの場合相当ないびきと結び付けられて
いる。
【０００７】第２のケースでは、筋肉制御は不在（中枢
性無呼吸）であるか、あるいは減少（中枢性呼吸低
下）、上部気管は開いている。
【０００８】閉塞性の障害は、大多数の夜行性の呼吸障
害を表す。
【０００９】習慣的には、呼吸睡眠障害の診断は、以下
に関係する数多くのパラメータを記録、研究することに
より、睡眠研究所で実行される。
【００１０】−睡眠に関する：脳波図、電気眼球図、筋
電図 −または心臓呼吸機能：心電図、呼吸頻度、鼻のおよび
／または口の流量、胸部運動および腹部運動、動脈性酸
素飽和、いびき これらの睡眠病理学の診断は最近のものであり、その実
施は非実際的であり、被験者が一晩または二晩入院する
ことを要求する。
【００１１】呼吸睡眠障害の治療は、習慣的に上部気管
を開いた状態に保つための機器を利用する。
【００１２】この機器は、制御装置により動作される、
周囲の空気を圧縮するための手段が、空気圧を管に、そ
れから患者の鼻の上に耐漏洩性様式で設置されたマスク
に送達する、通常、マスクをベースにした正圧装置（Ｃ
ＰＡＰ）（positive pressure apparatus）を備える。
【００１３】制御装置は、マスク内の圧力の値を設定さ
れた圧力目標値に比較し、測定された偏差に応じて、そ
れが周囲の空気を圧縮するための手段に送達する制御信
号を調整する。
【００１４】現在では、患者のマスクに適用される圧力
目標値は、初期目標値を漸次的に増加し、呼吸障害の結
果を観察することにより睡眠研究所で経験に基づいて求
められ、選択される値は、正常な崩壊していない（unfr
agmented）睡眠が観察される第１値である。
【００１５】無呼吸または呼吸低下を検出するが、中枢
神経の事象と閉塞性の事象を弁別しない、これらの夜行
性の睡眠障害を診断および／または治療するための装置
がある。
【００１６】また、別の装置では、無呼吸を検出した
後、圧力パルスを患者のマスクに送り、エコーを調査す
る。もしエコーがなければ、事象は中枢神経系であり、
エコーが戻れば、事象は閉塞性である。
【００１７】このような機器は、特に仏国第２６６３５
７４号公報および仏国第２６７４１３３号公報に説明さ
れている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、呼吸障
害（無呼吸、呼吸低下、抵抗増加の病理学など）の正し
い診断を確立する、および／または適当かつ効果的な治
療を決定および／または開始することができるために
は、開業医、つまり医師などが、自分の患者の多様な吸
息（inhalatory）段階および呼息（exhalatory）段階の
連続を表す信頼できる画像、つまり被験者の呼吸の流
れ、または呼吸流量の画像を持つことは必要またはきわ
めて重要である可能性がある。
【００１９】ただし、既存のプロセスおよび機器は、前
記呼吸流量この種の信頼できるおよび正確な決定を可能
にしない。
【００２０】これからは、診断および／またはそれ以後
の治療が不正確または不完全となる可能性があることが
容易に理解される。
【００２１】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
で、本発明の目的とは、呼吸睡眠障害を診断および／ま
たは治療するための、 −患者の多様な呼吸パラメータから、患者の多様な呼吸
段階の信頼できるおよび正確な決定を可能とすることが
でき、 −いびきおよび／または患者の呼吸通過の部分的な閉塞
を伴う現象の段階を正確に決定することができ、 −睡眠研究所、すなわち病院の環境で、および患者の自
宅の両方で使用することが可能で、 −妥当な費用である、睡眠呼吸段階決定装置を提供する
ことである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の睡眠呼吸段階決定装置は、その少なくとも
第１物理変数が使用者の鼻の流量を表し、その少なくと
も第２物理変数が使用者の口の流量を表す、少なくとも
２つの物理変数の測定のための手段と、ファジィ変数の
少なくとも１つの状態のメンバーシップの度合いを確立
するために、それぞれの物理変数を処理し変換するため
の手段と、ファジィ論理に従って、使用者の睡眠の呼吸
段階でのメンバーシップの度合いを評価するために、第
１ファジィ変数の少なくとも１つの状態と、第２ファジ
ィ変数の状態の間に事前に確立された規則を適用するた
めの手段とを、備えることを特徴とする。
【００２３】本発明に従った装置は、さらに、以下の特
徴の１つまたは複数を含むことがある。
【００２４】−各ファジィ変数が、少なくとも２つの状
態を有すること。
【００２５】−睡眠の呼吸段階の前記状態が、正常な呼
吸の少なくとも１つの状態、無呼吸の状態、および呼吸
低下の状態を含むこと。
【００２６】−ファジィ変数に関連する状態のメンバー
シップの度合いが、測定される物理変数の論説（discou
rse）の領域全体で定められる連続曲線に基づいて設定
されること。
【００２７】−測定手段が、使用者によって着用される
ことが意図されたノーズピース（nose piece）に連接さ
れる圧力センサを備え、測定される物理変数の１つが前
記圧力センサによって測定される圧力信号であること。
【００２８】前記処理変換手段が、呼吸閉塞現象に結び
付けられたいびき段階を、測定された圧力信号から抽出
