JPH021232A - 睡眠ステージ監視装置 - Google Patents

睡眠ステージ監視装置

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JPH021232A
JPH021232A JP63222168A JP22216888A JPH021232A JP H021232 A JPH021232 A JP H021232A JP 63222168 A JP63222168 A JP 63222168A JP 22216888 A JP22216888 A JP 22216888A JP H021232 A JPH021232 A JP H021232A
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signal
eeg
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signal data
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ダニエル イー.コーヘン
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ミルトン ダブリュー.アンダーソン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、休息被検者によって実験された覚醒と、睡眠
の段階の決定に関するものである。それによって、各種
の生理学的なデータが得られる。
特に、オペレータは、設定基亭に対するベース、覚醒、
および異なった段階の睡眠を、それらのデータの表示デ
ィスプレイを観察することによって、決定する方法およ
び装置に関するものである。
実質的な研究が、睡眠の特性および、睡眠障害を理解す
る方向で実行されてきている。この研究では、睡眠、お
よび覚醒での、タイプ毎の睡眠構造を含む、睡眠期間中
での体内に生じる生理学的活動、夢のような睡眠の各種
認識アスペクトに関する人間のパターンについて、かな
りの情報を得た。
さらに、実質的な情報が、各種の睡眠障害に関して得ら
れた。
睡眠期間中に生じる生理学的活動の評価においては、各
種の信号データが得られ、記録され、そして分析された
取前される主信号は、得られた睡眠事蒙や、他の信号が
補正される基準として使用される脳波信号データを得る
ことになる。
睡眠研究、または、臨床評価において、はとんど常に得
られているその他の各種の信号は、筋電図(E M G
 )信号および、眼電図(EOG)信号である。
さらに、その他のしばしば得られる信号には、心電図信
号、呼吸信号、血液酸素飽和信号および、その他のもの
を含んでいる。
そのような信号から得られたデータの評価および観察に
おいては、睡眠は、通常の大人に対してのEEG (脳
波図)信号データを観察した時に、5つの異なった特性
パターンまたは、段階に構成されると結論付けている。
これは、例えば、生理学的な信号記録における覚醒およ
び睡眠段階で発生した各種の特徴的な種類の睡眠に、睡
眠している大人の生理学的信号データ記録を分類するた
めの基礎として、一般的に受は入れられている一連の尺
度または解釈をか導き出している。
それらの尺度は、各種の睡眠段階の、比較的詳細な解釈
であるが、以下の″バ項については、尺度または解釈に
基づいた、むしろ一般的な概要の段階をりえている。
その記録されたデータは、連続した“時期(epoch
s)として評価され、それらの各々は、代表的な30秒
のデータ蓄積期間である。しかしなから、20秒および
、60秒のような他の期間もまた使用できる。
各々のそのような時期は、覚醒段階、または、睡眠の一
段階にあるように記LAされている。
脳波図(EEG)信号の周波数範囲は、4つの典型的な
周波数範囲、すなイつち、0.5〜2.0H7の“デル
タ”範囲、2.5〜7.5Hzの“シータ”範囲、8.
0〜12.5Hzの“アルファ”範囲、および13.O
Hz以上の“ベータ”範囲に分類している。
得られた生理学的信号による覚醒段階および、睡眠段階
の解釈は、以下の通りである。
段階W; 覚醒段階は、アルファ範囲、または、低電圧での周波数
内容を持ったEEG信号、混合周波数範囲結果、または
両方を持っている。この段階は、通常は、比較的高いE
MGm号レベル、および迅速な眼球運動を伴なっている
段階1; この段階は、比較的低い段階であり、混合周波数EEG
信号を持っており、それらの大部分は、シータ信号の範
囲内にある。
睡眠紡錘(spindle ) 、K−94波の群(J
(complexes  :後述しである)が(j在し
ない。
これはまた、迅速な眼球運動の事実でもある。
EMG信号データ振幅は、以ドに示されているように、
REM段階の振幅よりも大きい。
3分以上離れている2睡眠紡錘間の時期、および、段階
1に対するその他の基準に合致する時期は、段階1の時
期であるとみなされる。それらに続く時期は、3分以内
の時間で分離した睡眠紡錘λ・1間の運動覚醒(以下に
記述)である。
段階2; EEG信号は、睡眠紡錘または、K−鯨波のiil、ま
たは、両方を持つが、デルタ周波数範囲の周波数内容を
持った高振幅波形部分は持っていない。
EMG信号は、通学は、REM段階を記述するのに使用
された上記の振幅を持っている。
睡眠紡錘、または、K−棘波の群が、その時期に/j在
しない場合には、3分以上の時間で分離されていない一
対の睡眠紡錘、または、K−鯨波のノ洋間になければな
らない。さらに、覚醒運動が介在しない場合、または、
REM段階と一致したEMGの発生を除外した場合に、
迅速な眼球運動が介在していてはならない。
睡眠紡錘または、K −M波の群が、3分以上にわたっ
て分離されている場合には、その]1!i期を、段階1
と記録する。
3分以下の時間で分離した一対の睡眠紡錘または、K−
M波の群間での覚醒運動の発生が、その時間のベースで
の決定に導き、覚醒運動前に、段階2を記録する、一方
、覚醒後の時期では、段階1の時期が記録されている。
段階3; EEG信号データは、2096持っていなければならな
いが、50%以上あってはならない。その時期では、こ
の段階で、睡眠であるとみなされているその時期に対し
て、75μVピ一クビーク値以上の振幅を持ったデルタ
周波数範囲の波形を持っている。
睡眠紡錘または、K−M波の1洋が発生しているか否か
は、睡眠がこの段階にあるその決定には影響を及ぼさな
い。
段階4; EEG信号データは、この段階の睡眠とみなされる時期
の50%以上の期間にわたって、75μVビ一クビーク
値以上の振幅を持ったデルタ範囲の周波数内容を持って
いなければならない。
さらに、睡眠紡錘または、K−棘波の1洋の発生は、こ
の段階における睡眠の決定に影響は及はさない。
RE M段階; その時期におけるEEG信号は、その時間の近傍におい
て発生する迅速な眼球運動と結合した、また、比較的低
いE M C信号レベルと結合した、比較的低い電圧の
混合周波数から構成されている。
迅速な眼球運動が間に生じることなく、3分間以下の時
間で分離した二つの睡眠紡錘、または、K −鯨波の群
間において、30分以上発生した場合には、睡眠のこの
段階の一部としてみなすことがてきない。
最終的な重要な覚醒運動が、最後の迅速な眼球運動より
も、より近(に発生した場合には、この段階の睡眠の一
部分と、ある時期にみなすことはできない。
睡眠紡錘、K−軸波の群、迅速眼球運動、および覚醒運
動は、過渡的な′1【象であり、短期間のものであり、
被検者で計測された生理学的信号からのデータを収集す
る時間から時間までに発生ずる。
睡眠紡錘は、0.5秒を越える期間にわたって、十分に
低い周波数内容の波形の休止を伴なった、十分なピーク
ピーク振幅の(11,0Hzから15.0Hz範囲レベ
ルまでは、多くの人々によって考慮されている。)12
.0から14.OHzの範囲で発をドする振幅変動のE
EG信号波形事象と定義されている。
K −M波の群は、十分なピーク・ピーク電圧によって
分離されたこれらのピーク値を持った、0.5秒を越え
るこれらの波形事象の持続時間を持った正のピーク値を
越える負のピーク値を持った波形部分である。
取得されたEOG信号は、各眼球に対して準備された電
極から得られる。
一つの電極は、約1,0cm上方に配置され、片方の眼
球の外側の眼用に、わずかに側面に配置し、もう一方の
電極は、約1.OcmF方に配置し、もう一方の眼球の
外側眼用に、わずかに側面に配置する。両方とも、共通
の耳または、乳様突起電極を基HQとしている。
REM段階および、覚醒での眼球運動は、両眼同期であ
るので、この配列は、はとんどすべての眼球運動に対し
て、これらの電極からの反に・lの振幅方向信号を提供
する。
−98に移動するこれらの信号は、例えば、EOG信号
雑音などの、EEG人工物を大抵は一表示する。
十分な振幅の点でのEOG信号の差は、迅速な眼球運動
または、REMか発生したことを示している。
覚醒運動は、EMG信号データの十分な変動の発生を知
ることによって見い出される。
覚醒運動は、そのような変動か、EEG信号デタ、また
は、EOG信号データのいずれかの変動と一緒に発生す
る時に生じる。
前述の尺度が、概要記述(実際の記述は、数ページを必
要としている)で提示されているにもかかわらず、これ
らの記述では、訓練した記録者によって記録される各時
期に対して、との位の量が考慮されなければならないか
を示している。
典型的な大人の夜間の睡眠は、7時間または、8時間な
ので、30秒の持続時間の時期は、各種覚醒および睡眠
段階での大人の睡眠を割当てるその記録者によって考慮
される、むしろ多量の時開記録を導くことになる。
このように、そのような記録t1に必要とされている冗
長な努力を簡単にするための方法は、必要とするデータ
に含まれている情報がfII用できるようになるまで、
時間を縮少し、データ分析の誤りを少なくし、経費を削
減することが望ましい。
発明の概要 本発明は、休止被検者から、EEG信号データ、および
EMG信号データを得るための方法を提供するものであ
り、前述のEEG信号の周波数内容表示を提供しており
、前述のEMG信号の信号強さを提示し、前述の表示の
少なくても一つの対応物の部分を割当てるための周波数
および信号強さの値を提示する。さらに、前述のEEG
およびEMG信号データに基づき、そのような周波数お
よび1゜号強度値に基づいて、どのような覚醒または、
どんな型式の睡眠が、データの取得期間中の被検者によ
って実験されたかを決定するものである。
周波数、および信号強さの値は、EEG周波数内容表示
、およびEMG信号強さ表示の対応物に沿って、それら
を推定することに基づいて提示される。それらは、EE
G信号データ、および、EMG信号データのそれぞれの
対応部分の表示を観察し、次に、それらが、考慮中の睡
眠段階と一致する場合には、それらを、周波数および、
信号強さの値として入力する。
EOGデータもまた、そのような段階決定の利用、およ
び、迅速な眼球運動計測の提示のための利用などのため
に取得される。
前述の具体例の詳細な記述 EEG信号、EMG信号、およびEOG信号は、t& 
+A者から得られるアナログ信号であり、それらの信号
が、ディジタルコンピュータによって処理される場合に
は、各々のそれらのサンプルは、そのディジタルの等価
な値に変換され、選択された時間間隔で、その振幅をサ
ンプル化しなければならない。
アナログ信号処理方式によって、これらの信号を、さら
に、完全に処理することは可能であるか、そのような方
法は、ディジタル方式はと便利ではなく、しかも、ディ
ジタル方式はど精確てもない。
(頂本化信号から得た時間順の連続でのこれらの連続し
たディジタル化サンプルは、周波数内容または、パワ内
容を持つことができ、それらが、高速フーリエ変換(F
FT)アルゴリズムによって、時間ドメインから、周波
数ドメインへ変換する場合に、最も便利であることか評
価されている。
その変換結果は、周波数スペクトラムを示しており、そ
こから、パワスペクトラムか、よく知られた方法で得る
ことができる。
第1A図は、被検者の頭部または、患者のνf1部10
、および、EEGモニタ計測のための電極配置のための
頭皮上の標■位置を示している。
電極用の位置は、共通に使用された指示EPI。
EP2.FO,F3.F4.F7.F8.T3T4.T
5.T6.CO,C3,C4,PO。
P3.P4,01および02によって示されている。
基イb電極を接着させるための基■電極位置A1、およ
びA2もまた示されている。これらは、患賃の耳の両方
または、片方に共通に、接右する。
これらの標章位置は、現在の目的のために使用されるこ
とはあるが、必らずしも必要ではない。
1>実、睡眠モニタ計測のための信号は、通常は、位置
C3または、C4の位置の一つでのみ取得でき、その他
の部分は、信号取得の失敗をr防するために、余分な信
号源として使用されている。
また、第1B図に示されているものは、被検者10の顔
