JP5107519B2 - State analysis device and software program - Google Patents

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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

本発明は、状態解析装置及びソフトウエアプログラムに関し、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できる状態解析装置及びソフトウエアプログラムに関するものである。   The present invention relates to a state analysis apparatus and a software program, and more particularly to a state analysis apparatus and a software program that can accurately analyze the state of an object, particularly the presence or absence of apnea / hypopnea or the type thereof.

空間内、例えば風呂場やトイレ等での対象物、例えば人物の動きを検出する動き検出装置として、従来から、動き検出センサが提案されている。その中には呼吸によるわずかな動きも検出できるものがあり、代表的な例としては、ベッド上の就寝者にパターンを投影し、投影されたパターンを連続的に撮像した画像からパターンの移動量を算出することで、就寝者の呼吸を監視する監視装置があった。(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−175582号公報 (第5−9頁、第1−13図)
2. Description of the Related Art Conventionally, a motion detection sensor has been proposed as a motion detection device that detects a motion of an object in a space, for example, a bathroom or a toilet, for example, a person. Some of them can detect slight movements due to breathing. As a typical example, a pattern is projected onto a sleeping person on a bed, and the amount of pattern movement from an image obtained by continuously capturing the projected pattern. There is a monitoring device for monitoring the sleep of a sleeping person by calculating (For example, refer to Patent Document 1).
JP 2002-175582 A (page 5-9, FIG. 1-13)

以上のような従来の装置としては、例えば、周期的な動きのある対象物、例えば、人物の略全体に対応する領域から測定した、人物の状態を示すデータと、所定の基準値とを比較し、前記比較結果に基づいて、注目時点での人物の低呼吸と無呼吸の両方又はいずれか一方を判別する状態解析装置があった。   As a conventional apparatus as described above, for example, data indicating a person's state measured from an object having a periodic motion, for example, an area corresponding to substantially the whole person, and a predetermined reference value are compared. However, there has been a state analysis device that discriminates one or both of hypopnea and apnea of a person at the time of interest based on the comparison result.

しかしながら、上記のような従来の装置では、例えば、複雑な呼吸運動に対して全体としての平均的な動きに対する単純な閾値評価をするため、例えば、睡眠時無呼吸症候群における無呼吸、低呼吸の検出漏れが起こる場合や無呼吸や低呼吸の種類の識別がしにくい場合があり、詳細な状態の解析や解析の精度の向上等、より正確な状態の解析が望まれていた。   However, in the conventional apparatus as described above, for example, in order to perform a simple threshold evaluation with respect to the average movement as a whole with respect to a complex respiratory movement, for example, apnea and hypopnea in sleep apnea syndrome. In some cases, detection failure occurs or it is difficult to identify the type of apnea or hypopnea, and more accurate state analysis such as detailed analysis and improvement of analysis accuracy has been desired.

そこで本発明は、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できる状態解析装置及びソフトウエアプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a state analysis apparatus and a software program that can accurately analyze the state of an object, in particular, the presence or absence of apnea / hypopnea or the type thereof.

上記目的を達成するために、第1の態様の状態解析装置は、例えば図1に示すように、周期的な動きのある対象物2の状態を示す測定データに基づいて、対象物2の状態を判別する第1の状態判別手段24を備え;第1の状態判別手段24は、対象物2の第1の領域2aに対応する第1の測定データと、対象物2の第1の領域2aとは異なる第2の領域2bに対応する第2の測定データとの相補性と、該第1の測定データ又は該第2の測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値に基づいて、対象物2の状態の判別を行うように構成される。 In order to achieve the above object, the state analysis apparatus according to the first aspect is configured such that the state of the object 2 is based on measurement data indicating the state of the object 2 having a periodic motion, for example, as shown in FIG. The first state determination unit 24 includes: first measurement data corresponding to the first region 2a of the object 2; and the first region 2a of the object 2. The first evaluation according to the complementarity with the second measurement data corresponding to the second region 2b different from the above and the symmetry of the first measurement data or the time axis direction of the second measurement data Based on the value, the state of the object 2 is determined.

このように構成すると、第1の状態判別手段は、第1の領域、第2の領域に応じた対象物2の周期的な動きの状態を示す測定データに基づき、第1の測定データと第2の測定データとの相補性と、時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値を用いて対象物の状態の判別を行うので、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できる状態解析装置を提供することができる。   If comprised in this way, a 1st state discrimination | determination means will be based on the measurement data which shows the state of the periodic motion of the target object 2 according to a 1st area | region and a 2nd area | region, 1st measurement data and 1st measurement data Since the state of the object is discriminated using the first evaluation value corresponding to the complementarity with the measurement data of 2 and the symmetry in the direction of the time axis, the state of the object, particularly apnea / hypopnea It is possible to provide a state analysis apparatus that can accurately analyze the presence or absence or the type thereof.

例えば、対象物が呼吸をしている人物である場合、第1の領域は胸部領域2aであり、第2の領域は腹部領域2bである。また、この場合、人物2の状態が、例えば、いわゆる閉塞型無呼吸状態(Obstructive apnea)である際に、第1の測定データと第2測定データとは、典型的には、ほぼ逆相になる。第1の測定データと第2測定データとは、時間軸の方向に対称なsin波形ではなく、相補的な鋸歯状波に近い形になる傾向がある(例えば、図8(a)参照)。したがって、この場合、第1の評価値を用いて対象物の状態の判別を行うことで、閉塞型無呼吸状態を正確に検出、判別することができる。   For example, when the object is a breathing person, the first region is the chest region 2a and the second region is the abdominal region 2b. Further, in this case, when the state of the person 2 is, for example, a so-called obstructive apnea state, the first measurement data and the second measurement data are typically substantially in reverse phase. Become. The first measurement data and the second measurement data tend not to be sin waveforms symmetrical with respect to the direction of the time axis, but have a shape close to a complementary sawtooth waveform (see, for example, FIG. 8A). Therefore, in this case, by determining the state of the object using the first evaluation value, the obstructive apnea state can be accurately detected and determined.

また第2の態様は第1の態様の状態解析装置において、例えば図1に示すように、第1の測定データと第2の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段22を備え;第1の評価値は、相互相関関数演算手段22により演算される相互相関関数のピークとボトムとの平均値に基づいた値としてもよい。 The second mode is a cross-correlation function calculation means 22 for calculating a cross-correlation function between the first measurement data and the second measurement data as shown in FIG. 1, for example , in the state analysis apparatus of the first mode . The first evaluation value may be a value based on an average value of the peak and bottom of the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculating means 22.

このように構成すると、相互相関関数演算手段は、第1の測定データと第2の測定データとの相互相関関数を演算し、第1の状態判別手段は、第1の評価値として相互相関関数演算手段22により演算される相互相関関数のピークとボトムとの平均値に基づいた値を用いるので、第1の測定データと第2の測定データとの相補性と、時間軸の方向の対称性を評価することができ、対象物の状態を正確に解析することができる。   If comprised in this way, a cross-correlation function calculating means will calculate the cross-correlation function of 1st measurement data and 2nd measurement data, and a 1st state discrimination means will use a cross-correlation function as a 1st evaluation value. Since the value based on the average value of the peak and bottom of the cross-correlation function calculated by the calculation means 22 is used, the complementarity between the first measurement data and the second measurement data and the symmetry in the direction of the time axis Can be evaluated, and the state of the object can be accurately analyzed.

例えば、第1の評価値は、相互相関関数C(τ)の相互相関ピークの相関値CPと相互相関ボトムの相関値CBとの平均値として演算される相互相関関数の偏りPBである。第1の測定データと第2の測定データとが、時間軸の方向に非対称で相補的な鋸歯状波となる場合(例えば、図8(a)参照)、相互相関関数C(τ)はτ=0でボトムとなり、C(0)≒−1となる。一方、ピークではそれぞれの波形がぴったり重なり合わないため+1に近い値とはならない。つまり、閉塞型無呼吸状態の場合には、相互相関関数C(τ)は、全体的に負側(−1に近い側)にシフトしたようになる。言い換えれば、相互相関関数C(τ)の偏りPBは、第1の測定データおよび第2の測定データの時間軸の方向の対称性を示し、相互相関関数C(τ)が負側に偏ったときには、第1の測定データと第2の測定データとが相補的な鋸歯状波をあらわす閉塞型無呼吸状態を確実に検出、判別できる。   For example, the first evaluation value is a cross correlation function bias PB calculated as an average value of the correlation value CP of the cross correlation peak of the cross correlation function C (τ) and the correlation value CB of the cross correlation bottom. When the first measurement data and the second measurement data are asymmetrical and complementary sawtooth waves in the direction of the time axis (for example, see FIG. 8A), the cross-correlation function C (τ) is τ When = 0, the bottom is reached, and C (0) ≈−1. On the other hand, since the waveforms do not overlap exactly at the peak, the value is not close to +1. That is, in the case of the obstructive apnea state, the cross-correlation function C (τ) is shifted to the negative side (side closer to −1) as a whole. In other words, the deviation PB of the cross correlation function C (τ) indicates the symmetry of the first measurement data and the second measurement data in the direction of the time axis, and the cross correlation function C (τ) is biased to the negative side. Sometimes, it is possible to reliably detect and discriminate an obstructive apnea state in which the first measurement data and the second measurement data represent complementary sawtooth waves.

上記目的を達成するために、第3の態様の状態解析装置は、例えば図1に示すように、周期的な動きのある対象物2の状態を示す測定データに基づいて、対象物2の状態を判別する第1の状態判別手段24を備え;第1の状態判別手段24は、対象物2の第1の領域2aに対応する第1の測定データと、対象物の第1の領域2aとは異なる第2の領域2bに対応する第2の測定データとの類似性に関する第2の評価値に基づいて、対象物2の状態の判別を行うように構成される。 In order to achieve the above object, the state analysis apparatus according to the third aspect is configured so that the state of the object 2 is based on measurement data indicating the state of the object 2 having a periodic movement, as shown in FIG. A first state discriminating means 24 for discriminating between the first measurement data corresponding to the first region 2a of the object 2 and the first region 2a of the object. Is configured to determine the state of the object 2 based on the second evaluation value relating to the similarity to the second measurement data corresponding to the different second region 2b.

このように構成すると、第1の状態判別手段は、第1の領域、第2の領域に応じた対象物2の周期的な動きの状態を示す測定データに基づき、第1の測定データと第2の測定データとの類似性に関する第2の評価値を用いて対象物の状態の判別を行うので、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できる状態解析装置を提供することができる。   If comprised in this way, a 1st state discrimination | determination means will be based on the measurement data which shows the state of the periodic motion of the target object 2 according to a 1st area | region and a 2nd area | region, 1st measurement data and 1st measurement data Since the state of the object is discriminated using the second evaluation value related to the similarity to the measurement data of 2, the state analysis that can accurately analyze the state of the object, particularly the presence or absence of apnea / hypopnea An apparatus can be provided.

また第4の態様は第3の態様の状態解析装置において、例えば図1に示すように、第1の測定データと第2の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段22を備え;第2の評価値は、相互相関関数演算手段22により演算される相互相関関数に基づいた値としてもよい。 The fourth mode is a cross-correlation function calculation means 22 for calculating a cross-correlation function between the first measurement data and the second measurement data, for example, as shown in FIG. 1, in the state analysis apparatus of the third mode . The second evaluation value may be a value based on the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculating means 22.

このように構成すると、相互相関関数演算手段は、第1の測定データと第2の測定データとの相互相関関数を演算し、第1の状態判別手段は、第2の評価値として相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数に基づいた値を用いるので、第1の測定データと第2の測定データとの類似性を評価することができ、対象物の状態を正確に解析することができる。   If comprised in this way, a cross-correlation function calculating means will calculate the cross-correlation function of 1st measurement data and 2nd measurement data, and a 1st state discrimination means will be a cross-correlation function as a 2nd evaluation value. Since the value based on the cross-correlation function calculated by the calculation means is used, the similarity between the first measurement data and the second measurement data can be evaluated, and the state of the object can be analyzed accurately. it can.

例えば、第2の評価値は、第1の測定データと第2の測定データとの相互相関関数C(τ)のτ=0の時の値C(0)に関する値とすると、第1の測定データと第2の測定データの類似性が高く同相であれば+1に近い値となり、逆相であれば−1に近い値となる。よって第1の測定データと第2の測定データの位相ずれを評価することができる。ここで、第1の測定データ及び第2の測定データが呼吸による気流量のように呼気と吸気とで符号を変えた場合に平均値が「0」となるようなデータであった場合、C(0)は実質的に相関係数CCであるとみなせる。また、例えば、第2の評価値は、C(0)と相互相関ピークの相関値CPおよび相互相関ボトムの相関値CBとの数量的関係をパラメータとした位相ずれ指数PIとして、C(0)が、CPに近いかCBに近いかを数量的に表すことにより、第1の測定データと第2の測定データとの位相ずれを評価することができ、閉塞型無呼吸状態を検出、判別することができる。   For example, if the second evaluation value is a value related to the value C (0) when τ = 0 of the cross-correlation function C (τ) between the first measurement data and the second measurement data, the first measurement data If the similarity between the data and the second measurement data is high and in phase, the value is close to +1, and if the phase is opposite, the value is close to -1. Therefore, the phase shift between the first measurement data and the second measurement data can be evaluated. Here, when the first measurement data and the second measurement data are data such that the average value becomes “0” when the sign is changed between expiration and inspiration, such as an air flow rate due to respiration, C (0) can be regarded as substantially a correlation coefficient CC. Further, for example, the second evaluation value may be C (0) as a phase shift index PI using as a parameter the quantitative relationship between C (0), the correlation value CP of the cross-correlation peak, and the correlation value CB of the cross-correlation bottom. Quantitatively represents whether it is close to CP or CB, the phase shift between the first measurement data and the second measurement data can be evaluated, and the obstructive apnea state is detected and discriminated. be able to.

また第5の態様は第4の態様の状態解析装置において、例えば図1に示すように、対象物は呼吸をするものであり、第1の状態判別手段24は、第2の評価値が該第2の評価値に対して設定される第1の閾値以下である際に、対象物2の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別するとよい。 Further, the fifth aspect is the state analysis apparatus according to the fourth aspect , in which , for example, as shown in FIG. 1, the object breathes, and the first state determination means 24 has a second evaluation value. It is good to discriminate | determine that the state of the target object 2 is an obstructive apnea state when it is below the 1st threshold value set with respect to this 2nd evaluation value.

このように構成すると、第1の状態判別手段は、第2の評価値が第1の閾値以下である際に、対象物の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する。これにより、第1の測定データと第2の測定データとが明瞭に逆相になっていることを検出することができるので、例えば、周期的な動きの大きさ等に関わらず、対称物の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別することができる。   If comprised in this way, a 1st state discrimination | determination means will discriminate | determine that the state of a target object is an obstructive apnea state, when a 2nd evaluation value is below a 1st threshold value. Thereby, since it can be detected that the first measurement data and the second measurement data are clearly in reverse phase, for example, regardless of the magnitude of the periodic movement, the symmetry of the object It can be determined that the state is an obstructive apnea state.

上記目的を達成するために、第6の態様の状態解析装置は、例えば図1に示すように、周期的な動きのある対象物2の状態を示す測定データに基づいて、対象物2の状態を判別する第1の状態判別手段24を備え;第1の状態判別手段24は、対象物2の第1の領域2aに対応する第1の測定データと、対象物2の第1の領域2aとは異なる第2の領域2bに対応する第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値に基づいて、対象物2の状態の判別を行うように構成される。 In order to achieve the above object, the state analysis apparatus according to the sixth aspect , for example, as shown in FIG. 1, based on measurement data indicating the state of the object 2 having a periodic movement, the state of the object 2. The first state determination unit 24 includes: first measurement data corresponding to the first region 2a of the object 2; and the first region 2a of the object 2. The state of the object 2 is determined based on the third evaluation value corresponding to the phase difference from the second measurement data corresponding to the second region 2b different from the second region 2b.

このように構成すると、第1の状態判別手段は、第1の領域、第2の領域に応じた対象物2の周期的な動きの状態を示す測定データに基づき、第1の測定データと第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値を用いて対象物の状態の判別を行うので、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できる状態解析装置を提供することができる。   If comprised in this way, a 1st state discrimination | determination means will be based on the measurement data which shows the state of the periodic motion of the target object 2 according to a 1st area | region and a 2nd area | region, 1st measurement data and 1st measurement data Since the state of the object is discriminated using the third evaluation value corresponding to the phase difference with the measurement data of 2, the state of the object, particularly the presence or absence of apnea / hypopnea or the type thereof can be accurately analyzed. A state analysis apparatus can be provided.

また第7の態様は第6の態様の状態解析装置において、例えば図1に示すように、第1の測定データと第2の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段22と;第1の測定データ又は第2の測定データの自己相関関数を演算する自己相関関数演算手段23と;相互相関関数演算手段22により演算される相互相関関数のピーク位置と、自己相関関数演算手段23により演算される第1の測定データ又は第2の測定データの自己相関関数のピーク位置との比較結果、あるいは、相互相関関数演算手段22により演算される相互相関関数のボトム位置と、自己相関関数演算手段23により演算される第1の測定データ又は第2の測定データの自己相関関数のボトム位置との比較結果に基づいて、位相差に対応する第3の評価値を算出する位相差算出手段21とを備えるようにしてもよい。 The seventh mode is a cross-correlation function calculation means 22 for calculating a cross-correlation function between the first measurement data and the second measurement data, for example, as shown in FIG. 1, in the state analysis apparatus of the sixth mode . An autocorrelation function calculating means 23 for calculating the autocorrelation function of the first measurement data or the second measurement data; a peak position of the cross correlation function calculated by the cross correlation function calculating means 22 and an autocorrelation function calculation; The comparison result of the first measurement data or the second measurement data calculated by the means 23 with the peak position of the autocorrelation function, or the bottom position of the cross correlation function calculated by the cross correlation function calculation means 22, and the self The third evaluation corresponding to the phase difference based on the comparison result of the first measurement data or the second measurement data calculated by the correlation function calculation means 23 with the bottom position of the autocorrelation function. May be provided with a phase difference calculating means 21 for calculating a.

このように構成すると、相互相関関数演算手段は、第1の測定データと第2の測定データとの相互相関関数を演算し、自己相関関数演算手段は、第1の測定データ又は第2の測定データの自己相関関数を演算し、位相差算出手段は、相互相関関数のピーク位置と記第1の測定データ又は第2の測定データの自己相関関数のピーク位置との比較結果、あるいは、相互相関関数のボトム位置と第1の測定データ又は第2の測定データの自己相関関数のボトム位置との比較結果に基づいて、位相差に対応する第3の評価値を算出する。第1の状態判別手段は、位相差算出手段により相互相関関数、自己相関関数に基づいて算出される位相差に対応する第3の評価値を用いるので、第1の測定データと第2の測定データとの類似性を評価することができ、対象物の状態を正確に解析することができる。   If comprised in this way, a cross-correlation function calculating means will calculate the cross-correlation function of 1st measurement data and 2nd measurement data, and an auto-correlation function calculating means will be 1st measurement data or 2nd measurement. An autocorrelation function of the data is calculated, and the phase difference calculating means calculates the comparison result between the peak position of the cross correlation function and the peak position of the autocorrelation function of the first measurement data or the second measurement data, or the cross correlation. Based on the comparison result between the bottom position of the function and the bottom position of the autocorrelation function of the first measurement data or the second measurement data, a third evaluation value corresponding to the phase difference is calculated. Since the first state determination unit uses the third evaluation value corresponding to the phase difference calculated based on the cross-correlation function and the autocorrelation function by the phase difference calculation unit, the first measurement data and the second measurement Similarity with the data can be evaluated, and the state of the object can be accurately analyzed.

例えば、位相差算出手段が算出する位相差に対応する第3の評価値は、第3の評価値としての位相差P=(相互相関ピーク位置/第1の測定データの自己相関ピーク位置)×2πで算出することができる。第1の測定データと第2の測定データとが同相の場合、第1の測定データ又は第2の測定データの自己相関ピークと、第1の測定データと第2の測定データとの相互相関ピークとがほぼ同じ位置にでてくる。一方、逆相の場合は、相互相関ピークが自己相関のボトムの近くにでてくる。したがって、例えば、(相互相関ピーク位置/第1の測定データの自己相関ピーク位置)×2πが第1の測定データと第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値になる。これにより、第1の測定データと第2の測定データとの位相ずれを評価することができ、閉塞型無呼吸状態を検出、判別することができる。   For example, the third evaluation value corresponding to the phase difference calculated by the phase difference calculating means is the phase difference P = (cross-correlation peak position / autocorrelation peak position of the first measurement data) as the third evaluation value × It can be calculated by 2π. When the first measurement data and the second measurement data are in phase, the autocorrelation peak of the first measurement data or the second measurement data and the cross-correlation peak of the first measurement data and the second measurement data And appear at approximately the same position. On the other hand, in the case of reverse phase, the cross-correlation peak appears near the bottom of the autocorrelation. Therefore, for example, (cross-correlation peak position / autocorrelation peak position of the first measurement data) × 2π is the third evaluation value corresponding to the phase difference between the first measurement data and the second measurement data. Thereby, the phase shift between the first measurement data and the second measurement data can be evaluated, and the obstructive apnea state can be detected and determined.

また第8の態様は第6の態様又は第7の態様の状態解析装置において、例えば図1に示すように、対象物2は呼吸をするものであり、第1の状態判別手段24は、位相差に対応する第3の評価値の絶対値が該位相差に対応する第3の評価値に対して設定される第2の閾値以上である際に、対象物の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別するとよい。 The eighth aspect is the state analysis apparatus of the sixth aspect or the seventh aspect , for example, as shown in FIG. 1, the object 2 breathes, and the first state determination means 24 is When the absolute value of the third evaluation value corresponding to the phase difference is equal to or greater than the second threshold value set for the third evaluation value corresponding to the phase difference, the state of the object is obstructive apnea It is good to determine that it is in a state.

このように構成すると、第1の状態判別手段は、位相差に対応する第3の評価値の絶対値が第2の閾値以上である際に、対象物の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する。これにより、第1の測定データと第2の測定データとが明瞭に逆相になっていることを検出することができるので、例えば、周期的な動きの大きさ等に関わらず、対称物の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別することができる。   If comprised in this way, when the absolute value of the 3rd evaluation value corresponding to a phase difference is more than a 2nd threshold value, a 1st state discrimination | determination means will be a closed apnea state of a target object. Is determined. Thereby, since it can be detected that the first measurement data and the second measurement data are clearly in reverse phase, for example, regardless of the magnitude of the periodic movement, the symmetry of the object It can be determined that the state is an obstructive apnea state.

上記目的を達成するために、第9の態様の状態解析装置は、例えば図1に示すように、周期的な動きのある対象物2の状態を示す測定データに基づいて、対象物2の状態を判別する第1の状態判別手段24を備え;第1の状態判別手段24は、対象物2の第1の領域2aに対応する第1の測定データ、対象物の第1の領域2aとは異なる第2の領域2bに対応する第2の測定データ、対象物2の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値に基づいて、対象物2の状態の判別を行うように構成される。 In order to achieve the above object, the state analysis apparatus according to the ninth aspect performs the state of the object 2 based on the measurement data indicating the state of the object 2 having a periodic motion, for example, as shown in FIG. The first state determination unit 24 is configured to determine the first measurement data corresponding to the first region 2a of the object 2 and the first region 2a of the object. 4th evaluation value regarding the similarity with respect to the time gap of the at least 1 measurement data chosen from the group which consists of the 2nd measurement data corresponding to different 2nd field 2b, and the whole measurement data corresponding to the substantially whole object 2 Based on the above, the state of the object 2 is determined.

このように構成すると、第1の状態判別手段は、第1の領域、第2の領域に応じた対象物2の周期的な動きの状態を示す測定データに基づき、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値を用いて対象物の状態の判別を行うので、対象物の動きの周期性を判別でき、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できる状態解析装置を提供することができる。   If comprised in this way, a 1st state discrimination | determination means will be based on the measurement data which shows the state of the periodic motion of the target object 2 according to the 1st area | region and the 2nd area | region, 1st measurement data, 1st measurement data, The state of the object is discriminated using the fourth evaluation value relating to the similarity to the time lag of at least one measurement data selected from the group consisting of the two measurement data and the entire measurement data. It is possible to provide a state analysis apparatus capable of discriminating sex and accurately analyzing the state of an object, in particular, the presence or absence of apnea / hypopnea or the type thereof.

また第10の態様は第9の態様の状態解析装置において、例えば図1に示すように、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの自己相関関数を演算する自己相関関数演算手段23を備え;第4の評価値は、自己相関関数演算手段23により演算される自己相関関数のピーク又はボトム又はピークとボトムとの差に基づいた値であり、自己相関関数演算手段23は、少なくとも、第1の状態判別手段24により第1の測定データの第4の評価値に基づいて状態の判別を行う際には第1の測定データの自己相関関数、第2の測定データの第4の評価値に基づいて状態の判別を行う際には第2の測定データの自己相関関数、全体の測定データの第4の評価値に基づいて状態の判別を行う際には全体測定データの自己相関関数を演算するように構成してもよい。 The tenth aspect, in the state analyzer of the ninth aspect, for example, as shown in FIG. 1, the first measurement data, second measurement data, at least one measurement selected from the group consisting of whole measurement data An autocorrelation function calculating means 23 for calculating an autocorrelation function of the data; the fourth evaluation value is based on the peak or bottom of the autocorrelation function calculated by the autocorrelation function calculating means 23 or the difference between the peak and the bottom When the autocorrelation function calculating means 23 determines the state based on at least the fourth evaluation value of the first measurement data by the first state determining means 24, the first measurement data When the state is determined based on the autocorrelation function of the second measurement data and the fourth evaluation value of the second measurement data, the autocorrelation function of the second measurement data and the fourth evaluation value of the entire measurement data are used. State It may be configured to calculate the autocorrelation function of the entire measurement data when performing.

このように構成すると、自己相関関数演算手段は、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの自己相関関数を演算する。第1の状態判別手段は、第4の評価値として自己相関関数演算手段により演算される自己相関関数のピーク又はボトム又はピークとボトムとの差に基づいた値を用いるので、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性を評価することができ、対象物の状態を正確に解析することができる。   If comprised in this way, an autocorrelation function calculating means will calculate the autocorrelation function of at least 1 measurement data selected from the group which consists of 1st measurement data, 2nd measurement data, and whole measurement data. Since the first state determination means uses a value based on the peak or bottom of the autocorrelation function calculated by the autocorrelation function calculation means or the difference between the peak and the bottom as the fourth evaluation value, the first measurement data The similarity with respect to the time lag of at least one measurement data selected from the group consisting of the second measurement data and the whole measurement data can be evaluated, and the state of the object can be analyzed accurately.

例えば、測定データの波形が完全な正弦波であれば、自己相関ピークの相関値AP=1、自己相関ボトムの相関値AB=−1となる。第4の評価値は、自己相関関数のピーク又はボトム又はピークとボトムとの差に基づいた値として、自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGを用いると、この値が大きいほど周期が一定で安定した運動があることを示し、0に近づけば運動がないことを示す。すなわち、測定データの振幅等に関わらず、周期的な運動の有無を評価することがでできる。   For example, if the waveform of the measurement data is a perfect sine wave, the correlation value AP = 1 of the autocorrelation peak and the correlation value AB = −1 of the autocorrelation bottom are obtained. As the fourth evaluation value, when the difference AG between the peak and bottom of the autocorrelation function A (τ) is used as a value based on the peak or bottom of the autocorrelation function or the difference between the peak and the bottom, the larger this value is, the larger the value is. It indicates that there is a stable movement with a constant period, and that it indicates no movement when approaching 0. That is, it is possible to evaluate the presence or absence of periodic motion regardless of the amplitude of the measurement data.

上記目的を達成するために、第11の態様の状態解析装置は、例えば図1に示すように、周期的な動きのある対象物2の状態を示す測定データに基づいて、対象物2の状態を判別する第1の状態判別手段24を備え;第1の状態判別手段24は、対象物2の第1の領域2aに対応する第1の測定データ、対象物2の第1の領域2aとは異なる第2の領域2bに対応する第2の測定データ、対象物2の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値に基づいて、対象物2の状態の判別を行うように構成される。 In order to achieve the above object, the state analysis apparatus according to the eleventh aspect , for example, as shown in FIG. 1, is based on the measurement data indicating the state of the object 2 having a periodic motion. A first state discriminating means 24 for discriminating between the first measurement data corresponding to the first region 2a of the object 2 and the first region 2a of the object 2. Is a fifth evaluation indicating symmetry with respect to time of at least one measurement data selected from the group consisting of second measurement data corresponding to different second regions 2b and overall measurement data corresponding to substantially the entire object 2 Based on the value, the state of the object 2 is determined.

このように構成すると、第1の状態判別手段は、第1の領域、第2の領域、全体の領域に応じた第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値を用いて対象物の状態の判別を行うので、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できる状態解析装置を提供することができる。   If comprised in this way, a 1st state discrimination | determination means will be selected from the group which consists of 1st measurement data according to 1st area | region, 2nd area | region, and whole area | region, 2nd measurement data, and whole measurement data. The state of the object is discriminated using the fifth evaluation value indicating the symmetry with respect to the time of at least one measurement data, so that the state of the object, particularly the presence or absence of apnea / hypopnea, or its type can be accurately determined. A state analysis device that can be analyzed can be provided.

また第12の態様は第11の態様の状態解析装置において、例えば図1に示すように、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段22を備え;前記第5の評価値は、相互相関関数演算手段22により演算される相互相関関数に基づいた値であり、相互相関関数演算手段22は、少なくとも、前記第1の状態判別手段24により第1の測定データに応じた第5の評価値に基づいて状態の判別を行う際には第1の測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の第1の測定データとの相互相関関数、第1の状態判別手段24により第2の測定データに応じた第5の評価値に基づいて状態の判別を行う際には第2の測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の第2の測定データとの相互相関関数、第1の状態判別手段24により全体測定データに応じた第5の評価値に基づいて状態の判別を行う際には全体測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の全体測定データとの相互相関関数を演算するように構成してもよい。 The twelfth aspect, in the state analyzer of the eleventh aspect, for example, as shown in FIG. 1, the first measurement data, second measurement data, at least one measurement selected from the group consisting of whole measurement data A cross-correlation function calculating means 22 for calculating a cross-correlation function between the measurement data obtained by inverting the data in the direction of the time axis and the measurement data before being inverted; the fifth evaluation value is a cross-correlation function calculating means The cross-correlation function calculation means 22 is based on at least the fifth evaluation value corresponding to the first measurement data by the first state determination means 24. When the state is discriminated, the cross-correlation function between the measurement data obtained by inverting the first measurement data in the direction of the time axis and the first measurement data before the inverting, the first state discriminating means 24 When determining the state based on the fifth evaluation value according to the second measurement data, the measurement data obtained by inverting the second measurement data in the direction of the time axis and the second measurement before the inverting is performed. When the state is determined based on the cross-correlation function with the data and the fifth evaluation value corresponding to the entire measurement data by the first state determination unit 24, the measurement is performed by inverting the entire measurement data in the direction of the time axis. You may comprise so that the cross correlation function of data and the whole measurement data before inversion may be calculated.

このように構成すると、相互相関関数演算手段は、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の測定データとの相互相関関数を演算する。第1の状態判別手段は、第5の評価値として相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数に基づいた値を用いるので、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を評価することができ、対象物の状態を正確に解析することができる。   If comprised in this way, a cross correlation function calculating means will be the measurement data which reversed at least 1 measurement data chosen from the group which consists of 1st measurement data, 2nd measurement data, and whole measurement data in the direction of a time-axis. And a cross-correlation function between the measurement data before inversion. Since the first state determination unit uses a value based on the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculation unit as the fifth evaluation value, from the first measurement data, the second measurement data, and the entire measurement data The symmetry with respect to time of at least one measurement data selected from the group can be evaluated, and the state of the object can be analyzed accurately.

上記目的を達成するために、第13の態様の状態解析装置は、例えば図1に示すように、周期的な動きのある対象物2の状態を示す測定データに基づいて、対象物2の状態を判別する第1の状態判別手段24を備え;第1の状態判別手段24は、対象物の第1の領域2aに対応する第1の測定データと、対象物の第1の領域2aとは異なる第2の領域2bに対応する第2の測定データとの相補性と該第1の測定データ又は該第2の測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値と、第1の測定データと第2の測定データとの類似性に関する第2の評価値と、第1の測定データと第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値と、第1の測定データ、第2の測定データ、対象物の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値と、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値からなる群から選ばれる複数の評価値に基づいて、対象物の状態の判別を行うように構成される。 In order to achieve the above object, the state analysis apparatus according to the thirteenth aspect , for example, as shown in FIG. 1, based on the measurement data indicating the state of the object 2 with periodic motion, A first state determining unit 24 for determining the first measurement data corresponding to the first region 2a of the object and the first region 2a of the object. A first evaluation value corresponding to complementarity with second measurement data corresponding to different second regions 2b and symmetry of the first measurement data or the time axis direction of the second measurement data; A second evaluation value relating to the similarity between the first measurement data and the second measurement data; a third evaluation value corresponding to the phase difference between the first measurement data and the second measurement data; Group of measurement data, second measurement data, and overall measurement data corresponding to substantially the entire object. A fourth evaluation value relating to the similarity of at least one selected measurement data to a time shift, and a time of at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and the entire measurement data The state of the object is determined based on a plurality of evaluation values selected from the group consisting of fifth evaluation values indicating symmetry.

このように構成すると、第1の状態判別手段は、第1の領域、第2の領域に応じた対象物2の周期的な動きの状態を示す測定データに基づき、第1の測定データと第2の測定データとの相補性と時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値、第1の測定データと第2の測定データとの類似性に関する第2の評価値、第1の測定データと第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値からなる群から選ばれる複数の評価値を用いて対象物の状態の判別を行うので、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できる状態解析装置を提供することができる。また、異なる種類の評価値を用いて加重的に判断することで、より正確に人物2の状態を判別することができる。   If comprised in this way, a 1st state discrimination | determination means will be based on the measurement data which shows the state of the periodic motion of the target object 2 according to a 1st area | region and a 2nd area | region, 1st measurement data and 1st measurement data A first evaluation value corresponding to the complementarity with the two measurement data and the symmetry in the direction of the time axis, a second evaluation value relating to the similarity between the first measurement data and the second measurement data, the first Time shift of at least one measurement data selected from the group consisting of the third evaluation value corresponding to the phase difference between the measurement data and the second measurement data, the first measurement data, the second measurement data, and the entire measurement data 4th evaluation value regarding the similarity with respect to 1st measurement data, 2nd measurement data, It consists of 5th evaluation value which shows the symmetry regarding the time of at least 1 measurement data chosen from the group which consists of whole measurement data Multiple evaluation values selected from a group Because have discriminating states of the object, it is possible to provide a condition analysis apparatus state of an object, which in particular whether or types of apnea-hypopnea can be accurately analyzed. Further, the state of the person 2 can be determined more accurately by performing weighted determination using different types of evaluation values.

また第14の態様は第13の態様の状態解析装置において、例えば図1に示すように、測定データのうち判定対象時点の前後の第1の所定期間の該測定データに基づいて、対象物2の周期的な動きの大きさの低下を判定するための閾値を算出する閾値算出手段であって、第1の領域2aに対応した第3の閾値と、第2の領域2bに応じた第4の閾値と、対象物の略全体に応じた第5の閾値とを算出する閾値算出手段29と;第1の測定データの判定対象時点の周期的な動きの大きさと第3の閾値との比較結果、又は、第2の測定データの判定対象時点の周期的な動きの大きさと第4の閾値との比較結果、又は、全体測定データの判定対象時点の周期的な動きの大きさと第5の閾値との比較結果に基づいて、周期的な動きの大きさが低下している第1の期間(例えば、低呼吸イベント期間)、又は、周期的な動きの大きさが第1の期間よりもさらに低下している第2の期間(例えば、無呼吸イベント期間)を判別する第2の状態判別手段25を備え;第1の状態判別手段24は、第2の状態判別手段25によって判別された期間についての対象物2の状態を判別するように構成してもよい。 The fourteenth aspect, in the state analysis apparatus of the thirteenth aspect, for example, as shown in FIG. 1, based on the measurement data of the first predetermined time period before and after the determination time point among the measurement data, the object 2 is a threshold value calculation means for calculating a threshold value for determining a decrease in the magnitude of the periodic motion of 2, a third threshold value corresponding to the first region 2a and a second threshold value corresponding to the second region 2b. A threshold value calculating means 29 for calculating a threshold value of 4 and a fifth threshold value corresponding to substantially the entire object; and the magnitude of the periodic movement at the determination target time point of the first measurement data and the third threshold value The comparison result or the comparison result between the periodic movement magnitude at the determination target time point of the second measurement data and the fourth threshold value or the periodic movement magnitude at the determination target time point of the entire measurement data and the fifth Based on the comparison result with the threshold value of A first period (for example, a hypopnea event period) or a second period (for example, an apneic event period) in which the magnitude of the periodic movement is further lower than the first period. A second state determining unit 25; the first state determining unit 24 may be configured to determine the state of the object 2 for the period determined by the second state determining unit 25;

このように構成すると、閾値算出手段は、第1の領域に対応した第3の閾値と、第2の領域に応じた第4の閾値と、対象物の略全体に応じた第5の閾値とを算出する。第2の状態判別手段は、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データの判定対象時点の周期的な動きの大きさと、各対応する閾値との比較結果に基づいて、第1の期間(例えば、低呼吸イベント期間)、第2の期間(例えば、無呼吸イベント期間)を判別する。第1の状態判別手段は、第2の状態判別手段によって判別された期間についての対象物の状態を判別するので、周期的な動きの大きさに基づいて、第1の期間(例えば、低呼吸イベント期間)、第2の期間(例えば、無呼吸イベント期間)を判別した後に、周期的な動きの大きさとは異なる種々の評価値を用いて対象物の状態の判別を行うことができる。言い換えれば、周期的な動きの大きさだけでは判断できないような状態を包括的に確実に検出、判別することができる。   When configured in this way, the threshold value calculation means includes a third threshold value corresponding to the first area, a fourth threshold value corresponding to the second area, and a fifth threshold value corresponding to substantially the entire object. Is calculated. The second state discriminating means is based on a comparison result between the magnitude of the periodic movement at the determination target time point of the first measurement data, the second measurement data, and the entire measurement data and the corresponding threshold value. Period (for example, hypopnea event period) and a second period (for example, apnea event period) are determined. Since the first state determination unit determines the state of the object for the period determined by the second state determination unit, the first period (for example, low breathing) is determined based on the magnitude of the periodic movement. After determining the event period) and the second period (for example, apnea event period), the state of the object can be determined using various evaluation values different from the magnitude of the periodic movement. In other words, it is possible to comprehensively and reliably detect and discriminate a state that cannot be determined only by the magnitude of the periodic movement.

