JP2007260015A - 入眠を促進できる寝具 - Google Patents

Abstract

【課題】音刺激による入眠促進であり、本人をできる限り拘束せず、且つ周囲の人にも迷惑をかけることなく、効率的に刺激を与え、入眠を促進する寝具を提供する。
【解決手段】意味性を排除した雑音のタイミングゆらぎを含む振幅ゆらぎにおいて、周波数パターンのパワースペクトルが周波数の２乗に反比例する所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を発生し生体を刺激する機器を備えてなる。また、所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を生体に伝える手段を骨伝導手段とした。そして、所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を生体に伝える手段をスピーカーによる音伝達手段とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、入眠する際に意味性を排除した雑音の所謂１／ｆ²型ゆらぎ音で積極的に生体に刺激を与え、入眠を促す寝具に関する。

昨今の不規則な交替勤務、昼夜を無視したグローバルな活動は様々なストレス社会を生み出し、人の睡眠時間は年々減少し、ストレスによる不眠を訴える人々が増加しており、睡眠効率をよくするために様々な努力がなされている。

入眠前には交感神経を高ぶらせるような刺激は好ましくなく、リラックスした状態で副交感神経を優位にすることが入眠し易くすることであり、音楽を聴いたり、香りをかいだりしてリラックス状態を作り出すことが有効である。
音には、小川のせせらぎ音や風の音、波の音、虫や鳥の声などの自然音、人工的に生成される雑音、作業効率向上のバックグラウンドミュージック（ＢＧＭ）などがあるが、精神的にストレスを与える音、リラックスさせる音など人により刺激の受け方は様々である。音の中で、メロディを持つものは、人の感性と結びつき、好き嫌いの要素が出てくるので、全ての人に共通の効果とはなり難い。メロディをなくした自然音、無意味な人工的定常雑音は、無意味な音であり、マクロな変動が少ないため、うるさく感じられてくるという問題がある。
振幅や周波数、発生タイミングなど、ある物理量が時間の経過とともに変動する現象を「ゆらぎ」と呼んでいるが、ある種の音楽や自然音が人をリラックスさせるのは、この「ゆらぎ」と深い関係のあることが知られている。すなわち、「ゆらぎ」とは、理論整然と並んでいるものが少しずれることを意味した、ものの予測できない空間的、時間的変化や動きのことをいい、人に快適感を与えるリズムとして、人間工学的な研究が進められており、音や振動や光などに関し、パワースペクトルが周波数に反比例する、所謂１／ｆゆらぎが注目され様々な提案がなされている。
１／ｆゆらぎは、そよ風、せせらぎや波の音の強弱、音楽の強弱やテンポ、絵画の濃淡の変化など身の回りに広く見られる現象の中で、宇宙や大自然の中にも１／ｆゆらぎに合致すると思われる現象がいろいろあり、人間の心地よさと繋がっていると考えられている。そして、音素材データと発生タイミングを制御して自然環境音を再生する方法も提案されている（特許文献１参照）。また、１／ｆゆらぎ振動を基本とする数種類の刺激パターンを各個人の好みにあわせて選択することができる睡眠誘導装置が提案されている（特許文献２参照）。

該装置は、１／ｆゆらぎの制御パターンとして、ストレスパターン、疲労パターン及び健康パターンの３種類の制御パターンを組み込んだ回路を持つ装置を提案しているが、自分に合った制御パターンを適宜選択しなければならない。

また、温度、音、光などで生体を刺激し、脈拍、脳波、皮膚電位、筋電位、眼球運動、呼吸音、体動などの生体情報をキャッチしその情報に基づいて生体への刺激量をコントロールする方法が提案されている（特許文献３参照）が、外部刺激は生体量の変化を検出するもので、外部から加える刺激が睡眠状態へ導くものだけには特定されていない。

特開平６−１７９８３号公報 特開平７−６７９６４号公報 特公平４−２７８６８号公報

寝具は眠るための道具であり、寝具の保温性が適切であれば人体の体温調節により寝床内気象（寝具内の温度湿度）を適切に保ち、快適な睡眠をとることができる。
人の体温は一日の中で周期的に変動しており、一日のうち、体温のピークは午後の小さなピークを経て、夕方から深夜にかけて最高温度になるリズムをもっている。体温のピークが低下し始める頃に眠気を生じ、眠りに至る。一定時間眠った後、体温は上昇しはじめ、目覚めが始まる。

