JP2005304941A - Sleep state detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、睡眠時におけるユーザの睡眠状態を検出し、当該ユーザの健康状態を所定の通報先に通報する睡眠状態検出装置に関する。 The present invention relates to a sleep state detection apparatus that detects a user's sleep state during sleep and reports the health state of the user to a predetermined report destination.
近年、睡眠中に呼吸が停止してしまう、所謂無呼吸症候群といった睡眠中に発生する病気の存在が着目されているが、これに伴い、ユーザの睡眠中の健康状態を把握するシステムが提案されている。しかしながら、このシステムとしては、例えば心電図を計測するための電極や呼吸を検知するためのセンサ等をユーザの身体に装着するものが多いので、ユーザに強いる負担が大きく、また、計測中(睡眠中)に装着されたセンサ等が外れてしまうという問題があった。これに対して、ユーザの睡眠中の健康状態を非接触で計測する試みもなされている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。
In recent years, attention has been paid to the presence of a disease that occurs during sleep such as so-called apnea syndrome, in which breathing stops during sleep. Along with this, a system for grasping the health state of a user during sleep has been proposed. ing. However, since many of these systems, for example, are equipped with electrodes for measuring an electrocardiogram, sensors for detecting respiration, etc. on the user's body, the burden on the user is heavy, and during measurement (during sleep) ) Has a problem that the sensor attached to it is detached. On the other hand, an attempt has been made to measure a user's health condition during sleep in a non-contact manner (see, for example,
具体的には、特許文献1には、ヒトを含む動物の生体情報を検出する医療用生体情報検出装置が開示されている。特に、この医療用生体情報検出装置は、被検体の生体情報に関する動画像情報を入力する手段と、所定のフレームレートで入力される動画像上の時系列情報について、更新される第1の時点での画像と、第1の時点に対して所定の関係で更新される第2の時点での画像とのそれぞれの対応する領域における第1次情報変化量を検出するための1次加工手段と、この第1次情報変化量を要素として新たに配列することによって任意の時系列情報である時系列信号化第1次情報変化量を生成し、必要に応じてこの時系列信号化第1次情報変化量とは異なる物理的意義を有する時系列信号化第2次情報変化量までを抽出するための2次加工手段と、必要に応じて高次な特徴量を抽出するための高次加工手段とを備え、さらに、加工後の情報や特徴量を出力する手段と、それらを内部制御する手段とを具備したものである。これにより、この医療用生体情報検出装置は、被検体への電極固定等の接触や束縛なしで、光学的遠隔観測によって生体情報を動画像として抽出することができるとしている。
Specifically,
また、特許文献2には、横になった状態の被監視生体を撮像して撮像画像の変化に基づいて無呼吸状態の発生を検出する無呼吸検出手段と、この無呼吸検出手段によって無呼吸状態が検出されたときには、警報の報知や被監視生体についての所定の情報を出力する報知出力手段とを有する生体監視装置が開示されている。特に、この生体監視装置において、無呼吸検出手段は、予め設定された時間を超える無呼吸が連続して所定回数発生したときには、無呼吸状態の発生と判定するものである。これにより、この生体監視装置においては、被監視生体が無呼吸状態に陥ったことを確実に検出することができ、当該被監視生体についての適切な監視を行うことができるとしている。
Further,
しかしながら、特許文献1及び特許文献2をはじめとする従来の技術は、無呼吸症候群等の睡眠時における異常状態の有無を調査することが可能な特定の検査機関にて専用的に用いられることを対象としている。従って、無呼吸症候群等の睡眠中に発生する病気は、自覚症状がない場合が多いので、日常の睡眠時に異常状態の有無を検出可能であることが望ましい。
However, the conventional techniques including
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、日常の睡眠状態を検出して異常状態の有無を確実に検出することができる睡眠状態検出装置を提供することを目的とする。 Then, this invention is proposed in view of the situation mentioned above, and it aims at providing the sleep state detection apparatus which can detect the presence or absence of an abnormal state reliably by detecting a daily sleep state. To do.
本発明に係る睡眠状態検出装置は、上述の課題を解決するために、ユーザが就寝の際に横たわるベッド本体の周囲音を検出するとともに、得られた音声信号に基づいていびきの発声を検出し、検出されたいびきが定常的であるか否かを推定する。そして、本発明に係る睡眠状態検出装置は、推定されたいびきの状態に基づいて、ユーザが無呼吸状態に陥ったか否かを推定し、推定された無呼吸状態が異常状態であるか否かを判断し、さらに、ユーザが異常状態であると判断された場合には、通報先に対して通報する。 In order to solve the above-described problem, the sleep state detection device according to the present invention detects the ambient sound of the bed body lying when the user goes to bed, and detects snoring based on the obtained audio signal. Estimate whether the snoring detected is stationary. Then, the sleep state detection device according to the present invention estimates whether or not the user has entered an apnea state based on the estimated snoring state, and whether or not the estimated apnea state is an abnormal state. In addition, if it is determined that the user is in an abnormal state, a report is sent to the report destination.
