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JP4434122B2 - Apnea estimation device - Google Patents

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JP4434122B2
JP4434122B2 JP2005296715A JP2005296715A JP4434122B2 JP 4434122 B2 JP4434122 B2 JP 4434122B2 JP 2005296715 A JP2005296715 A JP 2005296715A JP 2005296715 A JP2005296715 A JP 2005296715A JP 4434122 B2 JP4434122 B2 JP 4434122B2
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

本発明は、就寝中における就寝者の無呼吸状態の発生時間を検出する無呼吸推測装置に関するものである。   The present invention relates to an apnea estimation device that detects an occurrence time of an apnea state of a sleeping person while sleeping.

睡眠時無呼吸症候群(Sleep Apnea Syndrome)は、睡眠時に断続的に数十秒間の無呼吸を繰り返す呼吸障害の一つで、中枢型、閉塞型、混合型の3つのタイプに分類されている。   Sleep Apnea Syndrome is one of respiratory disorders that repeatedly repeats apnea for several tens of seconds during sleep, and is classified into three types: central type, obstructive type, and mixed type.

中枢型睡眠時無呼吸症候群は、中枢神経系の疾患により呼吸制御系に障害が発生した場合や呼吸中枢の機能異常の場合に、睡眠時のREM期を中心に呼吸中枢から呼吸筋に対しての刺激が停止してしまい、呼吸運動そのものが全くない状態になってしまうものである。脳疾患患者や心不全患者に見られる異常呼吸(チェーンストークス呼吸)は、この中枢型に分類される。   Central sleep apnea syndrome is a problem that occurs when the respiratory control system is damaged due to diseases of the central nervous system or when the respiratory center functions abnormally. This stops the stimulation of the human body, and there is no breathing movement. Abnormal breathing (Chain Stokes breathing) seen in patients with brain disease and heart failure falls into this central type.

一方、閉塞型睡眠時無呼吸症候群は、呼吸中枢は正常に働いて胸部や腹部の呼吸運動は行われているが、舌根沈下などによる上気道の閉塞によって鼻、口での呼吸ができなくなるものである。この閉塞型では、腹部と胸部の動きが互いに逆になるという奇異運動を示し、呼吸再開時に大きないびきを伴うのが特徴で、無呼吸時に呼吸レベルが低下する。なお。中枢型無呼吸で始まって閉塞型に移行する混合型睡眠時無呼吸症候群は、閉塞型の一種と考えられている。   On the other hand, obstructive sleep apnea syndrome is that the respiratory center works normally and breathing exercises in the chest and abdomen are performed, but obstruction of the upper airway due to tongue root depression etc. makes breathing in the nose and mouth impossible It is. This obstructive type exhibits a strange movement in which the movements of the abdomen and chest are opposite to each other, and is accompanied by a large amount of snoring when resuming breathing, and the breathing level decreases during apnea. Note that. Mixed sleep apnea syndrome, which begins with central apnea and shifts to obstruction, is considered a type of obstruction.

ところで、従来より、睡眠時無呼吸症候群の診断等に用いるためのものとして、睡眠中に発生する無呼吸状態を推測する無呼吸推測装置が知られている。特許文献1には、人体にセンサ等を取り付けることなく無呼吸状態を推測することができる睡眠時呼吸情報測定装置が開示されている。   By the way, the apnea estimation apparatus which estimates the apnea state which generate | occur | produces during sleep conventionally is known as what is used for the diagnosis etc. of sleep apnea syndrome. Patent Document 1 discloses a sleep respiratory information measurement device that can estimate an apnea state without attaching a sensor or the like to a human body.

この特許文献1の睡眠時呼吸情報測定装置は、ベッドパッドに埋め込まれた呼吸センサと、その呼吸センサからの信号に基づいて無呼吸状態を検出する制御装置とを備えている。この睡眠時呼吸情報測定装置では、制御装置が、呼吸センサの信号の自己相関係数を用いて就寝者の呼吸が安定しているか否かを判断し、呼吸が安定していると判断すると呼吸の有無を判定するための閾値を決定する。そして、制御装置は、この閾値と呼吸センサの信号レベルとを比較して呼吸周期を検出し、呼吸周期が10秒以上である時間を無呼吸状態として検出する。
特開2003−265439号公報
The sleep breathing information measuring device disclosed in Patent Document 1 includes a breathing sensor embedded in a bed pad and a control device that detects an apnea state based on a signal from the breathing sensor. In this sleep respiratory information measuring device, the control device determines whether or not the sleep of the sleeper is stable using the autocorrelation coefficient of the signal of the respiratory sensor. A threshold for determining the presence or absence of is determined. Then, the control device compares this threshold value with the signal level of the respiration sensor to detect a respiration cycle, and detects a time when the respiration cycle is 10 seconds or more as an apnea state.
JP 2003-265439 A

ところで、従来は、呼吸が安定している状態が継続すると、閾値が更新されずに呼吸周期の検出に使用され続けるので、呼吸が安定している状態で就寝者の寝相が微妙に変化する場合などに、正確に無呼吸状態を推測することができないという問題がある。つまり、このような場合は、呼吸センサーの信号レベルは寝相の変化に伴い変化するのに、閾値が更新されないため、呼吸周期の検出に誤差が生じるおそれがある。   By the way, conventionally, if the state of stable breathing continues, the threshold value is not updated and it is used for detection of the respiratory cycle, so the sleep phase of the sleeper changes slightly while the breathing is stable Thus, there is a problem that an apnea state cannot be accurately estimated. That is, in such a case, although the signal level of the respiration sensor changes with the change of the sleep phase, the threshold value is not updated, and thus there is a possibility that an error occurs in the detection of the respiration cycle.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、就寝者の寝相の変化や粗体動による影響を受けずに正確に無呼吸状態を推測することができる無呼吸推測装置を提供することである。   The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is an apnea estimation device capable of accurately estimating an apnea state without being affected by a change in sleep phase of a sleeper or a rough body motion. Is to provide.

第1の発明は、就寝者の体動を検出して体動信号を出力する体動検知手段(20)を備え、該体動検知手段(20)からの体動信号の時系列データに基づいて就寝者の無呼吸状態を推測する無呼吸推測装置(10)を前提としている。そして、この無呼吸推測装置(10)は、上記体動信号の時系列データから就寝者の呼吸運動により生じる呼吸信号の時系列データを抽出する呼吸信号抽出手段(50)と、該呼吸信号の時系列データにおいて時間が進む正方向と時間が遡る逆方向のそれぞれを処理方向とし、該正方向と逆方向のそれぞれについて呼吸信号が増加する場合の方が減少する場合よりも大きな変化率で呼吸信号の時系列データの波形に追随させる処理を行って正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとを作成する呼吸信号処理手段(60)と、上記正方向処理の時系列データと上記逆方向処理の時系列データの小さい方と上記呼吸信号の時系列データとを各時点ごとに比較して無呼吸状態を推測する無呼吸推測手段(61)とを備えている。   The first invention includes body motion detection means (20) for detecting a body motion of a sleeping person and outputting a body motion signal, and based on time series data of the body motion signal from the body motion detection means (20). Assumes an apnea estimation device (10) for estimating the sleep apnea state. The apnea estimation device (10) includes a breathing signal extraction means (50) for extracting breathing signal time series data generated by the sleep motion of the sleeper from the time series data of the body motion signal, In the time-series data, each of the forward direction in which the time advances and the reverse direction in which the time goes back is set as the processing direction, and the respiratory signal increases at a higher rate of change than when the respiratory signal increases in each of the forward direction and the reverse direction. Respiration signal processing means (60) for generating time-series data for forward processing and time-series data for backward processing by performing processing to follow the waveform of the signal time-series data, and time-series data for the forward processing And an apnea estimation means (61) for comparing the smaller one of the time series data of the reverse processing and the time series data of the respiratory signal at each time point to estimate the apnea state.