寝具で体を暖めることは皮膚表面の血液の流れをよくして、深部体温を下げ眠りを促進させることになる。また、睡眠中の代謝活動は覚醒時よりも低く、寝具と体との間の温湿度（寝床内気象）を適切に保ち安定した睡眠を得るのに寝具は必要不可欠である。
このように寝具は快適な睡眠の確保に大切な道具であるが、就寝時に睡眠を促進させる道具でもある。就寝前に風呂に入り体を暖めるとよく眠れるように、温熱機器を寝具に取り付けた「温熱健康寝具」は、寒い時には体を温め、血行を促進させ、入眠を促進させるのに役立つ。

本発明の課題は、音刺激による入眠促進であり、本人をできる限り拘束せず、且つ周囲の人にも迷惑をかけることなく、効率的に刺激を与え、入眠を促進し覚醒させる寝具を提供することにある。

本発明請求項１記載の発明にあっては、意味性を排除した雑音のタイミングゆらぎを含む振幅ゆらぎにおいて、周波数パターンのパワースペクトルが周波数の２乗に反比例する所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を発生し生体を刺激する機器を備えてなる。
本発明請求項２記載の発明にあっては、所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を生体に伝える手段を骨伝導手段とした。
本発明請求項３記載の発明にあっては、所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を生体に伝える手段をスピーカーによる音伝達手段とした。
本発明請求項４記載の発明にあっては、生体を刺激する寝具が、敷き寝具及び又は枕である。
本発明請求項５記載の発明にあっては、生体刺激が所謂１／ｆ²ゆらぎ音と温熱刺激とである。

本発明寝具は、意味性を排除した雑音のタイミングゆらぎを含む振幅ゆらぎが所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を発生するものであるため、脳への刺激が他の振幅ゆらぎ１／ｆ，１／ｆ⁰に比して少なく、入眠に至るまでの時間を短くすることが出来る。

音の刺激を人に与えて入眠促進させる場合、音としては交感神経を刺激するような音は好ましくない。人が聞いて心地良いと感じリラックスできる音として１／ｆゆらぎがあり、『振幅ゆらぎ』や『周波数ゆらぎ』や『タイミングゆらぎ』がある。
『振幅ゆらぎ』とは、音の大小のゆらぎで、お寺の鐘や江戸鈴などがある。
『周波数ゆらぎ』は音の高低のゆらぎで小川のせせらぎ、鳥の声、波の音など単調な自然の音や、人が弾くバイオリンの音色などが知られている。
『タイミングゆらぎ』は音の発生タイミングのずれであり、テンポのずれである。

その中で最も代表的なゆらぎが１／ｆ型ゆらぎ特性であり、時間的に変動するゆらぎ特性をスペクトル解析において、パワースペクトル密度とゆらぎ周波数を両対数軸表にプロットしたとき、パワースペクトル密度はゆらぎ周波数ｆに逆比例する（ゆらぎ勾配ｎ＝−１）。
１／ｆ型ゆらぎ音の変化は適度な意外性と予測性を持った音となる。
また、１／ｆゆらぎ音の他に代表的ゆらぎ特性として１／ｆ⁰型（ｎ＝０）及び１／ｆ²型（ｎ＝２）がある。１／ｆ⁰型ゆらぎ音の変化は全くのランダムで予測しがたく、１／ｆ²型ゆらぎは単調で意外性が少なく、次の音が容易に予測できる音の系列である。

小川のせせらぎや、心地よいといわれるクラシック音楽は１／ｆの特性を持っているが、ロック音楽などは１／ｆ⁰型に近いものが多いとされているが、これを聞いて心地よいと感じる人もおり、１／ｆゆらぎだけが心地よい音とはいい難い。
図１は、１／ｆ型（ｎ＝１）、１／ｆ⁰型（ｎ＝０）及び１／ｆ²型（ｎ＝２）のゆらぎについてのパワースペクトル密度とゆらぎ周波数の関係を両対数軸表で表したものである。

