JP2010148829A - Computer system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計算機システムに関し、特に、身体の向きの変化を検出することによって、睡眠の状態を評価するシステムに関する。 The present invention relates to a computer system, and more particularly to a system for evaluating a sleep state by detecting a change in body orientation.
睡眠は、人が生存するために必須の行動である。心身の健康を維持するために、より質の高い睡眠を得たいというニーズは大きい。また、不眠症等の睡眠障害で悩む人も多い。睡眠の質を計る方法として、睡眠中の脳波、又は、眼球運動の変化に基づいて、REM睡眠、及び、NREM睡眠を測定し、その出現パターンを分析する方法が一般的である。しかしながら、この測定には、拘束性が高く、大掛かりな装置(例えば、睡眠ポリグラフ)が必要である。また、専門家以外は、その測定結果を解析することが難しい。 Sleep is an essential action for a person to survive. There is a great need for better quality sleep to maintain mental and physical health. Many people also suffer from sleep disorders such as insomnia. As a method for measuring the quality of sleep, a method of measuring REM sleep and NREM sleep based on changes in electroencephalogram or eye movement during sleep and analyzing the appearance pattern is common. However, this measurement requires a highly restrictive and large-scale device (for example, polysomnograph). Moreover, it is difficult for non-experts to analyze the measurement results.
家庭で毎日、簡便に睡眠の質を推測する方法の一つとして、寝返りに着目する方法が考えられる。寝返りは、睡眠中に、体重によって圧迫された身体の部分の痛み及び血行不良を、体位を変えることによって和らげるために生じる。したがって、寝返りが生じる前後の時間は、苦痛によって睡眠が浅い状態にあると考えられる。つまり、寝返りの頻度が多い場合には、全体的に睡眠が浅く、よく眠れていないことが示唆される。また、睡眠障害によって、床についているが、眠れずに覚醒したままの状態である場合には、人は更に頻繁に寝返りをうつ。 One way to easily estimate the quality of sleep every day at home is to focus on turning over. Rolling over occurs to relieve pain and poor circulation in body parts that are compressed by weight by changing body positions during sleep. Therefore, it is considered that sleep is shallow due to pain during the time before and after turning over. That is, when the frequency of turning over is high, it is suggested that sleep is shallow overall and sleep is not well performed. In addition, when a person is on the floor due to a sleep disorder but remains awake without being able to sleep, the person turns over more frequently.
したがって、寝返りの頻度を観察することによって睡眠の質を計ることができる。例えば、睡眠中の体動頻度及び体動間隔を測定し、体動頻度が少ない方が良い睡眠を得られていると判断する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。体動によって生じる寝返りは、例えば、床の下に敷いたエアマットを用いて検出することができる。この方法には、利用者を拘束しないという利点がある。
しかし、前述した特許文献1に記載された技術では、利用者のあらゆる体動を検出してしまうという問題がある。例えば、利用者がたまたま、顔が痒くて掻いた場合、又は、第三者によって床が振動した場合でも、利用者の体動が検出されるため、寝返りが生じたと誤って判定される。一方、人はゆっくりと寝返りをうつこともある。この場合には、体動はほとんど検出されないため、寝返りが生じたと判定されないという問題もある。
However, the technique described in
本発明は、前述した問題に鑑みてなされたもので、体動の大小にかかわらず、確実に寝返りを検出し、睡眠の状態を可視化することによって、睡眠の状態を評価することができるシステムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. A system capable of evaluating a sleep state by reliably detecting a rollover and visualizing a sleep state regardless of the magnitude of body movement. The purpose is to provide.
本発明の代表的な一例を示せば以下のとおりである。すなわち、利用者の身体に装着され、測定されたデータを送信する複数のセンサノードと、前記複数のセンサノードから送信されたデータを解析する計算機と、を備える計算機システムであって、前記複数のセンサノードは、所定のサンプリング周期毎に加速度を出力し、前記出力された加速度を前記計算機に送信し、前記計算機は、プロセッサと、前記プロセッサに接続されるメモリと、を備え、前記複数のセンサノードから送信された加速度を取得し、前記プロセッサは、前記取得した加速度の変化に基づいて、前記センサノードが装着された利用者の身体の向きが変化した時刻を検出し、前記検出された身体の向きが変化した各時刻の間隔に基づいて、前記利用者の睡眠の状態を評価することを特徴とする。 A typical example of the present invention is as follows. That is, a computer system comprising a plurality of sensor nodes that are mounted on a user's body and that transmit measured data, and a computer that analyzes data transmitted from the plurality of sensor nodes, the computer system comprising: The sensor node outputs an acceleration every predetermined sampling period, and transmits the output acceleration to the computer. The computer includes a processor and a memory connected to the processor, and the plurality of sensors. The acceleration acquired from the node is acquired, and the processor detects the time when the orientation of the user wearing the sensor node changes based on the change in the acquired acceleration, and the detected body The sleep state of the user is evaluated based on the interval of each time when the orientation of the user changes.
本発明の一実施形態によれば、睡眠モニタシステムは、睡眠中の寝返りを確実に検出し、この寝返り間隔に基づいて、睡眠の状態を評価することができる。 According to one embodiment of the present invention, the sleep monitor system can reliably detect a turn during sleep and can evaluate a sleep state based on the turn over interval.
以下に、本発明の実施形態の睡眠モニタシステムについて、図1から図12を用いて説明する。 Below, the sleep monitor system of embodiment of this invention is demonstrated using FIGS. 1-12.
図1は、本発明の実施形態の睡眠モニタシステムの構成の例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a sleep monitor system according to an embodiment of the present invention.
