JP6360369B2 - Sleep disorder inspection device - Google Patents
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Description
本発明は睡眠障害検査装置に関する。 The present invention relates to a sleep disorder inspection apparatus.
睡眠障害の診断・治療を目的とし、一般的に、睡眠ポリグラフ検査が用いられる（特許文献１参照）。睡眠ポリグラフ検査は、被験者の体に直接複数の電極やセンサを取り付けて行われる。 A polysomnographic examination is generally used for the purpose of diagnosis and treatment of sleep disorders (see Patent Document 1). The polysomnographic examination is performed by attaching a plurality of electrodes and sensors directly to the body of the subject.
上記のように、睡眠ポリグラフ検査では、電極やセンサを被験者の体に直接取り付ける必要があるため、被験者が自然な睡眠に入り難く、長期的な（連日の）評価が困難となる等の問題があった。本発明は、こうした問題に応じてなされたものであり、上述した問題を解決できる睡眠障害検査装置を提供することを目的としている。 As mentioned above, polysomnography requires the electrodes and sensors to be directly attached to the subject's body, which makes it difficult for the subject to enter natural sleep and makes long-term (every day) evaluation difficult. there were. The present invention has been made in response to these problems, and an object thereof is to provide a sleep disorder testing apparatus that can solve the above-described problems.
本発明の第１の睡眠障害検査装置は、横臥した被験者による荷重を表す荷重信号を出力可能な感圧素子を面内に複数配置した荷重検出ユニットと、荷重信号を取得し、荷重の単位時間当りの変化量が所定の閾値以上である感圧素子の数、又はその感圧素子が占める面積が所定の上限値を超えることを条件として、被験者の中途覚醒を検出する中途覚醒検出ユニットとを備えることを特徴とする。 The first sleep disorder testing device of the present invention includes a load detection unit in which a plurality of pressure-sensitive elements capable of outputting a load signal representing a load by a subject lying on the surface, a load signal, a load signal, and a unit time of the load. A midway arousal detection unit for detecting midway awakening on the condition that the number of pressure sensitive elements whose amount of change per unit is equal to or greater than a predetermined threshold or the area occupied by the pressure sensitive elements exceeds a predetermined upper limit value; It is characterized by providing.
本発明の睡眠障害検査装置は、必ずしも、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくても睡眠段階を推定することができる。そのため、本発明の睡眠障害検査装置を用いれば、被験者が自然な睡眠に入り易く、長期的な（連日の）評価が容易である。 The sleep disorder inspection apparatus of the present invention can always estimate the sleep stage without attaching electrodes or sensors directly to the body of the subject. Therefore, if the sleep disorder inspection device of the present invention is used, the subject can easily enter natural sleep, and long-term (every day) evaluation is easy.
以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
＜第１の実施形態＞
１．睡眠障害検査装置１の構成
睡眠障害検査装置１の構成を図１、及び図２に基づき説明する。睡眠障害検査装置１は、本体部３と、荷重検出ユニット５とを備える。本体部３は、信号入力部７、制御部９、及び出力部１１を備える。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
<First Embodiment>
1. Configuration of Sleep Disorder Inspection Device 1 The configuration of the sleep disorder inspection device 1 will be described with reference to FIG. 1 and FIG. The sleep disorder inspection device 1 includes a main body 3 and a load detection unit 5. The main body 3 includes a signal input unit 7, a control unit 9, and an output unit 11.
信号入力部７には、荷重検出ユニット５からの信号が入力する。制御部９は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備える周知のコンピュータであり、本体部３の各部を制御する。また、制御部９は、信号入力部７を用いて取得した信号等を用いて後述する処理を実行する。出力部１１は、制御部９の演算結果を外部のデータサーバ１３、及びプリンタ１５に出力する。データサーバ１３は、内蔵するＤＢ（データベース）１６に制御部９の演算結果を記憶する。また、プリンタ１５は、制御部９の演算結果をプリントアウトする。 A signal from the load detection unit 5 is input to the signal input unit 7. The control unit 9 is a known computer including a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and controls each unit of the main body unit 3. In addition, the control unit 9 executes processing to be described later using a signal acquired using the signal input unit 7. The output unit 11 outputs the calculation result of the control unit 9 to the external data server 13 and the printer 15. The data server 13 stores the calculation result of the control unit 9 in a built-in DB (database) 16. The printer 15 prints out the calculation result of the control unit 9.
