JP2005230511A - 睡眠時無呼吸症候群防止装置 - Google Patents

睡眠時無呼吸症候群防止装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 閉塞型無呼吸症候群の発生を確実に検出し、気道を確保して無呼吸状態を解消することのできる睡眠時無呼吸症候群防止装置を提供する。
【解決手段】 床面と水平な面内であって仰臥姿勢にある人間の身長方向と略平行な方向の呼吸動作による腹部や胸部の動きを加速度の変化として検出する検出部2と空気が供給可能なマット部3とを備え、無呼吸発生有無判断部65は、検出加速度と無呼吸状態及び/又は低呼吸状態を示す呼吸動作情報等とに基づいてマット部3上の人間について無呼吸状態及び/又は低呼吸状態の発生の有無を判断する。無呼吸状態及び/又は低呼吸状態のとき、気道の確保を行うべく、アクチュエータ5によりマット部3への空気の供給動作を行わせ、マット片3a〜3qの各上面により構成される寝台面を傾斜させることにより、身体を水平面に対して傾斜させたり、仰臥姿勢から側臥姿勢への変化を促したりする。
【選択図】 図1

Description

本発明は、睡眠時に咽頭部が閉塞することにより呼吸動作が困難となる所謂閉塞型無呼吸状態を防止又は抑制する睡眠時無呼吸症候群防止装置に関する。
従来、いびきを防止又は抑制することを目的として様々な装置や方法が提案されている。例えば下記特許文献1には、幅方向に傾斜可能な可動式ベッド本体と、その可動式ベッド本体を傾斜させる駆動機構と、音を探知する音探知センサとを備え、音探知センサにより音声を探知すると、可動式ベッド本体を傾斜させることにより仰臥状態にある人の体位を側臥状態にするベッドが記載されている。
ところで、いびきの発生要因である気道の閉塞症状が進行すると、所謂閉塞型無呼吸症候群を発症する。閉塞型無呼吸症候群については、様々な定義があるが、例えば7時間の睡眠中に10秒以上の無呼吸状態が30回以上、または1時間に5回以上の無呼吸状態が発生するもの、あるいは前記条件に加えて日中傾眠が他の因子で説明できない等の条件も満たすものと定義されている。この閉塞型無呼吸症候群は、体内の酸素不足を招来して心臓を始めとする循環器系や呼吸器系に悪影響を与え、高血圧や不整脈等の様々な障害を身体に発生させるものであると言われている。
さらに、1999年に米国睡眠学会は、睡眠時無呼吸症候群を無呼吸だけでなく睡眠中の呼吸量が正常の1/2以下に低下する低呼吸や他の呼吸障害に伴うものも含めた広い概念(睡眠関連呼吸障害)として中枢型睡眠時無呼吸低呼吸症候群(CSAHS;Central sleep apnea-hypopnea syndrome)及び閉塞型睡眠時無呼吸低呼吸症候群(OSAHS;Obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome)の2つに分類した(例えば、非特許文献1)。
この閉塞型睡眠時無呼吸低呼吸症候群の診断基準は、次の<1>か<2>、及び<3>を満たすことである。<1>日中傾眠が他の因子で説明することができないこと、<2>次のa〜eうち二つ以上の項目が他の因子で説明することができないこと、a.睡眠中の窒息感やあえぎ呼吸、b.睡眠中の頻回の完全覚醒、c.熟睡感の欠如、d.日中の怠惰感、e.集中力の欠如、<3>終夜モニタで睡眠1時間あたり5回以上の閉塞型呼吸異常があること。これらの異常には、閉塞型の無呼吸、低呼吸、呼吸努力に関連した覚醒反応のいかなるコンビネーションも含まれる。
本明細書において、閉塞型無呼吸症候群は、上述のように、閉塞型睡眠時無呼吸低呼吸症候群を含む概念である。
この閉塞型無呼吸症候群の発症を検出するものとして、例えば、水蒸気の存在を検出するセンサを鼻孔近傍に取り付け、呼気に含まれる水蒸気の有無又は量を検出することにより閉塞型無呼吸症候群の発症を検出するものが知られている。
睡眠時無呼吸の治療法は、第1選択として、n−CPAP(nasal continuous positive airway pressure:経鼻持続陽圧呼吸装置)と呼ばれる睡眠中の呼吸を補助する機械を在宅で使用することである。この治療法は、マスク型装置の装着が煩わしく、中程度の重症度の患者に採用されることが多い。一方、軽症度の患者に対する治療法は、日常生活を改善する対処法が採用され、側臥位で寝る療法や増悪因子であるアルコールの飲酒を控える療法等がある。側臥位で寝る療法は、これにより、重力の影響により肥大した扁桃部が上気道を狭窄する状況を防止することができる、と一般に考えられている。
特開2003−10259号公報 (財)航空医学研究センター、"乗員の健康管理サーキュラー 睡眠障害 特に睡眠時無呼吸症候群(SAS)について",[online],Vol.26,No.1,2003,[平成16年3月18日検索]、インターネット<URL;http://www.aeromedical.or.jp/circular/26go.pdf>
前述したように、閉塞型無呼吸症候群は気道の閉塞症状が進行した場合に発症するものであるから、いびきの発生が閉塞型無呼吸症候群の発症と必ずしも一致するものではない。すなわち、いびきが例えば肉体的疲労により一時的に発生したものである場合もあり、一方、睡眠時無呼吸症候群の発生により完全に呼吸が停止したときには、いびきが発生しない場合もあり得る。前者のようにいびきが一時的なものである場合には、睡眠を阻害するのを防止する意味から、前記特許文献1のように可動式ベッド本体を傾斜させて人の体位を側臥状態にする等の処置を施さない方が適切であると考えられる。また、後者のように睡眠時無呼吸症候群が発生していてもいびきが発生していない場合、前記特許文献1の技術においては、可動式ベッド本体を傾斜させて人の体位を側臥状態にする等の処置を施す必要があるにも拘らず、その処置がなされないこととなる。このように、睡眠時無呼吸症候群が発生したときにのみ確実に気道を確保するための処置を施すものが要求される。
