JP2000000215A

JP2000000215A - 睡眠深さ判定方法および判定装置

Info

Publication number: JP2000000215A
Application number: JP10202640A
Authority: JP
Inventors: Arata Nemoto; 新根本; Yoshijirou Watanabe; 嘉二郎渡辺; Hideto Hirasawa; 秀人平沢
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【目的】被験者に身体的および心理的圧迫を与えること
なく、被験者の睡眠状態を知ることが可能な睡眠深さ判
定方法および判定装置を提供する。【解決手段】被験者の身体の下にエアマットと該エアマ
ットの内部圧力を検出する圧力センサからなる体動検出
手段を配置して被験者の体動を検出する。体動検出手段
の出力信号から心拍数と呼吸数と寝返り頻度の信号を抽
出し、前記の心拍数と呼吸数と寝返り頻度の信号から該
被験者の睡眠段階を連続的に推定し、前記の判定された
睡眠段階の変動パターンから睡眠深さを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、睡眠深さ判定方法
および判定装置であって、高齢者や介護を要する患者等
の就寝中の睡眠の深さを測定して、これを健康状態の判
断指標の１つとして用いることにより、高齢者や介護を
要する患者等の健康状態を良好に保つことを目的として
いる。さらに、壮年以下の人に用いることによって、定
常の健康管理を容易に行うことができる。

【０００２】

【従来の技術】近来、高齢者の人口が増大する傾向があ
り、所謂高齢化社会に変わりつつあって、高齢者に対す
る介護の負担が増大している。特に在宅看護の場合家族
が夜間も含め、常に気を配る必要があり、その労力は計
り知れないものがある。その結果介護する人が逆に病気
になるケースも多く、問題となっている。

【０００３】健康状態を把握する方法としては、検査や
問診を頻繁に行うことが行われるが、従来の検査方法で
は、測定用の検出器を被験者に装着する必要があり、横
臥中の覚醒状態の被験者には適用できても、睡眠中の被
介護者に用いることは困難がともなう。高齢者の場合に
は、入院中であれば、毎日検診や検査が行われるので、
体調について監視ができるが、在宅の場合では、頻繁に
検診や検査を行うことは困難である。

【０００４】日々変化する被介護者の体調は、徐々に変
化が起きる場合も多く、その種の変化を検出して治療や
介護作業にフィードバックすれば、被介護者や患者の健
康を維持するのに役立つものとなる。特に睡眠中の変化
については、検査は殆ど不可能であり、また患者からの
訴えが無いことでもあり、情報が不足していることは否
めない。

【０００５】従来の就寝時の監視装置としては、特開平
７−３１５９２号公報および特開平７−７９９３３号公
報に開示されている技術があるが、これは、就寝中の患
者の異常を検知し、通報するものであり、患者の体調を
継続して監視できるものではない。すなわち、前記公報
では患者の寝具における在・不在を検知する状態検知手
段と、寝具に設置され患者の体動を検知する体動検知手
段の２つの検知手段を設け、患者在床が確認された場合
に、体動感知手段により、寝返り、心拍等の体動を検知
して、患者に異常がないかを判定するものである。

【０００６】しかし上記方法は、正常な場合と、患者に
異常が発生して体動がほとんど無くなる状態との判別で
あるので、心臓停止などの非常の場合にしか有効に機能
しない。ところが、被介護者の身体の状態は日々変化す
るものであり、被介護者の健康状態を常に適切に把握
し、被介護者の健康管理に役立つ情報を常に入手する方
法としては適当なものではない。

【０００７】また、被介護者が悪くなるまで実体を話さ
ないケースも多いために、問診や定期的検査に頼ってい
る場合では、対策が手遅れになることも多く、また、検
査を行うには、検査機器の装着等が被介護者に負担をか
けることなり、患者の精神状態を乱し、治療に悪影響を
与えることにもなるという問題がある。

【０００８】したがって、患者に精神的および肉体的負
担をかけずに、患者の健康状態を把握することができる
健康状態の監視手段が求められている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】身体の健康状態を把握
する方法として、血圧や心拍等を測定して管理する方法
と並んで、睡眠状態を知ることによって、被験者の体調
を判定する方法がある。ぐっすりと休めた翌朝は体調が
良いことは誰でも感じるところであり、前夜の睡眠の深
さを知ることができれば、被介護者のその日の健康を知
ることができる。すなわち、就寝中の睡眠の質は、覚醒
時の活動を左右するものであり、良質な睡眠が、翌日の
活発な身体およぴ精神の活動を保証するものであるか
ら、睡眠状態、言い替えれぱ睡眠の深さを知ることによ
り、患者の健康状態を把握できることになる。