するための手段を備えること。
【００２９】−いびき段階を抽出するための前記手段
が、圧力信号の高域フィルタリングの手段、フィルタリ
ングされた信号を増幅するための手段、エンベロープ曲
線を取得するために前記増幅されたフィルタリング済み
信号を補間するための手段、基準曲線を記憶するための
手段、およびいびき段階の存在を突き止めるために前記
エンベロープ曲線を前記基準曲線に比較する手段とを備
えること。
【００３０】−測定手段が、前記ノーズピースに連接さ
れる低慣性タービンにより消費される電流を測定するた
めの電流センサを備え、測定された物理変数の１つが前
記タービンによって消費される電流であること。
【００３１】−処理変換手段が、使用者の鼻の流量の画
像を、消費される電流の信号から抽出するための手段
と、前記使用者の吸息および呼息の段階を決定するため
の手段と、吸息段階中の鼻の流量の振幅の時間導関数を
計算するための手段、および使用者が部分的な閉塞現象
に苦しんでいるかどうかを判断するために導関数を活用
するための手段とを備えること。
【００３２】−鼻の流量の振幅の導関数を活用するため
の前記手段が、導関数の絶対値を少なくとも１つの基準
値と比較するための手段と、導関数の絶対値が、前記少
なくとも１つの基準値を下回る期間を測定するための手
段とを備えることと、 −導関数を活用するための前記手段が、導関数の符号の
変化数を、導関数が基準値を下回る時に作図するための
手段をさらに備えること。
【００３３】−測定手段が、前記使用者の口の付近に配
置されることが意図されるサーミスタの抵抗を測定する
ための部材を備え、測定される物理変数の１つが、サー
ミスタの抵抗を測定するための前記手段により測定され
る抵抗であること。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。
【００３５】Ｉ．睡眠呼吸段階決定装置の構造 図１は、使用者３の睡眠の呼吸段階を決定することを可
能にする、本発明の一実施の形態に係る睡眠呼吸段階決
定装置１の構成を示す図である。
【００３６】この睡眠呼吸段階決定装置１は、その少な
くとも第１物理変数が使用者３の鼻の流量（鼻呼吸によ
る空気の流れ）を表し、その少なくとも第２物理変数が
使用者３の口の流量（口呼吸による空気の流れ）を表
す、少なくとも２つの物理変数を測定するための物理変
数測定手段５を備える。
【００３７】この目的のため、使用者３は、それ自体が
既知であり、ここでは詳細に説明されないマスクおよび
／または呼吸キットなどの、マウス−および／またはノ
ーズ−ピース７を着用する。
【００３８】このノーズ／マウスピース７は、加圧され
た呼吸ガスを使用者の呼吸通路に運ぶことを可能にする
呼吸管１１によって低慣性タービン９に接続される。
【００３９】場合により、呼吸ガスは、経時的に不変で
ある正の圧力、つまり単一圧力レベル（ＣＰＡＰ型機
器）で、あるいは少なくとも１つの低圧力レベルと少な
くとも１つのさらに高い圧力レベル、つまり複数の圧力
レベル（ＢＰＡＰ型機器）の間で変化する圧力で分配さ
れる。このような機器の運転の様式は、従来の技術にお
いてすでに何度も説明されてきたので、これ以降は説明
されないだろう。しかし、追加詳細については、特に以
下の文書を参照してよい。米国特許第５，４９２，１１
３号明細書、米国特許第５，２３９，９９５号明細書、
欧州第０６５６２１６号公報、または欧州第０５０５２
３２号公報。
【００４０】その圧力取り出し穴ポイントが上記ノーズ
／マウスピース７上つまり使用者の呼吸通路のすぐ付近
に配列されている圧力センサ１３が、使用者３の呼吸の
ための圧力の変動を検出できるようにする。この圧力セ
ンサ１３は、タービン９を制御するタービン制御手段１
５に圧力信号を供給するために、そのタービン制御手段
１５に連接される。受信される圧力信号、および指定さ
れた過圧目標値に基づき、このタービン制御手段１５
は、タービン９により使用者３に供給される過圧を変調
するように、制御信号をタービン９に供給する（欧州第
５０２３２号公報または米国特許第５，４４３，０６１
号明細書を参照のこと）。
【００４１】使用者３に供給される呼吸ガスの圧力が、
ほぼ不変でなければならないことを考えると、前記ター
ビン９のモータ速度、したがってタービン９により消費
される電力量が、タービン制御手段１５の制御信号に依
存し、そのため使用者３の鼻の流量に一致することが理
解される。
【００４２】これが、鼻の流量の画像を取得するため
に、電流センサ１７がタービン９によって消費される電
流を測定する理由である。
【００４３】さらに、鼻の流量の画像を口の流量の画像
で補足するために、例えばサーミスタ（図では見えな
い）などのセンサが、使用者３の口のすぐ付近でノーズ
／マウスピース７内に設置されている。
【００４４】このセンサ、例えば、前記サーミスタは、
サーミスタのケースでは、後者の抵抗を測定する測定部
材１９に連接される。
【００４５】要するに、例えばサーミスタの抵抗などの
測定値は、使用者３の口から発する任意の口の流量によ
り生じる温度変動により修正され、それによって信頼性
があり、正確である口の流量の画像を取得することをで
きるようにする。
【００４６】上記センサ１３，１７および測定部材１９
により測定される物理変数の値、つまり鼻の流量のおよ
び口の流量の圧力の画像から、使用者３の睡眠の呼吸段