第1の発明では、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データの小さい方を、各時点ごとに呼吸信号の時系列データと比較して無呼吸状態を推測している。つまり、体動信号の時系列データと比較する各時点における正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データの小さい方のデータからなる時系列データが、無呼吸状態を推測するための基準ラインとなる。   In the first invention, an apnea state is estimated by comparing the smaller of the time-series data of the forward processing and the time-series data of the backward processing with the time-series data of the respiratory signal at each time point. In other words, the time-series data consisting of the smaller one of the time-series data of the forward direction processing and the time-series data of the reverse direction processing at each time point compared with the time series data of the body motion signal is used for estimating the apnea state. It becomes the reference line.

ここで、呼吸信号の時系列データは、例えば就寝者の寝相が変化する場合など信号レベルが大きく変化する場合がある。そして、この第1の発明では、正方向と逆方向のそれぞれについて呼吸信号が増加する場合の方が減少する場合よりも大きな変化率で呼吸信号の時系列データの波形に追随させる処理を行っている。従って、図8(A)に示すように、信号レベルが大きく増大する箇所では、正方向の時系列データと逆方向の時系列データの小さい方の正方向の時系列データが基準ラインとなって呼吸信号の時系列データにほとんど差がなく追随した波形となり、信号レベルが大きく低下する箇所では、正方向の時系列データと逆方向の時系列データの小さい方の逆方向の時系列データが基準ラインとなって呼吸信号の時系列データにほとんど差がなく追随した波形となる。このように、基準ラインは、呼吸信号の信号レベルが大きく変化する箇所でもほとんど差がなく追随した波形となるので、常に呼吸信号の時系列データにほぼ追随した波形となる。   Here, in the time-series data of the respiratory signal, the signal level may change greatly, for example, when the sleeping phase of the sleeping person changes. In the first aspect of the invention, a process of following the waveform of the respiratory signal time-series data with a larger rate of change than when the respiratory signal increases in each of the forward direction and the reverse direction is performed. Yes. Therefore, as shown in FIG. 8 (A), at the point where the signal level increases greatly, the smaller forward time series data of the forward time series data and the reverse time series data becomes the reference line. The time-series data of the respiratory signal has almost no difference and follows the waveform. When the signal level drops significantly, the time-series data in the reverse direction, which is the smaller of the time-series data in the forward direction and the time-series data in the reverse direction, is the reference. It becomes a line with almost no difference in the time-series data of respiratory signals. In this way, the reference line has a waveform that follows almost no difference even at a location where the signal level of the respiratory signal changes greatly, and therefore always has a waveform that substantially follows the time-series data of the respiratory signal.

また、呼吸信号の時系列データには、例えばドアの開閉による振動等の呼吸運動に起因しないノイズデータが含まれる場合がある。そして、そのノイズデータのうち、図8(B)に示すような前後に比べて比較的急峻な山型の波形となるデータが、無呼吸状態の推測に影響を及ぼす場合がある。この場合、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとは、各処理方向から見て呼吸信号の極値付近までは急激に増加する一方でピークを越えると緩やかに減少する。このため、両方の小さい方のデータからなる基準ラインの波形は、図8(B)に示すように、ノイズデータの部分の極値が大幅に小さくなる。   Further, the time-series data of the respiratory signal may include noise data that is not caused by respiratory motion such as vibration caused by opening and closing of a door. Of the noise data, data that has a relatively steep mountain-shaped waveform compared to before and after as shown in FIG. 8B may affect the estimation of the apnea state. In this case, the time-series data of the forward processing and the time-series data of the backward processing increase rapidly to the vicinity of the extreme value of the respiratory signal when viewed from each processing direction, but gradually decrease when exceeding the peak. For this reason, as shown in FIG. 8B, the extreme value of the noise data portion of the waveform of the reference line composed of both smaller data is greatly reduced.

また、中枢型睡眠時無呼吸症候群では呼吸信号がほとんど検出されず、閉塞型睡眠時無呼吸症候群では呼吸信号の信号レベルが大幅に低下することが知られている。このため、呼吸信号の時系列データにおいて無呼吸状態の部分のデータは、図8(C)に示すように、前後に比べて比較的急峻な谷型の波形となる。この場合は、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとは、各処理方向において呼吸信号が減少する場合の変化率が小さいため、共にほとんど変化しない。このため、基準ラインの波形からは、図8(C)に示すように、無呼吸状態に起因する谷型の波形がほぼ削除されるので、呼吸信号の時系列データと比較することで無呼吸状態が推測される。   Further, it is known that the respiratory signal is hardly detected in the central sleep apnea syndrome, and the signal level of the respiratory signal is significantly reduced in the obstructive sleep apnea syndrome. For this reason, as shown in FIG. 8C, the data of the apnea state in the time series data of the respiratory signal has a valley waveform that is relatively steep compared to before and after. In this case, both the time-series data for the forward direction processing and the time-series data for the backward direction processing hardly change because the rate of change when the respiratory signal decreases in each processing direction is small. For this reason, as shown in FIG. 8C, the valley-shaped waveform resulting from the apnea state is almost deleted from the reference line waveform. Therefore, the apnea is compared with the time-series data of the respiratory signal. The state is inferred.

第2の発明は、第1の発明において、上記無呼吸推測手段(61)が、上記正方向処理の時系列データと上記逆方向処理の時系列データの小さい方に対する上記呼吸信号の時系列データの比率に基づいて無呼吸状態を推測する。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the apnea estimation means (61) performs the time series data of the respiratory signal for the smaller of the time series data of the forward processing and the time series data of the backward processing. Estimate apnea based on the ratio of

第2の発明では、無呼吸状態を推測するために、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データの小さい方に対する呼吸信号の時系列データの比率が用いられている。すなわち、呼吸信号の信号レベルが低下している部分が上記基準ラインに対してどの程度の割合で低くなっているかを基準に無呼吸状態を推測している。   In the second invention, in order to estimate the apnea state, the ratio of the time series data of the respiratory signal to the smaller one of the time series data of the forward processing and the time series data of the backward processing is used. That is, the apnea state is estimated based on how much the portion where the signal level of the respiratory signal is lowered is lower than the reference line.

第3の発明は、第1又は第2の発明において、上記体動検知手段(20)が検出した体動信号に基づいて就寝者の粗体動を検出する粗体動検出手段(40)を備え、上記無呼吸推測手段(61)は、上記粗体動検出手段(40)が就寝者の粗体動を検出した時間を無呼吸状態でないと判定する。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the rough body motion detecting means (40) for detecting the rough body motion of the sleeping person based on the body motion signal detected by the body motion detecting means (20) is provided. The apnea estimation means (61) determines that the time when the coarse body motion detection means (40) detects the coarse body motion of the sleeper is not an apnea state.

第3の発明では、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データの小さい方と呼吸信号の時系列データを比較して無呼吸状態と推測した時間に、粗体動検出手段(40)が就寝者の粗体動を検出していれば、その時間は無呼吸状態でないと判定する。すなわち、無呼吸状態中の就寝者は粗体動(比較的大きな体動)を生じないことが知られているため、粗体動が生じている時間は無呼吸状態でないと判定する。   In the third aspect of the invention, the coarse body motion detection means (at the time when the smaller one of the time series data of the forward direction processing and the time series data of the backward direction processing is compared with the time series data of the respiratory signal to estimate the apnea state ( If 40) detects a sleeper's coarse body movement, it is determined that the time is not apnea. That is, since it is known that a sleeper in an apnea state does not cause coarse body movement (relatively large body movement), it is determined that the time during which the rough body movement occurs is not an apnea state.

本発明では、正方向と逆方向のそれぞれについて呼吸信号が増加する場合の方が減少する場合よりも大きな変化率で呼吸信号の時系列データの波形に追随させる処理を行って正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとを作成し、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データの小さい方を呼吸信号の時系列データとを各時点ごとに比較する処理を行うことで、就寝中に無呼吸状態が生じていれば、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データの小さい方のデータからなる基準ラインと呼吸信号の時系列データとの間に差異が生じて無呼吸状態が推測される。   In the present invention, when the respiration signal increases in each of the forward direction and the reverse direction, the process of following the waveform of the time-series data of the respiration signal is performed at a larger rate of change than when the respiration signal is decreased. Create series data and time series data for backward processing, and compare the time series data for forward processing and the time series data for backward processing with the time series data for respiratory signals at each time point. If an apnea condition occurs during sleep, the interval between the reference line consisting of the smaller one of the time-series data for forward processing and the time-series data for reverse processing and the time-series data of the respiratory signal There is a difference in the apnea state.

