JP2021159571A - Sleep analysis method and device - Google Patents
Sleep analysis method and device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021159571A JP2021159571A JP2020066601A JP2020066601A JP2021159571A JP 2021159571 A JP2021159571 A JP 2021159571A JP 2020066601 A JP2020066601 A JP 2020066601A JP 2020066601 A JP2020066601 A JP 2020066601A JP 2021159571 A JP2021159571 A JP 2021159571A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sleep
- data
- unit
- acceleration
- subject
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000007958 sleep Effects 0.000 title claims abstract description 230
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 95
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 164
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims abstract description 87
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 40
- 210000005037 parasympathetic nerve Anatomy 0.000 claims description 33
- 230000036387 respiratory rate Effects 0.000 claims description 32
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 claims description 30
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 30
- 230000002889 sympathetic effect Effects 0.000 claims description 28
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 20
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 19
- 206010062519 Poor quality sleep Diseases 0.000 claims description 14
- 230000008452 non REM sleep Effects 0.000 claims description 10
- 210000000467 autonomic pathway Anatomy 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 9
- 230000036385 rapid eye movement (rem) sleep Effects 0.000 claims description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 201000002859 sleep apnea Diseases 0.000 description 15
- 210000000038 chest Anatomy 0.000 description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 12
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 8
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 6
- 230000036391 respiratory frequency Effects 0.000 description 6
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 description 6
- 208000008784 apnea Diseases 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 4
- 101100441224 Candida albicans (strain SC5314 / ATCC MYA-2876) JAB1 gene Proteins 0.000 description 3
- 101100329574 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) csn-5 gene Proteins 0.000 description 3
- 101150017452 RRI1 gene Proteins 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000009365 direct transmission Effects 0.000 description 3
- 230000008035 nerve activity Effects 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 3
- 206010011985 Decubitus ulcer Diseases 0.000 description 2
- 208000010340 Sleep Deprivation Diseases 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 2
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 206010002091 Anaesthesia Diseases 0.000 description 1
- 206010002977 Apnoeic attack Diseases 0.000 description 1
- 101150079982 RRI2 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000037005 anaesthesia Effects 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 230000037396 body weight Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 206010022437 insomnia Diseases 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000001734 parasympathetic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001002 parasympathetic nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 210000002820 sympathetic nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 208000011580 syndromic disease Diseases 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
本発明は、被験者に容易に装着可能であり、特別に入院して検査する必要がなく、被験者も日常生活のまま気軽に利用でき、被験者の睡眠状態(入眠(潜時)、脱眠、レム睡眠、ノンレム睡眠、浅睡眠、深睡眠など)を簡便に且つ精度良く確実に解析できると共に、大人のみでなく、従来の睡眠ポリグラフィによる検査のできない子供、乳幼児等にも簡単に使用可能な睡眠解析方法及び装置に関する。 The present invention can be easily attached to a subject, does not require special hospitalization and examination, and can be easily used by the subject in daily life, and the subject's sleep state (sleep onset (latency), sleep deprivation, REM). Sleep, non-REM sleep, light sleep, deep sleep, etc.) can be analyzed easily, accurately and reliably, and sleep that can be easily used not only by adults but also by children, infants, etc. who cannot be examined by conventional sleep polygraphy. Regarding analysis methods and devices.
従来の睡眠解析法は、被験者が1日入院して、大型の睡眠ポリグラフ装置を身に着け、且つベッドに拘束された苦痛な検査であり、大人でもその検査を受けるのは大変であり、乳幼児や小さな子供には容易に適用できない問題があった。 The conventional sleep analysis method is a painful test in which a subject is hospitalized for one day, wears a large polysomnography device, and is restrained in a bed, and it is difficult for an adult to undergo the test. There was a problem that was not easily applicable to children and small children.
1日の入院が必要であるという睡眠ポリグラフィの課題を解決した装置として、例えば特許文献1に示されるものが提案されているが、脈拍のデータのみから解析しているため、正確性において課題が残っている。また、特許文献2では多人数用の睡眠管理システムを開示しているが、検出装置自体が大がかりである問題がある。更に、入床(bed-in)した後に脳が眠る入眠時間を正確に判定しているものではない。
As a device that solves the problem of sleep polygraphy that requires hospitalization for one day, for example, the device shown in
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、被験者の胸部等に容易に装着し、内蔵された3種のセンサが検出した睡眠検出情報を処理して、睡眠時に生じる様々な現象(例えば入眠潜時など)に対して正確な睡眠解析を行い、子供等に対しても苦痛なく解析可能な睡眠解析方法及び装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to easily attach the subject to a chest or the like and process sleep detection information detected by three types of built-in sensors to sleep. It is an object of the present invention to provide a sleep analysis method and an apparatus capable of performing accurate sleep analysis for various phenomena that occur at times (for example, sleep onset latency) and analyzing the sleep painlessly even for children and the like.
本発明はセンサ数の少ない睡眠解析方法に関し、本発明の上記目的は、温度センサ、加速度センサ及び心電計を備えた睡眠情報検出装置を被験者の身体に装着し、前記睡眠情報検出装置で得られる温度データ、加速度データ及び心電データに基づいて前記被験者の睡眠状態を解析することにより達成される。 The present invention relates to a sleep analysis method having a small number of sensors. It is achieved by analyzing the sleep state of the subject based on the temperature data, the acceleration data, and the electrocardiographic data.
また、本発明はセンサ数の少ない睡眠解析装置に関し、本発明の上記目的は、被験者の身体に装着可能であり、温度センサ、加速度センサ及び心電計を備えた睡眠情報検出装置と、前記睡眠情報検出装置で得られる温度データ、加速度データ及び心電データを取得して処理し、入眠(潜時)、脱眠、レム睡眠、ノンレム睡眠、浅睡眠、深睡眠の睡眠状態を解析する睡眠解析部とを設けることにより達成される。 Further, the present invention relates to a sleep analysis device having a small number of sensors, and the above object of the present invention is a sleep information detection device that can be worn on the body of a subject and includes a temperature sensor, an acceleration sensor and an electrocardiograph, and the sleep. Sleep analysis that acquires and processes temperature data, acceleration data, and electrocardiographic data obtained by the information detector to analyze sleep states of sleep onset (latency), sleep onset, REM sleep, non-REM sleep, light sleep, and deep sleep. It is achieved by providing a part.
本発明に係る睡眠解析方法及び装置によれば、被験者の胸部に装着した睡眠情報検出装置で得られる睡眠検出情報を基に、被験者の睡眠状態を多くの解析要素(皮膚の温度データ、心拍数、呼吸数、加速度データ、心電データなど)に基づいて科学的に解析しているので、入眠や脱眠、浅睡眠、深睡眠、睡眠時無呼吸症候群、朝方に血圧が急上昇するモーニングサージといった睡眠状態を精度良く確実に解析することが可能である。 According to the sleep analysis method and device according to the present invention, the sleep state of the subject is analyzed by many analysis elements (skin temperature data, heart rate) based on the sleep detection information obtained by the sleep information detection device attached to the chest of the subject. , Respiratory rate, acceleration data, electrocardiographic data, etc.) It is possible to analyze the sleep state accurately and reliably.
また、多くの解析要素を、温度センサ、加速度センサ及び心電計の3つの少ないセンサで得ることができるので、ハードウェア的に簡易な構成となり、データ送信(無線、端子接続など)も容易である。 In addition, since many analysis elements can be obtained with three few sensors, a temperature sensor, an acceleration sensor, and an electrocardiograph, the configuration is simple in terms of hardware, and data transmission (wireless, terminal connection, etc.) is easy. be.