本実施形態の睡眠モニタシステムは、腕輪型センサノード1、基地局102、及び、計算機103を備える。
The sleep monitor system of this embodiment includes a
睡眠モニタシステムは、当該システムの利用者(被観察者)の睡眠中の動作(又は、状態)を測定するセンサとして、例えば、加速度センサを備えた腕輪型センサノード1を用いる。腕輪型センサノード1は、利用者の腕に装着され、所定の周期(サンプリング周期)で加速度を出力し、出力された加速度(以下、センシングデータという)を基地局102へ送信する。
The sleep monitor system uses, for example, a bracelet
基地局102は、無線信号を受信するアンテナ101を備え、腕輪型センサノード1から送信されたセンシングデータを受信する。なお、基地局102は、無線のほか、赤外線又は有線によって、腕輪型センサノード1からセンシングデータを受信してもよい。基地局102は、腕輪型センサノード1から、センシングデータを受信し、受信したセンシングデータを計算機(PC)103へ転送する。
The
計算機103は、集計部200、集計情報格納部300、寝返り解析部400、睡眠情報格納部500、及び、表示内容生成部600を備え、表示部104及び入力部105を接続する。
The
なお、計算機103は、図示しないプロセッサ、メモリ、及び、ストレージ装置(記憶媒体)を備える。ストレージ装置は、各種プログラム及びデータを格納する。メモリは、プロセッサによって実行される各種プログラムを格納する。プロセッサは、メモリに格納された各種プログラムを実行する。なお、計算機103のプロセッサ(図示省略)は、例えば、ストレージ装置(記憶媒体)に格納されたプログラムを所定のタイミングでメモリへロードし、ロードされたプログラムを実行することによって、集計部200、寝返り解析部400、及び、表示内容生成部600の処理を実現する。
The
集計部200は、基地局102によって転送されたセンシングデータを、所定の単位時間当たりのデータに変換し、変換されたデータを集計情報格納部300に格納する。寝返り解析部400は、集計情報格納部300に格納された利用者の単位時間毎の動作、又は、状態の情報を解析し、図7及び図8を用いて後述する利用者の睡眠中の寝返り間隔の情報を生成する。また、寝返り解析部400は、生成された寝返り間隔の情報を睡眠情報格納部500に格納する。
The
なお、本実施形態の睡眠モニタシステムは、複数の腕輪型センサノード1を用いることによって、複数の利用者の睡眠状態を観察してもよい。この場合、腕輪型センサノード1から送信されるセンシングデータには、各腕輪型センサノード1の識別子を付与する。計算機103は、センシングデータに付与された腕輪型センサノード1の識別子によって、利用者を識別することができる。
Note that the sleep monitor system of the present embodiment may observe the sleep states of a plurality of users by using a plurality of
睡眠モニタシステムの利用者、又は、利用者から委託を受けた者(医師等)は、入力部105を操作し、表示の処理を指示する。
A user of the sleep monitor system or a person commissioned by the user (such as a doctor) operates the
表示内容生成部600は、利用者等の指示に基づき、睡眠情報格納部500に格納された睡眠情報から、利用者の睡眠状態を可視化、指標化した画面を生成し、生成された画面を表示部104に表示する。利用者等は、表示部104に表示された画面によって、利用者の睡眠状態を観察することができる。
The display
なお、本実施形態では、計算機103が基地局102から送信されたセンシングデータを処理したが、遠隔地(利用者の睡眠状態を測定する場所から離れた場所)に設置されたサーバ装置が基地局102から送信されたセンシングデータを処理してもよい。この場合、サーバ装置は、ネットワーク(図示省略)によって基地局102に接続し、ネットワーク経由でセンシングデータを受信する。なお、サーバ装置は、計算機103と同じ構成でもよい。この場合、サーバ装置の集計部200は、受信したセンシングデータを単位時間毎のデータに変換し、変換されたデータをサーバ装置の集計情報格納部300に格納する。サーバ装置の寝返り解析部400は、サーバ装置の集計情報格納部300に格納されたデータから睡眠情報を生成し、生成された睡眠情報をサーバ装置の睡眠情報格納部500に格納する。なお、計算機103(クライアント装置)は、ネットワークに接続されたサーバ装置の睡眠情報格納部500から、睡眠情報を取得してもよい。計算機103(クライアント装置)の表示内容生成部600は、サーバ装置の睡眠情報格納部500から取得した睡眠情報を可視化、指標化した画面を生成し、生成された画面を表示部104に表示してもよい。
In this embodiment, the
前述した構成によって、利用者、又は、利用者から委託を受けた者は、遠隔から利用者の睡眠状態を観察することができる。 With the configuration described above, a user or a person entrusted by the user can observe the sleep state of the user from a remote location.
本発明の実施形態のセンサノードは、例えば、腕輪型、又は、腕時計型のセンサである。以下に、腕輪型センサノード1について説明する。
The sensor node according to the embodiment of the present invention is, for example, a bracelet type or a wristwatch type sensor. The bracelet
図2は、本発明の実施形態の腕輪型センサノード1の構成の例を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of the configuration of the bracelet
図2では、腕輪型センサノード1を正面から見た概略図(a)、及び、側方から見た断面図(b)を表した。この腕輪型センサノード1は、利用者(腕輪型センサノード1の装着者)の体動によって生じる加速度、及び、腕輪型センサノード1が受ける重力加速度を検出する。
FIG. 2 shows a schematic view (a) of the bracelet
腕輪型センサノード1は、センサ装置10、センサ装置10を格納するケース11、及び、ケース11を人体の腕に装着するバンド12を備える。
The bracelet
センサ装置10は、センサ、制御部等を備える。なお、センサ装置10については、図3を用いて後述する。腕輪型センサノード1に用いるセンサは、図2に示すようにX、Y、Zの直交する3軸の加速度をそれぞれ検出することができる加速度センサが好適である。
The
計算機103は、加速度センサによって出力されたX、Y、Zの直交する3軸の加速度(重力加速度)を用いて、利用者の手首がどの方向から重力を受けているかを解析することができる。つまり、本実施形態では、利用者の手首の角度(姿勢)の変化を測定することによって、利用者の寝返りを検出する。
The
また、本実施形態では、利用者がセンサノードを日中に利用する(例えば、センサノードを歩数計等として利用する)ことを考慮して、センサノードは、常時身体に装着しやすい腕輪形状ノードであるが、足に装着する足輪形状ノードであってもよいし、腹部に装着するベルト形状ノードであってもよいし、ポケットに入れる小型携帯の形状ノードであってもよい。 In addition, in this embodiment, considering that the user uses the sensor node during the day (for example, the sensor node is used as a pedometer or the like), the sensor node is a bracelet-shaped node that is always easy to wear on the body. However, it may be an ankle-shaped node that is worn on the foot, a belt-shaped node that is worn on the abdomen, or a small portable shape node that is put in a pocket.