そして、上述したような処理を行うことにより、呼吸信号の時系列データと比較して無呼吸状態を推測するための基準ラインは、就寝者の寝相の変化による呼吸信号の信号レベルの変化にほとんど差がなく追随した波形となり、さらに呼吸運動に起因しないノイズデータの波形が緩和されている。従って、寝相の変化や粗体動に起因する誤判定を回避して正確に無呼吸状態を推測することができ、無呼吸状態の推測精度及び推測結果の信頼性を向上させることができる。   By performing the above-described processing, the reference line for estimating the apnea state compared with the time-series data of the respiratory signal is almost free from changes in the signal level of the respiratory signal due to changes in the sleep phase of the sleeper. There is no difference and the waveform follows, and the waveform of noise data not caused by respiratory motion is relaxed. Therefore, it is possible to accurately estimate the apnea state by avoiding misjudgment due to a change in sleep phase or coarse body movement, and it is possible to improve the estimation accuracy of the apnea state and the reliability of the estimation result.

また、上記第3の発明によれば、無呼吸状態の就寝者は粗体動を生じないことが知られているので、粗体動が検出された時間は無呼吸状態でないと判定するようにしている。従って、より正確に無呼吸状態を推測することができ、無呼吸状態の推測精度及び推測結果の信頼性を向上させることができる。   Further, according to the third aspect, since it is known that a sleeper who is in an apnea state does not cause coarse body movement, it is determined that the time when the rough body movement is detected is not in an apnea state. ing. Accordingly, the apnea state can be estimated more accurately, and the apnea state estimation accuracy and the reliability of the estimation result can be improved.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施形態の無呼吸推測装置(10)は、就寝者の体動信号中の呼吸運動に起因する信号を抽出し、その抽出した信号の時系列データを起床後に処理解析して睡眠中に発生した無呼吸状態を推測するものである。この無呼吸推測装置(10)は、睡眠センサ(20)と回路ユニット(30)とを備えている。   The apnea estimation device (10) of the embodiment extracts a signal due to respiratory motion in a body motion signal of a sleeper, and processes and analyzes the time-series data of the extracted signal after waking up, and is generated during sleep An apnea state is estimated. The apnea estimation device (10) includes a sleep sensor (20) and a circuit unit (30).

睡眠センサ(20)は、就寝者の体動を検出して体動信号を出力する体動検知手段を構成している。この睡眠センサ(20)は、感圧部(21)と受圧部(22)とを備えている。   The sleep sensor (20) constitutes a body motion detection means for detecting a body motion of a sleeping person and outputting a body motion signal. The sleep sensor (20) includes a pressure sensing part (21) and a pressure receiving part (22).

図1及び図2に示すように、本実施形態の感圧部(21)は、ベッドなどの寝具の寝台に敷かれたマットレス上に敷設されるものである。この感圧部(21)は、細長で中空状のチューブで構成され、その内側に空間が形成されている。そして、就寝者がベッドに横臥すると、就寝者の体動に伴い感圧部(21)に圧力・振動が伝達され、感圧部(21)の内圧が受圧部(22)に作用する。   As shown in FIG.1 and FIG.2, the pressure sensitive part (21) of this embodiment is laid on the mattress laid on the bed of bedclothes, such as a bed. This pressure-sensitive part (21) is comprised by the elongate and hollow tube, and the space is formed in the inner side. When the sleeping person lies on the bed, pressure / vibration is transmitted to the pressure sensing part (21) along with the body movement of the sleeping person, and the internal pressure of the pressure sensing part (21) acts on the pressure receiving part (22).

受圧部(22)は、ケーシング(23)と、このケーシング(23)に収納されるセンサ部(24)とで構成されている。センサ部(24)は、マイクロフォンや圧力センサなどで構成される。このセンサ部(24)は、上記感圧部(21)より作用した内圧を受け、この内圧を体動信号としてリード線(25)を介して回路ユニット(30)に出力する。なお、本実施形態では、感圧部(21)と受圧部(22)との接続位置に微小なリーク溝(26)が形成されている。このため、例えば就寝者がベッドに強い衝撃を与えた際、センサ部(24)に対して急激に上昇した内圧が作用し、その結果、センサ部(24)が故障してしまったり、体動信号が飽和状態となってしまったりすることを抑制している。   The pressure receiving part (22) includes a casing (23) and a sensor part (24) accommodated in the casing (23). A sensor part (24) is comprised by a microphone, a pressure sensor, etc. The sensor unit (24) receives the internal pressure applied from the pressure sensing unit (21), and outputs the internal pressure as a body motion signal to the circuit unit (30) via the lead wire (25). In the present embodiment, a minute leak groove (26) is formed at the connection position between the pressure sensitive part (21) and the pressure receiving part (22). For this reason, for example, when a sleeping person gives a strong impact to the bed, a sudden rise in internal pressure acts on the sensor unit (24), resulting in a malfunction of the sensor unit (24) or body movement. This prevents the signal from becoming saturated.

図3に示すように、回路ユニット(30)は、粗体動検出手段(40)、呼吸信号抽出手段(50)、呼吸信号処理手段(60)、及び無呼吸推測手段(61)を備えている。   As shown in FIG. 3, the circuit unit (30) includes a rough body motion detection means (40), a respiratory signal extraction means (50), a respiratory signal processing means (60), and an apnea estimation means (61). Yes.

粗体動検出手段(40)は、睡眠センサ(20)から出力された体動信号に基づいて体動の時系列データと体動閾値の時系列データとを作成し、その体動の時系列データと体動閾値の時系列データとを比較して就寝中における粗体動の発生時間を検出するものである。粗体動検出手段(40)は、帯域通過フィルタ部(41)と包絡線検波部(42)と低域通過フィルタ部(43)と体動データ作成部(44)と体動閾値作成部(45)とを備えている。   The coarse body motion detection means (40) creates time series data of body motion and time series data of the body motion threshold based on the body motion signal output from the sleep sensor (20), and the time series of the body motion. The data and the time series data of the body motion threshold are compared to detect the occurrence time of the rough body motion while sleeping. The coarse body motion detection means (40) includes a band pass filter unit (41), an envelope detection unit (42), a low-pass filter unit (43), a body motion data creation unit (44), and a body motion threshold creation unit ( 45).

帯域通過フィルタ部(41)は、睡眠センサ(20)から出力された体動信号から所定の周波数帯域(7.5±2.5Hz)の信号を抽出する。包絡線検波部(42)は、フィルタリング後の信号を整流化(絶対値化)した後、所定時間でピークホールドを行う。低域通過フィルタ部(43)は、包絡線検波部(42)からの信号から比較的低周波の振動帯域(0.5Hz以下)の信号を抽出する。体動データ作成部(44)は、低域通過フィルタ部(43)で抽出された信号から体動の時系列データを作成する。体動閾値作成部(45)は、低域通過フィルタ部(43)で抽出された信号から体動閾値の時系列データを作成する。   The band pass filter unit (41) extracts a signal of a predetermined frequency band (7.5 ± 2.5 Hz) from the body motion signal output from the sleep sensor (20). The envelope detector (42) rectifies (converts to an absolute value) the filtered signal and then performs peak hold for a predetermined time. The low-pass filter unit (43) extracts a signal in a relatively low frequency vibration band (0.5 Hz or less) from the signal from the envelope detection unit (42). The body motion data creation unit (44) creates time series data of body motion from the signal extracted by the low-pass filter unit (43). The body motion threshold value creation unit (45) creates time series data of the body motion threshold value from the signal extracted by the low-pass filter unit (43).

呼吸信号抽出手段(50)は、睡眠センサ(20)から出力された体動信号に基づいて、就寝者の呼吸の強さを表す呼吸強度を抽出するものである。呼吸強度は、本発明に係る呼吸信号に相当する。呼吸信号抽出手段(50)は、帯域通過フィルタ部(51)と呼吸間隔抽出部(52)と呼吸強度算出部(53)とを備えている。   The respiration signal extraction means (50) extracts respiration intensity representing the respiration strength of the sleeper based on the body motion signal output from the sleep sensor (20). The respiratory intensity corresponds to the respiratory signal according to the present invention. The respiration signal extraction means (50) includes a band pass filter unit (51), a respiration interval extraction unit (52), and a respiration intensity calculation unit (53).

