JP2009213711A - 睡眠装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者である運転者の睡眠深度を一定のレベルで維持することができる睡眠装置を提供する。
【解決手段】睡眠装置１は、運転者の現睡眠深度を判定する睡眠深度判定部１１と、睡眠深度判定部１１によって判定された現睡眠深度と、最大レベルよりも浅い所定のレベルで予め定められた目標睡眠深度とを比較する睡眠深度比較部１２と、睡眠深度比較部１２によって現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したと判断された場合に、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を使用者に付与する付与刺激制御部１３と刺激付与装置７とを備える。これにより、睡眠装置１では、運転者の睡眠深度を一定のレベルで維持できる
【選択図】図５

Description

本発明は、使用者の睡眠深度を制御する睡眠装置に関する。

従来、睡眠装置に関するものとして、車両の運転者が運転中に居眠りをしないように、運転者の覚醒度が低下した場合に、運転者へ睡眠を誘導する睡眠装置が知られている（例えば特許文献１）。この睡眠装置は、覚醒度が低下した場合に自然な睡眠リズムである覚醒リズムを利用した睡眠へと運転者を誘導する。このような覚醒リズムは、９０分周期の覚醒リズムであり、浅い眠りと深い眠りとが交互に繰り返されるものである。
特開平０７−１０８８４７号公報 特開２００５−０２１３３１号公報 特開２００５−２７０４３９号公報 特開２００５−２９６１７７号公報 特開２００６−５１６１００号公報 特開２００７−０９８１３８号公報

ところで、上述した従来の睡眠装置は、夜間時の睡眠のような長時間の睡眠には適しているが、仮眠のような短時間の睡眠には、覚醒の際のすっきり感が得られにくいといった問題があった。

覚醒の際のすっきり感を向上させるには、浅いレベルでの睡眠が効果的であると言われている。しかしながら、これまでの技術では、使用者の睡眠の深さをある一定の睡眠深度で維持することは困難であった。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、使用者の睡眠深度を一定のレベルで維持することができる睡眠装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明者は、鋭意研究を重ねる過程で、刺激に対する人体の感覚閾値に着目した。感覚閾値とは、覚醒時において人体が感応し得る最小限の刺激強度を指すものである。この感覚閾値と睡眠深度とについて更に考察すると、ある一定のレベルの睡眠深度に至るまでは、人体が感覚閾値に基づく刺激に感応し、それを超えるレベルの睡眠深度に至ると、感覚閾値に基づく刺激への感応がほとんど無くなることがわかった。そこで、本発明者は、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を利用すれば、使用者の睡眠深度を一定のレベルで維持することができるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。

上記課題の解決のため、本発明に係る睡眠装置は、使用者の現睡眠深度を判定する睡眠深度判定手段と、睡眠深度判定手段によって判定された現睡眠深度と、最大レベルよりも浅い所定のレベルで予め定められた目標睡眠深度とを比較する睡眠深度比較手段と、睡眠深度比較手段によって現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したと判断された場合に、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を使用者に付与する刺激付与手段とを備えたことを特徴としている。

この睡眠装置では、使用者の現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したと判断された場合に、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を使用者に付与する。このような感覚閾値刺激の付与により、使用者の睡眠深度を最大レベルよりも浅い所定のレベルで維持させることができる。これにより、仮眠のような短時間の睡眠における覚醒時のすっきり感を向上させることができる。

また、使用者の感覚閾値となる強度を検出する感覚閾値検出手段と、使用者が周辺環境から受ける刺激の強度を検出する環境刺激強度検出手段とを更に備え、睡眠装置の刺激付与手段は、感覚閾値検出手段によって検出された強度から環境刺激強度検出手段によって検出された強度を差分して得られる強度の刺激を感覚閾値刺激として使用者に付与することが好ましい。使用者が周辺環境から受ける刺激の強度を差分した強度の刺激を感覚閾値刺激として付与することにより、使用者の睡眠を一層確実に所定のレベルに維持できる。

