JP2009297455A - Sleeping state estimating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レム睡眠やノンレム睡眠等の就寝者の睡眠状態を推定する睡眠状態推定装置に関する。 The present invention relates to a sleep state estimation device that estimates a sleep state of a sleeping person such as REM sleep and non-REM sleep.
近年、就寝者の眠りの質を劣化させずに睡眠状態を推定する技術が開発されており、このような技術は就寝者に睡眠状態を通知する、又は推定結果を寝室環境の制御に用いる上で非常に重要な技術である。就寝者の睡眠状態を推定する方法としては、就寝者の身体に取り付けない非接触型のセンサをベッドに取り付けて呼吸や心拍等の生体信号を検出し、該生体信号に基づいて睡眠状態を推定する方法が一般的であり、例えば特許文献1,2に開示されている。この特許文献1に記載の従来例は、就寝者の心拍、呼吸、寝返りの頻度、睡眠徐波パワー密度の分布から覚醒状態、レム睡眠状態、ノンレム睡眠若しくは第1・2段階の浅い睡眠状態、第3・4段階の深い睡眠状態の何れであるかを推定するものである。また、特許文献2に記載の従来例は、就寝者の脈波の一周期の時間間隔データである脈拍間隔データと就寝者の体動を示す体動データに基づいて就寝者の睡眠状態を判定するものであって、体動判定部において体動があると判定した場合に体動データと並行して計測された脈拍間隔データを一連の脈拍間隔データから除外してデータ処理し、これらのデータから取得した自律神経指標に基づいて睡眠状態を推定する。
しかしながら、前者の従来例では、就寝者の体動が生じる又は睡眠状態が遷移する際に睡眠状態のパラメータの分布が一時的に大きく変化する、若しくは就寝者の体動の影響により生体信号を抽出できない等の不具合によって睡眠状態の推定を誤ることがあった。これに対して、後者の従来例では、体動があると判定した期間のデータを除外して睡眠状態を推定するために上記の不具合は解消できるが、体動発生後に就寝者が落ち着くまで20〜40秒程度かかる場合があり、この期間での睡眠状態の推定に誤りが生じ、その結果、次状態の睡眠状態の推定にも誤りが生じる虞があった。 However, in the former conventional example, when the sleeper's body movement occurs or the sleep state transitions, the distribution of the sleep state parameter temporarily changes greatly, or the biological signal is extracted due to the influence of the sleeper's body movement There was a case where the sleep state was erroneously estimated due to problems such as inability to do so. On the other hand, in the latter conventional example, since the sleep state is estimated by excluding data in a period determined to have body movement, the above problem can be solved, but until the sleeping person settles down after the body movement occurs, 20 It may take about ˜40 seconds, and an error occurs in the estimation of the sleep state during this period. As a result, there is a possibility that an error occurs in the estimation of the sleep state of the next state.
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、就寝者の睡眠状態の推定精度を向上することのできる睡眠状態推定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a sleep state estimation device capable of improving the estimation accuracy of a sleeper's sleep state.