階を決定するためには、この睡眠呼吸段階決定装置１
は、さらに、ファジィ変数の少なくとも１つの状態での
そのメンバーシップの度合いを確立するために、作図さ
れた各物理変数を処理し変換するための処理変換手段２
１を備える。ファジィ変数の各状態のメンバーシップの
度合いは、知識ベースを形成するメモリ２５に記憶され
る規則を適用するための規則適用手段２３に入力され
る。
【００４７】処理変換手段２１は、電流センサ１７によ
り測定される消費電流の信号から、使用者３の鼻の流量
の画像、つまり経時的な鼻の流量の変動を抽出するため
の抽出手段２７を備える。使用者３の鼻の流量のこの画
像は、使用者の鼻の吸息および呼息の段階を求めるため
の段階決定手段２９、鼻の流量の振幅を決定するための
振幅決定手段３０、および鼻の流量の振幅の時間導関数
を計算するための計算手段３１にそれぞれ入力される。
【００４８】振幅決定手段３０は、さらに、使用者３が
呼吸のどの段階にいるのかを示す段階決定手段２９のた
めの制御信号を受信する。
【００４９】計算手段３１は、吸息段階中の鼻の流量の
導関数を計算するだけである。これは、段階決定手段２
９が使用者３が鼻の吸息段階にいると判断したときに、
その段階決定手段２９が導関数を計算するための計算手
段３１に制御信号を送信する理由である。
【００５０】計算手段３１によって計算される導関数
は、導関数活用手段３３の中に入力される。これらの導
関数活用手段３３は、導関数の絶対値を、メモリ３７に
記録される少なくとも１つの基準値と比較するための比
較手段３５を備える。比較の結果に応じて、比較手段３
５は、導関数の絶対値が、前記少なくとも１つの基準値
より少ない期間を計算するための測定手段３９を起動す
る。
【００５１】さらに、導関数活用手段３３は、比較手段
３５だけではなく、導関数を計算するための計算手段３
１にも連接され、導関数の絶対値が基準値を下回るとき
に、導関数の符号の変化数を作図するための作図手段４
１を備える。
【００５２】鼻の流量の振幅の導関数を活用するための
導関数活用手段３３は、これ以降に詳細に説明されるよ
うに、使用者３が、呼吸通路の部分的な閉塞を被ってい
るかどうかを判断するために利用される。
【００５３】処理変換手段２１は、さらに、例えばサー
ミスタの抵抗を測定するための測定部材１９により送達
される信号を処理するための信号処理手段４２を備え
る。
【００５４】さらに、処理変換手段２１は、呼吸閉塞現
象に結び付けられたいびき段階を、圧力センサ１３によ
って測定される圧力信号から抽出するためのいびき段階
抽出手段４３を備える。
【００５５】このいびき段階抽出手段４３は、圧力信号
の高域フィルタリングを行うフィルタリング手段４５
と、フィルタリングされた信号を増幅するための増幅手
段４７と、エンベロープ曲線を取得するために前記増幅
されたフィルタリング済みの信号を補間するための補間
手段４９と、基準曲線を記憶するための記憶手段５１
と、前記エンベロープ曲線を前記基準曲線と比較して、
いびき段階の存在を決定するための決定手段５３とを備
える。
【００５６】このように処理された多様な物理変数は、
結び付けられたファジィ変数の少なくとも１つの状態で
のメンバーシップの度合いを確立するために、これらの
変数のそれぞれを変換するための変換手段５５に入力さ
れる。以下にさらに詳細に説明されるこの変換は、変換
手段５５に連接されるデータベース５７に記憶される物
理変数の論説の領域全体で定められる連続曲線に基づい
て実施される。
【００５７】ＩＩ．睡眠呼吸段階決定装置の運転方法 本実施の形態に係る睡眠呼吸段階決定装置１の運転方法
は、一方で、処理変換手段２１で実現される多様な処理
変換ステップを、他方では、ファジィ論理に従った手段
によるファジィ変数への規則の適用を実現することを詳
細に説きながら、以下に説明されるだろう。
【００５８】ＩＩ．１ 鼻の流量の振幅だけでなく、使
用者の鼻の吸息および呼息の段階の決定 抽出手段２７および段階決定手段２９によって実現され
る主要な運転ステップが、図２に表される。
【００５９】第１ステップ６０において、タービン９に
より消費され、電流センサ１７によって送達される電流
の信号は、抽出手段２７に入力されてから、そこでデジ
タル化され、第２ステップ６２で、Δｔ３＝２５ｍｓと
いう速度でサンプリングされる。
【００６０】次に、ステップ６４において、８０つのサ
ンプリングされた値の平均Ｍ１が計算され、これは２０
秒という期間での測定値の平均に一致する。２０秒とい
うこの期間は、使用者３の２つまたは３つの呼吸サイク
ルに一致する。
【００６１】これと同時に、ステップ６６において、５
つのサンプリングされた値の平均Ｍ ２が計算され、これ
は１２５ミリ秒という期間での測定値の平均に一致し、
実際にはわずかに平滑化されたほぼ未処理の信号であ
る。
【００６２】次のステップ６８において、鼻の流量Ｆ
ｎａｓａｌが、Ｍ２とＭ１の差異として計算される。
【００６３】したがって、ステップ７０およびステップ
７２において、Ｆｎａｓａｌはそれぞれのしきい値Ｓ
ｉｎｈａｌとＸｅｘｈａｌと比較される。しきい値Ｓ
ｉｎｈａ ｌおよびＳｅｘｈａｌが、ユーザが吸息または
呼息の段階にいることがほぼ確実である、それぞれ上下
の鼻の流量の流力の速度を表す値に一致する。言うまで
もなく、Ｓｉｎｈａｌは、Ｓｅｘｈａｌより大きい。し
