JP6909608B2 - Respiratory measuring device - Google Patents

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Description

本発明は、就寝者の呼吸の状況を計測する、呼吸計測装置に関するものである。 The present invention relates to a respiration measuring device that measures the respiration status of a sleeping person.

従来から、医療や介護等の分野において、患者等の睡眠状態や健康状態を把握する指標として、就寝時の呼吸状態を計測することが行われている。例えば、特許第5679971号公報(特許文献1)には、就寝者の胸や腹に巻かれたバンドが呼吸動作で伸長されるテンションを測定したり、就寝者の下に敷くマットに感圧センサを設けて就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動を測定して、就寝者の呼吸波形を計測することが提案されている。さらに、特許第4554476号公報(特許文献2)には、寝具平面に敷設した光ファイバ式センサを用い、呼吸動作に伴う光ファイバの形状変化により生じる偏波変動の検出値から呼吸波形を計測する装置が提案されている。 Conventionally, in the fields of medical care and long-term care, it has been practiced to measure the respiratory state at bedtime as an index for grasping the sleep state and the health state of a patient or the like. For example, Japanese Patent No. 5679971 (Patent Document 1) measures the tension in which a band wrapped around a sleeping person's chest or abdomen is stretched by a breathing motion, or a pressure-sensitive sensor on a mat laid under the sleeping person. It has been proposed to measure the pressure fluctuation accompanying the breathing motion of the sleeping person by providing the above to measure the breathing waveform of the sleeping person. Further, in Japanese Patent No. 4554476 (Patent Document 2), an optical fiber type sensor laid on a bedding plane is used, and a respiratory waveform is measured from a detected value of polarization fluctuation caused by a change in the shape of an optical fiber accompanying a respiratory motion. A device has been proposed.

ところで、上記特許文献1や2に記載の従来の呼吸計測装置では、いずれも呼吸動作に伴い変動するセンサ等の出力値の時系列データをフーリエ変換して、得られたパワースペクトルから呼吸に関する周期振動を検出することが、一般的に行われている。 By the way, in the conventional respiration measuring devices described in Patent Documents 1 and 2, the time series data of the output values of the sensors and the like that fluctuate with the respiration movement are Fourier transformed, and the period related to respiration is obtained from the obtained power spectrum. It is common practice to detect vibrations.

しかしながら、かかる方法で得られた周期振動は、ある時間間隔のデータが定常であるとしてその時間間隔に亘っての平均的な振幅(周波数スペクトル)が求められるものであることから、呼吸振動の瞬時値を表すものではない。それゆえ、呼吸状態の急激な変化を検知することが難しく無呼吸状態の検出等を有効に行えないおそれがあり、正確な呼吸状態を把握するためには、未だ改良の余地があった。 However, since the periodic vibration obtained by this method requires the average amplitude (frequency spectrum) over the time interval assuming that the data at a certain time interval is constant, the instantaneous vibration of the respiration is instantaneous. It does not represent a value. Therefore, it is difficult to detect a sudden change in the respiratory state, and there is a possibility that the apnea state cannot be detected effectively, and there is still room for improvement in order to grasp the accurate respiratory state.

特許第5679971号公報Japanese Patent No. 5679971 特許第4554476号公報Japanese Patent No. 4554476

本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、就寝者の呼吸状態の変化をより精度よく計測することができる、新規な構造の呼吸計測装置を提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above circumstances, and the problem of solving the present invention is to provide a respiratory measuring device having a novel structure capable of more accurately measuring changes in the respiratory state of a sleeping person. There is.

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。 Hereinafter, aspects of the present invention made to solve such problems will be described. The components adopted in each of the following aspects can be adopted in any combination as much as possible.

本発明の第一の態様は、就寝者を支持する床部に配設されて就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動を検出する圧力センサと、前記圧力センサにより検出された圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する周波数成分に対してCDM処理を行い、瞬時周波数の時系列データを生成するデータ生成手段と、前記データ生成手段で得られたデータを出力する出力手段と、を備えており、前記データ生成手段が、瞬時周波数の正常範囲を設定する正常範囲設定部と、前記瞬時周波数の値が予め設定された前記正常範囲を逸脱する場合に異常値と判定する異常値判定部とを含んでいることを特徴とする。 A first aspect of the present invention is a pressure sensor disposed on a floor supporting a sleeping person to detect a pressure fluctuation accompanying a sleeping person's breathing motion, and a pressure fluctuation time series data detected by the pressure sensor. performs CDM processing on the frequency components associated with respiratory comprises data generating means for generating time-series data of the instantaneous frequency, and output means for outputting the data obtained by the data generating means, said The data generation means includes a normal range setting unit for setting a normal range of the instantaneous frequency and an abnormal value determination unit for determining an abnormal value when the value of the instantaneous frequency deviates from the preset normal range. and said that you are.

本態様に従う構造とされた呼吸計測装置によれば、圧力センサによって検出された、就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動時系列データにおける呼吸に関する周波数成分に対して、データ生成手段においてCDM (Complex Demodulation) 処理を行うことにより瞬時周波数の時系列データを得ることができ、得られた瞬時周波数の時系列データを任意の方法で出力手段を介して出力することができる。これにより、従来のフーリエ変換処理では得られなかった、呼吸に関連する瞬時周波数を計測することができ、就寝者の呼吸数や呼吸振動をある区間の平均値ではなく瞬時値として得ることができる。その結果、就寝者の呼吸の状態をより精度よく計測することができ、リアルタイムに得られる呼吸間隔変動のデータから睡眠状態の判定(レム/ノンレム睡眠)や無呼吸状態の検知などを瞬時に行うことが可能となる。 According to the respiration measuring device having a structure according to this aspect, the frequency component related to respiration in the pressure fluctuation time series data accompanying the respiration movement of the sleeping person detected by the pressure sensor is subjected to CDM (Complex Demodulation) in the data generation means. ) By performing the processing, the time-series data of the instantaneous frequency can be obtained, and the time-series data of the obtained instantaneous frequency can be output via the output means by an arbitrary method. As a result, it is possible to measure the instantaneous frequency related to respiration, which was not obtained by the conventional Fourier transform process, and it is possible to obtain the respiratory rate and respiratory vibration of the sleeping person as instantaneous values instead of the average value in a certain section. .. As a result, the breathing state of the sleeping person can be measured more accurately, and the sleep state is judged (REM / non-REM sleep) and the apnea state is detected instantly from the data of the breathing interval fluctuation obtained in real time. It becomes possible.

また、本態様によれば、瞬時周波数の時系列データにおける出力周波数が0.1Hz〜0.5Hzの範囲内であれば、安静時の呼吸による圧力変動波形を反映し、その範囲を逸脱すれば、無呼吸状態や寝返りなどの体動発生を検知できるという本発明者等が見出した知見に基づき、例えば安静時の呼吸による圧力変動に基づく瞬時周波数の範囲を正常範囲として設定し、その範囲を逸脱する値を異常値と判定することにより、正確な安静時の瞬時呼吸数を取得したり、異常の発生を検知することが可能となる。 Further , according to this aspect, if the output frequency in the time-series data of the instantaneous frequency is within the range of 0.1 Hz to 0.5 Hz, the pressure fluctuation waveform due to respiration at rest is reflected, and if the output frequency deviates from that range. Based on the findings found by the present inventors that it is possible to detect the occurrence of body movements such as apnea and turning over, for example, the range of the instantaneous frequency based on the pressure fluctuation due to breathing at rest is set as the normal range, and the range is set. By determining the deviating value as an abnormal value, it is possible to obtain an accurate instantaneous respiratory rate at rest and detect the occurrence of an abnormality.

本発明の第の態様は、前記第の態様に記載のものにおいて、前記異常値判定部が、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲の上限値を超えた場合に前記就寝者の前記呼吸動作以外の体動による異常値と判定するようになっているものである。 A second aspect of the present invention is the one described in the first aspect, wherein when the abnormal value determination unit exceeds the upper limit value of the normal range, the breathing of the sleeping person. It is designed to be judged as an abnormal value due to body movement other than movement.

本態様によれば、上記瞬時周波数が正常範囲を上回った場合は、体動による変動として峻別でき、かかるノイズを取り除いた安静時の瞬時呼吸数を取得することができる。 According to this aspect, when the instantaneous frequency exceeds the normal range, it can be distinguished as a fluctuation due to body movement, and the instantaneous respiratory rate at rest can be obtained by removing such noise.

本発明の第の態様は、前記第または第の態様に記載のものにおいて、前記データ生成手段が、前記CDM処理によりさらに瞬時振幅の時系列データを生成するものであり、前記正常範囲設定部が前記瞬時振幅の安静時の平均値をさらに設定するようになっており前記異常値判定部が、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲の下限値以下であってかつ前記瞬時振幅の値が前記安静時の平均値の1/3以下となった場合に、無呼吸による異常値と判定するようになっているものである。 A third aspect of the present invention is the one described in the first or second aspect, wherein the data generation means further generates time-series data of instantaneous amplitude by the CDM processing, and the normal range. The setting unit further sets the average value of the instantaneous amplitude at rest, and the abnormal value determination unit determines that the value of the instantaneous frequency is equal to or less than the lower limit of the normal range and the value of the instantaneous amplitude. When is 1/3 or less of the average value at rest, it is determined to be an abnormal value due to apnea.

本態様によれば、データ生成手段において、CDM処理によりさらに瞬時振幅の時系列データを生成することにより、瞬時振幅の値を利用して、かかる値が正常範囲設定部で予め設定された安静時の平均値の1/3以下になった場合は、無呼吸と判定でき、無呼吸の発生を速やかに確認することができる。 According to this aspect, in the data generation means, by further generating time-series data of instantaneous amplitude by CDM processing, the value of instantaneous amplitude is used, and such a value is preset in the normal range setting unit at rest. When it becomes 1/3 or less of the average value of, it can be determined that the apnea is apnea, and the occurrence of the apnea can be promptly confirmed.

