CN101528127B - 睡眠判断装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种睡眠判断装置，可以高精度地检测入睡前的就寝者的清醒状态。在就寝者入睡前，当检测到的身体动态信号在所规定的时间以上连续低于判断阈值的情况下判断为睡眠状态，此外的状态则判断为清醒状态；在就寝者入睡后，检测出来的身体动态信号在所规定时间以上连续高于判断阈值的情况下判断为清醒状态，此外的状态则判断为睡眠状态。

Description

睡眠判断装置

技术领域

本发明涉及一种睡眠判断装置，特别是提高了入睡前的就寝者的清醒状态判断精度的装置。

背景技术

迄今为止，基于检测到的就寝者的身体动态所得到输出信号(身体动态信号)判断就寝者的睡眠状态的睡眠判断装置已为众所周知。例如，专利文献1中揭示了一种睡眠判断装置，若检测到的就寝者的身体动态的输出信号在第一阈值和第二阈值之间，且推移了所规定的时间，则就判断就寝者已入睡。

专利文献1：日本公开专利公报特开2817358号公报

－发明所要解决的技术问题－

可是，以就寝者的健康管理以及控制空调·照明为目的的情况，除了如上所述的判断就寝者已入睡的情况以外，判断就寝者入睡前后的睡眠状态和清醒状态就很重要了。

作为这个判断方法，例如所述专利文献1那样的睡眠判断装置中，将具有身体动态信号的阈值超过所规定的持续时间的情况判断为清醒状态，在此以外则判断为睡眠状态。

然而，这个方法中，就寝者入睡前在寝具上读书以及操作个人电脑的情况下，因为就寝者的身体动态不大而且连续产生，所以不容易区别心跳以及呼吸等身体动态(微小身体动态)，这样若用设定的阈值进行判断，则尽管是清醒状态，也会有误判断为睡眠状态的情况。也就是说，如上所述的判断方法中，存在着入睡前的就寝者的清醒状态判断精度大幅度下降的问题。

发明内容

本发明是鉴于以上所述问题点而发明的，其目的在于：得到能够高精度地检测入睡前的就寝者的清醒状态的睡眠判断装置。

－为解决问题的技术方案－

为达到所述目的，本发明所涉及的睡眠判断装置10，若在就寝者入睡前，所述身体动态信号在所规定时间以上持续低于判断阈值，则判断就寝者已进入睡眠状态，此外的情况下则判断就寝者为清醒状态。由此，就严格了就寝者在清醒状态下不会误判断为睡眠状态的睡眠状态判断基准。

具体地讲，第一方面的发明，是包括如下部分的睡眠判断装置：身体动态检测器(20)，其设置于寝具(1)，检测就寝者的身体动态并将该身体动态作为身体动态信号输出；入睡判断器(43)，其从就寝者尚未入睡的判断开始，判断就寝者的入睡情况；第一睡眠判断器(46)，在由所述入睡判断器(43)判断出就寝者尚未入睡的情况下，若所述身体动态信号在规定时间以上持续低于判断阈值，则该第一睡眠判断器(46)判断为就寝者处于睡眠状态，在此外的情况下，则判断为就寝者处于清醒状态；以及第二睡眠判断器(45)，在由所述入睡判断器（43）判断为就寝者入睡的情况下，该第二睡眠判断器(45)替代上述第一睡眠判断器（46）进行如下判断：若所述身体动态信号在规定时间以上连续超过判断阈值，则判断为就寝者处于清醒状态，在此外的情况下，则判断为就寝者处于睡眠状态，在由所述第一睡眠判断器（46）连续进行了规定时间以上的就寝者处于睡眠状态的判断的情况下，该入睡判断器(43)判断为就寝者入睡。

根据这个构成，若由身体动态检测器20输出的伴随着就寝者的身体动态的身体动态信号在所规定的时间以上连续低于判断阈值，则判断就寝者已进入睡眠状态(以下也称“本发明的判断方法”)。因此，例如，与若身体动态信号在所规定时间以上连续超过判断阈值，则判断就寝者处于清醒状态的情况(以下也称“现有技术的判断方法”)相比，睡眠状态的判断基准变得严格，判断为清醒状态的比例增加。

