JP3754394B2

JP3754394B2 - Sleep stage estimation apparatus and apparatus using signals output from sleep stage estimation apparatus

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Publication number: JP3754394B2
Application number: JP2002155713A
Authority: JP
Inventors: 嘉二郎渡辺; 修敏佐藤; 邦夫風見
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: JP2003339674A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、就寝中の被験者の睡眠状態を無侵襲, 無拘束, 無意識に計測して、国際的基準である６段階に準拠する睡眠段階を離散的な睡眠段階（以下、名義的尺度）で同定する睡眠段階推定装置及び睡眠段階推定装置から出力される信号を利用した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
睡眠の質と量は、ヒトの心身の健康度に大きな影響をあたえる。睡眠状態が無侵襲,無拘束,無意識に精度よく計測できれば、医師の診断情報のみならず在宅などでの健康モニターや、高齢者の介護支援装置の就寝中におけるより快適な操作への適用が可能となり、その意義は大きい。
【０００３】
このような目的のために、従来より研究開発されてきた成果並びに先行出願技術について説明する。図１７及び図１８は、計測自動制御学会論文集VOL.36,No.11,P894-P900「エアマットレス型無拘束生体計測の実用化研究」で開示されている、無拘束センサ手段による生体情報収集装置及び計測データの波形図である。
【０００４】
図１７において、１は内部の圧力変化を外部に取り出し可能に設計されたエアマットレス、２はその上に敷かれた通常の蒲団、３はこの蒲団上で就寝している被験者である。
【０００５】
４は無拘束型のセンサ手段であり、具体的には高帯域,高感度の圧力センサで実現されており、エアマットレス１内の微小な圧力変動を検出する。５はフィルタ手段であり、低周波帯域のフィルタ５ａ、中周波帯域のフィルタ５ｂ、高周波帯域のフィルタ５ｃ並びに各フィルタの出力のゲインコントローラよりなる。
【０００６】
低周波帯域のフィルタ５ａは、圧力変動信号から呼吸（Respiration）情報を抽出し、ゲインコントローラを経て信号処理部８に出力する。中周波帯域のフィルタ５ｂは、圧力変動信号から心拍（Heart beating）変動情報を抽出し、ゲインコントローラ及び整流平滑回路６を経て信号処理部８に出力する。高周波帯域のフィルタ５ｃは、圧力変動信号からいびき（Snoring）情報を抽出し、ゲインコントローラ及び整流平滑回路７を経て信号処理部８に出力する。
【０００７】
図１８は、信号処理部８の処理結果得られる計測データの波形図であり、（Ａ）は呼吸情報、（Ｂ）は心拍変動情報、（Ｃ）はいびき情報をそれぞれ示している。
このような無拘束型のセンサ手段とフィルタ手段による信号処理により、無拘束で被験者の生体情報を得ることが可能である。なお、呼吸情報の変動がピークを示す位置から寝返り（Turning over）情報も抽出できる。
【０００８】
図１９は、計測自動制御学会論文集VOL.37,No.9,P821-P828「無拘束エアマットレス型生体センサによる睡眠段階の推定」で開示されている技術内容を説明する波形図である。この論文では、中周波帯域のフィルタより得られる心拍数変動に着目してデータ処理を行い、入眠より目覚めまでの間に推移する睡眠段階を連続的な情報として抽出する。
【０００９】
図１９（Ａ）は、この研究成果を検証するために、脳波, 眼球運動, 筋電データに基づき、国際的基準であるRechtshaffen & Kales法により計測された６段階（覚醒, レム睡眠, ノンレム睡眠段階 1, 2, 3, 4 ）の推移を示す波形図、（Ｂ）は無拘束型のセンサ手段で計測された心拍変動の推移を示す波形図、（Ｃ）はこの心拍変動をデータ処理して得られた睡眠段階を連続的に表した波形図である。
【００１０】
（Ａ）と（Ｃ）の比較で明らかなように、（Ｃ）に示された無拘束型のセンサ手段で得られる睡眠段階情報と（Ａ）の国際的基準による睡眠段階情報とは、変化の傾向が相当の精度で一致しており、（Ｃ）の連続的な情報でも大まかには国際的基準に準拠した睡眠の６段階を推定することは可能である。
【００１１】
このような研究成果を応用したシステムに関する先行出願で公開された発明として、例えば特開2000-215「睡眠の深さ判定方法および判定装置」には、心拍数, 呼吸数, 寝返り頻度のレベル変化により、睡眠の深さ（覚醒, レム睡眠, ノンレム睡眠 1, 2, 及びノンレム睡眠3, 4）を推定する技術が開示されている。
【００１２】
同じく、先行出願である特開2002-52010「就寝状態監視装置」には、無拘束型の生体センサで得られる就寝中の被験者の生体データを蓄積したデータベースを持ち、正常状態との比較監視をリアルタイムに実行し、無呼吸状態等の異常に即応できるネットワークを介した外部監視システムが開示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このような連続的な情報に基づく従来技術では、睡眠段階の推定精度に限界があり、前記のように大まかには国際的基準に準拠した睡眠の６段階を推定することは可能であるが、現在の睡眠段階が６段階のどこであるかを、精度よく離散的なカテゴリーとして、いわゆる名義的な尺度で推定することは困難であり、医師の治療情報として利用するためには、情報の質が低いという問題がある。
【００１４】
さらに無拘束で得られる生体情報を利用すれば、介護を要する高齢者が就寝中により快適な睡眠が得られるように介護支援機器を操作・制御することが可能であるが、従来装置では睡眠段階の高精度な情報を得ることが困難であるために、より快適な睡眠環境を提供できる介護支援機器を実現できない、という問題がある。
【００１５】
本発明の目的の第１は、無拘束で得られる生体情報を利用し、国際的基準である睡眠の６段階に準拠した、現在の睡眠段階が６段階のどこであるかを、名義的な尺度で精度よくリアルタイムに推定する睡眠段階推定装置の提供にある。
【００１６】
本発明の目的の第２は、無拘束で得られる精度の高い生体情報を利用し、リアルタイム、短期トレンド、長期トレンドの監視情報又は個人サービス情報を提供できる装置を提供することにある。
【００１７】
本発明の目的の第３は、無拘束で得られる生体情報を利用した高精度の睡眠段階推定情報に基づいて、より快適な睡眠環境を提供する介護支援機器の操作・制御をするための装置を提供することにある。
【００２５】
このような目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載発明の特徴は、
無拘束型生体センサで測定される生体の心拍変動情報並びに前記心拍変動情報に基づいて推定演算される体動情報を入力し、睡眠の段階を離散的な睡眠段階で推定演算する睡眠段階同定手段を具備する点にある。
【００２７】
請求項２記載発明の特徴は、前記体動情報を心拍変動の所定時間毎の分散から求められる指標値として求める手段と、この指標値に基づいてレム睡眠と途中覚醒情報を離散的な睡眠段階で同定する手段とを具備する点にある。
【００２９】
請求項３記載発明の特徴は、前記心拍変動の中間波帯域の動的モデルにより連続的な睡眠段階を推定する手段と、この連続的な睡眠段階情報より睡眠の各段階における心拍数変動がある分布特性を有することを利用し睡眠の段階を離散的な睡眠段階で同定するメンバーシップ関数手段とを具備する点にある。
【００３２】
請求項４記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記連続的な睡眠段階情報又は離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報を収集し、リアルタイムに出力すると共に所定期間記憶保持する記憶・保持手段を具備し、記憶・保持手段のデータに基づき現場又はネットワークを介した遠隔地点でリアルタイム又はトレンド情報を監視する点にある。
【００３３】
請求項５記載発明の特徴は、請求項４記載の装置から出力される信号を利用し、前記所定期間経過情報を長期間蓄積する個人生体情報データベース手段を具備し、このデータベース手段のデータに基づき、長期トレンド情報を現場又はネットワークを介した遠隔地点で監視する点にある。
【００３４】
請求項６記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報に基づき、各段階の遷移の全て又は指定された遷移時に自動的に発報する点にある。
【００３５】
請求項７記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、
前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報並びに前記連続的な睡眠段階情報に基づき、指定された条件達成時に自動的に発報する点にある。
【００３６】
請求項８記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、
前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報に基づき、表示機器の点灯又は色又は明るさにより、各睡眠段階を表示する点にある。
【００３７】
請求項９記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、
前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は連続的な睡眠段階情報に基づき、睡眠に関する連続的な情報並びに睡眠段階情報又は任意の指定された関数値を、アナログ値、ディジタル値として表示する点にある。
【００３８】
請求項１０記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は連続的な睡眠段階情報に基づき、褥瘡予防用具の動作、温度又は湿度を制御する点にある。
【００３９】
請求項１１記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は前記連続的な睡眠段階情報に基づき、体位変換器の動作、温度又は湿度を制御する点にある。
【００４０】
請求項１２記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は前記連続的な睡眠段階情報に基づき、電動ベッドの動作又は背上げ脚上げ等の位置、温度又は湿度を制御する点にある。
【００４１】
請求項１３記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は連続的な睡眠段階情報又は前記体動情報に基づき、マット、毛布、あんか、こたつ又はストーブ等の暖房器具の動作、温度又は湿度を制御する点にある。
【００４２】
請求項１４記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は連続的な睡眠段階情報又は前記体動情報に基づき、エアコン又はクーラー等の温湿度管理機器の動作、温度又は湿度を制御する点にある。
【００４３】
請求項１５記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は連続的な睡眠段階情報に基づき、照明器具の動作又は明るさを制御する点にある。
【００４４】
請求項１６記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は連続的な睡眠段階情報に基づき、ラジオ又はテレビ等の音響映像機器の動作、音量又は明るさを制御する点にある。
【００４５】
請求項１７記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は連続的な睡眠段階情報に基づき、脱臭機器の動作、強弱を制御する点にある。
【００４６】
請求項１８記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は連続的な睡眠段階情報に基づき、電話器の動作を制御する点にある。
【００４７】
請求項１９記載発明の特徴は、請求項１乃至３記載の装置から出力される信号を利用し、前記離散的な睡眠段階で同定された前記睡眠段階情報又は連続的な睡眠段階情報に基づき、指定された条件達成時に目覚まし機器の動作を制御する点にある。
【００４８】
請求項２０記載発明の特徴は、請求項１９記載装置の前記目覚まし機器の制御が照明機器の動作又は明るさの制御である点にある。
【００４９】
請求項２１記載発明の特徴は、請求項１９記載装置の前記目覚まし機器の制御が音響映像機器の動作、音量又は明るさの制御である点にある。
【００５０】
請求項２２記載発明の特徴は、請求項１９記載装置の前記目覚まし機器の制御が香り発生器の制御である点にある。
【００５１】
請求項２３記載発明の特徴は、請求項１９記載装置の前記目覚まし機器の制御が椅子の制御である点にある。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下本発明実施態様を、図面を用いて説明する。図１は本発明を適用した睡眠段階推定装置の一実施形態を示す機能ブロック図であり、図１７の従来装置で説明した要素と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
フィルタ手段５からの心拍変動情報Ｉｂ、呼吸情報Ｉr、いびき情報Ｉｓは、本発明推定方法が適用される睡眠段階推定演算部９に入力される。１０は被験者３の就寝中の体動を監視する赤外線カメラ、１１はその画像処理手段であり、正規化した体動情報出力Ｉｍを睡眠段階推定演算部９に与える。尚後述するが、心拍変動情報Ｉｂに基づいて体動情報を推定演算することも可能であり、その場合には赤外線カメラは設置しなくてもよい。
【００５４】
１２は、心拍変動情報Ｉｂを入力する動的モデルであり、所定数の過去のサンプルデータにより、従来の静的な線形モデル式よりは精度の高い連続的な睡眠段階情報Ｓｃを出力する。
【００５５】
即ち、入力を中周波帯域の心拍数変動ｈu(t)、出力を同帯域の睡眠段階推移Ｓm(t)として時間差分方程式で（１）式のように与える
【００５６】
【数１】