本発明に係る睡眠状態検出装置によれば、睡眠時に生じる無呼吸に起因する異常状態を病院等の特定の検査機関に出向くことなく確実に検出することができ、その旨を通報することによって早期対応が可能となる。 According to the sleep state detection device of the present invention, an abnormal state caused by apnea that occurs during sleep can be reliably detected without going to a specific laboratory such as a hospital, and early notification can be made by reporting that fact. Correspondence becomes possible.
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
本発明は、睡眠時におけるユーザの睡眠状態を検出し、当該ユーザの健康状態を第三者に通報する睡眠状態検出装置に適用される。 The present invention is applied to a sleep state detection device that detects a user's sleep state during sleep and reports the health state of the user to a third party.
この睡眠状態検出装置は、例えば図1に示すように、ユーザUSが就寝する寝室等に設置され、ベッド状の外観を呈して構成される。具体的には、睡眠状態検出装置は、ユーザUSが就寝の際に横たわるベッド本体1に、ユーザUSの睡眠中における各種情報を検出する各種センサが設けられて構成される。
For example, as shown in FIG. 1, this sleep state detection device is installed in a bedroom or the like where a user US sleeps and is configured to have a bed-like appearance. Specifically, the sleep state detection apparatus is configured by providing various sensors for detecting various types of information during sleep of the user US on the
このセンサとしては、ベッド本体1上にシート状に設けられた圧力マットセンサ2、ベッド本体1の側方に設けられた複数のマイク3及び複数の側方人体検知センサ4、ベッド本体1に対する天井等の上方に設けられた複数の上方人体検知センサ5及び単一のカメラ6を備える。ここで、側方人体検知センサ4は、ユーザUSの睡眠中における高さに設けられると共に、ユーザUSの睡眠中でない時の高さに設けられる。
As this sensor, a
これら各種センサの検出値を示すセンサ信号は、ベッド本体1に付設又は内蔵された信号処理モジュール7によって解析され、ユーザUSの睡眠状態が推定される。睡眠状態検出装置は、このユーザUSの睡眠状態の推定結果に基づいて、信号処理モジュール7に内蔵された通報モジュール8により、例えば病院や宅外の親近者といった所定の通報先RPに対して、ゲートウェイGW及びインターネット網等のネットワーク網NTを介して通報する。また、通報モジュール8は、宅内の通報先RPに対して通報する場合には、図示しない非IP(Internet Protocol)網を介して通報する。
Sensor signals indicating the detection values of these various sensors are analyzed by the signal processing module 7 attached to or incorporated in the bed
[睡眠状態検出装置の構成]
このような睡眠状態検出装置における各種センサ並びに信号処理モジュール7及び通報モジュール8は、図2に示すような回路構成からなる。具体的には、睡眠状態検出装置は、上述したセンサ群に対応するセンサ部10と、上述した信号処理モジュール7に相当する前処理部20、睡眠状態検出部30及び健康状態検出部40と、上述した通報モジュール8に相当する通報部50とを備える。
[Configuration of Sleep State Detection Device]
The various sensors and the signal processing module 7 and the notification module 8 in such a sleep state detection device have a circuit configuration as shown in FIG. Specifically, the sleep state detection device includes a
センサ部10は、上述した圧力マットセンサ2、マイク3、側方人体検知センサ4、上方人体検知センサ5及びカメラ6を有する。
The
マイク3は、例えばコンデンサマイク等から構成され、ユーザUSが発声するいびき音等を常時検出する。このマイク3によって検出された音声信号は、前処理部20のA/D(Analog to Digital)変換部21に供給される。
The