也就是说，现有技术的判断方法的情况下，判断为身体动态信号在所规定时间以上没有连续超过判断阈值的情况下，也就是说没有判断为清醒状态的时间带被判断为睡眠状态，所以入睡前的清醒状态下的就寝者的身体动态小，在所规定时间以上没有连续超过判断阈值的情况下则判断为睡眠状态。对此，本发明中，就寝者的身体动态信号只要在所规定时间内有一点点超过判断阈值，就判断为不是睡眠状态，也就是说判断为清醒状态，所以就可以正确地判断入睡前的就寝者的状态。

另外，可以防止入睡后由于关门等的杂音误判断就寝者为清醒状态。也就是说，因为入睡后基本为睡眠状态，所以当身体动态信号在所规定时间以上连续超过判断阈值的情况时判断为清醒状态，由此，即便是将杂音等作为身体动态信号而收入时，也可以防止受到这个杂音的影响而作出误判断。

因此，如上所述，通过切换入睡前和入睡后的判断方法，就可以分别使用适合入睡前及入睡后的判断方法进行就寝者的睡眠状态判断，也就可以极其有力地防止误判断。由此，就可以基于身体动态信号正确判断入睡情况。

还有，所述所规定时间为三分钟(第二方面的发明)。也就是说，若入睡前身体动态信号连续三分钟以上低于判断阈值则判断就寝者已进入睡眠状态，若入睡后身体动态信号连续三分钟以上超过判断阈值则判断就寝者处于清醒状态。正是这样，通过将所规定时间设定为睡眠学上最合适的睡眠节奏变化时间，就可以更正确地判断睡眠状态及清醒状态。

还有，睡眠判断装置最好的是还包括基于每隔一定时间的所述身体动态信号的最小值设定更新所述判断阈值的判断阈值设定器42(第三方面的发明)。身体动态信号是由呼吸、心跳引起的微动作信号、和由上床、下床、翻身、以及其它的就寝者的身体动作引起的大动作信号重叠，再用信号波形表示。如上所述的在判断就寝者处于清醒状态或睡眠状态的情况下，因为是通过是否连续检测到了所述大动作信号而进行判断的，所以就有必要求出作为身体动态信号的微动作信号和大动作信号。在此，当就寝者在床上的状态下，由身体动态检测器20确实可以检测到伴随着呼吸以及心跳的微动作信号，这个身体动态信号的最小值就成为相当于微动作信号和大动作信号的分界电平值。因此，通过基于每隔一定时间的身体动态信号的最小值适当地更新身体动态判断阈值，就能够得到正确的相当于微动作信号和大动作信号的分界电平的身体动态判断阈值。

－发明效果－

综上所述，根据本发明所涉及的睡眠判断装置10，在就寝者入睡前，当就寝者的身体动态信号在所规定时间以上连续低于判断阈值的情况下判断就寝者已进入睡眠状态，此外的状态下则判断就寝者处于清醒状态，为此，就可以严格地进行入睡前的睡眠状态的判断，也就能够防止在清醒状态下误判断为睡眠状态的情况。

还有，就寝者入睡后，是由当该就寝者的身体动态信号在所规定时间以上连续超过判断阈值的情况下判断为清醒状态，此外的情况则判断为睡眠状态的第二判断器判断就寝者的睡眠或清醒状态的，所以不会受杂音等的影响而正确地进行入睡后的睡眠或清醒状态的判断。当在比所述所规定时间更长的时间中连续判断为睡眠状态的情况下，判断就寝者已入睡，所以能够更正确地进行入睡判断。由此，更正确地判断就寝者的睡眠状态就成为可能。

还有，根据第二方面的发明，因为所述所规定时间为三分钟，是由睡眠学上最适当的睡眠节奏的变化时间进行判断，所以能够更正确地判断睡眠状态或清醒状态。

还有，根据第三方面的发明，因为还包括基于每隔一定时间的所述身体动态信号的最小值设定和更新所述判断阈值的判断阈值设定器42，所以就可以基于由身体动态检测器20确实检测到的微身体动态更新判断阈值。而且，如上所述，在这样的基于身体动态信号更新判断阈值的睡眠判断装置中，入睡前进行严密的睡眠状态的判断，入睡后进行严密的清醒状态的判断，所以就可以防止入睡前及入睡后的误判断。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的睡眠判断装置的使用状态的概略图。

