JP2007330500A - Sleeping evaluation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、横たわっている被験者の体動を検知し、それに基づいて被験者の睡眠を評価することが可能な睡眠評価システムに関する。 The present invention relates to a sleep evaluation system capable of detecting body motion of a lying subject and evaluating the sleep of the subject based on the detected body motion.
従来から、睡眠時体動検出装置として、赤外線カメラによって撮像された睡眠中の被験者の画像を複数の区分に分けて解析し、各区分における濃度中心の座標の変動に基づいて被験者の寝返りやミオクローヌスを検出するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a sleep body motion detection device, an image of a sleeping subject imaged by an infrared camera is divided into a plurality of sections and analyzed, and the subject's rollover and myoclonus are determined based on fluctuations in concentration center coordinates in each section. Is known (for example, see Patent Document 1).
また、ベッドの長手方向に投光可能な光センサが複数設けられ、それら光センサのうちいずれの光センサから被介護者の検出信号が得られるかによってベッド上の被介護者の種々の動きを検出する動態検出システムが知られている(例えば、特許文献2参照)。
上記特許文献1に示されるような装置においては、画像の解析のための装置構成が複雑になり全体のコストが嵩む欠点がある。また、冬季のように被験者が多くの寝具(掛布団)を掛けた状態、又は厚めの寝具を掛けた状態では、被験者の体から放射される赤外線が確実には捉えられず被験者の体動を検出できないことがあった。
The apparatus as disclosed in
また、上記特許文献2に示されるような装置においては、被介護者がベッド上で起上がったり、離床してベッドから離れる等の比較的移動範囲の大きい動作を検知するための装置であって、睡眠中の被験者が起こす寝返り等の比較的移動範囲の小さい動き(体動)を検知することは困難である。
Moreover, in the apparatus as shown in the above-mentioned
すなわち、この装置においては、ベッドのヘッドボードに設けられた2箇所の光センサによって被介護者の横たわった姿勢から長座位の姿勢への変化が検知されるが、このような大きな変化を確実に検知するために光センサの設置高さは、横たわった姿勢の被介護者よりも相当に高い位置に設定されている。仮に光センサが横たわった姿勢の被介護者よりも少しだけ上方に設置された場合には、光センサは被介護者の寝返り動作を検知してしまうことになり、被介護者の横たわった姿勢から長座位の姿勢への変化を検知することが困難である。 That is, in this device, the change from the posture of the care recipient to the long sitting posture is detected by the two optical sensors provided on the headboard of the bed. In order to detect, the installation height of the optical sensor is set to a position that is considerably higher than the care recipient in a lying posture. If the light sensor is installed slightly above the caregiver in the posture of lying down, the light sensor will detect the caretaker's rollover action, and from the posture of the caregiver lying down It is difficult to detect a change to the long sitting posture.
そこで、本発明は、上記従来の問題を解消するためになされたもので、簡単な構成でシステム全体のコストを抑制しつつ、冬季のように被験者が寝具を多く掛けた状態、又は厚めの寝具を掛けた状態で就寝する場合であっても被験者の体動を確実に検出することが可能な睡眠評価システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and while suppressing the cost of the entire system with a simple configuration, the subject has put a lot of bedding on in the winter, or a thick bedding. It is an object of the present invention to provide a sleep evaluation system capable of reliably detecting the body movement of a subject even when sleeping in a state where the user puts on.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、寝具に横たわっている被験者の体動を検知することによって被験者の睡眠を評価する睡眠評価システムにおいて、寝具から露出した被験者の体から放射される赤外線を検知し、又はセンサ自体が有する発光源から照射され被験者の体によって反射される反射光を検知する体動検知センサを備え、前記体動検知センサは、その光軸が寝具平面と略平行であり、かつ寝具に横たわる被験者が寝返りをうつときの体動を検出する高さ範囲内に配置され、前記光軸に略直交する方向における前記赤外線又は反射光の変動に基づいて被験者の体動を検知することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の睡眠評価システムにおいて、前記体動検知センサが、寝具に横たわっている被験者の頭部側において前記光軸に沿って被験者から離れた位置に設けられることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the sleep evaluation system according to the first aspect, the body movement detection sensor is provided at a position away from the subject along the optical axis on the head side of the subject lying on the bedding. It is characterized by that.