また、前記特許文献1にあっては、音や振動の発生を検知するといびきが発生したものと推定して体位を変えるようにしているため、いびき以外の要因により発生する音や振動(ノイズ)により、不必要な体位変化がなされることとなる。
さらに、呼気に含まれる水蒸気を検出することにより閉塞型無呼吸症候群の発症を検出するものにおいては、水蒸気を検出するセンサを鼻孔近傍に取り付けるため、該センサの不快な装着感を人間に与え、該人間の睡眠を妨げる可能性がある。
そして、睡眠時無呼吸症候群が発生している場合に、側臥位に姿勢変更して上気道の狭窄を防止できたとしても、十分な大きさの気道を確保することができないこともあり得、このような場合に十分な呼気量が確保されず低酸素状態が継続することもあり得る。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、上記のような不快な装着感の発生を防止又は抑制しつつ、閉塞型無呼吸症候群の発生を確実に検出し、気道を確保して無呼吸状態や低呼吸状態を解消することのできる睡眠時無呼吸症候群防止装置を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る睡眠時無呼吸症候群防止装置は、呼吸動作に起因する身体の動きを検出する検出手段と、人間の姿勢を変更させるための変更手段と、無呼吸時及び/又は低呼吸時における前記身体の動きに係る情報を無呼吸時情報として記憶する記憶部と、前記検出手段により検出された身体の動きと前記無呼吸時情報とを比較することにより無呼吸状態及び/又は低呼吸状態の発生の有無を判断し、無呼吸状態及び/又は低呼吸状態であると判断したとき、前記姿勢が所定の姿勢に変更されるように前記変更手段を制御する制御手段とを備える。
そして、上述の目的を達成するために、本発明の第2の態様に係る睡眠時無呼吸症候群防止装置は、呼吸動作に起因する身体の動きを検出する検出手段と、無呼吸時及び/又は低呼吸時における前記身体の動きに係る情報を無呼吸時情報として記憶する記憶部と、酸素を供給する酸素供給手段と、前記検出手段により検出された身体の動きと前記無呼吸時情報とを比較することにより無呼吸状態及び/又は低呼吸状態の発生の有無を判断し、無呼吸状態及び/又は低呼吸状態であると判断したとき、所定量の酸素を供給するように前記酸素供給手段を制御する制御手段とを備える。
また、上述の睡眠時無呼吸症候群防止装置において、酸素を供給する酸素供給手段をさらに備え、前記制御手段は、前記検出手段により検出された身体の動きと前記無呼吸時情報とを比較することにより無呼吸状態及び/又は低呼吸状態の発生の有無を判断し、無呼吸状態及び/又は低呼吸状態であると判断したとき、前記姿勢が所定の姿勢に変更されるように前記変更手段を制御すると共に所定量の酸素を供給するように前記酸素供給手段を制御するものである。
そして、上述の睡眠時無呼吸症候群防止装置において、前記検出手段は、前記身体の動きを加速度の変化として検出する加速度センサを備えて構成されている。
また、上述の睡眠時無呼吸症候群防止装置において、前記検出手段は、身体の腹部、胸部及び咽頭部のうち少なくとも1の部位の動きを検出するものである。
さらに、上述の睡眠時無呼吸症候群防止装置において、前記変更手段は、寝台面を構成して該寝台面で人間の身体を支持する支持手段と、前記寝台面上における人間の姿勢を変更させるべく、脊椎に沿う方向を軸として身体の頭部又は体躯の姿勢を回転させるように、前記寝台面を傾斜する面に変化させる第1傾斜角変更手段とを備えて構成されている。
そして、上述の睡眠時無呼吸症候群防止装置において、前記変更手段は、寝台面を構成して該寝台面で人間の身体を支持する支持手段と、前記寝台面上における人間の姿勢を変更させるべく、仰臥姿勢にある人間の頭頂部をその頸部近傍の後頭部に対して相対的に下方に下げるように、前記寝台面のうち一部の面を脊椎に沿う方向に傾斜する面に変化させる第2傾斜角変更手段とを備えて構成されている。
また、上述の睡眠時無呼吸症候群防止装置において、前記変更手段は、前記身体の姿勢の変更を誘発する刺激を身体に与える刺激手段である。
さらに、上述の睡眠時無呼吸症候群防止装置において、前記刺激手段は、音及び圧力のうち少なくとも一方を身体に与えるものである。
そして、上述の睡眠時無呼吸症候群防止装置において、前記検出手段及び変更手段のうち少なくとも1つは、前記制御手段との間で無線通信によりデータ交換を行うように構成されている。
本発明によれば、閉塞型無呼吸症候群の発生を確実に検出し、無呼吸状態及び/又は低呼吸状態を解消すべく体位変換を行わせることができる。
以下、本発明に係る睡眠時無呼吸症候群防止装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、睡眠時無呼吸症候群防止装置1の構成を示す図である。
図1に示すように、睡眠時無呼吸症候群防止装置1は、検出部2と、マット部3と、感圧シート4と、アクチュエータ5と、制御装置6とを備える。
検出部2は、睡眠時における人間の腹部や胸部等に装着され、該検出部2が装着された人間の身体の動き、本実施形態では呼吸動作による腹部や胸部の装着面に対して所定の方向の動きを加速度の変化として検出するものであり、図2に示すように、加速度センサ21と無線通信部22とを備えて構成されている。前記所定の方向は、例えば床面と水平な面内であって仰臥姿勢にある人間の身長方向と略平行な方向(以下、身長方向という)でもよいし、前記水平面内であって該身長方向と略直交する方向(以下、幅方向)でもよく、あるいは前記床面の法線と略平行な方向でもよい。なお、図1等においては、検出部2の装着状態を明瞭に示すため、その装着位置を腹部の前面とした状態を表しているが、人間の腹部は、横隔膜の上下運動により前記幅方向や法線方向の成分に比して前記身長方向の成分の方が正常時と無呼吸時とにおいて検出出力に明瞭な変化が認められるため、検出精度等の点から、前記身長方向における腹部の動きを検出するのがより好ましい。
