JP3913374B2

JP3913374B2 - 無呼吸検出装置

Info

Publication number: JP3913374B2
Application number: JP28535098A
Authority: JP
Inventors: 幸一橋本; 真一土屋; 政昭井上; 宏志宇野
Original assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Current assignee: Nagano Keiki Co Ltd
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2018-10-07
Also published as: JP2000107154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無呼吸検出装置に係り、特に、睡眠中に起こる新生児の突然死症候群（ＳＩＤＳ）や成人の無呼吸症候群等における無呼吸状態を、呼吸の監視により検出して、無呼吸状態を知らせたり、また、人工呼吸中に、呼吸回路のはずれや気道の閉塞等を検出したりする無呼吸検出装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
近年、欧米諸国では、新生児の死亡原因の第一が突然死症候群（以下、ＳＩＤＳと略す）となっており、日本でも欧米なみのライフスタイルの変化などが、ＳＩＤＳの増加に影響を与えている。
ＳＩＤＳは、医学的に今だ原因不明で、予知や予防への知識も不十分できわめて重要な問題となっている。また、それ以上に、今まで元気であった新生児が突然死するというショッキングな疾患である。
このため、特に、近年の少産ゆえの少子の時代においては、家庭で新生児の呼吸を２４時間監視でき、かつ、呼吸をしていない状態つまり無呼吸状態を知ることができるホームモニタリングとしての無呼吸検出装置が必要とされている。
【０００３】
また、家庭以外の保育所や産院の新生児室等に無呼吸検出装置を設置することによって、家庭以外の場所にも安心して新生児を預けられることから、無呼吸検出装置は、今後各施設等で必要とされると予測される。
その上、このホームモニタリングは、未熟性や慢性の肺疾患で無呼吸状態が起こる方や、在宅で酸素や人工換気をしている方や、気管切開をしている方などにも必要とされる。
【０００４】
このようなホームモニタリングとしては、病院等で使用されているような心拍モニタ等を併用する高機能で高価な無呼吸検出装置を用いてもよいが、一般のレベルでは十分に使いこなせるものではないし、通常家庭や保育所等では、主に主婦や保母さんなどが使用するので、操作が簡単であり、故障のない無呼吸検出装置でなければならない。
【０００５】
ところで、従来より、ホームモニタリングとして各種の無呼吸検出装置が開発されているが、いくつかの例を挙げると、第１の従来例として、検出部に収縮自在な腹巻きを用い、呼吸に伴う腹部の上下運動によって腹巻きの内部に組み込んだ可変抵抗器の抵抗値が変化することを利用して呼吸を検出する可変抵抗式の無呼吸状態判定装置（特開平６−６３０３１号公報）がある。
これは、被検者の睡眠時における腹部の上下運動によって、体に取り付けた腹巻き部が伸縮し、内部に組み込んだ可変抵抗器の抵抗値が変化することを利用する。そして、その可変抵抗器に定電圧を印加し、そこに流れる電流値を連続的に測定して呼吸を検出し、無呼吸状態を判定するものである。
【０００６】
また、第２の従来例として、検出部にマイクロホンを用い、呼吸に伴って気道などで発生する音を測定して呼吸を検出する音検知式の無呼吸検出装置（特開昭６３−１５８０４０号公報）もある。
これは、被検者の頸部または上胸部から呼吸に伴って気道などで発生する音を体に取り付けたマイクロホンで測定して呼吸を検出し、無呼吸状態を判定する。この際、マイクロホンは、被検者の体に粘着テープで貼り付けられている。
【０００７】
さらに、第３の従来例として、呼吸に同調する圧力変化として検出するものに、呼吸すると腹部に巻き付けられた検出部であるカプセルが圧縮され、そのカプセル内の圧力変化を圧力計にて計測することで呼吸を検出する空気圧式カプセルタイプのもの（特公昭６３−２０４２号公報）もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら従来のホームモニタリング用装置では、検出部を被検者の体に取付けなければならないので、取付ける位置によって検出感度が落ちて呼吸検出が出来ないことがあったり、粘着テープなどで貼った際にその貼り付けた部分がかぶれてしまうことがあるという問題があった。
その上、検出部を測定の都度取り付けなければならず、その作業が面倒で煩わしい上、寝心地が悪くなり、被検者や使用者に負担がかかるという問題もあった。さらに、従来のホームモニタリング用装置では、人が歩くことなどで起こる外部振動などにより、呼吸と間違えて動作することがあるので、ＳＩＤＳによる無呼吸状態を見逃す恐れがあるという問題もあった。
【０００９】