帯域通過フィルタ部(51)は、睡眠センサ(20)から出力された体動信号から所定の周波数帯域(0.25±0.15Hz)の信号を呼吸波形として抽出する。呼吸間隔抽出部(52)は、測定開始から10秒毎に区切られた各時間区分における呼吸周期を呼吸波形を用いて算出する。呼吸強度算出部(53)は、測定開始から10秒毎に区切られた各時間区分における呼吸強度を体動信号の周波数スペクトルを作成して算出する。   The band pass filter unit (51) extracts a signal of a predetermined frequency band (0.25 ± 0.15 Hz) as a respiratory waveform from the body motion signal output from the sleep sensor (20). The respiration interval extraction unit (52) calculates a respiration cycle in each time segment divided every 10 seconds from the start of measurement using a respiration waveform. The respiratory intensity calculation unit (53) calculates the respiratory intensity in each time segment divided every 10 seconds from the start of measurement by creating a frequency spectrum of the body motion signal.

呼吸信号処理手段(32)は、呼吸信号抽出手段(31)で抽出した呼吸強度の時系列データに基づいて後述する正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとを作成し、各時系列データの処理値のうち小さい方を呼吸強度との比較用処理値として抽出する。無呼吸推測手段(61)は、呼吸強度と比較用処理値とを比較し、就寝中に無呼吸状態が発生していればその発生時間を検出し、例えばモニターなどの表示部に表示する。   The respiratory signal processing means (32) creates time-series data for forward processing and time-series data for backward processing, which will be described later, based on the time-series data of the respiratory intensity extracted by the respiratory signal extraction means (31), The smaller one of the processing values of each time series data is extracted as a processing value for comparison with the respiratory intensity. The apnea estimation means (61) compares the respiratory intensity and the comparison processing value, detects the occurrence time of an apnea when sleeping, and displays it on a display unit such as a monitor.

−睡眠判定動作−
実施形態の無呼吸推測装置(10)の動作について説明する。
-Sleep judgment operation-
The operation of the apnea estimation device (10) of the embodiment will be described.

無呼吸推測装置(10)は、寝具の寝台上に就寝者が横臥した状態で電源がONの状態に設定されると、就寝者の体動に伴って睡眠センサ(20)から回路ユニット(30)に体動信号が出力される。回路ユニット(30)では、睡眠センサ(20)からの体動信号が粗体動検出手段(40)と呼吸信号抽出手段(50)の両方へ入力される。   When the sleeper is lying on the bed of the bedding and the power is set to the ON state, the apnea estimation device (10) is connected to the circuit unit (30 ) Outputs a body motion signal. In the circuit unit (30), the body motion signal from the sleep sensor (20) is input to both the coarse body motion detection means (40) and the respiratory signal extraction means (50).

まず、粗体動検出手段(40)の動作について図4のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。粗体動検出手段(40)では、睡眠センサ(20)からの体動信号が帯域通過フィルタ部(41)に入力される。帯域通過フィルタ部(41)は、人体の固有振動帯域に相当する帯域(7.5±2.5Hz)で体動信号をフィルタリングする(ステップST1)。次に、包絡線検波部(42)は、フィルタリング後の信号を整流化(絶対値化)した後、所定時間(例えば0.1秒)でピークホールドを行い、いわゆる包絡線検波処理を行う(ステップST2)。次に、低域通過フィルタ部(43)は、比較的低周波の振動帯域(0.5Hz以下)の信号を抽出する(ステップST3)。   First, the operation of the coarse body motion detection means (40) will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. In the rough body motion detection means (40), the body motion signal from the sleep sensor (20) is input to the band pass filter unit (41). The band pass filter unit (41) filters the body motion signal in a band (7.5 ± 2.5 Hz) corresponding to the natural vibration band of the human body (step ST1). Next, the envelope detection unit (42) rectifies (converts to an absolute value) the filtered signal, performs peak hold for a predetermined time (for example, 0.1 second), and performs so-called envelope detection processing ( Step ST2). Next, the low-pass filter unit (43) extracts a signal in a relatively low frequency vibration band (0.5 Hz or less) (step ST3).

次に、体動データ作成部(44)は、この低域通過フィルタ部(43)で抽出された信号の積算・平均化を10秒間隔で行い、図6に示すような体動の時系列データを作成する(ステップST4)。信号の積算・平均化処理の結果、体動信号における瞬時の変動などが緩和される。体動の時系列データは、低域通過フィルタ部(43)で抽出された信号の標準偏差を求めることによって作成してもよい。   Next, the body motion data creation unit (44) performs integration and averaging of the signals extracted by the low-pass filter unit (43) at 10-second intervals, and the body motion time series as shown in FIG. Data is created (step ST4). As a result of the signal integration / averaging process, instantaneous fluctuations in the body motion signal are alleviated. The time series data of body movement may be created by obtaining the standard deviation of the signal extracted by the low-pass filter unit (43).

なお、体動データ作成部(44)による積算・平均化処理の間隔は、就寝者の呼吸に起因する信号を反映させるために、通常の呼吸周期(一般的に2.5秒から5秒)よりも大きい間隔が好ましく、就寝者の睡眠時における不随意の手足の微痙攣に起因する体動信号の変動を抑えるために就寝者の痙攣周期(一般的に20秒から30秒)よりも小さい間隔が好ましい。   In addition, the interval of the integration / average processing by the body motion data creation unit (44) is a normal respiratory cycle (generally 2.5 to 5 seconds) to reflect a signal resulting from sleep of the sleeper. A larger interval is preferred, and is less than the sleeper's convulsive cycle (typically 20-30 seconds) to suppress fluctuations in body motion signals due to involuntary limb spasms during sleep of the sleeper An interval is preferred.

次に、体動閾値作成部(45)は、低域通過フィルタ部(43)で抽出された信号に基づいて体動閾値を作成する。体動閾値作成部(45)は、低域通過フィルタ部(43)で抽出された信号からその最小値を10秒区切りの時間区分毎に算出し、指数関数で最小値の時系列変化を緩和させた信号レベルを算出し、さらにその信号レベルに所定の定数を乗じることにより体動閾値を作成する。   Next, the body motion threshold value creation unit (45) creates a body motion threshold value based on the signal extracted by the low-pass filter unit (43). The body movement threshold value creation unit (45) calculates the minimum value from the signal extracted by the low-pass filter unit (43) for each 10-second time segment, and alleviates the time series change of the minimum value with an exponential function. The body motion threshold is created by calculating the signal level and multiplying the signal level by a predetermined constant.

具体的に、この指数関数で用いられる時定数は、最小値の増大変化時と減少変化時とで異なる値が用いられる。例えば、ある時間区分における最小値(指数関数で緩和させた値)がMinであり、次の時間区分における最小値(指数関数で緩和させる前の値)がX1まで増大変化した場合(X1>Minである場合)、時定数τ1を1200[sec]として式1により次の時間区分の指数関数で緩和させた最小値Min’が算出される。   Specifically, as the time constant used in the exponential function, different values are used when the minimum value increases and decreases. For example, when the minimum value (value relaxed by the exponential function) in a certain time segment is Min, and the minimum value (value before relaxation by the exponential function) in the next time segment is increased to X1 (X1> Min) When the time constant τ1 is 1200 [sec], the minimum value Min ′ that is relaxed by the exponential function of the next time section is calculated by Equation 1.

式1:Min’=Min×α+X1(1−α)
ここでα=exp(−to/τ1)、τ1=1200[sec]
一方、例えば、ある時間区分における最小値(指数関数で緩和させた値)がMinであり、次の時間区分における最小値(指数関数で緩和させる前の値)がX1まで減少変化した場合(X1<Minの場合)、時定数τ2を60[sec]として式2により次の時間区分の指数関数で緩和させた最小値Min’が算出される。
Formula 1: Min ′ = Min × α + X1 (1−α)
Here, α = exp (−to / τ1), τ1 = 1200 [sec]
On the other hand, for example, when the minimum value (value relaxed by an exponential function) in a certain time segment is Min, and the minimum value (value before relaxation by the exponential function) in the next time segment decreases to X1 (X1) <In the case of Min), the time constant τ2 is set to 60 [sec], and the minimum value Min ′ that is relaxed by the exponential function of the next time section is calculated by Equation 2.

