JP2001231864A - 快適目覚まし装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】人の生体信号を検出する生体信号検出手段と、
生体信号検出手段で検出された生体信号から睡眠段階を
判定する睡眠段階判定手段と、目覚まし指定時刻に近く
かつ快適に目覚めさせる時刻を設定する目覚まし時刻設
定手段と、人を目覚めさせる目覚まし手段とを備える目
覚まし装置。 【解決手段】生体信号検出手段は、人の身体に下に敷い
たエアマットとエアマットの内部圧力を検出する微差圧
センサと微差圧センサの出力から心拍、呼吸等の生体信
号を抽出する生体信号抽出手段と目覚まし手段は目覚ま
し指定時刻付近でアラームを発生させる目覚まし手段と
事前に予備刺激を与える事前アラーム手段及び事前アラ
ーム手段は、初期は刺激の強さを弱くしておき、目覚ま
し指定時刻に近づくにしたがって刺激の強さを強めるか
ら成ることを特徴とする目覚まし装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指定された時刻に
快適に目覚めさせる装置であって、人の睡眠段階を把握
して適切な目覚め時刻を設定する目覚まし装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】人は昼間の活動状態を適切に維持するた
めに十分な睡眠をとる必要があるのは言うまでもない
が、十分な睡眠をとったとしても必ずしも快適な目覚め
が保障されるわけではない。目覚めが快適でなかった場
合、その日の昼間の目覚め後の覚醒状態での活動が円滑
に行われないという経験はよくするところである。

【０００３】人が寝入るとノンレム睡眠が現れ、眠りが
最も深くなった後に次第に浅くなり次いでレム睡眠が出
現する。次に再びノンレム睡眠が現れ、以降ノンレム睡
眠とレム睡眠との組み合わせ（これを睡眠周期という）
がおよそ９０〜１００分の周期で繰り返される。

【０００４】睡眠中の人を目覚めさせる際に、ノンレム
睡眠段階の時に起こすと脳の活動が不活発である結果不
快感がともなう。一方レム睡眠段階の時に人を起こすと
レム睡眠段階における人の脳の活動が活発であるために
目覚め感は快適であることが知られている。

【０００５】特公平３−３４７４０号公報では、上記の
事実を利用して快適な目覚めをすることができる時刻に
アラーム音を発生させて人を目覚めさせる目覚まし装置
が提案されている。則ち、人の脈波を検出する脈波検出
手段と、脈波検出手段から出力脈波信号から脈波の不安
定の終わりを判定する判断手段と、信号を出力する時刻
設定手段とアラーム音を発生するアラーム発生手段を備
える目覚まし装置である。

【０００６】上記公報の発明は、人の脈波を検出して睡
眠段階を判定し、レム睡眠段階の適切な時刻にアラーム
を発生させることによって快適な目覚めを促すものであ
るが、脈波の検出には、指先などの末梢部の脈波を検出
しており、人が指先などに検出器を装着する必要があ
る。しかし、就寝中に検出器を装着することは、睡眠の
妨げになるとともに、検出器が身体から外れてしまうと
目覚まし装置が機能しないという問題があり、日常生活
に支障なく使用するのが困難である。

【０００７】一方、身体に検出器を装着することなく生
体信号を検出する方法として、感圧素子等のセンサを寝
具等に配置して生体信号に起因する信号を検出する方法
があるが、就寝中の人は、姿勢の移動が頻繁に発生し、
感圧素子等のセンサを適切に配置することが難しいため
に測定結果が安定しないという不具合があり、かつ装置
の価格が高価になるという問題がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記問題に鑑み、本発
明は検出器を身体に装着する必要がなく、睡眠の妨げと
ならず、さらに日常生活に支障をきたさない目覚まし装
置であって、安定した性能を有するとともに、装置の価
格を低く抑えることが可能な目覚まし装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、人の生体
信号を検出する生体信号検出手段と、生体信号検出手段
で検出された生体信号から睡眠段階を判定する睡眠段階
判定手段と、目覚まし指定時刻に近くかつ快適に目覚め
させる時刻を設定する目覚まし時刻設定手段と、人を目
覚めさせる目覚まし手段とを備える目覚まし装置であっ
て、前記生体信号検出手段は、人の身体に下に敷いたエ
アマットとエアマットの内部圧力を検出する微差圧セン
サと微差圧センサの出力から心拍、呼吸等の生体信号を
抽出する生体信号抽出手段とから成ることを特徴とす
る。