音のゆらぎについて、本発明者の橋本らは、『振幅ゆらぎ』や『周波数ゆらぎ』や『タイミングゆらぎ』の中で、意味性を排除した雑音の振幅ゆらぎ特性（タイミングゆらぎを含む）の違いが、ヒューマンエラーを許されない産業界の制御室等でのシフトワークの中で作業者の覚醒・注意水準が生理的・心理的にどのような影響を及ぼすかを１／ｆ型（ｎ＝１）、１／ｆ⁰型（ｎ＝０）及び１／ｆ²型（ｎ＝２）の振幅ゆらぎ雑音を作成し実験をおこなってきた。

意味性を排除した雑音の振幅ゆらぎの作成方法は、音素材データと発生タイミングを制御して、自然環境音を再生する方法が提案されている。
作成した意味性を排除した雑音の振幅ゆらぎには『振幅ゆらぎ』と『タイミングゆらぎ』を含み、以降、単に『振幅ゆらぎ』というが『タイミングゆらぎ』を含む。
振幅ゆらぎ雑音は、定常雑音を振幅変調信号で変調して作成した。図２にシステムの概略を示すが、振幅変調信号は、本システムにより所定のゆらぎ特性を持つノイズパルス列を作成し、そのレベル変動（ＲＭＳ）を取り出すことで得られる。これら変調信号作成の流れの中で波形平滑及びフィルタリングにより不自然なレベル低下や耳障り感等を調整した。また、同時にゆらぎ雑音のレベル変動幅も制御した。

振幅ゆらぎ音の作成にあたり、周波数特性パターンとしてホワイト型、ピンク型、ボーカル型（平均的な男性ボーカルの周波数特性に近似して作成）の３種類を用いた。
振幅ゆらぎ特性のパターンについては１／ｆ⁰型・１／ｆ型・１／ｆ²型とし、ゆらぎ勾配を決定する周波数帯域として、０．０５〜１．０Ｈｚの範囲を用いて作成した。
雑音の振幅ゆらぎ特性を図３に示す。

作成した音源のゆらぎ勾配はｎ＝０、−１、−２に対し、ｎ＝−０．２、−１．３、−２．０であった。各々に対し−０．３以内であり、各音源の代表音源としてゆらぎ音環境の生理心理面に及ぼす影響を調べた。
なお、レベル変動幅が大きすぎるとレベル最大時には音量過大となり、最小時には聞こえなくなる。また、変動幅が小さすぎると定常雑音と実質的に変わらなくなるという現象が生じ、実験では、各ゆらぎ特性における変動幅を約１２ｄＢに統一設定した。
作業環境時の音刺激としては予備実験により、騒音レベルＬｅｑ５０ｄＢ（Ａ）を被験者の耳の位置で等価レベルとして実験した。

実験では、各々のゆらぎ音環境下で軽作業（ＣＲＴ画面上のサイン曲線上を動く点を目で追いかけ、点が曲線から外れた時にクリックするまでの反応時間をチェックする作業）を２０分間行った後に静かな暗室中に仰臥姿勢安静させ、皮膚電位水準（SPL ：Skin Potential Level ）及び脳波計測による入眠潜時反復検査法（MSLT：Multiple Sleep Latency Test）により入眠潜時を計測した。
被験者として、事前に、聴力異常もなく、生活リズムも極端に違わない健全な学生５名（男性４、女性１、平均２１歳）を選び、二元配置分散分析の結果、ゆらぎ特性×被験者の優位な交互作用として、主観申告による眠気表評価ＫＳＳ（関西学院式眠たさ尺度）と入眠潜時において認められた。
ＫＳＳとは、眠気尺度の自覚的（主観的）評価法であり、覚醒から眠気の度合を２２段階の記述に対し０〜７の範囲の尺度値が決められており、被験者が選択した記述（複数選択可能）の平均尺度値である。
呈示したピンク雑音の振幅ゆらぎ特性が作業者の生理的覚醒水準及び軽作業中の監視作業の異常発見反応時間に影響を及ぼし、作業直後の眠気にも影響する傾向が示唆された。