本発明の目的は、検出部分を直接身体に取り付けることなく呼吸を検出することができ、被検者の呼吸を含む身体の動きを確実に測定して無呼吸を知らせることができる無呼吸検出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の無呼吸検出装置は、被検者の無呼吸状態を検出する無呼吸検出装置であって、被検者を直接もしくはマットレス等を介して載せる検出マットと、この検出マット内に設けられ、かつ、被検者の呼吸を含む体の動きに同調して圧力変化が発生する感圧部と、この感圧部の内部の圧力を圧力センサ部にて所定時間毎に計測する圧力計測手段と、この圧力計測手段からの信号を受けて感圧部の圧力変化から無呼吸状態を検出する無呼吸検出手段とを備え、前記圧力センサ部には、前記感圧部の内部からの圧力を受ける受圧室と、前記受圧室に隣接する背圧室とが設けられており、前記感圧部から前記受圧室まで形成されている圧力計測経路には、大気と連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
このように構成することによって、感圧部が内蔵された検出マット上に、必要に応じてマットレス等を介して被検者を寝かせ、その被検者の呼吸を含む体の動き（体動）に同調して変化する感圧部の圧力を圧力計測手段で測定し、この圧力計測手段からの信号を受けて無呼吸検出手段で無呼吸状態を検出する。これにより、検出部分を被検者の体に付けずに呼吸を検出することができ、被検者に負担を与えることなく、被検者の呼吸を含む身体の動きを確実に測定して無呼吸が知らされる。
また、前記の貫通孔を設けることにより、圧力計測経路内が外部要因（例えば、大気圧や周囲温度の変化、あるいは新生児の体温による温度変化の影響等）などにより必要以上に圧力変化があったとしても、貫通孔を介して所定時間後には、ほぼ大気圧に戻るため、微小な圧力変化がある呼吸を速やかに計測できるようになり、適切な無呼吸検出を行える。
【００１２】
また、請求項２に記載されるように、感圧部を弾性変形可能なパイプ状の中空体で形成することが好ましい。
感圧部を弾性変形可能なパイプ状の中空体で形成すれば、感圧部の感度が単なる偏平中空体等に比べて高感度にできるため、被検者の微少な呼吸や体の動きによっても感圧部の内部の圧力が変化するようにでき、その分精密に呼吸を検出することができる。
その上、感圧部は、弾性変形可能であるので、感圧部の配置形状として、直線形状に限らず、例えば、略円形形状などにすることもでき、感圧部の配置形状を検出マットの大きさ等に合わせて容易に変化させることができる。
【００１３】
さらに、請求項３に記載されるように、検出マットを、感圧部と、この感圧部の上下に配置される上板および下板とを備えて構成し、上板を被検者の呼吸により弾性変形が可能に形成するとともに、被検者の体の動きによる上板の変形に伴って感圧部に圧力変化を発生させるように構成し、かつ、下板を硬質部材により形成することが望ましい。
【００１４】
このように、被検者の体の動きによる上板の変形に伴って感圧部に圧力変化を発生させるようになっていれば、被検者が寝返り等で感圧部の真上の位置から上板上の任意の場所に移動したとしても、被検者が上板上から外れない限り、上板の変形に伴って感圧部に圧力変化が生じるため、容易に被検者の呼吸を検出することができる。また、下板は、弾性変形しない硬質部材により形成されているため、上板の変形に伴って感圧部に加わる圧力が下板に吸収されることがほとんどなく、感圧部内部の圧力変化の感度を向上させることができ、ひいては呼吸を検出する感度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項４に記載されるように、感圧部を弾性変形可能なパイプ状の中空体で形成し、下板に感圧部の潰れ量を規制するための潰れ量規制手段を設けることが好ましい。
これによれば、その設置作業を簡単に行うことができるとともに、感圧部の位置がずれることがないので、安定した検出感度を得ることができる。
【００１８】
また、請求項５に記載されるように、背圧室に大気と連通する貫通孔を設けることが好ましい。
このように構成すれば、背圧室も大気と連通することとなって背圧室側の外部要因による圧力変化に伴う感度低下を防止でき、呼吸に伴う圧力変化を高感度に計測することができる。
【００１９】
さらに、呼吸による圧力変化から得られる圧力波形には、外部要因による振動などによって呼吸よりも周波数の高い成分が含まれている場合がある。
そこで、請求項６に記載されるように、圧力計測経路にノイズ低減用絞りおよび呼吸の検出感度維持用溜まりを設けることが望ましい。
【００２０】
このように、圧力計測経路にノイズ低減用絞りおよび呼吸の検出感度維持用溜まりを設ければ、外部要因による振動などの余計な成分を低減して、呼吸による圧力変化から得られる圧力波形を平滑化することができ、安定した良好な呼吸波形を抽出することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１ないし図３には、本発明の第１実施形態を適用した無呼吸検出装置１が示されている。
【００２２】
無呼吸検出装置１は、略偏平直方体状、より具体的には布団状の検出マット２と、この検出マット２に加わる圧力変化を計測して無呼吸状態を検出し、かつ、この無呼吸状態を表示および警報するモニタ表示器３とを備えて構成されている。検出マット２の上には、必要に応じてマットレス１０１が載置され、このマットレス１０１の上に新生児等の被検者１００が載せられている。
【００２３】
検出マット２は、図２（Ａ）にも示すように、検出マット２内に取り付けられ、かつ、被検者１００の呼吸を含む体の動き（体動）に同調して圧力変化が発生する感圧部である感圧パイプ２１と、この感圧パイプ２１の上下に接して配置される上板２２および下板２３と、これらの上板２２と下板２３との長手方向両端に介装され、両板２２、２３間に所定の間隙を形成させるスペーサ２４と、それら全体を覆う保護カバー２５とを備えて構成されている。この際、検出マット２の大きさは、例えば、新生児用であれば新生児用のベッドに入る程度の大きさとなっている。
