JP5350735B2 - 情報処理装置、記録媒体及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、被検体の状態を測定するための測定装置及び、該測定装置における測定結果を処理する情報処理装置、ならびに情報処理方法に関するものである。

従来より、睡眠中に呼吸ができなくなる睡眠時無呼吸症候群（Ｓｌｅｅｐ Ａｐｎｅａ Ｓｙｎｄｒｏｍｅ、以下「ＳＡＳ」と省略）と呼ばれる症状が知られている。このようなＳＡＳの患者の代表的な症状の一つとして、睡眠時の気道閉塞が挙げられる。

図１は、睡眠時の気道の状態を示す図である。図１（Ａ）は、正常な人の気道の状態を、図１（Ｂ）はＳＡＳの患者の気道の状態をそれぞれ示している。

図１（Ｂ）に示すように、ＳＡＳの患者の場合、睡眠中に舌１０１や軟口蓋１０２が気道側に落ち込むことで、気道１０３が閉塞される。

ＳＡＳの発症により気道が閉塞され一時的に無呼吸状態となると、睡眠中の体内の酸素が欠乏することとなる。その結果、睡眠不足、頭痛、無気力などの諸症状を引き起こすとともに、深刻な場合にあっては、脳死や心不全による死亡に至ることもある。このため、ＳＡＳの発症を早期に発見することは、極めて重要である。

一方で、従来より、ＳＡＳの発症を検知するための種々の監視装置が提案されてきた。例えば、米国特許第５，２７５，１５９号では、図２に示すように、各部位に複数のセンサを配し（２０１〜２０６）、ワイヤ（２０７）を介して、各センサから読み取られた心拍数、呼吸、いびきの有無、血中酸素濃度、姿勢等のデータを本体（２０８）に送信し、本体（２０８）においてこれらのデータを処理し、ＳＡＳか否かを診断する構成が提案されている。
米国特許第５，２７５，１５９号明細書 Ｏｋｓｅｎｂｅｒｇ ｅｔ ａｌ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｌｅｅｐ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， Ｖｏｌ． １５， Ｎｏ． ３， ｐｐ． ３０７−３２０（４） Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ， Ｌａｒｙｎｇｏｓｃｏｐｅ， ２００７ Ｊｕｎ； Ｖｏｌ．１１７， Ｎｏ． ６，ｐｐ．１１０２−１１０６

しかしながら、上記特許文献１の場合、被検体の各部位に様々なセンサが取り付けられ、複数の配線を介してデータを送信する構成となっており、測定中、被検体は不快な思いを強いられることとなる。よって普段の状況とことなる状況下での測定となり、睡眠の深度が異なるため、確度の高い診断の妨げになる場合がある。また、被検体が寝返りをうつことでこれらの配線が引っ張られると、センサの取り付け位置がずれたり、センサが外れたりするなど、測定自体に支障をきたすといった問題もある。

ＳＡＳの確定診断には、こういった複数のセンサを使用した装置による精密測定が必須であるが、被検体への負荷が大きいため、なかなか検査そのものが実施されなく、治療の必要な方そのものを見つけ出すことができていなかった。そこで、精密測定の必要性を判断するためのスクリーニング装置として、被検体への負荷がなくＳＡＳの発症の可能性を検知できる装置が求められている。