本発明の第の態様は、前記第一乃至第の何れか一つの態様に記載のものにおいて、前記圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する前記周波数成分が、0.1〜0.5Hzのものである。 In the fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the frequency component related to respiration in the pressure fluctuation time series data is 0.1 to 0.5 Hz. belongs to.

本態様によれば、周波数成分を0.1〜0.5Hzのものに設定することにより、心拍に関連する周波数成分を除去しつつ、呼吸に関連した周波数帯域を広くサンプリングすることができる。これにより、安静時の瞬時呼吸数に加えて、無呼吸状態も容易に確認することが可能となる。 According to this aspect, by setting the frequency component to 0.1 to 0.5 Hz, it is possible to widely sample the frequency band related to respiration while removing the frequency component related to the heartbeat. This makes it possible to easily confirm the apnea state in addition to the instantaneous respiratory rate at rest.

本発明の第の態様は、前記第一乃至第の何れか一つの態様に記載のものにおいて、前記圧力センサが、多数の感圧点が分散配置されたシート形状を有し、前記就寝者を支持する支持面上に配設されて、前記就寝者の少なくとも胸部から腹部に亘る上半身が載置されるようになっている多点検出感圧センサによって構成されているものである。 A fifth aspect of the present invention is the one described in any one of the first to fourth aspects, wherein the pressure sensor has a sheet shape in which a large number of pressure sensitive points are dispersedly arranged, and the bedtime. It is configured by a multi-point detection pressure-sensitive sensor which is arranged on a support surface for supporting a person and on which an upper body extending from at least the chest to the abdomen of the sleeping person is placed.

本態様によれば、多数の感圧点が分散配置されたシート形状の多点検出感圧センサを用いることにより、就寝者の体を拘束することなく、就寝時等の就寝者の呼吸動作に基づく圧力変動を安定して取得することができる。しかも、シート形状の多点検出感圧センサには、呼吸動作によって変動する就寝者の少なくとも胸部から腹部に亘る上半身が載置されるようになっていることから、呼吸動作に基づく圧力変動を最も有利に取得できる感圧点を選択することができ、呼吸に関する周波数成分を含んだ圧力変動時系データを有利に得ることができる。 According to this aspect, by using a sheet-shaped multi-point detection pressure sensor in which a large number of pressure-sensitive points are dispersedly arranged, the sleeping person's breathing motion such as at bedtime can be performed without restraining the sleeping person's body. Based on the pressure fluctuation, it can be obtained stably. Moreover, since the seat-shaped multi-point detection pressure-sensitive sensor is designed to mount at least the upper body of the sleeping person, which fluctuates due to the respiration movement, from the chest to the abdomen, the pressure fluctuation based on the respiration movement is the most. you can select the pressure sensing points which can advantageously be obtained the pressure fluctuation during-series data including a frequency component related to respiration can advantageously be obtained a.

本発明の第の態様は、前記第の態様に記載のものにおいて、前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、呼吸周波数帯域の出力値が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出するものである。 In the sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the data generation means includes a pressure fluctuation calculation unit, and the pressure fluctuation calculation unit includes a respiratory frequency among the large number of pressure sensitive points. The pressure fluctuation time series data is calculated from the average value of the output values obtained from the plurality of pressure sensitive points selected in descending order of the output value of the band.

本態様によれば、呼吸周波数帯域の出力値が大きい順に選択した複数の感圧点から得られる出力値の平均値に基づき、圧力変動時系列データを算出していることから、呼吸動作に基づく圧力変動を最も有利に表わす圧力変動時系列データを有利に取得することができる。 According to this aspect, since the pressure fluctuation time series data is calculated based on the average value of the output values obtained from the plurality of pressure sensitive points selected in descending order of the output value of the respiratory frequency band, it is based on the respiratory motion. It is possible to advantageously acquire pressure fluctuation time series data that most favorably represents pressure fluctuation.

本発明の第の態様は、前記第の態様に記載のものにおいて、前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、取得圧力のパワースペクトルの全面積に対する呼吸周波数帯域の占める割合が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出するものである。 In the seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, the data generation means includes a pressure fluctuation calculation unit, and the pressure fluctuation calculation unit includes an acquisition pressure among the large number of pressure sensitive points. The pressure fluctuation time series data is calculated from the average value of the output values obtained from the plurality of pressure sensitive points selected in descending order of the ratio of the respiratory frequency band to the total area of the power spectrum of.

本態様によれば、取得圧力のパワースペクトルの全面積に対する呼吸周波数帯域の占める割合が大きい順に選択した複数の感圧点から得られる出力値の平均値から、圧力変動時系列データを算出することにより、呼吸に関する周波数成分を含んだ圧力変動時系データを一層確実に得ることができる。なお、選択される感圧点の数は、呼吸に対応した体動が現れる部位が分散される場合もあることから、好ましくは2〜5つ、より好ましくは4つ程度の感圧点を選択することが望ましい。 According to this aspect, the pressure fluctuation time series data is calculated from the average value of the output values obtained from a plurality of pressure sensitive points selected in descending order of the ratio of the respiratory frequency band to the total area of the power spectrum of the acquired pressure. Accordingly, it is possible to obtain a pressure variation time-series data including a frequency component related to respiration more reliably. The number of pressure sensitive points to be selected is preferably 2 to 5, more preferably about 4 because the parts where the body movement corresponding to breathing appears may be dispersed. It is desirable to do.

本発明によれば、圧力センサによって検出された、就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動時系列データにおける呼吸に関する周波数成分に対して、データ生成手段においてCDM処理を行うことにより瞬時周波数の時系列データを得ることができる。これにより、就寝者の呼吸数や呼吸振動を、従来の如きある区間の平均値ではなく瞬時値として得ることができる。その結果、リアルタイムに得られる呼吸間隔変動のデータから睡眠状態の判定や無呼吸状態の検知などを瞬時に行うことが可能となる。 According to the present invention, the frequency component related to respiration in the pressure fluctuation time series data accompanying the respiration movement of the sleeping person detected by the pressure sensor is subjected to CDM processing in the data generation means to perform instantaneous frequency time series data. Can be obtained. As a result, the respiratory rate and respiratory vibration of the sleeping person can be obtained as an instantaneous value instead of the average value of a certain section as in the conventional case. As a result, it is possible to instantly determine the sleep state and detect the apnea state from the respiratory interval fluctuation data obtained in real time.

本発明の一実施形態としての呼吸計測装置を備えたベッドを示す斜視図。The perspective view which shows the bed provided with the respiration measuring apparatus as one Embodiment of this invention. 図1の平面図。Top view of FIG. 本実施形態の呼吸計測装置を示す平面図。The plan view which shows the respiration measuring apparatus of this embodiment. 図3におけるIV−IV断面拡大図。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of IV-IV in FIG. 本発明の制御方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the control method of this invention. 感圧点選択処理を示すフローチャート。A flowchart showing a pressure sensitive point selection process. 異常値検出処理を示すフローチャート。A flowchart showing an abnormal value detection process. 圧力変動時系列データと、それをCDM処理した瞬時周波数データおよび瞬時振幅データを示す図(安静時)。The figure which shows the pressure fluctuation time series data, the instantaneous frequency data and the instantaneous amplitude data which processed it by CDM (at rest). 圧力変動時系列データをCDM処理した瞬時振幅データと瞬時周波数データを示す図(無呼吸時)。The figure which shows the instantaneous amplitude data and the instantaneous frequency data which CDM processed the pressure fluctuation time series data (at the time of apnea).

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1および図2には、本発明の一実施形態に従う構造とされた呼吸計測装置10が示されている。呼吸計測装置10は、例えば就寝者12を支持するベッド14の床部16の支持面18上に配設された圧力センサとしてのシート状の多点検出感圧センサ20と、多点検出感圧センサ20に電気的に接続された制御装置22を含んで構成されている。より詳細には、図1および図2に示されているように、多点検出感圧センサ20は、例えばマットレス等を備えた床部16の支持面18上の一部の領域に配設されており、多点検出感圧センサ20上に就寝者12の胸部24から腹部26に亘る上半身28が載置されるようになっている。そして、かかる多点検出感圧センサ20を用いて、就寝者12の呼吸動作に伴う圧力変動が検出されるようになっている。なお、以下の説明において、上方とは、図1中の上方、下方とは、図1中の下方、また前方とは、図2中の上方、後方とは、図2中の下方を言うものとする。また、図1,2では、理解を容易とするため、就寝者12を仮想線で記載している。 1 and 2 show a respiration measuring device 10 having a structure according to an embodiment of the present invention. The respiration measuring device 10 includes, for example, a sheet-shaped multipoint detection pressure sensor 20 as a pressure sensor arranged on a support surface 18 of a floor portion 16 of a bed 14 that supports a sleeping person 12, and a multipoint detection pressure sensitive sensor 10. It is configured to include a control device 22 electrically connected to the sensor 20. More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the multipoint detection pressure sensor 20 is arranged in a part of a region on the support surface 18 of the floor portion 16 provided with, for example, a mattress. The upper body 28 extending from the chest 24 to the abdomen 26 of the sleeping person 12 is placed on the multipoint detection pressure sensor 20. Then, using the multi-point detection pressure sensor 20, pressure fluctuations associated with the breathing motion of the sleeping person 12 are detected. In the following description, the upper part means the upper part in FIG. 1, the lower part means the lower part in FIG. 1, the front part means the upper part in FIG. 2, and the rear part means the lower part in FIG. And. Further, in FIGS. 1 and 2, the sleeping person 12 is shown by a virtual line for easy understanding.

図3に示されているように、多点検出感圧センサ20は、歪ゲージや磁歪体を用いたロードセル等を用いて、例えば歪ゲージを4隅に配設して面圧分布センサを構成する等しても良いが、本実施形態においては、シート状の静電容量型センサによって、圧力センサとしての多点検出感圧センサ20が構成されている。静電容量型センサとしては、従来公知のものが適宜に採用可能である。 As shown in FIG. 3, the multipoint detection pressure sensor 20 constitutes a surface pressure distribution sensor by arranging, for example, strain gauges at four corners using a strain gauge, a load cell using a magnetic strain body, or the like. However, in the present embodiment, the multi-point detection pressure sensor 20 as a pressure sensor is configured by the sheet-shaped capacitance type sensor. As the capacitance type sensor, conventionally known ones can be appropriately adopted.

