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睡眠段階の覚醒に着目した無拘束型睡眠時無呼吸症候群判定

研究課題

研究課題/領域番号 20K21829
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分62:応用情報学およびその関連分野
研究機関電気通信大学

研究代表者

高玉 圭樹  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (20345367)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード睡眠時無呼吸症候群 / 覚醒 / 機械学習 / ランダムフォレスト / 無拘束型センサ
研究開始時の研究の概要

本研究では,睡眠障害の約6割を占める睡眠時無呼吸症候群(sleep apnea syndrome:SAS)に着目し,寝具の下に敷いた無拘束型センサを用いてSASを判定する手法を考案する.具体的には,睡眠中の「覚醒」に着目したSAS判定法を確立し,従来手法の問題(低呼吸判定の限界と努力呼吸の誤判定)と,医師の診断の問題(SAS状態を過小評価する問題)の解決を目指す.

研究成果の概要

本研究では,睡眠時無呼吸症候群(sleep apnea syndrome:SAS) の既存の判定手法がもつ問題点を克服するために,今まで誰も成し得ていない「呼吸」ではなく「覚醒」に着目した無拘束型SAS判定手法を提案し,高い精度で判定できることに成功した.さらに,健常者は体動が大きいときに「覚醒」,小さいときに「睡眠」となるのに対し,SAS患者ではその傾向に加え,逆の傾向も示すことが明らかになった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的意義としては,SASの主たる原因である「呼吸」に着目するのではなく,睡眠中の「覚醒」に着目した新しいSAS判定法を確立し,従来手法の問題(低呼吸判定の限界と努力呼吸の誤判定)を克服したことである.社会的意義としては,無拘束型のマットセンサを用いた提案手法によってSASを早期に発見することで,糖尿病・高血圧・心筋梗塞・脳梗塞のリスクを低減させ,SASによる不眠からくるヒューマンエラーや産業・交通事故を削減し,労働生産性の低下を抑制することが可能となる.

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 9件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] スタンフォード大学(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] スタンフォード大学(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Non-Contact REM Sleep Estimation by Time-Series Confidence of Predictions: From Binary to Continuous Prediction in Machine Learning for Biological Data2022

    • 著者名/発表者名
      Nakari, I. (Matsuda, N., Takadama, K.)
    • 学会等名
      The 44th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC2022)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How to cope with bias in Well-being AI? - Towards fairness in Well-being AI by personal and long-term evaluation2022

    • 著者名/発表者名
      Takadama, K.
    • 学会等名
      The AAAI 2022 Spring Symposia, The Association for the Advancement of Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] REM Estimation Based on Combination of Multi-Timescale Estimations and Automatic Adjustment of Personal Bio-vibration Data of Mattress Sensor2022

    • 著者名/発表者名
      Nakari, I. (Matsuda, N., Takadama, K.)
    • 学会等名
      The AAAI 2022 Spring Symposia, The Association for the Advancement of Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A thermal environment that promotes efficient napping2022

    • 著者名/発表者名
      Ohga, T. (Ashikaga T., Nakai M., and Takadama, K.)
    • 学会等名
      The AAAI 2022 Spring Symposia, The Association for the Advancement of Artificial Intelligence
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マットレスセンサから得られた生体振動データの機械学習による特徴抽出に基づく健常者と睡眠時無呼吸症候群の違いの発見2022

    • 著者名/発表者名
      中理 怡恒 (高玉 圭樹)
    • 学会等名
      第47回日本睡眠学会シンポジウム,日本睡眠学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Random Forestsによる睡眠時無呼吸症候群と健常者の学習結果の比較に基づく特徴抽出と解釈可能な判定2022

    • 著者名/発表者名
      中理 怡恒 (高玉 圭樹)
    • 学会等名
      2022年度人工知能学会全国大会,人工知能学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 無拘束型マットセンサによる睡眠時無呼吸症候群のスクリーニングの可能性2021

    • 著者名/発表者名
      高玉 圭樹
    • 学会等名
      第46回日本睡眠学会シンポジウム,日本睡眠学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Sleep Apnea Syndrome Detection Based on Degree of Convexity of Logaritshmic Spectrum Calculated from Overnight Bio-vibration Data of Mattress Sensor2021