一方で、近年、睡眠時の気道の閉塞と開顎との因果関係が着目されている。例えば、上記非特許文献１及び２では、両者の因果関係が証明されている。このため、ＳＡＳか否かを診断するにあたっては、顎の開閉状態を検知することは有効であり、診断精度の向上にもつながると考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ＳＡＳの診断において、被検体への負荷がなくＳＡＳの発症の可能性を検知するスクリーニング装置を実現することにより、最終的にＳＡＳの治療が必要な方を検出する確度の向上を図ることを目的とする。また、ＳＡＳの診断において、簡易かつ安定した測定を実現する本発明による装置の情報を加味することにより、診断精度の向上を図ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る情報処理装置は以下のような構成を備える。即ち、
被検体のオトガイ筋の収縮の際に生じる筋電をオトガイ部に装着された第１の検知手段が検知することで得られた第１の信号と、前記被検体の姿勢および顎の傾きを該オトガイ部に装着された第２の検知手段が検知することで得られた第２の信号と、前記被検体の音声及び前記被検体の呼気の温度変化を該オトガイ部に装着された第３の検知手段が検知することで得られた第３の信号と、を取得する取得手段と、
前記第１の信号が表す前記被検体のオトガイ筋の収縮状態及び前記第２の信号より得られる前記被検体の顎の落ち込み状態に基づいて、前記被検体の気道が閉塞しているか否かを判定する第１の判定手段と、
前記第２の信号に基づいて、前記被検体の姿勢が、仰向けの状態にあるか否かを判定する第２の判定手段と、
前記第３の信号に基づいて、前記被検体の呼吸の有無及びいびきの有無を判定する第３の判定手段と、
前記第１乃至第３の判定手段による判定結果を時間帯ごとに識別して表示する表示手段と、を備え、
前記表示手段は、少なくとも
前記第３の判定手段により、前記被検体の呼吸が停止していると判定された時間帯と、
前記第３の判定手段により、前記被検体の呼吸が停止しておらず、かつ、いびきをかいていると判定され、かつ、前記第１の判定手段により、気道が閉塞していると判定され、かつ、前記第２の判定手段により、仰向けの状態にあると判定された時間帯と、を識別して表示することを特徴とする。

本発明によれば、ＳＡＳの診断において、簡易かつ安定した測定を実現するとともに、診断精度の向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

１．測定装置の外観構成及び状態監視システムのシステム構成
図３は、本発明の一実施形態に係る測定装置の外見構成、及び、該測定装置を備える状態監視システムのシステム構成を示す図である。以下、図３を用いて、状態監視システムのシステム構成及び測定装置の外観構成について説明する。

（１）状態監視システムのシステム構成
図３に示すように、状態監視システムは、被検体のオトガイ部（オトガイ筋がある下顎部分）に装着される測定装置３００と、測定装置３００において取得された信号を受信し、格納処理／信号処理を行う情報処理装置３１０とを備える。なお、測定装置３００と情報処理装置３１０との間の信号の送受信は、無線により行われるものとする。

このような構成により、被検体が寝返りをうった場合でも、配線が引っかかることはない。このため、測定中に、被検体が不快な思いをしなくて済むこととなる。また、被検体が動いた場合でも、測定装置３００が被検体に対して安定して装着されている状態を維持できるため、安定した測定を行うことが可能となる。

（２）測定装置の外見構成
次に測定装置３００の外見構成について説明する。図３に示すように、測定装置３００は、被検体のオトガイ部に装着される板状部材３０４を備える。板状部材３０４は、測定装置３００をオトガイ部に装着した際に、オトガイ部と面接触する第１の面（３０４−１）と該第１の面と反対側の第２の面（３０４−２）とを備える。

第１の面３０４−１には、第１の検知手段であるオトガイ筋電計測用電極３０１が配されている。また、第２の面３０４−２には第２の検知手段である加速度センサ３０２と、第３の検知手段であるマイクロフォン３０３がそれぞれ配されている。第３の検知手段は、サーミスタが配されてもよい。

オトガイ筋電計測用電極３０１は、オトガイ筋の収縮の際に生じる筋電を計測する電極であり、板状部材３０４がオトガイ部に装着された際に、オトガイ部表面の皮膚に密着するように配されている。なお、オトガイ筋とは、オトガイ部にあって舌をささえる筋肉である。

加速度センサ３０２は被検体の頭部の動き（姿勢）および被検体の顎部の動き（顎の落ち込み）を３次元で検知する。

マイクロフォン３０３は音響センサであり、呼吸やいびきの際に発生する音声を検知する。もしくはサーミスタを用いる場合、呼気の温度変化を検知する。

２．状態監視システムの機能構成
図４は状態監視システムの機能構成を示す図である。以下、図４を用いて状態監視システムの機能構成について説明する。

（１）測定装置３００の機能構成
はじめに測定装置３００の機能構成について説明する。３０１〜３０３は、それぞれオトガイ筋電計測用電極、加速度センサ、マイクロフォンである。なお、オトガイ筋電計測用電極３０１、加速度センサ３０２、マイクロフォン３０３の詳細については、図３を用いて説明済みであるため、ここでは説明は省略する。