請求項1の発明は、上記目的を達成するために、ベッド台とベッド台に載置されるマットレスとの間に配設されてマットレス上の就寝者の心拍及び呼吸等に起因する振動に応じて電荷を発生するセンサ部と、センサ部で発生した電荷を電気信号に変換して出力する変換部と、変換部の出力信号のうち心拍の周波数帯域の振動成分及び呼吸の周波数帯域の振動成分を抽出する生体情報抽出部と、生体情報抽出部で得られた生体情報から就寝者の睡眠の深さに応じた複数の睡眠状態のうち何れか1つの睡眠状態を推定する睡眠状態推定部とを備え、睡眠状態推定部は、生体情報に基づいて就寝者の体動を推定するとともに、就寝者の体動が発生している若しくは前記睡眠状態の何れにも該当しない状態を体動・過渡状態とし、該体動・過渡状態と併せて就寝者の睡眠状態を推定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is arranged between a bed table and a mattress placed on the bed table, and responds to vibrations caused by a sleeper's heartbeat and breathing on the mattress. A sensor unit that generates electric charge, a conversion unit that converts the electric charge generated in the sensor unit into an electrical signal and outputs the signal, and a vibration component in a heart rate frequency band and a vibration component in a respiration frequency band of the output signal of the conversion unit A biological information extraction unit for extracting a sleep state, a sleep state estimation unit for estimating one sleep state among a plurality of sleep states according to the sleep depth of the sleeper from the biological information obtained by the biological information extraction unit, The sleep state estimation unit estimates the body movement of the sleeping person based on the biological information, and detects the movement of the sleeping person or a state that does not correspond to any of the sleeping states. The body movement / transient state It was characterized by estimating the sleep state of the sleeping person is.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、睡眠状態推定部は、睡眠状態の時間的変化に基づいて就寝者の睡眠の周期を推定し、得られた周期と併せて就寝者の睡眠状態を推定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the sleep state estimating unit estimates a sleep cycle of the sleeper based on a temporal change in the sleep state, and sleeps the sleeper together with the obtained cycle. The state is estimated.
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、生体情報抽出部で得られた心拍の周波数を解析することで自律神経の指標を検出する自律神経活性度検出部を設け、睡眠状態推定部は、自律神経活性度検出部で得られた自律神経の指標と併せて就寝者の睡眠状態を推定することを特徴とする。
The invention of
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れか1項の発明において、睡眠状態推定部は、体動・過渡状態から他の睡眠状態への遷移を推定する際に体動・過渡状態の前の状態に応じて遷移条件を設定することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the sleep state estimating unit estimates the transition from the body movement / transient state to another sleep state. A transition condition is set in accordance with the state before.
請求項5の発明は、請求項1乃至4の何れか1項の発明において、睡眠状態推定部は、就寝者の生体情報の特徴に応じて睡眠状態及び体動・過渡状態の遷移条件を設定することを特徴とする。
The invention of
