JP6714352B2 - Biometric information management system - Google Patents
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Description
本発明は、被検者の生体情報を検出して、当該被検者の睡眠状態を検出する生体情報管理システムに関する。 The present invention relates to a biological information management system that detects biological information of a subject and detects a sleep state of the subject.
特許文献１には、被検者の睡眠状態を評価するシステムが開示されている。このシステムでは、被検者の胴体部分に取り付けられた加速度センサおよび指等に取り付けられた光電センサから送信される姿勢および脈拍数の情報を用いて、被検者の睡眠の質を評価している。 Patent Document 1 discloses a system for evaluating the sleep state of a subject. In this system, the posture and pulse rate information transmitted from the acceleration sensor attached to the body of the subject and the photoelectric sensor attached to the finger or the like are used to evaluate the sleep quality of the subject. There is.
しかしながら、上記システムでは、被検者の胴体部分および指など複数箇所にセンサを取り付けることになり、被検者がこれらセンサを煩わしく感じて本来の睡眠状態に至ることができず、被検者の睡眠状態を精度良く検出することができないおそれがあった。また、被検者の指に取り付けた光電センサを用いて計測した脈拍数を用いて睡眠状態を検出しており、その精度が比較的低いものであった。 However, in the above system, the sensors are attached to the torso portion and the finger of the subject at a plurality of positions, and the subject cannot feel the annoyance of these sensors to reach the original sleep state. There was a possibility that the sleep state could not be detected accurately. Moreover, the sleep state is detected using the pulse rate measured using the photoelectric sensor attached to the finger of the subject, and the accuracy thereof is relatively low.
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、より精度良く睡眠状態を検出できる生体情報管理システムを提供することにある。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a biological information management system capable of detecting a sleep state with higher accuracy.
上記目的を達成するために、本発明は、（１）被検者の生体情報を検出する生体情報検出装置と、前記生体情報検出装置によって検出された前記生体情報に基づいて前記被検者の睡眠状態を検出する睡眠状態検出装置と、を備えた生体情報管理システムにおいて、前記生体情報検出装置が、前記被検者の胴体に装着可能な携帯型の生体情報検出装置本体を有し、前記生体情報検出装置本体が、前記被検者の生体情報を検出する生体情報検出部と、前記生体情報検出部で検出された生体情報を出力する送信部とを有し、前記生体情報検出部が、前記被検者の動きを示す加速度を検出する加速度センサおよび前記被検者の心電信号を検出する心電信号センサを少なくとも有するとともに、前記生体情報検出部が検出する生体情報が、前記加速度および前記心電信号を少なくとも含み、前記睡眠状態検出装置が、前記生体情報検出装置から出力された生体情報を入力する生体情報入力部と、前記生体情報入力部に入力された生体情報に基づいて前記被検者の睡眠状態を検出する状態検出部と、前記状態検出部で検出された前記被検者の睡眠状態を表示する表示部とを有し、前記状態検出部が、前記加速度から算出した前記被検者の姿勢を示す姿勢情報、ならびに、前記心電信号から算出した前記被検者の交感神経の活動状態を示す交感神経情報および副交感神経の活動状態を示す副交感神経情報を用いて、前記被検者の睡眠状態を検出し、前記状態検出部が、前記被検者の睡眠時間、入眠潜時、途中覚醒回数、睡眠効率、姿勢変動回数および自律神経活動バランスを少なくとも検出し、前記表示部が、これら睡眠時間、入眠潜時、途中覚醒回数、睡眠効率、姿勢変動回数および自律神経活動バランスを少なくとも含むレーダーチャートを表示し、前記自律神経活動バランスが、前記被検者の睡眠時の前記交感神経情報の大きさの分布幅に基づいて検出される値であることを特徴とする生体情報管理システムである。 In order to achieve the above object, the present invention provides (1) a biometric information detection device that detects biometric information of a subject, and a biometric information of the subject based on the biometric information detected by the biometric information detection device. In a biological information management system including a sleep state detecting device that detects a sleep state, the biological information detecting device has a portable biological information detecting device body that can be mounted on the body of the subject, and The biological information detecting device main body has a biological information detecting unit that detects biological information of the subject, and a transmitting unit that outputs the biological information detected by the biological information detecting unit, and the biological information detecting unit, , At least an acceleration sensor that detects an acceleration indicating the movement of the subject and an electrocardiographic signal sensor that detects an electrocardiographic signal of the subject, and the biological information detected by the biological information detection unit is the acceleration And at least including the electrocardiographic signal, the sleep state detection device, based on the biological information input to the biological information input unit for inputting biological information output from the biological information detection device, the biological information input to the biological information input unit A state detection unit that detects the sleep state of the subject, and a display unit that displays the sleep state of the subject detected by the state detection unit, the state detection unit, calculated from the acceleration By using the posture information indicating the posture of the subject, and sympathetic nerve information indicating the sympathetic nerve activity state of the subject calculated from the electrocardiographic signal and parasympathetic nerve information indicating the parasympathetic nerve activity state , Detecting the sleep state of the subject , the state detection unit detects at least the sleep time of the subject, sleep latency, number of half-time awakening, sleep efficiency, number of posture changes and autonomic nervous activity balance, The display unit displays a radar chart including at least these sleep time, sleep latency, awakening frequency, sleep efficiency, posture change frequency, and autonomic nerve activity balance, and the autonomic nerve activity balance is the sleep of the subject. The biometric information management system is a value detected based on a distribution width of the size of the sympathetic nerve information at the time .
本発明によれば、被検者の胴体に装着可能な携帯型の生体情報検出装置本体によって被検者の動きを示す加速度および被検者の心電信号を含む生体情報を検出するので、例えば、複数箇所にセンサが取り付けられる構成に比べて、煩わしさが軽減され被検者は普段通りの眠りにつくことができ、かつより心臓に近い位置に取り付けた心電信号センサによってより正確な心電信号を計測できる。そのため、被検者の状態をより正確に反映した生体情報を検出できる。そして、この生体情報から姿勢情報、ならびに、交感神経情報および副交感神経情報を算出してこれら情報から睡眠状態を検出するので、これら情報がより正確に算出できるとともに、被検者の睡眠状態をより正確に示す交感神経情報および副交感神経情報を用いているので、より精度良く被検者の睡眠状態を検出することができる。また、被検者の睡眠状態を示す各種パラメータを同時かつ視覚的に把握することができる。 According to the present invention, the portable biometric information detection device main body that can be mounted on the body of the subject detects the biometric information including the acceleration indicating the movement of the subject and the electrocardiographic signal of the subject. Compared with the configuration in which sensors are attached at multiple points, the subject can sleep less than usual, and the ECG signal sensor placed closer to the heart provides a more accurate heart. It can measure electric signals. Therefore, it is possible to detect biometric information that more accurately reflects the state of the subject. Then, the posture information, and the sympathetic nerve information and the parasympathetic nerve information are calculated from the biological information, and the sleep state is detected from these information, so that these information can be calculated more accurately, and the sleep state of the subject can be further calculated. Since the accurate sympathetic nerve information and parasympathetic nerve information are used, the sleep state of the subject can be detected more accurately. Further, various parameters indicating the sleep state of the subject can be grasped simultaneously and visually.
本発明では、（２）前記状態検出部が、情報算出期間毎に前記交感神経情報および前記副交感神経情報を算出し、前記表示部が、複数の前記情報算出期間において算出した前記副交感神経情報および前記交感神経情報を座標とする複数の点を二次元平面上にプロットした自律神経バランスプロット図を表示するようにしてもよい。このようにすることで、交感神経および副交感神経の活動状況を視覚的に把握することができ、より精度良く被検者の睡眠状態を把握することができる。 In the present invention, (2) the state detection unit calculates the sympathetic nerve information and the parasympathetic nerve information in each information calculation period, and the display unit calculates the parasympathetic nerve information and the parasympathetic nerve information calculated in a plurality of the information calculation periods. An autonomic nerve balance plot diagram in which a plurality of points having the sympathetic nerve information as coordinates are plotted on a two-dimensional plane may be displayed. By doing so, the activity states of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve can be visually grasped, and the sleep state of the subject can be grasped more accurately.
本発明では、（３）前記表示部が、複数日に係る複数の前記自律神経バランスプロット図を並べて表示するようにしてもよい。このようにすることで、例えば、連続する日のそれぞれにおいて検出した生体情報を用いて、これら連続する複数日に係る複数の自律神経バランスプロット図を並べて表示することにより、被検者の睡眠状態の経時変化を視覚的に把握することができる。 In the present invention, (3) the display unit may display a plurality of the autonomic nerve balance plot diagrams for a plurality of days side by side. By doing so, for example, by using the biometric information detected on each of consecutive days, by displaying a plurality of autonomic nerve balance plot diagrams side by side on these consecutive days, the sleep state of the subject is displayed. It is possible to visually grasp the change with time.
本発明では、（４）前記自律神経活動バランスが、前記被検者の睡眠時の前記交感神経情報の大きさの分布幅の平均値であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that (4) the autonomic nerve activity balance is an average value of a distribution width of the size of the sympathetic nerve information during sleep of the subject.