の上向き面で、被検者10の頭部の下側の外観である。
上述されているように、EOG信号用の電極は、左目の
外側眼用にわずかに側面に、また、約1 cm上方に、
配置した位置E1に示されている。
もう一方の電極は、約1 am下方に配置されており、
位置E2での右目の外側眼用に、わずかに側面に配置さ
れている。
これらの電極の両方は、耳A1でかまたは、近くの乳様
突起部のいずれかで、被検者10の頭部上のもう一つの
位置での基準になる。
最終的には、EMG信号を得るための電極は、mslま
たはS2の下側のド願点の一つに配置されている。
基■電極は、その他の下願位置(Slを最初に選んだ場
合にはS2)に配置されるかまたは、その願の上に直接
に配置できる。
第1C図の頭部10の二つの図面の右側には、睡眠モニ
タ計測システム11かあり、ちょうど説明したように、
被検者10上に配置した電極から得たEEG (脳波図
) 、EMG (筋電図)、およびEOG (眼電図)
信号を分析する。
分析システム11は、給電ケーブル13の干渉を避ける
ために、第1C図に、任意に短かく示しているか、そこ
から、延びた電極アレイモジュール12を持っている。
代表的に、すでに記述している信号に加えて、上記のよ
うに、睡眠分析においてしばしば使用されたその他の信
号を、取得するために、16個の電極がある。
使用されているそれらのケーブルに対しては、その端末
が、上記電極に接続されており、上記のように接続され
た基準(参照)電極を含んでいる。
しかしながら、他の方式によるr+l能性も存在してお
り、使用することもrlJ能である。
それらは、EEG  EMG、およびEOGテストによ
って使用するためには、それらは、良く知られている標
弗装置として利用−Cきるため、それらの電極は、第1
C図に示すように配置する必要はない。
図示されていない電極は、上記のように、その被検者の
頭部10上に示した位置に配置することを意図している
電極アレイモジュール12によって得られた信号は、各
ケーブルに対して一つの増幅器を含む増幅システム14
に、伝送される。
典型例としては、これらの増幅器の各々は、差動増幅器
であり、頭部10に接希した基準レベルとして使用され
たその他のケーブルに対して、その対応結合ケーブル1
3によって伝送された信号を計測する。
これらの増幅器は、70,000のオーダのIF11得
を提供できる、また、増幅器の周波数応答制限によって
、劣化せずに、数十Hzまでの周波数を含む信号を増幅
することができる。
それらの増幅器については、これらの配置て使用するこ
とは十分に知られていることなので、ここ′このさらに
詳細な説明は8飲としない。
睡眠分析のためには、多くのこれらの増幅器は使用され
ず、一つの利得で、バイパスまたは、セットできる。
増幅したEEG、EMG、およびEOGアナログ(。号
は、増幅モジュール14(使用されている場合)から、
アナログマルチプレクサへ、および、次に、アナログデ
ィジタル変換器へ提供される。
これらの両方とも、変換モジュール15の中に含まれて
いる。
アナログ信号を取得した各電極の振幅の連続した標本(
サンプル)は、選択した時間間隔で実行し、良く知られ
た方法で、変換モジュール15において提供されるディ
ジタル値を持っている。
変換モジュール15は、アナログ標本が、12マグニチ
ユードビツトおよびサインビットのバイナリ数としてデ
ィジタル表示に変換される場合に、現在の通常の技術で
、適切な解を提供することか認められている。
周知のように、標本の採取は、一定の時間間隔て繰り返
されるが、その率、または周波数は、その信号が完全に
表示される場合に、その標本によッテ表示さレルE O
G 、  E M G 、または、EOG信号の一つに
おける最高周波数の2倍を越えなければならない。
したがって、信号の上方周波数コンテントが不明確であ
る場合、標本化率は、最高率信号の2倍を越えて、何ら
の情報も無い点まで増大されなければならない。
上方周波数が、標本化目的のために周知であることを確
認するためには、その信号をフィルタを通過させること
である。
これらの環境におけるモジュール15についての典型的
標本化率は、256Hzであり、これは、EEG信号が
、6db/オクターブ・ロールオフで、しゃ断層波数7
9Hzの低域フィルタを通して通過する場合に、現状の
通常の技術としては、適切な率である。
この章において記述されている性能を実現できる変換器
は、周知のものであり、容易に使用することができるの
で、ここでは、これ以上の詳細な説明を必要としないで
あろう。
変換モジュール15において得られるディジタル化標本
は、信号処理部16へ送られる。
頭部10上の位置から得た信号の各々からのディジタル
化標本は、典型的には大人の一晩の7〜8時間の睡眠で
あるテストで、通常は、数時間のテストである被検者の
頭部10から得たデータに示されている各種段階の睡眠
と、覚醒を決定するために、オペレータから、各種の基
準によって、分析が行なわれる。
表示、および入力モジュール17は、信号処理部16と
通じている。
オペレータは、ディスプレイおよび入力モジュール17
の前に座って、モジュール17のディスプレイ上の信号
分析システムからの応答および問い合せを受けることが
できる。
独自に、または、その応答や問い合せに応じて、オペレ
ータは、モジュール17の入力部を通して、信号処理部
16へ送るために、モジュール17に、情報を送り込む
さらに、前述の被検者10の頭部から得たデータの分析
において、また、モジュール17の入力部でのオペレー
タからの入力との接続において、信号処理部16によっ
て得られた結果は、モジュール17のディスプレイ上に
表示される結果を提示することができる。
そのようなディスプレイモジュールは、ビデオターミナ
ル、プリンタ、または、キーボード、または、そこで使
用するためのその他の便利な装置を含んでいる。
結合の一つによって、または、データ収集によって伝送
される、EEGSEMG、または、EOGアナログ電圧
信号を表示する典型的波形部分、ケーブル13が、第2
図に示されている。
時間軸に沿った原点が、任意の点で、零にセットされて
いる。
信号内に表示される計測電気電位は、電圧Vとして、縦
軸にプロットされる。
波形に交差する、細い垂線を時間軸に下し、その延長上
にその波形位置に対応する標本番号を記した。
時間軸、および垂直軸は、それぞれの原点近くで中断し
ているが、この図は、例示のために選んだ信号波形の特
別な一部分のみを示したことを意味するものであること
に注意すべきである。
すなわち、1079で始まる選択した標本は、典型的波
形例として、任意の部分を選んだたけで、それ以上の意
味はない。
各ケーブル13に対する全体的波形は、例えば、大人の
典型的夜の睡眠時間7〜8時間の分析として、時間での
典型的計測の間隔で取得される。
標本に対する実測ディジタル電圧値は、説明の1−1的
には不必要なことから、第2図には示されていない。
時間順での連続標本が、第2図の最初の付番シケンスに
よって、連続的に付番されている。この信号からの標本
のこの付番は、個々の標本によってる標本番号(SAM
PLE  NUMBER)と表示されている。
標本番号1079で始まるように示されている波形部分
は、標本番号1082まで進み、次の表示(頂本は、標
本番号1511になるような波形で、時間軸に沿って、
ブレイクが示されている。
その波形に対応した、時間軸のブレークのこのパターン
は、時間軸に沿って連続しており、その波形のほんの一
部分が表示され、標本1079と4071の間の大部分
が除去されて示されている。
波形の一部分、および時間軸のk・l応部分のこのブレ
ークは、波形のセグメントに対応した副列に、それらを
分割することによって、その標本の付番を示すことを可
能にするために実行している。
すなわち、個々の標本のシーケンスは、例示波形から取
得した標本の原シーケンスとして、同一のシーケンス標
本を一緒に提供するその副列の連続したシーケンスであ
るという観点から考慮されている。
最初の付番によってカバーされたこれらの同一標本のこ
の第二付番は、副列(subscquencc )標本
番号として、第2図に表示されている。
副列のこの付番は、最初の付番から、(頂本番号100
0で、任意に開始する1番目の副列で示される。その最
初の付番は、この1番1−1の副列の零番1:1の標本
として役に立つ。
この1番目の副列は、最初の付番方式の標本1511を
通しで継続し、それは、i番目副列の最終標本、または
、第2付番り式での、標本番号(i+511)として実
行する。
その後、ただちに、第2付番方式において、」と表示し
たその副列の零標本と共に、j番目副列を開始し、(j
+511)まで継続する。
1番目の副列における、これらの第2付番方式番号は、
最初の付番方式の2023を通して、標本番号1512
に対応している。
その最初の付番方式、および第2付番方式間のこの種の
関係は、第2図に示されている波形例の他の部分で継続
し、k番目、1番口、m番口、およびn番目の副列を通
して継続する。
このように、第2図に示されている例示波形部分の(項
番のシーケンスは、時間順序での一連の連続した個々の
標本、かまたは、各副列での連続標本らまた時間順序で
、一連の連続した時間順序での副列とみなすことかでき
る。
事実、各副列は、第2図の時間軸に沿った、時間の選択
した持続時間をカバーしており、この例に示されている
持続時間は、波形セグメントの512の個々の標本を含
む各副列によって設定されている。
例示電圧信号の標本の副列のシーケンスが示されており
、EEG、EMG、またはEOGは、V、(t、)とし
て表示される。ここで、jは、副列の数字を示す整数で
あり、lは、副列内での時間漂本点の数を表示する整数
であり、0から511までの範囲の数字である。
このように、副列は、毎秒肖りの256標本の選択標本
化率で、2秒継続する。
jの範囲での特別な制限を設ける必要はない。
したがって、変換モジュール15は、信号処理モジュー
ルへ送る。EEG、EMG、または、EOG信号の各々
の標本のシーケンスとして、各々、V、N、)を表示す
る。
ノ1 16号処理モジュール16は、各々の、EEG信号、E
MG信号、EOG信号に対するV、(t、)を受は取り
、各信号に対する各副列に含まれている標本のセットに
対して、振幅スペクトル、または、パワスペクトル、ま
たは両方の算出数値を提示する。
このように、各信号に対して形式化された一連の振幅ス
ペクトル、またはパワスペクトル、または両方が存在し
、一つのそのようなスペクトルは、その信号に対して提
示された標本の連続的な副列に対して形式化されている
。それらは、信号のすべてを考慮した時には、多数の振
幅または、パワスペクトルを導くことになる。
したがって、いくつかの副列は、形式化されたスペクト
ルを持っていない、または、例え形式化されていたとし
ても、それらが、信号人工物や、雑音によって、あまり
に不良に混乱していることが認められた場合には、その
システムにおいて、それ以上使用されることはない。
また、標本のシーケンスは、その時間ドメインにおける
計測が、その分析部分として必要である場合には、いく
つかの分析に対する周波数ドメインへの変換無しに、直
接に使用する。
そのような振幅、またはパワスペクトルは、高速フーリ
エ変換技術のような、時間ドメインから、周波数ドメイ
ンへ、信号を変換するために、多(の周知の技術から選
択した変換技術の使用によって、指示されているように
、設定される。
そのような変換信号のパワスペクトルは、周知の技術の
一つを選択するとによって、算出でき、V2 (f)と
して表示できる。ここで、1(は、値が、スペクトルで
表示されている周波数点の数字であり、整数である。
EEG信号として十分である認められた一つの表示は、
1 / 2 Hz毎に、39Hzまでの周波数成分を持
って、提示されており、その場合のkは、1から60の
範囲である。
その他の周波数範囲の選択が実行できる。
IFIえば、一連のパワスペクトルは、1列えば、披検
名の頭部10上の位置C3または、C4からjワたEE
G信号の各副列に対して、一つのパワスペクトルが認め
られることによって明確になる。
この連続したEEGパワスペクトルは、各時期における
EEG信号の周波数コンテントの表示を提供するために
使用される。そこでは、以下に説明したあるように、各
時期に対する覚醒段階または睡眠段階を決定するEEG
信号によって適合する)UQ値を入力するために、ディ
スプレイ、および入力モジュール17で、オペレータに
対するベースを形成する。
選択されている周波数コンテント表示は、上記の、従来
のデルタ、シータ、アルファ、およびベータ周波数範囲
に対比した時期の平均周波数値である。
上記のように、段階尺度または、説明が、これらの従来
の周波数範囲概念と結びついて表示されているので、こ
れらの尺度の一部変更値は以下に説明するように、シス
テム11によって実行された分析と結合して使用される