荷重検出ユニット５は、図２に示すように、全体としてシート状の形状を有する。荷重検出ユニット５を、例えば、床、ベッド等の上に置き、その上に被験者が横臥することができる。荷重検出ユニット５は、図１に示すように、電気的な構成として、複数の感圧素子１７と、記録部１９とを備えている。また、荷重検出ユニット５は、図２に示すように、さらに、シート状の基材２１と、同じくシート状のカバー部材２３とを備える。なお、図２おいて、説明の便宜のため、カバー部材２３の一部を除いて表している。 The load detection unit 5 has a sheet-like shape as a whole, as shown in FIG. The load detection unit 5 can be placed on, for example, a floor or a bed, and the subject can lie on it. As shown in FIG. 1, the load detection unit 5 includes a plurality of pressure sensitive elements 17 and a recording unit 19 as an electrical configuration. As shown in FIG. 2, the load detection unit 5 further includes a sheet-like base material 21 and a sheet-like cover member 23. In FIG. 2, for convenience of explanation, the cover member 23 is partly omitted.
感圧素子１７は、図２に示すように、基材２１の表面に複数配列されている。感圧素子１７は、基材２１の面内で格子パターンに沿って規則正しく並んでいる。隣接する感圧素子１７同士の間隔は、被験者の背中の幅に対して十分に小さく、例えば、数ｍｍ〜数ｃｍとすることができる。 A plurality of pressure sensitive elements 17 are arranged on the surface of the base material 21 as shown in FIG. The pressure sensitive elements 17 are regularly arranged along the lattice pattern in the plane of the base material 21. The space | interval of the adjacent pressure sensitive elements 17 is sufficiently small with respect to the width | variety of a test subject's back, for example, can be several mm-several cm.
感圧素子１７は、それに印加される荷重に応じて電気抵抗が変化する周知の素子である。よって、一定の電圧がかけられた感圧素子１７が出力する信号は、それに印加される荷重を反映する信号（以下では荷重信号とする）となる。荷重検出ユニット５上に被験者が横臥したとき、被験者の体に接した感圧素子１７には被験者の荷重が印加され、感圧素子１７は、その荷重を表す荷重信号を出力する。感圧素子１７はそれぞれ独立して感圧信号を出力するので、各感圧素子１７が出力する感圧信号は、その感圧素子１７に印加される荷重により異なる。各感圧素子１７の荷重信号は、信号入力部７に出力される。 The pressure-sensitive element 17 is a well-known element whose electric resistance changes according to a load applied thereto. Therefore, the signal output from the pressure sensitive element 17 to which a constant voltage is applied is a signal reflecting the load applied thereto (hereinafter referred to as a load signal). When the subject lies on the load detection unit 5, the subject's load is applied to the pressure-sensitive element 17 in contact with the subject's body, and the pressure-sensitive element 17 outputs a load signal representing the load. Since each pressure sensitive element 17 outputs a pressure sensitive signal independently, the pressure sensitive signal output by each pressure sensitive element 17 varies depending on the load applied to the pressure sensitive element 17. The load signal of each pressure sensitive element 17 is output to the signal input unit 7.
記録部１９は、各感圧素子１７が出力した荷重信号を順次記憶する。また、記録部１９は、記憶しておいた荷重信号を本体部３に出力する。
カバー部材２３は、柔軟な素材（例えば、布、樹脂フィルム、紙等）から成る。カバー部材２３は、基材２１のうち、感圧素子１７が配置された面と対向するように配置され、感圧素子１７を覆う。
The recording unit 19 sequentially stores the load signal output from each pressure sensitive element 17. The recording unit 19 outputs the stored load signal to the main body unit 3.
The cover member 23 is made of a flexible material (for example, cloth, resin film, paper, etc.). The cover member 23 is disposed so as to face the surface of the substrate 21 on which the pressure sensitive element 17 is disposed, and covers the pressure sensitive element 17.
２．睡眠障害検査装置１が実行する中途覚醒検出処理
睡眠障害検査装置１（特に制御部９）が実行する中途覚醒検出処理を図３、及び図４に基づき説明する。なお、この処理は、荷重検出ユニット５の上に被験者が横臥した状態で実行する。ここで、中途覚醒とは、被験者の睡眠段階（睡眠の深さ）が最も浅い状態が所定時間（例えば１５秒）以上継続することを意味する。
2. Midway Awakening Detection Process Performed by Sleep Disorder Inspection Device 1 The midway awakening detection processing executed by the sleep disorder inspection device 1 (particularly the control unit 9) will be described with reference to FIGS. This process is executed with the subject lying on the load detection unit 5. Here, halfway awakening means that the state in which the subject's sleep stage (sleep depth) is the shallowest continues for a predetermined time (for example, 15 seconds) or longer.