４０１は電源部であり、オトガイ筋電計測用電極３０１、加速度センサ３０２、マイクロフォン３０３並びに送信部４０２に電源を供給する。

４０２は送信部であり、オトガイ筋電計測用電極３０１、加速度センサ３０２、マイクロフォン３０３と接続されている。送信部４０２は、オトガイ筋電計測用電極３０１が検知することにより得られた信号（第１の信号）と、加速度センサ３０２が検知することにより得られた信号（第２の信号）と、マイクロフォン３０３が検知することにより得られた信号（第３の信号）とを、同期して情報処理装置３１０に無線送信する。

（２）情報処理装置３１０の機能構成
次に、情報処理装置３１０の機能構成について説明する。４１１は受信部であり、送信部４０２より送信された各種信号を受信する。

４１２は気道閉塞検出部であり、受信部４１１において受信した第１の信号が表わすオトガイ筋の収縮状態および前記第２の信号より得られる顎の落ち込みの状態に基づいて、気道が閉塞しているか否かを判断する。一般に、オトガイ筋は舌の落ち込みと関連しており、オトガイ筋が所定レベル以上伸張している場合には、舌が気道側に落ち込んでいると推定することができ、この場合、気道が閉塞している（または閉塞方向にある）と判断することができる。なお、以降、“気道の閉塞”とは、気道が完全に閉塞している状態のほか、舌が気道側に落ち込むことで、正常状態に比べて、気道が閉塞する方向にある状態も含むものとする。これを判断するため、前記第２の信号より得られる顎の落ち込みの状態を判定基準に含め、オトガイ筋の収縮状態と顎の落ち込みの状態を複合的に判断する。

気道閉塞検出部４１２における判断結果は、“気道閉塞データ”として、時刻情報と対応付けてデータ格納部４１６に格納される。

４１３は姿勢演算部あり、受信部４１１において受信した第２の信号に基づいて、被検体の姿勢が仰向けであるか、うつ伏せまたは横向きであるかを判断する。なお、判断結果は、“姿勢データ”として、時刻情報と対応付けてデータ格納部４１６に格納される。

４１４は呼吸・いびき検出部であり、受信部４１１において受信した第３の信号に基づいて、被検体の呼吸の有無、及びいびきの有無を判断する。なお、判断結果は、“呼吸・いびきデータ”として、時刻情報と対応付けてデータ格納部４１６に格納される。

４２０はＣＰＵであり、情報処理装置３１０全体を制御する。４１５はメモリであり、後述する測定アプリケーション４２１及び診断アプリケーション４２２が格納されている。測定アプリケーション４２１及び診断アプリケーション４２２はＣＰＵ４２０によって実行され、これにより後述する測定処理および診断処理を実現する。

４１７はユーザが各種指示を入力する際に用いる入力部である。４１８は各種データを表示する表示部であり、ＬＣＤ等の表示装置である。４１９はクロック部であり、受信した第１乃至第３の信号と対応付けられる時刻情報を提供する。

３．情報処理装置における測定処理の流れ
次に、情報処理装置３１０における測定処理の流れについて説明する。測定アプリケーション４２１では、測定装置３００より送信される第１乃至第３の信号に対して、所定の処理を施し、データ格納部４１６に格納する測定処理を統括する。

図５は、測定アプリケーション４２１における測定処理の流れを示すフローチャートである。測定アプリケーション４２１が実行開始されると、ステップＳ５０１では、ＣＰＵ４２０が、入力部４１７を介してユーザより測定開始の指示を受信する。

ステップＳ５０２では、ＣＰＵ４２０が受信部４１１に対して、受信開始の指示を送信することにより、受信部４１１では信号（第１乃至第３の信号）の受信を開始する。これにより、測定装置３００に配された各検知手段において検知され、送信部４０２より送信された第１乃至第３の信号が、受信部４１１において受信される。なお、測定装置３００の電源部４０１は情報処理装置３１０と別個に設けられており、電源部４０１がＯＮされると、情報処理装置３１０の稼働状況に係わらず各検知手段が動作を開始し、信号が発信されるように構成されているものとする。

