JP2009112402A - 睡眠計及び睡眠状態判定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】睡眠計は、生体から検出した脳波を周波数分析して、δ波、α波、σ波、β波の各周波数成分を抽出する周波数分析手段と、前記脳波における前記δ波、α波、σ波、β波の各周波数成分の含有量、含有率に基づいて、所定の時間ブロックごとに睡眠状態を判定する睡眠状態判定手段と、を備える。睡眠状態判定方法は、生体から検出した脳波を周波数分析して、δ波、α波、σ波、β波の各周波数成分を抽出するステップと、前記δ波、α波、σ波、β波の含有量、含有率に基づいて所定時間ブロックごとに睡眠状態を判定するステップとを含む。
【選択図】図1
Description
前記脳波における前記δ波、α波、σ波、β波の各周波数成分の含有量及び含有率に基づいて、所定の時間ブロックごとに睡眠状態を判定する睡眠状態判定手段と、
を備えることを特徴とする。
(a)前記α波の含有率に基づいて、Wake状態であるか否か判定し、
(b)前記α波による判定でWake状態でないと判断した場合に、前記δ波の含有量に基づいて、NonREM睡眠状態の第3段階及び第4段階とを併せたDeep睡眠状態を判定し、
(c)前記δ波による判定でDeep睡眠状態でないと判定した場合に、前記σ波の含有量に基づいて、NonREM睡眠状態の第1段階及び第2段階とを併せたLight睡眠状態を判定し、
(d)前記σ波による判定でLight睡眠状態でないと判定した場合に、前記β波の含有率に基づいて、REM睡眠状態を判定する、
ようにしてもよい。
前記δ波、α波、σ波、β波の含有量及び含有率に基づいて所定時間ブロックごとに睡眠状態を判定するステップと
を含むことを特徴とする。
(a)前記α波の含有率を所定の閾値と比較して、Wake状態を判定するステップと、
(b)前記δ波の含有量を所定の閾値と比較して、NonREM睡眠状態の第3段階及び第4段階とを併せたDeep睡眠状態を判定するステップと、
(c)前記σ波の含有量を所定の閾値と比較して、NonREM睡眠状態の第1段階及び第2段階とを併せたLight睡眠状態を判定するステップと、
(d)前記β波の含有率を所定の閾値と比較して、REM睡眠状態を判定するステップと、
を含んでもよい。
前記睡眠状態を判定するステップにおいて、前記生体の体動の観測有無に応じてWake状態を判定するステップをさらに含んでもよい。
前記δ波、α波、σ波、β波の含有量及び含有率に基づいて睡眠状態を所定時間ブロックごとに判定するステップと、
を含むことを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態1に係る睡眠計10の構成を示すブロック図である。この睡眠計10は、頭部に装着した脳波検出端子1を介して脳波を検出する脳波検出部2と、検出した脳波を記録する記録部3と、検出した脳波を周波数分析する周波数分析部4と、周波数分析の結果から睡眠状態を判断する睡眠状態判断部5と、判断された睡眠状態を表示する表示部7と、外部のネットワーク20に接続された通信インタフェース8とを備える。この睡眠計10では、脳波を周波数分析してδ波、α波、σ波、β波とを抽出し、それぞれの含有量、含有率に基づいて所定時間ブロックごとに睡眠状態を判定する。この場合、あらかじめ、δ波、α波、σ波、β波の含有量又は含有率と、視察判定で判定した睡眠状態の種類及び段階との関係から算出した判定条件を用いる。この判定条件は、例えば、後述する表1である。これによって、簡易に睡眠状態を判定できる。
まず、脳波検出端子1は、頭部の任意の箇所に装着できる。この脳波検出端子1は、基準電極以外に、単一の探査電極だけで構成できる。探査電極を頭に取り付ける箇所としては、例えば、国際的な約束事である10−20電極法(ten-twenty electrode system)に従って取り付ける箇所を選択すればよい。ここでは探査電極をC3(左中心部)に取り付け、基準電極を耳(A)に取り付けて脳波を検出した。このように1chのみの脳波によって睡眠状態を判定することができる。なお、複数の探査電極を設けてもよい。なお、目の周囲は眼球周囲の筋肉からの筋電による影響が多く、また、額周辺部分も筋電による影響が多いので、探査電極は、これらの箇所を避けて装着することが好ましい。
(a)まず、生体から脳波を検出する(S01)。
(b)検出した脳波(EEG)を周波数分析して、α波、δ波、σ波、β波の各周波数成分を抽出する(S02)。例えば、高速フーリエ変換(FFT)によって周波数分析して、δ波、α波、σ波、β波の各成分を抽出すればよい。