加速度センサ21は、加速度により機械的に撓み、圧電効果により前記撓み量に応じて表面に電荷(電圧)が生じる図略の圧電素子を備えたセンサであり、装着面に略直交する方向に加速度が加わったときに圧電素子が撓むように該圧電素子が配置されるように構成されている。加速度センサ21の出力は、正常な睡眠時と異常な睡眠時(閉塞型睡眠時無呼吸症候群の発生時)とで異なる。例えば、加速度センサ21の出力は、正常な睡眠時においては、図3(a)に示すように、加速度が周期的に変化する正弦波信号となる一方、異常な睡眠時には、図3(b)に示すように、一定時間(例えば、前述のように10秒)前記正常時に比して振幅の極めて小さい正弦波信号を有する波形となる。
無線通信部22は、電波等を用いて、制御装置6の後述する無線通信部62との間で加速度センサ21により出力される加速度検出信号の無線通信を行うものである。このように、検出部2と制御装置6との間で行う通信形態を無線通信とすることにより、有線で通信を行う形態の場合に、寝返りをうつ際に配線の存在が煩わしく感じられ、睡眠の障害となる等の不具合の発生を防止又は抑制することができる。
マット部3は、図4(a),(b)に示すように、平板上の複数のマット片3a〜3qがマトリックス状に配置されてなり、各マット片3a〜3qの厚さを略均一にすることで、各マット片3a〜3qの配列により構成される面によって床面と略水平な寝台面(図4(d)において点線で示す寝台面S)が構成されている。なお、図4(b)において、人間の身長方向が矢印Aの方向に対応し、この矢印Aと直交する矢印Bの方向を幅方向という。
本実施形態におけるマット部3は、第1〜第4マット片群31〜34が矢印Aの方向に複数並んで構成されている。第1マット片群31は、仰臥姿勢にある人間の主に頭部及び背中に接触するマット片3a〜3dからなり、第2マット片群32は、腰部に接触するマット片3e〜3hからなり、第3マット片群33は、臀部に接触するマット片3i〜3lからなり、第4マット片群34は、足に接触するマット片3m〜3qからなり、各マット片群31〜34におけるマット片3a〜3qは、接触する身体の部位の大きさに応じてその面積(大きさ)が設定されている。このように、マット部3を、接触する身体の部位ごとにマット片3a〜3qを備えた構成(マット部3を分割した構成)とすることにより、人間の身体に対して局部的に荷重(マット部3からの反発力)を作用させることなく身体の各部位をその形状に応じて適切な圧力で支持することができ、より深い睡眠に誘導することができる。
マット部3は、各マット片3a〜3qにそれぞれ空気袋を内蔵してなるエアマットであり、後述のアクチュエータ5にチューブ等を介して接続されていて、該アクチュエータ5により空気の供給や抜出しが行われるように構成されている。
感圧シート4は、マット部3の上面に敷設され、受ける圧力に応じた信号(以下、圧力信号という)を制御装置6に出力するものである。なお、本実施形態においては、図5に示すように、感圧シート4は、頭肩部、腰部、臀部、大腿部及び下腿部に分けて圧力信号を制御装置6に出力する。図5において、黒色で示した部分が圧力の高い部分を示している。
アクチュエータ5は、各マット片3a〜3qに空気を供給するコンプレッサーである。本実施形態では、マット部3上の人間に無呼吸状態が発生していることを検出すると、気道の確保を行うべく、マット部3上の人間の身体を水平面に対して傾斜させたり、仰臥姿勢から側臥姿勢への変化を促したりするように構成されている。すなわち、アクチュエータ5は、気道の確保を行うために、図4(c)に示すように、マット部3において幅方向(矢印B方向)一側部に位置するマット片から他側部に位置するマット片に向かって段階的に厚みが増すように各マット部3への空気供給量を変えて追加的に空気の供給を行う。なお、図4(c)においては、追加的に供給する空気の量について、マット片3a,3e,3i,3mが最も多く、次いでマット片3b,3f,3j,3nが多く、次いでマット片3c,3g,3k,3pが多く、マット片3d,3h,3l,3qには空気を追加的に供給していない状態を示している(R1>R2>R3>R4)。これにより、図4(d)の実線で示すように、各マット片3a〜3qの上面により構成される寝台面Sが傾斜する。
制御装置6は、圧力検出機構61と、無線通信部62と、制御部63とを備える。
圧力検出機構61は、感圧シート4と通信可能に所定のケーブルで接続されており、感圧シート4から出力される圧力信号を受信し、該圧力信号からマット部3のマット面全体の圧力の分布情報(以下、圧力分布情報という)を生成するものである。
無線通信部62は、電波等を用い、検出部2に搭載された無線通信部22との間で、検出部2の加速度センサ21から出力された加速度検出信号の無線通信を行うものである。
制御部63は、例えば制御プログラムを記憶するROMや一時的にデータを記憶するRAM等からなる記憶部67が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、図1に示す制御装置6内の各部材の駆動を関連付けて制御するものである。制御部63は、圧力検出機構61から出力される圧力分布情報と無線通信部62により受信された加速度検出信号とに基づいてアクチュエータ5の動作の制御を行うように構成されており、機能的に、姿勢判断部64と、無呼吸発生有無判断部65と、アクチュエータ制御部66と、記憶部67とを備える。なお、制御部63は、プログラムに基づいてマイクロコンピュータが動作することにより、図1に示す姿勢判断部64等の各要素の機能が実現する。上記プログラムは、ROM、CD−ROM等の記録媒体を通じて供給することも、通信回線等の伝送媒体を通じて供給することも可能である。