図3および図4に、多点検出感圧センサ20を構成する静電容量型センサを概略的に示す。なお、図3においては、後述する誘電層32および表側基材34を透視して図示すると共に、後述する感圧点42を内部に斜線を付した四角で示す。 3 and 4 schematically show a capacitance type sensor constituting the multipoint detection pressure sensitive sensor 20. In FIG. 3, the dielectric layer 32 and the front base material 34, which will be described later, are shown through, and the pressure sensitive points 42, which will be described later, are shown by diagonally shaded squares.

多点検出感圧センサ20を構成する静電容量型センサは、誘電層32と、表側電極01X〜32Xと、裏側電極01Y〜25Yと、表側配線01x〜32xと、裏側配線01y〜25yと、表側基材34と、裏側基材36と、表側配線用コネクタ38と、裏側配線用コネクタ40と、を備えている。 The capacitance type sensor constituting the multipoint detection pressure sensitive sensor 20 includes a dielectric layer 32, front side electrodes 01X to 32X, back side electrodes 01Y to 25Y, front side wiring 01x to 32x, and back side wiring 01y to 25y. It includes a front side base material 34, a back side base material 36, a front side wiring connector 38, and a back side wiring connector 40.

誘電層32は、例えばエラストマーとしてのウレタン発泡体製であって、平面視で略矩形平板形状のシート状を呈し、弾性変形可能とされている。また、表側基材34は、例えばゴム製であって、平面視で略矩形平板形状を呈しており、誘電層32の上方(表側)に積層されている。さらに、裏側基材36は、例えばゴム製であって、平面視で略矩形平板形状を呈しており、裏側基材36は、誘電層32の下方(裏側)に積層されている。 The dielectric layer 32 is made of, for example, a urethane foam as an elastomer, has a substantially rectangular flat plate-shaped sheet shape in a plan view, and is elastically deformable. Further, the front base material 34 is made of rubber, for example, and has a substantially rectangular flat plate shape in a plan view, and is laminated above the dielectric layer 32 (front side). Further, the back side base material 36 is made of rubber, for example, and has a substantially rectangular flat plate shape in a plan view, and the back side base material 36 is laminated below (back side) of the dielectric layer 32.

図4に示されているように、表側基材34の外縁と裏側基材36の外縁とは接合されており、表側基材34と裏側基材36が、袋状に貼り合わされている。これにより、誘電層32は、当該袋内に収容されている。加えて、誘電層32の上面四隅は、表側基材34の下面四隅に、スポット的に接着されている一方、誘電層32の下面四隅は、裏側基材36の上面四隅に、スポット的に接着されている。それゆえ、誘電層32は、表側基材34および裏側基材36に対して、使用時にシワがよらないように、位置決めされるようになっている。なお、誘電層32は、四隅が接着された状態で、表側基材34および裏側基材36に対して、水平方向(前後左右方向)に弾性変形可能とされている。 As shown in FIG. 4, the outer edge of the front base material 34 and the outer edge of the back side base material 36 are joined, and the front side base material 34 and the back side base material 36 are bonded together in a bag shape. As a result, the dielectric layer 32 is housed in the bag. In addition, the four upper corners of the dielectric layer 32 are spot-bonded to the lower four corners of the front base material 34, while the lower four corners of the dielectric layer 32 are spot-bonded to the upper four corners of the back base material 36. Has been done. Therefore, the dielectric layer 32 is positioned with respect to the front base material 34 and the back side base material 36 so as not to wrinkle during use. The dielectric layer 32 is elastically deformable in the horizontal direction (front-back and left-right directions) with respect to the front-side base material 34 and the back-side base material 36 in a state where the four corners are adhered.

表側電極01X〜32Xは、図3に示されているように、誘電層32の上面に、合計32本配置されており、各々、例えば、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。また、表側電極01X〜32Xは、各々、略帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。さらに、表側電極01X〜32Xは、各々、横方向(図3中、左右方向)に延在していると共に、縦方向(図3中、上下方向)に所定間隔を隔てて離間して、互いに略平行になるように配置されている。 As shown in FIG. 3, a total of 32 front side electrodes 01X to 32X are arranged on the upper surface of the dielectric layer 32, and each of them is formed including, for example, acrylic rubber and conductive carbon black. Has been done. Further, the front side electrodes 01X to 32X each have a substantially band shape, and are formed to be flexibly expandable and contractible. Further, the front side electrodes 01X to 32X extend in the horizontal direction (horizontal direction in FIG. 3) and are separated from each other in the vertical direction (vertical direction in FIG. 3) at predetermined intervals. They are arranged so as to be substantially parallel.

表側配線01x〜32xは、誘電層32の上面に、合計32本配置されており、各々、例えば、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。また、表側配線01x〜32xは、各々、略線状を呈している。さらに、表側配線用コネクタ38は、表側基材34および裏側基材36の隅部に配置されている一方、表側配線01x〜32xは、各々、表側電極01X〜32Xの端部と表側配線用コネクタ38と、を接続している。 A total of 32 front-side wirings 01x to 32x are arranged on the upper surface of the dielectric layer 32, and each of them is formed including, for example, acrylic rubber and silver powder. Further, the front side wirings 01x to 32x each have a substantially linear shape. Further, the front side wiring connector 38 is arranged at the corners of the front side base material 34 and the back side base material 36, while the front side wirings 01x to 32x are the ends of the front side electrodes 01X to 32X and the front side wiring connectors, respectively. 38 and are connected.

一方、裏側電極01Y〜25Yは、誘電層32の下面に、合計25本配置されている。裏側電極01Y〜25Yは、各々、例えば、アクリルゴムと、導電性カーボンブラックと、を含んで形成されている。また、裏側電極01Y〜25Yは、各々、帯状を呈しており、柔軟に伸縮可能に形成されている。さらに、裏側電極01Y〜25Yは、各々、縦方向(図3中、上下方向)に延在していると共に、横方向(図3中、左右方向)に所定間隔を隔てて離間して、互いに略平行になるように配置されている。このように、表側電極01X〜32Xと裏側電極01Y〜25Yとは、上方または下方から見て、互いに直交する略格子状に配置されている。 On the other hand, a total of 25 back side electrodes 01Y to 25Y are arranged on the lower surface of the dielectric layer 32. The back side electrodes 01Y to 25Y are formed including, for example, acrylic rubber and conductive carbon black, respectively. Further, the back side electrodes 01Y to 25Y each have a band shape, and are formed to be flexibly expandable and contractible. Further, the back side electrodes 01Y to 25Y extend in the vertical direction (vertical direction in FIG. 3) and are separated from each other in the horizontal direction (horizontal direction in FIG. 3) at predetermined intervals. They are arranged so as to be substantially parallel. As described above, the front side electrodes 01X to 32X and the back side electrodes 01Y to 25Y are arranged in a substantially grid pattern orthogonal to each other when viewed from above or below.

裏側配線01y〜25yは、誘電層32の下面に、合計25本配置されている。裏側配線01y〜25yは、各々、例えば、アクリルゴムと、銀粉と、を含んで形成されている。また、裏側配線01y〜25yは、各々、線状を呈している。さらに、裏側配線用コネクタ40は、表側基材34および裏側基材36の隅部に配置されている一方、裏側配線01y〜25yは、各々、裏側電極01Y〜25Yの端部と裏側配線用コネクタ40と、を接続している。 A total of 25 back-side wirings 01y to 25y are arranged on the lower surface of the dielectric layer 32. The back side wirings 01y to 25y are formed including, for example, acrylic rubber and silver powder, respectively. Further, the back side wirings 01y to 25y each have a linear shape. Further, the back side wiring connector 40 is arranged at the corners of the front side base material 34 and the back side base material 36, while the back side wirings 01y to 25y are the ends of the back side electrodes 01Y to 25Y and the back side wiring connectors, respectively. 40 and are connected.

感圧点42は、図3に内部に斜線を付した四角で示すように、表側電極01X〜32Xと、裏側電極01Y〜25Yと、が上下方向に交差する部分(重複する部分)に配置されて、誘電層32の略全面に亘って、縦横に略均等に配置されている。すなわち、圧力センサとしての多点検出感圧センサ20は、多数(本実施形態では、32×25=800個)の感圧点42が分散配置された構造を有している。また、感圧点42は、各々、表側電極01X〜32Xの一部と、裏側電極01Y〜25Yの一部と、誘電層32の一部と、を備えている。 The pressure sensitive points 42 are arranged at a portion (overlapping portion) where the front side electrodes 01X to 32X and the back side electrodes 01Y to 25Y intersect in the vertical direction, as shown by the diagonally shaded squares in FIG. Therefore, they are arranged substantially evenly in the vertical and horizontal directions over substantially the entire surface of the dielectric layer 32. That is, the multi-point detection pressure sensor 20 as a pressure sensor has a structure in which a large number (32 × 25 = 800 in this embodiment) of pressure-sensitive points 42 are dispersedly arranged. Further, the pressure sensitive points 42 include a part of the front side electrodes 01X to 32X, a part of the back side electrodes 01Y to 25Y, and a part of the dielectric layer 32, respectively.