本発明では、（５）前記生体情報検出装置本体が、前記生体情報検出部で検出された生体情報を記憶するメモリをさらに有し、前記送信部が、前記メモリに記憶された生体情報を出力するようにしてもよい。このようにすることで、生体情報を一旦メモリに格納してから外部に出力することができる。そのため、例えば、無線環境のあまりよくない場所でも生体情報を検出することができる。 In the present invention, (5) the biological information detecting device main body further includes a memory for storing biological information detected by the biological information detecting unit, and the transmitting unit outputs the biological information stored in the memory. You may do so. By doing so, the biometric information can be temporarily stored in the memory and then output to the outside. Therefore, for example, the biometric information can be detected even in a place where the wireless environment is not so good.
本発明では、（６）前記生体情報検出装置が、前記生体情報検出装置本体を載置する載置台をさらに有し、前記載置台が、前記送信部から出力された生体情報を受信するとともに、受信した前記生体情報を出力する通信部を有し、前記生体情報入力部が、前記通信部から出力された生体情報を入力するようにしてもよい。このようにすることで、載置台を介して生体情報を出力することができ、例えば、生体情報検出装置本体と載置台との間の通信に低消費電力の近距離通信方式を用いることができる。 In the present invention, (6) the biological information detecting device further has a mounting table on which the biological information detecting device main body is mounted, and the mounting table receives the biological information output from the transmitting unit, You may make it have a communication part which outputs the said biometric information received, and the said biometric information input part may be made to input the biometric information output from the said communication part. By doing so, it is possible to output biometric information via the mounting table, and for example, a short-range communication method with low power consumption can be used for communication between the biological information detection device main body and the mounting table. ..
本発明では、（７）前記生体情報検出部が、前記被検者の体温を測定する体温センサをさらに有するとともに、前記生体情報検出部が検出する生体情報が、前記体温をさらに含み、前記状態検出部が、前記体温も用いて、前記被検者の睡眠状態を検出するようにしてもよい。このようにすることで、被検者の温度も用いて睡眠状態を検出するので、より精度良く被検者の睡眠状態を把握することができる。 In the present invention, (7) the biological information detecting unit further includes a body temperature sensor for measuring a body temperature of the subject, and the biological information detected by the biological information detecting unit further includes the body temperature, The detection unit may detect the sleep state of the subject also using the body temperature. By doing so, the sleep state is detected also by using the temperature of the subject, so that the sleep state of the subject can be grasped more accurately.
本発明によれば、被検者の状態をより正確に反映した生体情報から姿勢情報、ならびに、交感神経情報および副交感神経情報を算出してこれら情報から睡眠状態を検出する。このことから、これら姿勢情報、交感神経情報および副交感神経情報をより正確に算出できるとともに、被検者の睡眠状態をより正確に示す交感神経情報および副交感神経情報を用いているので、より精度良く被検者の睡眠状態を検出することができる。 According to the present invention, posture information, sympathetic nerve information and parasympathetic nerve information are calculated from biometric information that more accurately reflects the state of the subject, and the sleep state is detected from these information. From this, it is possible to calculate these posture information, sympathetic nerve information and parasympathetic nerve information more accurately, and more accurately because the sympathetic nerve information and parasympathetic nerve information that more accurately indicate the sleep state of the subject are used. The sleep state of the subject can be detected.
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態にかかる生体情報管理システムについて説明する。
(First embodiment)
The biometric information management system according to the first embodiment of the present invention will be described below.
生体情報管理システムは、被検者の睡眠状態を管理するシステムであり、図１に示すように、生体情報検出装置１と、睡眠状態検出装置３０とを備えている。 The biological information management system is a system that manages the sleep state of a subject, and includes a biological information detection device 1 and a sleep state detection device 30 as shown in FIG.
まず、生体情報検出装置１の構成および動作について説明する。 First, the configuration and operation of the biological information detecting device 1 will be described.
図２は生体情報検出装置１の構成例を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the biological information detecting device 1.
生体情報検出装置１は、携帯型の生体情報検出装置本体１０と載置台２０を有している。生体情報検出装置本体１０は被検者の胴体に装着され、好ましくは胸部に装着される。生体情報検出装置本体１０は生体情報検出部１００を有しており、生体情報検出部１００は、体温センサ１１０、加速度センサ１２０および心電信号センサ１３０を有している。 The biometric information detection device 1 includes a portable biometric information detection device body 10 and a mounting table 20. The biological information detecting device main body 10 is mounted on the body of the subject, preferably on the chest. The biological information detecting device main body 10 includes a biological information detecting unit 100, and the biological information detecting unit 100 includes a body temperature sensor 110, an acceleration sensor 120, and an electrocardiographic signal sensor 130.
体温センサ１１０は、被検者の表皮温度を測定し、所定の間隔で体温データＴを出力する。加速度センサ１２０は、被検者の３次元の動きを検出し、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の加速度データα＝（αｘ，αｙ，αｚ）を所定の間隔で出力する。ここで、αｘはＸ方向の加速度、αｙはＹ方向の加速度、αｚはＺ方向の加速度である。 The body temperature sensor 110 measures the skin temperature of the subject and outputs body temperature data T at predetermined intervals. The acceleration sensor 120 detects a three-dimensional movement of the subject and outputs acceleration data α=(αx, αy, αz) in the X, Y, and Z directions at predetermined intervals. Here, αx is acceleration in the X direction, αy is acceleration in the Y direction, and αz is acceleration in the Z direction.
心電信号センサ１３０は２つの電極を有しており、被検者の心電信号を検出するために、それぞれの電極を被検者の身体に接触させて電位（電位信号）を測定し、測定された２つの電位の差を所定の間隔で心電信号データＥとして出力する。なお、電極は３つ以上でもよく、その場合、算出される電位差は複数となる。測定される電位信号は微弱であり、心電信号センサ１３０内部の増幅器等で増幅されるので、ノイズの影響を受けやすい。よって、ノイズの影響を低減しＳ／Ｎ比を向上させるために、電極や増幅器等は近接して配置される。電極と第１段目の増幅器との間の配線長は２ｃｍ以下であることが好ましい。 The electrocardiographic signal sensor 130 has two electrodes, and in order to detect the electrocardiographic signal of the subject, each electrode is brought into contact with the body of the subject to measure the potential (potential signal), The difference between the two measured potentials is output as electrocardiographic signal data E at predetermined intervals. Note that the number of electrodes may be three or more, and in that case, the calculated potential difference is plural. Since the measured potential signal is weak and is amplified by the amplifier or the like inside the electrocardiographic signal sensor 130, it is easily affected by noise. Therefore, in order to reduce the influence of noise and improve the S/N ratio, electrodes, amplifiers, etc. are arranged close to each other. The wiring length between the electrodes and the first stage amplifier is preferably 2 cm or less.
なお、体温データＴを出力する間隔、加速度データαを出力する間隔および心電信号データＥを出力する間隔は、３つとも同じ値でも違う値でもよい。例えば、表皮温度は通常変動が小さいので、体温データＴを出力する間隔を他よりも長く設定してもよい。これにより、取得するデータ量を削減することができる。また、体温データＴを出力する間隔、加速度データαを出力する間隔および心電信号データＥを出力する間隔を、固定値ではなく変更可能としてもよい。運動直後等の値の変動が大きいと想定される時は出力する間隔を短くする等の調整を行うことにより、体調に合わせた適切な生体情報の取得が可能となる。 The intervals at which the body temperature data T is output, the intervals at which the acceleration data α is output, and the intervals at which the electrocardiographic signal data E is output may be the same or different. For example, since the skin temperature usually has a small fluctuation, the interval at which the body temperature data T is output may be set longer than the other intervals. As a result, the amount of data to be acquired can be reduced. Further, the interval at which the body temperature data T is output, the interval at which the acceleration data α is output, and the interval at which the electrocardiographic signal data E is output may be changeable instead of being a fixed value. When it is assumed that there is a large fluctuation in the value immediately after the exercise, the output interval is adjusted so that the biological information suitable for the physical condition can be acquired.
生体情報検出部１００から出力された体温データＴ、加速度データαおよび心電信号データＥ（これらをまとめて生体情報データＢＤと総称する）は、制御部１４０に入力される。制御部１４０は、入力された体温データＴ、加速度データαおよび心電信号データＥを、データ毎に予め設定されたメモリ１５０内の領域にそれぞれ格納する。なお、生体情報データＢＤのメモリ１５０への格納方法は、データ毎に予め設定された領域に格納する方法に限られるのではなく、領域を設定せず、各データを区別する識別子を体温データＴ、加速度データαおよび心電信号データＥにそれぞれ付加し、その識別子とともにメモリ１５０に格納する方法等でもよい。 The body temperature data T, the acceleration data α, and the electrocardiographic signal data E (collectively referred to as biometric information data BD) output from the biometric information detection unit 100 are input to the control unit 140. The control unit 140 stores the input body temperature data T, the acceleration data α, and the electrocardiographic signal data E in respective areas in the memory 150 preset for each data. The method of storing the biometric information data BD in the memory 150 is not limited to the method of storing the data in a preset area for each data, and an identifier for distinguishing each data is set as the body temperature data T without setting the area. Alternatively, a method of adding the acceleration data α and the electrocardiographic signal data E respectively and storing them in the memory 150 together with their identifiers may be used.