図３のステップ１では、荷重検出ユニット５から、全ての感圧素子１７の荷重信号を取得する。このとき、感圧素子１７から直接荷重信号を取得してもよいし、記録部１９に記録されていた荷重信号を取得してもよい。 In step 1 of FIG. 3, load signals of all the pressure sensitive elements 17 are acquired from the load detection unit 5. At this time, the load signal may be acquired directly from the pressure-sensitive element 17 or the load signal recorded in the recording unit 19 may be acquired.
ステップ２では、まず、感圧素子１７のそれぞれについて、過去に取得した荷重信号と、直近に取得した荷重信号とを比較し、感圧素子１７に加わる荷重の単位時間当りの変化量が所定の閾値以上であるか否かを判断する。そして、その変化量が所定の閾値以上である感圧素子１７を荷重変化感圧素子１７Ａとする。 In Step 2, first, for each of the pressure sensitive elements 17, the load signal acquired in the past is compared with the most recently acquired load signal, and the amount of change per unit time of the load applied to the pressure sensitive element 17 is predetermined. It is determined whether or not the threshold value is exceeded. The pressure-sensitive element 17 whose amount of change is equal to or greater than a predetermined threshold is defined as a load-change pressure-sensitive element 17A.
次に、図４に示すように、全ての感圧素子１７のうち、荷重変化感圧素子１７Ａに該当するもの（図４において◎で示されているもの）が占める領域Ｓを特定し、その面積（以下、荷重変化面積とする）を算出する。 Next, as shown in FIG. 4, among all the pressure sensitive elements 17, the region S occupied by the element corresponding to the load change pressure sensitive element 17A (shown by ◎ in FIG. 4) is specified, The area (hereinafter referred to as load change area) is calculated.
最後に、荷重変化面積が、所定の上限値Ｌ（定数）を超えるか否かを判断し、超える場合はステップ３に進み、超えない場合は本処理を終了する。
ステップ３では、中途覚醒が生じたと判断する。
Finally, it is determined whether or not the load change area exceeds a predetermined upper limit value L (constant). If it exceeds, the process proceeds to step 3; otherwise, the process ends.
In step 3, it is determined that mid-wakening has occurred.
ステップ４では、データサーバ１３及びプリンタ１５に対し、中途覚醒が生じたという内容の出力を行う。
３．睡眠障害検査装置１が奏する効果
本実施形態の睡眠障害検査装置１は以下の効果を奏する。
In step 4, the content that the awakening has occurred is output to the data server 13 and the printer 15.
3. Effects exhibited by the sleep disorder inspection apparatus 1 The sleep disorder inspection apparatus 1 according to the present embodiment has the following effects.
（１）睡眠障害検査装置１は、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくても中途覚醒を検出することができる。そのため、睡眠障害検査装置１を用いれば、被験者が自然な睡眠に入り易く、長期的な（連日の）評価が容易である。また、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくてもよいため、被験者、及び検査者の負担が少ない。 (1) The sleep disorder inspection device 1 can detect mid-wake awakening without attaching electrodes or sensors directly to the body of the subject. Therefore, if the sleep disorder test | inspection apparatus 1 is used, a test subject will go into natural sleep easily and long-term (every day) evaluation is easy. Moreover, since it is not necessary to attach an electrode and a sensor directly to a test subject's body, a test subject and an examiner's burden are few.
なお、中途覚醒が生じたとき、上述した荷重変化面積が大きくなる。よって、荷重変化面積が上限値Ｌを超えることを条件として、中途覚醒を検出できる。
（２）睡眠障害検査装置１は、正確に中途覚醒を検出することができる。このことは、図６Ｂ、図６Ｃに示す実験結果により裏付けられる。図６Ｂは、上述した一晩連続して測定した荷重変化面積のグラフである。図６Ｃは、同じ被験者について同時に施行した睡眠ポリグラフ検査による睡眠経過図である。図６Ｂにおいて、荷重変化面積が大きい時間帯（図６Ｂにおいて枠で囲んだ時間帯）では、図６Ｃのグラフにおいて中途覚醒頻度が高くなっている。すなわち、睡眠障害検査装置１による中途覚醒の検出結果は、睡眠ポリグラフ検査の結果とよく一致している。
＜第２の実施形態＞
１．睡眠障害検査装置１の構成
本実施形態の睡眠障害検査装置１は、前記第１の実施形態と同様の構成を有する。
Note that when the awakening occurs, the load change area described above increases. Therefore, on the condition that the load change area exceeds the upper limit value L, it is possible to detect mid-wakening.
