JP2017530728A - スマート枕 - Google Patents

Abstract

計算構成要素と電子メモリ内で実行されるソフトウェアとを有しているコントローラと通信するセンサを使用して構成されている枕が提供される。センサからコントローラへの入力データストリームを使用して、計算構成要素上で実行されているソフトウェアは、使用者の現在の睡眠レベルがレムサイクルにあるのかノンレムサイクルにあるのかを確認することができる。アラームに対する使用者選択時間に使用者がレムサイクルにあると判断された場合には、コントローラは、新規の起動時間をアラームに対する使用者設定アラーム時間よりも優先して使用するように構成されている。【選択図】図１

Description

本出願は、全体が参照によって本明細書に援用される２０１４年６月１９日に出願されている米国仮特許出願第６２／０１４，５８５号に対する優先権を主張する。

本発明は、枕及びそれを使用した睡眠に関する。本発明は、特に、使用者の睡眠期間中に使用者の生理学的側面及び睡眠の現在の状態に関するデータを検出し通信するように適応している複数の領域の複数のセンサによって構成されている枕に関する。そのようなデータは、使用者の現在の健康の側面を識別するために、電子メモリにおいて、後で、または実時間で参照可能であって、睡眠サイクルの適切な期間の間に使用者を目覚めさせるために適応アラームとして作動するようにソフトウェアと共に採用してもよい。

従来、枕は、詰め物つまり芯を保持する内部の空洞を構成するように周囲の縁で１つに縫い合わされている上部及び下部の表面からなる。この１つに縫われている縫い目の中央部での係合によって、上部及び下部の表面を周辺に位置している縫い目に向けて縁のそばで構造的に傾斜させる。傾斜は、中央部の枕の最も広い点から上部及び下部の表面の縫い目に向けていくらか円弧状である。

そのような枕は、西洋社会のベッドを使用するほとんどの睡眠者が採用しており、そのため、使用者つまり睡眠者が睡眠していようが目を覚ましていようが、使用者の頭に密着してベッド内に常に位置している。その結果、使用者の体の部分が短い期間占有し、それから他の部分に移動したり位置を変えたりすることになるベッドの他の部分とは異なり、使用者の頭の枕との接触は継続する。この継続する接触には、枕のいずれかの３つの領域と接触するかもしれない頭の３つの側部が特に含まれており、センサを使用してそのときの使用者の体の位置に関連付けることができる。

しかし、枕に関連しているそのような技術のほとんどは、使用者を快適にする形状、輪郭、大きさ、及び凹部を提供することに関連している。たとえば、多くの枕は、使用者の首がまっすぐな位置で支持されるように、睡眠者の首のための凸部及び頭のための凹部を提供する。横向きに寝ている睡眠者のために枕の側部を適切に位置させるように、使用者の肩のための欠けた部分が縁に位置している他の枕もある。使用者の健康及び睡眠姿勢のための変化する要求に合わせて、フォーム、カラスムギ、米、ダウン、及び多くの他の物質から作られている枕もある。

しかし、今日まで、使用者の睡眠を計画すること及び問題が無いか使用者の睡眠の初期の段階を監視することの両方を支援し、注意力に最も都合のよい計算された時刻に使用者を目覚めさせる手段を提供するように、計算装置上で実行されているソフトウェアによって採用可能な実時間データを提供する複数の領域の枕取り付けセンサを採用することによって、使用者つまり睡眠者についてのデータを実時間で収集するように適応している枕はない。

温度用の枕及び他の目的の枕があるが、電子データストリームを提供するように適応しており、使用者の位置、健康及び身体の機能を求めるために計算装置上のソフトウェアによって採用可能な枕の複数の区分内の複数のセンサを採用している従来技術の枕はない。さらに、睡眠中の症状を示こともある特定の健康上の問題を検知し、長期間の睡眠に関するデータを提供するために、複数の枕の領域内の枕に位置している複数の種類のセンサからの複数のデータストリームを収集し、使用者または医療専門家に提供することができる従来技術はない。