−時期の宅均周波数値を得るためには、EEG信号に基
づいたその連続における各スペクトルに対する平均周波
数値を最初に算出する。
このスペクトル平均周波数は、ここで発生したパワ値に
よって重み付けしたように、上記で示した表示例の周波
数範囲を維持するために、0.5Hzから30Hzまで
の周波数範囲で表示される周波数の重み付は平均値であ
る。
各副列スペクトルに対するこの平均周波数値AFV  
は、以下の式から求めることかできる。
Pは、ある時期における、どの副列が示されているかを
示している。
上記に示すパワスペクトル表示例の解釈として、その表
示選択に従ったこの式におけるnの値は60である。
ある時期における各副列に対するこれらの平均周波数値
AFV   は、以下の式のように、その−p 時期に対する平均周波数値を決定するために算術平均値
で関連づけることができる。
典型的な持続期間の時期を選択すると、以前に指摘した
ような、30秒になり、15の値を持ったこの式におけ
るmを導き出す。
この時期平均周波数AFV  は、単一値波形として、
−時期におけるEEG信号の周波数コンテントを表示し
ており、各周波数で到達した振幅での考察を与える。
重み付けした周波数の振幅のこの概念は、従来の、デル
タ、シータ、アルファ、およびベータ周波数範囲の各々
における周波数コンテントを決定する必要性を避けるこ
とになる。したがって、EEG信号の周波数コンテント
のさらにより便利な表示法である。
EEG信号の副列のシーツrンスもまた、睡眠紡錘の存
在を検出するための基礎として、ここに、各副列として
形成した振幅スペクトルによって、一連の振幅スペクト
ルとして考慮することもできる。
上記で指摘したように、睡眠紡錘は、11Hzから15
Hzまでの周波数コンテントを持った、−瞬の波形振幅
変動であり、典型的には、12Hz〜14Hzの十分な
振幅で、少なくても、0.5秒続き、低周波数を含むア
ンダーラインをした波形に沿って発生する。
このように、各副列は、0.5秒の持続期間の第2サブ
副列に分割され、各々のそのようなサブ副列に対して認
められたスペクトルは、11Hzの0.5秒要件は、1
5Hz活動基■が考慮されていることを保証しなければ
ならない。
信号処理モジュール16は、サブ副列に対応した各スペ
クトルについて、エッヂ効果を減少させるために、C0
84関数(funct 1on)のような“ウィンドウ
“関数(runct ton)を適用した後に、11H
zと15Hzの間のスペクトルで、1/2Hz毎に、周
波数成分の振幅を決定することかできる。それらは合計
される。
順々に、この合計は、5Hzから20Hzまでのその他
のサブ副列スペクトル内に含まれている、¥f1/2H
zでの振幅の合計によって割る。
その結果としての率が、ディスプレイおよび、入力モジ
ュール17で、オペレータが設定できる特定j直よりも
より大きい場合には、その副列に対する平均周波数値A
FV   か、オペレータによ−p って設定できる特定値以下である場合に、その副列期間
中に、睡眠紡錘が発生したと判断される。
他の周波数と主周波数のこの関係は、誤った睡眠脳波紡
錘を見つけ出すことを避けるために実行しなければなら
ない。なぜならば、例えば、覚醒中に、EEG信号の多
くは、11Hzと15Hzの間の周波数成分を持つこと
があるので、睡眠脳波紡錘の発生と、誤って指示するこ
とがあるためである。
副列で発生したと認められた睡眠脳波紡錘は、その時期
に発生する脳波紡錘の数を得るために、ある時期に発生
ずる副列のすべての数字を一緒に加えることができる。
睡眠脳波紡錘の発生を決定する前述の方法は、睡眠脳波
紡錘の定義と、一体化している。
しかしながら、睡眠脳波紡錘を見つけ出すためのそのよ
うな信号処理方式は、スペクトル、およびその池の決定
に対して、非常に多くの認定事項を必要とする場合には
、信号処理モジュール16が、非常に高速な計算能力、
または、補助処理能力を持つことを必要とする。これら
のいずれも、非常に高価になる。
代りに、信号処理モジュール16は、時間ドメイン方式
を用いて、睡眠脳波紡錘の(f在を決定するために使用
することかできる。
その方式は、睡眠脳波紡錘の定義に合致するかどうかを
決定するために、0.5秒時間持続期間内に発生するピ
ークの数を効果的に数えることである。
その時間ドメイン内のEEG信号副列は、その中での、
K−コンプレックス(棘波の群)の発生用の、信号処理
モジュール16によって、直接にモニタしなければなら
ない。
上記で指摘したように、K−コンプレックスは、正の波
形部分によって、隣接したEEG信号の、鋭い負の波形
部分を持っており、ピーク間の十分なマグニチュードを
持っている。それらは、0.094秒から0゜250秒
までの時間で分離されている。
各副列は、必要とする最少ピーク・ピーク振幅差によっ
て、正のピークに隣接した負のピークの発生を、また、
負のピークと、正のピークの発生の間の必要とする時間
差を、信号処理モジュール16によって、チエツクしな
ければならない。
必要とするK−コンプレックスのピーク・ピーク電圧最
少値は、ディスプレイと、入力モジュール17で、オペ
レータによって設定できる。
さらに、潜在的なK−コンプレックスを含む副列と結合
したそのスペクトルの周波数コンテント(成分)は、選
択した範囲内に、典型的には、3.0〜7.OHz以内
に、降下させなければならない。
ある時期において発生する副列において生じるK−コン
プレックスの数を合=1することによって、その時間に
対するK−コンプレックスの全数が求められる。
一連のパワスペクトルもまた、EMG信号に対して求め
ることができる。そこで、再び、EMG信号から取得し
た標本の副列に対して、一つのスペクトルが求められる
この一連のスペクトルから、選択周波数範囲内の一連の
全パワ、典型的には、18Hzから34Hzまでの(移
動によりそのような、より低い周波数信号人工物を除去
するために実行)が、その連続内の各スペクトルに対す
るこの周波数範囲を見つけ出すことによって、求めるこ
とができる。
ある時期における副列の各々から取得されたこれらの全
パワ(電力)の算術平均値は、その時間に対するEMG
信号(EMG  )のこの周波数帯ての平均総パワ(電
力)を提示する。
EMG信号におけるそのような総パワについては、どち
らかというと、実質的な変動の可能性があるために、そ
の値の対数は、通常は、その時期に対して表示され、こ
の対数は、括底10または、logloEMGoに対応
して得られる。
実質的なパワ計算法よりはむしろ、信号強度のその他の
計測法、または、基僧値からの振幅値算出などが、EM
G信号活動の指を票として使用できる。
例えば、適切な基準値に対応した信号から取得した絶対
値の・1と拘置は、信号活動の十分な計7Illl値を
提供し、信号パワの指標として白°用である。
10号を積分して求められるような16号振幅値の平均
は、信号の強度のもう一つの指標である。
周波数ドメイン(領域)における波形の標本の副列のE
MG信号シーケンスは、重大な変化か、上記に指摘した
ように、覚醒運動を見つけ出すベースとしてのEMG信
号内に生じたかどうかを決定するためにも、監視が必要
になる。
これは、各副列に対するE M G信号のパワを求める
ことを通じて実行され、次に、それは、選択した数の先
行サブシーケンスにおいて発生するEMG信号の平均パ
ワによって、これを割ることで完了する。
この比(率)が、ディスプレイおよび、入力モジュール
17でのオペレータによってセットされた特定値を越え
ていたならば、注意しなければならない覚醒運動すなわ
ち運動刺激(noνemenIarousal)の可能
性がある。
もし、同時変化が、EEG信号または、EOG信号のい
ずれかに、または、両方に発生していたならば、このこ
とは肯定されることになる。
これらの後者の二つの信号のそのような変化は、同様な
方法で、信号処理モジュール16によって監視される。
各副列で発生する平均周波数値が求められ、その結果と
しての比または比率が、モジュール17で、オペレータ
によってセットできる対応した特定値を越えるかどうか
を判定するために、前述の副列の選択番号で発生する平
均周波数値の平均値によって割り算する。
これらの後者信号のいずれかの変動か、EMG信号と同
時発生した場合には、それらのいずれか、または、両方
が、対応した特定の比率値を超えた場合には、覚醒運動
が発生したと結論づけるベースを提示することになる。
そのような覚醒運動は、通常の覚醒運動、または、大き
な覚醒運動のいずれかであることが、その振幅変化の大
きさに基づいて判断できる。
望むならば、各々の総計は、各時期または期間に対して
提示できる。
上記に示しているように、被検者の頭部10から取得で
きる二つの異なったEOG信号がある。
一連の振幅スペクトルは、これらの信号の各々に対して
発生し、その信号内での各副列に対して、提示された一
つのスペクトルが存在する。
より詳細な合成信号は、差の信号を形成するために、他
から、EOG信号の一つを減じることによって提示され
る。
指摘しているようなその差の信号は、各チャネル内で、
共通的に発生している信号部分を除去するようになって
おり、各チャネル内の反対振幅方向で変化する部分に対
して、より大きな信号を提示している。
その差信号は、その他のEOG信号の一連の標本を、二
つのEOG信号のうちの一つの標本の差から得られる副
列を持った一連の標本として形成される。
連続した振幅スペクトルは、ちょうど、二つの個々のE
OG信号のように、合成EOG信号として形成される。
これらの三つの標本シーケンス、を利用することによっ
て、高速眼球運動(REV)か、EOG信号から検出で
きる。
合成信号に対する一連の標本、およびその一連のスペク
トルを求めた後に、信号処理モジュール16は、その一
連の中の各スペクトルに対して、典型的な、2Hzと5
Hzの間の選択周波数帯で発生する周波数成分の振幅の
総計を決定する。その総計は、個々のEOG信号の各々
において、同時に取得される副列からのスペクトルでの
、2Hzから5Hzの間の振幅成分の平均値によって割
り算する。
その結果の比率が、ディスプレイ、および入力モジュー
ル17で、オペレータによってセットできる特定値より
も、より大きい場合に、眼球運動か発生したと判断され
る。
ある時期(エポック)の期間中に同時取得した副列の各
々と結合して発生した眼球運動のAj数を保持すること
により、その時期(エポック)中に発生したREMの総
計を計41すすることができる。
睡眠脳波紡N (sleep 5pindles)、K
−コンプレックス(蒜波の群)、覚醒運動、および高速
眼球運動を検出する信号処理モジュール16の性能と、
EEG信号の平均周波数値およびEMG信号の平均総パ
ワーを提示する!!能が一体化することにより、さらに
詳細な種類の情報か提1j(された場合に、EEG、E
MG、およびEOG信号によって提示されたデータを収
集して、休息している被検者によって実験している、覚
醒段階と、睡眠段階を決定することができる。
ある時期(cpock )か、覚醒時期であるのか、そ
れとも、5つの睡眠段階の一つに割当てられた11.1
1期であるのかを決定するための手続きを与えるために
、信号処理モジュール16に、一連の決定尺度が与えら
れなければならない。
さらに、睡眠脳波紡錘、K−コンプレックス、REM、
および覚醒運動などの過渡的事象の発生を決定するため
に特定されることが必要な、各種の値を、オペレータが
$ 6’a Lなければならない。
これらの値以外に、覚醒段階、および睡眠の第3段階お
よび第4段階と一致するその信号部分のEEG信号周波
数について、いくつかの判定値をオペレータは、準備し
ておかねばならない。
さらに、オペレータは、EMG信号のどのレベルのパワ
ーが、REM睡眠と対応するのかについての判定値をも
示さなければならない。
過渡的“11象に対する仕様パラメータは、データを得
るいろいろな被検者に対して満足いくものか、一般に提
示できるが、EEGおよびEMG信号の周波数成分(コ
ンテント)とパワー成分(コンテント)の後者の二つの
判定値は、それぞれ、被検者の信号記録から、被検者の
信号記録まで、大きく変動する可能性がある。
結束として、システム11は、覚醒、および各種の睡眠
段階を見い出すために必要とする周波数および、パワー
値を提示するための基礎として、各被検者の睡眠記録を
判1析するための機会を、ディスプレイおよび、モジュ
ール17て、オペレータに提1ノ(シなければならない
第3A図から3F図は、判定に使用するために、ディス
プレイモジュール17上に表示されている一連の各種デ
ィスプレイ例を示している。判定値は、以ドの(1)さ
(+1)である。
(i)EEG信号のどの部分か、睡眠の第3および第4
段階、および覚醒の段階と一致する周波数成分を持って
いるかを決定するのに適切な値はどれか。
(ii)EMG信号のどの部分が、REM段階の睡眠と