图2是表示睡眠判断装置的整体构成的立体图。

图3是表示睡眠判断装置的电路单元构成的方框图。

图4是表示睡眠判断动作的流程图。

图5(a)是示意地表示入睡前的睡眠判断结果的一例的图。

图5(b)是示意地表示入睡后的睡眠判断结果的一例的图。

图6是表示由现有技术的睡眠判断方法的睡眠判断结果的一例的图。

图7是表示由本发明的睡眠判断方法的睡眠判断结果的一例的图。

图8是比较表示现有技术的睡眠判断方法和本发明的睡眠判断方法的清醒判断率。

－符号说明－

1      寝具

10     睡眠判断装置

20     传感部(身体动态传感器)

42     判断阈值设定器

43     入睡判断器

45     入睡时判断器(第一睡眠判断器)

46     入睡前判断器(第二睡眠判断器)

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。另外，以下的优选的实施方式的说明，从本质上不过是个示例，本发明无意于限制它的适用物或者用途。

本发明的实施方式所涉及的身体动态判断装置10，检测就寝者产生的身体动态的举动，将这些数据用于就寝者的健康管理。也就是说，身体动态判断装置10收集存储为判断就寝者的睡眠状态所必要的有关身体动态的数据，向未图示的另外的显示装置等输出。为此，所述身体动态判断装置10包括为检测就寝者的身体动态传感部20、和处理并存储检测到的信号的本体部30。

如图1及图2所示，所述传感部20是由管状部件构成，检测从外部所加的压力，再传给所述本体部30。也就是说，所述传感部20包括为检测伴随着就寝者的身体动态的振动作为压力变动的感压部21、和为将所述压力变动传递给所述本体部30的压力传递部22。因此，这个传感部20就构成了检测作为身体动态信号的就寝者身体动态的身体动态传感器。

如图1所示，所述感压部21是由细长中空的管构成的，铺设在垫被等寝具1的下面。还有，所述压力传递部22也和感压部21一样，由中空状的管构成，通过连接部23与感压部21连接。所述感压部21形成得比压力传递部22的直径大，若就寝者横卧在床上，伴随着就寝者的身体动态向感压部21传递压力、振动，将感压部21的内压传给压力传递部22，作用于本体部30的受压部31。

所述受压部31埋设在箱状的本体部30内的同时，在所述压力传递部22中的与连接部23相反一侧的端部上具有能够镶嵌的安装部32。为使毛细管状的所述压力传递部22的端部位于所述本体部30内，这个安装部32具有近似圆环状朝着本体部30内方向凹陷的凹部32a、和在该凹部32a内为内嵌于所述压力传递部22的端部而突出的凸部32b。而且构成为在这个凸部32b中设置有贯穿孔32c，将在所述感压部21产生的内压通过所述压力传递部22传递给受压部31内。

所述受压部31，在它内部具有受压用感应器33。这个受压用感应器33是由传声器或者压力感应器等形成，构成为接收所述感压部21产生的内压，将这个内压转变成电压作为信号向所述本体部30内的电路单元40输出。

所述本体部30是在箱状的盒子中内置了后述的电路单元40，在该盒子的上表面上设置了为开/关身体动态检测装置10的电源的电源开关34。

如图3所示，所述电路单元40包括信号处理器41、判断阈值设定器42、入睡判断器43以及睡眠判断器44。

所述信号处理器41是将从传感部20输出的检测信号调制到所述判断阈值设定器42以及睡眠判断器44中所使用的所规定电平、所规定频率带域的信号。

所述判断阈值设定器42，是基于在所述信号处理器41已调制的身体动态信号，决定/更新成为就寝者上床时、下床时、翻身时等产生的大动作信号和由就寝者呼吸、心跳引起的微动作信号的分界电平的身体动态判断阈值。具体地讲，所述判断阈值设定器42针对在所述信号处理器41中处理后的身体动态信号，依次算出所规定间隔(例如每10秒)的最小值，将该最小值作为身体动态判断阈值。也就是说，所述判断阈值设定器42追踪(trace)一定时间的身体动态信号的最小值而随时更新所述身体动态判断阈值。因此，本实施方式的身体动态判断阈值，成为根据身体动态信号的最小值的变化适当地进行改变的变动值。

