JP2007252747A - Sleeping state determining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、睡眠判定装置に関し、特に、就寝者の覚醒状態の判定に係るものである。 The present invention relates to a sleep determination apparatus, and particularly relates to determination of an awake state of a sleeping person.
従来より、就寝者の体動を検出して得た出力信号に基づいて就寝者の睡眠状態を判定する睡眠判定装置が知られている。例えば、特許文献１では、就寝者の体動を検出して得た出力信号が第１閾値と第２閾値との間で所定時間継続して推移すれば、入眠したと判定する睡眠判定装置が開示されている。
ところで、就寝者の健康管理等を目的として就寝者の入眠以外にその入眠後の睡眠状態を判定することが重要となっている。 By the way, it is important to determine the sleep state after the sleep in addition to the sleep of the sleeper for the purpose of the health management of the sleeper.
例えば、その判定方法としては、上述した特許文献１の睡眠判定装置において、入眠判定と同様に体動信号が第１閾値と第２閾値との間で所定時間継続すれば、また体動信号が第２閾値を所定時間継続して下回ると睡眠状態であると判定するようにすることも考えられる。 For example, as the determination method, in the sleep determination device of Patent Document 1 described above, if the body motion signal continues for a predetermined time between the first threshold value and the second threshold value as in the sleep determination, the body motion signal is It may be considered that the sleep state is determined to be below the second threshold for a predetermined time.
しかしながら、上述した方法では、ドアの開閉等寝室内のノイズの影響を受け易く、誤判定をし易くなるという問題があった。つまり、ノイズの影響を受けると、出力される体動信号が就寝者による実際の体動信号よりも一時的に高くなり、上記第２閾値や判定閾値を超えることがある。そうすると、体動信号が所定の判定閾値を継続して下回るという条件が成立し難くなり、実際は睡眠状態であるにも拘わらず、睡眠状態でない（即ち、覚醒状態である）と誤判定してしまう。したがって、睡眠状態の判定精度が低下するという問題があった。 However, the above-described method has a problem that it is easily influenced by noise in the bedroom such as opening and closing of a door, and erroneous determination is easily performed. That is, when affected by noise, the output body motion signal is temporarily higher than the actual body motion signal by the sleeping person, and may exceed the second threshold or the determination threshold. Then, the condition that the body motion signal continues to fall below the predetermined determination threshold is difficult to be satisfied, and it is erroneously determined that the body motion signal is not a sleep state (that is, an awake state) although it is actually a sleep state. . Accordingly, there is a problem that the determination accuracy of the sleep state is lowered.
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ノイズの影響を受けることなく、就寝者の睡眠状態（覚醒状態であるか睡眠状態であるか）を高精度に検出することである。 The present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is to increase the sleep state (whether it is an awake state or a sleep state) of a sleeping person without being affected by noise. It is to detect with accuracy.
第１の発明は、就寝者の体動を検出して体動信号を出力する検知手段（20）と、上記検知手段（20）の体動信号が所定時間以上連続して判定閾値を超えると、就寝者が覚醒状態であると判定する判定手段（53）とを備えているものである。なお、上記「体動信号」は、検知手段（20）によって検出された信号（原信号）と、この検出信号を所定信号レベル、あるいは所定周波数帯域に変調した後の信号（原信号を前処理した信号）を含む概念である。 According to a first aspect of the present invention, a detection means (20) for detecting a body movement of a sleeping person and outputting a body movement signal, and a body movement signal of the detection means (20) continuously exceeding a determination threshold for a predetermined time or more. And a judging means (53) for judging that the sleeping person is in an awake state. The “body motion signal” includes a signal (original signal) detected by the detection means (20) and a signal obtained by modulating the detection signal to a predetermined signal level or a predetermined frequency band (preprocessing the original signal). Signal).
上記の発明では、検知手段（20）によって出力された就寝者の体動に伴う体動信号が所定の判定閾値を所定時間以上連続して越えると、就寝者が覚醒状態であると判定される（ここでは、本発明の判定手法という。）。したがって、例えば、体動信号が所定時間以上連続して判定閾値を下回ると、就寝者が睡眠状態であると判定する場合（ここでは、従来の判定手法という。）に比べて、ノイズ等の影響をそれ程受けずに、確実に就寝者の覚醒状態が判別される。 In the above invention, when the body motion signal accompanying the body motion of the sleeping person output by the detection means (20) exceeds a predetermined determination threshold continuously for a predetermined time or more, it is determined that the sleeping person is in an awake state. (Hereinafter referred to as the determination method of the present invention). Therefore, for example, when the body motion signal continuously falls below the determination threshold for a predetermined time or more, the influence of noise or the like is compared with a case where it is determined that the sleeper is in a sleep state (herein referred to as a conventional determination method). Thus, the awakening state of the sleeping person is surely determined.
つまり、従来の判定手法の場合、睡眠状態であると判定しない時間帯が覚醒状態であるとされる。ここで、例えば、ノイズ等の影響を受けると、体動信号が一時的に実際のものより高くなり、判定閾値を超えることがある。そうすると、従来の判定手法では、ノイズの影響を受けると、体動信号が判定閾値を連続して下回るという条件が成立し難くなる。したがって、実際は睡眠状態であるにも拘わらず、睡眠状態であると判定されなくなり、覚醒状態であるとされてしまう。ところが、本発明の判定手法では、例えば睡眠状態においてノイズ等により体動信号が一時的に判定閾値を超えても、体動信号が判定閾値を連続して（所定時間以上）超えない限り、覚醒状態とは判定されない。つまり、実際は睡眠状態であるにも拘わらず、覚醒状態であると誤判定することはない。 That is, in the case of the conventional determination method, the time zone in which it is not determined that the patient is in the sleep state is the awake state. Here, for example, when affected by noise or the like, the body motion signal may temporarily be higher than the actual one and exceed the determination threshold. If it does so, in the conventional determination method, if it receives to the influence of noise, it will become difficult to satisfy | fill the condition that a body motion signal is continuously less than a determination threshold value. Therefore, although it is actually a sleep state, it is not determined that it is a sleep state, and it is assumed that it is an awake state. However, in the determination method of the present invention, even if the body motion signal temporarily exceeds the determination threshold value due to noise or the like in a sleep state, as long as the body motion signal does not continuously exceed the determination threshold value (a predetermined time or more), awakening It is not determined as a state. That is, although it is actually a sleep state, it is not erroneously determined to be an awake state.
第２の発明は、上記第１の発明において、上記所定時間を３分とするものである。 According to a second invention, in the first invention, the predetermined time is 3 minutes.
上記の発明では、体動信号が判定閾値を３分以上連続して越えると、就寝者が覚醒状態であると判定される。このように、所定時間として、睡眠学上最も妥当であるとされている睡眠リズムの変化時間を設定することにより、一層覚醒状態が判別される。 In the above invention, when the body motion signal continuously exceeds the determination threshold for 3 minutes or more, it is determined that the sleeper is in the awake state. Thus, the awakening state is further discriminated by setting the sleep rhythm change time that is considered to be most appropriate in terms of sleep science as the predetermined time.
第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記検知手段（20）の体動信号に基づいて粗動信号と微動信号との体動判定閾値を上記判定閾値として決定する更新手段（60）を備えているものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the updating means for determining the body movement determination threshold value of the coarse movement signal and the fine movement signal as the determination threshold value based on the body movement signal of the detection means (20) (60).