請求項1の発明によれば、従来では除外していた体動発生時の期間を体動・過渡状態とし、体動・過渡状態を含めて睡眠状態を推定しているので、就寝者の体動・過渡状態及び睡眠状態の推定の誤りを低減することができ、就寝者の睡眠状態の推定精度を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, the body movement / transient state that has been excluded in the past is set as the body movement / transient state, and the sleep state is estimated including the body movement / transient state. Errors in estimation of dynamic / transient states and sleep states can be reduced, and the sleep state estimation accuracy of a sleeping person can be improved.
請求項2の発明によれば、睡眠の周期を推定することで明らかに睡眠の周期から外れている睡眠状態の推定結果を除外することができ、睡眠状態の推定誤りを低減することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、自律神経の指標を用いることで入眠時やレム睡眠時における睡眠状態の推定誤りを低減することができる。また、就寝者のリラックスの度合い、及び緊張の度合いを推定することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、覚醒時及び睡眠時のそれぞれに応じて適切な睡眠状態の遷移条件を設定できるので、心拍や呼吸等の生体情報のみで睡眠状態を推定する場合と比較して睡眠状態の推定精度を向上させることができる。
According to the invention of
請求項5の発明によれば、利用者毎に心拍数等の生体情報が異なる点を考慮して適切な睡眠状態の遷移条件を設定できるので、平均的な閾値を用いて睡眠状態を推定する場合と比較して睡眠状態の推定精度を向上させることができる。
According to the invention of
以下、本発明に係る睡眠状態推定装置の実施形態について図面を用いて説明する。本実施形態は、図1に示すように、ベッド台Aとベッド台Aに載置されるマットレスBとの間に配設されてマットレスB上の就寝者Cの心拍及び呼吸等に起因する振動に応じて電荷を発生する一乃至複数のセンサ素子(図示せず)を有するセンサ部1と、センサ部1で発生した電荷を電気信号に変換する変換部2と、変換部2の出力信号のうち心拍の周波数帯域の振動成分を抽出する生体情報抽出部3と、生体情報抽出部3で得られた生体情報から就寝者Cの睡眠の深さに応じた複数(本実施形態では4つ)の睡眠状態のうち何れか1つの睡眠状態を推定する睡眠状態推定部4とから構成される。
Hereinafter, embodiments of a sleep state estimation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, vibration caused by the heartbeat and breathing of a sleeper C on the mattress B disposed between the bed table A and the mattress B placed on the bed table A. Sensor unit 1 having one or a plurality of sensor elements (not shown) that generate charges in response to the signal, a
センサ部1は、例えばABS(Acrylonitrile−Butadiene−Styrene resin)等の樹脂材料やMDF(Medium Density Fiberboard)等の木材から成る平板状のセンサ台(図示せず)上にセンサ素子を固定して成り、ベッド台AとマットレスBとの間に配設される。尚、ベッド台Aの種類は特に限定される必要は無く、すのこ型や木板型、マットレス型の何れであっても構わない。センサ素子は、例えばPVDF(ポリフッ化ビニリデン)等の高分子圧電材料から成る圧電素子から構成され、就寝者Cの心拍や呼吸等による微小な生体振動に応じて電荷を発生する。センサ部1で発生した電荷は変換部2に入力されて電気信号に変換される。尚、本実施形態ではセンサ素子を圧電素子で構成しているが、例えば曲げ変動によって電荷を発生する素子で構成しても構わない。この場合、センサ台はセンサ素子が曲がる程度の弾力性を有しているのが望ましい。
The sensor unit 1 is configured by fixing a sensor element on a flat sensor table (not shown) made of a resin material such as ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene resin) or wood such as MDF (medium density fiberboard). , Between the bed table A and the mattress B. The type of the bed table A is not particularly limited, and may be any of a saw board type, a wooden board type, and a mattress type. The sensor element is composed of a piezoelectric element made of a polymer piezoelectric material such as PVDF (polyvinylidene fluoride), for example, and generates an electric charge in response to minute biological vibration caused by the sleeper C's heartbeat or respiration. The electric charge generated in the sensor unit 1 is input to the