睡眠解析のベストな方法の1つは、脳波計を用いることである。脳波には様々な種類があり、α波は目を閉じて安静状態になると現れる波で、周波数は8〜13Hz、振幅30〜60μV程度の不規則な波形であり、β波は集中している時によく現れる波で、周波数14〜30Hz、振幅30μV以下の不規則な波形であることが知られている。また、θ波は、うとうとしている状態、浅い睡眠状態のときに現れる波で、周波数は4〜7Hz、振幅は10〜50μV程度の波形を示し、δ波は深い睡眠や、麻酔に打たれている状況のときに現れる波で、周波数は0.5〜4Hz、振幅は20〜200μV程度の波形を示すことが知られている。そして、睡眠中の脳波から見ると、レム睡眠とノンレム睡眠の2種類があり、人は寝つき始めるとノンレム睡眠に入り、徐々に深い睡眠に入っていき、徐々に心拍数や血圧、体温(体内)などが低下するが、この状況をノンレム睡眠と呼び、脳は休息している状態になり、脳波はδ波が多くなる。次いで脳波は急速に眠り始めと同じ状況になり、浅い睡眠時に見られるθ波が多くなり、この状態をレム睡眠と呼ぶ。 One of the best methods of sleep analysis is to use an electroencephalograph. There are various types of brain waves. Alpha waves are waves that appear when you close your eyes and are in a resting state. They are irregular waveforms with a frequency of 8 to 13 Hz and an amplitude of about 30 to 60 μV, and β waves are concentrated. It is a wave that often appears, and is known to have an irregular waveform with a frequency of 14 to 30 Hz and an amplitude of 30 μV or less. Theta wave is a wave that appears in a drowsy state or a light sleep state, and shows a waveform with a frequency of 4 to 7 Hz and an amplitude of about 10 to 50 μV, and a delta wave is struck by deep sleep or anesthesia. It is known that it is a wave that appears in a situation where the frequency is 0.5 to 4 Hz and the amplitude is about 20 to 200 μV. From the viewpoint of brain waves during sleep, there are two types, REM sleep and non-REM sleep. When a person begins to fall asleep, he / she goes into non-REM sleep, gradually goes into deep sleep, and gradually goes into heart rate, blood pressure, and body temperature (inside the body). ) Etc., but this situation is called non-REM sleep, the brain is in a resting state, and the brain waves are more delta waves. Next, the brain waves rapidly become the same situation as when they start to sleep, and theta waves that are seen during light sleep increase, and this state is called REM sleep.
なお、ノンレム睡眠は睡眠の深さ(睡眠度)によって浅い方から第1類〜第4類に分類されており、第1類及び第2類が浅睡眠とされ、第3類及び第4類が深睡眠と定義されている。
In addition, non-rem sleep is classified into
本発明では、大掛かりになる脳波計を用いたポリグラフ装置ではなく、できるだけ少ないセンサ(温度センサ、加速度センサ、心電計)による睡眠検出情報に基づき、脳が睡眠に入った入眠(潜時)、睡眠から覚めた脱眠やノンレム睡眠の状態を確実且つ正確に検出することができると共に、睡眠中に生じる無呼吸症候群や寝返りの回数、或いは睡眠の良し悪しなども検出する。被験者に装着する睡眠情報検出装置と、睡眠情報検出装置からの睡眠検出情報に基づいて睡眠解析を行う睡眠解析部とで構成されている。 In the present invention, sleep onset latency (latency) when the brain enters sleep based on sleep detection information by as few sensors (temperature sensor, acceleration sensor, electrocardiograph) as possible, instead of a polygraph device using a large-scale electroencephalograph. It is possible to reliably and accurately detect the state of sleep deprivation and non-rem sleep awakened from sleep, and also detect apnea syndrome and the number of times of turning over during sleep, and the quality of sleep. It is composed of a sleep information detection device worn on the subject and a sleep analysis unit that performs sleep analysis based on the sleep detection information from the sleep information detection device.
図1は、本発明に用いる睡眠情報検出装置100の外観構成の一例を示しており、睡眠情報検出装置100本体は平板状の矩形体であり、両側には、合成樹脂等で成る可撓性で長形状の電極片101A及び101Bが装着されており、前面部には、内蔵のバッテリ130を充電するためのUSB(Universal Serial Bus)端子102が設けられている。本例では、心電データ取得の電極が2個の場合であり、電極が3個の場合には3枚の電極片が装着される。また、USB端子102は前面に突出しているが、埋没させて、使用時に突出する可動構造であっても良く、設置場所は適宜変更可能である。
FIG. 1 shows an example of the appearance configuration of the sleep
図2は睡眠情報検出装置100本体の底面を示しており、2つの円形の導電材103A及び103Bが本体底面の両側に埋設されており、導電材103A及び103Bの中央部には、電極片101A及び101Bを着脱するための、窪みである凹部104A及び104Bが設けられている。
FIG. 2 shows the bottom surface of the sleep
また、電極片101A及び101Bは同一構成であり、電極片101Aの構成例を図3に示す。図3(A)は側面図であり、図3(B)は平面図である。電極片101Aは可撓性ある長形状の合成樹脂等で成っており、一表面の一端部には、導電材103Aと接触して係合する円盤状で導電性の係合部材105Aが設けられており、係合部材105Aの上面には導電材103Aの凹部104Aに嵌合する円柱状の凸部106Aが設けられている。凹部104Aと凸部106Aとは、容易に着脱可能である。電極片101Aの他の表面の他端部には、被験者の皮膚に接触ないしは皮膚を押圧する円盤状の電極材107Aが設けられており、係合部材105Aと電極材107Aとが導電性のリード線108Aで電気的に接続されており、電極材107Aで測定された電位は、リード線108A、係合部材105A(凸部106A)、導電材103A(凹部104A)を経て睡眠情報検出装置100内の制御部140に入力され、その後、後述する睡眠解析部300に入力される。電極材107Aの周辺は公知の吸盤構造であり、被験者の皮膚(胸部)に容易に装着可能となっている。
Further, the
このような構成の2つの電極片101A及び101Bを、導電材103A及び103Bの各凹部104A及び104Bと、係合部材105A及び105Bの各凸部106A及び106Bとを嵌合することにより、睡眠情報検出装置100に装着することができ、電極片101A及び101Bの装着状態では図1の斜視図及び図4の底面図のような構造になる。この状態で、電極片101A及び101Bの両端部の吸盤部を被験者の胸部に当て、睡眠情報検出装置100を図5に示すように被験者に装着する。吸盤部を被験者の胸部に当てるだけ、若しくは軽く押す(押圧)だけで装着できるので、子供や乳幼児等に対しても容易である。
Sleep information is obtained by fitting the two
なお、電極材107A及び107Bは心電計の電極であり、本例では被験者の2か所の電位を測定するようになっているので、その間隔dは80[mm]以上となっていることが望ましい。また、装着部材も吸盤構造に限られるものではなく、公知の他の手段を用いることができる。
The