一致するパワーを持っているか。
そのディスプレイに関する情報は、ディスプレイ、およ
び入力モジュール17での信号処理モジニール16によ
って提供される。
ディスプレイ装置が、ディスプレイおよび入力モジュー
ル17によって、信号処理部16へ提供される入力値を
、オペレータに伝える。
それらの値は、パラメータを特定した過渡的事象として
、信号処理モジュール16のメモリ部に記憶されている
第3A図は一例として、夜間睡眠中の体息披検者の頭部
10から、システム11によって収集したデータの全体
の持続時間をEEG信号から、エホック平均周波数値A
FV  の完全な連続を、ディスプレイおよび入力モジ
ュール17で、そのオペレータに表示する。
垂直線は完全な時間(full I+ours)の開始
を示している。
AFV  を示しているそのグラフのすぐ下は、被検者
の頭部10から同時に取得したEMG信号L o g 
1o E M G oのその時期全パワーの全体の連続
した対数である。
下側のその次のグラフは、この同一のデータ採取期間中
の、各時期において得られた、高速眼球運動ニアj象ま
たは、REMO数を示すために、棒グラフ方式を使用し
ている。
最後に、その最終グラフは、棒グラフ方式を用いて、そ
の時期において発生した睡眠脳波紡錘と、■く一コンプ
レックス(棘波の群)の数のその時期の計数を示してい
る。
オペレータは、ディスプレイおよび、入力モジュール1
7で、この情報を利用して、覚醒および睡眠段階か評価
される予定のその間の開始時間と、停市時間を提示する
このようにして、第3A図に示されている記録全体が、
余分な部分を含んでいる場合には、これらは、それらの
時間の間に発生するデータにλ、f して記録される覚
醒および睡眠段階の決定から、これらを除去するために
、開始時間と、停止1−時間を適切に選択することによ
って切り捨てることかできる。
第3B図は、段階4で発生する睡眠のタイプに対応して
採取した、この値以下の周波数成分を持った部分によっ
て、そのEEG信号を部分分割した、最初の周波数値の
セツティングを例示している。
オペレータは、段階4で発生する睡眠タイプと対応した
グラフ上での、最も高いAFV  値を選択しようとす
る。
縦座標軸上で、周波数1から10を持ったこのグラフは
、第3B図に示されている開始および、停止時間の間の
、データ採取の全期間に対する時期(エポック)によっ
て、・[均周波数値を表示しており、第3A図の最初の
グラフ表示の拡大図である。
水平カーソルを用いて、どの値が選択されているかを、
ディスプレイおよび入力モジュール17上に指示する為
に、これを、AFV  のグラフ上で、上下移動するこ
とができる。
このカーソルの下のAFV  のグラフの部分は、段階
4の睡眠と一致する周波数を含む時期(エポック)を持
つ時に、信号処理りモジュール16によって取得される
オペレータは、第3B図に示すように、垂直カーソルを
、開始点のAFV  グラフ上の最も低い周波数点のち
ょうど左側へ移動することによって開始する。
このようにして、EEGのその記録のこの時期か、EE
G記録のこの場所が段階4の睡眠と一致しているかどう
かを決定するために判定される。
その時期は、EEG、EMG、およびEOG信号の記録
を含むベーパ・トレース・リノグラフ記録の中で判定で
きる。
しかしながら、これらの信号の標本は、信号処理モジュ
ール16によって完全に記憶でき、オペレータか評価で
きるように、これらの信号の時間nfl域表示を提供す
るために、ディスプレイおよび入力モジュール17に、
さらに便利に、ディスプレイ表示ができる。
いずれの方法においても、この信号内に発生していると
指示された段階4の睡眠が存在する場合には、オペレー
タは、段階3と段階4の睡眠間に存在するEEG信号の
移行点を見つけ出すために、上記に指摘した開始点に対
応したこの点から、時間単位てEEG信号に沿って分類
することかできる。
段階4睡眠が、その信号内において指示されていない場
合には、水平カーソルを、EEG信号の部分が、段階4
の睡眠と一致しないことを指示するために、AFV ト
レース以下に全体的に配置する。
段階3および、段階4睡眠間のその遷移点が、認められ
ている場合には、その垂直カーソルか、そのAFV  
のグラフ上の対応点に配置され、水=+2カーソルにな
る。
この配列は、最初の周波数値のセツティングについて、
信号処理モジュール16へ伝えるために使用される。そ
の場合、EEG信号のその時間は、AFV  グラフの
対応点に話づいた段階4睡眠と一致する。この値よりも
小さい平均周波数を持つている。
この最初の周波数値以上の平均周波数成分を持ったEE
G信号時期は、睡眠または覚醒の他の段階と一致してい
る。
段階4睡眠および、段階3睡眠間の転移点の発見を実行
する時に、オペレータは、次に、段階3睡眠と一致した
最高エポック平均周波数値AFV  を、第2周波数値
として、提示しようとする。
典型的に、オペレータは、その最初の水平カーツルによ
って交差している場所よりも、AFV。
のグラフ上で、いくらか品い点に、その垂直力ソルをセ
ットする。
次に、オペレータは、垂直カーソルが配置されでいる(
または、用紙記録内にそれらを見つけ出す)場所の右側
での時間点で発生する、EEGEMG、および、EOG
信号の時間領域表示を、モジュール17のスクリーン上
にディスプレイ表示する。
垂直カーソルを移動することによって、時間文・l応点
てのそれらの信号の時間領域表示のその他の部分は、段
階3睡眠および、段階2睡眠間の遷移点を、EEG信号
にそって求めることができるように、そのスクリーン上
に表示することかできる。
いったん、そのような遷移が認められたならば、水平カ
ーソルは、それが、この点を見い出すようにすでに配置
されている場所の転移点に対応したAFV  のグラフ
と交差するように移動される。
キーボードから、オペレータは、これが、第2周波数値
AFV  3の選択であることを指示する。
に の第2水弔カーソルのドで、最初の水平カーソルの上の
AFV  のグラフの部分は、段階3睡眠と一致したE
EG信号の部分を示している。
すなわち、第3c図に示されている第1および第2水平
カーソル間のスペースは、段階3睡眠と一致したEEG
波形の部分を示している。
転移点を指示している限り、選択周波数もまた、個々に
表示される。
次の段階として、オペレータは、EEG信号が、覚醒に
対応している上記周波数レベルについて、ディスプレイ
と、入力モジュール17によって、信号処理モジュール
16へ情報を提供しなければtよらない。
これを実行するためには、その被検者が覚醒した段階に
λ・l応していることを判定する領域へ、垂直カーソル
を移動する。
次に、EEG信号の覚醒状態での遷移点が存在するかど
うかを決定するために、オペレータは、この点近くの、
EEG、EMG、およびEOG信号の時間領域表示を評
価する。
そのような記録は、ベーパ記録トレースからでも5゛ト
価できるか、スクリーン上に表示することによって、さ
らに便利に評価することができる。
j豊移点が認められるまで、これらの信号の表示におけ
る異なったエポックが生じるまで、時間軸のEEG信号
に沿って、垂直カーソルを移動する。
その遷移点で、第3水平カーソルは、この遷移点に対応
したAFV  グラフ上で、その点に設定されている時
間カーソルと交さするように移動され、そのキーボード
からの入力が、その第3周波数値AFVwに適している
と判定した値を、信号処理モジュール16に指示する。
それはN :j!、醒段階に対応するとみなされている
この点以上の周波数を持ったEEG信号の部分を割当て
るために使用される。
この点以下の周波数を持ったEEG信号の部分は、睡眠
の段階の一つと対応している。
すべての三つのカーソルが、AFV  のグラフ内に示
されている状態で、それらの結果が第3D図に示されて
いる。
その第3のカーソルより上方のAFV  のグラフ部分
は、覚醒段階に対応しているとみなされる十分に高い平
均周波数を持ったEEG信号時期を示している。
次に、EMG信号部分が、RE M睡眠段階に対応して
いる、以下の(上記選択周波数帯における)E M G
信号パワー値を選択するために、E M G信号の総パ
ワーの対数グラフが、各時期に発生する迅速眼球運動の
計数の棒グラフによって、モジュール17のスクリーン
上に表示される。
これは、第3E図に示されており、ここでは、パワーグ
ラフの縦座標軸は、1.0mWの基僧電圧に対応したE
MG信号の総パワーの、0. 5から8.5までの範囲
で、基底10での対数を与えている。
さらに、垂直カーソルは、時間軸に沿って、移動するた
めに使用され、水゛14カーソルは、電源値を選択する
目的のために、パワー軸を上下移動するために使用され
る。
しかしながら、睡眠期間中に、体息肢検者の頭部10か
ら、EMG信号をiυることは、下願位置での電極接点
の結果としての被検者の運動が、他の時よりも、睡眠期
間中の時期の方がより小さいために、困難である。
このことは、結果的に、被検者の頭部10からi′ノら
れたEMG信号が、より大きな変動性および不一致をも
たらす可能性があることを示している。
このため、この信号が、REM睡眠段階と一致する以下
のEMG信号に対するパワー値を選択する上で、よりフ
レキシビリティを必要とする。
そのようなフレキシビリティは、データ採取期間中にわ
たって、EMGの全パワーグラフの異なった時間セグメ
ントの異なったパワー値選択の使用をl■能にするスプ
リット水下カーソルを使用することによって実現できる
典型的手続として、オペレータは、EMG総パワーのグ
ラフに沿って、垂直カーソルを移動し、次に、EMGパ
ワーレベルおよび、高速眼球運動の程度に基づいてRE
 M睡眠段階の開始が判定された位置に、高速眼球運動
の;1数を与える棒グラフに沿って移動します。
再び、垂直カーソルを配置することによって、オペレー
タは、EMGおよびEOG信号の時間領域表示へ戻るベ
ースとしての時間を得ることができる。
勿論、トレース記録へ戻るに比べて、モジュール17の
スクリーン上に、これらの部分を表示できることは、さ
らに、非常に便利なことである。
さらに、オペレータは、REM睡眠での遷移点を見つけ
出すために、最初に判定した位置から、時間14位で、
E M Gグラフに沿ってサーチすることができる。
オペレータが、いったん、REM睡眠段階がら、REM
睡眠段階以外の睡眠段階を分離する垂直カーソルに対す
る位置を選択したならば、オペレータは、その遷移点に
対応した、L o g l OE M G 。
Lの選択パワー値の方へ、垂直カーソルの左側へその水
゛トカーソルの位置を移動することかできる。
第3E図において、垂直カーソルは、 2:45:06の時間にセットされており、その左側で
の水平カーソルは、最初のパワー値、Log、口EMG
oREM、として、E FvI G信号の総パワーの最
も低い値以下の点にセットされている。
これは、REM睡眠段階として分類される垂直カーソル
の左側で、睡眠が発生していないことを、信号処理モジ
ュール16へ指示する効果を持っている。
ディスプレイスクリーンは、水3[カーソル以ドの全体
部分を、垂直カーソルの左側へ切り換え、濃い陰影(第
3E図で、斜線によって表示)が、その実行されたスク
リーンの部分を示している。
第3F図においてはオペレータがこの手続きを、さらに
4回実行した結果が示されており、4つの時間の持続期
間が、Log、oEMGeREM、、。
Log  EMG  REM  Log  EMG  
REM410    e     3%    10 
    eで選択した、異なったパワー値を持って分離
されている。
各種選択パワー値以下の各部分での実斜線へのスクリー
ンの切り換えは、二つの場所において実斜線が、EMG
信号の総パワーのグラフと交差し、REM睡眠段階と一
致すると判定されていることを示している。
選択された最終値は、第3F図のグラフの下の囲み内に
示されている。
付加的スコアリング(scoring)オプション(o
ption)は、EMG信号L o g t o E 
M G oと、REM睡眠段階の発生の確認と結びつい
てnJ能になる。
上記のように、睡眠データ記録を、各種睡眠分類に記録
記入するための尺度のもとではX時間セグメントまたは
、L o g lc、 E NI G oRE Mxの
各々におけるEMG信号パワー(選択周波数帯における
)として求めた値は、REM睡眠段階と一致するEMG
信号の対応部分量−ドでただ単に一致というたけで、そ
れ以上の意味はない。
その尺度に基づくこれらの値は、EMG信号が、これら
の値よりもより小さいパワー成分を持っているその時間
に発生していることを、それら自身で指示することはな
い。
これは、高速な眼球運動以外に各種の遷移事象が発生す
るためである。この事象は、十分に低いE M G信号
パワーを持ったいくつかのエポックが、他の種類の睡眠
として、まだ記録されているその影響を受けている。
上記の付加的なスコアリングオプションでは、その対応
