JP7044970B2 - Apnea determination device - Google Patents
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本開示は、無呼吸判定装置に関する。 The present disclosure relates to an apnea determination device.
就寝者の無呼吸状態を判定する無呼吸判定装置がある。この種の無呼吸判定装置として、特許文献１には、心拍数周期性変動（ｃｙｃｌｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ、ＣＶＨＲ）を検出するものがある。ここで、ＣＶＨＲは、「睡眠時における無呼吸又は低呼吸に伴う心拍変動」と定義される。特許文献１では、例えば所定時間当たりのＣＶＨＲ波形の頻度を計測することにより、就寝者が無呼吸症候群であるかを判定している。 There is an apnea determination device that determines the apnea state of a sleeping person. As an apnea determination device of this type, Patent Document 1 includes a device that detects a heart rate variation (cyclic variation of heart rate, CVHR). Here, CVHR is defined as "heart rate variability associated with apnea or hypopnea during sleep". In Patent Document 1, for example, by measuring the frequency of the CVHR waveform per predetermined time, it is determined whether or not the sleeping person has an apnea syndrome.
就寝者の心拍の挙動は、例えば心疾患や不整脈等、無呼吸以外の要因によっても変化する。このため、特許文献１に記載の無呼吸判定装置では、就寝者の無呼吸状態（閉塞性無呼吸状態）を精度よく検出することが困難であった。 The heartbeat behavior of a sleeping person also changes due to factors other than apnea, such as heart disease and arrhythmia. Therefore, it is difficult for the apnea determination device described in Patent Document 1 to accurately detect the apnea state (obstructive apnea state) of the sleeping person.
本開示の目的は、就寝者の閉塞性無呼吸状態を精度よく検出できる無呼吸判定装置を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide an apnea determination device capable of accurately detecting an obstructive apnea state of a sleeping person.
第１の態様は、就寝者の心拍数周期性変動（ｃｙｃlｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ，ＣＶＨＲ）の発生区間における、就寝者の呼吸に伴う音に基づいて、該就寝者が閉塞性無呼吸状態であることを判定する判定部（46）を備えたことを特徴とする無呼吸判定装置である。 The first aspect is that the sleeping person is in an obstructive apnea state based on the sound accompanying the sleeping person's breathing in the section where the sleeping person's heart rate periodic fluctuation (cyclic variation of heart rate, CVHR) occurs. It is an apnea determination device characterized by having a determination unit (46) for determining that.
第１の態様では、ＣＶＨＲの検出により無呼吸状態の疑いがある条件下において、ＣＶＨＲの発生区間における就寝者の呼吸に伴う音を用いることで、閉塞性無呼吸状態を精度よく判定できる。 In the first aspect, the obstructive apnea state can be accurately determined by using the sound accompanying the breathing of the sleeping person in the section where CVHR occurs under the condition where the apnea state is suspected by the detection of CVHR.
第２の態様は、第１の態様において、就寝者の周囲の音を検出するマイクロフォン（60）を備え、前記判定部（46）は、前記ＣＶＨＲの発生区間における、前記マイクロフォン（60）で検出した音信号のうち就寝者の呼吸周期に同期した音信号に基づいて、前記就寝者が閉塞性無呼吸状態であることを判定することを特徴とする無呼吸判定装置である。 The second aspect includes the microphone (60) for detecting the sound around the sleeping person in the first aspect, and the determination unit (46) detects the sound with the microphone (60) in the CVHR generation section. It is an apnea determination device characterized by determining that the sleeping person is in an obstructive apnea state based on the sound signal synchronized with the breathing cycle of the sleeping person among the sound signals generated.
第２の態様では、マイクロフォン（60）で検出した音信号から、就寝者の呼吸周期に同期した音信号を抽出する。これにより、就寝者の呼吸音を精度よく検出でき、ひいては閉塞性無呼吸状態の判定の精度を向上できる。 In the second aspect, the sound signal synchronized with the breathing cycle of the sleeping person is extracted from the sound signal detected by the microphone (60). As a result, the breath sounds of the sleeping person can be detected with high accuracy, and the accuracy of determining the obstructive apnea state can be improved.
第３の態様は、第２の態様において、前記判定部（46）は、前記ＣＶＨＲの波形の隣り合うディップの間の第１区間における前記音信号の振幅が所定値よりも小さい第１条件が成立すると、前記閉塞性無呼吸状態と判定することを特徴とする無呼吸判定装置である。 In the third aspect, in the second aspect, the determination unit (46) has the first condition that the amplitude of the sound signal in the first section between adjacent dips of the waveform of the CVHR is smaller than a predetermined value. When it is established, it is an apnea determination device characterized by determining the obstructive apnea state.
第３の態様では、隣り合うディップの間の区間において、音信号が小さい場合、就寝かから音が発生しない、あるいは就寝者から呼吸努力音が発生していると推定できる。従って、この場合には、閉塞性無呼吸状態であると判定される。 In the third aspect, if the sound signal is small in the section between adjacent dips, it can be estimated that no sound is generated from bedtime or a breathing effort sound is generated from the sleeping person. Therefore, in this case, it is determined that the patient is in an obstructive apnea state.
第４の態様は、第２の態様において、前記判定部（46）は、前記ＣＶＨＲの波形のディップを含む所定の第２区間における前記音信号の振幅が所定値よりも大きい第２条件が成立すると、前記閉塞性無呼吸状態と判定することを特徴とする無呼吸判定装置である。 In the fourth aspect, in the second aspect, the determination unit (46) satisfies the second condition that the amplitude of the sound signal in the predetermined second section including the dip of the waveform of the CVHR is larger than the predetermined value. Then, it is an apnea determination device characterized by determining the obstructive apnea state.
第４の態様では、ディップを含む区間において、音信号が大きい場合、閉塞性無呼吸状態である就寝者から、無呼吸状態となる前後の期間においていびき音が発生していると推定できる。従って、この場合には、閉塞性無呼吸状態であると判定される。 In the fourth aspect, when the sound signal is large in the section including the dip, it can be estimated that the sleeping person in the obstructive apnea state produces a snarling sound in the period before and after the apnea state. Therefore, in this case, it is determined that the patient is in an obstructive apnea state.