【００５７】
テストデータによる最小二乗法で係数を決定し、睡眠段階推移Ｓm(t)と心拍数変動ｈu(t)の関係は、（２）式に示す動的モデルで与えられる。
【００５８】
【数２】

【００５９】
このダイナミックモデルを用い、中周波帯域の心拍数変動から睡眠段階推移を推定した結果は、後述の図４（Ｂ）に示されており、同図（Ａ）の国際的な基準による睡眠段階の推移との近似性は、静的なモデルによる従来の睡眠段階の推移よりは精度の高いものである。
【００６０】
動的モデル１２よりの連続的な睡眠段階情報Ｓｃは、生体情報として外部に出力されるとともにメンバーシップ関数手段１３に入力され、名義的な尺度で離散的な睡眠段階情報Ｓｍに変換され、睡眠段階同定手段１４に入力される。
【００６１】
メンバーシップ関数手段１３におけるデータ処理の概要につき説明する。まず
次のような仮定を設定する。
（ａ１）ヒトは、就寝して起床するまでに覚醒, レム睡眠, ノンレム睡眠段階 1, 2, 3, 4の全てを経験する。
（ａ２）各睡眠における心拍数はある分布（例えば正規分布）に従う。
【００６２】
心拍数変動から動的モデルで推定した連続的な睡眠段階を、最小値から最大値までの間をＮ（＞６）等分し、睡眠段階ごとの睡眠時間数のヒストグラムｈis(k)を作り、このヒストグラムを計測データごとに比較できるように（３）式のように基準化する。
【００６３】
【数３】

【００６４】
ここでＳhは、連続的な睡眠段階の変動幅である。前記仮定（ａ１）,（ａ２）により、（３）式のヒストグラムは睡眠カテゴリーに対応する６つの正規分布確率関数に重みwiを乗じた和の多峰型密度関数で与えられる。
【００６５】
（３）式に最もフィットするこれらの６正規分布関数の母数mi,標準偏差σiは（４）式の最適化問題の解として与えられる。
【００６６】
【数４】

【００６７】
係数wiは一晩の睡眠において各睡眠段階の占める割合の平均値であり、それぞれの睡眠６（覚醒Ｗ）, 5（レム睡眠Ｒ）, 4（ノンレム睡眠１）, 3（ノンレム睡眠２）, 2（ノンレム睡眠３）, 1 （ノンレム睡眠４）に対して（５）式の値をとるものとする。添付の数は上の数（睡眠段階）に対応する。
【００６８】
【数５】

【００６９】
この値は健常者におけるデータであり、テストの結果とよく一致するものである。（４）式は標準的な最適化アルゴリズム（例えばNewton-Raphson法）で解く事ができる。テストで求められたデータの各睡眠における基準化した心拍数の平均値miと標準偏差σiは（６）式のようになり、これらを探索範囲とする。
【００７０】
【数６】

【００７１】
以上のようにして求められた６つの確率密度関数の指数関数部は連続的睡眠段階を６段階の睡眠へ変換する（７）式のメンバーシップ関数となる。
【００７２】
【数７】

【００７３】
この関数に連続的に推定された睡眠段階k を代入し、得られた変数ｙｉ（ｉ＝1,2,3,4,5,6）はそれぞれの睡眠段階に帰属する度合いを示し、その最大のものを対応する睡眠段階とする。
ｙｉ（ｉ＝1,2,3,4,5,6）は、０〜１の値を持ち、確率変数として取り扱うことができる。
【００７４】
このようなデータ処理により、メンバーシップ関数手段１３は連続的な睡眠段階情報を、６つの離散的なカテゴリーの睡眠段階に分類した出力Ｓｍに変換して睡眠段階同定手段１４に入力する。
【００７５】
以上説明したように、メンバーシップ関数手段１３により、睡眠の６段階は名義的尺度で推定可能である。
本発明では、同定の精度をより高めるために、睡眠段階同定手段１４に体動情報を導入し、比較的区別が難しいとされる途中覚醒とレム睡眠の同定精度を向上せしめている点を特徴としている。
【００７６】
体動情報は、前記のように赤外線カメラ１０等の画像情報の処理でＩｍとして直接計測が可能である（図４（Ｃ）参照）が、ここでは心拍変動情報Ｉｂを体動情報推定手段１５に導き、途中覚醒とレム睡眠を区別する指標Ｉwrを得る手法を説明する。
【００７７】
エアマットレスを用いた圧力変動を計測する無拘束型センサ手段においては、体動による圧力変動は心拍変動に比べて極めて大きい。そこで時間ｔにおける体動Ｍ(t)は、心拍変動データの所定時間（例えば１分）ごとの分散より求める。
【００７８】
体動があると、１分毎の心拍変動データの分散は大きな値を持ち、この値は体動の大きさに比例する。睡眠段階と体動の関係を求めるために、睡眠段階ごとの体動の大きさ（分散）を求め睡眠段階と関係づける。ここでは、基準化された体動の大きさＭ´(t)を（８）式のように定義する。
【００７９】
【数８】

