JP2009045227A - 目覚まし装置 - Google Patents

Abstract

【課題】目覚まし装置において、良い目覚めを得る確率を十分に高くする。
【解決手段】目覚まし装置１を提供する。目覚まし装置１は、ＣＰＵ９と、被験者の状態を検出して生体信号として出力する検出部２とを備える。ＣＰＵ９は、被験者の入眠時刻を推定し、生体信号に基づいて被験者の睡眠が第１レベルまで浅くなったか否かを判定し、起床予定時刻、入眠時刻および被験者の睡眠周期に基づいて、被験者の覚醒に好適な好適期間を決定し、好適期間において、第１レベルまで浅くなると、刺激付与動作を開始させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、起床予定時刻に生体の目を覚まさせる目覚まし装置（アラーム装置）に関する。

目覚まし装置は、睡眠状態の生体を覚醒状態へ誘導する刺激を対象の生体に与える刺激付与動作を、使用者に設定された起床予定時刻に開始する装置であり、一般には、起床予定時刻を迎えるまでは刺激付与動作を開始しない。睡眠中の生体の状態は睡眠期間を通じて一定ではなく、目覚めの良し悪しはそのときの生体の状態に依存するが、一般的な目覚まし装置では、刺激付与動作が開始される時刻が起床予定時刻に限られるから、良い目覚めとなる確率が低いという欠点がある。

この確率を上げることができる目覚まし装置が、特許文献１に記載されている。この目覚まし装置は、目覚まし時刻（起床予定時刻）を基準とした対象範囲（期間）において、被験者の状態が起床推奨状態の場合には、被験者の体動を検出したときに、目覚まし機構を駆動する。なお、被験者の状態は、被験者の自律神経の活動状態に基づいて検出される。また、特許文献１には、被験者の自律神経の活動状態と体動の有無とに基づいて睡眠周期（睡眠期間におけるレム睡眠の開始時刻から次のレム睡眠の開始時刻までの期間）を算出し、この睡眠周期に基づいて対象範囲の長さを決定すること、具体的には睡眠周期の１／２を対象範囲の長さとすることが記載されている。
特開２００６−２７１８９４号公報

しかし、睡眠中の生体の状態は、入眠時刻を基準として周期的に変動するものであり、起床予定時刻を基準として変動するものではない。したがって、特許文献１の目覚まし装置のように、刺激付与動作を開始し得る期間を、入眠時刻に基づかずに決定する目覚まし装置では、良い目覚めとなる確率を十分に高くすることは困難である。
そこで、本発明は、良い目覚めを得る確率が十分に高い目覚まし装置を提供することを解決課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、睡眠状態の生体を覚醒状態へ誘導する刺激を対象の生体に与える刺激付与動作を起床予定時刻に開始する目覚まし装置において、前記対象の生体の入眠時刻を推定する入眠時刻推定部と、前記対象の生体の状態を検出して生体信号として出力する検出部と、前記生体信号に基づいて、前記対象の生体の睡眠が第１レベルまで浅くなったか否かを判定する第１レベル判定部と、前記起床予定時刻、前記入眠時刻および前記対象の生体の睡眠周期に基づいて、前記対象の生体の覚醒に好適な好適期間を決定する好適期間決定部と、前記好適期間において、前記第１レベル判定部の判定結果が肯定的になると、前記刺激付与動作を開始させる第１制御部とを備える、ことを特徴とする目覚まし装置（態様１）を提供する。態様１では、対象の生体の睡眠が第１レベルまで浅くなると刺激付与動作が開始される好適期間が、入眠時刻、睡眠周期および起床予定時刻に基づいて決定される。したがって、この目覚まし装置によれば、良い目覚めを得る確率を十分に高くすることができる。

態様１において、前記好適期間決定部は、時間軸上で前記入眠時刻から長さが前記睡眠周期の期間を繰り返し連ねた場合に前記起床予定時刻より前に終了する前記期間の終了時刻を周期由来時刻としたとき、前記睡眠周期より短い第１時間だけ前記周期由来時刻よりも前の時刻から前記周期由来時刻までの期間を前記好適期間とする、ようにしてもよい（態様２）。態様２によれば、対象の生体の状態が覚醒に好適な状態になる時刻であって起床予定時刻から著しく離れていない時刻を含み、対象の生体の状態が覚醒に好適な状態になる時刻であって起床予定時刻から著しく離れている時刻を含まない好適期間を、簡単に定めることが可能である。

態様２において、前記生体信号に基づいて、前記睡眠周期よりも短く前記第１時間よりも長い第２時間だけ前記起床予定時刻よりも前の時刻に開始して前記起床予定時刻よりも前の時刻に終了する期間を前記対象の生体の覚醒に好適な許容期間としたとき、前記許容期間において前記対象の生体の睡眠が前記第１レベルよりも浅い第２レベルまで浅くなったか否かを判定する第２レベル判定部と、前記第２レベル判定部の判定結果が肯定的になると、前記刺激付与動作を開始させる第２制御部とを備える、ようにしてもよい（態様３）。態様３によれば、対象の睡眠が第１レベルよりも浅い第２レベルまで浅くなった時刻が、好適期間外の時刻であっても、許容期間内の時刻であれば、その時刻に刺激付与動作を開始することができる。また、態様３は、第２制御部のために検出部以外の検出部を設ける態様に比較して、その構成が簡素となる。