生体情報を検出する際に生体情報を外部に送信する設定（以下、同時送信設定と称する）にしている場合は、制御部１４０は生体情報データＢＤを送信部１６０に出力する。送信部１６０は、入力された生体情報データＢＤを睡眠状態検出装置３０が受信可能な形式に変換し、生体情報信号ＢＳ１として無線送信する。無線送信の方式として、ワイファイ（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標））方式やブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））方式等を使用する。なお、生体情報検出装置本体１０が生体情報を検出する際に生体情報を常に外部に送信する構成を採用してもよい。この構成の場合、メモリ１５０を省略してもよい。 When the biometric information is transmitted to the outside when the biometric information is detected (hereinafter, referred to as simultaneous transmission setting), the control unit 140 outputs the biometric information data BD to the transmitting unit 160. The transmission unit 160 converts the input biometric information data BD into a format that can be received by the sleep state detection device 30, and wirelessly transmits the biometric information signal BS1. As the wireless transmission method, a Wi-Fi (registered trademark ) method, a Bluetooth (registered trademark) method, or the like is used. In addition, you may employ|adopt the structure which always transmits biometric information outside when the biometric information detection apparatus main body 10 detects biometric information. In the case of this configuration, the memory 150 may be omitted.
なお、生体情報検出部１００が生体情報を測定する時間を体温センサ１１０、加速度センサ１２０および心電信号センサ１３０毎に変更可能としてもよい。これにより、検出に多くの電力を必要とする生体情報の測定時間は短くする、体調が良くない時の測定時間は長くする等の柔軟な対応を取ることができる。 The time when the biological information detecting unit 100 measures biological information may be changed for each of the body temperature sensor 110, the acceleration sensor 120, and the electrocardiographic signal sensor 130. This makes it possible to take flexible measures such as shortening the measurement time of biometric information that requires a lot of power for detection and lengthening the measurement time when the physical condition is not good.
ここで、生体情報検出装置本体１０を充電する際の動作について説明する。 Here, the operation of charging the biological information detecting device body 10 will be described.
図２に示されるように、生体情報検出装置本体１０は充電入力部１７０を有し、載置台２０は充電出力部２００を有している。生体情報検出装置本体１０を載置台２０に載置し、充電入力部１７０と充電出力部２００を近接させると、生体情報検出装置本体１０が必要とする電力が電磁誘導を利用した方式（電磁誘導方式）により供給される。即ち、充電入力部１７０と充電出力部２００はそれぞれコイルを有しており、充電出力部２００のコイルに電流が流れると磁束が発生し、その磁束に誘導されて、充電入力部１７０のコイルに電流が流れ、充電が行われる。なお、非接触充電方式として、電磁誘導方式ではなく、共鳴方式等を使用してもよい。また、生体情報検出装置本体１０が有する充電される電源としては、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池等の二次電池やスーパーキャパシタ（電気二重層コンデンサ）等を使用する。 As shown in FIG. 2, the biological information detecting device body 10 has a charging input section 170, and the mounting table 20 has a charging output section 200. When the biological information detecting device body 10 is placed on the mounting table 20 and the charging input unit 170 and the charging output unit 200 are brought close to each other, the power required by the biological information detecting device body 10 uses electromagnetic induction (electromagnetic induction). Method). That is, the charging input unit 170 and the charging output unit 200 each have a coil, and when a current flows through the coil of the charging output unit 200, a magnetic flux is generated, and the magnetic flux is induced to the coil of the charging input unit 170. Electric current flows and charging is performed. Note that as the non-contact charging method, a resonance method or the like may be used instead of the electromagnetic induction method. Further, as the power source to be charged in the biological information detecting device body 10, a secondary battery such as a nickel-cadmium battery or a lithium-ion battery, a super capacitor (electric double layer capacitor), or the like is used.
載置台２０は、生体情報検出装置本体１０の送信部１６０から無線送信される生体情報信号を受信し外部に無線送信する通信部２１０も有しており、生体情報検出装置本体１０が充電される際に、送信部１６０から生体情報信号を受信し、外部に無線送信する。 The mounting table 20 also includes a communication unit 210 that receives a biometric information signal wirelessly transmitted from the transmission unit 160 of the biometric information detection apparatus main body 10 and wirelessly transmits the biometric information signal to the outside, and the biometric information detection apparatus main body 10 is charged. At this time, the biometric information signal is received from the transmission unit 160 and wirelessly transmitted to the outside.
即ち、電磁誘導により充電が開始されると、充電入力部１７０は充電開始信号ＣＳを制御部１４０に出力し、制御部１４０は、充電開始信号ＣＳを入力すると、メモリ１５０に格納された生体情報データＢＤを送信部１６０に出力する。送信部１６０は入力された生体情報データＢＤを通信部２１０が受信可能な形式に変換し、生体情報信号ＢＳ２として無線送信する。通信部２１０は生体情報信号ＢＳ２を受信し、睡眠状態検出装置３０が受信可能な形式に変換し、生体情報信号ＢＳ３として無線送信する。なお、この時に送信部１６０および通信部２１０が使用する無線送信方式としては、ワイファイ（Ｗｉ−Ｆｉ）方式やブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））方式等を使用し、生体情報信号ＢＳ２に変換するために使用する方式は、生体情報信号ＢＳ１やＢＳ３に変換するために使用する方式と同じ方式でも違う方式でもよい。ただ、生体情報信号ＢＳ２が無線送信される時は、送信部１６０と通信部２１０は近接しているので、近距離通信方式を使用すれば、消費電力を抑えることができる。 That is, when charging is started by electromagnetic induction, the charging input unit 170 outputs the charging start signal CS to the control unit 140, and when the control unit 140 receives the charging start signal CS, the biological information stored in the memory 150. The data BD is output to the transmission unit 160. The transmission unit 160 converts the input biometric information data BD into a format that the communication unit 210 can receive, and wirelessly transmits the biometric information signal BS2. The communication unit 210 receives the biometric information signal BS2, converts the biometric information signal BS2 into a format receivable by the sleep state detection device 30, and wirelessly transmits the biometric information signal BS3. At this time, as a wireless transmission method used by the transmission unit 160 and the communication unit 210, a Wi-Fi method, a Bluetooth (registered trademark) method, or the like is used to convert the biometric information signal BS2. The method used for the above may be the same as or different from the method used for converting the biometric information signals BS1 and BS3. However, when the biometric information signal BS2 is wirelessly transmitted, the transmission unit 160 and the communication unit 210 are close to each other, so that power consumption can be suppressed by using the short-distance communication method.
このように、非接触充電方式で充電し、充電時の生体情報の送受信は無線で実施することにより、外部接続用の入出力端子が不要となり、防水性を高くすることができる。 As described above, charging by the non-contact charging method and wirelessly transmitting and receiving the biometric information at the time of charging eliminates the need for an input/output terminal for external connection, thereby improving waterproofness.
なお、載置台２０の通信部２１０は、有線通信により外部に生体情報信号ＢＳ３を送信してもよい。また、生体情報検出装置本体１０が充電入力部１７０に電力を供給するための充電端子を備えた構成を採用してもよく、例えば、充電端子にＵＳＢコネクタを採用して、ＵＳＢケーブルを用いて充電可能としてもよい。この場合、載置台２０は省略される。また、生体情報検出装置本体１０を一次電池（コイン型電池等）で動作させることにより、充電機構を省略してもよい。 The communication unit 210 of the mounting table 20 may transmit the biometric information signal BS3 to the outside by wire communication. Alternatively, the biological information detection device body 10 may be configured to include a charging terminal for supplying power to the charging input unit 170. For example, a USB connector may be used for the charging terminal and a USB cable may be used. It may be rechargeable. In this case, the mounting table 20 is omitted. The charging mechanism may be omitted by operating the biometric information detection device body 10 with a primary battery (coin cell battery or the like).
本実施形態において、生体情報検出装置本体１０の送信部１６０、載置台２０の通信部２１０および後述する睡眠状態検出装置３０の生体情報入力部３００は、互いに無線通信により生体情報信号を送受信するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、生体情報検出装置本体１０の送信部１６０と睡眠状態検出装置３０の生体情報入力部３００との間でＵＳＢインタフェースを採用してメモリ１５０に格納した生体情報を有線通信により送受信してもよく、本発明の目的に反しない限り、それぞれの機能部間の通信方式（有線／無線、通信プロトコル等）は任意である。 In the present embodiment, the transmission unit 160 of the biometric information detection device body 10, the communication unit 210 of the mounting table 20, and the biometric information input unit 300 of the sleep state detection device 30 described below mutually transmit and receive biometric information signals by wireless communication. However, the present invention is not limited to this. For example, the USB interface may be adopted between the transmitting unit 160 of the biological information detecting device body 10 and the biological information input unit 300 of the sleep state detecting device 30 to transmit and receive the biological information stored in the memory 150 by wire communication. The communication method (wired/wireless, communication protocol, etc.) between the respective functional units is arbitrary as long as the object of the present invention is not violated.
図３は、制御部１４０の構成例を示すブロック図であり、図４は制御部１４０の動作例を示すフローチャートである。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the control unit 140, and FIG. 4 is a flowchart showing an operation example of the control unit 140.