第５の態様は、第２の態様において、前記判定部（46）は、前記ＣＶＨＲの波形の隣り合うディップの間の第１区間における前記音信号の振幅が所定値よりも小さい第１条件が成立し、且つ前記ＣＶＨＲの波形のディップを含む所定の第２区間における前記音信号の振幅が所定値よりも大きい第２条件が成立すると、前記閉塞性無呼吸状態と判定することを特徴とする無呼吸判定装置である。 In the fifth aspect, in the second aspect, the determination unit (46) has the first condition that the amplitude of the sound signal in the first section between adjacent dips of the waveform of the CVHR is smaller than a predetermined value. When the second condition is satisfied and the amplitude of the sound signal in the predetermined second section including the dip of the CVHR waveform is larger than the predetermined value, the obstructive apnea state is determined. It is an apnea determination device.
第５の態様では、第１条件及び第２条件の双方が成立すると、閉塞性無呼吸状態であると判定される。これにより、閉塞性無呼吸状態の判定精度が向上する。 In the fifth aspect, when both the first condition and the second condition are satisfied, it is determined that the patient is in an obstructive apnea state. This improves the accuracy of determining the obstructive apnea state.
第６の態様は、第１乃至５の態様のいずれか１つにおいて、前記就寝者の体動に応じた信号を出力する体動検知部（20A）と、前記体動検知部（20A）の出力信号から、前記就寝者の呼吸に伴う呼吸信号を抽出する呼吸信号抽出部（43）と、前記体動検知部（20A）の出力信号から、前記就寝者の心拍に伴う心拍信号を抽出する心拍信号抽出部（44）とを備え、前記判定部（46）は、前記心拍信号から検出した前記就寝者のＣＶＨＲの発生区間における、前記呼吸信号の呼吸周期に同期する前記音信号の振幅に基づいて、前記就寝者が閉塞性無呼吸状態を判定することを特徴とする無呼吸判定装置である。 A sixth aspect is, in any one of the first to fifth aspects, of the body motion detecting unit (20A) that outputs a signal corresponding to the body movement of the sleeping person and the body motion detecting unit (20A). From the output signals of the breathing signal extraction unit (43) that extracts the breathing signal associated with the sleeping person's breathing and the body movement detecting unit (20A), the heartbeat signal accompanying the sleeping person's heartbeat is extracted. A heartbeat signal extraction unit (44) is provided, and the determination unit (46) determines the amplitude of the sound signal synchronized with the breathing cycle of the breathing signal in the CVHR generation section of the sleeping person detected from the heartbeat signal. Based on this, it is an apnea determination device characterized in that the sleeping person determines an obstructive apnea state.
第６の態様では、体動検知部（20A）から出力された信号が、ＣＶＨＲを検出するための信号と、呼吸音を検出するための呼吸信号との双方に利用される。 In the sixth aspect, the signal output from the body motion detection unit (20A) is used for both the signal for detecting the CVHR and the breathing signal for detecting the breath sounds.
第７の態様は、第６の態様において、前記体動検知部（20A）は、前記就寝者の体動が作用する中空部材（20）と、前記中空部材（20）の内圧に応じた信号を、前記就寝者の体動に応じた信号として出力する圧力センサ（31）とを備えていることを特徴とする無呼吸判定装置である。 In the seventh aspect, in the sixth aspect, the body motion detection unit (20A) has a hollow member (20) on which the body movement of the sleeping person acts and a signal corresponding to the internal pressure of the hollow member (20). The apnea determination device is provided with a pressure sensor (31) that outputs a signal corresponding to the body movement of the sleeping person.
第８の態様は、第１乃至７の態様のいずれか１つにおいて、前記判定部（46）の判定結果を含むデータを出力する出力部（48）を備えていることを特徴とする無呼吸判定装置である。 The eighth aspect is an apnea according to any one of the first to seventh aspects, comprising an output unit (48) for outputting data including the determination result of the determination unit (46). It is a judgment device.
以下、本実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following embodiments are essentially preferred examples and are not intended to limit the scope of the present invention, its applications, or its uses.
《実施形態》
実施形態に係る無呼吸判定装置（10）は、寝具（B）に就寝する対象者（就寝者）の無呼吸状態を判定する。無呼吸判定装置（10）は、就寝者が閉塞性無呼吸状態であるかを判定する。ここで、閉塞性無呼吸状態は、肺による呼吸運動は行っているが、睡眠中の筋弛緩等の影響によりに舌根部等が下がり気道が閉塞されるといえる。
<< Embodiment >>
The apnea determination device (10) according to the embodiment determines the apnea state of the subject (sleeping person) who goes to bed in the bedding (B). The apnea determination device (10) determines whether the sleeping person is in an obstructive apnea state. Here, in the obstructive apnea state, although the respiratory movement is performed by the lungs, it can be said that the tongue base and the like are lowered due to the influence of muscle relaxation during sleep and the airway is obstructed.
本実施形態の無呼吸判定装置（10）は、チューブ型センサ（20）と、チューブ型センサ（20）が接続される判定ユニット（30）とを備える。 The apnea determination device (10) of the present embodiment includes a tube type sensor (20) and a determination unit (30) to which the tube type sensor (20) is connected.
