JP6909608B2 - 呼吸計測装置 - Google Patents
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Description
また、本発明は、もともと以下に記載の発明を含むものであり、その構成および作用効果に関して、付記しておく。
本発明は、
(i) 就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動を検出する圧力センサと、前記圧力センサにより検出された圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する周波数成分に対してCDM処理を行い、瞬時周波数の時系列データを生成するデータ生成手段と、前記データ生成手段で得られたデータを出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする呼吸計測装置、
(ii) 前記データ生成手段が、瞬時周波数の正常範囲を設定する正常範囲設定部と、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲を逸脱する場合に異常値と判定する異常値判定部とを含んでいる(i)に記載の呼吸計測装置、
(iii) 前記異常値判定部が、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲の上限値を超えた場合に前記就寝者の前記呼吸動作以外の体動による異常値と判定するようになっている(ii)に記載の呼吸計測装置、
(iv) 前記データ生成手段が、前記CDM処理によりさらに瞬時振幅の時系列データを生成するものであり、前記正常範囲設定部が前記瞬時振幅の安静時の平均値をさらに設定するようになっており、前記異常値判定部が、前記瞬時振幅の安静時の平均値の1/3以下となった場合に、無呼吸による異常値と判定するようになっている(ii)または(iii)に記載の呼吸計測装置、
(v) 前記圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する前記周波数成分が、0.1〜0.5Hzのものである(i)〜(iv)の何れか1項に記載の呼吸計測装置、
(vi) 前記圧力センサが、多数の感圧点が分散配置されたシート形状を有し、前記就寝者を支持する支持面上に配設されて、前記就寝者の少なくとも胸部から腹部に亘る上半身が載置されるようになっている多点検出感圧センサによって構成されている(i)〜(v)の何れか1項に記載の呼吸計測装置、
(vii) 前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、呼吸周波数帯域の出力値が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出する(vi)に記載の呼吸計測装置、
(viii) 前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、取得圧力のパワースペクトルの全面積に対する呼吸周波数帯域の占める割合が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出する(vi)に記載の呼吸計測装置、
に関する発明を含む。
上記(i)に記載の発明では、圧力センサによって検出された、就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動時系列データにおける呼吸に関する周波数成分に対して、データ生成手段においてCDM (Complex Demodulation) 処理を行うことにより瞬時周波数の時系列データを得ることができ、得られた瞬時周波数の時系列データを任意の方法で出力手段を介して出力することができる。これにより、従来のフーリエ変換処理では得られなかった、呼吸に関連する瞬時周波数を計測することができ、就寝者の呼吸数や呼吸振動をある区間の平均値ではなく瞬時値として得ることができる。その結果、就寝者の呼吸の状態をより精度よく計測することができ、リアルタイムに得られる呼吸間隔変動のデータから睡眠状態の判定(レム/ノンレム睡眠)や無呼吸状態の検知などを瞬時に行うことが可能となる。
上記(ii)に記載の発明では、瞬時周波数の時系列データにおける出力周波数が0.1Hz〜0.5Hzの範囲内であれば、安静時の呼吸による圧力変動波形を反映し、その範囲を逸脱すれば、無呼吸状態や寝返りなどの体動発生を検知できるという本発明者等が見出した知見に基づき、例えば安静時の呼吸による圧力変動に基づく瞬時周波数の範囲を正常範囲として設定し、その範囲を逸脱する値を異常値と判定することにより、正確な安静時の瞬時呼吸数を取得したり、異常の発生を検知することが可能となる。