カメラ6は、例えばCCD(Charge Coupled Device)カメラから構成され、ベッド本体1に横たわった状態におけるユーザUSの上半身又は全身を上方から常時撮像する。なお、カメラ6は、当該睡眠状態検出装置が設置される部屋が暗い場合等、可視光を用いた撮像が困難である場合には、赤外線を照射するライトを付設してもよい。このカメラ6によって撮像された映像信号は、センサ信号として前処理部20のA/D変換部22に供給される。
The
圧力マットセンサ2は、ベッド本体1の床面に敷設された空気圧型又は圧電型のセンサであり、横たわったユーザUSの微小な体動や振動を能動的に検出する。空気圧型の圧力マットセンサ2は、マット本体内に空気が封入されたものであり、例えば図3に示すように、ユーザUSの微小な体動や振動を空気圧の変化として捉え、この空気圧の変化を空気チューブ4aを介してマイク4bに伝達することにより、ユーザUSの微小な体動や振動を電気信号に変換する。また、圧力マットセンサ2は、圧電型である場合には、特に図示しないが、ユーザUSの微小な体動や振動に応じて生じるマット本体そのものの微小な形状変化をそのまま電気信号に変換する。
The
圧力マットセンサ2は、空気圧型及び圧電型のいずれの場合にも、ユーザUSの微小な体動や振動を検出するので、睡眠中におけるユーザUSの呼吸、心拍、体動等を電気的な生体信号として取得することが可能である。この圧力マットセンサ2によって検出された生体信号は、センサ信号として前処理部20のA/D変換部23に供給される。
Since the
側方人体検知センサ4及び上方人体検知センサ5は、焦電型のセンサであり、ベッド本体1に横たわったユーザUSの大きな体動を受動的に検出する。側方人体検知センサ4は、ベッド本体1のベット面に対する高さ方向におけるユーザUSの体動を検出し、上方人体検知センサ5は、ベット面に対する横方向におけるユーザUSの体動を検出する。これにより、側方人体検知センサ4及び上方人体検知センサ5では、ユーザUSが横たわった状態における体動及びユーザUSが起きあがった状態における体動を検出する。
The side human
側方人体検知センサ4及び上方人体検知センサ5は、その検出範囲内で所定の指向性を有しているので、その指向方向をベッド本体1の後方又は上方からユーザUSが横たわっている方向になるように設定することにより、睡眠中におけるユーザUSの寝返りや起床を検出する。例えば、睡眠状態検出装置は、図1に示したように、側方人体検知センサ4を、ベッド本体1に横たわった状態におけるユーザUSを検出する高さに設けると共に、頭部を持ち上げて起床した状態におけるユーザUSを検出する高さに設けるといったように、ベッド本体1の床面からの高さ方向を3段階に変化させて配置した場合、当該側方人体検知センサ4の指向方向を水平方向に設定することにより、頭部を持ち上げて起床した状態におけるユーザUSを検出する2段目の側方人体検知センサ4に基づいて、ユーザUSが一時的に起床した旨を検出し、起床回数を計数することができる。
Since the lateral human
このように、側方人体検知センサ4及び上方人体検知センサ5は、ユーザUSの寝相が悪く、圧力マットセンサ2によって情報を検出することができない状況であっても、精度よく起床の有無を検出することを可能とする。この側方人体検知センサ4及び上方人体検知センサ5によって検出されたセンサ信号は、前処理部20のA/D変換部24に供給される。
As described above, the side human
このようなセンサ部10を構成する各種センサは、いずれもユーザUSの身体に直接装着されるものではなく、そのまま生体情報を検出することができるので、睡眠中におけるユーザUSの寝返り等によって外れてしまうことがなく、また、ユーザに強いる負担も低減させることができる。
Each of the various sensors constituting the
前処理部20は、アナログ信号のセンサ信号をディジタル信号に変換する4つのA/D変換部21,22,23,24と、これらA/D変換部21,22,23,24によって変換されたディジタル信号に対して周波数分離処理を施すフィルタ部25とを有する。
The preprocessing
フィルタ部25は、A/D変換部21,22,23,24によって変換されたディジタル信号に対して周波数分離処理を施し、複数の周波数成分に分離する。ここで、フィルタ部25は、各センサ信号に応じて、予め設定された異なる周波数分離処理を行う。
The
具体的には、フィルタ部25は、圧力マットセンサ2によって検出された生体信号に基づくディジタル生体信号から0.2Hz付近の低周波成分を分離し、これを呼吸信号として抽出する。また、フィルタ部25は、圧力マットセンサ2によって検出された生体信号に基づくディジタル生体信号から1Hz付近の高周波成分を分離し、これを心拍信号として抽出する。
Specifically, the
睡眠状態検出装置は、例えば呼吸信号と心拍信号とについての所定時間内の周期及び振幅の安定性に基づいて、ユーザUSが睡眠状態に移行したか否かを判断し、睡眠の深度を推定することができる。また、フィルタ部25は、詳細は後述するが、無呼吸の有無を検出するために、マイク3によって検出された音声信号に基づくディジタル音声信号からいびき音の主成分信号を抽出する。フィルタ部25は、このようにして周波数分離を施した複数のディジタル信号を睡眠状態検出部30に供給する。