また第15の態様は第14の態様の状態解析装置において、例えば図1に示すように、対象物2は呼吸をするものであり、第1の状態判別手段24は、第1の期間又は第2の期間のうち一定以上の期間において、第2の評価値が該第2の評価値に対して設定される第1の閾値以下である際、又は、位相差に対応する第3の評価値の絶対値が該位相差に対応する第3の評価値に対して設定される第2の閾値以上である際に、対象物2の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別するように構成してもよい。 Further, the fifteenth aspect is the state analysis apparatus according to the fourteenth aspect , in which , for example, as shown in FIG. 1, the object 2 breathes, and the first state discriminating means 24 has the first period or The third evaluation corresponding to the phase difference when the second evaluation value is equal to or lower than the first threshold set with respect to the second evaluation value in a period that is greater than or equal to the second period. When the absolute value of the value is equal to or greater than a second threshold set for the third evaluation value corresponding to the phase difference, the state of the object 2 is determined to be an obstructive apnea state. It may be configured.

このように構成すると、第1の状態判別手段は、第2の評価値が第1の閾値以下である際、又は、位相差の絶対値が第2の閾値以上である際に、対象物2の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する。これにより、第1の測定データと第2の測定データとが明瞭に逆相になっていることを検出することができるので、例えば、周期的な動きの大きさ等に関わらず、対称物の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別することができる。   If comprised in this way, when the 2nd evaluation value is below a 1st threshold value or when the absolute value of a phase difference is above a 2nd threshold value, the 1st state discrimination | determination means will be the target object 2. Is determined to be an obstructive apnea state. Thereby, since it can be detected that the first measurement data and the second measurement data are clearly in reverse phase, for example, regardless of the magnitude of the periodic movement, the symmetry of the object It can be determined that the state is an obstructive apnea state.

また第16の態様は第1の態様乃至第15の態様のいずれか1の態様の状態解析装置において、例えば図11(適宜図10も参照)に示すように、測定データを取得する測定装置10を備え;測定装置10は、対象領域3に複数の輝点11bを投影する投影装置11と、複数の輝点11bが投影された対象領域3を撮像する撮像装置12と、撮像手段12により異なる時点に取得された2フレームの画像から複数の輝点11bの2フレーム間の移動量を算出する移動量算出手段141と、移動量を時系列に並べてなる移動量波形データを生成する移動量波形生成手段142とを有するように構成してもよい。 The sixteenth aspect, in the state analysis device according to any one of the embodiments of the first aspect to the fifteenth aspect, for example, FIG. 11 (suitably Figure 10 also refer) as shown in, the measuring device for acquiring measurement data The measuring apparatus 10 includes a projection device 11 that projects a plurality of bright spots 11b on the target region 3, an imaging device 12 that images the target region 3 on which the plurality of bright spots 11b are projected, and an imaging unit 12. A movement amount calculating means 141 for calculating a movement amount between two frames of a plurality of bright spots 11b from two frames of images acquired at different time points, and a movement amount for generating movement amount waveform data in which the movement amounts are arranged in time series. You may comprise so that it may have the waveform generation means 142. FIG.

このように構成すると、測定装置を備え、測定データは、測定装置から取得されたものであるので、正確に対象物の状態を測定できる。また、測定装置は、投影装置と、撮像装置と、移動量算出手段と、移動量波形生成手段とを含んで構成されるので、例えば非接触で対象物の状態を正確に測定できる。   If comprised in this way, since a measuring apparatus is provided and measurement data are acquired from the measuring apparatus, the state of a target object can be measured correctly. Further, since the measuring device is configured to include the projection device, the imaging device, the movement amount calculating means, and the movement amount waveform generating means, it is possible to accurately measure the state of the object without contact, for example.

上記目的を達成するために、第17の態様のソフトウエアプログラムは、例えば図17に示すように、コンピュータにインストールして、該コンピュータを状態解析装置として作動させるソフトウエアプログラムであって;周期的な動きのある対象物の状態を示す測定データに基づいて、対象物の状態を判別する処理(S13)を実行するようにコンピュータを制御し;判別する処理(S13)は、対象物の第1の領域に対応する第1の測定データと、対象物の第1の領域とは異なる第2の領域に対応する第2の測定データとの相補性と該第1の測定データ又は該第2の測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値と、第1の測定データと、第2の測定データとの類似性に関する第2の評価値と、第1の測定データと、第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値と、第1の測定データ、第2の測定データ、対象物の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値と、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値からなる群から選ばれる複数の評価値に基づいて、対象物の状態の判別を行う処理を含むように構成される。 In order to achieve the above object, the software program of the seventeenth aspect is a software program that is installed in a computer and operates the computer as a state analysis device, for example, as shown in FIG. The computer is controlled to execute the process (S13) for determining the state of the object based on the measurement data indicating the state of the object having a smooth movement; the process (S13) for determining the first state of the object Complementarity between the first measurement data corresponding to the second area and the second measurement data corresponding to the second area different from the first area of the object, and the first measurement data or the second A first evaluation value corresponding to the symmetry of the measurement data in the direction of the time axis, a second evaluation value relating to the similarity between the first measurement data and the second measurement data, and the first measurement data Second measurement At least one measurement data selected from the group consisting of a third evaluation value corresponding to a phase difference from the data, first measurement data, second measurement data, and overall measurement data corresponding to substantially the entire object. A fourth evaluation value relating to similarity to time lag, and a fifth evaluation indicating symmetry with respect to time of at least one measurement data selected from the group consisting of first measurement data, second measurement data, and overall measurement data Based on a plurality of evaluation values selected from the group consisting of values, it is configured to include processing for determining the state of the object.

このように構成すると、第1の領域、第2の領域に応じた対象物2の周期的な動きの状態を示す測定データに基づき、第1の測定データと第2の測定データとの相補性と時間軸に対する対称性に応じた第1の評価値、第1の測定データと第2の測定データとの類似性に関する第2の評価値、第1の測定データと第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値からなる群から選ばれる複数の評価値を用いて対象物の状態の判別を行うので、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できるソフトウエアプログラムを提供することができる。また、異なる種類の評価値を用いて加重的に判断することで、より正確に人物2の状態を判別することができる。   If comprised in this way, the complementarity of 1st measurement data and 2nd measurement data based on the measurement data which shows the state of the periodic motion of the target object 2 according to the 1st field and the 2nd field And the first evaluation value corresponding to the symmetry with respect to the time axis, the second evaluation value relating to the similarity between the first measurement data and the second measurement data, the first measurement data and the second measurement data A third evaluation value corresponding to the phase difference, a first evaluation data, a second evaluation data, a fourth evaluation value relating to the similarity to the time shift of at least one measurement data selected from the group consisting of the whole measurement data, A plurality of evaluation values selected from the group consisting of fifth evaluation values indicating symmetry with respect to time of at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and the entire measurement data are used. The state of the object Since the, it is possible to provide a software program state of the object, which in particular whether or types of apnea-hypopnea can be accurately analyzed. Further, the state of the person 2 can be determined more accurately by performing weighted determination using different types of evaluation values.

以上のように本発明によれば、周期的な動きのある対象物の状態を示す測定データに基づいて、対象物の状態を判別する第1の状態判別手段を備え、第1の状態判別手段は、対象物の第1の領域に対応する第1の測定データと、対象物の第1の領域とは異なる第2の領域に対応する第2の測定データとの相補性と、該第1の測定データ又は該第2の測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値に基づいて、対象物2の状態の判別を行うので、対象物の状態、特に無呼吸・低呼吸の有無又はその種類を正確に解析できる状態解析装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, the first state determination unit includes the first state determination unit that determines the state of the object based on the measurement data indicating the state of the object having a periodic motion. Is complementary to the first measurement data corresponding to the first region of the object and the second measurement data corresponding to the second region different from the first region of the object, and the first The state of the object 2 is discriminated based on the first evaluation value corresponding to the symmetry of the measurement data of the second measurement data or the time axis direction of the second measurement data. It is possible to provide a state analysis apparatus that can accurately analyze the presence or absence of hypopnea or the type thereof.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複した説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the mutually same or equivalent member, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は本発明の第1の実施の形態に係る状態解析装置としての呼吸モニタ1の構成例を示すブロック図である。呼吸モニタ1は、演算装置20と、測定装置としてのFGセンサ10とを含んで構成される。演算装置20は、例えば、パソコンやマイコンといったコンピュータである。また演算装置20は、呼吸モニタ1を操作するための情報を入力する入力装置35と、呼吸モニタ1の処理状態を表示するディスプレイ40とを有している。入力装置35は、例えばタッチパネル、キーボードあるいはマウスである。ディスプレイ40は、典型的にはLCD(Liquid Crystal Displays、液晶表示装置)である。ディスプレイ40に表示される呼吸モニタ1の処理状態は、例えば後述のFGセンサ10によって取得される測定データ、後述の第1の状態判別部24、第2の状態判別部25による対象物2の状態の判別結果等である。本図では、入力装置35とディスプレイ40は、演算装置20の本体に外付けするものとして図示されているが、内蔵されていてもよい。なおFGセンサ10については図10で詳述する。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a respiration monitor 1 as a state analysis apparatus according to the first embodiment of the present invention. The respiration monitor 1 is configured to include an arithmetic device 20 and an FG sensor 10 as a measuring device. The arithmetic unit 20 is, for example, a computer such as a personal computer or a microcomputer. The computing device 20 also has an input device 35 for inputting information for operating the respiration monitor 1 and a display 40 for displaying the processing state of the respiration monitor 1. The input device 35 is, for example, a touch panel, a keyboard, or a mouse. The display 40 is typically an LCD (Liquid Crystal Display, liquid crystal display device). The processing state of the respiration monitor 1 displayed on the display 40 includes, for example, measurement data acquired by the FG sensor 10 described later, the state of the object 2 by the first state determination unit 24 and the second state determination unit 25 described later. And the like. Although the input device 35 and the display 40 are illustrated as being externally attached to the main body of the arithmetic device 20 in this figure, they may be built in. The FG sensor 10 will be described in detail with reference to FIG.

演算装置20は、周期的な動きのある対象物2の状態を示す測定データに基づいて、対象物の状態を判別する第1の状態判別手段としての第1の状態判別部24と、対象物2の第1の領域としての胸部領域2aに対応する第1の測定データと、対象物2の胸部領域2aとは異なる第2の領域としての腹部領域2bに対応する第2の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段としての相互相関関数演算部22と、前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、対象物2の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの自己相関関数を演算する自己相関関数演算手段としての自己相関関数演算部23とを備える。本実施の形態では、相互相関関数演算部22は、さらに、第1の測定データ、第2の測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の測定データとの相互相関関数を演算するように構成される。詳細については後述する。   The arithmetic unit 20 includes a first state determination unit 24 as a first state determination unit that determines the state of the target, based on the measurement data indicating the state of the target 2 with periodic movement, and the target First measurement data corresponding to the chest region 2a as the second first region and second measurement data corresponding to the abdominal region 2b as the second region different from the chest region 2a of the object 2 A group consisting of a cross-correlation function calculation unit 22 as a cross-correlation function calculation means for calculating a cross-correlation function, and the first measurement data, the second measurement data, and the entire measurement data corresponding to substantially the entire object 2 And an autocorrelation function calculator 23 as an autocorrelation function calculator that calculates an autocorrelation function of at least one measurement data selected from the above. In the present embodiment, the cross-correlation function calculation unit 22 further inverts at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and the entire measurement data in the direction of the time axis. The cross-correlation function between the measured data and the measurement data before being inverted is calculated. Details will be described later.

さらに、演算装置20は、周期的な動きのある対象物2の状態を示す測定データのうち判定対象時点の前後の第1の所定期間の該測定データに基づいて、対象物2の周期的な動きの低下を判定するための閾値を算出する閾値算出手段としての閾値算出部29と、該閾値に基づいて前記周期的な動きの大きさが低下している第1の期間、又は、前記周期的な動きの大きさが前記第1の期間よりもさらに低下している第2の期間を判別する第2の状態判別手段をとしての第2の状態判別部25備える。   Furthermore, the arithmetic unit 20 periodically analyzes the object 2 based on the measurement data of the first predetermined period before and after the determination target time point among the measurement data indicating the state of the object 2 with periodic movement. A threshold value calculation unit 29 as a threshold value calculation unit for calculating a threshold value for determining a decrease in movement, and the first period in which the magnitude of the periodic movement is reduced based on the threshold value, or the period The second state determination unit 25 is provided as a second state determination unit that determines a second period in which the magnitude of the actual movement is further lower than the first period.

また、演算装置20は、対象物2の動きの測定された測定点について、複数の動きの位相が略同一である測定点の位置座標群の代表座標を計算する代表座標演算部26と、動きの位相が異なる位置座標群が2以上あるときは2以上の代表座標間に対象領域を分割する領域分割線を形成する分割線形成部27とを備える。分割線形成部27は、典型的には、対象領域であるベッド3に存在している対象物としての人物2を第1の領域としての胸部領域2aと第2の領域としての腹部領域2bとに分割するように領域分割線2cを形成する。また、分割線形成部27は、代表座標演算部26により算出される代表座標が実質的に1つである場合には、前記算出された代表座標を通り、適切な方向で前記対象領域を分割する領域分割線を形成するように構成するとよい。胸部領域2a(第1の領域)、腹部領域2b(第2の領域)については後述する。   The arithmetic unit 20 also includes a representative coordinate calculation unit 26 that calculates the representative coordinates of the position coordinate group of the measurement points at which the phases of the plurality of movements are substantially the same for the measurement points where the movement of the object 2 is measured, When there are two or more position coordinate groups having different phases, a dividing line forming unit 27 that forms an area dividing line for dividing the target area between two or more representative coordinates is provided. The dividing line forming unit 27 typically includes a chest area 2a as a first area and an abdominal area 2b as a second area for a person 2 as an object existing in the bed 3 that is the target area. An area dividing line 2c is formed so as to be divided into two. In addition, when there is substantially one representative coordinate calculated by the representative coordinate calculation unit 26, the dividing line forming unit 27 divides the target region in an appropriate direction through the calculated representative coordinates. It may be configured to form a region dividing line. The chest region 2a (first region) and the abdominal region 2b (second region) will be described later.

さらに、演算装置20は、周期的な動きのある対象物2の状態を示す測定データに基づいて、前記周期的な動きとともに起こる非周期的な動きを判定して検出する非周期的動き検出手段としての体動検出部28を備え、典型的には、上述の閾値算出部29は、判定対象時点の前後の期間のうち、体動検出部28で非周期的動きの検出された期間を除く第1の所定期間の測定データに基づいて閾値を算出する。   Furthermore, the arithmetic unit 20 determines and detects the non-periodic movement that occurs together with the periodic movement based on the measurement data indicating the state of the object 2 having the periodic movement. The threshold calculation unit 29 typically excludes a period in which a non-periodic motion is detected by the body motion detection unit 28 from periods before and after the determination target time point. A threshold value is calculated based on the measurement data for the first predetermined period.

ここで、対象物は、本実施の形態では、人物2であるものとして説明するが、牛やブタ等の家畜であってもよい。なお家畜はネコやイヌ等のペットも含むものとする。以下対象物は人物2として説明する。ここでは人物2はベッド3上で就寝中である場合で説明する。ここで、周期的な動きとは、例えば、人物2の呼吸運動であり、非周期的な動きとは、例えば、人物2の呼吸運動以外の体動(以下特に断りのない限り単に「体動」という。)である。なお、人物2の呼吸運動は、実際にはその周期や振幅等、呼吸運動を示す後述の波形データに不安定性があり、極端な場合には振幅が失われることもあるが、多少の不安定性であれば、無視して解析することができる。人物2の体動とは、例えば寝返りといった呼吸より周期性に乏しく、呼吸より大きい人物2の動きである。さらに呼吸より大きい人物2の動きとは、例えば動きの大きさ、あるいは動きの変化の大きさで呼吸に対して特徴づけられるものである。   Here, although the target object is described as being the person 2 in the present embodiment, it may be a domestic animal such as a cow or a pig. Livestock includes pets such as cats and dogs. Hereinafter, the object is described as a person 2. Here, the case where the person 2 is sleeping on the bed 3 will be described. Here, the periodic motion is, for example, the respiratory motion of the person 2, and the non-periodic motion is, for example, a body motion other than the respiratory motion of the person 2 (hereinafter referred to as “body motion unless otherwise specified”). "). It should be noted that the respiratory motion of the person 2 is actually unstable in later-described waveform data indicating the respiratory motion, such as its period and amplitude. In extreme cases, the amplitude may be lost, but there is some instability. If so, it can be ignored and analyzed. The body movement of the person 2 is a movement of the person 2 that is less periodic than breathing, such as turning over, and is larger than the breathing. Further, the movement of the person 2 larger than the respiration is characterized by respiration, for example, by the magnitude of the movement or the magnitude of the change in movement.

また、本実施の形態に係る呼吸モニタ1は、人物の睡眠時の呼吸の状態を解析し、睡眠時無呼吸症候群(SAS)の診断に用いる呼吸運動検出装置である。また、本実施の形態では、第2の状態判別部25により判別される呼吸の動きの大きさが低下している第1の期間は、典型的には、対象物2が呼吸による気流が明瞭に低下した低呼吸状態(hypopnea)である低呼吸イベント期間である。さらに、呼吸の動きの大きさが第1の期間としての低呼吸イベント期間よりもさらに低下している第2の期間は、典型的には、対象物2が呼吸による気流がほぼ止まった無呼吸状態(apnea)である無呼吸イベント期間である。言い換えれば、第1の期間、第2の期間は、睡眠時無呼吸症候群(SAS)の診断上、問題のある異常な呼吸の状態の期間である。   The respiratory monitor 1 according to the present embodiment is a respiratory motion detection device that analyzes the respiratory state of a person during sleep and is used for diagnosis of sleep apnea syndrome (SAS). In the present embodiment, typically, during the first period in which the magnitude of the respiration movement determined by the second state determination unit 25 is decreasing, the air flow caused by the respiration of the object 2 is typically clear. This is a hypopnea event period in which the hypopnea state is reduced. Further, in the second period in which the magnitude of the movement of breathing is further lower than the hypopnea event period as the first period, typically, the apnea in which the air flow caused by the object 2 almost stops It is an apnea event period which is a state (apnea). In other words, the first period and the second period are periods of abnormal breathing that are problematic in the diagnosis of sleep apnea syndrome (SAS).

また、本実施の形態では、第1の状態判別部24が判別する対象物としての人物2の状態は、典型的には、睡眠中に喉の奥の空気の通り道(上気道)が塞がれて窒息状態になり、無呼吸発作中も呼吸努力が認められる、いわゆる閉塞型無呼吸状態(Obstructive apnea)、睡眠中に呼吸中枢から呼吸筋に対して呼吸指令が届かなくなることで息がとまり、胸腹運動(すなわち呼吸運動そのもの)が停止する、いわゆる中枢型無呼吸状態(Central apnea)、閉塞型無呼吸の亜種であり、閉塞型無呼吸と中枢型無呼吸とが複合した混合型無呼吸状態(Mixed apnea)である。なお、閉塞型無呼吸の状態では、いわゆる奇異性運動が観察されることが多い。   In the present embodiment, the state of the person 2 as the object to be determined by the first state determination unit 24 is typically that the passage of the air behind the throat (upper airway) is blocked during sleep. So-called obstructive apnea, where breathing commands are not received from the respiratory center to the respiratory muscles during sleep. Is a subtype of so-called central apnea, obstructive apnea, in which thoracoabdominal movement (that is, respiratory movement itself) stops, and is a mixed type in which obstructive apnea and central apnea are combined It is an apnea state (Mixed apnea). In the state of obstructive apnea, so-called bizarre movement is often observed.

また本実施の形態では、測定データは、三次元センサとしてのFGセンサ10で測定されたデータである。人物2の状態を示す測定データとは、人物2の測定範囲(例えば人物2の胸部や腹部を含む範囲)での一定時間内の動きに関する量、さらに具体的には、体表面の上下方向移動速度に関する量である。また、人物2の状態を示す測定データは、人物2の動きを複数の点で測定した測定結果に基づいたデータであり、複数の点での各測定値の総和に基づく呼吸データと、複数の点での各測定値の絶対値の総和のデータである体動データとの両方またはいずれか一方を含んでいる。なお絶対値の総和は各測定値の二乗の値の総和を含む概念である。また、複数の測定点のうち測定値の絶対値が一定以上である点だけを測定点として採用してもよい。これによりノイズを取り除くことができる。また、ここでは、測定データは呼吸データと体動データとの両方を含んでいる。また、呼吸データ及び体動データは、さらに各々測定点の数又は測定値の絶対値が一定以上である測定点の数で除算したデータとしてもよい。   In the present embodiment, the measurement data is data measured by the FG sensor 10 as a three-dimensional sensor. The measurement data indicating the state of the person 2 is the amount related to the movement of the person 2 within a certain time within the measurement range (for example, the range including the chest and abdomen of the person 2), more specifically, the vertical movement of the body surface. It is a quantity related to speed. The measurement data indicating the state of the person 2 is data based on measurement results obtained by measuring the movement of the person 2 at a plurality of points. Respiration data based on the sum of the measurement values at the plurality of points, It includes both and / or one of body motion data which is data of the sum of absolute values of each measured value at a point. The sum of absolute values is a concept including the sum of the squares of the measured values. Moreover, you may employ | adopt only the point whose absolute value of a measured value is more than fixed among several measuring points as a measuring point. Thereby, noise can be removed. Here, the measurement data includes both respiration data and body movement data. Further, the respiration data and the body movement data may be data obtained by further dividing the number of measurement points or the number of measurement points at which the absolute value of the measurement value is a certain value or more.

図2は、本発明の実施の形態に係る呼吸モニタに用いる、呼吸データ及び体動データが形成する波形パターンの例について示した概要図である。測定データは、例えば図2に示すような波形パターンを形成する。なお(a)は、人物2の正常呼吸を測定した場合の呼吸データを単純化した一例である。また、(b)は体動を示すデータを含む呼吸データの典型例であり、(c)は体動を示すデータを含む体動データの典型例である。(b)、(c)に示すように、呼吸以外の身体の動き(体動)がある場合には、体動データは大きい値の分布を持ち、同時に呼吸データの振れ幅も大きくなり周期性を失う。またここでは測定データのサンプリング間隔(1データの取得間隔)は例えば0.1〜0.25秒である。またここでは、人物2の動きを複数の点で測定した各測定値は、一定時間内の人物2の動き、言い換えれば人物2の動きの速度に関する値である。従って、各測定点の測定値を加え合わせれば、一定期間内の一定方向への全体的な平均的位置変化に関するデータを得ることができる(呼吸データ)。また各測定値の絶対値を加え合わせれば、全体の動きの総量に関するデータを得ることができる(体動データ)。なおここでは、呼吸データと体動データとの両方を用いる場合で説明するが、例えば呼吸データのみでも以下で説明する全てのプロセスを行うことができる。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a waveform pattern formed by respiration data and body motion data used in the respiration monitor according to the embodiment of the present invention. For example, the measurement data forms a waveform pattern as shown in FIG. In addition, (a) is an example which simplified the respiration data at the time of measuring the normal respiration of the person 2. FIG. Further, (b) is a typical example of respiratory data including data indicating body movement, and (c) is a typical example of body movement data including data indicating body movement. As shown in (b) and (c), when there is a body motion other than breathing (body motion), the body motion data has a large value distribution, and at the same time, the fluctuation width of the breathing data becomes large and periodicity is increased. Lose. Here, the sampling interval of measurement data (acquisition interval of one data) is, for example, 0.1 to 0.25 seconds. Further, here, each measurement value obtained by measuring the movement of the person 2 at a plurality of points is a value related to the movement of the person 2 within a predetermined time, in other words, the movement speed of the person 2. Therefore, by adding the measurement values at each measurement point, it is possible to obtain data relating to the overall average position change in a certain direction within a certain period (breathing data). Further, if the absolute values of the respective measured values are added together, data relating to the total amount of the entire movement can be obtained (body movement data). Here, the case where both respiration data and body motion data are used will be described. However, for example, all processes described below can be performed using only respiration data.

なお、FGセンサ10から取得された測定データの本装置による解析は、一定期間の測定データを取得してからまとめ行ってもよいし、人物2の状態推移に伴って、データの取得に対してリアルタイムに行ってもよい。本実施の形態では、一定期間、例えば一晩(7〜10時間程度)の測定データをまとめて処理(解析)する場合で説明する。   Note that the analysis of the measurement data acquired from the FG sensor 10 by the present apparatus may be performed after acquiring the measurement data for a certain period, or the acquisition of the data with the state transition of the person 2 It may be done in real time. In this embodiment, a case where measurement data for a certain period, for example, overnight (about 7 to 10 hours) is collectively processed (analyzed) will be described.

またここで、判定対象時点とは、人物2の状態を判別する時点のことである。判定対象時点は、取得する測定データに対してほぼ等間隔に設定される。判定対象時点の間隔は、例えば、測定データのサンプリング間隔等に合わせて、適宜決めればよい。すなわち、ここでは判定対象時点の間隔は、(1データの取得間隔)は例えば0.1〜0.25秒程度である。
以下、再び図1を参照して上記各構成について詳細に説明する。
Here, the determination target time point is a time point at which the state of the person 2 is determined. The determination target time points are set at approximately equal intervals with respect to the acquired measurement data. The interval between the determination target points may be appropriately determined according to, for example, the sampling interval of the measurement data. That is, here, the interval of the determination target time points (1 data acquisition interval) is, for example, about 0.1 to 0.25 seconds.
Hereinafter, each of the above-described configurations will be described in detail with reference to FIG. 1 again.

体動検出部28は、上述したように周期的な動きのある対象物、すなわち呼吸運動のある人物2の状態を示す測定データに基づいて、呼吸運動とともに起こる非周期的な動き、すなわち体動を判定して検出し、さらに、当該測定データ中から対象物の体動を示すデータの存在する期間である体動期間を検出するように構成される。   As described above, the body motion detection unit 28 is based on the measurement data indicating the state of the object having a periodic motion, that is, the person 2 having the respiratory motion, and the non-periodic motion that occurs with the respiratory motion, that is, the body motion. And detecting a body movement period which is a period in which data indicating the body movement of the object exists from the measurement data.

本実施の形態では、体動検出部28は、判定対象時点直前の第2の所定期間内の測定データ(例えば体動データ)の分布状況に基づいて体動基準値を算出するように構成する。第2の所定期間は、体動基準値を算出するための期間であり、例えば、判定対象時点直前の1〜2分程度とするとよい。   In the present embodiment, the body motion detection unit 28 is configured to calculate the body motion reference value based on the distribution state of measurement data (for example, body motion data) within the second predetermined period immediately before the determination target time point. . The second predetermined period is a period for calculating the body movement reference value, and may be, for example, about 1 to 2 minutes immediately before the determination target time point.

ここで体動データの分布状況は、例えば、第2の所定期間の体動データ(測定値)の平均値+標準偏差×aにより算出し、これを体動基準値とする。ここでaは定数である。このaを例えば3とすればデータがガウス分布をしている場合、体動データ(測定値)の99.85%は、この式により算出した値の範囲に入るので、そこから外れたものは、通常の分布ではなく、体動であると判定できる。すなわち、体動検出部28は、判定対象時点の体動データ(測定値)が上記のようにして算出する体動基準値を超えた場合に、判定対象時点での動きが体動であると判定する。   Here, the distribution state of the body motion data is calculated by, for example, the average value of the body motion data (measured values) in the second predetermined period + standard deviation × a, and this is used as the body motion reference value. Here, a is a constant. If this a is 3, for example, and the data has a Gaussian distribution, 99.85% of the body movement data (measured value) falls within the range of values calculated by this equation. It can be determined that the body motion is not a normal distribution. That is, when the body motion data (measured value) at the determination target time exceeds the body motion reference value calculated as described above, the body motion detection unit 28 determines that the motion at the determination target time is a body motion. judge.

体動検出部28は、判定対象時点の人物2の動きが体動であると判定した場合、さらに、当該測定データ中から人物2の体動を示すデータの存在する期間である体動期間を検出するように構成される。体動期間は、実際に体動があると判定された期間でよいが、体動が検出された期間の前後数秒は、測定データ(例えば呼吸データ)が多少不安定となることが予め予測できるので、実際に体動があると判定された期間に、当該期間の前後数秒を加えた期間を、体動期間とすることが好適である。なお、体動検出部28が上述のように、判定対象時点の動きが体動であるか否かを検出することは、言い換えれば、判定対象時点が体動期間であるか否かを判定することでもある。   When the body motion detection unit 28 determines that the motion of the person 2 at the determination target time point is a body motion, the body motion detection unit 28 further determines a body motion period that is a period in which data indicating the body motion of the person 2 exists from the measurement data. Configured to detect. The body movement period may be a period in which it is determined that there is actually body movement, but it can be predicted in advance that measurement data (for example, respiratory data) becomes somewhat unstable for several seconds before and after the period in which body movement is detected. Therefore, it is preferable that a period obtained by adding several seconds before and after the period to a period in which it is determined that there is actually body movement is a body movement period. Note that, as described above, the body motion detection unit 28 detects whether or not the movement at the determination target time point is a body motion, in other words, determines whether or not the determination target time point is a body motion period. It is also a thing.

なお、時間的に過去(前側)のデータから順次この作業を行っていけば、過去の判定対象時点が体動であるかが次の判定対象時点で判っているので、体動である時点、すなわち体動を示す期間は、次に説明する第1の所定期間と同様に、第2の所定期間から除外することが好ましい。すなわち、体動を示す測定データは以降の体動基準値の計算に入れないようにすることが好ましい。このようにすることでより正確に体動を検出することができるようになる。また、体動検出部28は、体動データ(測定値)が上記のようにして算出する体動基準値を、例えば1〜5秒程度連続的に超えた場合に、体動であると判定するように構成してもよい。   In addition, if this work is performed sequentially from the past (front) data in time, it is known at the next determination target time whether the past determination target time is a body movement, That is, it is preferable to exclude the period indicating the body movement from the second predetermined period, similarly to the first predetermined period described below. That is, it is preferable that measurement data indicating body movement is not included in the subsequent calculation of the body movement reference value. By doing so, body movement can be detected more accurately. The body motion detection unit 28 determines that the body motion is detected when the body motion data (measured value) continuously exceeds the body motion reference value calculated as described above, for example, for about 1 to 5 seconds. You may comprise.

また、体動検出部28は、体動基準値を、判定対象時点の前の第2の所定期間内の測定データと、後の第2の所定期間内の測定データとに基づいて、前の第2の所定期間と後の第2の所定期間毎に算出し、人物2の体動の判定を、算出された体動基準値のそれぞれの有効性を評価していずれか一方を採用し、さらに判定対象時点のデータと採用された体動基準値を比較することで行うようにしてもよい。有効性の評価は、例えば有効な情報量を評価することにより行うとよい。有効な情報量の評価は、例えば前の第2の所定期間と後の第2の所定期間とのそれぞれの体動データの情報エントロピーを算出して比較することにより評価できる。情報エントロピーについては後述する。   Further, the body motion detection unit 28 determines the body motion reference value based on the measurement data in the second predetermined period before the determination target time point and the measurement data in the second predetermined period after Calculated every second predetermined period and the subsequent second predetermined period, the determination of the body movement of the person 2 is evaluated by evaluating the effectiveness of each calculated body movement reference value, Furthermore, the determination may be performed by comparing the data at the determination target time with the adopted body movement reference value. The evaluation of effectiveness may be performed, for example, by evaluating an effective amount of information. The effective amount of information can be evaluated by, for example, calculating and comparing information entropies of body motion data in the previous second predetermined period and the subsequent second predetermined period. Information entropy will be described later.

また有効性の評価は、後述する図3に示すようなヒストグラムを用いてもよい。このようなヒストグラムを用いる場合には、例えば前の第2の所定期間と後の第2の所定期間とのそれぞれの体動データのヒストグラムから、それぞれ出力分布の塊を求め、出力の低い方に分布している塊(図中左側の塊)に含まれる度数の多い方を有効とすることで評価してもよい。このようにすることで、大きな体動等による人物2の姿勢変化で感度が変わり、基準とすべきレベル等(例えば体動基準値)が変ったときにすぐに対応できる。ここで、この塊の範囲は、ガウス分布を仮定して、ヒストグラムのピーク(最頻値)に対して度数が一定割合、例えば60%(即ちe−1/2)となる位置までの再頻値からの距離の一定倍(例えば3倍)を最頻値に加える。なお、ガウス分布を仮定する場合には、図中ヒストグラムのピークの右側(体動データの大きい側)は、体動による影響を受けているので、左側(体動データの小さい側)でピークに対する度数の割合を評価するとよい。あるいは最も簡易に最頻値の4倍まで等のように決める。 The effectiveness may be evaluated using a histogram as shown in FIG. 3 described later. In the case of using such a histogram, for example, from each of the body motion data histograms of the previous second predetermined period and the subsequent second predetermined period, an output distribution block is obtained, and the lower output is obtained. You may evaluate by making the one with much frequency contained in the lump (left lump in the figure) distributed. In this way, the sensitivity changes due to the posture change of the person 2 due to a large body movement or the like, and it is possible to respond immediately when the level to be used as a reference (for example, the body movement reference value) changes. Here, the range of this lump is assumed to be a Gaussian distribution, and the frequency of the frequency up to a position where the frequency becomes a constant ratio, for example, 60% (that is, e −1/2 ) with respect to the peak (mode) of the histogram. A certain multiple (for example, 3 times) of the distance from the value is added to the mode value. If a Gaussian distribution is assumed, the right side of the histogram peak in the figure (the side where the body motion data is large) is affected by body motion, so the left side (the side where the body motion data is small) corresponds to the peak. It is recommended to evaluate the frequency ratio. Or, it is determined as simple as 4 times the mode value.

なお、体動検出部28は、判定対象時点の前の第2の所定期間の測定データと、後の第2の所定期間内の測定データの有効性を評価して、前記第2の所定期間内の測定データのいずれか一方を採用し、前記採用された測定データに基づいて体動基準値を算出するようにしてもよい。この場合には、人物2の体動の判定を、第2の所定期間のデータと算出された体動基準値を比較することで行うようにする。   The body motion detection unit 28 evaluates the validity of the measurement data in the second predetermined period before the determination target time point and the measurement data in the second predetermined period after the second target period. Any one of the measurement data may be adopted, and the body movement reference value may be calculated based on the adopted measurement data. In this case, the body movement of the person 2 is determined by comparing the data of the second predetermined period with the calculated body movement reference value.

また、体動検出部28は、第3の所定期間内の測定データ(例えば体動データ)に基づいて、判定対象時点の人物2の体動を判定するための体動判定値を算出し、算出した体動判定値と、体動の判定の基準となる体動基準値とを比較し、その比較結果に基づいて人物2の体動を判定するように構成してもよい。   Further, the body motion detection unit 28 calculates a body motion determination value for determining the body motion of the person 2 at the determination target time point based on measurement data (for example, body motion data) within the third predetermined period, The calculated body movement determination value may be compared with a body movement reference value that is a reference for body movement determination, and the body movement of the person 2 may be determined based on the comparison result.