【００１０】すでに知られているように、ヒトの睡眠は
脳波記録にもとづいて、４段階に分けられる。覚醒状態
では、アルファ波（８〜１３Ｈｚ）が５０％以上と目立
つが、眠りの第１段階になると、アルファ波が少なく
（５０％以下）なる。第２段階になると意識が途切れ
る。第３段階および第４段階では深い眠りとなる。すな
わち第１から第４に移行するにつれて眠りは深くなる。

【００１１】就寝中の被験者の睡眠段階を把握し、その
変動パターンを解析すれば、被験者の睡眠の深さを知る
ことができるが、脳波測定による方法では、被験者に検
出器を取り付ける必要があり、また検出器用のケーブル
が配線されることから、被験者の安眠を妨げることにな
り、常時使用することは困難であるという問題がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題を鑑み、本発明
では、被験者に身体的および心理的圧迫および不安を与
えることなく、睡眠状態を知る睡眠深さ判定方法および
判定装置を提供する。第１の発明は、被験者の身体の下
に配置した該被験者の体動を検出する体動検出手段の出
力信号から心拍数と呼吸数と寝返り頻度の信号波形を抽
出し、前記の心拍数と呼吸数と寝返り頻度の信号波形か
ら該被験者の睡眠段階を連続的に推定し、前記の判定さ
れた睡眠段階の変動パターンから睡眠深さを判定するこ
とを特徴とする睡眠深さ判定方法である。

【００１３】第２の発明は、第１の発明において、エア
マットと該エアマットの内部圧力を検出する圧力センサ
からなる体動検出手段を用いることを特徴としている。

【００１４】第３の発明は、被験者の身体の下に配置し
た該被験者の体動を検出する体動検出手段と、前記の体
動検出手段の出力信号から心拍数と呼吸数と寝返り頻度
の信号を抽出する信号抽出手段と、前記の信号抽出手段
により抽出された心拍数と呼吸数と寝返り頻度の信号波
形から該被験者の睡眠段階を連続的に推定して出力する
推定手段とを備え、前記推定手段で出力された睡眠段階
の変動パターンから睡眠深さを判定することを特徴とす
る睡眠深さ判定装置である。

【００１５】第４の発明は、第３の発明において、前記
体動検出手段として、エアマットと該エアマットの内部
圧力を検出する圧力センサからなる体動検出手段を設け
たことを特徴としている。

【００１６】

【作用】就寝中の被験者の身体の下に設けた体動検出手
段は、被験者に身体的および精神的な負担をかけること
がなく、継続的かつ連続的に睡眠深さを判定するための
信号データを収集することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施例について説明す
る。なお、これによりこの発明が限定されるものではな
い。図１は本発明にかかる睡眠深さ判定方法および判定
装置の概念図である。また、図２は睡眠深さと心拍数、
呼吸数および寝返りの頻度との関係を示す説明図であ
る。

【００１８】図１において、横臥している被験者の身体
の下にエアマット１１が配置されている。エアマット１
１には適当な量の空気を封入しておき、被験者の体重で
エアマット１１がつぶれない程度の圧力に保たれてお
り、エアマット１１の一端に接続されたエアチューブ１
２を介して、微差圧センサ１３および絶対圧力センサ５
が取り付けられている。

【００１９】本実施例では、身体の下に直接エアマット
１１が配置される方法が示されているが、エアマット１
１の存在が気になり、患者に不快感を与える場合には、
エアマット１１を寝具７の下に配置してもよい。

【００２０】エアマット１１は１３ｍｍ程度の厚みで構
成し、被験者がその上に横臥すると４〜６ｍｍ程度の厚
さになるように圧力が保たれている。また、被験者の重
みでエアマット１１の上面と下面が接触しないように弾
性体を補強に入れることも考えられる。微差圧センサ１
２は、コンデンサマイクロフォン型の差圧計センサであ
り、圧力の変化にともなって生じる受け圧面と対向電極
との間の静電容量変化を検知し、差圧を検出するもので
あり、この微差圧センサ１３によって患者の就寝中の体
動を測定するものである。