〈チューブ型センサ〉
図１に示すように、チューブ型センサ（20）は、ベッドや布団などの寝具（B）に敷設される。就寝者が寝具（B）上に寝そべると、チューブ型センサ（20）が就寝者の下側に位置する。就寝者から生起する体動（寝返りなどの粗体動や、心拍や呼吸に由来する微体動）は、チューブ型センサ（20）に作用する。チューブ型センサ（20）は、中空状の中空部材を構成している。チューブ型センサ（20）は、細長い中空筒状に形成される。チューブ型センサ（20）に体動が作用すると、チューブ型センサ（20）に振動が伝わり、その内圧が変化する。
<Tube type sensor>
As shown in FIG. 1, the tube type sensor (20) is laid on bedding (B) such as a bed or a futon. When the sleeper lies on the bedding (B), the tube sensor (20) is located below the sleeper. The body movements (coarse body movements such as turning over and microbody movements derived from heartbeat and respiration) that occur from the sleeping person act on the tube type sensor (20). The tube type sensor (20) constitutes a hollow hollow member. The tube type sensor (20) is formed in the shape of an elongated hollow cylinder. When a body movement acts on the tube type sensor (20), vibration is transmitted to the tube type sensor (20), and the internal pressure thereof changes.
〈判定ユニットの概要〉
判定ユニット（30）は、ケーシング（図示省略）と、圧力センサ（31）（マイクロフォン）と、回路基板（32）と、音センサ（60）（マイクロフォン）とを備える。圧力センサ（31）は、ケーシングに内臓される。圧力センサ（31）には、チューブ型センサ（20）の基端が接続される。圧力センサ（31）は、チューブ型センサ（20）の内圧に応じた信号を出力する。本実施形態では、チューブ型センサ（20）及び圧力センサ（31）が、就寝者
の体動に応じた信号を出力する体動検知部を構成している。音センサ（60）は、就寝者（）の周囲に設けられ、就寝者から発する音（呼吸に伴う音）を検出する。
<Overview of judgment unit>
The determination unit (30) includes a casing (not shown), a pressure sensor (31) (microphone), a circuit board (32), and a sound sensor (60) (microphone). The pressure sensor (31) is built in the casing. The base end of the tube type sensor (20) is connected to the pressure sensor (31). The pressure sensor (31) outputs a signal corresponding to the internal pressure of the tube type sensor (20). In the present embodiment, the tube type sensor (20) and the pressure sensor (31) constitute a body motion detection unit that outputs a signal corresponding to the body motion of the sleeping person. The sound sensor (60) is provided around the sleeping person () and detects the sound (sound accompanying breathing) emitted from the sleeping person.
〈回路基板〉
回路基板（32）には、マイクロプロセッサと、コンピュータプログラムが記憶されたメモリデバイス（具体的には半導体メモリ）とが搭載される。
<Circuit board>
A microprocessor and a memory device (specifically, a semiconductor memory) in which a computer program is stored are mounted on the circuit board (32).
図２に示すように、無呼吸判定装置（10）は、回路基板（32）上で処理を行う機能ブロックとして、信号増幅部（41）、フィルタ部（42）、呼吸信号抽出部（43）、心拍信号抽出部（44）、ＣＶＨＲ検出部（45）、呼吸音抽出部（62）、及び判定部（46）を有する。 As shown in FIG. 2, the apnea determination device (10) has a signal amplification unit (41), a filter unit (42), and a respiratory signal extraction unit (43) as functional blocks for processing on the circuit board (32). , A heart rate signal extraction unit (44), a CVHR detection unit (45), a breath sound extraction unit (62), and a determination unit (46).
信号増幅部（41）は、圧力センサ（31）で検出された信号を増幅させる。フィルタ部（42）は、信号増幅部（41）で増幅した信号に対して所定の前処理を行う。呼吸信号抽出部（43）は、フィルタ部（42）で前処理した後の信号から呼吸帯域成分を抽出する。つまり、呼吸信号抽出部（43）は、就寝者の呼吸に由来する呼吸信号を得る。心拍信号抽出部（44）は、フィルタ部（42）で前処理した後の信号から心拍帯域成分を抽出する。つまり、心拍信号抽出部（44）は、就寝者の心拍に由来する心拍信号を得る。 The signal amplification unit (41) amplifies the signal detected by the pressure sensor (31). The filter unit (42) performs predetermined preprocessing on the signal amplified by the signal amplification unit (41). The respiratory signal extraction unit (43) extracts the respiratory band component from the signal after preprocessing by the filter unit (42). That is, the breathing signal extraction unit (43) obtains a breathing signal derived from the breathing of the sleeping person. The heart rate signal extraction unit (44) extracts a heart rate band component from the signal after preprocessing by the filter unit (42). That is, the heartbeat signal extraction unit (44) obtains a heartbeat signal derived from the heartbeat of the sleeping person.
ＣＶＨＲ検出部（45）は、心拍信号抽出部（44）で得た心拍信号において、ＣＶＨＲ波形の有無を検出する。ここで、ＣＶＨＲは、「睡眠時における無呼吸又は低呼吸に伴う心拍変動」と定義される。図３に示すように、就寝者が無呼吸発作を引き起こすと、ＣＶＨＲと定義される周期的な心拍変動が発生する。ＣＶＨＲ波形においては、周期的なディップ（減少方向におけるピーク）が観察される。ＣＶＨＲ波形は、無呼吸時に生じる徐波と、呼吸再開時に生じる頻脈とから成り、ディップは頻脈中に存在する。ＣＶＨＲ波形では、隣り合うディップの間に無呼吸の区間が必ず存在することになる。 The CVHR detection unit (45) detects the presence or absence of a CVHR waveform in the heartbeat signal obtained by the heartbeat signal extraction unit (44). Here, CVHR is defined as "heart rate variability associated with apnea or hypopnea during sleep". As shown in FIG. 3, when a sleeping person causes an apneic attack, periodic heart rate variability defined as CVHR occurs. In the CVHR waveform, a periodic dip (peak in the decreasing direction) is observed. The CVHR waveform consists of a slow wave that occurs during apnea and a tachycardia that occurs when breathing resumes, and the dip is present during the tachycardia. In the CVHR waveform, there will always be an apneic section between adjacent dips.