【００２４】
感圧パイプ２１は、所定の長さに切断した柔軟な弾性変形可能なパイプ状の中空体、例えば、シリコン樹脂チューブで形成されている。
この感圧パイプ２１の一方の端部２１Ａは、埋栓２６で封止され、他方の端部には、その開口部に呼吸による圧力変化量などを調整し、外部要因によるノイズを低減するノイズ低減用絞り２７Ａを備えた接続パイプ２７の一端が取り付けられている。この接続パイプ２７の他端には、後に詳述するように、連結パイプ６０を介してモニタ表示器３が接続されている。
【００２５】
検出マット２の下板２３は、硬質プラスチック等の硬質部材により構成され、弾性変形が不可能に強固に形成されている。
下板２３の上面２３Ｂの長手方向中心線上には、感圧パイプ２１を収納する直線状の感圧パイプ２１の潰れ量規制手段である溝２３Ａが形成されている。
この溝２３Ａは、下板２３のモニタ表示器接続側とは反対側の端部を除き、下板２３の長手方向ほぼ全長に渡って形成され、かつ、溝２３Ａの両端側が深く、中央部が浅く形成されている。
【００２６】
詳しくは、感圧パイプ２１の端部２１Ａにおける溝２３Ａの深さは、感圧パイプ２１の外径寸法（例えば、５ｍｍ）と同じ程度の深さとなっており、一方、感圧パイプ２１の中央部２１Ｂに対応する溝２３Ａの深さは、感圧パイプ２１の外径寸法よりも浅く（例えば、３ｍｍ程度）形成されている。
これにより、感圧パイプ２１の端部２１Ａは、上板２２が被検者１００の重量等により変形しても上板２２に接しないように配置されており、一方、感圧パイプ２１の中央部２１Ｂは、下板２３の上面２３Ｂよりも上方に飛び出し、未変形状態の上板２２の下面２２Ａにほぼ接するように配置されている。
【００２７】
従って、前述の具体的寸法例における溝２３Ａの中央部の深さ（３ｍｍ）と、感圧パイプ２１の外径寸法（５ｍｍ）とにおいては、スペーサ２４の厚さは２ｍｍとされている。このスペーサ２４の厚さが感圧パイプ２１の最大の潰し代となるが、実際の潰し代は、被検者１００の重さや、上板２２の厚み、曲げ弾性率等にもより、例えば、０．２〜１．８ｍｍ程度に設定されている。つまり、感圧パイプ２１は、潰れ量規制手段である溝２３Ａによって完全に潰れないようになっている。
また、感圧パイプ２１の肉厚は、例えば、０．５ｍｍ程度とされ、上板２２が過大重量等により極端に撓まされ、上板２２の下面２２Ａが下板２３の上面２３Ｂに接する位置近傍まで変形し（図２（Ｂ）参照）、この上板２２により感圧パイプ２１が下板２３の上面２３Ｂと一致する位置近傍まで潰されても、感圧パイプ２１の中心部には十分な空間が存在し（図２（Ｂ）参照）、感圧パイプ２１の内圧の変化が計測可能とされている。なお、図２（Ｂ）は、同図（Ａ）と比較する上で過大表現をしている。
このような潰された状態では、感圧パイプ２１は、永久変形することなく、また、変形した際に感圧パイプ２１の内径が絞られて、感圧パイプ２１内部の圧力の検出感度に影響することがない。
【００２８】
さらに、溝２３Ａの幅は、感圧パイプ２１がその溝壁２３Ｃに触れると感圧パイプ２１内部の圧力変化の検出感度が低下するので、感圧パイプ２１が前述のように下板２３の上面２３Ｂまで潰された状態でも、溝壁２３Ｃに触れない程度に感圧パイプ２１の外径寸法よりも広く形成されている。
【００２９】
上板２２は、被検者１００の呼吸により弾性変形が可能な部材で形成されているとともに、スペーサ２４を支点として、板バネとして作用するようにスペーサ２４に取り付けられている。具体的には、上板２２、下板２３およびこれらの両板２２、２３間に介装されているスペーサ２４は、接着やその四隅での釘打ち、その他固定手段で固定されている。
上板２２は、ある程度の曲げ弾性が要求されるが、弾性材料であれば何でもよく、樹脂板、木板、ボール紙、その他の材料を用いることができる。
本実施形態では、具体的には、軽い発泡性の樹脂材料（例えば、塩化ビニール製の発泡体）で形成されている。
この塩化ビニール製発泡体からなる上板２２は、その長手方向すなわち感圧パイプ２１の長手方向と、この長手方向に直交する方向とで曲げ弾性率が異なり、上板２２の長手方向では、曲げ弾性率が大きく、被検者１００の重量や体動による板の撓み（変形）量が少なくなっている。これに対して、上板２２の長手方向に直交する方向では、長手方向よりも曲げ弾性率が小さく、被検者１００の重量や体動による板の撓み（変形）量が多くなっている。
【００３０】
保護カバー２５は、感圧パイプ２１の圧力変化を検出する際の検出感度に影響がないような表材および寸法（厚さ）で形成されている。すなわち、保護カバー２５は、柔らかくて薄い部材、より具体的には、軟質プラスチックシート、布等で構成され、上板２２、下板２３、スペーサ２４の全体を覆っている。
【００３１】
モニタ表示器３は、図１に示されるように、圧力計測手段４と、無呼吸検出手段５と、表示器駆動用の電池６とを備えている。
圧力計測手段４は、感圧パイプ２１内部の呼吸による圧力変化を検出する圧力センサ部４１と、この圧力センサ部４１で検出した圧力変化を所定時間毎に計測する圧力計測部４２とを備えて構成されている。