きい値ＳｉｎｈａｌおよびＳｅｘｈａｌは、使用者に対
する臨床トライアルにより経験に基づいて決定すること
ができる。
【００６４】ステップ７０においてＦｎａｓａｌがしき
い値Ｓｉｎｈａｌより大きい場合、ステップ７４で、値
１が循環と指定される変数に割り当てられるため、使用
者３が鼻の吸息段階にあることを意味するｃｙｃｌｅ＝
１であり、それからステップ６２に戻る。Ｆｎａｓａｌ
がしきい値値Ｓｉｎｈａｌより少ない場合は、直接ステ
ップ６２に戻る。
【００６５】また、比較ステップ７２においてＦ
ｎａｓａｌがＳｅｘｈａｌより少ない場合には、ステッ
プ７６で、値０が変数ｃｙｃｌｅに割り当てられ、ｃｙ
ｃｌｅ＝０は、使用者３が鼻の呼息段階にあることを意
味し、それからステップ６２に戻る。Ｆｎａｓａｌがし
きい値値Ｓｅｘｈａｌより大きい場合は、直接ステップ
６２に戻る。
【００６６】使用者３の鼻の吸息および呼息の段階を決
定することができるようにするこれらのステップが、図
３の（Ａ）に説明されている。この図３の（Ａ）は、一
方、つまり上部グラフが時間の関数として鼻の流量Ｆ
ｎａｓａｌの曲線７８を示し、他方、つまり下部グラフ
が鼻の流量Ｆｎａｓａｌの値の関数としてこの変数に割
り当てられる変数ｃｙｃｌｅの値の曲線８０を示す。
【００６７】この図では、Ｆｎａｓａｌがしきい値Ｆ
ｓｉｎｈａｌを超えるとすぐに、ｃｙｃｌｅが値１を取
り、ＦｎａｓａｌがＳｅｘｈａｌより少ない場合には、
ｃｙｃｌｅが値０を取ることが明確に分かる。ｔ０と参
照される瞬間まで、使用者３を通常の呼吸サイクルを有
していると見なすことができる。
【００６８】ｔ０を超えると、Ｆｎａｓａｌは、呼息段
階に入った後、もはやＳｉｎｈａｌを上回ることはなく
なり、ｃｙｃｌｅは値０にとどまる。これは、使用者３
の口の呼吸のためであるが、睡眠呼吸低下や睡眠時無呼
吸のためである場合がある。
【００６９】さらに、２つの吸息段階（ｃｙｃｌｅ＝
１）の開始の間の時間を測定することにより、使用者の
呼吸サイクルの期間が決定される。呼息段階の期間を測
定することによって、これらの現象が引き伸ばされた鼻
の呼息段階の間だけ発生すると見なされるため、睡眠呼
吸低下および睡眠時無呼吸の潜在的な範囲が求められ、
典型的には、呼息段階は、３秒より多くの期間を有す
る。例えば、図３の（Ａ）では、使用者は、瞬間ｔ０に
向かって、鼻の呼息段階にいる。ｔ０より３秒後の瞬間
ｔ１に向かって、使用者は再び鼻の呼息段階に、したが
って、睡眠呼吸低下または睡眠時無呼吸の潜在的な時間
範囲内に入っている。
【００７０】さらに、鼻の流量Ａｎａｓａｌの振幅を計
算するためには、振幅決定手段３０が、吸息段階中に、
鼻の流量Ｆｎａｓａｌ（参照番号８２を付けた）の最
大、および呼息段階の間に鼻の流量Ｆｎａｓａｌ（参照
番号８４を付けた）の最小を求め、この最大とこの最小
の間の差異を計算する。
【００７１】引き伸ばされた呼息段階の間、つまり例え
ば３秒より大きい期間を持つ段階の間、振幅決定手段３
０は、各秒で鼻の流量の振幅を計算するために、つまり
指定された瞬間に求められる鼻の流量と、例えば１秒、
それに先行する瞬間での鼻の流量の間の差異を計算する
ために、段階決定手段２９から制御信号を受信する。図
３の（Ａ）では、この緊密に間隔が空けられた鼻の流量
の振幅の時間間隔でのこの決定は、瞬間ｔ１に向かう振
幅決定手段３０によって実現される。
【００７２】ＩＩ．２ 「流量の速度の制限」と呼ばれ
る閉塞性呼吸事象の決定 正常な呼吸サイクルは、瞬間ｔ０まで、図３の（Ａ）に
表されるようなシヌソイド形状を所有する。使用者の呼
吸通路の部分的な閉塞の場合、吸息段階の開始時に増加
する吸息流量は、曲線のＦｎａｓａｌが切り取られた形
式を有するように、急速に制限される。制限する流量の
ケースでは時間の関数としてのＦｎａｓ ａｌのこのよう
な曲線８２は、図３の（Ｂ）のグラフで一例として表さ
れる。
【００７３】このような現象を正確に検出することがで
きるためには、計算手段３１は、吸息段階中に、図３の
（Ｃ）の曲線８４により表される、鼻の流量Ｆ
ｎａｓａｌの振幅の時間導関数を計算する。
【００７４】このようにして計算された時間関数の絶対
値は、それぞれの瞬間に、比較手段３５によって、メモ
リ３７に記録される基準値ＶＲと比較される。言うまで
もなく、これが必要であると証明されると、複数の基準
値に備えることも可能である。
【００７５】さらに、比較手段３５により制御され、測
定手段３９は、導関数の絶対値が、基準値ＶＲより低い
期間ΔｔＤＬを測定する。
【００７６】さらに、ΔｔＤＬの間、作図手段４１は、
導関数の符号の変更数を作図する。
【００７７】ΔｔＤＬが例えば、１秒と２秒の間にある
しきい値期間より大きい瞬間から、使用者が部分的な閉
塞性現象で苦しんでいると結論付けることができる。導
関数の符号がΔｔＤＬの間に何度も変化すると、この診
断が強固にされる。
【００７８】ＩＩ．３ 使用者の口の流量の振幅の決定 例えば、サーミスタの抵抗の測定により、流量の速度の
定性的な測定のために測定部材１９により送達される信
号を処理するための信号処理手段４２による、口の流量
Ｆｂｕｃｃａｌの振幅Ａｂｕｃｃａｌの決定は、鼻の流
量Ｆｎａｓａｌの振幅Ａｎａｓａｌの決定に類似してい
る。実際には、未処理信号のある程度の平滑化およびオ
フセットの差し引き後、口の流量の最大と最小の差異が
計算される。