式2:Min’=Min×β+X1(1−β)
ここでβ=exp(−to/τ2)、τ2=60[sec]
体動閾値作成部(45)は、上記指数関数によって緩和させた信号レベル(最小値Min’)に所定の定数(例えば4)を乗じ、その乗じた値をトレースすることにより図6に示すような体動閾値の時系列データを作成する(ステップST5)。粗体動検出手段(40)は、体動の時系列データと体動閾値の時系列データとを比較して体動の方が大きい箇所で粗体動があったものと判定する。
Formula 2: Min ′ = Min × β + X1 (1−β)
Here, β = exp (−to / τ2), τ2 = 60 [sec]
As shown in FIG. 6, the body movement threshold value creation unit (45) multiplies the signal level (minimum value Min ′) relaxed by the exponential function by a predetermined constant (for example, 4) and traces the multiplied value. A time series data of a proper body motion threshold is created (step ST5). The coarse body motion detecting means (40) compares the time series data of the body motion and the time series data of the body motion threshold value, and determines that there is a rough body motion at a location where the body motion is larger.

上記指数関数の時定数は、最小値の減少変化時よりも増大変化時の方が大きい値を用いている。このため、最小値の減少変化に対しては指数関数で緩和させた信号レベルが最小値の変化に対して大きな変化率で追随する一方、最小値の増大変化に対しては小さな変化率で追随する。なお、体動信号の最小値変化を緩和させる関数は、上記指数関数(1時遅れ系のステップ関数)以外に、例えば2時遅れ系のステップ関数やその他の関数を用いてもよい。   As the time constant of the exponential function, a value larger at the time of increasing change than at the time of decreasing change of the minimum value is used. For this reason, the signal level relaxed by the exponential function follows the change of the minimum value with a large change rate while the signal level relaxed by the exponential function follows the change of the minimum value with a small change rate. To do. In addition to the exponential function (1-hour delay system step function), for example, a 2-hour delay system step function or other functions may be used as the function for relaxing the change in the minimum value of the body motion signal.

呼吸信号抽出手段(50)の動作について図4のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。呼吸信号抽出手段(50)では、睡眠センサ(20)から出力された体動信号が帯域通過フィルタ部(51)に入力される。帯域通過フィルタ部(51)は、呼吸運動の固有振動帯域に相当する帯域(0.25±0.15Hz)で信号をフィルタリングする(ステップST6)。これにより、就寝者の呼吸運動に起因する信号が体動信号から呼吸波形として抽出される。   The operation of the respiratory signal extraction means (50) will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. In the respiratory signal extraction means (50), the body motion signal output from the sleep sensor (20) is input to the bandpass filter unit (51). The band pass filter unit (51) filters the signal in a band (0.25 ± 0.15 Hz) corresponding to the natural vibration band of the respiratory motion (step ST6). Thereby, the signal resulting from the sleep motion of the sleeper is extracted as a respiratory waveform from the body motion signal.

次に、呼吸間隔抽出部(52)は、帯域通過フィルタ部(51)で抽出した呼吸波形において、谷から山に変化する過程のゼロクロス時刻(呼吸波形と振幅ゼロのラインとが交差する時刻)の間隔から呼吸周期を算出する(ステップST7)。呼吸周期は、測定開始から10秒毎に区切った各時間区分において平均値として算出される。   Next, the breath interval extraction unit (52) has a zero crossing time (a time when the breathing waveform and the zero amplitude line intersect) in the process of changing from the valley to the mountain in the breathing waveform extracted by the bandpass filter unit (51). The respiratory cycle is calculated from the interval (step ST7). The respiratory cycle is calculated as an average value in each time segment divided every 10 seconds from the start of measurement.

次に、呼吸強度算出部(53)は、測定開始から10秒毎に区切った各時間区分の体動信号の周波数スペクトルを睡眠センサ(20)からの体動信号に基づいて作成する。体動信号の周波数スペクトルは、例えば高速フーリエ変換(FFT)等の処理によって作成される。そして、呼吸強度算出部(53)は、各時間区分の体動信号の周波数スペクトルにおいて同じ時間区分の呼吸周期に対応するスペクトルの大きさを呼吸強度とする(ステップST8)。これにより、測定開始から10秒毎に区切った各時間区分の呼吸強度が時系列データとして算出される。 Next, the respiratory intensity calculation unit (53) creates the frequency spectrum of the body motion signal of each time segment divided every 10 seconds from the start of measurement based on the body motion signal from the sleep sensor (20). The frequency spectrum of the body motion signal is created by a process such as fast Fourier transform (FFT). Then, the respiratory intensity calculation unit (53) sets the magnitude of the spectrum corresponding to the respiratory cycle of the same time segment in the frequency spectrum of the body motion signal of each time segment as the respiratory intensity (step ST8). Thereby, the respiratory intensity of each time segment divided every 10 seconds from the start of measurement is calculated as time series data.

なお、本実施形態では、睡眠時無呼吸症候群における無呼吸状態では10秒以上120秒未満の無呼吸又は低呼吸が生じると一般的に言われているため、10秒毎の時間区分に区切って呼吸間隔抽出部(52)及び呼吸強度算出部(53)における処理を行っている。   In this embodiment, since it is generally said that apnea or hypopnea occurs for 10 to 120 seconds in an apnea state in sleep apnea syndrome, it is divided into time intervals of 10 seconds. Processing in the breath interval extraction unit (52) and the breathing intensity calculation unit (53) is performed.

また、粗体動検出手段(40)と呼吸信号抽出手段(50)による処理は、就寝者の体動の測定中に行ってもよいし、測定終了後に行ってもよい。   The processing by the coarse body motion detection means (40) and the respiratory signal extraction means (50) may be performed during measurement of the body motion of the sleeper or after the measurement is completed.

呼吸信号処理手段(60)及び無呼吸推測手段(61)について図5のフローチャートを参照しながら詳細に説明する。   The respiratory signal processing means (60) and apnea estimation means (61) will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

呼吸信号処理手段(60)には、呼吸強度算出部(53)で作成された呼吸強度の時系列データが入力される。呼吸信号処理手段(60)では、呼吸強度の時系列データにおいて時間が進む正方向と時間が遡る逆方向のそれぞれを処理方向とし、その正方向と逆方向のそれぞれについて呼吸強度の時系列データの波形に追随させる処理を行って正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとを作成する。正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとは、処理方向に対して呼吸強度が増加する場合の方が減少する場合よりも大きな変化率で呼吸強度の時系列データの波形に追随するように作成される。   The respiratory signal processing means (60) receives the respiratory intensity time-series data created by the respiratory intensity calculator (53). In the respiratory signal processing means (60), in the respiratory intensity time-series data, the forward direction in which the time advances and the backward direction in which the time goes back are set as the processing directions, and the respiratory intensity time-series data in each of the forward direction and the reverse direction are used. A process for following the waveform is performed to create time-series data for forward processing and time-series data for backward processing. The time-series data for forward processing and the time-series data for reverse processing are converted into waveforms of respiratory intensity time-series data at a greater rate of change than when the respiratory intensity increases with respect to the processing direction. Created to follow.

具体的に、正方向処理の時系列データは、時間が進む正方向の呼吸強度の変化に対応させて算出した正方向処理値で構成される。正方向処理の時系列データは、測定開始から時間が進む正方向に向かって10秒毎に区切った時間区分毎に正方向処理値を算出していくことにより作成される(ステップST11)。正方向処理値の算定は、時間が進むにつれて呼吸強度が増加する場合(X2>L1)は式3を使用し、呼吸強度が減少する場合(X2<L1)は式4を使用する。   Specifically, the time-series data of the forward direction process is composed of forward direction process values calculated corresponding to changes in the respiratory intensity in the forward direction with time. The time-series data of the forward processing is created by calculating the forward processing value for each time segment divided every 10 seconds in the forward direction in which the time advances from the start of measurement (step ST11). The calculation of the forward processing value uses Equation 3 when the respiratory intensity increases with time (X2> L1), and uses Equation 4 when the respiratory intensity decreases (X2 <L1).