ステップＳ５０３では、気道閉塞検出部４１２が第１の信号を処理し、気道閉塞データを生成した後、該気道閉塞データを時刻情報と対応付けてデータ格納部４１６に格納する。また、姿勢演算部４１３が第２の信号を処理し姿勢データを生成した後、該姿勢データを時刻情報と対応付けてデータ格納部４１６に格納する。更に、呼吸・いびき検出部４１４が第３の信号を処理し呼吸・いびきデータを生成した後、該呼吸・いびきデータを時刻情報と対応付けてデータ格納部４１６に格納する。

ステップＳ５０４では、ＣＰＵ４２０が、入力部４１７を介してユーザより測定終了の指示を受信したか否かを判断する。ステップＳ５０４において測定終了の指示を受信していないと判断した場合には、ステップＳ５０２に戻る。

一方、ステップＳ５０４において、測定終了の指示を受信したと判断した場合には、測定処理を終了する。

４．データ格納部に格納されたデータの説明
次に、データ格納部４１６に格納された気道閉塞データ、姿勢データ、及び呼吸・いびきデータの詳細について説明する。

図６Ａは、データ格納部４１６に格納された気道閉塞データの一例を示す図である。図６Ａにおいて、横軸は時刻情報を表わし、縦軸は気道閉塞の有無を表わしている。

図６Ｂは、データ格納部４１６に格納された姿勢データの一例を示す図である。図６Ｂにおいて、横軸は時刻情報を表わし、縦軸は仰向け状態かそれ以外の状態であるかを表わしている。

図６Ｃは、データ格納部４１６に格納された呼吸・いびきデータの一例を示す図である。図６Ｃにおいて、横軸は時刻情報を表わし、縦軸は呼吸なしの状態、呼吸ありの状態、いびきありの状態をそれぞれ表わしている。

５．情報処理装置における診断処理の流れ
次に、情報処理装置３１０における診断処理の流れについて説明する。診断アプリケーション４２２では、データ格納部４１６に格納された各データを色分けして表示するとともに、各データに基づいて、舌の落ち込みに起因する気道閉塞を原因とするＳＡＳが発症したか否かを診断する診断処理を統括する。

図７は、診断アプリケーション４２２における診断処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ７０１では、データ格納部４１６に格納された気道閉塞データに基づいて、被検体の気道が閉塞した状態の時間帯を抽出する。図６Ａに示す気道閉塞データの場合、０：００ＡＭから３：００ＡＭ、８：００ＡＭから９：００ＡＭまでの時間帯が気道が閉塞した状態の時間帯として抽出される。

ステップＳ７０２では、データ格納部４１６に格納された姿勢データに基づいて、仰向け姿勢の時間帯を抽出する。図６Ｂに示す姿勢データの場合、２２：００ＰＭから２３：００ＰＭ、７：００ＡＭから９：００ＡＭまでの時間帯が仰向け姿勢の時間帯として抽出される。

ステップＳ７０３では、ステップＳ７０１で抽出された時間帯と、ステップＳ７０２で抽出された時間帯とが、互いに重複するか否かを判定する。ステップＳ７０３において重複すると判定された場合には、ステップＳ７０４に進み、当該重複する時間帯に黄色を割り当てる。

一方、ステップＳ７０３において重複しないと判定された場合には、ステップＳ７０５に進み、当該重複しない時間帯に青色を割り当てる。

ステップＳ７０６では、データ格納部４１６に格納された呼吸・いびきデータに基づいて、被検体の呼吸が停止した時間帯があるか否かを判断する。

ステップＳ７０６において、呼吸が停止した時間帯がないと判断された場合には、ステップＳ７０７に進む。ステップＳ７０７では、呼吸・いびきデータに基づいて、いびき有りの時間帯を抽出する。図６Ｃに示す呼吸・いびきデータの場合、８：００ＡＭから９：００ＡＭまでの時間帯が、いびき有りの時間帯として抽出される。