図3は、本発明の実施形態のセンサ装置10のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of the
センサ装置10は、無線通信部(RF)2、マイクロコンピュータ3、リアルタイムクロック(RTC)4、加速度センサ6、電池7、及び、スイッチ8を備える。
The
無線通信部2は、アンテナ5を備え、基地局102にセンシングデータを送信する。マイクロコンピュータ3は、センサ6及び無線通信部2を制御する。リアルタイムクロック4は、マイクロコンピュータ3を周期的に起動するタイマである。加速度センサ6は、X、Y、Zの直交する3軸の加速度を検出する。電池7は、各部に電力を供給する。スイッチ8は、センサ6への電力の供給を制御するためのスイッチである。
The
また、センサ装置10は、スイッチ8とセンサ6との間とグランドとをバイパスコンデンサC1によって接続してもよい。バイパスコンデンサC1は、ノイズを除去する。センサ装置10は、スイッチ8を制御することによって、バイパスコンデンサC1への充放電回数を減らし、電力消費を低減することができる。
In the
マイクロコンピュータ3は、CPU34、ROM33、RAM32、割り込み制御部35、A/Dコンバータ31、シリアルコミュニケーションインターフェース(SCI)36、パラレルインターフェース(PIO)37、及び、発振部(OSC)30を備える。
The
CPU34は、演算処理を実行するプロセッサである。ROM33は、CPU34によって実行されるプログラム等を格納する。RAM32は、データ等を格納する。割り込み制御部35は、RTC4からの信号(タイマ割り込み)に基づいて、CPU34への割り込みを処理する。A/Dコンバータ31は、センサ6から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。シリアルコミュニケーションインターフェース36は、無線通信部2からシリアル信号を送受信する。パラレルインターフェース37は、無線通信部2及びスイッチ8を制御する。発振部30は、マイクロコンピュータ3の各部へクロックを供給する。
The
また、前述したマイクロコンピュータ3の各部は、システムバス38を介して接続される。RTC4は、所定の周期によって、割り込み信号(タイマ割り込み)を割り込み制御部35に出力し、また、基準クロックをSCI36に出力する。PIO37は、CPU34からの指令に応じて、スイッチ8を制御し、センサ6への電力の供給を制御する。
Each part of the
腕輪型センサノード1は、所定のサンプリング周期(例えば、0.05秒)によって、マイクロコンピュータ3を起動し、センサ6からセンシングデータを取得し、取得したセンシングデータに腕輪型センサノード1を特定する識別子及びタイムスタンプを付与する。センサ装置10は、識別子及びタイムスタンプが付与されたセンシングデータを基地局102へ送信する。なお、腕輪型センサノード1の制御は、例えば、特開2008−59058号公報に記載された制御と同様でもよい。なお、腕輪型センサノード1は、連続的に取得したセンシングデータをRAM32に格納し、所定のタイミングに、格納されたセンシングデータをまとめて基地局102に送信してもよい。
The bracelet
以下に、本実施形態の睡眠モニタシステムの処理の概要について説明する。 Below, the outline | summary of a process of the sleep monitor system of this embodiment is demonstrated.
図4は、本発明の実施形態の睡眠モニタシステムの処理を示すフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart showing processing of the sleep monitor system according to the embodiment of the present invention.
まず、ステップS1では、基地局102は、腕輪型センサノード1から受信したセンシングデータを計算機103へ転送する。
First, in step S <b> 1, the
次に、ステップS2では、計算機103の集計部200は、利用者(腕輪型センサノード1の識別子)毎に、所定の周期(例えば、1分)で、腕輪型センサノード1から送信されたセンシングデータを集計し、集計したセンシングデータを集計情報格納部300に格納する。
Next, in step S <b> 2, the totaling
具体的には、集計部200は、腕輪型センサノード1の識別子毎に、例えば、単位時間(例えば、1分間)に取得されたセンシングデータ(例えば、サンプリング周期0.05秒で連続的に取得された1200個のデータ)から、単位時間(例えば、1分間)当たりのX軸の加速度平均値303、Y軸の加速度平均値304、及び、Z軸の加速度平均値305を計算する。また、集計部200は、図6を用いて後述する方法によって、運動頻度306を算出する。集計部200は、計算されたX軸加速度平均値303、Y軸加速度平均値304、Z軸加速度平均値305、運動頻度306、腕輪型センサノード1の識別子301、及び、日時302を、センシングデータの集計情報として、集計情報格納部300に格納する。
Specifically, the totaling
なお、本実施形態では、例えば、サンプリング周期を0.05秒、単位時間を1分間としたが、サンプリング周期は、利用者の寝返りの動作(身体の向きが変化する動作)の時間よりも十分に長い、平均を求めるための単位時間と同じであってもよい。 In the present embodiment, for example, the sampling cycle is 0.05 seconds and the unit time is 1 minute. However, the sampling cycle is sufficiently longer than the time of the user's turning action (the action of changing the body orientation). It may be the same as the unit time for obtaining the average.