また、無呼吸検出手段５は、圧力計測部４２で計測されて得られる圧力波形つまり感圧パイプ２１内部の圧力変化から無呼吸状態を検出する無呼吸検出部５１と、圧力計測部４２で計測されて得られる圧力波形を表示する表示部５２と、無呼吸状態を検出したらそれを知らせる警報部５３とを備えて構成されている。
また、このモニタ表示器３で得られる波形や検出結果等は、適宜な外部出力端子を通じて、例えば、印刷機等に出力されるようになっている。
【００３２】
圧力計測手段４の圧力センサ部４１には、連結パイプ６０を介して接続パイプ２７の他端が接続されている。
連結パイプ６０には、呼吸による感圧パイプ２１内部の圧力変化を、モニタ表示器３の圧力センサ部４１に検出感度を落とさないように伝えるために、その内部に感圧パイプ２１より内径が細く、かつ、内容積が小さい呼吸の検出感度維持用溜まり６０Ａが形成されている。
また、使用者がモニタ表示器３をベッド周辺で移動することを考慮し、連結パイプ６０は、曲げ半径が小さくて折れにくい丈夫なパイプで形成されている。
【００３３】
圧力計測手段４の圧力センサ部４１は、圧力を検出できる構造であれば、従来一般の各種構造でよいが、構造の具体的一例を挙げれば、図４に示すように、連結パイプ６０に接続され、かつ、検出感度を落とさないように空間内容積が小さく形成されている圧力導入口４３と、感圧パイプ２１の内部からの圧力を受ける受圧室４４と、この上方に圧力センサ回路部４５を介して隣接する背圧室４６とを備えて構成されている。
ここで、感圧パイプ２１から受圧室４４までの経路によって、圧力の通路である圧力計測経路３０が形成されている。
【００３４】
圧力センサ回路部４５は、受圧室４４と背圧室４６とを仕切るとともに、図示しない電子回路を有する基板４５Ａと、基板中央に配置され、かつ、感圧パイプ２１内部の呼吸による圧力変化を検出する圧力センサチップ４５Ｂとを備えて構成されている。
この圧力センサチップ４５Ｂは、例えば、圧力変化に応じて変形するダイヤフラムを備え、このダイヤフラムの変形を歪量、静電容量等として取り出し、電子回路で電気信号に変換して圧力計測できるようになっている。
【００３５】
受圧室４４には、大気と連通する貫通孔である受圧室大気開放絞り４４Ａが形成されている。
この受圧室大気開放絞り４４Ａが形成されていないと、受圧室４４が密閉状態となり、この状態になると、大気圧や周囲温度の変化、あるいは新生児の体温による温度変化の影響などの呼吸に比べて圧力応答の遅い外部要因により、受圧室４４の空気が膨張または圧縮されて、受圧室４４内の内圧が徐々に変化し、呼吸による微少な圧力変化を検出することが不可能となる。
しかし、受圧室４４に受圧室大気開放絞り４４Ａが形成されていることにより、外部要因によって受圧室４４の内圧が変化せずに常時大気圧状態を保つことができ、呼吸に伴う圧力変化のみを微小レンジで計測可能とされている。
なお、受圧室大気開放絞り４４Ａの穴形状は、前述した外部要因を受けず、かつ、呼吸検出感度を落とさないような大きさに形成されている。
【００３６】
また、背圧室４６にも受圧室４４に形成された絞り４４Ａと同様形状の貫通孔である背圧室大気開放絞り４６Ａが形成されている。
この背圧室大気開放絞り４６Ａが形成されておらず、背圧室４６を大気圧に開放した状態にすると、例えば、無呼吸検出装置１が設置された部屋のドアの開閉や空調の風等の急激な大気の変化により、背圧室４６が直接影響を受け、呼吸に近い圧力変化が現れて呼吸と判別できなくなることがある。
しかし、背圧室４６に背圧室大気開放絞り４６Ａが形成されていることにより、急激な大気の変化を緩和し、かつ、受圧室４４と絞りや空間内容積を同等の形状にすることで、急激な大気圧の変化による影響が小さくなるようになっている。このように圧力センサ部４１を構成することで、呼吸に伴う圧力変化を高感度に計測することができるようになっている。
【００３７】
そして、圧力センサ部４１で検出した呼吸に伴う圧力変化が所定時間毎に圧力計測部４２で計測され、図５に示すような呼吸による圧力波形が得られるようになっている。
この際、圧力波形は、接続パイプ２７に備えられているノイズ低減用絞り２７Ａおよび連結パイプ６０に形成されている呼吸の検出感度維持用溜まり６０Ａによって、上板２２のバネ特性による減衰振動や、その他の外部要因による振動などの呼吸よりも周波数の高い成分が除去および低減されて平滑化されており、その平滑化された波形がモニタ表示器３の表示部５２に表示されている。
【００３８】
なお、睡眠中の新生児の弱い呼吸を感圧パイプ２１の容積変化として伝える場合、感圧パイプ２１内に発生する圧力変化量ΔＰは、次の数式１によって算出することができる。
【００３９】
【数１】
ΔＰ＝Ｐ₀×ΔＶ／Ｖ
【００４０】
ここで、Ｖは感圧パイプ２１の内容積を示し、ΔＶは感圧パイプ２１の内容積変化量を示し、Ｐ₀は大気圧を示す。
つまり、感圧パイプ２１の内容積Ｖを小さくし、感圧パイプ２１の内容積変化量ΔＶを大きくすることにより、圧力変化量ΔＰを大きく発生させることができ、検出感度を高くすることができるようになっている。
従って、感圧パイプ２１の設計に当たっては、上述の原理を理解して寸法設定している。
【００４１】
また、感圧パイプ２１の全長は、ほぼ被検者１００である新生児の身長程度に設けるのがよく、さらに、感圧パイプ２１の下板上面２３Ｂから突出している部分（中央部）の長さは、検出マット２の長手方向寸法の約２／３程度が感度上良好である。より具体的には、検出マット２の全長を７００ｍｍ程度とした場合、感圧パイプ２１の突出している部分（中央部）の長さは約４００〜６００ｍｍ程度、より好ましくは約５００ｍｍ程度とするのがよい。これより短いと検出範囲が狭く、長いと内容積が大きくなり、感度が低下する。