The sleep state detection device determines whether or not the user US has shifted to the sleep state based on, for example, the period and amplitude stability within a predetermined time for the respiratory signal and the heartbeat signal, and estimates the sleep depth. be able to. Although details will be described later, the
このように、前処理部20は、センサ部10から供給された信号に基づいてユーザUSの睡眠状態を検出するために必要となる処理を施す。
As described above, the preprocessing
睡眠状態検出部30は、いびきの発声から睡眠状態を判断するためのいびき検出部31及びいびき状態推定部32、無呼吸状態を判断するための無呼吸状態推定部33と、心拍状態を判断するための心拍状態推定部34、起床回数を判断するための起床回数推定部35、体動状態を判断するための体動状態推定部36を有する。なお、このうち、いびき検出部31、いびき状態推定部32、及び無呼吸状態推定部33は、後に詳述するように、無呼吸症候群を検出するために設けられるものである。
The sleep
いびき検出部31は、前処理部20におけるフィルタ部25から供給されたディジタル信号のうち、マイク3によって検出された音声信号に基づくいびき音の主成分信号が所定以上のレベルである場合には、ユーザUSがいびきを発声していると判断する。いびき検出部31は、いびきの発声を検出した旨を示す信号をいびき状態推定部32に供給する。
The
いびき状態推定部32は、いびき検出部31によっていびきが検出されると、その発声しているいびきが定常的であるか否かを推定する。いびき状態推定部32は、詳細は後述するが、いびき音の主成分信号の時間変化の相関を求めることにより、いびきの定常性を推定することができる。いびき状態推定部32は、推定したいびきの状態を示す信号を無呼吸状態推定部33に供給する。
When snoring is detected by the
無呼吸状態推定部33は、いびき状態推定部32によって推定されたいびきの状態の時間変化に基づいて、ユーザUSが無呼吸状態に陥ったか否かを推定する。無呼吸状態推定部33は、詳細は後述するが、いびき状態推定部32によって求められたいびき音の主成分信号の相関に基づいて、無呼吸状態の有無を推定することができる。
The apnea state estimation unit 33 estimates whether or not the user US has entered an apnea state based on the temporal change of the snoring state estimated by the snoring
心拍状態推定部34は、前処理部20におけるフィルタ部25から供給されたディジタル信号のうち、圧力マットセンサ2によって検出された生体信号に基づく心拍信号に基づいて、心拍状態を推定する。このとき、心拍状態推定部34は、ユーザUSの正常時における心拍数や呼吸数等を記憶した睡眠状態記憶部37に記憶されている情報と、検出された心拍信号に基づく心拍数とを比較し、その差分に基づいて、ユーザUSの心拍状態を推定する。圧力マットセンサ2によって検出された生体信号に基づくディジタル信号から、前処理部20におけるフィルタ部25によって周波数分離された心拍信号は、通常であればその周期が略一定となる。そこで、心拍状態推定部34は、心拍信号の非定常状態や心停止状態を検出することにより、睡眠中における動悸や不整脈、心停止等の異常を適切に検出することができる。
The heartbeat
起床回数推定部35は、前処理部20のフィルタ部25から供給されたディジタル信号のうち、カメラ6によって撮像された映像信号、圧力マットセンサ2によって検出された生体信号、及び側方人体検知センサ4によって検出された生体信号に基づくディジタル生体信号に基づいて、ユーザUSが睡眠中に起床した回数(頻度)を推定し、いびき音のピーク周波数や音量と組み合わせることにより、睡眠の深度等を推定する。例えば、起床回数推定部35は、カメラ6の視野からユーザUSが消失したことを示す信号や、圧力マットセンサ2からの信号が途切れたことを示す信号、ユーザUSの就寝位置を検出する側方人体検知センサ4及び起床位置を検出する側方人体検知センサ4の信号に基づいて、一時的な起床があった旨を判断することができる。
Of the digital signals supplied from the
また、起床回数推定部35は、上方人体検知センサ5によって検出された信号に基づいて、起床回数を計数することもできる。このとき、起床回数推定部35は、入眠前と入眠後の起床を識別するために、カメラ6によって撮像された映像信号を用いてもよい。例えば、起床回数推定部35は、カメラ6によって撮像された映像全体の輝度が高い場合には、当該睡眠状態検出装置が設置された部屋が明るく入眠前であると判断する一方で、輝度が低い場合には、睡眠すべき時間帯であると判断することができる。
The wake-up
体動状態推定部36は、前処理部20のフィルタ部25から供給されたディジタル信号のうち、圧力マットセンサ2によって検出された生体信号、及び上方人体検知センサ5によって検出された生体信号に基づくディジタル生体信号に基づいて、ユーザUSの体動状態を推定する。具体的には、体動状態推定部36は、ディジタル生体信号の振幅変動の大きさ、及びその振幅変動が継続する時間の長さに基づいて、ユーザUSの体動状態を推定する。これにより、体動状態推定部36は、ユーザUSの寝返りの頻度等を検出することができる。