式3:L2=L1×α+X2(1−α)
式4:L2=L1×β+X2(1−β)
ここでα=exp(−to/τ1)、β=exp(−to/τ2)
上記式3及び式4において、L1は処理方向に対して前の時間区分の正方向処理値、L2は式3又は式4で算定される正方向処理値、X2は処理方向に対して前の時間区分の呼吸強度をそれぞれ表している。また、toは呼吸強度を算出した時間区分の長さと同じ10[sec]とし、τ1は上方修正時定数10[sec]とし、τ2は下方修正時定数60[sec]としている。
Formula 3: L2 = L1 × α + X2 (1−α)
Formula 4: L2 = L1 × β + X2 (1−β)
Where α = exp (−to / τ1), β = exp (−to / τ2)
In the above formulas 3 and 4, L1 is the forward processing value of the previous time segment with respect to the processing direction, L2 is the forward processing value calculated by formula 3 or 4, and X2 is the previous processing value with respect to the processing direction. Respiratory intensity for each time segment is shown. Further, to is 10 [sec], which is the same as the length of the time segment in which the respiratory intensity is calculated, τ1 is an upward correction time constant 10 [sec], and τ2 is a downward correction time constant 60 [sec].

一方、逆方向処理の時系列データは、時間が溯る逆方向の呼吸強度の変化に対応させて算出した逆方向処理値で構成される。逆方向処理の時系列データは、正方向処理値と同じ時間区分について時間が溯る逆方向に向かって逆方向処理値を算出していくことにより作成される(ステップST12)。逆方向処理値の算定は、時間が溯るにつれて呼吸強度が増加する場合(X3>L3)は上記式5を使用し、呼吸強度が減少する場合(X3<L3)は上記式6を使用する。   On the other hand, the time-series data of the backward processing is composed of backward processing values calculated corresponding to changes in the respiratory strength in the backward direction over time. The time-series data of the backward process is created by calculating the backward process value in the backward direction in which the time is increased for the same time segment as the forward process value (step ST12). In calculating the backward processing value, the above formula 5 is used when the respiratory intensity increases with time (X3> L3), and the above formula 6 is used when the respiratory intensity decreases (X3 <L3).

式5:L4=L3×α+X3(1−α)
式6:L4=L3×β+X3(1−β)
ここでα=exp(−to/τ1)、β=exp(−to/τ2)
上記式5及び式6において、L3は処理方向に対して前の時間区分の逆方向処理値、L4は式5又は式6で算定される逆方向処理値、X3は処理方向に対して前の時間区分の呼吸強度をそれぞれ表している。また、toは呼吸強度を算出した時間区分の長さと同じ10[sec]とし、τ1は上方修正時定数10[sec]とし、τ2は下方修正時定数60[sec]としている。なお、式3、式4、式5及び式6の各処理値を算定するための関数は、上記指数関数(1時遅れ系のステップ関数)以外に、例えば2時遅れ系のステップ関数やその他の関数を用いてもよい。
Formula 5: L4 = L3 × α + X3 (1−α)
Formula 6: L4 = L3 × β + X3 (1-β)
Where α = exp (−to / τ1), β = exp (−to / τ2)
In the above formulas 5 and 6, L3 is the backward processing value of the previous time segment with respect to the processing direction, L4 is the backward processing value calculated by formula 5 or 6, and X3 is the previous processing value with respect to the processing direction. Respiratory intensity for each time segment is shown. Further, to is 10 [sec], which is the same as the length of the time segment in which the respiratory intensity is calculated, τ1 is an upward correction time constant 10 [sec], and τ2 is a downward correction time constant 60 [sec]. In addition to the above exponential function (1-time delay step function), the functions for calculating the processing values of Equation 3, Equation 4, Equation 5, and Equation 6 are, for example, a 2-hour delay step function and others. The function may be used.

なお、式3、式4、式5及び式6では、上方修正時定数を下方修正時定数よりも小さくしている。このため、これらの式を用いて算出される正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとは、図7に示すように、処理方向において呼吸強度が増加する場合の方が減少する場合よりも大きな変化率で呼吸強度の時系列データの波形に追随するような波形を描く。   In Expressions 3, 4, 5, and 6, the upward correction time constant is made smaller than the downward correction time constant. For this reason, the time-series data for forward processing and the time-series data for backward processing calculated using these equations are reduced when the respiratory intensity increases in the processing direction, as shown in FIG. A waveform that follows the waveform of the time-series data of the respiratory intensity is drawn at a larger rate of change than the case.

次に、無呼吸推測手段(61)に、呼吸信号処理手段(60)で作成された正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとが入力される。無呼吸推測手段(61)は、各時間区分において正方向処理の時系列データの正方向処理値と逆方向処理の時系列データの逆方向処理値の小さい方を選択し、その選択した小さい方を呼吸強度との比較用処理値として抽出する(ステップST13)。   Next, the time-series data of the forward processing and the time-series data of the backward processing created by the respiratory signal processing means (60) are input to the apnea estimation means (61). The apnea estimation means (61) selects the smaller one of the forward processing value of the time-series data of the forward processing and the backward processing value of the time-series data of the backward processing in each time section, and the selected smaller one Is extracted as a processing value for comparison with the respiratory intensity (step ST13).

次に、無呼吸推測手段(61)は、各時間区分において呼吸強度を比較用処理値で除した値を判定用閾値(本実施形態では0.25)と比較する(ステップST14)。そして、除した値が判定用閾値よりも大きい時間区分についてはステップST18に移行して通常呼吸状態と判定し、除した値が判定用閾値よりも小さい時間区分については無呼吸状態の可能性があるものと判定してステップST15に移行する。   Next, the apnea estimation means (61) compares the value obtained by dividing the respiration intensity by the comparison processing value in each time section with a determination threshold value (0.25 in this embodiment) (step ST14). Then, for a time segment in which the divided value is larger than the determination threshold value, the process proceeds to step ST18 to determine the normal breathing state, and for a time segment in which the divided value is smaller than the determination threshold value, there is a possibility of an apnea state. It is determined that there is one and the process proceeds to step ST15.

ここで、判定用閾値を0.25としてのは、呼吸波形の振幅が通常呼吸の0.5倍以下になる場合を閉塞型睡眠時無呼吸症候群時の低呼吸と一般的に判断するためである。振幅をスペクトル値に対応させるために0.5の自乗の値としている。この判定用閾値を下回る場合には、閉塞型睡眠時無呼吸症候群の低呼吸だけでなく中枢型型睡眠時無呼吸症候群の無呼吸も含んでいる。   Here, the determination threshold is set to 0.25 in order to generally determine that the case where the amplitude of the respiratory waveform is 0.5 times or less than that of normal breathing is hypopnea in obstructive sleep apnea syndrome. is there. In order to make the amplitude correspond to the spectrum value, a value of 0.5 square is used. When the threshold value is below the threshold for judgment, not only hypopnea of obstructive sleep apnea syndrome but also apnea of central sleep apnea syndrome is included.

ここで、呼吸強度の時系列データは、例えば就寝者の寝相が変化する場合など呼吸強度の信号レベルが大きく変化する場合がある。一方、この実施形態では、上述したように正方向と逆方向のそれぞれについて呼吸信号が増加する場合の方が減少する場合よりも大きな変化率で呼吸信号の時系列データの波形に追随させる処理を行い、各時間区分において正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データの小さい方を比較用処理値としている。このため、比較用処理値の時系列データの波形は、図8(A)に示すように、呼吸強度の信号レベルが大きく変化する箇所でもほとんど差がなく追随した波形となるので、常に呼吸強度の時系列データにほぼ追随した波形となる。従って、寝相が大きく変化した直後においても正確に無呼吸状態を推測することができる。   Here, in the respiratory intensity time series data, for example, when the sleeping phase of the sleeping person changes, the signal level of the respiratory intensity may change greatly. On the other hand, in this embodiment, as described above, the process of following the waveform of the time-series data of the respiratory signal with a larger change rate than when the respiratory signal increases in each of the forward direction and the reverse direction decreases. In each time segment, the smaller one of the time-series data for the forward process and the time-series data for the backward process is used as the comparison process value. For this reason, as shown in FIG. 8A, the waveform of the time-series data of the comparative processing values is a waveform that follows with little difference even at locations where the signal level of the respiratory intensity changes greatly. The waveform almost follows the time series data. Therefore, the apnea state can be accurately estimated even immediately after the sleep phase has changed greatly.