また、刺激付与手段は、感覚閾値刺激を間欠的に使用者に付与することが好ましい。刺激の強度が一定であると、人体がその刺激に順応し、刺激に対する反応が低下することがある。そこで、感覚閾値刺激を間欠的に使用者に付与することにより、使用者の睡眠を一層確実に所定のレベルに維持できる。

また、感覚閾値刺激に対する人体の強度弁別閾値をｄＶ、感覚閾値刺激に対する人体の時間弁別閾値をｄｔとしたときに、刺激付与手段は、単位時間当たりの感覚閾値刺激の強度の変化がｄＶ／ｄｔ以下となるように、感覚閾値刺激を使用者に付与することが好ましい。刺激の強度の急激な変化は使用者の覚醒を招くことがある。したがって、人体の弁別閾値に基づいて、感覚閾値刺激の強度の変化を調整することにより、一層確実に所定のレベルに維持できる。

また、本発明に係る睡眠装置は、使用者の生理情報を検出する生理情報検出手段を更に備え、睡眠深度判定手段は、この生理情報検出手段によって検出された生理情報に基づいて、使用者の現睡眠深度を判定することが好ましい。かかる生理情報検出手段により、使用者の心拍数といった生理情報に基づいて使用者の現在の現睡眠深度を精度よく判定できる。

本発明に係る睡眠装置によれば、使用者の睡眠深度を一定のレベルで維持することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る睡眠装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態に係る睡眠装置の構成を示す図である。図１に示す睡眠装置１は、自動車などの車両に装備されている。睡眠装置１は、車両の運転者（使用者）が運転中に眠気を感じた際、車両を所定の場所に駐車した後、運転者の眠気に応じた適切な睡眠をサポートする装置である。睡眠装置１は、睡眠装置１全体の制御を行う電子式の制御ユニットである睡眠制御部２を備えている。

睡眠制御部２には、睡眠パターンを選択して入力するための操作入力部３が接続されている。操作入力部３は、運転者が希望する睡眠深度と睡眠時間とからなる睡眠パターンを選択して入力する部分である。操作入力部３としては例えばナビゲーションシステムのタッチパネル部があり、車両のコントロールパネル部に設置され、タッチパネル部に表示された所定の睡眠パターンが運転者によって選択される。操作入力部３は、選択された睡眠パターンに関する情報を睡眠制御部２に対して出力する。

また、睡眠制御部２には、運転者の生理情報を検出する生理情報検出部（生理情報検出手段）４が接続されている。生理情報検出部４は、運転者の心拍数などといった生理情報を検出する部分である。生理情報検出部４としては、例えば心拍数を計測するための心拍数計測センサがある。心拍数計測センサは、例えば座席シートの背もたれ部内に内蔵されて運転者の心拍数を計測する。このような生理情報検出部４は、操作入力部３によって睡眠パターンが選択入力されて所定の睡眠パターンが開始されると、生理情報の検出を開始する。生理情報検出部４は、検出された生理情報を睡眠制御部２に対して出力する。

また、睡眠制御部２には、感覚閾値検出部５が接続されている。感覚閾値検出部５は、運転者の覚醒時の感覚閾値を検出する部分である。感覚閾値検出部５としては、例えば音による聴覚刺激を付与する出力部とその音圧レベル（音の強度）を可変できるアンプと可聴できた際に運転者が入力できるスイッチとからなる検出部がある。感覚閾値検出部５では、出力部からの音圧レベルを可変させて運転者が可聴できた際のスイッチ入力により、可聴できた最小音圧レベルをその運転者の感覚閾値として検出する。感覚閾値検出部５は、検出された感覚閾値についての情報を睡眠制御部２に対して出力する。出力部としては、例えば座席のヘッドレスト部などに取り付けられたヘッドホンを用いることができる。この場合、周辺環境からの刺激を排除して感覚閾値を検出できる。