The body movement
このように、睡眠状態検出部30は、前処理部20から供給された信号に基づいて、ユーザUSの睡眠状態を検出する。
Thus, the sleep
健康状態検出部40は、ユーザUSの健康状態が異常レベルであると判断するための判断条件としてのスコアを設定する異常レベル判断設定部41と、ユーザUSの健康状態が異常レベルであるか否かを推定する異常レベル推定部42と、時間情報を計数するタイマー部43と、異常状態を判断する異常判断部44とを有する。
The health
異常レベル判断設定部41は、無呼吸状態に陥る時間や回数(頻度)、心拍の不安定さ、起床回数(頻度)、寝返りの回数(頻度)といった各種健康状態が、どの程度であれば異常であると判断するかを、ユーザUSによって予め任意にスコアとして設定される。例えば、異常レベル判断設定部41には、普段無呼吸状態に陥ることがないユーザUSである場合には、無呼吸設定スコアとして、「スコア0(なし)」が設定される。このとき、異常レベル判断設定部41は、例えばユーザUSのスイッチ操作による設定によってユーザUSごとの異常レベルが設定されることになる。この異常レベル判断設定部41に設定されたスコアは、異常判断部44によって読み出される。
The abnormal level
異常レベル推定部42は、睡眠状態検出部30によって検出された睡眠状態と、タイマー部43によって計数される時間情報とに基づいて、上述した各種健康状態について個別にスコア化し、ユーザUSの健康状態が異常レベルであるか否かを推定する。異常レベル推定部42は、求めたスコアを異常判断部44に供給する。
The abnormal
タイマー部43は、異常レベル推定部42によって健康状態が異常レベルであるか否かを推定する際に用いる時間情報を計数する。
The
異常判断部44は、異常レベル判断設定部41から読み出したスコアと、異常レベル推定部42から供給されたスコアとに基づいて、ユーザUSが異常状態であるか否かを判断する。例えば、異常判断部44は、普段無呼吸状態に陥ることがないとして、異常レベル判断設定部41に無呼吸設定スコアとして「スコア0」が設定されている場合に、異常レベル推定部42から供給された無呼吸スコアが少しでも値を有していた場合、すなわち、無呼吸状態が少しでも認められた場合には、異常状態であると判断する。また、異常判断部44は、睡眠状態検出部30における起床回数推定部35によって推定された起床回数を異常レベル推定部42によってスコア化した情報に基づいて、例えば頻繁にトイレに行くといったユーザUSの動作を判断し、異常状態であるか否かを判断する。
The
このように、健康状態検出部40は、睡眠状態検出部30によって検出された睡眠状態に基づいて、ユーザUSの健康状態(異常の程度)を判断する。
As described above, the health
通報部50は、通報先RPを設定する通報先設定部51と、通報先RPに対して通報すべき情報を設定する通報情報設定部52と、通報方式を選択する通報方式選択部53と、VOIP(Voice Over IP)通話を行う通報方式の1つとしてのVOIP通話部54と、メール転送を行う通報方式の1つとしてのメール転送部55と、ディジタル信号をアナログ信号に変換する通報方式の1つとしてのD/A(Digital to Analog)変換部56とを有する。
The
通報先設定部51は、通報したい通報先RPがユーザUSによって予め任意に登録される。例えば、通報先設定部51には、通報先RPの電話番号や電子メールアドレス等が登録される。なお、通報先RPとしては、1つのみならず、複数登録することができる。
In the report
通報情報設定部52は、通報先RPに対して通報すべき情報の種類がユーザUSによって予め任意に設定される。例えば、通報情報設定部52には、心拍に異常が生じた場合には心拍信号を送信するように設定される。また、通報情報設定部52には、マイク3によって検出されたいびき、圧力マットセンサ2によって検出された呼吸、カメラ6によって撮像された映像等のセンサ部10によって検出された各種生体信号に基づく情報を送信するといったように、複数の情報を送信するように設定することもできる。さらに、通報情報設定部52には、センサ部10によって検出された各種生体信号に基づく情報ではなく、異常状態である旨を示す所定のアラームやメッセージ等を設定することもできる。
In the report
通報方式選択部53は、通報先設定部51に設定された通報先RPに関する情報と通報情報設定部52に設定された通報すべき情報とに基づいて、適切な通報方式(VOIP、メール、アナログ回線等)を選択して決定する。例えば、通報方式選択部53は、通報先設定部51に複数の電子メールアドレスが設定されていると共に、通報情報設定部52によって心拍信号を送信する旨が設定されている場合に、心拍に異常が生じた場合には、通報方式としてメール転送部55を選択し、登録された複数の通報先のうち何れかの又は全ての電子メールアドレス宛てに心拍信号を送信するように制御する。
Based on the information on the report destination RP set in the report
VOIP通話部54は、通報方式の1つとして設けられるものであり、通報先RPとVOIP通話を行うものである。睡眠状態検出装置においては、このVOIP通話部54を設けることにより、通報先RPとの双方向通話を行うことが可能となり、健康状態を示す情報を当該通報先RPに対して送信するのみならず、ユーザUSの現況等をリアルタイムに通報することが可能となる。
The