ＣＶＨＲ検出部（45）は、公知の方法に基づきＣＶＨＲの発生を検出する。つまり、ＣＶＨＲ検出部（45）は、心拍信号抽出部（44）で抽出した心拍信号からディップの存在を特定し、図３に示すような周期的な心拍変動が発生しているか否かを判定する。 The CVHR detection unit (45) detects the occurrence of CVHR based on a known method. That is, the CVHR detection unit (45) identifies the existence of the dip from the heartbeat signal extracted by the heartbeat signal extraction unit (44), and determines whether or not periodic heartbeat fluctuations as shown in FIG. 3 occur. do.
呼吸音抽出部（62）は、呼吸信号抽出部（43）で得た呼吸信号と、音センサ（60）で検出した音信号とを同期検波する。つまり、呼吸音抽出部（62）は、音センサ（60）で検出した音信号から、就寝者の呼吸運動の周囲に同期する成分を抽出する。これにより、音センサ（60）で検出した音信号から、就寝者の周囲の環境音を除去でき、就寝者の呼吸に伴う音を精度よく抽出できる。 The respiratory sound extraction unit (62) synchronously detects the respiratory signal obtained by the respiratory signal extraction unit (43) and the sound signal detected by the sound sensor (60). That is, the respiratory sound extraction unit (62) extracts a component synchronized with the surroundings of the sleeping person's respiratory movement from the sound signal detected by the sound sensor (60). As a result, the environmental sound around the sleeping person can be removed from the sound signal detected by the sound sensor (60), and the sound accompanying the breathing of the sleeping person can be accurately extracted.
判定部（46）は、ＣＶＨＲ検出部（45）で検出したＣＶＨＲ波形と、呼吸音抽出部（62）で得た音信号とに基づいて、就寝者が閉塞性無呼吸状態であるか否かの判定を行う。具体的には、判定部（46）は、ＣＶＨＲが発生する区間における音信号の振幅に基づいて、閉塞性無呼吸状態の有無を判定する（詳細は後述する）。 The determination unit (46) determines whether or not the sleeping person is in an obstructive apnea state based on the CVHR waveform detected by the CVHR detection unit (45) and the sound signal obtained by the breath sound extraction unit (62). Judgment is made. Specifically, the determination unit (46) determines the presence or absence of an obstructive apnea state based on the amplitude of the sound signal in the section where CVHR is generated (details will be described later).
記憶部（47）には、時刻と、該時刻に対応する就寝者の生体情報に関するデータが適宜記憶されていく。生体情報に関するデータは、呼吸信号、心拍信号、判定部（46）による無呼吸状態の判定結果を含む。 The storage unit (47) appropriately stores the time and data related to the biometric information of the sleeping person corresponding to the time. The data related to the biological information includes the respiratory signal, the heartbeat signal, and the determination result of the apnea state by the determination unit (46).
出力部（48）は、記憶部（47）に記憶されたデータを外部へ出力する。出力部（48）から出力されたデータは、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ等の通信端末（50）に転送される。出力部（48）と通信端末（50）との間の通信は、無線式又は有線式の通信回線により行われる。 The output unit (48) outputs the data stored in the storage unit (47) to the outside. The data output from the output unit (48) is transferred to a communication terminal (50) such as a smartphone, tablet, or personal computer. Communication between the output unit (48) and the communication terminal (50) is performed by a wireless or wired communication line.
〈動作〉
就寝者が閉塞性無呼吸状態であるか否かを判定する動作について、図４を参照しながら説明する。
<motion>
The operation of determining whether or not the sleeping person is in an obstructive apnea state will be described with reference to FIG.
就寝者の体動がチューブ型センサ（20）に作用すると、チューブ型センサ（20）の内圧が変化する。圧力センサ（31）は、この内圧変化を信号（圧力信号）として検出する（ステップST1）。同時に、音センサ（60）は、就寝者から発する呼吸音を検出する（ステップST2）。ここでいう呼吸音は、就寝者のいびき音、及び呼吸努力音を含む。呼吸努力音は、例えば就寝者が閉塞性無呼吸状態であり、舌根部が下がって気道が閉塞された状態において、呼吸運動に伴い生じる音である。 When the body movement of the sleeping person acts on the tube type sensor (20), the internal pressure of the tube type sensor (20) changes. The pressure sensor (31) detects this change in internal pressure as a signal (pressure signal) (step ST1). At the same time, the sound sensor (60) detects the breath sounds emitted from the sleeping person (step ST2). The breath sounds referred to here include the snoring sound of the sleeping person and the breathing effort sound. The respiratory effort sound is a sound generated by respiratory movement in a state where the sleeping person is in an obstructive apnea state and the base of the tongue is lowered and the airway is obstructed.
次いで、信号増幅部（41）及びフィルタ部（42）により、この信号の前処理が行われる（ステップST3）。次いで、心拍信号抽出部（44）は、前処理後の信号から心拍信号を抽出する（ステップST4）。呼吸信号抽出部（43）は、前処理後の信号から呼吸信号を抽出する（ステップST5）。 Next, the signal amplification unit (41) and the filter unit (42) perform preprocessing of this signal (step ST3). Next, the heartbeat signal extraction unit (44) extracts the heartbeat signal from the preprocessed signal (step ST4). The respiratory signal extraction unit (43) extracts a respiratory signal from the signal after preprocessing (step ST5).
次いで、ＣＶＨＲ検出部（45）は、心拍信号の波形からディップの発生を特定し、ＣＶＨＲの発生を検出する（ステップST6）。この処理は、例えば記憶部（47）に時々刻々と記憶された心拍信号に基づいて行われる。ＣＶＨＲ検出部（45）によりＣＶＨＲが検出されない場合、就寝者は「閉塞性無呼吸状態でない」と判定される（ステップST10）。ＣＶＨＲ検出部（45）によりＣＶＨＲが検出されると、無呼吸の疑いがあると判定され（ステップST7）、ステップST9へ移行する。一方、ステップST8では、音センサ（60）で検出した音信号から呼吸信号の周期成分に同期した成分が抽出される。 Next, the CVHR detection unit (45) identifies the occurrence of a dip from the waveform of the heartbeat signal and detects the occurrence of CVHR (step ST6). This processing is performed, for example, based on the heartbeat signal stored moment by moment in the storage unit (47). If CVHR is not detected by the CVHR detection unit (45), it is determined that the sleeping person is "not in an obstructive apnea state" (step ST10). When CVHR is detected by the CVHR detection unit (45), it is determined that there is a suspicion of apnea (step ST7), and the process proceeds to step ST9. On the other hand, in step ST8, a component synchronized with the periodic component of the respiratory signal is extracted from the sound signal detected by the sound sensor (60).