次に、ステップS3では、寝返り解析部400は、集計情報格納部300に格納されたセンシングデータの集計情報から、運動頻度306を用いて、利用者毎の毎日の就寝時刻及び起床時刻を算出する。
Next, in step S <b> 3, the
なお、運動頻度306から就寝時刻及び起床時刻を判定する手法はいくつか知られている。例えば、Cole法(Cole RJ、Kripke DF、Gruen W、Mullaney DJ、Gillin JC.Automatic sleep/wakeidentification from wrist activity.Sleep1992;15:491‐469)を適用してもよい。
Several methods for determining the bedtime and the wake-up time from the
ここで、Cole法とは、睡眠導入時の前後の数分間における1分間当たりのゼロクロス回数(加速度が0Gを通過する回数)を、Cole判別式に当てはめることによって、判定値を算出し、算出された判定値に基づいて、覚醒状態か、又は、睡眠状態かを判定する方法である。睡眠の時間における運動頻度306は、覚醒(起きている)時間における運動頻度よりもずっと小さい。本実施形態では、運動頻度306をCole判別式に当てはめることによって、利用者の就寝時刻、及び、起床時刻を算出する。
Here, the Cole method is to calculate the determination value by applying the number of zero crosses per minute (the number of times the acceleration passes through 0G) for a few minutes before and after sleep introduction to the Cole discriminant. It is a method of determining whether it is an awake state or a sleep state based on the determined value. The
次に、ステップS4では、寝返り解析部400は、集計情報格納部300に格納されたセンシングデータの集計情報から、利用者毎のX軸加速度平均値303、Y軸加速度平均値304、及び、Z軸加速度平均値305を用いて、ステップS3で求めた睡眠時間(すなわち、就寝時刻から起床時刻までの時間)の間の寝返り時刻を検出する。寝返り時刻を検出する方法については、図8を用いて後述する。
Next, in step S <b> 4, the rolling
次に、ステップS5では、寝返り解析部400は、ステップS3で検出した就寝時刻、S4で検出した各寝返り時刻、及び、S3で検出した起床時刻から、寝返り間隔504を計算する。また、寝返り解析部400は、平均運動頻度505として、各寝返り間隔の間の運動頻度306の平均値を計算する。寝返り解析部400は、ステップS3及びステップS4によって計算された結果を、利用者の睡眠情報として、睡眠情報格納部500に格納する。睡眠情報格納部500に格納される睡眠情報については、図7を用いて後述する。
Next, in step S5, the
最後に、ステップS6では、利用者、又は、利用者から委託を受けた者は、入力部105から表示処理の操作を指示する。表示内容生成部600は、利用者等からの操作を受けると、睡眠情報格納部500に格納された利用者の睡眠情報を取得し、取得された睡眠情報から、利用者の睡眠状態が可視化され、利用者の睡眠状態を評価することができる画面を生成し、生成された画面を表示部104に表示する。
Finally, in step S <b> 6, the user or the person entrusted by the user instructs the display processing operation from the
以上が、本実施形態の睡眠モニタシステムの処理の概要である。以下に、睡眠モニタシステム各部の詳細な処理について説明する。 The above is the outline of the processing of the sleep monitor system of the present embodiment. Below, the detailed process of each part of a sleep monitor system is demonstrated.
図5は、本発明の実施形態の集計情報格納部300に格納される利用者の動作情報のフォーマットの例を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a format of user operation information stored in the total
集計部200は、腕輪型センサノード1が、所定のサンプリング周期(例えば、0.05秒)で出力したセンシングデータを集計し、単位時間(例えば、1分間)当たりの各軸の加速度平均値を計算する。また、0.05秒毎のセンシングデータから、単位時間(1分間)当たりの運動頻度を計算する。運動頻度の計算方法については、図6を用いて後述する。集計部200は、計算された各軸の加速度平均値、及び、運動頻度をセンシングデータの集計情報(利用者の動作情報)として集計情報格納部300に格納する。
The totaling
図5に示す利用者の動作情報は、例えば、腕輪型センサノード1の識別子301、単位時間で区切られた日時302、X軸加速度平均値303、Y軸加速度平均値304、Z軸加速度平均値305、及び、運動頻度306を含む。ここで、各加速度平均値303、304、305の単位は、重力加速度「G」(1G=9.80665メートル/秒2)である。運動頻度306の単位は、「回/分」である。以下に、運動頻度306の計算方法について説明する。
5 includes, for example, the
図6は、本発明の実施形態の運動頻度306を算出する方法を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a method of calculating the
腕輪型センサノード1から出力されたセンシングデータは、X、Y、Z軸の加速度を含む。はじめに、集計部200は、サンプリング周期毎のX、Y、Zの直交する3軸の加速度のスカラー量を計算する。スカラー量は、各軸の加速度をXg、Yg、Zgとすると、次の式によって計算される。
The sensing data output from the bracelet
スカラー量=(Xg2+Yg2+Zg2)1/2
次に、集計部200は、計算されたスカラー量に対して、フィルタ(バンドパスフィルタ)処理を実行する。集計部200は、計算されたスカラー量から、所定の周波数帯域(例えば、0.1Hz〜5Hz)のみを抽出することによって、ノイズ成分を除去する。
Scalar amount = (Xg 2 + Yg 2 + Zg 2 ) 1/2
Next, the totaling
次に、集計部200は、フィルタ処理の後、図6に示すとおり、加速度のスカラー量が、所定の閾値(例えば、0G又は0.05G)と交差した回数(ゼロクロス回数)を検出する。なお、加速度のスカラー量が所定の閾値を超えた回数をゼロクロス回数としてもよい。集計部200は、単位時間(1分間)当たりに検出されたゼロクロス回数を、単位時間(1分間)当たりの運動頻度306とする。
Next, the totaling
運動頻度306は、利用者の手首の向き(重力加速度を受ける方向)にかかわらず、利用者が睡眠中に動いた量を示す。運動頻度306は、図4のステップS3において、就寝時刻及び起床時刻を検出するために利用される。また、睡眠の質の評価に利用されてもよい。
The
図7は、本発明の実施形態の睡眠情報格納部500に格納される睡眠情報のフォーマットの例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of a format of sleep information stored in the sleep
寝返り解析部400は、集計情報格納部300に格納された動作情報を解析し、解析した結果を睡眠情報として睡眠情報格納部500に格納する。睡眠情報は、腕輪型センサノード1の識別子501、開始時刻502、終了時刻503、寝返り間隔504、平均運動頻度505、及び、評価指数506を含む。
The rolling
開始日時502は、寝返りが生じた時刻である。終了日時503は、次に寝返りが生じ、寝返り間隔が終了した時刻である。なお、一回(一晩)の睡眠における最初の開始日時502は、就寝時刻である。また、最後の終了日時503は、起床時刻である。また、睡眠中の各寝返り間隔の終了日時503は、次の寝返り間隔の開始日時502と等しい。
The start date and
寝返り間隔504は、寝返りが生じた時刻(開始時刻502)と次に寝返りが生じた時刻(終了時刻503)との差によって算出される寝返りの時間間隔である。平均運動頻度505は、開始日時502から終了日時503までの1回の寝返り間隔において、単位時間(1分間)当たりの運動頻度306を平均した値である。評価指数506は、各寝返り間隔504毎の睡眠の質を示す指数である。評価指数506の計算方法については、図9を用いて後述する。
The
図8は、本発明の実施形態の寝返り時刻を検出する方法の例を示す説明図である。 FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of a method for detecting the turnover time according to the embodiment of this invention.