また、ステップＳ７０８では、ステップＳ７０７において抽出された時間帯に濃い黄色を割り当てる。更に、ステップＳ７０９では、ＳＡＳでないと診断する。

一方、ステップＳ７０６において、呼吸が停止した時間帯があると判断された場合には、ステップＳ７１０に進む。ステップＳ７１０では、呼吸が停止した時間帯に赤色を割り当てる。図６Ｃに示す呼吸・いびきデータの場合、２：００ＡＭから３：００ＡＭまでの間に頻発しているそれぞれの時間帯が、呼吸が停止した時間帯として抽出される。

ステップＳ７１１では、呼吸が停止した時間帯の発生頻度を計算し、所定の発生頻度以上か否かを判定する。

ステップＳ７１１において、所定の発生頻度以上でないと判定された場合には、ステップＳ７０９に進み、ＳＡＳでないと診断する。

一方、ステップＳ７１１において、所定の発生頻度以上であると判定された場合には、ステップＳ７１２に進む。

ステップＳ７１２では、呼吸が停止した時間帯の被検体の姿勢が仰向けであって、かつ気道が閉塞しているか否かを、気道閉塞データおよび姿勢データに基づいて判断する。

ステップＳ７１２において、呼吸が停止した時間帯の被検体の気道が閉塞しており、かつ姿勢が仰向けであると判断された場合には、ステップＳ７１３に進む。ステップＳ７１３では、舌の落ち込みに起因する気道閉塞が原因のＳＡＳであると診断する。

一方、ステップＳ７１２において、呼吸が停止した時間帯の被検体の姿勢が仰向けでない、あるいは気道が閉塞していないと判断された場合には、ステップＳ７１４に進む。ステップＳ７１４では、舌の落ち込みに起因する気道閉塞以外が原因のＳＡＳであると診断する。

以上のように、診断処理が実行されることにより、呼吸が停止している時間帯には、赤色が割り当てられ、呼吸は停止していないが仰向けで気道が閉塞し、いびきをかいている時間帯には、濃い黄色が割り当てられることとなる。また、呼吸は正常であるが気道が閉塞しており、仰向けで、いびきをかいていない時間帯には、黄色が割り当てられることとなる。更に、気道が閉塞していない時間帯または仰向け以外の姿勢の時間帯には青色が割り当てられることとなる。このように色で識別された表示を用いることによって、瞬時に睡眠時の各時間帯における被検体の状態を理解することができるようになる。

６．表示部における表示例
図８は、診断アプリケーション４２２により診断処理が行われ、各時間帯に色が割り当てられた後のデータの表示例を示す図である。

図８に示すように、呼吸が停止している２：００ＡＭから３：００ＡＭの時間帯は、赤色で示される。また、気道が閉塞して仰向けで、いびきをかいている８：００ＡＭから９：００ＡＭの時間帯は、濃い黄色で示される。

更に、気道が閉塞していて仰向けであるが、いびきをかいていない０：００ＡＭから２：００ＡＭの時間帯及び６：００ＡＭから８：００ＡＭの時間帯は、黄色で示される。更に、気道が閉塞していない状態、または仰向け以外の姿勢の状態は２１：００ＰＭから０：００ＡＭ、３：００ＡＭから６：００ＡＭの時間帯は、青色で示される。

７．本実施形態の使用例
次に、本実施形態に係る測定装置の使用例について図９を参照して説明する。図９は本実施形態に係る測定装置の使用例を示す図である。

ユーザである被検体９００は測定装置３００をオトガイ部９０１に装着し、情報処理装置３１０を起動させ、そのまま就寝する。なお、図９に示す使用例では、測定装置３００を装着する方法として、ゴムバンド９０２などを使用しているが、本発明はこれに限定されない。

例えば、一般的にＳＡＳの治療に使われているマウスピース等と一体化され、マウスピース部分を口に入れた状態で、測定装置部分がオトガイ部に配置されるように構成しても良い。あるいは、粘着性のあるテープ等により固定してもよい。