態様３において、前記第２レベル判定部は、前記許容期間において前記第１レベル判定部の判定結果が肯定的になった回数が、予め定められた基準回数に達すると、前記対象の生体の睡眠が前記第２レベルまで浅くなったと判定する、ようにしてもよい（態様４）。態様４によれば、第１レベル判定部による判定の結果を第２レベル判定部による判定に用いない態様に比較して、第２レベル判定部の処理を簡素とすることができる。

上記各態様において、前記生体信号に基づいて、前記対象の生体の体動を検出する体動検出部を備え、前記第１レベル判定部は、前記体動検出部に前記体動が検出されると、前記対象の生体の睡眠が前記第１レベルまで浅くなったと判定する、ようにしてもよい（態様５）。体動の検出は、対象の生体を拘束することなく実現可能であるから、態様５によれば、検出部として心電計等の電極の貼り付けを必要とする機器を用いる態様に比較して、使用者の手間を削減することができる。

上記各態様において、前記生体信号に基づいて前記睡眠周期を算出する睡眠周期算出部を備える、ようにしてもよい（態様６）。態様６によれば、使用者が睡眠周期を設定する態様に比較し、使用者の手間を削減することができる。

態様６において、前記睡眠周期算出部は、前記生体信号に基づいて前記対象の生体の単位時間あたりの呼吸数または心拍数を検出する数検出部を有し、前記単位時間あたりの呼吸数または心拍数に基づいて前記睡眠周期を算出する、ようにしてもよい（態様７）。態様７によれば、簡単な処理によって睡眠周期を算出することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
＜１．構成＞
図１は、本発明の実施の形態に係る目覚まし装置１の使用時の外観を示す図である。目覚まし装置１は、使用者に設定された起床予定時刻に被験者（寝具に横臥した人体）を目覚めさせる装置であり、睡眠状態の人体を覚醒状態へ誘導する刺激を被験者に与える刺激付与動作を、起床予定時刻を基準とした時刻に開始する。図１に示すように、目覚まし装置１は、生体の状態を検出して生体信号として出力する検出部２と、検出部２に接続され、刺激付与動作を実行および制御する本体３とを備える。

検出部２は、例えば、非圧縮性の流体を内封したマットレスの圧力変動を、マイクロホン（例えば、コンデンサマイクロホン）を用いて検出するものであり、図示したようにマットレスを、寝具の下に敷くことにより、被験者の状態を検出して当該状態を表す生体信号を出力する。本体３は、使用者に起床予定時刻や睡眠周期を設定させるための画面を表示する表示部４と、使用者に操作されて当該操作の内容を表す操作信号を出力する操作部５を備える。操作部５は電源スイッチを有する。

図２は、人体の睡眠の深さの推移の一例を示す図である。この図に示す推移は、自然に目覚めるときのものである。この図に示すように、睡眠の深さは入眠時刻（Ｔｓ）から周期的に変動する。この変動の周期、すなわちレム睡眠の終わりから次のレム睡眠の終わりまでの時間の長さが、睡眠周期（Ｌ）である。図２では、時間軸上で入眠時刻（Ｔｓ）から長さが睡眠周期（Ｌ）の期間を繰り返し連ねたときの先頭の期間を「第１期間」、次の期間を「第２期間」、さらに次の期間を「第３期間」、最後の期間を「第４期間」としており、第４期間の終了時刻（Ｔ１）に睡眠期間が終了している。

図３は、目覚まし装置１の構成を示すブロック図である。本体３は、表示部４および操作部５の他に、刺激付与動作を行う刺激付与部６、データを記憶する記憶部７、目覚まし装置１の各部に電力を供給する主電源８、上記の生体信号および操作信号を受けて表示部４、刺激付与部６、記憶部７および主電源８を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）９を備える。

操作部５は、その電源スイッチがオン操作されると、その旨の操作信号を出力する。この操作信号を受けた主電源８は、電力の供給を開始する。これにより、目覚まし装置１が使用可能となる。また、主電源８は、ＣＰＵ９による制御に従って、電力の供給を停止する。刺激付与部６は、具体的には、上記の刺激となる音を発する発音部である。

記憶部７は、具体的には一つの不揮発性の半導体メモリであり、ＣＰＵ９に実行されるプログラムＰを記憶している。また、記憶部７は、起床予定時刻を示す起床予定時刻データ、入眠時刻（Ｔｓ）を示す入眠時刻データ、入眠時刻（Ｔｓ）の推定に用いられる推測用データ、睡眠周期（Ｌ）の設定の有無を論理値で示す設定有無データ、睡眠周期（Ｌ）を示す睡眠周期データ、後述の周期由来時刻を示す周期由来時刻データ、後述の測定結果データの記憶に用いられる。