生体情報抽出部3は、例えば0.5〜1.5Hzの心拍の周波数帯域の振動成分のみを抽出するバンドパスフィルタから構成され、変換部2の出力信号から心拍の周波数帯域の振動成分を抽出する。この時、寝返り等の体動が発生した場合には心拍の振動成分をマスキングするような過大な信号が変換部2から出力されるため、変換部2の過大な信号出力から就寝者Cの体動を推定する。抽出された出力信号は、睡眠状態推定部4に出力されるとともに、後述する自律神経活性度検出部7に周波数解析部5を介して出力される。
The biological
睡眠状態推定部4は、生体情報抽出部3で得られた心拍の振動成分から心拍数を算出し、後述する時系列分布検出部6及び自律神経活性度検出部7の推定結果と併せて就寝者Cの睡眠状態を推定する。本実施形態では、就寝者Cが覚醒している状態を覚醒状態S1、睡眠ステージ1,2の就寝者Cの眠りが浅い状態を浅い睡眠状態S2、睡眠ステージ3,4の就寝者Cの眠りが深い状態を深い睡眠状態S3、就寝者Cがレム睡眠であるレム睡眠状態S4、就寝者Cが寝返り等の体動を発生している状態、若しくは上記S1〜S4の何れの状態にも当てはまらない状態を体動・過渡状態S5、就寝者Cがベッド台A上に存在しない状態を不在床状態S6とし、就寝者CがS1〜S6の何れの状態にあるかを推定している。
The sleep
時系列分布検出部6は、生体情報抽出部3の出力信号から心拍数の時系列分布を検出し、この時系列分布から心拍数の分散を算出する。得られた心拍数の分散は、睡眠状態推定部4において各睡眠状態を推定するのに用いられる。一般に、覚醒状態S1やレム睡眠状態S4では、生体情報抽出部3の出力信号の変動が大きくなることから心拍数の分散が大きくなり、深い睡眠状態S3では、生体情報抽出部3の出力信号の変動が小さくなることから心拍数の分散が小さくなる。したがって、心拍数の分散を指標の一つとして各睡眠状態を推定することができる。
The time series
周波数解析部5は、生体情報抽出部3の出力信号を例えばFFT(Fast Fourier Transform)等の周波数解析手法によって時間領域から周波数領域に変換する。そして、自律神経活性度検出部7は、得られた周波数スペクトル分布のうち低周波数帯域LF(約0.04〜0.15Hz)の振動成分、及び高周波数帯域HF(約0.15〜0.4Hz)の振動成分のパワースペクトルをそれぞれ算出する。ここで、低周波数帯域LF及び高周波数帯域HFのパワースペクトルの和に対する低周波数帯域LFのパワースペクトルの割合を交感神経の活性度N1の指標とし、高周波数帯域HFのパワースペクトルを副交感神経の活性度の指標とする。一般に、交感神経が優位の時は緊張し、副交感神経が優位の時はリラックスしていると考えられる。而して、覚醒状態S1では交感神経の活性度N1が優位、深い睡眠状態S3では高周波数帯域HFのパワースペクトルが優位、レム睡眠状態S4の時では交感神経の活性度N1が覚醒時の値に近く且つ心拍数が覚醒時よりも減少しているというように、交感神経及び副交感神経の活性度を指標として各睡眠状態を推定することができる。
The
以下、本実施形態における就寝者Cの睡眠状態の推定方法について図2,3を用いて説明する。先ず、本実施形態の動作を開始させると、無条件で覚醒状態S1に遷移する(図2,3における1番)。覚醒状態S1では、体動が発生しない期間が5分継続し且つ心拍数が覚醒時の心拍数よりも10%以上減少する場合、若しくは体動が発生しない期間が5分継続し且つ交感神経の活性度N1が覚醒時の交感神経の活性度N1よりも10%以上減少する場合、若しくは体動が発生しない期間が10分継続する場合の何れかに該当すると浅い睡眠状態S2に遷移する(図2,3における2番)。また、体動が発生した場合には体動・過渡状態S5に遷移し(図2,3における3番)、上記以外の場合には覚醒状態S1を維持する(図2,3における4番)。 Hereinafter, a method for estimating the sleep state of the sleeper C in the present embodiment will be described with reference to FIGS. First, when the operation of the present embodiment is started, the state transits unconditionally to the awake state S1 (No. 1 in FIGS. 2 and 3). In the arousal state S1, the period in which body movement does not occur continues for 5 minutes and the heart rate decreases by 10% or more than the heart rate at the time of awakening, or the period in which body movement does not occur continues for 5 minutes and sympathetic nerves When the activity N1 falls by 10% or more than the activity N1 of the sympathetic nerve at the time of awakening, or when the period in which body movement does not occur continues for 10 minutes, the transition to the shallow sleep state S2 occurs (FIG. No. 2 in 2, 3). When body motion occurs, the state transits to body motion / transient state S5 (No. 3 in FIGS. 2 and 3), and in other cases, the awake state S1 is maintained (No. 4 in FIGS. 2 and 3). .