【００２１】エアマット１１、エアチューブ１２および
微差圧センサ１３で被験者の体動を検出する体動検出手
段１を構成している。体動検出手段１は、上記の構成に
限るものではなく、圧電センサを封入した寝具やマット
を用いてもよい。前記微差圧センサ１３が圧力の変動分
を測定するものであるのに対し、絶対圧力センサ５は、
文字通り、絶対圧力を測定するものであり、被験者がエ
アマット１１上にいるのか否かを知るために設けられて
いる。絶対圧力センサ５の出力信号は被験者在・不在判
定手段６によって、被験者の存在が確認される。

【００２２】微差圧センサ１３の出力信号は信号抽出手
段２において、適当なフィルタ回路を用いて、心拍信
号、呼吸信号、および寝返り頻度信号が取り出される。
これらから信号は睡眠段階推定手段３において、覚醒状
態、レム睡眠およびノンレム睡眠の各段階のいずれに該
当するか、推定される。その結果得られる睡眠段階の変
動パターンから睡眠深さ判定手段４によって睡眠深さが
判定される。

【００２３】睡眠段階は、ヒトの覚醒状態と睡眠は脳波
波形にもとづいて、いくつかの段階に分けられる。覚醒
状態では、アルファ波（８〜１３Ｈｚ）が目立つ。睡眠
にはレム睡眠とノンレム睡眠とがあり、ノンレム睡眠で
は眼球運動が覚醒状態に近い状態で起きる。ノンレム睡
眠の第１段階になると、アルファ波が少なくなり、ヒト
はうとうとした状態になり、第２段階になると意識が途
切れ出す。第３段階および第４段階では深い眠りとな
る。すなわち第１から第４に移行するに連れて眠りは深
くなる。これらの睡眠状態の段階は、脳波を測定し、そ
の波形のパターンから睡眠段階を判定している。

【００２４】本実施例では、睡眠深さの判定に便利なよ
うに、睡眠状態を、覚醒状態、レム睡眠、ノンレム睡眠
の第１・２段階およびノンレム睡眠の第３・４段階の４
種の睡眠状態に区分し、心拍数、呼吸数および寝返りの
信号データから睡眠の深さを判定する。図２は、心拍
数、呼吸数および寝返りの頻度に加え睡眠徐波のパワー
密度と睡眠段階との関係を示す模式図である。図２から
明らかなように、心拍数および呼吸数は睡眠段階が進行
するに連れて漸減する傾向を示す。また、寝返り頻度は
ノンレム睡眠が始まる時点で急激に減少する。この図２
を用いて各睡眠段階を知る方法を説明する。

【００２５】覚醒状態から睡眠状態に移行する場合に
は、レム睡眠状態は現われず、直ちにノンレム睡眠の第
１段階が現われる。そのため、心拍数および呼吸数は、
図２のレム睡眠段階を飛ばしてノンレム睡眠の第１・２
段階移行するので、心拍数および呼吸数は急激に減少す
る。したがって、エアマット１３の圧力変動から得られ
た心拍数および呼吸数が急激に減少する時点を覚醒状態
からノンレム睡眠へ移行した時点とする。

【００２６】一夜の睡眠で、レム睡眠とノンレム睡眠を
交互に繰り返し出現する。レム睡眠とノンレム睡眠との
間の移行は、図２に示されているように、レム睡眠とノ
ンレム睡眠の移行期に寝返りの頻度が急激に変化する時
点をレム睡眠とノンレム睡眠との境界とする。

【００２７】ノンレム睡眠の第１・２段階は浅い眠りの
時期であり、第３・４段階は深い眠りの時期である。ノ
ンレム睡眠状態では、心拍数、呼吸数、寝返り頻度は徐
々に減少するため、これらの信号から直接に第１・２段
階と第３・４段階の境界を見い出すことは困難である。

【００２８】そこで脳波とともに眼球運動と筋電図を同
時に記録した睡眠ポリグラフィから求めた睡眠徐波の量
（睡眠徐波パワー密度）に着目する。睡眠徐波パワー密
度は、図２で示されるように、レム睡眠の第１・２段階
と第３・４段階との間で急激に変化する。言い替えれ
ば、睡眠徐波の量があるレベルを超えると第３・４段階
の深いの眠りに入ったことが分かる。