メール転送部55は、通報方式の1つとして設けられるものであり、通報先RPに対して電子メールを転送するものである。睡眠状態検出装置においては、このメール転送部55を設けることにより、ユーザUSが口頭で通報することができない状況に陥った場合であっても、適切に通報することが可能となる。
The
D/A変換部56は、通報方式の1つとして設けられるものであり、マイク3によって検出されてディジタル化されたディジタル音声信号や、カメラ6によって撮像されてディジタル化されたディジタル映像信号をアナログの音声信号や映像信号に再変換する。このD/A変換部56を設けることにより、ユーザUSの現況を視覚的及び又は聴覚的な情報として通報することが可能となり、通報先RPが状況を的確に把握することを可能とする。
The D /
このように、通報部50は、健康状態検出部40における異常判断部44によってユーザUSが異常状態であると判断された場合には、所定の通報先RPに対して、適切な通報形態でその旨を通報する。
As described above, when the
[睡眠状態検出装置による無呼吸状態の検出動作]
このような睡眠状態検出装置においては、上述したように、ユーザUSが睡眠中に無呼吸状態に陥っているか否かを検出することができる。ここで、無呼吸症候群は、突然無呼吸状態に陥るのではなく、定常的ないびきを発声していた状態から非定常ないびきを発声した後に無呼吸状態に陥るという特性がある。したがって、無呼吸状態を自動的に検出するためには、いびきの検出と、いびきの状態の把握が重要となる。この無呼吸状態の検出方法について、図4(a)及び図4(b)を用いて説明する。
[Apnea state detection operation by sleep state detection device]
In such a sleep state detection device, as described above, it is possible to detect whether or not the user US is in an apnea state during sleep. Here, the apnea syndrome has a characteristic that it does not suddenly fall into an apneic state but falls into an apneic state after uttering a non-steady snoring from a state of making a steady snoring. Therefore, in order to automatically detect an apnea state, it is important to detect snoring and grasp the state of snoring. This apnea detection method will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b).
通常のいびきは、1kHz付近に固有のピーク周波数を有することが知られており、その周期も比較的一定である。そこで、睡眠状態検出装置においては、センサ部10におけるマイク3によって検出された音声信号に基づくディジタル音声信号から、前処理部20のフィルタ部25によっていびき音の主成分を抽出する。そして、いびき検出部31により、主成分信号が所定以上のレベルである場合には、ユーザUSがいびきを発声していると判断する。
Ordinary snoring is known to have a unique peak frequency around 1 kHz, and its period is relatively constant. Therefore, in the sleep state detection apparatus, the main component of the snoring sound is extracted by the
ここで、通常の睡眠時におけるいびきは、その周期が略一定であるので、その主成分信号は、例えば図4(a)中の時間領域Aに示すように、一定時間間隔で振幅のピークが出現する。これに対して、無呼吸症候群であるユーザUSの無呼吸状態は、いびき音の主成分信号が、図4(a)中の時間領域Bに示すように、無呼吸状態に陥る兆候として、その振幅が図4(a)中の時間領域Aにおける周期及び振幅と比較してランダムとなり、非定常且つ不安定となる。 Here, since the period of snoring during normal sleep is substantially constant, the principal component signal has an amplitude peak at a constant time interval as shown in, for example, time region A in FIG. Appear. On the other hand, the apnea state of the user US who has an apnea syndrome, the main component signal of the snoring sound, as shown in the time region B in FIG. The amplitude becomes random as compared with the period and amplitude in the time domain A in FIG. 4A, and becomes unsteady and unstable.