【００８０】
あらかじめパラメータとして与えておく、被験者の着床時と起床直前の覚醒時のＭ(t)の平均値Ｍ0とＭ´(t)に基づいて次式の指標を定義する。
Ｉwr(t)＝Ｍ´(t)／Ｍ0 （９）
【００８１】
全てのテストデータにおいて従来法から判定したレム睡眠と途中覚醒時の指標Ｉwrの平均値と（±標準偏差）はそれぞれ、
途中覚醒時：Ｉwr＝1.1(±0.23)
レム睡眠時：Ｉwr＝0.53(±0.19)
であり、明らかな差がある。
【００８２】
これから、途中覚醒の最低値0.87を用いて、
Ｉwr(t)＞0.87のとき途中覚醒
Ｉwr(t)≦0.87のときレム覚醒
と判別することが可能となる。
【００８３】
１６は被験者の個人生体情報データベースであり、体動推定演算手段１５、メンバーシップ関数手段１３、睡眠段階同定手段１４に個人固有のパラメータ情報を提供する。このデータベースへの個人生体情報は、図２で後述する過去データを蓄積する個人生体情報データベース手段１７より与えられ、学習効果により演算精度を高めるためのチューニングデータとして使用される。
【００８４】
フィルタ手段５から得られるいびき情報Ｉs並びに呼吸情報Ｉrも睡眠段階同定手段１４に導入され、レム睡眠同定の補助データや無呼吸状態の監視データとして利用されると共に、生体情報として睡眠段階推定演算部９より出力される。
【００８５】
以上説明したように、本発明の特徴部である睡眠段階推定演算部９の出力は、動的モデル１２よりの連続的睡眠段階情報Ｓc、睡眠段階同定手段１４からの名義的尺度による睡眠段階情報Ｓa並びに心拍変動情報Ｉｂ、体動情報Ｉｍ、いびき情報Is、呼吸情報Ｉrの６情報である。
【００８６】
図２はこれら情報を利用するシステムの全体構成を示す機能ブロック図である。１８は記憶・保持手段であり、睡眠段階推定演算部９の出力情報（Ｓc,Ｓa,Ｉｂ,Ｉｍ,Is,Ｉr）を収集してリアルタイム情報を出力すると共に、所定期間（１日間などの短期）のデータを蓄積し、所定期間経過後は最新データで更新することにより所定期間の情報の変化傾向（トレンド）を把握できる機能を有する。
【００８７】
１９は治療又は介護の現場での生体情報の現場監視手段、２０は情報の記録・表示手段であり、リアルタイムの情報の表示、短期トレンド表示、個人生体情報データベース手段１７で収集された長期間データに基づく長期トレンド表示を行う。２１は所定の設定条件で発報する警報手段である。
【００８８】
これら手段１９,２０,２１からの情報は、医師又は介護者２２に対する現場における診断又は介護のための情報並びに個人の生活管理のためのサービス情報となる。
【００８９】
２３は外部通信インターフェイスであり、記憶・保持手段１８よりのリアルタイムの情報、短期トレンド情報及び個人生体情報データベース手段１７で収集された長期間データに基づく長期トレンド情報を外部ネットワーク２４、外部通信インターフェイス２５を介してリモート監視手段２６に発信する。
【００９０】
リモート監視手段２６で得られる情報は、遠隔地の医師・介護者（家族を含む）２７や監視サービスセンタ２８で利用され、必要に応じて所定機関への通報２９が行われる。
【００９１】
記憶・保持手段１８よりの所定期間経過後の情報は、個人生体情報データベース手段１７で収集され、長期間（週、月、年）の個人データが蓄積される。このデータは前記したように、睡眠段階推定演算部９に推定演算のパラメータとして供給されると共に、表示・記録手段２０や外部ネットワーク２４に長期トレンド情報を提供し、さらにオフラインデータ分析手段３０により、長期データによる個人別の治療、介護支援情報を作成することができる。
【００９２】
３１は各種介護支援機器であり、記憶保持手段１８よりのリアルタイム情報は、就寝中の被介護者３２に対するより快適な睡眠環境を提供するための情報として介護支援機器の操作、制御のための情報として利用される。
【００９３】
各種介護支援機器を例示すれば、快適睡眠環境提供では、褥瘡予防用具、体位変換器、電動ベッド、暖房器具、温湿度管理機器、照明器具、音響映像機器、脱臭機器、電話器の操作・制御であり、さらに快適目覚め環境提供では、各種の目覚まし関連機器の操作・制御である。
【００９４】
以下、発報,監視,表示・記録,各種介護支援機器の操作・制御へ本発明を適用した実施例を図３乃至図１６に基づいて説明する。
【００９５】
図３は、図２における発報手段２１の動作態様の一実施例を示すタイムチャートであり、６段階睡眠状態の状態遷移時全てまたは指定された遷移時に自動発報する点を特徴とする。就寝からノンレム１の入眠のタイミングｔ１、第１回目の睡眠周期でレム睡眠の開始タイミングｔ２及び終了タイミングｔ３、第２回目の睡眠周期でレム睡眠の開始タイミングｔ４及び終了タイミングｔ５、第３回目の睡眠周期でレム睡眠の開始タイミングｔ６及び終了タイミングｔ７、目覚めのタイミングｔ８で自動発報する。
【００９６】
図４、は同じく図２における発報手段２１の動作態様の他の実施例を示すタイムチャートであり、指定された条件達成時に自動発報する点を特徴とする。図４（Ａ）は６段階の名義的尺度で推定された睡眠段階情報Ｓａの遷移図、（Ｂ）は連続的睡眠段階情報Ｓｃの遷移図、（Ｃ）は体動情報Ｉｍの遷移図である。
【００９７】
図４（Ａ）において、タイミングｔ９とｔ１０の期間はレム睡眠であるが、この期間が比較的長い場合には、この期間の途中で（Ｂ）の連続信号がピークとなる条件成立のタイミングｔ９で発報することにより、よりきめ細かな目覚まし管理等が可能となる。
【００９８】
図５は、図２における表示・記録手段２０の動作態様の一実施例を示す模式図であり、睡眠に関する６段階推定情報に基づき、ランプ、ＬＥＤ等の表示機器の点灯ＯＮ／ＯＦＦ、単一のランプの色や明るさの違い、又はバーグラフにより６段階睡眠状態を視覚的にわかりやすく表示することができる。
【００９９】
図６は、図２における表示・記録手段２０の動作態様の他の実施例を示す模式図であり、睡眠に関する６段階推定情報、その他の計測される生体情報、又は任意の指標化された関数値をアナログ値、ディジタル値で表示する。
【０１００】
図６（Ａ）は心拍数、（Ｂ）は呼吸数、（Ｃ）は体動指標、（Ｄ）は快睡眠指標、（Ｅ）は睡眠の６段階、をそれぞれアナログ値, ディジタル値で表示した例である。
【０１０１】
（Ｄ）の快睡眠指標は、図３に示すような６段階遷移図のハッチングされた面積Ｓ１を睡眠の質として捉え、理想的な面積Ｓを１とした時の睡眠の質を指標化した関数を表している。（Ｃ）の体動指標は、図４（Ｃ）に示すような体動遷移図のハッチングされた面積Ｓを体動の質として捉え、標準的な面積Ｓ２を１とした時の体動量を指標化した関数を表したものである。
【０１０２】
表示・記録手段２０の表示形態は、前記のリアルタイム情報に加えて、記憶・保持手段１８の機能である所定期間（１日間などの短期）の蓄積データを利用して図３に示すような、短期（１晩の睡眠）のトレンドを表示することが可能である。
【０１０３】
図７は、表示・記録手段２０の更に他の表示形態を示す模式図であり、所定期間経過後の記憶・保持手段１８のデータを蓄積する個人生体情報データベース１７で収集された長期間（週、月、年）の個人データに基づく１週間の睡眠パターン表示である。この表示では指定された１週間の各曜日の起床,就寝時刻並びに前日の快睡眠指数の変化グラフを示しており、個人の健康管理のためのサービスデータとして利用可能である。
【０１０４】
図８は、本発明を体位変換器及びこれとほぼ同一構造の褥瘡予防用具の制御装置に適用した実施例を示す。エアマットレス１、無拘束センサ手段４、フィルタ手段５、睡眠段階推定演算部９の要素は図１と同一である。
【０１０５】
エアマットレス１の内部にはマットの長手方向に一対の体位変換用パッド１ａ,１ｂがあり、加圧装置３３からの空気圧で交互に膨らみ、マットの長手方向中心線を境に右側及び左側が矢印Ｐａ及びＰｂに示すように交互に持ち上がり、被介護者３２を矢印Ｒで示すように交互にローリングさせることができる。
【０１０６】
３４は加圧装置３３の制御部であり、睡眠段階推定情報Ｓｃ,Ｓａ並びに生体情報Ｉm,Ｉｓ,Ｉｒ,Ｉbに基づき、加圧動作を最適に制御する。この制御部３４は、マットレス内の温度センサ３５の計測値に基づいてヒータ３６の加熱量を操作する温度制御、並びに除湿用の巡回空気の湿度センサ３７の計測値に基づいて送気用ポンプ３８を操作する湿度制御を行う。
【０１０７】
さらにこの制御部３４は、生体情報検出されない場合には、電源をＯＦＦにする、加圧動作を停止する、温湿度制御を停止する、または加熱・除湿を弱める等の省エネ制御も行う。
【０１０８】
図９は、本発明を電動ベッドの制御装置に適用した実施例を示す。３９は電動ベッドの側面図であり、４０は背上げスライド機構、４１は背上げ制御部、４２は脚あげスライド機構、４３は脚上げ制御部である。
【０１０９】
図８の場合と同様に、制御部３４は、睡眠段階推定情報Ｓｃ,Ｓａ並びに生体情報Ｉm,Ｉｓ,Ｉｒ,Ｉbに基づき（以下の実施例も同じ）、電動ベッドの背上げ及び脚上げ位置を最適とする指令を背上げ制御部４１及び脚上げ制御部４３に与える。４４は、背上げ制御部４１及び脚上げ制御部４３のマニュアル設定器である。
【０１１０】
図示されていないが、電動ベッド内に図８と同様な温度または湿度を制御する機構を有する場合は、制御部３４はこれらの制御を実行すると共に、生体情報検出されない場合には、温湿度制御を停止する、または加熱・除湿を弱める等の省エネ制御も行う。
【０１１１】
このような制御により、背上げ、脚上げされた状態で寝入った場合に、睡眠段階で入眠期に入ったら、背上げ、脚上げされた状態から元に戻すことを実行することで、深い眠りに入り易くする環境を提供でき、ベッドからの転落防止も実現できる。
【０１１２】
図１０は、本発明を電気毛布や電気あんか等の暖房器具の制御装置に適用した実施例を示す。４５は電気毛布であり、ＡＣ電源で駆動されるヒータ４６を有する。４７は温度制御部であり、温度センサ４８の計測値を入力し、制御部３４からの設定温度となるようにヒータ４６の加熱量を制御する。
【０１１３】
制御部３４は、生体情報検出されない場合には、電源をＯＦＦとする指令を電源制御部５０に発信するか、またはヒータ４６の加熱を弱める制御により省エネを実現する。４４は、温度制御部４７及び電源制御部５０のマニュアル設定器である。
【０１１４】
図１１は、本発明をエアコンやクーラー等の温湿度管理機器の制御装置に適用した実施例を示す。５１はエアコン本体であり、ＡＣ電源で駆動されるヒータ５２及び除湿器５３を有する。５４は温度センサ、５５は湿度センサであり、これらセンサの計測値は温湿度制御部５６に入力され、制御部３４からの設定値となるようにヒータ５２及び除湿器５３が制御される。
【０１１５】
制御部３４は、生体情報検出されない場合には、電源をＯＦＦとする指令を電源制御部５０に発信するか、または加熱、除湿を弱める制御により省エネを実現する。４４は、温湿度制御部５６及び電源制御部５０のマニュアル設定器である。
【０１１６】
図１２は、本発明を照明器具の制御装置に適用した実施例を示す。５７は白熱電灯等の照明器具、５８は発光手段であり、ＡＣ電源で駆動され、明るさ制御部５９の操作で明るさが調節される。明るさ制御部５９は、制御部３４からの設定値となるように発光手段５８を操作する。
【０１１７】
制御部３４は、生体情報検出されない場合には、電源をＯＦＦとする指令を電源制御部５０に発信するか、または照明を落とす制御により省エネを実現する。４４は、明るさ制御部５９及び電源制御部５０のマニュアル設定器である。
【０１１８】
図１３は、本発明を音響映像機器の制御装置に適用した実施例を示す。６０はＡＣ電源で駆動される響映像機器本体であり、ＣＲＴモニター６１、スピーカー６２を有する。６３は明るさ制御部であり、ＣＲＴモニター６１の輝度を制御する。６４は音量制御部であり、スピーカー６２の音量を制御する。
【０１１９】
制御部３４は、明るさ制御部６３及び音量制御部６４に設定値を与えると共に、生体情報検出されない場合には、電源をＯＦＦとする指令を電源制御部５０に発信するか、または輝度、音量を落とす制御により省エネを実現する。
４４は音量制御部６４、明るさ制御部６３及び電源制御部５０のマニュアル設定器である
【０１２０】
図１４は、本発明を脱臭装置の制御装置に適用した実施例を示す。６５はＡＣ電源で駆動される脱臭装置であり、脱臭制御部６６で脱臭力が制御される。６７は室内の適当な箇所に設置された臭いセンサであり、脱臭制御部６６にその計測値を入力して、制御部３４の設定値となるように脱臭器を操作する。
【０１２１】
制御部３４は、生体情報検出されない場合には、電源をＯＦＦとする指令を電源制御部５０に発信するか、または脱臭装置の機能を落とす制御により省エネを実現する。
マニュアル設定器４４は、脱臭制御部６６及び電源制御部５０の設定を行う。
【０１２２】
図１５は、本発明を目覚まし関連機器の制御装置に適用した実施例を示す。６８は目覚まし制御部であり、内部時計機能６９を持つ。この目覚まし制御部６８は、制御部３４からの目覚まし条件指令並びに目覚まし設定時刻情報を入力し、種々の目覚まし操作部を駆動する。
【０１２３】
音声による目覚まし形態は、指定された条件達成時にブザー吹鳴、音楽や掛け声を流す等を行う。警報による目覚まし形態は、指定された条件達成時に警報指示を発生する。椅子による目覚まし形態は、指定された条件達成時に目覚し動作を行うために椅子を振動操作する。
【０１２４】