図３に示されるように、制御部１４０は、データ処理部１４１、モード設定部１４２、切替部１４３およびデータ読出部１４４で構成されている。データ処理部１４１は、生体情報検出部１００から出力される生体情報データＢＤ（体温データＴ、加速度データα、心電信号データＥ）を読み取り、メモリ１５０および切替部１４３に出力する。モード設定部１４２は、生体情報検出装置本体１０の充電が開始される時に充電入力部１７０が出力する充電開始信号ＣＳを入力する。そして、モード設定部１４２は、充電開始信号ＣＳの入力の有無と同時送信設定のＯＮ／ＯＦＦの情報を基に、生体情報データＢＤの出力モードを決定し、モード信号ＭＳとして出力する。即ち、充電開始信号ＣＳの入力有りの時は「メモリデータ出力モード」にし、充電開始信号ＣＳの入力なしで同時送信設定ＯＮの時は「同時送信モード」にし、充電開始信号ＣＳの入力なしで同時送信設定ＯＦＦの時は「無出力モード」にする。モード信号ＭＳは切替部１４３に入力される。データ読出部１４４も充電開始信号ＣＳを入力し、充電開始信号ＣＳを入力したら、メモリ１５０に格納されている生体情報データＢＤを読み出し、切替部１４３に出力する。 As shown in FIG. 3, the control unit 140 includes a data processing unit 141, a mode setting unit 142, a switching unit 143, and a data reading unit 144. The data processing unit 141 reads the biometric information data BD (body temperature data T, acceleration data α, electrocardiographic signal data E) output from the biometric information detection unit 100, and outputs it to the memory 150 and the switching unit 143. The mode setting unit 142 inputs the charge start signal CS output from the charge input unit 170 when the charging of the biological information detection device body 10 is started. Then, the mode setting unit 142 determines the output mode of the biometric information data BD based on the presence/absence of the input of the charging start signal CS and the ON/OFF information of the simultaneous transmission setting, and outputs it as the mode signal MS. That is, when the charging start signal CS is input, the "memory data output mode" is set. When the charging start signal CS is not input and the simultaneous transmission setting is ON, the "simultaneous transmission mode" is set, and the charging start signal CS is not input. When the simultaneous transmission setting is OFF, the "no output mode" is set. The mode signal MS is input to the switching unit 143. The data reading unit 144 also inputs the charge start signal CS, and when the charge start signal CS is input, the biometric information data BD stored in the memory 150 is read and output to the switching unit 143.
図４のフローチャートを参照して、制御部１４０の動作例を説明する。 An operation example of the control unit 140 will be described with reference to the flowchart in FIG.
生体情報検出部１００から出力された生体情報データＢＤをデータ処理部１４１が読み取る（ステップＳ１）。読み取られた生体情報データＢＤはメモリ１５０に格納され（ステップＳ２）、同時に、切替部１４３の接点１４３ａに入力される。 The data processing unit 141 reads the biometric information data BD output from the biometric information detection unit 100 (step S1). The read biometric information data BD is stored in the memory 150 (step S2), and is simultaneously input to the contact 143a of the switching unit 143.
そして、モード設定部１４２から出力されるモード信号ＭＳが「同時送信モード」ならば、切替部１４３は接点１４３ａに接続し、生体情報データＢＤが送信部１６０に出力される（ステップＳ３）。モード信号ＭＳが「無出力モード」ならば、切替部１４３はどちらの接点にも接続せず、生体情報データＢＤは出力されない。モード信号ＭＳが「メモリデータ出力モード」ならば、切替部１４３は接点１４３ｂに接続する。この時、充電開始信号ＣＳがデータ読出部１４４に入力されることによりデータ読出部１４４がメモリ１５０に記憶された生体情報データＢＤを読み出し（ステップＳ４）、切替部１４３の接点１４３ｂに出力するので、メモリ１５０に格納された生体情報データＢＤが送信部１６０に出力される（ステップＳ５）。 Then, if the mode signal MS output from the mode setting unit 142 is the “simultaneous transmission mode”, the switching unit 143 is connected to the contact 143a, and the biometric information data BD is output to the transmission unit 160 (step S3). If the mode signal MS is “non-output mode”, the switching unit 143 is not connected to either contact, and the biometric information data BD is not output. If the mode signal MS is "memory data output mode", the switching unit 143 connects to the contact 143b. At this time, when the charging start signal CS is input to the data reading unit 144, the data reading unit 144 reads the biometric information data BD stored in the memory 150 (step S4) and outputs it to the contact 143b of the switching unit 143. The biometric information data BD stored in the memory 150 is output to the transmission unit 160 (step S5).
生体情報検出装置本体１０は、被検者の睡眠状態をより正確に反映した生体情報を検出するために、少なくとも被検者の在床時間（入床時刻〜離床時刻）にわたり生体情報（生体情報データＢＤ）を検出するように構成されていることが好ましい。 In order to detect biometric information that more accurately reflects the sleep state of the subject, the biometric information detection device body 10 at least stays at the subject (bed time to bed time) for the biometric information (biological information). It is preferably configured to detect data BD).
次に、睡眠状態検出装置３０の構成および動作について説明する。 Next, the configuration and operation of the sleep state detection device 30 will be described.
図１に示されるように、睡眠状態検出装置３０は、生体情報入力部３００、メモリ３１０、状態検出部３２０および表示部３３０で構成されている。 As shown in FIG. 1, the sleep state detection device 30 includes a biological information input unit 300, a memory 310, a state detection unit 320, and a display unit 330.
生体情報入力部３００は、生体情報検出装置本体１０の送信部１６０から送信された生体情報信号ＢＳ１および載置台２０の通信部２１０から送信された生体情報信号ＢＳ３を受信し、生体情報データＢＤの形式に戻して、メモリ３１０に格納する。メモリ３１０への格納方法としては、メモリ１５０への格納方法と同様に、体温データＴ、加速度データαおよび心電信号データＥ毎に予め設定された領域に格納する方法でも、各データを区別する識別子を各データに付加し、その識別子とともに格納する方法等でもよい。生体情報検出装置本体１０が生体情報を検出する際に生体情報を常に外部に送信する構成を採用している場合、生体情報入力部３００は、生体情報検出装置本体１０の送信部１６０から送信された生体情報信号ＢＳ１のみ受信する構成となる。 The biometric information input unit 300 receives the biometric information signal BS1 transmitted from the transmission unit 160 of the biometric information detection device body 10 and the biometric information signal BS3 transmitted from the communication unit 210 of the mounting table 20, and outputs the biometric information data BD. The format is restored and stored in the memory 310. As the storage method in the memory 310, similar to the storage method in the memory 150, each data is also distinguished by a method of storing in a preset area for each of the body temperature data T, the acceleration data α, and the electrocardiographic signal data E. A method of adding an identifier to each data and storing it together with the identifier may be used. When the configuration in which the biometric information detection device body 10 always transmits the biometric information to the outside when the biometric information detection device body 10 detects the biometric information, the biometric information input unit 300 is transmitted from the transmission unit 160 of the biometric information detection device body 10. Only the biometric information signal BS1 is received.
生体情報検出装置１による被検者の生体情報の検出が終了し、取得された生体情報データＢＤが全てメモリ３１０に格納されたら、状態検出部３２０は、メモリ３１０に格納された生体情報データＢＤを読み出し、それらを用いて被検者の睡眠状態に関する解析データＡＳを算出する、つまり、被検者の睡眠状態を検出する。解析データＡＳとして算出される情報は、異常波形情報、心拍数、瞬間心拍数、不整脈情報、交感神経情報、副交感神経情報、レム睡眠・ノンレム睡眠情報、無呼吸症候群判定、姿勢情報、寝返り回数、睡眠・覚醒推定情報および体温である。 When the detection of the biometric information of the subject by the biometric information detection apparatus 1 is completed and all the acquired biometric information data BD is stored in the memory 310, the state detection unit 320 causes the biometric information data BD stored in the memory 310. Is read and the analysis data AS regarding the sleep state of the subject is calculated by using them, that is, the sleep state of the subject is detected. The information calculated as the analysis data AS is abnormal waveform information, heart rate, instantaneous heart rate, arrhythmia information, sympathetic nerve information, parasympathetic nerve information, REM sleep/non-REM sleep information, apnea syndrome determination, posture information, number of times of turning over, Sleep/wake estimation information and body temperature.
さらに、解析データＡＳとして算出される情報には、入床時刻、離床時刻、入眠時刻、覚醒時刻、睡眠時間、入眠潜時、途中覚醒回数、姿勢変動回数、睡眠効率および自律神経活動バランスを含む。 Further, the information calculated as the analysis data AS includes a bed-in time, a bed-out time, a sleep-in time, an awakening time, a sleep time, a sleep-in latency, a half-time awakening frequency, a posture variation frequency, a sleep efficiency, and an autonomic nervous activity balance. ..
以下、各情報について説明する。 Hereinafter, each information will be described.