また、睡眠制御部２には、環境刺激強度検出部６が接続されている。環境刺激強度検出部６は、睡眠中の運転者の周辺環境からの刺激の強度を検出する部分である。環境刺激強度検出部６としては、例えば無指向性マイクなどがあり、座席のヘッドレスト部などに備えられている。この無指向性マイクは、運転者に与えられる周辺環境からの騒音といった刺激の強度、すなわち騒音の音圧レベルを検出する。環境刺激強度検出部６は、検出された周辺環境からの音圧レベルについての情報を睡眠制御部２に対して出力する。

また、睡眠制御部２には、刺激付与装置７が接続されている。この刺激付与装置７は、運転者に対して物理的な刺激を付与する装置である。刺激付与装置７としては、例えば音による聴覚刺激を付与するスピーカがある。スピーカは、例えば座席のヘッドレスト部などに内蔵されている。

睡眠制御部２は、複数の睡眠パターンを格納する睡眠パターン格納部８と、複数の睡眠パターンから選択された目標睡眠パターンを設定する睡眠パターン選択設定部９と、目標睡眠パターンの経過時間を測定する睡眠時間測定部１０と、睡眠中の運転者の現睡眠深度を判定する睡眠深度判定部（睡眠深度判定手段）１１と、目標睡眠パターンにおける目標睡眠深度と現睡眠深度とを比較する睡眠深度比較部（睡眠深度比較手段）１２と、現睡眠深度が目標睡眠深度に到達した場合に、運転者の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を設定する付与刺激制御部（刺激付与手段）１３と、を備えている。

なお、本実施形態で用いられる「睡眠深度」とは、眠りの深さを示す指標であって、睡眠深度１〜４の４段階に分けられており、睡眠深度が１から４に向かうにしたがって眠りが深くなるものである。具体的には、睡眠深度１がうとうとする程度の浅い眠り、睡眠深度２が寝息を立てる程度の浅い眠り、睡眠深度３がほとんど知覚しない程度の深い眠り、睡眠深度４が更に深い眠りであって最大レベルの深さの眠りをそれぞれ示している。

睡眠パターン格納部８は、このような睡眠深度と睡眠時間とからなる３種類の睡眠パターンを格納する部分である。この３種類の睡眠パターンは、目標睡眠深度が最大レベルよりも浅いレベルである睡眠深度２で共通した睡眠パターンであって、目標睡眠時間がそれぞれ５分、１０分、３０分と異なっているものである。

睡眠パターン選択設定部９は、睡眠パターン格納部８に格納されている３種類の睡眠パターンの中から、操作入力部３を運転者が操作することによって希望する１つの睡眠パターンを選択して、目標睡眠パターンとして設定する部分である。睡眠パターン選択設定部９で設定された目標睡眠パターンについての情報は、睡眠時間測定部１０や睡眠深度比較部１２に出力される。

睡眠時間測定部１０は、睡眠パターン選択設定部９で選択設定された目標睡眠パターンの開始からの経過時間である睡眠時間を測定する部分である。睡眠時間測定部１０は、計測した睡眠時間を睡眠パターン選択設定部９や睡眠深度比較部１２に出力するようになっている。

睡眠深度判定部１１は、運転者の現睡眠深度を判定する部分である。睡眠深度判定部１１は、睡眠パターン選択設定部９から、睡眠パターンの制御開始信号を受信した後、生理情報検出部４で検出された心拍数に基づいて、運転者の現睡眠深度を判定する。睡眠深度判定部１１は、判定された現睡眠深度を睡眠深度比較部１２に出力する。

睡眠深度比較部１２は、睡眠深度判定部１１で判定された現睡眠深度と、睡眠パターン選択設定部９で選択された目標睡眠パターンにおける目標睡眠深度とを比較する部分である。睡眠深度比較部１２は、現睡眠深度と目標睡眠深度とを比較し、現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したか否かについての比較信号を付与刺激制御部１３に出力する。