(2) The sleep disorder inspection device 1 can accurately detect mid-wake awakening. This is supported by the experimental results shown in FIGS. 6B and 6C. FIG. 6B is a graph of the load change area measured continuously overnight as described above. FIG. 6C is a sleep progress diagram by polysomnographic examination performed simultaneously on the same subject. 6B, in the time zone where the load change area is large (the time zone surrounded by a frame in FIG. 6B), the awakening frequency is high in the graph of FIG. 6C. That is, the detection result of midway awakening by the sleep disorder inspection apparatus 1 is in good agreement with the result of the polysomnography test.
<Second Embodiment>
1. Configuration of Sleep Disorder Inspection Device 1 The sleep disorder inspection device 1 of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment.
２．睡眠障害検査装置１が実行する睡眠段階推定処理
睡眠障害検査装置１（特に制御部９）が実行する睡眠段階推定処理を図５に基づき説明する。なお、この処理は、荷重検出ユニット５の上に被験者が横臥した状態で実行する。
2. Sleep Stage Estimation Process Performed by Sleep Disorder Inspection Apparatus 1 Sleep stage estimation process executed by sleep disorder inspection apparatus 1 (particularly control unit 9) will be described with reference to FIG. This process is executed with the subject lying on the load detection unit 5.
図５のステップ１１では、荷重検出ユニット５から、全ての感圧素子１７の荷重信号を継続的に取得する。なお、継続的に取得するとは、所定時間ごとに繰り返し取得することを意味する。本ステップ１１では、感圧素子１７から直接荷重信号を取得してもよいし、記録部１９に記録されていた荷重信号を取得してもよい。 In step 11 of FIG. 5, load signals of all the pressure sensitive elements 17 are continuously acquired from the load detection unit 5. In addition, acquiring continuously means acquiring repeatedly every predetermined time. In step 11, the load signal may be acquired directly from the pressure sensitive element 17, or the load signal recorded in the recording unit 19 may be acquired.
ステップ１２では、前記ステップ１１で取得した荷重信号に基づき、以下の指標１〜７をそれぞれ作成する。なお、以下では、指標１〜７をまとめて指標群と呼ぶことがある。
指標１：各感圧素子１７について、荷重信号の経時的な変化を表す波形のうち、呼吸周期に該当する０．１５〜０．５Ｈｚの周波数成分を抽出する。全感圧素子１７のうち、その周波数成分の強度が強い順に所定数の感圧素子１７を選択する。このとき、選択した感圧素子１７の中に、他の感圧素子１７と比べて波形の位相が１８０°反転しているものがあれば、その位相を１８０°反転し、選択した感圧素子１７全てについて波形の位相が揃うようにする。
In step 12, the following indices 1 to 7 are created based on the load signal acquired in step 11. Hereinafter, the indices 1 to 7 may be collectively referred to as an index group.
Index 1: For each pressure sensitive element 17, a frequency component of 0.15 to 0.5 Hz corresponding to the respiratory cycle is extracted from the waveform representing the change over time of the load signal. Among all the pressure sensitive elements 17, a predetermined number of pressure sensitive elements 17 are selected in descending order of the intensity of the frequency component. At this time, if the selected pressure sensitive element 17 has a waveform whose phase is inverted by 180 ° compared to the other pressure sensitive elements 17, the phase is inverted by 180 °, and the selected pressure sensitive element is selected. The waveform phase is aligned for all 17.
選択した感圧素子１７について、上記のように抽出した０．１５〜０．５Ｈｚの周波数成分における１周期毎の波形ピークを検出する。そして、波形ピーク同士の時間間隔の１分間における平均値を指標１とする。 For the selected pressure-sensitive element 17, a waveform peak for each cycle in the frequency component of 0.15 to 0.5 Hz extracted as described above is detected. Then, an average value for one minute of the time interval between the waveform peaks is set as an index 1.
指標２：指標１の場合と同様にして、１周期毎の波形ピークを検出する。そして、波形ピーク同士の時間間隔の標準偏差を指標２とする。
指標３：各感圧素子１７について、荷重信号の経時的な変化を表す波形のうち、呼吸周期に該当する０．１５〜０．５Ｈｚの周波数成分を抽出する。全感圧素子１７のうち、その周波数成分の強度が強い順に所定数の感圧素子１７を選択する。このとき、選択した感圧素子１７の中に、他の感圧素子１７と比べて波形の位相が１８０°反転しているものがあれば、その位相を１８０°反転し、選択した感圧素子１７全てについて波形の位相が揃うようにする。
Index 2: Similar to the case of index 1, the waveform peak for each cycle is detected. The standard deviation of the time interval between waveform peaks is set as index 2.