請求項1の発明によれば、被験者の状態を画像として撮像するカメラを有さず、撮像した画像の解析装置も必要としないので、構成が簡単でありシステム全体のコストが抑制される。また、体動検知センサは、その光軸が寝具平面と略平行であり、かつ寝具に横たわる被験者が寝返りをうつときの体動を検出する高さ範囲内に配置され、体動検知センサ側からの視野において寝具に横たわる被験者を略水平方向の側方から見るようになるので、冬季のように被験者が寝具を多く掛けた状態、又は厚めの寝具を掛けた状態で就寝する場合であっても被験者の体動を確実に検出できる。 According to the first aspect of the present invention, since there is no camera that captures the state of the subject as an image and no analysis device for the captured image is required, the configuration is simple and the cost of the entire system is suppressed. Further, the body motion detection sensor is disposed within a height range in which the optical axis is substantially parallel to the bedding plane and the body motion when the subject lying on the bedding turns over, from the body motion detection sensor side. Because the subject who is lying on the bedding in the field of view will be seen from the side in a substantially horizontal direction, even when the subject goes to sleep with a large amount of bedding or a thick bedding as in winter The body movement of the subject can be reliably detected.
請求項2の発明によれば、体動検知センサは、体動検知センサ側からの視野において、寝具に横たわっている被験者の寝具から露出した頭部を側方から見るようになるので、より正確に被験者の体動を検出できる。 According to the second aspect of the present invention, the body motion detection sensor is more accurate because the head exposed from the bedding of the subject lying on the bedding is viewed from the side in the visual field from the body motion detection sensor side. The body movement of the subject can be detected.
以下、本発明の一実施形態に係る睡眠評価システムについて図1乃至図5を参照して説明する。本実施形態の睡眠評価システム1は、図1及び図2に示されるように、寝具2に横たわっている被験者Pの頭部Ph側において被験者Pから所定距離離れた位置に被験者Pの頭部Phの高さと略同等の高さに設置された体動検知センサ3を備える。
Hereinafter, a sleep evaluation system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. As shown in FIGS. 1 and 2, the
体動検知センサ3は、焦電型赤外線センサであって、寝具2に横たわっている被験者Pの体から放射される赤外線を検知し、検知した赤外線の変動に基づいて被験者Pの体動を検知する。検知方法の詳細については後述する。
The body
体動検知センサ3が検知した被験者Pの体動は、体動情報としてパソコン4に送出される。パソコン4に送出された体動情報は、一定時間の体動情報が記憶され体動の頻度や大きさに応じて睡眠の質が判断される。例えば、所定の時間内における体動の頻度が予めパソコン4内に記憶された閾値よりも大きい場合は、睡眠の質が良くないと判定され、小さい場合は、睡眠の質が良いと判定される。
The body motion of the subject P detected by the body
なお、被験者Pは、敷布団2aの上に横たわり図4及び図5に示されるように掛布団2bを掛けている。図1及び図2においては、被験者Pの姿勢が明瞭になるように掛布団2bが省略されている。
The subject P lies on the
体動検知センサ3は、図3(a)に示されるように焦電素子5の外周が多数の小さなフレネルレンズ6を有するドーム状のレンズ体7によって覆われたセンサヘッド8を備えている。多数のフレネルレンズ6によって焦電素子5上に収束される多数本の光軸9が形成される。被験者Pの体から放射された赤外線が各光軸9に沿って焦電素子5に集光され、焦電素子5に温度変化を生じさせる。焦電素子5は、生じた温度変化を電気量の変化として出力する。
The body
フレネルレンズ6は、図3(b)に示されるようにセンサヘッド8の正面視においてドーム状のレンズ体7の表面にほぼ均等に分散して形成されている。これらの小フレネルレンズ6によって形成される多数本の光軸9は、図1において体動検知センサ3から約20度の角度で放射状に延びるビーム状に示され、図4において各光軸9の断面が多数の小矩形で示される。図4に表れる光軸9の断面は、図1のA−A位置における断面を示す。