ステップST9及びステップST12では、ＣＶＨＲの発生が認められた区間において、呼吸音を含む音信号に基づいて、就寝者が閉塞性無呼吸状態であるか否かの判定が行われる。 In step ST9 and step ST12, it is determined whether or not the sleeping person is in an obstructive apnea state based on the sound signal including the breath sounds in the section where the occurrence of CVHR is recognized.
まず、ステップST9では、隣り合うディップの間の所定区間（図３に示す第１区間（T1）において行われる。ディップの発生時点（td）を基準として、所定時間ΔTa前を時点taとし、所定時間ΔTb後を時点tbとする。ΔTa及びΔTbは、例えば数十秒に設定される。例えばΔTaとΔTbとは同じ値に設定される。第１区間（T1）は、隣り合う２つのディップのうち前側のディップに対応する時点tbと、後側のディップに対応する時点taとの間の区間である。第１区間（T1）は、ＣＶＨＲのうち上述した徐波に対応する区間である。つまり、第１区間（T1）は、ＣＶＨＲが発生している就寝者が無呼吸状態になる区間といえる。 First, in step ST9, a predetermined section between adjacent dips (which is performed in the first section (T1) shown in FIG. 3 is performed. The time point tb is after the time ΔTb. ΔTa and ΔTb are set to, for example, several tens of seconds. For example, ΔTa and ΔTb are set to the same value. The first interval (T1) is set to two adjacent dips. The section between the time point tb corresponding to the front dip and the time point ta corresponding to the rear dip. The first section (T1) is a section of the CVHR corresponding to the above-mentioned slow wave. That is, it can be said that the first section (T1) is a section in which the sleeping person in which CVHR is generated becomes in a state of aspiration.
ステップST9では、判定部（46）は、第１区間（T1）において、音信号の振幅が所定値（第１閾値）より小さいか否かの判定を行う。音信号の振幅が第１閾値より小さい条件（第１条件）が成立する場合、第１区間（T1）において就寝者が無呼吸状態であり、就寝者から音が発生していない、あるいは呼吸努力音しか発生していないと判断できる。つまり、この場合には、呼吸運動が行われているが、舌根部等が下がり気道が閉塞されている可能性が高い。従って、この第１条件が成立しない場合、無呼吸以外の要因によってＣＶＨＲが検出された可能性があるため、ステップST10へ移行し、「無呼吸状態でない」と判定される。第１条件が成立する場合、ステップST12へ移行する。 In step ST9, the determination unit (46) determines whether or not the amplitude of the sound signal is smaller than a predetermined value (first threshold value) in the first section (T1). When the condition that the amplitude of the sound signal is smaller than the first threshold value (first condition) is satisfied, the sleeping person is in an apneic state in the first section (T1), no sound is generated from the sleeping person, or the breathing effort. It can be determined that only sound is generated. That is, in this case, although the respiratory movement is performed, there is a high possibility that the base of the tongue and the like are lowered and the airway is obstructed. Therefore, if this first condition is not satisfied, CVHR may have been detected by a factor other than apnea, so the process proceeds to step ST10, and it is determined that the patient is not in an apnea state. If the first condition is satisfied, the process proceeds to step ST12.
ステップST12では、判定部（46）は、ディップを含む所定区間（図３に示す第２区間（T2））において、音信号の振幅が所定値（第２閾値）より大きいか否かの判定を行う。ここで、第２区間（T2）は、ＣＶＨＲの発生区間のうち第１区間（T1）を除いた区間である。具体的には、第２区間（T2）は、ディップの発生時点tdを挟んでtaからtbまでの区間である。第２区間（T2）は、ＣＶＨＲのち頻波に対応する区間である。音信号の振幅が第２閾値より大きい条件（第２条件）が成立する場合、第２区間（T2）において、就寝者から大きないびき音が発生していると判断できる。つまり、無呼吸状態となる第１区間（T1）の前後においては、大きないびき音が発生したと判断できる。従って、第２条件が成立する場合、ステップST11へ移行し、就寝者が「閉塞性無呼吸状態である」と判定される。第２条件が成立しない場合、無呼吸以外の要因によってＣＶＨＲが検出された可能性があるため、ステップST10へ移行し、「閉塞性無呼吸状態でない」と判定される。 In step ST12, the determination unit (46) determines whether or not the amplitude of the sound signal is larger than the predetermined value (second threshold value) in the predetermined section including the dip (second section (T2) shown in FIG. 3). conduct. Here, the second section (T2) is a section of the CVHR generation section excluding the first section (T1). Specifically, the second section (T2) is a section from ta to tb with td at the time of dip occurrence. The second section (T2) is a section corresponding to the frequent wave after CVHR. When the condition that the amplitude of the sound signal is larger than the second threshold value (second condition) is satisfied, it can be determined that a loud snoring sound is generated from the sleeping person in the second section (T2). That is, it can be determined that a loud snoring sound was generated before and after the first section (T1) in which the apnea state occurs. Therefore, when the second condition is satisfied, the process proceeds to step ST11, and it is determined that the sleeping person is in an obstructive apnea state. If the second condition is not satisfied, CVHR may have been detected by a factor other than apnea, so the process proceeds to step ST10, and it is determined that the patient is not in an obstructive apnea state.