Index 3: For each pressure sensitive element 17, a frequency component of 0.15 to 0.5 Hz corresponding to the respiratory cycle is extracted from the waveform representing the change over time of the load signal. Among all the pressure sensitive elements 17, a predetermined number of pressure sensitive elements 17 are selected in descending order of the intensity of the frequency component. At this time, if the selected pressure sensitive element 17 has a waveform whose phase is inverted by 180 ° compared to the other pressure sensitive elements 17, the phase is inverted by 180 °, and the selected pressure sensitive element is selected. The waveform phase is aligned for all 17.
選択した感圧素子１７について、上記のように抽出した０．１５〜０．５Ｈｚの周波数成分における１周期毎の波形振幅を算出する。そして、その波形振幅の１分間における平均値を指標３とする。 For the selected pressure-sensitive element 17, the waveform amplitude for each cycle in the frequency component of 0.15 to 0.5 Hz extracted as described above is calculated. Then, an average value of the waveform amplitude for one minute is set as an index 3.
指標４：指標３の場合と同様にして、１周期毎の波形振幅を算出する。そして、その波形振幅の標準偏差を指標４とする。
指標５：各感圧素子１７について、荷重の変化量の絶対値を算出し、それを全感圧素子１７について合計する。その合計値の１分間の平均を指標５とする。
Index 4: Similar to the case of index 3, the waveform amplitude for each cycle is calculated. The standard deviation of the waveform amplitude is taken as index 4.
Index 5: For each pressure sensitive element 17, the absolute value of the load change amount is calculated and summed for all the pressure sensitive elements 17. The average of the total value for 1 minute is taken as index 5.
指標６：各感圧素子１７について、荷重の変化量の絶対値を算出し、それを全感圧素子１７について合計する。その合計値の標準偏差を指標６とする。
指標７：荷重信号の経時的な変化を表す波形のうち、心拍周期に対応する周期０．５〜２．５Ｈｚの周波数成分を抽出し、１周期毎の波形ピークを検出する。そして、波形ピーク同士の時間間隔の時系列データについて周波数解析を行い、０．０４〜０．１５Ｈｚの周波数帯域の振幅と、０．１５〜０．４０Ｈｚの周波数領域の振幅との比を指標７とする。この指標７は、ＬＦ／ＨＦを表す指標である。
Index 6: The absolute value of the amount of change in load is calculated for each pressure-sensitive element 17 and summed for all pressure-sensitive elements 17. The standard deviation of the total value is taken as index 6.
Index 7: A frequency component having a period of 0.5 to 2.5 Hz corresponding to the heartbeat period is extracted from the waveform representing a change in the load signal with time, and a waveform peak for each period is detected. Then, frequency analysis is performed on the time-series data of the time intervals between the waveform peaks, and the ratio of the amplitude in the frequency band of 0.04 to 0.15 Hz and the amplitude in the frequency region of 0.15 to 0.40 Hz is index 7. And This index 7 is an index representing LF / HF.
なお、指標１、２は、指標Ａの一例であり、指標３、４は指標Ｂの一例であり、指標５、６は指標Ｃの一例であり、指標７は指標Ｄの一例である。
ステップ１３では、式（１）〜（４）で表される第１〜第４正準関数に前記ステップ１２で作成した指標１〜７を代入し、第１〜第４正準スコアを算出する。
The indices 1 and 2 are examples of the index A, the indices 3 and 4 are examples of the index B, the indices 5 and 6 are examples of the index C, and the index 7 is an example of the index D.
In step 13, the indices 1 to 7 created in step 12 are substituted into the first to fourth canonical functions represented by the equations (1) to (4), and the first to fourth canonical scores are calculated. .
ここで、第１〜第４正準関数は、予め、以下のようにして導出しておいたものである。まず、同一の被験者について、睡眠ポリグラフ検査を用いて、５段階の睡眠段階のうち、いずれの睡眠段階であるかを判定すると同時に、指標１〜７を作成する。このことにより、睡眠ポリグラフ検査を用いて判定された睡眠段階と、同時に作成された指標１〜７とが紐付けされたデータを得ることができる。このデータを十分に多数取得する。取得したデータの中には、全ての睡眠段階のデータを含むようにする。 Here, the first to fourth canonical functions are derived in advance as follows. First, for the same subject, polysomnographic examination is used to determine which sleep stage is among the five stages of sleep, and at the same time, indices 1 to 7 are created. As a result, it is possible to obtain data in which the sleep stage determined using the polysomnographic test and the indices 1 to 7 created at the same time are associated. Acquire a sufficient amount of this data. The acquired data includes data of all sleep stages.