寝返り解析部400は、集計情報格納部300に格納された利用者の動作情報を用いて、寝返り時刻を検出する。検出された寝返り時刻は、図7に示した寝返りの開始日時502、及び、終了日時503として、睡眠情報格納部500に格納される。
The
加速度センサ6は、X、Y、Zの直交する3軸の方向の加速度を出力する。なお、出力される加速度には、重力加速度と利用者の体動によって生じる加速度とがある。加速度センサ6は、静止している状態では、X、Y、Zの直交する3軸の方向の重力加速度を出力する。
The
X、Y、Z軸別に出力される重力加速度の値は、加速度センサ6が重力加速度を受ける方向によって変化するため、加速度センサ6は、加速度センサ6自体の傾斜を検出することができる。つまり、利用者の身体に装着された加速度センサ6は、睡眠中の利用者の身体の向きの変化を検出することができる。加速度センサ6は、X、Y、Z軸方向のそれぞれに0Gを中心とした正負いずれかの値を出力する。また、重力を受ける鉛直下向き方向に対して1軸又は2軸が水平である場合には、その軸の方向の重力加速度の値は0となる。
Since the value of the gravitational acceleration output for each of the X, Y, and Z axes varies depending on the direction in which the
よって、加速度センサ6のX、Y、Z軸方向の出力値のうち、いずれかの値の正負が反転した場合には、寝返り解析部400は、腕輪型センサノード1が受ける重力の方向が大きく変化した、すなわち、利用者が寝返りをしたと判定する。なお、ここで、加速度センサ6によって出力される加速度の単位は「G」である。
Therefore, when the positive or negative value of one of the output values of the
図8に示す801から807までの折れ線は、時系列に沿った、単位時間当たりのX軸の加速度平均値303、Y軸の加速度平均値304、及び、Z軸の加速度平均値305のいずれかの変化を示す。ここで、加速度平均値が+0.1G以上の領域をA、加速度平均値が+0.1から−0.1Gの間の領域をB、加速度平均値が−0.1G以下の領域をCとする。
A broken line from 801 to 807 shown in FIG. 8 is one of the X-axis
寝返り解析部400は、加速度平均値が領域Aから領域C、又は、領域Cから領域Aに変化した時刻を検出し、検出された時刻を寝返り時刻とする。なお、加速度平均値が0Gの近傍の値を示す場合には、腕輪型センサノード1の傾斜がわずかに変化した場合でも、加速度平均値の正負の値が反転する。よって、寝返り解析部400は、わずかな変化が誤って寝返りと判定されないように、領域Bにおける加速度平均値の変化を無視する。
The turning
また、本実施形態では、寝返り解析部400は、サンプリング周期毎に出力された加速度の変化ではなく、サンプリング周期よりも長い単位時間当たりの加速度平均値の変化によって、利用者の寝返りを検出する。寝返りの動作は、必ずしも単純ではなく、複雑である。このため、寝返り動作の時間よりも極めて短い、例えば、0.05秒のサンプリング周期で出力される加速度によって、寝返りを検出しようとする場合には、寝返りの動作の間に何度も加速度の正負が反転する。
In the present embodiment, the
これによって、寝返り解析部400は、わずかな加速度の変化を誤って寝返りであると判定するおそれがある。一方、単位時間(例えば、1分間)当たりの加速度平均値を用いた場合には、寝返りの動作の複雑な動きは平均化されて滑らかになるため、誤判定の問題は生じない。
Accordingly, the
図8では、ある軸方向の加速度平均値は、801から802までは正の値であり、領域Aに属する。次に、体向の変化によって、加速度平均値は、803から804へ変化し、また、正から負の値へ反転する。ただし、803から804の間の加速度平均値は領域Bに属しているため、寝返り解析部400は、この間の変化を寝返りではないと判定する。加速度平均値は、805から806の間は、正の値であり、領域Aに属する。次に、加速度平均値は、806から807に変化し、正から負の値へ反転する。また、807の加速度平均値は、領域Cに属する。したがって、寝返り解析部400は、806から807への変化を寝返りと判定し、時刻808を寝返り時刻と判定する。
In FIG. 8, the average acceleration value in a certain axial direction is a positive value from 801 to 802 and belongs to the region A. Next, the average acceleration value changes from 803 to 804 due to a change in body orientation, and reverses from a positive value to a negative value. However, since the acceleration average value between 803 and 804 belongs to the region B, the
なお、仮に805が領域Cにあった場合には、寝返り解析部400は、領域Bに属する点803から点804までの変化を無視し、領域Aの802から領域Cの805への変化を寝返りと判定し、点805の時刻を寝返り時刻とする。また、寝返り解析部400は、X、Y、Z軸方向のすべての加速度平均値を用いて寝返りの有無を判定する。すなわち、寝返り解析部400は、いずれの軸方向で寝返りが判定された場合も、寝返り時刻を検出する。
If 805 is in the region C, the turning
従来では、寝返りは、利用者の体動によって判定されていた。しかし、体動が必ずしも寝返りであるとは限らず、例えば、睡眠中の人がわずかに顔を掻いた場合、又は、第三者によって床が揺らされた場合にも、体動が生じる。このため、従来の方法によれば、検出された体動が誤って寝返りとして判定されるおそれある。 Conventionally, turning over has been determined by the body movement of the user. However, the body motion is not necessarily a roll-over, for example, when a sleeping person slightly scratches his face or when the floor is shaken by a third party. For this reason, according to the conventional method, the detected body movement may be erroneously determined as turning over.