    • 著者名/発表者名
      Nakari, I. (Takadama, K.)
    • 学会等名
      The 43rd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC2021)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 睡眠時の短時間覚醒の特徴分析と睡眠時無呼吸症候群の判定の可能性2021

    • 著者名/発表者名
      中理 怡恒 (高玉 圭樹)
    • 学会等名
      第3回 ヘルスケア・医療情報通信技術研究会 (MICT),電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 心拍数から推定した概日/非概日リズムの振幅比率に基づくアルツハイマー型認知症判定2021

    • 著者名/発表者名
      松田 尚也,荒井 亮太 郎,藁谷 由香,中理 怡恒,佐藤 寛之,高玉 圭樹,廣瀬雅宣,長谷川 洋,白石 眞,松田 隆秀
    • 学会等名
      計測自動制御学会,第48回知能システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 睡眠段階ごとの生体振動特徴に着目したニューラルネットワークによる推定2021

    • 著者名/発表者名
      千住 太希,中理 怡恒,佐藤 寛之,高玉 圭樹
    • 学会等名
      計測自動制御学会,第48回知能システムシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Alzheimer Dementia Detection based on Circadian Rhythm Disorder of Heartrate2021

    • 著者名/発表者名
      Matsuda, N., Nakari, I., Arai, R., Sato, H., Takadama, K., Hirose, M., Hasegawa, H., Shiraishi, M., Matsuda, T.
    • 学会等名
      2021 IEEE 3rd Global Conference on Life Sciences and Technologies (LifeTech 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Increasing Accuracy and Interpretability of High-Dimensional Rules for Learning Classifier System2021

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi, H., Tadokoro, M., Hayamizu, Y., Fukumoto, Y.,Sato, H., and Takadama, K.
    • 学会等名
      2021 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Misclassification Detection based on Conditional VAE for Rule Evolution in Learning Classifier System2021

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi, H., Tadokoro, M., Hayamizu, Y., Fukumoto, Y.,Sato, H., and Takadama, K.
    • 学会等名
      Genetic and Evolutionary Computation Conference (GECCO 2021)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Local Covering: Adaptive Rule Generation Method Using Existing Rules for XCS2020

    • 著者名/発表者名
      Tadokoro, M., Hasegawa, S., Tatsumi, T., Sato, H., and Takadama, K.
    • 学会等名
      2020 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC2020)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 学習分類子システムのルール進化に対するConditional VAE に基づく誤判定訂正2020

    • 著者名/発表者名
      白石 洋輝,田所 優和,速水 陽平,福本 有季子,佐藤 寛之,高玉 圭樹
    • 学会等名
      進化計算学会,第14回進化計算シンポジウム 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Random Forestsによる健常者とSAS患者の学習結果の違いに基づく生体振動データの周波数解析2020

    • 著者名/発表者名
      中理 怡恒,高玉 圭樹
    • 学会等名
      第2回 ヘルスケア・医療情報通信技術研究会 (MICT),電子情報通信学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] 環境制御内容決定装置、及び環境制御内容決定方法2022

    • 発明者名
      高玉 圭樹, 足利 朋義, 大賀 隆寛, 中井 美希, 他1名
    • 権利者名
      高玉 圭樹, 足利 朋義, 大賀 隆寛, 中井 美希, 他1名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-008305
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 睡眠時無呼吸症候群判定装置、睡眠時無呼吸症候群判定方法および睡眠時無呼吸症候群判定プログラム2022

    • 発明者名
      高玉 圭樹, 中理 怡恒
    • 権利者名
      高玉 圭樹, 中理 怡恒
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-177771
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [産業財産権] 仮眠環境決定システム2021

    • 発明者名
      高玉 圭樹, 足利 朋義, 大賀 隆寛, 辻本 祐加子, 他4名
    • 権利者名
      高玉 圭樹, 足利 朋義, 大賀 隆寛, 辻本 祐加子, 他4名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 外国
  • [学会・シンポジウム開催] The AAAI 2022 Spring Symposia, How Fair is Fair? Achieving Wellbeing AI2022

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2023-01-30  

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