睡眠状態検出装置においては、この様子を定量化するために、いびき検出部31によっていびきが検出されると、いびき状態推定部32によってその発声しているいびきが定常的であるか否かを推定する。このとき、いびき状態推定部32は、いびき音の主成分信号の相関係数rをパラメータとして求める。
In the sleep state detection device, in order to quantify this situation, when snoring is detected by the
相関係数は、下記の式に示すように表現され、図4(b)に示すように0乃至1の値をとる。
いびき音の主成分信号が定常的である場合には、図4(b)中の時間領域Aに示すように、1.0付近の値をとり、非定常的である場合には、図4(b)中の時間領域Bに示すように、定常的である場合よりも低い値で推移する。そこで、いびき状態推定部32は、この相関係数rに所定の閾値THを設け、相関係数がこの閾値THを下回った場合には、無呼吸状態に陥る兆候であると推定する。
When the main component signal of the snoring sound is stationary, as shown in the time domain A in FIG. 4 (b), it takes a value near 1.0, and when it is unsteady, FIG. As shown in the time region B in (b), the value changes at a lower value than that in the stationary case. Therefore, the snoring
さらに、いびきが不安定である状態から無呼吸状態に変化すると、いびき音の主成分信号は、図4(a)中の時間領域Cに示すように、振幅が0となる。そこで、いびき状態推定部32によって無呼吸状態に陥る兆候が推定された後、いびき音の主成分信号の振幅が所定未満のレベルとなった場合には、無呼吸状態推定部33によってユーザUSが無呼吸状態に陥ったと推定する。
Further, when the snoring is changed from the unstable state to the apnea state, the main component signal of the snoring sound has an amplitude of 0 as shown in a time region C in FIG. Therefore, after the snoring
このように、ユーザUSが睡眠中に無呼吸状態に陥っているか否かを適切に検出することができる。なお、睡眠状態検出装置においては、マイク3によって検出された音声信号のみに基づいて、無呼吸状態の検出を行うのではなく、圧力マットセンサ2によって検出された生体信号に基づく呼吸信号等に基づいて、複合的に相関係数rを算出する数式を使用して、判断するようにしてもよい。
In this way, it is possible to appropriately detect whether or not the user US is in an apnea state during sleep. In the sleep state detection device, the apnea state is not detected based only on the audio signal detected by the
[実施形態の効果]
以上詳細に説明したように、睡眠状態検出装置によれば、ベッド本体1の周囲音をマイク3によって検出すると共に、得られた音声信号に基づいて、いびき検出部31によっていびきの発声を検出し、検出されたいびきが定常的であるか否かをいびき状態推定部32によって推定する。そして、推定されたいびきの状態に基づいて、ユーザUSが無呼吸状態に陥ったか否かを無呼吸状態推定部33によって推定し、推定された無呼吸状態の継続時間等が異常状態であるか否かを異常判断部44によって判断し、さらに、ユーザUSが異常状態であると判断した場合には、通報部50によって通報先RPに対して通報する。
[Effect of the embodiment]
As described above in detail, according to the sleep state detection device, the ambient sound of the bed
これにより、睡眠時に生じる無呼吸に起因する異常状態を病院等の特定の検査機関に出向くことなく確実に検出することができ、その旨を通報することによって早期対応が可能となる。 Thus, an abnormal state caused by apnea occurring during sleep can be reliably detected without going to a specific inspection organization such as a hospital, and an early response can be made by reporting that fact.
また、マイク3によって得られた信号を周波数分析することによっていびき固有の周波数、例えば1kHz前後を検出することによって、ユーザUSの睡眠の深度をいびき状態推定部32によって推定することができる。
Moreover, the snoring
さらに、ユーザUSの健康状態が異常レベルであると判断するための判断条件を、通報する条件として設定する異常レベル判断設定部41を備えるので、ユーザUSによって異常と判断する条件が異なる場合であっても、異常状態の通報を適切に行うことが可能となる。
Furthermore, since the abnormality level
さらにまた、通報先RPを設定する通報先設定部51と、通報先RPに対して通報すべき情報を設定する通報情報設定部52とを備えるので、ユーザUSの異常状態を適切な通報先RPに対して通報することができ、その際に、ユーザUSや通報先RPにとって必要な情報のみを通報することが可能となる。更には適切な通報方式を選択する通報方式選択部53を備えるので、通報先RPの通信環境や異常状態の内容等に応じた適切な通報を行うことが可能となる。
Furthermore, since the report
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。 The above-described embodiment is an example of the present invention. For this reason, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made depending on the design and the like as long as the technical idea according to the present invention is not deviated from this embodiment. Of course, it is possible to change.