図４は、ゆらぎ勾配別に相対ＳＰＬ値のデータ散布図と回帰曲線を示したものである。ＳＰＬ値とは、手掌（精神的発汗部位）と前腕部（温熱的発汗部位）の電位差を計測する生理量であり数値表示でき覚醒水準をよく評価できるが、絶対値及び変化巾には個人差がある。相対ＳＰＬ値とは、実験直前の会話時の値を最大値（上限）、作業直後の入眠時を最小値（下限）として、ＳＰＬ値と下限値との間の時間積分面積を全体面積（上限値＊下限値＊時間）に対する比率から算出しており、覚醒水準をマクロに評価できる。
呈示雑音の振幅ゆらぎ勾配が０に近づき、変化のランダム性が強くなるにしたがって覚醒水準は維持し易くなる傾向が見られる。
呈示雑音の振幅ゆらぎ勾配が０から−２に近づいていくと、音の振幅巾に対する予測性が高くなるために環境に対する受動的注意の向けられ方が無意識に低下する。
すなわち、１／ｆ²型ゆらぎのように振幅変動の予測が容易な場合、刺激に対して起こる低位反射に慣れが生じ易いものと考えられる。また、実験作業が単調なものであり、環境からの刺激が受動的注意を喚起しない場合には覚醒水準が自ずから低下すると考えられる。
１／ｆ²型ゆらぎ雑音は変化が単調で予測が容易であるために、それを呈示した音環境の変化も大脳皮質の活動を維持するための刺激となり得なかったと考えられる。
一方、１／ｆ型〜１／ｆ⁰型のゆらぎ特性では変化の予測が容易ではなく、覚醒水準が低下し易い単調な作業であっても、これらの振幅ゆらぎ特性をもつ音は受動的注意を喚起し易いもの思われ、脳幹網様体賦活系に対し覚醒水準を維持する方向に働くものと考えられる。

以上のことより、１／ｆ型（ｎ＝１）、１／ｆ⁰型（ｎ＝０）及び１／ｆ²型（ｎ＝２）の振幅ゆらぎ雑音のうち、１／ｆ²型ゆらぎ特性だけが、覚醒レベルを喚起しないゆらぎであり、１／ｆ型（ｎ＝１）、１／ｆ⁰型のゆらぎは覚醒を刺激する音であるといえる。

一般にリラックスミュージックとして使われている、小川のせせらぎや鳥の声など自然界にある音、ムード音楽や癒し音楽などであれば、何らかの連想を喚起させることになり、大脳を刺激するが、本発明の「意味性を排除した振幅ゆらぎ雑音」であれば、音の変化は単調で予測が容易であるために、音刺激の変化も大脳皮質の活動の刺激となり得なく、就寝時の入眠誘導に有効な音であり、就寝時に使えば睡眠導入に有効であろうと考え、脳波計測により入眠実験を行った。

表１は、睡眠実験室で脳波計をつけ、寝具に寝かせて、図２で示す手段で作成した音源１／ｆ⁰と１／ｆ²について、騒音レベルＬｅｑ５５ｄＢ（Ａ）に固定して脳波計より睡眠深度を計測した。
睡眠実験は表２の順序で行った。
睡眠実験に際し、被験者は脳波計電極を取り付けのため、椅座姿勢で１時間を要するので、睡眠実験室に入室する前にかなり疲れている。入室後０．１ｌｕｘの明かりで第１音源を呈示し２０分間計測し、起こす。次いで、１２０ｌｕｘ下で椅座姿勢で２０分休憩させた後、再び、明かりを０．１ｌｕｘに下げ第２の音源を呈示して２０分間脳波計測を行った。

脳波計測により、睡眠段階は覚醒、睡眠段階１、睡眠段階２、睡眠段階３、睡眠段階４まで分類され、睡眠段階１，２は浅い眠りで、睡眠段階３、４は深い眠り「深睡眠」と呼ばれており。深いねむりに至るほどよい眠りとなる。睡眠段階１→４までの眠りの１サイクルは約９０分から１００分であり、一晩の間に４、５サイクル眠るのが標準的な眠りである。
本実験では、１実験２０分の間に睡眠段階３まで到達しており、眠りは睡眠段階３で中断されていることになる。
実験に際し、脳波形電極取り付けに１時間を要し、じーっと起座姿勢を続けており、睡眠実験室の寝具に入る頃にはかなり疲れており、入眠に至るまでの時間（入眠潜時）は早い。１／ｆ²の音を聞きながら寝具に横たわり、睡眠段階１に達する３名の平均時間は脳波計計測によれば０．８分である。一方、１／ｆ⁰の音を聞きながら寝たときは３名の入眠潜時は４．５７分と長く、１／ｆ⁰の音を聞く方が脳への刺激は少ない大きいことが判る。
図５は、表３及び表４に示す振幅ゆらぎ１／ｆ⁰，１／ｆ²を聞いて寝たときの睡眠段階の平均値で、睡眠段階１から睡眠段階２→３に至るまでの時間を実験時間（２０分間）の中の比率でみたものである。実験開始から睡眠段階３にいたるまでの時間は１／ｆ²の音を聞きながら就寝した方が、１／ｆ⁰を聞きながら眠るより早いことが判る。