上記の発明では、更新手段（60）が検出された体動信号の変化に対応して体動判定閾値を適宜決定する。このため、就寝者の寝相、あるいは寝具の種類や状態に応じて体動信号が変化した場合でも、これらの体動信号の変化が反映されて体動判定閾値が適宜変更される。したがって、判定手段（53）が、このようにして適宜決定される体動判定閾値と、検出手段（20）で検出された体動信号とを比較することで、就寝者の寝相や体重、あるいは寝具の種類や状態の影響を受けずに就寝者の覚醒状態が判定される。 In the above invention, the body movement determination threshold is appropriately determined in accordance with the change in the body movement signal detected by the updating means (60). For this reason, even when the body motion signal changes according to the sleeping phase of the sleeping person or the type and state of the bedding, the body motion determination threshold value is appropriately changed to reflect the change in the body motion signal. Therefore, the determination means (53) compares the body movement determination threshold value determined as described above appropriately with the body movement signal detected by the detection means (20), so that the sleep phase and weight of the sleeping person or The awakening state of the sleeping person is determined without being affected by the type and state of the bedding.
第４の発明は、上記第３の発明において、上記更新手段（60）が所定時間毎の体動信号の最小値に基づいて体動判定閾値を更新するものである。 In a fourth aspect based on the third aspect, the updating means (60) updates the body motion determination threshold value based on the minimum value of the body motion signal for each predetermined time.
上記の発明では、体動信号に基づいて体動判定閾値を更新する一つの方法として、更新手段（60）が体動信号の最小値に基づいて体動判定閾値を更新する。以下、図５を参照しながら説明する。 In the above invention, as one method for updating the body motion determination threshold value based on the body motion signal, the updating means (60) updates the body motion determination threshold value based on the minimum value of the body motion signal. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
上述のように、就寝者の体動に伴う体動信号は、呼吸・心拍に由来する微動信号と、入床、離床、寝返り、その他の就寝者の体の動きなどに由来する粗動信号とに大別される。したがって、就寝者の就寝状態を判定をする上では、上記微動信号と粗動信号との境界レベルを体動判定閾値として求める必要がある。図５においては、比較的低い信号レベルの信号成分が微動信号であり、これらの微動信号からスパイク状に突出した信号成分が粗動信号である。すなわち体動信号は、これら微動信号と粗動信号とが重畳された信号波形として表される。ここで、就寝者が在床している状態では、呼吸や心拍に伴う微動信号が検知手段（20）に確実に検出されるため、この体動信号の最小値は、微動信号と体動信号との境界レベルに相当する値となる。したがって、所定時間毎の体動信号の最小値に基づいて体動判定閾値を適宜更新することで、体動信号から正確な体動判定閾値が得られる。 As described above, the body motion signal associated with the sleeper's body motion includes a fine motion signal derived from breathing / heartbeat, and a coarse motion signal derived from entering the bed, getting out of bed, turning over, and other motions of the sleeper's body. It is divided roughly into. Therefore, in determining the sleeping state of a sleeping person, it is necessary to obtain the boundary level between the fine motion signal and the coarse motion signal as a body motion determination threshold value. In FIG. 5, a signal component having a relatively low signal level is a fine motion signal, and a signal component protruding in a spike shape from these fine motion signals is a coarse motion signal. That is, the body motion signal is represented as a signal waveform in which the fine motion signal and the coarse motion signal are superimposed. Here, in the state where the sleeping person is in bed, since the fine movement signal accompanying breathing and heartbeat is surely detected by the detection means (20), the minimum value of the body movement signal is the fine movement signal and the body movement signal. The value is equivalent to the boundary level. Therefore, an accurate body motion determination threshold value can be obtained from the body motion signal by appropriately updating the body motion determination threshold value based on the minimum value of the body motion signal for each predetermined time.
第５の発明は、上記第４の発明において、上記更新手段（60）が体動信号の最小値の変化を所定の関数で緩和させた信号レベルを体動判定閾値として更新するものである。 According to a fifth aspect, in the fourth aspect, the update means (60) updates the signal level obtained by relaxing the change in the minimum value of the body motion signal by a predetermined function as the body motion determination threshold value.
上記の発明では、体動信号の最小値が変化する際、更新手段（60）がこの最小値の変化を例えば指数関数などの所定の関数を用いて緩和させる。そして、更新手段（60）は、このようにして緩和された信号レベルを体動判定閾値として更新する。このため、体動信号の最小値が急激に変化した場合にも、体動判定閾値はこのような最小値の変化率よりも小さい変化率で適宜更新される。したがって、体動判定閾値の更新時にノイズ等による異常検知が生じた際、あるいは就寝者の粗動に伴う急激な体動信号の変化が生じた際、これらのノイズや体動信号の急激な変化が体動判定閾値に反映されてしまい、この体動判定閾値が実際の微動信号と粗動信号との境界レベルからかけ離れた異常値となってしまうことを抑制できる。 In the above invention, when the minimum value of the body motion signal changes, the update means (60) relaxes the change of the minimum value by using a predetermined function such as an exponential function. Then, the updating means (60) updates the signal level thus relaxed as the body movement determination threshold value. For this reason, even when the minimum value of the body motion signal changes abruptly, the body motion determination threshold is appropriately updated at a change rate smaller than the change rate of such a minimum value. Therefore, when abnormal detection due to noise or the like occurs when updating the body motion determination threshold, or when a sudden body motion signal change due to coarse motion of a sleeper occurs, these noises or body motion signal sudden changes Is reflected in the body motion determination threshold, and the body motion determination threshold can be suppressed from becoming an abnormal value far from the boundary level between the actual fine motion signal and the coarse motion signal.
第６の発明は、上記第５の発明において、上記更新手段（60）は、体動信号の最小値が減少する場合、該最小値の減少変化を第１時定数で緩和させた信号レベルを体動判定閾値として更新する一方、体動信号の最小値が増大する場合、該最小値の増大変化を第１時常数より大きい第２時常数で緩和させた信号レベルを体動判定閾値として更新するものである。 In a sixth aspect based on the fifth aspect, when the minimum value of the body motion signal decreases, the updating means (60) sets a signal level obtained by relaxing a decrease in the minimum value with a first time constant. When the minimum value of the body motion signal increases while updating as the body motion determination threshold, the signal level obtained by relaxing the increase in the minimum value by the second time constant larger than the first time constant is updated as the body motion determination threshold. To do.
上記の発明では、体動信号の最小値が減少変化する場合と、この最小値が増大変化する場合とで、それぞれの最小値の変化を緩和させる関数の時定数が異なるように設定される。具体的に、例えば図６に示すように、体動信号の最小値が減少変化する場合、比較的小さい第１時定数の関数によって最小値の変化が緩和される。したがって、体動判定閾値は、最小値の減少変化に追随して比較的速やかに減少して更新される。一方、体動信号の最小値が増大変化する場合、第１時定数よりも大きい第２時定数の関数で最小値の変化が緩和される。したがって、体動判定閾値は、最小値の増大変化に影響を受けず、比較的緩やかに増大して更新される。つまり、更新手段（60）は、最小値の減少変化に対しては比較的早い応答性をもって体動判定閾値を更新する一方、最小値の増大変化に対しては比較的遅い応答性をもって体動判定閾値を更新する。 In the above-described invention, the time constant of the function for relaxing the change in the minimum value is set differently when the minimum value of the body motion signal is decreasing and when the minimum value is increasing. Specifically, for example, as shown in FIG. 6, when the minimum value of the body motion signal decreases, the change in the minimum value is alleviated by a relatively small function of the first time constant. Therefore, the body motion determination threshold value is decreased and updated relatively quickly following the change in the minimum value. On the other hand, when the minimum value of the body motion signal increases and changes, the change in the minimum value is reduced by a function of the second time constant larger than the first time constant. Therefore, the body motion determination threshold is not affected by the increase change of the minimum value, and is updated relatively slowly. In other words, the update means (60) updates the body motion determination threshold with a relatively fast response to a decrease in the minimum value, while updating the body motion with a relatively slow response to an increase in the minimum value. Update the decision threshold.