姿勢判断部64は、圧力検出機構61から出力される圧力分布情報に基づき、マット部3上の人間の姿勢(仰臥姿勢か側臥姿勢か)を検出するものである。例えば、図6(a)に示すように、マット部3の幅方向両側部にそれぞれ略同一の圧力が作用しており、且つ幅方向中央部に作用する圧力が前記両側部に作用する圧力より小さい場合には、マット部3上の人間は仰臥姿勢にあると判断し、図6(b)に示すように、マット部3の幅方向一側部にのみ圧力が作用している場合には、マット部3上の人間は側臥姿勢にあるものと判断する。
無呼吸発生有無判断部65は、無線通信部62を介して受け取った加速度検出信号と記憶部67に予め記憶されている後述の呼吸動作情報とに基づき、マット部3上の人間が呼吸状態であるか無呼吸状態であるかを判断するものである。すなわち、無線通信部62を介して受け取った加速度検出信号が、図3(a)に示すように一定の変化をする場合には、マット部3上の人間は呼吸状態であると判断し、前記加速度検出信号が、図3(b)に示すような変化をする場合には、マット部3上の人間は無呼吸状態であると判断する。
アクチュエータ制御部66は、前記アクチュエータ5の動作を制御するものである。アクチュエータ制御部66は、無呼吸発生有無判断部65により無呼吸状態が発生したものと判断されると、アクチュエータ5にマット部3への空気の供給動作を開始させ、その後、姿勢判断部64により側臥姿勢になったものと判断すると、アクチュエータ5に空気の供給動作を停止させる。
記憶部67は、図3に示すように、一般的な呼吸時及び無呼吸時における胸部又は腹部の動きについての呼吸動作情報(加速度情報)を予め記憶するものである。一般的な呼吸時及び無呼吸時における胸部又は腹部の動きについての呼吸動作情報は、例えば、呼吸時及び無呼吸時における胸部又は腹部の動きについての統計を取り、その統計から導出される。
図7は、睡眠時無呼吸症候群防止装置1における各装置等の動作を示すフローチャートである。なお、図7におけるステップ♯13〜♯15については後述の変形形態で説明する。
図7に示すように、制御装置6と検出部2の各電源がオンされると(ステップ♯1でYES,♯2でYES)、制御装置6における制御部63(アクチュエータ制御部66)は、アクチュエータ5の電源をオンする信号を該アクチュエータ5に送信し(ステップ♯3)、アクチュエータ5はこの信号を受けて電源がオンされる(ステップ♯4)。また、検出部2は、加速度センサ21を用いて加速度を検出し、制御装置6への加速度検出信号の送信動作を開始する(ステップ♯5)。
制御装置6において、無呼吸発生有無判断部65は、検出部2から送信される加速度検出信号の受信を開始し(ステップ♯6)、この加速度検出信号に基づき、無呼吸状態が発生しているか否かを判断する(ステップ♯7)。無呼吸発生有無判断部65は、無呼吸状態が発生していないと判断した場合(ステップ♯7でNO)には、加速度検出信号の受信状態を保持し、無呼吸状態が発生したものと判断した場合(ステップ♯7でYES)には、アクチュエータ制御部66は、アクチュエータ5に空気の供給動作の開始を指示する信号を該アクチュエータ5に出力する(ステップ♯8)。
アクチュエータ5は、この信号を受けてマット部3への空気の供給動作を開始する(ステップ♯9)。ここでは、マット部3において幅方向一側部に位置するマット片から他側部に位置するマット片に向かって段階的に厚みが増すように各マット片3a〜3qへの空気供給量を変えて空気を供給することにより、睡眠中の人間の身体を床面に対して傾斜させたり、仰臥姿勢から側臥姿勢への変化を促したりする。
そして、制御装置6において、姿勢判断部64は、圧力検出機構61の出力信号に基づきマット部3上の人間が側臥姿勢となったか否かを判断する(ステップ♯10)。人間が側臥姿勢となっていないと判断した場合(ステップ♯10でNO)には、アクチュエータ制御部66は、アクチュエータ5に対し引き続き空気の供給動作を指示し、人間が側臥姿勢となったものと判断した場合(ステップ♯10でYES)には、アクチュエータ制御部66は、アクチュエータ5に対し空気の供給動作の停止を指示する旨の信号を出力する(ステップ♯11)。アクチュエータ5は、この信号を受けてマット部3への空気の供給動作を停止する(ステップ♯12)。なお、ここでは、マット部3上の人間が側臥姿勢となったか否かを判断して、側臥姿勢になったものと判断したときに空気の供給を停止するようにしたが、側臥姿勢に変化させるまでには至らなくても少なくとも身体を床面に対して傾斜させるべく、予め定められた供給量の空気を供給したときに該空気の供給を停止する構成でもよい。
そして、制御装置6は、当該制御装置6の電源がオフされるまでステップ♯6〜♯11までの処理を繰り返し行い(ステップ♯16でNO)、当該制御装置6の電源がオフされると(ステップ♯16でYES)、アクチュエータ制御部66は、アクチュエータ5の電源をオフする信号(オフ信号)を該アクチュエータ5に送信して(ステップ♯17)、処理を終了する。アクチュエータ5は、制御装置6から出力される前記オフ信号を受けて電源がオフされる(ステップ♯18)。
また、検出部2は、電源がオフされるまでステップ♯5の処理を繰り返し実行し(ステップ♯19でNO)、電源がオフされると(ステップ♯19でYES)、処理を終了する。
このように、腹部や胸部における所定の方向の動きを加速度の変化として直接検出し、その加速度の変化に基づいて無呼吸状態の発生の有無を判断するようにしたので、閉塞型無呼吸症候群の発生を確実に検出することができる。そして、無呼吸状態が発生しているものと判断すると、寝台面Sを傾斜させてマット部3上の人間の身体を水平面に対して傾斜させたり、仰臥姿勢から側臥姿勢への変化を促したりするようにしたので、気道を確保して無呼吸状態を解消することができる。