この場合、第3の所定期間は、人物2の動きが周期的か非周期的かを判定することのできるに十分なある幅をもった時間帯内であり、例えば、体動判定値の算出に後述のように情報エントロピーやCV値を使うような場合には、5〜10秒程度とするとよい。体動判定値は、測定データ(例えば体動データ)から求める各時点での2次パラメータである。   In this case, the third predetermined period is within a time period having a width sufficient to determine whether the movement of the person 2 is periodic or aperiodic. For example, calculation of a body movement determination value In the case where information entropy or CV value is used as will be described later, it may be set to about 5 to 10 seconds. The body movement determination value is a secondary parameter at each time point obtained from measurement data (for example, body movement data).

さらにこの場合、体動判定値は第3の所定期間内の測定データ(例えば体動データ)のバラツキに関する量とするとよい。バラツキに関する量とは、例えば情報エントロピーや変動係数(CV値)である。まずCV値とは、「CV値=標準偏差/平均値」で算出できるものであり、変動の大きさをバイアスレベルで正規化する意味を持つ。従って、測定データのバイアスレベルの変動や、計算期間と比較してゆっくりした変化に対しては大きく反応せず、バイアスの状態に比較して大きい急な変動に反応することになる。   Furthermore, in this case, the body movement determination value may be an amount related to variation in measurement data (for example, body movement data) within the third predetermined period. The amount related to variation is, for example, information entropy or variation coefficient (CV value). First, the CV value can be calculated by “CV value = standard deviation / average value”, and has the meaning of normalizing the magnitude of the fluctuation with the bias level. Therefore, it does not react greatly to fluctuations in the bias level of the measurement data or slow changes compared to the calculation period, but reacts to sudden fluctuations that are large compared to the bias state.

また情報エントロピーとは、物理学で用いられるエントロピーを事象の不確かさとして考え、ある情報による不確かさの減少分が、その情報の情報量であるとすると、情報を受け取る前後の不確かさの相対値である。例えば、サイコロを振ったとき、結果を見る前はどの目が出たかまったく分からないので、不確かさ即ち情報エントロピーは最大である。奇数の目が出たという情報を受け取ると、情報エントロピーは減少する。1の目が出たことを知れば、結果は一意に確定し、情報エントロピーは最小となる。また情報量は確率に対して単調減少関数である。珍しい事象が起きたことを知れば、その情報量は大きいが、珍しい事象は当然めったに起こらない。それほど珍しくはないが多少変わったことが起きたということをそのたびに知れば、長い間観察した総情報量は大きくなる場合もある。このような観点から見た長い間の平均的な情報量が情報エントロピーである。ここで、p(x)は、複数の事象の集合Xの中で、事象xが起こる確率を示す。
Information entropy is the relative value of uncertainty before and after receiving information, assuming that the entropy used in physics is the uncertainty of the event, and the decrease in uncertainty due to certain information is the amount of information in the information. It is. For example, when rolling a dice, the uncertainty or information entropy is maximal since it is not known at all what the eye came out before looking at the result. Upon receiving the information that an odd number of eyes have appeared, the information entropy decreases. Knowing that a 1 is seen, the result is uniquely determined and the information entropy is minimized. The amount of information is a monotonically decreasing function with respect to the probability. Knowing that an unusual event has occurred, the amount of information is large, but of course an unusual event rarely occurs. Each time you know that something unusual has happened, but it is not unusual, the total amount of information observed over time can be large. From this point of view, the average amount of information for a long time is information entropy. Here, p (x) indicates the probability that the event x will occur in the set X of a plurality of events.

なお、情報エントロピーは測定データのヒストグラムから求めることができる。ヒストグラムは例えば図3に示すようなものである。図3では縦軸を度数、横軸をクラス(階級)としている。なお、クラスは例えば測定データの出力の大きさに対応するものであり、図示では測定データの分布に基づいて、等間隔に設定されている。具体的にはクラスの幅は、全測定データの平均値と標準偏差を基準として、0から平均値+標準偏差×2までをN分割してもよい。ここでNは全データ数により決定するとよい。例えば通常10〜数十である。あるいは、暫定的に設定したクラスの幅で求めた再頻値の4倍を50分割する等でもよい。ここで、あるクラスのxの生起確率p(x)=クラスの度数/全データ数となる。なお、図中一番右のクラス(Nクラス)は、Nクラス以上のデータがすべてカウントされているため、度数が大きくなっている。   Information entropy can be obtained from a histogram of measurement data. The histogram is, for example, as shown in FIG. In FIG. 3, the vertical axis represents frequency and the horizontal axis represents class (class). The class corresponds to, for example, the magnitude of the output of measurement data, and is set at equal intervals based on the distribution of measurement data in the drawing. Specifically, the class width may be divided into N from 0 to the average value + standard deviation × 2 based on the average value and standard deviation of all measurement data. Here, N may be determined based on the total number of data. For example, it is usually 10 to several tens. Alternatively, it may be possible to divide 50 times by 4 times the frequent value obtained by the provisionally set class width. Here, the occurrence probability p (x) of x of a certain class = frequency of class / total number of data. Note that the rightmost class (N class) in the figure has a high frequency because all the data of the N class or higher is counted.

また、この際には、図3のように縦軸を度数、横軸をクラス(階級)としたヒストグラムを求める場合、クラスの幅(横軸)をLogスケールにしたヒストグラムとするとよい。それによって、クラスの幅がクラスの中心値に比例して変化することになり、信号(例えば測定データ)の感度の変動に対して不変な情報エントロピーを求めることができる。なお、ヒストグラムのクラスの幅は、第3の所定期間内のデータ数や、予め計測しておいた一晩(7〜10時間程度)での体動データの分布範囲、バラツキ等から求めることができる。   In this case, as shown in FIG. 3, when obtaining a histogram with the vertical axis representing the frequency and the horizontal axis representing the class (class), the class width (horizontal axis) is preferably a log scale histogram. As a result, the class width changes in proportion to the center value of the class, and information entropy that is invariant to fluctuations in the sensitivity of the signal (for example, measurement data) can be obtained. The width of the class of the histogram can be obtained from the number of data in the third predetermined period, the distribution range of body motion data in the overnight (about 7 to 10 hours), variation, and the like. it can.

なお、体動判定値は、判定対象時点の周囲の周波数分布から算出してもよい。ここで、判定対象時点の周囲とは、例えば、判定対象時点を含む、又は隣接する第3の所定期間のことである。周波数分布は、例えば、ハイパスフィルタを通した出力、フーリエ変換による周波数成分の分布、ウェーブレット変換によるスケールに対する出力の分布に反映されるものである。これにより取出された測定データ(例えば体動データ)の大きさ(出力値等)の分布に基づいて体動判定値を算出するようにしてもよい。   The body movement determination value may be calculated from the frequency distribution around the determination target time point. Here, the periphery of the determination target time point is, for example, a third predetermined period including or adjacent to the determination target time point. The frequency distribution is reflected in, for example, an output through a high-pass filter, a distribution of frequency components by Fourier transform, and an output distribution with respect to a scale by wavelet transform. The body motion determination value may be calculated based on the distribution of the magnitude (output value or the like) of the measurement data (for example, body motion data) thus extracted.

また、上記のようにして体動判定値を算出し、比較する場合の基準となる体動基準値は、個々の測定データ(例えば体動データ)に関係なく、基準となる値を1つの値に決めても良いし、判定対象時点毎の複数の体動判定値の分布や、予め計測しておいた一晩(7〜10時間程度)分の体動判定値の分布から決めてもよい。また、体動検出部28は、判定対象時点以前の第2の所定期間内の測定データ(例えば体動データ)に基づいて、人物2の体動の判定の基準となる体動基準値を算出し、判定対象時点の体動判定値と体動基準値とを比較して、その比較結果に基づいて人物2の体動を判定するように構成してもよい。   In addition, the body motion reference value used as a reference when calculating and comparing the body motion determination value as described above is a single value as a reference value regardless of individual measurement data (for example, body motion data). Or may be determined from a distribution of a plurality of body movement determination values for each determination target time point or a distribution of body movement determination values for one night (about 7 to 10 hours) measured in advance. . In addition, the body motion detection unit 28 calculates a body motion reference value that is a reference for determining the body motion of the person 2 based on measurement data (for example, body motion data) within a second predetermined period before the determination target time point. Then, the body motion determination value at the determination target time point may be compared with the body motion reference value, and the body motion of the person 2 may be determined based on the comparison result.

また、体動検出部28による体動の判定は、例えば第2の所定期間での測定データ(例えば体動データ)の分布から体動閾値を設定して体動基準値とし、この体動閾値と判定対象時点の体動データとの比較により判定してもよい。ここで上記の体動閾値Thm(図3に図示)は、例えば図3のヒストグラムの最頻値の度数の一定割合(例えば60%(即ちe−1/2))となる位置までの最頻値からの距離の一定倍(例えば3倍)を最頻値に加えた位置として決定できる。なお、図中ヒストグラムのピークの右側は、体動による影響を受けているので、左側でピークに対する度数の割合を評価するとよい。 The determination of body movement by the body movement detection unit 28 is performed by setting a body movement threshold value from the distribution of measurement data (for example, body movement data) in the second predetermined period, for example, and setting the body movement reference value. And may be determined by comparison with body motion data at the determination target time point. Here, the body motion threshold Thm (shown in FIG. 3) is, for example, the mode up to a position where the frequency of the mode of the histogram in FIG. 3 becomes a certain ratio (for example, 60% (ie, e −1/2 )). It is possible to determine a position obtained by adding a certain multiple (for example, three times) of the distance from the value to the mode value. In addition, since the right side of the peak of the histogram in the figure is affected by body movement, the ratio of the frequency to the peak may be evaluated on the left side.

つぎに、閾値算出部29は、判定対象時点の前後の期間のうち体動検出部28で体動の検出された期間である体動期間を除く第1の所定期間の測定データに基づいて、第2の状態判別部25による判定に用いる閾値を算出する。   Next, the threshold value calculation unit 29 is based on the measurement data of the first predetermined period excluding the body motion period that is the period in which the body motion is detected by the body motion detection unit 28 among the periods before and after the determination target time point. A threshold value used for determination by the second state determination unit 25 is calculated.

第1の所定期間は、例えば1分でもよいし1時間でもよく、閾値を算出するのに充分な時間であればよく、典型的には、判定対象時点が複数含まれていればよい。好ましくは、第1の所定期間は、人物2の直近の状態を表すため、1分〜数分程度が適当であり、ここでは、例えば2分とする。   The first predetermined period may be, for example, 1 minute or 1 hour, and may be a time sufficient to calculate the threshold, and typically includes a plurality of determination target time points. Preferably, since the first predetermined period represents the most recent state of the person 2, approximately 1 minute to several minutes is appropriate, and here, for example, 2 minutes.

ここで、図4(a)に示すように、体動検出部28により検出された体動期間と、第1の所定期間とが重なる場合には、体動期間の測定データを除いた残りの測定データに、前記除いた期間に相当する期間の測定データを加えて、第1の所定期間の測定データとする。具体的には、例えば第1の所定期間の後側(未来側)に体動検出部28により検出された体動期間が存在する場合には、第1の所定期間(2分)の前側(過去側)の測定データから、前記除いた期間に相当する期間の測定データを加えるようにするとよい(図4(b)参照)。なお、例えば、判定対象時点の少し前に大きな体動があって、第1の所定期間の前側(過去側)に体動期間が存在する場合には、第1の所定期間(2分)の判定対象時点に続く後側(未来側)の測定データから、前記除いた期間に相当する期間の測定データを加えるようにするとよい(図4(c))。すなわち、体動期間を含まない連続した2分間(第1の所定期間)の測定データを確保できるようにする。なお、第1の所定期間は、出来るだけ、判定対象時点を含んで体動期間の無い連続的な期間を取るようにするとよい。第1の所定期間に体動期間を含めないことで、閾値算出部29は、後述する呼吸基準値を精度よく算出することができ、呼吸基準値に基づいて算出される閾値を精度良く算出することができるので、第2の状態判別部25による状態の判別をより正確に行うことができる。   Here, as shown in FIG. 4A, when the body motion period detected by the body motion detector 28 overlaps with the first predetermined period, the remaining data excluding the measurement data of the body motion period are included. Measurement data for a period corresponding to the excluded period is added to the measurement data to obtain measurement data for the first predetermined period. Specifically, for example, when there is a body motion period detected by the body motion detection unit 28 on the rear side (future side) of the first predetermined period, the front side of the first predetermined period (2 minutes) ( It is preferable to add measurement data for a period corresponding to the excluded period from the measurement data on the past side (see FIG. 4B). For example, when there is a large body motion slightly before the determination target time point and a body motion period exists on the front side (past side) of the first predetermined period, the first predetermined period (2 minutes) It is preferable to add measurement data in a period corresponding to the excluded period from the measurement data on the rear side (future side) following the determination target time (FIG. 4C). That is, measurement data for two consecutive minutes (first predetermined period) not including the body movement period can be secured. In addition, it is good to take the continuous period without a body movement period as much as possible for the 1st predetermined period including a determination object time point. By not including the body movement period in the first predetermined period, the threshold calculation unit 29 can calculate a respiration reference value described later with high accuracy, and accurately calculate a threshold calculated based on the respiration reference value. Therefore, the state determination by the second state determination unit 25 can be performed more accurately.

再び、図1に戻って、閾値算出部29によって第1の所定期間の測定データに基づいて算出され、人物2の状態の判別に用いられる閾値は、後述する呼吸基準値に基づいて定められる。言い換えれば、閾値算出部29は、測定データ、ここでは呼吸データに基づいて呼吸基準値を算定し、当該呼吸基準値に基づいて閾値を算出する。   Referring back to FIG. 1 again, the threshold value calculated by the threshold value calculation unit 29 based on the measurement data for the first predetermined period and used for determining the state of the person 2 is determined based on a respiration reference value described later. In other words, the threshold calculation unit 29 calculates a respiration reference value based on measurement data, here, respiration data, and calculates a threshold based on the respiration reference value.

第2の状態判別部25は、人物2の第1の領域としての胸部領域2aに対応する第1の測定データ、又は、人物2の当該胸部領域2aとは異なる第2の領域としての腹部領域2bに対応する第2の測定データと閾値とを比較して、低呼吸イベント期間(第1の期間)、無呼吸イベント期間(第2の期間)を判別するように構成される。さらに、第2の状態判別部25は、後述するように、人物2の略全体に対応する全体測定データと閾値とを比較して、人物2の状態を判別するようにも構成される。   The second state determination unit 25 includes first measurement data corresponding to the chest region 2a as the first region of the person 2, or an abdominal region as a second region different from the chest region 2a of the person 2 The second measurement data corresponding to 2b is compared with the threshold value to determine the hypopnea event period (first period) and the apnea event period (second period). Further, as will be described later, the second state determination unit 25 is also configured to determine the state of the person 2 by comparing the entire measurement data corresponding to substantially the entire person 2 with a threshold value.

ここで、本実施の形態では、人物2の第1の領域としての胸部領域2aは、人物2の上半身の上部(胸部)であり、人物2の第2の領域としての腹部領域2bは、人物2の上半身の下部(腹部)である。また、人物2の略全体は、典型的には、人物2の胸部領域2aと腹部領域2bを合わせた領域である。すなわち、ここでいう人物2の略全体とは、対象物たる人物2の頭からつま先までの意味ではなく、図10で後述するFGセンサによる測定の対象の領域となる部分の略全体の意味であり、人物2の胸部と腹部とを合わせた領域である。   Here, in the present embodiment, the chest region 2a as the first region of the person 2 is the upper part (chest region) of the upper body of the person 2, and the abdominal region 2b as the second region of the person 2 is the person. 2 is the lower part (abdomen) of the upper body. Further, substantially the entire person 2 is typically an area obtained by combining the chest area 2 a and the abdominal area 2 b of the person 2. That is, the term “substantially whole of the person 2” here means not the meaning from the head to the toe of the person 2 as the object, but the meaning of the substantially whole portion of the portion to be measured by the FG sensor described later with reference to FIG. Yes, it is a region where the chest and abdomen of the person 2 are combined.

また、第1の領域に対応する第1の測定データは、人物2の上半身の上部(胸部)に対応する測定データであり、第2の領域に対応する第2の測定データは、人物2の上半身の下部(腹部)に対応する測定データである。全体測定データは、人物2の略全体に対応する測定データであり、典型的には、第1の測定データと第2の測定データとを合わせたデータである。   The first measurement data corresponding to the first region is measurement data corresponding to the upper part (chest) of the upper body of the person 2, and the second measurement data corresponding to the second region is It is measurement data corresponding to the lower part (abdomen) of the upper body. The overall measurement data is measurement data corresponding to substantially the entire person 2, and is typically data obtained by combining the first measurement data and the second measurement data.

さらに言えば、閾値算出部29は、第1の測定データに胸部領域2aに対応した第3の閾値(第1の閾値、第2の閾値については後述する。)と、第2の測定データに腹部領域2bに応じた前記第4の閾値と、全体測定データに人物2の略全体に応じた第5の閾値とを算出する。また、呼吸基準値ないし閾値は、対象物の周期的な動きの大きさ、すなわち人物2の呼吸の動きの大きさを示す量に対して設定される。第2の状態判別部25は、典型的には、第1の測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量と第3の閾値との比較結果、又は、第2の測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量と第4の閾値との比較結果、又は、全体測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量と第5の閾値との比較結果に基づいて、低呼吸イベント期間(第1の期間)、無呼吸イベント期間(第2の期間)を判別する。   Furthermore, the threshold value calculation unit 29 uses the first measurement data as a third threshold value corresponding to the chest region 2a (the first threshold value and the second threshold value will be described later), and the second measurement data as the second measurement data. The fourth threshold value corresponding to the abdominal region 2b and the fifth threshold value corresponding to substantially the entire person 2 are calculated in the entire measurement data. The respiration reference value or threshold is set for an amount indicating the magnitude of the periodic movement of the object, that is, the magnitude of the respiration movement of the person 2. Typically, the second state determination unit 25 compares the amount indicating the magnitude of the respiratory movement of the person 2 at the determination target time point of the first measurement data with the third threshold value, or the second The comparison result between the amount indicating the magnitude of the respiratory movement of the person 2 at the determination target time of the measurement data and the fourth threshold value, or the magnitude of the respiratory movement of the person 2 at the determination target time of the entire measurement data Based on the comparison result between the indicated amount and the fifth threshold value, the hypopnea event period (first period) and the apnea event period (second period) are determined.

なお、以下特に断りのない限り、人物2の第1の領域を「胸部領域2a」、人物2の第2の領域を「腹部領域2b」、人物2の略全体の領域を「全体領域」という。さらに、第1の測定データを「胸部測定データ」、第2の測定データを「腹部測定データ」という。さらに、第3の閾値を「胸部閾値」、第4の閾値を「腹部閾値」、第5の閾値を「全体閾値」という。なお、胸部閾値、腹部閾値、全体閾値を特に分けて説明する必要のない場合には、単に閾値という。   Unless otherwise specified, the first region of the person 2 is referred to as a “chest region 2a”, the second region of the person 2 is referred to as an “abdomen region 2b”, and the substantially entire region of the person 2 is referred to as an “overall region”. . Further, the first measurement data is referred to as “chest measurement data”, and the second measurement data is referred to as “abdominal measurement data”. Further, the third threshold is referred to as “chest threshold”, the fourth threshold is referred to as “abdominal threshold”, and the fifth threshold is referred to as “overall threshold”. Note that the chest threshold value, the abdominal threshold value, and the overall threshold value are simply referred to as threshold values when there is no need to explain them separately.

ここで、判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさは、例えば、少なくても1周期分の期間を含む一定期間内(例えば、5〜15秒)の呼吸データ(図2(a)参照)の振幅、ピーク、ボトム、一回換気量に相当する量等を用いることができる。なお、ここで、ピークとは測定データが形成する波形パターンの山の部分であり、ボトムは谷の部分である(図2(a)参照)。またここでは振幅とはピークとボトムの差である。   Here, the magnitude of the breathing motion of the person 2 at the determination target time is, for example, respiratory data within a certain period (for example, 5 to 15 seconds) including a period of at least one cycle (FIG. 2A). Amplitude), peak, bottom, amount corresponding to tidal volume, etc. can be used. Here, the peak is the peak portion of the waveform pattern formed by the measurement data, and the bottom is the valley portion (see FIG. 2A). Here, the amplitude is the difference between the peak and the bottom.

閾値算出部29は、呼吸基準値を人物2の呼吸の動きの大きさに基づいて算出する。ここで、閾値算出部29は、呼吸基準値を測定データのピークとボトムとの両方またはいずれか一方の平均値に基づいて算出するように構成する。閾値算出部29により算出される呼吸基準値は、判定対象時点以前の第1の所定期間内の測定データのピークかボトムのどちらか一方の平均値としても良いし、ピークとボトムとの両方の平均値としてもよい。さらにピークとボトムの平均値の差から算出できる呼吸データの振幅の平均値としてもよい。   The threshold calculation unit 29 calculates the respiration reference value based on the magnitude of the respiration movement of the person 2. Here, the threshold value calculation unit 29 is configured to calculate the respiration reference value based on the average value of both or one of the peak and the bottom of the measurement data. The respiration reference value calculated by the threshold value calculation unit 29 may be an average value of either the peak or the bottom of the measurement data within the first predetermined period before the determination target time, or both the peak and the bottom It may be an average value. Furthermore, it is good also as an average value of the amplitude of the respiration data which can be calculated from the difference of the average value of a peak and a bottom.

さらに、閾値算出部29は、第1の所定期間内の測定データの安定性を評価し、その評価に基づいて呼吸基準値を算出することがより好適である。安定性の評価は、対象期間、ここでは第1の所定期間での呼吸データのピーク(又はボトム)のバラツキ、ピーク間隔(又はボトム間隔、ゼロクロス間隔)のバラツキで評価するとよい。閾値算出部29は、この評価結果により、異なる方法(例えば異なる計算式)で呼吸基準値を算出するようにするとよい。ここで、ゼロクロスとは、周期的な動きも値がゼロになること、例えば、図2(a)のように、横軸を時間、縦軸を速度としたとき、速度が時間軸と交差すること、又はその交差した点をいう。すなわち、速度がゼロとなることあるいはゼロとなる点のことである。   Furthermore, it is more preferable that the threshold value calculation unit 29 evaluates the stability of the measurement data within the first predetermined period and calculates a respiration reference value based on the evaluation. The stability evaluation may be performed based on variations in the peak (or bottom) and peak intervals (or bottom intervals and zero-cross intervals) of the respiratory data in the target period, here the first predetermined period. The threshold value calculation unit 29 may calculate the respiration reference value by a different method (for example, a different calculation formula) based on the evaluation result. Here, the zero cross means that the value of the periodic motion is zero, for example, as shown in FIG. 2A, when the horizontal axis is time and the vertical axis is speed, the speed intersects the time axis. Or the crossing point. That is, the point where the speed becomes zero or zero.

具体的には、安定であると評価された場合には、上記のように第1の所定期間内の呼吸データのピークとボトムとの両方またはいずれか一方の平均値、又はピークとボトムの差(呼吸データの振幅)の平均値あるいはピークの平均値とボトムの平均値の差を呼吸基準値とする。また、不安定であると評価された場合には、第1の所定期間内の呼吸データのピークとボトムとの両方またはいずれか一方で大きい方から3つの値の平均値あるいはピークで大きい方から3つの値の平均値とボトムで大きい方から3つの値の平均値の差を呼吸基準値とする。または呼吸データの振幅の大きい方から3つの値の平均値を呼吸基準値とする。   Specifically, when it is evaluated as stable, as described above, the average value of either or both of the peak and the bottom of the respiratory data within the first predetermined period, or the difference between the peak and the bottom The average value of (respiration data amplitude) or the difference between the average value of the peak and the average value of the bottom is used as the respiration reference value. In addition, if it is evaluated as unstable, the respiratory data peak and bottom within the first predetermined period and / or either one of the larger ones from the average value of the three values or the peak from the larger one The difference between the average value of the three values and the average value of the three values from the larger one at the bottom is taken as the respiratory reference value. Or let the average value of three values from the one with the larger amplitude of respiration data be a respiration standard value.

また、閾値算出部29は、上記の安定性の評価で、不安定と評価された場合には、判定対象時点の後の一定期間の測定データの安定性を評価し、安定と評価されたなら後の一定期間で算出された呼吸基準値を判定対象時点の呼吸基準値とする。ここで後の一定期間は、上述の第1の所定期間と同じ期間であるが、ここでは、第1の所定期間は、より短く、例えば1分間程度でもよい。このようにするのは、例えば人物2の判定対象時点の前側(過去側)が不安定呼吸で、後側(未来側)が振幅の小さい安定呼吸だった場合には、過去を主とした第1の所定期間で評価をすると呼吸基準値が大きい不安定呼吸の状態で算出されてしまう。このため、後述する第2の状態判別部25による判定で、未来の振幅の小さい呼吸が全て無呼吸、低呼吸と判定されてしまう可能性がある。また例えば逆に過去(判定対象時点前の第1の所定期間)が安定呼吸で未来(判定対象時点後の第1の所定期間)が不安定呼吸のときに、判定対象時点が不安定呼吸の領域に入れば、比較的早く不安定と評価されるので、不安定と評価された期間の第2の状態判別部25による判定は正しく判断される。   Moreover, the threshold value calculation unit 29 evaluates the stability of the measurement data for a certain period after the determination target time when it is evaluated as unstable in the above-described stability evaluation. The respiration reference value calculated in the subsequent fixed period is set as the respiration reference value at the determination target time point. Here, the subsequent fixed period is the same period as the first predetermined period described above, but here, the first predetermined period is shorter, and may be, for example, about one minute. For example, when the front side (past side) of the determination target time point of person 2 is unstable breathing and the rear side (future side) is stable breathing with a small amplitude, If the evaluation is performed in a predetermined period of 1, the respiration reference value is calculated in an unstable respiration state. For this reason, there is a possibility that all future breaths with a small amplitude will be determined to be apnea and hypopnea as determined by the second state determination unit 25 described later. Also, for example, when the past (first predetermined period before the determination target time) is stable breathing and the future (first predetermined period after the determination target time) is unstable breathing, the determination target time point is unstable breathing. If it enters the region, it is evaluated as unstable relatively quickly, so that the determination by the second state determination unit 25 during the period evaluated as unstable is correctly determined.

なお、閾値算出部29は、上記の安定性の評価で、判定対象時点の後の第1の所定期間の測定データの安定性も常に評価しておき、判定対象時点前の第1の所定期間が不安定と評価されたら直ちに判定対象時点の後の第1の所定期間で算出された呼吸基準値を判定対象時点の呼吸基準値としてもよい。すなわち、不安定と評価された場合に限らず、常に判定対象時点の後の第1の所定期間の測定データの安定性も評価するようにしてもよい。   The threshold calculation unit 29 always evaluates the stability of the measurement data in the first predetermined period after the determination target time in the above-described stability evaluation, and the first predetermined period before the determination target time. If it is evaluated as unstable, the respiration reference value calculated in the first predetermined period after the determination target time may be used as the respiration reference value at the determination target time. That is, the stability of the measurement data in the first predetermined period after the determination target time is always evaluated, not limited to the case where the evaluation is unstable.

さらに、閾値算出部29は、上記安定性の評価で、安定と評価された場合と、不安定と評価された場合との両方で呼吸基準値を算出し、算出された両方の呼吸基準値が乖離している場合には、不安定と評価するようにするとよい。なお、安定と評価された場合と、不安定と評価された場合とで異なる方法で算出された呼吸基準値を用いるとよい。言い換えれば、安定と評価された場合と、不安定と評価された場合との両方の算出法で呼吸基準値を算出するとよい。例えば、安定な場合の呼吸基準値l(エル)を安定性を評価する期間内のピークの平均値とし、不安定な場合の呼吸基準値mを期間内のピークの上位(大きい方から)3つの平均値とした場合に、|l―m|/(l+m)>閾値th1であるときに不安定としてmを、そうでないときに安定としてlを呼吸基準値として採用する。または、さらに上位3つを除いた平均値をnとした場合に、|m―n|/(m+n)>閾値th2であるときにmを、そうでないときにlを採用する。   Further, the threshold value calculation unit 29 calculates a respiration reference value in both the case where it is evaluated as stable and the case where it is evaluated as unstable in the evaluation of the stability. If there is a divergence, it should be evaluated as unstable. In addition, it is good to use the respiration reference value calculated by the method different in the case evaluated as stable, and the case evaluated as unstable. In other words, it is preferable to calculate the respiration reference value by both the calculation method for the case where the evaluation is stable and the case where the evaluation is unstable. For example, the respiration reference value l (el) when stable is the average value of the peaks in the period for which stability is evaluated, and the respiration reference value m when unstable is the upper (from the larger) peak in the period 3 Assuming that two average values are used, m is assumed to be unstable when | l−m | / (l + m)> threshold th1, and l is adopted as a respiration reference value when it is not. Alternatively, when the average value excluding the top three is n, m is adopted when | mn − / (m + n)> threshold th2, and l is adopted otherwise.

なお、全体領域に対応する全体測定データの判定対象時点の呼吸の動きの大きさを示す量としては、疑似一回換気量を用いることもできる。この場合も上述と同様に、例えば、第1の所定期間内の疑似一回換気量の平均値をとって呼吸基準値とすればよい。   Note that a pseudo tidal volume can also be used as an amount indicating the magnitude of the movement of respiration at the determination target time point of the entire measurement data corresponding to the entire region. In this case as well, for example, the average value of the pseudo tidal volume within the first predetermined period may be taken as the respiration reference value.

ここで、判定対象時点の疑似一回換気量とは、判定対象時点以前のゼロクロスからゼロクロスまでの測定データ、ここでは呼吸データ(図2(a)参照)を積分することにより得られる値であり、厳密な一回換気量ではなく、一回換気量に相当する値であるため「疑似」と記載している。「ゼロクロスからゼロクロスまで」とは、連続する2回のゼロクロスの間で、測定データが予め決められた正又は負のいずれかの符号を持った期間のことをいう。また、ここでは、「判定対象時点以前のゼロクロスからゼロクロスまで」とは、典型的には「判定対象時点の直前のゼロクロスからゼロクロスまで」であり、さらに具体的に言えば、判定対象時点を基準として、判定対象時点の直前のゼロクロスのさらに1つ前のゼロクロスから、判定対象時点の直前のゼロクロスまでをいう。なお、連続する3回のゼロクロスの間で、測定データの符号が異なる前半2回のゼロクロスの間と後半2回のゼロクロスの間で、それぞれ測定データを積分し、その絶対値の平均値をとって疑似一回換気量としても良い。また、第1の所定期間内には、典型的には、複数の判定対象時点が含まれることとなるため、第1の所定期間内の呼吸データに基づいて、複数の疑似一回換気量を得ることができる。   Here, the pseudo tidal volume at the determination target time point is a value obtained by integrating measurement data from the zero cross to the zero cross before the determination target time point, in this case, respiration data (see FIG. 2A). Because it is not a strict tidal volume but a value corresponding to tidal volume, it is described as “pseudo”. “From zero cross to zero cross” means a period in which measurement data has a predetermined positive or negative sign between two consecutive zero crosses. In addition, here, “from the zero cross before the determination target time to the zero cross” is typically “from the zero cross immediately before the determination target time to the zero cross”, and more specifically, the determination target time is the reference. As described above, it means from the zero cross just before the zero cross just before the determination target time to the zero cross just before the determination target time. It should be noted that, during three consecutive zero crossings, the measurement data is integrated between the first two zero crosses and the second half zero crosses, which have different signs of the measurement data, and the average of the absolute values is taken. It is good also as pseudo tidal volume. In addition, since a plurality of determination target time points are typically included in the first predetermined period, a plurality of pseudo tidal volumes are determined based on the respiration data in the first predetermined period. Obtainable.

全体領域に対応する全体測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさとして疑似一回換気量を用いることで、呼吸データの振幅とインターバルの両方の変化を反映することができる。すなわち、振幅が小さくなり、インターバルが短くなれば、疑似一回換気量はより小さくなり、振幅のみよりも精度よく変化を反映するということができる。   By using the pseudo tidal volume as the magnitude of the breathing movement of the person 2 at the determination target time point of the whole measurement data corresponding to the whole area, changes in both the amplitude and the interval of the breathing data can be reflected. That is, if the amplitude becomes smaller and the interval becomes shorter, the pseudo tidal volume becomes smaller and it can be said that the change is reflected more accurately than the amplitude alone.

なお、上述したように、人物2の呼吸の動きの大きさとして、正側、負側それぞれの呼吸信号のピーク値、ボトム値を用いる場合、例えば、中枢型無呼吸状態において、呼吸信号が負側で緩い変化すること、すなわち、微かな呼気が続くように見える状態が現れることがごくまれに生じる事があるが、この場合でも誤判定を防止することができる。以下の本実施の形態では特にことわりのない限り、正側、負側それぞれの呼吸信号のピーク値、ボトム値を呼吸の大きさを示す値として用いるものとして説明する。   As described above, when the peak value and the bottom value of the positive and negative respiratory signals are used as the magnitude of the respiratory movement of the person 2, for example, in the central apnea state, the respiratory signal is negative. In some rare cases, a loose change on the side, that is, a state in which a slight exhalation appears may occur, but even in this case, erroneous determination can be prevented. In the following embodiment, unless otherwise specified, the description will be made assuming that the peak value and the bottom value of the respiratory signal on the positive side and the negative side are used as values indicating the magnitude of respiration.

以上のようにして閾値算出部29は、判定対象時点の前後の第1の所定期間内の胸部領域2aに対応する胸部測定データ、腹部領域2bに対応する腹部測定データ、全体領域に対応する全体測定データに基づいて、各々の領域についての呼吸基準値を算出する。なお、各呼吸基準値は、各判定対象時点について算出される値が集合することで、まとめて取得した測定データの期間内(例えば一晩、7〜10時間程度)のベースラインを形成する。   As described above, the threshold value calculation unit 29 performs the chest measurement data corresponding to the chest region 2a within the first predetermined period before and after the determination target time point, the abdominal measurement data corresponding to the abdominal region 2b, and the entire region corresponding to the entire region. Based on the measurement data, a respiration reference value for each region is calculated. In addition, each respiration reference value forms the baseline within the period (for example, overnight, about 7 to 10 hours) of the measurement data acquired collectively by collecting the values calculated for each determination target time point.

図5は、実際の測定により取得した、全体領域に対応する呼吸データと体動データの波形パターンの一定時間分(6分程度)の1例を示したものである。本図を参照して、ベースラインの概略について説明する。さらに本図には算出された呼吸基準値が形成するベースラインも呼吸データに対応するように示されている。ベースラインを形成する呼吸基準値は、上述したように本実施の形態では、呼吸データに基づいて算出される。図示の体動データに示されるように体動を示すデータ(図2(c)参照)が存在する部位では呼吸データも大きく変化するため呼吸基準値の計算から除外している。すなわち、体動期間を境界にして信号レベルが変化することがあり、第1の所定期間はできるだけ体動期間を含まない一連の期間で設定するため、体動期間の前後ではベースラインの位置(呼吸基準値)が変化する。また本図では体動データの平均値が右側で上がっているが、これは、例えば体動に伴う姿勢の変化により人物2の動きを反映している測定点が変ったことにより、FGセンサ10の感度が変化すると共に体動データにバイアスがかかっているためである。   FIG. 5 shows an example of the waveform pattern of respiratory data and body motion data corresponding to the entire region acquired by actual measurement for a certain period (about 6 minutes). An outline of the baseline will be described with reference to FIG. Further, in this figure, the baseline formed by the calculated respiration reference value is also shown corresponding to the respiration data. As described above, the respiration reference value forming the baseline is calculated based on the respiration data in the present embodiment. As shown in the body motion data shown in the drawing, the portion where the data indicating the body motion (see FIG. 2C) is present is excluded from the calculation of the respiration reference value because the respiration data also changes greatly. That is, the signal level may change at the boundary of the body movement period, and the first predetermined period is set as a series of periods that do not include the body movement period as much as possible. (Respiration standard value) changes. In this figure, the average value of the body movement data is increased on the right side. This is because the measurement point reflecting the movement of the person 2 is changed due to, for example, a change in posture accompanying the body movement. This is because the body motion data is biased with the change in sensitivity.