したLog1oEMGoREMx以下のパワーを持った
EMG信号を持つこれらのエポック内で、そのような遷
移事象を一緒に無視することかできる、また、REM睡
眠段階を示すものとして、それらすべてを、記録記入す
る。
オペレータは、信号処理モジュール16デイスプレイ、
および、入力モジュール17におけるそれらの状態にお
いて、これらの遷移−11象を認めるかどうかに関して
、 yes“または“no”の決定を入力し、それによ
って、モジュール16におけるREMJfl!移フラグ
を提示する。
提供されるこのオプションについては、少なくても、二
つの理由がある。
第一の理由は、そのような遷移が、より高いEMGパワ
ー(対応したL o g 1o E M G oRE 
M、Xの値よりも大きい)を持つその池のエポックで発
生するものと異なっているという意見かあり、その場合
には、REM睡眠段階が発生しているかどうかを決定す
るのに無視しなければならない。
第二の理由は、L o g 1o E NI G oR
E M 、に対応した値以下のパワーを、EMG信号が
持っている時間帯に発生する、そのような遷移事象の多
くは時々、睡眠被検者の精神的抑うつの尺度になること
を示す兆候があるからである。RE M睡眠段階の発生
の比較は、遷移事象に影響を与えたか否かを記入して、
被検者に発生する抑うつの程度を推測するためのいくつ
かの基礎データをオペレータに提1共することになる。
そのような推測は、遷移事象に影響を与えるか否かを、
求めた睡眠REM段階の時間比の基礎として、例えば、
実行される。
代りの方法としては、採取したデータ内で発生する睡眠
の全体量に対する、各方法で見い出したREM睡眠の時
間比が存在する。
信号処理モジュール16に準備されているメモリ部の記
憶□JG項は、(i)(A F V  4 、  A 
F V  3 。
CC AFV  w、LogloEMGoREMxなど)オペ
レータ判定ffi 、  (I I )以前のエポック
に対して求められた覚醒または睡眠段階の決定、(li
i) S移事象を識別するための各種パラメータ(睡眠
脳波紡錘、K−コンプレックス(鯨波の群)、高速眼球
運動、またはREM、通常および大量の運動刺激または
覚醒運動) 、(Iv)REM睡眠段階を決定する上で
、遷移事象が考慮されているかどうか、などである。こ
れらにより、覚醒または、睡眠段階のうちいずれが、そ
の決定尺度手続きに従って、表示されているのかを、取
得データの各期間(エポック)に対して、決定すること
ができる。
その取得データ、すなわち、EEG、EMG。
およびEOG信号から得たデータは、信号処理モジュー
ル16でも利用され、上記の各種表示がされる。
これらは、一連のエポック平均周波数値、AFV  に
よって表示されるEEG信号の周波数成分、一連の対数
のエポック総パワーL og ro EM G eで表
示されるEMG信号のパワー成分、および、高速眼球運
動または、REM。
睡眠脳波紡錘、およびに−コンプレックスの各エポック
における計数などを含んでいる。
勿論、それらが、モジュール17のディスプレイ上で、
ユーザに表示できるようになっている場合には、指摘し
ているように、信号処理モジュール16で、EEG (
脳電図) 、EMG (筋電図)、およびEOG (電
気眼位図) (i;号の各々の一連のサンプルの時間領
域表示が使用できる。
一方、これらの信号のベーパ記録トレースは、信号処理
モジュール16によって、これらのシーケンスの標本に
直接にアクセスできない、オベレタか使用できる。
勿論、信号処理モジュール16による決定尺度は、覚醒
または、各種の睡眠段階のどれが、被検菌°の頭部10
からの信号によって提示されたデータの採取の期間中に
、その休息被検者によって体験されていたのかを決定す
るための、一般的に受は入れられたルールに基づい、て
いなければならない。
しかしながら、信号処理モジュール16の決定尺度は、
その取得したデータによって、EEG信号のエポック平
均周波数値連続表示、および、EMG信号のエポック総
パワ一連続表示に適用されるので、覚醒および、睡眠段
階定義かこれらの決定尺度に適用されなければならない
適用された睡眠段階定義または、解釈は、睡眠脳波紡錘
および、K−コンプレックス(棘波の群)か、特に説明
することなしに、JL換されることもあり得るが以下の
ようになっている。
覚醒段階; 考慮中のエポック(あらかじめ定められた時間間隔を有
する期間)におけるAFV  が、オペレ−タによって
設定された平均周波数値、AFVow。
および、そのエポックに対して設定されたEMG信号レ
ベルの対数、L o g + o E M G eRE
 MXよりも高い場合。
段階1; 考慮中のエポックにおけるAFV  が、AFV  3
よりも大きいか、AFV  wよりも小e      
                      eさい
場合。それらが、覚醒運動と共存して生じるかまたは、
激しい覚醒運動か個々に生じない限り、睡眠脳波紡錘、
K−コンプレックス(M波群)、または、REMが存在
してはならない。
3分間以上分離された、睡眠脳波紡錘 (spindles)、またはに−コンプレックス(棘
波群)間のエポックは、段階1のエポックとして決定さ
れている。これは、二つの睡眠脳波紡錘間の区間内に発
生する覚醒運動が後に続くエポックであり、また、3分
間以下の間分離された二つの睡眠脳波紡錘間に発生する
覚醒運動が後に続くエポックとして、定められている。
睡眠脳波紡錘は、したがって、先前の代りに、K−コン
プレックスを持っている可能性がある。
(フラグREM遷移がセットされている場合には、高速
眼球運動以外の遷移事象は、REM睡眠睡眠段階対陣眠
段階の発生を決定する上で影響はない。) 段階2; 考慮中のエポックにおけるAFV  は、AFV  3
よりも大きいが、AFV  wよりは小(3Q さくなければならない。
睡眠脳波紡錘(spindles)、またはに−コンプ
レックスのいずれかが、そのエポックで表示されなけれ
ばならない。または、そのエポック(期間)の半分より
以上が、中間に生じた覚醒運動の発生なしに、3分間よ
り少なく分離した二つの睡眠脳波紡錘の間になければな
らない。
与えられたLOgloEMGoに対する要件を除いては
、エポックの半分以上か、いかなる中間発生のREMも
発生せずに、3分より少なく分離した二つの睡眠脳波紡
錘間にある場合には、Log  EMG  がLOgl
oEMGoREMxの10      e 値より小さい場合でも、そのエポックは、段階2と記録
される。
覚醒運動が、3分間より少なく分離した二つの睡眠脳波
紡錘間に発生する場合には、最初の睡眠脳波紡錘に戻る
覚醒運動に先たつすべてのエポックは、段階2のエポッ
クで記録され、その第二睡眠脳波紡錘での覚醒運動後の
エポックは、段階1のエポックとして記録される。
エポックは、他の方法でも、段階2と記録されるが、覚
醒エポックとして記録されたエポックの後に、すぐに発
生するものは、段階1のエポックとして記録される。
睡眠脳波紡錘は、したがって、前述の代りに、K−コン
プレックスを持っている[I■能性がある。
(フラグREM  TRANS I ENT (遷移)
が設定されている場合には、高速眼球運動以外の遷移事
象は、REV睡眠段階対その他の睡眠段階の発生を決定
するのに影響を与えていない。)段階3; 考慮中のエポックにおけるAFV  は、AFV  3
よりも小さく、AFV  4よりも大さOe い。
段階4; 考慮中のエポックにおけるAFV  は、AFV  4
よりも小さい。
REM段階; 考慮中のエポックにおけるAFV  は、AFV  3
よりもより大でなければならない。
LoglOEMGoは、そのエポックに対して設定した
L o g + o E M G 8RE Mxよりも
より小さくなければならない。さらに、高速眼球運動は
、そのエポック後の最初の3分間の間、または、そのエ
ポックの間に、生しなければならない。しかしなから、
そのエポックは、中間発生の迅速眼球運動の発生無しで
、3分間以内分離した二つの睡眠脳波紡錘または、I(
−コンプレックス間に発生する1/2以上を持つことは
ない。さらに、最終的な激しい覚醒運動は、その最終迅
速眼球運動よりもより近くなる。
睡眠脳波紡錘は、したがって、前述の代りに、K−コン
プレックスを持つ可能性がある。(フラグREM  T
RANSISENTが設定されている場合には、高速眼
球運動以外の遷移事象は、REM睡眠睡眠段階上の他の
睡眠段階の発生を決定するのに影響を与えない。) 覚醒のこれらの定義および解釈によって、および、n■
能な睡眠段階によって、信号処理モジュール16に適用
される決定尺度は、図4A、4B。
4C,4D、4Eおよび4Fのフローチャートに示され
ている。
(全体的に示されているフローチャートは、左側から右
側までの最上列の図4A、4B、および4Cで構成され
ており、図4D、4Eおよび4Fでは、左側から右側ま
で、図4Aのすぐ下側の4D図と共に、最下部列に示し
ている。)フローチャートは、考慮中のエポックが、覚
醒を示しているのか、睡眠の1から4段階のいずれなの
か、または、REM段階として記録しなければならない
のかを決定するために必要としたステップを示している
しかしながら、いくつかの例において、その決定尺度は
、考慮中のエポックが記録される方法を決定するための
基礎として、問題のもののいずれかの側でのエポックで
発生する+1を象に関係する8霊がある。
示されていないが、K−コンプレックス(軸波群)は、
何処かで、睡眠脳波紡錘ととって代ることもありうる。
それらは、記録1」的としては、交換可能である。
記録プロセスは、図4Aに示す、開始円形20での開始
を示している。
これは、上記のプロセスでの、各ステップへ進行させる
。第4A図の長方形のボックス21に、睡眠脳波紡錘、
K−コンプレックス(軸波群)、覚醒運動、激しい覚醒
運動、およびREMなどの遷移事象に使用した各種のパ
ラメータを記憶(または、以前に使用したものの保持)
したものを示している。
さらに、ボックス21は、また、上記の方法で、AFV
  4.AFV  3.AFV  w。
e            e           
 eLogloEMG3REMxおよび、以前のエポッ
クに与えた記録を記憶して示している。
最後に、ボックス21は、REM TRANS I ENT (遷移または過渡)フラグに
対する決定値を記憶(または、以前に使用したものから
の保持)して示している。
そのような記憶を行なった後に、信号処理モジュール1
6によって最初に実行されることは、考慮中のエポック
におけるAFV  が、AFV  4e       
     e よりも小さいかどうかを決定するために、ひし形決定ボ
ックス22によって、第4A図に示している決定を行な
う。
その結果、AFV  が、AFV  4よりも小さかっ
た場合には、第4C図に示すように、円形23に示すよ
うに、段階4の睡眠として、そのエポックに、その結果
が記録される。
−力、AVF  が、AFV  4よりも大でありe 
           Q たならば、信号処理モジュール16は、その次のひし形
決定ボックス24へ進む。
次に、信号処理モジュール16で必要とされる決定は、
AFV  が、AFV3より小さいかどe      
      C うがである。
もし小さかった場合には、そのエポックは、第40図の
円形25に示すように、段階3睡眠を示すものとして記
録される。
AFV  が、AFV  3よりも小さくない場合CC には、第4A図のひし形ボックス26に示しであるよう
に、さらに次の決定が、信号処理モジュール16で必要
になる。
AFV  が、AFVowよりもより大きく、さらに、
Log  EMG  が、L o g 1o E M 
G oRE M X10      c よりbより大であるならば、そのエポックは、第40図
の円形27に示すように、覚醒を示していると決定され
る。
しかしながら、もし、決定ボックス26内におけるテス
トのいずれかが、条件に合わなかった場合には、信号処
理モジュール16は、第4A図の、次のひし形決定ボッ
クス28に示す決定に進む。
この決定では、関連パラメータと、AFV  の関係は
、もはや関係なく、Log18EMGeの方が関連する
L o g loE MG8RE M、より小さいかど
うかの関係のみが対象になる。
もし、前記条件が満たされなかった場合には、信号処理
モジュール16は、そこから分岐した最初のメインフロ
ーチャートに沿って、第4A図の次のひし形決定ボック
ス29に示されている次の決定を行なう。
L o g 1o E M Goが、ボックス28のも
とで、適切なLog、oEMGoREM、よりも小さく
なかった場合に、考慮中のエポックにおける、睡眠脳波
紡錘(spindles)または、K−コンプレックス
の計数が、ボックス29のもとで、零より大であったな
らば、信号処理モジュール16は、第4D図の、ひし形