ところで、体動判定閾値近傍に収束した状態の体動信号が減少変化する要因としては、例えば仰臥又は伏臥状態の寝相であった就寝者の寝相が横臥状態に変化し、呼吸・心拍に伴う微動信号が減少することが想定される。これに対して、体動判定閾値近傍に収束した状態の体動信号が増大変化する要因としては、就寝者の入床、離床、寝返りなどに伴い粗動信号が増大すること、また、上述の寝相変化とは逆に、横臥状態であった就寝者の寝相が仰臥または伏臥状態に変化し、呼吸・心拍に伴う微動信号が増加することが想定される。 By the way, as a factor that the body motion signal in the state of convergence near the body motion determination threshold decreases and changes, for example, the sleeping phase of a sleeping person who is in a supine or prone state changes to a lying state, and microtremor associated with breathing and heartbeat. It is assumed that the signal decreases. On the other hand, the cause of the increase in the body motion signal in the state of convergence near the body motion determination threshold is that the coarse motion signal increases as the sleeping person enters the bed, gets out of bed, turns over, etc. Contrary to the change in the sleep phase, it is assumed that the sleep phase of the bedridden who has been lying down changes to the supine or prone state, and the tremor signal accompanying breathing and heartbeat increases.
ここで、上記体動信号の増大変化する場合においては、上記微動信号のみを反映させて体動判定閾値を決定する必要があるが、上記微動信号と粗動信号とを判別することをは困難である。ところで、一般的に上述のような就寝者の粗動が連続して継続することは稀であるのに対し、就寝者の微動は寝相が変化するまで連続して継続する。本発明では、以上の現象を加味し、体動判定閾値の更新時における応答性を工夫することで、体動判定閾値に対する粗動信号の影響を抑制するようにしている。 Here, when the body motion signal increases and changes, it is necessary to determine the body motion determination threshold value by reflecting only the fine motion signal, but it is difficult to discriminate between the fine motion signal and the coarse motion signal. It is. By the way, in general, it is rare that the coarse movement of the sleeper as described above continues continuously, whereas the fine movement of the sleeper continues continuously until the sleep phase changes. In the present invention, in consideration of the above phenomenon, the influence of the coarse motion signal on the body motion determination threshold is suppressed by devising the responsiveness at the time of updating the body motion determination threshold.
つまり、本発明では、体動信号が増大変化する場合には、最小値変化に対する応答性を遅くして体動判定閾値を更新するようにしている。したがって、就寝者の粗動に伴い体動判定閾値が大きく上昇してしまうことを未然に防ぐことができる。一方、体動信号の最小値の減少変化時には、寝相の変化に伴う微動信号の低減変化を迅速に体動判定閾値に反映させることができる。 That is, in the present invention, when the body motion signal increases and changes, the response to the minimum value change is delayed to update the body motion determination threshold. Therefore, it is possible to prevent the body motion determination threshold value from significantly increasing with the coarse motion of the sleeping person. On the other hand, when the change in the minimum value of the body movement signal is changed, the change in the fine movement signal accompanying the change in the sleeping phase can be quickly reflected in the body movement determination threshold.
したがって、本発明または第２の発明によれば、就寝者の体動に伴う体動信号が判定閾値を所定時間連続して越えると、覚醒状態であると判定するようにしている。したがって、体動信号が判定閾値を所定時間連続して下回ると睡眠状態と判定する場合に比べて、ノイズの影響をそれ程受けることなく、就寝者の覚醒状態を高精度に検出することができる。 Therefore, according to the present invention or the second invention, when the body motion signal accompanying the body motion of the sleeping person exceeds the determination threshold continuously for a predetermined time, it is determined that the patient is in the awake state. Therefore, when the body motion signal falls below the determination threshold for a predetermined time continuously, it is possible to detect the sleep state of the sleeping person with high accuracy without being affected by noise so much as compared with the case where the sleep state is determined.
また、第３の発明によれば、検知手段（20）で検出される体動信号の変化に追随させて体動判定閾値を適宜決定するようにしている。このため、例えば就寝者の寝相や体重、寝具の種類や状態に応じて体動信号が変化した場合にも、これらの影響を反映させて体動判定閾値を変更させることができる。したがって、就寝者の覚醒状態をより高精度に検出することができる。 According to the third invention, the body motion determination threshold value is appropriately determined in accordance with the change in the body motion signal detected by the detection means (20). For this reason, for example, even when the body motion signal changes according to the sleep phase and weight of the sleeping person, the type and state of the bedding, the body motion determination threshold value can be changed by reflecting these influences. Therefore, the awakening state of the sleeping person can be detected with higher accuracy.
また、第４の発明によれば、体動信号の最小値に基づいて体動判定閾値を更新することで、実際の微動信号と粗動信号との境界レベルに近い正確な体動判定閾値を得ることができる。そして、この体動判定閾値は、就寝者の寝相や寝具の影響などが反映されたものであるため、この体動判定閾値と体動信号とを比較することで高精度の睡眠判定を行うことができる。 According to the fourth aspect of the invention, an accurate body motion determination threshold value close to the boundary level between the actual fine motion signal and the coarse motion signal is obtained by updating the body motion determination threshold value based on the minimum value of the body motion signal. Obtainable. And since this body motion determination threshold value reflects the sleep phase of the sleeper, the influence of the bedding, etc., the highly accurate sleep determination is performed by comparing this body motion determination threshold value with the body motion signal. Can do.
また、第５の発明によれば、体動信号の最小値が変化する場合に、この体動信号の変化を緩和させた信号レベルを体動判定閾値として更新するようにしている。このため、ノイズ、あるいは就寝者の粗動などで体動信号が急激に変動した場合にも、これらの急激な変動が体動判定閾値に反映されてしまうことを抑制できる。したがって、体動判定閾値と、実際の微動信号と粗動信号との境界レベルとを一層近い値とすることができ、一層ノイズ等の影響を受けない睡眠判定装置を提供することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when the minimum value of the body motion signal changes, the signal level in which the change of the body motion signal is relaxed is updated as the body motion determination threshold value. For this reason, even when a body motion signal suddenly fluctuates due to noise or a sleeper's rough motion, it is possible to prevent these sudden fluctuations from being reflected in the body motion determination threshold. Accordingly, the body movement determination threshold value and the boundary level between the actual fine movement signal and the coarse movement signal can be made closer to each other, and a sleep determination apparatus that is less affected by noise or the like can be provided.
また、第６の発明によれば、体動信号の最小値の減少変化時よりも増大変化時において、最小値変化に対する応答性を遅くするようにしている。このようにすると、就寝者の入床、離床、寝返りなどに伴い体動信号が体動判定閾値近傍の信号レベルから急激に増大変化する場合においても、体動判定閾値が急激に上昇し、異常値となってしまうことを抑制できる。一方で、就寝者の寝相の変化によって体動信号が体動判定閾値近傍の信号レベルから減少変化する場合には、この寝相の変化を確実に体動判定閾値に反映させることができる。したがって、一層高精度の睡眠判定を行うことができる。 According to the sixth aspect of the invention, the response to the change in the minimum value is delayed at the time of the increase change than at the decrease change of the minimum value of the body motion signal. In this way, even when the body motion signal suddenly increases and changes from the signal level in the vicinity of the body motion determination threshold as the sleeping person enters the bed, gets out of bed, or turns over, the body motion determination threshold increases rapidly, It can suppress becoming a value. On the other hand, when the body motion signal decreases and changes from the signal level in the vicinity of the body motion determination threshold due to a change in the sleep phase of the sleeping person, the change in the sleep phase can be reliably reflected in the body motion determination threshold. Therefore, sleep determination with higher accuracy can be performed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態の睡眠判定装置（10）は、就寝者の睡眠状態をモニタリングすることで、就寝者の健康管理を行うものである。この睡眠判定装置（10）は、睡眠センサ（20）と回路ユニット（30）とを備えている。 The sleep determination device (10) of the present embodiment performs health management of a sleeping person by monitoring the sleeping state of the sleeping person. The sleep determination device (10) includes a sleep sensor (20) and a circuit unit (30).