本実施形態では、利用者の体動ではなく、体向の変化を検出することによって、寝返りを判定する。寝返りが生じると、体向(利用者の身体の向き)が大きく変化することによって、身体が重力を受ける方向が大きく変化する。したがって、重力を受ける方向の変化を検出することによって、寝返りを検出することができる。寝返りを精度良く検出するためには、運動頻度よりも、体向(身体の向き)の変化を検出する方が好適である。 In the present embodiment, turning over is determined by detecting a change in body orientation, not a user's body movement. When turning over, the body direction (the direction of the user's body) changes greatly, and the direction in which the body receives gravity changes greatly. Therefore, it is possible to detect turning over by detecting a change in the direction of receiving gravity. In order to detect turning over accurately, it is preferable to detect a change in body orientation (body orientation) rather than exercise frequency.
以下に、評価指数506の算出の方法について、説明する。寝返り解析部400は、以下に示す対応表に基づき、睡眠の質を定める評価指数506を定める。
A method for calculating the
図9は、本発明の実施形態の寝返り間隔から評価指数を生成するための対応表の例を示す説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a correspondence table for generating an evaluation index from a turnover interval according to the embodiment of this invention.
図9では、寝返り間隔504と評価指数506との対応を表した。
FIG. 9 shows the correspondence between the
寝返り間隔504は、所定の区切り値によって区分された階級に分類される。評価指数506は、各階級に付与される評価値である。本実施形態では、例えば、寝返り間隔504が5分未満の場合には評価指数506を「1」とし、寝返り間隔504が5分以上かつ15分未満の場合には評価指数506を「2」とし、寝返り間隔504が15分以上かつ30分未満の場合には評価指数506を「3」とし、寝返り間隔504が30分以上の場合には評価指数506を「4」とする。
The
評価指数506は、寝返り間隔504の間の睡眠の質を示す。前述したように、寝返りの頻度が少ない方が睡眠状態は深い、すなわち、睡眠の質が高い。よって、寝返り間隔504が長い方が、評価指数506は高い。一方、寝返り間隔504が短い方が、評価指数506は低い。
なお、寝返り解析部400は、寝返り間隔504に基づいて、睡眠状態を評価したが、寝返り間隔504のほかに、さらに、平均運動頻度505を用いて、睡眠状態を評価してもよい。
Note that the
前述したように、寝返り解析部400は、各寝返り間隔504を、所定の区切り値によって区分され評価指数「1」から「4」が付与された4階級に分類した。寝返り解析部400は、さらに、各寝返り間隔504内の平均運動頻度505が所定の閾値よりも低い場合には、利用者(被観察者)が静かに寝ていると判定してもよい。この場合、各評価指数506が付与された各寝返り間隔504のうち、静かに寝ていると判定された寝返り区間504の評価指数506に、例えば、「0.5」を加算してもよい。
As described above, the
なお、本実施形態の睡眠モニタシステムとは別のセンサ又は装置によって、利用者の脳波、脈拍数、又は、呼吸数を測定してもよい。この場合、寝返り間隔504及び平均運動頻度505のほか、前述した測定結果を用いて、評価指数506を設定してもよい。
In addition, you may measure a user's brain wave, a pulse rate, or a respiration rate with a sensor or apparatus different from the sleep monitor system of this embodiment. In this case, the
図10は、本発明の実施形態の表示内容生成部600が生成する表示画面の例を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a display screen generated by the display
表示内容生成部600は、睡眠情報格納部500に格納された利用者の睡眠情報を取得し、取得した睡眠情報から、利用者の睡眠状態が可視化され、利用者の睡眠状態を評価することができる画面を生成し、生成された画面を表示部104に表示する。
The display
グラフ1001の横軸は時刻、縦軸は観察の日付である。グラフ1001は、時系列に沿った寝返り時刻及び寝返り間隔504を表示した帯グラフである。各寝返り間隔504は、評価指数506に基づいて、濃淡によって区別される。領域1002は、最も睡眠が深く、評価指数506が「4」である寝返り間隔504である。また、領域1003は、評価指数506が「3」である寝返り間隔504である。領域1004は、評価指数506が「2」である寝返り間隔504である。領域1005は、最も睡眠が浅く、評価指数506が「1」である寝返り間隔504である。つまり、長い帯の方が睡眠の質が良い(睡眠が深い)ことを示す。
The horizontal axis of the
また、グラフ1001では、毎晩の睡眠状態が表示される。このグラフ1001によって、利用者等は、毎晩の就寝時刻、起床時刻、及び、睡眠中の眠りの深さの推移を視覚的に理解することができる。例えば、帯が長い場合は、睡眠時間が長く、全体的に帯が濃い場合は、深く眠れていることを示す。
Moreover, in the
なお、ここでは、睡眠の質(睡眠の深さ)を濃淡によって示したが、複数の色によって示してもよい。 Here, the quality of sleep (sleep depth) is shown by shading, but it may be shown by a plurality of colors.