【００４２】
次に、本実施形態の無呼吸検出装置１の使用方法を説明する。
まず、検出マット２の上にマットレス１０１を介して被検者１００（新生児）を載せる。
通常、新生児の呼吸は腹式呼吸である。腹式呼吸において、吸気時には、横隔膜が下降して肺が膨張し、それに伴って腹部も上方に膨張する。
一方、呼気時には、肺が収縮して横隔膜が上昇し、それに伴って腹部が下方に収縮する。睡眠中は、このような一連の運動により、規則正しい腹部の上下運動が行われる。これに対して、呼吸が停止した無呼吸状態では、腹部の上下運動が停止する。
【００４３】
従って、検出マット２上に載せられた状態で被検者１００が睡眠し、規則的な呼吸が行われると、腹部の上下運動による上板２２の撓み量に伴って感圧パイプ２１の内部に圧力変化が発生する。この圧力変化は、接続パイプ２７および連結パイプ６０を通って圧力センサ部４１に入力・検出される。
次に、圧力センサ部４１で検出された圧力は、所定時間毎に圧力計測部４２で計測されるとともに、圧力計測部４２では、計測された圧力から図５に示す圧力波形が作成される。この圧力波形は、表示部５２により表示される。
【００４４】
この際、被検者１００が検出マット２上に載置されることにより、その重量によって生ずる圧力変化は、載置した後は一定であるため、圧力センサ部４１の受圧室４４に設けられた受圧室大気開放絞り４４Ａから大気に放出され、一定時間後は影響がなくなる。従って、この後は呼吸に伴う圧力変化のみが検出されることとなる。
【００４５】
次に、呼吸を含む体の動きがある場合を、図５を用いてより詳細に説明する。
吸気時は、腹部の膨張に伴い、上板２２の撓み量が大きくなって感圧パイプ２１が圧縮され、圧力計測経路３０の圧力が大気圧状態（ゼロ）から高い正圧に上昇する。その後、圧力計測経路３０の圧力は、受圧室大気開放絞り４４Ａにより大気圧状態に戻る。
一方、呼気時は、腹部の収縮により、上板２２の撓み量が小さくなり、感圧パイプ２１は元の位置に戻ろうとし、圧力計測経路３０の圧力が大気圧状態から低い負圧に下降する。その後、圧力計測経路３０の圧力は、受圧室大気開放絞り４４Ａにより大気圧状態に戻る。
このような一連の圧力計測経路３０の圧力変化は、大気圧状態を中心にほぼ一定の周期と振幅で繰り返される。
【００４６】
そして、被検者１００の呼吸は、圧力値がゼロから正圧の上限呼吸検出レベルＡ以上になった後、下降して負圧の下限呼吸検出レベルＢ以下になった場合に、一回目の呼吸と判定する。
なお、呼吸による規則的な圧力変化の他に、寝返りや手足を動かすなどの身体の大きな動きがあるが、この場合の圧力変化は、呼吸に比べて周期は不規則だが振幅が大きいので、呼吸をしているとみなす。しかも、このような身体の動きにより、内圧が大きく変化した後でも受圧室大気開放絞り４４Ａにより、すぐに内圧が大気圧状態（ゼロ）に戻るので、呼吸による圧力変化の検出に影響を与えない。
【００４７】
以上の呼吸を含む身体の動きがある場合から、無呼吸状態になると、図５の右側に示すように、圧力計測経路３０の圧力は大気圧状態（ゼロ）に保持され、圧力変化がほとんどなくなる。
そして、圧力値が上限呼吸検出レベルＡ未満であり、かつ、下限呼吸検出レベルＢ以下にならない状態が設定された呼吸停止時間ｔを越えると、無呼吸検出部５１で無呼吸状態を判定し、表示部５２に表示するとともに、警報部５３からブザーや警告灯の点灯等の適宜な警報を出力する。
このようにして被検者１００の無呼吸状態が検出される。
【００４８】
このような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
無呼吸検出装置１は、感圧パイプ２１と、この感圧パイプ２１の内部の圧力を圧力センサ部４１にて所定時間毎に計測する圧力計測手段４と、感圧パイプ２１の圧力変化から無呼吸状態を検出する無呼吸検出手段５とを備えているので、従来の検出部を被検者１００の体に付けるものに比べて、コードやセンサ類を一切身につけずに呼吸を検出することができ、被検者１００に負担を与えることなく、被検者１００の呼吸を含む身体の動きを確実に測定して無呼吸状態を検出することができる。
【００４９】
また、感圧パイプ２１は、弾性変形可能なパイプ状の中空体で形成されているため、被検者１００の微少な呼吸や体の動きによっても感圧パイプ２１の内部の圧力が変化するようにでき、その分精密に呼吸を検出することができる。
【００５０】
さらに、被検者１００の体の動きによる上板２２の変形に伴って感圧パイプ２１に圧力変化が発生されるので、被検者１００が寝返り等で感圧パイプ２１の真上の位置から上板２２上の任意の場所に移動したとしても、被検者１００が上板２２上から外れない限り、上板２２の変形に伴って感圧パイプ２１に圧力変化が生じるため、容易に被検者１００の呼吸を検出することができる。
また、下板２３は、弾性変形しない硬質部材により形成されているため、上板２２の変形に伴って感圧パイプ２１に加わる圧力が下板２３に吸収されることがほとんどなく、感圧パイプ２１内部の圧力変化の感度を向上させることができ、ひいては呼吸を検出する感度を向上させることができる。
【００５１】
また、感圧パイプ２１が弾性変形可能なパイプ状の中空体で形成され、この感圧パイプ２１が下板２３に形成された溝２３Ａ内に配置されているため、感圧パイプ２１の設置作業を簡単に行うことができるとともに、感圧パイプ２１の位置がずれることがないので、安定した検出感度を得ることができる。