【００７９】好ましくは、計算および処理のステップを
削減するために、振幅Ａｂｕｃｃａ ｌは、引き伸ばされ
た鼻の呼息、つまり３秒より大きい期間を有するものの
段階の間だけ決定される。このケースでは、つまり図３
の（Ａ）に表される瞬間ｔ１に向かって、信号処理手段
４２は、各秒での口の流れの振幅を計算するために、つ
まり指定された瞬間に求められる口の流量と、例えばそ
れに先行する瞬間での口の流量の差異を計算するため
に、段階決定手段２９から制御信号を受信した。
【００８０】ＩＩ．４ 使用者のいびきの段階の決定 いびきは、使用者の呼吸通路内での閉塞性現象の特徴で
ある。圧力センサ１３によって測定される圧力信号のレ
ベルで、それは、例証としていびきを表す曲線９０を示
す、図４の（Ａ）の上部グラフに表されるように、正常
な圧力信号の上に重ね合わされる振動により明示され
る。
【００８１】使用者３がいびきで苦しんでいるかどうか
を判断するために、まず、圧力信号の高域フィルタリン
グがフィルタリング手段４５で実施され、フィルタリン
グされた信号は増幅手段４７で増幅される。フィルタリ
ングされ、増幅された信号は、図４の（Ａ）の下部グラ
フでの曲線９２により、時間の関数として表される。
【００８２】次に、増幅されたフィルタリング済み信号
は、エンベロープ曲線９４を取得するために、補間手段
４９により補間される。このエンベロープ曲線９４は、
フィルタリングされ、増幅された信号のすべての最大を
通り抜け、いびきの場合、特徴的な形状を示す。これ
は、このエンベロープ曲線９４が、いびき段階の存在を
決定するために、その後で記憶手段５１の中に記録され
る基準曲線と、決定手段５３の中で比較されるためであ
る。
【００８３】ＩＩ．５ 処理された物理変数の、メンバ
ーシップの度合いによるファジィ変数の状態への変換 例証として、処理された物理変数、つまり鼻の流量Ａ
ｎａｓａｌの振幅の変換が以下に詳細に説明され、鼻の
呼息段階の期間が対応するファジィ変数の１つまたは複
数の状態でのそのメンバーシップの度合いを確立するた
めに、３秒より大きいとき、この変換手順は、ファジィ
論理に従って規則を適用するために考慮に入れられる他
のすべての物理変数に類似した方法で適用される。
【００８４】図４の（Ｂ）に表されるのは、横座標に沿
って、鼻の流量Ａｎａｓａｌの論説の領域を、縦座標に
沿って対応するファジィ変数Ａｆｎａｓａｌの状態のメ
ンバーシップ値を示す図である。
【００８５】図から分かるように、ファジィ変数Ａ
ｆｎａｓａｌは、４つの状態、つまり「低」、「中間−
低」、「中間−高」、および「高」と呼ばれる状態を取
ることができる。
【００８６】Ａｆｎａｓａｌのそれぞれの状態には、フ
ァジィ変数Ａｆｎａｓａｌの１つまたは複数の状態でＡ
ｎａｓａｌの値のメンバーシップの度合いを確立できる
ようにする、連続曲線１００、１０２、１０４および１
０６が結び付けられている。
【００８７】したがって、例えば、曲線１００は「低」
状態に結び付けられており、負の傾斜が後に続いた台
（plateau）の形状を示す。曲線１０２は、「中−低」
状態に結び付けられており、不等辺四辺形の形状を示
す。曲線１０４は「中−高」状態に結び付けられてお
り、三角形の形状を示し、曲線１０６が、「高」状態に
結び付けられており、台が後に続く正の傾斜を示す。
【００８８】曲線１００、１０２、１０４および１０６
の形状は、経験に基づいて使用者３に対する臨床トライ
アルから定められる。一般的には、物理変数の論説の領
域の両端での台が、保持されることが注記される。
【００８９】さらに、曲線１００、１０２、１０４、お
よび１０６の縦座標値は零（０）と壱（１）の間にあ
る。
【００９０】さらに、多様な曲線１００、１０２、１０
４および１０６が、Ａｎａｓａｌの値がＡｆｎａｓａｌ
の２つの状態に属することができるように重複すること
に注意することも重要である。
【００９１】従って、例えば、値Ａｎａｓａｌ＝０．１
は、以下に属する。 ・メンバーシップの度合いが０．１である、ファジィ変
数Ａｆｎａｓａｌの「低」状態、および ・メンバーシップの度合いが０．９である、ファジィ変
数Ａｆｎａｓａｌの「中−低」状態。
【００９２】これは、図４の（Ｂ）にも表される。
【００９３】これらの他の物理変数は、同じ原則に則っ
て変換手段５５によって変換される。
【００９４】ＩＩ．６ メンバーシップの度合いによる
ファジィ変数の状態への規則の適用 ファジィ変数のそのそれぞれのメンバーシップの度合い
とともに、状態は、知識ベースを形成するメモリ２５内
に記憶される規則を適用するための規則適用手段２３に
入力される。これらの規則は、使用者に対する臨床トラ
イアルから経験に基づいて定められる。
【００９５】各規則は、使用者３の睡眠呼吸の段階の状
態での、例えばメンバーシップの度合いを取得するため
の少なくとも２つの異なったファジィ変数を必要とす
る。
【００９６】例証として、以下に、２つのファジィ変
数、つまりファジィ変数Ａｆｂｕｃｃ ａｌだけではな
く、前記ファジィ変数Ａｆｎａｓａｌのための１１の規
則のセットが示されている。このファジィ変数Ａ
ｆｂｕｃａｌも、４つの状態、つまり「低」、「中−
低」、「中―高」および「高」と呼ばれる状態を取るこ
とがあり、これらの状態でのメンバーシップの度合い
は、呼息段階の期間が３秒より長いときには口の流量Ａ