図11は、本発明の実施形態の表示内容生成部600が生成する表示画面の別な例を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating another example of the display screen generated by the display
グラフ1101では、グラフ1001と同様に、各寝返り間隔を濃淡によって区別し、睡眠状態の推移を示した。ただし、グラフ1101の横軸は、時刻ではなく、就寝してからの経過時間である。
In the
グラフ1101によって、利用者等は、就寝時刻を基準として、睡眠状態の推移を日毎に比較することができる。これによって、利用者等は、例えば、寝つきが悪い、中途覚醒がある、早朝覚醒がある等の睡眠状態の特徴を発見しやすくなる。
The
また、グラフ1102は、寝返り間隔504が所定の時間以上である睡眠時間が、全睡眠時間に占める割合の推移を示した。例えば、9月1日においては、寝返り間隔504が「30分」以上である睡眠時間(言い換えると、評価指数が「4」以上となる睡眠時間)が全睡眠時間に対して占める割合は約50%である。グラフ1102によって、利用者等は、睡眠の質の変化を観察することができる。
In addition, the
なお、グラフ1102は、例えば、寝返り間隔504が「15分」以上である睡眠時間(言い換えると、評価指数が「3」以上となる睡眠時間)が全睡眠時間に対して占める割合であってもよい。
Note that the
また、利用者等は、数か月分の睡眠状態をグラフに表示することによって、より効果的に睡眠状態を観察することができる。なお、グラフ1101では、就寝時刻を基準として、睡眠状態の推移を表示したが、例えば、起床時刻を基準として、睡眠状態の推移を表示してもよい。また、ここでは、睡眠の質(睡眠の深さ)を濃淡によって示したが、複数の色によって示してもよい。
Moreover, the user etc. can observe a sleep state more effectively by displaying the sleep state for several months on a graph. In the
図12は、本発明の実施形態の表示内容生成部600が生成する表示画面の別な例を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating another example of the display screen generated by the display
グラフ1201では、利用者(本人)及び他の利用者について、それぞれの睡眠時間と熟眠占有率との関係を示した。グラフ1201の横軸は、睡眠時間、縦軸は、熟眠占有率(寝返り間隔504が所定の時間以上の睡眠時間が全睡眠時間に占める割合)である。グラフ1201に示した黒丸は、利用者(本人)の測定結果である。また、白丸は、本人以外他の利用者の測定結果である。
The
測定結果がグラフ1201の左上部の領域に属する場合には、睡眠時間が短くても深く眠れていることを示す。一方、測定結果が、グラフ1201の右下部に属する場合には、眠りが浅く、いつまでも寝ていることを示す。これによって、利用者(本人)は、自己の睡眠状態と他者の睡眠状態とを相対的に比較し、全体における自己の測定結果の位置を知ることができる。なお、グラフ1201の中心点(破線で示した二つの中心線の交点)は、表示されているすべての利用者の平均値に合せるように設定されてもよい。
When the measurement result belongs to the upper left area of the
なお、本実施形態のグラフ1201では、利用者(本人)の測定結果のほか、他の複数の利用者の測定結果を表示したが、利用者(本人)の月間の測定結果をまとめて表示してもよい。これによって、利用者本人は、自己の睡眠状態の傾向を知ることができる。
In addition, in the
以上説明したように、本実施形態によれば、睡眠モニタシステムは、身体に装着したセンサによって出力されたセンシングデータから、睡眠中の身体の向きの変化を検出し、寝返りが生じたと判定することができる。また、寝返り時刻の間隔(寝返り間隔)を睡眠状態の指標とすることによって、利用者の睡眠状態が可視化され、利用者の睡眠状態を評価することができる画面を生成することができる。これによって、利用者等は、睡眠状態を定量的に評価することができる。 As described above, according to the present embodiment, the sleep monitor system detects a change in the orientation of the body during sleep from the sensing data output by the sensor attached to the body, and determines that a roll has occurred. Can do. In addition, by using the sleep time interval (turnover interval) as an indicator of the sleep state, the user's sleep state can be visualized, and a screen on which the user's sleep state can be evaluated can be generated. As a result, the user or the like can quantitatively evaluate the sleep state.
なお、本発明の実施形態では、体動ではなく、身体の向きの変化を検出し、体向の変化を寝返りと判定するため、体動の大小にかかわらず寝返りを検出することができる。また、ゆっくりとした寝返りが生じた場合、又は、体動の瞬間を見逃した場合でも、寝返り後の身体の向きの変化によって、確実に寝返りを検出することができる。また、単位時間当たりの加速度平均値を用いて寝返りを検出するため、睡眠中の細かな動作を寝返りとして誤判定することがない。 In the embodiment of the present invention, instead of body movement, a change in the body direction is detected, and the change in the body direction is determined to be turned over. Therefore, the roll over can be detected regardless of the magnitude of the body movement. Moreover, even when a slow turnover occurs or when a moment of body movement is missed, the turnover can be reliably detected by a change in the direction of the body after turning over. In addition, since turning over is detected using the average acceleration value per unit time, a detailed operation during sleeping is not erroneously determined as turning over.
また、本発明は、人の睡眠状態を観察、評価する計算機システムに適用することができる。特に、健康管理の一環として、利用者が毎日自宅において、簡便に睡眠状態を確認することができる睡眠モニタシステムに好適である。 Further, the present invention can be applied to a computer system that observes and evaluates a person's sleep state. In particular, as a part of health management, it is suitable for a sleep monitor system in which a user can easily check a sleep state at home every day.
