| 【発明の名称】 |
睡眠状態監視装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】古川 聡
|
| 【要約】 |
【課題】患者の睡眠状態を常時監視できるようにする。
【解決手段】被検体Ｍを照明する光源１と、被検体を撮像する撮像手段２と、光源と撮像手段との前方に配置されるモアレ縞発生用スリット３ａ，３ｂと、撮像手段からの映像信号を受けて逐次デジタル画像化するＡ／Ｄ変換部４と、デジタル画像化された画像データを記憶する第１の画像メモリ５ａと、デジタル画像化された画像データを記憶する第２の画像メモリ５ｂと、第１の画像メモリに記憶されている画像データを第２の画像メモリへ移すとともにＡ／Ｄ変換部のデジタル画像化した画像データを第１の画像メモリへ格納する記憶制御部６と、第１の画像メモリが記憶する画像と第２の画像メモリの記憶する画像とを比較解析する解析手段７とを具備するようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 被検体を照明する光源と、被検体を撮像する撮像手段と、光源と撮像手段との前方に配置されるモアレ縞発生用スリットと、撮像手段からの映像信号を受けて逐次デジタル画像化するＡ／Ｄ変換部と、デジタル画像化された画像データを記憶する第１の画像メモリと、デジタル画像化された画像データを記憶する第２の画像メモリと、第１の画像メモリに記憶されている画像データを第２の画像メモリへ移すとともにＡ／Ｄ変換部のデジタル画像化した画像データを第１の画像メモリへ格納する記憶制御部と、第１の画像メモリが記憶する画像と第２の画像メモリの記憶する画像とを比較解析する解析手段と、を具備することを特徴とする睡眠状態監視装置。
【請求項２】 前記解析手段は、第１の画像メモリが記憶する画像と第２の画像メモリの記憶する画像との相関値を逐次算出する相関演算手段と、この相関値の変動に基づいて被検体の睡眠状態を推定する睡眠状態推定手段と、を含んで構成されていることを特徴とする請求項１記載の睡眠状態監視装置。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被検体の微小な動きを非接触にて観察して睡眠状態を監視する睡眠状態監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】病院や老人施設では、患者に異常が起こっていないかどうかを、リアルタイムに知ることが重要である。そこで、目の行き届き難い夜間などにあっては、看護人や介護者は、患者に異常が起こっていないかどうかを知るために、患者の部屋を巡回し、就寝しているベッドのそばまで行って、患者の寝息などの様子を窺う必要がある。また、痴呆性の患者の場合、夜間に患者が一人でベッドから離れるようなことがあれば、転倒による怪我や徘徊による事故が起こる恐れがある。
【０００３】そこで、夜間などに、患者に呼吸の仕方などに異常が起こっていないかどうか、痴呆性の患者がベッドから離れていないかどうかをセンサにて検知し、自動的に集中監視を行いたいという要求がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来から非接触にて微小な動きを精確に観測し得るものとして、モアレ縞を用いることが行われている。例えば、特開昭５６−８０３６号公報に見るように、ベッドの上に臥位状態にある人体の、呼吸などによる微小な動きを精確に観測し得る臥位用モアレ縞撮影装置などが既に知られている。しかし、このものは、治療を目的とするものであり、患者の睡眠状態の監視を行うものではない。
【０００５】また、従来から、病室にＣＣＴＶカメラ（特定の建築物や施設の中の連絡通信用有線テレビカメラ）を設置して、患者を監視するものがある。しかし、ＣＣＴＶカメラからの映像を監視テレビで一晩中見て監視することもできず、常時の監視が難しいという問題点がある。
【０００６】また、監視を省力化するために、ベッドに荷重センサを設置して、患者がベッド内にいることを検知するものや、ＣＣＴＶカメラと画像処理によって患者の動きを検知するものもあるが、いずれにしても患者の呼吸による微動までをも検知できるものではなく、非接触で患者の呼吸や寝返りのような睡眠状態を監視することは実現できていないという問題点があった。