図6は、被験者に装着した睡眠情報検出装置100とPC(パソコン)等で成る睡眠解析部300の各種利用形態を示しており、図6(A)のシステムは、睡眠情報検出装置100で検出された睡眠検出情報が無線送信され、睡眠解析部300が直接睡眠検出情報を受信して、睡眠解析部300がデータ処理して解析した睡眠解析結果が、印字、表示、情報等で出力されるようになっている。また、図6(B)のシステムでは、睡眠情報検出装置100で検出された睡眠検出情報が、ネットワーク1を経て睡眠解析部300に入力されている。ネットワーク1は、移動通信網、インターネット等の公衆網、或いは固定電話網等を含むことができ、WAN(Wide Area Network)やLAN(Local Area Network)などにより実現することができ、有線・無線を問わない。また、図6(C)のシステムは、端末装置2を経てネットワーク1に接続され、ネットワーク1に睡眠解析部300が接続された例を示している。
FIG. 6 shows various usage patterns of the
なお、図6では、睡眠情報検出装置100から睡眠検出情報が無線で出力される例を示しているが、有線や光通信でも良く、また、USB端子102を直接睡眠解析部300の所定端子部に接続して、睡眠解析部300内のメモリに格納されている睡眠検出情報を読み取って処理するようにしても良い(直接送受方式)。
Although FIG. 6 shows an example in which sleep detection information is wirelessly output from the sleep
図7は睡眠情報検出装置100の内部構成の一例を示しており、睡眠情報検出装置100は睡眠情報検出のためのセンサ部120を有しており、センサ部120は被験者の皮膚(表皮)温度を検出して温度データThを出力する温度センサ121と、被験者の動き(運動)の加速度を測定して加速度データαを出力する加速度センサ122と、被験者と接触する2個の電極107A及び107Bに基づいて心電データECを出力する心電計123とで構成されている。温度センサ121は被検者の皮膚温度を測定し、測定された温度データThは制御部140に入力される。加速度センサ122は被験者の動き(運動)に応じた加速度を各直交する3軸(x軸、y軸、z軸)について測定し、測定されたxyz軸の加速度データαは制御部140に入力される。心電計122は2個の電極107A及び107Bにより電位を測定し、電位差から演算された被験者の心電データECを制御部140に入力する。測定される電位は微弱であり、心電計123内部の増幅器等で増幅されるので、ノイズの影響を受け易い。よって、ノイズの影響を低減しS/N比を向上させるために、電極107A,107Bや増幅器等は近接して配置される。
FIG. 7 shows an example of the internal configuration of the sleep
上述のように、センサ部120から出力される温度データTh、加速度データα及び心電データECは制御部140に入力され、制御部140は、入力された温度データTh、加速度データα及び心電データECを、データ毎に予め設定されたメモリ141内の領域にそれぞれ格納すると共に、送信部142を経て、睡眠検出情報RSとして外部の睡眠解析部300に送信する。また、睡眠情報検出装置100には、各素子に電力を供給する充電可能なバッテリ130が内臓されており、バッテリ130はUSB端子102をPC等のUSB端子に挿入することで充電される。また、上述した直接送受方式の形態では、USB端子102を睡眠解析部300の所定端子部に差し込むことで、メモリ141に格納されたデータを取り込むことができる。
As described above, the temperature data Th, acceleration data α and electrocardiographic data EC output from the
モード切換スイッチ(図示せず)により同時送信モードが設定されている場合には、制御部140は検出された睡眠検出情報をメモリ141に記憶することなく送信部142に送信し、送信部142は睡眠検出情報RSを外部に送信する。モード切換スイッチにより記憶送信モードが設定されている場合には、睡眠検出情報を一旦メモリ141に記憶し、その後随時情報を読み出して送信部142に送信し、送信部142は睡眠検出情報RSを外部に送信する。この場合、検出された睡眠検出情報をメモリ141に記憶すると同時に外部に無線送信することも、メモリ141に記憶するだけということもできる。メモリ141に記憶するだけの場合には、上述した直接送受方式によって睡眠解析部300に取り込む。送信部142は、入力された睡眠検出情報RSAを外部の睡眠解析部300が受信可能な形式に変換し、睡眠検出情報RSとして無線送信する。無線送信の方式として、ワイファイ(Wi−Fi)方式やブルートゥース(Blue tooth(登録商標)方式等を使用する。睡眠解析部300はパソコン等のソフトウェアで構築され、受信した睡眠検出情報RSを基に被検者の睡眠状態を科学的に解析する。
When the simultaneous transmission mode is set by the mode changeover switch (not shown), the
本発明の睡眠解析に用いる睡眠情報検出装置100は、図5及び図8に示すように被験者の胸部に装着され、図8(A)の立位状態において上下方向がy軸(加速度αy)、左右方向がx軸(加速度αx)、前後方向がz軸(加速度αz)となっており、図8(B)の仰臥位状態において左右方向がx軸(加速度αx)、上下方向がy軸(加速度αy)、紙面垂直方向がz軸(加速度αz)となっているが、軸関係は適宜変更可能である。加速度センサ122は、被験者の胸部全体の運動(動き)、心臓、気道、横隔膜、肋骨などの動きに関連した加速度を測定し、測定された全ての加速度データαは制御部140に入力される。また、心電計123は、図9に示すように電極107Aの電位e1及び電極107Bの電位e2の差を数1により求めて、心電データECを出力する電位差算出部123Aで成っており、心電データECも制御部140に入力入される。
(数1)
EC=e1−e2
なお、電極数が3個の場合(3個目の電極電位をe3とする)には、下記数2又は数3に従って電位差を算出し、電位差に基づいて演算された心電データECを出力する。
(数2)
EC={(e1−e2)+(e1−e3)}/2
(数3)
EC=e1−(e2+e3)/2
図10は睡眠解析部300の構成例を示しており、睡眠情報検出装置100から送信された温度データTh、加速度データα及び心電データECの睡眠検出情報RSは、フォーマット変換等を行うインタフェース(I/F)の入力部301に入力され、心電データECは入力部301を経てピーク検出部302に入力される。温度データThはそのまま解析処理部320に入力され、加速度データαは呼吸検出部310、姿勢検出部360及び運動検出部370に入力される。姿勢検出部360で検出された、立位、仰臥位などを示す姿勢データSTは解析処理部320に入力され、運動加速度αmから求められ、運動検出部370で検出された消費エネルギーENは解析処理部320に入力される。
The sleep
(Number 1)
EC = e1-e2
When the number of electrodes is three (the third electrode potential is e3), the potential difference is calculated according to the
(Number 2)
EC = {(e1-e2) + (e1-e3)} / 2
(Number 3)
EC = e1- (e2 + e3) / 2
FIG. 10 shows a configuration example of the
ピーク検出部302において心電データECのピークRが検出され、検出されたピークRを示すピーク信号PSはピーク間隔検出部303に入力される。ピーク間隔検出部303はピーク信号PSに基づいて各データのピーク間隔RRIを検出し、ピーク間隔RRIを示すピーク間隔信号IPSは、時間/周波数解析部350、心拍数検出部340及びCVRR(Coefficient of Variation of RR Interval)検出部341に入力される。時間/周波数解析部350はピーク間隔RRIの時間に対する周波数を解析し、解析された周波数信号を入力する波長解析部351で、周波数が0.15Hz以上を高波長HFとして解析し、周波数が0.15Hzより小さく、0.04Hz以上の周波数を低波長LFとして解析する。解析された高波長HF及び低波長LFは自律神経計算部352に入力され、自律神経の活動度を示す交感神経(Sympathetic Nervous System)指標SNS及び副交感神経(Parasympathetic Nervous System)指標PSNSが、下記数4に従って計算される。
(数4)
HF=副交感神経指標PSNS
LF/HF=交感神経指標SNS
即ち、副交感神経の活動指標となる副交感神経指標PSNSは高波長HFであり、交感神経の活動指標となる交感神経指標SNSはLF/HFであり、これら副交感神経指標PSNS及び交感神経指標SNSは解析処理部320に入力されると共に、副交感神経指標PSNSは呼吸検出部310及び無呼吸症候群検出部342に入力されてフーリエ解析に供される。また、ピーク間隔信号IPSは心拍数検出部340及びCVRR検出部341に入力され、検出された心拍数HNは解析処理部320に入力される。ピーク間隔信号IPSは心電データECに基づいており、心臓の脈動が心拍数と関連しているので、容易に心拍数HNを検出することができる。
The peak R of the electrocardiographic data EC is detected by the
(Number 4)
HF = parasympathetic index PSNS
LF / HF = sympathetic nerve index SNS