また、複数のマット片3a〜3qで構成されるマット部3により寝台面Sを構成し、マット部3において幅方向(矢印B方向)一側部に位置するマット片から他側部に位置するマット片に向かって段階的に厚みが増すように各マット部3への空気供給量を変えて空気を供給するようにしたので、比較的簡単な構成で気道の確保を実現することができる。
また、検出部2の装着部位を身体の胸部や腹部としたので、鼻孔近傍に装着する場合に比して不快な装着感の発生を防止又は抑制することができる。
さらに、検出部2と制御装置6との間で行う通信形態を無線通信とすることにより、有線で通信を行う形態に比して、配線の存在により寝返りをうつ動作が煩わしくなり、睡眠の障害となる等の不具合の発生を防止または抑制することができる。
なお、本発明は、前記実施形態に加えて、あるいは実施形態に代えて次の形態(1)〜(15)も採用可能である。
(1)前記実施形態では、無呼吸状態が発生したものと判断した場合に仰臥姿勢から側臥姿勢への変化させる実施形態であるが、無呼吸状態が発生したものと判断した場合に、仰臥姿勢の人間に酸素、より好ましくは、治療目的の高濃度酸素を供給するように構成してもよい。例えば、図1に破線で示すように、酸素を噴出す噴出部101と、噴出部101を上下左右方向に一定範囲内で自在に回転可能に噴出部101に接続される噴出し方向を変更する方向変更部102と、方向変更部102に係合され噴出部101と方向変更部102とを支持する支持体103と、高濃度酸素を蓄積する酸素ボンベ104と、酸素ボンベ104から噴出部101へ酸素を導く導管105と、導管105に備えられ導管105内の酸素流量を調整する流量弁106とを備える酸素供給部100をさらに備える。酸素供給部100は、噴出部101から供給される酸素が口や鼻に届くように、噴出部101が頭部の上方に位置するように配置される。そして、制御部63は、上述のアクチュエータ制御部66に代えて、流量弁106の開度を制御することによって酸素流量を制御する酸素流量制御部68を備える。また、ステップ#7で無呼吸発生有無判断部65が無呼吸状態の発生を検知した場合に、ステップ#8において、アクチュエータ制御部66がアクチュエータ5に空気の供給動作の開始を指示する信号を該アクチュエータ5に出力する代わりに、酸素流量制御部68は、酸素供給部100の流量弁106に所定流量で高濃度酸素の供給動作の開始を指示する信号を流量弁106に出力する。
このように構成することによって無呼吸状態になると仰臥姿勢の人間に高濃度酸素が供給され、鼻や口の近傍の酸素濃度が上昇され、1回あたりの呼吸における酸素量を増大させることができる。このため、低酸素状態を緩和することができる。
あるいは、無呼吸状態が発生したものと判断した場合に、仰臥姿勢から側臥姿勢への変化させると共に側臥姿勢の人間に酸素、より好ましくは、治療目的の高濃度酸素を供給するように構成してもよい。例えば、図1に破線で示した上述の噴出部101、方向変更部102、支持体103、酸素ボンベ104、導管105及び流量弁106とを備える酸素供給部100をさらに備え、そして、制御部63は、上述の姿勢制御部64、無呼吸発生有無判断部65、アクチュエータ制御部66及び記憶部67に加えて、流量弁106の開度を制御することによって酸素流量を制御する酸素流量制御部68をさらに備える。また、ステップ#7で無呼吸発生有無判断部65が無呼吸状態の発生を検知した場合に、ステップ#8において、アクチュエータ制御部66がアクチュエータ5に空気の供給動作の開始を指示する信号を該アクチュエータ5に出力するだけでなく、酸素流量制御部68は、酸素供給部100の流量弁106に所定流量で高濃度酸素の供給動作の開始を指示する信号を流量弁106に出力する。
このように構成することによって、無呼吸状態になると、上述の気道を確保して無呼吸状態を解消することができるだけでなく、側臥姿勢の人間に高濃度酸素が供給され、鼻や口の近傍の酸素濃度が上昇され、1回あたりの呼吸における酸素量を増大させることができる。このため、低酸素状態を緩和することができる。
なお、側臥姿勢を予測してその側臥姿勢に応じて予め方向変更部102によって噴出部101における酸素の噴出し方向を調整しておいてもよく、あるいは、方向変更部102にモータ等のアクチュエータを備えさせ、姿勢判断部64がその判断した側臥姿勢に合わせて方向変更部102を調整することによって噴出部101における酸素の噴出し方向を調整し、側臥姿勢の人間に高濃度酸素が供給されるように構成してもよい。
(2)前記実施形態では、無呼吸状態が発生したものと判断した場合に仰臥姿勢から側臥姿勢への変化させる実施形態であるが、低呼吸状態が発生したものと判断した場合に仰臥姿勢から側臥姿勢への変化させるように構成してもよい。この場合において、記憶部67は、一般的な呼吸時及び低呼吸時における胸部又は腹部の動きについての呼吸動作情報(加速度情報)を予め記憶する。一般的な呼吸時及び低呼吸時における胸部又は腹部の動きについての呼吸動作情報は、例えば、呼吸時及び低呼吸時における胸部又は腹部の動きについての統計を取り、その統計から導出される。無呼吸発生有無判断部65は、無線通信部62を介して受け取った加速度検出信号と記憶部67に予め記憶されているこの呼吸動作情報とに基づき、マット部3上の人間が呼吸状態であるか低呼吸状態であるかを判断する。そして、ステップ#7において、この加速度検出信号に基づき、低呼吸状態が発生しているか否かを判断する。ステップ#8において、無呼吸発生有無判断部65は、低呼吸状態が発生していないと判断した場合(ステップ♯7でNO)には、加速度検出信号の受信状態を保持し、低呼吸状態が発生したものと判断した場合(ステップ♯7でYES)には、アクチュエータ制御部66は、アクチュエータ5に空気の供給動作の開始を指示する信号を該アクチュエータ5に出力する。