【０００７】本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、非接触にて、患者のベッド内での呼吸や寝返りのような微動を精確に監視することで、患者の睡眠状態、すなわち、ベッド内に居るかどうか、覚醒か睡眠か、呼吸が正常かどうかなどの情報をリアルタイムに常時監視できる、優れる睡眠状態監視装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を解決するため、被検体を照明する光源と、被検体を撮像する撮像手段と、光源と撮像手段との前方に配置されるモアレ縞発生用スリットと、撮像手段からの映像信号を受けて逐次デジタル画像化するＡ／Ｄ変換部と、デジタル画像化された画像データを記憶する第１の画像メモリと、デジタル画像化された画像データを記憶する第２の画像メモリと、第１の画像メモリに記憶されている画像データを第２の画像メモリへ移すとともにＡ／Ｄ変換部のデジタル画像化した画像データを第１の画像メモリへ格納する記憶制御部と、第１の画像メモリが記憶する画像と第２の画像メモリの記憶する画像とを比較解析する解析手段と、を具備することを特徴とする。
【０００９】また、前記解析手段は、第１の画像メモリが記憶する画像と第２の画像メモリの記憶する画像との相関値を逐次算出する相関演算手段と、この相関値の変動に基づいて被検体の睡眠状態を推定する睡眠状態推定手段と、を含んで構成されていることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る睡眠状態監視装置の一実施の形態を図１乃至図４に基づいて詳細に説明する。図１は睡眠状態監視装置を示す概略ブロック図、図２は撮像手段が撮像した映像を示す概略説明図、図３はモアレ縞の変化を示す説明図、図４は相関値の変化から睡眠状態を監視する方法を示す説明図である。
【００１１】図１に示すように、睡眠状態監視装置は、光源１と、撮像手段に相当するＣＣＴＶカメラ２と、モアレ縞発生用スリット３ａ，３ｂと、Ａ／Ｄ変換部４と、画像メモリ５と、記憶制御部６と、解析手段７とを備える。なお、Ｍは被検体に相当する患者である。
【００１２】光源１としは、モアレ縞が際立つように、点光源に近いものが用いられる。また、光源１は、可視光を照射するものであっても紫外線や赤外線を照射するものであっても良く、とにかくＣＣＴＶカメラ２によって撮像できるように被検体を照明できるものであれば良いのであり、就寝中に使用することを考慮すれば赤外線を用いることが好ましい。
【００１３】ＣＣＴＶカメラ２は、ベッドで布団を掛けて寝ている患者Ｍを撮像し、その映像信号を送出する。モアレ縞発生用スリット３ａ，３ｂは、例えば黒色のナイロンのような化学繊維を１mmピッチの等間隔で張設し、平行格子としたものである。モアレ縞発生用スリット３ａは光源１の前方に配設され、モアレ縞発生用スリット３ｂはＣＣＴＶカメラ２の前方に配設される。
【００１４】Ａ／Ｄ変換部４は、ＣＣＴＶカメラ２の送出する映像信号を逐次デジタル画像化し、デジタル画像化した画像データを出力する。画像メモリ５は、デジタル画像化された画像データを記憶するもので、第１の画像メモリ５ａと第２の画像メモリ５ｂとを備える。記憶制御部６は、第１の画像メモリ５ａに格納されている１フレーム分の画像データを第２の画像メモリ５ｂへ移し替えるとともに、Ａ／Ｄ変換部４が新たにデジタル画像化した最新の１フレーム分の画像データを第１の画像メモリ５ａへ格納する。
【００１５】解析手段７は、第１の画像メモリ５ａに格納されている１フレーム分の画像と、第２の画像メモリ５ｂに格納されている１フレーム分の画像とを比較解析するものであり、このものにあっては相関演算手段７ａと睡眠状態推定手段７ｂとを備える。
【００１６】相関演算手段７ａは、第１の画像メモリ５ａに格納されている１フレーム分の画像データと、第２の画像メモリ５ｂに格納されている１フレーム分の画像データとに基づいて、第１の画像メモリ５ａに格納されている１フレーム分の画像と、第２の画像メモリ５ｂに格納されている１フレーム分の画像との相関値を逐次算出する。相関演算手段７ａとしては、ＦＡ（factory automation）用途によく用いられるパターンマッチング回路を用いる。睡眠状態推定手段７ｂは、相関演算手段７ａの出力する相関値を逐次監視し、この相関値の変動に基づき被検体の睡眠状態を推定する。
【００１７】上述のような睡眠状態監視装置にあっては次のように動作する。すなわち、光源１はモアレ縞発生用スリット３ａを透して被検体Ｍを照明する。ＣＣＴＶカメラ２は、モアレ縞発生用スリット３ａを透った光が照明する被検体Ｍを、モアレ縞発生用スリット３ｂを透して撮像する。従って、ＣＣＴＶカメラ２の撮像する映像には、被検体Ｍの高さ情報を等高線で示すモアレ縞が現れている。
【００１８】このモアレ縞の現れている画像の映像信号はＡ／Ｄ変換部４へ逐次入力される。Ａ／Ｄ変換部４は、映像信号を逐次デジタル画像化し、１フレーム分の画像データをつくりあげ、つくりあげた旨を記憶制御部６へ通知する。すると、記憶制御部６は、第１の画像メモリ５ａに格納されている１フレーム分の画像データを第２の画像メモリ５ｂへ移すとともに、Ａ／Ｄ変換部４のデジタル画像化した画像データを第１の画像メモリ５ａへ格納し、画像データの移し替えと新たな画像データの格納の完了した旨を解析手段７へ通知する。