在规定时间(例如10分钟)以上由后述的睡眠判断器44的入睡前判断器46判断为就寝者处于睡眠状态的情况下，所述入睡判断器43判断为该就寝者进入睡眠状态，该判断结果被送给所述睡眠判断器44用于睡眠判断器44的判断之际。

所述睡眠判断器44比较从所述信号处理器41输出的身体动态信号和由所述判断阈值设定器42设定的判断阈值，判断就寝者的清醒状态以及睡眠状态。还有，所述睡眠判断器44构成为根据由所述入睡判断器43判断的就寝者的入睡状态而改变睡眠判断方法。

具体地讲，所述睡眠判断器44包括在由所述入睡判断器43判断出就寝者为睡眠状态的情况下进行睡眠判断的入睡时刻判断器45、和没有判断就寝者为睡眠状态的情况下进行睡眠判断的入睡前判断器46。

所述入睡时刻判断器45构成为在就寝者是入睡状态时，身体动态信号在所规定时间以上连续超过所述判断阈值的情况下，判断该就寝者为清醒状态，此外的情况下则判断为睡眠状态。由此，即便是发生关门声等杂音，也可以防止受这个杂音的影响误判断就寝者为清醒状态。

所述入睡前判断器46构成为在就寝者尚不是入睡状态时，身体动态信号在所规定时间以上连续低于所述判断阈值的情况，判断该就寝者为睡眠状态，此外的情况下判断为清醒状态。由此，例如即便是入睡前的读书以及个人电脑操作等较小的身体动态动作，就可以防止误判断为睡眠状态。

另外，所述所规定时间是可以设定成任何形式的时间，但是最好的是设定为睡眠学上最合适的睡眠节奏变化的时间(约三分钟)。

－睡眠判断动作－

接下来，用图3至图5说明本实施方式的睡眠判断装置10的睡眠判断动作。

若睡眠判断装置10为工作(ON)状态，则由传感部20检测伴随着就寝者的身体动态的压力变化，再在本体部30的受压部31转换成电信号。这个电信号输出给电路单元40，在信号处理器41调制为所规定电平、所规定频率带域的信号。

若调制后的信号作为身体动态信号输入给判断阈值设定器42，则在图4的步骤S1中基于该身体动态信号设定大动作信号和微动作信号的判断阈值。具体地讲，从输入的身体动态信号每隔一定时间(例如10秒)求出最小值，设定该最小值为判断阈值。在此，所述传感部20确实可以检测到由呼吸、心跳等引起的微动作成分，所以通过将身体动态信号的最小值，也就是说微动作成分设定为判断阈值，在呼吸、心跳以外的身体动作引起的大动作发生的情况下确实能够判别该大动作。

还有，所述身体动态信号也输入到睡眠判断器44中，基于该身体动态信号进行就寝者的睡眠判断。如图4所示，这个睡眠判断根据就寝者是否入睡而判断方法不同(步骤S2)。

在就寝者入睡的情况下(步骤S2中“是”的情况)，由入睡时判断器45进行输入的身体动态信号是否在所规定时间以上连续超过判断阈值的判断(步骤3)，当在所规定时间以上连续超过判断阈值的情况下(“是”的情况)，判断就寝者为清醒状态(步骤4)后，返回图4的流程图的开始。另一方面，当身体动态信号在所规定时间以上连续不小于判断阈值的情况下(“否”的情况)，判断就寝者为睡眠状态(步骤S5)后，返回所述图4的流程图的开始。