浅い睡眠状態S2では、体動が発生した場合には体動・過渡状態S5に遷移する(図2,3における5番)。また、体動が発生しない期間が3分継続し且つ心拍数が覚醒時の心拍数の95%以上になり且つ心拍数の分散が400以上になる場合、若しくは体動が発生しない期間が3分継続し且つ交感神経の活性度N1が覚醒時の交感神経の活性度N1の±10%以内の場合の何れかに該当するとレム睡眠状態S4に遷移する(図2,3における6番)。また、体動が発生しない期間が10分継続すると深い睡眠状態S3に遷移し(図2,3における8番)、上記以外の場合には浅い睡眠状態S2を維持する(図2,3における7番)。 In the shallow sleep state S2, when a body motion occurs, the body transition / transition state S5 is reached (No. 5 in FIGS. 2 and 3). Also, the period in which no body movement occurs continues for 3 minutes, and the heart rate is 95% or more of the heart rate at awakening and the heart rate variance is 400 or more, or the period in which body movement does not occur is 3 minutes. If the sympathetic nerve activity N1 is within ± 10% of the sympathetic nerve activity N1 during awakening, the state transitions to the REM sleep state S4 (No. 6 in FIGS. 2 and 3). In addition, when the period in which body movement does not occur continues for 10 minutes, the state transits to the deep sleep state S3 (No. 8 in FIGS. 2 and 3), and in other cases, the shallow sleep state S2 is maintained (7 in FIGS. 2 and 3). Number).
深い睡眠状態S3では、体動が発生した場合には体動・過渡状態S5に遷移する(図2,3における9番)。また、心拍数が覚醒時の心拍数の95%以上になり且つ心拍数の分散が400以上になるとレム睡眠状態S4に遷移し(図2,3における10番)、上記以外の場合には深い睡眠状態S3を維持する(図2,3における11番)。 In the deep sleep state S3, when body movement occurs, the body transition / transition state S5 is reached (No. 9 in FIGS. 2 and 3). In addition, when the heart rate becomes 95% or more of the heart rate at the time of awakening and the variance of the heart rate becomes 400 or more, the state transits to the REM sleep state S4 (No. 10 in FIGS. 2 and 3). The sleep state S3 is maintained (No. 11 in FIGS. 2 and 3).
レム睡眠状態S4では、体動が発生した場合には体動・過渡状態S5に遷移し(図2,3における12番)、上記以外の場合にはレム睡眠状態S4を維持する(図2,3における13番)。 In the REM sleep state S4, when body motion occurs, the state transits to the body motion / transient state S5 (No. 12 in FIGS. 2 and 3), and in other cases, the REM sleep state S4 is maintained (FIGS. 2 and 2). No. 13 in 3).
体動・過渡状態S5では、体動が発生している期間が3分継続し且つ心拍数が覚醒時の心拍数の±10%以内の場合には覚醒状態S1に遷移する(図2,3における14番)。また、心拍数が覚醒時の心拍数の95%以上になり且つ心拍数の分散が300以上又は高周波数帯域成分HFの分散が1000以上の場合にはレム睡眠状態S4に遷移する(図2,3における15番)。また、体動が発生した場合には、発生後20秒間体動・過渡状態S5を維持し(図2,3における17番)、心拍のパルスを1秒間検出しなかった場合には不在床状態S6に遷移する(図2,3における18番)。上記以外の場合には、浅い睡眠状態S2に遷移する(図2,3における16番)。 In the body movement / transient state S5, when the period of body movement continues for 3 minutes and the heart rate is within ± 10% of the heart rate at the time of awakening, the state transitions to the awakening state S1 (FIGS. 2 and 3). No. 14). Further, when the heart rate is 95% or more of the heart rate at the time of awakening and the variance of the heart rate is 300 or more or the variance of the high frequency band component HF is 1000 or more, the transition is made to the REM sleep state S4 (FIG. 2, FIG. No. 15 in 3). If body motion occurs, the body motion / transient state S5 is maintained for 20 seconds after the occurrence (No. 17 in FIGS. 2 and 3), and if no heartbeat pulse is detected for 1 second, the absent floor state is maintained. The process proceeds to S6 (No. 18 in FIGS. 2 and 3). In cases other than the above, the state transitions to the shallow sleep state S2 (No. 16 in FIGS. 2 and 3).