1 ベッド本体
2 圧力マットセンサ
2a 空気チューブ
2b マイク
3 マイク
4 側方人体検知センサ
5 上方人体検知センサ
6 カメラ
7 信号処理モジュール
8 通報モジュール
10 センサ部
20 前処理部
21,22,23,24 A/D変換部
25 フィルタ部
30 睡眠状態検出部
31 いびき検出部
32 いびき状態推定部
33 無呼吸状態推定部
34 心拍状態推定部
35 起床回数推定部
36 体動状態推定部
37 睡眠状態記憶部
40 健康状態検出部
41 異常レベル判断設定部
42 異常レベル推定部
43 タイマー部
44 異常判断部
50 通報部
51 通報先設定部
52 通報情報設定部
53 通報方式選択部
54 VOIP通話部
55 メール転送部
56 D/A変換部
GW ゲートウェイ
NT ネットワーク網
RP 通報先
US ユーザ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ユーザが就寝の際に横たわるベッド本体の周囲音を検出する周囲音検出手段と、
前記周囲音検出手段によって検出された音声信号に基づいて、いびきの発声を検出するいびき検出手段と、
前記いびき検出手段によって検出されたいびきが定常的であるか否かを推定するいびき状態推定手段と、
前記いびき状態推定手段によって推定されたいびきの状態から、前記ユーザが無呼吸状態に陥ったか否かを推定する無呼吸状態推定手段と、
前記無呼吸状態推定手段によって推定された無呼吸状態が異常状態であるか否かを判断する異常判断手段と、
前記異常判断手段によって前記ユーザが異常状態であると判断された場合に、前記通報先に対して通報する通報手段と
を備えることを特徴とする睡眠状態検出装置。 In the sleep state detection device for detecting the sleep state of the user at the time of sleep and reporting the health state of the user to a predetermined report destination,
Ambient sound detecting means for detecting ambient sounds of the bed body lying when the user goes to bed;
Based on the audio signal detected by the ambient sound detection means, snoring detection means for detecting the utterance of snoring,
Snoring state estimation means for estimating whether snoring detected by the snoring detection means is stationary;
An apnea state estimating means for estimating whether the user has entered an apnea state from the state of snoring estimated by the snoring state estimating means;
An abnormality determining means for determining whether the apnea condition estimated by the apnea condition estimating means is an abnormal condition;
A sleep state detection apparatus comprising: notification means for reporting to the report destination when the abnormality determination means determines that the user is in an abnormal state.
前記いびき状態推定手段は、前記いびき検出手段により検出された周波数に基づいて前記ユーザの睡眠の深さを推定すること
を特徴とする請求項1に記載の睡眠状態検出装置。 The snoring detection means detects a snore-specific frequency among the audio signals detected by the ambient sound detection means,
The sleep state detection device according to claim 1, wherein the snoring state estimation unit estimates the depth of sleep of the user based on the frequency detected by the snoring detection unit.
前記無呼吸状態推定手段によって推定された無呼吸状態の異常レベルを推定する異常レベル推定部と、
前記ユーザの健康状態が異常レベルであると判断する判断条件が入力される異常レベル判断設定部とを備え、
前記異常レベル推定部で推定した異常レベルが前記異常レベル判断設定部に設定された判断条件を満たした場合には、異常状態であると判断することを特徴とする請求項1に記載の睡眠状態検出装置。 The abnormality determining means is
An abnormal level estimator for estimating an abnormal level of the apnea state estimated by the apnea state estimating means;
An abnormal level determination setting unit for inputting a determination condition for determining that the health state of the user is an abnormal level;
The sleep state according to claim 1, wherein when the abnormal level estimated by the abnormal level estimation unit satisfies a determination condition set in the abnormal level determination setting unit, the sleep state is determined as an abnormal state. Detection device.
予め登録された複数の通報先のうち、何れかの通報先を設定する通報先設定手段と、
前記通報先設定手段で設定された通報先への通報方式を選択する通報方式選択手段と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の睡眠状態検出装置。 The reporting means is
Report destination setting means for setting any one of a plurality of registered report destinations;
The sleep state detection apparatus according to claim 1, further comprising: a notification method selection unit that selects a notification method to the notification destination set by the notification destination setting unit.
When the user is determined to be in an abnormal state, the notification unit notifies the notification destination of an audio signal detected by the ambient sound detection unit and a predetermined alarm or message indicating that the user is in an abnormal state. The sleep state detection apparatus according to claim 1, further comprising: a report information setting unit that determines the sleep state.
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