再び図1に戻って、閾値算出部29は、求めた各呼吸基準値に一定の係数をかけて、各閾値を算出する。なお、全体閾値に関しては第1の全体閾値と第2の全体閾値の2つの閾値を算出する。例えば、閾値算出部29は、求めた各呼吸基準値の25%〜15%程度の値、ここでは20%の値を、判定対象時点の胸部閾値、腹部閾値、第1の全体閾値として算出する。すなわち、閾値算出部29は、胸部領域2a、腹部領域2b、全体領域の各領域についての呼吸基準値に係数0.2を掛けて胸部閾値、腹部閾値、第1の全体閾値を算出する。さらに、閾値算出部29は、全体領域に応じて求めた呼吸基準値の55%〜45%程度の値、ここでは50%の値を第2の全体閾値として算出する。すなわち、閾値算出部29は、全体領域についての呼吸基準値に係数0.5を掛けて第2の全体閾値を算出する。   Referring back to FIG. 1 again, the threshold value calculation unit 29 calculates each threshold value by multiplying each obtained respiration reference value by a certain coefficient. As for the overall threshold, two thresholds, a first overall threshold and a second overall threshold, are calculated. For example, the threshold value calculation unit 29 calculates a value of about 25% to 15% of each obtained respiration reference value, here a value of 20%, as the chest threshold value, the abdominal threshold value, and the first overall threshold value at the determination target time point. . That is, the threshold calculation unit 29 calculates the chest threshold, the abdominal threshold, and the first overall threshold by multiplying the respiration reference value for each of the chest region 2a, the abdominal region 2b, and the entire region by a coefficient of 0.2. Furthermore, the threshold value calculation unit 29 calculates a value of about 55% to 45% of the respiration reference value obtained according to the entire region, here, a value of 50% as the second overall threshold value. That is, the threshold calculation unit 29 calculates the second overall threshold by multiplying the respiration reference value for the entire region by the coefficient 0.5.

第2の状態判別部25は、判定対象時点の各領域の測定データと閾値算出部29により算出された各閾値とを比較し、この比較結果に基づいて、低呼吸イベント期間(第1の期間)、無呼吸イベント期間(第2の期間)を判別する。第2の状態判別部25は、典型的には判定対象時点の呼吸データと各閾値を比較する。   The second state determination unit 25 compares the measurement data of each region at the determination target time point with each threshold value calculated by the threshold value calculation unit 29, and based on the comparison result, the hypopnea event period (first period) ) To determine the apnea event period (second period). The second state determination unit 25 typically compares the respiratory data at the determination target time point with each threshold value.

なお、第2の状態判別部25による判別は、例えば閾値算出部29により算出された呼吸基準値がピークかボトムのどちらか一方の平均値である場合には、正側(ピーク側、吸気側)又は負側(ボトム側、呼気側)のみの判定を行ってもよいし、ピークとボトムとの両方の平均値である場合には、正側と負側の両方の判定が一致しているか、又は一方のみで判定されたか(AND又はOR)により判定を行ってもよい。   For example, when the respiration reference value calculated by the threshold value calculation unit 29 is an average value of either the peak or the bottom, the determination by the second state determination unit 25 is positive (peak side, inspiration side). ) Or negative side (bottom side, exhalation side) only, or if the average value of both the peak and the bottom, is the judgment on both the positive side and the negative side matched? Alternatively, the determination may be made based on whether the determination is made only by one (AND or OR).

第2の状態判別部25は、胸部測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量と胸部閾値とを、腹部測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量と腹部閾値とを、全体測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量と第1の全体閾値又は第2の全体閾値とを、各々比較し、該比較結果に基づいて低呼吸イベント期間(第1の期間)、無呼吸イベント期間(第2の期間)を判別する。なお、ここで、第2の状態判別部25は、単に各測定データの判定対象時点での測定値そのものと各閾値とを比較するように構成してもよい。この場合は、例えば、測定データのピークとボトムが明瞭でない際にも、問題なく比較することができる。以下では、特に断りのない限り、上述したように各測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量と各閾値とを比較するものとして説明する。   The second state determination unit 25 uses the amount indicating the magnitude of the respiratory movement of the person 2 at the determination target time of the chest measurement data and the chest threshold value to determine the respiratory movement of the person 2 at the determination target time of the abdominal measurement data. The amount indicating the magnitude and the abdominal threshold are compared with the amount indicating the magnitude of respiratory movement of the person 2 at the determination target time point of the total measurement data and the first total threshold or the second total threshold, respectively. Based on the comparison result, a hypopnea event period (first period) and an apnea event period (second period) are determined. Here, the second state determination unit 25 may simply be configured to compare the measurement value itself at the determination target time point of each measurement data with each threshold value. In this case, for example, even when the peak and bottom of the measurement data are not clear, the comparison can be made without any problem. In the following description, unless otherwise noted, as described above, the amount of breathing movement of the person 2 at the determination target time point of each measurement data is compared with each threshold value.

さらに、具体的には、第2の状態判別部25は、胸部測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量が胸部閾値を第4の所定期間連続的に下まわった際、又は腹部測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量が腹部閾値を第4の所定期間連続的に下まわった際、又は、全体測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量が第1の全体閾値を第4の所定期間連続的に下まわった際に、閾値を下まわっていた期間を無呼吸イベント期間(第2の期間)と判別する。すなわち、胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データのうち1つでもそれぞれに対して設定されている閾値を第4の所定期間連続的に下まわった際に、無呼吸イベント期間(第2の期間)と判別する。   More specifically, the second state determination unit 25 indicates that the amount indicating the magnitude of the respiratory movement of the person 2 at the determination target point of the chest measurement data continuously falls below the chest threshold for the fourth predetermined period. Or when the amount indicating the magnitude of the respiratory movement of the person 2 at the determination target time of the abdominal measurement data falls below the abdominal threshold continuously for a fourth predetermined period, or the determination target time of the entire measurement data When the amount indicating the magnitude of the breathing motion of the person 2 falls below the first overall threshold continuously for the fourth predetermined period, the period of time during which the amount has fallen below the threshold is defined as the apnea event period (second Period). That is, when the threshold value set for any one of the chest measurement data, the abdominal measurement data, and the whole measurement data is continuously lowered for the fourth predetermined period, the apnea event period (second Period).

ここで、第4の所定期間は、典型的には、人物2の正常な呼吸インターバルよりも長いと考えられる期間であり、例えば、6秒から15秒程度とすればよい。なお、現在最も一般的に採用されている睡眠時無呼吸の判定基準では、典型的には、呼吸停止又は呼吸低下が10秒以上続くこととなっているので、ここでも10秒程度とする。ただし、後述するように、閾値を下まわる前後のピークまでの間隔を合わせて10秒間程度としてもよい。なお、本実施の形態では、第4の所定期間連続するとは、例えば、胸部測定データの呼吸の動きの大きさが胸部閾値を下まわる判定対象時点が、第4の所定期間に相当する分の複数の判定対象時点で連続することである。すなわち、例えば、判定対象時点の間隔が0.25秒程度で、第2の所定期間が10秒程度として設定されていれば、40個の判定対象時点で上記の条件が連続した場合に、第2の所定期間連続したと判断することができる。なお、第4の所定期間連続的に下まわるとは、必ずしも一度もその条件から外れてはいけないという意味ではなく、実質的に連続していればよく、瞬間的に外れても判別に影響がなければよい。以下の説明でも、特に断りのない限り同様である。   Here, the fourth predetermined period is typically a period considered to be longer than the normal breathing interval of the person 2, and may be, for example, about 6 seconds to 15 seconds. Note that, in the sleep apnea determination criterion that is most commonly employed at present, typically, respiratory stop or respiratory depression continues for 10 seconds or longer, so here it is also set to about 10 seconds. However, as will be described later, the interval to the peak before and after falling below the threshold may be set to about 10 seconds. In the present embodiment, the fourth predetermined period is continuous. For example, the determination target time point when the magnitude of the respiratory motion of the chest measurement data falls below the chest threshold corresponds to the fourth predetermined period. It is continuous at a plurality of determination target time points. That is, for example, if the interval between determination target points is set to about 0.25 seconds and the second predetermined period is set to about 10 seconds, the above condition continues for 40 determination target points. It can be determined that two predetermined periods have been continued. Note that continuously lowering for the fourth predetermined period does not necessarily mean that the condition must not be deviated, but it is only necessary that it is substantially continuous. If there is no. The same applies to the following description unless otherwise specified.

以上のように、第2の状態判別部25は、胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データのうち1つでもそれぞれに対して設定されている閾値を第4の所定期間連続的に下まわった際に、無呼吸イベント期間(第2の期間)と判別することで、全体測定データの呼吸の動きの大きさの低下だけでは無呼吸イベント期間(第2の期間)と判別できなかった期間、すなわち胸部測定データ又は腹部測定データのみの呼吸の動きの大きさが低下した期間も、もれなく正確に無呼吸イベント期間(第2の期間)と判別することができる。   As described above, the second state determination unit 25 continuously lowers the threshold set for any one of the chest measurement data, the abdomen measurement data, and the whole measurement data for the fourth predetermined period. When it is determined that the apnea event period (second period), it is not possible to determine the apnea event period (second period) simply by reducing the magnitude of the respiratory movement in the entire measurement data. That is, the period in which the magnitude of the respiratory movement of only the chest measurement data or the abdominal measurement data is reduced can be accurately determined as the apnea event period (second period).

図6は、閉塞型無呼吸の呼吸波形(呼吸データ)の第1の具体例を示す図である。図中、上段は全体測定データ、中段は胸部測定データ、下段は腹部測定データを示す。図6では、無呼吸期間の胸部測定データの呼吸の動きの大きさは、正常な呼吸をしている期間の動きの大きさとほとんど変わらないが、腹部測定データでは、無呼吸期間に明確に呼吸の動きの大きさが低下している。言い換えれば、胸部測定データ又は腹部測定データいずれか一方のみの呼吸の動きの大きさが閾値以下に下がるが、他方は顕著に低下してないことがある。すなわち、極端な場合、全体測定データの評価だけでは無呼吸と判定できず、胸部測定データ、腹部測定データに分けて判別することにより無呼吸検出が可能となるものがあることを示している。全体測定データの呼吸の動きの大きさだけで無呼吸の判断を行おうとすると、本図のように、胸部測定データまたは腹部測定データの一方だけの動きの大きさが著しく低下したときに、全体としてはそれほど顕著な低下とならずに無呼吸と判断できないケースがあったが、以上で説明したように、いずれか一方のみが顕著に低下していることを検出することにより、より精度良く無呼吸を検出することができる。   FIG. 6 is a diagram illustrating a first specific example of a respiratory waveform (respiratory data) of obstructive apnea. In the figure, the upper part shows the whole measurement data, the middle part shows the chest measurement data, and the lower part shows the abdominal measurement data. In FIG. 6, the magnitude of the breathing movement in the chest measurement data during the apnea period is almost the same as the movement during the normal breathing period, but the abdominal measurement data clearly breathes during the apnea period. The magnitude of the movement has decreased. In other words, the magnitude of the respiratory movement of only one of the chest measurement data and the abdominal measurement data falls below the threshold value, but the other may not be significantly reduced. That is, in an extreme case, it can be determined that an apnea cannot be determined only by evaluation of the entire measurement data, and an apnea can be detected by discriminating the measurement data separately from the chest measurement data and the abdomen measurement data. If the determination of apnea is made only by the magnitude of the respiratory movement of the whole measurement data, as shown in this figure, when the movement magnitude of only one of the chest measurement data or the abdominal measurement data is significantly reduced, However, as described above, it can be determined that only one of them is significantly reduced by detecting that there is a significant decrease. Respiration can be detected.

なお、第2の状態判別部25は、いずれかの測定データが閾値を下まわった場合、その直前、直後で閾値以上となる呼吸データのピークの間隔をイベント期間とし、当該イベント期間が一定期間、例えば10秒程度(第4の所定期間)以上あれば、このイベント期間が無呼吸イベント期間(第2の期間)であると判定するように構成してもよい。なお、この場合は、厳密に言えば、無呼吸イベント期間(第2の期間)の始端と終端に呼吸データが閾値を上まわる期間が存在することになるが、当該閾値を上まわる期間が当該イベント期間の一定割合以内、又は、第4の所定期間の一定割合以内、あるいはあらかじめ決められた期間以内であれば、無呼吸、低呼吸等の判別条件を満たしたものとすればよい。言い換えれば、第4の所定期間との比較対象となる当該イベント期間の始端をその直前のピーク、後端をその直後のピークとしたときに、当該イベント期間が第4の所定期間より長く、閾値を上まわる期間が当該イベント期間の一定割合以内、又は、第4の所定期間の一定割合以内、あるいはあらかじめ決められた期間以内であれば、実際に閾値を下まわる期間が第4の所定期間より短くなる場合もあり得るが、実質的には閾値を下まわっているとみなすことができ、第4の所定期間連続的に下まわるという概念に含まれるものとすることができる。このようにすることで、呼吸データが閾値を下まわる期間が実質的に第4の所定期間連続していると見ることができる。なお、特に断りのない限り、以下で説明する第2の状態判別部25による状態の判別でも同様である。   Note that when any measurement data falls below the threshold, the second state determination unit 25 sets the interval between the breath data peaks that are equal to or greater than the threshold immediately before and after that as the event period, and the event period is a fixed period. For example, if it is about 10 seconds (fourth predetermined period) or more, this event period may be determined to be the apnea event period (second period). In this case, strictly speaking, there are periods where the respiratory data exceeds the threshold at the beginning and end of the apnea event period (second period). If it is within a certain percentage of the event period, within a certain percentage of the fourth predetermined period, or within a predetermined period, it is sufficient to satisfy the determination conditions such as apnea and hypopnea. In other words, when the start end of the event period to be compared with the fourth predetermined period is the immediately preceding peak and the rear end is the immediately following peak, the event period is longer than the fourth predetermined period, If the period exceeding the threshold is within a certain percentage of the event period, or within a certain percentage of the fourth predetermined period, or within a predetermined period, the period actually falling below the threshold is greater than the fourth predetermined period. Although it may be shortened, it can be regarded as substantially falling below the threshold and included in the concept of continuously falling for the fourth predetermined period. By doing in this way, it can be seen that the period during which the respiratory data falls below the threshold is substantially continuous for the fourth predetermined period. The same applies to the state determination by the second state determination unit 25 described below unless otherwise specified.

また、第2の状態判別部25は、判定対象時点として、呼吸データのピークとボトムを拾っていき、その差、すなわち、呼吸データの振幅が閾値未満で、第4の所定期間以上継続した場合には、その継続期間が無呼吸イベント期間(第2の期間)であると判別するように構成しても良い。さらに別の判別方法として、判定対象時点として、呼吸データのピーク(又はボトム)を拾っていき、閾値以上の呼吸データのピークの間隔が一定期間、例えば10秒程度以上となったとき、さらにその両ピーク間内で呼吸データが閾値未満である期間が第4の所定期間以上の場合に無呼吸イベント期間(第2の期間)であると判別するように構成しても良い。なお、特に断りのない限り、以下で説明する第2の状態判別部25による状態の判別でも同様である。   In addition, the second state determination unit 25 picks up the peak and the bottom of the respiratory data as the determination target time point, and the difference, that is, the amplitude of the respiratory data is less than the threshold value and continues for the fourth predetermined period or longer. Alternatively, the duration may be determined to be an apnea event period (second period). As another determination method, the peak (or bottom) of the respiratory data is picked up as the determination target time point, and when the interval of the peak of the respiratory data that is equal to or higher than the threshold value becomes a certain period, for example, about 10 seconds or more, further You may comprise so that it may discriminate | determine that it is an apnea event period (2nd period) when the period when breathing data is less than a threshold value between both peaks is more than a 4th predetermined period. The same applies to the state determination by the second state determination unit 25 described below unless otherwise specified.

また、胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データのうちの複数の測定データがそれぞれの閾値を第4の所定期間連続的に下まわった際には、複数の測定データのうち最も長く続いた測定データの期間を無呼吸イベント期間(第2の期間)とするとよい。すなわち、これにより、上述したように、全体測定データだけでは無呼吸イベント期間(第2の期間)として検出されなかったイベント期間ももれなく検出可能となる。   In addition, when a plurality of measurement data among the chest measurement data, the abdominal measurement data, and the whole measurement data continuously falls below the respective threshold values for the fourth predetermined period, the measurement data lasted the longest. The period of the measurement data may be an apnea event period (second period). In other words, as described above, the event period that is not detected as the apnea event period (second period) can be detected without exception from the entire measurement data alone.

さらに、第2の状態判別部25は、全体測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量が第2の全体閾値を第5の所定期間連続的に下まわった際に、該閾値を下まわっていた期間を低呼吸イベント期間(第1の期間)と判別する。ここで、第5の所定期間は、典型的には第4の所定期間と同様の期間であり、人物2の正常な呼吸インターバルよりも長いと考えられる期間であり、例えば、6秒から15秒程度とすればよい。なおここでも、現在最も一般的に採用されている睡眠時無呼吸の判定基準では、典型的には、呼吸停止又は呼吸低下が10秒以上続くこととなっているので、ここでも10秒程度とする。   Furthermore, the second state determination unit 25 detects that the amount indicating the magnitude of the breathing motion of the person 2 at the determination target time point of the total measurement data continuously falls below the second total threshold for the fifth predetermined period. In addition, the period that has fallen below the threshold is determined as the hypopnea event period (first period). Here, the fifth predetermined period is typically the same period as the fourth predetermined period, which is considered to be longer than the normal breathing interval of the person 2, for example, 6 to 15 seconds. It should be about. In this case, too, the sleep apnea criterion that is most commonly adopted at present is typically that respiratory stop or hypopnea lasts for 10 seconds or more, so here again, it is about 10 seconds. To do.

なお、全体測定データは、上述したように典型的には、胸部測定データと腹部測定データをたし合わせた測定データに相当するので、第2の状態判別部25は、例えば、胸部測定データ及び腹部測定データの判定対象時点の人物2の呼吸の動きの大きさを示す量が胸部領域2a、腹部領域2bについての呼吸基準値に各々係数0.5を掛けた閾値を第5の所定期間連続的に下まわった際に、該閾値を下まわっていた期間を低呼吸イベント期間(第1の期間)と判別してもよい。   Note that, as described above, the overall measurement data typically corresponds to measurement data obtained by adding the chest measurement data and the abdomen measurement data, so that the second state determination unit 25 includes, for example, chest measurement data and A threshold value obtained by multiplying a respiration reference value for the chest region 2a and the abdomen region 2b by a coefficient of 0.5 for each of the breathing movements of the person 2 at the determination target time point of the abdominal measurement data for a fifth predetermined period. When the value falls below the threshold, the period that falls below the threshold may be determined as the hypopnea event period (first period).

第1の状態判別部24は、人物2の胸部領域2aに対応する胸部測定データと、胸部領域2aとは異なる腹部領域2bに対応する腹部測定データとの相補性と、胸部測定データ又は腹部測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別を行うように構成される。該第1の評価値は、例えば、上述した相互相関関数演算部22により演算される相互相関関数に基づいた値を用いることができる。本実施の形態では、該第1の評価値は、相互相関関数演算部22により演算される相互相関関数のピークとボトムとの平均値に基づいた値を用いるものとする。   The first state determination unit 24 complements the chest measurement data corresponding to the chest region 2a of the person 2 and the abdominal measurement data corresponding to the abdomen region 2b different from the chest region 2a, and the chest measurement data or the abdomen measurement. The state of the object is determined based on a first evaluation value corresponding to the symmetry of the time axis direction of the data. As the first evaluation value, for example, a value based on the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculator 22 described above can be used. In the present embodiment, as the first evaluation value, a value based on the average value of the peak and bottom of the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculator 22 is used.

ここで、上述したように、本発明の実施の形態に係る呼吸モニタ1の演算装置20は、相互相関関数を演算する相互相関関数演算部22と、自己相関関数を演算する自己相関関数演算部23を備える。相関関数は、典型的には、2つの波形のうちの一方を時間軸上で少しずつずらしながら両波形間の類似性を時間ずれτの関数として表したものである。典型的には、数値が「1」に近いほど類似性が高いことを示す。また、相互相関は、異なる2つの信号波形に対して相関処理を行い、2つの波形間の類似度を調べるのに対して、自己相関は、1つの信号波形に対して相関処理を行い、例えば、1つの信号波形中に周期性があるかどうか等を調べる。   Here, as described above, the computing device 20 of the respiratory monitor 1 according to the embodiment of the present invention includes the cross-correlation function computing unit 22 that computes the cross-correlation function and the auto-correlation function computing unit that computes the auto-correlation function. 23. The correlation function typically represents the similarity between both waveforms as a function of the time shift τ while shifting one of the two waveforms little by little on the time axis. Typically, the closer the numerical value is to “1”, the higher the similarity is. Cross-correlation performs correlation processing on two different signal waveforms and examines the similarity between the two waveforms, whereas autocorrelation performs correlation processing on one signal waveform. It is examined whether or not there is periodicity in one signal waveform.

例えば、呼吸回数が10〜30回/分であれば、周期は2秒から6秒であるから、ボトムは概ねτ=1秒以上3秒以下、ピークは概ねτ=2秒以上6秒以下のところに現れることになる。ここでは、相互相関関数及び自己相関関数は、いずれも全体測定データのピークとボトムの位置を中心とする2秒から18秒程度、典型的には、6秒間分のデータと、それにlagとして相関をとるデータ同士の時間ずれτを加えたデータを用いて計算する。胸部測定データの時系列データ、腹部測定データをそれぞれSch=(S ch,S ch,…,S ch)、Sab=(S ab,S ab,…,S ab)とすると相互相関関数C(τ)は、例えば、次式(2)で表すことができる。
同様に測定データの時系列データをS=(S,S,…,S)とすると自己相関関数A(τ)は、例えば、次式(3)で表すことができる。
For example, if the breathing rate is 10 to 30 times / minute, the cycle is 2 seconds to 6 seconds, so the bottom is approximately τ = 1 to 3 seconds and the peak is approximately τ = 2 to 6 seconds. It will appear there. Here, the cross-correlation function and the autocorrelation function are both correlated with data of 2 to 18 seconds, typically 6 seconds, centered on the peak and bottom positions of the entire measurement data, and lag. The calculation is performed using data obtained by adding the time lag τ between data taking The time series data and the abdominal measurement data of the chest measurement data are respectively S ch = (S 1 ch , S 2 ch ,..., S n ch ) and S ab = (S 1 ab , S 2 ab ,..., S n ab ). Then, the cross-correlation function C (τ) can be expressed by the following equation (2), for example.
Similarly, when the time series data of the measurement data is S = (S 1 , S 2 ,..., S n ), the autocorrelation function A (τ) can be expressed by the following equation (3), for example.

第1の状態判別部24は、上述したように、人物2の胸部領域2aに対応する胸部測定データと、胸部領域2aとは異なる腹部領域2bに対応する腹部測定データとの相補性と、胸部測定データ又は腹部測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値に基づいて、人物2の状態の判別を行う。第1の評価値は、相互相関関数演算部22により演算される相互相関関数C(τ)の偏りPBに基づいた値であり、本実施の形態では、相互相関関数C(τ)の相互相関ピークの相関値CPと相互相関ボトムの相関値CBとの平均値である。すなわち、第1の状態判別部24は、相互相関関数の偏りPB=(CP+CB)/2を演算し、相互相関関数の偏りPBが第6の閾値以下である際に、閉塞型無呼吸状態であると判別する。言い換えれば、相互相関関数の偏りPBが第6の閾値以上である際に、中枢型無呼吸状態と判別する。ここでの第6の閾値は、例えば0.2以下の値、好ましくは0程度とすればよい。   As described above, the first state determination unit 24 includes the complementarity between the chest measurement data corresponding to the chest region 2a of the person 2 and the abdomen measurement data corresponding to the abdomen region 2b different from the chest region 2a, and the chest The state of the person 2 is determined based on the first evaluation value corresponding to the symmetry of the time axis direction of the measurement data or the abdomen measurement data. The first evaluation value is a value based on the bias PB of the cross-correlation function C (τ) calculated by the cross-correlation function calculation unit 22, and in this embodiment, the cross-correlation of the cross-correlation function C (τ). This is an average value of the correlation value CP of the peak and the correlation value CB of the cross correlation bottom. That is, the first state determination unit 24 calculates the cross correlation function bias PB = (CP + CB) / 2, and when the cross correlation function bias PB is equal to or less than the sixth threshold, Determine that there is. In other words, when the cross correlation function bias PB is equal to or greater than the sixth threshold, the central apnea state is determined. The sixth threshold here may be a value of 0.2 or less, preferably about 0, for example.

図7は、本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタ1の相関関数の一例を示す線図であり、(a)は自己相関関数の一例、(b)は相互相関関数の一例である。ここでは、相互相関関数C(τ)は、式(2)を用い、lag(時間ずれτ)を−6秒〜+6秒として計算、自己相関関数A(τ)は式(3)を用いlag(時間ずれτ)を0〜6秒として計算し、設定したlagの範囲で相関ピークとボトムの位置、そのときの相関値等を求める。本図中に相関ピークとボトム、相関係数の位置関係等を示す。自己相関関数A(τ)の場合は,時間ずれτ=0とき、A(0)=1で最大となるので、次のボトムとそれに続くピークを求めるとよい(図7(a)参照)。相互相関関数C(τ)の場合は、計算期間の中でピークとボトムを求めるとよい。ただし、ピークの位置がτの正負いずれの方向にあるかわからないため、lagに関してピークとボトムを探索する期間は±6秒間としている。ここで、τ=0の値、C(0)を相関係数とする(図7(b)参照)。   FIG. 7 is a diagram showing an example of a correlation function of the respiratory monitor 1 according to the first embodiment of the present invention, where (a) is an example of an autocorrelation function and (b) is an example of a cross-correlation function. is there. Here, the cross-correlation function C (τ) is calculated using equation (2) and lag (time shift τ) is −6 to +6 seconds, and the autocorrelation function A (τ) is expressed using equation (3). (Time deviation τ) is calculated as 0 to 6 seconds, and the position of the correlation peak and the bottom, the correlation value at that time, etc. are determined within the set lag range. This figure shows the correlation between the correlation peak and bottom, the correlation coefficient, and the like. In the case of the autocorrelation function A (τ), when the time lag τ = 0, A (0) = 1 is the maximum, so the next bottom and subsequent peaks may be obtained (see FIG. 7A). In the case of the cross-correlation function C (τ), the peak and bottom may be obtained during the calculation period. However, since it is unknown whether the peak position is in the positive or negative direction of τ, the period for searching for the peak and the bottom with respect to lag is set to ± 6 seconds. Here, the value of τ = 0 and C (0) are used as correlation coefficients (see FIG. 7B).

なお、ここで求めた値は、信号のノイズによりばらつきを持つこともあるので、状態の判定の際には、前後併せて呼吸3〜5回分程度のデータを平均して用いてもよい。また、これらの相関ピーク値、ボトム値は、人物2の呼吸運動を評価するものであるため、その計算期間(lagの範囲)は、正常な呼吸回数(例えば、1分間に10〜30回程度)の範囲、すなわち、上述のように、最長の呼吸周期である6秒程度以内で検出するとよい。ただし、自己相関については、0〜1秒の範囲は、ノイズの領域として排除してもよい。   In addition, since the value calculated | required here may have dispersion | variation by the noise of a signal, when determining a state, you may average and use the data for about 3 to 5 breaths before and after. Moreover, since these correlation peak values and bottom values are for evaluating the respiratory motion of the person 2, the calculation period (lag range) is a normal number of breaths (for example, about 10 to 30 times per minute). ), That is, as described above, it may be detected within about 6 seconds which is the longest respiratory cycle. However, for autocorrelation, a range of 0 to 1 second may be excluded as a noise region.

ここで、胸部測定データと腹部測定データとの相関係数は、必然的に相互相関ピークとボトムとの間の値をとる。相関係数が、相互相関ピークに一致していれば胸部領域2aと腹部領域2bとはほぼ完全に同相の運動をしているとみることができ、一方、相互相関ボトムに一致していれば逆相の運動をしていると考えることができる。なお、上述した閉塞型無呼吸状態では、いわゆる奇異性運動が観察されることが多い。奇異性運動では、呼吸努力にもかかわらず気流が停止することから、胸部領域2aと腹部領域2bとが逆方向の動きをすることにより、それぞれを打ち消しあい、全体測定データは運動振幅がほぼ消失したようになる。したがって、上記のように相関係数と相互相関ピーク又はボトムとを比較することにより、閉塞型無呼吸状態を判別することができる。   Here, the correlation coefficient between the chest measurement data and the abdomen measurement data necessarily takes a value between the cross-correlation peak and the bottom. If the correlation coefficient matches the cross-correlation peak, it can be considered that the chest region 2a and the abdominal region 2b move almost completely in phase, while if the correlation coefficient matches the cross-correlation bottom. It can be considered that the movement is out of phase. In the above-mentioned obstructive apnea state, so-called strange heterosexual movement is often observed. In odd heterosexual exercise, airflow stops despite respiratory effort, so the chest region 2a and abdomen region 2b move in opposite directions, cancel each other, and the overall measurement data almost loses the amplitude of motion. It becomes like. Therefore, by comparing the correlation coefficient with the cross-correlation peak or bottom as described above, it is possible to determine the obstructive apnea state.

図8は、閉塞型無呼吸状態を説明するための図であり、(a)は閉塞型無呼吸状態での典型的な呼吸運動波形を示す線図、(b)は、(a)のときの胸部測定データと腹部測定データとの相互相関関数を示す線図である。閉塞型無呼吸状態では、典型的には、胸部領域2aの呼吸運動と腹部領域2bの呼吸運動が相補的、言い換えれば、足してほぼ「0」になるが、その際、胸部測定データと腹部測定データとは、時間軸の方向に対称なsin波形ではなく、図8(a)に示すように、鋸歯状波に近い形になる傾向がある。これは、閉塞型無呼吸状態では呼吸努力にもかかわらず気道が閉塞したままである場合に、呼吸努力を停止すると同時に一気に呼吸筋の緊張が解放されるためであると考えられる。   FIG. 8 is a diagram for explaining an obstructive apnea state, where (a) is a diagram showing a typical respiratory motion waveform in the obstructive apnea state, and (b) is a diagram when (a). It is a diagram which shows the cross correlation function of the chest measurement data and abdominal measurement data. In the obstructive apnea state, typically, the respiratory motion of the chest region 2a and the respiratory motion of the abdominal region 2b are complementary, in other words, almost “0”. The measurement data does not have a sin waveform symmetric in the direction of the time axis, but tends to have a shape close to a sawtooth waveform as shown in FIG. This is thought to be because, in the obstructive apnea state, when the airway remains obstructed despite the respiratory effort, the respiratory muscle tension is released at the same time as the respiratory effort is stopped.

胸部測定データと腹部測定データとが、相補的な鋸歯状波となる場合、図8(b)に示すように、相互相関関数C(τ)はτ=0でボトムとなり、C(0)≒−1となる。一方、ピークではそれぞれの波形がぴったり重なり合わないため+1に近い値とはならない。言い換えれば、胸部測定データと腹部測定データとは、時間軸の方向に非対称となり、すなわち、閉塞型無呼吸状態の場合には、相互相関関数C(τ)は、全体的に負側(−1に近い側)にシフトしたようになる。すなわち、相互相関関数C(τ)の偏りは、胸部測定データおよび腹部測定データの時間軸の方向の対称性を示し、位相ずれの如何に関わらず、相互相関関数C(τ)が負側に偏ったときは、閉塞型無呼吸状態であると判別できる。なお、相互相関関数の偏りPBは、偏りを示す値であれば、上述した相互相関ピークの相関値CPと相互相関ボトムの相関値CBとの平均値以外の値、例えば、単純に相互相関ピークの相関値CPを用いてもよい。また、ここで、胸部測定データと腹部測定データとが時間軸の方向に対称であることは、典型的には、一方の波形を半周期分ずらした際に、他方の波形とほぼ対称となることを含む。また、言い換えれば、1つのゼロクロスからとなりゼロクロスまでの波形が、正側と負側とでほぼ対称であることを含む。   When the chest measurement data and the abdomen measurement data are complementary sawtooth waves, as shown in FIG. 8B, the cross-correlation function C (τ) becomes the bottom when τ = 0, and C (0) ≈ -1. On the other hand, since the waveforms do not overlap exactly at the peak, the value is not close to +1. In other words, the chest measurement data and the abdominal measurement data are asymmetric in the direction of the time axis, that is, in the case of an obstructive apnea, the cross-correlation function C (τ) is generally negative (−1 It seems to have shifted to the side closer to. That is, the bias of the cross-correlation function C (τ) indicates the symmetry of the time axis direction of the chest measurement data and the abdominal measurement data, and the cross-correlation function C (τ) is on the negative side regardless of the phase shift. When it is biased, it can be determined that the patient is in an obstructive apnea state. If the cross correlation function bias PB is a value indicating the bias, a value other than the average value of the correlation value CP of the cross correlation peak and the correlation value CB of the cross correlation bottom described above, for example, simply the cross correlation peak. The correlation value CP may be used. Here, the fact that the chest measurement data and the abdominal measurement data are symmetrical in the direction of the time axis typically means that when one waveform is shifted by a half cycle, it is almost symmetrical with the other waveform. Including that. In other words, it includes that the waveform from one zero cross to the zero cross is substantially symmetrical between the positive side and the negative side.

図9は、閉塞型無呼吸の呼吸波形(呼吸データ)の第2の具体例を示す図であり、図6と同様に、図中、上段は全体測定データ、中段は胸部測定データ、下段は腹部測定データを示す。胸部測定データ、腹部測定データともに運動振幅が残っているが、それぞれが打ち消しあい、全体測定データは運動振幅がほぼ消失している。これは、一般的に言われる奇異性運動の典型的なもので、図8に見られるように、胸部領域と腹部領域とが逆方向の動きをすることにより、全体領域での運動は、ほぼ消失したように見える。   FIG. 9 is a diagram showing a second specific example of the respiratory waveform (respiration data) of the obstructive apnea. Like FIG. 6, in the figure, the upper part shows the whole measurement data, the middle part shows the chest measurement data, and the lower part shows Abdominal measurement data is shown. The motion amplitude remains in both the chest measurement data and the abdominal measurement data, but each cancels out, and the motion amplitude is almost lost in the whole measurement data. This is a typical example of the bizarre movement generally called. As shown in FIG. 8, the movements in the whole region are almost equal because the chest region and the abdominal region move in opposite directions. Looks like it disappeared.

第1の状態判別部24は、さらに、人物2の胸部領域2aに対応する胸部測定データと、人物2の腹部領域2bに対応する腹部測定データとの類似性に関する第2の評価値に基づいて、人物2の状態の判別を行うように構成される。ここで、該第2の評価値は、典型的には、相互相関関数演算部22により演算される相互相関関数C(τ)に基づいた値である。さらに、具体的には、第2の評価値は、胸部測定データと腹部測定データとの相関係数、又は、胸部測定データと腹部測定データとの時間ずれτ=0のときの相互相関関数値、又は、胸部測定データと腹部測定データとの時間ずれτ=0のときの相互相関係数値に基づいた値である。   The first state determination unit 24 is further based on a second evaluation value relating to the similarity between the chest measurement data corresponding to the chest region 2a of the person 2 and the abdomen measurement data corresponding to the abdomen region 2b of the person 2. The state of the person 2 is determined. Here, the second evaluation value is typically a value based on the cross-correlation function C (τ) calculated by the cross-correlation function calculation unit 22. More specifically, the second evaluation value is the correlation coefficient between the chest measurement data and the abdominal measurement data, or the cross-correlation function value when the time difference τ = 0 between the chest measurement data and the abdominal measurement data. Alternatively, the value is based on the cross-correlation coefficient value when the time lag τ = 0 between the chest measurement data and the abdominal measurement data.

例えば、測定値からその平均値を除したものをデータとしたとき、正規化した相互相関関数(すなわち、相互相関係数)において、τ=0の値がピアソンの積率相関係数に一致する。呼吸運動信号の場合、周期の一定位置を始点・終点とすれば、平均値はおよそ0なので、あえて平均値を差し引かなくても、データの相互相関係数のτ=0の値を相関係数として問題ない。すなわち、τ=0のときの相互相関関数値、相互相関係数値は、呼吸運動のようにデータの平均値が概ねゼロとなる場合、結果的に相関係数に相当する。以下、特に断りのない限り、第2の評価値は、胸部測定データと腹部測定データとの相互相関関数C(τ)の相関係数CCに関する値として説明し、該相関係数CCは、広義にτ=0のときの相互相関関数値、相互相関係数値に相当するものとして説明する。   For example, when data obtained by removing the average value from the measured value is used as data, the value of τ = 0 matches the Pearson product moment correlation coefficient in the normalized cross-correlation function (that is, the cross-correlation coefficient). . In the case of a respiratory motion signal, if the constant position of the cycle is the start point and end point, the average value is approximately 0. Therefore, even if the average value is not subtracted, the value of τ = 0 of the data cross-correlation coefficient is used as the correlation coefficient. There is no problem. That is, the cross-correlation function value and the cross-correlation coefficient value when τ = 0 correspond to the correlation coefficient as a result when the average value of the data is almost zero as in the case of respiratory motion. Hereinafter, unless otherwise specified, the second evaluation value is described as a value related to the correlation coefficient CC of the cross-correlation function C (τ) between the chest measurement data and the abdominal measurement data, and the correlation coefficient CC is broadly defined. In the following description, the cross-correlation function value and the cross-correlation coefficient value when τ = 0 are assumed.