入眠をもたらす音量としては、大きすぎる音は、かえって覚醒を促すことになり、騒音レベルＬｅｑ６０ｄＢ（Ａ）以下、好ましくは騒音レベルＬｅｑ５０ｄＢ（Ａ）以下が適切である。

睡眠時に入眠しやすい音を聞きながら眠ることは、本人には眠りやすい音でも、他人には迷惑となることがある。個室で一人で眠るときにはどんな手段で聞いてもよいけれども、家族など他人がいる場合には、自分だけに聞けるような手段が欲しい。
１／ｆ²型ゆらぎ音を聞く際に、鼓膜を経由させて聞くと他人にも聞こえるので、自分だけに聞かせるには、骨格に響かせる骨伝導を用いれば、イヤーホンをつける煩わしさもなく、無拘束下で、耳が不自由な人にも聞き易く、入眠効果は一層発揮できる。就寝時の寝返りによる骨伝導位置のずれに対応させるべく、骨伝導伝達手段を複数個取り付けることも可能である。この場合、骨伝導手段が体に接していない個所からの音漏れが生じることもあるが、１／ｆ²型の雑音は神経中枢を刺激する音ではなく、音量が小さいので気になることはない。

体の重みで寝具が圧縮されても、敷き寝具の内層部に硬い層を内在させておけば、骨伝導マイクが圧接できることがわかった。内層部分に繊維製ふとんのへたり防止対策として用いている硬綿入り敷き寝具の硬さを変えたり、敷き寝具の中に配線部を有する温熱・電位治療器付き敷き寝具などでは、内層部にヒーター層、絶縁層など硬い部分が存在しており骨伝導用の敷き寝具として一層効果を発揮できる。

寝具に組み込む場合、音源としては、半導体メモリーを利用した音楽プレーヤー（例えばＭＰ３等のプレーヤー）であれば、コンパクトに組み込むことが可能である。
体を暖めることは入眠を促進させ、電位治療は不眠を解消できるので、温熱電位治療寝具，電気毛布などによる温熱刺激と組み合わせれば、入眠効果は一層高められることになる。骨伝導枕を利用する場合、骨伝導部が頭部に接触する個所の血流が悪くなる恐れがあり、枕と骨伝導装置との間にエアークッション等を介在させ、使用時にエアーを吹き込み血流を緩和させることも可能である。

本発明寝具は入眠促進効果を得るために使用することは勿論であるが、乳幼児或いは寝たきりの患者等の精神的な安定を望んで使用することも可能である。

１／ｆ型（ｎ＝１），１／ｆ⁰型（ｎ＝０）及び１／ｆ²型（ｎ＝２）のゆらぎについてのパワースペクトル密度とゆらぎ周波数関係を両対数軸で表したもの。 意味性を排除した雑音の振幅ゆらぎの作成方法の概略を示すブロック図。 雑音の振幅ゆらぎ特性を示す図。 ゆらぎ勾配列に相対ＳＰＬ値のデータ散布図と回帰曲線を示した図。 表３及び表４に示す振幅ゆらぎ１／ｆ，１／ｆ²を聞いて寝たときの睡眠段階の平均値を示す図。

Claims (5)

1. 意味性を排除した雑音のタイミングゆらぎを含む振幅ゆらぎにおいて、周波数パターンのパワースペクトルが周波数の２乗に反比例する所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を発生し生体を刺激する機器を備えてなる、入眠を促進出来る寝具。
2. 所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を生体に伝える手段を骨伝導手段としたことを特徴とする請求項１記載の寝具。
3. 所謂１／ｆ²型ゆらぎを有する音を生体に伝える手段をスピーカーによる音伝達手段としたことを特徴とする請求項１記載の寝具。
4. 生体を刺激する寝具が、敷き寝具及び又は枕であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の寝具。
5. 生体刺激が所謂１／ｆ²ゆらぎ音と温熱刺激とであることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか記載の寝具。

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