情報処理装置３１０では、被検体に装着された測定装置３００から送信された信号を、被検体が睡眠中、受信し続けることで、測定処理を実行する。測定装置３００は、オトガイ部９０１に装着されており、配線なども無いため、被検体９００が動いてもずれたり落下したりすることがない。このため、安定した測定を行うことができる。更に、被検体９００も安心して睡眠をとることができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態では、気道閉塞を原因とするＳＡＳの発生を診断するにあたり、測定装置にオトガイ筋電計測用電極と、加速度センサと、マイクロフォンとを配し、それぞれが検知した信号を情報処理装置に無線送信する構成とした。

そして、測定装置より無線送信された信号に基づいて、被検体の気道の閉塞の有無、姿勢（仰向けか否か）、いびき・呼吸の有無を判断し、判断結果に基づいて、気道閉塞を原因とするＳＡＳであるか否かを診断する構成とした。

この結果、ＳＡＳの診断において、簡易かつ安定した測定を実現するとともに、診断精度の向上を図ることが可能となった。

睡眠時の気道の状態を示す図である。 ＳＡＳの発症を検知するための従来の監視装置の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る測定装置の外見構成、及び、該測定装置を備える状態監視システムのシステム構成を示す図である。 状態監視システムの機能構成を示す図である。 測定アプリケーション４２１における測定処理の流れを示すフローチャートである。 データ格納部４１６に格納された気道閉塞データの一例を示す図である。 データ格納部４１６に格納された姿勢データの一例を示す図である。 データ格納部４１６に格納された呼吸・いびきデータの一例を示す図である。 診断アプリケーション４２２における診断処理の流れを示すフローチャートである。 診断アプリケーション４２２により診断処理が行われ、各時間帯に色が割り当てられた後のデータの表示例を示す図である。 本実施形態に係る測定装置の使用例を示す図である。

Claims (6)

1. 被検体のオトガイ筋の収縮の際に生じる筋電をオトガイ部に装着された第１の検知手段が検知することで得られた第１の信号と、前記被検体の姿勢および顎の傾きを該オトガイ部に装着された第２の検知手段が検知することで得られた第２の信号と、前記被検体の音声及び前記被検体の呼気の温度変化を該オトガイ部に装着された第３の検知手段が検知することで得られた第３の信号と、を取得する取得手段と、
   前記第１の信号が表す前記被検体のオトガイ筋の収縮状態及び前記第２の信号より得られる前記被検体の顎の落ち込み状態に基づいて、前記被検体の気道が閉塞しているか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記第２の信号に基づいて、前記被検体の姿勢が、仰向けの状態にあるか否かを判定する第２の判定手段と、
   前記第３の信号に基づいて、前記被検体の呼吸の有無及びいびきの有無を判定する第３の判定手段と、
   前記第１乃至第３の判定手段による判定結果を時間帯ごとに識別して表示する表示手段と、を備え、
   前記表示手段は、少なくとも
   前記第３の判定手段により、前記被検体の呼吸が停止していると判定された時間帯と、
   前記第３の判定手段により、前記被検体の呼吸が停止しておらず、かつ、いびきをかいていると判定され、かつ、前記第１の判定手段により、気道が閉塞していると判定され、かつ、前記第２の判定手段により、仰向けの状態にあると判定された時間帯と、を識別して表示することを特徴とする情報処理装置。
2. 前記表示手段は、更に、
   前記第３の判定手段により、前記被検体の呼吸が停止しておらず、かつ、いびきをかいていないと判定され、かつ、前記第１の判定手段により、気道が閉塞していると判定され、かつ、前記第２の判定手段により、仰向けの状態にあると判定された時間帯と、
   前記第１の判定手段により、前記被検体の気道が閉塞していないと判定された時間帯または前記第２の判定手段により、仰向け以外の状態にあると判定された時間帯と、を識別して表示することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記表示手段は、時間軸に沿った帯状のグラフを、前記各時間帯ごとに色分けして表示することを特徴とする請求項１または２に記載の情報処理装置。
4. 前記第１の検知手段は電極であり、前記第２の検知手段は加速度センサであり、前記音声を検知する前記第３の検知手段はマイクロフォンであり、前記温度変化を検知する前記第３の検知手段はサーミスタであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
5. コンピュータを、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
6. コンピュータを、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。

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