【００１０】第２の発明は、第１の発明において、前記
生体信号検出手段は、さらに人の在床を検出する絶対圧
力センサを備えることを特徴とする。

【００１１】第３の発明は、第１の発明の目覚まし手段
が、目覚まし指定時刻付近でアラームを発生させる目覚
まし手段と事前に予備刺激を与える事前アラーム手段と
を備えることを特徴とする。

【００１２】第４の発明は、第３の発明において、事前
アラーム手段が初期は刺激の強さを弱くしておき、目覚
まし指定時刻に近づくにしたがって刺激の強さを強める
ことを特徴とする。

【００１３】

【作用】第１の発明の生体信号検出手段は、人の身体の
下に敷いたエアマットの内部圧力の変動を検出する検出
手段を用いているために、就寝中の人に無侵襲で生体信
号の検出をすることが可能で、使用に当たって日常生活
に支障をきたさない。

【００１４】第２の発明は、人の在床を確認することに
よって生体信号の精度を向上させる。

【００１５】第３の発明は、事前にアラーム手段により
予め外部刺激を与えることにより、確実に目覚めさせる
ことができる。

【００１６】第４の発明は、事前アラーム手段の初期の
刺激を弱くしておくことにより、事前アラームによって
誤って目覚めてしまうことを防ぐことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明にかかる目覚まし装置の実
施例について説明する。図１は、本実施例の目覚まし装
置の第１の実施例の構成を示すブロック図であり、図２
は生体信号検出手段の構成を示す説明図である。また、
図３は第２の実施例の構成を示すブロック図である。

【００１８】第１の実施例の目覚まし装置は、図１に示
すように、生体信号検出手段１と睡眠段階判定手段２と
目覚まし時刻設定手段３と目覚まし手段４とから構成さ
れている。すなわち生体信号検出手段１で検出された心
拍信号、呼吸信号、寝返り信号等の生体信号を検出し、
これらの信号を取り込んだ睡眠段階判定手段２によって
被験者の睡眠段階を判定し、この睡眠段階の推移データ
を用いて目覚まし時刻設定手段３により被験者を目覚め
させるための目覚まし信号を発生させる時刻を設定し、
この設定時刻に目覚まし手段４によりアラームを発生さ
せて被験者を目覚めさせる。

【００１９】図２に生体信号検出手段１の詳細を示す。
エアマット５が寝具１２上に配置されており、エアマッ
ト５の内部圧力の変動を測定する微差圧センサ６がエア
チューブ８を介して接続される。同様にエアチューブ８
を介してエアマット５内の絶対圧力を測定する絶対圧力
センサ７が接続される。エアマット５上に被験者が横臥
すると、絶対圧力センサ７が被験者の在床が検知し、被
験者の心拍や呼吸あるいはその他の体動によるエアマッ
ト５内の圧力変動を微差圧センサ６が検出する。

【００２０】本実施例で使用する微差圧センサ６は、コ
ンデンサマイクロフォン型の微差圧センサであり、圧力
の変化にともなって生じる受け圧面と対向電極との間の
静電容量変化を検知し、差圧を検出する原理によるもの
である。この微差圧センサ６によってエアマット５内の
圧力変動が検出される。

【００２１】生体信号抽出手段９は、微差圧センサ６の
出力信号からフィルタ回路もしくはデータ処理手段を用
いて、心拍信号、呼吸信号、および寝返り頻度信号を取
り出す。微差圧センサ６の出力信号には、様々な生体信
号やノイズが重畳しているが、生体信号抽出手段９にお
いて、心拍信号や呼吸信号にはそれぞれ特有な信号波形
を有する特性を利用して、適切なフィルタおよびデータ
処理手法を適用することによって心拍信号、呼吸信号、
あるいは寝返り頻度信号等の信号の抽出を行う。

【００２２】一方絶対圧力センサ７はエアマット５内部
の絶対圧力を測定するセンサであり、絶対圧力センサ７
に接続された被験者在床検出手段１０によりエアマット
５上に被験者が在床しているか不在であるか判定した信
号が出力される。