決定ボックス30のもとで、覚醒運動が生じているかど
うかを決定するための次の決定を行なうことになる。
もし、その条件が満たされていたならば、そのエポック
は、第4F図の円形31に示すように、段階1の睡眠を
示すものとして記録される。
ボックス30のもとで、覚醒運動が生じていなかった場
合には、第4D図に示すように、さらに、ひし形決定ボ
ックス32のもとで、直前のエポックが、覚醒エポック
であったか否かを決定する。
もし覚醒エポックであったならば、現在のエポックは、
円形31に示されているように、段階l睡眠を示すもの
として記録される。また、もし、そうでなかった場合に
は、第4F図の円形33に示すように、段階2睡眠とし
て記録される。
しかしながら、考慮中のエポックにおいて、ボックス2
9のもとで、脳波紡錘(spind!es)が無い場合
、また、ボックス28のもとで決定されているように、
LOgloEMGoがL o g 1o E MG 8
RE M xよりも小さくない場合には、信号処理モジ
ュール16は、第4A図の次のひし形決定ボックス34
のもとで、次の決定を行ないます。
ボックス34に表示されている決定は、次の睡眠脳波紡
錘または、K−コンプレックスが、それらの最後に発生
した時間から3分間以上離れて生じるかどうかを判定す
ることである。
もし3分間以上離れて発生するならば、そのエポックは
、円形31に指示しであるように、段階1睡眠を示すも
のとして、記録される。
もしそうでなかったならば、第4D図に示されているよ
うに、次のひし形決定ボックス35に示されているよう
に、次の決定が必要になります。
ボックス35での決定は、その最終睡眠脳波紡錘または
、K−コンプレックスが、最終覚醒発生よりも、より最
近に発生したかどうかを判定することである。
もし、より最近に発生した場合には、再び、信号処理モ
ジュール16は、決定ボックス32へ進み、その直前の
エポックが、覚醒エポックであったかどうかを決定する
それが覚醒エポックであった場合には、次に、そのエポ
ックは、円形31に示すように、段階1睡眠を示すもの
と判定される。
それが覚醒エポックでなかった場合には、円形33に示
すように、そのエポックは、段階2睡眠を示す。
その最終睡眠脳波紡錘またはK−コンプレックスの発生
が、ボックス35のもとで、最終覚醒運動よりもより最
近でなかった場合には、そのエポックは、円形31に示
すように、段階1睡眠を示している。
もし、逆に、t、 o gloE M G8がLog、
oEMGoREMxよりも小さい場合には、決定ボック
ス28から、もう一方のメインフローチャートバスの分
岐へ、信号処理モジュール16が進んでいき、第4A図
に示すひし形決定ボックス36のもとで、次の決定を最
初に必要とする工程へ移行する。
Log、oEMG8が、そこでのテストに適合すべく、
ボックス28のもとで、十分に小さい場合には、REM
  TRANSIENT  フラグは、REM睡眠段階
が、段階1または段階2睡眠にに・Iして発生している
かどうかを計画して、高速眼球運動に加えて、その他の
遷移事象か影響を与えることをオペレータが決定してる
かどうかを、I11定するために、ボックス36のもと
でチエツクしなければならない。
その遷移事象での影響が与えられなかった場合には、考
慮中のエポックは、第4C図の円形37に示すように、
REM睡眠段階を示すことがたたちに分かる。
一方、そのような遷移事象が考慮された場合には、これ
に関する最初の決定は、L o g + a E M 
G 。
が、ボックス28のテストに適合するように十分に小さ
いことを明らかにした後に、第4B図に示すもう一つの
ひし形決定ボックス38のもとで決定される。
L o g to E M G 、が、十分に小さいこ
とが明らかになった場合の最初の決定は、REMが、考
慮中のエポック、すなわち、現在のエポック内に発生し
ていて、睡眠脳波紡錘またはK−コンプレックス、また
は、激しい覚醒運動かそのエポックにおいて生じていな
いかを判定することである。
以上の条件を満たす場合にはJそのエポックは、REM
睡眠段階を示していると判定されます。これは、円形3
7に示されている。
Log  EMG  はL o g loE MG8R
E M80 e− よりは小さいが、考慮中のエポックにおいて、REMが
無いかまたは、このエポックにおいて、睡眠脳波紡錘ま
たは、激しい覚醒運動が無い場合には、信号処理モジュ
ール16は、第4B図に示す次のひし形決定ボックス3
9のもとで、次の決定を行うことになる。
決定ボックス39は、このエポックにおいて発生する少
なくとも2つの睡眠脳波紡錘または、K−コンプレック
ス、(各々が1つまたはそれ以上)、例えば、そのよう
な複数の遷移事象の発生か存在するかどうかの決定を提
示する。
少なくとも2つが存在した場合、第4B図にも示されて
いるように、次のひし形決定ボックス40によって示さ
れているように、次の決定が必要とされる。
ボックス40のもとで実行される決定は、複数の睡眠脳
波紡錘または、K−コンプレックスが、考慮中のそのエ
ポックにおいて発生していることが分った場合に、時間
的に1/2工ポツク以上まで、発生点の間隔が分離して
いるかどうかを判定することである。
そのように、時間的に分離していた場合には、第4E図
に示す次のひし形決定ボックス41のもとで、いくつか
のREVがそれらの脳波紡錘または、K−コンプレック
ス間で発生しているかどうかを決定する。
ボックス41のもとで決定されているように、REMの
発生が無くて、これらの遷移事象間に、1/2工ポツク
時間分離が存在する場合は、このエポックに大きな(運
動刺激)または覚醒運動が存在したかどうかについての
次の決定が必要とされる。決定は、第4B図に示されて
いる次のひし形決定ボックス42のもとで実行される。
そのような大きい刺激または覚醒が生じた場合、および
、激しい覚醒運動は無いが、円形37に示すように、R
EM睡眠段階を示している場合には、この決定は、円形
31に示すように、段階l睡眠を示すことを決定する。
4 f多−μ象間に1/2工ポツク時間間隔が(j在し
て、REMが、ボックス41のもとで決定されているよ
うに、発生している場合には、覚醒運動が生じているか
どうかについて、次の決定が、ボックス30に基づいて
実行される。
そのような覚醒が生じた場合には、円形31に7jミす
ように、段階1睡眠を、そのエポックは示していること
を、決定が、明らかにしている。しかし、前述の方法で
、ボックス32のもとで、その直前のエポックが、覚醒
を記録しているか否かによって、その覚醒が無い場合の
円形33に示すように、段階2睡眠または、段階1睡眠
のいずれかを示している。
しかしながら、複数の睡眠脳波紡錘または、Iく一コン
プレックスが、ボックス39のもとで、(7,(l二し
なかった場き、さら(こ、ボ・ンク40のもとて決定さ
れたように、少なくても1/2エポツクまでの時間間隔
がなかった場合には、信号処理モジュール16は、第4
E図に示されている、次のひし形決定ボックス43のも
とで、次の決定を行なうことになる。
決定ボックス39のもとで、そのエポックにおいて、2
つまたは、それ以上の睡眠脳波紡錘が存在しなかったこ
とが決定されていた場合には、信号処理モジュール16
は、基本的には決定ボックス43において、同一の決定
を行なうことになる。
このように、決定ボックス43は、そのエポックにおい
て、二つの睡眠脳波紡錘または、K−コンプレックスが
存在している場合に、しかも、そのエポックにおいて、
2つの睡眠脳波紡錘または、K−コンプレックスの存在
が認められずに、決定ボックス39から直接に、信号処
理モジュール16によって、処理が移行されたときは、
決定を行なう。
睡眠脳波紡錘または、K−コンプレックスが1つ存在し
ている場合には、信号処理モジュール16は、第4E図
に示す、次のひし形の決定ボックス44のもとで、次の
決定が実行される。
しかしながら、ボックス43のもとで、睡眠脳波紡錘ま
たは、K−コンプレックスが見い出されなかった場合に
は、信号処理モジュール16は、第4F図に示す次のひ
し形決定ボックス45へ、信号処理モジュール16は分
岐して処理する。
しかしながら、決定ボックス43は、考慮中のエポック
において、2つの睡眠脳波紡錘、またはに−コンプレッ
クスの存在が認められ、少なくとも、そのエポックの1
/2の時間間隔によって分離されていなかった場合に、
ボックス40のもとて決定を行なった後に、信号処理モ
ジュール16によって、ボックス40から移行してきた
、次の処理である。
決定ボックス43のもとで、このエポックで、111F
−の睡眠脳波紡錘が効果的に発生している場合には、ボ
ックス39のもとで認められる2つまたは、それ以上の
睡眠脳波紡錘または、K−コンプレックスの最後のもの
であることを、決定ボックス43のもとで、直接決定す
ることが行なわれる。
いずれにせよ、ボックス43のもとで、考慮中のエポッ
クにおいて、一つの実際的な睡眠脳波紡錘、またはに−
コンプレックスが(j在するか、または、実際的に、唯
一のものが、そのエポックにおいて発生していることが
直接決定されているかした場合に、信号処理モジュール
16は、このエポックの最後の1/2で、睡眠脳波紡錘
または、K−コンプレックスが発生しているかどうかを
、決定ボックス44のもとで決定する技別れ部分での処
理を行なう。
lドーの脳波紡錘が、その現在のエポックの最後の1/
2内において発生したと決定されたならば、次に、第4
E図に示されている次のひし形決定ボックス46のもと
で、次の決定が実行される。ここでは、前述のエポック
において発生したその最終脳波紡錘が、その最終RE 
Mの発生後に生じたかも判定する。
もしそうであるならば、この発生した最終脳波紡錘が、
決定ボックス35のもとで、最終覚醒運動よりも、より
真近かに発生しているかどうかも決定するために、チエ
ツクされる。
次に、現在のエポックは、ボックス35のもとで決定さ
れ、ボックス30または、32または両方のもとで、前
述の方法で、段階1または段階2睡眠のいずれかを表示
する。
一方、前述のエポックで発生した最終脳波紡錘か、最終
REMの発生後に発生していることか、ボックス46の
もとで認められなかった場合は、(しかも、+1t−脳
波紡錘は、ボックス43のもとで、現在のエポックで発
生しており、ボックス44のもとで、そのエポックの最
終1/2で発生している状態である)、第4F図に示さ
れている次のひし形決定ボックス47のもとで、信号処
理モジュール16が、次の決定を行うことになる。
この決定は、最終の激しい覚醒運動が、その最終REM
発生よりも真近かに生じたかどうかということである。
もし生じた場合には、その現在のエポックは、円形31
に示されているように、段階1睡眠を示すものとして、
記録される。
もし生じなかった場合には、円形37に示すように、R
EM睡眠段階を示すものとして記録される。
次に、ボックス44へ戻り、実際的な、または、効果的
な信号脳波紡錘が、ボックス43のもとで、現在のエポ
ック内で生じたことが認められたが、そのエポックの最
終1/2で発生しなかった場合には、第4E図に示す次
のひし形決定ボックス48のもとで、次の決定が、信号
処理モジュール16に要求される。
ここでの決定は、この実際的な、または、効果的な単一
睡眠脳波紡錘または、K−コンプレックスが、現在のエ
ポックの最初の1/2で発生し、その後に発生する次の
睡眠脳波紡錘または、K−コンプレックスの3分間以内
に発生し、しかも、それらの間の時間間隔に、いかなる
REMも発生しないかどうかを決めることである。
連続した睡眠脳波紡錘またはK−コンプレックスのタイ
ミング、およびREMが存在しないという、これらの条
件が、現在のエポックにおいて発生している単一睡眠脳
波紡錘または、K−コンプレックスに対して満たされて
いる場合には、そのエポックは、決定ボックス35のも
とで、最終覚醒運動よりもより真近かにこのrlを一脳
波紡錘または、K−コンプレックスが発生しているかど
うかを決定するためにチエツクされる。
そのエポックは、決定ボックス35のもとで決定される
。また、可能性としては、前述した方法で、段階1また
は、段階2睡眠のいずれかを表示するために、決定ボッ
クス30または、32)または両方のもとで決定される
決定ボックス48の二つの条件のうち、いずれかが満た
されなかった場合、すなわち、ボックス43のもとで、
単一の脳波紡錘またはK−コンプレックスの後に、3分
間以上経過して、次の睡眠脳波紡錘または、K−コンプ
レックスが発生している場合(ボックス44のもとで、
現在のエポックの最初の1/2で発生することが認めら
れた)、または、REM記録時間間隔が零より大である
場合には、第4E図に示すように、次のひし形決定ボッ
クス49のもとで、46号処理モジュール16か、次の
決定を行なわなければならない。
この決定は、現在のエポック+11−脳波紡錘または、
K−コンプレックスの発生後に生じる次のREM、また