【００２９】このことから、被験者の睡眠ポリグラフィ
と本発明による心拍数および呼吸数の変動から睡眠徐波
の量の変極点を見い出して、その時点の心拍数および呼
吸数の覚醒時に対する減少率を記憶し、ノンレム睡眠の
第１・２段階と第３・４段階との移行点の指標値とす
る。

【００３０】すなわち、ノンレム睡眠の第１・２段階と
第３・４段階との移行点は、予め睡眠ポリグラフィから
求めた睡眠徐波パワー密度の変極点を指標値とし、この
指標値に基づき、心拍数および呼吸数が指標値と一致し
た時点をを移行点と推定する。上記のノンレム睡眠の第
１・２段階と第３・４段階との移行点の指標値は、心拍
数および呼吸数で異なった値をとるので、移行点が必ず
しも一義的にはきまらないが、これらの平均を求める等
の方法により、第１・２段階と第３・４段階との移行点
を判定すればよい。

【００３１】睡眠深さの判定として、定量化を行う例を
説明する。そのために、睡眠段階を推定する際にその継
続時間も同時に記憶しておく。次式のＡの値が大きいほ
ど良好な睡眠であることを示す。Ａ＝ａ０・ｔ０＋ａ１・ｔ１＋ａ２・ｔ２＋ａ３・ｔ３ここで、ｔ０は覚醒状態の時間の総和、ｔ１はノンレム
睡眠の第１・２段階の時間の総和、ｔ２はノンレム睡眠
の第３・４段階の時間の総和、ｔ３はレム睡眠状態の時
間の総和、ａ０、ａ１、ａ２、ａ３は各々の睡眠状態に
応じて設定された定数である。これらの定数は、睡眠深
さの実際に合うように適切に決定されるべきものであ
る。

【００３２】以上に説明してきたように、各々の睡眠状
態の移行点は体動検出手段１の信号に基づき求められた
心拍数、呼吸数および寝返り頻度から、睡眠段階を推定
することができるので、被験者に身体的および精神的な
負担をかけることなく睡眠深さを判定することができ
る。

【００３３】

【発明の効果】従来は不可能であった就寝中の睡眠段階
の変動を、被験者の体動を検出することにより、被験者
に負担や圧迫を与えることなく記録することができる。
また、体動検出手段としてエアマットを被験者の進退の
下に敷いて、その圧力変動を検出する手段を用いている
ため、構造が簡単で耐久性が高いという特徴を有する。
したがって、被験者に精神的および身体的な苦痛を与え
ることなく、かつ容易に睡眠深さを判定することができ
るので、高齢者の日々の健康管理の一助となるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態にかかる睡眠深さ判定方法および
判定装置の概念図である。

【図２】本実施の形態にかかる睡眠深さと心拍数、呼吸
数および寝返りの頻度との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１体動検出手段１１エアマット１２エアチューブ１１微差圧センサ２信号抽出手段３睡眠段階推定手段４睡眠深さ判定手段５絶対圧力センサ６被験者在・不在検出手段７寝具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被験者の身体の下に配置した該被験者の体
動を検出する体動検出手段の出力信号から心拍数と呼吸
数と寝返り頻度の信号波形を抽出し、前記の心拍数、呼
吸数と寝返り頻度の信号波形から該被験者の睡眠段階を
連続的に推定し、前記の判定された睡眠段階の変動パタ
ーンから睡眠深さを判定することを特徴とする睡眠深さ
判定方法。
【請求項２】前記体動検出手段として、エアマットと該
エアマットの内部圧力を検出する圧力センサからなる体
動検出手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の
睡眠深さ判定方法。
【請求項３】被験者の身体の下に配置した該被験者の体
動を検出する体動検出手段と、前記の体動検出手段の出
力信号から心拍数と呼吸数と寝返り頻度の信号波形を抽
出する信号抽出手段と、前記の信号抽出手段により抽出
された心拍数と呼吸数と寝返り頻度の信号波形から該被
験者の睡眠段階を連続的に推定して出力する推定手段と
を備え、前記推定手段で出力された睡眠段階の変動パタ
ーンから睡眠深さを判定することを特徴とする睡眠深さ
判定装置。
【請求項４】前記体動検出手段として、エアマットと該
エアマットの内部圧力を検出する圧力センサからなる体
動検出手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の
睡眠深さ判定装置。