付与刺激制御部１３は、感覚閾値を設定する感覚閾値設定部１４と、複数の感覚閾値刺激パターンを格納する感覚閾値刺激パターン格納部１５と、一の感覚閾値刺激パターンを選択して設定する感覚閾値刺激設定部１６とを備えている。感覚閾値設定部１４は、運転者の感覚閾値を設定する部分である。感覚閾値設定部１４は、感覚閾値検出部５で検出された音圧レベルを運転者の感覚閾値として設定し、この感覚閾値に基づく音圧レベルを感覚閾値刺激設定部１６に出力する。

感覚閾値刺激パターン格納部１５は、一定の周期で所定強度の音圧を間欠的に付与する８種類の感覚閾値刺激パターンを格納する部分である。この８種類の感覚閾値刺激パターンはすべて１分間周期の刺激パターンであって、図２に示すように、１５秒間隔で間欠的に所定強度の音圧を付与する刺激パターンである。この感覚閾値刺激パターンの音圧レベルは、それぞれ３０ｄＢ、４０ｄＢ、５０ｄＢ、６０ｄＢ、７０ｄＢ、８０ｄＢ、９０ｄＢ、１００ｄＢとなっている。

また、各感覚閾値刺激パターンは、図２に示すように、刺激の付与を開始する立ち上がり箇所において、刺激の強度が徐々に増加して所定強度の音圧レベルに至るようになっている。これは、刺激強度の変化が急激であると運転者がその変化を知覚してしまう場合があることを考慮したものであり、人体の弁別閾値以下の変化値に基づいて、音圧レベルを変化させている。すなわち、図３に示すように、刺激付与を開始する立ち上がり箇所において、感覚閾値刺激に対する人体の強度弁別閾値をｄＶ、感覚閾値刺激に対する人体の時間弁別閾値をｄｔとしたときに、単位時間当たりの感覚閾値刺激の強度の変化がｄＶ／ｄｔ以下となるように、音圧レベルを変化させるようにしている。なお、刺激の付与を終了する立ち下がり箇所においても同様に刺激の強度が徐々に減少するようになっている。

このような刺激の付与の仕方として、図４に示すように、例えば音圧レベルが４０ｄＢの感覚閾値刺激パターンにおいては、立ち上がり箇所において、音圧レベルを０ｄＢから４０ｄＢに３秒間で徐々に増加させ、その後９秒間は４０ｄＢの音圧レベルを維持し、刺激付与を終了する立ち下がり箇所において、音圧レベルを４０ｄＢから０ｄＢに３秒間で徐々に減少させている。そして、このような刺激付与を所定周期で間欠的に行う。

感覚閾値刺激設定部１６は、感覚閾値刺激パターン格納部１５に格納されている上述したような８種類の感覚閾値刺激パターンの中から、所定強度を有する一の感覚閾値刺激パターンを選択して設定する部分である。感覚閾値刺激設定部１６は、感覚閾値検出部５で検出されて感覚閾値設定部１４で設定された運転者の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激に対応する一の感覚閾値刺激パターンを８種類の感覚閾値刺激パターンから選択して設定する。

ここで、運転者が睡眠中に周辺環境から騒音といった刺激強度が付与される場合には、感覚閾値刺激設定部１６は、感覚閾値に加え、環境刺激強度検出部６で検出される周辺環境からの騒音といった刺激を加味して、所定の強度を有する一の感覚閾値刺激パターンを選択して設定する。すなわち、このような場合には、感覚閾値刺激設定部１６は、感覚閾値検出部５によって検出された音圧レベルから環境刺激強度検出部６によって検出された騒音の音圧レベルを差分して得られる音圧レベルに基づく強度を有する感覚閾値刺激に対応する一の感覚閾値刺激パターンを８種類の感覚閾値刺激パターンから選択して設定する。