照明器具による目覚まし形態は、指定された条件に従って目覚ましさせるために照明器具の動作（ＯＦＦ→ＯＮ）または明るさを制御する。音響映像機器による目覚まし形態は、指定された条件に従って目覚ましさせるために音響映像機器の動作（ＯＦＦ→ＯＮ）、音量または明るさ（輝度）を制御する。
【０１２５】
以上の目覚まし形態において、生体情報検出されない場合には、上記の操作を停止する制御を行う。
【０１２６】
図１６は、本発明をさわやか目覚めのための香り発生器の制御装置に適用した実施例を示す。７０は香り発生材であり、ＡＣ電源で駆動されるヒータ７１の加熱量で発生する香りの強度が調節される。７２は香り制御部であり、制御部３４からの設定強度となるようにヒータ７１の加熱量を制御する。
【０１２７】
制御装置３４は、生体情報検出されない場合には、電源をＯＦＦとする指令を電源制御部５０に発信するか、または香り発生強度を弱める制御により省エネを実現する。４４は、香り制御部７２及び電源制御部５０のマニュアル設定器である。
【０１２８】
更に快適な睡眠環境提供のための他の実施例としては、図示しないが、電話器の受信動作を制御装置への適用が考えられる。現在の電話器の留守録と同じように、電話がかかってきたら、睡眠段階でレム睡眠期〜深睡眠期の場合には、睡眠状態であることを返答する、または睡眠状態であることを返答した後に受信音を録音する等の機能を備える。
【０１２９】
以上説明した実施例では、睡眠段階の推定を国際的な基準である６段階で説明したが、治療若しくは機器制御に際して、必ずしも６段階の分解能を必要としない場合には、ノンレム１及び２をあわせて１カテゴリーとし、ノンレム３及び４を１カテゴリーとし、合計４段階情報としてもよいし、覚睡,ノンレム,レムの３段階情報として利用することも可能である。
【０１３０】
本発明で使用される無拘束型センサ手段としては、エアマットレスの内部圧力を導入した高感度の圧力センサや赤外線カメラを例示したが、これに限定されるものではなく、他の心拍数変動センサ、体動センサを利用することが可能である。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば無拘束で得られる生体情報を利用し、国際的基準である睡眠の６段階に準拠した、現在の睡眠段階がどの段階であるかを、名義的な尺度で精度よくリアルタイムに推定することができるので、高度の治療、介護環境を構築することができる。
【０１３２】
無拘束で得られる精度の高い生体情報を利用し、リアルタイム、短期トレンド、長期トレンドの監視情報又は個人サービス情報を提供できる装置を実現することができる。
【０１３３】
無拘束で得られる生体情報を利用した高精度の睡眠段階推定情報に基づいて、より快適な睡眠環境を提供する介護支援機器を実現することが可能となる。
【０１３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した睡眠段階推定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の睡眠段階推定装置で得られる情報を利用するシステムの全体構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図２における発報手段の動作態様の一実施例を示すタイムチャート図である。
【図４】図２における発報手段の動作態様の他の実施例を示すタイムチャート図である。
【図５】図２における表示・記録手段の動作態様の一実施例を示す模式図である。
【図６】図２における表示・記録手段の動作態様の他の実施例を示す模式図である。
【図７】図２における表示・記録手段の動作態様のさらに他の実施例を示す模式図である。
【図８】本発明を体位変換器及びこれとほぼ同一構造の褥瘡予防用具の制御に適用した実施例である。
【図９】本発明を電動ベッドの制御に適用した実施例である。
【図１０】本発明を電気毛布や電気あんか等の暖房器具の制御に適用した実施例である。
【図１１】本発明をエアコンやクーラー等の温湿度管理機器の制御に適用した実施例である。
【図１２】本発明を照明器具の制御に適用した実施例である。
【図１３】本発明を音響映像機器の制御に適用した実施例である。
【図１４】本発明を脱臭装置の制御に適用した実施例である。
【図１５】本発明を目覚まし関連機器の制御に適用した実施例である。
【図１６】本発明を香り発生器の制御に適用した実施例図である。
【図１７】無拘束センサ手段による生体情報収集装置の従来構成図である。
【図１８】図１７の計測データの波形図である。
【図１９】図１７の計測データに基づく連続的な睡眠段階推定の波形図である。
【符号の説明】
１エアマットレス
２蒲団
３被験者
４無拘束型センサ手段
５フィルタ手段
９睡眠段階推定演算部
１０赤外線カメラ
１１画像処理手段
１２動的モデル
１３メンバーシップ関数手段
１４睡眠段階同定手段
１５体動推定演算手段
１６個人生体情報データベース
１７個人生体情報蓄積データベース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention measures the sleep state of a sleeping subject non-invasively, unconstrained, and unconsciously, and the sleep stage conforming to the six international standards is a discrete sleep stage (hereinafter referred to as a nominal scale). IdentifySleep stage estimation apparatus and apparatus using signals output from sleep stage estimation apparatusAbout.
[0002]
[Prior art]
The quality and quantity of sleep has a major impact on the physical and mental health of humans. If the sleep state can be accurately measured in a non-invasive, unrestrained, and unconscious manner, it can be applied not only to the doctor's diagnostic information but also to a health monitor at home, etc. And its significance is great.
[0003]
For this purpose, the results of research and development and the prior application techniques that have been researched and developed in the past will be described. 17 and 18 show biological information by the unconstrained sensor means disclosed in the Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers VOL.36, No.11, P894-P900 “Practical research on air mattress type unconstrained living body measurement”. It is a waveform diagram of a collection device and measurement data.
[0004]
In FIG. 17, 1 is an air mattress designed to be able to take out an internal pressure change to the outside, 2 is a normal guard laid on the mat, and 3 is a subject sleeping on the guard.
[0005]
4 is an unconstrained sensor means, which is realized by a high-bandwidth and high-sensitivity pressure sensor, and detects minute pressure fluctuations in the air mattress 1. Reference numeral 5 denotes filter means, which comprises a low frequency band filter 5a, a medium frequency band filter 5b, a high frequency band filter 5c, and a gain controller for the output of each filter.
[0006]
The low frequency band filter 5a extracts respiration information from the pressure fluctuation signal and outputs it to the signal processing unit 8 via the gain controller. The medium frequency band filter 5 b extracts heart beating fluctuation information from the pressure fluctuation signal, and outputs it to the signal processing unit 8 via the gain controller and the rectifying and smoothing circuit 6. The high frequency band filter 5 c extracts snoring information from the pressure fluctuation signal, and outputs it to the signal processing unit 8 via the gain controller and the rectifying and smoothing circuit 7.
[0007]
18A and 18B are waveform diagrams of measurement data obtained as a result of processing by the signal processing unit 8. FIG. 18A shows respiratory information, FIG. 18B shows heart rate variability information, and FIG. 18C shows snoring information.
By such signal processing by the unconstrained sensor means and the filter means, it is possible to obtain biological information of the subject without restraint. Note that turning over information can also be extracted from the position where the fluctuation of respiratory information shows a peak.
[0008]
FIG. 19 is a waveform diagram for explaining the technical contents disclosed in Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers VOL.37, No. 9, P821-P828 “Estimation of Sleep Stage Using Unconstrained Air Mattress Type Biosensor”. In this paper, data processing is performed focusing on the heart rate fluctuation obtained from the filter in the middle frequency band, and the sleep stage that transitions from sleep to awakening is extracted as continuous information.
[0009]
Fig. 19 (A) shows the six levels (rechtshaffen & kales method) measured by the international standard, based on the electroencephalogram, eye movement, and myoelectric data.Awakening, REM sleep, non-REM