就寝者尚未进入睡眠状态的情况(步骤S2中“否”的情况)下，由入睡前判断器46进行已输入的身体动态信号是否在所规定时间以上连续不小于判断阈值的判断(步骤S6)，当在所规定时间以上连续不小于判断阈值的情况(“是”的情况)下，判断就寝者为睡眠状态(步骤S7)。另一方面，身体动态信号在所规定时间以上连续不小于判断阈值的情况(“否”的情况)下，判断就寝者为清醒状态(步骤S8)后，返回所述图4的流程图的开始。

而且，就寝者尚未入睡，且判断为睡眠状态的情况(步骤S7)时，由入睡判断器43判断是否在比所述所规定时间更长的规定时间以上持续睡眠状态(步骤S9)。若睡眠状态持续了规定时间以上(“是”的情况)，判断为已入睡，打开(ON)入睡标志(flag)(步骤S10)，睡眠状态没有持续规定时间以上(“否”的情况)，因为尚未入睡，就原样返回所述图4的流程图的开始。

由以上所述那样的睡眠判断动作进行睡眠判断的情况的一例表示在图5中。另外，图5(a)示意地表示就寝者从上床到入睡之间的睡眠判断结果，图5(b)示意地表示就寝者入睡后的睡眠判断结果。在此，为了进行比较，假设就寝者的身体动态电平在入睡前及入睡后相同，那么判断阈值在入睡前及入睡后也相同。另外，所述图5的例中，睡眠判断装置10构成为每隔一分钟输出一次身体动态电平。

入睡前，身体动态电平在所规定时间(三分钟)以上连续低于判断阈值的情况下，判断为睡眠状态，此外的情况则判断为清醒状态，如图5(a)所示，即便是身体动态电平低于判断阈值，只要是不连续低于三分钟以上的部分，判断为清醒状态(空心点)。也就是说，入睡前，睡眠状态更严格地被判断，只要有稍微超过判断阈值一点点就判断为清醒状态。由此，入睡前在床等寝具上读书或者是操作个人电脑等身体动作不大的情况下，就可以防止错误地判断为睡眠状态。

另一方面，入睡后，身体动态电平在所规定时间(三分钟)以上连续超过判断阈值的情况下，判断为清醒状态，此外的情况则判断为睡眠状态，因此，如图5(b)所示，即便是身体动态电平超过判断阈值，没有在三分钟以上连续超过判断阈值的部分，判断为睡眠状态(实心点)。也就是说，入睡后，通过更严格了判断清醒状态，至少是低于判断阈值的就判断为睡眠状态。由此，入睡后即便是产生关门声等杂音，也不会受到这个杂音的影响，就可以防止误判断为清醒状态。

总之，如上所述根据入睡前后而改变了睡眠判断方法，如所述图5所示，即便是相同的身体动态电平在入睡前后不同的状态下的睡眠判断结果也不同，入睡前是睡眠状态，但是在入睡后就是清醒状态，各自严格地被判断，这样就可以降低由于杂音以及微身体动态而产生的误判断。

接下来，将利用所述睡眠判断方法判断的睡眠判断结果与现有技术的判断方法判断的睡眠判断结果进行比较，确定判断精度。图6是表示由现有技术的睡眠判断方法进行睡眠判断时的就寝者睡眠数据，图7是表示由所述的睡眠判断方法进行睡眠判断时的就寝者的睡眠数据。还有，图8，是基于所述图6及图7，表示比较就寝者入睡前的实际清醒时间(从上床到入睡为止的时间)和由所述睡眠判断方法得到的入睡前的清醒时间，求出正确判断清醒状态的比例的结果。

在所述图6及图7中，空心点部分表示清醒状态、实心点部分表示睡眠状态、虚线部分表示不在床上、倒三角表示就寝者在就要入睡时打开开关的时刻。另外，在所述图6及图7中，考虑就寝者基本是在入睡时打开开关，将图6中7月9日～11日、13日以及图7中8月6日、6日、8日的这些数据在原有的入睡前实际清醒时间和由所述睡眠判断进行判断的判断结果进行比较。