図3に示されているように、制御装置22は、表側配線用コネクタ38および裏側配線用コネクタ40と、電気的に接続されている。制御装置22は、CPU(Central Processing Unit)44と、ROM(Read Only Memory)46と、RAM(Random Access Memory)48と、電源回路50と、モニタ52や図示しないタイマー、カウンタ、入出力インターフェース(I/O)等を備えている。ROM46には後述する制御方法に基づく制御プログラム等が記憶されている一方、RAM48には、制御プログラムの演算値等が一時的に格納されるようになっている。なお、制御装置22は、後述するデータ生成手段A、圧力変動算出部a1 、正常範囲設定部a2 、異常値判定部a3 を備えており、これらは、ROM46に記憶され、CPU44によって実行されるソフトウェアによって実現されている。 As shown in FIG. 3, the control device 22 is electrically connected to the front side wiring connector 38 and the back side wiring connector 40. The control device 22 includes a CPU (Central Processing Unit) 44, a ROM (Read Only Memory) 46, a RAM (Random Access Memory) 48, a power supply circuit 50, a monitor 52, a timer, a counter, and an input / output interface (not shown). It is equipped with I / O) and the like. The ROM 46 stores a control program or the like based on a control method described later, while the RAM 48 temporarily stores the calculated value or the like of the control program. The control device 22 includes a data generation means A, a pressure fluctuation calculation unit a 1 , a normal range setting unit a 2 , and an abnormal value determination unit a 3, which will be described later, and these are stored in the ROM 46 and executed by the CPU 44. It is realized by the software that is used.

電源回路50は、感圧点42に、周期的な矩形波電圧を走査的に順番に印加する。また、ROM46には、予め、感圧点42に構成されたコンデンサの静電容量と体圧(圧力)との対応を示すマップが格納されている。一方、RAM48には、表側配線用コネクタ38、裏側配線用コネクタ40から入力される感圧点42の静電容量が一時的に格納される。そして、CPU44が、RAM48に格納された感圧点42の静電容量から、ROM46に記憶されたマップに基づいて、感圧点42に作用している体圧を検出するようになっている。なお、かかる制御装置22における作業内容や測定結果等は、モニタ52に出力されるようになっている。 The power supply circuit 50 scans and sequentially applies a periodic rectangular wave voltage to the pressure sensitive point 42. Further, the ROM 46 stores in advance a map showing the correspondence between the capacitance and the body pressure (pressure) of the capacitor configured at the pressure sensitive point 42. On the other hand, the RAM 48 temporarily stores the capacitance of the pressure sensitive point 42 input from the front side wiring connector 38 and the back side wiring connector 40. Then, the CPU 44 detects the body pressure acting on the pressure sensitive point 42 from the capacitance of the pressure sensitive point 42 stored in the RAM 48 based on the map stored in the ROM 46. The work contents and measurement results of the control device 22 are output to the monitor 52.

次に、本実施形態の呼吸計測装置10を用い、就寝者12がベッド14の床部16上に横たわって就寝した際に、就寝者12の呼吸動作に伴う圧力変動から就寝者12の呼吸に関する瞬時周波数データを得る方法について説明する。 Next, when the sleeping person 12 lies on the floor portion 16 of the bed 14 and goes to bed using the breathing measuring device 10 of the present embodiment, the breathing of the sleeping person 12 is related to the pressure fluctuation accompanying the breathing motion of the sleeping person 12. A method of obtaining instantaneous frequency data will be described.

図5に、制御装置22のデータ生成手段Aの処理内容を示す。本制御処理は、例えば、制御装置22に設けられた図示しない操作ボタン(操作ボタンは、制御装置22に設けられたモニタ52上に表示されるGUI等でも良い)を使用者が操作すること等によって開始されるようになっている。先ず、データ生成手段Aは、S1において、圧力データの取得を実行する。かかる圧力データの取得(S1)とは、全ての感圧点42における任意の区間N(秒)の圧力変動の時系列データを取得することである。 FIG. 5 shows the processing contents of the data generation means A of the control device 22. In this control process, for example, the user operates an operation button (the operation button may be a GUI or the like displayed on the monitor 52 provided on the control device 22) provided on the control device 22 (the operation button may be a GUI or the like displayed on the monitor 52 provided on the control device 22). It is supposed to be started by. First, the data generation means A acquires pressure data in S1. The acquisition of the pressure data (S1) is to acquire the time series data of the pressure fluctuation in an arbitrary section N (seconds) at all the pressure sensitive points 42.

圧力データの取得(図5中、S1)が終了した後に、データ生成手段Aは、S2において、感圧点選択処理を実行する。 After the acquisition of the pressure data (S1 in FIG. 5) is completed, the data generation means A executes the pressure sensitive point selection process in S2.

感圧点選択処理(S2)の処理内容を、図6を用いて説明する。先ず、データ生成手段Aは、S20において、S1で取得した全ての感圧点42における圧力データに対してFFT解析(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)を行い、全ての感圧点42における周波数毎のパワースペクトルを求める。続いて、S21において、かかる全ての感圧点42におけるパワースペクトルを用いて、全面積すなわち全周波数帯域における積分値と、呼吸周波数帯域(例えば0.1〜0.5Hz)における積分値を計算し、全周波数帯域における積分値に対する呼吸周波数帯域における積分値の割合が大きい順に例えば4つの感圧点42を選択して、感圧点選択処理(S2)を終了する。なお、選択される感圧点42の数は1つでもよいが、呼吸に対応した体動が複数の感圧点42に分散して及ぼされる場合も考慮し、2〜5個等複数選択することが好ましく、より好ましくは4つ程度であることが望ましい。 The processing content of the pressure sensitive point selection process (S2) will be described with reference to FIG. First, in S20, the data generation means A performs FFT analysis (Fast Fourier Transform) on the pressure data at all the pressure sensitive points 42 acquired in S1 for each frequency at all the pressure sensitive points 42. Power spectrum of. Subsequently, in S21, the integrated value in the entire area, that is, the entire frequency band and the integrated value in the respiratory frequency band (for example, 0.1 to 0.5 Hz) are calculated using the power spectra at all the pressure sensitive points 42. For example, four pressure sensitive points 42 are selected in descending order of the ratio of the integrated value in the respiratory frequency band to the integrated value in the entire frequency band, and the pressure sensitive point selection process (S2) is completed. The number of pressure sensitive points 42 to be selected may be one, but in consideration of the case where the body movement corresponding to breathing is dispersed over a plurality of pressure sensitive points 42, a plurality of pressure sensitive points 42 such as 2 to 5 are selected. It is preferable, and more preferably about four.

感圧点選択処理(図5中、S2)が終了した後に、データ生成手段Aの圧力変動算出部a1 は、S3において、感圧点選択処理(S2)で選択された例えば4つの感圧点42から得られる出力値の平均値を、圧力変動時系列データとして算出・取得する。 (In FIG. 5, S2) pressure sensing points selecting process after is finished, the pressure fluctuation calculating unit a 1 data generating unit A, at S3, selected for example, four pressure sensitive at pressure sensing points selection process (S2) The average value of the output values obtained from the point 42 is calculated and acquired as pressure fluctuation time series data.

圧力変動時系列データを算出・取得(図5中、S3)が終了した後に、データ生成手段Aは、S4において、圧力センサとしての多点検出感圧センサ20により検出された上記圧力変動時系列データを用いて、呼吸に関連する周波数成分すなわち例えば0.1〜0.5Hzの範囲内の周波数成分に対してCDM処理を実行する。 After the calculation / acquisition of the pressure fluctuation time series data (S3 in FIG. 5) is completed, the data generation means A detects the pressure fluctuation time series by the multipoint detection pressure sensor 20 as the pressure sensor in S4. Using the data, CDM processing is performed on the frequency components related to respiration, that is, the frequency components in the range of 0.1 to 0.5 Hz, for example.

次に、上記S4におけるCDM処理の詳細について、以下に説明する。CDM処理とは、時系列内の予め定められた範囲内の周波数成分の瞬時周波数と瞬時振幅の時間的変化を分析する信号処理の手法である。今回、与えられた時系列である圧力変動時系列データ:X(t)に対して、関心のある成分(呼吸に関連する成分):x(t)の瞬時周波数:F(t)および瞬時振幅:A(t)を求める手順について説明する。呼吸に関連する周波数成分が、0.1〜0.5Hzすなわち(0.3Hz(中心周波数:f0 )±0.2Hz(fw ))の範囲内にあることが分かっているとすると、瞬時周波数:F(t)と中心周波数:f0 とのずれを位相:P(t)の変化であると見なすと、数1に示す関係がある。 Next, the details of the CDM processing in S4 will be described below. CDM processing is a signal processing method that analyzes temporal changes in the instantaneous frequency and instantaneous amplitude of frequency components within a predetermined range in a time series. This time, for the pressure fluctuation time series data: X (t), which is the given time series, the component of interest (component related to respiration): x (t) instantaneous frequency: F (t) and instantaneous amplitude : The procedure for obtaining A (t) will be described. Given that the frequency components associated with breathing are known to be in the range 0.1-0.5 Hz or (0.3 Hz (center frequency: f 0 ) ± 0.2 Hz ( w w)), then instantaneous. If the deviation between the frequency: F (t) and the center frequency: f 0 is regarded as a change in the phase: P (t), there is a relationship shown in Equation 1.

Figure 0006909608
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これにより、関心のある成分:x(t)の瞬時振幅:A(t)とすると、x(t)は数2のように表される。 As a result, if the component of interest: x (t) has an instantaneous amplitude: A (t), x (t) is expressed as in Equation 2.

Figure 0006909608
Figure 0006909608

一方、元の圧力変動時系列データ:X(t)は、x(t)以外の成分:z(t)を含むので、数3のように表される。 On the other hand, the original pressure fluctuation time series data: X (t) contains a component other than x (t): z (t), and is therefore expressed as in Equation 3.

Figure 0006909608
Figure 0006909608

数3の複素数での表現は、数4のように表される。 The complex number representation of Equation 3 is expressed as Equation 4.

Figure 0006909608
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なお、ここで、z(t)には、0.1〜0.5Hzすなわち(0.3Hz(中心周波数:f0 )±0.2Hz)の範囲内の成分は含まれていないと仮定している。次に、数4の両辺にexp(−i2πf0 t)を掛けて周波数軸上で−f0 だけシフトさせた信号をY(t)とすると、数5のように表される。 Here, it is assumed that z (t) does not include a component in the range of 0.1 to 0.5 Hz, that is, (0.3 Hz (center frequency: f 0) ± 0.2 Hz). There is. Next, if Y (t) is a signal obtained by multiplying both sides of Equation 4 by exp (−i2πf 0 t) and shifting by −f 0 on the frequency axis, it is expressed as Equation 5.