That is, the parasympathetic nerve index PSNS which is a parasympathetic nerve activity index is a high wavelength HF, the sympathetic nerve index SNS which is a sympathetic nerve activity index is LF / HF, and these parasympathetic nerve index PSNS and the sympathetic nerve index SNS are analyzed. While being input to the
更に、入力部301からの加速度データαは、呼吸検出部310、姿勢検出部360及び運動検出部370に入力され、呼吸検出部310で検出された呼吸数BRは無呼吸症候群検出部342に入力されると共に、解析処理部320に入力される。姿勢検出部360からの、立位、仰臥位などの姿勢データST及び運動検出部370からの、運動加速度(αxm、αym、αzm)に基づいて計算される消費エネルギーENは解析処理部320に入力される。解析処理部320で解析された睡眠解析情報SYAは、フォーマットを合わせるためのインタフェース(I/F)の出力部304を経て睡眠解析情報SYとして出力される。
Further, the acceleration data α from the
本発明に係る睡眠情報検出装置100は加速度センサ122を内蔵しており、図8(A)及び(B)で説明したように、x軸の加速度αx、y軸の加速度αy、z軸の加速度αzを検出して出力する。そして、各軸の加速度αx、αy、αzの中には、それぞれ重力加速度αg、運動加速度αm、微小体動加速度αsが存在し、例えばx軸の加速度αxは下記数5で表わされ、運動中は一般的に下記数6の関係がある。y軸の加速度αy及びz軸の加速度αzについても同様である。
(数5)
αx=αxg+αxm+αxs
(数6)
αm>αg>αs
微小体動加速度αsの出力は非常に小さく、0.01[G]以下である。また、運動加速度αmは軽い運動位までなら数[G]である。呼吸の検出には、xyz各軸について微小体動加速度αsを用いるが、約0.01[G]以下の小さな範囲の体動加速度αsを検出しなければならない。そのため、本発明の加速度データαの処理にはサンプリング周期を高くすると共に、小さな出力を上げるために出力ゲインを上昇させるように、2種類のバンドパスフィルタ(BPS)を用いる。即ち、呼吸数は1分間に約10〜40回、周波数にして約0.17[Hz]〜0.67[Hz]であるので、この周波数を通過させるBPFを用いる。また、重力の大きさは0.01[G]以下のローパスフィルタ(LPF)を用いる。それでもノイズが大きい場合には、高速フーリエ変換(FFT)を用いて呼吸数(呼吸周波数)BRを算出する。
The sleep
(Number 5)
α x = α xg + α xm + α xs
(Number 6)
α m > α g > α s
The output of the minute body motion acceleration α s is very small, 0.01 [G] or less. Further, the motion acceleration α m is a number [G] up to a light motion position. For the detection of respiration, the minute body movement acceleration α s is used for each axis of xyz, but the body movement acceleration α s in a small range of about 0.01 [G] or less must be detected. Therefore, in the processing of the acceleration data α of the present invention, two types of bandpass filters (BPS) are used so as to increase the sampling period and increase the output gain in order to increase the small output. That is, since the respiratory rate is about 10 to 40 times per minute and the frequency is about 0.17 [Hz] to 0.67 [Hz], a BPF that passes this frequency is used. A low-pass filter (LPF) having a gravity of 0.01 [G] or less is used. If the noise is still large, the fast Fourier transform (FFT) is used to calculate the respiratory rate (respiratory frequency) BR.
更に検討する必要があることは、睡眠情報検出装置100を被験者の胸部に装着した時の加速度センサ122の出力の検討である。人によって,気道の動き(z軸方向)が大きい人と、横隔膜の動き(y軸方向)が大きい人と、肋骨の動き(X軸方向及びz軸方向)大きい人とに分類できるので、睡眠情報の検出に際しての最初の所定時間(例えば5秒)、z軸方向の加速度データαzsと、y軸方向の加速度データαysと、x軸方向の加速度データαxsとを自動的に比較し、大きい方の2つの加速度データを採用する。これは呼吸数検出に大きな影響を与える。実験によれば、一般的に横隔膜の動き(y軸方向)の方が大きい人が多いが、個々のケースで異なるので、気道の動き(z軸方向)、横隔膜の動き(y軸方向)及び肋骨の動き(X軸方向及びz軸方向)を比較して、大きい値を自動的に選択する構成とする。
What needs to be further examined is the examination of the output of the
このような前提の基に構成された呼吸検出部310の構成例を図11に示して説明する。睡眠情報検出装置100の加速度センサ122から加速度α(αx、αy、αz)が選択部311に入力され、大きい方の2つの加速度αy、αz、αxが選択されて高速サンプリング部312に入力される。高速サンプリング部312では、0.01[G]以下の微小体動加速度αsを取得するために、一般的な呼吸周波数よりも高い高速サンプリングを行い、高速サンプリングされた加速度αy1、αz1、αx1をBPF313に入力する。BPF313は、通常人の1分間の呼吸数10〜40回に対応する周波数0.17〜0.67[Hz]の周波数バンド幅を通過させ、BPF313でバンドパス濾過処理された加速度αy2、αz2、αx2をLPF314に入力する。LPF314は重力の大きさが0.01[G]以下を通過させ、ローパス濾過処理された加速度αy3、αz3、αx3を高速フーリエ変換部(FTT)315に入力する。FTT315はノイズ成分を除去して周波数信号αys、αzs、αxsを出力し、周波数信号αys、αzs、αzsは比較部316に入力される。比較部316で大きい方の周波数信号が自動選択され、呼吸演算部317に入力される。呼吸演算部317で周波数信号から演算された呼吸数BRは解析処理部320に入力されると共に、無呼吸症候群検出部342に入力される。
A configuration example of the
無呼吸症候群検出部342は呼吸数BR及び副交感神経指標PSNSを入力しており、所定時間(例えば10秒)の間に呼吸が無く、呼吸数BRが“0”となった場合に無呼吸信号NBを出力する。また、副交感神経指標PSNSが所定時間(例えば10秒)の間、何の出力も無い場合にも無呼吸症候群の判定を行うことができるので、両方の判定を並行して行っても良く、いずれか一方の実施でも良い。無呼吸信号NBは解析処理部320に入力される。
The apnea
図12は心電データECの波形例を示しており、ピーク検出部302は心電データECのピークR1,R2,・・・Rnを検出し、ピークR1,R2,・・・Rnを示すピーク信号PSはピーク間隔検出部303に入力される。ピーク間隔検出部303はピークRの間隔、つまりピークR1とピークR2のピーク間隔RRI1、ピークR2とピークR3のピーク間隔RRI2、ピークR3とピークR4のピーク間隔RRI3、・・・が順次検出され、これらピーク間隔RRIを示すピーク間隔信号IPSが時間/周波数解析部350、心拍数検出部340及びCVRR検出部341に入力される。心電データECのピーク信号PS及びピーク間隔信号IPSに基づいてピーク間隔の変化率RRIVを求め、変化率RRIVからCVRR(Coefficient of Variation of RR Interval)と称される自律神経の活動を正規化した係数CVRRを演算する。係数CVRRの演算方法は公知であるが、ピーク間隔の分散値をσとし、ピーク間隔の平均値をMとすると、下記数7で表わされる。係数CVRRは解析処理部320に入力され、自律神経の活動の判定に利用される。
FIG. 12 shows an example of the waveform of the electrocardiographic data EC, and the
図13の波形図において、正常な被験者は、図13(A)に示すようにピーク間隔RRI1〜RRI3に多少のバラツキがあり、異常な被験者は、図13(B)に示すようにピーク間隔RRI1〜RRI3がほぼ均一でバラツキがない。
In the waveform diagram of FIG. 13, normal subjects have some variations in peak intervals RRI1 to RRI3 as shown in FIG. 13 (A), and abnormal subjects have peak intervals RRI1 as shown in FIG. 13 (B). ~ RRI3 is almost uniform and there is no variation.