ＣＰＵ９は、主電源８からの電力の供給が開始されると、記憶部７からプログラムＰを読み出して実行し、計時処理、手動終了処理および目覚まし処理を開始する。計時処理は現在時刻を計時する処理である。手動終了処理では、ＣＰＵ９は、電源スイッチがオフ操作された旨の、操作部５からの操作信号を待ち、この操作信号を受けると、主電源８を制御し、その電力の供給を停止させる。目覚まし処理は、被験者を目覚めさせるための処理であり、その詳細は、次に述べる通りである。

＜２．目覚まし処理＞
＜２−１．設定＞
図４は、目覚まし処理の流れを示すフローチャートの前半を示す図であり、図５は当該フローチャートの後半を示す図であり、両図は接続点で接続されて当該フローチャートを示す。図４に示すように、目覚まし処理では、ＣＰＵ９は、まず、現在時刻（Ｔｎ）、起床予定時刻（Ｔｅ）、睡眠周期（Ｌ）の設定の有無および睡眠周期（Ｌ）の設定に係る設定処理を行う（Ｓ１）。設定処理では、ＣＰＵ９は、表示処理および操作対応処理を並列に実行する。

表示処理は、現在時刻（Ｔｎ）、起床予定時刻（Ｔｅ）、睡眠周期（Ｌ）の設定の有無および睡眠周期（Ｌ）の設定を促す設定画面を表示部４に表示させる処理である。設定画面の一例を図６に示す。表示処理において最初に表示される設定画面には、現在時刻（Ｔｎ）を表す画像（図６では「２３：４１」）、記憶部７に記憶されている起床予定時刻データで示される起床予定時刻（Ｔｅ）を表す画像（図６では「０６：４５」）、記憶部７に記憶されている周期設定データで示される論理値に応じた画像（図６では睡眠周期（Ｌ）の設定が有る旨の画像）、および記憶部７に記憶されている睡眠周期データで示される睡眠周期（Ｌ）を表す画像（図６では「９０」）が含まれる。

操作対応処理は、操作部５からの操作信号に応じた処理である。ＣＰＵ９は、操作対応処理において、操作部５からの操作信号が上記の画像を変更する旨の信号であれば、この変更を行う。したがって、表示中の設定画面が使用者の操作に応じて変化する。また、操作対応処理では、ＣＰＵ９は、設定処理を終了する旨の信号を操作部５から受けると、そのときの設定画面の内容に応じた設定を行う。例えば、設定処理を終了する旨の信号をＣＰＵ９が操作部５から受けたときの設定画面が図６に示す通りであれば、そのときの現在時刻（Ｔｎ）として２３時４１分が採用され、６時４５分を示す起床予定時刻データ、睡眠周期（Ｌ）の設定が有る旨の論理値を示す周期設定データ、および９０分を示す睡眠周期データが記憶部７に記憶される。

＜２−２．推定、および設定に基づく演算＞
次に、ＣＰＵ９は、入眠時刻（Ｔｓ）を推定する（Ｓ２）。つまり、ＣＰＵ９は、被験者の入眠時刻を推定する入眠時刻推定部として機能する。この推定の内容は、記憶部７に推測用データが記憶されているか否かで異なる。推測用データは、入眠までに費やした時間を示すデータであり、詳しくは後述するが、前回以前の目覚まし処理の各々において記憶部７に記憶される。したがって、初回の目覚まし処理のステップＳ２では、記憶部７に推測用データが記憶されていないことになる。この場合、ＣＰＵ９は、現在時刻（Ｔｎ）を入眠時刻（Ｔｓ）として採用する。具体的には、ＣＰＵ９は、現在時刻（Ｔｎ）を示すデータを、入眠時刻データとして記憶部７に記憶させる。

一方、二回目以降の目覚まし処理のステップＳ２では、記憶部７に一以上の推測用データが記憶されていることになる。この場合、ＣＰＵ９は、記憶部７に記憶されている一以上の推測用データで示される一以上の時間（入眠までに費やした時間）に基づいて、入眠までに費やす時間を推定し、推定された時間だけ現在時刻（Ｔｎ）よりも後の時刻を示すデータを、入眠時刻データとして記憶部７に記憶させる。つまり、この場合、ＣＰＵ９は、入眠時刻（Ｔｓ）および入眠までに費やした時間に基づいて入眠時刻（Ｔｓ）を推定する。なお、上記の一以上の時間に基づいて入眠までに費やす時間を推定する方法は任意であるが、本実施の形態では、上記の一以上の時間の平均値を、入眠までに費やす時間として採用している。