【００２３】睡眠段階判定手段２は、生体信号抽出手段
９において抽出された心拍信号および呼吸信号に基づい
て、被験者が覚醒状態、レム睡眠段階およびノンレム睡
眠段階のうちいずれの状態にあるか判定する手段であ
る。

【００２４】睡眠段階判定手段２は、Ｒ□Ｒ間隔演算器
２１と睡眠段階判定器２２とから構成される。Ｒ□Ｒ間
隔演算器２１は生体信号抽出手段９で得られた心拍信号
のＲ□Ｒ間隔のばらつき度合を算出する演算器であり、
その出力から睡眠段階判定器２２が覚醒状態、レム睡眠
段階およびノンレム睡眠段階のうちいずれの状態にある
か判定する。

【００２５】目覚まし時刻設定手段３は予め設定された
目覚まし希望時刻に対して、実際に目覚めさせるための
アラームを発生する時刻を設定する手段であり、希望時
刻に対して大幅は時間差が生じることなく、快適な目覚
めを実現できる時刻を設定し、設定時刻に目覚まし手段
４に信号を出力してアラームを発生させる。

【００２６】次に第１の実施例の目覚まし装置の動作に
ついて説明する。寝具１２上に置かれたエアマット５上
に被験者が横臥すると、その体重によりエアマット５の
圧力が高まり絶対圧力センサ７の出力から被験者が在床
していること示す信号が出力される。この時点から生体
信号抽出手段９が生体信号の抽出を開始し、生体信号を
記録するとともに、心拍信号および呼吸信号を睡眠段階
判定手段２に出力する。

【００２７】睡眠段階判定手段２における睡眠段階を判
定する手順を次に示す。被験者が覚醒状態から入眠状態
に移行すると、覚醒状態では在床状態でも７０ｂｐｓと
かなり高い心拍数が、深い眠りに入ると６０ｂｐｓ程度
に急速に低下する。また、呼吸信号は覚醒から睡眠へ移
行するときに、呼吸が不規則になることは知られてい
る。これらを合わせて覚醒状態から睡眠に移行したと判
定する。また、睡眠段階から覚醒状態になった場合は、
入眠の際と同様に心拍数の急激な上昇および呼吸の変化
が起り、睡眠状態から覚醒状態に移行したことを容易に
判別することができる。

【００２８】一方レム睡眠段階とノンレム睡眠段階とで
は、それぞれの睡眠段階における心拍信号波形の変動パ
ターンが異なる特徴を備えていることから、レム睡眠段
階とノンレム睡眠段階との判定を行う。即ち、レム睡眠
段階においては、心拍信号波形のＲ波（心拍信号の山の
部分）変動が不規則になることが知られており、抽出さ
れた心拍信号の山の部分（Ｒ波）の出現間隔のばらつ
き、すなわちＲ□Ｒ間隔のばらつきから睡眠段階判定器
２２がレム睡眠段階とノンレム睡眠段階とを判定する。

【００２９】上記の心拍信号波形のＲ□Ｒ間隔のばらつ
きは、例えば、心拍信号波形のＲ□Ｒ間隔の標準偏差と
平均値を求め、その比の値をＲ□Ｒ間隔のばらつきと
し、この値の大小から睡眠段階判定器２２が判定する。

【００３０】睡眠段階判定手段２の睡眠段階判定器２２
において、以上の判定手順を実行し睡眠段階を連続的に
記録するとともに、目覚まし時刻設定手段３に出力す
る。

【００３１】目覚めさせる時刻は目覚まし時刻設定手段
３に予め指示されているものとし、この時刻を目覚め指
定時刻とする。快適な目覚めとなるためには、レム睡眠
の間に目覚めさせるのが好ましい。そこで目覚めさせる
ための目覚まし信号は、目覚め指定時刻に近く、かつレ
ム睡眠段階の間に発生させる必要がある。

【００３２】ノンレム睡眠とレム睡眠は交互に出現し、
その出現サイクルは健康な人の場合でほぼ一定してお
り、９０分から１００分程度の値をとる。そこで睡眠段
階判定手段２の出力信号の示す睡眠段階の変動パターン
から目覚まし指定時刻付近の睡眠段階が予測できる。目
覚まし時刻設定手段３は、レム睡眠段階であることを確
認するとともに、目覚まし指定時刻との差が少ない時刻
を選び目覚まし信号を発生する。