ｂｕｃｃａｌの振幅から確立される。
【００９７】
【表１】
【００９８】なおここで、Ａｎａｓａｌが、 ・メンバーシップの度合いが０．１であるファジィ変数
Ａｆｎａｓａｌの「低」状態に、および ・メンバーシップの度合いが０．９であるファジィ変数
Ａｆｎａｓａｌの「中−低」状態に、属しており、Ａ
ｂｕｃｃａｌが、 ・メンバーシップの度合いが０．７であるファジィ変数
の「低」状態に、 ・メンバーシップの度合いが０．２であるファジィ変数
の「中−低」状態に属すると仮定してみる。
【００９９】規則適用手段２３は、ファジィ論理に従っ
て呼吸の段階を決定するために、規則１から１１を以下
のように適用する。
【０１００】最初に、規則適用手段２３は、関連する規
則、つまりメンバーシップの度合いが第１ファジィ変数
の状態に割り当てられ、メンバーシップの度合いが第２
ファジィ変数の状態に割り当てられるそれらの規則だけ
を考慮する。本例では、これらは規則５番、６番、８
番、および９番である。
【０１０１】次に、「ＭＩＮ−ＭＡＸ」選択順序が適用
される。この順序は、最初に、指定された規則に結び付
けられた呼吸段階に、この指定される規則に関して考慮
されなければならない前記ファジィ変数の状態のメンバ
ーシップの度合いの最小に等しいメンバーシップの度合
いを割り当てることにある。
【０１０２】本例では、例えば規則５番を適用すること
により、使用者３の睡眠が、「無呼吸」呼吸段階にあ
り、メンバーシップの度合いがＭＩＮ（０．７：０．
１）＝０．１に等しいことが分かる。
【０１０３】同様に、規則６番を適用すると、使用者３
の睡眠が、「呼吸低下」呼吸段階にあり、メンバーシッ
プの度合いがＭＩＮ（０．２：０．１）＝０．１に等し
く、規則８番を適用することによって、「呼吸低下」呼
吸段階にあり、メンバーシップの度合いがＭＩＮ（０．
７：０．９）＝０．７に等しく、規則９番を適用するこ
とによって、「呼吸低下」呼吸段階にあり、メンバーシ
ップの度合いがＭＩＮ（０．２：０．９）＝０．２に等
しいことが分かる。
【０１０４】ファジィ論理に従った使用者の睡眠の呼吸
段階のそれぞれの状態のメンバーシップの度合いの結果
として、それ以降、それぞれの状態に取得される最大メ
ンバーシップ値、つまり、本例では、正常な呼吸の状態
の場合０、無呼吸呼吸の状態の場合は０．１、および呼
吸低下呼吸の状態の場合０．７が考慮される。
【０１０５】したがって、ファジィ論理の使用は、使用
者の呼吸段階の診断を改良することを可能にすると理解
される。
【０１０６】なお、規則を適用するための規則適用手段
２３とメモリ２５だけではなく、処理変換手段２１が、
センサ１３，１７および測定部材１９からの信号を捕捉
するために適応されるインタフェースを備え、これらの
信号を処理、活用するために適応されるプログラムがロ
ードされるコンピュータによっておもに実現されること
が好ましい。
【０１０７】以上実施の形態に基づいて本発明を説明し
たが、本発明は上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可
能である。ここで、本発明の要旨をまとめると、特許請
求の範囲に記載した以外に、以下のようなものも含む。
【０１０８】即ち、本発明は、それが以下のステップを
含むことを特徴とする、使用者の睡眠の呼吸段階を決定
するためのプロセスでもある。
【０１０９】−その少なくとも第１物理変数が使用者の
鼻の流量を表し、その少なくとも第２物理変数が使用者
の口の流量を表す、少なくとも２つの物理変数が測定さ
れるステップと、 −各物理変数が、ファジィ変数の少なくとも１つの状態
で、そのメンバーシップの度合いを確立するために、処
理され、変換されるステップと、 −前記ファジィ変数の少なくとも１つの状態と、第２フ
ァジィ変数の状態の間の事前に確立された規則が、ファ
ジィ論理に従って使用者の睡眠の呼吸段階状態でのメン
バーシップの度合いを評価するために適用されるステッ
プ。
【０１１０】このプロセスは、さらに、以下の特徴の１
つまたは複数を備える。
【０１１１】−各ファジィ変数が少なくとも２つの状態
を所有することと、 −睡眠の呼吸段階の前記状態が、正常な呼吸の少なくと
も１つの状態、無呼吸の状態、および呼吸低下の状態を
含むことと、 −ファジィ変数に対応する状態のメンバーシップの度合
いが、測定される物理変数の論説の領域全体で定められ
る連続曲線に基づいて確立されることと、 −測定される物理変数の１つが、使用者により着用され
るノーズピース内の圧力であることと、 −処理と変換中に呼吸閉塞現象に結び付いたいびき段階
が測定される圧力信号から抽出されることと、 −抽出中に、圧力信号の高域フィルタリングが実施さ
れ、フィルタリングされた信号が増幅され、前記増幅さ
れたフィルタリング済みの信号が、エンベロープ曲線を
取得するために補間され、前記エンベロープ曲線がいび
き段階の存在を決定するために基準曲線と比較されるこ
とと、 −鼻の流量の画像を取得するために、使用者により着用
される前記ノーズピースに連接される、低慣性タービン
により消費される電流が、例えば測定されることと、 −鼻の流量の前記画像の抽出中、前記使用者の吸息およ
び呼息の段階が決定され、吸息段階の間の鼻の流量の振
幅の時間導関数が計算され、このように計算されるこの
導関数が、使用者が部分的な閉塞現象を苦しんでいるか