次に、ＣＰＵ９は、睡眠周期（Ｌ）の設定が有るか否かを判定する（Ｓ３）。この判定の結果が「ＹＥＳ」の場合、ＣＰＵ９は、周期由来時刻（Ｔｐ）を算出する周期由来時刻算出処理を行う（Ｓ４）。周期由来時刻（Ｔｐ）は、睡眠周期（Ｌ）に由来する時刻であり、入眠時刻（Ｔｓ）、睡眠周期（Ｌ）および起床予定時刻（Ｔｅ）に基づいて算出され、被験者の覚醒に好適な好適期間Ｗ１の基準となる。

＜２−３．好適期間および周期由来時刻＞
ここで、好適期間Ｗ１および周期由来時刻（Ｔｐ）について、詳述する。
図７は、図２の例において、Ｔ１よりも前の起床予定時刻（Ｔｅ）に刺激付与動作を開始した場合の様子を示す図である。この場合、起床予定時刻（Ｔｅ）に刺激付与動作が開始し、起床予定時刻（Ｔｅ）の直後の時刻（Ｔ２）に睡眠期間が終了する。図２の例では、深睡眠の区間においてＴ２を迎えるため、人体の状態は、Ｔ２において、最も深い睡眠状態から一気に覚醒状態へ遷移することになる。このような急激な遷移による目覚めは、悪い目覚めになり易い。一方、レム睡眠の終了直前に目覚めた場合、この目覚めは良い目覚めになり易い。よって、レム睡眠の終了直前にＴ２を迎えるように起床予定時刻（Ｔｅ）を設定することができれば、良い目覚めを得やすくなる。

しかし、使用者に、レム睡眠の終了直前にＴ２を迎えるように起床予定時刻（Ｔｅ）を設定させることは、非現実的である。そこで、本実施の形態では、起床予定時刻（Ｔｅ）を刺激付与動作の開始期限として扱い、それよりも前の好適期間に刺激付与動作を開始するようにしている。なお、図７の例では、好適期間の候補として、第１期間の終了直前の十分に短い期間と、第２期間の終了直前の十分に短い期間があるが、本実施の形態では、後者を好適期間Ｗ１としている。

図８は、図７の例において、好適期間Ｗ１内のある時刻（Ｔ３）に刺激付与動作を開始した場合の様子を示す図である。この図では、第２期間後半および第３期間前半の様子が時間軸方向に拡大して示されている。この図に示すように、好適期間Ｗ１は、ある時刻（Ｔ５）に開始して周期由来時刻（Ｔｐ）に終了する。好適期間Ｗ１の長さは、第１時間（Ｂ）であり、睡眠周期（Ｌ）よりも短い。この図の例では、睡眠の深さは、Ｔ３まで図７と同様に推移し、Ｔ３に刺激付与動作が開始し、後の時刻（Ｔ４）に睡眠期間が終了する。この例では、レム睡眠の終了直前に目覚めるから、良い目覚めを得やすい。

以上説明したことから明らかなように、時間軸上で入眠時刻（Ｔｓ）から長さが睡眠周期（Ｌ）の期間を繰り返し連ねた場合に起床予定時刻（Ｔｅ）の前に終了する期間（図８では第２期間）の終了時刻が周期由来時刻（Ｔｐ）であり、睡眠周期（Ｌ）よりも短い第１時間（Ｂ）だけ周期由来時刻（Ｔｐ）よりも前の時刻（Ｔ５）から周期由来時刻（Ｔｐ）までの期間が好適期間Ｗ１である。

図９は、周期由来時刻算出処理の流れを示すフローチャートである。この図に示すように、周期由来時刻算出処理では、ＣＰＵ９は、まず、変数であるｎに０を代入する（Ｓ４１）。次にＣＰＵ９は、次式（１）が成立するか否かを判定し（Ｓ４２）、この判定の結果が「ＮＯ」であれば、ＣＰＵ９は、ｎをインクリメントし（Ｓ４３）、処理をステップＳ４２に戻す。
Ｔｓ ＋ ｎ ＊ Ｌ ≦ Ｔｅ ≦ Ｔｓ ＋ （ｎ＋１） ＊ Ｌ … （１）
一方、ステップＳ４２の判定結果が「ＹＥＳ」であれば、ＣＰＵ９は、次式（２）によって周期由来時刻（Ｔｐ）を算出し（Ｓ４４）、記憶部７に記憶させる（Ｓ４５）。
Ｔｐ ＝ Ｔｓ ＋ ｎ ＊ Ｌ … （２）
つまり、周期由来時刻算出処理では、ＣＰＵ９は、式（１）が成立するときのｎを求め（Ｓ４１〜Ｓ４３）、求めたｎを用いて周期由来時刻（Ｔｐ）を算出して保存する（Ｓ４４〜Ｓ４５）。