交換神経の活動指標となる交換神経指標SNSと睡眠(ノンレム睡眠の浅睡眠と深睡眠)との関係は図14であることが知られており、この関係から交換神経指標SNSの分布に基づいて深睡眠と浅睡眠を識別することができる。また、図15は、呼吸周波数変動幅VRFRE(Variation of Respiratory Frequency)に対する深睡眠と浅睡眠との関係を示しており、この関係から呼吸周波数変動幅VRFREに基づいて深睡眠と浅睡眠を識別することができる。 It is known that the relationship between the exchange nerve index SNS, which is an activity index of the exchange nerve, and sleep (light sleep and deep sleep of non-rem sleep) is shown in FIG. 14, and from this relationship, based on the distribution of the exchange nerve index SNS. It is possible to distinguish between deep sleep and light sleep. Further, FIG. 15 shows the relationship between deep sleep and light sleep with respect to the respiratory frequency fluctuation range VRFRE (Variation of Respiratory Frequency), and from this relationship, deep sleep and light sleep are discriminated based on the respiratory frequency fluctuation range VRFRE. be able to.
また、交感神経指標SNSと副交感神経指標PSNSとが睡眠に及ぼす影響は、図16に示すような特性となっている。即ち、交感神経指標SNSと副交感神経指標PSNSとが拮抗している図16(B)は、普通の睡眠状態の特性を示しており、副交感神経指標PSNSが広範囲に亘っている図16(A)は良い睡眠状態を示している。逆に、交感神経指標SNSが広範囲に亘っていて、副交感神経指標PSNSが狭い図16(C)は悪い睡眠を示している。 The effects of the sympathetic nerve index SNS and the parasympathetic nerve index PSNS on sleep have the characteristics shown in FIG. That is, FIG. 16 (B) in which the sympathetic nerve index SNS and the parasympathetic nerve index PSNS antagonize each other shows the characteristics of a normal sleep state, and FIG. 16 (A) shows a wide range of the parasympathetic nerve index PSNS. Indicates good sleep. Conversely, FIG. 16 (C), in which the sympathetic nerve index SNS is widespread and the parasympathetic nerve index PSNS is narrow, indicates poor sleep.
次に、運動検出部370が、加速度データαに基づいて消費エネルギーENを検出する動作を説明する。
Next, the operation in which the
運動強度(運動の強さ)は、体重1kg当たりに身体に取り込まれる酸素の量が指標とされるが、酸素の量は分かり難いため、単位METs(Metabolic Equivalent)が使用される。単位METsは、安静時の酸素摂取量3.5ml/kg/分を“1”としたときに、その運動で何倍のエネルギーを消費できるかで運動強度を示す単位である。そして、運動加速度αmと単位METsとの関係は、図17に示すような特性になっている。従って、運動加速度αmを検出することによって、相当するMETsを求めることができる。図17の例では、運動加速度αmaのときに9.8METs(161m/分のランニング)であり、運動加速度αmcのときに3.0METs(普通歩行)となっている。このように、検出された運動加速度αmから単位METsの値を求め、下記数8に従って消費エネルギーENを算出する。算出された消費エネルギーENは、解析処理部320に入力される。
(数8)
EN=METs×時間×体重×1.05
図18は解析処理部320の構成例を示しており、温度データThの変化(上昇、低下)を検出して検出結果DT1を出力する温度変化検出部321と、心拍数HNの変化(上昇、低下)を検出して検出結果DT2を出力する心拍数変化検出部322と、呼吸数BRの変化(上昇、低下)を検出して検出結果DT3を出力する呼吸数変化検出部323と、交感神経指標SNS及び副交感神経指標PSNSを入力し、両者の相関関係に基づいて睡眠度を判定して判定結果DT4を出力する睡眠度判定部324と、交感神経指標SNS及び副交感神経指標PSNSの交叉の変化(上昇、低下)を判定して判定結果DT5を出力する交叉判定部325と、姿勢信号STに基づいて被験者の姿勢(立位、仰臥位、側臥位など)を判定して判定結果DT6を出力する姿勢判定部326と、消費エネルギーENの変化(上昇、低下)を検出して検出結果DT7を出力する消費エネルギー変化検出部327と、検出結果DT1〜DT3及びDT7、判定結果DT4〜DT6並びに無呼吸信号NBを入力して睡眠解析情報SYAを出力する睡眠判定部328とで構成されている。
Exercise intensity (exercise intensity) is an index of the amount of oxygen taken into the body per 1 kg of body weight, but since the amount of oxygen is difficult to understand, the unit METs (Metabolic Equivalent) is used. The unit METs is a unit indicating exercise intensity depending on how many times more energy can be consumed by the exercise when the resting oxygen intake of 3.5 ml / kg / min is set to "1". The relationship between the motion acceleration α m and the unit METs has the characteristics shown in FIG. Therefore, the corresponding METs can be obtained by detecting the motion acceleration α m. In the example of FIG. 17, it is 9.8 METs (running at 161 m / min) when the exercise acceleration α ma , and 3.0 METs (normal walking) when the exercise acceleration α mc. In this way, the value of the unit METs is obtained from the detected motion acceleration α m, and the energy consumption EN is calculated according to the
(Number 8)
EN = METs x time x weight x 1.05
FIG. 18 shows a configuration example of the
なお、上記各変化の検出においては、それぞれ上昇判定のための閾値、低下判定のための閾値が定められており、同一の値でも、異なる値であっても良い。 In the detection of each of the above changes, a threshold value for determining an increase and a threshold value for determining a decrease are set, and the same value or different values may be used.
このような構成において、その動作例を図19のフローチャートを参照して説明する。 In such a configuration, an operation example thereof will be described with reference to the flowchart of FIG.