第１閾値は、ＣＶＨＲが検出される前（就寝者が正常状態であるとき）の音信号の振幅に基づいて設定されるのがよい。例えば正常状態の音信号の平均的な振幅をＡ１とすると、第１閾値は、Ａ１に所定倍率α（１＞α）を乗じた値とする。これにより、就寝者の個体差を考慮しつつ、就寝者の無呼吸状態を判定できる。 The first threshold value is preferably set based on the amplitude of the sound signal before CVHR is detected (when the sleeping person is in a normal state). For example, assuming that the average amplitude of the sound signal in the normal state is A1, the first threshold value is a value obtained by multiplying A1 by a predetermined magnification α (1> α). Thereby, the apnea state of the sleeping person can be determined while considering the individual difference of the sleeping person.
第２閾値は、ＣＶＨＲが検出される前（就寝者が正常状態であるとき）の音信号の振幅に基づいて設定されるのがよい。例えば正常状態の音信号の平均的な振幅をＡ１とすると、第２閾値は、Ａ２に所定倍率β（１＜β）を乗じた値とする。これにより、就寝者の個体差を考慮しつつ、就寝者の無呼吸状態を判定できる。 The second threshold value should be set based on the amplitude of the sound signal before CVHR is detected (when the sleeping person is in a normal state). For example, assuming that the average amplitude of the sound signal in the normal state is A1, the second threshold value is a value obtained by multiplying A2 by a predetermined magnification β (1 <β). Thereby, the apnea state of the sleeping person can be determined while considering the individual difference of the sleeping person.
第２閾値が第１閾値を所定の倍率となるように、第１閾値及び第２閾値の値を設定することもできる。 The values of the first threshold value and the second threshold value can also be set so that the second threshold value has a predetermined magnification of the first threshold value.
就寝者の無呼吸状態に関する判定結果は、対応する時刻とともに記憶部（47）に記憶される。記憶部（47）に記憶された判定結果は、出力部（48）を介して所定の通信端末（50）へ転送される。 The determination result regarding the apnea state of the sleeping person is stored in the storage unit (47) together with the corresponding time. The determination result stored in the storage unit (47) is transferred to a predetermined communication terminal (50) via the output unit (48).
－実施形態の効果－
上記実施形態では、就寝者の心拍数周期性変動（ｃｙｃlｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅａｒｔ ｒａｔｅ，ＣＶＨＲ）の発生区間における、就寝者の呼吸に伴う音に基づいて、該就寝者が閉塞性無呼吸状態であることを判定する判定部（46）を備える。つまり、ＣＶＨＲが発生したときに、更に就寝者の呼吸音の考慮することで、就寝者の閉塞性無呼吸状態を精度よく判定できる。
-Effect of embodiment-
In the above embodiment, the sleeping person is in an obstructive apnea state based on the sound accompanying the sleeping person's breathing in the section where the sleeping person's heart rate periodic fluctuation (cyclic variation of heart rate, CVHR) occurs. It is provided with a determination unit (46) for determining. That is, when CVHR occurs, the obstructive apnea state of the sleeping person can be accurately determined by further considering the breathing sound of the sleeping person.
上記実施形態では、就寝者の呼吸に伴う音を検出する音センサ（60）（マイクロフォン）を備え、判定部（46）は、ＣＶＨＲの発生区間における、音センサ（60）で検出した音信号のうち就寝者の呼吸周期に同期した音信号に基づいて、前記就寝者が閉塞性無呼吸状態であることを判定する。これにより、音センサ（60）で検出した音信号から、呼吸音を精度よく抽出でき、ひいては閉塞性無呼吸状態の判定の精度が向上する。 In the above embodiment, the sound sensor (60) (microphone) for detecting the sound accompanying the breathing of the sleeping person is provided, and the determination unit (46) is the sound signal detected by the sound sensor (60) in the CVHR generation section. Based on the sound signal synchronized with the breathing cycle of the sleeping person, it is determined that the sleeping person is in an obstructive apnea state. As a result, the breath sounds can be accurately extracted from the sound signal detected by the sound sensor (60), and the accuracy of determining the obstructive apnea state is improved.
上記実施形態では、判定部（46）が、ＣＶＨＲの波形の隣り合うディップの間の第１区間における音信号の振幅が所定値よりも小さい第１条件が成立し、且つＣＶＨＲの波形のディップを含む所定の第２区間における前記音信号の振幅が所定値よりも大きい第２条件が成立すると、閉塞性無呼吸状態であると判定する。これにより、第１区間においては呼吸音が小さく、第２区間においてはいびき音が発生していることを考慮して、閉塞性無呼吸状態を精度よく判定できる。 In the above embodiment, the determination unit (46) satisfies the first condition that the amplitude of the sound signal in the first section between adjacent dips of the CVHR waveform is smaller than a predetermined value, and dips the CVHR waveform. When the second condition in which the amplitude of the sound signal in the predetermined second section including the sound signal is larger than the predetermined value is satisfied, it is determined that the state is obstructive apnea. As a result, the obstructive apnea state can be accurately determined in consideration of the fact that the breath sounds are small in the first section and the snoring sounds are generated in the second section.
上記実施形態では、前記就寝者の体動に応じた信号を出力する体動検知部（20A）と、体動検知部（20A）の出力信号から、前記就寝者の呼吸に伴う呼吸信号を抽出する呼吸信号抽出部（43）と、体動検知部（20A）の出力信号から、就寝者の心拍に伴う心拍信号を抽出する心拍信号抽出部（44）とを備え、判定部（46）は、心拍信号から検出した就寝者のＣＶＨＲの発生区間における、呼吸信号の呼吸周期に同期する音信号の振幅に基づいて、就寝者が閉塞性無呼吸状態を判定する。これにより、体動検知部（20A）の出力信号を、ＣＶＨＲの発生区間の検出と、呼吸音を含む音信号の振幅の検出との双方に兼用できる。この結果、無呼吸判定装置（10）の簡素化を図ることができる。 In the above embodiment, the breathing signal accompanying the breathing of the sleeping person is extracted from the output signals of the body movement detecting unit (20A) that outputs a signal corresponding to the body movement of the sleeping person and the body movement detecting unit (20A). The determination unit (46) is provided with a breathing signal extraction unit (43) and a heart rate signal extraction unit (44) that extracts a heartbeat signal accompanying the sleeper's heartbeat from the output signal of the body movement detection unit (20A). , The sleeping person determines the obstructive aspiration state based on the amplitude of the sound signal synchronized with the breathing cycle of the breathing signal in the CVHR generation section of the sleeping person detected from the heartbeat signal. As a result, the output signal of the body motion detection unit (20A) can be used for both the detection of the CVHR generation section and the detection of the amplitude of the sound signal including the breath sounds. As a result, the apnea determination device (10) can be simplified.
