JP2006271897A - 眠気予測装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】眠気予測装置10は、指先に装着するセンサヘッド14と、腕時計タイプの本体12とから構成され、被験者の睡眠状態に関連した睡眠状態関連値を計測し、前記被験者の日中活動に関連した日中活動関連値を計測し、睡眠状態関連値と日中活動関連値に基づいて、被験者の睡眠履歴や日中活動によって蓄積されると予測される蓄積眠気度を算出し、時刻によって変化する生体リズムに基づく生体リズム眠気度を算出し、蓄積眠気度と生体リズム眠気度に基づき時刻に対応した総合的な眠気度を算出する。
【選択図】 図1
Description
(1)眠気予測装置10の構成
図1は、本実施形態に係わる眠気予測装置10のハードウェアの構成例を示すブロック図である。ここでは図2に示すように腕時計タイプを例に説明する。
眠気予測装置10において、睡眠履歴、日中活動を計測して眠気の予測までの手順を説明する。
はじめに睡眠状態の計測を行う。
加速度データから体動量の取得を行い覚醒/睡眠の判断を行う。図4に体動、覚醒判断の具体的なフローチャートを示す。
図5に脈波からの自律神経指標値の取得処理の流れを示す。
加速度センサ18の値、LF、HFの値、及び、ばらつきの度合いから睡眠状態関連値を算出する。睡眠状態関連値は、深睡眠時間、レム睡眠時間、レム睡眠回数、総睡眠時間である。
次に、日中活動に関連した日中活動関連値の入力を行う。日中活動関連値としては、日中の活動量/代謝量、光を浴びた量、ストレス値を対象とする。なお、「日中」とは、被験者の睡眠時間以外の時間をいう。
日中活動関連値の入力の場合はそれぞれの項目を選択式、あるいは記入式で入力することができる。図12に選択入力の入力例を示す。
また、日中活動関連値をスケジューラのデータとリンクさせて、スケジュールデータを元に判断することもできる。
日中活動関連値を計測する方法もある。計測する場合の眠気予測装置10は、図8のような構成となり、図1の構成に対して照度センサ44が追加される。
深睡眠時間をD、レム睡眠時間をR、レム睡眠回数をRT、総睡眠時間STとして、日中の活動量をA、代謝量をM、光を浴びた量をL、ストレス値をMSとする。これら全ての重み付け加算により、下記のような式で蓄積眠気度Sを算出する。ここでSは当日の蓄積眠気度,SOは前日の蓄積眠気度,Cは定数(オフセット)を示す。なお、蓄積眠気度とは、被験者の睡眠履歴や日中活動によって解消、蓄積されると予測される眠気の度合いである。ここで、眠気とは人が感じている主観的な眠気度合いを、最も眠い状態を100%としたときの割合(パーセント)と定義する。
S=A1*A+A2*M+A3*L+A4*MS+C
−(b1*D+b2*R+b3*RT+b4*ST)+SO
(4)重みの学習
定数であるA1,A2,A3,A4,b1,b2,b3,b4,Cは年齢、性別毎の標準的な値を設定するか、学習期間のデータで学習させる。
S=A1*A+A2*M+A3*L+A4*MS+C
−(b1*D+b2*R+b3*RT+b4*ST+b5*D/ST+b6
*R/ST+b7*ST/RT)+S0
学習期間の終了後は計測データを元に上記式にて、それまで蓄積した蓄積眠気度を算出することができる。
眠気は上記のような蓄積と解消の変動だけでなく、時刻と関連した生体リズムによっても変動することが知られており、2プロセスモデルが提唱されている。上記の蓄積と解消の変動はプロセスSとして説明され、また時刻によって変動する成分はプロセスCとして、図9のように表現される。よって、眠気度は、蓄積と解消による変動による蓄積眠気度Sと、時間変動による生体リズム眠気度Kの組み合わせで表現できる。
K=k(t)
あるいは、生体リズム眠気度Kは、24時間のサーカディアンリズム成分と12時間のサーカセミディアンリズム成分を正弦波の合成関数で表現する。ここでtは時刻の時間表示、K1,K2はサーカディアンリズム、サーカセミディアンリズムそれぞれの成分の重み係数、θ1、θ2はそれぞれの正弦波の位相である。K1、K2、θ1、θ2は標準的な係数を設定するか、被験者毎に上記と同様に学習期間内に日中の眠気度の変化から学習する。
K=K1*sin(2πt/24+θ1)+K2*sin(2πt/12+θ2)
総合的な眠気度Dは蓄積眠気度S,生体リズム眠気度Kのそれぞれの度合いの平均として
D=(S+K)/2=(S+k(t))/2
と表される。
D=S*K=S*k(t)
と表してもよい。
次に総合的な眠気度の利用方法を説明する。
第1の利用方法としては、起床時など、現時点での眠気度(睡眠の過不足)をチェックする利用法がある。
第2の利用方法としては、上記のように現時点の眠気を予測する以外に将来の眠気を予測する場合もある。例えば、自動車運転前に将来の運転中の眠気を予測する、もしくは、出勤前に将来の勤務中の眠気を予測するなどである。
第3の利用方法としては、目覚ましの制御に用いることもできる。
本発明は上記各実施形態に限らず、その主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。
12 本体
14 センサヘッド
16 脳波センサ
18 加速度センサ
20 電流電圧変換部
22 アンプ
24 フィルタ
26 A/D変換器
28 CPU
30 ゲイン、オフセット調整回路
32 DSP
34 表示部
36 蓄積部
38 入力部
40 バッテリ
Claims (12)
- 被験者の睡眠状態に関連した睡眠状態関連値を計測する睡眠状態計測手段と、
前記被験者の日中活動に関連した日中活動関連値を入力、または、計測する日中活動取得手段と、
前記睡眠状態関連値と前記日中活動関連値に基づいて、前記被験者の睡眠履歴や日中活動によって蓄積されると予測される蓄積眠気度を算出する蓄積眠気度算出手段と、
を具備する
ことを特徴とする眠気予測装置。 - 時刻によって変化する生体リズムに基づく生体リズム眠気度を算出する生体リズム眠気度算出手段と、
前記蓄積眠気度と前記生体リズム眠気度に基づき時刻に対応した総合的な眠気度を算出する総合眠気度算出手段と、
を具備する
ことを特徴とする請求項1記載の眠気予測装置。 - 前記睡眠状態計測手段が、
前記被験者の自律神経指標値を計測する自律神経指標値計測手段と、
前記被験者の体動状態を検出する体動検出手段と、
前記体動状態に基づいて前記被験者が覚醒しているか睡眠しているかを判断する覚醒睡眠判断手段と、
前記被験者が睡眠をしていると判断されたときの前記自律神経指標値に基づいて睡眠状態関連値を求める睡眠状態判断手段と、
を具備する
ことを特徴とする請求項1記載の眠気予測装置。 - 前記睡眠状態関連値が、前記被験者の深睡眠時間、レム睡眠時間、レム睡眠回数、総睡眠時間である
ことを特徴とする請求項1記載の眠気予測装置。 - 前記日中活動関連値が、前記被験者の日中の活動量、前記被験者の日中の代謝量、前記被験者の日中の光を浴びた量、前記被験者のストレス値である
ことを特徴とする請求項1記載の眠気予測装置。 - 前記日中活動取得手段が、
前記被験者の日中の活動量を計測する活動量計測手段と、
前記被験者の日中の代謝量を計測する代謝量計測手段と、
前記被験者の日中の光を浴びた量を計測する光照射量計測手段と、
前記被験者のストレスに関連するストレス値を計測するストレス状況計測手段と、
を具備する
ことを特徴とする請求項5記載の眠気予測装置。 - 前記蓄積眠気度算出手段は、
前記睡眠状態関連値である前記被験者の深睡眠時間、レム睡眠時間、レム睡眠回数、総睡眠時間と、前記日中活動関連値である前記記被験者の日中の活動量、前記被験者の日中の代謝量、前記被験者の日中の光を浴びた量、前記被験者のストレス値のそれぞれの各値に重みを掛けて合計する
ことを特徴とする請求項1記載の眠気予測装置。 - 前記蓄積眠気度算出手段は、
前記被験者が眠気度を複数回入力するための眠気度入力手段と、
前記入力された複数回の眠気度と、前記入力、または、計測された前記睡眠状態関連値の各値と前記日中活動関連値の各値とから前記各値の重みを最小二乗法で逆算して学習する重み学習手段と、
を具備する
ことを特徴とする請求項7記載の眠気予測装置。 - 前記生体リズム眠気度は、24時間のサーカディアンリズム成分と12時間のサーカセミディアンリズム成分を正弦波の合成関数で表現したものである
ことを特徴とする請求項2記載の眠気予測装置。 - 前記蓄積眠気度、または、前記総合的な眠気度を前記被験者のスケジュールと同時に表示する表示手段を具備する
ことを特徴とする請求項2記載の眠気予測装置。 - 被験者の睡眠状態に関連した睡眠状態関連値を計測する睡眠状態計測ステップと、
前記被験者の日中活動に関連した日中活動関連値を入力、または、計測する日中活動取得ステップと、
前記睡眠状態関連値と前記日中活動関連値に基づいて、前記被験者の睡眠履歴や日中活動によって蓄積されたと予測される蓄積眠気度を算出する蓄積眠気度算出ステップと、
を具備する
ことを特徴とする眠気予測方法。 - 被験者の睡眠状態に関連した睡眠状態関連値を計測する睡眠状態計測機能と、
前記被験者の日中活動に関連した日中活動関連値を入力、または、計測する日中活動取得機能と、
前記睡眠状態関連値と前記日中活動関連値に基づいて、前記被験者の睡眠履歴や日中活動によって蓄積されたと予測される蓄積眠気度を算出する蓄積眠気度算出機能と、
をコンピュータによって実現する
ことを特徴とする眠気予測方法のプログラム。
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