＜２−４．測定＞
図４に示すように、ステップＳ４の周期由来時刻算出処理を終えると、またはステップＳ３の判定結果が「ＮＯ」となると、ＣＰＵ９は、検出部２からの生体信号を受けて、一般的な睡眠周期に比較して十分に短い単位時間（例えば３０秒間）あたりの呼吸数を測定する（Ｓ５）。つまり、ＣＰＵ９は、生体信号に基づいて前記対象の生体の単位時間あたりの呼吸数を検出する数検出部として機能する。次にＣＰＵ９は、この測定の結果を示す測定結果データを記憶部７に記憶させる（Ｓ６）。次にＣＰＵ９は、現在時刻をＴｎとし、後述の第２時間をＡとしたとき、次式（３）が成立するか否かを判定する（Ｓ７）。
Ｔｎ ＜ Ｔｅ ＜ Ｔｎ + Ａ … （３）

この判定の結果が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ５に戻る。つまり、ＣＰＵ９は、起床予定時刻（Ｔｅ）よりも第２時間（Ａ）だけ前の時刻から起床予定時刻（Ｔｅ）までの期間を刺激付与動作の開始が許容された許容期間Ｗ２としたとき、許容期間Ｗ２を迎えるまで、単位時間あたりの呼吸数を測定して測定結果を保存する処理を繰り返す（Ｓ５〜Ｓ７）。

図１０は、図８に第２時間（Ａ）を描き加えた図である。この図に示すように、第２時間（Ａ）は、睡眠周期（Ｌ）よりも短く、好適期間Ｗ１の開始時刻（Ｔ５）と起床予定時刻（Ｔｅ）との差の時間よりも長い。したがって、図１０の例では、許容期間Ｗ２の開始時刻（Ｔ６）は、第２期間内の時刻であって、好適期間Ｗ１の開始時刻（Ｔ５）よりも前の時刻となる。

＜２−５．次回の推定の準備、および測定に基づく演算＞
許容期間Ｗ２を迎えてステップＳ７の判定結果が「ＹＥＳ」となると、ＣＰＵ９は、保存された測定結果に基づいて、被験者が入眠までに費やした時間を推定する（Ｓ８）。具体的には、今回の目覚まし処理のステップＳ５〜Ｓ７において保存された測定結果を参照し、単位時間あたりの呼吸数の減少傾向が所定の条件を充足する最初の期間を特定し、この期間の先頭の単位時間の開始時刻または終了時刻からステップＳ１にて設定された現在時刻（Ｔｎ）までの時間を求め、この時間を、被験者が入眠までに費やした時間として定める。上記の所定の条件は任意であるが、本実施の形態では、連続する四つの単位期間にわたって呼吸数が減少している最先の期間を上記の最初の期間としている。このため、例えば、単位時間あたりの呼吸数が、１０．２、１１．４、１１．０、１２．０、１１．４、１１．２、１１．０、…と変遷した場合、１２．０に対応する単位期間が、上記の最初の期間の先頭の単位期間となる。

次にＣＰＵ９は、ステップＳ８で推定された時間を、入眠までに費やした時間として保存する（Ｓ９）。具体的には、ＣＰＵ９は、ステップＳ８にて推定された時間を示すデータを、推定用データとして、記憶部７に記憶させる。この推定用データは、次回の目覚まし処理のステップＳ２で用いられる。

次に、ＣＰＵ９は、睡眠周期（Ｌ）の設定が有るか否かを判定する（Ｓ１０）。この判定の結果が「ＮＯ」の場合、すなわち周期由来時刻算出処理が未だ行われていない場合、ＣＰＵ９は、保存された測定結果に基づいて睡眠周期（Ｌ）を算出して保存する睡眠周期算出処理を行う（Ｓ１１）。つまり、ＣＰＵ９は、生体信号に基づいて睡眠周期を算出する睡眠周期算出部として機能する。具体的には、ＣＰＵ９は、記憶部７に記憶された多数の測定結果データを周波数解析して睡眠周期（Ｌ）を算出し、この睡眠周期（Ｌ）を示す睡眠周期データを記憶部７に記憶させる。つまり、ＣＰＵ９は、単位時間あたりの呼吸数または心拍数に基づいて睡眠周期を算出する。単位時間あたりの呼吸数は、睡眠の深さに応じて変化するから、上記の周波数解析によって睡眠周期（Ｌ）を算出することができる。なお、周波数解析の手法としては、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）等の公知の手法を採用可能である。

睡眠周期算出処理を終えると、ＣＰＵ９は、周期由来時刻算出処理を行う（Ｓ１２）。この周期由来時刻算出処理の内容は図９に示す通りであり、ステップＳ４の周期由来時刻算出処理と同一である。つまり、ＣＰＵ９は、ステップＳ４またはＳ１２において、起床予定時刻、入眠時刻および被験者の睡眠周期に基づいて、被験者の覚醒に好適な好適期間を決定する好適期間決定部として、より具体的には、時間軸上で入眠時刻から長さが睡眠周期の期間を繰り返し連ねた場合に起床予定時刻より前に終了する期間の終了時刻を周期由来時刻としたとき、睡眠周期より短い第１時間だけ周期由来時刻よりも前の時刻から周期由来時刻までの期間を好適期間とする好適期間決定部として機能する。