sleep stage

1, 2, 3, 4) Waveform diagram showing the transition of heart rate variability measured by unconstrained sensor means (B),(C) is a waveform diagram that continuously represents the sleep stages obtained by data processing of the heart rate variability.
[0010]
As is clear from the comparison between (A) and (C), the sleep stage information obtained by the unconstrained sensor means shown in (C) and the sleep stage information according to the international standard in (A) are changed. Are consistent with considerable accuracy, and it is possible to roughly estimate six stages of sleep based on international standards even with continuous information in (C).
[0011]
As an invention published in a prior application related to a system to which such research results are applied, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-215 “Sleep Depth Judgment Method and Judgment Device” includes level changes in heart rate, respiratory rate, and turnover frequency Depending on the depth of sleep (Awakening, REM sleep, non-REM

sleep

1, 2, and non-REM sleep 3, 4) are disclosed.
[0012]
Similarly, the prior application Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-52010 “sleeping state monitoring device” has a database in which biological data of a sleeping subject obtained by an unconstrained biological sensor is accumulated, and is compared and monitored with a normal state. An external monitoring system via a network that can be executed in real time and can respond immediately to abnormalities such as apnea is disclosed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the prior art based on such continuous information, there is a limit to the accuracy of estimating the sleep stage, and as described above, it is possible to roughly estimate the 6 stages of sleep in accordance with international standards. It is difficult to accurately estimate where the current sleep stage is in six stages as a discrete category with a so-called nominal scale. There is a problem that it is low.
[0014]
Furthermore, by using unrestricted biometric information, it is possible to operate and control a care support device so that an elderly person who needs care can get a more comfortable sleep while sleeping. Since it is difficult to obtain highly accurate information, there is a problem that a care support device that can provide a more comfortable sleep environment cannot be realized.
[0015]
  The first of the objects of the present invention is to use the biological information obtained without restriction, and based on the six stages of sleep, which is an international standard, where the current sleep stage is in six stages, a nominal measure. To accurately estimate in real timeSleep stage estimation deviceIs in the provision of.
[0016]
A second object of the present invention is to provide an apparatus that can provide real-time, short-term trend, long-term trend monitoring information or personal service information using highly accurate biological information obtained without restriction.
[0017]
A third object of the present invention is to operate and control a care support device that provides a more comfortable sleep environment based on highly accurate sleep stage estimation information using biological information obtained without restriction. Is to provide.
[0025]
  In order to achieve such an object, claim 1 of the present invention is provided.The features of the described invention are:
  Sleep stage identification means for inputting a heart rate variability information of a living body measured by an unconstrained biosensor and body motion information estimated based on the heart rate variability information, and estimating and calculating a sleep stage in discrete sleep stages It is in having.
[0027]
  Claim2The feature of the described invention is that means for obtaining the body movement information as an index value obtained from the variance of heart rate variability every predetermined time, and identifying REM sleep and mid-wake information at discrete sleep stages based on the index value Means.
[0029]
  Claim3The feature of the described invention is that means for estimating a continuous sleep stage by the dynamic model of the intermediate wave band of the heart rate variability and a distribution characteristic having heart rate variability in each stage of sleep based on the continuous sleep stage information. And a membership function means for identifying the sleep stages in discrete sleep stages using the possession.
[0032]
  Claim4The features of the described invention are as follows.1Thru3Collecting the sleep stage information identified in the continuous sleep stage information or discrete sleep stages using the signal output from the described device, outputting in real time, and storing and holding for a predetermined period And a means for monitoring real-time or trend information at a remote location via a site or a network based on data stored and retained.
[0033]
  Claim5The features of the described invention are as follows.4Personal biometric information database means for storing the predetermined period elapsed information for a long period of time using a signal output from the device described above, and long-term trend information is remotely transmitted via the field or a network based on the data of the database means It is in point to monitor at point.
[0034]
  Claim6The features of the described invention are as follows.1Thru3Based on the sleep stage information identified at the discrete sleep stages, using the signal output from the described device, it is possible to automatically issue all of the transitions of each stage or at the designated transition .
[0035]
  Claim7The features of the described invention are as follows.1Thru3Using the signal output from the described device,
Based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages as well as the continuous sleep stage information, it is automatically issued when a specified condition is achieved.
[0036]
  Claim8The features of the described invention are as follows.1Thru3Using the signal output from the described device,
Based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages, each sleep stage is displayed by lighting, color, or brightness of the display device.
[0037]
  Claim9The features of the described invention are as follows.1Thru3Using the signal output from the described device,
Based on the sleep stage information or continuous sleep stage information identified in the discrete sleep stages, continuous information on sleep and sleep stage information or any specified function value as analog values and digital values The point is to display.
[0038]
  Claim10The features of the described invention are as follows.1Thru3In controlling the operation, temperature or humidity of the pressure ulcer preventive device based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information using the signal output from the described device is there.
[0039]
  Claim11The features of the described invention are as follows.1Thru3Using the signal output from the device described above, the operation, temperature or humidity of the body position changer is controlled based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information It is in.
[0040]
  Claim12The features of the described invention are as follows.1Thru3Based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information using a signal output from the described device, the position of an electric bed operation or a leg-lifting leg, The point is to control temperature or humidity.
[0041]
  Claim13The features of the described invention are as follows.1Thru3Based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information or the body movement information using a signal output from the described device, a mat, a blanket, a bean paste, a kotatsu or The point is to control the operation, temperature or humidity of a heater such as a stove.
[0042]
  Claim14The features of the described invention are as follows.1Thru3Temperature and humidity management equipment such as an air conditioner or a cooler based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information or the body movement information using a signal output from the described device Is to control the operation, temperature or humidity.
[0043]
  Claim15The features of the described invention are as follows.1Thru3It is the point which controls the operation | movement or brightness of a lighting fixture based on the said sleep stage information identified in the said discrete sleep stage, or the continuous sleep stage information using the signal output from the apparatus of description.
[0044]
  Claim16The features of the described invention are as follows.1Thru3Based on the sleep stage information identified at the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information using the signal output from the described device, the operation, volume or brightness of an audio-visual device such as a radio or television It is a point to control.
[0045]
  Claim17The features of the described invention are as follows.1Thru3It is in the point which controls operation | movement and strength of a deodorizing apparatus using the signal output from the apparatus of description based on the said sleep stage information identified in the said discrete sleep stage or continuous sleep stage information.
[0046]
  Claim18The features of the described invention are as follows.1Thru3It is in the point which controls operation | movement of a telephone based on the said sleep stage information identified in the said discrete sleep stage, or the continuous sleep stage information using the signal output from the apparatus of description.
[0047]
  Claim19The features of the described invention are as follows.1Thru3Controlling the operation of the wake-up device when the specified condition is achieved based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information using the signal output from the described device It is in.
[0048]
  Claim20The features of the described invention are as follows.19The control of the wake-up device of the description device is that the operation of the lighting device or the brightness is controlled.
[0049]
  Claim21The features of the described invention are as follows.19The control of the wake-up device of the described device is the control of the operation, volume or brightness of the audio-visual device.
[0050]
  Claim22The features of the described invention are as follows.19The control of the wake-up device of the device is the control of the scent generator.
[0051]
  Claim23The features of the described invention are as follows.19The control of the wake-up device of the description device is that of the chair.
[0052]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the present invention.Embodiment of sleep stage estimation apparatus to which is appliedFIG. 18 is a functional block diagram showing the same elements as those described in the conventional apparatus in FIG.
[0053]
Heart rate variability information Ib, respiration information Ir, and snoring information Is from the filter means 5 are input to a sleep stage estimation calculation unit 9 to which the estimation method of the present invention is applied. Reference numeral 10 denotes an infrared camera for monitoring the body movement of the subject 3 while sleeping. Reference numeral 11 denotes an image processing unit for supplying the normalized body movement information output Im to the sleep stage estimation calculation unit 9. As will be described later, it is also possible to estimate and calculate body movement information based on the heart rate variability information Ib. In this case, an infrared camera may not be installed.
[0054]
Reference numeral 12 denotes a dynamic model for inputting the heart rate variability information Ib, and outputs continuous sleep stage information Sc with higher accuracy than the conventional static linear model formula using a predetermined number of past sample data.
[0055]
That is, the heart rate fluctuation hu (t) in the middle frequency band and the sleep stage transition Sm (t) in the same band as the input are given by the time difference equation as shown in equation (1).
[0056]
[Expression 1]