また、感覚閾値刺激設定部１６は、睡眠深度比較部１２から現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したとの比較信号が入力されると、上述した感覚閾値に基づく強度を有する所定の感覚閾値刺激パターンを運転者に付与するように刺激付与装置７へ刺激付与信号を出力する。刺激付与装置７は感覚閾値刺激設定部１６から刺激付与信号を受信すると、感覚閾値刺激パターンに応じて１分間、所定の音圧レベルの刺激を運転者に間欠的に付与する。感覚閾値刺激設定部１６は、目標睡眠パターンにおける睡眠時間が経過するまで、必要に応じて感覚閾値刺激パターンを変えながら、感覚閾値刺激パターンの設定を繰り返し行い、所定の刺激付与信号を刺激付与装置７に出力し続ける。

次に、上述した睡眠装置１の動作について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。以下に示す一連の制御処理は、睡眠制御部２によって所定の時間繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１において、睡眠パターン格納部８に格納されている３種類の睡眠パターン（目標睡眠深度が睡眠深度２、目標睡眠時間が５分、１０分、３０分の３種類）の中から一の睡眠パターンを操作入力部３で選択して、その選択信号を睡眠パターン選択設定部９に出力し、睡眠パターンを設定する。睡眠パターンの設定が完了するまでステップＳ１を繰り返し、睡眠パターンの設定が完了したら、ステップＳ３に進む（Ｓ２）。

次に、覚醒している運転者の感覚閾値を測定する（Ｓ３）。この測定では、運転者が感覚閾値検出部５のヘッドホンを装着して音圧レベルを可変させることにより、感覚閾値である音圧レベルが検出され、運転者の感覚閾値が測定される。測定された感覚閾値は感覚閾値設定部１４により設定される。

ステップＳ３で感覚閾値が設定されたら、睡眠パターンが開始され、睡眠時間測定部１０で測定された経過時間が睡眠パターンで設定される時間以内であるかがまず判断される（Ｓ４）。設定時間内であれば、ステップＳ５に進み、生理計測処理が行われる。生理計測処理では、生理情報検出部４の心拍数計測センサによって、運転者の心拍数が検出され、運転者の生理状態が計測される。

ステップＳ５で運転者の心拍数が検出されたら、睡眠深度判定部１１により、心拍数といった生理情報に基づいて運転者の現睡眠深度が判定される（Ｓ６）。その後、ステップＳ１で選択設定された目標睡眠パターンにおける目標睡眠深度と、ステップＳ６で判定された現睡眠深度とを、睡眠深度比較部１２で比較する（Ｓ７）。

ステップＳ７での比較の結果、現睡眠深度が目標睡眠深度より浅い場合には、ステップＳ４に戻り、ステップＳ４の経過時間の判断、ステップＳ５の生理計測及びステップＳ６の現睡眠段階の判定といった処理を繰り返す。一方、現睡眠深度が目標睡眠深度以上に深くなった場合、すなわち、現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したと判断した場合には、ステップＳ８に進み、運転者の周辺環境からの刺激の強度を計測する。

ステップＳ８の周辺環境からの刺激強度の計測は、環境刺激強度検出部６で、睡眠中の運転者の周囲環境における刺激の強度である騒音の音圧レベルを検出することにより行う。周辺環境の騒音の音圧レベルが検出されたらステップＳ３で設定された感覚閾値である音圧レベルから、周辺環境における騒音の音圧レベルを差分して差分値を計算する（Ｓ９）。なお、ステップＳ８で計測された周辺環境の音圧レベルが極めて低い場合には、０ｄＢを検出としたものとして、以下の処理を行う。