不在床状態S6では、体動が発生した場合には体動・過渡状態S5に遷移し(図2,3における19番)、上記以外の場合には不在床状態S6を維持する(図2,3における20番)。 In the absent floor state S6, when body movement occurs, the state transitions to the body movement / transient state S5 (No. 19 in FIGS. 2 and 3), and in the other cases, the absent floor state S6 is maintained (FIGS. 2 and 2). No. 20 in 3).
上述のように、従来では除外していた体動発生時の期間を体動・過渡状態S5とし、体動・過渡状態S5を含めて睡眠状態を推定しているので、就寝者Cの体動・過渡状態S5及び睡眠状態の推定の誤りを低減することができ、就寝者Cの睡眠状態の推定精度を向上することができる。また、交感神経の活性度N1や高周波数帯域HFのパワースペクトルといった自律神経の指標を用いることで、入眠時やレム睡眠時における睡眠状態の推定誤りを低減することができる。また、就寝者Cのリラックスの度合い、及び緊張の度合いを推定することができる。 As described above, the period of body movement that has been excluded in the past is the body movement / transient state S5 and the sleep state is estimated including the body movement / transient state S5. -Errors in estimation of the transient state S5 and the sleep state can be reduced, and the estimation accuracy of the sleep state of the sleeper C can be improved. In addition, by using an autonomic nerve index such as the sympathetic nerve activity N1 and the power spectrum of the high frequency band HF, it is possible to reduce an estimation error of the sleep state during sleep onset or REM sleep. In addition, the degree of relaxation and tension of the sleeping person C can be estimated.
ところで、就寝者Cから得られる心拍数等の生体情報は利用者によってばらつきがあり、平均的な閾値を遷移条件として睡眠状態を推定した場合に、睡眠状態の推定結果にばらつきが生じていた。これは、覚醒・安静時の心拍数や、交感神経の活性度N1や副交感神経の活性度の指標である高周波数帯域HFのパワースペクトルの最大値及び最小値の幅が個人差や同じ人であっても体調や日中の生活によって異なり、大きいことが原因である。 By the way, biometric information such as heart rate obtained from the sleeping person C varies depending on the user, and when the sleep state is estimated using an average threshold as a transition condition, the sleep state estimation result varies. This is because the maximum and minimum widths of the power spectrum of the high frequency band HF, which is an index of sympathetic nerve activity N1 and parasympathetic nerve activity, vary between individuals or the same person. Even if there is, it depends on the physical condition and the daytime life, and it is caused by the largeness.
そこで、本実施形態では、本実施形態の動作を開始させる際に睡眠状態推定部4において覚醒・安静時の心拍数を数日分計測して記憶しておくとともに、その心拍数の平均値に基づいて遷移条件における心拍数の閾値を変化させるようになっている。例えば、図3における遷移条件の2番では、心拍数が覚醒時の心拍数よりも「10%以上減少」すると遷移するようになっているが、覚醒・安静時の心拍数の平均値に応じて、50拍/分以下であれば「8%以上減少」、50〜60拍/分であれば「10%以上減少」、60拍/分以上であれば「12%以上減少」とすることで、利用者毎の睡眠状態の推定結果のばらつきを低減することができる。また、就寝中の交感神経の活性度N1及び高周波数帯域HFのパワースペクトルの変動が小さい利用者の場合には、交感神経の活性度N1及び高周波数帯域HFのパワースペクトルを一晩分計測し、その割合に応じて遷移条件を変更することで睡眠状態の推定結果のばらつきを低減することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the operation of the present embodiment is started, the sleep