睡眠センサ（20）は、就寝者の体動を検出して体動信号を出力する検知手段を構成している。この睡眠センサ（20）は、感圧部（21）と受圧部（22）とを備えている。 The sleep sensor (20) constitutes detection means for detecting the body movement of the sleeping person and outputting a body movement signal. The sleep sensor (20) includes a pressure sensing part (21) and a pressure receiving part (22).
図１および図２に示すように、本実施形態の感圧部（21）は、ベッドなどの寝具の寝台に敷かれたマットレス上に敷設されるものである。この感圧部（21）は、細長で中空状のチューブで構成され、その内側に空間が形成されている。そして、就寝者がベッドに横臥すると、就寝者の体動に伴い感圧部（21）に圧力・振動が伝達され、感圧部（21）の内圧が受圧部（22）に作用する。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the pressure-sensitive part (21) of this embodiment is laid on a mattress laid on a bed of a bedding such as a bed. This pressure-sensitive part (21) is comprised by the elongate and hollow tube, and the space is formed in the inside. When the sleeping person lies on the bed, pressure / vibration is transmitted to the pressure sensing part (21) along with the body movement of the sleeping person, and the internal pressure of the pressure sensing part (21) acts on the pressure receiving part (22).
受圧部（22）は、ケーシング（23）と、このケーシング（23）に収納されるセンサ部（24）とで構成されている。センサ部（24）は、マイクロフォンや圧力センサなどで構成される。このセンサ部（24）は、感圧部（21）より作用した内圧を受け、この内圧を検出信号（体動信号）としてリード線（25）を介して回路ユニット（30）に出力する。なお、本実施形態では、感圧部（21）と受圧部（22）との接続位置に微小なリーク溝（26）が形成されている。このため、例えば就寝者がベッドに強い衝撃を与えた際、センサ部（24）に対して急激に上昇した内圧が作用し、その結果、センサ部（24）が故障したり、検出信号が飽和状態になったりすることを抑制している。 The pressure receiving part (22) includes a casing (23) and a sensor part (24) accommodated in the casing (23). A sensor part (24) is comprised by a microphone, a pressure sensor, etc. This sensor part (24) receives the internal pressure which acted from the pressure sensitive part (21), and outputs this internal pressure as a detection signal (body motion signal) to the circuit unit (30) via the lead wire (25). In the present embodiment, a minute leak groove (26) is formed at the connection position between the pressure sensitive part (21) and the pressure receiving part (22). For this reason, for example, when a sleeping person gives a strong impact to the bed, a sudden rise in internal pressure acts on the sensor unit (24), resulting in a failure of the sensor unit (24) or saturation of the detection signal. Suppressing the situation.
図３に示すように、回路ユニット（30）は、処理手段（40）、更新手段（60）、上限算出手段（51）、下限設定手段（52）および睡眠判定手段（53）を備えている。 As shown in FIG. 3, the circuit unit (30) includes a processing means (40), an updating means (60), an upper limit calculating means (51), a lower limit setting means (52), and a sleep determining means (53). .
上記処理手段（40）は、睡眠センサ（20）から出力された検出信号を所定レベル、所定周波数帯域の信号に変調するものである。具体的に、処理手段（40）は、第１平滑部（41）、帯域通過フィルタ部（42）、包絡線検波部（43）、低域通過フィルタ部（44）および第２平滑部（45）を備えている。なお、この処理手段（40）の詳細については、後述の睡眠判定動作において説明する。 The processing means (40) modulates the detection signal output from the sleep sensor (20) into a signal of a predetermined level and a predetermined frequency band. Specifically, the processing means (40) includes a first smoothing unit (41), a band pass filter unit (42), an envelope detection unit (43), a low pass filter unit (44), and a second smoothing unit (45 ). The details of the processing means (40) will be described in the sleep determination operation described later.
上記更新手段（60）は、処理手段（40）で変調された体動信号に基づいて、粗動信号と微動信号との境界レベルとなる体動判定閾値を決定・更新するものである。この更新手段（60）は、演算部（61）と更新部（62）とを備えている。 The updating means (60) determines and updates a body motion determination threshold value that is a boundary level between the coarse motion signal and the fine motion signal, based on the body motion signal modulated by the processing means (40). The update means (60) includes a calculation unit (61) and an update unit (62).
実施形態１の演算部（61）は、処理手段（40）で処理された後の体動信号について、所定間隔おきの最小値を順次算出するものである。この最小値の算出間隔は、任意に設定可能であるが、本実施形態では約１０秒に設定されている。 The calculating part (61) of Embodiment 1 calculates the minimum value for every predetermined interval sequentially about the body motion signal after processing by the processing means (40). The minimum value calculation interval can be set arbitrarily, but is set to about 10 seconds in the present embodiment.
一方、更新部（62）は、演算部（61）で得られた最小値に基づいて体動判定閾値を更新するものである。すなわち、更新部（62）は、図５に示すように、演算部（61）で求められた最小値をトレースするようにして、粗動信号と微動信号との体動判定閾値を随時更新する。したがって、本実施形態の体動判定閾値は、体動信号の最小値の変動に応じて適宜変更される変動値となる。その後、更新部（62）は、この体動判定閾値に既定の倍率を乗算するか、或いは一定オフセットを加算し、得られた値を睡眠判定値とする。したがって、この睡眠判定値も、体動判定閾値の変動に応じて変更される変動値となっている。なお、本実施形態では、上記睡眠判定値が体動判定閾値の２倍となっている。 On the other hand, the update unit (62) updates the body movement determination threshold based on the minimum value obtained by the calculation unit (61). That is, as shown in FIG. 5, the update unit (62) traces the minimum value obtained by the calculation unit (61) and updates the body motion determination threshold value of the coarse motion signal and the fine motion signal as needed. . Therefore, the body motion determination threshold value of the present embodiment is a variation value that is appropriately changed according to the variation of the minimum value of the body motion signal. Thereafter, the updating unit (62) multiplies the body movement determination threshold value by a predetermined magnification or adds a certain offset, and sets the obtained value as the sleep determination value. Therefore, this sleep determination value is also a fluctuation value that is changed according to the fluctuation of the body movement determination threshold. In the present embodiment, the sleep determination value is twice the body movement determination threshold.
上限算出手段（51）は、就寝者が明らかに粗動を生起しているとみなす上限信号レベルを算出するものである。この上限信号レベルは、図６に示すように、上記更新手段（60）で更新される体動判定閾値より大きく、かつ該体動判定閾値に既定倍率を乗じたものである。したがって、上限信号レベルは、体動判定閾値の更新に伴って変動する変動値となる。なお、本実施形態では、上記既定倍率が４倍に設定されている。なお、この上限信号レベルは、任意に設定変更可能な一定の固有値であってもよい。 The upper limit calculating means (51) calculates an upper limit signal level that the sleeping person clearly considers to cause coarse movement. As shown in FIG. 6, the upper limit signal level is larger than the body motion determination threshold value updated by the updating means (60), and is multiplied by a predetermined magnification. Therefore, the upper limit signal level is a fluctuation value that varies with the update of the body movement determination threshold. In the present embodiment, the predetermined magnification is set to 4 times. The upper limit signal level may be a fixed eigenvalue that can be arbitrarily changed.