上記(iii)に記載の発明では、上記瞬時周波数が正常範囲を上回った場合は、体動による変動として峻別でき、かかるノイズを取り除いた安静時の瞬時呼吸数を取得することができる。
上記(iv)に記載の発明では、データ生成手段において、CDM処理によりさらに瞬時振幅の時系列データを生成することにより、瞬時振幅の値を利用して、かかる値が正常範囲設定部で予め設定された安静時の平均値の1/3以下になった場合は、無呼吸と判定でき、無呼吸の発生を速やかに確認することができる。
上記(v)に記載の発明では、周波数成分を0.1〜0.5Hzのものに設定することにより、心拍に関連する周波数成分を除去しつつ、呼吸に関連した周波数帯域を広くサンプリングすることができる。これにより、安静時の瞬時呼吸数に加えて、無呼吸状態も容易に確認することが可能となる。
上記(vi)に記載の発明では、多数の感圧点が分散配置されたシート形状の多点検出感圧センサを用いることにより、就寝者の体を拘束することなく、就寝時等の就寝者の呼吸動作に基づく圧力変動を安定して取得することができる。しかも、シート形状の多点検出感圧センサには、呼吸動作によって変動する就寝者の少なくとも胸部から腹部に亘る上半身が載置されるようになっていることから、呼吸動作に基づく圧力変動を最も有利に取得できる感圧点を選択することができ、呼吸に関する周波数成分を含んだ圧力変動時系列データを有利に得ることができる。
上記(vii)に記載の発明では、呼吸周波数帯域の出力値が大きい順に選択した複数の感圧点から得られる出力値の平均値に基づき、圧力変動時系列データを算出していることから、呼吸動作に基づく圧力変動を最も有利に表わす圧力変動時系列データを有利に取得することができる。
上記(viii)に記載の発明では、取得圧力のパワースペクトルの全面積に対する呼吸周波数帯域の占める割合が大きい順に選択した複数の感圧点から得られる出力値の平均値から、圧力変動時系列データを算出することにより、呼吸に関する周波数成分を含んだ圧力変動時系列データを一層確実に得ることができる。なお、選択される感圧点の数は、呼吸に対応した体動が現れる部位が分散される場合もあることから、好ましくは2〜5つ、より好ましくは4つ程度の感圧点を選択することが望ましい。
Claims (7)
- 就寝者を支持する床部に配設されて就寝者の呼吸動作に伴う圧力変動を検出する圧力センサと、
前記圧力センサにより検出された圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する周波数成分に対してCDM処理を行い、瞬時周波数の時系列データを生成するデータ生成手段と、
前記データ生成手段で得られたデータを出力する出力手段と、を備えており、
前記データ生成手段が、瞬時周波数の正常範囲を設定する正常範囲設定部と、前記瞬時周波数の値が予め設定された前記正常範囲を逸脱する場合に異常値と判定する異常値判定部とを含んでいることを特徴とする呼吸計測装置。 - 前記異常値判定部が、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲の上限値を超えた場合に前記就寝者の前記呼吸動作以外の体動による異常値と判定するようになっている請求項1に記載の呼吸計測装置。
- 前記データ生成手段が、前記CDM処理によりさらに瞬時振幅の時系列データを生成するものであり、前記正常範囲設定部が前記瞬時振幅の安静時の平均値をさらに設定するようになっており、前記異常値判定部が、前記瞬時周波数の値が前記正常範囲の下限値以下であってかつ前記瞬時振幅の値が前記安静時の平均値の1/3以下となった場合に、無呼吸による異常値と判定するようになっている請求項1または2に記載の呼吸計測装置。
- 前記圧力変動時系列データにおける呼吸に関連する前記周波数成分が、0.1〜0.5Hzのものである請求項1〜3の何れか1項に記載の呼吸計測装置。
- 前記圧力センサが、多数の感圧点が分散配置されたシート形状を有し、前記就寝者を支持する支持面上に配設されて、前記就寝者の少なくとも胸部から腹部に亘る上半身が載置されるようになっている多点検出感圧センサによって構成されている請求項1〜4の何れか1項に記載の呼吸計測装置。
- 前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、呼吸周波数帯域の出力値が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出する請求項5に記載の呼吸計測装置。
- 前記データ生成手段が圧力変動算出部を含み、前記圧力変動算出部が、前記多数の感圧点のうち、取得圧力のパワースペクトルの全面積に対する呼吸周波数帯域の占める割合が大きい順に選択した複数の前記感圧点から得られる出力値の平均値から、前記圧力変動時系列データを算出する請求項5に記載の呼吸計測装置。
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