＜２−６．制御＞
ステップＳ１２の周期由来時刻算出処理を終えると、またはステップＳ１０の判定結果が「ＹＥＳ」となると、ＣＰＵ９は、被験者の体動の回数をカウントするための変数であるｃに０を代入する（Ｓ１３）。この代入が行われる時刻は、許容期間Ｗ２内の時刻であって、好適期間Ｗ１の開始時刻よりも前の時刻である。

次にＣＰＵ９は、図５に示すように、検出部２からの生体信号を受けて、単位時間における体動の有無を測定する（Ｓ１４）。この測定は、例えば、単位時間における生体信号の振幅のばらつきを評価することにより行われる。つまり、ＣＰＵ９は、生体信号に基づいて被験者の体動を検出する体動検出部として機能する。次にＣＰＵ９は、この測定の結果を示す測定結果データを記憶部７に記憶させる（Ｓ１５）。次にＣＰＵ９は、現在時刻（Ｔｅ）が起床予定時刻（Ｔｅ）以降の時刻であるか否か、すなわち起床予定時刻（Ｔｅ）を迎えたか否かを判定する（Ｓ１６）。

この判定の結果が「ＮＯ」であれば、ＣＰＵ９は、保存された測定結果に基づいて、当該単位時間において体動が発生したか否かを判定する（Ｓ１７）。つまり、ＣＰＵ９は、生体信号に基づいて、被験者の睡眠が第１レベルまで浅くなったか否かを判定する第１レベル判定部として、より具体的には、体動検出部に体動が検出されると、被験者の睡眠が第１レベルまで浅くなったと判定する第１レベル判定部として機能する。ステップＳ１７の判定は、当該単位時間について記憶部７に記憶された測定結果データを用いて行われる。この判定の結果が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ１３に戻る。

一方、ステップＳ１７の判定結果が「ＹＥＳ」であれば、ＣＰＵ９は、ｃをインクリメントする（Ｓ１８）。次にＣＰＵ９は、ｃが予め定められた定数（Ｃ）に達したか否かを判定する（Ｓ１９）。Ｃは例えば３である。ステップＳ１９の判定結果が「ＮＯ」の場合、ＣＰＵ９は、次式（４）が成立するか否かを判定する（Ｓ２０）。
Ｔｎ < Ｔｐ < Ｔｎ + Ｂ … （４）

つまり、ＣＰＵ９は、生体信号に基づいて、睡眠周期よりも短く第１時間よりも長い第２時間だけ起床予定時刻よりも前の時刻に開始して起床予定時刻よりも前の時刻に終了する期間を被験者の覚醒に好適な許容期間としたとき、許容期間において被験者の睡眠が第１レベルよりも浅い第２レベルまで浅くなったか否かを判定する第２レベル判定部として、より具体的には、許容期間において第１レベル判定部の判定結果が肯定的になった回数が、予め定められた基準回数に達すると、被験者の睡眠が第２レベルまで浅くなったと判定する第２レベル判定部として機能する。

この判定の結果が「ＮＯ」であれば、処理はステップＳ１４に戻る。つまり、ＣＰＵ９は、起床予定時刻（Ｔｅ）を迎えておらず、かつ、ｃが定数Ｃ未満であり、かつ、好適期間Ｗ１内に体動が発生していない間、体動が発生したか否かを調べ、体動が発生したときにのみｃをインクリメントする、という処理を繰り返し行う（Ｓ１４〜Ｓ２０）。

ステップＳ１６、Ｓ１９またはＳ２０の判定結果が「ＹＥＳ」となると、ＣＰＵ９は、刺激付与部６に刺激付与動作を開始させ（Ｓ２１）、予め定められた終了条件が充足されるまで待ち（Ｓ２２）、終了条件が充足されたら、刺激付与部６に刺激付与動作を終了させ（Ｓ２３）、主電源８に電力の供給を停止させる。つまり、ステップＳ１６、Ｓ１９またはＳ２０の判定結果が「ＹＥＳ」となると、刺激付与部６による刺激付与動作（具体的には発音）が開始され、この刺激付与動作は、終了条件が充足されるまで継続される。終了条件は、刺激付与動作を終了させる条件であり、その内容は任意である。例えば、刺激付与動作の開始後に操作部５が操作されると充足されるような終了条件であってもよい。

ステップＳ２０の判定結果が「ＹＥＳ」となった場合に刺激付与動作が開始される時刻は、好適期間Ｗ１内の時刻となる。したがって、この場合、被験者は好適期間Ｗ１内またはその直後に目覚めると期待される。よって、極めて高い確率で良い目覚めが得られると期待される。また、以上の説明から、ＣＰＵ９が、好適期間において第１レベル判定部の判定結果が肯定的になると刺激付与動作を開始させる第１制御部として機能することが分かる。

ステップＳ１９の判定結果が「ＹＥＳ」となった場合に刺激付与動作が開始される時刻は、許容期間Ｗ２内の時刻となる。したがって、この場合、被験者は許容期間Ｗ２内またはその直後に目覚めると期待される。よって、高い確率で良い目覚めが得られると期待される。また、以上の説明から、ＣＰＵ９が、第２レベル判定部の判定結果が肯定的になると刺激付与動作を開始させる第２制御部として機能することが分かる。