そのため、ある期間にわたって睡眠している使用者の厳しい要求を満たすために動作するように係合し構成されている構成要素を有している枕に対して達成されていない要求がある。そのような枕装置は、使用者の複数の生理学的な局面に関するデータを取得し電子的に通信し、使用者の現在の睡眠状態を求めるだけでなく、一般的及び特定の健康の問題に関するデータを取得するように、１個または好ましくは複数のセンサを枕上の予測された位置または領域にある使用者の頭の近くに位置させなければならない。そのような装置及び方法は、睡眠中の使用者の体の生理学的な状態及び動作つまり位置に相関があるさまざまなデータを各々が検知するような複数のセンサを有しなければならない。

そのようなシステムは、収集されたデータを電子メモリに保存するために有線または無線の通信を使用して実時間で計算装置に電子的に通信するように構成されなければならない。メモリ内のセンサからのデータを使用して、装置上で実行されており、複数のさまざまなデータストリームを使用するように適応しているソフトウェアは、使用者の睡眠の最新と考えられる状態を求めることができる。さらに、そのようなソフトウェアは、睡眠している使用者から収集され電子的に保存されているデータを、センサから通信されたデータから求めることができる睡眠中に示された潜在的な健康の問題に相関させるように適応していてもよい。たとえば、呼吸の停止は、そのような停止に続く息切れとして、マイクロフォンによって検出することができる。停止の長さのタイミングは、睡眠時無呼吸による期間に関連している保存されている情報のデータベースを使用して睡眠時無呼吸を確認するために採用することができる。

さらに、そのようなシステムは、医学の専門家及び使用者に自分の睡眠の習慣と一夜の長期間にわたる健康上の懸念点を報告するように適応しているプログラムにさらに使用されるかもしれない獲得されたセンサデータをメモリに保存し通信するために、ソフトウェアまたは電子通信手段を採用することもできる。

最後に、実質的に常に枕に接触している頭及び首の領域から収集されたデータを採用することに加えて、健康上の問題を識別するために、システムは、複数のセンサからの実時間ストリーミングデータも使用し、使用者の現在の睡眠の状態を識別するように適応しているソフトウェアも採用し、翌日の覚醒及び注意力に最も有益なように計算された時間に使用者を目覚めさせる適切な手段を起動するように適切な目覚めの時間を計算するように適応しているソフトウェアを使用すべきである。

本明細書において開示され説明される装置は、個別の体の動作、状態、位置、及び他の検出されたデータを表している個別のデータストリームを検出し通信するために、枕内の定位置で動作する複数の検出構成要素を有している枕を提供することによって、前述の目的及び目標を達成する。検出された物理情報、温度、音声、または他の進行中の変化及び動作に関するこれらの個別のデータのストリームを採用すること可能で、回収されたデータは、タスクに適応しており、識別されている健康情報を使用者に提供し、適応アラームに採用するための睡眠状態情報を計算するための計算装置上で実行されているソフトウェアに通信される。

睡眠は米国及び他の西洋文化においてよく議論され研究される話題であって、毎晩８時間の睡眠はよく言及される推奨事項であるのに対して、より短い睡眠を選択する人々もいれば、職業、家族、または他の事項のせいでそのような長い期間の睡眠をまったく取ることができない人々もいる。その結果、長年の研究によって毎晩の睡眠の識別可能な睡眠サイクルとして定義されているものを最大限に利用することが多くの人々にとっては重要である。

近年、研究によって、最小の睡眠期間の後でさえも、さわやかに目覚めるには、最も浅い睡眠サイクル中に実際に目覚めることが有利であることがわかっている。最近の研究によって、浅い睡眠サイクルの期間のこの期間に目覚めることは、睡眠者がより多くのエネルギーを得ることが可能で、目覚めたとき及び日中により注意力を高くできることが明らかになっている。