相関係数CCは、胸部測定データと腹部測定データとが相補的、言い換えれば、逆相になっていれば(すなわち、完全に打ち消しあい、全体測定データが0になっていれば)−1になる。逆に、同相(同じ波型)であれば、+1になる。さらに、本実施の形態では、第2の評価値は、胸部測定データと腹部測定データとの相互相関関数C(τ)の相関係数CCに関する値として、相関係数CCと相互相関ピークの相関値CP又は相互相関ボトムの相関値CBとの数量的関係をパラメータとした位相ずれ指数PIとする。ここでは、第1の状態判別部24は、第2の評価値として位相ずれ指数PI=(CC−CB)/(CP−CB)を演算し、位相ずれ指数PIが該第2の評価値に対して設定される第1の閾値以下である際に、人物2の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する。言い換えれば、位相ずれ指数PIが第1の閾値以上である際に、中枢型無呼吸状態と判別する。ここでの第1の閾値は、例えば0.8以下の値、好ましくは0.6程度とすればよい。一般的には、通常の呼吸状態や、閉塞型無呼吸を起こしたときに、どの程度の相関係数CCになるかは個人差があるが、相関係数CCと相互相関ボトムの相関値CBとの差を、相互相関ピークの相関値CPと相互相関ボトムの相関値CBとの差で除して規格化して評価値とすることで、個人差に影響されずにより効果的に判別することができる。   The correlation coefficient CC is −1 if the chest measurement data and the abdominal measurement data are complementary, in other words, in reverse phase (that is, completely cancel each other and the total measurement data is zero). Become. Conversely, if it is in phase (same wave type), it becomes +1. Further, in the present embodiment, the second evaluation value is a value related to the correlation coefficient CC of the cross-correlation function C (τ) between the chest measurement data and the abdominal measurement data, and the correlation between the correlation coefficient CC and the cross-correlation peak. The phase shift index PI is a parameter that has a numerical relationship with the value CP or the correlation value CB of the cross-correlation bottom. Here, the first state determination unit 24 calculates the phase shift index PI = (CC−CB) / (CP−CB) as the second evaluation value, and the phase shift index PI becomes the second evaluation value. On the other hand, it is determined that the state of the person 2 is an obstructive apnea state when it is equal to or less than the first threshold set for the person. In other words, when the phase shift index PI is equal to or greater than the first threshold value, the central apnea state is determined. Here, the first threshold value may be set to a value of 0.8 or less, preferably about 0.6, for example. In general, the correlation coefficient CC and the correlation value CB of the cross-correlation bottom are different depending on individual correlations in the degree of correlation coefficient CC when a normal respiratory state or obstructive apnea occurs. Is divided by the difference between the correlation value CP of the cross-correlation peak and the correlation value CB of the cross-correlation bottom, and normalized to obtain an evaluation value, thereby enabling more effective discrimination without being influenced by individual differences. Can do.

なお、ここでは、第2の評価値として位相ずれ指数PI=(CC−CB)/(CP−CB)としたが、単にPI=CC−CBとしてもよいし、PI=(CP−CC)/(CP−CB)としてもよい。また、単純にPI=CCとしてもよいし、これを規格化してPI=CC/(CP−CB)としてもよい。さらに、PI=(CC−(CP+CB)/2)としてもよいし、これを規格化してPI=(CC−(CP+CB)/2)/(CP−CB)としてもよい。ただし、その時のPIの求め方により、判定時における閾値との大小関係が以上の説明とは逆になる場合がある。   Although the phase shift index PI = (CC−CB) / (CP−CB) is used as the second evaluation value here, PI = CC−CB may be simply used, or PI = (CP−CC) / (CP-CB) may be used. Also, PI = CC may be simply set, or it may be standardized to be PI = CC / (CP-CB). Furthermore, PI = (CC− (CP + CB) / 2) may be set, or this may be normalized and set to PI = (CC− (CP + CB) / 2) / (CP−CB). However, depending on how the PI is obtained at that time, the magnitude relationship with the threshold value at the time of determination may be reversed from the above description.

第1の状態判別部24は、さらに、人物2の胸部領域2aに対応する胸部測定データと、人物2の腹部領域に対応する腹部測定データとの位相差に対応する第3の評価値に基づいて、人物2の状態の判別を行うように構成される。ここで、本実施の形態の呼吸モニタ1は、上述した相互相関関数演算部22により演算される相互相関関数C(τ)のピーク位置と、自己相関関数演算部23により演算される胸部測定データ又は腹部測定データの自己相関関数A(τ)のピーク位置との比較結果、あるいは、相互相関関数演算部22により演算される相互相関関数C(τ)のボトム位置と、自己相関関数演算部23により演算される胸部測定データ又は腹部測定データの自己相関関数A(τ)のボトム位置との比較結果に基づいて、位相差に対応する第3の評価値を算出する位相差算出手段としての位相差算出部21を備える。第1の状態判別部24は、該位相差算出部21により算出される位相差に対応する第3の評価値に基づいて人物2の状態を判別する。   The first state determination unit 24 is further based on a third evaluation value corresponding to the phase difference between the chest measurement data corresponding to the chest region 2a of the person 2 and the abdomen measurement data corresponding to the abdomen region of the person 2. Thus, the state of the person 2 is determined. Here, the respiration monitor 1 of the present embodiment is configured so that the peak position of the cross-correlation function C (τ) calculated by the cross-correlation function calculation unit 22 and the chest measurement data calculated by the auto-correlation function calculation unit 23 are as follows. Or the comparison result with the peak position of the autocorrelation function A (τ) of the abdomen measurement data, or the bottom position of the cross correlation function C (τ) calculated by the cross correlation function calculation unit 22, and the auto correlation function calculation unit 23 As a phase difference calculation means for calculating a third evaluation value corresponding to the phase difference based on the comparison result of the autocorrelation function A (τ) of the chest measurement data or the abdominal measurement data calculated by A phase difference calculation unit 21 is provided. The first state determination unit 24 determines the state of the person 2 based on the third evaluation value corresponding to the phase difference calculated by the phase difference calculation unit 21.

胸部測定データと腹部測定データとが同相の場合、胸部測定データ又は腹部測定データの自己相関ピークと、胸部測定データと腹部測定データとの相互相関ピークとがほぼ同じ位置にでてくる。一方、逆相の場合は、相互相関ピークが自己相関のボトムの近くにでてくる。すなわち、例えば、(相互相関ピーク位置/胸部測定データの自己相関ピーク位置)×2πが胸部測定データと腹部測定データとの位相差になる。ここでは、位相差算出部21は、第3の評価値としての位相差P=(相互相関ピーク位置/胸部測定データの自己相関ピーク位置)×2πを演算し、第1の状態判別部24は、該演算された位相差Pの絶対値が該位相差に対して設定される第2の閾値以上である際に、人物2の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する。言い換えれば、該演算された位相差Pの絶対値が第2の閾値以下である際に、中枢型無呼吸状態と判別する。ここでの第2の閾値は、例えばπ/3以下の値、好ましくはπ/4程度とすればよい。   When the chest measurement data and the abdomen measurement data are in phase, the autocorrelation peak of the chest measurement data or the abdomen measurement data and the cross-correlation peak between the chest measurement data and the abdomen measurement data come at substantially the same position. On the other hand, in the case of reverse phase, the cross-correlation peak appears near the bottom of the autocorrelation. That is, for example, (cross-correlation peak position / autocorrelation peak position of chest measurement data) × 2π is the phase difference between chest measurement data and abdominal measurement data. Here, the phase difference calculation unit 21 calculates the phase difference P = (cross-correlation peak position / autocorrelation peak position of chest measurement data) × 2π as the third evaluation value, and the first state determination unit 24 When the calculated absolute value of the phase difference P is equal to or greater than a second threshold set for the phase difference, it is determined that the state of the person 2 is an obstructive apnea state. In other words, when the calculated absolute value of the phase difference P is equal to or smaller than the second threshold value, the central apnea state is determined. The second threshold value here may be a value of π / 3 or less, preferably about π / 4, for example.

なお、ここでは、位相差P=(相互相関ピーク位置/胸部測定データの自己相関ピーク位置)×2πとしたが、位相差P=(相互相関ボトム位置/胸部測定データの自己相関ボトム位置)×π、位相差P=(相互相関ピーク位置/腹部測定データの自己相関ピーク位置)×2π、あるいは位相差P=(相互相関ボトム位置/腹部測定データの自己相関ボトム位置)×πとしてもよい。   Here, phase difference P = (cross-correlation peak position / autocorrelation peak position of chest measurement data) × 2π, but phase difference P = (cross-correlation bottom position / autocorrelation bottom position of chest measurement data) × π, phase difference P = (cross correlation peak position / autocorrelation peak position of abdominal measurement data) × 2π, or phase difference P = (cross correlation bottom position / autocorrelation bottom position of abdominal measurement data) × π may be used.

第1の状態判別部24は、さらに、人物2の胸部領域2aに対応する胸部測定データ、人物2の腹部領域2bに対応する腹部測定データ、人物2の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれτに対する類似性に関する第4の評価値に基づいて、人物2の状態の判別を行うように構成される。ここで第4の評価値は、典型的には、自己相関関数演算部23により演算される前記自己相関関数A(τ)のピーク又はボトム又はピークとボトムとの差に基づいた値である。自己相関関数演算部23は、少なくとも、第1の状態判別部24により胸部測定データの第4の評価値に基づいて状態の判別を行う際には胸部測定データの自己相関関数、腹部測定データの第4の評価値に基づいて状態の判別を行う際には腹部測定データの自己相関関数、全体の測定データの第4の評価値に基づいて状態の判別を行う際には全体測定データの自己相関関数を演算する。   The first state determination unit 24 further includes chest measurement data corresponding to the chest region 2 a of the person 2, abdominal measurement data corresponding to the abdomen region 2 b of the person 2, and overall measurement data corresponding to substantially the entire person 2. The state of the person 2 is determined based on the fourth evaluation value regarding the similarity to the time lag τ of at least one measurement data selected from the group. Here, the fourth evaluation value is typically a value based on the peak or bottom of the autocorrelation function A (τ) calculated by the autocorrelation function calculation unit 23 or the difference between the peak and the bottom. The autocorrelation function calculation unit 23, when determining the state based on at least the fourth evaluation value of the chest measurement data by the first state determination unit 24, the autocorrelation function of the chest measurement data, the abdominal measurement data When determining the state based on the fourth evaluation value, the autocorrelation function of the abdominal measurement data, and when determining the state based on the fourth evaluation value of the entire measurement data, the self of the entire measurement data Calculate the correlation function.

本実施の形態では、第1の状態判別部24は、第4の評価値として、胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データの少なくともいずれか1つの自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AG=自己相関ピークの相関値AP−自己相関ボトムの相関値ABを演算し、該自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGが第7の閾値以上である際に、人物2の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する。言い換えれば、該自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGが第7の閾値以下である際に、中枢型無呼吸状態と判別する。ここでの第3の閾値は、例えば1.4以下の値、好ましくは1.2程度とすればよい。   In the present embodiment, the first state determination unit 24 uses the peak and bottom of the autocorrelation function A (τ) of at least one of chest measurement data, abdominal measurement data, and overall measurement data as the fourth evaluation value. Difference AG = correlation value AP of the autocorrelation peak−correlation value AB of the autocorrelation bottom, and when the difference AG between the peak and the bottom of the autocorrelation function A (τ) is greater than or equal to the seventh threshold, It is determined that the state 2 is an obstructive apnea state. In other words, when the difference AG between the peak and the bottom of the autocorrelation function A (τ) is equal to or smaller than the seventh threshold value, the central apnea state is determined. Here, the third threshold value may be a value of 1.4 or less, preferably about 1.2, for example.

このように、いずれかの測定データの自己相関ピークの相関値APと自己相関ボトムの相関値ABとの差をとることで、周期的な運動の有無を評価することができる。測定データの波形が完全な正弦波であれば、自己相関ピークの相関値AP=1、自己相関ボトムの相関値AB=−1となる。この時、呼吸運動の周波数に対応したlag(時間ずれτ)の位置にボトム、ピークが現れる。自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGは、その時点での周期的運動すなわち呼吸運動の有無を示す。この値が大きいほど周期が一定で安定した呼吸運動があることを示し、0に近づけば呼吸運動がないことを示す。呼吸運動が無くても、一時的に測定データに変化が起こることはあり得るが、このようにして、単に測定データの振幅だけでなく、周期的な運動の有無を見ることで、呼吸運動が無いことを明確に判別することができる。   Thus, by taking the difference between the correlation value AP of the autocorrelation peak and the correlation value AB of the autocorrelation bottom of any measurement data, the presence or absence of periodic motion can be evaluated. If the waveform of the measurement data is a perfect sine wave, the correlation value AP = 1 of the autocorrelation peak and the correlation value AB = −1 of the autocorrelation bottom are obtained. At this time, a bottom and a peak appear at the position of lag (time shift τ) corresponding to the frequency of respiratory motion. The difference AG between the peak and the bottom of the autocorrelation function A (τ) indicates the presence or absence of periodic motion, that is, respiratory motion at that time. A larger value indicates that there is a stable respiratory motion with a constant cycle, and a value closer to 0 indicates that there is no respiratory motion. Even if there is no respiratory motion, the measurement data may change temporarily. It can be clearly determined that there is not.

なお、ここでは自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGに基づいて状態の判別をするものとして説明したが、自己相関ピークの相関値APのみ、あるいは自己相関ボトムの相関値ABのみで判別することも可能である。また、周期的な運動の有無は、周波数解析(パワースペクトルを求めるなど)によっても行うことができる。呼吸に対応する周波数のスペクトルのパワーが他の周波数帯よりも明確に大きければ、その呼吸に対応する周波数帯の運動が存在すると判別することができる。   Here, the state is determined based on the difference AG between the peak and bottom of the autocorrelation function A (τ), but only the correlation value AP of the autocorrelation peak or only the correlation value AB of the autocorrelation bottom. It is also possible to determine by. The presence or absence of periodic motion can also be determined by frequency analysis (such as obtaining a power spectrum). If the power of the spectrum of the frequency corresponding to respiration is clearly larger than the other frequency bands, it can be determined that there is motion in the frequency band corresponding to the respiration.

第1の状態判別部24は、さらに、人物2の胸部領域2aに対応する胸部測定データ、人物2の腹部領域2bに対応する腹部測定データ、人物2の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値に基づいて、人物2の状態の判別を行うように構成される。該第5の評価値は、例えば、上述した相互相関関数演算部22により演算される相互相関関数に基づいた値を用いることができる。相互相関関数は、上述した評価値を算出する場合とほぼ同様に演算すればよい。ただし、ここでは、第5の評価値は、胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと、前記反転させる前の測定データとの相互相関関数に基づいた値とする点で、胸部測定データと腹部測定データとの相互相関関数に基づいた上述の評価値とは異なる。   The first state determination unit 24 further includes chest measurement data corresponding to the chest region 2 a of the person 2, abdominal measurement data corresponding to the abdomen region 2 b of the person 2, and overall measurement data corresponding to substantially the entire person 2. The state of the person 2 is determined based on a fifth evaluation value indicating symmetry with respect to time of at least one measurement data selected from the group. As the fifth evaluation value, for example, a value based on the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculator 22 described above can be used. The cross-correlation function may be calculated in substantially the same manner as when calculating the evaluation value described above. However, here, the fifth evaluation value is the measurement data obtained by inverting at least one measurement data selected from the group consisting of chest measurement data, abdominal measurement data, and overall measurement data in the direction of the time axis, and the above-described inversion. It differs from the above-described evaluation value based on the cross-correlation function between the chest measurement data and the abdominal measurement data in that the value is based on the cross-correlation function with the previous measurement data.

すなわち、ここでは、相互相関関数演算部22は、少なくとも、第1の状態判別部24により胸部測定データに応じた前記第5の評価値に基づいて状態の判別を行う際には胸部測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の胸部測定データとの相互相関関数、第1の状態判別部24により腹部測定データに応じた前記第5の評価値に基づいて状態の判別を行う際には腹部測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の腹部測定データとの相互相関関数、第1の状態判別部24により全体測定データに応じた前記第5の評価値に基づいて状態の判別を行う際には全体測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の全体測定データとの相互相関関数を演算するように構成される。   That is, here, the cross-correlation function calculation unit 22 uses the chest measurement data at least when the first state determination unit 24 determines the state based on the fifth evaluation value corresponding to the chest measurement data. Based on the cross-correlation function between the measurement data inverted in the direction of the time axis and the chest measurement data before the inversion, the first evaluation unit according to the fifth evaluation value corresponding to the abdominal measurement data by the first state determination unit 24. When performing the discrimination, the cross-correlation function between the measurement data obtained by inverting the abdomen measurement data in the direction of the time axis and the abdomen measurement data before being inverted, the first state determination unit 24 according to the total measurement data. When determining the state based on the fifth evaluation value, a cross-correlation function between the measurement data obtained by inverting the whole measurement data in the direction of the time axis and the whole measurement data before being inverted is calculated. It is made.

胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データを時間軸の方向に反転させた測定データとは、例えば胸部測定データを例にして説明すると、図8(a)に示した一定時間の胸部測定データを図8(a)の紙面に向かって左右方向に反転させた測定データである。ここで一定時間は、例えば、2秒から18秒間程度、典型的には、6秒間程度とすればよい。本実施の形態では、相互相関関数演算部22は、腹部測定データを一定時間において時間軸の方向に反転させた測定データと、前記反転させる前の胸部測定データとの相互相関関数C’(τ)を演算する場合、すなわち、第1の状態判別部24が胸部測定データに応じた前記第5の評価値に基づいて状態を判別する場合として説明するが、上述したように、腹部測定データに応じた前記第5の評価値、全体測定データに応じた前記第5の評価値を用いてもよいし、3つ全てを用いてもよい。ここでは、第5の評価値は、腹部測定データを一定時間において時間軸の方向に反転させた測定データと、前記反転させる前の胸部測定データとの相互相関関数C’(τ)の相互相関ピークの相関値CP’とする。   The measurement data obtained by inverting at least one measurement data selected from the group consisting of chest measurement data, abdominal measurement data, and whole measurement data in the direction of the time axis will be described with reference to, for example, chest measurement data as shown in FIG. This is measurement data obtained by inverting the chest measurement data for a certain time shown in a) in the left-right direction toward the paper surface of FIG. Here, the fixed time may be, for example, about 2 to 18 seconds, typically about 6 seconds. In the present embodiment, the cross-correlation function calculation unit 22 uses the cross-correlation function C ′ (τ) between the measurement data obtained by inverting the abdominal measurement data in the direction of the time axis for a certain time and the chest measurement data before the inverting. ), That is, when the first state determination unit 24 determines the state based on the fifth evaluation value corresponding to the chest measurement data, as described above, the abdomen measurement data The corresponding fifth evaluation value, the fifth evaluation value corresponding to the entire measurement data, or all three may be used. Here, the fifth evaluation value is the cross-correlation of the cross-correlation function C ′ (τ) between the measurement data obtained by inverting the abdomen measurement data in the direction of the time axis for a predetermined time and the chest measurement data before the inverting. The peak correlation value CP ′ is assumed.

第1の状態判別部24は、第5の評価値としての相互相関関数C’(τ)の相互相関ピークの相関値CP’が第8の閾値以下である際に、閉塞型無呼吸状態であると判別する。言い換えれば、相互相関ピークの相関値CP’が第8の閾値以上である際に、中枢型無呼吸状態と判別する。ここでの第8の閾値は、例えば0.5〜0.7以下の値、好ましくは0.7程度とすればよい。閉塞型無呼吸状態では、図8(a)で上述したように、胸部測定データ、腹部測定データは、時間軸の方向に対称なsin波形ではなく、鋸歯状波に近い非対称な形になる傾向がある。鋸歯状波となる場合、例えば胸部測定データを一定時間において時間軸の方向に反転させた測定データと、前記反転させる前の胸部測定データとの波形がぴったり重なり合わないため、相互相関関数C’(τ)はピークでも+1に近い値とはならない。したがって、相互相関ピークの相関値CP’が第8の閾値以下であるか否かを判定することで、鋸歯状波に近い非対称な波形が発生する状態、すなわち、閉塞型無呼吸状態を判別することができる。   When the correlation value CP ′ of the cross-correlation peak of the cross-correlation function C ′ (τ) as the fifth evaluation value is equal to or less than the eighth threshold value, the first state determination unit 24 is in the obstructive apnea state. Determine that there is. In other words, when the correlation value CP ′ of the cross-correlation peak is equal to or greater than the eighth threshold value, the central apnea state is determined. The eighth threshold here may be a value of 0.5 to 0.7 or less, preferably about 0.7. In the obstructive apnea state, as described above with reference to FIG. 8A, the chest measurement data and the abdominal measurement data tend not to have a sine waveform symmetric in the direction of the time axis, but to have an asymmetric shape close to a sawtooth waveform. There is. In the case of a sawtooth wave, for example, the waveform of the measurement data obtained by inverting the chest measurement data in the direction of the time axis for a certain time and the waveform of the chest measurement data before the inversion do not exactly overlap, so that the cross-correlation function C ′ (Τ) is not close to +1 even at the peak. Therefore, by determining whether or not the correlation value CP ′ of the cross-correlation peak is equal to or less than the eighth threshold, a state in which an asymmetric waveform close to a sawtooth waveform is generated, that is, an obstructive apnea state is determined. be able to.

なお、第1の状態判別部24は、典型的には、第2の状態判別部25によって判別された期間についての人物2の状態を判別するように構成される。すなわち、第1の状態判別部24は、第2の状態判別部25により低呼吸イベント期間(第1の期間)又は無呼吸イベント期間(第2の期間)と判別された期間の人物2の状態を判別する。さらに、本実施の形態では、第1の状態判別部24は、上述した、前記第1の状態判別手段は、胸部測定データと腹部測定データとの相補性と、胸部測定データ又は腹部測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値と、胸部測定データと、胸部測定データとの類似性に関する第2の評価値と、胸部測定データと、胸部測定データとの位相差に対応する第3の評価値と、胸部測定データ、腹部測定データ、前記対象物の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値と、胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値からなる群から選ばれる複数の評価値に基づいて、人物2の状態の判別を行う。   Note that the first state determination unit 24 is typically configured to determine the state of the person 2 for the period determined by the second state determination unit 25. That is, the first state determination unit 24 determines the state of the person 2 during the period determined by the second state determination unit 25 as the hypopnea event period (first period) or the apnea event period (second period). Is determined. Further, in the present embodiment, the first state determination unit 24 described above is configured such that the first state determination unit includes the complementarity between the chest measurement data and the abdomen measurement data, and the chest measurement data or the abdomen measurement data. The phase difference between the first evaluation value according to the symmetry of the time axis direction, the second measurement value regarding the similarity between the chest measurement data and the chest measurement data, the chest measurement data, and the chest measurement data 4th regarding the similarity with respect to the time gap of at least 1 measurement data chosen from the group which consists of the corresponding 3rd evaluation value, chest measurement data, abdominal measurement data, and the whole measurement data corresponding to the substantially whole of the above-mentioned object. Selected from the group consisting of an evaluation value and a fifth evaluation value indicating symmetry with respect to time of at least one measurement data selected from the group consisting of chest measurement data, abdominal measurement data, and overall measurement data Based on the evaluation value of the number, it makes a decision as to the state of the person 2.

具体的には、第1の状態判別部24は、まず、第2の状態判別部25によって無呼吸イベント期間(第2の期間)と判別された期間について、人物2の状態を判別する。それぞれの評価値は、無呼吸イベント期間(第2の期間)の間常に一定ではなく、変化しているので、その期間の最小値や最大値を適宜用いればよい。この場合、最小値と最大値の両方を判定に用いることもできる。その場合の閾値は当然それぞれに対応させて個別に設ける必要がある。後述する低呼吸イベント期間(第1の期間)についても同様である。また、閉塞型無呼吸の亜種である混合型無呼吸状態では、典型的には、中枢型無呼吸で始まり、同じイベント内で閉塞型無呼吸に移行することから、評価値によってはイベント期間内の前半と後半とでそれぞれに対応した値を用いるとよい。その場合、前半・後半共に中枢型の条件に当てはまる場合は中枢型と判定し、前半が中枢型の条件に当てはまり、後半は中枢型の条件に当てはまらなくなった場合に、混合型と判定することができる。   Specifically, the first state determination unit 24 first determines the state of the person 2 for the period determined by the second state determination unit 25 as the apnea event period (second period). Since each evaluation value is not always constant during the apnea event period (second period) and changes, the minimum value or maximum value of the period may be used as appropriate. In this case, both the minimum value and the maximum value can be used for the determination. Naturally, the threshold values in this case need to be provided individually corresponding to each. The same applies to a hypopnea event period (first period) described later. In mixed apnea, which is a variant of obstructive apnea, typically starts with central apnea and transitions to obstructive apnea within the same event, depending on the evaluation value, It is recommended to use values corresponding to the first half and the second half. In that case, if both the first half and the second half meet the central type condition, it is determined to be the central type. it can.

そこで本実施の形態では、第1の状態判別部24は、第1の評価値としてイベント期間内の最小値である相互相関関数の偏りPBMin、第2の評価値としてイベント期間開始後6秒以内(すなわち前半)の最小値である位相ずれ指数PIMinFront及び6秒以降(すなわち後半)の最小値である位相ずれ指数PIMinBack、位相差に対応する第3の評価値としてイベント期間開始後6秒以内(すなわち前半)の最大値である位相差PMaxFront及び6秒以降(すなわち後半)の最大値である位相ずれ位相差PMaxBack、第4の評価値として胸部測定データの自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGであって、イベント期間開始後6秒以内(すなわち前半)の最小値であるピークとボトムの差AGChestMinFront、6秒以降(すなわち後半)の最小値であるピークとボトムの差AGChestMinBack、及び、腹部測定データの自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGであって、イベント期間開始後6秒以内(すなわち前半)の最小値であるピークとボトムの差AGAdMinFront、6秒以降(すなわち後半)の最小値であるピークとボトムの差AGAdMinBack、第5の評価値としてのイベント期間内の最小値である相互相関関数C’(τ)の相互相関ピークの相関値CP’ Minを用いる。上述した各閾値もこれらの評価値に対応させた値を用いる。 Therefore, in the present embodiment, the first state determination unit 24 uses the cross correlation function bias PB Min that is the minimum value in the event period as the first evaluation value, and 6 seconds after the start of the event period as the second evaluation value. within (i.e., the first half) the minimum value at which the phase shift index PI MinFront and 6 seconds later (i.e. the second half) the minimum value at which the phase shift index PI MinBack of event period after the start as a third evaluation value corresponding to the phase difference 6 The phase difference P MaxFront that is the maximum value within 2 seconds (that is, the first half) and the phase shift phase difference P MaxBack that is the maximum value after 6 seconds (that is, the second half), and the autocorrelation function A ( a difference AG peak and bottom tau), the difference between the peak and the bottom is the minimum value within 6 seconds after the start of the event period (i.e. half) AG C EstMinFront, 6 seconds later (i.e. the second half) the minimum value in the form of the peak and bottom difference AG ChestMinBack, and, a difference AG peak and bottom of the abdomen measurement data autocorrelation function A (tau), after the start event period minimum value in the form of the peak and bottom difference AG AdMinFront, 6 seconds later (i.e. the second half) the minimum value in the form of the peak and bottom difference AG AdMinBack of within 6 seconds (i.e. half), the event period as an evaluation value of the fifth The correlation value CP ′ Min of the cross-correlation peak of the cross-correlation function C ′ (τ), which is the minimum value of. Each threshold mentioned above uses the value corresponding to these evaluation values.

第1の状態判別部24は、第1の評価値としての相互相関関数の偏りPBMinが第6の閾値以上、第2の評価値としての位相ずれ指数PIMinFront、PIMinBackが第1の閾値以上、第3の評価値としての位相差PMaxFront、PMaxBackの絶対値が第2の閾値以下、第4の評価値として自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGChestMinFront、AGChestMinBack、AGAdMinFront、AGAdMinBackが第7の閾値以下、第5の評価値としての相互相関関数C’(τ)の相互相関ピークの相関値CP’ Minが第8の閾値以上である際に、人物2の状態が中枢型無呼吸状態と判別する。なお、上述したように、相互相関関数の偏りPBMinが第6の閾値以上であること、相互相関ピークの相関値CP’ Minが第8の閾値以上であることは、測定データの波形が時間軸の方向に非対称にならないことを意味する。同様に、位相ずれ指数PIMinFront、PIMinBackが第1の閾値以上であること、位相差算出部21により演算された位相差PMaxFront、位相差PMaxBackの絶対値が第2の閾値以下であることは、イベント期間の前半、後半ともに胸部データと腹部データとの位相ずれが少ないことを意味する。自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGChestMinFront、AGChestMinBack、AGAdMinFront、AGAdMinBackが第7の閾値以下であることは全期間に渡って自己相関ピークが明瞭でなく、呼吸運動が無いことを意味する。 In the first state determination unit 24, the cross correlation function bias PB Min as the first evaluation value is equal to or greater than the sixth threshold, and the phase shift indices PI MinFront and PI MinBack as the second evaluation values are the first threshold. As described above, the absolute values of the phase differences P MaxFront and P MaxBack as the third evaluation values are equal to or smaller than the second threshold, and the difference between the peak and bottom of the autocorrelation function A (τ) as the fourth evaluation value AG ChestMinFront and AG ChestMinBack , AG AdMinFront and AG AdMinBack are equal to or less than the seventh threshold value, and the correlation value CP ′ Min of the cross-correlation peak of the cross-correlation function C ′ (τ) as the fifth evaluation value is equal to or greater than the eighth threshold value. The state of 2 is determined as a central apnea state. As described above, the cross correlation function bias PB Min is equal to or larger than the sixth threshold value, and the correlation value CP ′ Min of the cross correlation peak is equal to or larger than the eighth threshold value. This means that it is not asymmetric in the direction of the axis. Similarly, the phase shift indexes PI MinFront and PI MinBack are equal to or greater than the first threshold, and the absolute values of the phase difference P MaxFront and the phase difference P MaxBack calculated by the phase difference calculation unit 21 are equal to or smaller than the second threshold. This means that there is little phase shift between the chest data and the abdomen data in both the first half and the second half of the event period. Difference between peak and bottom of autocorrelation function A (τ) AG ChestMinFront , AG ChestMinBack , AG AdMinFront , AG AdMinBack is less than or equal to the seventh threshold value. It means not.

第1の状態判別部24は、イベント期間の前半で中枢型無呼吸と同じ条件、すなわち、第1の評価値としての相互相関関数の偏りPBMinが第6の閾値以上、第2の評価値としての位相ずれ指数PIMinFrontが第1の閾値以上、第3の評価値としての位相差PMaxFrontの絶対値が第2の閾値以下、第4の評価値としての自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGChestMinFront、AGAdMinFrontが第7の閾値以下、第5の評価値としての相互相関関数C’(τ)の相互相関ピークの相関値CP’ Minが第8の閾値以上であり、後半で、第2の評価値としての位相ずれ指数PIMinBackが第1の閾値以下、又は、第3の評価値としての位相差PMaxBackの絶対値が第2の閾値以上、又は、第4の評価値としての自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGChestMinBackとAGAdMinBackのどちらか一方あるいは両方が第7の閾値以上である際に、人物2の状態が混合型無呼吸状態であると判別する。第1の状態判別部24は、無呼吸イベント期間(第2の期間)において、上記の中枢型無呼吸状態、混合型無呼吸状態いずれにも当てはまらないときには、人物2の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する。 In the first half of the event period, the first state determination unit 24 has the same condition as that of central apnea, that is, the cross-correlation function bias PB Min as the first evaluation value is greater than or equal to the sixth threshold value, and the second evaluation value Of the phase difference index PI MinFront as the first threshold value, the absolute value of the phase difference P MaxFront as the third evaluation value is equal to or less than the second threshold value, and the autocorrelation function A (τ) as the fourth evaluation value Difference between peak and bottom AG ChestMinFront , AG AdMinFront is equal to or smaller than the seventh threshold, and the correlation value CP ′ Min of the cross-correlation peak of the cross-correlation function C ′ (τ) as the fifth evaluation value is equal to or larger than the eighth threshold. , in the second half, the phase shift index PI MinBack as a second evaluation value is less than the first threshold value, or the absolute value of the phase difference P MaxBack as a third evaluation value is a second threshold On, or when either or both of the peak and bottom difference AG ChestMinBack and AG AdMinBack of the autocorrelation function A of the fourth evaluation value (tau) is the seventh threshold value or more, the state of the person 2 Is determined to be in a mixed apnea state. In the apnea event period (second period), the first state determination unit 24 determines that the state of the person 2 is obstructive apnea when neither the central apnea state nor the mixed apnea state is applied. It is determined that the state is present.

さらに、第1の状態判別部24は、第2の状態判別部25によって低呼吸イベント期間(第1の期間)と判別された期間についても、無呼吸イベント期間(第2の期間)と同様に、人物2の状態を判別する。ただし、低呼吸イベント期間(第1の期間)についての判別では、上記の中枢型無呼吸状態、混合型無呼吸状態いずれにも当てはまらない場合は、低呼吸イベント期間(第1の期間)のうちの一定以上の期間において、第2の評価値としての位相ずれ指数PIMinFront、PIMinBackが第1の閾値以下、又は、第3の評価値としての位相差算出部21により演算された位相差PMaxFront、PMaxBackの絶対値が第2の閾値以上である場合のみ、人物2の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別し、それ以外は、単なる低呼吸状態であると判別する。ここで、一定以上の期間とは、例えば、低呼吸イベント期間の50%から100%、好ましくは75%以上の期間である。 Further, the first state determination unit 24 also determines the period determined as the hypopnea event period (first period) by the second state determination unit 25 in the same manner as the apnea event period (second period). The state of the person 2 is determined. However, in the determination of the hypopnea event period (first period), if it does not apply to either the central apnea state or the mixed apnea state, the hypopnea event period (first period) The phase difference index PI MinFront and PI MinBack as the second evaluation values are equal to or less than the first threshold value or the phase difference P calculated by the phase difference calculation unit 21 as the third evaluation value in a period of a certain period of Only when the absolute values of MaxFront and PMaxBack are equal to or greater than the second threshold value, the state of the person 2 is determined to be an obstructive apnea state, and otherwise, it is determined to be a mere hypopnea state. Here, the period of a certain period or more is, for example, a period of 50% to 100%, preferably 75% or more of the hypopnea event period.

なお、人物2の状態を判別する対象となる期間のうち一定以上の期間において、第2の評価値としての位相ずれ指数PIMinFront、PIMinBackが第1の閾値以下、あるいは、第3の評価値としての位相差算出部21により演算された位相差PMaxFront、PMaxBackの絶対値が第2の閾値以上である場合は、当該対象となる期間で、胸部測定データと腹部測定データとが明瞭に逆相になっている、すなわち、奇異性運動が発生していることを意味するので、上述した無呼吸イベント期間(第2の期間)や、それ以外の期間でも、呼吸の動きの大きさや上述した他の条件に関わらず、人物2の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別すればよい。 It should be noted that the phase shift index PI MinFront and PI MinBack as the second evaluation values are equal to or lower than the first threshold value or the third evaluation value in a period of a certain period or more in the period for determining the state of the person 2 When the absolute values of the phase differences P MaxFront and P MaxBack calculated by the phase difference calculation unit 21 are equal to or larger than the second threshold, the chest measurement data and the abdominal measurement data are clearly displayed in the target period. This means that the phase is in reverse phase, that is, the odd-heterogeneous movement is occurring, so that the magnitude of the respiratory movement and the above-mentioned are also observed in the above-mentioned apnea event period (second period) and other periods. What is necessary is just to discriminate | determine that the state of the person 2 is an obstructive apnea state irrespective of the other conditions.

本実施の形態に係る呼吸モニタ1によれば、以上のように胸部領域2a、腹部領域2b、全体領域に応じた対象物2の周期的な動きの状態を示す測定データに基づいて、対象物2の状態を判別することで、例えば、複雑な呼吸運動に対して全体としての正しい評価、詳細な状態の解析、解析の精度の向上等より正確な状態の解析を行うことができる。例えば、人物2の全体領域に対応する全体測定データのみでの判別では、判別しにくかった無呼吸イベント期間(第2の期間)のより詳細な型の判別、すなわち、閉塞型無呼吸状態、中枢型無呼吸状態、混合型無呼吸状態を区別して判別することができる。   According to the respiratory monitor 1 according to the present embodiment, based on the measurement data indicating the state of the periodic movement of the object 2 according to the chest region 2a, the abdominal region 2b, and the entire region as described above, the object By discriminating the two states, for example, it is possible to perform accurate state analysis with respect to complex respiratory motions as a whole, such as correct evaluation, detailed state analysis, and improvement in analysis accuracy. For example, in the determination based only on the entire measurement data corresponding to the entire area of the person 2, a more detailed determination of the apnea event period (second period) that is difficult to determine, that is, the obstructive apnea state, the central It is possible to distinguish between a type apnea state and a mixed type apnea state.