Figure 0006909608
Figure 0006909608

これにより、求めたい成分の瞬時周波数は、Y(t)中の±fw の範囲内に存在していることになる。そこで、Y(t)を周波数:fw のローパスフィルタにかけると、出力される時系列データは、数6のように表される。 As a result, the instantaneous frequency of the desired component exists within the range of ± f w in Y (t). Therefore, when Y (t) is applied to a low-pass filter having a frequency of f w , the output time series data is expressed as in Equation 6.

Figure 0006909608
Figure 0006909608

このようにして求められた数6の時系列データ:y(t)を用いて、関心のある成分(呼吸に関連する成分):x(t)の瞬時振幅:A(t)を求めることができる。すなわち、数6より、y(t)の振幅=|y(t)|=A(t)/2であることから、瞬時振幅:A(t)は数7から求められる。 Using the time series data of the number 6 thus obtained: y (t), it is possible to obtain the instantaneous amplitude: A (t) of the component of interest (component related to respiration): x (t). can. That is, from Equation 6, since the amplitude of y (t) = | y (t) | = A (t) / 2, the instantaneous amplitude: A (t) can be obtained from Equation 7.

Figure 0006909608
Figure 0006909608

また、数6の時系列データ:y(t)を用いて、関心のある成分(呼吸に関連する成分):x(t)の瞬時周波数:F(t)も求めることができる。まず、数6より、P(t)を求める、すなわち、数6の時系列データ:y(t)を用いて、数8に示すようにy(t)/|y(t)|からexp(iP(t))を求めた後、数9を用いてP(t)を求める。 In addition, using the time series data of Equation 6: y (t), the instantaneous frequency of the component of interest (component related to respiration): x (t): F (t) can also be obtained. First, P (t) is obtained from Equation 6, that is, using the time series data of Equation 6, y (t), exp (from y (t) / | y (t) | as shown in Equation 8). After finding iP (t)), find P (t) using Equation 9.

Figure 0006909608
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Figure 0006909608
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そして、数9を用いることにより、数1から瞬時周波数:F(t)が求められるようになっているのである。以上のようにして、瞬時周波数:F(t)と瞬時振幅:A(t)が得られるのである。 Then, by using the equation 9, the instantaneous frequency: F (t) can be obtained from the equation 1. As described above, the instantaneous frequency: F (t) and the instantaneous amplitude: A (t) can be obtained.

S4においてCDM処理が行われることにより、データ生成手段Aは、S5において、呼吸に関連する周波数成分の瞬時周波数および瞬間振幅の時系列データを生成し、瞬時周波数・振幅取得が実行される。なお、かかるデータ生成手段によって得られたデータは、例えばグラフ表示等により可視化されてモニタ52に対して出力されるようになっている。 By performing the CDM processing in S4, the data generation means A generates time-series data of the instantaneous frequency and the instantaneous amplitude of the frequency component related to respiration in S5, and the instantaneous frequency / amplitude acquisition is executed. The data obtained by the data generation means is visualized by, for example, a graph display, and is output to the monitor 52.

瞬時周波数・振幅取得(図5中、S5)が終了した後に、データ生成手段Aは、S6において、異常値検出処理を実行する。 After the instantaneous frequency / amplitude acquisition (S5 in FIG. 5) is completed, the data generation means A executes the abnormal value detection process in S6.

異常値検出処理(S6)の処理内容を、図7を用いて説明する。先ず、データ生成手段Aの正常範囲設定部a2 には、S60において、瞬時周波数の正常範囲および瞬時振幅の安静時の平均値が予め設定されている。本実施形態では、かかる瞬時周波数の正常範囲は予め一般的な安静時の呼吸動作に基づく圧力変動の範囲として想定された値である0.1〜0.5Hzに設定されるようになっているが、予め取得された就寝者12の安静時の瞬時周波数の範囲に基づいて設定するようにしてもよい。一方、瞬時振幅の安静時の平均値は、予め取得された就寝者12の安静時における瞬時振幅の平均値を用いて設定されるようになっている。本実施形態では、平均値:0.02kPa(キロパスカル)が設定されている。 The processing content of the abnormal value detection process (S6) will be described with reference to FIG. 7. First, in S60, the normal range of the instantaneous frequency and the average value of the instantaneous amplitude at rest are preset in the normal range setting unit a 2 of the data generation means A. In the present embodiment, the normal range of the instantaneous frequency is set to 0.1 to 0.5 Hz, which is a value assumed in advance as a range of pressure fluctuation based on a general resting breathing motion. However, it may be set based on the range of the instantaneous frequency at rest of the sleeping person 12 acquired in advance. On the other hand, the average value of the instantaneous amplitude at rest is set by using the average value of the instantaneous amplitude of the sleeping person 12 acquired in advance at rest. In this embodiment, the average value: 0.02 kPa (kilopascal) is set.

データ生成手段Aの異常値判定部a3 は、S60〜S64において、瞬時周波数の値が正常範囲を逸脱する場合に異常値と判定するようになっている。より詳細には、データ生成手段Aの異常値判定部a3 は、S60において、S5で取得した瞬時周波数が正常範囲である0.1〜0.5Hz以上か否かを判定し、かかる瞬時周波数が0.5Hz以上である場合(S60=Yes)すなわち異常値である場合には、就寝者12の呼吸動作以外の体動が発生しているものとして、S61において、体動発生を例えばモニタ52に文字列やグラフ表示の色の変更等で出力すると共にRAM48内に書き込んだ後に、異常値検出処理(S6)を終了する。一方、瞬時周波数が0.5Hz未満である場合(S60=No)には、次のS62に進み、瞬時周波数が正常範囲である0.1〜0.5Hz以下か否かを判定する。かかる瞬時周波数が0.1Hz以下である場合(S62=Yes)すなわち異常値である場合には、さらにS63に進んで、瞬時振幅がS60で設定した安静時の平均値:0.02kPaの1/3以下か否かを判定する。ここで、瞬時振幅が安静時の平均値の1/3を超える場合(S63=No)には、体動が発生しているものとして、S61において、体動発生を例えばモニタ52に文字列等で出力すると共にRAM48内に書き込んだ後に、異常値検出処理(S6)を終了する。一方、瞬時振幅が安静時の平均値の1/3以下である場合(S63=Yes)には、無呼吸が発生しているものとして、S64において、無呼吸発生を例えばモニタ52に文字列等で出力すると共にRAM48内に書き込んだ後に、異常値検出処理(S6)を終了する。加えて、瞬時周波数が0.1Hzを超える場合(S62=No)には、瞬時周波数が正常範囲(0.1〜0.5Hz)であることから、そのまま異常値検出処理(S6)を終了する。 Abnormal value determination unit a 3 data generating means A, in S60~S64, the value of the instantaneous frequency is adapted to determine an abnormal value when departing from the normal range. More specifically, the abnormal value determination unit a 3 of the data generation means A determines in S60 whether or not the instantaneous frequency acquired in S5 is 0.1 to 0.5 Hz or more, which is the normal range, and determines whether or not the instantaneous frequency is 0.1 to 0.5 Hz or more. When is 0.5 Hz or higher (S60 = Yes), that is, when it is an abnormal value, it is assumed that body movements other than the breathing movements of the sleeping person 12 are occurring, and in S61, the occurrence of body movements is monitored, for example, 52. The abnormal value detection process (S6) is terminated after the data is output by changing the color of the character string or the graph display and written in the RAM 48. On the other hand, when the instantaneous frequency is less than 0.5 Hz (S60 = No), the process proceeds to the next S62 to determine whether or not the instantaneous frequency is 0.1 to 0.5 Hz or less, which is the normal range. When the instantaneous frequency is 0.1 Hz or less (S62 = Yes), that is, when it is an abnormal value, the process further proceeds to S63, and the instantaneous amplitude is 1 / of the resting average value set in S60: 0.02 kPa. Determine if it is 3 or less. Here, when the instantaneous amplitude exceeds 1/3 of the average value at rest (S63 = No), it is assumed that the body movement has occurred, and in S61, the body movement occurrence is transmitted to, for example, a character string on the monitor 52. After outputting and writing in the RAM 48, the abnormal value detection process (S6) is terminated. On the other hand, when the instantaneous amplitude is 1/3 or less of the average value at rest (S63 = Yes), it is assumed that apnea has occurred, and in S64, the occurrence of apnea is indicated by, for example, a character string on the monitor 52. After outputting and writing in the RAM 48, the abnormal value detection process (S6) is terminated. In addition, when the instantaneous frequency exceeds 0.1 Hz (S62 = No), since the instantaneous frequency is in the normal range (0.1 to 0.5 Hz), the abnormal value detection process (S6) is terminated as it is. ..

異常値検出処理(図5中、S6)が終了した後に、データ生成手段Aは、S7において、呼吸計測を終了するか否かを判断する。かかる判断は、例えば、制御装置22に設けられた図示しない操作ボタン(操作ボタンは、制御装置22に設けられたモニタ52上に表示されるGUI等でも良い)を使用者が操作すること等によって行われる。引き続き呼吸計測を行う場合(S7=No)には、圧力変動時系列データの取得(S3)〜呼吸計測終了の判断(S7)を繰り返して呼吸データの取得を継続する。一方、呼吸計測を終了する場合(S7=Yes)には、図5に示す一連の作業を完了する。 After the abnormal value detection process (S6 in FIG. 5) is completed, the data generation means A determines in S7 whether or not to end the respiration measurement. Such a determination is made, for example, by the user operating an operation button (the operation button may be a GUI or the like displayed on the monitor 52 provided on the control device 22) provided on the control device 22 (not shown). Will be done. When the respiration measurement is continuously performed (S7 = No), the acquisition of the pressure fluctuation time series data (S3) to the determination of the end of the respiration measurement (S7) are repeated to continue the acquisition of the respiration data. On the other hand, when the respiration measurement is completed (S7 = Yes), a series of operations shown in FIG. 5 is completed.