どうかを判断するために活用されることと、 −鼻の流量の振幅の導関数の活用中、この導関数の絶対
値が少なくとも１つの基準値と比較され、導関数の絶対
値が前記少なくとも１つの基準値を下回る期間が測定さ
れることと、 −鼻の流量の振幅の導関数の活用中、導関数の符号の変
化数が、後者の絶対値が前記少なくとも１つの基準値を
下回る時にさらに作図されることと、 −口の流量の画像を取得するために、前記使用者の口の
付近に配置されるサーミスタの抵抗が、例えば測定され
ること。
【０１１２】また、本発明は、それが以下のステップを
含むことを特徴とする、呼吸睡眠障害、特に睡眠時無呼
吸を患う患者の睡眠の呼吸段階を診断するための方法で
もある。
【０１１３】−その内の第１物理変数が使用者の鼻の流
量を表し、その内の少なくとも第２物理変数が使用者の
口の流量を表す、少なくとも２つの変数が測定されるス
テップと、 −各物理変数が、ファジィ変数の少なくとも１つの状態
でのそのメンバーシップの度合いを確立するために、処
理、変換されるステップと、 −第１ファジィ変数の少なくとも１つの状態と第２ファ
ジィ変数の状態の間で事前に確立された規則が、ファジ
ィ論理に従って使用者の睡眠の呼吸段階状態でのメンバ
ーシップの度合いを評価するために適用されるステッ
プ。
【０１１４】このプロセスは、さらに、１つまたは複数
の以下の特徴を含むことがある。
【０１１５】−各ファジィ変数が少なくとも２つの状態
を所有することと、 −睡眠の呼吸段階の前記状態が、正常な呼吸の少なくと
も１つの状態、無呼吸の状態および呼吸低下の状態を含
むことと、 −ファジィ変数に対応する状態のメンバーシップの度合
いが、測定された物理変数の論説の領域全体で定められ
る連続曲線に基づいて確立されることと、 −測定される物理変数の１つが、使用者によって着用さ
れるノーズピース内の圧力であることと、 −処理と変換中、呼吸閉塞現象に関連するいびき段階が
測定される圧力信号から抽出されることと、 −抽出中、圧力信号の高域フィルタリングが実施され、
フィルタリングされた信号が増幅され、前記増幅された
フィルタリング済み信号が、エンベロープ曲線を取得す
るために補間され、前記エンベロープ曲線がいびき段階
の存在を決定するために基準曲線と比較されることと、 −鼻の流量の画像を取得するために、患者によって着用
される前記ノーズピースに連接される低慣性タービンに
より消費される電流が、例えば、測定されることと、 −鼻の流量の前記画像の抽出中に、前記患者の吸息の段
階および呼息の段階が決定され、吸息段階の間の鼻の流
量の振幅の時間導関数が計算され、このようにして計算
されたこの導関数が、患者が部分的な閉塞現象で苦しん
でいるかどうかを判断するために活用されることと、 −鼻の流量の振幅の導関数の活用中に、この導関数の絶
対値が、少なくとも１つの基準値と比較され、導関数の
絶対値が前記少なくとも１つの基準値より少ない期間が
測定されることと、 −鼻の流量の振幅の導関数の活用中に、導関数の符号の
変化数が、後者の絶対値が、前記少なくとも１つの基準
値より少ないときにさらに作図されることと、 −口の流量の画像を取得するために、前記患者の口の付
近に配置されるサーミスタの抵抗が、例えば、測定され
ること。
【０１１６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
呼吸睡眠障害を診断および／または治療するための、 −患者の多様な呼吸パラメータから、患者の多様な呼吸
段階の信頼できるおよび正確な決定を可能とすることが
でき、 −いびきおよび／または患者の呼吸通過の部分的な閉塞
を伴う現象の段階を正確に決定することができ、 −睡眠研究所、すなわち病院の環境で、および患者の自
宅の両方で使用することが可能で、 −妥当な費用である、睡眠呼吸段階決定装置を提供する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る睡眠呼吸段階決定
装置の概略構成図である。
【図２】使用者の鼻の流量を表す物理変数の処理での一
定のステップを示すフローチャートである。
【図３】（Ａ）は図２に関して説明されるステップを図
解するための２つのグラフを示す図、（Ｂ）は使用者の
呼吸通路が部分的な閉塞により損なわれる場合の時間の
関数としての鼻の流量を示すグラフであり、（Ｃ）は
（Ｂ）の鼻の流量の時間導関数を示すグラフである。
【図４】（Ａ）は使用者に付けられるノーズピースおよ
び／またはマウスピースで測定される圧力信号からのい
びき現象の決定を説明する２つのグラフを示す図であ
り、（Ｂ）はファジィ変数の１つまたは複数の状態での
そのメンバーシップの度合いを確立するために、測定さ
れる物理変数の変換を説明するグラフである。
【符号の説明】
１ 睡眠呼吸段階決定装置 ３ 使用者 ５ 物理変数測定手段 ７ ノーズ／マウスピース ９ 低慣性タービン １１ 呼吸管 １３ 圧力センサ １５ タービン制御手段 １７ 電流センサ １９ 測定部材 ２１ 処理変換手段 ２３ 規則適用手段 ２５ メモリ ２７ 抽出手段 ２９ 段階決定手段 ３０ 振幅決定手段 ３１ 計算手段 ３３ 導関数活用手段 ３５ 比較手段 ３７ メモリ ３９ 測定手段 ４１ 作図手段 ４２ 信号処理手段 ４３ 段階抽出手段 ４５ フィルタリング手段 ４７ 増幅手段 ４９ 補間手段 ５１ 記憶手段 ５３ 決定手段 ５５ 変換手段 ５７ データベース

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 使用者（３）の睡眠の呼吸段階を決定す
    るための睡眠呼吸段階決定装置であって、 その少なくとも第１物理変数が使用者（３）の鼻の流量
    を表し、その少なくとも第２物理変数が使用者の口の流
    量を表す、少なくとも２つの物理変数を測定するための
    物理変数測定手段（５）と、 ファジィ変数の少なくとも１つの状態でそのメンバーシ
    ップの度合いを確立するために、各物理変数を処理し変
    換するための処理変換手段（２１）と、 第１ファジィ変数の少なくとも１つの状態と、第２ファ
    ジィ変数の状態の間に事前に確立された規則を適用する
    ための規則適用手段（２３）と、 を具備することを特徴とする睡眠呼吸段階決定装置。
  2. 【請求項２】 各ファジィ変数が少なくとも２つの状態
    を有することを特徴とする請求項１に記載の睡眠呼吸段
    階決定装置。
  3. 【請求項３】 ファジィ変数に結び付けられた状態のメ
    ンバーシップの度合いが、測定される物理変数の論説の
    領域全体で定められる連続曲線（１００、１０２，１０
    ４，１０６）に基づいて設定されることを特徴とする請
    求項１に記載の睡眠呼吸段階決定装置。
  4. 【請求項４】 前記物理変数測定手段（５）が、使用者
    （３）によって着用されることが意図されるノーズピー
    ス（７）に連接される圧力センサ（１３）を備え、 前記測定される少なくとも２つの物理変数の内の１つ
    が、前記圧力センサ（１３）により測定された圧力信号
    であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載
    の睡眠呼吸段階決定装置。
  5. 【請求項５】 前記処理変換手段（２１）が、呼吸閉塞
    性現象に結び付けられるいびきの段階を、測定された圧
    力信号から抽出するためのいびき段階抽出手段（４３）
    を備えることを特徴とする請求項４に記載の睡眠呼吸段
    階決定装置。
  6. 【請求項６】 前記いびき段階抽出手段（４３）が、 圧力信号の高域フィルタリングを行うフィルタリング手
    段（４５）と、 フィルタリングされた信号を増幅するための増幅手段
    （４７）と、 前記増幅されたフィルタリング済み信号を、エンベロー
    プ曲線を取得するために補間するための補間手段（４
    ９）と、 基準曲線を記憶するための記憶手段（５１）と、 前記エンベロープ曲線を前記基準曲線と比較して、いび
    き段階の存在を決定する決定手段（５３）と、 を備えることを特徴とする請求項５に記載の睡眠呼吸段
    階決定装置。
  7. 【請求項７】 前記物理変数測定手段（５）が、前記ノ
    ーズピースに連接される低慣性タービン（９）によって
    消費される電流を測定するための電流センサ（１７）を
    備え、 前記測定される少なくとも２つの物理変数の内の１つ
    が、前記タービン（９）によって消費される電流である
    ことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の睡眠
    呼吸段階決定装置。
  8. 【請求項８】 前記処理変換手段（２１）が、 使用者（３）の鼻の流量の画像を消費電流の信号から抽
    出するための抽出手段（２７）と、 前記使用者（３）の鼻の吸息および呼息の段階を決定す
    るための段階決定手段（２９）と、 吸息段階中に鼻の流量の振幅の時間導関数を計算するた
    めの計算手段（３１）と、 使用者（３）が、部分的な閉塞性現象で苦しんでいない
    かどうかを判断するために、導関数を活用するための導
    関数活用手段（３３）と、 を備えることを特徴とする請求項１に記載の睡眠呼吸段
    階決定装置。
  9. 【請求項９】 前記導関数活用手段（３３）が、 導関数の絶対値を少なくとも１つの基準値（ＶＲ）と比
    較するための比較手段（３５）と、 導関数の絶対値が、前記少なくとも１つの基準値（Ｖ
    Ｒ）を下回る期間を測定するための測定手段（３９）
    と、 を備えることを特徴とする請求項８に記載の睡眠呼吸段
    階決定装置。
  10. 【請求項１０】 前記導関数活用手段（３３）は、導関
    数が基準値（ＶＲ）を下回る時に、導関数の符号の変化
    数を作図するための作図手段（４１）をさらに備えるこ
    とを特徴とする請求項９に記載の睡眠呼吸段階決定装
    置。
  11. 【請求項１１】 前記物理変数測定手段（５）が、前記
    使用者（３）の口の付近に配置されることが意図される
    サーミスタの抵抗を測定するための抵抗測定手段（１
    ９）を備え、 前記測定される少なくとも２つの物理変数の内の１つ
    が、前記サーミスタの抵抗を測定するために前記抵抗測
    定手段（１９）によって測定された抵抗であることを特
    徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の睡眠呼吸段
    階決定装置。
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