1 腕輪型センサノード
102 基地局
103 計算機
104 表示部
105 入力部
200 集計部
300 集計情報格納部
400 寝返り解析部
500 睡眠情報格納部
600 表示内容生成部
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記複数のセンサノードは、
所定のサンプリング周期毎に加速度を出力し、
前記出力された加速度を前記計算機に送信し、
前記計算機は、
プロセッサと、前記プロセッサに接続されるメモリと、を備え、
前記複数のセンサノードから送信された加速度を取得し、
前記プロセッサは、
前記取得した加速度の変化に基づいて、前記センサノードが装着された利用者の身体の向きが変化した時刻を検出し、
前記検出された身体の向きが変化した各時刻の間隔に基づいて、前記利用者の睡眠の状態を評価することを特徴とする計算機システム。 A computer system comprising a plurality of sensor nodes that are mounted on a user's body and that transmit measured data, and a computer that analyzes data transmitted from the plurality of sensor nodes,
The plurality of sensor nodes are:
Acceleration is output every predetermined sampling period
Sending the output acceleration to the computer;
The calculator is
A processor and a memory connected to the processor;
Obtaining accelerations transmitted from the plurality of sensor nodes;
The processor is
Based on the acquired change in acceleration, detects the time when the orientation of the user wearing the sensor node has changed,
A computer system characterized by evaluating a sleep state of the user based on an interval of each time when the detected body orientation changes.
前記利用者の動作及び身体の向きに従って、正又は負の加速度を検出する加速度センサを備え、
前記所定のサンプリング周期毎に、前記加速度センサによって検出された加速度を出力し、
前記プロセッサは、
所定の単位時間当たりの前記加速度の平均値を計算し、
前記計算された加速度の平均値が、0よりも大きい第1基準値以上の値から、0よりも小さい第2基準値以下の値に変化した時刻、及び、前記第2基準値以下の値から、前記第1基準値以上の値に変化した時刻を、前記利用者の寝返り時刻に定め、
前記定められた各寝返り時刻に基づいて、各寝返り間隔を計算し、
前記計算された各寝返り間隔に基づいて、前記利用者の睡眠の状態を評価することを特徴とする請求項1に記載の計算機システム。 The plurality of sensor nodes are:
An acceleration sensor that detects positive or negative acceleration according to the user's movement and body orientation;
Outputting acceleration detected by the acceleration sensor at each predetermined sampling period;
The processor is
Calculate the average value of the acceleration per unit time,
From the time when the calculated average value of acceleration changes from a value greater than or equal to the first reference value greater than 0 to a value less than or equal to the second reference value less than 0, and a value less than or equal to the second reference value The time when the user changes to a value greater than or equal to the first reference value is determined as the user's turnover time,
Based on each set turnover time, each turnover interval is calculated,
The computer system according to claim 1, wherein the sleep state of the user is evaluated based on the calculated turnover intervals.
前記プロセッサは、
所定の単位時間当たりの前記3方向の加速度の各々の平均値を計算し、
前記計算された3方向の加速度の平均値のいずれがが、前記第1基準値以上の値から前記第2基準値以下の値に変化した時刻、及び、前記第2基準値以下の値から前記第1基準値以上の値に変化した時刻を、前記寝返り時刻に定めることを特徴とする請求項2に記載の計算機システム。 The acceleration sensor detects acceleration in three directions substantially orthogonal to each other,
The processor is
Calculating an average value of the accelerations in the three directions per predetermined unit time;
The time when any of the calculated average values of accelerations in the three directions has changed from a value greater than or equal to the first reference value to a value less than or equal to the second reference value, and from a value less than or equal to the second reference value The computer system according to claim 2, wherein a time at which the value has changed to a value equal to or greater than a first reference value is determined as the turnover time.
前記プロセッサは、
所定のサンプリング周期毎の略直交する3方向の加速度の大きさを計算し、
前記計算された加速度の大きさが、所定の時間内に、第3基準値を超える回数を運動頻度に定め、
前記定められた運動頻度に基づいて、前記利用者の睡眠状態を評価することを特徴とする請求項2に記載の計算機システム。 The acceleration sensor detects acceleration in three directions substantially orthogonal to each other,
The processor is
Calculate the magnitude of acceleration in three substantially orthogonal directions for each predetermined sampling period,
The number of times that the calculated acceleration exceeds the third reference value within a predetermined time is determined as an exercise frequency,
The computer system according to claim 2, wherein the sleep state of the user is evaluated based on the determined exercise frequency.
前記計算された各寝返り間隔を、その時間によって複数に分類し、
前記計算された各寝返り間隔を、前記各寝返り間隔の開始時刻、又は、終了時刻に基づいて、時間軸上に並べ、
前記並べられた寝返り間隔を、前記各寝返り間隔の分類が区別可能に表示するためのデータを作成することを特徴とする請求項2に記載の計算機システム。 The processor is
The calculated turn-over intervals are classified into a plurality of times according to the time,
The calculated turnover intervals are arranged on the time axis based on the start time or the end time of each turnover interval,
The computer system according to claim 2, wherein data for displaying the arranged turning intervals so that the classification of the turning intervals is distinguishable is created.
前記計算された各寝返り間隔を、その時間によって複数に分類し、
前記複数に分類された寝返り間、隔のうち、睡眠の状態が良いと評価された寝返り間隔の合計が、前記利用者が就寝してから起床するまでの1回の睡眠時間に占める割合を熟眠占有率に定め、
前記熟眠占有率と前記1回の睡眠時間との関係を示すデータを作成することを特徴とする請求項2に記載の計算機システム。 The processor is
The calculated turn-over intervals are classified into a plurality of times according to the time,
The total number of turn-over intervals that are evaluated as having good sleep among the intervals between turn-ups classified into a plurality of the above-mentioned sleep-sleeps is the ratio of the sleep time until the user wakes up and wakes up. Set to occupancy,
The computer system according to claim 2, wherein data indicating a relationship between the occupancy rate of the deep sleep and the one sleep time is created.
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