As shown in FIG. 3B, the Fresnel
そして、体動検知センサ3は、側面視における光軸9の中心9c(図1参照)が寝具2(敷布団2a)の平面(XY平面)と略平行になるように配置され、被験者Pの頭部Ph位置における光軸9に直交する領域Z(以下、体動検知領域という)が、図4に示されるように寝具2に横たわる被験者Pが寝返りをうつときに被験者Pの体が移動する範囲を含み、それよりも若干大きくなるように構成されている。なお、請求項1における寝具の平面に略平行な光軸とは、本実施形態の場合光軸9の中心9cをいう。
The body
ここで、体動検知センサ3側からの視野において被験者Pが寝返りをうつときの被験者Pの体位がどのように変化するかについて、図5を参照して説明する。
Here, how the body posture of the subject P changes when the subject P turns over in the field of view from the body
図5において、被験者Pが上を向いて横たわっている状態(以下、上向き状態という)が左側に示され、寝返りをうって横向きになった状態(以下、横向き状態という)が右側に示される。上向き状態から横向き状態に変化する間に赤外線を放射する熱源の高さがXZ平面においてZ方向へΔZだけ増加する。 In FIG. 5, a state where the subject P is lying upward (hereinafter referred to as an upward state) is shown on the left side, and a state where the subject P is turned sideways after turning over (hereinafter referred to as a lateral state) is shown on the right side. While changing from the upward state to the lateral state, the height of the heat source that emits infrared light increases by ΔZ in the Z direction in the XZ plane.
つまり、被験者Pの頭部Ph側にある体動検知センサ3からの方向で見るときには、被験者Pの頭部Ph及び肩部Psは寝具2から露出しており、寝返りをうつことによって被験者Pの肩部Psが大きく上方へ移動し、その分だけ赤外線を放射する熱源の領域が見かけ上大きくなる。
That is, when looking in the direction from the body
熱源の高さがΔZだけ増加するとき、体動検知領域Zにおける各光軸9を通る赤外線の量が増加し、焦電素子5の表面温度が上昇され、焦電素子5は、その温度上昇を電気量(体動情報)として出力する。被験者Pが横向き状態から上向き状態へ体動するときには、上記とは逆になり、焦電素子5は、その温度下降を電気量(体動情報)として出力する。
When the height of the heat source increases by ΔZ, the amount of infrared rays passing through each optical axis 9 in the body motion detection region Z increases, the surface temperature of the
換言すると、被験者Pの頭部Ph付近における体動検知センサ3の体動検知領域Zが略垂直面(XZ平面)に沿って形成されるので(図4)、被験者Pが寝返りをうつことによる赤外線を放射する熱源の変化(主にZ方向の変化)が、体動検知領域Zにおける熱源を横切る光軸9の本数の変化として捉えられ、被験者Pの体動が体動検知センサ3によって確実に検知される。
In other words, since the body motion detection region Z of the body
以下、比較例を示すことによって、上記の点を補足的に説明する。比較例としての睡眠評価システムは、図6に示されるように、体動検知センサ103が寝具2に横たわっている被験者Pの垂直上方(Z方向上方)に設置される。体動検知センサ103の構造は、体動検知センサ3と同一とする。
Hereinafter, the above points will be supplementarily described by showing comparative examples. As shown in FIG. 6, the sleep evaluation system as a comparative example is installed vertically above the subject P (upward in the Z direction) with the body
体動検知センサ103の有する光軸109は、下向きに所定の角度で広がる円錐状に形成され、被験者Pが掛ける掛布団2bの表面付近における各光軸109による体動検知領域Zsは、図7に示されるように寝返りをうつ被験者Pの移動範囲とほぼ同等の範囲に形成される。
The
ここで、被験者Pが左右に寝返りをうつときの赤外線を放射する熱源の変化は、体動検知センサ103側からの視野において体動検知領域Zs内における位置が移動するだけであるので、焦電素子5における温度変化は小さい。特に、冬季において被験者Pが多くの掛布団2b(又は厚い掛布団2b)を掛けるときには、実質的に熱源として検知することが可能な部分は、寝具2から露出した頭部Phのみとなるので、被験者Pが寝返りをうつときの焦電素子5において引き起こされる温度変化がさらに小さくなり、体動の検知が困難になる。