下限設定手段（52）では、就寝者が明らかに離床状態であるとみなす下限信号レベル（在床閾値）が設定される。この下限信号レベルは体動判定閾値よりも小さい固定値である。また、下限信号レベルは、就寝者が離床状態であり、かつ静置状態のベッドにおいて、睡眠センサ（20）から出力される検出信号を基にキャリブレーション（校正）されて適宜変更可能となっている。なお、本実施形態では、約３分間のキャリブレーションによって下限信号レベルが決定される。また、この下限信号レベルは、上述した上限信号レベルのように体動判定閾値に基づいて適宜算出される変動値であってもよい。 In the lower limit setting means (52), a lower limit signal level (bed threshold) that the sleeper clearly considers to be out of bed is set. This lower limit signal level is a fixed value smaller than the body movement determination threshold. In addition, the lower limit signal level can be changed as appropriate after being calibrated based on the detection signal output from the sleep sensor (20) in the bed where the sleeping person is in a bed leaving state and standing still. Yes. In the present embodiment, the lower limit signal level is determined by calibration for about 3 minutes. Further, the lower limit signal level may be a fluctuation value that is appropriately calculated based on the body movement determination threshold, like the upper limit signal level described above.
睡眠判定手段（53）は、処理手段（40）から出力された体動信号と、上述した更新手段（60）で更新される睡眠判定値とを比較して就寝者の覚醒状態を判定するものである。つまり、睡眠判定値が就寝者の覚醒状態を判定するための判定閾値となる。具体的に、睡眠判定手段（53）は、処理手段（40）から出力された体動信号が、設定時間以上連続して睡眠判定値を超えた場合、就寝者が覚醒状態であると判定する。そして、上記設定時間は、任意に変更可能なものであるが、本実施形態では３分に設定されている。 The sleep determination means (53) compares the body motion signal output from the processing means (40) with the sleep determination value updated by the update means (60) described above to determine the sleep state of the sleeping person. It is. That is, the sleep determination value is a determination threshold value for determining the sleep state of the sleeping person. Specifically, the sleep determination means (53) determines that the sleeper is in an awake state when the body motion signal output from the processing means (40) exceeds the sleep determination value for a set time or longer. . The set time can be arbitrarily changed, but is set to 3 minutes in the present embodiment.
−睡眠判定動作−
次に、本実施形態の睡眠判定装置（10）の睡眠判定動作について、図４〜図６を参照しながら説明する。
-Sleep judgment operation-
Next, the sleep determination operation of the sleep determination device (10) of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
睡眠判定装置（10）がＯＮの状態となると、就寝者の体動に伴って睡眠センサ（20）から回路ユニット（30）に検出信号が出力される。そして、この検出信号が処理手段（40）に約６４００[sample/sec]で入力される。 When the sleep determination device (10) is in an ON state, a detection signal is output from the sleep sensor (20) to the circuit unit (30) with the body movement of the sleeper. This detection signal is input to the processing means (40) at about 6400 [sample / sec].
処理手段（40）に検出信号が入力されると、ステップＳ１において、第１平滑部（41）が信号を１００[sample/sec]に積算・平均化する。次に、ステップＳ２において、帯域通過フィルタ部（42）が人体の固有振動帯域に相当する帯域（７．５±２．５Ｈｚ）で信号をフィルタリングする。その後、ステップＳ３において、包絡線検波部（43）がその信号を整流化（絶対値化）した後、所定時間でピークホールドを行い、いわゆる包絡線検波処理を行う。次に、ステップＳ４において、低域通過フィルタ部（44）が比較的低周波の振動帯域（０．５Ｈｚ）の信号を抽出する。 When the detection signal is input to the processing means (40), in step S1, the first smoothing unit (41) integrates and averages the signal to 100 [sample / sec]. Next, in step S2, the band pass filter unit (42) filters the signal in a band (7.5 ± 2.5 Hz) corresponding to the natural vibration band of the human body. Thereafter, in step S3, the envelope detector (43) rectifies the signal (converts it to an absolute value), performs peak hold for a predetermined time, and performs so-called envelope detection processing. Next, in step S4, the low-pass filter unit (44) extracts a signal in a relatively low frequency vibration band (0.5 Hz).
続いて、ステップＳ５において、第２平滑部（45）が、低域通過フィルタ部（44）の抽出した体動信号について約１０秒間隔で積算・平均化を行う。その結果、体動信号における瞬時の変動などが緩和される。ここで、第２平滑部（45）による平均化処理の間隔は、就寝者の微動信号（特に就寝者の呼吸に由来する信号）を反映させるために、この微動信号の周期（約３秒から５秒）よりも大きい間隔が好ましい。一方で、この平均化処理の間隔は、就寝者の睡眠時における不随意の手足の微痙攣に起因する体動信号の変動を抑えるために、就寝者の痙攣周期（一般的に、２０秒から３０秒）よりも小さい間隔が好ましい。 Subsequently, in step S5, the second smoothing unit (45) adds and averages the body motion signals extracted by the low-pass filter unit (44) at intervals of about 10 seconds. As a result, instantaneous fluctuations in the body motion signal are alleviated. Here, the interval of the averaging process by the second smoothing unit (45) is the period of the fine movement signal (from about 3 seconds) in order to reflect the fine movement signal of the sleeping person (especially a signal derived from the sleeping person's breathing). An interval greater than 5 seconds) is preferred. On the other hand, the interval of the averaging process is set so that the sleeper's convulsion cycle (generally, from 20 seconds to suppress fluctuations in body motion signals caused by involuntary limb spasms during sleep of the sleeper. An interval smaller than 30 seconds) is preferred.
以上のように処理手段（40）で変調された体動信号は、更新手段（60）に入力され、ステップＳ６において、体動信号と、下限設定手段（52）に設定された下限信号レベル（在床閾値）との比較が行われる。そして、体動信号が下限信号レベル以上の場合、就寝者は在床状態であるとみなされ、ステップＳ７に移行する。一方、体動信号が下限信号レベルよりも小さい場合、就寝者は離床状態であるとみなされ、ステップＳ１１に移行する。 The body motion signal modulated by the processing means (40) as described above is input to the update means (60), and in step S6, the body motion signal and the lower limit signal level (set in the lower limit setting means (52) are set. Comparison with the threshold of staying). If the body motion signal is equal to or higher than the lower limit signal level, the sleeper is considered to be in the bed and the process proceeds to step S7. On the other hand, when the body motion signal is smaller than the lower limit signal level, the sleeper is regarded as being out of bed, and the process proceeds to step S11.
ステップＳ７では、体動信号と、上限算出手段（51）で決定される上限信号レベルとの比較が行われる。そして、体動信号が上限信号レベルより大きい場合、就寝者は明らかに粗動を生起しているとみなされ、ステップＳ１１に移行する。一方、体動信号が上限信号レベル以下の場合、ステップＳ８に移行する。 In step S7, the body motion signal is compared with the upper limit signal level determined by the upper limit calculating means (51). If the body motion signal is greater than the upper limit signal level, the sleeper is clearly regarded as causing coarse motion, and the process proceeds to step S11. On the other hand, when the body motion signal is equal to or lower than the upper limit signal level, the process proceeds to step S8.