ステップＳ１６の判定結果が「ＹＥＳ」となった場合に刺激付与動作が開始される時刻は、起床予定時刻（Ｔｅ）となる。したがって、この場合、被験者は起床予定時刻（Ｔｅ）またはその直後に目覚めると期待される。

＜３．まとめ＞
以上説明したように、目覚まし装置１は、ＣＰＵ９と、被験者の状態を検出して生体信号として出力する検出部２とを備え、ＣＰＵ９は、被験者の入眠時刻を推定し、生体信号に基づいて被験者の睡眠が第１レベルまで浅くなったか否かを判定し、起床予定時刻、入眠時刻および被験者の睡眠周期に基づいて、被験者の覚醒に好適な好適期間を決定し、好適期間において、第１レベルまで浅くなると、刺激付与動作を開始させる。したがって、目覚まし装置１によれば、良い目覚めを得る確率を十分に高くすることができる。

また、目覚まし装置１によれば、起床予定時刻よりも前に刺激付与動作が開始される場合には、その開始時刻は体動が発生したと判定された時刻に限られるから、睡眠が浅くなったときに刺激付与動作を開始することができる。また、目覚まし装置１によれば、好適期間にあっては体動が生じただけで刺激付与動作が開始され、好適期間を含む許容期間にあっては体動の発生回数が一定の回数に達して初めて刺激付与動作が開始されるから、被験者を、なるべくは好適期間において目覚めさせ、それが不適切であれば許容期間で目覚めさせ、それすらも不適切であれば起床予定時刻に目覚めさせる、という段階的な制御が可能となる。また、目覚まし装置１によれば、生体信号に基づいて睡眠周期を算出することができるから、使用者にかかる負担を軽減することができる。また、目覚まし装置１によれば、被験者を拘束せずに済むから、心電計等の被験者への電極の貼り付けを必要とする機器に比較して、被験者にかかる負担を軽減することができる。

＜４．変形＞
本発明は、以下に列記する各種の変形例をもその範囲に含む。
上述した実施の形態では、時間軸上で入眠時刻から長さが睡眠周期の期間を繰り返し連ねた場合に起床予定時刻より前に終了する期間の終了時刻を周期由来時刻としたが、これを変形し、他の方法によって周期由来時刻を特定するようにしてもよい。例えば、時間軸上で入眠時刻から長さが睡眠周期の期間を繰り返し連ねた場合に起床予定時刻を含むことになる期間の開始時刻を周期由来時刻としてもよい。また、好適期間の長さを可変としてもよい。例えば、好適期間の長さを、被験者の睡眠周期に応じた長さとしてもよい。

上述した実施の形態を変形し、許容範囲を用いない形態としてもよい。つまり、刺激付与動作の開始時刻が好適範囲内の時刻または起床予定時刻に限られる形態としてもよい。また、上述した実施の形態を変形し、第２レベル判定部が第１レベル判定部の判定結果を用いずに判定を行うようにしてもよい。すなわち、好適期間において刺激付与動作を開始するか否かの判定と、許容期間において刺激付与動作を開始するか否かの判定とを互いに独立して行う形態としてもよい。

上述した実施の形態を変形し、体動とは異なる指標を検出し、この検出結果に基づいて、被験者の睡眠が第１レベルまで浅くなったか否かを判定するようにしてもよい。また、上述した実施の形態を変形し、睡眠周期を算出しない形態としてもよい。すなわち、使用者による睡眠周期の設定を必須とした形態としてもよい。また、上述した実施の形態を変形し、単位時間あたりの呼吸数以外の指標を用いるようにしてもよい。例えば、単位時間あたりの心拍数に基づいて睡眠周期を算出する形態としてもよい。もちろん、単位時間あたりの呼吸数および心拍数に基づいて睡眠周期を算出する形態としてもよい。

上述した実施の形態を変形し、現在時刻とは別に入眠時刻（Ｔｓ）を設定させる形態としてもよいし、設定された現在時刻よりも一定の時間だけ後の時刻を入眠時刻（Ｔｓ）とする形態としてもよいし、検出部２からの生体信号に基づいて入眠時刻（Ｔｓ）を特定する形態としてもよい。

上述した実施の形態を変形し、ＣＰＵ９がＲＴＣ（リアルタイムクロック）と協働して現在時刻を計時する形態としてもよい。この形態では、ＲＴＣに主電源８から電力が供給されないときには予備電源から電力を供給するようにすることにより、主電源８からの電力供給が停止されているときにも現在時刻の計時を継続することができる。また、上述した実施の形態を変形し、記憶部７およびＣＰＵ９に代えて一つのマイクロコンピュータを用いる形態としてもよい。