【００３３】次に第２の実施例について説明する。第２
の実施例は図３に示すように、第１の実施例の構成に事
前アラーム手段１１を加えた構成となっており、目覚ま
し時刻設定手段３は実際に被験者を目覚めさせる目覚ま
し手段４に目覚まし信号を出力するとともに、目覚まし
時刻以前に目覚めを確実にするために、事前アラーム手
段１１に事前アラーム信号を出力する。

【００３４】ここで事前アラーム手段とは、実際に被験
者を目覚めさせ目覚まし手段４が作動する以前に目覚め
を確実にするために外部刺激を発生させる手段を指し、
例えば照明を点灯することや音楽を流す等の方法があ
る。

【００３５】目覚まし手段４が作動する時刻に近づく
と、目覚まし時刻にはレム睡眠段階であるように目覚ま
し時刻設定手段３が目覚まし時刻を設定するので、被験
者はレム睡眠段階になっていると考えられる。そこで、
目覚まし時刻より以前から照明もしく音楽等の外部刺激
を目覚めない程度に与えておくとノンレム睡眠段階の脳
は比較的活発に活動しているために、これらの外部刺激
を感知して次第に覚醒する態勢に身体が順応していく。

【００３６】事前アラーム手段１１に用いる外部刺激が
強すぎると、事前アラーム手段１１が作動した時点で目
覚めてしまう可能性があるので、事前アラーム手段１１
の作動時には刺激の程度は弱くしておき、目覚まし信号
を発生させる時刻に近づくにしたがって次第に強めるよ
うに制御するのが好ましい。

【００３７】

【発明の効果】従来の睡眠段階を判定してレム睡眠段階
の適切な時刻にアラームを発生させる目覚まし装置で
は、検出器を身体に装着する必要があり、日常生活に使
用するには、使い勝手が悪いという問題があった。

【００３８】本発明の目覚まし装置は、検出器にエアマ
ットの内部圧力を検出する生体信号検出手段を用いてい
るために、身体に負担をかけることがなく、日常生活に
使用するのに支障をきたさない。

【００３９】また、エアマットの内部圧力を検出する方
法を採っているために、就寝中の姿勢および位置に関係
なく安定した生体信号検出が可能である。

【００４０】さらに生体信号検出手段がエアマットとそ
の内部圧力を検出する微差圧センサとから成るために、
構成が簡単で信頼性が高く、かつ装置の価格が低価格で
済むという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の実施例の生体信号検出手段の構成を示
す説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ 生体信号検出手段 ２ 睡眠段階判定手段 ２１ Ｒ□Ｒ間隔演算器 ２２ 睡眠段階判定器 ３ 目覚まし時刻設定手段 ４ 目覚まし手段 ５ エアマット ６ 微差圧センサ ７ 絶対圧力センサ ８ エアチューブ ９ 生体信号抽出手段 １０ 被験者在床検出手段 １１ 事前アラーム手段 １２ 寝具

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人の生体信号を検出する生体信号検出手
   段と、生体信号検出手段で検出された生体信号から睡眠
   段階を判定する睡眠段階判定手段と、目覚まし指定時刻
   に近くかつ快適に目覚めさせる時刻を設定する目覚まし
   時刻設定手段と、人を目覚めさせる目覚まし手段とを備
   える目覚まし装置であって、前記生体信号検出手段は、
   人の身体に下に敷いたエアマットとエアマットの内部圧
   力を検出する微差圧センサと微差圧センサの出力から心
   拍、呼吸等の生体信号を抽出する生体信号抽出手段とか
   ら成ることを特徴とする目覚まし装置。
2. 【請求項２】 前記生体信号検出手段は、さらに人の在
   床を検出する絶対圧力センサを備えることを特徴とする
   請求項１に記載の目覚まし装置。
3. 【請求項３】 前記目覚まし手段は目覚まし指定時刻付
   近でアラームを発生させる目覚まし手段と事前に予備刺
   激を与える事前アラーム手段とを備えることを特徴とす
   る請求項１に記載の目覚まし装置。
4. 【請求項４】 前記事前アラーム手段は、初期は刺激の
   強さを弱くしておき、目覚まし指定時刻に近づくにした
   がって刺激の強さを強めることを特徴とする請求項３に
   記載の目覚まし装置。