先ず睡眠情報検出装置100で温度データTh、加速度データα及び心電データECの睡眠情報が検出され(ステップS1)、睡眠情報検出装置100から睡眠検出情報がそのまま送信されるか若しくは一旦メモリ141に記憶される(ステップS2)。その後、睡眠検出情報(温度データTh、加速度データα及び心電データEC)RSが入力部301を経て睡眠解析部300に入力され(ステップS10)、ピーク検出部302は心電データECのピークを検出し(ステップS11)、ピーク間隔検出部303はピーク検出部302からのピーク信号PSに基づいてピーク間隔RRIを検出する(ステップS12)。ピーク間隔検出部303からのピーク間隔信号IPSは心拍数検出部340及びCVRR検出部341に入力され、心拍数検出部340で心拍数HNが検出されると共に(ステップS13)、CVRR検出部341で係数CVRRが検出される(ステップS14)。
First, the sleep
また、ピーク間隔信号IPSは時間/周波数解析部350に入力されて時間/周波数解析が行われ(ステップS20)、周波数解析に基づいた波長解析が波長解析部351で行われる(ステップS21)。解析された高波長HF及び低波長LFは自律神経計算部352に入力され、自律神経に関連する副交感神経指標PSNS及び交感神経指標SNSが計算される(ステップS22)。副交感神経指標PSNS及び交感神経指標SNSは解析処理部320に入力され、副交感神経指標PSNSは、呼吸検出部310及び無呼吸症候群検出部342に入力される。
Further, the peak interval signal IPS is input to the time /
呼吸検出部310は加速度データα及び副交感神経指標PSNSに基づいて呼吸数BRを検出し(ステップS23)、呼吸数BRは解析処理部320に入力されると共に、無呼吸症候群検出部342に入力される。姿勢検出部360は加速度データαに基づいて被験者の姿勢を検出し(ステップS24)、姿勢データSTは解析処理部320に入力される。また、運動検出部370は加速度データαに基づいて消費エネルギーENを検出し(ステップS25)、無呼吸症候群検出部342は呼吸数BR及び副交感神経指標PSNSに基づいて無呼吸症候群を検出し(ステップS26)、無呼吸症候群を示す無呼吸信号NBは解析処理部320に入力される。解析処理部320は入力された各データに基づいて睡眠状態を検出し(ステップS100)、解析された結果である睡眠解析情報SYAは出力部304を経て出力される(ステップS200)。
The
なお、上述の各データの入力や各処理の順番等は適宜変更可能である。 The input of each of the above-mentioned data, the order of each process, and the like can be changed as appropriate.
次に、解析処理部320の動作例(図19のステップS100)を図20のフローチャートを参照して説明する。 Next, an operation example of the analysis processing unit 320 (step S100 in FIG. 19) will be described with reference to the flowchart of FIG.
解析処理部320は、先ず温度データThに変化(閾値Th1より上昇、閾値Th2より低下)が有るか否かを判定し(ステップS101)、変化が有る場合には心拍数HNに変化(閾値HN1より低下、閾値HN2より上昇)が有るか否かを判定し(ステップS102)、変化が有る場合には更に呼吸数BRに変化(閾値BR1より低下、閾値BR2より上昇)が有るか否かを判定する(ステップS103)。呼吸数BRに変化が有る場合には副交感神経指標PSNS及び交感神経指標SNSに基づいて睡眠度(浅睡眠、深睡眠)を判定し(ステップS104)、副交感神経指標PSNS及び交感神経指標SNSの交叉に変化(閾値EC1より低下、閾値EC2より上昇)が有るか否かを判定し(ステップS105)、変化が有る場合には姿勢検出部360は被験者の姿勢を判定する(ステップS106)。次いで、運動検出部370からの消費エネルギーENに変化(閾値EN1より低下、閾値EN2より上昇)が有るか否かを判定し(ステップS107)、変化が有る場合には睡眠の判定を行い(ステップS110)、出力部304から判定結果SYを出力する(ステップS120)。
The
上記ステップS101、ステップS102、ステップS103、ステップS105及びステップS107において、変化が無い場合にはいずれも上記ステップS110の判定処理となる。 If there is no change in step S101, step S102, step S103, step S105, and step S107, the determination process of step S110 is performed.
図21は、本発明が解析する睡眠情報の変化と動作例を示すタイミングチャートであり、図21を参照して本発明の動作を説明する。 FIG. 21 is a timing chart showing changes in sleep information and operation examples analyzed by the present invention, and the operation of the present invention will be described with reference to FIG. 21.
被験者は睡眠解析のため、図5に示すように睡眠情報検出装置100を胸部に装着する。本発明によれば、睡眠情報検出装置100の胸部への装着も容易である。また、環境的には、図6に示されるような形態で睡眠解析部300に接続されているか、若しくは睡眠情報検出装置100のメモリ141に検出したデータを格納し、USB端子102を経てデータ取り込みを行っても良い。
The subject wears the sleep
図21(A)は被験者が睡眠のために入床した時点t1、睡眠に入った入眠の時点t2、睡眠から覚めた脱眠の時点t3、起床の時点t4を時間軸で示しており、時間Tに、無呼吸症候群検出部342で無呼吸症候群が検出されたことを示している。
FIG. 21 (A) shows the time axis t1 when the subject entered the bed for sleep, the time point t2 when the subject entered sleep, the time point t3 when apnea awoke from sleep, and the time point t4 when waking up. T indicates that the apnea syndrome was detected by the apnea
時点t1以前の入床する前は、被験者は通常図21(B)に示すように立位の状態であり、xyz軸は図8(A)で説明した通りである。そして、立位状態から入床する場合は、垂直のy軸に対して角度π/2だけ体を回転して、仰臥位になって寝床(ベッド)に入ることになる(時点t1(Bed-in))。入床した状態では、一般的に縦方向(z軸)の動きはなく、横方向(x軸及びy軸)の運動に限定されると考えられる。ただし、被験者の心臓、気道、横隔膜、肋骨などは自律神経(交感神経、副交感神経)によって、運動している。また、仰臥位の睡眠状態から脱眠し(時点t3(Bed-out))、起床する場合は逆に角度π/2だけ体を回転して立位状態になる(時点t4(Bed-out))。このような被験者の様子は、姿勢データSTに基づいて姿勢検出部360で検出され、姿勢判定部326で判定された判定結果DT6が睡眠判定部328に入力される。
Before entering the bed before the time point t1, the subject is normally in a standing position as shown in FIG. 21 (B), and the xyz axis is as described in FIG. 8 (A). Then, when entering the bed from the standing position, the body is rotated by an angle π / 2 with respect to the vertical y-axis, and the patient is in the supine position and enters the bed (time point t1 (Bed-)). in)). It is considered that there is generally no movement in the vertical direction (z-axis) when the person enters the floor, and the movement is limited to the movement in the horizontal direction (x-axis and y-axis). However, the subject's heart, airway, diaphragm, rib cage, etc. are moving by autonomic nerves (sympathetic nerves, parasympathetic nerves). In addition, the patient falls asleep from the supine position (time point t3 (Bed-out)), and when waking up, the body is rotated by an angle of π / 2 to become a standing state (time point t4 (Bed-out)). ). Such a state of the subject is detected by the
被験者の皮膚温度である温度データThは温度センサ121によって検出され、制御部140及び送信部142を経て解析処理部320内の温度変化検出部321に入力され、温度データThの上昇や低下が閾値に基づいて検出される。温度データThは、入床する前(時点t1以前)と入眠する前(時点t2以前)は、図21(D)に示されるように一定の温度(平熱)を維持している。そして、入眠状態(時点t2以降)になると温度データThは徐々に上昇し、睡眠から覚めると(時点t3以降)徐々に低下して一定の温度(平熱)に戻る。従って、温度変化検出部321が温度データThの変化を監視し、検出結果DT1を睡眠判定部328に入力することによって、入眠と脱眠を1つ目の要因として検出することができる。
The temperature data Th, which is the skin temperature of the subject, is detected by the