メモリ３１０から読み出された生体情報データＢＤ中の心電信号データＥは、図５に示すような心電波形を形成する。この心電波形に関して、心拍の１拍分の基本波形は図６（Ａ）のような波形となっており、波形の山と谷の箇所は、図６（Ａ）に示されるように、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波およびＴ波と呼ばれている。心電信号データＥより形成される心電波形の中に、この基本波形と大きく形が異なる箇所を発見したら、異常波形ありとの判定結果を、その発見された箇所の情報（時刻等）とともに異常波形情報とする。基本波形と大きく形が異なる箇所がなければ、異常波形なしとの判定結果を異常波形情報とする。基本波形と大きく形が異なる波形としては、例えば図６（Ｂ）のようにＴ波がＲ波と重なり、なくなってしまったような波形である。このような波形は、心電波形からＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波およびＴ波を抽出し、Ｔ波の有無により発見することができる。 The electrocardiographic signal data E in the biometric information data BD read from the memory 310 forms an electrocardiographic waveform as shown in FIG. Regarding this electrocardiographic waveform, the basic waveform for one beat of the heartbeat is a waveform as shown in FIG. 6(A), and the peaks and valleys of the waveform are P and P as shown in FIG. 6(A). They are called waves, Q waves, R waves, S waves and T waves. If you find a part of the electrocardiographic waveform formed from the electrocardiographic signal data E that is significantly different in shape from this basic waveform, the determination result that there is an abnormal waveform is given along with information (time etc.) of the found part. Abnormal waveform information. If there is no part that greatly differs from the basic waveform in shape, the determination result that there is no abnormal waveform is used as abnormal waveform information. A waveform having a shape greatly different from that of the basic waveform is, for example, a waveform in which the T wave overlaps with the R wave and disappears as shown in FIG. 6B. Such a waveform can be discovered by extracting the P wave, the Q wave, the R wave, the S wave, and the T wave from the electrocardiographic waveform and detecting the presence or absence of the T wave.
心電波形からＲ波を抽出し、１分間毎に抽出されたＲ波の数を心拍数とするとともに、隣り合う２つのＲ波の間隔（ＲＲ間隔）を算出して、ＲＲ間隔の逆数を瞬間心拍数とする。瞬間的に自律神経の動きに変化が生じた時、瞬間心拍数は即座に対応して変化するので、瞬間心拍数を算出することにより自律神経の動きを解析することができる。心拍数および瞬間心拍数は時系列の情報（一定時間間隔で算出されたデータの並びとなっている情報）となる。 The R wave is extracted from the electrocardiographic waveform, the number of R waves extracted every minute is used as the heart rate, the interval between two adjacent R waves (RR interval) is calculated, and the reciprocal of the RR interval is calculated. The instantaneous heart rate. When the movement of the autonomic nerve changes instantaneously, the instantaneous heart rate changes correspondingly immediately, so that the movement of the autonomic nerve can be analyzed by calculating the instantaneous heart rate. The heart rate and the instantaneous heart rate are time-series information (information that is a sequence of data calculated at fixed time intervals).
ＲＲ間隔の変動率を算出し、変動率が所定の値より大きくなる箇所がある時、その時点を不整脈と判定する。変動率は、時間的に連続する２つのＲＲ間隔ＲＲ１，ＲＲ２の差ΔＲＲ（＝ＲＲ２−ＲＲ１）をＲＲ１で割った値である。所定の値は経験的知見より設定される。そして、不整脈と判定された回数と１分間に不整脈と判定された回数の最大値を不整脈情報とする。 The fluctuation rate of the RR interval is calculated, and when there is a portion where the fluctuation rate becomes larger than a predetermined value, that time point is determined to be an arrhythmia. The fluctuation rate is a value obtained by dividing a difference ΔRR (=RR2-RR1) between two RR intervals RR1 and RR2 that are continuous in time by RR1. The predetermined value is set based on empirical knowledge. Then, the maximum value of the number of times of arrhythmia determination and the number of times of arrhythmia determination per minute is used as arrhythmia information.
ＲＲ間隔を用いて、交感神経情報および副交感神経情報を算出する。通常、ＲＲ間隔は周期的に変動しており、この変動のパターンには自律神経（交感神経（Ｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃ Ｎｅｒｖｏｕｓ Ｓｙｓｔｅｍ：ＳＮＳ）、副交感神経（Ｐａｒａ−ＳＮＳ：ＰＳＮＳ））の機能と関わるところがあるとの知見があるので、ＲＲ間隔の変動を解析することにより、自律神経に関する情報を得ることができる。時間を横軸としてＲＲ間隔の差ΔＲＲをプロットすると、例えば図７のような波形（ＲＲ間隔の変動量の時間変化波形）になるので、この波形を周波数分析して、低周波成分および高周波成分の周波数成分を算出することにより、自律神経に関する情報である交感神経情報および副交感神経情報を算出する。交感神経情報は、被検者の交感神経の活動状態を示す指標であり、副交感神経情報は被検者の副交感神経の活動状態を示す指標である。例えば０．０４Ｈｚ以上でかつ０．１５Ｈｚ未満を低周波成分ＬＦ、０．１５Ｈｚ以上でかつ０．４Ｈｚ未満を高周波成分ＨＦとして、それぞれの帯域の周波数成分を所定の情報算出期間（例えば２分間）毎に算出し、低周波成分ＬＦを副交感神経情報、低周波成分ＬＦと高周波成分ＨＦの比率（ＬＦ／ＨＦ）を交感神経情報とする。これは、一般的に交感神経は心臓の拍動を促進し、副交感神経は心臓の拍動を抑制すると言われていることに基づいての算出である。交感神経情報および副交感神経情報は時系列の情報となる。 The RR interval is used to calculate sympathetic nerve information and parasympathetic nerve information. Normally, the RR interval fluctuates periodically, and the pattern of this fluctuation has something to do with the function of the autonomic nerves (sympathetic nervous system (SNS), parasympathetic nerve (Para-SNS:PSNS)). Since there is knowledge, it is possible to obtain information on the autonomic nerve by analyzing the fluctuation of the RR interval. If the difference ΔRR of the RR intervals is plotted with time as the horizontal axis, a waveform such as that shown in FIG. 7 (a time-varying waveform of the fluctuation amount of the RR interval) is obtained. Therefore, this waveform is frequency-analyzed and the low frequency component and the high frequency component are analyzed. The sympathetic nerve information and the parasympathetic nerve information, which are information related to the autonomic nerve, are calculated by calculating the frequency component of. The sympathetic nerve information is an index indicating the sympathetic nerve activity state of the subject, and the parasympathetic nerve information is an index indicating the parasympathetic nerve activity state of the subject. For example, the low frequency component LF is 0.04 Hz or more and less than 0.15 Hz, and the high frequency component HF is 0.15 Hz or more and less than 0.4 Hz, and the frequency component of each band is a predetermined information calculation period (for example, 2 minutes). The low frequency component LF is used as parasympathetic nerve information, and the ratio of the low frequency component LF to the high frequency component HF (LF/HF) is used as sympathetic nerve information. This is a calculation based on what is generally said that the sympathetic nerve promotes the pulsation of the heart and the parasympathetic nerve suppresses the pulsation of the heart. The sympathetic nerve information and the parasympathetic nerve information are time series information.
レム睡眠・ノンレム睡眠情報は、交感神経情報および副交感神経情報より算出される。レム睡眠では交感神経活動が減少し副交感活動が優位となり、レム睡眠では交感神経活動が優位となるとの知見があるので、交感神経情報と副交感神経情報の比率を求め、その比率に対して所定の閾値を予め設定し、その閾値との比較によりレム睡眠かノンレム睡眠かを判別する。レム睡眠・ノンレム睡眠情報は、この判別結果の時系列の情報となる。なお、このレム睡眠とノンレム睡眠の判別は、姿勢情報（下記で説明）が臥位（仰臥位、伏臥位、右側臥位または左側臥位）と判別されている間で実施される。 The REM sleep/non-REM sleep information is calculated from the sympathetic nerve information and the parasympathetic nerve information. It is known that sympathetic nerve activity decreases and parasympathetic activity becomes dominant in REM sleep, and sympathetic nerve activity becomes dominant in REM sleep.Therefore, calculate the ratio of sympathetic nerve information and parasympathetic nerve information, and set the prescribed ratio for that ratio. A threshold is set in advance, and it is discriminated whether it is REM sleep or non-REM sleep by comparison with the threshold. The REM sleep/non-REM sleep information is time-series information of this determination result. The distinction between the REM sleep and the non-REM sleep is performed while the posture information (described below) is determined to be the supine position (supine position, prone position, right side position or left side position).
無呼吸症候群判定は、ＲＲ間隔を用いて算出される呼吸周波数より算出される。無呼吸症候群（睡眠時無呼吸症候群）とは、眠っているときに無呼吸状態になる病気で、呼吸が１０秒以上止まっている無呼吸状態が７時間に３０回以上或いは１時間あたり５回以上あると無呼吸症候群と診断される。よって、ＲＲ間隔を用いて、ＲＲ間隔を用いて、例えば特許第３９４６１０８号公報で説明されている方法で呼吸周波数を算出し、この診断条件に当てはまった場合、無呼吸症候群の可能性があるとして無呼吸症候群判定を可能性ありとする。当てはまらなければ、可能性なしとする。 Apnea syndrome determination is calculated from the respiratory frequency calculated using the RR interval. Apnea syndrome (sleep apnea syndrome) is a disease that causes apnea when sleeping, and the apnea state in which breathing is stopped for 10 seconds or more is 30 times or more in 7 hours or 5 times per hour. If there is above, apnea is diagnosed. Therefore, using the RR interval, the RR interval is used to calculate the respiratory frequency by the method described in, for example, Japanese Patent No. 3946108, and when this diagnostic condition is satisfied, there is a possibility of apnea syndrome. Apnea syndrome judgment is possible. If not applicable, there is no possibility.