次に、本実施形態の呼吸計測装置10を用いた呼吸計測について、図8および図9の実測データを用いて具体的に説明する。先ず、図5に示すような制御装置22のデータ生成手段Aの処理としてのS1〜S3を行うことにより、図8(a)に示されているような圧力変動時系列データを取得する。そして、かかる圧力変動時系列データを用いて、呼吸に関連する周波数成分すなわち0.1〜0.5Hzの範囲内の周波数成分に対してCDM処理を実行する(図5中、S4参照)ことにより、図8(b),(c)に示されているような瞬時周波数と瞬時振幅の時間的変化のデータを取得できるようになっている。なお、図8は、就寝者12の安静状態におけるデータを示している。すなわち、図8(a)〜(c)に示されているように、各データが時間に対して略一定となっていると共に、瞬時周波数が0.1〜0.5Hzの範囲内に納まっていることが分かる。 Next, the respiration measurement using the respiration measurement device 10 of the present embodiment will be specifically described with reference to the actual measurement data of FIGS. 8 and 9. First, by performing S1 to S3 as the processing of the data generation means A of the control device 22 as shown in FIG. 5, the pressure fluctuation time series data as shown in FIG. 8A is acquired. Then, using the pressure fluctuation time series data, CDM processing is executed for the frequency component related to respiration, that is, the frequency component in the range of 0.1 to 0.5 Hz (see S4 in FIG. 5). , It is possible to acquire the data of the temporal change of the instantaneous frequency and the instantaneous amplitude as shown in FIGS. 8 (b) and 8 (c). Note that FIG. 8 shows data of the sleeping person 12 in a resting state. That is, as shown in FIGS. 8A to 8C, each data is substantially constant with respect to time, and the instantaneous frequency is within the range of 0.1 to 0.5 Hz. You can see that there is.

続いて、図9(a)(b)に、安静状態にあった就寝者12が無呼吸となった場合(図中、略125〜175秒の間)の瞬時周波数と瞬時振幅の時間的変化のデータを示す。かかる場合において、図7に示す異常値検出処理を実行すると、略125〜175秒の間において瞬時周波数は0.1Hz以下であることから、S60=NoかつS62=Yesとなる。無呼吸というのは、瞬時周波数が0Hzであることに相当するが、図9(b)から分かるように0Hzであることを正確に測定することは極めて困難である。それゆえ、本実施形態においては、S63を行うすなわち略125〜175秒の間の瞬時振幅が安静時(図9中、略20〜120秒の間)の1/3以下になっていることを確認することにより、無呼吸発生を容易に検知することができることが分かる。 Subsequently, in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the temporal changes in the instantaneous frequency and the instantaneous amplitude when the sleeping person 12 in the resting state becomes apnea (between approximately 125 to 175 seconds in the figure). The data of is shown. In such a case, when the abnormal value detection process shown in FIG. 7 is executed, since the instantaneous frequency is 0.1 Hz or less in approximately 125 to 175 seconds, S60 = No and S62 = Yes. Apnea corresponds to an instantaneous frequency of 0 Hz, but as can be seen from FIG. 9B, it is extremely difficult to accurately measure 0 Hz. Therefore, in the present embodiment, S63 is performed, that is, the instantaneous amplitude between about 125 and 175 seconds is 1/3 or less of that at rest (between about 20 and 120 seconds in FIG. 9). By checking, it can be seen that the occurrence of apnea can be easily detected.

本実施形態に従う構造とされた呼吸計測装置10によれば、圧力センサとしての多点検出感圧センサ20によって検出される就寝者12の呼吸動作に伴う圧力変動時系列データを用いて呼吸に関連する周波数成分に対してCDM処理を行うことにより、呼吸に関連する周波数成分の瞬時周波数および瞬間振幅の時系列データを、従来のフーリエ変換処理によって得られるような平均値ではなく瞬時値として得ることができる。それゆえ、就寝者12の呼吸の状態をより精度よく計測することができると共に、リアルタイムに得られる呼吸間隔変動のデータから睡眠状態の判定(レム/ノンレム睡眠)などを瞬時に行うことが可能となるのである。 According to the respiration measuring device 10 having a structure according to the present embodiment, it is related to respiration using the pressure fluctuation time series data associated with the respiration movement of the sleeping person 12 detected by the multipoint detection pressure sensitive sensor 20 as a pressure sensor. By performing CDM processing on the frequency component to be performed, time-series data of the instantaneous frequency and instantaneous amplitude of the frequency component related to respiration can be obtained as an instantaneous value instead of the average value obtained by the conventional Fourier conversion process. Can be done. Therefore, it is possible to measure the respiratory state of the sleeping person 12 more accurately, and it is possible to instantly determine the sleep state (REM / non-REM sleep) from the data of the respiratory interval fluctuation obtained in real time. It becomes.

例えば、瞬時周波数の時系列データにおける周波数が0.1Hz〜0.5Hzの範囲内であれば安静時の呼吸による圧力変動波形を反映していると判断する(図8(c)参照)一方、上記周波数範囲を逸脱すれば、無呼吸状態や寝返りなどの体動発生を検知できるという本発明者等が見出した知見に基づき、例えば安静時の呼吸による圧力変動に基づく瞬時周波数の範囲を正常範囲として設定し、その範囲を逸脱する値を異常値と判定することにより、正確な安静時の瞬時呼吸数を取得したり、異常の発生を検知することが可能となるのである。より詳細には、CDM処理を行う周波数成分を0.1〜0.5Hzの呼吸に関連する周波数成分に設定することにより、心拍に関連する周波数成分を除去しつつ、呼吸に関連した周波数帯域を広くサンプリングすることができるようになっているのである。そして、上記瞬時周波数が正常範囲を上回った場合は、体動による変動として峻別できる一方、上記瞬時周波数が正常範囲を下回った場合は、瞬時振幅の値を利用することにより、安静時の瞬時振幅の平均値の1/3以下になった場合に無呼吸と判定できることから、無呼吸の発生を速やかかつ容易に確認することができるようになっているのである。 For example, if the frequency in the time-series data of the instantaneous frequency is within the range of 0.1 Hz to 0.5 Hz, it is judged that the pressure fluctuation waveform due to respiration at rest is reflected (see FIG. 8 (c)). Based on the findings found by the present inventors that it is possible to detect the occurrence of body movements such as apnea and turning over if the frequency deviates from the above frequency range, for example, the instantaneous frequency range based on pressure fluctuation due to breathing at rest is within the normal range. By setting as, and determining a value that deviates from that range as an abnormal value, it is possible to obtain an accurate instantaneous respiratory rate at rest and detect the occurrence of an abnormality. More specifically, by setting the frequency component for CDM processing to the frequency component related to respiration of 0.1 to 0.5 Hz, the frequency component related to respiration is removed while the frequency component related to respiration is set. It is possible to sample widely. Then, when the instantaneous frequency exceeds the normal range, it can be distinguished as a fluctuation due to body movement, while when the instantaneous frequency falls below the normal range, the instantaneous amplitude at rest is used by using the value of the instantaneous amplitude. Since it can be determined that the apnea is when it becomes 1/3 or less of the average value of, the occurrence of the apnea can be confirmed quickly and easily.

また、本実施形態では、多数の感圧点42が分散配置されたシート形状の多点検出感圧センサ20を用いることにより、就寝者12の体を拘束することなく、就寝時等の就寝者12の呼吸動作に基づく圧力変動を安定して取得できるようになっている。しかも、シート形状の多点検出感圧センサ20には、呼吸動作によって変動する就寝者12の少なくとも胸部24から腹部26に亘る上半身28が載置されるようになっていることから、呼吸動作に基づく圧力変動を最も有利に取得できる感圧点42を選択することができ、呼吸に関する周波数成分を含んだ圧力変動時系データを有利に得ることができるのである。加えて、圧力変動時系列データを算出するため感圧点42が、全ての感圧点42におけるパワースペクトルを用いて、全面積すなわち全周波数帯域における積分値と、呼吸周波数帯域(例えば0.1〜0.5Hz)における積分値を計算し、全周波数帯域における積分値に対する呼吸周波数帯域における積分値の割合が大きい順に選択した複数(本実施形態では4つ)から構成されていることから、かかる複数の感圧点42の圧力変動時系列データの平均値によって、呼吸に関する周波数成分を含んだ圧力変動時系データを一層確実に得ることができるようになっている。 Further, in the present embodiment, by using the sheet-shaped multi-point detection pressure sensor 20 in which a large number of pressure-sensitive points 42 are dispersedly arranged, the sleeping person at bedtime or the like is used without restraining the body of the sleeping person 12. The pressure fluctuation based on the 12 breathing movements can be stably acquired. Moreover, since the upper body 28 extending from at least the chest 24 to the abdomen 26 of the sleeping person 12 that varies depending on the breathing motion is placed on the sheet-shaped multi-point detection pressure sensitive sensor 20, the breathing motion can be performed. the pressure sensing points 42 that can be most advantageously obtain a pressure fluctuation based can be selected, is the pressure variation at-series data including a frequency component related to respiration can advantageously be obtained. In addition, in order to calculate the pressure fluctuation time series data, the pressure sensitive point 42 uses the power spectrum at all the pressure sensitive points 42, and the integrated value in the entire area, that is, the entire frequency band, and the respiratory frequency band (for example, 0.1). ~ 0.5Hz) is calculated, and the ratio of the integrated value in the respiratory frequency band to the integrated value in the entire frequency band is selected in descending order. the average value of the pressure variation at the time-series data of a plurality of pressure sensing points 42, so that it is possible to obtain more reliably the pressure change during-series data including a frequency component related to respiration.