また、呼吸強度の時系列データには、例えばドアの開閉等の呼吸に起因しないノイズデータが含まれる場合がある。そして、そのノイズデータのうち、図8(B)に示すような前後に比べて比較的急峻な山型の波形となるデータが、無呼吸状態の推測に影響を及ぼす場合がある。この場合、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとは、各処理方向から見て呼吸強度の極値付近までは急激に増加する一方でピークを越えると緩やかに減少する。このため、両方の小さい方のデータからなる比較用処理値の時系列データの波形は、図8(B)に示すように、ノイズデータの部分の極値が大幅に小さくなる。   In addition, the respiratory intensity time-series data may include noise data that is not caused by respiration, such as door opening and closing. Of the noise data, data having a relatively steep mountain-shaped waveform compared to before and after as shown in FIG. 8B may affect the estimation of the apnea state. In this case, the time-series data for the forward processing and the time-series data for the backward processing increase rapidly to the vicinity of the extreme value of the respiratory intensity when viewed from each processing direction, but gradually decrease when the peak is exceeded. For this reason, as shown in FIG. 8B, the extreme value of the noise data portion of the waveform of the time-series data of the comparison processing values composed of the smaller data is greatly reduced.

また、中枢型睡眠時無呼吸症候群では呼吸信号がほとんど検出されず、閉塞型睡眠時無呼吸症候群では呼吸信号の信号レベルが大幅に低下することが知られている。このため、呼吸強度の時系列データにおいて無呼吸状態の部分のデータは、図8(C)に示すように、前後に比べて比較的急峻な谷型の波形となる。この場合は、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとは、各処理方向において呼吸強度が減少する場合の変化率が小さいため、共にほとんど変化しない。このため、比較用処理値の時系列データの波形からは、図8(C)に示すように、無呼吸状態に起因する谷型の波形がほぼ削除されるので、呼吸強度の時系列データと比較することで無呼吸状態が推測される。   Further, it is known that the respiratory signal is hardly detected in the central sleep apnea syndrome, and the signal level of the respiratory signal is significantly reduced in the obstructive sleep apnea syndrome. For this reason, as shown in FIG. 8C, the data of the apnea state portion in the respiratory intensity time-series data has a valley waveform that is relatively steep compared to before and after. In this case, the time-series data for the forward direction processing and the time-series data for the backward direction processing are hardly changed because the rate of change when the respiratory intensity decreases in each processing direction is small. For this reason, as shown in FIG. 8C, since the valley-shaped waveform resulting from the apnea state is almost deleted from the waveform of the time-series data of the comparative processing value, By comparing, an apnea state is estimated.

次に、無呼吸推測手段(61)は、無呼吸状態の可能性があると判定した時間区分について寝具上に就寝者がいるか否かの在床判定を行う。在床判定は、例えば体動データ作成部(44)で作成された体動に係る信号を在床判定用の閾値と比較することにより行う。そして、在床と判定した場合は無呼吸状態の可能性があるものとしてステップST16に移行し、不在と判定した場合はステップST19に移行する。これにより、就寝者が寝具上にいないにも拘わらず無呼吸状態と判定されることを回避することができる。   Next, the apnea estimation means (61) determines whether or not there is a sleeping person on the bedding for the time segment determined that there is a possibility of an apnea state. The presence determination is performed, for example, by comparing a signal related to body movement created by the body movement data creation unit (44) with a threshold for floor presence determination. And when it determines with being in bed, it transfers to step ST16 as what may be an apnea state, and when it determines with being absent, it transfers to step ST19. Thereby, it can be avoided that the sleeper is determined to be in an apnea state although the sleeper is not on the bedding.

次に、無呼吸推測手段(61)は、無呼吸状態の可能性がある時間区分について粗体動があったか否かを粗体動検出手段(40)の検出結果を用いて確認する。無呼吸推測手段(61)は、粗体動があった場合は無呼吸状態ではないと判定してステップST19に移行し、粗体動がなかった場合はステップST17に移行する。これにより、粗体動があった時間区分が無呼吸状態と判定されることを回避することができる。   Next, the apnea estimation means (61) uses the detection result of the rough body motion detection means (40) to check whether or not there is a rough body motion for a time segment in which there is a possibility of an apnea state. The apnea estimation means (61) determines that it is not an apnea state when there is a rough body movement, and moves to step ST19. If there is no rough body movement, it moves to step ST17. Thereby, it can be avoided that the time segment in which the rough body motion has occurred is determined to be an apnea state.

次に、無呼吸推測手段(61)は、無呼吸状態の可能性がある時間が120秒以上継続しているか否かを確認する。無呼吸推測手段(61)は、無呼吸状態の可能性がある時間が120秒継続している場合(12以上の時間区分で連続して無呼吸状態の可能性があると判定されている場合)はステップST19に移行し、120秒未満である場合はステップST18に移行し最終的に無呼吸状態と判定する。睡眠時無呼吸症候群における無呼吸状態は120秒未満と言われているため、無呼吸状態以外の要因で無呼吸状態と判定された時間が無呼吸状態と判定されることを回避することができる。   Next, the apnea estimation means (61) confirms whether or not the time during which there is a possibility of an apnea state continues for 120 seconds or more. Apnea estimation means (61), when there is a possibility of an apnea for 120 seconds (when it is determined that there is a possibility of an apnea continuously in 12 or more time segments) ) Goes to step ST19, and if it is less than 120 seconds, it goes to step ST18 and finally determines an apnea state. Since it is said that the apnea state in sleep apnea syndrome is less than 120 seconds, it can be avoided that the time determined as the apnea state due to a factor other than the apnea state is determined as the apnea state. .

無呼吸推測手段(61)は、無呼吸状態と判定した時間を例えばモニターなどの表示部に表示する。これにより、就寝者は、起床後に無呼吸状態になっていればその発生時間を確認することができる。   The apnea estimation means (61) displays the time determined to be an apnea state on a display unit such as a monitor. Thereby, the sleeper can confirm the generation | occurrence | production time, if it is an apnea state after waking up.

−実施形態の効果−
上記実施形態では、正方向と逆方向のそれぞれについて呼吸強度が増加する場合の方が減少する場合よりも大きな変化率で呼吸強度の時系列データの波形に追随させる処理を行って正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとを作成し、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データの小さい方を呼吸強度の時系列データを同じ時点において比較する処理を行うことで、就寝中に無呼吸状態が生じていれば、正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データの小さい方の比較用処理値と呼吸強度との間に差異が生じて無呼吸状態が推測される。
-Effect of the embodiment-
In the above embodiment, the process of following the waveform of the time series data of the respiratory intensity at a larger rate of change than the case where the respiratory intensity increases in each of the forward direction and the reverse direction is performed to perform the forward direction process. Create time-series data and time-series data for reverse processing, and compare the time-series data for respiration intensity at the same time for the smaller time-series data for forward-direction processing and time-series data for reverse-direction processing Therefore, if an apnea condition occurs during sleep, there is no difference between the comparative processing value of the smaller time-series data in the forward processing and the time-series data in the reverse processing and the respiratory intensity. A respiratory condition is inferred.