続いて、ステップＳ９で計算された差分値に基づいて、感覚閾値刺激パターン格納部１５に格納されている８種類の感覚閾値刺激パターン（周期は１分間、音圧レベルは、３０ｄＢ、４０ｄＢ、５０ｄＢ、６０ｄＢ、７０ｄＢ、８０ｄＢ、９０ｄＢ、１００ｄＢの８種類）から、音圧レベルがこの差分値に最も近似する一の感覚閾値刺激パターンを選択し、運転者に付与する感覚閾値刺激である音の音圧レベルと周期である時間とを決定する（Ｓ１０）。感覚閾値刺激である音圧レベルと時間とが決定されたら、それらに基づいて、感覚閾値刺激設定部１６から、刺激付与装置７に刺激付与信号を出力する。刺激付与装置７は、刺激付与信号に基づいて、運転者に所定の感覚閾値刺激を付与する（Ｓ１１）。ステップＳ１１による感覚閾値刺激の付与が所定周期である１分間行われたら、ステップＳ４に戻り、所定の処理を繰り返す。

その後、ステップＳ４で目標睡眠パターンの設定時間を経過したと判断された場合には、ステップＳ１２に移行して、刺激付与装置７により、感覚閾値より強い刺激である覚醒刺激を運転者に付与して運転者を覚醒させる。これにより、睡眠制御を終了する。

このように、本実施形態に係る睡眠装置１では、運転者の現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したと判断された場合に、感覚閾値に基づく音圧レベルを有する音を５分、１０分又は３０分、運転者に付与している。このような感覚閾値刺激の付与により、運転者の睡眠深度を睡眠深度２といった浅いレベルで維持させることができる。これにより、５分〜３０分といった短時間の睡眠であっても運転者に与える覚醒時のすっきり感を向上させることができる。

また、本実施形態に係る睡眠装置１では、感覚閾値検出部５によって検出された感覚閾値の音圧レベルから環境刺激強度検出部６によって検出された騒音の音圧レベルを差分して得られる音圧レベルを感覚閾値刺激として運転者に付与している。運転者が周辺環境から受ける騒音の音圧レベルを差分した感覚閾値の音圧レベルを感覚閾値刺激として付与することにより、運転者の睡眠を一層確実に睡眠深度２といった浅いレベルに維持できる。

また、本実施形態に係る睡眠装置１では、間欠的な変化がある感覚閾値刺激パターンを付与するようにしている。付与する音圧レベルが一定であると、睡眠中の運転者はその音圧レベルに順応してしまい、所定の音圧レベルに対する反応が低下することがある。感覚閾値刺激である音圧レベルの音を間欠的に運転者に付与することにより、運転者の睡眠を一層確実に睡眠深度２といった浅いレベルに維持できる。

また、本実施形態に係る睡眠装置１では、感覚閾値刺激を付与する際に、人体の弁別閾値より小さな変化となるように、間欠的に付与される感覚閾値刺激の強度である音圧レベルを徐々に増減するようにしている。刺激強度の急激な変化は運転者の中途覚醒を招くことがあるため、このように人体の弁別閾値より小さな変化に基づいて、感覚閾値刺激の強度変化を行うことにより、中途覚醒を防止させて、一層確実に所定のレベルに維持できる。中途覚醒が少なくなることにより、運転者のすっきり感を一層高めることができる。

また、本実施形態に係る睡眠装置１では、睡眠深度判定部１１は、生理情報検出部４である心拍数計測センサによって検出された心拍数に基づいて、運転者の現睡眠深度を判定している。これにより、使用者の心拍数といった生理情報に基づいて使用者の現在の現睡眠深度を精度よく判定できる。

続いて、上述した睡眠装置による被験者の睡眠深度の維持試験について説明する。

［睡眠深度の維持試験］
この試験は、睡眠を開始した被験者に対して、感覚閾値刺激を付与した場合と付与しなかった場合とで、被験者の睡眠深度がどのように変化するかを比較したものである。本維持試験では、被験者に付与する感覚閾値刺激として、図６に示すような音圧レベル４０ｄＢ、１５秒間隔の間欠的な感覚閾値刺激を用いる。