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、上記実施形態では、圧力変動時系列データを算出するため感圧点42が、全ての感圧点42におけるパワースペクトルを用いて全面積すなわち全周波数帯域における積分値と呼吸周波数帯域(例えば0.1〜0.5Hz)における積分値を計算し、全周波数帯域における積分値に対する呼吸周波数帯域における積分値の割合が大きい順に選択した4つから構成されていたが、圧力変動時系列データを算出するため感圧点42が、全ての感圧点42におけるパワースペクトルを用いて全面積すなわち全周波数帯域における積分値と呼吸周波数帯域(例えば0.1〜0.5Hz)における積分値を計算し、呼吸周波数帯域における積分値の割合が大きい順に選択した複数の感圧点42から構成されていてもよい。これにより、呼吸動作に基づく圧力変動を最も有利に表わす圧力変動時系列データを一層有利に取得することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited by the specific description thereof. For example, in the above embodiment, the pressure sensitive point 42 uses the power spectrum at all the pressure sensitive points 42 to calculate the pressure fluctuation time series data, and the integrated value and the respiratory frequency band (for example, 0) in the entire area, that is, the entire frequency band. The integrated value in (1 to 0.5 Hz) was calculated, and it consisted of four selected in descending order of the ratio of the integrated value in the respiratory frequency band to the integrated value in all frequency bands, but the pressure fluctuation time series data was calculated. Therefore, the pressure sensitive points 42 calculate the integrated value in the entire area, that is, the integrated value in the entire frequency band and the integrated value in the respiratory frequency band (for example, 0.1 to 0.5 Hz) using the power spectra at all the pressure sensitive points 42. It may be composed of a plurality of pressure sensitive points 42 selected in descending order of the ratio of integrated values in the respiratory frequency band. As a result, the pressure fluctuation time series data that most favorably represents the pressure fluctuation based on the respiratory movement can be acquired more advantageously.

また、上記実施形態では、圧力変動時系列データを算出するため感圧点42が4つから構成されていたが、5つ以上であってもよい。さらに、上記実施形態では、圧力センサとしてのシート状の多点検出感圧センサ20は、就寝者12を支持するベッド14の床部16の支持面18上に配設されていたが、床部16を構成するマットレス等の内部や下面側に配設されていてもよい。加えて、圧力センサは例示の多点検出感圧センサ20に限らず、就寝者12の呼吸動作に伴う圧力変動を検出し得るものであれば、任意の圧力センサを用いることができる。なお、上記実施形態では、制御装置22における作業内容や測定結果等は、モニタ52に出力されるようになっていたが、プリンタや音声等の公知の任意の出力手段に出力可能である。
また、本発明は、もともと以下に記載の発明を含むものであり、その構成および作用効果に関して、付記しておく。
本発明は、
(i) 就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動を検出する圧力センサと、前記圧力センサにより検出された圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する周波数成分に対してCDM処理を行い、瞬時周波数の時系列データを生成するデータ生成手段と、前記データ生成手段で得られたデータを出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする呼吸計測装置、
(ii) 前記データ生成手段が、瞬時周波数の正常範囲を設定する正常範囲設定部と、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲を逸脱する場合に異常値と判定する異常値判定部とを含んでいる(i)に記載の呼吸計測装置、
(iii) 前記異常値判定部が、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲の上限値を超えた場合に前記就寝者の前記呼吸動作以外の体動による異常値と判定するようになっている(ii)に記載の呼吸計測装置、
(iv) 前記データ生成手段が、前記CDM処理によりさらに瞬時振幅の時系列データを生成するものであり、前記正常範囲設定部が前記瞬時振幅の安静時の平均値をさらに設定するようになっており、前記異常値判定部が、前記瞬時振幅の安静時の平均値の1/3以下となった場合に、無呼吸による異常値と判定するようになっている(ii)または(iii)に記載の呼吸計測装置、
(v) 前記圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する前記周波数成分が、0.1〜0.5Hzのものである(i)〜(iv)の何れか1項に記載の呼吸計測装置、
(vi) 前記圧力センサが、多数の感圧点が分散配置されたシート形状を有し、前記就寝者を支持する支持面上に配設されて、前記就寝者の少なくとも胸部から腹部に亘る上半身が載置されるようになっている多点検出感圧センサによって構成されている(i)〜(v)の何れか1項に記載の呼吸計測装置、
(vii) 前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、呼吸周波数帯域の出力値が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出する(vi)に記載の呼吸計測装置、
(viii) 前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、取得圧力のパワースペクトルの全面積に対する呼吸周波数帯域の占める割合が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出する(vi)に記載の呼吸計測装置、
に関する発明を含む。
上記(i)に記載の発明では、圧力センサによって検出された、就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動時系列データにおける呼吸に関する周波数成分に対して、データ生成手段においてCDM (Complex Demodulation) 処理を行うことにより瞬時周波数の時系列データを得ることができ、得られた瞬時周波数の時系列データを任意の方法で出力手段を介して出力することができる。これにより、従来のフーリエ変換処理では得られなかった、呼吸に関連する瞬時周波数を計測することができ、就寝者の呼吸数や呼吸振動をある区間の平均値ではなく瞬時値として得ることができる。その結果、就寝者の呼吸の状態をより精度よく計測することができ、リアルタイムに得られる呼吸間隔変動のデータから睡眠状態の判定(レム/ノンレム睡眠)や無呼吸状態の検知などを瞬時に行うことが可能となる。
上記(ii)に記載の発明では、瞬時周波数の時系列データにおける出力周波数が0.1Hz〜0.5Hzの範囲内であれば、安静時の呼吸による圧力変動波形を反映し、その範囲を逸脱すれば、無呼吸状態や寝返りなどの体動発生を検知できるという本発明者等が見出した知見に基づき、例えば安静時の呼吸による圧力変動に基づく瞬時周波数の範囲を正常範囲として設定し、その範囲を逸脱する値を異常値と判定することにより、正確な安静時の瞬時呼吸数を取得したり、異常の発生を検知することが可能となる。
上記(iii)に記載の発明では、上記瞬時周波数が正常範囲を上回った場合は、体動による変動として峻別でき、かかるノイズを取り除いた安静時の瞬時呼吸数を取得することができる。
上記(iv)に記載の発明では、データ生成手段において、CDM処理によりさらに瞬時振幅の時系列データを生成することにより、瞬時振幅の値を利用して、かかる値が正常範囲設定部で予め設定された安静時の平均値の1/3以下になった場合は、無呼吸と判定でき、無呼吸の発生を速やかに確認することができる。
上記(v)に記載の発明では、周波数成分を0.1〜0.5Hzのものに設定することにより、心拍に関連する周波数成分を除去しつつ、呼吸に関連した周波数帯域を広くサンプリングすることができる。これにより、安静時の瞬時呼吸数に加えて、無呼吸状態も容易に確認することが可能となる。
上記(vi)に記載の発明では、多数の感圧点が分散配置されたシート形状の多点検出感圧センサを用いることにより、就寝者の体を拘束することなく、就寝時等の就寝者の呼吸動作に基づく圧力変動を安定して取得することができる。しかも、シート形状の多点検出感圧センサには、呼吸動作によって変動する就寝者の少なくとも胸部から腹部に亘る上半身が載置されるようになっていることから、呼吸動作に基づく圧力変動を最も有利に取得できる感圧点を選択することができ、呼吸に関する周波数成分を含んだ圧力変動時系列データを有利に得ることができる。
上記(vii)に記載の発明では、呼吸周波数帯域の出力値が大きい順に選択した複数の感圧点から得られる出力値の平均値に基づき、圧力変動時系列データを算出していることから、呼吸動作に基づく圧力変動を最も有利に表わす圧力変動時系列データを有利に取得することができる。
上記(viii)に記載の発明では、取得圧力のパワースペクトルの全面積に対する呼吸周波数帯域の占める割合が大きい順に選択した複数の感圧点から得られる出力値の平均値から、圧力変動時系列データを算出することにより、呼吸に関する周波数成分を含んだ圧力変動時系列データを一層確実に得ることができる。なお、選択される感圧点の数は、呼吸に対応した体動が現れる部位が分散される場合もあることから、好ましくは2〜5つ、より好ましくは4つ程度の感圧点を選択することが望ましい。
Further, in the above embodiment, the pressure sensitive points 42 are composed of four in order to calculate the pressure fluctuation time series data, but may be five or more. Further, in the above embodiment, the sheet-shaped multi-point detection pressure sensor 20 as the pressure sensor is arranged on the support surface 18 of the floor portion 16 of the bed 14 that supports the sleeping person 12, but the floor portion It may be arranged inside the mattress or the like constituting 16 or on the lower surface side. In addition, the pressure sensor is not limited to the example multi-point detection pressure sensor 20, and any pressure sensor can be used as long as it can detect the pressure fluctuation accompanying the breathing motion of the sleeping person 12. In the above embodiment, the work content and the measurement result of the control device 22 are output to the monitor 52, but can be output to any known output means such as a printer or voice.
In addition, the present invention originally includes the inventions described below, and the configuration and action / effect thereof will be added.
The present invention
(I) CDM processing is performed on the pressure sensor that detects the pressure fluctuation accompanying the breathing motion of the sleeping person and the frequency component related to breathing in the pressure fluctuation time series data detected by the pressure sensor, and the time of the instantaneous frequency. A respiration measuring device comprising a data generating means for generating series data and an output means for outputting the data obtained by the data generating means.
(Ii) The data generation means includes a normal range setting unit for setting a normal range of an instantaneous frequency and an abnormal value determination unit for determining an abnormal value when the value of the instantaneous frequency deviates from the normal range. The respiration measuring device according to (i).
(Iii) When the value of the instantaneous frequency exceeds the upper limit value of the normal range, the abnormal value determination unit determines that the abnormal value is due to a body movement other than the breathing motion of the sleeping person (iii). The respiration measuring device according to ii),
(Iv) The data generation means further generates time-series data of instantaneous amplitude by the CDM processing, and the normal range setting unit further sets the average value of the instantaneous amplitude at rest. When the abnormal value determination unit is 1/3 or less of the resting average value of the instantaneous amplitude, it is determined to be an abnormal value due to apnea (iii) or (iii). Respiratory measuring device described,
(V) The respiration measuring device according to any one of (i) to (iv), wherein the frequency component related to respiration in the pressure fluctuation time series data is 0.1 to 0.5 Hz.
(Vi) The pressure sensor has a sheet shape in which a large number of pressure sensitive points are dispersedly arranged, is arranged on a support surface supporting the sleeping person, and is an upper body extending from at least the chest to the abdomen of the sleeping person. The respiration measuring device according to any one of (i) to (v), which is composed of a multi-point detection pressure sensor on which the device is mounted.
(Vii) The data generation means includes a pressure fluctuation calculation unit, and the pressure fluctuation calculation unit obtains from a plurality of pressure sensitive points selected in descending order of output values in the respiratory frequency band from among the large number of pressure sensitive points. The respiration measuring device according to (vi), which calculates the pressure fluctuation time series data from the average value of the output values.
(Viii) The data generation means includes a pressure fluctuation calculation unit, and the pressure fluctuation calculation unit selects in descending order of the ratio of the respiratory frequency band to the total area of the power spectrum of the acquired pressure among the large number of pressure sensitive points. The respiratory measuring apparatus according to (vi), wherein the pressure fluctuation time series data is calculated from the average value of the output values obtained from the plurality of pressure sensitive points.
Including inventions related to.
In the invention described in (i) above, the frequency component related to breathing in the pressure fluctuation time series data associated with the breathing motion of the sleeping person detected by the pressure sensor is subjected to CDM (Complex Demodulation) processing in the data generation means. As a result, the time-series data of the instantaneous frequency can be obtained, and the time-series data of the obtained instantaneous frequency can be output via the output means by an arbitrary method. As a result, it is possible to measure the instantaneous frequency related to respiration, which was not obtained by the conventional Fourier transform process, and it is possible to obtain the respiratory rate and respiratory vibration of the sleeping person as instantaneous values instead of the average value in a certain section. .. As a result, the breathing state of the sleeping person can be measured more accurately, and the sleep state is judged (REM / non-REM sleep) and the apnea state is detected instantly from the data of the breathing interval fluctuation obtained in real time. It becomes possible.
In the invention described in (ii) above, if the output frequency in the time-series data of the instantaneous frequency is within the range of 0.1 Hz to 0.5 Hz, the pressure fluctuation waveform due to respiration at rest is reflected and the range is deviated. Based on the findings found by the present inventors that it is possible to detect the occurrence of body movements such as apnea and turning over, for example, the range of the instantaneous frequency based on the pressure fluctuation due to breathing at rest is set as the normal range, and the range is set as the normal range. By determining a value that deviates from the range as an abnormal value, it is possible to obtain an accurate instantaneous respiratory rate at rest and detect the occurrence of an abnormality.
In the invention described in (iii) above, when the instantaneous frequency exceeds the normal range, it can be distinguished as a fluctuation due to body movement, and the instantaneous respiratory rate at rest can be obtained by removing such noise.
In the invention described in (iv) above, in the data generation means, by further generating time-series data of instantaneous amplitude by CDM processing, the value of instantaneous amplitude is used and such a value is preset in the normal range setting unit. When it becomes 1/3 or less of the average value at rest, it can be determined that the patient has apnea, and the occurrence of apnea can be promptly confirmed.
In the invention described in (v) above, by setting the frequency component to one of 0.1 to 0.5 Hz, the frequency component related to respiration is widely sampled while removing the frequency component related to heartbeat. Can be done. This makes it possible to easily confirm the apnea state in addition to the instantaneous respiratory rate at rest.
In the invention described in the above (vi), by using a sheet-shaped multi-point detection pressure-sensitive sensor in which a large number of pressure-sensitive points are dispersedly arranged, the sleeping person at bedtime or the like is used without restraining the sleeping person's body. It is possible to stably acquire pressure fluctuations based on the breathing motion of. Moreover, since the seat-shaped multi-point detection pressure-sensitive sensor is designed to mount at least the upper body of the sleeping person, which fluctuates due to the respiration movement, from the chest to the abdomen, the pressure fluctuation based on the respiration movement is the most. It is possible to select a pressure sensitive point that can be advantageously obtained, and it is possible to advantageously obtain pressure fluctuation time-series data including a frequency component related to respiration.
In the invention described in the above (vii), the pressure fluctuation time series data is calculated based on the average value of the output values obtained from the plurality of pressure sensitive points selected in descending order of the output value of the respiratory frequency band. It is possible to advantageously acquire pressure fluctuation time series data that most favorably represents pressure fluctuations based on respiratory movements.
In the invention described in the above (viii), pressure fluctuation time series data is obtained from the average value of output values obtained from a plurality of pressure sensitive points selected in descending order of the ratio of the respiratory frequency band to the total area of the power spectrum of the acquired pressure. By calculating, it is possible to more reliably obtain pressure fluctuation time series data including frequency components related to respiration. The number of pressure sensitive points to be selected is preferably 2 to 5, more preferably about 4 because the parts where the body movement corresponding to breathing appears may be dispersed. It is desirable to do.