上記実施形態では、体動検知部（20A）が、就寝者の体動が作用する中空部材（20）と、該中空部材（20）の内圧に応じた信号を就寝者の体動に応じた信号として出力する圧力センサ（31）とを備えている。これにより、比較的簡易なセンサ構造により、就寝者の体動に応じた信号を得ることができる。 In the above embodiment, the body movement detection unit (20A) responds to the body movement of the sleeping person by transmitting a signal corresponding to the internal pressure of the hollow member (20) on which the body movement of the sleeping person acts and the internal pressure of the hollow member (20). It is equipped with a pressure sensor (31) that outputs as a signal. As a result, a signal corresponding to the body movement of the sleeping person can be obtained by a relatively simple sensor structure.
上記実施形態では、判定部（46）の判定結果を含むデータを出力する出力部（48）を備えている。これにより、就寝者の無呼吸状態に関する判定結果を、通信端末（50）へ転送できる。 In the above embodiment, an output unit (48) for outputting data including a determination result of the determination unit (46) is provided. As a result, the determination result regarding the apnea state of the sleeping person can be transferred to the communication terminal (50).
〈変形例１〉
変形例１は、上記実施形態と閉塞性無呼吸状態の判定する方法が異なる。図５に示すように、変形例１の判定部（46）は、実施形態の第１条件のみを判定し、第２条件の判定は行わない。つまり、ステップST9において、ＣＶＨＲ波形の第１区間（T1）における音信号の振幅が第１閾値より小さい第１条件が成立すると、ステップST11へ移行し、「閉塞性無呼吸状態である」と判定される。第１条件が成立しない場合、ステップST10へ移行し、「閉塞性無呼吸状態でない」と判定される。
<Modification example 1>
The first modification is different from the above embodiment in the method of determining the obstructive apnea state. As shown in FIG. 5, the determination unit (46) of the modification 1 determines only the first condition of the embodiment, and does not determine the second condition. That is, in step ST9, when the first condition that the amplitude of the sound signal in the first section (T1) of the CVHR waveform is smaller than the first threshold value is satisfied, the process proceeds to step ST11 and it is determined that the patient is in an obstructive apnea state. Will be done. If the first condition is not satisfied, the process proceeds to step ST10, and it is determined that the patient is not in an obstructive apnea state.
〈変形例２〉
変形例２は、上記実施形態及び変形例１と閉塞性無呼吸状態の判定する方法が異なる。図６に示すように、変形例２の判定部（46）は、実施形態の第２条件のみを判定し、第１条件の判定は行わない。つまり、ステップT6において、ＣＶＨＲが検出されると、ステップST7を経て、ステップST12へ移行する。ステップST12において、ＣＶＨＲ波形の第２区間（T2）における音信号の振幅が第２閾値より大きい第２条件が成立すると、ステップST11へ移行し、「閉塞性無呼吸状態である」と判定される。第２条件が成立しない場合、ステップST10へ移行し、「閉塞性無呼吸状態でない」と判定される。
<Modification 2>
The modified example 2 differs from the above-described embodiment and the modified example 1 in the method of determining the obstructive apnea state. As shown in FIG. 6, the determination unit (46) of the modification 2 determines only the second condition of the embodiment, and does not determine the first condition. That is, when CVHR is detected in step T6, the process proceeds to step ST12 via step ST7. In step ST12, when the second condition that the amplitude of the sound signal in the second section (T2) of the CVHR waveform is larger than the second threshold value is satisfied, the process proceeds to step ST11, and it is determined that the patient is in an obstructive apnea state. .. If the second condition is not satisfied, the process proceeds to step ST10, and it is determined that the patient is not in an obstructive apnea state.
《その他の実施形態》
上記実施形態及び変形例は、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
The above-described embodiment and modification may have the following configurations.
上記実施形態の無呼吸判定装置（10）において、体動検知部（20A）と回路基板（32）とを別ユニットとしてもよい。また、回路基板（32）の一部の処理を他の回路基板で実行することもできる。例えば記憶部（47）を通信端末（50）側に設けることもできる。 In the apnea determination device (10) of the above embodiment, the body motion detection unit (20A) and the circuit board (32) may be separate units. Further, a part of the processing of the circuit board (32) can be executed by another circuit board. For example, the storage unit (47) can be provided on the communication terminal (50) side.
上記実施形態では、就寝者の体動に応じた信号を出力する体動検知部（20A）として、中空部材であるチューブ型センサ（20）と、圧力センサ（31）とを用いている。体動検知部（20A）は、これに限らず、例えば圧電素子等の他のセンサであってもよい。中空部材は、必ずしも細長いチューブ状でなくてもよく、袋状の部材や、中空のベッドであってもよい。 In the above embodiment, a tube type sensor (20), which is a hollow member, and a pressure sensor (31) are used as a body movement detection unit (20A) that outputs a signal corresponding to the body movement of the sleeping person. The body motion detection unit (20A) is not limited to this, and may be another sensor such as a piezoelectric element. The hollow member does not necessarily have to be an elongated tube-shaped member, but may be a bag-shaped member or a hollow bed.
無呼吸判定装置（10）は、判定部（46）の判定結果を表示する表示部、判定部（46）の判定結果を知らせる報知部ないし警報部を有していてもよい。 The apnea determination device (10) may have a display unit for displaying the determination result of the determination unit (46), and a notification unit or an alarm unit for notifying the determination result of the determination unit (46).