また、図2に示すように、体動・過渡状態S5は他の全ての睡眠状態から遷移する可能性があり、覚醒中の体動・過渡状態S5と睡眠中の体動・過渡状態S5とでは遷移条件が異なる場合がある。そこで、体動・過渡状態S5に遷移する直前の状態を睡眠状態グループ(浅い睡眠状態S2、深い睡眠状態S3、レム睡眠状態S4)と覚醒状態グループ(覚醒状態S1、不在床状態S6)とに分け、どちらのグループから体動・過渡状態S5に遷移したかに応じて体動・過渡状態S5から次の睡眠状態への遷移条件を変更するようにしても構わない。例えば、体動・過渡状態S5から覚醒状態S1に遷移する条件を、睡眠状態グループでは「体動が発生している期間が3分継続し且つ心拍数が覚醒時の心拍数の±10%以内」とし、覚醒状態グループでは「体動が発生している期間が1分継続する」とする。上述のように、覚醒時及び睡眠時のそれぞれに応じて適切な睡眠状態の遷移条件を設定できるので、心拍や呼吸等の生体情報のみで睡眠状態を推定する場合と比較して睡眠状態の推定精度を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 2, the body movement / transient state S5 may transition from all other sleep states, and the body movement / transient state S5 during awakening and the body movement / transient state S5 during sleep The transition conditions may be different. Therefore, the state immediately before the transition to the body movement / transition state S5 is divided into a sleep state group (shallow sleep state S2, deep sleep state S3, REM sleep state S4) and awake state group (wake state S1, absent bed state S6). The transition condition from the body motion / transient state S5 to the next sleep state may be changed according to which group has transitioned to the body motion / transient state S5. For example, in the sleep state group, the condition for transition from the body motion / transient state S5 to the awake state S1 is “the body motion is occurring for 3 minutes and the heart rate is within ± 10% of the heart rate at the time of awakening. In the wakefulness group, “the period during which body motion occurs continues for 1 minute”. As described above, it is possible to set appropriate sleep state transition conditions according to awakening time and sleep time, so sleep state estimation is compared with the case where sleep state is estimated only from biological information such as heartbeat and respiration. Accuracy can be improved.
また、一般的に、個人差や体調による差があるが、人間の睡眠は浅い睡眠状態S2、深い睡眠状態S3、レム睡眠状態S4を約90分周期で繰り返している。そこで、睡眠状態推定部4において、睡眠状態の時間的変化から就寝者Cの睡眠の周期を推定し、得られた周期と併せて就寝者Cの睡眠状態を推定するようにしても構わない。具体的には、睡眠状態推定部4において、最初は就寝者Cの睡眠の周期を約90分として各睡眠状態の出現タイミングを推定し、当該周期から大きく外れる睡眠状態が推定された場合には、その睡眠状態を除外しつつ睡眠状態を推定する。ここで、各睡眠状態を推定した時間のデータを数日分蓄積することで改めて睡眠の周期を推定し、当該周期と併せて睡眠状態を推定することで、利用者に応じた睡眠の周期を用いて睡眠状態の推定精度を向上させることができる。但し、自律神経系に作用する抗アレルギー薬やアルコールの摂取、自律神経失調症、更年期障害等が原因で睡眠の周期を検出できない場合には、周期を約90分とする。
In general, although there are individual differences and physical condition differences, human sleep repeats a shallow sleep state S2, a deep sleep state S3, and a REM sleep state S4 in a cycle of about 90 minutes. Therefore, the sleep
尚、本実施形態では就寝者Cの心拍数に基づいて睡眠状態を推定しているが、変換部2の電気信号から呼吸成分を抽出して睡眠状態を推定しても構わない。また、心拍成分及び呼吸成分の両方を用いて睡眠状態を推定しても構わない。
In the present embodiment, the sleep state is estimated based on the heart rate of the sleeper C. However, the sleep state may be estimated by extracting a respiratory component from the electrical signal of the
1 センサ部
2 変換部
3 生体情報抽出部
4 睡眠状態推定部
5 周波数解析部
6 時系列分布検出部
7 自律神経活性度検出部
A ベッド台
B マットレス
C 就寝者
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