また、心電データECは、ピーク検出部302及びピーク間隔検出部303を経てピーク間隔信号IPSとして心拍数検出部340に入力され、心拍数検出部340で検出された心拍数HNが解析処理部320内の心拍数変化検出部322に入力され、心拍数HNの変化(上昇、低下)が閾値に基づいて検出される。心拍数HNは、入床する前(時点t1以前)と入眠する前(時点t2以前)は、図21(C)に示されるように一定の心拍数を維持しているが、入眠状態(時点t2以降)になると徐々に低下し、睡眠から覚めると(時点t3以降)徐々に上昇して一定の心拍数HNに戻る。従って、心拍数変化検出部322が心拍数HNの変化を監視し、検出結果DT2を睡眠判定部328に入力することによって、入眠と脱眠を2つ目の要因として検出することができる。
Further, the electrocardiographic data EC is input to the heart
呼吸数BRは解析処理部320内の呼吸数数変化検出部323に入力され、呼吸数BRの変化(上昇、低下)が閾値に基づいて検出される。呼吸数BRは、入床する前(時点t1以前)と入眠する前(時点t2以前)は、図21(E)に示されるように一定の呼吸数を維持しているが、入眠状態(時点t2以降)になると徐々に低下し、睡眠から覚めると(時点t3以降)徐々に上昇して一定の呼吸数に戻る。従って、呼吸数変化検出部323が呼吸数BRの変化を監視し、検出結果DT3を睡眠判定部328に入力することによって、入眠と脱眠を3つ目の要因として検出することができる。
The respiratory rate BR is input to the respiratory rate
交感神経指標SNS及び副交感神経指標PSNSは睡眠度判定部324及び交叉判定部325に入力されており、睡眠度判定部324は交感神経指標SNS及び副交感神経指標PSNSの相関関係に基づいて深睡眠であるか若しくは浅睡眠であるかを判定し、判定結果DT4を睡眠判定部328に入力する。また、図21(G)に示すように、入眠前は交感神経指標SNSが高く、副交感神経指標PSNSが低くなっているが、入眠に入ると逆に交感神経指標PSNSが徐々に低くなり、副交感神経指標PSNSが徐々に高くなって交叉するので、この交叉を検出することにより入眠を検出することができる。同様に、脱眠すると交感神経指標SNSは徐々に高くなり、副交感神経指標PSNSは徐々に低くなって交叉するので、この交叉若しくは変化を検出することにより脱眠を検出することができる。従って、交叉判定部325が交感神経指標SNS及び副交感神経指標PSNSの交叉若しくは変化を監視し、判定結果DT5を睡眠判定部328に入力することによって、入眠と脱眠を4つ目の要因として検出することができる。
The sympathetic nerve index SNS and the parasympathetic nerve index PSNS are input to the sleep
図21(B)に示すように入床する前(時点t1以前)は立位状態であり、図21(F)に示すように加速度データαは、重力に対しての加速度αyが1[G]となっているが、入床すると姿勢が仰臥位になるので(時点t1以降)加速度αyは“0”となる。そして、起床すると(時点t4以降)再び重力に対しての加速度αyが1[G]となる。入床前(時点t1以前)は立位であるので重力に平行な加速度αzは“0”となっているが、入床して仰臥位状態になると(時点t2以降)加速度αzが重力方向に作用するので加速度αzは1[G]となり、起床すると(時点t4以降)再び重力に対しての加速度αzは“0”となる。このような被験者の姿勢は、姿勢検出部360及び姿勢判定部326によって判定され、睡眠解析の重要な要素となる。xyz軸の加速度αx、αy、αzから被験者の姿勢を判定でき、側臥位も判定できるので、睡眠中の寝返り回数も検出可能である。
As shown in FIG. 21 (B), the user is in a standing position before entering the floor (before the time point t1), and as shown in FIG. 21 (F), the acceleration data α has an acceleration α y with respect to gravity of 1 [. G], but since the posture is in the supine position when entering the floor (after the time point t1), the acceleration α y becomes “0”. Then, when the person wakes up (after the time point t4), the acceleration α y with respect to gravity becomes 1 [G] again. Before entering the bed (before time point t1), the acceleration α z parallel to gravity is “0” because it is in a standing position, but when entering the bed and in a lying position (after time point t2), the acceleration α z becomes gravity. Since it acts in the direction, the acceleration α z becomes 1 [G], and when waking up (after the time point t4), the acceleration α z with respect to gravity becomes “0” again. The posture of such a subject is determined by the
運動検出部370で検出された消費エネルギーENは、消費エネルギー変化検出部327に入力され、消費エネルギーENの変化が閾値に基づいて検出される。消費エネルギーENは、入床する前(時点t1以前)と入眠する前(時点t2以前)は、図21(F)に示されるように一定の大きさを維持しているが、入眠状態(時点t2以降)になると低下し、睡眠から覚めると(時点t3以降)上昇して一定の大きさに戻る。従って、消費エネルギー変化検出部327が消費エネルギーENの変化を監視し、検出結果DT7を睡眠判定部328に入力することによって、入眠と脱眠を5つ目の要因として検出することができる。睡眠判定部328は上記検出結果や判定結果に基づく睡眠解析情報SYAを出力する。無呼吸信号NBが睡眠判定部328に入力された場合には、無呼吸症候群を示す睡眠解析情報SYAを出力する。
The energy consumption EN detected by the
このように本発明の睡眠解析によれば、心拍数HN、皮膚の温度データTh、呼吸数BR、消費エネルギーEN、交感神経指標SNS及び副交感神経指標PSNSの5つの要因が全て成立したときに、入眠と脱眠を判定しているので、解析結果が正確であるという特徴を有する。また、無呼吸症候群や寝返り回数などについても判定することができる。 As described above, according to the sleep analysis of the present invention, when all five factors of heart rate HN, skin temperature data Th, respiratory rate BR, energy consumption EN, sympathetic nerve index SNS and parasympathetic nerve index PSNS are satisfied, Since sleep onset and sleep onset are determined, the analysis result is accurate. In addition, it is possible to determine the apnea syndrome and the number of times of turning over.
図22は実際の検出データの一例を示しており、睡眠中に生じる無呼吸発作やシャワーを浴びた状態が示されている。 FIG. 22 shows an example of actual detection data, showing an apneic attack occurring during sleep and a state of taking a shower.
1 ネットワーク
2 端末装置
100 睡眠情報検出装置
101A、101B 電極片
102 充電端子
103A、103B 導電材
104A、104B 凹部
107A、107B 電極材
120 センサ部
121 温度センサ
122 加速度センサ
123 心電計
130 バッテリ
140 制御部
141 メモリ
300 睡眠解析部
301 入力部
302 ピーク検出部
303 ピーク間隔検出部
304 出力部
310 呼吸検出部
311 選択部
312 高速サンプリング部
313 BPF
314 LPF
315 高速フーリエ変換部(FFT)
316 比較部
317 呼吸演算部
320 解析処理部
321 温度変化検出部
322 心拍数変化検出部
323 呼吸数変化検出部
324 睡眠度判定部
325 交叉判定部
326 姿勢判定部
327 消費エネルギー変化検出部
328 睡眠判定部
330 交感神経検出部
331 フーリエ変換部
340 心拍数検出部
341 CVRR検出部
342 無呼吸症候群検出部
350 時間/周波数解析部
351 波長解析部
352 自律神経計算部
360 姿勢検出部
370 運動検出部
1
314 LPF
315 Fast Fourier Transform (FFT)
316
Claims (8)
前記心電計からの前記被験者の前記心電データを処理して得られる心拍数、交換神経指標及び副交感神経指標と、
前記加速度センサからの前記被験者の前記加速度データを処理して得られる呼吸数及び消費エネルギーと、
に基づいて前記被験者の睡眠状態を解析する請求項1に記載の睡眠解析方法。 The temperature data, which is the skin temperature of the subject obtained from the temperature sensor,
The heart rate, exchange nerve index, and parasympathetic nerve index obtained by processing the electrocardiographic data of the subject from the electrocardiograph, and
Respiratory rate and energy consumption obtained by processing the acceleration data of the subject from the acceleration sensor, and
The sleep analysis method according to claim 1, wherein the sleep state of the subject is analyzed based on the above.
