Investigation of the respiratory system for improvement of sleep-wake state classification

研究呼吸系统以改善睡眠-觉醒状态分类

• 批准号: 21K12811
• 负责人: 辛島 彰洋
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tohoku Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12811/
• 关键词: 睡眠; 睡眠-覚醒ステージ判定; 簡易睡眠モニタリング; 呼吸; 二酸化炭素; 睡眠-覚醒ステージング; 寝室環境

睡眠の質が下がると認知機能や免疫機能などさまざまな身体機能が低下することから、日常的に睡眠ステージを把握することは重要と考えられている。睡眠ステージ判定で一般的に利用される脳波・筋電図と比較して、呼吸は簡便に測定できることから、呼吸信号を睡眠ステージ判定に利用する試みが過去に報告されている。しかしながら、睡眠時の呼吸ダイナミクスの個人差は大きく、睡眠ステージ判定の精度が高くないことから、呼吸情報を判定に利用した方法は普及していない。本研究では、呼吸ダイナミクスに個人差が生じる原因を特定し、個人差を低減する手法を確立することを目指す。2022年度には12人の被験者を対象にして夜間睡眠時の呼吸測定・ポリグラフ測定を実施した。呼吸測定には、我々のグループで開発した測定手法(地磁気センサと永久磁石を組み合わせた機器を腹部に装着して呼吸努力を測定)を利用し、ポリグラフ測定には市販の簡易脳波計を用いた。この実験は被験者の自宅で行った。寝室環境が睡眠に与える影響を調べるために、被験者の寝室環境(室温、湿度、二酸化炭素濃度)も測定した。国際10-20法のC3・C4の脳波測定や気流測定を行うために、本学内にある脳波測定室での睡眠実験も2022年度に実施した。この実験は11人の被験者を対象とし、日中昼寝時に脳波と呼吸を記録した。上記の2つの実験は個人差に注目したものであるが、個人内の日間変動にも我々は注目している。日間変動を調べるために、同一被験者(4名)から4日間の測定を行って、4日間のデータを比較した。上記の3つの実験で得られたデータの分析も行った。ポリグラフデータに関しては、視察判定によって覚醒、ノンレム睡眠stage1～3、レム睡眠の5状態に分類した。また、呼吸データに関しては、自己相関法により周期成分を抽出し呼吸周期のダイナミクスを求めた。

随着睡眠质量的下降，认知功能和免疫功能等各种身体功能也会恶化，因此了解每天的睡眠阶段被认为很重要。由于呼吸可以比通常用于确定睡眠阶段的脑电图和肌电图更容易地测量，因此过去已经报道了使用呼吸信号来确定睡眠阶段的尝试。然而，睡眠时的呼吸动态存在较大的个体差异，睡眠阶段判定的准确度不高，因此利用呼吸信息进行判定的方法尚未普及。在本研究中，我们旨在找出呼吸动力学个体差异的原因，并建立减少个体差异的方法。 2022 年，12 名受试者在夜间睡眠期间接受了呼吸和测谎仪测量。对于呼吸测量，我们使用了我们小组开发的测量方法（将地磁传感器和永磁体结合在一起的装置安装在腹部以测量呼吸努力），对于测谎仪测量，我们使用市售的简易脑电图仪。 。该实验是在受试者的家中进行的。为了考察卧室环境对睡眠的影响，还测量了受试者的卧室环境（室温、湿度、二氧化碳浓度）。为了按照国际10-20方法测量C3和C4的脑电波和气流，2022年在大学脑电波测量室进行了睡眠实验。该实验涉及 11 名受试者，记录了他们白天小睡时的脑电波和呼吸。虽然上述两个实验关注的是个体差异，但我们也关注的是个体内的每日波动。为了调查日常波动，对同一受试者（4 人）进行了 4 天的测量，并对这 4 天的数据进行了比较。我们还分析了上述三个实验获得的数据。根据检查，测谎仪数据分为五种状态：清醒状态、非快速眼动睡眠阶段 1 至 3 和快速眼动睡眠阶段。对于呼吸数据，使用自相关方法提取周期性分量以确定呼吸周期的动态。

项目成果

ウェアラブルセンサを用いた睡眠時呼吸測定

使用可穿戴传感器测量睡眠呼吸

• 发表时间: 2021
• 作者: 辛島彰洋; 柳田琢杜
• 通讯作者: 柳田琢杜

Contribution of default mode network to game and delayed-response task performance: power and connectivity analyses of theta oscillation in the monkey

默认模式网络对游戏和延迟响应任务性能的贡献：猴子θ振荡的功率和连接分析

• DOI: 10.1101/2023.03.19.533320
• 发表时间: 2023
• 作者: Kodama Tohru;Kojima Takashi;Honda Yoshiko;Hosokawa Takayuki;Karashima Akihiro;Watanabe Masataka
• 通讯作者: Watanabe Masataka

睡眠状態判定への応用を目指した睡眠時呼吸ダイナミクスの計測・解析

睡眠期间呼吸动态的测量和分析旨在应用于睡眠状态确定

• 发表时间: 2022
• 作者: 辛島彰洋; 栁田琢杜; 庭滉詩郎; 安倍凜生
• 通讯作者: 安倍凜生

睡眠状態に依存した呼吸ダイナミクスの計測・解析

根据睡眠状态测量和分析呼吸动态

• 发表时间: 2022
• 作者: 辛島彰洋; 安倍凜生; 柳田琢杜
• 通讯作者: 柳田琢杜

加速度センサを用いた呼吸数モニタリングシステムの基礎的検討

基于加速度传感器的呼吸频率监测系统的基础研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 安倍凜生; 大堀萌奈; 辛島彰洋
• 通讯作者: 辛島彰洋