そして、上述したような処理を行うことにより、呼吸強度の時系列データと比較して無呼吸状態を推測するための比較用処理値は、就寝者の寝相の変化による呼吸強度の信号レベルの変化にほとんど差がなく追随した波形となり、さらに呼吸運動に起因しないノイズデータの波形が緩和されている。従って、寝相の変化や粗体動に起因する誤判定を回避して正確に無呼吸状態を推測することができ、無呼吸状態の推測精度及び推測結果の信頼性を向上させることができる。   Then, by performing the processing as described above, the comparison processing value for estimating the apnea state compared with the time-series data of the respiratory intensity is a change in the signal level of the respiratory intensity due to the change in the sleep phase of the sleeper. There is almost no difference in the waveform, and the waveform follows, and the waveform of noise data not caused by respiratory motion is relaxed. Therefore, it is possible to accurately estimate the apnea state by avoiding misjudgment due to a change in sleep phase or coarse body movement, and it is possible to improve the estimation accuracy of the apnea state and the reliability of the estimation result.

また、上記実施形態では、無呼吸状態の就寝者は粗体動を生じないことが知られているので、粗体動が検出された時間は無呼吸状態でないと判定するようにしている。従って、より正確に無呼吸状態を推測することができ、無呼吸状態の推測精度及び推測結果の信頼性を向上させることができる。   Moreover, in the said embodiment, since it is known that the sleeper of an apnea state does not produce a rough body motion, it is determined that the time when the rough body motion is detected is not an apnea state. Accordingly, the apnea state can be estimated more accurately, and the apnea state estimation accuracy and the reliability of the estimation result can be improved.

−実施形態の変形例−
実施形態の変形例について説明する。この変形例の無呼吸推測装置(10)は、呼吸信号抽出手段(50)の構成が上記実施形態とは異なっている。
-Modification of the embodiment-
A modification of the embodiment will be described. The apnea estimation device (10) of this modification is different from the above embodiment in the configuration of the respiratory signal extraction means (50).

具体的に、呼吸信号抽出手段(50)は、呼吸強度算出部(53)のみによって構成されている。呼吸強度算出部(53)は、測定開始から10秒毎に区切った各時間区分の体動信号の周波数スペクトルを睡眠センサ(20)からの体動信号に基づいて作成し、呼吸運動の固有振動帯域に相当する帯域(0.25±0.15Hz)における最大スペクトル値を呼吸強度として抽出する。   Specifically, the respiration signal extraction means (50) is configured only by a respiration intensity calculation unit (53). The respiratory intensity calculation unit (53) creates the frequency spectrum of the body motion signal of each time segment divided every 10 seconds from the start of measurement based on the body motion signal from the sleep sensor (20), and the natural vibration of the respiratory motion The maximum spectral value in the band (0.25 ± 0.15 Hz) corresponding to the band is extracted as the respiratory intensity.

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as the following structures.

上記実施形態では、体動信号の時系列データから変換されたスペクトル値を呼吸強度として抽出しているが、スペクトル値に変換することなく体動信号中の呼吸信号に対応した電圧値(振幅)を呼吸強度として抽出してもよい。この場合、判定用閾値は、スペクトル値を呼吸強度とする場合の値の平方根とする。   In the above embodiment, the spectrum value converted from the time-series data of the body motion signal is extracted as the respiratory intensity, but the voltage value (amplitude) corresponding to the respiratory signal in the body motion signal without being converted into the spectrum value. May be extracted as the respiratory intensity. In this case, the threshold for determination is the square root of the value when the spectrum value is the respiratory intensity.

なお、以上の実施形態は、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。   In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.

以上説明したように、本発明は、就寝中における就寝者の無呼吸状態の発生時間を検出する無呼吸推測装置について有用である。   As described above, the present invention is useful for an apnea estimation device that detects an occurrence time of an apnea state of a sleeper while sleeping.

実施形態の無呼吸推測装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an apnea estimation device of an embodiment. 実施形態の睡眠センサの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the sleep sensor of embodiment. 実施形態の回路ユニットのブロック図である。It is a block diagram of the circuit unit of an embodiment. 実施形態の無呼吸推測装置の粗体動検出手段及び呼吸信号抽出手段の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the rough body motion detection means and the respiration signal extraction means of the apnea estimation apparatus of embodiment. 実施形態の無呼吸推測装置の呼吸信号処理手段及び無呼吸推測手段の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of the respiration signal processing means of the apnea estimation apparatus of embodiment, and the apnea estimation means. 実施形態の粗体動検出手段で検出された体動の時系列データと体動閾値の時系列データを表す図表である。It is a chart showing the time series data of the body movement detected by the rough body movement detection means of the embodiment and the time series data of the body movement threshold. 実施形態の呼吸信号処理手段で作成された正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データを表す図表である。It is a chart showing the time series data of the forward direction process and the time series data of the backward process created by the respiratory signal processing means of the embodiment. 正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとの小さい方のデータからなる基準ラインを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the reference line which consists of the smaller data of the time series data of a forward direction process, and the time series data of a reverse direction process.

10 無呼吸推測装置
20 睡眠センサ(体動検知手段)
40 粗体動検出手段
50 呼吸信号抽出手段
60 呼吸信号処理手段
61 無呼吸推測手段
10 Apnea estimation device
20 Sleep sensor (body motion detection means)
40 Coarse body motion detection means
50 Respiratory signal extraction means
60 Respiratory signal processing means
61 Apnea estimation

Claims (3)

就寝者の体動を検出して体動信号を出力する体動検知手段(20)を備え、該体動検知手段(20)からの体動信号の時系列データに基づいて就寝者の無呼吸状態を推測する無呼吸推測装置であって、
上記体動信号の時系列データから就寝者の呼吸運動により生じる呼吸信号の時系列データを抽出する呼吸信号抽出手段(50)と、
該呼吸信号の時系列データにおいて時間が進む正方向と時間が遡る逆方向のそれぞれを処理方向とし、該正方向と逆方向のそれぞれについて呼吸信号が増加する場合の方が減少する場合よりも大きな変化率で呼吸信号の時系列データの波形に追随させる処理を行って正方向処理の時系列データと逆方向処理の時系列データとを作成する呼吸信号処理手段(60)と、
上記正方向処理の時系列データと上記逆方向処理の時系列データの小さい方と上記呼吸信号の時系列データとを各時点ごとに比較して無呼吸状態を推測する無呼吸推測手段(61)とを備えていることを特徴とする無呼吸推測装置。
Body motion detecting means (20) for detecting a body motion of the sleeping person and outputting a body motion signal is provided, and the sleeper's apnea is based on the time series data of the body motion signal from the body motion detecting means (20). An apnea estimation device for estimating a state,
Breathing signal extraction means (50) for extracting the time series data of the respiratory signal generated by the sleep movement of the sleeping person from the time series data of the body motion signal;
In the time series data of the respiratory signal, the forward direction in which the time advances and the reverse direction in which the time goes back are set as the processing directions, and the case where the respiratory signal increases in each of the forward direction and the reverse direction is larger than the case where it decreases. Respiration signal processing means (60) for generating time-series data for forward processing and time-series data for backward processing by performing processing to follow the waveform of the time-series data of the respiratory signal at a rate of change;
Apnea estimation means for comparing the time series data of the forward processing and the time series data of the backward processing with the time series data of the respiratory signal at each time point to estimate the apnea state (61) And an apnea estimation device.
請求項1において、
上記無呼吸推測手段(61)は、上記正方向処理の時系列データと上記逆方向処理の時系列データの小さい方に対する上記呼吸信号の時系列データの比率に基づいて無呼吸状態を推測することを特徴とする無呼吸推測装置。
In claim 1,
The apnea estimation means (61) estimates an apnea state based on a ratio of time series data of the respiratory signal to a smaller one of the time series data of the forward processing and the time series data of the backward processing. An apnea estimation device characterized by.
請求項1又は2において、
上記体動検知手段(20)が検出した体動信号に基づいて就寝者の粗体動を検出する粗体動検出手段(40)を備え、
上記無呼吸推測手段(61)は、上記粗体動検出手段(40)が就寝者の粗体動を検出した時間を無呼吸状態でないと判定することを特徴とする無呼吸推測装置。
In claim 1 or 2,
The body motion detection means (20) includes a rough body motion detection means (40) for detecting the rough body motion of the sleeping person based on the body motion signal detected by the body motion detection means (20),
The apnea estimation unit (61) determines that the time when the coarse body motion detection unit (40) detects the coarse body motion of the sleeper is not in an apnea state.
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