図７は、睡眠中の被験者に対して感覚閾値刺激を付与した場合の試験結果（Ａ）である。同図に示すように、１名の被験者に図６に示すような感覚閾値刺激を付与した場合には、Ｓ１で示すように、１５〜２０分間程度、被験者の睡眠深度が睡眠深度２に維持された。一方、図８は、睡眠中の被験者に対して感覚閾値刺激を付与しなかった場合の試験結果（Ｂ）である。同図に示すように、１名の被験者に感覚閾値刺激を付与しなかった場合には、被験者は自然な睡眠リズムである覚醒リズムに基づいて、多少、睡眠深度を深浅に変動させながら、徐々に睡眠深度を深くしていき、Ｓ２で示すように、最終的に睡眠深度４に到達して深い眠りについた。

以上の結果から、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を被験者に付与することで、被験者の睡眠深度を最大レベルよりも浅い所定レベルである睡眠深度２に一定の時間、維持させられることが確認された。

次に、上述した睡眠装置による被験者の覚醒回数試験について説明する。

［覚醒回数試験］
この試験は、睡眠を開始した被験者に対して、感覚閾値刺激を付与した場合であって、更に、人体の弁別閾値以下の変化率となるように感覚閾値刺激を付与した場合と人体の弁別閾値より大きい変化率となるように感覚閾値刺激を付与した場合とで、被験者の中途覚醒の回数がどのように変化するかを比較したものである。本覚醒回数試験では、弁別閾値以下の変化率となるようにした場合の感覚閾値刺激として、図９に示すように、音圧レベル４０ｄＢ、１５秒間隔の間欠的な感覚閾値刺激であって、立ち上がり箇所及び立ち下がり箇所において、それぞれ３秒間かけて０ｄＢから４０ｄＢへ又は４０ｄＢから０ｄＢへと変化させる感覚閾値刺激を用いる。一方、弁別閾値より大きい変化率となるようにした場合の感覚閾値としては、上述した図６に示すような音圧レベル４０ｄＢ、１５秒間隔の間欠的な感覚閾値刺激を用いる。

図１０は、人体の弁別閾値以下の変化率となるように感覚閾値刺激を付与した場合の試験結果（Ｃ１）である。同図に示すように、２０分間の睡眠において、１名の被験者の睡眠深度は睡眠深度２に維持され、しかも、睡眠途中での覚醒回数が数回程度に抑えられた。一方、図１１は、人体の弁別閾値より大きな変化率となるように感覚閾値刺激を付与した場合の試験結果（Ｃ２）である。同図に示すように、２０分間の睡眠において、１名の被験者の睡眠深度は睡眠深度２に維持され、睡眠途中での覚醒回数が５回となった。

以上の結果から、人体の弁別閾値以下の変化率となるように感覚閾値刺激を被験者に付与することで、被験者の睡眠深度を睡眠深度２に維持させた上、更に、運転者の中途覚醒の回数を減少させられることが確認された。

上述した実施形態は、本発明に係る睡眠装置の一例を示すものである。本発明に係る睡眠装置は、このようなものに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しないものであれば、実施形態に係る睡眠装置を変形し、又は車両以外のものに適用したものであってもよい。例えば、上記実施形態では、刺激の強度として音圧レベルを用いているが、これに変えて音の周波数を用いるようにしてもよいし、音圧レベルと音の周波数の両方を用いて刺激の強度としてもよい。また、上記実施形態では、心拍数といった生理計測に基づいて現睡眠深度を計測するようにしているが、脳波といった別の生理計測に基づいて現睡眠深度を計測するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、睡眠の深度を示すレベルとして睡眠深度という用語を用いたが、国際的な指標である睡眠段階という用語を用いて睡眠の深さを表わすようにしてもよい。また、上記実施形態では、人体の弁別閾値に基づいて、感覚閾値刺激の強度を変化させる場合、図３に示すように一次関数的な直線に基づいて変化させていたが、人体の弁別閾値に基づいていれば、図１１（ａ）に示すように指数関数的な曲線に基づいて変化させてもよいし、図１１（ｂ）に示すように対数関数的な曲線に基づいて変化させてもよいし、図１１（ｃ）に示すように、所定時間までは指数関数的な曲線に基づいて変化させ、所定時間を越えたら対数関数的な曲線に基づいて変化させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、本発明に係る睡眠装置を車両に適用させた実施形態について説明したが、本発明に係る睡眠装置を車両以外のベッドや安楽イスなどに適用させて、通常の仕事におけるリフレッシュ用途に用いたり、警察や消防といった長時間の仮眠がとれない仕事における仮眠用途に用いたりしてもよい。