[0057]
The coefficient is determined by the least square method based on the test data, and the relationship between the sleep stage transition Sm (t) and the heart rate fluctuation hu (t) is given by the dynamic model shown in the equation (2).
[0058]
[Expression 2]

[0059]
The result of estimating the sleep stage transition from the heart rate fluctuation in the middle frequency band using this dynamic model is shown in FIG. 4B to be described later, and the sleep stage according to the international standard of FIG. The approximation to the transition is more accurate than the transition of the conventional sleep stage based on the static model.
[0060]
The continuous sleep stage information Sc from the dynamic model 12 is output to the outside as biometric information and input to the membership function means 13, and is converted into discrete sleep stage information Sm by a nominal measure, and sleep. Input to the stage identification means 14.
[0061]
An outline of data processing in the membership function means 13 will be described. First
Set the following assumptions:
(A1) A person goes to bed and gets upAwakening, Experience REM sleep, non-REM sleep stages 1, 2, 3, 4 all.
(A2) The heart rate in each sleep follows a certain distribution (for example, a normal distribution).
[0062]
A continuous sleep stage estimated by the dynamic model from heart rate variability is divided into N (> 6) from the minimum value to the maximum value, and a histogram his (k) of the sleep time for each sleep stage is created. The histogram is standardized as shown in equation (3) so that it can be compared for each measurement data.
[0063]
[Equation 3]

[0064]
Here, Sh is a fluctuation range of continuous sleep stages. According to the assumptions (a1) and (a2), the histogram of the equation (3) is given by a summed multimodal density function obtained by multiplying six normal distribution probability functions corresponding to the sleep category by the weight wi.
[0065]
The parameters mi and standard deviation σi of these six normal distribution functions that best fit the equation (3) are given as a solution to the optimization problem of the equation (4).
[0066]
[Expression 4]

[0067]
The coefficient wi is an average value of the ratio of each sleep stage in the overnight sleep, and each sleep 6 (AwakeningW), 5 (REM sleep R), 4 (NON-REM sleep 1), 3 (NON-REM sleep 2), 2 (NON-REM sleep 3), 1 (NON-REM sleep 4) To do. The number attached corresponds to the number above (sleep stage).
[0068]
[Equation 5]

[0069]
This value is data for healthy subjects and is in good agreement with the test results. Equation (4) can be solved by a standard optimization algorithm (for example, Newton-Raphson method). The average value mi and the standard deviation σi of the normalized heart rate in each sleep of the data obtained in the test are as shown in Equation (6), and these are used as the search range.
[0070]
[Formula 6]

[0071]
The exponential function part of the six probability density functions obtained as described above becomes a membership function of equation (7) that converts the continuous sleep stage into six stages of sleep.
[0072]
[Expression 7]

[0073]
Substituting continuously estimated sleep stage k into this function, the obtained variable yi (i = 1,2,3,4,5,6) indicates the degree of belonging to each sleep stage, its maximum Is the corresponding sleep stage.
yi (i = 1, 2, 3, 4, 5, 6) has a value of 0 to 1 and can be handled as a random variable.
[0074]
Through such data processing, the membership function means 13 converts the continuous sleep stage information into an output Sm classified into six discrete categories of sleep stages, and inputs it to the sleep stage identification means 14.
[0075]
  As explained above, the six stages of sleep can be estimated on the nominal scale by the membership function means 13.
  In the present invention, in order to further improve the accuracy of identification, body motion information is introduced into the sleep stage identification means 14 and it is considered that it is relatively difficult to distinguishAwakeningIt is characterized by improving the identification accuracy of REM sleep.
[0076]
  As described above, the body motion information can be directly measured as Im in the processing of the image information of the infrared camera 10 or the like (see FIG. 4C), but here, the heart rate variability information Ib is used as the body motion information estimation means 15. On the way toAwakeningA method of obtaining an index Iwr that distinguishes between REM sleep and REM sleep will be described.
[0077]
In the unconstrained sensor means for measuring pressure fluctuation using an air mattress, the pressure fluctuation due to body movement is extremely larger than the heartbeat fluctuation. Accordingly, the body motion M (t) at time t is obtained from the variance of the heart rate variability data every predetermined time (for example, 1 minute).
[0078]
When there is a body motion, the variance of the heart rate variability data per minute has a large value, and this value is proportional to the size of the body motion. In order to obtain the relationship between the sleep stage and the body movement, the magnitude (dispersion) of the body movement for each sleep stage is obtained and related to the sleep stage. Here, the standardized body motion magnitude M ′ (t) is defined as in equation (8).
[0079]
[Equation 8]

[0080]
  Pre-set as a parameter, before and after getting upAwakeningBased on the average value M0 and M ′ (t) of M (t) at the time, an index of the following equation is defined.
  Iwr (t) = M '(t) / M0 (9)
[0081]
  REM sleep and midway determined from the conventional method in all test dataAwakeningThe average value (± standard deviation) of the hourly index Iwr is
  HalfwayAwakeningTime: Iwr = 1.1 (± 0.23)
  During REM sleep: Iwr = 0.53 (± 0.19)
There is a clear difference.
[0082]
  From now onAwakeningUsing a minimum value of 0.87,
  When Iwr (t)> 0.87Awakening
  Rem when Iwr (t) ≦ 0.87Awakening
Can be determined.
[0083]
Reference numeral 16 denotes a subject's personal biometric information database, which provides individual body-specific parameter information to the body motion estimation calculation means 15, membership function means 13, and sleep stage identification means 14. The personal biometric information in this database is given from the personal biometric information database means 17 for storing past data, which will be described later with reference to FIG. 2, and is used as tuning data for increasing the calculation accuracy by the learning effect.
[0084]
The snoring information Is and the respiratory information Ir obtained from the filter means 5 are also introduced into the sleep stage identification means 14 and used as auxiliary data for REM sleep identification and monitoring data for an apnea state. 9 is output.
[0085]
As described above, the output of the sleep stage estimation calculation unit 9, which is a characteristic part of the present invention, is the continuous sleep stage information Sc from the dynamic model 12 and the sleep stage information based on the nominal scale from the sleep stage identification means 14. These are six pieces of information, Sa, heart rate variability information Ib, body movement information Im, snoring information Is, and respiratory information Ir.
[0086]
FIG. 2 is a functional block diagram showing the overall configuration of a system that uses these pieces of information. Reference numeral 18 denotes storage / holding means for collecting output information (Sc, Sa, Ib, Im, Is, Ir) from the sleep stage estimation calculation unit 9 and outputting real-time information, and for a predetermined period (a short period such as one day). ) Is stored, and after a predetermined period has elapsed, it is updated with the latest data, thereby having a function of grasping a change trend (trend) of information during the predetermined period.
[0087]
19 is an on-site monitoring means for biological information at the site of treatment or nursing care, and 20 is an information recording / displaying means. Real-time information display, short-term trend display, and long-term data collected by the personal biological information database means 17 Long-term trend display based on. Reference numeral 21 denotes alarm means for issuing a report under predetermined setting conditions.
[0088]
Information from these