10:呼吸計測装置、12:就寝者、18:支持面、20:多点検出感圧センサ(圧力センサ)、24:胸部、26:腹部、28:上半身、42:感圧点、52:モニタ(出力手段)、A:データ生成手段A、a1 :圧力変動算出部、a2 :正常範囲設定部、a3 :異常値判定部 10: Respiration measuring device, 12: Sleeper, 18: Support surface, 20: Multipoint detection pressure sensor (pressure sensor), 24: Chest, 26: Abdomen, 28: Upper body, 42: Pressure sensitive point, 52: Monitor (Output means), A: Data generation means A, a 1 : Pressure fluctuation calculation unit, a 2 : Normal range setting unit, a 3 : Abnormal value determination unit

Claims (7)

就寝者を支持する床部に配設されて就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動を検出する圧力センサと、
前記圧力センサにより検出された圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する周波数成分に対してCDM処理を行い、瞬時周波数の時系列データを生成するデータ生成手段と、
前記データ生成手段で得られたデータを出力する出力手段と、を備えており、
前記データ生成手段が、瞬時周波数の正常範囲を設定する正常範囲設定部と、前記瞬時周波数の値が予め設定された前記正常範囲を逸脱する場合に異常値と判定する異常値判定部とを含んでいることを特徴とする呼吸計測装置。
A pressure sensor that is placed on the floor that supports the sleeping person and detects pressure fluctuations associated with the sleeping person's breathing movement.
A data generation means for generating instantaneous frequency time-series data by performing CDM processing on the frequency components related to respiration in the pressure fluctuation time-series data detected by the pressure sensor.
It is provided with an output means for outputting the data obtained by the data generation means.
The data generation means includes a normal range setting unit for setting a normal range of the instantaneous frequency and an abnormal value determination unit for determining an abnormal value when the value of the instantaneous frequency deviates from the preset normal range. respiratory measuring device, characterized in that out.
前記異常値判定部が、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲の上限値を超えた場合に前記就寝者の前記呼吸動作以外の体動による異常値と判定するようになっている請求項に記載の呼吸計測装置。 According to claim 1 , when the value of the instantaneous frequency exceeds the upper limit value of the normal range, the abnormal value determination unit determines that the value is an abnormal value due to a body movement other than the breathing motion of the sleeping person. The described respiration measuring device. 前記データ生成手段が、前記CDM処理によりさらに瞬時振幅の時系列データを生成するものであり、前記正常範囲設定部が前記瞬時振幅の安静時の平均値をさらに設定するようになっており、前記異常値判定部が、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲の下限値以下であってかつ前記瞬時振幅の値が前記安静時の平均値の1/3以下となった場合に、無呼吸による異常値と判定するようになっている請求項またはに記載の呼吸計測装置。 The data generation means further generates time-series data of instantaneous amplitude by the CDM processing, and the normal range setting unit further sets the average value of the instantaneous amplitude at rest. When the value of the instantaneous frequency is equal to or less than the lower limit of the normal range and the value of the instantaneous amplitude is equal to or less than 1/3 of the average value at rest, the abnormal value determination unit causes an abnormality due to aspiration. The respiration measuring device according to claim 1 or 2 , wherein the value is determined. 前記圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する前記周波数成分が、0.1〜0.5Hzのものである請求項1〜の何れか1項に記載の呼吸計測装置。 The respiration measuring device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the frequency component related to respiration in the pressure fluctuation time series data is 0.1 to 0.5 Hz. 前記圧力センサが、多数の感圧点が分散配置されたシート形状を有し、前記就寝者を支持する支持面上に配設されて、前記就寝者の少なくとも胸部から腹部に亘る上半身が載置されるようになっている多点検出感圧センサによって構成されている請求項1〜の何れか1項に記載の呼吸計測装置。 The pressure sensor has a sheet shape in which a large number of pressure sensitive points are dispersedly arranged, is arranged on a support surface supporting the sleeping person, and the upper body extending from at least the chest to the abdomen of the sleeping person is placed. The respiration measuring device according to any one of claims 1 to 4 , which is composed of a multi-point detection pressure sensitive sensor. 前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、呼吸周波数帯域の出力値が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出する請求項に記載の呼吸計測装置。 The data generation means includes a pressure fluctuation calculation unit, and the pressure fluctuation calculation unit selects output values from a plurality of pressure sensitive points selected in descending order of output values in the respiratory frequency band from among the large number of pressure sensitive points. The respiration measuring device according to claim 5 , wherein the pressure fluctuation time series data is calculated from the average value of. 前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、取得圧力のパワースペクトルの全面積に対する呼吸周波数帯域の占める割合が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出する請求項に記載の呼吸計測装置。 The data generation means includes a pressure fluctuation calculation unit, and the pressure fluctuation calculation unit selects a plurality of pressure sensitive points in descending order of the ratio of the respiratory frequency band to the total area of the power spectrum of the acquired pressure. The respiratory measurement device according to claim 5 , wherein the pressure fluctuation time series data is calculated from the average value of the output values obtained from the pressure sensitive points.
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