【００５２】
さらに、受圧室４４に受圧室大気開放絞り４４Ａが形成されているため、外部要因によって一時的に圧力計測経路３０に圧力変化が生じても、受圧室４４の内圧を速やかに大気圧状態に戻すことができ、これにより、呼吸に伴う圧力変化のみを微小レンジで計測することができる。
また、背圧室４６に背圧室大気開放絞り４６Ａが形成されているため、急激な大気の変化を緩和することができるとともに、受圧室４４と絞りや空間内容積を同様形状にすることで、急激な大気圧の変化による影響が小さくできる。
【００５３】
また、圧力計測経路３０にノイズ低減用絞り２７Ａおよび呼吸の検出感度維持用溜まり６０Ａが設けられているので、外部要因による振動などの余計な成分を低減して、呼吸による圧力変化から得られる圧力波形を平滑化することができ、安定した良好な呼吸波形を抽出することができる。
【００５４】
図６には、本発明の第２実施形態に係る検出マット２が示されている。
なお、前記第１実施形態と同一もしくは相当構成品には同じ符号を付し、説明を省略もしくは簡略する。
本実施形態は、感圧パイプ２１の潰れ量規制手段として、所定間隔に設けられたビス２３Ｆを用いた点が前記第１実施形態と異なる。
【００５５】
詳しくは、図７にも示すように、下板２３の上面２３Ｂの長手方向中心線上には、シリコン樹脂製の感圧パイプ２１が載置される金属や樹脂板等で形成された板状部材２３Ｄが設置されている。
板状部材２３Ｄは、感圧パイプ２１の端部２１Ａに取り付けられている埋栓２６および接続パイプ２７の部分を除き、感圧パイプ２１の長手方向ほぼ全長（中央部）に渡った長さに形成されている。
【００５６】
板状部材２３Ｄに載置された感圧パイプ２１の中央部２１Ｂは、板状部材２３Ｄの上面２３Ｅに、図示しない両面テープで接着されているとともに、中央部２１Ｂの約上半分が後述するビスの頭部よりも上方に飛び出している。この感圧パイプ２１の中央部２１Ｂは、被検者１００が載置されていない状態で、上板２２等の荷重により約０．５ｍｍ程度潰されており、被検者１００の重量によって上板２２が変形すると、中央部２１Ｂがさらに潰されて圧力変化が検出されるようになっている。
【００５７】
板状部材２３Ｄの長手方向に沿った両端部には、板状部材２３Ｄを下板２３に固定するビス２３Ｆが板状部材２３Ｄの長手方向に沿って所定間隔に配置されている。これらのビス２３Ｆは、その頭部２３Ｇが板状部材２３Ｄの上面２３Ｅから上方に突出した状態（例えば、突出寸法Ｈ１＝約２．５ｍｍ程度）とされている。
従って、感圧パイプ２１の外径寸法を、例えば、５ｍｍ程度とすると、感圧パイプ２１の中央部２１Ｂのビス２３Ｆの頭部２３Ｇよりも上方に飛び出している部分の高さ寸法は約２ｍｍ程度に設定され、これが感圧パイプ２１の最大の潰し代となっている。
つまり、感圧パイプ２１は、ビス２３Ｆの頭部２３Ｇが板状部材２３Ｄの上面２３Ｅよりも上方に突出していることによって、感圧パイプ２１が完全に潰れて内径が０（ゼロ）となることがなく、永久変形しないようにされている。
また、感圧パイプ２１を挟んで対向するビス２３Ｆ間は、感圧パイプ２１が図６（Ｂ）のように潰された状態でも、ビス２３Ｆに触れない程度に感圧パイプ２１の外径寸法よりも広く形成されている。これにより、感圧パイプ２１がビス２３Ｆに触れて感圧パイプ２１内部の圧力変化を検出する感度が低下することが防止されている。
【００５８】
図８にも示すように、感圧パイプ２１の中央部２１Ｂは、板状部材２３Ｄ上に載置され、端部２１Ａは、下板２３上に配置されている。ここで、板状部材２３Ｄの厚さ寸法Ｈ２は、被検者１００の重量等により上板２２が変形した際に、上板２２がビス２３Ｆに接する前に埋栓２６や接続パイプ２７に接しないように設定されている。
つまり、ビス２３Ｆの突出寸法Ｈ１と、板状部材２３Ｄの厚さ寸法Ｈ２との和が埋栓２６および接続パイプ２７の外径寸法（下板２３からの高さ寸法）以上とされていることで、上板２２が変形しても、上板２２がビス２３Ｆに接して、埋栓２６や接続パイプ２７には接しないようになっている。例えば、埋栓２６や接続パイプ２７の外径寸法が５．５ｍｍ程度であり、ビス２３Ｆの突出寸法Ｈ１が２．５ｍｍ程度の場合、板状部材２３Ｄの厚さ寸法Ｈ２は、約３．５ｍｍ以上にすればよい。
なお、図６〜図８においては、説明の便宜を図るため、ビス２３Ｆの大きさを実際よりも大きく記してある。
【００５９】
このような検出マット２の上にマットレス１０１を介して被検者１００を載せた場合、被検者１００の重量や呼吸によって上板２２が撓み、感圧パイプ２１の中央部２１Ｂが潰され、圧力変化が検出されて被検者１００の無呼吸状態が検出される。
この際、重量の重い被検者１００が載った場合には、重量の軽い被検者１００よりも上板２２の撓み量が大きくなり、感圧パイプ２１の潰れ量もそれに応じて大きくなるが、ビス２３Ｆによって感圧パイプ２１の潰れ量が規制されるため、感圧パイプ２１が完全に潰れることがなく、永久変形することも防止できる。
【００６０】
このような本実施形態によれば、前記実施形態と同様の効果が得られる上、次のような効果が得られる。
板状部材２３Ｄを介して下板２３にビス２３Ｆを固定するだけで、感圧パイプ２１の潰れ量規制手段を形成することができるので、特別な加工等をせずに、潰れ量規制手段の形成作業を容易に行うことができる。
【００６１】