は、脳波紡錘、または、K−コンプレックスの発生が、
その後3分間以上の時間間隔て発生するかどうかという
ことである。
そのような次の発生の各々が、その後3分間以上の間隔
をおいて発生した場合には、信号処理部16は、決定ボ
ックス46のもとての決定へ進み、そこで、前述のエポ
ックで発生したその最終脳波紡錘が、最終REM発生後
に生じているかどうかを決定する。
その条件が満たされている場合には、そのエポックは、
決定ボックス35のもとで決定され、可能性としては、
前述した方法で、円形33に示しであるように、段階2
睡眠、または、円形31に示しであるように、段階1睡
眠のいずれかを示すために、決定ボックス30.32ま
たは両方のもとで判定する。
前述のエポックにおける最終脳波紡錘が、最終REM後
に発生しなかった場合には、そのエポックは、前述の方
法で、円形31に示されているように、段階1睡眠、ま
たは、円形17に示しているように、REM睡眠段階の
いずれかを示すために、決定ボックス47のもとで、そ
のエポックが決定される。
しかしながら、次のREM、次の睡眠脳波紡錘またはK
−コンプレックスの発生が、ボックス48および49の
もとで決定されているように、ボックス43のもとて単
一脳波紡錘が認められて(ボックス44のもとての現在
のエポックの最初の172で発生することが認められた
)後、3分間以内に存在する場合には、決定部16は、
第4E図に示すように、次のひし形決定ボックス50の
もとで、次の決定を行なう。
ボックス50のもとでは、その決定は、後のエポックに
おける次のREVが、後のエポックにおける次の睡眠脳
波紡錘または、K−コンプレックスの前に発生し、それ
が、現在のエポック後3分間より少ない時間間隔で発生
するかどうかを決めることである。
次のREMが、そのように発生していた場合には、その
エポックは、円形31に示すように、段階1睡眠かまた
は、円形37に示すように、REM睡眠段階のいずれか
を示すために、決定ボックス47のもとで決定される。
次のREMが、ボックス50の条件を満たさなかった場
合には、現在のエポックは、ボックス35のもとで記録
されるか、可能性としては、決定ボックス30または3
2)または両方のもとで、円形31に示しであるように
、段階1睡眠または、円形33に示しであるように、段
階2睡眠のいずれかとして、前記の方法で、記録される
二つ以上の脳波紡錘または、K−コンプレックスが、ボ
ックス39のもとで決定されているように、現在のエポ
ック内で発生する場合は、最初に、すでに述べである。
さらに、唯一の睡眠脳波紡錘または、K−コンプレック
スが、現在のエポックにおいて、実質的に、または、効
果的に認められる場合についての説明は、すでに完了し
ている。
ボックス43のもとで、睡眠脳波紡錘または、K−コン
プレックスのいずれも、現在のエポック内に存在しなか
った場合の次の手続きの可能性が残っている。
上記に述べたように、その状態においては、信号処理モ
ジュール16は、次のエポックの脳波紡錘が、直前のエ
ポックにおける最終脳波紡錘後、3分間より大の間隔で
発生するかどうかについて、ボックス45のもとで、さ
らに決定するために、処理を進める。
それが3分間より大の間隔で発生する場合には、そのエ
ポックは、前述した方法で、円形31に示すように、段
階1睡眠として、または、円形37に示すように、RE
M睡眠段階のいずれかを示すように、決定ボックス47
のもとで記録される。
hsその現在のエポックが、ボックス43のもとで決定
されているように、脳波紡錘または、K−コンプレック
スを持っていなかった場合で、直前のエポックにおける
最終脳波紡錘またはK−コンプレックス後に、3分間の
間隔以内で、次の睡眠脳波紡錘または、K−コンプレッ
クスが存在する場合には、信号処理モジュール16は、
第4F図に示すように、次のひし形決定ボックス51の
もとで、次の決定を行うために、信号処理モジュール1
6を進める。
実行されるべき決定は、次のREMが、現在のエポック
後、3分間以上の間隔で発生するかどうかということで
ある。
その条件が満たされた場合には、第4F図に示すように
、次のひし形決定ボックス52のもとで実行される。
その決定は、発生すべき最終脳波紡錘または、K−コン
プレックスが、最終REMが発生するよりも前に発生し
ているかどうかを決めることである。
その条件が満たされている場合には、現在のエポックは
、ボックス35のもとで記録され、可能性としては、決
定ボックス30または32)または両方のもとで、前述
の方法で、円形31に示しているように、段階1睡眠、
または、円形33に示しているように、段階2睡眠のい
ずれかを示すために記録される。
もし、次に発生したREVが、現在のエポック後、3分
間以上の間隔で発生した場合で、しかも、発生した最終
脳波紡錘が、発生した最終REMよりも真近に発生して
いない場合には、現在のエポックは、前述した方法で、
円形31において示されているように、段階1睡眠、ま
たは、円形37に示されているように、REM睡眠段階
のいずかで示される。
ボックス43のもとで、現(I:のエポックでの脳波紡
錘が存在しないと決定され、次の脳波紡錘または、K−
コンプレックスが、ボックス45のもとての最終脳波紡
錘後、3分間以内に発生し、その次のREVが、ボック
ス51のもとで、現在のエポック後、3分間以内で発生
した場合には、信号処理モジュール16は、第4F図に
示すように、次のひし形決定ボックス53のもとて、次
の決定が行なわれる。
発生する次の脳波紡錘が、後続のエポックにおける次の
REM前に発生する場合、しかも、発生する次の脳波紡
錘が、最終REMが発生したよりもすぐ真近に発生した
場合には、現在のエポックは、ボックス35に基づいて
、またi+J能性としては、ボックス30または32)
または両方のもとで、前述した方法で、円形31に示し
であるように、段階1睡眠、または、円形33に示すよ
うに、段階2睡眠のいずれかを示すものとして、?C!
録される。
しかしながら、この環境のもとで、ボックス53の条件
が満たされなかった場合には、現在のエポックは、ボッ
クス47のもとで、前述しであるように、円形31に示
されているように、段階1睡眠を、または、円形37に
示されているようにREM睡眠段階を示すものと決定さ
れる。
ここで、EMG (筋電図)信号パワーL Oglo 
E M G 、が、適切な時間セグメントでの選択値、
Log1oEMG3RMExよりもより小さい場合の睡
眠タイプに関して、迅速眼球運動に付加された遷移事象
が、エポックの計AFJ記録に影響されること、また、
REM  TRANSIENT(遷移)フラグが、その
遷移に影響を与えるようにセットされていることを説明
している。
すでに示しているように、その分類は、主に、二つ以上
の遷移事象、一つの遷移事象、または遷移事象無しの三
つのクラスに分割して、これらの現在のエポック内に発
生する脳波紡錘または、Kコンプレックスの発生数によ
って順序づけられる。
指摘しているように、覚醒を含む遷移事象およびある種
のタイミング強制もまた、その計測記録に影グを与える
前述の決定尺度において、3分間の持続時間がひんばん
に使用されているのは、上記に参照しているように、一
般的に受は入れられている睡眠計測記録尺度での使用の
ためである。
しかしながら、これは、世界的に受は入れられたもので
はない、したがって、オペレータの基桑によって、入力
モジュール17を通じて、信号処理モジュール16の変
動がiI能である。
また、決定尺度において示されていないが、異なった段
階にある段階変化を通して実際に通過する最終決定は、
その段階が継続的に記録されているエポックの数によっ
て影響を受ける可能性がある。
一方、段階変化が、十分な数の連続エポック内で発生す
る場合にのみ、段階変化が記録され、それによって、変
則的に現われる睡眠段階を一時的に記録する極めてわず
かなデータ影響を除去する。
信号処理モジュール16は、第4A図のフローチャート
の最初に示されている記憶値にアクセスし、EEG信号
の周波数成分表示、および、EMG信号のパワー成分に
アクセスし、睡眠の段階を決定し、他のデータを提供す
るために、アクセスする。
それらの結果は、ディスプレイおよび、入力モジュール
17に表示できる。その例は、そのモジュールから、デ
ィスプレイスクリーン上に、第5図に示すように表示さ
れる。
そのディスプレイは、第3A図から3F図に示す例のよ
うに、継続的に示される。
その縦軸上で、上方のグラフは、最上部から底部まで、
覚醒状態を持っており、各種の睡眠段階は、Rによって
表示されたREV段階で開始している、さらに、下方に
向かって、段階1、段階2)段階3、および段階4まで
ある。
破線グラフの配列が横軸全体にわたって示されているが
、これは、記録した覚醒および睡眠段階を示すために、
24時間時計に基づいて、近似的に睡眠をとった時計時
間を示している。垂直の線は、各時間の開始を示してい
る。
覚醒、および睡・眠段階のグラフのド側は、データの採
取期間中の各エポックの・1シ均周波数値のグラフを再
び、示している。その場合の垂直な線は、時間時間の開
始を示している。
三つの水平の点線は、底から、AFV  4゜e AFV  3.およびAFV  wを示している。
e                   eこのグラ
フの最上部には、時間軸に沿って、迎の垂直マークが示
されている。
これらは、オペレータが、睡眠データ採取セツションを
モニタしている期間中か、または、EEG、EMG、お
よびEOG信号の時間領域表示の評価期間中に、それら
を注意することによって、付加することができる二11
象マークである。
その次の下のグラフは、それらの各エポックにおけるE
MG信号の総パワーを、基底10の対数で示した値であ
る。
ここでも垂直の線で時間ラインを示している。
その各種の水(1死線は、このグラフの横軸に沿った各
種の時間持続期間にわたってセットされたL o g 
+ o E M G oRE M 、の値を示している
最後の二つの棒グラフは、各エポックにおける迅速眼球
運動、または、REVの31数、および各エポックの睡
眠脳波紡錘およびK−コンプレックスを示している。
その棒グラフの最も高い部分は、相対的なベースに基づ
いたこれらの事象の羽数を示している。
表示されている最も大きい棒グラフの高さが、そのディ
スプレイで表示可能な最大の大きさになるようにその実
際の計数の高さは調整されている。
オペレータの選択によって、オペレータの関心のある七
つのその他のパラメータを選択的に表示したり、永久記
録をしたり、また、両方を実行したりすることが、ディ
スプレイおよびモジュール17で実現できる。
このようにして、就寝時間、起床時間、寝床にいる時間
、全体の睡眠時間、ユz醒期間の時間の分(111およ
びその種のものが表示できる。
そのデータからの各種の導出パラメータもまた表示でき
る。
さらに、睡眠段階時間分((iでの数値もまた提供てき
る。勿論、その他の情報は、ディスプレイまたは、永久
記録として、ディスプレイおよび入力モジュール17で
、オペレータによって入力することができる。
本発明は、前述の具体例と共に記述されており、その技
術に関する専門知識を白゛する者は、本発明の精神と範
囲からはずれることなく、形式的におよび、詳細に、一
部修正を実施することができるものと判断する。
【図面の簡単な説明】
第1A、IB、およびIC図は、本発明のブロック図、
および、被検者の記号を付す、シた二つの外観を示して
いる。 第2図は、第1図のシステムにおいて得られた信号を示
している。 第3A図から、第3F図までは、第1C図のシステムに
よって提示された図を示している。 第4A図から4F図は、第1C図のシステムに基づいた
決定尺度を適用し、オペレータに提示基■を示すフロー
チャートを示している。 第5図は、第1C図のシステムによって示された概要表
示を示している。 12・・・電極アレイ、14・・・増幅システム、15
・・変換モジュール、16・・・信号処理手段、17・
・・入力・ディスプレイ 代理人弁理士 平木通人 外1名 図面の浄書(内容に変更なし) 第 図 (A) 第 図 (B) 図面の浄書(内容に変更なし) 第3図(C) 第 図 (D) 図面の浄書(内容に変更なし) 第 図 (E) 第 図 (F) ′:Jt5.4(B 図面の?′h書(内容に変更なし) 第 図 手 続 補 正 書(方式) 事件の表示 特願昭63−222168号 2゜ 発明の名称 睡眠ステージの決定方法および装置 3、補正をする者 リエ件との関係  特許出願人 シーエヌエス、インコ。 4゜

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被検者から採取したデータ内に発生する第1、第
    2、第3、第4、および第5タイプの睡眠を含む複数の
    定義したタイプの睡眠および、覚醒についての決定方式
    に関するものであり、前述の決定は、その採取データお