睡眠時無呼吸で息を吸うことが無い場合、ＲＲ間隔は長くなる。やがて、血液中の酸素の減少と二酸化炭素の増加を中枢神経が検出し、被検者が自覚しないレベルの覚醒（マイクロアロウザル）が発生し、呼吸が再開する。呼吸が再開されると同時にＲＲ間隔も減少を開始し、数呼吸後、つまり数回息を吸う期間（副交感神経が出力されない期間）を経ると最低値を示す。通常、無呼吸である状態は４０秒程度、その後の数呼吸は２０秒程度である。したがって、ＲＲ間隔は４０〜６０秒を周期とする睡眠時無呼吸に特徴的な変動パターンを示すことになる。本実施形態では、ＲＲ間隔時系列データの中からこの特徴的なパターンを探す事により睡眠時無呼吸を検出する。 In sleep apnea and no inhalation, the RR interval is longer. Eventually, the central nervous system detects a decrease in oxygen in the blood and an increase in carbon dioxide, causing awakening (micro-arousal) at a level that the subject is not aware of, and resuming breathing. The RR interval also begins to decrease at the same time as breathing is resumed, and shows the lowest value after several breaths, that is, after several breathing periods (periods in which the parasympathetic nerve is not output). Usually, a state of apnea is about 40 seconds, and a few breaths thereafter are about 20 seconds. Therefore, the RR interval shows a variation pattern characteristic of sleep apnea with a cycle of 40 to 60 seconds. In the present embodiment, sleep apnea is detected by searching for this characteristic pattern in the RR interval time series data.
本実施形態において、例えば、１分間を１つの期間として、その一期間に無呼吸を検知したか否かを判定し、１時間のうちに無呼吸を検知した上記期間がいくつあったかを検出する。１時間のうちに無呼吸を検知した期間が４以下を無発生、５〜１５の場合を軽度、１６〜３０の場合を中程度、３１以上を重篤として、４つのカテゴリに分けて無呼吸症候群について判断している。 In the present embodiment, for example, one minute is set as one period, and it is determined whether or not the apnea is detected in the one period, and the number of the above-described periods in which the apnea is detected is detected in one hour. Apnea is divided into 4 categories, with no occurrence of apnea detected in 4 hours or less within 1 hour, mild in 5 to 15 cases, moderate in 16 to 30 cases, and severe in 31 or more cases. Judging about the syndrome.
姿勢情報は、メモリ３１０から読み出された生体情報データＢＤ中の加速度データα＝（αｘ，αｙ，αｚ）と、加速度データαを積分して算出される速度データＶ＝（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ）を用いて算出される。ここで、ＶｘはＸ方向の速度、ＶｙはＹ方向の速度、ＶｚはＺ方向の速度で、それぞれαｘ、αｙおよびαｚを積分することにより算出される。 The posture information is velocity data V=(Vx, Vy, Vz calculated by integrating the acceleration data α=(αx, αy, αz) in the biometric information data BD read from the memory 310 and the acceleration data α. ) Is used. Here, Vx is the velocity in the X direction, Vy is the velocity in the Y direction, and Vz is the velocity in the Z direction, which are calculated by integrating αx, αy, and αz, respectively.
姿勢情報は、被検者の姿勢が立座（立位、座位）、仰臥位（あおむけ）、伏臥位（うつぶせ）、右側臥位（右側を下にした姿勢）および左側臥位（左側を下にした姿勢）のいずれの状態となっているかを判別した結果で、速度データＶおよび加速度データαから判別される。即ち、臥位（寝た状態）での身体の身長方向をＸ方向、立位（立った状態）での身体の身長方向をＺ方向とした場合、Ｚ方向への加速度の増加および一定時間の速度の発生により立座から臥位または臥位から立座への変化を検知し、臥位においてＹ方向およびＺ方向での加速度増加の有無および速度発生時間により仰臥位、伏臥位、右側臥位または左側臥位への変化を検知する。姿勢情報は時系列の情報となる。 Posture information indicates that the subject's posture is standing (standing, sitting), supine (abdominal), prone (flat), right lying (right side down) and left lying (left side down). It is determined from the velocity data V and the acceleration data α based on the result of determining which state of the posture). That is, when the body height direction in the lying position (sleeping state) is the X direction and the body height direction in the standing position (standing state) is the Z direction, the acceleration in the Z direction increases and Detects the change from standing to lying or lying to standing due to the generation of velocity, and supine, prone, right lying depending on the presence or absence of acceleration increase in the Y and Z directions in the lying position and the time of velocity generation. Alternatively, the change to the left lateral decubitus position is detected. The posture information is time-series information.
寝返り回数（即ち、睡眠中の姿勢変動回数）は姿勢情報より算出される。即ち、睡眠・覚醒推定情報（下記で説明）から睡眠中と判定された時間において臥位が変化した回数を寝返り回数とする。 The number of rollovers (that is, the number of posture changes during sleep) is calculated from the posture information. That is, the number of times the lying position changes during the time determined to be sleeping from the sleep/wakefulness estimation information (described below) is defined as the number of times of turning over.
睡眠・覚醒推定情報は姿勢情報、交感神経情報および副交感神経情報より算出される。睡眠中は臥位であり、入眠後はまずノンレム睡眠状態になるとの知見を基に、姿勢情報が立座から臥位（仰臥位、伏臥位、右側臥位または左側臥位）となり、その後、ノンレム睡眠状態となった時に入眠したと判定し、姿勢情報から入眠後に覚醒時に特有の姿勢変化を検出した時（例えば、加速度センサにより検出される被検者の動きが所定の覚醒判定基準値を超えて連続して検知されたときなど）に覚醒したと判定し、入眠から覚醒までの間を睡眠中とする。睡眠・覚醒推定情報は時系列の情報となる。また、睡眠中のノンレム睡眠の割合であるノンレム睡眠検出率（ＮＲＥＭ検出率）を算出する。 Sleep/wakefulness estimation information is calculated from posture information, sympathetic nerve information, and parasympathetic nerve information. Based on the finding that you are in a supine position during sleep and that you will first enter a non-REM sleep state after falling asleep, the posture information changes from standing to supine (supine, prone, right supine or left supine), and then When it is determined that the person has fallen asleep when entering a non-REM sleep state, and when a posture change specific to awakening is detected after falling asleep from the posture information (for example, the movement of the subject detected by the acceleration sensor is a predetermined awakening determination reference value). When it is detected continuously beyond, etc.), it is determined that the person is awake, and the period from falling asleep to waking is sleeping. The sleep/wakefulness estimation information is time-series information. Further, the non-REM sleep detection rate (NREM detection rate), which is the rate of non-REM sleep during sleep, is calculated.
入床時刻は、姿勢情報により立座から臥位（寝た状態）に変化したことを検出した時刻である。離床時刻は、姿勢情報により、立座から臥位（寝た状態）に変化したことを検出した時刻である。入眠時刻は、睡眠・覚醒推定情報が入眠となった時刻である。覚醒時刻は、睡眠・覚醒推定情報が覚醒となった時刻である。睡眠時間は、入眠時刻から覚醒時刻までの経過時間である。入眠潜時は、入床時刻から入眠時刻までの経過時間である。途中覚醒回数は、入床時刻から離床時刻までの間に睡眠・覚醒推定情報が入眠から覚醒に変化した回数である。 The entry time is the time at which it is detected that the posture information has changed from a standing position to a lying position (sleeping state). The time to leave the bed is the time at which it is detected from the posture information that the standing position has changed to the lying position (sleeping state). The sleep onset time is the time when the sleep/wakefulness estimation information indicates sleep onset. The awakening time is the time when the sleep/wakefulness estimation information is awake. The sleep time is the elapsed time from the time of falling asleep to the time of awakening. The sleep onset latency is the elapsed time from the time of entering the bed to the time of falling asleep. The number of halfway awakenings is the number of times the sleep/wakefulness estimation information changed from falling asleep to awakening from the time of entering the bed to the time of leaving the bed.
姿勢変動回数は、寝返り回数である。寝返りは血行障害を防ぐために重要であり、寝返り回数が多くても少なくても睡眠の質が低いと判断される。寝返り回数は、は３０回程度が良いものとされている。 The number of posture changes is the number of rollovers. Rolling over is important for preventing blood circulation disorders, and it is judged that the quality of sleep is low regardless of the number of times of rolling over. It is said that about 30 times of turning over is good.
睡眠効率は、睡眠を取るために費やした時間に対する睡眠時間の割合であり、入床時刻から離床時刻までの経過時間である在床時間で、睡眠時間を割った値である。入眠効率は、最大値が１であり、１に近い方が睡眠の質が良いものと判断できる。 The sleep efficiency is the ratio of the sleep time to the time spent for sleeping, and is a value obtained by dividing the sleep time by the time in bed, which is the elapsed time from the time of entering the bed to the time of leaving the bed. As for the sleep onset efficiency, the maximum value is 1, and it can be determined that the closer to 1, the better the quality of sleep.