このように構成することによって、低呼吸状態が発生しているものと判断すると、寝台面Sを傾斜させてマット部3上の人間の身体を水平面に対して傾斜させたり、仰臥姿勢から側臥姿勢への変化を促したりするようにするので、気道を確保して低呼吸状態を解消することができる。
あるいは、低呼吸状態又は無呼吸状態が発生したものと判断した場合に仰臥姿勢から側臥姿勢への変化させるように構成してもよい。この場合において、記憶部67は、一般的な呼吸時、低呼吸時及び無呼吸時における胸部又は腹部の動きについての呼吸動作情報(加速度情報)を予め記憶する。無呼吸発生有無判断部65は、無線通信部62を介して受け取った加速度検出信号と記憶部67に予め記憶されているこの呼吸動作情報とに基づき、マット部3上の人間が呼吸状態であるか低呼吸状態又は無呼吸状態であるかを判断する。そして、ステップ#7において、この加速度検出信号に基づき、低呼吸状態又は無呼吸状態が発生しているか否かを判断する。ステップ#8において、無呼吸発生有無判断部65は、低呼吸状態及び無呼吸状態が発生していないと判断した場合(ステップ♯7でNO)には、加速度検出信号の受信状態を保持し、少なくとも低呼吸状態又は無呼吸状態が発生したものと判断した場合(ステップ♯7でYES)には、アクチュエータ制御部66は、アクチュエータ5に空気の供給動作の開始を指示する信号を該アクチュエータ5に出力する。
このように構成することによって、少なくとも低呼吸状態又は無呼吸状態が発生しているものと判断すると、寝台面Sを傾斜させてマット部3上の人間の身体を水平面に対して傾斜させたり、仰臥姿勢から側臥姿勢への変化を促したりするようにするので、気道を確保して低呼吸状態や無呼吸状態を解消することができる。
さらに、上述の図1に破線で示す酸素供給部100や酸素流量制御部68を備えることによって、これら低呼吸状態が発生したものと判断した場合に仰臥姿勢から側臥姿勢への変化させるようにした構成、及び、低呼吸状態又は無呼吸状態が発生したものと判断した場合に仰臥姿勢から側臥姿勢への変化させるようにした構成に加えて、側臥姿勢の人間に酸素、より好ましくは、高濃度酸素を供給するように構成してもよい。
(3)前記実施形態では、各マット片3a〜3qに供給する供給物を空気とするとともに、アクチュエータ5として空気を供給するコンプレッサーを採用したが、これに限られず、各マット片に流体(例えば水等)を供給するようにし、アクチュエータ5として、ポンプを採用するようにしてもよい。
(4)前記実施形態では、気道の確保を行う場合に、各マット片3a〜3qに空気を供給することで寝台面Sを傾斜させるようにしたが、これに限られず、各マット片3a〜3qを比較的厚い所定の厚みに設定して床面と水平な寝台面Sを形成しておき、気道の確保を行う際に、各マット片3a〜3qから適宜必要な量だけそれぞれ空気を抜くことにより寝台面Sを傾斜させるようにしてもよい。
(5)マット部3の構成は、実施形態のものに限らず、例えば図8(a),(b)に示すように、一方向(矢印A方向)に長い複数のマット片(図8(a)においては2つのマット片(a-1),(a-2)、図8(b)においては4つのマット片(b-1),(b-2),(b-3),(b-4))を前記一方向と垂直な方向(矢印B方向)に並列して構成してもよいし、図8(c)に示すように、同一の大きさのマット片(c-1),(c-2),(c-3),(c-4)をマトリックス状に配列して構成してもよい。
気道の確保を行うとき、図8(a)に示す構成の場合には、いずれか一方のマット片に空気等を供給して他方のマット片に比して厚みを大きくするようにすればよい。図8(b)に示す構成の場合には、矢印B方向における一方向に向かうにしたがって空気等の供給量を増やすようにすればよい。例えば、マット片(b -1)に最も多く空気を供給し、次いでマット片(b -2)に多く空気を供給し、次いでマット片(b -3)に多く空気を供給し、マット片(b-4)には空気を供給しないようにすればよい。
また、図8(d)に示すように、矢印B方向に配列された略同一の大きさを有するマット片(d-1),(d-3)と,該マット片(d-1),(d-3)に比して一方向(矢印A方向)に長く、矢印B方向に配列された略同一の大きさを有する(d-2),(d4)とを矢印A方向に配列したマット部を構成してもよい。この場合、気道の確保を行うときには、矢印B方向の一側部に位置するマット片(例えばマット片(d-1),(d-2))に空気等を供給して他方のマット片(例えばマット片(d-3),(d-4))に比して厚みを大きくするようにすればよい。
さらに、図8(e)に示すように、矢印A方向に配列された略同一の大きさを有するマット片(e-1),(e-2)と,該マット片(e-1),(e-2)に比して一方向(矢印A方向)に長いマット片(e-3)とを矢印A方向に配列したマット部を構成してもよい。
この場合、実施形態のように睡眠中の人間の身体を全体的に姿勢変化させて気道の確保を行う代わりに、一部位(主に頭部)の姿勢変化を行わせることにより気道の確保を行うことができる。
すなわち、マット片(e-1),(e-2)で頭部を支持するとともに、無呼吸状態を検出すると、マット片(e-2)に空気を追加的に供給して他のマット片(e-1),(e-3)より厚くすることにより、頭部の位置において頸部から頭頂部に向かって段階的に下方に傾斜する面を構成し、これにより仰臥姿勢にある人間の頭頂部をその頸部近傍の後頭部に対して相対的に下方に下げ、仰臥姿勢において顎を上方に押し上げるようにして、気道の確保を行うようにしてもよい。
また、この形態に代えて、マット片(e-1),(e-2)を1枚の板状部材で構成するとともに、矢印Bの方向に沿う軸を中心としてその板状部材を回転可能に構成し、無呼吸状態を検出すると、その板状部材が前記軸を中心として回転し、頭部の位置において頸部から頭頂部に向かって連続的に下方に傾斜する面を構成することにより気道の確保を行うようにしてもよい。