means

19, 20, and 21 becomes information for diagnosis or care on site for doctors or caregivers 22 and service information for personal life management.
[0089]
Reference numeral 23 denotes an external communication interface, which stores real-time information from the storage / holding means 18, short-term trend information, and long-term trend information based on long-term data collected by the personal biometric information database means 17. Is sent to the remote monitoring means 26.
[0090]
Information obtained by the remote monitoring means 26 is used by a doctor / caregiver (including family) 27 and a monitoring service center 28 at a remote location, and a notification 29 is made to a predetermined organization as necessary.
[0091]
Information after a predetermined period from the storage / holding means 18 is collected by the personal biometric information database means 17 and personal data for a long period (week, month, year) is accumulated. As described above, this data is supplied to the sleep stage estimation calculation unit 9 as a parameter for estimation calculation, and provides long-term trend information to the display / recording means 20 and the external network 24. Further, the offline data analysis means 30 Personalized treatment and care support information can be created using long-term data.
[0092]
31 is various care support devices, and the real-time information from the memory holding means 18 is information for operating and controlling the care support device as information for providing a more comfortable sleep environment for the care recipient 32 who is sleeping. Used as
[0093]
For example, various care support devices are used to provide a comfortable sleep environment, such as pressure ulcer prevention devices, posture changers, electric beds, heating equipment, temperature / humidity management equipment, lighting equipment, audiovisual equipment, deodorizing equipment, and telephone operation / control. Furthermore, to provide a comfortable awakening environment, it is the operation and control of various alarm-related devices.
[0094]
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to notification, monitoring, display / recording, and operation / control of various care support devices will be described with reference to FIGS.
[0095]
FIG. 3 is a time chart showing an embodiment of the operation mode of the reporting means 21 in FIG. 2, and is characterized in that the automatic reporting is performed at all of the state transitions of the six-stage sleep state or at the designated transition. REM sleep start timing t2 and end timing t3 in the first sleep cycle, REM sleep start timing t4 and end timing t5 in the second sleep cycle, the third time In the sleep cycle, the REM sleep is automatically issued at the start timing t6 and the end timing t7, and the awakening timing t8.
[0096]
FIG. 4 is a time chart showing another embodiment of the operation mode of the notification means 21 in FIG. 2, and is characterized in that automatic notification is made when a specified condition is achieved. 4A is a transition diagram of sleep stage information Sa estimated with a nominal scale of six stages, FIG. 4B is a transition diagram of continuous sleep stage information Sc, and FIG. 4C is a transition diagram of body movement information Im. is there.
[0097]
In FIG. 4A, the period between timings t9 and t10 is REM sleep, but when this period is relatively long, the timing t9 at which the condition (B) reaches a peak during the period. It is possible to manage alarms more finely by issuing a report.
[0098]
FIG. 5 is a schematic diagram showing an embodiment of the operation mode of the display / recording unit 20 in FIG. 2, based on six-stage estimation information related to sleep, lighting on / off of display devices such as lamps and LEDs, The six-stage sleep state can be displayed in a visually easy-to-understand manner by the difference in the color and brightness of the lamps or the bar graph.
[0099]
FIG. 6 is a schematic diagram showing another embodiment of the operation mode of the display / recording means 20 in FIG. 2, and six-stage estimation information regarding sleep, other measured biological information, or any indexed function The value is displayed as an analog value or a digital value.
[0100]
Fig. 6 (A) shows heart rate, (B) shows respiration rate, (C) shows body movement index, (D) shows pleasant sleep index, and (E) shows 6 levels of sleep as analog values and digital values, respectively. This is an example.
[0101]
The comfortable sleep index of (D) is obtained by capturing the hatched area S1 of the 6-step transition diagram as shown in FIG. 3 as the sleep quality and indexing the sleep quality when the ideal area S is 1. Represents a function. The body movement index in (C) is the body movement amount when the hatched area S of the body movement transition diagram as shown in FIG. It represents an indexed function.
[0102]
The display form of the display / recording means 20 uses the accumulated data of a predetermined period (short term such as one day) which is a function of the storage / holding means 18 in addition to the real-time information as shown in FIG. It is possible to display a short-term (overnight sleep) trend.
[0103]
FIG. 7 is a schematic diagram showing still another display form of the display / recording means 20, which is a long-term (week , Month, year) is a one-week sleep pattern display based on personal data. This display shows a change graph of the wake-up, bedtime, and pleasant sleep index of the previous day for a specified week of the week, which can be used as service data for personal health management.
[0104]
FIG. 8 shows an embodiment in which the present invention is applied to a posture changer and a control device for a pressure ulcer prevention tool having almost the same structure as the posture changer. Elements of the air mattress 1, unconstrained sensor means 4, filter means 5, and sleep stage estimation calculation unit 9 are the same as those in FIG.
[0105]
Inside the air mattress 1, there are a pair of postural change pads 1a, 1b in the longitudinal direction of the mat, which are alternately inflated by the air pressure from the pressurizing device 33, and arrows on the right and left sides of the mat in the longitudinal direction center line As indicated by Pa and Pb, they are lifted alternately, and the cared person 32 can be alternately rolled as indicated by arrows R.
[0106]
A control unit 34 of the pressurizing device 33 optimally controls the pressurizing operation based on the sleep stage estimation information Sc, Sa and the biological information Im, Is, Ir, Ib. The control unit 34 controls the temperature of the heater 36 based on the measured value of the temperature sensor 35 in the mattress, and the air supply pump 38 based on the measured value of the humidity sensor 37 for circulating air for dehumidification. Operate humidity control.
[0107]
Further, when the biological information is not detected, the control unit 34 also performs energy saving control such as turning off the power, stopping the pressurizing operation, stopping the temperature / humidity control, or weakening heating / dehumidification.
[0108]
FIG. 9 shows an embodiment in which the present invention is applied to an electric bed control device. 39 is a side view of the electric bed, 40 is a back raising slide mechanism, 41 is a back raising control unit, 42 is a leg raising slide mechanism, and 43 is a leg raising control unit.
[0109]
As in the case of FIG. 8, the control unit 34 is based on the sleep stage estimation information Sc, Sa and the biological information Im, Is, Ir, Ib (the same applies to the following embodiments), and the back-raised and leg-raised positions of the electric bed Is given to the back raising control unit 41 and the leg raising control unit 43. Reference numeral 44 denotes a manual setting device for the back raising control unit 41 and the leg raising control unit 43.
[0110]
Although not shown, when the electric bed has a mechanism for controlling temperature or humidity similar to that shown in FIG. 8, the control unit 34 performs these controls, and when biological information is not detected, temperature and humidity control is performed. Energy-saving control is also performed, such as stopping heating or weakening heating / dehumidification.
[0111]
By such a control, when sleeping in the state where the legs are raised and the legs are raised, if the sleep phase is entered in the sleep stage, it is possible to perform a deep sleep by executing the process of raising the back and raising the legs from the raised state. It is possible to provide an environment that makes it easy to enter and prevent falling from the bed.
[0112]
FIG. 10 shows an embodiment in which the present invention is applied to a control device for a heating appliance such as an electric blanket or an electric fan. An electric blanket 45 has a heater 46 driven by an AC power source. Reference numeral 47 denotes a temperature control unit that inputs the measurement value of the temperature sensor 48 and controls the heating amount of the heater 46 so that the set temperature from the control unit 34 is reached.
[0113]
When the biological information is not detected, the control unit 34 transmits an instruction to turn off the power to the power control unit 50 or realizes energy saving by control to weaken the heating of the heater 46. Reference numeral 44 denotes a manual setting device for the temperature control unit 47 and the power supply control unit 50.
[0114]
FIG. 11 shows an embodiment in which the present invention is applied to a control device for temperature and humidity management equipment such as an air conditioner or a cooler. An air conditioner main body 51 includes a heater 52 and a dehumidifier 53 that are driven by an AC power source. A temperature sensor 54 and a humidity sensor 55 are input to the temperature / humidity control unit 56, and the heater 52 and the dehumidifier 53 are controlled so as to be set values from the control unit 34.
[0115]
When the biological information is not detected, the control unit 34 transmits an instruction to turn off the power to the power control unit 50, or realizes energy saving by control to weaken heating and dehumidification. Reference numeral 44 denotes a manual setting device for the temperature / humidity control unit 56 and the power supply control unit 50.
[0116]
FIG. 12 shows an embodiment in which the present invention is applied to a control device for a lighting fixture. 57 is a lighting fixture such as an incandescent lamp, 58 is a light emitting means, which is driven by an AC power source, and the brightness is adjusted by the operation of the brightness control unit 59. The brightness control unit 59 operates the light emitting unit 58 so that the set value from the control unit 34 is obtained.
[0117]
When the biological information is not detected, the control unit 34 transmits a command to turn off the power to the power control unit 50 or realizes energy saving by controlling to turn off the illumination. Reference numeral 44 denotes a manual setting device for the brightness control unit 59 and the power supply control unit 50.
[0118]
FIG. 13 shows an embodiment in which the present invention is applied to a control apparatus for audio-visual equipment. Reference numeral 60 denotes a sound image equipment body driven by an AC power source, and includes a CRT monitor 61 and a speaker 62. Reference numeral 63 denotes a brightness control unit which controls the luminance of the CRT monitor 61. Reference numeral 64 denotes a volume control unit that controls the volume of the speaker 62.
[0119]
The control unit 34 gives setting values to the brightness control unit 63 and the sound volume control unit 64, and when biometric information is not detected, sends a command to turn off the power to the power control unit 50, or the brightness and volume. Energy saving is achieved through control to drop the power.
Reference numeral 44 denotes a manual setting unit for the volume control unit 64, the brightness control unit 63, and the power supply control unit 50.
[0120]
FIG. 14 shows an embodiment in which the present invention is applied to a control device for a deodorizing device. Deodorizing device 65 is driven by an AC power source, and the deodorizing power is controlled by the deodorizing control unit 66. Reference numeral 67 denotes an odor sensor installed at an appropriate location in the room. The measured value is input to the deodorization control unit 66 and the deodorizer is operated so as to be the set value of the control unit 34.
[0121]
When the biological information is not detected, the control unit 34 transmits an instruction to turn off the power to the power control unit 50, or realizes energy saving by control that reduces the function of the deodorizing device.
The manual setting device 44 sets the deodorization control unit 66 and the power supply control unit 50.
[0122]
FIG. 15 shows an embodiment in which the present invention is applied to a control device for a wake-up related device. Reference numeral 68 denotes an alarm control unit having an internal clock function 69. This alarm control unit 68 inputs an alarm condition command and alarm setting time information from the control unit 34, and drives various alarm operation units.
[0123]
The sound wake-up mode sounds a buzzer, plays music or shouts when a specified condition is achieved. The alarm wake-up mode generates an alarm instruction when a specified condition is achieved. The wake-up mode by the chair vibrates the chair to perform a wake-up operation when a specified condition is achieved.
[0124]
The wake-up mode by the luminaire controls the operation (OFF → ON) or brightness of the luminaire in order to wake up according to specified conditions. The wake-up mode by the audio-visual device controls the operation (OFF → ON), sound volume or brightness (luminance) of the audio-visual device in order to wake up according to specified conditions.
[0125]
In the above alarm configuration, when biological information is not detected, control to stop the above operation is performed.
[0126]
FIG. 16 shows an embodiment in which the present invention is applied to a control device for a fragrance generator for refreshing awakening. 70 is a scent generating material, and the intensity of the scent generated by the heating amount of the heater 71 driven by an AC power source is adjusted. Reference numeral 72 denotes a scent control unit, which controls the heating amount of the heater 71 so as to have a set intensity from the control unit 34.
[0127]
When the biological information is not detected, the control device 34 transmits an instruction to turn off the power to the power supply control unit 50 or realizes energy saving by control to weaken the scent generation intensity. Reference numeral 44 denotes a manual setting device for the scent control unit 72 and the power supply control unit 50.
[0128]
As another embodiment for providing a more comfortable sleep environment, although not shown, it is conceivable to apply the reception operation of the telephone to a control device. As with the answering machine of the current telephone, when a call is received, if the sleep stage is REM sleep to deep sleep, it responds that it is a sleep state, or responds that it is a sleep state It has a function such as recording the received sound after the recording.
[0129]
In the embodiment described above, sleep stage estimation has been described in six stages, which is an international standard. However, in the case where treatment or device control does not necessarily require six stages of resolution,