ステップＳ８では、演算部（61）が体動信号から最小値を算出する。ここで、この最小値は、第２平滑部（45）による平均化処理の間隔と同様、１０秒間隔毎に算出される。次に、更新部（62）は、以上のようにして算出された最小値をトレースするようにして体動判定閾値を適宜更新する。ここで、更新部（62）は、実際の体動信号の最小値の変化を指数関数で緩和させた信号レベルを体動判定閾値として更新する。また、この指数関数で用いられる時定数は、最小値の増大変化時と、減少変化時とで異なる時定数が用いられる。具体的に、例えば所定時における最小値がＭｉｎであり、その後の更新間隔ｔｏに最小値がＸｉまで増大変化した場合（Ｘｉ＞Ｍｉｎである場合）、本実施形態では、時定数τ１を３０[min]として以下の式により新たな最小値Ｍｉｎ’が更新される。
Ｍｉｎ’＝Ｍｉｎ×α＋Ｘｉ（１−α）
ここに、α＝ｅｘｐ（−ｔｏ／τ１）、τ１＝３０[min]とする。
In step S8, the calculation unit (61) calculates a minimum value from the body motion signal. Here, this minimum value is calculated every 10 seconds, like the averaging process interval by the second smoothing unit (45). Next, the updating unit (62) appropriately updates the body motion determination threshold value by tracing the minimum value calculated as described above. Here, the update unit (62) updates the signal level obtained by relaxing the change in the minimum value of the actual body motion signal with an exponential function as the body motion determination threshold value. Also, the time constant used in this exponential function is a different time constant between when the minimum value increases and when it decreases. Specifically, for example, when the minimum value at a predetermined time is Min and the minimum value increases and changes to Xi in the subsequent update interval to (when Xi> Min), in this embodiment, the time constant τ1 is set to 30 [ As a min], a new minimum value Min ′ is updated by the following formula.
Min ′ = Min × α + Xi (1−α)
Here, α = exp (−to / τ1) and τ1 = 30 [min].
一方、所定時における最小値がＭｉｎであり、その後の更新間隔ｔｏに最小値がＸｉまで減少変化した場合（Ｘｉ＜Ｍｉｎの場合）、本実施形態では、時定数τ２を１．０[min]として以下の式により新たな最小値Ｍｉｎ’が更新される。
Ｍｉｎ’＝Ｍｉｎ×β＋Ｘｉ（１−β）
ここに、β＝ｅｘｐ（−ｔｏ／τ２）、τ２＝１．０[min]とする。
On the other hand, when the minimum value at the predetermined time is Min and the minimum value decreases and changes to Xi in the subsequent update interval to (when Xi <Min), in this embodiment, the time constant τ2 is set to 1.0 [min]. As a result, the new minimum value Min ′ is updated by the following equation.
Min ′ = Min × β + Xi (1−β)
Here, β = exp (−to / τ2) and τ2 = 1.0 [min].
更新部（62）は、上記指数関数によって緩和された信号レベルを体動判定閾値として更新する（ステップＳ９）。このため、体動信号の最小値が急激に変化した場合にも、体動判定閾値はこのような最小値の変化率よりも小さい変化率で適宜更新されることになる。また、上記指数関数の時定数は、最小値の減少変化時よりも増大変化時の方が大きい値を用いている。このため、例えば図６に示すように、最小値の減少変化に対しては比較的早い応答性をもって体動判定閾値が更新される一方、最小値の増大変化に対しては比較的遅い応答性をもって体動判定閾値が更新される。なお、このように体動信号の最小値変化を緩和させる関数は、上記指数関数（１時遅れ系のステップ関数）以外に、例えば２時遅れ系のステップ関数やその他の関数を用いてもよい。 The updating unit (62) updates the signal level relaxed by the exponential function as the body movement determination threshold (step S9). For this reason, even when the minimum value of the body motion signal changes abruptly, the body motion determination threshold value is appropriately updated at a change rate smaller than the change rate of the minimum value. In addition, the time constant of the exponential function is a value that is larger at the time of increase change than at the time of change decrease of the minimum value. For this reason, for example, as shown in FIG. 6, the body movement determination threshold is updated with a relatively fast response to a decrease in the minimum value, while a relatively slow response to an increase in the minimum value. The body motion determination threshold is updated. In addition to the exponential function (1-hour delay step function), for example, a 2-hour delay step function or other functions may be used as the function for relaxing the change in the minimum value of the body motion signal. .
次に、ステップＳ１０において、更新部（62）は、上述のようにして得られた体動判定閾値を２倍した値を睡眠判定値として適宜更新する。その後、ステップＳ１１において、睡眠判定手段（53）は、更新手段（60）で更新された上記睡眠判定値と処理手段（40）で得られる体動信号との比較を行う。そして、体動信号が睡眠判定値よりも３分以上連続して大きい場合、就寝者からは継続的な粗動が生起しているとみなされ、就寝者が覚醒状態であると判定される。 Next, in step S10, the updating unit (62) appropriately updates a value obtained by doubling the body movement determination threshold obtained as described above as a sleep determination value. Thereafter, in step S11, the sleep determination means (53) compares the sleep determination value updated by the update means (60) with the body motion signal obtained by the processing means (40). And when a body motion signal is continuously larger than a sleep determination value for 3 minutes or more, it is considered that the continuous coarse motion has arisen from the sleeper, and it is determined that the sleeper is awake.
具体的に、睡眠判定手段（53）の判定手法について、図７を参照しながら説明する。本図において、各体動信号は、１分間の平均値を示し、１分間隔でプロットされている。本図では、「覚醒区間Ａ」および「覚醒区間Ｂ」が覚醒状態であると判定される。つまり、「覚醒区間Ａ」では、３つの体動信号が睡眠判定値を超えているので、体動信号が睡眠判定値を３分連続して超えたことになる。また、「覚醒区間Ｂ」では、４つの体動信号が睡眠判定値を超えているので、体動信号が睡眠判定値を４分連続して超えていることになる。 Specifically, the determination method of the sleep determination means (53) will be described with reference to FIG. In this figure, each body motion signal shows an average value for one minute and is plotted at one minute intervals. In this figure, it is determined that “Awakening Section A” and “Awakening Section B” are in the awake state. That is, in the “awakening section A”, since the three body motion signals exceed the sleep determination value, the body motion signal continuously exceeds the sleep determination value for 3 minutes. Further, in the “wakeful section B”, since the four body motion signals exceed the sleep determination value, the body motion signal continuously exceeds the sleep determination value for 4 minutes.
そして、睡眠判定手段（53）は、覚醒区間において最初と最後の体動信号を除いた体動信号を対象として覚醒時間を検出する。つまり、覚醒状態であるとした時間から最初と最後の各１分を除く。例えば、図７の「覚醒区間Ａ」では、３つの体動信号のうち２番目の体動信号（図中の黒丸）が覚醒時間検出の対象となり、その覚醒時間は１分（３分−２分）となる。「覚醒区間Ｂ」では、４つの体動信号のうち２番目と３番目の体動信号（図中の黒丸）が覚醒時間検出の対象となり、その覚醒時間は２分（４分−２分）となる。このように、覚醒状態であると判定した覚醒区間において、体動信号のラインは全体として山形になるので、その両端の体動信号は睡眠判定値により近い。上述のように両端の体動信号を除いて覚醒時間を検出することにより、より確実な覚醒状態を判定することができる。 And a sleep determination means (53) detects awakening time for the body motion signal except the first and last body motion signals in the awakening section. That is, the first and last minutes are excluded from the time when the state is awake. For example, in “Awakening section A” in FIG. 7, the second body motion signal (black circle in the figure) of the three body motion signals is a target for detection of awakening time, and the waking time is 1 minute (3 minutes−2 Min). In “Awakening section B”, the second and third body movement signals (black circles in the figure) of the four body movement signals are the targets for detection of the awakening time, and the awakening time is 2 minutes (4 minutes-2 minutes). It becomes. Thus, in the wakefulness section determined to be in the wakefulness state, the body motion signal line as a whole has a mountain shape, so the body motion signals at both ends thereof are closer to the sleep determination value. By detecting the awakening time by removing the body motion signals at both ends as described above, a more reliable awakening state can be determined.