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。以上に述べた「第１」、「第２」、「第３」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。 Although the embodiments and modifications have been described above, it will be understood that various modifications of the forms and details are possible without departing from the spirit and scope of the claims. Further, the above embodiments and modifications may be appropriately combined or replaced as long as the functions of the subject of the present disclosure are not impaired. The descriptions "1st", "2nd", "3rd" ... described above are used to distinguish the words and phrases to which these descriptions are given, and the number and order of the words and phrases are also limited. It's not something to do.
以上説明したように、本開示は、無呼吸判定装置について有用である。 As described above, the present disclosure is useful for the apnea determination device.
１０ 無呼吸判定装置
２０ チューブ型センサ（中空部材）
２０Ａ 体動検知部
３１ 圧力センサ
４３ 呼吸信号抽出部
４４ 心拍信号抽出部
４６ 判定部
４８ 出力部
６０ 音センサ（マイクロフォン）
10 Apnea determination device 20 Tube type sensor (hollow member)
20A Body
Claims (7)
前記就寝者の周囲の音を検出するマイクロフォン（60）と、
前記就寝者の体動に応じた信号を出力する体動検知部（20A）と、
前記体動検知部（20A）の出力信号から、前記就寝者の呼吸に伴う呼吸信号を抽出する呼吸信号抽出部（43）とを備え、
前記判定部（46）は、前記ＣＶＨＲの発生区間における、前記マイクロフォン（60）で検出した音信号のうち前記就寝者の前記呼吸信号の呼吸周期に同期した音信号に基づいて、前記就寝者が閉塞性無呼吸状態であることを判定する
ことを特徴とする無呼吸判定装置。 Judgment unit for determining whether the sleeping person is in an obstructive apnea state based on the sound accompanying the sleeping person's breathing in the section where the sleeping person's heart rate periodic fluctuation (cyclic variation of heart rate, CVHR) occurs. (46) and
A microphone (60) that detects the sound around the sleeping person, and
The body movement detection unit (20A) that outputs a signal according to the body movement of the sleeping person, and
It is provided with a respiration signal extraction unit (43) that extracts a respiration signal accompanying the respiration of the sleeping person from the output signal of the body movement detection unit (20A).
The determination unit (46) is based on a sound signal synchronized with the breathing cycle of the sleeping person's breathing signal among the sound signals detected by the microphone (60) in the CVHR generation section. Determine if you have an obstructive apnea
An apnea determination device characterized by this.
前記判定部（46）は、前記ＣＶＨＲの波形の隣り合うディップの間の第１区間における前記音信号の振幅が所定値よりも小さい第１条件が成立すると、前記閉塞性無呼吸状態と判定することを特徴とする無呼吸判定装置。 In claim 1 ,
The determination unit (46) determines that the obstructive apnea state is satisfied when the first condition in which the amplitude of the sound signal in the first section between adjacent dips of the CVHR waveform is smaller than a predetermined value is satisfied. An apnea determination device characterized by this.
前記判定部（46）は、前記ＣＶＨＲの波形のディップを含む所定の第２区間における前記音信号の振幅が所定値よりも大きい第２条件が成立すると、前記閉塞性無呼吸状態と判定することを特徴とする無呼吸判定装置。 In claim 1 ,
The determination unit (46) determines that the obstructive apnea state is satisfied when the second condition in which the amplitude of the sound signal in the predetermined second section including the dip of the CVHR waveform is larger than the predetermined value is satisfied. An apnea determination device characterized by.
前記判定部（46）は、前記ＣＶＨＲの波形の隣り合うディップの間の第１区間における前記音信号の振幅が所定値よりも小さい第１条件が成立し、且つ前記ＣＶＨＲの波形のディップを含む所定の第２区間における前記音信号の振幅が所定値よりも大きい第２条件が成立すると、前記閉塞性無呼吸状態と判定することを特徴とする無呼吸判定装置。 In claim 1 ,
The determination unit (46) satisfies the first condition that the amplitude of the sound signal in the first section between adjacent dips of the CVHR waveform is smaller than a predetermined value, and includes the dip of the CVHR waveform. An apnea determination device, characterized in that, when a second condition in which the amplitude of the sound signal in a predetermined second section is larger than a predetermined value is satisfied, the obstructive apnea state is determined.
前記体動検知部（20A）の出力信号から、前記就寝者の心拍に伴う心拍信号を抽出する心拍信号抽出部（44）を備え、
前記判定部（46）は、前記心拍信号から検出した前記就寝者のＣＶＨＲの発生区間における、前記呼吸信号の呼吸周期に同期する前記音信号の振幅に基づいて、前記就寝者が閉塞性無呼吸状態を判定することを特徴とする無呼吸判定装置。 In any one of claims 1 to 4 ,
A heartbeat signal extraction unit (44 ) that extracts a heartbeat signal accompanying the heartbeat of the sleeping person from the output signal of the body movement detection unit (20A) is provided.
The determination unit (46) determines that the sleeping person has obstructive apnea based on the amplitude of the sound signal synchronized with the breathing cycle of the breathing signal in the CVHR generation section of the sleeping person detected from the heartbeat signal. An apnea determination device characterized by determining a state.
前記体動検知部（20A）は、
前記就寝者の体動が作用する中空部材（20）と、
前記中空部材（20）の内圧に応じた信号を、前記就寝者の体動に応じた信号として出力する圧力センサ（31）とを備えていることを特徴とする無呼吸判定装置。 In any one of claims 1 to 5 ,
The body movement detection unit (20A) is
The hollow member (20) on which the body movement of the sleeping person acts, and
An apnea determination device including a pressure sensor (31) that outputs a signal corresponding to the internal pressure of the hollow member (20) as a signal corresponding to the body movement of the sleeping person.
前記判定部（46）の判定結果を含むデータを出力する出力部（48）を備えていることを特徴とする無呼吸判定装置。 In any one of claims 1 to 6 ,
An apnea determination device including an output unit (48) that outputs data including a determination result of the determination unit (46).
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