(c)δ波、α波、σ波、β波の含有量、含有率に基づいて睡眠状態を所定時間ブロックごとに判定する(S03)。この睡眠状態の判定ステップの詳細は、図3に示した。
(d)判定された睡眠状態を表示する(S04)。例えば、図4では、各時間ブロックごとにWake状態(覚醒状態)(W)、REM睡眠状態(R)、Light睡眠状態(NonREM睡眠の第1段階及び第2段階)(LS)、Deep睡眠状態(NonREM睡眠の第3段階及び第4段階)(DS)のいずれであるかの判定結果を示している。
以上によって、所定時間ブロックごとに睡眠状態を判定できる。
(a)所定の時間ブロックごとに判定対象とする(S11)。
(b)体動を含むか否か判断する(S12)。例えば、体動を検知した場合には、Wake状態と判定する(S17)。
(c)α波の含有率が第1の閾値(Th1)以上か否か判断する(S13)。α波の含有率が第1の閾値(Th1)以上の場合には、Wake状態と判定する。一方、第1の閾値(Th1)未満の場合には、ステップS14に移行する。
(d)δ波の含有量が第2の閾値(Th2)以上か否か判断する(S14)。δ波の含有量が第2の閾値(Th2)以上の場合には、Deep睡眠状態(NonREM睡眠の第3段階又は第4段階:DS)と判定する(S18)。一方、第2の閾値(Th2)未満の場合には、ステップS15に移行する。
(e)σ波の含有量が第3の閾値(Th3)以上か否か判断する(S15)。σ波の含有量が第3の閾値(Th3)以上の場合には、Light睡眠状態(NonREM睡眠の第1段階又は第2段階)と判定する(S19)。一方、第2の閾値(Th2)未満の場合には、ステップS16に移行する。
(e)β波の含有率が第4の閾値(Th4)以上か判断する(S16)。β波の含有率が閾値Th4以上の場合には、REM睡眠状態と判定する(S20)。
一方、β波の含有率が閾値Th4未満の場合には、上記のいずれの判定条件も満たさないこととなる。この場合、睡眠状態の変化は連続的なものと考えられるので、変化が検出できなかったものとして、直前の時間ブロックについての睡眠状態と同じ睡眠状態と判定する(S21)。
(f)全ての時間ブロックについて判定終了か否か判断する(S22)。全ての時間ブロックについて判定を終えていれば、全体として終了する。一方、残っている時間ブロックがあれば、次の時間ブロックについて判定するために、ステップS12に戻る。
以上によって、一連の眠りにわたる睡眠状態を判定できる。
(b)次に、図5からわかるようにσ波含有量だけではDeep睡眠状態とLight睡眠状態とを区別できないが、δ波含有量によってほぼDeep睡眠状態を除くことができる。そこで、σ波含有量が所定値、つまり第3の閾値(Th3)以上の場合にLight睡眠状態であると判定することができる。
(c)さらに、図6によれば、β波含有率が所定値、つまり第4の閾値(Th4)以上の場合にREM睡眠状態と判定できる。
以上のようにして、本発明者は、δ波、α波、σ波、β波の含有量、含有率について、上記の順序でそれぞれの睡眠状態を判定することができることを見出し、本発明に係る睡眠状態判定方法に至ったものである。
図7は、本発明の実施の形態2に係る睡眠計10aの構成を示すブロック図である。この睡眠計10aは、実施の形態1に係る睡眠計と比較すると、生体の表面部に装着した体動センサ13を介して体動を検出する体動検出部14を備える点で相違する。ここでは、体動の検出有無をWake状態の判定に用いている。なお、これに限られず、体動等によってDeep睡眠、Light睡眠、REM睡眠の判定を行ってもよい。この場合には、体動検出部14はさらに睡眠状態判定部5と接続してもよい。この実施の形態2に係る睡眠計10aでは、これらを検出する部材を備えたことによってWake状態の判定をより正確に行うことができる。
Claims (18)
- 生体から検出した脳波を周波数分析して、δ波、α波、σ波、β波の各周波数成分を抽出する周波数分析手段と、
前記脳波における前記δ波、α波、σ波、β波の各周波数成分の含有量及び含有率に基づいて、所定の時間ブロックごとに睡眠状態を判定する睡眠状態判定手段と、
を備えることを特徴とする睡眠計。 - 前記睡眠状態判定手段は、前記α波の含有率に基づいて、Wake状態を判定することを特徴とする請求項1に記載の睡眠計。
- 前記睡眠状態判定手段は、前記δ波の含有量に基づいて、NonREM睡眠状態の第3段階及び第4段階とを併せたDeep睡眠状態を判定することを特徴とする請求項1に記載の睡眠計。