上述した実施の形態を変形し、刺激付与部６として、睡眠状態の生体を覚醒状態へ誘導する刺激となる光を発する発光部や、当該刺激となる振動を発生させる振動発生部を採用してもよい。また、上述した実施の形態を変形し、記憶部７として、複数の不揮発性の半導体メモリや、一つの不揮発性の半導体メモリおよび一つの揮発性の半導体メモリを採用してもよいし、半導体以外のメモリまたはストレージを採用してもよい。

上述した実施の形態を変形し、コンデンサマイクロホンセンサに代えてピエゾケーブルなどの圧電素子、静電容量式センサ、受光素子、フィルムセンサ又は歪ゲージなどを用いる形態としてもよい。また、上述した実施の形態を変形し、検出部２に代えて小型の活動量計（例えば加速度センサ）を用いるようにしてもよい。この形態によれば、その取り付け先を被験者の衣類とすることや、被験者を拘束することなく取り付けることができるから、被験者の負担の軽減および構成の簡素化を実現可能である。また、上述した実施の形態を変形し、目覚ましの対象を、人体以外の生体（例えば犬や猫などの動物）としてもよい。

本発明の実施の形態に係る目覚まし装置１の使用時の外観を示す図である。 人体の睡眠の深さの推移の一例を示す図である。 目覚まし装置１の構成を示すブロック図である。 目覚まし装置１のＣＰＵ９が行う目覚まし処理の流れを示すフローチャートの前半を示す図である。 同フローチャートの後半を示す図である。 目覚まし装置１の表示部４に表示される設定画面の一例を示す図である。 図２の例において、Ｔ１よりも前の起床予定時刻（Ｔｅ）に刺激付与動作を開始した場合の様子を示す図である。 図７の例において、好適期間Ｗ１内のある時刻（Ｔ３）に刺激付与動作を開始した場合の様子を示す図である。 目覚まし装置１のＣＰＵ９が行う周期由来時刻算出処理の流れを示すフローチャートである。 図８に第２時間（Ａ）を描き加えた図である。

符号の説明

１ 目覚まし装置
２ 検出部
３ 本体
４ 表示部
５ 操作部
６ 刺激付与部
７ 記憶部
８ 主電源
９ ＣＰＵ

Claims (7)

1. 睡眠状態の生体を覚醒状態へ誘導する刺激を対象の生体に与える刺激付与動作を起床予定時刻に開始する目覚まし装置において、
   前記対象の生体の入眠時刻を推定する入眠時刻推定部と、
   前記対象の生体の状態を検出して生体信号として出力する検出部と、
   前記生体信号に基づいて、前記対象の生体の睡眠が第１レベルまで浅くなったか否かを判定する第１レベル判定部と、
   前記起床予定時刻、前記入眠時刻および前記対象の生体の睡眠周期に基づいて、前記対象の生体の覚醒に好適な好適期間を決定する好適期間決定部と、
   前記好適期間において、前記第１レベル判定部の判定結果が肯定的になると、前記刺激付与動作を開始させる第１制御部とを備える、
   ことを特徴とする目覚まし装置。
2. 前記好適期間決定部は、時間軸上で前記入眠時刻から長さが前記睡眠周期の期間を繰り返し連ねた場合に前記起床予定時刻より前に終了する前記期間の終了時刻を周期由来時刻としたとき、前記睡眠周期より短い第１時間だけ前記周期由来時刻よりも前の時刻から前記周期由来時刻までの期間を前記好適期間とする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の目覚まし装置。
3. 前記生体信号に基づいて、前記睡眠周期よりも短く前記第１時間よりも長い第２時間だけ前記起床予定時刻よりも前の時刻に開始して前記起床予定時刻よりも前の時刻に終了する期間を前記対象の生体の覚醒に好適な許容期間としたとき、前記許容期間において前記対象の生体の睡眠が前記第１レベルよりも浅い第２レベルまで浅くなったか否かを判定する第２レベル判定部と、
   前記第２レベル判定部の判定結果が肯定的になると、前記刺激付与動作を開始させる第２制御部とを備える、
   ことを特徴とする請求項２に記載の目覚まし装置。
4. 前記第２レベル判定部は、前記許容期間において前記第１レベル判定部の判定結果が肯定的になった回数が、予め定められた基準回数に達すると、前記対象の生体の睡眠が前記第２レベルまで浅くなったと判定する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の目覚まし装置。
5. 前記生体信号に基づいて、前記対象の生体の体動を検出する体動検出部を備え、
   前記第１レベル判定部は、前記体動検出部に前記体動が検出されると、前記対象の生体の睡眠が前記第１レベルまで浅くなったと判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の目覚まし装置。
6. 前記生体信号に基づいて前記睡眠周期を算出する睡眠周期算出部を備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の目覚まし装置。
7. 前記睡眠周期算出部は、前記生体信号に基づいて前記対象の生体の単位時間あたりの呼吸数または心拍数を検出する数検出部を有し、前記単位時間あたりの呼吸数または心拍数に基づいて前記睡眠周期を算出する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の目覚まし装置。
   

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