なお、呼吸モニタ1によって判別される無呼吸状態のより詳細な型は、例えば、終夜測定検査で、閉塞型無呼吸状態、中枢型無呼吸状態、混合型無呼吸状態が起こった回数、平均継続時間、最長継続時間等をを記録することにより、医師等による睡眠時無呼吸症候群(SAS)の診断上必要な項目として用いることができる。   The more detailed type of the apnea state determined by the respiration monitor 1 is, for example, the number of times that an obstructive apnea state, a central apnea state, a mixed apnea state occurred in the overnight measurement test, and the average duration By recording the time, the longest duration, etc., it can be used as an item necessary for diagnosis of sleep apnea syndrome (SAS) by a doctor or the like.

また、以上で説明したように、周期的な動きの大きさに基づいて、低呼吸イベント期間(第1の期間)、無呼吸イベント期間(第2の期間)を判別する第2の状態判別部25に加えて、第1の状態判別部24により胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データの相互相関関数C(τ)、C’(τ)、自己相関関数A(τ)、胸部測定データと腹部測定データとの位相差等に基づいた種々の評価値を用いてイベント期間での人物2の状態を判別することで、周期的な動きの大きさだけでは判断できないような状態も包括的に確実に検出、判別することができる。   In addition, as described above, the second state determination unit that determines the hypopnea event period (first period) and the apnea event period (second period) based on the magnitude of the periodic movement. 25, the first state discriminating unit 24 uses the chest measurement data, the abdomen measurement data, the cross-correlation functions C (τ) and C ′ (τ) of the whole measurement data, the autocorrelation function A (τ), and the chest measurement data. The state of the person 2 during the event period is determined by using various evaluation values based on the phase difference between the mouse and the abdomen measurement data, etc., so that a state that cannot be determined only by the magnitude of the periodic movement is comprehensive Can be reliably detected and discriminated.

第1の状態判別部24は、異なる種類の評価値を用いて加重的に判断することで、より正確に人物2の状態を判別することができる。すなわち、第1の評価値としての相互相関関数C(τ)の偏りPBに基づいて、胸部測定データと腹部測定データとの相補性と、時間軸の方向の対称性を評価することができ、したがって、閉塞型無呼吸状態を検出、判別することができる。第2の評価値として位相ずれ指数PI、第3の評価値としての位相差算出部21により演算される位相差Pに基づいて、胸部データと腹部データとの位相ずれを評価することができ、したがって、閉塞型無呼吸状態を検出、判別することができる。第4の評価値としての自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGに基づいて明瞭な呼吸運動の有無を評価することができる。第5の評価値としての第5の評価値としての相互相関関数C’(τ)の相互相関ピークの相関値CP’ に基づいて、測定データの時間に関する対称性を評価することができ、したがって、閉塞型無呼吸状態を検出、判別することができる。 The first state determination unit 24 can determine the state of the person 2 more accurately by performing weighted determination using different types of evaluation values. That is, based on the bias PB of the cross-correlation function C (τ) as the first evaluation value, the complementarity between the chest measurement data and the abdomen measurement data and the symmetry in the direction of the time axis can be evaluated. Therefore, the obstructive apnea state can be detected and determined. Based on the phase shift index PI as the second evaluation value and the phase difference P calculated by the phase difference calculation unit 21 as the third evaluation value, the phase shift between the chest data and the abdomen data can be evaluated, Therefore, the obstructive apnea state can be detected and determined. Based on the difference AG between the peak and bottom of the autocorrelation function A (τ) as the fourth evaluation value, the presence or absence of a clear respiratory motion can be evaluated. Correlation value CP ′ of the cross-correlation peak of the cross-correlation function C ′ (τ) as the fifth evaluation value as the fifth evaluation value Based on this, it is possible to evaluate the symmetry of the measurement data with respect to time, and therefore it is possible to detect and discriminate an obstructive apnea state.

なお、以上の説明では、第1の状態判別部24は、第1の評価値、第2の評価値、第3の評価値、第4の評価値、第5の評価値に基づいて加重的に判断することで、人物2の状態を判別するものとして説明したが、必ずしもこれらすべてのパラメータを用いる必要はなく、例えば、第1の評価値のみを用いて判別してもよい。この場合、第1の状態判別部24による計算量を減らすことができるので、簡易で迅速に結果を得たい際には好適である。また、例えば、第1の評価値と第5の評価値は、いずれも測定データの時間軸の方向の対称性に関する性質を含んでいるので、いずれか一方を選択して用いるようにしてもよい。また、例えば、第2の評価値と第3の評価値は、いずれも胸部測定データと腹部測定データとの位相ずれに関する性質を含んでいるので、いずれか一方を選択して用いるようにしてもよい。   In the above description, the first state determination unit 24 performs weighting based on the first evaluation value, the second evaluation value, the third evaluation value, the fourth evaluation value, and the fifth evaluation value. However, it is not always necessary to use all these parameters. For example, the determination may be made using only the first evaluation value. In this case, the amount of calculation by the first state determination unit 24 can be reduced, which is preferable when it is desired to obtain a result simply and quickly. Further, for example, since both the first evaluation value and the fifth evaluation value include a property relating to symmetry in the direction of the time axis of the measurement data, either one may be selected and used. . In addition, for example, since both the second evaluation value and the third evaluation value include a property relating to the phase shift between the chest measurement data and the abdomen measurement data, either one may be selected and used. Good.

以上の説明では、第1の状態判別部24と第2の状態判別部25とは、別体に構成するものとして説明したが、一体に構成してもよい。また、第1の評価値に基づいて状態を判別する状態判別部、第2の評価値に基づいて状態を判別する状態判別部、第3の評価値に基づいて状態を判別する状態判別部、第4の評価値に基づいて状態を判別する状態判別部、第5の評価値に基づいて状態を判別する状態判別部をそれぞれ別体に構成してもよい。   In the above description, the first state determination unit 24 and the second state determination unit 25 have been described as being configured separately, but may be configured integrally. A state determining unit for determining a state based on the first evaluation value; a state determining unit for determining a state based on the second evaluation value; a state determining unit for determining a state based on the third evaluation value; The state determination unit that determines the state based on the fourth evaluation value and the state determination unit that determines the state based on the fifth evaluation value may be configured separately.

また、以上の実施の形態では、各領域の一定期間の測定データをまとめて取得して解析する場合で説明したが、人物2の状態推移に伴ってリアルタイムに測定データを取得、解析しても良い。この場合も、従来に比較して詳細な状態の解析、解析の精度の向上等、より正確な状態の解析を行うことができる。なお、リアルタイムに測定データを取得、解析する場合は、例えば、閾値を算出するための第1の所定期間は、典型的には、判定対象時点以前の所定期間とするとよいが、判定対象時点以後の所定期間を用いても問題はない。例えば、判定対象時点から数秒経過後に状態の解析を行ってもよく、すなわち、状態の解析に支障がない程度で、測定データの取得と状態の解析に若干のタイムラグがあっても問題はない。   Further, in the above embodiment, the case has been described where measurement data for a certain period of each region is acquired and analyzed together. However, even if measurement data is acquired and analyzed in real time along with the state transition of the person 2 good. Also in this case, it is possible to perform more accurate analysis of the state, such as a detailed analysis of the state and an improvement in the accuracy of the analysis as compared with the conventional case. When acquiring and analyzing measurement data in real time, for example, the first predetermined period for calculating the threshold is typically a predetermined period before the determination target time, but after the determination target time. There is no problem even if the predetermined period is used. For example, the state analysis may be performed after a lapse of several seconds from the determination target time, that is, there is no problem even if there is a slight time lag between the acquisition of measurement data and the state analysis as long as there is no problem in the state analysis.

図10は、本発明の実施の形態に係る呼吸モニタ1のFGセンサ10の模式的斜視図である。ここで、本図を参照して、呼吸モニタ1に適した測定装置であるFGセンサ10について説明する。FGセンサ10は、対象領域としてのベッド3に所定の照明パターン11a、言い換えれば複数の輝点11bを投影する投影装置11と、投影装置11により投光された光、すなわち、複数の輝点11bが投影されたベッド3を撮像する撮像装置12と、撮像装置12により撮像された画像に基づいて、人物2の状態を示す測定データを生成する測定部14とを含んで構成される。なお、本実施の形態では測定部14は演算装置20と一体に構成されている場合で説明する。   FIG. 10 is a schematic perspective view of the FG sensor 10 of the respiratory monitor 1 according to the embodiment of the present invention. Here, with reference to this figure, the FG sensor 10 which is a measuring apparatus suitable for the respiration monitor 1 is demonstrated. The FG sensor 10 includes a projection device 11 that projects a predetermined illumination pattern 11a, in other words, a plurality of bright spots 11b, on the bed 3 as a target area, and light projected by the projection apparatus 11, that is, a plurality of bright spots 11b. Is configured to include an imaging device 12 that images the bed 3 on which the image is projected, and a measurement unit 14 that generates measurement data indicating the state of the person 2 based on an image captured by the imaging device 12. In the present embodiment, the measurement unit 14 is described as being configured integrally with the arithmetic device 20.

図11は、本発明の実施の形態に係る呼吸モニタ1のFGセンサ10の概略構成を示すブロック図である。測定部14は、撮像装置12により異なる2時点に取得された2フレームの画像から、複数の輝点の前記2フレーム間の移動量を算出する移動量算出手段としての移動量算出部141と、移動量算出部141により算出された移動量を時系列に並べてなる移動量波形データを生成する移動量波形生成手段としての移動量波形生成部142とを備えている。   FIG. 11 is a block diagram showing a schematic configuration of the FG sensor 10 of the respiratory monitor 1 according to the embodiment of the present invention. The measurement unit 14 includes a movement amount calculation unit 141 serving as a movement amount calculation unit that calculates a movement amount between the two frames of a plurality of bright spots from two frames of images acquired at two different times by the imaging device 12; A movement amount waveform generation unit 142 is provided as movement amount waveform generation means for generating movement amount waveform data in which movement amounts calculated by the movement amount calculation unit 141 are arranged in time series.

ここで、異なる2時点の像に基づく、輝点の移動の測定について説明する。異なる2時点の像は、任意の時点とそのわずかに前の時点とするとよい。わずかに前とは、人物2の動きを検出するのに十分な時間間隔だけ前であればよい。この場合、人物2のわずかな動きも検出したいときは短く、例えば人物2の動きが大きくなり過ぎず、実質的にはほぼ動き無しとみなせる程度の時間、例えば0.1秒程度とすればよい。あるいはテレビ周期の1〜10周期(1/30〜1/3)とするとよい。また、人物2の大まかな動きを検出したいときは長く、例えば10秒程度としてもよい。但し、本実施の形態のように、人物2の呼吸も検出する場合では長くし過ぎると、正確な呼吸の検出が行えなくなるので、例えば1分などにするのは適切でない。以下、任意の時点(現在)で取得した像を取得像、取得像よりわずかに前(過去)に取得した像を参照像として説明する。なお、参照像は、記憶部(不図示)内に保存される。   Here, the measurement of the movement of the bright spot based on the images at two different time points will be described. The images at two different time points may be an arbitrary time point and a slightly previous time point. “Slightly before” only needs to be a time interval sufficient to detect the movement of the person 2. In this case, when a slight movement of the person 2 is desired to be detected, the time is short, for example, the movement of the person 2 does not become too large, and the time can be regarded as substantially no movement, for example, about 0.1 seconds. . Or it is good to set it as the 1-10 period (1 / 30-1 / 3) of a television period. Further, when it is desired to detect a rough movement of the person 2, it may be long, for example, about 10 seconds. However, in the case of detecting the respiration of the person 2 as in the present embodiment, if it is too long, accurate detection of respiration cannot be performed. Hereinafter, an image acquired at an arbitrary time (current) is described as an acquired image, and an image acquired slightly before (past) the acquired image is described as a reference image. The reference image is stored in a storage unit (not shown).

さらに、本実施の形態では、異なる2時点の像は、取得像(Nフレーム)と、取得像の1つ前に取得した像(N−1フレーム)とする。すなわち参照像は、取得像の1つ前に取得した像である。また、像の取得間隔は、例えば装置の処理速度や、上述のように検出したい動きの内容により適宜決めるとよいが、例えば0.1〜3秒、好ましくは0.1〜0.5秒程度とするとよい。ここでは0.1〜0.25秒とする。また、より短い時間間隔で像を取得し、平均化またはフィルタリングの処理を行うことで、例えばランダムノイズの影響を低減できるので有効である。なお、測定部14については後で詳しく説明する。   Further, in the present embodiment, the images at two different time points are an acquired image (N frame) and an image acquired immediately before the acquired image (N-1 frame). That is, the reference image is an image acquired immediately before the acquired image. The image acquisition interval may be appropriately determined depending on, for example, the processing speed of the apparatus and the content of the motion to be detected as described above. For example, it is 0.1 to 3 seconds, preferably about 0.1 to 0.5 seconds. It is good to do. Here, it is set to 0.1 to 0.25 seconds. In addition, it is effective to acquire images at shorter time intervals and perform averaging or filtering to reduce the influence of random noise, for example. The measuring unit 14 will be described in detail later.

図10に戻って、FGセンサ10の設置例について説明する。図中ベッド3上に、人物2が睡眠状態で横たわって存在している。ここでは、人物2の上には、さらに寝具4がかけられており、人物2の一部と、ベッド3の一部とを覆っている。この場合には、FGセンサ10は、寝具4の上面の高さ方向の一定時間内の動きに関する量を測定している。また寝具4を使用しない場合には、FGセンサ10は、人物2そのものの高さ方向の一定時間内の動きに関する量を測定する。なお、人物2の高さ方向の動きは、例えば人物2の呼吸や体動に伴う動きである。   Returning to FIG. 10, an installation example of the FG sensor 10 will be described. On the bed 3 in the figure, the person 2 lies in a sleeping state. Here, the bedding 4 is further hung on the person 2 and covers a part of the person 2 and a part of the bed 3. In this case, the FG sensor 10 measures the amount related to the movement of the upper surface of the bedding 4 in the height direction within a certain time. When the bedding 4 is not used, the FG sensor 10 measures an amount related to the movement of the person 2 in the height direction within a certain time. Note that the movement of the person 2 in the height direction is, for example, movement accompanying the breathing or body movement of the person 2.

FGセンサ10を構成している投影装置11と、撮像装置12は、対象領域であるベッド3の鉛直方向上方に配置されている。なお測定範囲は、人物2の胸部や腹部を含む範囲に設定されている。図示では、人物2のおよそ頭部上方に投影装置11が、ベッド3のおよそ中央部、または中央部よりやや頭部寄り上方に撮像装置12が配置されている。投影装置11は、ベッド3上に照明パターンとしてのパターン11aを投光している。パターン11aは複数の輝点光である。また、撮像装置12の画角は、人物2の上半身に相当する部分を含むベッド3のおよそ中央部分を撮像できるように設定される。撮像装置12はほぼ垂直にベッド3を見下ろすように設置されていが、ある程度傾けて設置してもよい。なおここでは、撮像装置12により撮像できる人物2上に投光された複数の輝点11bの各位置が各測定点に対応する。   The projection device 11 and the imaging device 12 constituting the FG sensor 10 are arranged above the bed 3 that is the target region in the vertical direction. The measurement range is set to a range including the chest and abdomen of the person 2. In the drawing, the projection device 11 is disposed approximately above the head of the person 2, and the imaging device 12 is disposed approximately at the center of the bed 3 or slightly above the head from the center. The projection device 11 projects a pattern 11 a as an illumination pattern on the bed 3. The pattern 11a is a plurality of bright spot lights. In addition, the angle of view of the imaging device 12 is set so that an approximately central portion of the bed 3 including a portion corresponding to the upper half of the person 2 can be captured. The imaging device 12 is installed so as to look down on the bed 3 substantially vertically, but may be installed with a certain degree of inclination. Here, each position of the plurality of bright spots 11b projected on the person 2 that can be imaged by the imaging device 12 corresponds to each measurement point.

投影装置11と撮像装置12とは、ある程度距離を離して設置するとよい。このようにすることで、距離d(基線長d、図13参照)が長くなるので、変化を敏感に検出できるようになる(検出感度がよくなる)。なお、基線長は長く取ることが好ましいが、短くてもよい。但しこの場合には、呼吸等の小さな動きを検出しにくくなるが、後述のように、輝点の重心位置を検出するようにすれば、小さな動き(呼吸)の検出も可能である。   The projection device 11 and the imaging device 12 may be installed with a certain distance. By doing so, the distance d (baseline length d, see FIG. 13) becomes longer, so that the change can be detected sensitively (detection sensitivity is improved). The base line length is preferably long, but may be short. However, in this case, it is difficult to detect small movements such as respiration, but small movements (breathing) can be detected by detecting the barycentric position of the bright spot as described later.

ここで基線長d(図13参照)について説明する。ここでは、FGセンサ10は、図13で後述するように、パターンを形成する輝点の移動を測定するものである。この際に、例えば、対象物(ここでは人物2)の高さ又は高さ方向の動きが大きくなればなるほど、輝点の移動量も大きくなる。このため、図13で後述する概念によると、輝点の移動量が大きいと、比較すべき輝点の隣の輝点を飛び越してしまう現象が起こることがある。この場合、隣の輝点から移動したと判断され、測定される輝点の移動量は小さくなってしまうことがある。すなわち、正確に輝点の移動量を測定できない。基線長が短い場合には、輝点の移動量は小さく、上記の飛び越えが起こりにくいが、微小な動きに対してはノイズとの区別が難しくなる。また、基線長d(図13参照)が長い場合には、例えば対象物の僅かな動きであっても、輝点の移動量に大きく反映されるので、微小な高さ又は高さ方向の動きを測定することができるが、例えば大きな動きがあった場合に飛び越えが起きることがある。   Here, the baseline length d (see FIG. 13) will be described. Here, the FG sensor 10 measures the movement of a bright spot forming a pattern, as will be described later with reference to FIG. At this time, for example, the greater the movement of the object (here, the person 2) in the height or height direction, the greater the movement amount of the bright spot. For this reason, according to the concept described later with reference to FIG. 13, if the amount of movement of the bright spot is large, a phenomenon may occur in which the bright spot adjacent to the bright spot to be compared is skipped. In this case, it is determined that the light has moved from the adjacent bright spot, and the amount of movement of the bright spot to be measured may be small. That is, the movement amount of the bright spot cannot be measured accurately. When the base line length is short, the amount of movement of the bright spot is small and the above jump is unlikely to occur, but it is difficult to distinguish it from noise for minute movements. Further, when the base line length d (see FIG. 13) is long, for example, even a slight movement of the object is greatly reflected in the movement amount of the bright spot. Can be measured, but jumping may occur, for example, when there is a large movement.

図12は、本発明の実施の形態に係る呼吸モニタ1の投影装置11を説明する模式的斜視図である。本図を参照して、呼吸モニタ1に適した投影装置11について説明する。なおここでは、説明のために、対象領域を平面102とし、後述のレーザ光束L1を平面102に対して垂直に投射する場合で説明する。投影装置11は、可干渉性の光束を発生する光束発生手段としての光束発生部105と、ファイバーグレーティング120(以下、単にグレーティング120という)とを備えている。光束発生部105により投射される可干渉性の光束は、典型的には赤外光レーザである。光束発生部105は、平行光束を発生するように構成されている。光束発生部105は、典型的には不図示のコリメータレンズを含んで構成される半導体レーザ装置であり、発生される平行光束は、レーザ光束L1である。そしてレーザ光束L1は、断面が略円形状の光束である。ここで平行光束とは、実質的に平行であればよく、平行に近い光束も含む。なお、略円形状とは略楕円形状を含む。   FIG. 12 is a schematic perspective view for explaining the projection device 11 of the respiratory monitor 1 according to the embodiment of the present invention. With reference to this figure, the projection apparatus 11 suitable for the respiration monitor 1 is demonstrated. Here, for the sake of explanation, a case will be described where the target region is the plane 102 and a laser beam L1 described later is projected perpendicularly to the plane 102. The projection apparatus 11 includes a light beam generation unit 105 serving as a light beam generation unit that generates a coherent light beam, and a fiber grating 120 (hereinafter simply referred to as a grating 120). The coherent light beam projected by the light beam generation unit 105 is typically an infrared laser. The light beam generation unit 105 is configured to generate a parallel light beam. The light flux generation unit 105 is typically a semiconductor laser device including a collimator lens (not shown), and the generated parallel light flux is a laser light flux L1. The laser light beam L1 is a light beam having a substantially circular cross section. Here, the parallel light flux only needs to be substantially parallel, and includes a nearly parallel light flux. The substantially circular shape includes a substantially elliptical shape.

またここでは、グレーティング120は、平面102に平行に(Z軸に直角に)配置される。グレーティング120に、レーザ光L1を、Z軸方向に入射させる。するとレーザ光L1は、個々の光ファイバー121により、そのレンズ効果を持つ面内で集光したのち、発散波となって広がって行き、干渉して、投光面である平面102に複数の輝点アレイであるパターン11aが投光される。なお、グレーティング120を平面102に平行に配置するとは、例えば、グレーティング120を構成するFG素子122の各光ファイバー121の軸線を含む平面と、平面102とが平行になるように配置することである。   Further, here, the grating 120 is disposed in parallel to the plane 102 (perpendicular to the Z axis). Laser light L1 is incident on the grating 120 in the Z-axis direction. Then, the laser light L1 is collected in a plane having the lens effect by each optical fiber 121, then spreads as a diverging wave, interferes, and a plurality of bright spots on the plane 102 which is a light projecting surface. The pattern 11a which is an array is projected. Note that the arrangement of the grating 120 in parallel with the plane 102 means, for example, that the plane including the axis of each optical fiber 121 of the FG element 122 constituting the grating 120 and the plane 102 are parallel.

また、グレーティング120は、2つのFG素子122を含んで構成される。本実施の形態では、各FG素子122の平面は、互いに平行である。以下、各FG素子122の平面を素子平面という。また、本実施の形態では、2つのFG素子122の光ファイバー121の軸線は、互いにほぼ直交している。   The grating 120 includes two FG elements 122. In the present embodiment, the planes of the FG elements 122 are parallel to each other. Hereinafter, the plane of each FG element 122 is referred to as an element plane. In the present embodiment, the axes of the optical fibers 121 of the two FG elements 122 are substantially orthogonal to each other.

FG素子122は、例えば、直径が数10ミクロン、長さ10mm程度の光ファイバー121を数10〜数100本程度、平行にシート状に並べて構成したものである。また、2つのFG素子122は、接触して配置してもよいし、それぞれの素子平面の法線方向に距離を空けて配置してもよい。この場合には、2つのFG素子122の互いの距離は、パターン11aの投光に差支えない程度とする。レーザ光束L1は、典型的には、グレーティング122の素子平面に対して垂直に入射させる。   The FG element 122 is configured by arranging, for example, several tens to several hundreds of optical fibers 121 having a diameter of several tens of microns and a length of about 10 mm in parallel in a sheet shape. Further, the two FG elements 122 may be arranged in contact with each other, or may be arranged at a distance from each other in the normal direction of the element plane. In this case, the distance between the two FG elements 122 is set so as not to interfere with the projection of the pattern 11a. The laser beam L1 is typically incident perpendicular to the element plane of the grating 122.

このように、投影装置11は、2つのFG素子122を含んで構成されたグレーティング120が光学系となるので、複雑な光学系を必要とすることなく、光学筐体を小型化できる。さらに投影装置11は、グレーティング120を用いることで、単純な構成で、複数の輝点11bをパターン11aとして対象領域に投光できる。なお、パターン11aは、典型的には正方格子状に配列された複数の輝点11bである。また、輝点の形状は楕円形を含む略円形である。   Thus, since the grating 120 configured to include the two FG elements 122 serves as an optical system, the optical housing can be downsized without requiring a complicated optical system. Furthermore, by using the grating 120, the projection device 11 can project a plurality of bright spots 11b as patterns 11a onto the target area with a simple configuration. The pattern 11a is typically a plurality of bright spots 11b arranged in a square lattice pattern. The bright spot has a substantially circular shape including an ellipse.

図13は、本発明の実施の形態に係る呼吸モニタ1の輝点の移動の概念について説明する概念的斜視図である。本図を参照して撮像装置12について説明する。撮像装置12は、結像光学系12aと撮像素子15を有するものである。撮像素子15は、典型的にはCCD撮像素子である。また、撮像素子15として、CCDの他にCMOS構造の素子が最近盛んに発表されており、それらも当然使用可能である。特にこれらの中には、素子自体にフレーム間差算や二値化の機能を備えたものがあり、これらの素子の使用は好適である。   FIG. 13 is a conceptual perspective view for explaining the concept of the bright spot movement of the respiratory monitor 1 according to the embodiment of the present invention. The imaging device 12 will be described with reference to this figure. The imaging device 12 has an imaging optical system 12 a and an imaging element 15. The image sensor 15 is typically a CCD image sensor. In addition to the CCD, an element having a CMOS structure has recently been actively announced as the image pickup element 15, and these can naturally be used. In particular, some of the elements themselves have inter-frame difference calculation and binarization functions, and it is preferable to use these elements.

また、撮像装置12は、前述の光束発生部105(図12参照)により発生されるレーザ光束L1の波長の周辺部以外の波長の光を減光するフィルタ12bを備えるとよい。フィルタ12bは、典型的には干渉フィルタ等の光学フィルタであり、結像光学系12aの光軸上に配置するとよい。このようにすると、撮像装置12は、撮像素子15に受光する光のうち、投影装置11より投影されたパターン11aの光の強度が相対的にあがるので、外乱光による影響を軽減できる。また、光束発生部105(図12参照)により発生されるレーザ光束L1(図12参照)は、典型的には赤外光レーザの光束である。また、レーザ光L1(図12参照)は、継続的に照射してもよいし、断続的に照射してもよい。断続的に照射する場合には、撮像装置12による撮像を、照射のタイミングに同期させて行うようにする。   In addition, the imaging device 12 may include a filter 12b that attenuates light having a wavelength other than the peripheral portion of the wavelength of the laser light beam L1 generated by the light beam generation unit 105 (see FIG. 12). The filter 12b is typically an optical filter such as an interference filter, and may be disposed on the optical axis of the imaging optical system 12a. In this way, the imaging device 12 can reduce the influence of disturbance light because the light intensity of the pattern 11a projected from the projection device 11 out of the light received by the imaging device 15 is relatively increased. Further, the laser beam L1 (see FIG. 12) generated by the beam generation unit 105 (see FIG. 12) is typically an infrared laser beam. Further, the laser beam L1 (see FIG. 12) may be irradiated continuously or may be irradiated intermittently. When irradiating intermittently, imaging by the imaging device 12 is performed in synchronization with the timing of irradiation.

ここで、輝点の移動の概念について説明する。ここでは、判りやすく、対象領域を平面102、対象物を物体103として説明する。さらにここでは、説明のために、参照像は、物体103が平面102に存在しないときのパターン11aの像であり、取得像は、物体103が平面102に存在しているときのパターン11aとして説明する。   Here, the concept of bright spot movement will be described. Here, it is easy to understand, and the target area will be described as the plane 102 and the target object as the object 103. Further, here, for description, the reference image is an image of the pattern 11a when the object 103 is not present on the plane 102, and the acquired image is described as the pattern 11a when the object 103 is present on the plane 102. To do.

図中物体103が、平面102上に載置されている。またXY軸を平面102内に置くように、直交座標系XYZがとられており、物体103はXY座標系の第1象限に置かれている。一方、図中Z軸上で平面102の上方には、投影装置11と、撮像装置12とが配置されている。撮像装置12は、投影装置11によりパターン11aが投光された平面102を撮像する。即ち平面102上に載置された物体103を撮像する。   In the figure, an object 103 is placed on the plane 102. Further, the orthogonal coordinate system XYZ is taken so that the XY axis is placed in the plane 102, and the object 103 is placed in the first quadrant of the XY coordinate system. On the other hand, a projection device 11 and an imaging device 12 are arranged above the plane 102 on the Z axis in the drawing. The imaging device 12 images the plane 102 on which the pattern 11 a is projected by the projection device 11. In other words, the object 103 placed on the plane 102 is imaged.

撮像装置12の結像光学系としての結像レンズ12aは、ここでは、その光軸がZ軸に一致するように配置されている。そして、結像レンズ12aは、平面102あるいは物体103上のパターン11aの像を、撮像装置12の撮像素子15の結像面15’(イメージプレーン)に結像する。結像面15’は、典型的にはZ軸に直交する面である。さらに、結像面15’内にxy直交座標系をとり、Z軸が、xy座標系の原点を通るようにする。平面102から結像レンズ12aと等距離で、結像レンズ12aからY軸の負の方向に距離d(基線長d)だけ離れたところに、投影装置11が配置されている。物体103と平面102には、投影装置11により複数の輝点11bが形成するパターン11aが投光される。   Here, the imaging lens 12a as the imaging optical system of the imaging device 12 is disposed so that its optical axis coincides with the Z-axis. The imaging lens 12 a forms an image of the pattern 11 a on the plane 102 or the object 103 on the imaging surface 15 ′ (image plane) of the imaging device 15 of the imaging device 12. The image plane 15 'is typically a plane orthogonal to the Z axis. Further, an xy orthogonal coordinate system is taken in the image plane 15 'so that the Z axis passes through the origin of the xy coordinate system. The projection device 11 is arranged at a distance equal to the imaging lens 12a from the plane 102 and a distance d (baseline length d) from the imaging lens 12a in the negative direction of the Y axis. A pattern 11 a formed by a plurality of bright spots 11 b is projected onto the object 103 and the plane 102 by the projection device 11.

投影装置11により平面102に投光されたパターン11aは、物体103が存在する部分では、物体103に遮られ平面102には到達しない。ここで物体103が存在していれば、平面102上の点102aに投射されるべき輝点11bは、物体103上の点103aに投射される。輝点11bが点102aから点103aに移動したことにより、また結像レンズ12aと投影装置11とが距離d(基線長d)だけ離れているところから、結像面15’上では、点102a’(x,y)に結像すべきところが点103a’(x,y+δ)に結像する。即ち、物体103が存在しない時点と物体103が存在する時点とは、輝点11bの像がy軸方向に距離δだけ移動することになる。   The pattern 11 a projected onto the plane 102 by the projection device 11 is blocked by the object 103 and does not reach the plane 102 in a portion where the object 103 exists. Here, if the object 103 exists, the bright spot 11 b to be projected onto the point 102 a on the plane 102 is projected onto the point 103 a on the object 103. Since the bright spot 11b has moved from the point 102a to the point 103a and the imaging lens 12a and the projection device 11 are separated by a distance d (baseline length d), the point 102a is formed on the imaging plane 15 ′. An image to be imaged at '(x, y) is imaged at a point 103a' (x, y + δ). That is, when the object 103 does not exist and when the object 103 exists, the image of the bright spot 11b moves by a distance δ in the y-axis direction.

これは、例えば図14に示すように、撮像素子15の結像面15’に結像した輝点は、高さのある物体103により、δだけy軸方向に移動することになる。   For example, as shown in FIG. 14, the bright spot imaged on the imaging surface 15 ′ of the image sensor 15 is moved in the y-axis direction by δ by the object 103 having a height.

このように、この輝点の移動量δを算出することにより、物体103上の点103aの位置が三次元的に特定できる。即ち、例えば点103aの高さがわかる。このように、ある点が、物体103が存在しなければ結像面15’上に結像すべき点と、結像面15’上の実際の結像位置との差を算出することにより、物体103の高さの分布、言い換えれば三次元形状が測定できる。あるいは物体103の三次元座標が測定できる。また、輝点11bの対応関係が不明にならない程度に、パターン11aのピッチ、即ち輝点11bのピッチを細かくすれば、物体103の高さの分布はそれだけ詳細に測定できることになる。   Thus, by calculating the moving amount δ of the bright spot, the position of the point 103a on the object 103 can be specified three-dimensionally. That is, for example, the height of the point 103a is known. Thus, by calculating the difference between a point that should be imaged on the imaging plane 15 ′ if the object 103 is not present and the actual imaging position on the imaging plane 15 ′, The height distribution of the object 103, in other words, the three-dimensional shape can be measured. Alternatively, the three-dimensional coordinates of the object 103 can be measured. Further, if the pitch of the pattern 11a, that is, the pitch of the bright spot 11b is made fine enough that the correspondence relationship of the bright spot 11b is not unknown, the height distribution of the object 103 can be measured in detail.

以上のような概念に基づいて、輝点の移動量を算出することで対象物の高さが測定できる。但しここでは、取得像と、取得像の1つ前に取得した像即ち参照像に基づいて、高さ方向の動きを測定するので、輝点の移動量を見ることになる。このため、例えば人物2の絶対的な高さは測定できなくなるが、人物2の高さ方向の動きを検出することが目的であるので問題は無い。   Based on the above concept, the height of the object can be measured by calculating the movement amount of the bright spot. However, here, since the movement in the height direction is measured based on the acquired image and the image acquired immediately before the acquired image, that is, the reference image, the movement amount of the bright spot is observed. For this reason, for example, the absolute height of the person 2 cannot be measured, but there is no problem because the purpose is to detect the movement of the person 2 in the height direction.

再び図11に戻って、測定部14について詳述する。移動量算出部141は、図14で説明したように、輝点の移動量を算出するものである。移動量算出部141は、以上のような、輝点の移動量の算出を、パターン11aを形成する複数の各輝点毎に行うように構成される。即ち、複数の輝点の位置がそれぞれ測定点となる。移動量算出部141は、パターン11aを形成する複数の各輝点毎に算出した輝点の移動量を移動量波形生成部142へ出力する。即ち、算出した各輝点の移動量が、各測定点での測定値となる。言い換えればここでは人物2の動きを複数の点で測定した各測定値は、各輝点の移動量に対応する。   Returning to FIG. 11 again, the measurement unit 14 will be described in detail. The movement amount calculation unit 141 calculates the movement amount of the bright spot as described with reference to FIG. The movement amount calculation unit 141 is configured to calculate the movement amount of the bright spot as described above for each of the plurality of bright spots forming the pattern 11a. That is, the positions of a plurality of bright spots are measurement points. The movement amount calculation unit 141 outputs the movement amount of the bright spot calculated for each of the plurality of bright spots forming the pattern 11 a to the movement amount waveform generation unit 142. That is, the calculated movement amount of each bright spot becomes a measurement value at each measurement point. In other words, here, each measured value obtained by measuring the movement of the person 2 at a plurality of points corresponds to the amount of movement of each bright spot.

なお、任意の時点とそのわずかに前の時点の異なる2時点の像に基づく、輝点の移動の測定で得られる波形(例えば輝点の移動量の総和など)は、距離の微分波形、即ち速度変化を表す波形になる。また例えば、高さ変化を表すような波形を得たいときは、前記波形を積分すれば距離の波形、即ち高さ変化を示す波形になる。   It should be noted that a waveform (for example, a sum of bright spot movement amounts) obtained by measuring bright spot movement based on an image at an arbitrary time point and two time points slightly different from the previous time point is a differential waveform of distance, The waveform represents the speed change. For example, when it is desired to obtain a waveform representing a change in height, if the waveform is integrated, a waveform of distance, that is, a waveform indicating a change in height is obtained.

ここで、取得像と参照像は、例えば撮像装置12により撮像された像であるが、それぞれの像上での、輝点の位置情報も含む概念である。即ち、取得像と参照像は、各々の時点で、投影装置11の投光により形成されたパターン11aの像である。なお、本実施の形態では、参照像は、例えば、いわゆる像としてではなく、各輝点の位置に関する、座標等の位置情報の形で不図示の記憶手段に保存される。このようにすると、後述する輝点の移動量を算出する際に、例えば輝点の座標や方向を比較するだけで済むので処理が単純になる。さらに、ここでは、輝点の位置は、輝点の重心位置とする。このようにすることで、僅かな輝点の移動も計測することができる。   Here, the acquired image and the reference image are images picked up by the image pickup device 12, for example, and are concepts including the position information of the bright spot on each image. In other words, the acquired image and the reference image are images of the pattern 11a formed by the projection of the projection device 11 at each time point. In the present embodiment, the reference image is not stored as a so-called image, for example, but is stored in a storage unit (not shown) in the form of positional information such as coordinates regarding the position of each bright spot. In this way, when calculating the amount of movement of the bright spot, which will be described later, for example, it is only necessary to compare the coordinates and direction of the bright spot, so the processing becomes simple. Further, here, the position of the bright spot is the barycentric position of the bright spot. By doing so, a slight movement of the bright spot can be measured.

また、輝点の移動量は、参照像上の各輝点の位置情報と、取得像上の各輝点の位置情報とを比較することで、輝点の移動量を算出できる。なお、それぞれの移動量は、例えば、輝点の位置が移動した画素数(何画素移動したか)を計数することで求められる。但し、輝点の位置を重心位置として求めれば、1画素より小さい単位で移動量を算出することが可能である。算出される輝点の移動量は、輝点の移動方向を含む概念である。即ち、計測される輝点の移動量には、移動した方向の情報も含まれる。このようにすると、後述のように、差分像を生成しないで済むので処理を単純化できる。   Further, the movement amount of the bright spot can be calculated by comparing the position information of each bright spot on the reference image with the position information of each bright spot on the acquired image. Each amount of movement can be obtained, for example, by counting the number of pixels to which the position of the bright spot has moved (how many pixels have moved). However, if the position of the bright spot is obtained as the position of the center of gravity, the movement amount can be calculated in units smaller than one pixel. The calculated moving amount of the bright spot is a concept including the moving direction of the bright spot. In other words, the measured moving amount of the bright spot includes information on the moving direction. In this way, as will be described later, it is not necessary to generate a difference image, so that the processing can be simplified.