- 前記睡眠状態判定手段は、前記σ波の含有量に基づいて、NonREM睡眠状態の第1段階及び第2段階とを併せたLight睡眠状態を判定することを特徴とする請求項1に記載の睡眠計。
- 前記睡眠状態判定手段は、前記β波の含有率に基づいて、REM睡眠状態を判定することを特徴とする請求項1に記載の睡眠計。
- 前記睡眠状態判定手段は、
(a)前記α波の含有率に基づいて、Wake状態であるか否か判定し、
(b)前記α波による判定でWake状態でないと判断した場合に、前記δ波の含有量に基づいて、NonREM睡眠状態の第3段階及び第4段階とを併せたDeep睡眠状態を判定し、
(c)前記δ波による判定でDeep睡眠状態でないと判定した場合に、前記σ波の含有量に基づいて、NonREM睡眠状態の第1段階及び第2段階とを併せたLight睡眠状態を判定し、
(d)前記σ波による判定でLight睡眠状態でないと判定した場合に、前記β波の含有率に基づいて、REM睡眠状態を判定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の睡眠計。 - 前記睡眠状態判定手段は、前記(a)から(d)の判定で睡眠状態を判定できなかった場合には、直前の時間ブロックで判定された睡眠状態と同じ睡眠状態であると判定することを特徴とする請求項6に記載の睡眠計。
- 前記生体の身体の動きを検出する体動検出部をさらに備え、
前記睡眠状態判定手段は、前記体動検出部による体動検出結果に基づいて睡眠状態を判定することを特徴とする請求項1に記載の睡眠計。 - 前記生体の頭部に装着した脳波検出端子を介して脳波を検出する脳波検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の睡眠計。
- 前記脳波検出手段は、単一の脳波検出端子を介して脳波を検出することを特徴とする請求項9に記載の睡眠計。
- 判定された前記睡眠状態を時間ブロックごとに表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の睡眠計。
- 前記睡眠状態判定手段は、Wake状態と、REM睡眠状態と、NonREM睡眠状態の第1段階及び第2段階とを併せたLight睡眠状態と、NonREM睡眠状態の第3段階及び第4段階とを併せたDeep睡眠状態とを判定することを特徴とする請求項1に記載の睡眠計。
- 生体から検出した脳波を周波数分析して、δ波、α波、σ波、β波の各周波数成分を抽出するステップと、
前記δ波、α波、σ波、β波の含有量及び含有率に基づいて所定時間ブロックごとに睡眠状態を判定するステップと
を含むことを特徴とする睡眠状態判定方法。 - 前記睡眠状態を判定するステップは、
(a)前記α波の含有率を所定の閾値と比較して、Wake状態を判定するステップと、
(b)前記δ波の含有量を所定の閾値と比較して、NonREM睡眠状態の第3段階及び第4段階とを併せたDeep睡眠状態を判定するステップと、
(c)前記σ波の含有量を所定の閾値と比較して、NonREM睡眠状態の第1段階及び第2段階とを併せたLight睡眠状態を判定するステップと、
(d)前記β波の含有率を所定の閾値と比較して、REM睡眠状態を判定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項13に記載の睡眠状態判定方法。 - 前記(a)から(d)の各ステップで睡眠状態を判定できなかった場合には、直前の時間ブロックで判定された睡眠状態と同じ睡眠状態であると判定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項14に記載の睡眠状態判定方法。
- 前記生体の体動を検出するステップと、
前記睡眠状態を判定するステップにおいて、前記生体の体動の観測有無に応じてWake状態を判定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項13に記載の睡眠状態判定方法。 - 生体から検出した脳波を周波数分析して、δ波、α波、σ波、β波の各周波数成分を抽出するステップと、
前記δ波、α波、σ波、β波の含有量及び含有率に基づいて睡眠状態を所定時間ブロックごとに判定するステップと、
を含む睡眠状態判定方法をコンピュータで実行させることを特徴とする睡眠状態判定プログラム。 - 請求項17に記載の前記睡眠状態判定プログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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