前記睡眠情報検出装置で得られる温度データ、加速度データ及び心電データを取得して処理し、入床、入眠(潜時)、脱眠、起床、レム睡眠、ノンレム睡眠、浅睡眠、深睡眠の睡眠状態を解析する睡眠解析部と、
で構成されていることを特徴とする睡眠解析装置。 A sleep information detector that can be worn on the subject's body and is equipped with a temperature sensor, accelerometer, and electrocardiograph.
The temperature data, acceleration data, and electrocardiographic data obtained by the sleep information detection device are acquired and processed, and sleep onset, sleep onset (latency), sleep onset, wake up, REM sleep, non-REM sleep, light sleep, and deep sleep. A sleep analysis unit that analyzes sleep states,
A sleep analysis device characterized by being composed of.
前記心電データのピーク間隔に基づいて心拍数を検出する心拍数検出部と、
前記ピーク間隔の時間/周波数解析に基づいて交感神経指標及び副交感神経指標を計算する自律神経計算部と、
前記心電データ及び前記副交感神経に基づいて呼吸数を検討する呼吸数検出部と、
前記加速度データに基づいて消費エネルギーを検出する運動検出部と、
で構成され、
前記睡眠解析部は、前記温度データ、前記心拍数、前記交感神経指標、前記副交感神経指標、前記呼吸数及び前記消費エネルギーに基づいて前記睡眠状態を解析する請求項6に記載の睡眠解析装置。 The sleep analysis unit
A heart rate detection unit that detects the heart rate based on the peak interval of the electrocardiographic data, and
An autonomic nerve calculation unit that calculates a sympathetic nerve index and a parasympathetic nerve index based on the time / frequency analysis of the peak interval, and
A respiratory rate detector that examines the respiratory rate based on the electrocardiographic data and the parasympathetic nerve,
A motion detection unit that detects energy consumption based on the acceleration data,
Consists of
The sleep analysis device according to claim 6, wherein the sleep analysis unit analyzes the sleep state based on the temperature data, the heart rate, the sympathetic nerve index, the parasympathetic nerve index, the respiratory rate, and the energy consumption.
The sleep onset (latency) based on the crossover change of the temperature data increase, the accessory sympathetic index increase and the sympathetic index decrease, the heart rate decrease, the respiratory rate decrease, and the energy consumption decrease. The sleep analysis device according to claim 7.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020066601A JP7432233B2 (en) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Sleep analysis method and device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020066601A JP7432233B2 (en) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Sleep analysis method and device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021159571A true JP2021159571A (en) | 2021-10-11 |
JP7432233B2 JP7432233B2 (en) | 2024-02-16 |
Family
ID=78001868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020066601A Active JP7432233B2 (en) | 2020-04-02 | 2020-04-02 | Sleep analysis method and device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7432233B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114419846A (en) * | 2022-01-07 | 2022-04-29 | 郑州大学 | Domestic portable OSAHS early warning detection device |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03277346A (en) * | 1990-03-27 | 1991-12-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Sleep deciding device |
JP2001061797A (en) * | 1999-08-26 | 2001-03-13 | Matsushita Electric Works Ltd | Fall-asleep judgment device |
JP2006247374A (en) * | 2005-05-18 | 2006-09-21 | Matsushita Electric Works Ltd | Sleep diagnosis apparatus and sleep apnea inspection apparatus |
JP2013078543A (en) * | 2011-10-05 | 2013-05-02 | Win Human Recorder Co Ltd | Autonomic nerve activity index calculation method and autonomic nerve activity index calculation device, and visual display system for mind-body balance using the same |
JP2016028662A (en) * | 2014-07-25 | 2016-03-03 | 船井電機株式会社 | Sleep evaluation device and sleep evaluation method |
JP2016116727A (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 株式会社人間と科学の研究所 | Biological information management system |
JP2017046960A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | Tdk株式会社 | Sleep management device, sleep management system, sleep management method and program thereof |
-
2020
- 2020-04-02 JP JP2020066601A patent/JP7432233B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03277346A (en) * | 1990-03-27 | 1991-12-09 | Matsushita Electric Works Ltd | Sleep deciding device |
JP2001061797A (en) * | 1999-08-26 | 2001-03-13 | Matsushita Electric Works Ltd | Fall-asleep judgment device |
JP2006247374A (en) * | 2005-05-18 | 2006-09-21 | Matsushita Electric Works Ltd | Sleep diagnosis apparatus and sleep apnea inspection apparatus |
JP2013078543A (en) * | 2011-10-05 | 2013-05-02 | Win Human Recorder Co Ltd | Autonomic nerve activity index calculation method and autonomic nerve activity index calculation device, and visual display system for mind-body balance using the same |
JP2016028662A (en) * | 2014-07-25 | 2016-03-03 | 船井電機株式会社 | Sleep evaluation device and sleep evaluation method |
JP2016116727A (en) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 株式会社人間と科学の研究所 | Biological information management system |
JP2017046960A (en) * | 2015-09-02 | 2017-03-09 | Tdk株式会社 | Sleep management device, sleep management system, sleep management method and program thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114419846A (en) * | 2022-01-07 | 2022-04-29 | 郑州大学 | Domestic portable OSAHS early warning detection device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7432233B2 (en) | 2024-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4342455B2 (en) | Health management device and health management system | |
JP4469747B2 (en) | Alarm device, alarm method and alarm program | |
JP5632986B2 (en) | Sleep stage determination device and sleep stage determination method | |
US20070112277A1 (en) | Apparatus and method for the measurement and monitoring of bioelectric signal patterns | |
US20170035350A1 (en) | System and method for detecting bruxism | |
JP2009297474A (en) | Sleep stage determining device | |
JP2008264551A (en) | Sunglass type sleep detective and preventive device | |
JP4253568B2 (en) | Respiratory data collection system | |
JP3735603B2 (en) | Sleep state detection device and sleep state management system | |
US20220218293A1 (en) | Sleep physiological system and sleep alarm method | |
KR20140082308A (en) | Apparatus and Method for Deep Sleep Status and Dectect HRV on Bed | |
JP2014018234A (en) | Health management system, method thereof and program, and spectacle type bio-information acquisition apparatus | |
KR102540250B1 (en) | Ocular sensors, systems and methods | |
KR102101809B1 (en) | Sleep and arousal inducing device | |
US20220096002A1 (en) | Biometric detection using multiple sensors | |
JP7432233B2 (en) | Sleep analysis method and device | |
JP2011160852A (en) | Wakefulness state detector | |
CA3100475C (en) | Apparatus and a method for monitoring a patient during his sleep | |
JP2008080071A (en) | Evaluation device for quality of sleep | |
CN107374615B (en) | Dream report system and method for electrocardiograph, respiration and posture monitoring | |
JP6413073B2 (en) | Sleep stage determination device and sleep stage determination method | |
US20180146915A1 (en) | Sleep stage determination apparatus and sleep stage determination method | |
JP2017099528A (en) | Biological information management system | |
JP6716888B2 (en) | Respiratory analysis device, respiratory analysis method and program | |
CN204967912U (en) | Survey respiratory frequency's cell -phone shell |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20221110 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20221110 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230105 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230712 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230721 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230907 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231004 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231201 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240123 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240129 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7432233 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |