JP2007098138A - 熟睡及び覚醒誘導装置、方法並びにプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】非接触方式のセンサーを利用して睡眠中のユーザの生理学的信号を測定し、同時に、睡眠環境を制御することによって、熟睡及び覚醒誘導のフィードバック制御を可能にした熟睡及び覚醒誘導装置を提供する。
【解決手段】熟睡及び覚醒誘導装置は、ユーザから覚醒時刻の入力を受け、この覚醒時刻に基づいて睡眠の種類を自動的に選択する入力部１１０と、睡眠の種類によって熟睡及び覚醒環境を制御するためのプロトコルを選択するプロトコル選択部１２０と、プロトコルによって睡眠環境を調節する睡眠環境調節部１３０と、ユーザの身体と非接触のセンサーを利用して睡眠中のユーザの生理学的信号を測定することによって、ユーザの睡眠状態を判定する睡眠状態判定部１４０と、睡眠状態を利用して生理学的信号の変化を検出する生理学的信号変化検出部１５０と、を備え、睡眠環境調節部１３０は、生理学的信号の変化によってプロトコルのパラメータを変化させることにより睡眠環境を再調節する。
【選択図】図２

Description

本発明は、熟睡及び覚醒誘導装置、方法並びにプログラムに係り、さらに詳細には、ユーザの身体と接触しない非接触方式のセンサーを利用して生理学的信号を測定し、測定された生理学的信号に変化が発生する場合に、熟睡及び覚醒誘導のためのプロトコルを変化させて睡眠環境を再調節することによって、睡眠環境のフィードバック制御を可能にする熟睡及び覚醒誘導装置、方法並びにプログラムに関する。

現代社会の複雑な生活方式と多様な構成員間の影響が原因で、現代人は多くのストレスを受ける。このようなストレスによって、現代人は十分な睡眠を取ることができず、このことが人体に悪い影響を及ぼす。したがって、安らかで快適な睡眠を誘導するために、多くの技術が提案されてきた。

特許文献１は、ユーザの生理学的情報の入力を受けつつ、ユーザの身体状態から反復的な学習により算出された周波数帯域の振動及び／または超音波を出力することにより、最適な睡眠誘導を可能にした睡眠誘導器及び睡眠誘導方法について開示している。

また、特許文献２は、人体の心拍数及び呼吸数を含む生体情報を検出する生体情報センサーと、生体情報センサーにより検出された生体情報に所定の処理を施して複数の睡眠深度基礎データを算出する生体情報処理回路と、生体情報処理回路から得られる睡眠深度基礎データに基づいて睡眠深度を推定する睡眠深度推定回路とを備える睡眠深度推定装置について開示している。

しかし、前記のような従来の技術は、ユーザの睡眠状態を検出するセンサーが利用されていない、または、センサーが利用されているとしても、センサーがユーザの身体に接触する方式であるので、睡眠を取ろうとするユーザが不快に感じるという問題がある。さらに、非接触方式のセンサーを利用するとしても、睡眠中のユーザの生理学的信号の変化と睡眠空間の環境変化とを同時に検出して、睡眠環境に対するフィードバック制御を実行することができないという問題がある。
韓国特許公開第２００３−００３２５２９号明細書 特開２００３−２６００４０号公報

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、非接触方式のセンサーを利用して睡眠中のユーザの生理学的信号を測定し、同時に、睡眠環境を制御することによって、熟睡及び覚醒誘導のフィードバック制御を可能にした熟睡及び覚醒誘導装置、方法並びにプログラムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明の熟睡及び覚醒誘導装置は、ユーザから覚醒時刻の入力を受け、この覚醒時刻に基づいて睡眠の種類を自動的に選択する入力部と、選択された前記睡眠の種類によって熟睡及び覚醒環境を制御するためのプロトコルを選択するプロトコル選択部と、選択された前記プロトコルによって前記ユーザの睡眠環境を調節する睡眠環境調節部と、前記ユーザの身体と非接触のセンサーを利用して前記睡眠環境で睡眠中の前記ユーザの生理学的信号を測定することによって、前記ユーザの睡眠状態を判定する睡眠状態判定部と、判定された前記睡眠状態を利用して前記ユーザの前記生理学的信号の変化を検出する生理学的信号変化検出部と、を備え、前記睡眠環境調節部は、前記生理学的信号の変化が前記生理学的信号変化検出部により検出された場合に、前記変化によって前記プロトコルのパラメータを変化させることにより前記睡眠環境を再調節することを特徴とする。

前記入力部は、前記ユーザの就寝時刻に対応して覚醒時刻の入力を受け、入眠時刻及び総睡眠時間を算出することが望ましい。

前記プロトコルのパラメータは、音響情報及び映像情報で構成されたコンテンツ並びに睡眠空間の外的環境の状態情報を表すレベルを備えており、前記レベルは、就寝時刻から覚醒時刻までの睡眠の時間段階別に照明、酸素、温度、湿度、香り及び音響の少なくとも一つによって調節されることが望ましい。

前記睡眠の時間段階は、ベッドに横になってから眠気を感じる直前までの入眠準備段階と、眠気を感じてから眠りに落ちる直前までの入眠段階と、眠りに落ちてから最終的な覚醒誘導の直前までの睡眠段階と、覚醒誘導の開始から最終的に覚醒するまでの覚醒段階と、を含む４段階で構成されることが望ましい。

前記生理学的信号は、前記ユーザの心拍及び呼吸から算出される心拍数、心拍変動及び呼吸数を含む指標を介して測定されることが望ましい。

前記睡眠状態は、前記指標が維持、増加または減少したかに基づいて判定されることが望ましい。

前記センサーは、前記ユーザの心臓から３メートル以内に設けられたドップラーレーダーセンサーであることが望ましい。

前記睡眠状態判定部は、前記ユーザの睡眠中の行動を測定することによって前記睡眠状態を判定することが望ましい。

前記生理学的信号変化検出部は、前記指標の維持または増減結果と、ヒトの睡眠の時間段階別の生理学的信号変化モデルにおける当該指標の維持または増減結果とを比較することによって、前記ユーザの前記生理学的信号の変化を検出することが望ましい。

前記睡眠環境調節部は、前記プロトコルによってＡＶ装置、照明装置、酸素発生装置、温度調節装置、湿度調節装置、香り発生装置及び音響出力装置の少なくとも一つを制御することによって前記ユーザの睡眠環境を調節することが望ましい。

また、前記目的を達成するため、本発明の熟睡及び覚醒誘導方法は、選択された睡眠の種類によって熟睡及び覚醒環境を制御するためのプロトコルを選択する第一ステップと、選択された前記プロトコルによって前記ユーザの睡眠環境を調節する第二ステップと、前記ユーザの身体と非接触のセンサーを利用して前記睡眠環境で睡眠中の前記ユーザの生理学的信号を測定することによって、前記ユーザの睡眠状態を判定する第三ステップと、判定された前記睡眠状態を利用して前記ユーザの前記生理学的信号の変化を検出する第四ステップと、検出された前記生理学的信号の変化によって前記プロトコルのパラメータを変化させることにより前記睡眠環境を再調節する第五ステップと、を含むことを特徴とする。

前記第一ステップは、前記ユーザの就寝時刻に対応して覚醒時刻の入力を受け、入眠時刻及び総睡眠時間を算出することによって睡眠の種類を選択するステップを含むことが望ましい。

前記プロトコルのパラメータは、音響情報及び映像情報で構成されたコンテンツ並びに睡眠空間の外的環境の状態情報を表すレベルを備えており、前記レベルは、就寝時刻から覚醒時刻までの睡眠の時間段階別に照明、酸素、温度、湿度、香り及び音響の少なくとも一つによって調節されることが望ましい。

前記睡眠の時間段階は、ベッドに横になってから眠気を感じる直前までの入眠準備段階と、眠気を感じてから眠りに落ちる直前までの入眠段階と、眠りに落ちてから最終的な覚醒誘導の直前までの睡眠段階と、覚醒誘導の開始から最終的に覚醒するまでの覚醒段階と、を含む４段階で構成されることが望ましい。

前記生理学的信号は、前記ユーザの心拍及び呼吸から算出される心拍数、心拍変動及び呼吸数を含む指標を介して測定されることが望ましい。

前記睡眠状態は、前記指標が維持、増加または減少したかに基づいて判定されることが望ましい。

前記センサーは、前記ユーザの心臓から３メートル以内に設けられたドップラーレーダーセンサーであることが望ましい。

前記第三ステップは、前記ユーザの睡眠中の行動を測定することによって前記睡眠状態を判定するステップを含むことが望ましい。

前記第四ステップは、前記指標の維持または増減結果と、ヒトの睡眠の時間段階別の生理学的信号変化モデルにおける当該指標の維持または増減結果とを比較することによって、前記ユーザの前記生理学的信号の変化を検出するステップを含むことが望ましい。

前記第二ステップは、前記プロトコルによってＡＶ装置、照明装置、酸素発生装置、温度調節装置、湿度調節装置、香り発生装置及び音響出力装置の少なくとも一つを制御することによって前記ユーザの睡眠環境を調節するステップを含むことが望ましい。

また、前記目的を達成するため、本発明の熟睡及び覚醒誘導プログラムは、前記熟睡及び覚醒誘導方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の熟睡及び覚醒誘導装置、方法並びにプログラムによれば、ユーザの身体と非接触のセンサーを利用して睡眠中のユーザの生理学的信号を測定し、同時に、睡眠環境を制御し、これを睡眠環境に適用して熟睡及び覚醒誘導のフィードバック制御を実行可能にする。したがって、自然な熟睡及び覚醒誘導を実行することができる。

本発明の利点及び特徴、そしてこれらを達成する方法は、添付された図面に基づいて詳細に説明されている実施形態を参照すれば明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、この実施形態から外れた様々な態様で実現可能である。本明細書で説明される実施形態は、本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野の当業者に発明の範囲を完全に報せるために提供されるものであり、本発明は特許請求の範囲、明細書及び図面のみによって定義される。なお、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

以下、本発明の望ましい実施形態について、添付された図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導装置の動作原理を概略的に示す図である。図１に示すように、非接触方式のセンサーは、睡眠を取っているユーザの周囲における、ベッド、ベッドルームの壁または家電製品に設けられており、ユーザの心拍（heart beat）及び呼吸（respiration）から算出される心拍数（ＨＲ：Heart Rate）、心拍変動（ＨＲＶ：Heart Rate Variability）及び呼吸数（ＲＲ：Respiration Rate）などの生理学的信号（physiological signals）を測定する。そして、前記測定及びユーザの睡眠中の動きなどの感知に基づいて、ユーザの睡眠状態が分析される。ここで、ＨＲＶは、心拍数の分析を介して求められるＨＦ比（High Frequency rate）及びＬＦ比（Low Frequency rate）を含む。

また、温度、照明、湿度、音響、酸素、香りなどユーザのベッド周辺の睡眠環境が測定されて分析される。このように分析された睡眠状態及び睡眠環境についての情報を利用して、ユーザの睡眠状態及び睡眠環境が調節される。この調節は、適切な熟睡及び覚醒誘導のためのプロトコルパラメータを選択して、睡眠環境に応じてプロトコルパラメータを適切に変更することによって実行される。なお、プロトコルパラメータについては、後記するプロトコル選択部１２０の説明部分で詳細に説明する。

添付図面におけるブロック図の各ブロック及びフロ−チャートの各ステップ、並びにこれらの組み合わせがコンピュータプログラム命令（computer program instruction）により実行可能であることが理解できるであろう。これらコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータまたは設備を形成するためのプログラム制御可能なデータ処理装置に搭載可能であるので、コンピュータのプロセッサーまたはプログラム制御可能なデータ処理装置を介して実行される命令が、ブロック図における単一もしくは複数のブロック、またはフローチャートにおける単一もしくは複数のステップで特定される機能を実行する手段を生成する。

これらコンピュータプログラム命令は、特定方式で機能を具現するためにコンピュータまたはその他のプログラム制御可能なデータ処理装置に命令することができるコンピュータ利用可能またはコンピュータ読取可能なメモリに保存されることも可能なので、そのコンピュータ利用可能またはコンピュータ読取可能なメモリに保存された命令は、ブロック図における単一もしくは複数のブロック、またはフローチャートにおける単一もしくは複数のステップで特定される機能を実行する手段を備えた製品を生産することも可能である。

コンピュータプログラム命令は、コンピュータまたはその他のプログラム制御可能なデータ処理装置上にロード可能であるので、コンピュータまたはその他のプログラム制御可能なデータ処理装置上で一連の動作ステップが実行されてコンピュータで実行される処理を生成し、コンピュータまたはその他のプログラム制御可能なデータ処理装置で実行される命令は、ブロック図における単一もしくは複数のブロック、またはフローチャートにおける単一もしくは複数のステップで特定される機能を実行するためのステップを提供することも可能である。

また、各ブロックまたは各ステップは、特定の論理的機能を実行するための一以上の実行可能な命令を含むモジュール、セグメントまたはコードの一部を示すことができる。また、いくつの代替実行例では、ブロック及びステップで示された機能が異なる順序で発生することが可能であるということにも注意すべきである。例えば、連続して図示されている２つのブロックまたは２つのステップは、実質的に同時に実行されてもよく、またはブロックまたはステップが含む機能によっては時々逆順に実行されてもよい。

図２は、本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、熟睡及び覚醒誘導装置は、プロセッサー１００、入力部１１０、プロトコル選択部１２０、睡眠環境調節部１３０、睡眠状態判定部１４０及び生理学的信号変化検出部１５０を備えている。また、熟睡及び覚醒誘導装置は、図示しない時計を備えており、この時計の時刻に基づいて作動する。

入力部１１０は、ユーザから覚醒時刻の入力を受け、この覚醒時刻に基づいて睡眠の種類を自動的に選択する役割を担う。ユーザの就寝時刻（sleep onset time）に対して覚醒時刻（wake-up time）がユーザにより入力された場合には、入眠時刻（sleep time）及び総睡眠時間（total sleep duration）が算出され、これらにより睡眠の種類が決定される。結果的に、睡眠の種類は、入眠時刻、総睡眠時間及び睡眠深度（sleep depth）に関連する因子に基づいて決定される。
入力部１１０は、例えば、覚醒時刻の入力を受けた時刻を就寝時刻とすることができる。また、入力部１１０は、例えば、就寝時刻の所定時間後の時刻を入眠時刻として算出することができる。また、入力部１１０は、入眠時刻から覚醒時刻までの時間を総睡眠時間として算出する。
睡眠の種類は、睡眠の質、状態を示すものであり、入眠時刻、総睡眠時間及び睡眠深度（sleep depth）に関連する因子に基づいて決定される。入力部１１０は、前記因子と睡眠の種類とを関連付けた睡眠種類データベース（図示せず）を備えており、この睡眠種類データベースを参照して睡眠の種類を決定する。なお、前記因子として、生理学的信号などを利用する構成であってもよい。

プロトコル選択部１２０は、選択された睡眠の種類によって熟睡及び覚醒環境を制御する熟睡及び覚醒誘導のためのプロトコルを選択する役割を担う。ここで、前記プロトコルパラメータは、オーディオコンテンツ及びビデオコンテンツで構成されるコンテンツ並びに睡眠空間の外的環境の状態情報を表すレベルによって構成される。前記レベルは、ユーザの就寝時刻から覚醒時刻までの睡眠の時間段階別に照明、酸素、温度、湿度、香り及び音響の少なくとも一つによって調節される。ここで、睡眠の時間段階は、本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導方法においてユーザの就寝時刻から覚醒時刻までの時間を睡眠深度によって分けたものであり、図５に示されている。図５は、本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導方法における就寝時刻から覚醒時刻までの睡眠の時間段階を示す図である。以下、図５を参照して睡眠の時間段階について説明する。睡眠の時間段階は、ベッドに横になってから眠気を感じる直前までの入眠準備段階（hypnagogic stage）、眠気を感じてから眠りに落ちる直前までの入眠段階（relaxation stage）、眠りに落ちてから最終的な覚醒誘導の直前までの睡眠段階（sleep stage）及び覚醒誘導の開始から最終的に覚醒するまでの覚醒段階（wake-up stage）を含む総４段階で構成される。
プロトコル選択部１２０は、就寝時刻と覚醒時刻とに基づいて、入眠準備段階、入眠段階、睡眠段階及び覚醒段階の時間（各段階の開始時刻及び終了時刻）をそれぞれ算出することができる。プロトコル選択部１２０は、例えば、就寝時刻の所定時間後の時刻を入眠時間の開始時刻（入眠準備段階の終了時刻）として算出することができる。また、プロトコル選択部１２０は、入力部１１０と同様、覚醒時刻の入力を受けた時刻を就寝時刻とし、就寝時刻の所定時間後の時刻を入眠時刻として算出することができる。また、プロトコル選択部１２０は、覚醒時刻の所定時間前の時刻（ここでは３０分前）を覚醒段階の開始時刻（睡眠段階の終了時刻）として算出することができる。

一方、睡眠環境調節部１３０は、選択された熟睡及び覚醒誘導のためのプロトコルによってユーザの睡眠環境を調節する役割を担う。選択された熟睡及び覚醒誘導のためのプロトコルによって、睡眠環境調節部１３０は、ＡＶ装置、照明装置、酸素発生装置、温度調節装置、湿度調節装置、香り発生装置及び音響出力装置の少なくとも一つを制御することによって、プロトコルにおけるレベル値を変化させてユーザの睡眠環境を調節する。

睡眠状態判定部１４０は、睡眠環境において睡眠中のユーザの生理学的信号を測定して、ユーザの睡眠状態を判定する役割を担う。ここで、心拍数、血圧、脳波、心電図、体温、発汗、脈拍、呼吸など、ヒトの睡眠状態を判定する際に基づくことができる現象は多種あるが、前記生理学的信号は、ユーザの心拍及び呼吸から算出される心拍数（ＨＲ：Heart Rate）、心拍変動（ＨＲＶ：Heart Rate Variability）及び呼吸数（ＲＲ：Respiratory Rate）を主要指標として測定されることが望ましい。したがって、睡眠状態は、前記指標と基準となりうる生理学的信号変化モデルとを比較することにより、前記指標が維持、増加または減少したかに基づいて判定可能である。例えば、ヒトが目覚めている（覚醒している）ときに生じる脳波の一種であるガンマ波またはベータ波が睡眠段階で検出されるか、ＨＲまたはＲＲが睡眠段階において急に高くなる場合には、睡眠状態が不安定であると判定される。

また、睡眠状態判定部１４０は、ユーザの身体と非接触でありユーザの心臓から約３メートル以内に設けられるドップラーレーダーセンサーを利用して生理学的信号を測定することが望ましい。ドップラーレーダーセンサー使用時には、ユーザの心臓から３メートル以内の距離では９０％以上の正確度を表すことが実験的に知られている。ドップラーレーダーセンサーは、物体及び観測者の位置の変化によって振動数が変わるというドップラー偏移の原理に基づくものであり、睡眠中のユーザの胸郭運動により反射された信号のドップラー周波数間の差の変化量を利用して、ＨＲ、ＨＲＶ及びＲＲを求めることができる。

図３は、本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導装置における生理学的信号の遠隔測定原理を示す図である。図３に示すように、カプラー、低雑音増幅器、ミキサー、電力増幅器及び電圧制御発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）を備えた生理学的信号検出センサーＩＣを介して検出された混合信号は、フィルタを介してフィルタリングされ、増幅器を介して増幅され、デジタルシグナルプロセッサー（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）を介してデジタル信号処理を施された後、ディスプレイ装置を介して出力される。図３では、呼吸波形及び心拍波形が出力されていることが分かる。出力された呼吸波形及び心拍波形に基づいてＨＲ、ＨＲＶ及びＲＲが測定されることは、前記した通りである。

一方、睡眠状態判定部１４０は、ユーザの睡眠中の行動を測定することによって睡眠状態を判定する。睡眠中の行動は、例えば、寝返り、いびきなどの行動を含むものである。
しかし、このような睡眠中の行動は、生理学的信号に比べて依存要素（dependent element）として処理されることが望ましい。

生理学的信号変化検出部１５０は、判定された睡眠状態を利用してユーザの生理学的信号の変化を検出する役割を担う。より詳細には、生理学的信号変化検出部１５０は、公知であるヒトの睡眠の時間段階別の生理学的信号変化モデルによって、ユーザの心拍及び呼吸から算出される指標であるＨＲ、ＨＲＶ及びＲＲが増加したかどうかに基づいてユーザの睡眠状態を判定し、前記指標の増減と前記モデルにおける指標の増減とを比較することによって、ユーザの睡眠の時間段階による生理学的信号の変化を検出しており、このことについては、後に図４を参照して説明する。

一方、睡眠環境調節部１３０は、生理学的信号変化検出部１５０により生理学的信号における所定の変化が検出された場合に、前記変化によって熟睡及び覚醒誘導のためのプロトコルを変化させてユーザの睡眠環境を再調節することによってフィードバック制御を実行する役割を担う。

プロセッサー１００は、前記した構成要素のすべてを制御し、睡眠環境に対してフィードバック制御を実行する役割を担う。

以下、図４を参照して、熟睡及び覚醒誘導方法について説明する。図４は、本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導方法を示すフローチャートである。

まず、ユーザが就寝時刻に基づいて起床時刻を入力すれば、入力部１１０は、起床時刻の入力を受けて入眠時刻及び総睡眠時間を算出し、自動で睡眠の種類を選択する（Ｓ４０２）。続いて、プロトコル選択部１２０は、ユーザにより選択された睡眠の種類によって、熟睡及び覚醒誘導のためのプロトコルを選択する（Ｓ４０４）。

前記したように、プロトコルパラメータは、音響及び映像で構成されたコンテンツ並びに睡眠空間の外的環境の状態情報を表すレベルによって構成されており、前記レベルは、就寝時刻から覚醒時刻までの睡眠の時間段階別に、照明、酸素、温度、湿度、香り及び音響の量によって調節される値を意味する。

前記したように選択された熟睡及び覚醒誘導のためのプロトコルによって、睡眠環境調節部１３０は、ユーザの睡眠環境を調節する（Ｓ４０６）。より詳細には、睡眠環境調節部１３０は、前記プロトコルによってＡＶ装置、照明装置、酸素発生装置、温度調節装置、湿度調節装置、香り発生装置及び音響出力装置の少なくとも一つを制御することによってユーザの睡眠環境を調節する。

一方、睡眠状態判定部１４０は、睡眠環境において睡眠中のユーザの生理学的信号を非接触方式のセンサーを利用して測定することによって、ユーザの睡眠状態を判定する（Ｓ４０８）。生理学的信号は、ユーザの心拍及び呼吸から算出されるＨＲ、ＨＲＶ及びＲＲを含む指標を介して測定されることが望ましい。ここで、ユーザの睡眠状態は、前記指標が維持、増加または減少するかどうかによって判定可能である。さらに、ユーザの寝返りなどの睡眠中の動きを測定することによって睡眠状態を判定してもよい。このように判定された睡眠状態を利用して、生理学的信号変化検出部１５０は、ユーザのＨＲ、ＨＲＶ及びＲＲを含む生理学的信号の変化を検出する（Ｓ４１０）。

生理学的信号の変化の検出は、ドップラーレーダーセンサーを利用して実行される。ユーザの身体と非接触でありユーザの心臓から３メートル以内に位置する限りにおいて、ドップラーレーダーセンサーは、ベッドルームの内壁、ベッドまたは家電製品に設置可能である。このドップラーレーダーセンサーが、図１のＲＦセンサーの一例である。

一方、生理学的信号の変化の検出は、ヒトの睡眠の時間段階別の生理学的信号変化モデルによって、ＲＲ、ＨＲ、ＨＲＶなどの、心拍及び呼吸から算出される指標が維持、増加または減少したかどうかを、前記モデルと比較することによって実行可能である。

例えば、周知のヒトの睡眠の時間段階別の生理学的信号変化モデルによると、睡眠段階における基準値が、ＨＲ維持、ＨＲＶ減少及びＲＲ維持であり、測定値が、ＨＲ増加、ＨＲＶ減少及びＲＲ増加である場合には、ＨＲ、ＨＲＶ及びＲＲを基準値に調節可能な刺激が必要である。したがって、プロセッサー１００は、ＨＲを減少させ、ＨＲＶを維持し、ＲＲを減少させるためのプロトコルパラメータを選択して、プロトコルパラメータに合わせて温度、湿度、照明、酸素、音響及び／または香りを調節するように睡眠環境調節部１３０を制御する。ここで、ヒトの睡眠の時間段階別の生理学的信号変化モデルは周知のモデルであるため、ここでは詳細な説明を省略する。

一方、プロセッサー１００は、覚醒時刻になったかどうかを判定し（Ｓ４１２）、覚醒時刻になっていない場合には、検出された生理学的信号の変化によってプロトコルパラメータを算出し（Ｓ４１３）、算出された一以上のプロトコルパラメータに基づいてユーザの睡眠環境を再調節することによってフィードバック制御を実行する（Ｓ４０６）。起床時刻になっている場合には、プロセッサー１００は、覚醒を誘導するプロトコルパラメータを算出して覚醒を誘導する（Ｓ４１４）。

図６は、本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導方法における睡眠の時間段階別の睡眠環境調節方式をテーブルとして示す図であり、図７は、睡眠の時間段階別の睡眠環境調節方式をグラフとして示す図である。図６において、ＤＰＧは、細胞組織内の酸素放出を促進させる赤血球内の物質である。

前記したように、睡眠の時間段階は、図５に示すように、ベッドに横になってから眠気を感じる直前までの入眠準備段階（hypnagogic stage）、眠気を感じてから眠りに落ちる直前までの入眠段階（relaxation stage）、眠りに落ちてから最終的な覚醒誘導の直前までの睡眠段階（sleep stage）及び覚醒誘導の開始から最終的に覚醒するまでの覚醒段階（wake-up stage）を含む総４段階で構成される。

図６及び図７に示すように、静かな環境における音響効果の場合には、入眠準備段階では穏やかな音楽が出力され、入眠段階では音響が順次に小さくなり、睡眠段階では音響が消え、覚醒段階では再び穏やかな音楽（軽音楽）が出力される。また、照明を例にとれば、入眠準備段階では柔らかくて穏やかな感じの照明が照度１５０ルクス以下から徐々に暗くなり、入眠段階では深い呼吸を誘導するために、照明が一定の周期で４回点滅して長い周期で１回点滅し、睡眠段階では照明が薄暗い状態を維持する。その後、覚醒段階では間接照明を利用して自然光が再び徐々に明るくなり、覚醒時刻になれば、自然光及び蛍光灯からの照明が照度１００００ルクスに維持される。さらに、睡眠環境は、エアーマッサージの動作を利用して調節可能である。入眠準備段階ではエアーマッサージの強度が徐々に強くなり、入眠段階では強度が徐々に弱くなり、睡眠段階ではマッサージの動作がないように維持され、最終的に覚醒段階では再びマッサージの強度が強くなる。ベッド傾斜の場合には、入眠準備段階では傾斜が徐々に小さくなり、入眠段階では傾斜が水平を維持し、最終的に覚醒段階では傾斜が再び大きくなる。同様に、酸素の場合には、入眠準備段階では、酸素の量が徐々に増加し、入眠段階では酸素の量が一定の濃度（約２５％）に維持され、睡眠段階を経て覚醒段階では酸素の量がさらに増加する。湿度の場合には、入眠準備段階では湿度の量が徐々に増加し、入眠段階からは湿度の量が一定の値に維持されることが望ましい。

温度及び香りに対しても、図６及び図７に示すのと同様な原理が適用されるので、詳細な説明を省略する。

一方、前記方法を実行するためのステップを含むコンピュータで実行可能なコンピュータプログラム生成物にも本発明の権利範囲が及ぶことは、当業者にとって自明である。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。

本発明は、熟睡及び覚醒誘導装置、方法並びにプログラムの関連技術分野に好適に用いられる。

本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導装置の動作原理を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導装置における生理学的信号の遠隔測定原理を示す図である。 本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導方法における就寝時刻から覚醒時刻までの睡眠の時間段階を示す図である。 本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導方法における睡眠の時間段階別の睡眠環境調節方式をテーブルとして示す図である。 本発明の実施形態に係る熟睡及び覚醒誘導方法における睡眠の時間段階別の睡眠環境調節方式をグラフとして示す図である。

符号の説明

３０ 睡眠環境調節部
１００ プロセッサー
１１０ 入力部
１２０ プロトコル選択部
１４０ 睡眠状態判定部
１５０ 生理学的信号変化検出部

Claims (21)

1. ユーザから覚醒時刻の入力を受け、この覚醒時刻に基づいて睡眠の種類を自動的に選択する入力部と、
   選択された前記睡眠の種類によって熟睡及び覚醒環境を制御するためのプロトコルを選択するプロトコル選択部と、
   選択された前記プロトコルによって前記ユーザの睡眠環境を調節する睡眠環境調節部と、
   前記ユーザの身体と非接触のセンサーを利用して前記睡眠環境で睡眠中の前記ユーザの生理学的信号を測定することによって、前記ユーザの睡眠状態を判定する睡眠状態判定部と、
   判定された前記睡眠状態を利用して前記ユーザの前記生理学的信号の変化を検出する生理学的信号変化検出部と、
   を備え、
   前記睡眠環境調節部は、前記生理学的信号の変化が前記生理学的信号変化検出部により検出された場合に、前記変化によって前記プロトコルのパラメータを変化させることにより前記睡眠環境を再調節することを特徴とする熟睡及び覚醒誘導装置。
2. 前記入力部は、前記ユーザの就寝時刻に対応して覚醒時刻の入力を受け、入眠時刻及び総睡眠時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の熟睡及び覚醒誘導装置。
3. 前記プロトコルのパラメータは、音響情報及び映像情報で構成されたコンテンツ並びに睡眠空間の外的環境の状態情報を表すレベルを備えており、
   前記レベルは、就寝時刻から覚醒時刻までの睡眠の時間段階別に照明、酸素、温度、湿度、香り及び音響の少なくとも一つによって調節されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熟睡及び覚醒誘導装置。
4. 前記睡眠の時間段階は、
   ベッドに横になってから眠気を感じる直前までの入眠準備段階と、
   眠気を感じてから眠りに落ちる直前までの入眠段階と、
   眠りに落ちてから最終的な覚醒誘導の直前までの睡眠段階と、
   覚醒誘導の開始から最終的に覚醒するまでの覚醒段階と、
   を含む４段階で構成されることを特徴とする請求項３に記載の熟睡及び覚醒誘導装置。
5. 前記生理学的信号は、前記ユーザの心拍及び呼吸から算出される心拍数、心拍変動及び呼吸数を含む指標を介して測定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の熟睡及び覚醒誘導装置。
6. 前記睡眠状態は、前記指標が維持、増加または減少したかに基づいて判定されることを特徴とする請求項５に記載の熟睡及び覚醒誘導装置。
7. 前記センサーは、前記ユーザの心臓から３メートル以内に設けられたドップラーレーダーセンサーであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の熟睡及び覚醒誘導装置。
8. 前記睡眠状態判定部は、前記ユーザの睡眠中の行動を測定することによって前記睡眠状態を判定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の熟睡及び覚醒誘導装置。
9. 前記生理学的信号変化検出部は、前記指標の維持または増減結果と、ヒトの睡眠の時間段階別の生理学的信号変化モデルにおける当該指標の維持または増減結果とを比較することによって、前記ユーザの前記生理学的信号の変化を検出することを特徴とする請求項６に記載の熟睡及び覚醒誘導装置。
10. 前記睡眠環境調節部は、前記プロトコルによってＡＶ装置、照明装置、酸素発生装置、温度調節装置、湿度調節装置、香り発生装置及び音響出力装置の少なくとも一つを制御することによって前記ユーザの睡眠環境を調節することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の熟睡及び覚醒誘導装置。
11. 選択された睡眠の種類によって熟睡及び覚醒環境を制御するためのプロトコルを選択する第一ステップと、
    選択された前記プロトコルによって前記ユーザの睡眠環境を調節する第二ステップと、
    前記ユーザの身体と非接触のセンサーを利用して前記睡眠環境で睡眠中の前記ユーザの生理学的信号を測定することによって、前記ユーザの睡眠状態を判定する第三ステップと、
    判定された前記睡眠状態を利用して前記ユーザの前記生理学的信号の変化を検出する第四ステップと、
    検出された前記生理学的信号の変化によって前記プロトコルのパラメータを変化させることにより前記睡眠環境を再調節する第五ステップと、
    を含むことを特徴とする熟睡及び覚醒誘導方法。
12. 前記第一ステップは、前記ユーザの就寝時刻に対応して覚醒時刻の入力を受け、入眠時刻及び総睡眠時間を算出することによって睡眠の種類を選択するステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の熟睡及び覚醒誘導方法。
13. 前記プロトコルのパラメータは、音響情報及び映像情報で構成されたコンテンツ並びに睡眠空間の外的環境の状態情報を表すレベルを備えており、
    前記レベルは、就寝時刻から覚醒時刻までの睡眠の時間段階別に照明、酸素、温度、湿度、香り及び音響の少なくとも一つによって調節されることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の熟睡及び覚醒誘導方法。
14. 前記睡眠の時間段階は、
    ベッドに横になってから眠気を感じる直前までの入眠準備段階と、
    眠気を感じてから眠りに落ちる直前までの入眠段階と、
    眠りに落ちてから最終的な覚醒誘導の直前までの睡眠段階と、
    覚醒誘導の開始から最終的に覚醒するまでの覚醒段階と、
    を含む４段階で構成されることを特徴とする請求項１３に記載の熟睡及び覚醒誘導方法。
15. 前記生理学的信号は、前記ユーザの心拍及び呼吸から算出される心拍数、心拍変動及び呼吸数を含む指標を介して測定されることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の熟睡及び覚醒誘導方法。
16. 前記睡眠状態は、前記指標が維持、増加または減少したかに基づいて判定されることを特徴とする請求項１５に記載の熟睡及び覚醒誘導方法。
17. 前記センサーは、前記ユーザの心臓から３メートル以内に設けられたドップラーレーダーセンサーであることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか一項に記載の熟睡及び覚醒誘導方法。
18. 前記第三ステップは、前記ユーザの睡眠中の行動を測定することによって前記睡眠状態を判定するステップを含むことを特徴とする請求項１１から請求項１７のいずれか一項に記載の熟睡及び覚醒誘導方法。
19. 前記第四ステップは、前記指標の維持または増減結果と、ヒトの睡眠の時間段階別の生理学的信号変化モデルにおける当該指標の維持または増減結果とを比較することによって、前記ユーザの前記生理学的信号の変化を検出するステップを含むことを特徴とする請求項１６に記載の熟睡及び覚醒誘導方法。
20. 前記第二ステップは、前記プロトコルによってＡＶ装置、照明装置、酸素発生装置、温度調節装置、湿度調節装置、香り発生装置及び音響出力装置の少なくとも一つを制御することによって前記ユーザの睡眠環境を調節するステップを含むことを特徴とする請求項１１から請求項１９のいずれか一項に記載の熟睡及び覚醒誘導方法。
21. 請求項１１から請求項２０のいずれか一項に記載の熟睡及び覚醒誘導方法をコンピュータに実行させることを特徴とする熟睡及び覚醒誘導プログラム。

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