本実施形態では、加速度センサ１２０が検出する加速データαを用いて被検者の姿勢を自動的に検出するので、生体情報検出装置本体１０に内蔵された１つの時計を用いて各時刻を検出することができる。そのため、例えば、入床時刻として寝室の消灯時刻が使われる場合など各時刻が複数の時計で検出される構成に比べて、各時刻間の経過時間を精度良く検出できる。特に、入眠潜時は、通常数分程度の比較的短い時間であり、その精度が睡眠の質を判定するために非常に重要である。 In the present embodiment, since the posture of the subject is automatically detected using the acceleration data α detected by the acceleration sensor 120, each time is detected using one clock built in the biological information detecting device body 10. can do. Therefore, compared with a configuration in which each time is detected by a plurality of clocks, for example, when the turn-off time of the bedroom is used as the bed entry time, the elapsed time between each time can be detected more accurately. In particular, the sleep onset latency is a relatively short time, usually about several minutes, and its accuracy is very important for determining the quality of sleep.
自律神経活動バランスは、睡眠時の交感神経活動の大きさの分布幅の平均値である。即ち、覚醒時は副交感神経活動が小さく、交感神経活動が大きな縦に伸びた分布をし、それと比較して、睡眠時は副交感神経活動が大きく、交感神経活動が小さな横に伸びた分布になる。質の良い睡眠の場合の副交感神経活動の値の分布幅には個人差があるが、交感神経活動の値の分布の幅には個人差が無く、睡眠時の交感神経活動の大きさの分布幅の平均値は、睡眠時に緊張が残っている度合いを示す指標となる。そのため、これを自律神経活動のバランスを示す指標として採用している。自律神経活動バランスは、値が小さい方が好ましい。 The autonomic nerve activity balance is the average value of the distribution width of the size of the sympathetic nerve activity during sleep. That is, when awake, the parasympathetic nerve activity is small, and the sympathetic nerve activity has a large vertically elongated distribution. In contrast, during sleep, the parasympathetic nerve activity is large and the sympathetic nerve activity is a small horizontally elongated distribution. .. There are individual differences in the distribution range of parasympathetic activity values in the case of good quality sleep , but there is no individual difference in the distribution range of sympathetic activity values, and the distribution of sympathetic nerve activity during sleep. The average value of the width is an index indicating the degree of remaining tension during sleep. Therefore, this is adopted as an index showing the balance of autonomic nervous activity. A smaller value is preferable for the autonomic nerve activity balance.
体温については、メモリ３１０から読み出された生体情報データＢＤ中の体温データＴをそのまま使用する。状態検出部３２０は、例えば、入床前の入浴などの被検者の行動を推測したり、姿勢情報等の他の情報と併せて入床前から入床後の体温変化などを用いて被検者が入眠したか否かを判定したりする。 Regarding the body temperature, the body temperature data T in the biometric information data BD read from the memory 310 is used as it is. The state detection unit 320 estimates, for example, the behavior of the subject such as taking a bath before entering the floor, or uses other information such as posture information and the like by using the change in body temperature from before entering the bed to after entering the bed. Whether or not the examiner has fallen asleep is determined.
なお、解析データＡＳとして算出される情報としては、本発明の目的に反しない限り、上記のうちの一部でも上記以外の情報を追加してもよく、各情報の算出についても上記以外の方法で算出してもよい。 As the information calculated as the analysis data AS, as long as it does not violate the object of the present invention, some of the above or information other than the above may be added, and the calculation of each information may be performed by a method other than the above. You may calculate by.
算出された解析データＡＳは表示部３３０に出力される。表示部３３０は、入力した解析データＡＳをディスプレイ等に表示する。解析データＡＳの中で心拍数等の時系列の情報は、時間を横軸とした２次元のグラフで表示する。交感神経情報および副交感神経情報も時間を横軸とした２次元のグラフとして表示される。さらに、縦軸を交感神経情報、横軸を副交感神経情報とし、各時点の両者の値をプロットした２次元のグラフも表示する。被検者或いは第三者が後者のグラフを見ることにより、睡眠の良し悪しを判定することができる。一般的に、副交感神経が強い睡眠は良質で、交感神経が強い睡眠は不良と言われているので、グラフの形状が例えば図８（Ａ）のようになった場合は良い睡眠で、図８（Ｃ）のようになった場合は悪い睡眠で、図８（Ｂ）のようになった場合は普通の睡眠と判定することができる。表示部３３０による表示例を図９に示す。なお、図９に示す表示例は、２４時間にわたって検出した被検者の生体情報に基づくものである。 The calculated analysis data AS is output to the display unit 330. The display unit 330 displays the input analysis data AS on a display or the like. Time series information such as heart rate in the analysis data AS is displayed as a two-dimensional graph with time as the horizontal axis. The sympathetic nerve information and the parasympathetic nerve information are also displayed as a two-dimensional graph with time as the horizontal axis. In addition, a two-dimensional graph is also displayed in which the vertical axis is sympathetic nerve information and the horizontal axis is parasympathetic nerve information, and both values at each time point are plotted. By examining the latter graph, the subject or a third person can judge whether the sleep is good or bad. It is generally said that sleep with strong parasympathetic nerve is good quality and sleep with strong sympathetic nerve is poor. Therefore, when the shape of the graph is as shown in FIG. When it becomes like (C), it can be judged as bad sleep, and when it becomes like FIG. 8(B), it can be judged as normal sleep. A display example of the display unit 330 is shown in FIG. The display example shown in FIG. 9 is based on the biometric information of the subject detected over 24 hours.
また、表示部３３０は、解析データＡＳのうち、例えば、睡眠時間、入眠潜時、途中覚醒回数、睡眠効率、姿勢変動回数および自律神経活動バランスについて睡眠の質を表す情報として、図１０に示すように、ディスプレイ等にレーダーチャート表示してもよい（凡例の「あなた」）。もちろんこれら以外の値を表示してもよい。このとき、質の良い睡眠を示す基準チャート（凡例の「良い睡眠」）と重ねて表示することにより、視覚的に睡眠の質を把握することができる。被検者のチャートの面積と基準チャートの面積とを比較して、睡眠状態（睡眠の質）を検出してもよい。 In addition, the display unit 330 is shown in FIG. 10 as information indicating sleep quality in the analysis data AS, for example, sleep time, sleep latency, number of mid-wakes, sleep efficiency, number of posture changes, and autonomic nervous activity balance. You can display a radar chart on the display, etc. (“You” in the legend). Of course, values other than these may be displayed. At this time, the quality of sleep can be visually grasped by superimposing and displaying the reference chart indicating good quality sleep (“good sleep” in the legend). The sleep state (sleep quality) may be detected by comparing the area of the chart of the subject and the area of the reference chart.
また、表示部３３０は、解析データＡＳについて、図１１に示す表示例のように一覧表示してもよい。また、睡眠・覚醒推定情報および無呼吸症候群判定については、図１２の示す表示例のように時系列的に表示してもよい。無呼吸症候群判定は、呼吸が１０秒以上止まっているときを無呼吸と判定し、それ以外を正常と判定する。また、何らかの理由により判定できなかったときを評価せずとする。 Further, the display unit 330 may display a list of the analysis data AS as in the display example shown in FIG. The sleep/wakefulness estimation information and the apnea syndrome determination may be displayed in time series as in the display example shown in FIG. The apnea syndrome is determined to be apnea when the breathing is stopped for 10 seconds or more, and is determined to be normal otherwise. Also, the evaluation is not performed when the judgment cannot be made for some reason.
表示部３３０による解析データＡＳの表示方法として、最初に表示する画面ではデータを間引いた情報や必要最小限の情報のみを表示し、問題が発生した箇所、例えば心電波形が異常波形と判定された箇所等についてはより詳しい情報を表示するという方法で表示してもよい。 As a method of displaying the analysis data AS by the display unit 330, the information displayed by thinning out the data and only the minimum necessary information are displayed on the screen displayed first, and the location where the problem occurs, for example, the electrocardiographic waveform is determined to be an abnormal waveform. The detailed information may be displayed for the location where the information is displayed.
なお、生体情報検出装置本体１０を睡眠時だけ装着するのではなく、例えば２４時間装着し、睡眠前後の日常生活での生体情報も検出し、それらも使用して睡眠状態を解析してもよい。これにより、例えば、日中の心拍数と睡眠中の心拍数の比較による心拍数の異常や、日中の消費エネルギーの量による睡眠の質の変化等を調べることができる。 It should be noted that instead of wearing the biological information detecting device body 10 only during sleep, the biological information detecting device body 10 may be worn, for example, for 24 hours to detect biological information in daily life before and after sleep, and use them to analyze the sleep state. .. Thereby, for example, it is possible to examine an abnormal heart rate by comparing the heart rate during the daytime with the heart rate during sleep, a change in sleep quality due to the amount of energy consumed during the day, and the like.