non-rem

1 and 2 are combined. It is possible to use one category, non-rems 3 and 4 as one category, and a total of four-stage information, or it can be used as three-stage information of sleep, non-rem, and rem.
[0130]
As the unconstrained sensor means used in the present invention, a high-sensitivity pressure sensor and an infrared camera introduced with the internal pressure of the air mattress are exemplified, but the present invention is not limited to this, and other heart rate fluctuation sensors It is possible to use a body motion sensor.
[0131]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, it is possible to determine which stage of the current sleep stage is based on six stages of sleep, which is an international standard, using biological information obtained without restriction. Since it can be estimated accurately in real time with a nominal scale, it is possible to construct an advanced treatment and care environment.
[0132]
A device capable of providing real-time, short-term trend, long-term trend monitoring information or personal service information using highly accurate biological information obtained without restriction can be realized.
[0133]
Based on highly accurate sleep stage estimation information using biological information obtained without restriction, it is possible to realize a care support device that provides a more comfortable sleep environment.
[0134]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a sleep stage estimation apparatus to which the present invention is applied.EmbodimentIt is a functional block diagram which shows.
FIG. 2 of the present inventionSleep stage estimation deviceIt is a functional block diagram which shows the whole structure of the system using the information obtained by (1).
3 is a time chart showing one embodiment of the operation mode of the reporting means in FIG. 2. FIG.
4 is a time chart showing another embodiment of the operation mode of the reporting means in FIG. 2. FIG.
5 is a schematic diagram showing an embodiment of an operation mode of the display / recording means in FIG. 2. FIG.
6 is a schematic view showing another embodiment of the operation mode of the display / recording means in FIG. 2. FIG.
7 is a schematic diagram showing still another embodiment of the operation mode of the display / recording means in FIG. 2. FIG.
FIG. 8 shows an embodiment in which the present invention is applied to control of a posture changer and a pressure ulcer prevention device having almost the same structure as the posture changer.
FIG. 9 is an embodiment in which the present invention is applied to control of an electric bed.
FIG. 10 is an embodiment in which the present invention is applied to control of a heating appliance such as an electric blanket or an electric fan.
FIG. 11 is an embodiment in which the present invention is applied to control of temperature and humidity management equipment such as an air conditioner and a cooler.
FIG. 12 shows an embodiment in which the present invention is applied to control of a lighting fixture.
FIG. 13 shows an embodiment in which the present invention is applied to the control of an audiovisual device.
FIG. 14 is an embodiment in which the present invention is applied to control of a deodorizing apparatus.
FIG. 15 is an embodiment in which the present invention is applied to control of an alarm-related device.
FIG. 16 is an embodiment diagram in which the present invention is applied to control of a scent generator.
FIG. 17 is a conventional configuration diagram of a biological information collecting apparatus using unconstrained sensor means.
FIG. 18 is a waveform diagram of measurement data in FIG. 17;
19 is a waveform diagram of continuous sleep stage estimation based on the measurement data of FIG.
[Explanation of symbols]
  1 Air mattress
  2 corps
  3 subjects
  4 Unconstrained sensor means
  5 Filter means
  9 Sleep stage estimation calculator
  10 Infrared camera
  11 Image processing means
  12 Dynamic model
  13 Membership function means
  14 Sleep stage identification means
  15. Body motion estimation calculation means
  16 Personal biometric information database
  17 Personal biometric information storage database

Claims

Sleep stage identification means for inputting a heart rate variability information of a living body measured by an unconstrained biosensor and body motion information estimated based on the heart rate variability information, and estimating and calculating a sleep stage in discrete sleep stages A sleep stage estimation apparatus comprising:

Claims comprising: means for obtaining the body movement information as an index value obtained from a variance of heart rate variability every predetermined time; and means for identifying REM sleep and mid-wake information at discrete sleep stages based on the index value. Item 1. The sleep stage estimation apparatus according to Item 1.

Sleep using a means for estimating a continuous sleep stage using a dynamic model of the intermediate wave band of the heart rate variability, and having a distribution characteristic having a heart rate variability at each stage of sleep based on the continuous sleep stage information. The sleep stage estimation apparatus according to claim 1, further comprising membership function means for identifying the stages in discrete sleep stages.

Collecting the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information, and storing and holding means for outputting in real time and storing and holding for a predetermined period of time. The apparatus using the signal output from the apparatus of Claim 1 thru | or 3 which monitors real-time or trend information in the remote point via the field or a network based on data.

The apparatus according to claim 4, further comprising personal biometric information database means for accumulating the predetermined period elapsed information for a long time, and monitoring long-term trend information at a remote location via a site or a network based on data of the database means. A device that uses the output signal.

The signal output from the apparatus according to claim 1, wherein the signal output from the apparatus according to claim 1 is automatically issued at the time of all or specified transitions of each stage based on the sleep stage information identified at the discrete sleep stages. Equipment used.

4. The apparatus according to claim 1, wherein an automatic notification is made when a specified condition is achieved based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages and the continuous sleep stage information. 5. A device that uses signals.

The signal output from the device according to any one of claims 1 to 3, wherein each sleep stage is displayed based on lighting, color, or brightness of a display device based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages. Equipment.

Based on the sleep stage information or continuous sleep stage information identified in the discrete sleep stages, continuous information on sleep and sleep stage information or any specified function value as analog values and digital values An apparatus using a signal output from the apparatus according to claim 1 to display.

The signal output from the apparatus according to claim 1, wherein the operation, temperature, or humidity of the pressure ulcer prevention device is controlled based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information. A device that uses

Output from the apparatus according to claims 1 to 3, which controls an operation, temperature or humidity of a posture changer based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information. A device that uses signals.

The position, temperature, or humidity of the operation of the electric bed, raising the back leg, etc. is controlled based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information. A device using a signal output from the described device.

Based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information or the body movement information, the operation, temperature or humidity of a heating appliance such as a mat, blanket, bean paste, kotatsu, stove, etc. An apparatus using a signal output from the apparatus according to claim 1 to control.

The operation, temperature or humidity of a temperature and humidity management device such as an air conditioner or a cooler is controlled based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or continuous sleep stage information or the body movement information. An apparatus using a signal output from the apparatus according to 1 to 3.

The signal output from the apparatus according to claim 1, wherein the operation or brightness of a lighting fixture is controlled based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information. Equipment.

The operation, volume or brightness of an audio-visual device such as a radio or a television is controlled based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or continuous sleep stage information. A device that uses signals output from the device.

The signal output from the device according to any one of claims 1 to 3, wherein the operation and strength of a deodorizing device are controlled based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information. apparatus.

The apparatus using the signal output from the apparatus of Claim 1 thru | or 3 which controls operation | movement of a telephone based on the said sleep stage information identified by the said discrete sleep stage, or continuous sleep stage information.

Output from the apparatus according to claim 1, wherein an operation of a wake-up device is controlled when a specified condition is achieved based on the sleep stage information identified in the discrete sleep stages or the continuous sleep stage information. A device that uses signals.

The apparatus according to claim 19, wherein the control of the wake-up device is control of operation or brightness of a lighting device.

The apparatus according to claim 19, wherein the control of the wake-up device is control of operation, volume or brightness of an audio-visual device.

The apparatus according to claim 19, wherein the control of the alarm device is control of a scent generator.

The apparatus according to claim 19, wherein the control of the alarm device is control of a chair.