また、板状部材２３Ｄを下板２３に固定するビス２３Ｆによって、感圧パイプ２１の潰れ量も規制することができるので、例えば、予め板状部材２３Ｄを固定して、その上にスペーサ等を載せてこのスペーサで感圧パイプ２１の潰れ量を規制する場合に比べて、ビス２３Ｆで板状部材２３Ｄの固定と、感圧パイプ２１の潰れ量の規制とを兼用することができるので、これにより、作業工程を少なくでき、取付作業を容易に行うことができる。
【００６２】
さらに、感圧パイプ２１の中央部２１Ｂが載置される板状部材２３Ｄを設け、ビス２３Ｆの突出寸法Ｈ１と、板状部材２３Ｄの厚さ寸法Ｈ２との和を埋栓２６および接続パイプ２７の外径寸法以上とすることで、上板２２をビス２３Ｆに接する前に埋栓２６や接続パイプ２７に接しないようにすることができるので、被検者１００の重量等で上板２２が撓んだ際に、上板２２の下面２２Ａが埋栓２６や接続パイプ２７に接して感圧パイプ２１内部の圧力変化の検出誤差が生じることを防止できる。
【００６３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、ノイズ低減用絞り２７Ａと呼吸の検出感度維持用溜まり６０Ａとが圧力計測経路３０に設けられていたが、これに限らず、例えば、圧力センサ部４１や圧力計測部４２等に設けられていてもよい。また、ノイズ低減用絞り２７Ａおよび呼吸の検出感度維持用溜まり６０Ａはなくてもよい。
【００６４】
さらに、前記実施形態では、外部要因による振動などの余計な成分を低減して、呼吸による圧力変化から得られる圧力波形を平滑化するのをノイズ低減用絞り２７Ａおよび呼吸の検出感度維持用溜まり６０Ａで行ったが、これに限らず、例えば、無呼吸検出部５１で行ってもよい。つまり、無呼吸検出部５１で圧力波形に含まれる外部要因による振動などの余計な成分を電気的に除去し、目的とする呼吸のみを検出する圧力波形を抽出するために、前後の各２個のデータとそれ自身のデータ（連続する５個のデータ）の平均値で波形を修正する移動平均法を行うことにより、波形の平滑化を行うこともできる。
この際、平滑化された圧力波形の中の最大値を検出し、最終的に必要とする呼吸数を数える。そして、呼吸間隔が予め設定しておいた呼吸停止時間以上になると無呼吸として判定する。
【００６５】
また、受圧室大気開放絞り４４Ａと同様に機能する貫通孔としては、受圧室４４に直接設ける場合に限らず、例えば、連結パイプ６０や感圧パイプ２１等の圧力計測経路３０の任意の場所に設けてもよい。
【００６６】
さらに、前記実施形態では、上板２２は、軽い発泡性の樹脂材料で形成されていたが、これに限らず、例えば、樹脂板や木板、ボール紙等の材料で形成されていてもよく、要するに弾性材料で形成されていればよい。
また、上板２２は設けなくてもよい。この場合には、例えば、感圧パイプ２１の上に直接マットレス１０１等を設置し、マットレス１０１の変形に伴って感圧パイプ２１に圧力変化が発生されるようになっていればよい。
【００６７】
さらに、前記実施形態では、下板２３は、硬質プラスチックで形成されていたが、これに限らず、例えば、木板や樹脂板等で形成されていてもよい。
要するに、下板２３を構成する硬質部材としては、上板２２の変形に伴って感圧パイプ２１に加わる圧力を吸収することなく、かつ、感圧パイプ２１内部に圧力変化が生じるような部材であればよい。
また、下板２３は設けなくてもよい。この場合には、例えば、検出マット２をベッドの床上に設置した際に、その床が硬質部材により形成されて、その上に直接感圧パイプ２１を配置するようになっていればよい。
【００６８】
また、感圧部としては、直線形状の感圧パイプ２１に限らず、例えば、図９に示すような略円形形状の感圧パイプ２１を用いてもよい。
さらに、感圧部としては、パイプ状の中空体で形成されていなくてもよく、例えば、偏平バルーン状のものや板状のものでもよく、感圧部の形状は、実施に当たって適宜決めればよい。但し、パイプ状の中空体に形成した方が、その長さは短くして感圧パイプ２１の内容積を最小に抑えることで検出感度を高くでき、製造上作りやすく、かつ、安価である点で好ましい。
【００６９】
さらに、感圧パイプ２１の一端の閉塞手段は、埋栓２６に限らず、感圧パイプ２１自身の端部を熱溶着させたり、折り曲げてピンチ等で挟んだり折り曲げた状態で下板２３に固定したりすることで代替してもよい。
【００７０】
さらに、前記実施形態では、検出マット２は、体重の重い新生児と体重の軽い新生児の両方に適するように形成されていたが、これに限らず、例えば、新生児の体重別に上板２２の板厚、材質、曲げ弾性率あるいは感圧パイプ２１の感度を変化させて、異なる体重の被検者１００に対応できるように検出マット２が形成されていてもよい。
【００７１】
また、前記実施形態におけるノイズ低減用絞り２７Ａ、呼吸の検出感度維持用溜まり６０Ａ、受圧室大気開放絞り４４Ａ、あるいは、これらに背圧室大気開放絞り４６Ａを加えた構成を感圧パイプ２１の感度調整手段として捉え、適宜な可変絞り、その他の流体回路素子で代替してもよい。
【００７２】
さらに、前記第２実施形態では、感圧パイプ２１は、板状部材２３Ｄに両面テープで接着されて固定されていたが、これに限らず、例えば、図１０に示すように、板状部材２３Ｄに固定される固定部２１Ｃを備えた感圧パイプ２１を押し出し成形等で製造し、この感圧パイプ２１の固定部２１Ｃを板状部材２３Ｄ上に押さえ金具２３Ｈで押さえて釘やビス２３Ｆ等で固定するようにすることで、感圧パイプ２１を固定してもよい。
【００７３】
また、前記第２実施形態では、板状部材２３Ｄの長手方向に沿った両端部にビス２３Ｆが取り付けられていたが、ビス２３Ｆに限らず、例えば、連続状あるいはピース状で所定間隔に配置されたスペーサ等でもよい。