人間が睡眠するときに、夜を通してまたは睡眠期間を通して体及び心は様々なレベルの睡眠を経験する。従来、各人は、睡眠者はほとんど動かないが、急速眼球運動（レム）及び比較的急速な呼吸を経験するレム睡眠ならびに、頭が動くように体が動くが、急速眼球運動がなく、順次注意力が高くなる状態を含んでいる複数の様々な睡眠サイクルを通して睡眠することが研究によって明らかになっている。レム睡眠は、約９０分の間隔で発生する。レム睡眠は、高周波数のＥＥＧ活動、急速眼球運動の突発発生、レム睡眠筋肉無緊張、及び上昇した自律活動が特徴である。ほとんどの人々は、一夜に約４から５回これらの様々なサイクルを順次通過する。

通常の人にとっての典型的な夜間の睡眠は、低周波脳波図（ＥＥＧ）活動が特徴の徐波睡眠（ＳＷＳ）として知られている睡眠段階に急速に移行する。約９０分の間隔で、睡眠は浅くなり、急速眼球運動（レム）睡眠として知られている睡眠状態が始まる。レム睡眠は、高周波数のＥＥＧ活動、急速眼球運動の突発発生、骨格筋無緊張、及び上昇した自律活動が特徴である。

睡眠の浅い段階において、脳はより深い睡眠へのシャットダウンのプロセスを開始する。ほとんどの睡眠者は、これをうとうとする感覚と呼ぶ。この浅い眠りのサイクル中は、睡眠者は騒音や、考えることによってさえ、簡単に目覚めることがある。この第１段階の後には、睡眠者の体及び頭がベッド及び枕の上で動くが、脳は深い睡眠サイクルに向かうわずかに深い睡眠の第２段階が通常続く。

これらの深くなっていくサイクルの間に、体の動き及び活動は、第２の状態、つまりより低い状態に移動する。体の内部の活動は、動きの減少と共に低下するのに対して、逆に脳内の活動は非常に高い。

睡眠の第３のサイクルにおいては、レム睡眠は約６０〜９０分の間発生している。これは睡眠の最も深い段階であって、脳による体の動きが実質的に麻痺しているのに対して、逆に睡眠者の眼は急速に動くことになる。呼吸数は平行して増加する傾向がある。睡眠者が夢を見るのはこのレム段階であって、レムにある睡眠者を目覚めさせるのは非常に困難であって、彼らは目覚めさせられると、目覚めたときに混乱を感じることが多い可能性があり、その後の日中には疲労を感じるようになることが多い。

そのため、従来のシステムのように電線によって物理的に接続されていない睡眠中の使用者が、睡眠の初期及び浅い段階の間だけでなくレム睡眠の間も、体の異なる生理学的局面に関する知覚データを監視し、計算構成要素を有しているコントローラの電子メモリに保存する方法及び装置を提供することが有利になるであろう。そのようなシステムは、以降の分析のためにコンピュータメモリ内にそのようなセンサ情報を保存することによって、使用者が、コントローラに通信された浅い睡眠の間の音声、動き、心拍、枕の位置、他の監視されている状態に関する電子知覚データを参照することによって、何が睡眠できない原因かもしれないのかを確認できるようにするであろう。

さらに、枕に位置しているセンサから収集された睡眠者の生理学的局面に関するデータを追跡することによって、そのようなシステムは、複数のセンサから複数のデータストリームをコントローラ内のメモリに入力し、以降の目覚める時間が、使用者が深い睡眠にあることを避けることができる可能性が最も高い計算された浅い睡眠サイクルの間の設定されたアラームに近い時間に使用者を目覚めさることを保証することができる。最高の目覚めの時間を保証するそのようなシステムは、使用者によって設定された目覚めのためのアラーム時間を考慮するソフトウェアを採用し、使用者設定アラームの前に使用者をアラームで目覚めさせる最も適切な時間を計算し、それによって、レム睡眠中に目覚めさせることに起因する前述の問題を回避するために取得された知覚データを採用するであろう。