ここで、睡眠段階とは、被験者の睡眠の深さを表す段階であり、覚醒、レム(REM)睡眠、及び３段階のノンレム(NREM)睡眠（N1、N2、N3）の５段階に分類される。NREM睡眠では、睡眠段階１（Ｎ1:入眠期と睡眠初期）が最も睡眠が浅く、睡眠段階２（N2:軽眠期）、睡眠段階３（N3:徐波睡眠）の順に睡眠が深くなる。 Here, the sleep stage is a stage representing the depth of sleep of the subject, and is classified into five stages: awakening, REM (REM) sleep, and three non-REM (NREM) sleep (N1, N2, N3). The In NREM sleep, sleep is deepest in sleep stage 1 (N1: sleep onset and early sleep), and sleep becomes deeper in the order of sleep stage 2 (N2: light sleep) and sleep stage 3 (N3: slow wave sleep).
次に、上記のように得たデータを、指標１〜７を軸とする７次元空間にプロットする。そして、７次元空間において、各プロットに紐付けられた睡眠段階を最も効率的に分離できる（同じ睡眠段階に紐付けられたプロット同士が集まった集合を効率的に分離できる）座標軸を４本（睡眠段階の段階数より１小さい数）求める。この４本の座標軸をそれぞれ、第１〜第４正準軸とする。そして、第１〜第４正準軸に各プロットを正射影して正準軸上の値を求める関数を、それぞれ、第１〜第４正準関数とする。 Next, the data obtained as described above is plotted in a 7-dimensional space with the indices 1 to 7 as axes. In the 7-dimensional space, four coordinate axes that can most efficiently separate the sleep stages associated with each plot (that can efficiently separate a set of plots associated with the same sleep stage) ( 1) smaller than the number of sleep stages. These four coordinate axes are defined as first to fourth canonical axes, respectively. The functions for orthographically projecting each plot on the first to fourth canonical axes to obtain values on the canonical axis are defined as first to fourth canonical functions, respectively.
ステップ１４では、前記ステップ１３で算出した第１〜第４正準スコアを、第１〜第４正準軸で規定される４次元空間上にプロットする。そして、式（５）により、４次元空間において、上記のプロットから、第ｊ段階の睡眠段階の重心までの平方距離をそれぞれ算出する。 In step 14, the first to fourth canonical scores calculated in step 13 are plotted on a four-dimensional space defined by the first to fourth canonical axes. Then, the square distance from the above-mentioned plot to the center of gravity of the j-th sleep stage is calculated in the four-dimensional space by the equation (5).
ここで、第ｊ段階の睡眠段階の重心は、以下のようにして予め算出しておいたものである。まず、上述した、睡眠ポリグラフ検査を用いて判定された睡眠段階と、同時に作成された指標１〜７とが紐付けされたデータを、睡眠段階が同じであるデータごとに、グループに分けする。第ｊ番目の睡眠段階を有するデータのグループをGｊとする（ｊは１〜５のいずれかの自然数）。 Here, the center of gravity of the sleep stage at the j-th stage is calculated in advance as follows. First, the data in which the sleep stage determined using the polysomnography test described above and the indexes 1 to 7 created at the same time are associated are divided into groups for each data having the same sleep stage. A group of data having the j-th sleep stage is defined as G j (j is a natural number of 1 to 5).
次に、グループごとに、第１正準スコアの平均値と、第２正準スコアの平均値と、第３正準スコアの平均値と、第４正準スコアの平均値とを算出する。グループＧｊにおける第１正準スコアの平均値をｍ１ｊとし、第２正準スコアの平均値をｍ２ｊと、第３正準スコアの平均値をｍ３ｊとし、第４正準スコアの平均値をｍ４ｊとする。このｍ１ｊ、ｍ２ｊ、ｍ３ｊ、ｍ４ｊが、第１〜第４正準軸で規定される４次元空間における第ｊ段階の睡眠段階の重心である。 Next, the average value of the first canonical score, the average value of the second canonical score, the average value of the third canonical score, and the average value of the fourth canonical score are calculated for each group. The average value of the first canonical score in group G j is m 1j , the average value of the second canonical score is m 2j , the average value of the third canonical score is m 3j, and the average of the fourth canonical score Let m 4j be the value. These m 1j , m 2j , m 3j and m 4j are the centroids of the j-th sleep stage in the four-dimensional space defined by the first to fourth canonical axes.
ステップ１５では、前記ステップ１４で算出した平方距離ｄ１ ２、ｄ２ ２、ｄ３ ２、ｄ４ ２のうち、最短であるものを選択する。
ステップ１６では、前記ステップ１５で選択した平方距離に対応する睡眠段階が被験者の睡眠段階であると推定する。例えば、平方距離ｄ１ ２が最小であれば、第１段階の睡眠段階が被験者の睡眠段階であると推定する。
In step 15, the shortest one of the square distances d 1 2 , d 2 2 , d 3 2 , and d 4 2 calculated in step 14 is selected.