（第２実施形態）
図１１は、図１に示される第１実施形態に対して、蓄積部を追加した睡眠状態検出装置５０を備える構成例（第２実施形態）を示すブロック図である。第１実施形態の構成において、蓄積部を追加して睡眠状態検出装置３０が算出した解析データを蓄積できるようにすることにより、睡眠状態等の経時変化の調査を行うことができる。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同一構成には同一符号を付して説明は省略する。
(Second embodiment)
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example (second embodiment) including a sleep state detecting device 50 in which a storage unit is added to the first embodiment shown in FIG. In the configuration of the first embodiment, by adding a storage unit so that the analysis data calculated by the sleep state detection device 30 can be stored, it is possible to investigate changes with time in sleep states and the like. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
蓄積部５００は、状態検出部３２０が出力した解析データＡＳを入力し、生体情報データＢＤが取得された時間に関する情報（例えば日付等）とともに保存する。時間に関する情報は、例えば生体情報検出装置１が生体情報データＢＤに付加し、状態検出部がその情報を解析データＡＳから抽出することにより、或いは解析データＡＳが保存される際に外部から入力することにより設定される。表示部５３０は、指定された時間に対応した解析データＡＳを表示する。 The storage unit 500 receives the analysis data AS output by the state detection unit 320, and stores the analysis data AS together with information (for example, date) regarding the time when the biometric information data BD was acquired. The information on time is input, for example, by the biological information detecting device 1 adding to the biological information data BD, and the state detecting unit extracting the information from the analysis data AS, or externally when the analysis data AS is saved. It is set by The display unit 530 displays the analysis data AS corresponding to the designated time.
なお、蓄積部５００は、メモリ３１０に格納された生体情報データＢＤを保存してもよい。これにより、状態検出部３２０に新規の検出機能が追加された場合に、メモリ３１０に格納された生体情報データＢＤを使用することにより、過去の生体状態の解析も実施できる。また、蓄積部を睡眠状態検出装置に追加するのではなく、睡眠状態検出装置とは別に用意してもよい。これにより大量のデータ保存が可能となる。 The storage unit 500 may store the biometric information data BD stored in the memory 310. Accordingly, when a new detection function is added to the state detection unit 320, the past biological state can be analyzed by using the biological information data BD stored in the memory 310. Further, the storage unit may be prepared separately from the sleep state detection device instead of being added to the sleep state detection device. This makes it possible to store a large amount of data.
上述の実施形態（第１実施形態、第２実施形態）では、体温センサ、加速度センサおよび心電信号センサの３つのセンサを使用しているが、他のセンサを追加して使用してもよい。例えば動脈血酸素飽和度を測定するための酸素飽和度センサを追加し、被検者の生体状態の解析に使用してもよい。 Although the three sensors of the body temperature sensor, the acceleration sensor, and the electrocardiographic signal sensor are used in the above-described embodiments (the first embodiment and the second embodiment), other sensors may be added and used. .. For example, an oxygen saturation sensor for measuring arterial blood oxygen saturation may be added and used to analyze the biological condition of the subject.
上記に本発明の本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 Although the present embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to these examples. Those skilled in the art appropriately add, delete, and change the design of each of the above-described embodiments, and appropriately combine the features of each embodiment as long as they have the gist of the present invention. , Within the scope of the invention.
１ 生体情報検出装置
１０ 生体情報検出装置本体
２０ 載置台
３０、５０ 睡眠状態検出装置
１００ 生体情報検出部
１１０ 体温センサ
１２０ 加速度センサ
１３０ 心電信号センサ
１４０ 制御部
１４１ データ処理部
１４２ モード設定部
１４３ 切替部
１４３ａ、１４３ｂ 接点
１４４ データ読出部
１５０ メモリ
１６０ 送信部
１７０ 充電入力部
２００ 充電出力部
２１０ 通信部
３００ 生体情報入力部
３１０ メモリ
３２０ 状態検出部
３３０、５３０ 表示部
５００ 蓄積部
Ｅ 心電信号データ
Ｔ 体温データ
Ｖ 速度データ
ＡＳ 解析データ
ＢＤ 生体情報データ
ＢＳ１、ＢＳ２、ＢＳ３ 生体情報信号
1 biometric information detection device 10 biometric information detection device main body 20 mounting table 30, 50 sleep state detection device 100 biometric information detection unit 110 body temperature sensor 120 acceleration sensor 130 electrocardiographic signal sensor 140 control unit 141 data processing unit 142 mode setting unit 143 switching Part 143a, 143b Contact point 144 Data reading part 150 Memory 160 Transmission part 170 Charging input part 200 Charging output part 210 Communication part 300 Biological information input part 310 Memory 320 State detection part 330, 530 Display part 500 Accumulation part E ECG signal data T Body temperature data V Velocity data AS Analysis data BD Biological information data BS1, BS2, BS3 Biological information signal
Claims (7)
前記生体情報検出装置が、前記被検者の胴体に装着可能な携帯型の生体情報検出装置本体を有し、
前記生体情報検出装置本体が、前記被検者の生体情報を検出する生体情報検出部と、前記生体情報検出部で検出された生体情報を出力する送信部とを有し、
前記生体情報検出部が、前記被検者の動きを示す加速度を検出する加速度センサおよび前記被検者の心電信号を検出する心電信号センサを少なくとも有するとともに、前記生体情報検出部が検出する生体情報が、前記加速度および前記心電信号を少なくとも含み、
前記睡眠状態検出装置が、前記生体情報検出装置から出力された生体情報を入力する生体情報入力部と、前記生体情報入力部に入力された生体情報に基づいて前記被検者の睡眠状態を検出する状態検出部と、前記状態検出部で検出された前記被検者の睡眠状態を表示する表示部とを有し、
前記状態検出部が、前記加速度から算出した前記被検者の姿勢を示す姿勢情報、ならびに、前記心電信号から算出した前記被検者の交感神経の活動状態を示す交感神経情報および副交感神経の活動状態を示す副交感神経情報を用いて、前記被検者の睡眠状態を検出し、
前記状態検出部が、前記被検者の睡眠時間、入眠潜時、途中覚醒回数、睡眠効率、姿勢変動回数および自律神経活動バランスを少なくとも検出し、
前記表示部が、これら睡眠時間、入眠潜時、途中覚醒回数、睡眠効率、姿勢変動回数および自律神経活動バランスを少なくとも含むレーダーチャートを表示し、
前記自律神経活動バランスが、前記被検者の睡眠時の前記交感神経情報の大きさの分布幅に基づいて検出される値である
ことを特徴とする生体情報管理システム。 A biological information detection device that detects biological information of the subject, and a sleep state detection device that detects the sleep state of the subject based on the biological information detected by the biological information detection device, and a living body In the information management system,
The biological information detection device has a portable biological information detection device body that can be mounted on the body of the subject,
The biological information detection device main body has a biological information detection unit that detects biological information of the subject, and a transmission unit that outputs the biological information detected by the biological information detection unit,
The biological information detection unit has at least an acceleration sensor that detects an acceleration indicating the movement of the subject and an electrocardiographic signal sensor that detects an electrocardiographic signal of the subject, and the biological information detection unit detects The biological information includes at least the acceleration and the electrocardiographic signal,
The sleep state detection device detects a sleep state of the subject based on the biometric information input unit that inputs the biometric information output from the biometric information detection device and the biometric information input to the biometric information input unit. And a display unit that displays the sleep state of the subject detected by the state detection unit,
The state detection unit, posture information indicating the posture of the subject calculated from the acceleration, and sympathetic nerve information and parasympathetic nerve of the sympathetic nerve activity state of the subject calculated from the electrocardiographic signal Using parasympathetic nerve information indicating the activity state, to detect the sleep state of the subject ,
The state detection unit detects at least the sleep time of the subject, sleep onset latency, number of halfway awakenings, sleep efficiency, number of posture changes and autonomic nervous activity balance,
The display unit displays a radar chart including at least these sleep time, sleep latency, awakening frequency, sleep efficiency, posture change frequency, and autonomic nervous activity balance,
The biological information management system, wherein the autonomic nerve activity balance is a value detected based on a distribution width of the size of the sympathetic nerve information when the subject sleeps .
前記表示部が、複数の前記情報算出期間において算出した前記副交感神経情報および前記交感神経情報を座標とする複数の点を二次元平面上にプロットした自律神経バランスプロット図を表示することを特徴とする請求項１に記載の生体情報管理システム。 The state detection unit calculates the sympathetic nerve information and the parasympathetic nerve information for each information calculation period,
The display unit displays an autonomic nerve balance plot diagram in which a plurality of points having the coordinates of the parasympathetic nerve information and the sympathetic nerve information calculated in a plurality of the information calculation periods are plotted on a two-dimensional plane. The biometric information management system according to claim 1.
前記送信部が、前記メモリに記憶された生体情報を出力する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の生体情報管理システム。 The biological information detecting device main body further has a memory for storing biological information detected by the biological information detecting unit,
The biometric information management system according to claim 1, wherein the transmission unit outputs the biometric information stored in the memory.
前記載置台が、前記送信部から出力された生体情報を受信するとともに、受信した前記生体情報を出力する通信部を有し、
前記生体情報入力部が、前記通信部から出力された生体情報を入力する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の生体情報管理システム。 The biological information detection device further has a mounting table for mounting the biological information detection device main body,
The mounting table has a communication unit that outputs the received biometric information while receiving the biometric information output from the transmission unit,
The biometric information management system according to any one of claims 1 to 5, wherein the biometric information input unit inputs the biometric information output from the communication unit.
前記状態検出部が、前記体温も用いて、前記被検者の睡眠状態を検出する請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の生体情報管理システム。
The biological information detection unit further has a body temperature sensor for measuring the body temperature of the subject, the biological information detected by the biological information detection unit further includes the body temperature,
The biological information management system according to any one of claims 1 to 6, wherein the state detection unit detects the sleep state of the subject also using the body temperature.
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