様々なセンサからのデータを追跡するタスクに適応しており、適切に位置しているセンサからのデータを通信する計算装置上で実行されるソフトウェアを採用するようなシステムは、複数の体の機能及び睡眠者の位置の状態に関する通信された電子データを取り込んで、睡眠者を目覚めさせる前に睡眠者の現在の睡眠状態を確認するためのソフトウェアを採用しなければならない。

本明細書のシステムは、枕に位置しているセンサの網つまり複数のセンサを使用して、睡眠者の枕上の位置にかかわらず、睡眠者の適切な生理学的な局面に関するデータが収集されることを保証している。枕の３つの異なる領域にあるセンサの網によって、システムは、睡眠者の位置を連続して確認し、枕上の位置にかかわらず、各領域内に戦略的に位置させているセンサを使用して必要な電子データを収集することができる。

使用者つまり睡眠者の生理学的局面に関する取得された電子データの各種類に対して複数のセンサを使用して、本明細書の装置及び方法は、睡眠者の頭が枕のいずれかの領域に隣接しているか接触している時に、睡眠者の現在及び過去の動き、現在の頭の位置、音声、温度、及び最後の動きからの期間に関する各センサからのデータストリームから収集された情報を採用するように構成されているソフトウェアを使用して、このタスクを達成する。

たとえば、横向きの睡眠者は、どちらの肩が下になるように回転してマットレスに接触しているかによって、枕の中心を外れた部分に顔の一方の側で一般に接触することになる。したがって、顔を枕の一方の側に置いて、一方の側の肩を下にしていようが反対の側の肩を下にしていようが、枕の区分に位置しているセンサによって睡眠者の現在の位置を識別することが可能で、それは、検知された音声、検知された温度、近接センサ、頭の重量を確認する圧力センサ、枕の領域内に位置している他のセンサによって確認することができる。

これらの側部の位置以外にも、ほとんどの睡眠者の頭の第３の位置は頭の後部を通して枕に接触しており、その位置は、両肩がマットレスの近くにあるのに加えて使用者の背中がマットレスに接触している時に、枕の中心領域に位置している。顔の横の位置のように、睡眠者が仰向けになっている期間は、１つまたは複数の前述のセンサを使用して、頭の後ろの中央が枕の中心部分に接触している期間によって概ね計算することができる。

レム睡眠の主な要素は、移動が無いこと、つまり睡眠者の体の動きが無いこと及び急速眼球運動の期間であることなので、睡眠のレム期間の数及び長さは、枕の上の頭の位置及び動きを検出しているセンサから通信されたデータを使用して計算装置上で実行されているソフトウェアによって求めることが可能で、データは、計算装置上のソフトウェアに通信されたときに、移動つまり動き、頻度、及び非動きの回数を追跡することになる。動きに関するこのデータを採用すると、ソフトウェアは、特に他の知覚データと組み合わされたときに、レム睡眠の確認を助けるように、動きの値における最小の動きまたは動きのない回数を求めることができる。

また、マイクロフォンによって速い呼吸を識別し、温度計によって頭の温度の変動を検出することが可能で、その両者は、睡眠パターンを追跡してレム期間及び浅い睡眠の期間を求めるために採用されているソフトウェアによって追跡し使用するために、呼吸及び体温に関するデータを計算装置に通信することになる。

さらに、加速度計のようなセンサは、枕の移動及び、睡眠者が動いているのか、たとえば単にぴくぴくしているのかによって、速度及び実際の動きを識別することができる。全てのセンサからスマートフォンやパッドコンピュータなどの計算装置に電子的に平行して通信されるデータストリームは、電子メモリ内に保存し、実時間でまたはその後に、現在及び以前の動きの期間及び現在の睡眠者の睡眠のサイクルを求めるように、情報のデータストリームを使用するように適応している計算機装置上で実行されているソフトウェアによって処理することができる。