Here, since the change of the heat source that emits infrared rays when the subject P turns over from side to side, the position in the body motion detection region Zs moves only in the visual field from the body
以上のように、本実施形態の睡眠評価システム1においては、焦電型赤外線センサから構成される体動検知センサ3が、寝具2に横たわる被験者Pの頭部Ph側において赤外線を集光する光軸9が寝具2の平面(XY平面)に略平行であり、かつ寝具2に横たわる被験者Pが寝返りをうつときの体動を検出する高さ範囲に配置されるので、体動検知センサ3からの視野において被験者Pの頭部Ph及び肩部Psが寝具2から露出して見え、被験者Pが寝返りをうつときの熱源の変化を熱源の大きさの変化として捉えることができ、体動をより確実に捉えることができる。特に、冬季のように被験者Pが寝具2を多く掛けた状態、又は厚めの掛布団2bを掛けた状態で就寝する場合であっても被験者Pの体動を確実に検出できる。
As described above, in the
なお、本実施形態における体動検知センサ3は、センサヘッド8に多数の小さなフレネルレンズ6を有し、被験者Pから放射される赤外線をフレネルレンズ6によって形成される多数本の光軸9に沿って集光するように構成されているが、センサヘッド8には集光のための1つのレンズ又は絞り開口が形成され、被験者Pから放射される赤外線は、1つのレンズ又は絞り開口によってセンサ3の前方に形成される所定の幅を有する1本の光軸9に沿って集光されるように構成されてもよい。
Note that the body
上記のように体動検知センサ3の光軸9が所定の幅を有する場合は、請求項1における寝具2の平面に平行な光軸とは、光軸9の幅方向における中心を通る軸のことをいう。
When the optical axis 9 of the body
また、本実施形態の睡眠評価システム1においては、体動検知センサ3として被験者Pの体から放射される赤外線を集光するパッシブ型の焦電型赤外線センサが用いられたが、センサ自体が発光源を有するアクティブ型のセンサが用いられてもよい。例えば、体動検知センサ3は、センサ自体が赤外線やレーザ光の発光源を有し、その発光源から被験者Pへ向けて照射した光が被験者Pの体によって反射された反射光を検知するものであってもよい。
In the
体動検知センサ3がアクティブ型のセンサである場合の被験者Pの体動を検知する方法は、前述のように焦電素子5の表面に生じる温度変化を電気量の変化として検出する方法の他に三角測距法等の種々の方法が可能である。また、その場合の請求項1における寝具2の平面に平行な光軸とは、被験者Pの体によって反射され体動検知センサ3へ向かう反射光の光軸のことをいう。
The method of detecting the body motion of the subject P when the body
1 睡眠評価システム
2 寝具
2a 敷布団(寝具)
2b 掛布団(寝具)
3 体動検知センサ
9 光軸
9c 光軸の中心
P 被験者
Ph 頭部
1
2b Comforter (bedding)
3 body motion detection sensor 9
Claims (2)
寝具から露出した被験者の体から放射される赤外線を検知し、又はセンサ自体が有する発光源から照射され被験者の体によって反射される反射光を検知する体動検知センサを備え、
前記体動検知センサは、その光軸が寝具平面と略平行であり、かつ寝具に横たわる被験者が寝返りをうつときの体動を検出する高さ範囲内に配置され、前記光軸に略直交する方向における前記赤外線又は反射光の変動に基づいて被験者の体動を検知することを特徴とする睡眠評価システム。 In the sleep evaluation system that evaluates the sleep of the subject by detecting the body movement of the subject lying on the bedding,
A body motion detection sensor that detects infrared light emitted from the body of the subject exposed from the bedding, or detects reflected light that is irradiated from a light source included in the sensor itself and reflected by the body of the subject;
The body motion detection sensor is disposed within a height range in which an optical axis thereof is substantially parallel to a bedding plane, and detects a body motion when the subject lying on the bedding turns over and is substantially orthogonal to the optical axis. A sleep evaluation system, wherein body movement of a subject is detected based on a change in the infrared ray or reflected light in a direction.
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