次に、本発明のように覚醒状態を判定して睡眠中の覚醒時間を検出する方式（Ｂ方式）が、睡眠状態を検出することにより睡眠中の覚醒時間を検出する方式（Ａ方式）よりも高精度であることを表す試験結果を図８に示す。ここで、上記のＡ方式は、上記処理手段（40）から更新手段（60）へ入力された体動信号が３分間以上連続して睡眠判定値以下になると睡眠状態であると判定し、その睡眠状態と判定しなかった時間を覚醒時間とする方式である。 Next, the method of detecting the awakening time during sleep by determining the awakening state (B method) as in the present invention is more than the method of detecting the awakening time during sleep by detecting the sleeping state (A method). FIG. 8 shows a test result indicating that the accuracy is high. Here, said A system determines that it is a sleep state when the body motion signal input from the said processing means (40) to the update means (60) becomes continuously below the sleep determination value for 3 minutes or more, This is a method in which the time that is not determined to be a sleep state is the awakening time.
図８において、「総覚醒時間」とは、所定の試験時間の間に検出した覚醒時間の総和である。また、本試験では、本実施形態の睡眠判定装置（10）と異なる拘束型センサで検出した覚醒時間を基準値として、各方式の覚醒時間との一致度を検証した。つまり、図８の「一致時間」とは、各方式における「総覚醒時間」のうち覚醒状態であると判定した時間帯が、拘束型センサで覚醒状態と判定した時間帯と一致した時間である。なお、用いた拘束型センサは、就寝者の手首に装着して睡眠／覚醒判定を行うもので、判定結果が国際基準である睡眠ポリグラフに対して一致率９０％以上となるものである。 In FIG. 8, “total awakening time” is the total sum of the awakening times detected during a predetermined test time. In this test, the degree of coincidence with the awakening time of each method was verified using the awakening time detected by a restraint type sensor different from the sleep determination device (10) of the present embodiment as a reference value. That is, the “coincidence time” in FIG. 8 is the time when the time zone determined to be awake in the “total awake time” in each method matches the time zone determined to be awake by the restraint type sensor. . The restraint-type sensor used is worn on the wrist of a sleeping person and makes a sleep / wake determination, and the determination result is 90% or higher with respect to the polysomnogram, which is an international standard.
図８に示すように、先ず、Ａ方式の「総覚醒時間」は、拘束型センサで検出したものよりも長めになっており、過剰に覚醒状態と判定していることが分かる。そして、拘束型センサとの覚醒時間の「一致率」は、本発明のＢ方式がＡ方式よりも高いことが分かる。したがって、本発明のＢ方式は、「総覚醒時間」が拘束型センサで検出したものよりも少なめとなっているが、Ａ方式に比べて覚醒状態をより確実に判定していることが分かる。 As shown in FIG. 8, first, the “total awakening time” of the A method is longer than that detected by the constraining sensor, and it is understood that the state is excessively determined to be awakening. Then, it can be seen that the “coincidence rate” of the awakening time with the constraint type sensor is higher in the B method of the present invention than in the A method. Therefore, it can be seen that in the B method of the present invention, the “total awakening time” is less than that detected by the restraint type sensor, but the awakening state is more reliably determined than in the A method.
このように、Ａ方式の場合、体動信号が連続して判定閾値以下であることに着目するため、例えばノイズの影響により体動信号のレベルが一時的に高くなって判定閾値を超えると、連続して判定閾値以下という条件が容易に崩れる。その結果、実際は睡眠状態であるにも拘わらず睡眠状態と判定しなくなり、覚醒状態と誤認する頻度が高くなる。ところが、本発明のＢ方式の場合、体動信号が連続して判定閾値を超えることに着目するため、ノイズの影響によって体動信号のレベルが一時的に判定閾値を超えた場合でも、連続して判定閾値を超えるという条件は影響をそれ程受けない。したがって、センサ類を就寝者に直接付けない睡眠判定システム（無拘束システム）であっても、ノイズの影響をそれ程受けることなく、就寝者の覚醒状態を高精度に検出することができる。 Thus, in the case of the A method, in order to focus on the fact that the body motion signal is continuously below the determination threshold, for example, when the level of the body motion signal temporarily increases due to the influence of noise and exceeds the determination threshold, The condition that it is continuously below the determination threshold is easily broken. As a result, although it is actually a sleeping state, it is not determined to be a sleeping state, and the frequency of misidentifying it as an arousal state increases. However, in the case of the B method of the present invention, attention is paid to the fact that the body motion signal continuously exceeds the determination threshold value. Therefore, even if the level of the body motion signal temporarily exceeds the determination threshold value due to the noise, it continues. The condition that the determination threshold is exceeded is not significantly affected. Therefore, even if it is a sleep determination system (non-restraint system) which does not attach sensors directly to a sleeping person, the awakening state of a sleeping person can be detected with high accuracy without being affected by noise so much.
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、就寝者の体動に伴う体動信号が判定閾値（睡眠判定値）を所定時間連続して越えると、覚醒状態であると判定するようにしている。したがって、体動信号が判定閾値を所定時間連続して下回ると睡眠状態と判定する場合に比べて、ノイズの影響をそれ程受けることなく、就寝者の覚醒状態を高精度に検出することができる。
-Effect of the embodiment-
As described above, according to the present embodiment, when the body motion signal accompanying the body motion of the sleeping person exceeds the determination threshold value (sleep determination value) for a predetermined time continuously, it is determined that the patient is in the awake state. Yes. Therefore, when the body motion signal falls below the determination threshold for a predetermined time continuously, it is possible to detect the sleep state of the sleeper with high accuracy without being affected by noise so much as compared with the case where the sleep state is determined.
さらに、体動信号が判定閾値を所定時間連続して越えた区間において、最初と最後の体動信号を除いた体動信号を対象として覚醒時間を抽出するようにしたので、ノイズ等の影響を受けて一時的に判定閾値を超えた体動信号を除去することができる。これにより、一層ノイズの影響を受けないので、より高精度な睡眠判定装置を提供できる。 In addition, in the section where the body motion signal exceeds the determination threshold continuously for a predetermined time, the awakening time is extracted for the body motion signal excluding the first and last body motion signals, so the influence of noise etc. In response, the body motion signal that temporarily exceeds the determination threshold can be removed. Thereby, since it is not received to the influence of noise further, a more accurate sleep determination apparatus can be provided.
また、所定間隔毎の体動信号の最小値をトレースするようにして体動判定閾値を適宜更新するようにしている。このため、例えば就寝者の寝相や体重、寝具の種類や状態に応じて体動信号が変化した場合にも、これらの影響を反映させて体動判定閾値を随時変更できる。したがって、就寝者の寝相や体重、あるいは寝具の種類や状態の影響に依らず就寝者の覚醒状態を判定することができ、その判定精度の向上を図ることができる。 In addition, the body motion determination threshold is appropriately updated by tracing the minimum value of the body motion signal at predetermined intervals. For this reason, for example, even when the body motion signal changes according to the sleeping phase and weight of the sleeping person and the type and state of the bedding, the body motion determination threshold can be changed as needed by reflecting these effects. Therefore, the awakening state of the sleeping person can be determined regardless of the influence of the sleeping phase and weight of the sleeping person or the type and state of the bedding, and the determination accuracy can be improved.
ここで、体動信号の最小値に基づき体動判定閾値を更新する際には、指数関数を用いて体動判定閾値の大幅な変動を抑えるようにしている。このため、ノイズ、あるいは就寝者の粗動などで体動信号が急激に変動した場合にも、これらの急激な体動信号の変動が体動判定閾値に反映されてしまうことを抑制できる。したがって、体動判定閾値を、実際の微動信号と粗動信号との境界レベルに近づけることができ、覚醒判定精度を高めることができる。 Here, when the body motion determination threshold is updated based on the minimum value of the body motion signal, a significant variation in the body motion determination threshold is suppressed using an exponential function. For this reason, even when a body motion signal fluctuates abruptly due to noise or coarse movement of a bedridden person, it is possible to prevent these sudden body motion signal fluctuations from being reflected in the body motion determination threshold. Therefore, the body motion determination threshold value can be brought close to the boundary level between the actual fine motion signal and the coarse motion signal, and the arousal determination accuracy can be increased.