本発明の好適な実施形態に係る睡眠装置の構成を示す図である。 本発明の好適な実施形態に係る睡眠装置で使用される感覚閾値刺激のパターンを示す図である。 感覚閾値刺激の強度を弁別閾値に基づいて変化させる際の変化を模式的に示す図である。 感覚閾値刺激のパターンの一例を示す図である。 図１に示した睡眠装置の動作を示すフローチャートである。 睡眠深度の維持試験に用いる感覚閾値刺激のパターンを示す図である。 感覚閾値刺激を付与した場合の睡眠深度の維持試験の試験結果を示す図である。 感覚閾値刺激を付与しなかった場合の睡眠深度の維持試験の試験結果を示す図である。 覚醒回数試験に用いる弁別閾値以下の変化率の感覚閾値刺激のパターンを示す図である。 弁別閾値以下の変化率の感覚閾値刺激を付与した場合の覚醒回数試験の試験結果を示す図である。 弁別閾値より大きい変化率の感覚閾値刺激を付与した場合の覚醒回数試験の試験結果を示す図である 感覚閾値刺激の強度を弁別閾値に基づいて変化させる際の別の変化例を示す図である。

符号の説明

１…睡眠装置、２…睡眠制御部、４…生理情報検出部（生理情報検出手段）、５…感覚閾値検出部（感覚閾値検出手段）、６…環境刺激強度検出部（環境刺激強度検出手段）、７…刺激付与装置（刺激付与手段）、１１…睡眠深度判定部（睡眠深度判定手段）、１２…睡眠深度比較部（睡眠深度比較手段）、１３…付与刺激制御部（刺激付与手段）、１４…感覚閾値設定部、１６…感覚閾値刺激設定部。

Claims (5)

1. 使用者の現睡眠深度を判定する睡眠深度判定手段と、
   前記睡眠深度判定手段によって判定された前記現睡眠深度と、最大レベルよりも浅い所定のレベルで予め定められた目標睡眠深度とを比較する睡眠深度比較手段と、
   前記睡眠深度比較手段によって前記現睡眠深度が前記目標睡眠深度に到達したと判断された場合に、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を前記使用者に付与する刺激付与手段と、
   を備えたことを特徴とする睡眠装置。
2. 前記使用者の感覚閾値となる強度を検出する感覚閾値検出手段と、
   前記使用者が周辺環境から受ける刺激の強度を検出する環境刺激強度検出手段と、を更に備え、
   前記刺激付与手段は、前記感覚閾値検出手段によって検出された強度から前記環境刺激強度検出手段によって検出された強度を差分して得られる強度の刺激を前記感覚閾値刺激として前記使用者に付与することを特徴とする請求項１に記載の睡眠装置。
3. 前記刺激付与手段は、前記感覚閾値刺激を間欠的に前記使用者に付与することを特徴とする請求項１又は２に記載の睡眠装置。
4. 前記感覚閾値刺激に対する人体の強度弁別閾値をｄＶ、前記感覚閾値刺激に対する人体の時間弁別閾値をｄｔとしたときに、
   前記刺激付与手段は、単位時間当たりの前記感覚閾値刺激の強度の変化がｄＶ／ｄｔ以下となるように、前記感覚閾値刺激を前記使用者に付与することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の睡眠装置。
5. 前記使用者の生理情報を検出する生理情報検出手段を更に備え、
   前記睡眠深度判定手段は、前記生理情報検出手段によって検出された前記生理情報に基づいて、前記使用者の前記現睡眠深度を判定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の睡眠装置。
   

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