如图8所示，现有技术的睡眠判断方法中，从上床到入睡为止的时间(B－A)判断为清醒的时间约为30%，正确判断的比例低，而相对于此，本发明所涉及的所述睡眠判断方法，判断为清醒的时间是实际清醒时间的约65%，判断率与现有技术的方法相比增加了一倍的以上。也就是说，从所述图8知道了本发明所涉及的睡眠判断方法比现有技术的睡眠判断方法的判断精度高。

－实施方式的效果－

正如以上所说明的那样，根据本实施方式，若在入睡前伴随着就寝者的身体动态信号在所规定时间以上连续低于判断阈值，判断为睡眠状态，此外的情况则判断为清醒状态。因此，与身体动态信号在所规定时间连续超过判断阈值就判断为清醒状态的现有技术的判断方法相比，即便是在就寝者于入睡前读书以及操作个人电脑的身体动态少的情况下，也不会误判断为睡眠状态而可以高精度地检测为清醒状态。

也就是说，在所述判断阈值是将一定时间的身体动态信号的最小值作为所述判断阈值而随时更新的构成中，即便是入睡前的就寝者在寝具上读书或操作个人电脑的情况下，通过应用如上所述的严格判断睡眠状态的睡眠判断方法，就可以确实防止误判断为睡眠状态。

还有，入睡后，与现有技术的判断方法一样，若身体动态信号在所规定时间连续超过判断阈值，则判断为清醒状态，此外的情况则判断为睡眠状态。因此，入睡时不会太受杂音的影响，就可以高精度地检测就寝者的清醒状态。

再有，若判断为在规定时间以上连续是睡眠状态，则判断就寝者进入睡眠状态，可以正确地判断该就寝者的入睡。由此，如上所述，通过切换入睡前后的判断方法，也可以进行正确的就寝者的睡眠判断。

(其他实施方式)

所述实施方式还可以是以下的构成。

例如，所述实施方式中是在入睡前后切换睡眠判断方法，但是并不只限于此，入睡后也可以使用与入睡前相同的睡眠判断方法。只是这种情况下，入睡后由于杂音等的误判断为清醒状态的概率会提高。

还有，所述实施方式中身体动态判断阈值是基于身体动态信号决定的，而且随时更新，但是这个值也可以是基于试验以及经验原则事先规定的固定值。

还有，如上所述的睡眠判断装置10，是为了就寝者的健康管理而使用的，但是也可以在例如追随就寝者的睡眠状态进行空气调和的卧舱式睡房等中应用这个身体动态检测装置。

－产业上的实用性－

综上所述，本发明对于基于伴随着就寝者的身体动态的身体动态信号判断就寝者的睡眠状态的睡眠判断装置是有用的。

Claims (3)

1.一种睡眠判断装置，其特征在于，包括：

身体动态检测器(20)，其设置于寝具(1)，检测就寝者的身体动态并将该身体动态作为身体动态信号输出；

入睡判断器(43)，其从就寝者尚未入睡的判断开始，判断就寝者的入睡情况；

第一睡眠判断器(46)，在由所述入睡判断器(43)判断出就寝者尚未入睡的情况下，若所述身体动态信号在规定时间以上持续低于判断阈值，则该第一睡眠判断器(46)判断为就寝者处于睡眠状态，在此外的情况下，则判断为就寝者处于清醒状态；以及

第二睡眠判断器(45)，在由所述入睡判断器（43）判断为就寝者入睡的情况下，该第二睡眠判断器(45)替代上述第一睡眠判断器（46）进行如下判断：若所述身体动态信号在规定时间以上连续超过判断阈值，则判断为就寝者处于清醒状态，在此外的情况下，则判断为就寝者处于睡眠状态，

在由所述第一睡眠判断器（46）连续进行了规定时间以上的就寝者处于睡眠状态的判断的情况下，所述入睡判断器(43)判断为就寝者入睡。

2.根据权利要求1所述的睡眠判断装置，其特征在于：

所述规定时间为三分钟。

3.根据权利要求1所述的睡眠判断装置，其特征在于，该睡眠判断装置还包括：

判断阈值设定器(42)，基于每隔一定时间的所述身体动态信号的最小值设定更新所述判断阈值。

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