さらに、矢印A方向に配列された複数の空気袋を備えた枕を構成し、無呼吸状態が検出され頸部側の空気袋に空気が供給されると、頭部の位置において頸部から頭頂部に向かって下方に傾斜する面を形成する枕を構成してもよい。
(6)前記実施形態では、加速度センサ21を胸部や腹部に装着するようにしたが、これに限らず、咽頭部に装着するようにしてもよい。また、加速度センサ21に代えて、角速度を検出するジャイロセンサも採用可能である。要は、胸部や腹部等の動きに応じた電気信号を出力するセンサであればどのようなセンサでもよい。
(7)無呼吸状態の人間に音や圧力等の刺激を付与することで、呼吸動作を開始することが知られている。そこで、前記実施形態のように、マット部3上の人間の身体を水平面に対して傾斜させたり、仰臥姿勢から側臥姿勢への変化を促したりする形態に代えて、もしくはそれに加えて、無呼吸状態を検出すると、無呼吸状態の人間に対して、例えばスピーカから適度な音量の音を出力したり、所定の打撃機構により軽度の打撃を加えたりするようにしてもよい。
また、この他に、実施形態におけるマット部3において、例えば面積の小さいマット片に対して空気の供給動作/吸引動作を比較的短い時間内で複数回反復して行うことで間欠的に圧力刺激を睡眠中の人間に付与するようにしてもよい。
(8)前記実施形態では、感圧シート4を用いてマット部3上の人間の姿勢を検出するようにしたが、これに限られず、例えば前述と同様の構成を有する加速度センサ21を複数備え、各加速度センサ21が異なる方向の加速度を検出するように人間に装着するようにすると、この各加速度センサ21の出力信号に基づいてマット部3上の人間の姿勢を検出することが可能となる。
(9)前記実施形態では、1方向(前記所定の方向)の加速度を検出するようにしたが、これに限られず、その1方向を1の軸とする3次元座標系を設定した場合に、その他の2の軸の各方向のうち少なくとも一方向において作用する加速度も検出可能な検出部を構成し、該検出部により人間の身体の動きを互いに直交する2又は3の方向における加速度の変化として検出するようにすることで、無呼吸状態の発生の有無をより確実に検出することができる。また、このような検出部を複数備え、各検出部を身体の異なる位置にそれぞれ装着して加速度の検出を行うことで、無呼吸状態の発生の有無を一層確実に検出することができる。また、1方向の加速度を検出する検出部3を複数備え、互いに異なる方向の加速度が検出されるように各検出部3を人間の身体に装着して身体の動きを複数の方向に分けて検出するようにすることでも、無呼吸状態の発生の有無をより確実に検出することができる。
(10)呼吸動作の有無を検出するものとして、前記実施形態の検出部2の他に、例えば圧電素子を内蔵する輪状の部材を構成し、この部材を胸部や腹部に巻いて装着したときに、胸部等の拡縮に伴う圧電素子の伸縮により該圧電素子から出力される電気信号に基づいて、呼吸動作の有無を検出するようにしてもよい。
(11)検出部2と制御装置6との間で無線通信を行うようにしたが、これに限られず、制御装置6とアクチュエータ5との間で無線通信を行うようにしてもよいし、制御装置6と検出部2とアクチュエータ5との間で無線通信を行うようにするとさらに好ましい。なお、配線の存在により睡眠の障害となる等を防止するために無線通信形態を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく有線通信形態でもよい。
(12)前記実施形態では、検出した加速度検出信号と、図3(a),(b)に示す予め設定された呼吸状態及び無呼吸状態の波形との一致性とから無呼吸状態の発生の有無を検出するようにしたが、これに限られず、呼吸状態及び無呼吸状態の加速度の大きさが異なることから、加速度についての閾値を予め設定し、検出した加速度と前記閾値との大小に応じて、すなわち検出加速度が前記閾値より大きい場合は呼吸状態であると判断し、検出加速度が前記閾値より小さい場合は無呼吸状態であると判断するようにしてもよい。
(13)前記実施形態では、呼吸時及び無呼吸時における胸部等の動きについての呼吸動作情報を予め記憶し、検出した加速度が、呼吸時の呼吸動作情報に一致又は近似する場合(図3(a))には人間は呼吸状態にあると判断し、前記加速度検出信号が、無呼吸時の呼吸動作情報に一致又は近似する場合(図3(b))には人間は無呼吸状態にあると判断するようにしたが、これに限られず、呼吸時の呼吸動作情報及び無呼吸時の呼吸動作情報のうちいずれか一方のみを記憶しておき、検出した加速度が、記憶している呼吸動作情報に一致または所定の誤差範囲内にあるとき、人間はその呼吸動作情報に対応する状態(呼吸状態または無呼吸状態)にあると判断し、記憶している呼吸動作情報から所定の誤差範囲外にあるとき、人間はその呼吸動作情報に対応する状態でないと判断するようにしてもよい。
(14)前記実施形態では、無呼吸状態の発生の有無を判断すべく検出した加速度と比較する対象は、呼吸時及び無呼吸時における胸部等の動きについての統計から導出した一般的な呼吸時及び無呼吸時における胸部等の動きについての呼吸動作情報としたが、これに限られず、マット部3上で睡眠をとる人間の呼吸時及び無呼吸時のうち少なくとも一方における胸部等の動きについての呼吸動作情報を予め測定して導出しておき、その呼吸動作情報と検出した加速度とを比較するようにすると、各個人に応じて無呼吸状態の発生の有無をより正確に判断することが可能となる。