In step 16, it is estimated that the sleep stage corresponding to the square distance selected in step 15 is the sleep stage of the subject. For example, if the square distance d 1 2 is minimum, it is estimated that the first sleep stage is the sleep stage of the subject.
ステップ１７では、データサーバ１３及びプリンタ１５に対し、前記ステップ１６で推定した睡眠段階を表す信号を出力する。
なお、上述した処理は、重判別分析を用いて、被験者の睡眠段階を推定する処理の一例である。
In step 17, a signal representing the sleep stage estimated in step 16 is output to the data server 13 and the printer 15.
The above-described process is an example of a process for estimating the sleep stage of the subject using the multiple discriminant analysis.
３．睡眠障害検査装置１が奏する効果
本実施形態の睡眠障害検査装置１は以下の効果を奏する。
（１）睡眠障害検査装置１は、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくても睡眠段階を推定することができる。そのため、睡眠障害検査装置１を用いれば、被験者が自然な睡眠に入り易く、長期的な（連日の）評価が容易である。また、被験者の体に直接電極やセンサを取り付けなくてもよいため、被験者、及び検査者の負担が少ない。
3. Effects exhibited by the sleep disorder inspection apparatus 1 The sleep disorder inspection apparatus 1 according to the present embodiment has the following effects.
(1) The sleep disorder inspection apparatus 1 can estimate the sleep stage without attaching electrodes or sensors directly to the body of the subject. Therefore, if the sleep disorder test | inspection apparatus 1 is used, a test subject will go into natural sleep easily and long-term (every day) evaluation is easy. Moreover, since it is not necessary to attach an electrode and a sensor directly to a test subject's body, a test subject and an examiner's burden are few.
（２）睡眠障害検査装置１は、重判別分析を用いて、正確に被験者の睡眠段階を推定することができる。このことは、図６Ａ、図６Ｃに示す実験結果により裏付けられる。図６Ａは、上述した睡眠段階の推定処理を一晩連続して行った結果を表すグラフである。図６Ｃは、同じ被験者について同時に施行した睡眠ポリグラフ検査による睡眠経過図である。図６Ａに示される睡眠段階と、図６Ｃに示される睡眠段階とはよく一致している。また、図６Ｃにおいて、睡眠段階が浅く、中途覚醒に該当する時間帯では、図６Ｂのグラフにおいても睡眠及び覚醒の変化が大きい。すなわち、睡眠障害検査装置１による睡眠段階の推定結果及び中途覚醒結果と、睡眠ポリグラフ検査の結果とはよく一致している。
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の形態をとりえる。
(2) The sleep disorder inspection device 1 can accurately estimate the sleep stage of the subject using the multiple discriminant analysis. This is supported by the experimental results shown in FIGS. 6A and 6C. FIG. 6A is a graph showing a result of performing the above-described sleep stage estimation process continuously overnight. FIG. 6C is a sleep progress diagram by polysomnographic examination performed simultaneously on the same subject. The sleep stage shown in FIG. 6A and the sleep stage shown in FIG. 6C are in good agreement. In FIG. 6C, the sleep stage is shallow, and in the time zone corresponding to midway awakening, the changes in sleep and awakening are also large in the graph of FIG. 6B. In other words, the sleep stage estimation result and the midway awakening result obtained by the sleep disorder testing apparatus 1 are in good agreement with the results of the sleep polygraph test.
<Other embodiments>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention can take a various form, without being limited to the said embodiment.
（１）前記第１の実施形態では、前記ステップ２において、荷重変化面積が所定の上限値Ｌを超えるか否かを判断する代わりに、荷重変化感圧素子１７Ａの数が所定の上限値Ｍ（定数）を超えるか否かを判断し、超える場合はステップ３に進み、超えない場合は本処理を終了するようにしてもよい。 (1) In the first embodiment, instead of determining whether or not the load change area exceeds a predetermined upper limit value L in Step 2, the number of load change pressure sensitive elements 17A is equal to the predetermined upper limit value M. It may be determined whether or not (constant) is exceeded, and if so, the process proceeds to step 3; otherwise, the process may be terminated.
（２）前記第２の実施形態において、指標１〜７の一部を省略し、指標の数を２〜６のいずれかとしてもよい。また、指標１〜７の他に他の指標を追加したり、指標１〜７のうちの一部を他の指標に置換したりしてもよい。 (2) In the second embodiment, a part of the indices 1 to 7 may be omitted, and the number of indices may be any one of 2 to 6. In addition to the indices 1 to 7, other indices may be added, or some of the indices 1 to 7 may be replaced with other indices.