【００１９】解析手段７の相関演算手段７ａは、第１の画像メモリ５ａに格納されている１フレーム分の画像データと、第２の画像メモリ５ｂに格納されている１フレーム分の画像データとに基づいて、第１の画像メモリ５ａに格納されている１フレーム分の画像と、第２の画像メモリ５ｂに格納されている１フレーム分の画像との相関値ρn を算出し、睡眠状態推定手段７ｂへ出力する。この睡眠状態監視装置は、上述のような動作を繰り返し行っている。
【００２０】睡眠状態推定手段７ｂは、逐次算出されてくる新たな相関値ρn を含めながら、今迄の相関値ρn,ρn-1,ρn-2,…の変化に基づいて、つまりモアレ縞を含めて今迄の画像の変化を総合的に判断し、患者Ｍの睡眠状態を判定する。例えば、睡眠状態推定手段７ｂは、相関値ρn,ρn-1,ρn-2,…に振幅が略一定で、且つその周期が通常の人間が睡眠中に呼吸を行うときの周期と略等しければ、その患者はベッド内に居て、通常に呼吸を行っていると判断する。
【００２１】上述の解析手段７の動作を、図２乃至図４を用いて、視覚的に説明する。図２は、ベッドＢで布団Ｃを掛けて寝ている患者ＭをＣＣＴＶカメラ２で撮像した画像を示し、布団Ｃの上に環状のモアレ縞Ｈが６重に生じている。
【００２２】患者Ｍが呼吸を行い、息を吸って胸や腹を膨らませると、布団Ｃがその分持ち上がり、図３（ａ）のように６重であったモアレ縞Ｈは、図３（ｂ）のように７重の拡大したモアレ縞Ｈに変化する。その後、患者Ｍが息を吐き、胸や腹を窄めると、布団Ｃがその分沈み、図３（ｂ）のように７重であったモアレ縞Ｈは、図３（ａ）のような６重のモアレ縞Ｈに再び戻る。
【００２３】このように、モアレ縞Ｈは、患者Ｍの呼吸などによる微動に応じて、その縞間隔、縞数、縞の形状が変化する。そして、呼吸によるモアレ縞Ｈの変化は非常に小さいため、相関値は総じて高く、その過程でも、息を吸い切ったまたは息を吐き切った瞬間には、動きが一瞬止まるためモアレ縞Ｈの変化が殆ど無くなり、相関値ρは極大値を示す。逆に、息を吸ったり吐いたりしている途中では、モアレ縞Ｈの変化は若干有り、相関値ρは相対的に低下する。また、患者Ｍが大きく寝返りなどで動いた場合、モアレ縞Ｈのパターンは大きくずれ、その相関値は非常に低くなることになる。
【００２４】そこで、睡眠状態推定手段７ｂは、相関演算手段７ａから逐次受け取った相関値ρn,ρn-1,ρn-2,…をグラフ化した場合、図４に示すようなグラフになったとすると、例えば次のように分析する。すなわち、睡眠状態推定手段７ｂは、時刻ｔ0 〜ｔ1 にかけては、比較的高い相関値を保ちつつ、しかもその相関値は周期的に変化していて、その周期も通常の場合と等しい、従って、患者Ｍはベッド内に居て健康な状態で呼吸を行っていると判断する。なお、呼吸周期は、時刻ｔ0〜ｔ1 における２周期Ｔとして求めることができる。もしもこのとき、患者Ｍの呼吸周期が通常より短いときは、患者Ｍの容態が変化していると判断する。
【００２５】また、睡眠状態推定手段７ｂは、時刻ｔ1 〜ｔ2 にかけての短い期間ではあるが相関値が極めて低くなっていて、時刻ｔ2 以降は再び時刻ｔ0 〜ｔ1 にかけの場合と同様、比較的高い相関値を保ちつつ、しかもその相関値は周期的に変化していてその周期も通常の場合と等しい、従って、時刻ｔ1 〜ｔ2 にかけて患者Ｍは寝返りを打って、再び健康な状態で呼吸を行っていると判断する。また、もしも、大きな相関値の低下が頻繁に生じる場合は、患者Ｍは覚醒して動いていると判断する。
【００２６】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、患者は居るか居ないか、患者は覚醒しているか睡眠しているか、患者の呼吸は正常か異常かなどの患者の睡眠状態を非接触にて監視できる、優れる睡眠状態監視装置を提供できるという効果を奏する。
【００２７】請求項２記載の発明によれば、逐次デジタル画像化されるデジタル画像の相関値求めながら、この相関値の変化に基づいて、患者は居るか居ないか、患者は覚醒しているか睡眠しているか、患者の呼吸は正常か異常かなどの患者の睡眠状態を監視するので、比較的簡単に且つ精確に患者の睡眠状態を監視できる、優れる睡眠状態監視装置を提供できるという効果を奏する。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１０年１２月２５日（１９９８．１２．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１１５５６
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 淳二 （外３名）
|
| 【公開番号】 |
特開２０００−１８９３８９（Ｐ２０００−１８９３８９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１１日（２０００．７．１１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３７０２７０ |
|