なお上記では、輝点の位置情報を比較する場合で説明したが、参照像と取得像との差分像を作成してもよい。この場合、この差分像から対応する輝点の位置に基づいて、輝点の移動量を算出する。このようにすると、移動した輝点のみが差分像上に残るので、処理量を減らすことができる。   In the above description, the position information of the bright spots is compared. However, a difference image between the reference image and the acquired image may be created. In this case, the movement amount of the bright spot is calculated from the difference image based on the position of the corresponding bright spot. In this way, since only the moved bright spot remains on the difference image, the processing amount can be reduced.

また移動量波形生成部142は、移動量算出部141で算出された各輝点の移動量を時系列に並べてなる移動量波形データを生成するものである。なおここでは、移動量算出部141で算出された輝点の移動量は、上述のように、取得像(Nフレーム)と、取得像の1つ前に取得した像(N−1フレーム)との異なる時点に取得された2フレームの画像に基づいて算出されている。言い換えれば任意の時点とそのわずかに前の時点の異なる2時点の像に基づいて算出されている。このため、生成する移動量波形データは、(例えば各輝点の移動量の総和をとった場合)は、単位時間あたりの体積変動波形、あるいはおおまかな単位時間あたりの平均的高さの変動波形、即ち体積変動の推移あるいは平均的高さの変動の推移を表す波形になる。また例えば、高さの推移を表すような波形を得たいときは、前記波形を積分すれば距離の波形、即ち高さ推移を示す波形になる。   The movement amount waveform generation unit 142 generates movement amount waveform data in which the movement amounts of the bright spots calculated by the movement amount calculation unit 141 are arranged in time series. Here, as described above, the movement amount of the bright spot calculated by the movement amount calculation unit 141 includes the acquired image (N frame) and the image acquired immediately before the acquired image (N-1 frame). Are calculated on the basis of images of two frames acquired at different points in time. In other words, the calculation is made based on images of two time points, which are different from an arbitrary time point and a slightly previous time point. For this reason, the generated movement amount waveform data (for example, when the total movement amount of each bright spot is taken) is a volume fluctuation waveform per unit time or a rough fluctuation waveform of average height per unit time. That is, the waveform represents a change in volume fluctuation or a change in average height. For example, when it is desired to obtain a waveform representing the transition of the height, the waveform of the distance, that is, the waveform indicating the transition of the height is obtained by integrating the waveform.

ここで、移動量の総和をとった場合は、概ね、単位時間あたりの体積変動量を示す。各輝点の移動が個々の高さ変動を示しているため総和を取ることで体積変動となる。また各輝点の移動量は、各輝点位置での単位時間あたりの輝点位置の変化(即ち輝点移動速度)であり、単位時間での高さ変化に概ね相当する。   Here, when the total amount of movement is taken, the volume fluctuation amount per unit time is generally shown. Since the movement of each bright spot indicates individual height fluctuations, taking the summation results in volume fluctuations. The amount of movement of each bright spot is a change in the bright spot position per unit time at each bright spot position (ie, bright spot moving speed), and roughly corresponds to a height change in unit time.

移動量波形生成部142は、胸部領域2a(第1の領域)、腹部領域2b(第2の領域)毎に移動量波形データを生成し、生成された移動量波形データを測定データとして演算装置20の第1の状態判別部24(図1参照)、第2の状態判別部25(図1参照)、体動検出部28(図1参照)、閾値算出部29(図1参照)等へ出力するものである。すなわち、移動量波形生成部142は、少なくとも上述した輝点の移動量の総和の移動量波形データである呼吸データと、例えば輝点の移動量の絶対値の総和の移動量波形データである体動データとの両方の波形データを含む胸部領域2a(第1の領域)、腹部領域2b(第2の領域)毎の測定データを出力するものである。   The movement amount waveform generation unit 142 generates movement amount waveform data for each of the chest region 2a (first region) and the abdominal region 2b (second region), and uses the generated movement amount waveform data as measurement data. 20 first state determination unit 24 (see FIG. 1), second state determination unit 25 (see FIG. 1), body motion detection unit 28 (see FIG. 1), threshold value calculation unit 29 (see FIG. 1), etc. Output. That is, the movement amount waveform generation unit 142 is a body that is movement data waveform data that is at least the total movement amount waveform data of the bright spot and the absolute value of the absolute movement amount of the bright spot, for example. Measurement data for each of the chest region 2a (first region) and abdominal region 2b (second region) including both waveform data and motion data is output.

なお、FGセンサで取得される測定データの検出感度やノイズレベルは、外乱光の状況等の環境条件やベッド3上での人物2の姿勢や位置等に影響されることがある。ベッド3上での人物2の姿勢や位置等に影響される場合としては、例えば、基線長d(図13参照)を長くするため投影装置11(図10参照)をベッド3(図10参照)の中心から外して設置した際に、パターン11a(図10参照)の投影が斜めに行われることになり、ベッド3上での輝点の密度、言い換えれば、輝点の間隔が投影装置11から離れるにしたがって広くなり、結果的に投影装置11に近い位置と遠い位置とでは、検出感度やノイズレベルが異なることになる場合がある。   Note that the detection sensitivity and noise level of the measurement data acquired by the FG sensor may be affected by environmental conditions such as ambient light conditions and the posture and position of the person 2 on the bed 3. For example, in order to increase the baseline length d (see FIG. 13), the projection device 11 (see FIG. 10) is placed on the bed 3 (see FIG. 10). The projection of the pattern 11a (see FIG. 10) is performed obliquely when installed off the center of the screen, and the density of bright spots on the bed 3, in other words, the bright spot interval is As the distance increases, the detection sensitivity and noise level may differ between a position close to and far from the projection device 11.

再び図1に戻って説明を続ける。代表座標演算部26は、人物2の動きの測定された測定点について、複数の動きの位相が略同一である測定点の位置座標群の代表座標を計算するように構成される。ここで、上述したように投影装置11(図10参照)によって投影される複数の輝点の位置がそれぞれ測定点となる。分割線形成部27は、動きの位相が異なる位置座標群が2以上あるときは2以上の代表座標間に対象領域を分割する領域分割線2cを形成する様に構成される。分割線形成部27は、典型的には、対象領域に存在している対象物としての人物2の測定範囲を胸部領域2a(第1の領域)と腹部領域2b(第2の領域)とに分割するように領域分割線2cを形成する。対象領域は、ベッド3上であり、上述した撮像装置12(図10参照)で撮像された領域である。   Returning to FIG. 1 again, the description will be continued. The representative coordinate calculation unit 26 is configured to calculate the representative coordinates of the position coordinate group of the measurement points at which the phases of the plurality of movements are substantially the same for the measurement points where the movement of the person 2 is measured. Here, as described above, the positions of a plurality of bright spots projected by the projection device 11 (see FIG. 10) are measurement points. The dividing line forming unit 27 is configured to form an area dividing line 2c that divides the target area between two or more representative coordinates when there are two or more position coordinate groups having different motion phases. The dividing line forming unit 27 typically divides the measurement range of the person 2 as an object existing in the target region into a chest region 2a (first region) and an abdominal region 2b (second region). A region dividing line 2c is formed so as to be divided. The target region is a region on the bed 3 and imaged by the above-described imaging device 12 (see FIG. 10).

上述した移動量波形生成部142(図11参照)は、分割線形成部27によって形成される領域分割線2cによって分割された領域、本実施の形態では、第1の領域として胸部領域2a、第2の領域としての腹部領域2b毎に、移動量算出部141(図11参照)で算出された測定点群のデータ(各輝点の移動量)を統合して人物2の測定データ(呼吸データ及び体動データ)を生成、出力する。すなわち、胸部測定データ、腹部測定データを生成、出力する。なお、全体測定データは、全体領域の測定点群のデータ(各輝点の移動量)を統合して生成、出力してもよいが、単に胸部測定データと腹部測定データとを足し合わせたものでもよい。   The movement waveform generation unit 142 (see FIG. 11) described above is an area divided by the area dividing line 2c formed by the dividing line forming part 27. In the present embodiment, the chest area 2a and the first area are defined as the first area. Measurement data (breathing data) of person 2 by integrating the data of the measurement point group (movement amount of each bright spot) calculated by the movement amount calculation unit 141 (see FIG. 11) for each abdominal region 2b as the second region. And body movement data). That is, chest measurement data and abdominal measurement data are generated and output. The total measurement data may be generated and output by integrating the measurement point group data (movement amount of each bright spot) in the entire area, but is simply the sum of the chest measurement data and the abdominal measurement data But you can.

移動量波形生成部142(図11参照)は、領域分割線2cにより分割された胸部領域2a(第1の領域)、腹部領域2b(第2の領域)毎に、測定データを生成、出力できるので、例えば胸部と腹部で動きの位相が異なる場合であっても、それぞれの測定データが出力されるので正確に人物2の状態を把握することができる。なお、以上で説明した本実施の形態では、移動量波形生成部142(図11参照)によって生成、出力される測定データは、一定期間、例えば一晩(7〜10時間程度)分をまとめて取得する場合で説明したが、人物2の状態推移に伴ってリアルタイムに取得してもよい。すなわち、移動量波形生成部142(図11参照)は、測定データをリアルタイムに出力するように構成してもよい。リアルタイムに出力するとは、例えば撮像装置12により撮像された像毎に演算される代表座標、領域分割線2cに対応する輝点の移動量の総和を即時的に出力することである。さらに言えばこの場合には、この総和をリアルタイムに出力することで、移動量波形生成部142(図11参照)は、時間方向に並べて形成される人物2の呼吸の波形パターンを出力することになる。   The movement amount waveform generation unit 142 (see FIG. 11) can generate and output measurement data for each chest region 2a (first region) and abdominal region 2b (second region) divided by the region dividing line 2c. Therefore, for example, even when the movement phases are different between the chest and the abdomen, each measurement data is output, so that the state of the person 2 can be accurately grasped. In the present embodiment described above, the measurement data generated and output by the movement amount waveform generation unit 142 (see FIG. 11) is collected for a certain period, for example, overnight (about 7 to 10 hours). Although described in the case of acquisition, it may be acquired in real time with the state transition of the person 2. That is, the movement amount waveform generation unit 142 (see FIG. 11) may be configured to output measurement data in real time. To output in real time means to immediately output, for example, the sum of the movement amount of the bright spot corresponding to the representative coordinates calculated for each image captured by the imaging device 12 and the region dividing line 2c. Furthermore, in this case, by outputting the sum in real time, the movement amount waveform generation unit 142 (see FIG. 11) outputs a respiration waveform pattern of the person 2 formed side by side in the time direction. Become.

なおここでは、FGセンサ10で測定される複数の測定点の内、動きの無かった測定点、すなわち、輝点の移動が無かった測定点は無視して(除外して)上記計算(例えば代表座標の計算)を行う。すなわち、ここでは、動きのある(測定された)全ての測定点を用いて処理を行う。   Here, among the plurality of measurement points measured by the FG sensor 10, the measurement points that do not move, that is, the measurement points that do not move the bright spot are ignored (excluded) and the above calculation (for example, representative) Coordinate calculation). That is, here, processing is performed using all measurement points that are in motion (measured).

ここで、位相とは、動きの方向を含む概念であり、位相が略同一とは、単に動きの方向が一致していることを含む概念である。言い換えれば、例えば、動きの方向がおよそ上方向(上昇)、または下方向(下降)のことを含む概念である。さらにここでは、位相が略同一であるかの識別は、前述の測定部14により各測定点で測定された動きが、上方向の動きであるか、又は下方向の動きであるかで識別する。すなわち、本実施の形態では、動きの位相は、上方向と下方向の2方向である。このように、ここでは動きの位相は上昇、下降の2方向であるので、以下位相が略同一であることを単に位相が同一という。また代表座標は撮像された画像内で設定されるものである。   Here, the phase is a concept including the direction of motion, and the phase is substantially the same is a concept including simply matching the directions of motion. In other words, it is a concept including, for example, the direction of movement is approximately upward (upward) or downward (downward). Further, here, the identification of whether the phases are substantially the same is performed by identifying whether the movement measured at each measurement point by the measurement unit 14 is an upward movement or a downward movement. . That is, in the present embodiment, the phase of motion is two directions, upward and downward. Thus, since the phase of the movement is in two directions, up and down, in this case, hereinafter, the phase being substantially the same is simply referred to as the same phase. The representative coordinates are set in the captured image.

また、対象領域を分割するとは、例えば複数の測定点の存在領域を分割することであり、ここではベッド3上に存在する人物2で撮像装置12により撮像された領域を分割することである。ここでは撮像装置12は、測定範囲として主に人物2の胸部と腹部に投影された輝点を撮像しているので、対象領域を分割する領域分割線2cは人物2の胸部領域2a(第1の領域)と腹部領域2b(第2の領域)との境界線ともいうことができる。領域分割線2cは典型的には異なる位相の代表座標同士を結ぶ直線の垂直2等分線あるいはベッドの長手方向に垂直な直線である。   Further, dividing the target area means, for example, dividing an existing area of a plurality of measurement points, and here, dividing an area captured by the imaging device 12 with the person 2 existing on the bed 3. Here, since the imaging device 12 mainly captures the bright spots projected on the chest and abdomen of the person 2 as the measurement range, the region dividing line 2c that divides the target region is the chest region 2a of the person 2 (the first region). ) And an abdominal region 2b (second region). The area dividing line 2c is typically a straight bisector of a straight line connecting representative coordinates of different phases or a straight line perpendicular to the longitudinal direction of the bed.

さらに、測定点群のデータを統合するとは、例えば領域分割線2cにより分割された領域、すなわち、胸部領域2a(第1の領域)、腹部領域2b(第2の領域)に存在する測定点の輝点の移動量の総和、輝点の移動量の絶対値の総和を演算することであり、また出力される動きの波形は前記総和を時間方向に並べて形成される波形パターンである。   Furthermore, integrating the data of the measurement point group means, for example, measurement points existing in the region divided by the region dividing line 2c, that is, the chest region 2a (first region) and the abdominal region 2b (second region). The sum of the bright spot movement amounts and the sum of the absolute values of the bright spot movement amounts are calculated, and the output motion waveform is a waveform pattern formed by arranging the sums in the time direction.

代表座標演算部26は、代表座標が位置座標群を形成する各測定点の座標の平均値とする。以下この平均値を中心座標という。中心座標は次式(4)で表される。
ここでnは位置座標群を形成する測定点の数である。yiは各測定点の座標値である。2次元で計算するときには、例えばXiをx軸方向の座標値、Yiをy軸方向の座標値としてそれぞれ中心座標を計算する。
The representative coordinate calculation unit 26 uses the average value of the coordinates of each measurement point where the representative coordinates form a position coordinate group. Hereinafter, this average value is referred to as center coordinates. The center coordinates are expressed by the following formula (4).
Here, n is the number of measurement points forming the position coordinate group. yi is the coordinate value of each measurement point. When calculating in two dimensions, for example, the central coordinates are calculated with Xi as the coordinate value in the x-axis direction and Yi as the coordinate value in the y-axis direction.

または、代表座標演算部26は、代表座標が位置座標群を形成する各測定点の座標に、動きの量に関する量で重み付けを行った値の平均値としてもよい。以下この平均値を重心座標という。なお動きの量に関する量は、典型的には各測定点での輝点の移動量である。さらに重みは符号無しとする。即ち重心座標は、各測定点の座標に、輝点の移動量で重み付けを行った値の平均値である。重心座標は次式(5)で表される。
ここでΔZiは各測定点での重み即ち輝点の移動量である。また|ΔZi|は各測定点での符号無し重み即ち輝点の移動量の絶対値である。
Alternatively, the representative coordinate calculation unit 26 may use an average value of values obtained by weighting the coordinates of each measurement point forming the position coordinate group by the amount related to the amount of movement. Hereinafter, this average value is referred to as a barycentric coordinate. Note that the amount related to the amount of movement is typically the amount of movement of the bright spot at each measurement point. Furthermore, the weight is unsigned. That is, the barycentric coordinate is an average value of values obtained by weighting the coordinates of each measurement point with the moving amount of the bright spot. The barycentric coordinates are expressed by the following equation (5).
Here, ΔZi is a weight at each measurement point, that is, a moving amount of the bright spot. | ΔZi | is an unsigned weight at each measurement point, that is, an absolute value of the amount of movement of the bright spot.

ここで図15を参照して、代表座標演算部26による代表座標の算出と、分割線形成部27による領域分割線2cの形成について具体的に説明する。図示では、説明のために、撮像された像と画角とその画角内での測定点の位置(動きのあった測定点のみ)、さらに人物2(図中破線で表示)を示しているが、実際には座標の数値だけで計算するようにするとよい。(a)に示すように、代表座標演算部26は、まず動きの位相が同一である測定点の集合である位置座標群の代表座標を計算する。位置座標群は、例えば単純に動きの位相が同一即ち輝点の移動方向が同一の測定点の集合である。このようにすることで計算量が少なくて済む。図示では、代表座標は各測定点の座標に輝点移動量で重み付けを行った値の平均値即ち重心座標を計算した場合を示している。   Here, with reference to FIG. 15, the calculation of the representative coordinates by the representative coordinate calculation unit 26 and the formation of the region dividing line 2 c by the dividing line forming unit 27 will be specifically described. In the figure, for the purpose of explanation, the captured image, the angle of view, the position of the measurement point within the angle of view (only the measurement point that has moved), and the person 2 (shown by a broken line in the figure) are shown. However, it is better to actually calculate only with the numerical value of coordinates. As shown in (a), the representative coordinate calculation unit 26 first calculates representative coordinates of a position coordinate group that is a set of measurement points having the same movement phase. The position coordinate group is, for example, a set of measurement points having the same movement phase, that is, the same moving direction of the bright spots. By doing so, the amount of calculation can be reduced. In the figure, the representative coordinates indicate the case where the average value of the values obtained by weighting the coordinates of each measurement point with the bright spot movement amount, that is, the barycentric coordinates is calculated.

なおここでは、動きの位相が異なる位置座標群が2以上ある場合で説明したが、動きの位相が異なる位置座標群が存在しない、即ち位相が同一である位置座標群が支配的である場合には、例えば代表座標演算部26により複数の測定点全ての位置座標群の代表座標を計算するようにし、分割線形成部27により、算出された代表座標を通り、適切な方向で対象領域を分割する直線を形成してこれを領域分割線2cとするとよい。適切な方向とは、典型的にはFGセンサ10の基線方向(図9参照)に垂直な方向である。これは基線方向がベッド3の中心線と平行であるため、ベッド3上の人物2の背骨方向がベッド3の中心線と略平行であることを予め想定したものである。即ち人物2の背骨方向が基線方向と略平行と見ることができるためである。言い換えれば、適切な方向は、人物2の背骨方向に垂直な方向とする。即ちこの場合には領域分割線2cは背骨方向に垂直であるので、例えば人物2の胸部と腹部を正確に分割でき、好適である。またここでは、領域分割線2cは典型的には基線方向に垂直であり且つ代表座標を通る直線である。なお、例えば基線方向に略直交してベッド3の中心線(ベッドの長手方向)、即ち人物2の背骨方向が配置される場合には、領域分割線2cは基線方向に平行な方向となる。   Here, the case where there are two or more position coordinate groups having different motion phases has been described, but there is no position coordinate group having different motion phases, that is, when a position coordinate group having the same phase is dominant. For example, the representative coordinate calculation unit 26 calculates the representative coordinates of the position coordinate group of all of the plurality of measurement points, and the dividing line forming unit 27 divides the target region in an appropriate direction through the calculated representative coordinates. A straight line to be formed may be formed and used as the region dividing line 2c. The appropriate direction is typically a direction perpendicular to the baseline direction of the FG sensor 10 (see FIG. 9). This is based on the assumption that the spine direction of the person 2 on the bed 3 is substantially parallel to the center line of the bed 3 because the base line direction is parallel to the center line of the bed 3. That is, the spine direction of the person 2 can be viewed as being substantially parallel to the baseline direction. In other words, the appropriate direction is a direction perpendicular to the spine direction of the person 2. That is, in this case, since the region dividing line 2c is perpendicular to the spine direction, for example, the chest and abdomen of the person 2 can be accurately divided, which is preferable. Here, the region dividing line 2c is typically a straight line that is perpendicular to the base line direction and passes through the representative coordinates. For example, when the center line of the bed 3 (the longitudinal direction of the bed), that is, the spine direction of the person 2 is arranged substantially orthogonal to the base line direction, the region dividing line 2c is a direction parallel to the base line direction.

分割線形成部27は、(a)の例に示すように、動きの位相が異なる位置座標群が2つ存在した場合には、この2つの代表座標間を結ぶ直線の垂直2等分線を形成し、この垂直2等分線を領域分割線2cとする。図示では人物2のおよそ胸部と腹部で動きの位相が異なる代表座標が計算された場合を示しているので、領域分割線2cは人物2の腹部と胸部の間に形成されている。また異なる位相の代表座標同士を結ぶ直線は背骨方向と略平行であるとも言える。   As shown in the example (a), when there are two position coordinate groups having different movement phases, the dividing line forming unit 27 generates a vertical bisector of a straight line connecting the two representative coordinates. The vertical bisector is formed as a region dividing line 2c. Since the figure shows a case where representative coordinates having different movement phases are calculated between the chest and abdomen of the person 2, the region dividing line 2 c is formed between the abdomen and the chest of the person 2. It can also be said that the straight line connecting the representative coordinates of different phases is substantially parallel to the spine direction.

なお(b)に示すように、形成される領域分割線2cは異なる位相の代表座標同士を結ぶ直線の垂直2等分線であるので、基線方向と平行とは限らない(斜めであってもよい)。即ち、ベッド3上で就寝している人物2の背骨方向が基線方向に対して斜めであっても問題ない。   As shown in (b), the formed region dividing line 2c is a straight bisector of a straight line connecting representative coordinates of different phases, and thus is not necessarily parallel to the base line direction (even if it is oblique). Good). That is, there is no problem even if the spine direction of the person 2 sleeping on the bed 3 is oblique to the baseline direction.

さらに、分割線形成部27は、代表座標演算部26により計算された代表座標に、代表座標に関する量で重み付けを行った値を計算し、計算された代表座標が少なくとも2つあり、2つの代表座標を結ぶ直線を、代表座標に関する量で重み付けを行った値で内分する点で2つの代表座標を結ぶ直線と交差するように領域分割線2cを形成するように構成するとよい。代表座標に関する量は、典型的には代表座標の計算に用いた位置座標群を形成する各測定点での動きの量即ち輝点の移動量の総和であるが、位置座標群を形成する測定点の数、又は平均値あってもよい。さらにその他位置座標群を形成する各測定点での中心値(median)、ピーク値(位置座標群内での動きの量の最大値)等であってもよい。以下、代表座標に関する量は、位置座標群を形成する各測定点での輝点の移動量の総和である場合で説明する。なお、中心値やピーク値は、上記以外例えば代表座標や動きの量に関する量としても採用することができる。   Further, the dividing line forming unit 27 calculates a value obtained by weighting the representative coordinates calculated by the representative coordinate calculating unit 26 with an amount related to the representative coordinates, and there are at least two calculated representative coordinates, and there are two representative coordinates. The area dividing line 2c may be formed so as to intersect the straight line connecting the two representative coordinates at a point where the straight line connecting the coordinates is internally divided by a value weighted by the amount related to the representative coordinates. The amount related to the representative coordinate is typically the total amount of movement at each measurement point that forms the position coordinate group used for calculating the representative coordinate, that is, the total amount of movement of the bright spot, but the measurement that forms the position coordinate group. There may be a number of points or an average value. Further, it may be a center value (median) or a peak value (maximum value of the amount of movement in the position coordinate group) at each measurement point forming the position coordinate group. Hereinafter, the amount relating to the representative coordinates will be described in the case where the amount of movement of the bright spot at each measurement point forming the position coordinate group is the sum. The center value and the peak value can also be employed as quantities related to the representative coordinates and the amount of movement other than the above.

例えば図16に示すように、輝点の移動量の総和で重み付けを行った値で内分する点は、2つの代表座標を結ぶ直線を各代表座標に対応する符号付きの重みの比で内分する点である(図中点A)。言い換えれば内分する点は、各代表座標の位置に2つの代表座標を結ぶ直線に対して垂直方向に符号付きで重みの量を示した時の座標である各代表座標に対応する重み付き座標G1、G2を結ぶ直線と2つの代表座標を結ぶ直線の交点である点Aとなる。即ち分割線形成部27は、点Aを通り、2つの代表座標を結ぶ直線に垂直な直線を領域分割線2cとする。なお、この領域分割線2cは例えば点Aを通る基線方向に垂直な直線としてもよい。このようにすることで、人物2の動きの量が反映された領域分割線2cを形成できる。   For example, as shown in FIG. 16, a point that is internally divided by the value weighted by the total amount of movement of the bright spots is a ratio between the weights with signs corresponding to the representative coordinates. (Point A in the figure). In other words, the point to be internally divided is a weighted coordinate corresponding to each representative coordinate which is a coordinate when the amount of weight is indicated in the vertical direction with respect to a straight line connecting the two representative coordinates at the position of each representative coordinate. The point A is an intersection of a straight line connecting G1 and G2 and a straight line connecting two representative coordinates. That is, the dividing line forming unit 27 sets a straight line passing through the point A and perpendicular to the straight line connecting the two representative coordinates as the area dividing line 2c. The region dividing line 2c may be a straight line that passes through the point A and is perpendicular to the base line direction. In this way, the area dividing line 2c reflecting the amount of movement of the person 2 can be formed.

なおこの領域分割線2cの位置が、例えば上昇、下降を無視した全ての測定点(動きのある)の中心座標と極端に異なる場合には、全ての測定点の中心座標を領域分割線2cの通る位置として採用してもよい。また、異なる位相の領域でのそれぞれの重みが極端に異なる場合には、重みが大きい方の代表座標(中心座標又は重心座標)、又は全ての測定点の代表座標を領域分割線2cの通る位置とするとよい。これは全ての測定点が同位相で動いていると見ることができるからである。また、1つの代表座標が対象領域の端に寄っている場合には、対象領域の端でない方の代表座標、又は全ての測定点の代表座標を領域分割線2cの通る位置とするとよい。   When the position of the area dividing line 2c is extremely different from the center coordinates of all the measurement points (with movement) ignoring, for example, ascending and descending, the center coordinates of all the measuring points are set to the area dividing line 2c. You may employ | adopt as a passing position. In addition, when the respective weights in the regions having different phases are extremely different, the position through which the region dividing line 2c passes the representative coordinate (center coordinate or barycentric coordinate) with the larger weight or the representative coordinates of all the measurement points. It is good to do. This is because it can be seen that all measurement points are moving in phase. When one representative coordinate is close to the end of the target region, the representative coordinate that is not the end of the target region, or the representative coordinates of all the measurement points may be set as the position where the region dividing line 2c passes.

さらに代表座標演算部26は、複数の測定点の位置座標の一次元方向の座標のみを用いて代表座標の計算を行い、分割線形成部27は、一次元方向に垂直な領域分割線2cを形成するようにしてもよい。一次元方向は、例えばFGセンサ10の基線方向や人物2の背骨方向言い換えれば胸部の中心と腹部の中心を結ぶ直線方向、又は左右の肺の中心を結ぶ直線に垂直な方向である。なお例えば本実施の形態のように、人物2の背骨方向と基線方向がおよそ一致している場合には(図10参照)、一次元方向は基線方向とする。代表座標演算部26は、基線方向即ちy軸の座標(図14参照)のみを用いて代表座標を計算する。そしてこの場合、分割線形成部27は、基線方向に垂直な領域分割線2cを形成する。このようにすると、演算装置20による演算量を軽くできるので処理の高速化が図れる。   Further, the representative coordinate calculation unit 26 calculates the representative coordinates using only the coordinates in the one-dimensional direction of the position coordinates of the plurality of measurement points, and the dividing line forming unit 27 calculates the area dividing line 2c perpendicular to the one-dimensional direction. You may make it form. The one-dimensional direction is, for example, the baseline direction of the FG sensor 10 or the spine direction of the person 2, in other words, the direction perpendicular to the straight line connecting the center of the chest and the center of the abdomen, or the line connecting the centers of the left and right lungs. For example, when the spine direction and the base line direction of the person 2 are approximately the same as in the present embodiment (see FIG. 10), the one-dimensional direction is the base line direction. The representative coordinate calculation unit 26 calculates the representative coordinates using only the base line direction, that is, the y-axis coordinates (see FIG. 14). In this case, the dividing line forming unit 27 forms the area dividing line 2c perpendicular to the base line direction. In this way, the amount of computation by the computing device 20 can be reduced, so that the processing speed can be increased.

また、分割線形成部27は、領域分割線2cの形成を過去に形成した領域分割線2cの位置に基づいて行うようにしてもよい。具体的には領域分割線2cを形成する際に、現在と過去数回の領域分割線2cの位置の平均値を採用するとよい。これはFGセンサ10による動きの測定毎に領域分割線2cを決定すると、例えばノイズ等により(手の動き等とは限らない)、領域分割線2cが揺らぐことがある。そこで、過去の領域分割線2cの位置の平均値で領域分割線2cの位置を決定することにより、ノイズ等の影響を除去することができる。即ちこの場合には領域分割線2cの位置が安定し、例えばノイズや人物2の手の動き等による急激な領域分割線2cの移動を防ぐことができる。このため、例えば移動量波形生成部142(図10参照)による領域毎、言い換えれば人物2の胸部領域2a(第1の領域)と腹部領域2b(第2の領域)のそれぞれ測定データの出力を安定して行える。   The dividing line forming unit 27 may perform the formation of the area dividing line 2c based on the position of the area dividing line 2c formed in the past. Specifically, when the region dividing line 2c is formed, an average value of the positions of the current and the past several times of the region dividing line 2c may be adopted. If the area dividing line 2c is determined for each movement measurement by the FG sensor 10, the area dividing line 2c may fluctuate due to, for example, noise (not necessarily hand movement or the like). Therefore, by determining the position of the area dividing line 2c based on the average value of the positions of the past area dividing lines 2c, the influence of noise and the like can be removed. That is, in this case, the position of the area dividing line 2c is stabilized, and abrupt movement of the area dividing line 2c due to, for example, noise or movement of the hand of the person 2 can be prevented. For this reason, for example, the output of measurement data for each region by the movement amount waveform generation unit 142 (see FIG. 10), in other words, the chest region 2a (first region) and the abdominal region 2b (second region) of the person 2 is output. It can be done stably.

図17は、本発明の実施の形態に係る呼吸モニタ1による処理工程の概略を示すフロー図である。本図を参照して呼吸モニタ1による人物2の状態の解析方法について説明する。なお、呼吸モニタ1の構成については適宜図1又は図11を参照する。   FIG. 17 is a flowchart showing an outline of processing steps by the respiratory monitor 1 according to the embodiment of the present invention. With reference to this figure, the analysis method of the state of the person 2 by the respiration monitor 1 is demonstrated. For the configuration of the respiratory monitor 1, refer to FIG. 1 or FIG. 11 as appropriate.

まず、測定工程として、移動量算出部141によりベッド3上に投影される複数の各輝点11b(図10参照)毎に、撮像装置12により異なる時点に取得された2フレームの画像から、複数の輝点11bの前記2フレーム間の輝点移動量を算出する。移動量波形生成部142によって、移動量算出部141により算出された輝点移動量を時系列に並べてなる移動量波形データとして測定データを生成する(S1)。具体的には移動量波形生成部142は、輝点移動量の総和の移動量波形データである呼吸データを、胸部領域2a(第1の領域)、腹部領域2b(第2の領域)毎に生成する。輝点の移動量の絶対値の総和の移動量波形データである体動データは、体動を検出できればよいので全体領域に対応した全体測定データとして生成する(ただし、各領域毎に生成しても良いことは言うまでもない。)。データの生成は、一定期間、例えば、一晩分(7〜10時間程度)で行う。   First, as a measurement process, for each of a plurality of bright spots 11b (see FIG. 10) projected on the bed 3 by the movement amount calculation unit 141, a plurality of images are obtained from two frames of images acquired at different times by the imaging device 12. The amount of bright spot movement between the two frames of the bright spot 11b is calculated. The movement amount waveform generation unit 142 generates measurement data as movement amount waveform data in which the bright spot movement amounts calculated by the movement amount calculation unit 141 are arranged in time series (S1). Specifically, the movement amount waveform generation unit 142 generates the respiration data that is the movement amount waveform data of the sum of the bright spot movement amounts for each chest region 2a (first region) and abdominal region 2b (second region). Generate. The body movement data, which is the movement amount waveform data of the sum of the absolute values of the movement amounts of the bright spots, only needs to be detected. Needless to say. Data generation is performed for a certain period, for example, overnight (about 7 to 10 hours).

次に、体動期間検出工程として、判定対象時点前後の第2の所定期間(ここでは、1〜2分程度)内の測定データ(例えば体動データ)、典型的には、測定データ(例えば体動データ)の分布状況に基づいて体動基準値を算出し、人物2の体動を判定して、さらにその測定データ中から人物2の体動を示すデータの存在する体動期間を、取得された測定データの全処理範囲(一晩分の測定データ中の全ての判定対象時点)で判定、検出する(S3)。   Next, as the body movement period detection step, measurement data (for example, body movement data) within a second predetermined period (here, about 1 to 2 minutes) before and after the determination target time point, typically measurement data (for example, A body motion reference value is calculated based on the distribution state of the body motion data), the body motion of the person 2 is determined, and a body motion period in which data indicating the body motion of the person 2 exists from the measurement data, Determination and detection are performed in the entire processing range of the acquired measurement data (all determination target points in the overnight measurement data) (S3).

次に、閾値計算工程として、判定対象時点の前後の期間のうち体動検出部28で体動の検出された期間である体動期間を除く第1の所定期間(ここでは、2分程度)の測定データに基づいて、胸部領域2a(第1の領域)、腹部領域2b(第2の領域)、全体領域の各領域毎に各呼吸基準値を算出し、さらに、判定対象時点の人物2の状態の判別に用いる胸部閾値、腹部閾値、第1の全体閾値、第2の全体閾値を算出する(S5)。なお、ここで、閾値算出部29は、体動期間を除く第1の所定期間の測定データに基づいて、各閾値を算出する。   Next, as a threshold value calculation step, a first predetermined period (here, about 2 minutes) excluding a body movement period that is a period in which body movement is detected by the body movement detection unit 28 among periods before and after the determination target time point. Based on the measurement data, the respiratory reference value is calculated for each of the chest region 2a (first region), the abdominal region 2b (second region), and the entire region, and the person 2 at the determination target time point is further calculated. The chest threshold value, the abdominal threshold value, the first overall threshold value, and the second overall threshold value that are used to determine the state are calculated (S5). Here, the threshold value calculation unit 29 calculates each threshold value based on the measurement data of the first predetermined period excluding the body movement period.

次に、イベント期間判別工程として、上述したように、第2の状態判別部25により、胸部測定データの判定対象時点の呼吸の動きの大きさと胸部閾値との比較結果、又は、腹部測定データの判定対象時点の呼吸の動きの大きさと腹部閾値との比較結果、又は、全体測定データの判定対象時点の呼吸の動きの大きさと全体閾値との比較結果に基づいて、呼吸の動きの大きさが低下している低呼吸イベント期間(第1の期間)、又は、呼吸の動きの大きさが低呼吸イベント期間(第1の期間)よりもさらに低下している無呼吸イベント期間(第2の期間)を判別する(S7)。 Next, as the event period determination step, as described above, the second state determination unit 25 performs the comparison between the magnitude of the respiratory movement at the determination target time point of the chest measurement data and the chest threshold value, or the abdominal measurement data. Based on the comparison result between the magnitude of the respiratory movement at the determination target time point and the abdominal threshold, or the comparison result between the magnitude of the respiratory movement at the determination target time point in the overall measurement data and the total threshold value, the magnitude of the respiratory movement is determined. Decreased hypopnea event period (first period), or apnea event period (second period) in which the magnitude of respiratory movement is further reduced than the hypopnea event period (first period) ) Is determined (S7).

そして、判定が終わると、判定対象時点をインクリメント、例えば判定対象時点を後側に隣接する時点に移動させる(S9)。ここで、この移動により新しい注目時点が処理範囲内、例えば一定期間(ここでは、一晩分、7〜10時間程度)内であれば(S11;No)、再び閾値算出工程(S5)へ戻り、上記を繰り返す。また、新しい判定対象時点が一定期間(ここでは、一晩分、7〜10時間程度)外になってしまう場合には(S11;Yes)、次の状態判別工程(S13)に移行する。   When the determination is completed, the determination target time point is incremented, for example, the determination target time point is moved to a time point adjacent to the rear side (S9). Here, if the new attention time point is within the processing range by this movement, for example, within a certain period (here, overnight, about 7 to 10 hours) (S11; No), the process returns to the threshold value calculation step (S5) again. Repeat the above. In addition, when the new determination target time point is outside a certain period (here, about 7 to 10 hours, overnight) (S11; Yes), the process proceeds to the next state determination step (S13).