    よび各種基準に基づいて実行される。前述の方式は、以
    下の事項を含んでいる; 前述の被検者から、EEG(脳電図)信号 データ、およびEMG(筋電図)信号データを得る方法
    ; 前述のEEG信号データの周波数成分の表示の実現方式
    、および、ディスプレイ部上での前述のEEG周波数コ
    ンテント(成分)の状態表示方式前述のEEG信号デー
    タの信号強度の表示の実現方式、および、前述のディス
    プレイ部上での前述のEMG信号強度状態の表示方式; 少なくても、それらのうちの一つが、前述のEEG周波
    数成分表示と、前述のEMG信号強度表示の対応の一つ
    のある部分の値よりも大きい、また、もう一つのある部
    分の値よりもより小さい、選択周波数と信号強度値を提
    供する方法; 前述のEEG信号データ、前述のEMG信号データ、お
    よび前述の選択周波数および信号強度値に基づいて、前
    述のEEG信号データおよびEMG信号データの前述の
    採取期間中に、前述の被検者によって実験された睡眠の
    前述のいずれのタイプであるか、または覚醒であるかを
    決定するための方式。
  2. (2)特許請求の範囲1の方法において、さらに、前述
    の被検者からのEOG信号データを得る段階、および、
    前述のEOG信号データに示されている選択眼球運動の
    発生の表示を実現する段階を含んでいる方法。
  3. (3)特許請求の範囲1の方法において、前述の選択周
    波数および、信号強度値の前述の提供方式は、以下の事
    項を含んでいる方法。 選択した最初の周波数値を、記憶部に入力する段階で、
    その場合に、前述のEEG周波数成分表示の部分は、選
    択した方法で、前述の最初の周波数値に関連した周波数
    値を持つように選択し、それらのいずれかが、前述の第
    4のタイプの睡眠と一致するように選択する方式。 選択した第二の周波数値を、記憶部に入力する段階で、
    その場合に、前述のEEG周波数成分表示の部分は、選
    択した方法で、前述の第二の周波数値に、および前述の
    最初の周波数値に関連した周波数値を持つように選択し
    、それらのいずれかが、前述の第3番目のタイプの睡眠
    と一致するように選択する段階。 選択した第三の周波数値を、記憶部に入力する段階で、
    その場合に、前述のEEG周波数成分表示の部分は、選
    択した方法で、前述の第三の周波数値に関連した周波数
    値を持つように選択し、前述の覚醒状態と一致するよう
    に選択する段階。 選択した最初の信号強度値を、記憶部に入力する段階で
    、その場合に、前述のEMG信号強度表示の部分は、選
    択した方法で、前述の最初の信号強度値に関連した信号
    強度値を持つように選択し、前述の第5のタイプの睡眠
    と一致するように選択する段階。
  4. (4)特許請求の範囲1の方法において、前述の決定方
    法は、前述のEEG信号データにおける睡眠脳波紡錘お
    よびK−コンプレックス(棘波の群)の発生を見つけ出
    すことによって、少なくても部分的に先行しており、そ
    の場合の前述の決定方法は、さらに、そのような発生に
    基づいて実行されている方法。
  5. (5)特許請求の範囲2の方法において、前述の決定方
    法は、前述のEEG信号データにおける睡眠脳波紡錘お
    よびK−コンプレックスの発生を見い出すことによって
    、さらに、前述のEOG信号データの迅速な眼球運動の
    発生を見い出すことによって、少なくても、部分的に先
    行しており、その場合に、前述の決定は、さらに、前述
    の発生に基づいて実行される方法。
  6. (6)特許請求の範囲3の方法において、選択した最初
    の周波数の記憶部への前述の入力が、前述のEEG周波
    数成分表示に従って、初期の第一周波数値を評価するこ
    とを含んでおり、さらに、前述の初期の第一周波数値近
    くの値を持った、前述のEEG周波数成分表示の部分が
    得られた、前述のEEG信号データの部分の表示を評価
    する方法を含んでおり、さらに、前述のEEG信号デー
    タの遷移領域が、前述の第4タイプの睡眠と一致した前
    述のEEG信号データの部分と、前述の第3タイプの睡
    眠と一致したもう一つの部分の間に発生していることを
    決定すること、さらに、前述の遷移領域が発生している
    その周波数値を、前述の選択した第一周波数値として、
    前述の記憶部に入力する方法を含んでいる方法。
  7. (7)特許請求の範囲3の方法において、選択した第二
    周波数値の記憶部への前述の入力では、前述のEEG周
    波数成分表示に従って、初期の第二周波数値を評価する
    ことを含んでおり、さらに、前述の初期第二周波数値近
    くの値を持った前述のEEG周波数成分表示の部分が得
    られた前述のEEG信号データの部分の表示を評価する
    方法を含んでおり、さらに、前述のEEG信号データに
    おいての遷移領域が、前述の第3タイプの睡眠と一致す
    る前述のEEG信号データの部分と、前述の第4タイプ
    の睡眠を除く他のタイプの睡眠に一致する他の部分の間
    に発生していることを決定すること、さらに、前述の遷
    移領域が発生しているその周波数値を、前述の選択した
    第二周波数値として、前述の記憶部に入力する段階を含
    んでいる方法。
  8. (8)特許請求の範囲3の方法において、選択した第三
    周波数値の記憶部への前述の入力では、前述のEEG周
    波数成分(content)表示に従って、初期の第三
    周波数値を評価することを含んでおり、さらに、前述の
    初期の第三周波数近くの値を持った前述のEEG周波数
    成分表示の部分が得られた前述のEEG信号データの部
    分の表示を評価する方法を含んでおり、さらに、前述の
    EEG信号データにおいて、遷移領域が前述のタイプの
    睡眠の各々と一致する前述のEEG信号データ成分の部
    分と、覚醒と一致するその他の部分の間に発生している
    ことを決定する段階、さらに、前述の遷移領域が発生し
    ているその周波数値を、前述の選択した第二周波数値と
    して、前述の記憶部に入力する段階を含んでいる方法。
  9. (9)特許請求の範囲3の方法において、選択した第一
    信号強度値の記憶部への前述の入力では、前述のEEG
    信号強度成分表示に従って、初期の第一信号強度値を評
    価することを含んでおり、さらに、前述の初期の第一周
    波数近くの値を持った前述のEMG信号強度表示の部分
    が得られた前述のEMG信号データの部分の表示を評価
    する方法を含んでおり、さらに、前述のEMG信号デー
    タにおいて、遷移領域が、前述の第五のタイプの睡眠と
    一致する前述のEMG信号データ成分の部分と、他のタ
    イプの睡眠と一致する他の部分の間に発生していること
    を決定する段階、さらに、前述の遷移領域が発生してい
    るその信号強度値を、前述の選択した第一信号強度値と
    して、前述の記憶部に入力する段階を含んでいる方法。
  10. (10)特許請求の範囲4の方法において、前述の発生
    の確認においては、前述のEMG信号データと、前述の
    EEG信号データにおいて一緒に示された覚醒運動の発
    生の確認を含んでおり、その場合に、前述の決定は、さ
    らに、その発生に基づいて行なわれる方法。
  11. (11)特許請求の範囲4の方法において、前述の決定
    は、さらに、前述の発生に影響を与えることと、そのよ
    うな決定において、前述の発生に影響を与えないことの
    両方に基づいた前述のタイプの睡眠の、少なくても一つ
    の頻度を決定することを含んでおり、お互いに、各々の
    ベースで決定されるように、前述の一つのタイプの睡眠
    の頻度を比較することによって実行する方法。
  12. (12)特許請求の範囲5の方法において、前述の発生
    の確認は、前述のEMG信号データと、前述のEEG信
    号データにおいて一緒に、さらに、前述のEMG信号デ
    ータと、前述のEOG信号データにおいても一緒に、選
    択的に示される覚醒運動の発生を見つけ出すことを含ん
    でおり、さらに、前述の決定は、それらの発生に基づい
    ている方法。
  13. (13)特許請求の範囲5の方法において、前述の決定
    は、さらに、前述の発生に影響を与えることと、迅速な
    眼球運動の発生以外の前述の発生に影響を与えないこと
    の両方に基づいた少なくても一つのタイプの前述のタイ
    プの頻度を決定することを含んでおり、お互いに、各々
    のベースで決定されるように、その一つのタイプの睡眠
    の頻度を比較することによって実行する方法。
  14. (14)特許請求の範囲6の方法で、前述の被検者から
    のEOG信号データの採取を含んでおり、前述のEOG
    信号データに示されている選択した眼球運動の発生の表
    示を提供しており、さらに、前述のディスプレイ部上で
    の前述の眼球運動発生表示を含んでおり、前述のEEG
    データの部分の表示の前述の評価は、前述のEMG信号
    データ、および前述のEOG信号データの同時に取得し
    た部分の表示の評価を含んでいる方法。
  15. (15)特許請求の範囲7の方法であり、さらに前述の
    被検者からのEOG信号データの採取を含んでおり、前
    述のEOG信号データに示されている選択した眼球運動
    の発生の表示を提供すると共に、さらに、前述のディス
    プレイ部上での前述の眼球連動発生表示を含んでおり、
    前述のEEGデータの部分の表示の前述の評価は、前述
    のEMG信号データ、および、前述のEOG信号データ
    の同時に取得した部分の表示の評価を伴なっている方法
  16. (16)さらに、前記被検者から眼電図信号データを採
    取し、前記眼電図信号データに表れる眼球運動の選択さ
    れたものの発生を表示し、前記ディスプレイ装置に前記
    眼球運動の発生を表示するようにした特許請求の範囲8
    の方法において、前記脳波計データの部分的表示の前記
    検閲につづいて、前記筋電計信号データおよび眼電図信
    号データの、同時に得られた部分の表示を検閲する方法
  17. (17)さらに、前記被検者から眼電図信号データを採
    取し、前記眼電図信号データに表れる眼球運動の選択さ
    れたものの発生を表示し、前記ディスプレイ装置に前記
    眼球運動の発生を表示するようにした特許請求の範囲9
    の方法において、前記筋電計データの部分的表示の前記
    検閲につづいて、前記脳波計信号データおよび眼電図信
    号データの、同時に得られた部分の表示を検閲する方法
  18. (18)覚醒または第1〜第5の型の睡眠のどれが、被
    検者から採取されたデータに表われたかを決定するため
    の睡眠ステージ監視装置であって、脳波計信号、筋電計
    信号、および眼電図信号を収集する信号収集手段と、 前記信号収集手段に接続され、前記脳波計信号の振幅値
    の第1列の連続デジタルサンプル、前記筋電計信号の振
    幅値の第2列の連続デジタルサンプル、および前記眼電
    図信号の振幅値の第3列の連続デジタルサンプルを発生
    するためのアナログ/デジタル変換手段と、 その入力に供給された前記脳波計信号、筋電計信号、お
    よび眼電図信号を表示し、その出力に選択された値を発
    生することのできる表示・入力手段と、 前記アナログ/デジタル変換手段および前記表示・入力
    手段の入力および出力に接続され、前記第1列からの前
    記脳波計信号の周波数成分の表示、前記第2列からの前
    記筋電計信号の信号強度の表示、および前記第3列から
    の前記眼電図信号に表われる選択された眼球運動の発生
    の表示ができ、さらに前記表示・入力手段の出力に発生
    される、選択された周波数および信号強度値を受けて、
    前記第1ないし第3列および前記周波数および信号強度
    値に基づいて、覚醒および前記睡眠の型のどれを前記被
    検者が経験したかを決定することのできる信号処理手段
    とを具備した睡眠ステージ監視装置。
JP63222168A 1987-09-04 1988-09-05 睡眠ステージ監視装置 Expired - Lifetime JPH0790019B2 (ja)

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