また、前記第２の実施形態において睡眠段階の段階数は５以外であってもよく、例えば、２、３、４、６、７・・・とすることができる。
（３）前記第２の実施形態において、指標１〜７の定義は他のものであってもよい。例えば、指標１〜４において抽出する成分の周波数は、０．１５〜０．５Ｈｚ以外であってもよく、呼吸周期に該当する周波数の範囲で適宜設定できる。
In the second embodiment, the number of sleep stages may be other than 5, for example, 2, 3, 4, 6, 7,.
(3) In the second embodiment, the definitions of the indices 1 to 7 may be other. For example, the frequency of the component extracted in the indices 1 to 4 may be other than 0.15 to 0.5 Hz, and can be appropriately set within the frequency range corresponding to the respiratory cycle.
（４）前記第２の実施形態において、指標１〜７の一部は、荷重検出ユニット５以外の構成を用いて取得してもよい。例えば、指標７は、周知の脈波センサの検出結果（例えば、心拍変動解析による低周波成分と高周波成分）に基づき取得することができる。 (4) In the second embodiment, some of the indices 1 to 7 may be acquired using a configuration other than the load detection unit 5. For example, the index 7 can be acquired based on a detection result of a known pulse wave sensor (for example, a low frequency component and a high frequency component by heartbeat variability analysis).
（５）前記第１、第２の実施形態において、感圧素子１７として、荷重を検出可能な公知の素子の中から適宜選択して用いることができる。
（６）前記第１、第２の実施形態において、感圧素子１７の配列パターンは格子パターンには限定されず、他のパターン（例えば、同心円パターン、放射状パターン、渦巻き状パターン、ランダムパターン等）を用いてもよい。
(5) In the first and second embodiments, the pressure-sensitive element 17 can be appropriately selected from known elements that can detect a load.
(6) In the first and second embodiments, the arrangement pattern of the pressure-sensitive elements 17 is not limited to the lattice pattern, and other patterns (for example, concentric patterns, radial patterns, spiral patterns, random patterns, etc.) May be used.
（７）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、同様の機能を有する公知の構成に置き換えてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、課題を解決できる限りにおいて省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言のみによって特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本発明の実施形態である。 (7) The functions of one component in the above embodiment may be distributed as a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be replaced with a known configuration having a similar function. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of the said embodiment as long as a subject can be solved. In addition, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to or replaced with the configuration of the other embodiment. In addition, all the aspects included in the technical idea specified only by the wording described in the claim are embodiment of this invention.
（８）上述した睡眠障害検査装置１の他、当該睡眠障害検査装置１を構成要素とするシステム、当該睡眠障害検査装置１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した媒体、睡眠障害検査装置１を用いた睡眠障害の検出方法等、種々の形態で本発明を実現することもできる。 (8) In addition to the sleep disorder test apparatus 1 described above, a system including the sleep disorder test apparatus 1 as a constituent element, a program for causing a computer to function as the sleep disorder test apparatus 1, a medium recording this program, and sleep disorder The present invention can also be realized in various forms such as a sleep disorder detection method using the inspection apparatus 1.
１…睡眠障害検査装置、３…本体部、５…荷重検出ユニット、７…信号入力部、９…制御部、１１…出力部、１３…データサーバ、１５…プリンタ、１７…感圧素子、１７Ａ…荷重変化感圧素子、１９…記録部、２１…基材、２３…カバー部材、Ｓ…領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sleep disorder test | inspection apparatus, 3 ... Main-body part, 5 ... Load detection unit, 7 ... Signal input part, 9 ... Control part, 11 ... Output part, 13 ... Data server, 15 ... Printer, 17 ... Pressure sensitive element, 17A ... Load change pressure sensitive element, 19 ... Recording part, 21 ... Base material, 23 ... Cover member, S ... Area
Claims (1)
前記荷重信号を取得し、前記荷重の単位時間当りの変化量が所定の閾値以上である前記感圧素子の数、又はその感圧素子が占める面積が所定の上限値を超えることを条件として、被験者の中途覚醒を検出する中途覚醒検出ユニット（９）と、
を備えることを特徴とする睡眠障害検査装置（１）。 A load detection unit (5) in which a plurality of pressure sensitive elements (17) capable of outputting a load signal representing a load by a lying subject are disposed in the plane;
Obtaining the load signal, on the condition that the amount of change per unit time of the load is a predetermined threshold or more, or the area occupied by the pressure sensitive element exceeds a predetermined upper limit, A mid-wake awakening detection unit (9) for detecting mid-wake awakening of the subject;
A sleep disorder testing apparatus (1) comprising:
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