すなわち、溝２３Ａやビス２３Ｆ、スペーサ等の潰れ量規制手段が連続状やピース状に形成されているのに関わらず、感圧パイプ２１の内径が完全に潰されないようになっていればよい。
【００７４】
また、前記第２実施形態では、ビス２３Ｆは、一定間隔に配置されていたが、これに限らず、例えば、被検者１００の荷重が一番加わる部分に集中的にビス２３Ｆ配置し、その他の部分には、ビス２３Ｆを間隔を大きくあけて配置するようにしてもよい。
【００７５】
さらに、感圧パイプ２１の潰れ量規制手段としては、溝２３Ａで形成したものや、ビス２３Ｆで形成したものに限らず、感圧パイプ２１の内径が完全に潰れないように形成されたり、防止できる部材であれば、例えば、下板２３とは別体の断面凹状の長尺部材を用いて、その凹部に感圧パイプ２１を設置してもよく、その形状、構成は、実施に当たって適宜選択すればよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明の無呼吸検出装置によれば、コードやセンサ類等を一切身につける必要がないため、被検者の不快感等を生せずに呼吸を検出することができ、被検者の呼吸を含む身体の動きを確実に測定して無呼吸を知らせることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における無呼吸検出装置を示す断面図およびブロック図である。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図で、（Ａ）は被検者の未載置状態を、（Ｂ）は被検者の載置状態を示す図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に用いられる圧力センサ部の構造の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における睡眠中の圧力計測経路の圧力変化を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態における（Ａ）は被検者の未載置状態を、（Ｂ）は被検者の載置状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態における感圧パイプの配置状態を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態における感圧パイプの配置状態を示す概略断面図である。
【図９】本発明の変形例であって、略円形状の感圧パイプを示す断面図である。
【図１０】本発明の他の変形例であって、感圧パイプの形状および固定方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１無呼吸検出装置
２検出マット
４圧力計測手段
５無呼吸検出手段
２１感圧部である感圧パイプ
２２上板
２３下板
２３Ａ感圧パイプの潰れ量規制手段である溝
２３Ｄ板状部材
２３Ｆ感圧パイプの潰れ量規制手段であるビス
２７Ａノイズ低減用絞り
３０圧力計測経路
４４受圧室
４４Ａ貫通孔である受圧室大気開放絞り
４６背圧室
４６Ａ貫通孔である背圧室大気開放絞り
６０Ａ呼吸の検出感度維持用溜まり

Claims

被検者の無呼吸状態を検出する無呼吸検出装置であって、前記被検者を直接もしくはマットレス等を介して載せる検出マットと、この検出マット内に設けられ、かつ、前記被検者の呼吸を含む体の動きに同調して圧力変化が発生する感圧部と、この感圧部の内部の圧力を圧力センサ部にて所定時間毎に計測する圧力計測手段と、この圧力計測手段からの信号を受けて前記感圧部の圧力変化から無呼吸状態を検出する無呼吸検出手段とを備え、
前記圧力センサ部には、前記感圧部の内部からの圧力を受ける受圧室と、前記受圧室に隣接する背圧室とが設けられており、前記感圧部から前記受圧室まで形成されている圧力計測経路には、大気と連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする無呼吸検出装置。
請求項１に記載の無呼吸検出装置において、前記感圧部は、弾性変形可能なパイプ状の中空体で形成されていることを特徴とする無呼吸検出装置。
請求項１または２に記載の無呼吸検出装置において、前記検出マットは、前記感圧部と、この感圧部の上下に配置される上板および下板とを備えて構成されており、前記上板は被検者の呼吸により弾性変形が可能に形成されているとともに、被検者の体の動きによる前記上板の変形に伴って前記感圧部に圧力変化が発生されるように構成され、かつ、前記下板は硬質部材により形成されていることを特徴とする無呼吸検出装置。
請求項３に記載の無呼吸検出装置において、前記感圧部は、弾性変形可能なパイプ状の中空体で形成され、前記下板には、前記感圧部の潰れ量を規制するための潰れ量規制手段が設けられていることを特徴とする無呼吸検出装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の無呼吸検出装置において、前記背圧室には、大気と連通する貫通孔が設けられていることを特徴とする無呼吸検出装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の無呼吸検出装置において、前記圧力計測経路には、ノイズ低減用絞りおよび呼吸の検出感度維持用溜まりが設けられていることを特徴とする無呼吸検出装置。