JP2000271103A - 無呼吸検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】横臥している被験者の身体の下に配置したエア
マットと、該エアマット内部の圧力変動を検出する圧力
センサと、前記圧力センサの出力信号から被験者の呼吸
数、心拍数および鼾信号等の生体信号を抽出して記録す
ることによって被験者の無呼吸症状を検出する監視制御
装置とからなる無呼吸検出装置であって、前記監視制御
装置は横臥している被験者の姿勢を判定する姿勢判定手
段と睡眠段階判定手段とを備えることを特徴とする無呼
吸検出することを目的とする装置。 【解決手段】横臥している被験者の身体の下に配置した
エアマットと、該エアマット内部の圧力変動を検出する
圧力センサと、前記圧力センサの出力信号から被験者の
呼吸数、心拍数および鼾信号等の生体信号を抽出して記
録することによって被験者の無呼吸症状を検出する。ま
た睡眠中の無呼吸症は姿勢及び睡眠深さと深く関係す
る。その姿勢は圧力センサの出力信号レベルを自動的に
調整する自動利得制御ユニットのゲイン（利得）の値を
用いて被験者の姿勢を判定し、睡眠深さは睡眠中の心拍
数、呼吸数から判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高齢者や加療中の
患者や幼児の就寝中に発生する無呼吸状態を無侵襲な検
出手段を用いて検出することができる無呼吸測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】睡眠中の人の呼吸は不安定であり、一時
的に呼吸が停止している状態、即ち無呼吸状態を呈する
ことがあることは知られている。特に無呼吸症候群にか
かっている人は睡眠中に無呼吸状態が頻繁に起こるた
め、眠りの質は悪く、当然のことながら快適な睡眠をと
ることはできない。その結果、昼間に居眠り等の症状が
出ることがあり、また、集中力や記憶力が低下するなど
の社会生活をする上で不具合が生じるという問題があ
る。

【０００３】無呼吸状態とは睡眠時に一時的呼吸が停止
している状態、いわば窒息状態となっていることであ
り、７時間の睡眠中に１０秒以上の無呼吸状態が３０回
以上くりかえされるか、又は１０秒以上の無呼吸状態が
１時間に５回以上起きる場合に無呼吸症と診断される。
健康な成人の場合には上記の窒息状態が起きても、しば
らくすれば呼吸が再開されて命に別状はないが、罹病し
ている患者、特に高齢者にあっては体力の消耗や大きな
ストレスの原因となることが多い。また、新生児にあっ
てはこの窒息状態が起きると致命的となる可能性が高
い。

【０００４】上記の問題に対応するには、患者の無呼吸
状態を常に監視して無呼吸状態の発生頻度および症状を
把握することが必要であり、就寝中の患者の呼吸数を継
続的に記録して患者の状態を把握する装置を用いる必要
がある。

【０００５】就寝中の患者の無呼吸症状を検出するに
は、呼吸数を連続的に記録する必要があるが、従来は被
検者には多くの測定用の電極類を装着させて測定を行う
ため、患者に対する肉体的および精神的な負担が多くか
かるという問題があった。また、検出器とデータ処理装
置とを接続するケーブルが引き回されるため、患者もし
くは被検者が通常の生活をしにくいという問題があっ
た。

【０００６】本発明人は特願平１０−２０２６３９号に
おいて、被験者の身体に電極等の測定用の検出器を装着
することなしに就寝中の被験者の生体信号を検出してそ
の健康状態をモニタするとともに異常状態を介護者もし
くは医師等に警報を発することのできる就寝モニタ装置
を提案している。

【０００７】特願平１０−２０２６３９号において開示
した就寝モニタ装置は、横臥している被験者の身体の下
に敷いたエアマット内部の圧力変動から心拍数、呼吸数
および鼾等の生体信号を抽出することによって被験者の
健康状態を知ることができる装置であり、上記の装置で
検出した呼吸数のデータから被験者が無呼吸状態に陥っ
ている否かを検出することを可能にしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで無呼吸症状が
睡眠中の人の姿勢や睡眠深さによってその発生の度合が
異なることが知られている。従って、呼吸数の変化を検
出するとともに、被験者の身体状況、例えば睡眠時の姿
勢や睡眠深さをも同時に検出することができれば、被験
者の無呼吸症の症状を的確に把握することに役立ちう
る。

【０００９】本発明では、被験者の無侵襲である検出手
段を用いて無呼吸症状を検出することのできる無呼吸検
出装置であって、同時に被験者の睡眠時の姿勢および睡
眠段階を検出することが可能であり、かつ家庭において
も使用できることが可能な無呼吸検出装置を実現するこ
とを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の無呼吸検出装置
は、横臥している被験者の身体の下に配置したエアマッ
トと、該エアマット内部の圧力変動を検出する圧力セン
サと、前記圧力センサの出力信号から被験者の呼吸数、
心拍数および鼾信号等の生体信号を抽出して記録するこ
とによって被験者の無呼吸症状を検出する監視制御装置
とからなる無呼吸検出装置であって、前記監視制御装置
は横臥している被験者の姿勢を判定する姿勢判定手段を
備えることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の無呼吸検出装置は、横臥し
ている被験者の身体の下に配置したエアマットと、該エ
アマット内部の圧力変動を検出する圧力センサと、前記
圧力センサの出力信号から被験者の呼吸数、心拍数およ
び鼾信号等の生体信号を抽出して記録することによって
被験者の無呼吸症状を検出する監視制御装置とからなる
無呼吸検出装置であって、前記監視制御装置は横臥して
いる被験者の姿勢を判定する姿勢判定手段と睡眠深さ判
定手段とを備えることを特徴とする。

【００１２】特に、前記姿勢判定手段は、前記圧力セン
サの出力信号から被験者の姿勢を判定する姿勢判定手段
とすることができる。

【００１３】さらに、前記姿勢判定手段は、前記圧力セ
ンサの出力信号レベルを自動的に調整する自動利得制御
ユニットのゲインの値を用いて被験者の姿勢を判定する
姿勢判定手段とすることができる。

【００１４】

【作用】無呼吸症状は、呼吸数の経時変化から呼吸の停
止時間およびその発生頻度を分析することで検出できる
が、無呼吸症の治療にあたっては無呼吸の発生する際の
身体の状況を把握しておくことが重要となる。本発明に
かかる無呼吸検出装置は、大がかりな装置を追加するこ
となく、呼吸数の経時変化を検出する機能を備えるとと
もに、被験者の睡眠時の姿勢およびその睡眠段階の経時
変化を検出することを可能にするものであり、無呼吸の
症状を呈する被験者の治療を行うにあたって、無呼吸症
状の発生する際の被験者の身体状況をも同時に検出した
データが症状の判定や治療法の決定に対して大いに寄与
するものである。

【００１５】また、本発明に用いる検出手段は被験者の
身体の下に敷いたエアマットの内部圧力を微差圧センサ
で検出する方式であるため、被験者の検出する姿勢によ
っては、抽出された呼吸数の信号レベルが低くなり、呼
吸停止状態と判定される恐れがあるが、被験者の姿勢お
よび睡眠段階を合わせて判断することにより、誤った判
定を防ぐことが可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例の無呼吸検
出装置の構成を示す説明図である。本実施例の無呼吸検
出装置は、寝具５の間に設けられたエアマット１とエア
マットの内部圧力を検出する微差圧センサ２と絶対圧力
センサ３との内部圧力を検出して、これらのセンサの信
号を演算処理する監視制御装置４とからなる。

【００１７】図１ではエアマット１は寝具５の間に配置
されている例を示してあるがこれに限るものではなく、
被験者が不快感を持たないならば、被験者の身体の下に
直接配置してもよい。エアマット１の内部には適当な量
の空気を封入しておき、被験者の体重でエアマット１が
つぶれない程度の圧力に保たれており、エアマット１内
の空気室の一端に接続されたエアチューブ２１を介して
取り付けられている微差圧センサ２によってエアマット
１の内部の圧力を検出する。被験者の身体に起因する振
動がエアマット１に伝わるため、エアマット１の内部圧
力の変化を測定することにより被験者の生体信号を抽出
することができる。すなわち、エアマット１、エアチュ
ーブ２１および微差圧センサ２によって被験者の生体信
号を検出する検出手段を形成している。

【００１８】本実施例では、微差圧センサ２にはコンデ
ンサマイクロフォン型の差圧計センサを採用している。
コンデンサマイクロフォン型の差圧計センサは圧力の変
化を受ける受け圧面と対向電極との間の静電容量変化を
検知して差圧を検出する形式の差圧計センサであり、エ
アチューブ２１を介して伝達されるエアマット１内部の
微小な圧力変動が検出される。

【００１９】絶対圧力センサ３が微差圧センサ２と同様
にエアチューブ２１を介してエアマット１に接続されて
いる。前記微差圧センサ２が圧力の変動分を測定するも
のであるのに対し、絶対圧力センサ３は、文字通り、絶
対圧力を測定するものであり、被験者がエアマット１上
にいるのか否かを知るために設けられている。

【００２０】自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット４１は微
差圧センサ２の出力信号のレベルを自動的に所定範囲の
信号レベルに調整するユニットである。被験者の姿勢に
よってエアマット１に伝わる心拍や呼吸等の振動の強さ
が異なるために、微差圧センサ２の出力信号の強さが異
なる。自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット４１は、姿勢に
よって異なる信号レベルを所定の強さの出力信号になる
ように自動的にゲインを調整し、心拍フィルタ４２、呼
吸フィルタ４３、鼾フィルタ４４に出力する。また、自
動利得制御（ＡＧＣ）ユニット４１のゲイン（利得）の
値が姿勢判別手段４６に出力される。

【００２１】自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット４１によ
って所定レベルに変換された微差圧センサ２の出力信号
を心拍フィルタ４２、呼吸フィルタ４３、鼾フィルタ４
４を通すことによって、心拍信号、呼吸信号、鼾信号及
び寝返り信号等の被験者の生体信号が取り出される。上
記信号出力はＡ／Ｄ変換器４５を経由してデータ処理ユ
ニット４８において各種の演算処理が行われ、生体信号
データとして記録される。

【００２２】エアマット１の内部圧力を検出する圧力セ
ンサ１４の出力のレベルは、被験者の横臥している姿勢
によって異なるため、自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット
４１では所定の範囲の信号レベルになるように出力レベ
ルが自動的にゲイン調整されるのであるが、このときの
自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット４１におけるゲインの
値を用いて姿勢判別手段４６で姿勢の判別が行われる。

【００２３】睡眠段階判定ユニット４７においては、心
拍フィルタ４２、呼吸フィルタ４３、鼾フィルタ４４に
よって取り出された心拍信号、呼吸信号、鼾信号及び寝
返り信号等の被験者の生体信号のうち、心拍信号、呼吸
信号の変動パターンから被験者の睡眠段階が判定され
る。

【００２４】データ処理ユニット４８は被験者の心拍
数、呼吸数および鼾信号等の生体信号データや、姿勢判
定ユニット４６や睡眠段階判定ユニット４７から送られ
る判定データを記録する機能を備えるとともに、上記の
生体情報データを演算処理および分析処理を行うことに
より、被験者の無呼吸状態を検出する。また表示装置４
９と接続され、その結果が表示される。

【００２５】次に本発明の無呼吸検出装置の無呼吸検出
手順について説明する。絶対圧力センサ３によって被験
者がエアマット上に横臥していることが確認されると、
監視制御装置４は信号およびデータの記録が開始され
る。エアマット１の内部圧力の変動は微差圧センサ２で
検出され自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット４１に送られ
る。

【００２６】自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット４１によ
って所定レベルに整形された信号は、心拍、呼吸および
鼾の信号を検出する心拍フィルタ４２、呼吸フィルタ４
３および鼾フィルタ４４を通すことによりそれぞれ心拍
数、呼吸数および鼾信号が抽出される。無呼吸の症状
は、呼吸数の信号から監視制御装置４において呼吸停止
時間および呼吸停止頻度から無呼吸症状が判定される。

【００２７】本発明人は、微差圧センサ２で得られるエ
アマット１の内部圧力変動は被験者の姿勢によってその
レベルが大きく異なることを確認している。即ち被験者
が横向き姿勢の場合を基準にすると、被験者が仰向けの
場合には、被験者が横向き姿勢の場合の約２倍の強さの
信号レベルとなる。また、被験者がうつ伏せの場合には
被験者が横向き姿勢の場合の約３倍の強さの信号レベル
となる。このことから自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット
４１のゲインの大きさを知ることにより被験者の姿勢が
判明することを見い出した。被験者の姿勢は無呼吸症の
治療に当たって重要な身体情報であり、姿勢判定ユニッ
ト４６によって得られた判定情報はデータ処理ユニット
４８に送られ、記録される。

【００２８】通常睡眠段階の判定は脳波を測定する方法
により行われるが、本発明による装置では、無呼吸の測
定と同時に睡眠段階を検出して無呼吸症状の際の身体情
報として利用することを意図したものであり、心拍数お
よび呼吸数のデータから睡眠段階を判定する方法を用い
ている。

【００２９】一例として本発明者が特願平１０−２０２
６４０号において提案している睡眠段階判定方法につい
て説明する。図２は睡眠段階と心拍数および呼吸数と間
の関係について示したものであり、心拍数および呼吸数
は睡眠段階が進行するに連れて斬減する傾向を示し、睡
眠徐波パワー密度はノンレム睡眠の第１・２段階とノン
レム第３・４段階との境界で急激に変化することが知ら
れている。そこで、被験者の睡眠段階と心拍数、呼吸数
および唾眠徐波パワー密度との関係を予め測定し、ノン
レム睡眠の第１・２段階とノンレム第３・４段階の境界
での心拍数および呼吸数を睡眠段階を判断する指標値と
することによって、被験者の心拍数および呼吸数を測定
し、前記の指標値と比較することによって被験者の睡眠
段階を判定することができる。

【００３０】データ処理ユニット４８では、呼吸数、心
拍数および鼾信号のデータに加えて、姿勢判定ユニット
４６からは被験者の姿勢情報が送られ、また睡眠段階判
定ユニット４７からは被験者の睡眠段階情報も送られて
くる。その結果、呼吸数の経時変化をデータとして記録
するとともに、心拍数の変化や被験者の姿勢および睡眠
深さの経時変化も同時に記録される。

【００３１】また、データ処理ユニット４８では、呼吸
数の経時変化のデータから呼吸の停止時間長さや時間間
隔、発生頻度が検出され、無呼吸症の判定がなされる
が、このときに被験者の姿勢および睡眠段階のデータが
無呼吸症を判定する上で重要な情報となる。

【００３２】本発明にかかる無呼吸検出装置では、一回
の睡眠における被験者の呼吸数の変化、睡眠中の姿勢お
よび睡眠段階が一遍に検出されるので、上記のデータの
変化する傾向を把握することによって簡易な無呼吸発生
の予測をすることも可能である。

【００３３】

【発明の効果】従来の無呼吸検出装置は、装置が大がか
りであり容易に家庭で使用できるものではなく、また、
検出器用ケーブルが被験者の睡眠を妨げるという問題が
あった。本発明にかかる無呼吸検出装置は、被験者の身
体の下に敷かれたエアマットの振動を検出することによ
って無呼吸を検出する検出方法をとっているため、無侵
襲であり、かつ構造が簡単なために家庭に容易に使用で
きるという特徴を有している。

【００３４】さらに、呼吸数の経時変化データばかりで
なく、被験者の姿勢や被験者の睡眠段階までの検出する
ことが可能であるので、無呼吸症状の正確な情報を得る
ことができるという特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施にかかる無呼吸検出装置のブロッ
ク図である。

【図２】睡眠段階を説明する説明図である。

【符号の説明】

１ エアマット ２ 微差圧センサ ３ 絶対圧力センサ ４ 監視制御装置 ５ 寝具 ２１ エアチューブ ４１ 自動利得制御（ＡＧＣ）ユニット ４２ 心拍フィルタ ４３ 呼吸及び寝返り用フィルタ ４４ 鼾フィルタ ４５ Ａ／Ｄ変換器 ４６ 姿勢判別ユニット ４７ 睡眠段階判別ユニット ４８ データ処理ユニット ４９ 表示装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横臥している被験者の身体の下に配置し
   たエアマットと、該エアマット内部の圧力変動を検出す
   る圧力センサと、前記圧力センサの出力信号から被験者
   の呼吸数、心拍数および鼾信号等の生体信号を抽出して
   記録することによって被験者の無呼吸症状を検出する監
   視制御装置とからなる無呼吸検出装置であって、前記監
   視制御装置は横臥している被験者の姿勢を判定する姿勢
   判定手段を備えることを特徴とする無呼吸検出装置。
2. 【請求項２】 横臥している被験者の身体の下に配置し
   たエアマットと、該エアマット内部の圧力変動を検出す
   る圧力センサと、前記圧力センサの出力信号から被験者
   の呼吸数、心拍数および鼾信号等の生体信号を抽出して
   記録することによって被験者の無呼吸症状を検出する監
   視制御装置とからなる無呼吸検出装置であって、前記監
   視制御装置は横臥している被験者の姿勢を判定する姿勢
   判定手段と睡眠段階判定手段とを備えることを特徴とす
   る無呼吸検出装置。
3. 【請求項３】 前記姿勢判定手段は、前記圧力センサの
   出力信号から被験者の姿勢を判定することを特徴とする
   請求項１または２に記載の無呼吸検出装置。
4. 【請求項４】 前記姿勢判定手段は、前記圧力センサの
   出力信号レベルを自動的に調整する自動利得制御ユニッ
   トのゲイン（利得）の値を用いて被験者の姿勢を判定す
   ることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の無
   呼吸検出装置。