また、上記指数関数の時定数は、最小値の減少変化時よりも増大変化時の方が大きい値を用いている。つまり、体動信号の最小値の減少変化時よりも増大変化時において、最小値変化に対する応答性を遅くするようにしている。このようにすると、就寝者の入床、離床、寝返りなどに伴い体動信号が体動判定閾値近傍の信号レベルから急激に増大変化する場合において、体動判定閾値が急激に上昇し、異常値となってしまうことを抑制できる。一方で、就寝者の寝相の変化によって体動信号が減少変化する場合には、この寝相の変化を確実に体動判定閾値に反映させることができる。したがって、覚醒状態の判定精度を効果的に向上させることができる。 In addition, the time constant of the exponential function is a value that is larger at the time of increase change than at the time of change decrease of the minimum value. In other words, the responsiveness to the minimum value change is delayed when the body movement signal is increasing more than when the minimum value is decreasing. In this way, when the body motion signal suddenly increases and changes from the signal level in the vicinity of the body motion determination threshold as the sleeping person enters the bed, leaves the bed, turns over, etc., the body motion determination threshold increases rapidly, and the abnormal value Can be suppressed. On the other hand, when the body motion signal decreases and changes due to a change in the sleeping phase of the sleeping person, the change in the sleeping phase can be reliably reflected in the body motion determination threshold. Therefore, it is possible to effectively improve the determination accuracy of the arousal state.
また、更新手段（60）によって更新された体動判定閾値を４倍した信号レベルを上限信号レベルとして適宜算出し、この上限信号レベル以下の体動信号のみを新たに更新される体動判定閾値に反映させるようにしている。このため、明らかに就寝者が粗動を生起している場合に、この体動信号が体動判定閾値に反映されてしまい体動判定閾値が異常値となってしまうことを確実に抑制できる。 The signal level obtained by quadrupling the body motion determination threshold updated by the updating means (60) is appropriately calculated as the upper limit signal level, and only the body motion signal below the upper signal level is newly updated. It is made to reflect in. For this reason, it is possible to reliably suppress that the body motion signal is reflected in the body motion determination threshold value and the body motion determination threshold value becomes an abnormal value when the bedridden person is causing coarse motion.
また、下限設定手段（52）に設定された下限信号レベル以上の体動信号のみを体動判定閾値に反映させるようにしている。このため、明らかに就寝者が離床している際、この体動信号が体動判定閾値に反映されてしまい体動判定閾値が異常値となってしまうことを確実に防止できる。 In addition, only the body motion signal equal to or higher than the lower limit signal level set in the lower limit setting means (52) is reflected in the body motion determination threshold value. For this reason, when the sleeping person is getting out of bed, it is possible to reliably prevent the body motion signal from being reflected in the body motion determination threshold value and causing the body motion determination threshold value to become an abnormal value.
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as the following structures.
例えば、睡眠判定値は、体動判定閾値の４倍としたが、２倍や３倍等その他の倍率であってもよく、体動判定閾値そのものとしてもよい。 For example, the sleep determination value is four times the body movement determination threshold, but may be other magnifications such as two times or three times, or may be the body movement determination threshold itself.
また、上記実施形態では、体動判定閾値（睡眠判定値）を体動信号に基づいて決定し、また随時更新するようにしたが、この値は実験や経験則に基づいて予め定めた固定値であってもよい。 In the above embodiment, the body motion determination threshold value (sleep determination value) is determined based on the body motion signal and is updated as needed. However, this value is a fixed value determined in advance based on experiments and empirical rules. It may be.
また、上記実施形態では、睡眠センサ（20）に長尺のチューブ状の感圧部（21）を適用している。しかしながら、この感圧部（21）を例えば一本のチューブを湾曲させたもの、あるいは複数のチューブが連結されるもの、さらにはマット状のものなどで構成することもできる。 Moreover, in the said embodiment, the elongate tubular pressure-sensitive part (21) is applied to the sleep sensor (20). However, the pressure-sensitive portion (21) can be constituted by, for example, a curved one tube, a plurality of tubes connected, or a mat-like one.
また、上述した睡眠判定装置（10）は、就寝者の健康管理のために用いられるものであるが、例えば就寝者の睡眠状態に追随させて空気調和を行う睡眠カプセルなどにこの体動測定装置を応用することもできる。 Moreover, although the sleep determination apparatus (10) mentioned above is used for a sleeper's health management, this body motion measuring apparatus is used for the sleep capsule etc. which perform air conditioning by following a sleep state of a sleeper, for example. Can also be applied.
なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
以上説明したように、本発明は、就寝者の体動に伴う体動信号に基づいて就寝者の睡眠状態を判定する睡眠判定装置として有用である。 As described above, the present invention is useful as a sleep determination device that determines a sleep state of a sleeper based on a body motion signal associated with the sleeper's body motion.
10 睡眠判定装置
20 睡眠センサ（検知手段）
53 睡眠判定手段（判定手段）
60 更新手段
10 Sleep determination device
20 Sleep sensor (detection means)
53 Sleep determination means (determination means)
60 Update means
Claims (6)
上記検知手段（20）の体動信号が所定時間以上連続して判定閾値を超えると、就寝者が覚醒状態であると判定する判定手段（53）とを備えている
ことを特徴とする睡眠判定装置。 Detection means (20) for detecting the body movement of the sleeping person and outputting a body movement signal;
A sleep determination comprising: a determination means (53) for determining that a sleeper is in an awake state when a body motion signal of the detection means (20) exceeds a determination threshold continuously for a predetermined time or more. apparatus.
上記所定時間は、３分である
ことを特徴とする睡眠判定装置。 In claim 1,
The sleep determination apparatus, wherein the predetermined time is 3 minutes.
上記検知手段（20）の体動信号に基づいて粗動信号と微動信号との体動判定閾値を上記判定閾値として決定する更新手段（60）を備えている
ことを特徴とする睡眠判定装置。 In claim 1 or 2,
A sleep determination apparatus comprising update means (60) for determining a body motion determination threshold value between a coarse motion signal and a fine motion signal as the determination threshold value based on the body motion signal of the detection means (20).
上記更新手段（60）は、所定時間毎の体動信号の最小値に基づいて体動判定閾値を更新する
ことを特徴とする睡眠判定装置。 In claim 3,
The update means (60) updates a body motion determination threshold based on a minimum value of a body motion signal every predetermined time.
上記更新手段（60）は、体動信号の最小値の変化を所定の関数で緩和させた信号レベルを体動判定閾値として更新する
ことを特徴とする睡眠判定装置。 In claim 4,
The said update means (60) updates the signal level which eased the change of the minimum value of a body motion signal with a predetermined function as a body motion determination threshold value, The sleep determination apparatus characterized by the above-mentioned.
上記更新手段（60）は、体動信号の最小値が減少する場合、該最小値の減少変化を第１時定数で緩和させた信号レベルを体動判定閾値として更新する一方、体動信号の最小値が増大する場合、該最小値の増大変化を第１時常数より大きい第２時常数で緩和させた信号レベルを体動判定閾値として更新する
ことを特徴とする睡眠判定装置。
In claim 5,
When the minimum value of the body motion signal decreases, the updating means (60) updates the signal level obtained by relaxing the decrease in the minimum value by the first time constant as the body motion determination threshold, When the minimum value increases, the sleep determination apparatus is characterized in that a signal level obtained by relaxing an increase change of the minimum value by a second time constant larger than the first time constant is updated as a body movement determination threshold value.
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