(15)傾斜させた寝台面Sにより寝返りがうてない等、睡眠をできるだけ妨げないようにすべく、前記空気の供給動作が停止してから所定時間経過後に、上記のように空気を供給したマット片からその供給した分だけ空気を抜き出して寝台面Sを水平に戻すようにしてもよい。なお、前記所定時間は、マット部3上の人間を側臥姿勢に安定させるために必要と考えられる時間である。この場合、図7に示すフローチャートにおいて、ステップ♯12の処理後、「アクチュエータ5に対し空気の供給停止を指示してから所定時間経過すると(ステップ♯13でYES)、制御装置6の制御部63(アクチュエータ制御部66)は、アクチュエータ5に対し空気の抜き出し動作を指示する旨の信号を出力し(ステップ♯14)、アクチュエータ5は、この信号を受けてマット部3からの空気の抜き出し動作を行い、マット部3の寝台面が水平状態に戻される(ステップ♯15)」処理を行うようにすればよい。
睡眠時無呼吸症候群防止装置の構成を示す図である。 検出部の構成を示すブロック図である。 (a)は、正常な睡眠時における加速度センサの出力を示し、(b)は、異常な睡眠時における加速度センサの出力を示す図である。 マット部の構成を示す図である。 人間からマット部に作用する圧力の分布を示す図である。 (a)は、仰臥姿勢における圧力の分布を示し、(b)は、側臥姿勢における圧力の分布を示す図である。 睡眠時無呼吸症候群防止装置における各装置等の動作を示すフローチャートである。 マット部の構成の変形形態を示す図である。
符号の説明
1 睡眠時無呼吸症候群防止装置
2 検出部
21 加速度センサ
22 無線通信部
3 マット部
3a〜3q マット片
4 感圧シート
5 アクチュエータ
6 制御装置
61 圧力検出機構
62 無線通信部
63 制御部
64 姿勢判断部
65 無呼吸発生有無判断部
66 アクチュエータ制御部
67 記憶部
68 酸素流量制御部
100 酸素供給部

Claims (10)

  1. 呼吸動作に起因する身体の動きを検出する検出手段と、
    人間の姿勢を変更させるための変更手段と、
    無呼吸時及び/又は低呼吸時における前記身体の動きに係る情報を無呼吸時情報として記憶する記憶部と、
    前記検出手段により検出された身体の動きと前記無呼吸時情報とを比較することにより無呼吸状態及び/又は低呼吸状態の発生の有無を判断し、無呼吸状態及び/又は低呼吸状態であると判断したとき、前記姿勢が所定の姿勢に変更されるように前記変更手段を制御する制御手段と
    を備えることを特徴する睡眠時無呼吸症候群防止装置。
  2. 呼吸動作に起因する身体の動きを検出する検出手段と、
    無呼吸時及び/又は低呼吸時における前記身体の動きに係る情報を無呼吸時情報として記憶する記憶部と、
    酸素を供給する酸素供給手段と、
    前記検出手段により検出された身体の動きと前記無呼吸時情報とを比較することにより無呼吸状態及び/又は低呼吸状態の発生の有無を判断し、無呼吸状態及び/又は低呼吸状態であると判断したとき、所定量の酸素を供給するように前記酸素供給手段を制御する制御手段と
    を備えることを特徴する睡眠時無呼吸症候群防止装置。
  3. 酸素を供給する酸素供給手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記検出手段により検出された身体の動きと前記無呼吸時情報とを比較することにより無呼吸状態及び/又は低呼吸状態の発生の有無を判断し、無呼吸状態及び/又は低呼吸状態であると判断したとき、前記姿勢が所定の姿勢に変更されるように前記変更手段を制御すると共に所定量の酸素を供給するように前記酸素供給手段を制御すること
    を特徴とする請求項1に記載の睡眠時無呼吸症候群防止装置。
  4. 前記検出手段は、前記身体の動きを加速度の変化として検出する加速度センサを備えて構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の睡眠時無呼吸症候群防止装置。
  5. 前記検出手段は、身体の腹部、胸部及び咽頭部のうち少なくとも1の部位の動きを検出するものであることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の睡眠時無呼吸症候群防止装置。
  6. 前記変更手段は、寝台面を構成して該寝台面で人間の身体を支持する支持手段と、前記寝台面上における人間の姿勢を変更させるべく、脊椎に沿う方向を軸として身体の頭部又は体躯の姿勢を回転させるように、前記寝台面を傾斜する面に変化させる第1傾斜角変更手段とを備えて構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れかに記載の睡眠時無呼吸症候群防止装置。
  7. 前記変更手段は、寝台面を構成して該寝台面で人間の身体を支持する支持手段と、前記寝台面上における人間の姿勢を変更させるべく、仰臥姿勢にある人間の頭頂部をその頸部近傍の後頭部に対して相対的に下方に下げるように、前記寝台面のうち一部の面を脊椎に沿う方向に傾斜する面に変化させる第2傾斜角変更手段とを備えて構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の睡眠時無呼吸症候群防止装置。
  8. 前記変更手段は、前記身体の姿勢の変更を誘発する刺激を身体に与える刺激手段であることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の睡眠時無呼吸症候群防止装置。
  9. 前記刺激手段は、音及び圧力のうち少なくとも一方を身体に与えるものであることを特徴とする請求項8に記載の睡眠時無呼吸症候群防止装置。
  10. 前記検出手段及び変更手段のうち少なくとも1つは、前記制御手段との間で無線通信によりデータ交換を行うように構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れか1項に記載の睡眠時無呼吸症候群防止装置。
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