状態判別工程(S13)では、上述したように、第1の状態判別部24により呼吸の動きのある人物2の状態を示す測定データに基づいて、人物2の状態を判別する工程であり、ここでは、イベント期間判別工程(S7)で判別された低呼吸イベント期間(第1の期間)、無呼吸イベント期間(第2の期間)についての人物2の状態を判別する。状態判別工程(S13)は、上述したように、人物2の胸部領域2aに対応する胸部測定データと、人物2の胸部領域2aとは異なる腹部領域2bに対応する腹部測定データとの相補性と該胸部測定データ又は該腹部測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値としての相互相関関数の偏りPBと、胸部測定データと腹部測定データとの類似性に関する第2の評価値としての位相ずれ指数PIと、胸部測定データと腹部測定データとの位相差に対応する第3の評価値としての位相差Pと、胸部測定データ、腹部測定データ、人物2の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値としての自己相関関数A(τ)のピークとボトムの差AGと、胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値としての相互相関関数C’(τ)の相互相関ピークの相関値CP’からなる群から選ばれる複数の評価値に基づいて人物2の状態、すなわち、閉塞型無呼吸状態、中枢型無呼吸状態、混合型無呼吸状態の判別を行う工程を含む。   In the state determination step (S13), as described above, the first state determination unit 24 is a step of determining the state of the person 2 based on the measurement data indicating the state of the person 2 having a breathing movement. Then, the state of the person 2 in the hypopnea event period (first period) and the apnea event period (second period) determined in the event period determination step (S7) is determined. As described above, the state determination step (S13) includes complementarity between the chest measurement data corresponding to the chest region 2a of the person 2 and the abdominal measurement data corresponding to the abdomen region 2b different from the chest region 2a of the person 2. A second correlation PB of the cross-correlation function as a first evaluation value corresponding to the symmetry of the direction of the time axis of the chest measurement data or the abdomen measurement data, and the second related to the similarity between the chest measurement data and the abdomen measurement data The phase shift index PI as the evaluation value, the phase difference P as the third evaluation value corresponding to the phase difference between the chest measurement data and the abdominal measurement data, and the chest measurement data, the abdominal measurement data, and almost the entire person 2 The difference AG between the peak and bottom of the autocorrelation function A (τ) as the fourth evaluation value regarding the similarity to the time lag of at least one measurement data selected from the group consisting of the corresponding total measurement data Correlation of cross-correlation peak of cross-correlation function C ′ (τ) as a fifth evaluation value indicating symmetry with respect to time of at least one measurement data selected from the group consisting of chest measurement data, abdominal measurement data, and whole measurement data It includes a step of determining the state of the person 2, that is, an obstructive apnea state, a central apnea state, and a mixed apnea state based on a plurality of evaluation values selected from the group consisting of the values CP ′.

低呼吸イベント期間(第1の期間)、無呼吸イベント期間(第2の期間)各々について人物2の状態の判別が終わった後に、閉塞型無呼吸状態、中枢型無呼吸状態、混合型無呼吸状態等の検出された状態の名称、当該状態の開始時点の時刻、終了時点の時刻、検出された回数などの統計データを算出し、記憶部(不図示)に保存して(S15)、人物2の状態を解析する処理を終了する。なお、低呼吸状態も判別する構成であれば、低呼吸状態の統計データも含めて算出し、保存すればよい。   After the determination of the state of the person 2 for each of the hypopnea event period (first period) and the apnea event period (second period), the obstructive apnea state, the central apnea state, and the mixed apnea state are performed. Statistical data such as the name of the detected state, such as the state, the time at the start of the state, the time at the end, and the number of detections are calculated and stored in a storage unit (not shown) (S15). The process of analyzing the state 2 is terminated. In addition, if it is the structure which discriminate | determines a hypopnea state, what is necessary is just to calculate and preserve | save including the statistical data of a hypopnea state.

なお、ここで、演算装置20の各部での各処理、上述の方法は、コンピュータにインストールされ、実行させるソフトウエアプログラムとして実現することが可能であり、係るソフトウエアプログラムを記録する記録媒体としても実現可能である。ソフトウエアプログラムはコンピュータ内蔵のプログラム部(不図示)に記録されて使用されても良く、外付けの記憶装置やCD−ROMに記録され、プログラム部(不図示)に読み出されて使用されても良く、またインターネットからプログラム部(不図示)にダウンロードされて使用されても良い。   Here, each process in each unit of the arithmetic unit 20 and the above-described method can be realized as a software program that is installed and executed in a computer, and can also be used as a recording medium for recording the software program. It is feasible. The software program may be recorded and used in a program unit (not shown) built in the computer, recorded in an external storage device or CD-ROM, and read and used by the program unit (not shown). Alternatively, it may be downloaded from the Internet to a program unit (not shown) and used.

以上で説明した本発明の実施の形態に係る呼吸モニタ1又はソフトウエアプログラムによれば、以上のように胸部領域2a、腹部領域2b、全体領域に応じた人物2の周期的な動きの状態を示す測定データに基づいて、人物2の状態を判別することで、例えば、複雑な呼吸運動に対して全体としての正しい評価、詳細な状態の解析、解析の精度の向上等より正確な状態の解析を行うことができる。例えば、従来の人物2の全体領域に対応する全体信号のみの判別では、判別しにくかった無呼吸イベント期間(第2の期間)のより詳細な型の判別、すなわち、閉塞型無呼吸状態、中枢型無呼吸状態、混合型無呼吸状態を区別して判別することができる。   According to the respiratory monitor 1 or the software program according to the embodiment of the present invention described above, the state of the periodic movement of the person 2 corresponding to the chest region 2a, the abdominal region 2b, and the entire region as described above. By discriminating the state of the person 2 based on the measurement data shown, for example, accurate assessment of complex breathing motion as a whole, accurate assessment of detailed status, analysis accuracy improvement, etc. It can be performed. For example, in the conventional determination of only the entire signal corresponding to the entire area of the person 2, a more detailed determination of an apnea event period (second period) that is difficult to determine, that is, an obstructive apnea state, a central It is possible to distinguish between a type apnea state and a mixed type apnea state.

また、呼吸モニタ1は、測定装置としてFGセンサ10を用いるため、人物2の状態を示す測定データを人物2に接触することなく取得できるので、人物2に負担をかけることなく睡眠時無呼吸の型を識別して自動検出することができ、より簡便で人物2の呼吸の状態の判別を行うことができる。また、例えば、フローセンサの振幅と、胸腹運動センサによって検出される胸部または腹部の動きに基づいて状態を判別するPSG装置と比較して、人物2の状態を示す測定データを人物2に接触することなく取得できるので、睡眠中の自然な状態でのデータが取れなかったり、睡眠中にセンサが外れてデータが欠落する恐れもない。また、気流の有無を検出できるものの定量性に乏しいフローセンサと、上半身の一部の運動しか検出できない胸腹運動センサ等を用いる従来のPSG装置と比較して、低呼吸が正確に判定できなかったり、複雑な呼吸運動に対して全体としての正しい評価ができなかったりすることもなく、フローセンサ、胸腹運動センサ等のセンサを人物の身体に取り付けるために人手を要することもなく、コスト的にも心理的にも負荷を低減することができる。さらに、呼吸のような人物2の小さな動きでも正確に測定できる。   In addition, since the respiratory monitor 1 uses the FG sensor 10 as a measuring device, measurement data indicating the state of the person 2 can be acquired without touching the person 2, so sleep apnea without imposing a burden on the person 2 The type can be identified and automatically detected, and the breathing state of the person 2 can be determined more simply. Further, for example, compared with a PSG device that determines the state based on the amplitude of the flow sensor and the chest or abdominal movement detected by the chest-abdominal motion sensor, the measurement data indicating the state of the person 2 is contacted with the person 2 Therefore, there is no possibility that data in a natural state during sleep cannot be obtained or data is lost due to a sensor being detached during sleep. In addition, low breathing cannot be accurately determined compared to conventional PSG devices that use a flow sensor that can detect the presence or absence of airflow but has poor quantitativeness, and a thoracoabdominal motion sensor that can detect only part of the upper body. Without the need for manual operation to attach a sensor such as a flow sensor or thoracoabdominal motion sensor to a person's body. Moreover, the load can be reduced psychologically. Furthermore, even small movements of the person 2 such as breathing can be accurately measured.

また、以上で説明したように、周期的な動きの大きさに基づいて、低呼吸イベント期間(第1の期間)、無呼吸イベント期間(第2の期間)を判別する第2の状態判別部25加えて、第1の状態判別部24により胸部測定データ、腹部測定データ、全体測定データの相互相関関数C(τ)、C’(τ)、自己相関関数A(τ)、胸部測定データと腹部測定データとの位相差等に基づいた種々の評価値を用いてイベント期間での人物2状態を判別することで、周期的な動きの大きさだけでは判断できないような状態も包括的に確実に検出、判別することができる。   In addition, as described above, the second state determination unit that determines the hypopnea event period (first period) and the apnea event period (second period) based on the magnitude of the periodic movement. 25. In addition, the first state discriminating unit 24 performs chest measurement data, abdominal measurement data, cross-correlation functions C (τ), C ′ (τ), autocorrelation function A (τ), chest measurement data By using various evaluation values based on the phase difference from the abdominal measurement data to determine the person 2 state during the event period, it is possible to comprehensively ensure a state that cannot be determined only by the magnitude of the periodic movement. Can be detected and discriminated.

なお、以上の説明では、呼吸モニタ1は、代表座標演算部26(図1参照)、分割線形成部27(図1参照)を備え、胸部領域2a(第1の領域)と腹部領域2b(第2の領域)とを区分けするものとして説明したが、これらの構成を備えない呼吸モニタとしてもよい。例えば、人物2があまり動かないと分かっているような場合には、入力装置35(図1参照)を介して、予め手動で、胸部領域2a(第1の領域)、腹部領域2b(第2の領域)を設定しておいてもよい。   In the above description, the respiratory monitor 1 includes the representative coordinate calculation unit 26 (see FIG. 1) and the dividing line forming unit 27 (see FIG. 1), and includes a chest region 2a (first region) and an abdominal region 2b ( The second region is described as being separated, but a breathing monitor that does not include these configurations may be used. For example, when it is known that the person 2 does not move much, the chest region 2a (first region) and the abdominal region 2b (second region) are manually manually in advance via the input device 35 (see FIG. 1). May be set in advance.

本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタに用いる、呼吸データ及び体動データが形成する波形パターンの例について示した概要図である。It is the schematic shown about the example of the waveform pattern which the respiration data and body movement data which are used for the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention form. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタに用いる、測定データのヒストグラムの例を示す線図である。It is a diagram which shows the example of the histogram of measurement data used for the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタで第1の所定期間に体動期間が重なった場合について説明する図である。It is a figure explaining the case where a body movement period overlaps in the 1st predetermined period with the respiration monitor concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタに用いる、全体領域の呼吸データ及び体動データとベースラインについて説明する線図である。It is a diagram explaining the respiration data of the whole area | region used for the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention, body movement data, and a baseline. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタの呼吸波形(呼吸データ)の第1の具体例を示す図であり、上段は全体測定データ、中段は胸部測定データ、下段は腹部測定データを示す。It is a figure which shows the 1st specific example of the respiration waveform (respiration data) of the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention, an upper stage shows whole measurement data, a middle stage shows chest measurement data, and a lower stage shows abdominal measurement data. Show. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタの相関関数の一例を示す線図であり、(a)は自己相関関数の一例、(b)は相互相関関数の一例である。It is a diagram which shows an example of the correlation function of the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (a) is an example of an autocorrelation function, (b) is an example of a cross correlation function. 閉塞型無呼吸状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an obstruction type apnea state. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタの呼吸波形(呼吸データ)の第2の具体例を示す図であり、上段は全体測定データ、中段は胸部測定データ、下段は腹部測定データを示す。It is a figure which shows the 2nd specific example of the respiration waveform (respiration data) of the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention, an upper stage is whole measurement data, a middle stage is chest measurement data, and a lower stage is abdominal measurement data. Show. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタのFGセンサの模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the FG sensor of the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタのFGセンサの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the FG sensor of the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタの投影装置を説明する模式的斜視図である。It is a typical perspective view explaining the projection apparatus of the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタの輝点の移動の概念について説明する概念的斜視図である。It is a conceptual perspective view explaining the concept of the movement of the bright spot of the respiratory monitor according to the first embodiment of the present invention. 図14の場合での受像面に結像した輝点について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the bright spot imaged on the image receiving surface in the case of FIG. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタの代表座標演算部による代表座標の算出と、分割線形成部による領域分割線の形成の具体例について説明する模式的平面図である。It is a typical top view explaining the example of calculation of the representative coordinate by the representative coordinate calculating part of the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and formation of the area dividing line by a dividing line formation part. 本発明の第1の実施の形態に係る代表座標に関する量で重み付けを行った値で内分する点について説明する線図である。It is a diagram explaining the point internally divided by the value weighted with the quantity regarding the representative coordinate which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る呼吸モニタによる処理工程の概略を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the outline of the process process by the respiration monitor which concerns on the 1st Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 呼吸モニタ
2 人物
2a 胸部領域
2b 腹部領域
2c 領域分割線
2d 領域境界線
3 ベッド
10 FGセンサ
11 投影装置
11a パターン
11b 輝点
12 撮像装置
14 測定部
20 演算装置
21 位相差算出部
22 相互相関関数演算部
23 自己相関関数演算部
24 第1の状態判別部
25 第2の状態判別部
26 代表座標演算部
27 分割線形成部
28 体動検出部
29 閾値酸算出部
141 移動量算出部
142 移動量波形生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Respiration monitor 2 Person 2a Thoracic area | region 2b Abdominal area | region 2c Area | region dividing line 2d Area | region boundary line 3 Bed 10 FG sensor 11 Projector 11a Pattern 11b Bright spot 12 Imaging device 14 Measuring part 20 Computing unit 21 Phase difference calculation part 22 Cross correlation function Calculation unit 23 Autocorrelation function calculation unit 24 First state determination unit 25 Second state determination unit 26 Representative coordinate calculation unit 27 Dividing line formation unit 28 Body motion detection unit 29 Threshold acid calculation unit 141 Movement amount calculation unit 142 Movement amount Waveform generator

Claims (17)

呼吸運動のある対象物の状態を示す測定データに基づいて、前記対象物の状態を判別する第1の状態判別手段を備え;
前記第1の状態判別手段は、前記対象物の第1の領域に対応する第1の測定データと、前記対象物の第1の領域とは異なる第2の領域に対応する第2の測定データとの相補性と、該第1の測定データ又は該第2の測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別を行い、
前記第1の測定データと前記第2の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段を備え;
前記第1の評価値は、前記相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数値のピークとボトムの偏りに基づいた値である、
状態解析装置。
First state determining means for determining the state of the object based on measurement data indicating the state of the object with respiratory motion;
The first state determination means includes first measurement data corresponding to a first area of the object and second measurement data corresponding to a second area different from the first area of the object. And determining the state of the object based on the first evaluation value corresponding to the symmetry in the direction of the time axis of the first measurement data or the second measurement data,
Cross-correlation function calculating means for calculating a cross-correlation function between the first measurement data and the second measurement data;
The first evaluation value is a value based on a peak-to-bottom bias of a cross-correlation function value calculated by the cross-correlation function calculating unit.
State analysis device.
呼吸運動のある対象物の状態を示す測定データに基づいて、前記対象物の状態を判別する第1の状態判別手段を備え;
前記第1の状態判別手段は、前記対象物の第1の領域に対応する第1の測定データと、前記対象物の第1の領域とは異なる第2の領域に対応する第2の測定データとの相補性と、該第1の測定データ又は該第2の測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別を行い、
前記第1の測定データと前記第2の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段を備え;
前記第1の評価値は、前記相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数値のピークとボトムとの平均値に基づいた値である、
状態解析装置。
First state determining means for determining the state of the object based on measurement data indicating the state of the object with respiratory motion;
The first state determination means includes first measurement data corresponding to a first area of the object and second measurement data corresponding to a second area different from the first area of the object. And determining the state of the object based on the first evaluation value corresponding to the symmetry in the direction of the time axis of the first measurement data or the second measurement data,
Cross-correlation function calculating means for calculating a cross-correlation function between the first measurement data and the second measurement data;
The first evaluation value is a value based on an average value of a peak and a bottom of a cross-correlation function value calculated by the cross-correlation function calculating unit.
State analysis device.
呼吸運動のある対象物の状態を示す測定データに基づいて、前記対象物の状態を判別する第1の状態判別手段を備え;
前記第1の状態判別手段は、前記対象物の第1の領域に対応する第1の測定データと、前記対象物の第1の領域とは異なる第2の領域に対応する第2の測定データとの類似性に関する第2の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別を行い、
前記第1の測定データと前記第2の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段を備え;
前記第2の評価値は、前記相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数に基づいた値であり、
前記第2の評価値は、前記相互相関関数の時間ずれτ=0の時の値と、ピークおよびボトムの値との関係、前記τ=0の時の値とピークの値との関係、前記τ=0の時の値とボトムの値との関係のいずれか一つの関係から求める、
状態解析装置。
First state determining means for determining the state of the object based on measurement data indicating the state of the object with respiratory motion;
The first state determination means includes first measurement data corresponding to a first area of the object and second measurement data corresponding to a second area different from the first area of the object. Based on the second evaluation value regarding the similarity to the object, the state of the object is determined,
Cross-correlation function calculating means for calculating a cross-correlation function between the first measurement data and the second measurement data;
The second evaluation value is a value based on a cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculating means,
The second evaluation value is a relationship between a value when the time shift τ = 0 of the cross-correlation function and a peak and bottom value, a relationship between a value when the τ = 0 and a peak value, From one of the relations between the value when τ = 0 and the bottom value,
State analysis device.
前記第1の状態判別手段は、前記第2の評価値が該第2の評価値に対して設定される第1の閾値以下である際に、前記対象物の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する、
請求項3に記載の状態解析装置。
When the second evaluation value is equal to or lower than a first threshold set for the second evaluation value, the first state determination unit is configured to determine whether the state of the object is an obstructive apnea state. Determine that there is,
The state analysis apparatus according to claim 3.
呼吸運動のある対象物の状態を示す測定データに基づいて、前記対象物の状態を判別する第1の状態判別手段を備え;
前記第1の状態判別手段は、前記対象物の第1の領域に対応する第1の測定データと、前記対象物の第1の領域とは異なる第2の領域に対応する第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別を行い、
前記第1の測定データと前記第2の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段と;
前記第1の測定データ又は前記第2の測定データの自己相関関数を演算する自己相関関数演算手段と;
前記相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数のピーク位置と、前記自己相関関数演算手段により演算される前記第1の測定データ又は前記第2の測定データの自己相関関数のピーク位置との比較結果、あるいは、前記相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数のボトム位置と、前記自己相関関数演算手段により演算される前記第1の測定データ又は前記第2の測定データの自己相関関数のボトム位置との比較結果に基づいて、前記位相差に対応する第3の評価値を算出する位相差算出手段とを備える;
状態解析装置。
First state determining means for determining the state of the object based on measurement data indicating the state of the object with respiratory motion;
The first state determination means includes first measurement data corresponding to a first area of the object and second measurement data corresponding to a second area different from the first area of the object. And determining the state of the object based on the third evaluation value corresponding to the phase difference between
Cross-correlation function calculating means for calculating a cross-correlation function between the first measurement data and the second measurement data;
Autocorrelation function calculating means for calculating an autocorrelation function of the first measurement data or the second measurement data;
The peak position of the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculation means and the peak position of the auto-correlation function of the first measurement data or the second measurement data calculated by the auto-correlation function calculation means Comparison result, or bottom position of the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculating means, and autocorrelation function of the first measurement data or the second measurement data calculated by the auto-correlation function calculating means Phase difference calculation means for calculating a third evaluation value corresponding to the phase difference based on the comparison result with the bottom position of
State analysis device.
前記第1の状態判別手段は、前記位相差に対応する第3の評価値の絶対値が該位相差に対応する第3の評価値に対して設定される第2の閾値以上である際に、前記対象物の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する、
請求項5に記載の状態解析装置。
When the absolute value of the third evaluation value corresponding to the phase difference is equal to or greater than a second threshold value set for the third evaluation value corresponding to the phase difference, the first state determination unit Determining that the state of the object is an obstructive apnea state,
The state analysis apparatus according to claim 5.
前記第1の状態判別手段は、前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、前記対象物の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別をさらに行い、
前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、前記全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの自己相関関数を演算する自己相関関数演算手段を備え;
前記第4の評価値は、前記自己相関関数演算手段により演算される前記自己相関関数値のピーク又はボトム又はピークとボトムとの差に基づいた値であり、
前記自己相関関数演算手段は、少なくとも、前記第1の状態判別手段により前記第1の測定データの前記第4の評価値に基づいて前記状態の判別を行う際には前記第1の測定データの自己相関関数、前記第2の測定データの前記第4の評価値に基づいて前記状態の判別を行う際には前記第2の測定データの自己相関関数、前記全体の測定データの前記第4の評価値に基づいて前記状態の判別を行う際には前記全体測定データの自己相関関数を演算する、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の状態解析装置。
The first state discriminating means is for a time lag of at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and overall measurement data corresponding to substantially the entire object. Based on the fourth evaluation value related to similarity, further determining the state of the object,
Autocorrelation function calculating means for calculating an autocorrelation function of at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and the total measurement data;
The fourth evaluation value is a value based on a peak or bottom of the autocorrelation function value calculated by the autocorrelation function calculating means or a difference between the peak and the bottom,
The autocorrelation function calculating means determines the state of the first measurement data when determining the state based on the fourth evaluation value of the first measurement data by at least the first state determination means. When determining the state based on the autocorrelation function and the fourth evaluation value of the second measurement data, the autocorrelation function of the second measurement data, the fourth of the overall measurement data When determining the state based on the evaluation value, the autocorrelation function of the entire measurement data is calculated.
The state analysis apparatus of any one of Claim 1 thru | or 4.
前記第1の状態判別手段は、前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、前記対象物の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別をさらに行い、
前記自己相関関数演算手段は、前記全体測定データが選ばれた場合は、前記全体測定データの自己相関関数を演算し、
前記第4の評価値は、前記自己相関関数演算手段により演算される前記自己相関関数値のピーク又はボトム又はピークとボトムとの差に基づいた値であり、
前記自己相関関数演算手段は、少なくとも、前記第1の状態判別手段により前記第1の測定データの前記第4の評価値に基づいて前記状態の判別を行う際には前記第1の測定データの自己相関関数、前記第2の測定データの前記第4の評価値に基づいて前記状態の判別を行う際には前記第2の測定データの自己相関関数、前記全体の測定データの前記第4の評価値に基づいて前記状態の判別を行う際には前記全体測定データの自己相関関数を演算する、
請求項5または請求項6に記載の状態解析装置。
The first state discriminating means is for a time lag of at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and overall measurement data corresponding to substantially the entire object. Based on the fourth evaluation value related to similarity, further determining the state of the object,
The autocorrelation function calculating means calculates an autocorrelation function of the whole measurement data when the whole measurement data is selected,
The fourth evaluation value is a value based on a peak or bottom of the autocorrelation function value calculated by the autocorrelation function calculating means or a difference between the peak and the bottom,
The autocorrelation function calculating means determines the state of the first measurement data when determining the state based on the fourth evaluation value of the first measurement data by at least the first state determination means. When determining the state based on the autocorrelation function and the fourth evaluation value of the second measurement data, the autocorrelation function of the second measurement data, the fourth of the overall measurement data When determining the state based on the evaluation value, the autocorrelation function of the entire measurement data is calculated.
The state analysis apparatus according to claim 5 or 6.
前記第1の状態判別手段は、前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、前記対象物の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別をさらに行う、
請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の状態解析装置。
The first state discriminating means is symmetrical with respect to time of at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and overall measurement data corresponding to substantially the entire object. Further determining the state of the object based on a fifth evaluation value indicating the property,
The state analysis apparatus according to any one of claims 1 to 8.
前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、前記全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段を備え;
前記第5の評価値は、前記相互相関関数演算手段により演算される前記相互相関関数に基づいた値であり、
前記相互相関関数演算手段は、少なくとも、前記第1の状態判別手段により前記第1の測定データに応じた前記第5の評価値に基づいて前記状態の判別を行う際には前記第1の測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の前記第1の測定データとの相互相関関数、前記第1の状態判別手段により前記第2の測定データに応じた前記第5の評価値に基づいて前記状態の判別を行う際には前記第2の測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の前記第2の測定データとの相互相関関数、前記第1の状態判別手段により前記全体測定データに応じた前記第5の評価値に基づいて前記状態の判別を行う際には前記全体測定データを時間軸の方向に反転させた測定データと前記反転させる前の前記全体測定データとの相互相関関数を演算する、
請求項9に記載の状態解析装置。
Measurement data obtained by inverting at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and the entire measurement data in the direction of the time axis, and the measurement data before the inversion A cross-correlation function calculating means for calculating a cross-correlation function;
The fifth evaluation value is a value based on the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculating unit.
The cross-correlation function calculating means performs the first measurement when determining the state based on the fifth evaluation value according to the first measurement data by the first state determining means. A cross-correlation function between the measurement data obtained by inverting the data in the direction of the time axis and the first measurement data before the inverting, and the fifth state according to the second measurement data by the first state determination means. A cross-correlation function between the measurement data obtained by reversing the second measurement data in the direction of the time axis and the second measurement data before the reversal when determining the state based on the evaluation value of When determining the state based on the fifth evaluation value corresponding to the overall measurement data by the first state determination means, the measurement data obtained by inverting the overall measurement data in the direction of the time axis, Before flip Calculating a cross-correlation function between the whole measurement data,
The state analysis apparatus according to claim 9.
呼吸運動のある対象物の状態を示す測定データに基づいて、前記対象物の状態を判別する第1の状態判別手段を備え;
前記第1の状態判別手段は、前記対象物の第1の領域に対応する第1の測定データと、前記対象物の第1の領域とは異なる第2の領域に対応する第2の測定データとの相補性と該第1の測定データ又は該第2の測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値と、
前記第1の測定データと、前記第2の測定データとの類似性に関する第2の評価値と、
前記第1の測定データと、前記第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値からなる群から選ばれる複数の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別を行い、
前記第1の測定データと前記第2の測定データとの相互相関関数を演算する相互相関関数演算手段を備え;
前記第1の評価値は、前記相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数値のピークとボトムの偏りに基づいた値であり、
前記第2の評価値は、前記相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数に基づいた値であり、
前記第1の測定データ又は前記第2の測定データの自己相関関数を演算する自己相関関数演算手段を備え;
前記相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数のピーク位置と、前記自己相関関数演算手段により演算される前記第1の測定データ又は前記第2の測定データの自己相関関数のピーク位置との比較結果、あるいは、前記相互相関関数演算手段により演算される相互相関関数のボトム位置と、前記自己相関関数演算手段により演算される前記第1の測定データ又は前記第2の測定データの自己相関関数のボトム位置との比較結果に基づいて、前記位相差に対応する第3の評価値を算出する位相差算出手段を備える;
状態解析装置。
First state determining means for determining the state of the object based on measurement data indicating the state of the object with respiratory motion;
The first state determination means includes first measurement data corresponding to a first area of the object and second measurement data corresponding to a second area different from the first area of the object. And a first evaluation value corresponding to the symmetry in the direction of the time axis of the first measurement data or the second measurement data,
A second evaluation value relating to the similarity between the first measurement data and the second measurement data;
Based on a plurality of evaluation values selected from the group consisting of third evaluation values corresponding to the phase difference between the first measurement data and the second measurement data, the state of the object is determined,
Cross-correlation function calculating means for calculating a cross-correlation function between the first measurement data and the second measurement data;
The first evaluation value is a value based on a peak-to-bottom bias of a cross-correlation function value calculated by the cross-correlation function calculating unit,
The second evaluation value is a value based on a cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculating means,
An autocorrelation function calculating means for calculating an autocorrelation function of the first measurement data or the second measurement data;
The peak position of the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculation means and the peak position of the auto-correlation function of the first measurement data or the second measurement data calculated by the auto-correlation function calculation means Comparison result, or bottom position of the cross-correlation function calculated by the cross-correlation function calculating means, and autocorrelation function of the first measurement data or the second measurement data calculated by the auto-correlation function calculating means A phase difference calculating means for calculating a third evaluation value corresponding to the phase difference based on a comparison result with the bottom position of
State analysis device.
前記第1の状態判別手段は、前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、前記対象物の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値と、
前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、前記全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値からなる群から選ばれる少なくとも1つの評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別をさらに行う、
請求項11に記載の状態解析装置。
The first state discriminating means is for a time lag of at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and overall measurement data corresponding to substantially the entire object. A fourth evaluation value for similarity;
At least one selected from the group consisting of fifth evaluation values indicating symmetry with respect to time of at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and the total measurement data. Further determining the state of the object based on the evaluation value,
The state analysis apparatus according to claim 11.
前記測定データのうち判定対象時点の前後の第1の所定期間の該測定データに基づいて、前記対象物の前記呼吸運動の大きさの低下を判定するための閾値を算出する閾値算出手段であって、前記第1の領域に対応した第3の閾値と、前記第2の領域に応じた4の閾値と、前記対象物の略全体に応じた第5の閾値とを算出する閾値算出手段と;
前記第1の測定データの前記判定対象時点の前記呼吸運動の大きさと前記第3の閾値との比較結果、又は、前記第2の測定データの前記判定対象時点の前記呼吸運動の大きさと前記第4の閾値との比較結果、又は、前記全体測定データの前記判定対象時点の前記呼吸運動の大きさと前記第5の閾値との比較結果に基づいて、前記呼吸運動の大きさが低下している第1の期間、又は、前記呼吸運動の大きさが前記第1の期間よりもさらに低下している第2の期間を判別する第2の状態判別手段を備え;
前記第1の状態判別手段は、前記第2の状態判別手段によって判別された期間についての前記対象物の状態を判別する、
求項12記載の状態解析装置。
A threshold value calculation means for calculating a threshold value for determining a decrease in the magnitude of the respiratory motion of the object based on the measurement data of the first predetermined period before and after the determination target time point in the measurement data. Te, wherein a third threshold value corresponding to the first region, said fourth threshold value corresponding to the second region, the threshold value calculating means for calculating a fifth threshold value corresponding to substantially the entire said object When;
The comparison result between the magnitude of the respiratory motion at the determination target time point of the first measurement data and the third threshold value, or the magnitude of the respiratory motion at the determination target time point of the second measurement data and the first The magnitude of the respiratory motion is reduced based on a comparison result with the threshold value of 4 or a comparison result between the magnitude of the respiratory motion at the determination target time point of the overall measurement data and the fifth threshold value. Second state determining means for determining a first period or a second period in which the magnitude of the respiratory motion is further lower than the first period;
The first state determining means determines the state of the object for the period determined by the second state determining means;
Status analyzing apparatus according to Motomeko 12.
前記第1の状態判別手段は、前記第1の期間又は前記第2の期間のうち一定以上の期間において、前記第2の評価値が該第2の評価値に対して設定される第1の閾値以下である際、又は、前記位相差に対応する第3の評価値の絶対値が該位相差に対応する第3の評価値に対して設定される第2の閾値以上である際に、前記対象物の状態が閉塞型無呼吸状態であると判別する、
請求項13に記載の状態解析装置。
In the first state determination means, the first evaluation value is set with respect to the second evaluation value in a certain period or more of the first period or the second period. When the absolute value of the third evaluation value corresponding to the phase difference is equal to or greater than a second threshold set for the third evaluation value corresponding to the phase difference, Determining that the state of the object is an obstructive apnea state;
The state analysis apparatus according to claim 13.
前記測定データを取得する測定装置を備え;
前記測定装置は、対象領域に複数の輝点を投影する投影装置と、前記複数の輝点が投影された対象領域を撮像する撮像装置と、前記撮像装置により異なる時点に取得された2フレームの画像から前記複数の輝点の前記2フレーム間の移動量を算出する移動量算出手段と、前記移動量を時系列に並べてなる移動量波形データを生成する移動量波形生成手段とを有する、
請求項1乃至請求項14のいずれか1項に記載の状態解析装置。
A measuring device for acquiring the measurement data;
The measurement apparatus includes: a projection apparatus that projects a plurality of bright spots on a target area; an imaging apparatus that captures a target area on which the plurality of bright spots are projected; and two frames acquired at different times by the imaging apparatus . A movement amount calculating means for calculating a movement amount between the two frames of the plurality of bright spots from an image; and a movement amount waveform generating means for generating movement amount waveform data in which the movement amounts are arranged in time series.
The state analysis apparatus of any one of Claim 1 thru | or 14.
コンピュータにインストールして、該コンピュータを状態解析装置として作動させるソフトウエアプログラムであって;
呼吸運動のある対象物の状態を示す測定データに基づいて、前記対象物の状態を判別する処理を実行するように前記コンピュータを制御し;
前記判別する処理は、前記対象物の第1の領域に対応する第1の測定データと、前記対象物の第1の領域とは異なる第2の領域に対応する第2の測定データとの相補性と該第1の測定データ又は該第2の測定データの時間軸の方向の対称性に応じた第1の評価値と、
前記第1の測定データと、前記第2の測定データとの類似性に関する第2の評価値と、
前記第1の測定データと、前記第2の測定データとの位相差に対応する第3の評価値からなる群から選ばれる複数の評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別を行う処理を含み、
前記第1の測定データと前記第2の測定データとの相互相関関数を演算する処理を含み;
前記第1の評価値は、前記相互相関関数を演算する処理により演算される相互相関関数値のピークとボトムの偏りに基づいた値であり、
前記第2の評価値は、前記相互相関関数を演算する処理により演算される相互相関関数に基づいた値であり、
前記第1の測定データ又は前記第2の測定データの自己相関関数を演算する処理を含み;
前記相互相関関数を演算する処理により演算される相互相関関数のピーク位置と、前記自己相関関数を演算する処理により演算される前記第1の測定データ又は前記第2の測定データの自己相関関数のピーク位置との比較結果、あるいは、前記相互相関関数を演算する処理により演算される相互相関関数のボトム位置と、前記自己相関関数を演算する処理により演算される前記第1の測定データ又は前記第2の測定データの自己相関関数のボトム位置との比較結果に基づいて、前記位相差に対応する第3の評価値を算出する処理を含む;
ソフトウエアプログラム。
A software program installed on a computer and operating the computer as a state analysis device;
Controlling the computer to execute a process for determining the state of the object based on measurement data indicating the state of the object in respiratory motion;
The determination process is performed by complementing first measurement data corresponding to a first region of the object and second measurement data corresponding to a second region different from the first region of the object. And a first evaluation value corresponding to the symmetry of the first measurement data or the second measurement data in the direction of the time axis,
A second evaluation value relating to the similarity between the first measurement data and the second measurement data;
Processing for determining the state of the object based on a plurality of evaluation values selected from the group consisting of third evaluation values corresponding to the phase difference between the first measurement data and the second measurement data Including
Including a process of calculating a cross-correlation function between the first measurement data and the second measurement data;
The first evaluation value is a value based on a peak-to-bottom bias of a cross-correlation function value calculated by a process of calculating the cross-correlation function,
The second evaluation value is a value based on a cross-correlation function calculated by a process of calculating the cross-correlation function,
Processing for calculating an autocorrelation function of the first measurement data or the second measurement data;
The peak position of the cross-correlation function calculated by the process of calculating the cross-correlation function and the auto-correlation function of the first measurement data or the second measurement data calculated by the process of calculating the auto-correlation function The comparison result with the peak position, the bottom position of the cross-correlation function calculated by the process of calculating the cross-correlation function, and the first measurement data or the first data calculated by the process of calculating the auto-correlation function Including a process of calculating a third evaluation value corresponding to the phase difference based on a comparison result between the measured data of 2 and the bottom position of the autocorrelation function;
Software program.
前記対象物の状態の判別を行う処理は、前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、前記対象物の略全体に対応する全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間ずれに対する類似性に関する第4の評価値と、
前記第1の測定データ、前記第2の測定データ、前記全体測定データからなる群から選ばれる少なくとも1つの測定データの時間に関する対称性を示す第5の評価値からなる群から選ばれる少なくとも1つの評価値に基づいて、前記対象物の状態の判別を行う処理をさらに含む、
請求項16に記載のソフトウエアプログラム。
The process of determining the state of the object includes at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and overall measurement data corresponding to substantially the entire object. A fourth evaluation value for similarity to time lag;
At least one selected from the group consisting of fifth evaluation values indicating symmetry with respect to time of at least one measurement data selected from the group consisting of the first measurement data, the second measurement data, and the total measurement data. Further including a process of determining the state of the object based on the evaluation value;
The software program according to claim 16.
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