それらに基づいて、コンピュータ上で実行されているソフトウェアは、統計的標準または、より好ましくは電子メモリ内に保持されている使用者の以前の睡眠のオンボードデータベースを使用して、要求されている目を覚ます時間に近くなる最も確率の高い浅い睡眠サイクルを計算することができる。目覚める時間が、ソフトウェアによって使用者を目覚めさせることが一旦確認されると、システムは、使用者の目覚めを開始するように、太陽を模して徐々に明るくなるテーブルランプライトまたはルームランプライト等の接続されているアラーム手段を採用し、光の期間後、徐々に大きくなる音声を生成するラウドスピーカーを採用することができる。

そのため、連続している通信を保証するために枕の複数の領域に位置している枕に係合している複数のセンサから電子的に通信されたデータストリームを採用することで、睡眠中の使用者は、起こり得る問題を確認するために眠りにについた時間を追跡する手段として、また、使用者が深い睡眠つまりレム睡眠をしていない計算されている目覚めの時刻に使用者を目覚めさせる適応アラームとして本明細書の装置を採用することができる。さらに、システムは、多くのアラームのように睡眠者を驚かせないように光及び／または音声を使用して徐々にそのようにすることができる。これによって、翌日に、使用者はエネルギーに満ち、注意力が高くなるであろう。

そのため、本発明の目的は、使用者の睡眠サイクルを監視するためにデータを使用するように構成されているコンピュータ上で実行されているソフトウェアに電子データを提供することになる枕の上の複数の領域に位置している複数の検出構成要素を有している改良された枕を提供することである。

本発明の他の目的は、ノンレム睡眠の確率の最も高い期間を計算し、それから使用者がレム睡眠つまり深い睡眠をしていないときに使用者用のアラームを作動させるために目覚める時刻を提供するタスクに適応しているソフトウェアを使用してセンサからの収集されたデータを採用できるような装置を提供することである。

本発明のさらなる目的は、使用者が睡眠時無呼吸または睡眠中の他の呼吸やいびきの問題を患っているかどうかを識別するために、センサからの音声及び他の生理学的データを使用するソフトウェアを採用するような装置を提供することである。

以降で明らかになる他の目的及び利点と共にこれらは、図面全体を通して同じ参照番号は同じ部分を指しているそれらの一部を構成する添付の図面を参照して以降でより完全に説明されているように、本明細書において、装置の構成及び動作の方法ならびに方法の詳細に存する。

図１は、枕の３個の区分内のセンサの配置の一態様の上面図である。 図２は、枕の上面に比較的近いセンサ及び必要に応じたソフトセンサの考え得る延びを示している側面図である。 図３は、動作するように位置している図１のセンサ網を有しており、上にカバーが掛けられて通常の外観を示している枕の外部を示している。 図４は、トランシーバ、計算装置、動作ソフトウェアを有しているコントローラ、及びアラームの間の無線または有線通信の模式図である。

同じ部品を同じ番号で示している図１から４の図面をここで参照すると、図１には、装置１０の一態様の上面図を示しており、枕１２は、枕を動かす使用者の動き、温度、雑音、及び身体機能を検出するために動作するように枕の胴体内に位置している複数のセンサを有している。そのようなセンサは、音声センサつまりマイクロフォン３９、温度センサ２９、近接センサ、重量つまり圧縮センサ２８、及び加速度センサなどの動きセンサ２６を含んでいるグループからの１個または複数のセンサとすることができる。

本明細書で装置１０及びシステムの好ましい一態様に示しているように、複数の枕に位置しているセンサは、直接、またセンサからのデータストリームを計算装置を内部に有しているコントローラ１５及び実行されているソフトウェア用の電子メモリに通信することになる無線トランシーバ１４を使用して、本明細書のシステム専用の、またはスマートフォンやパッドコンピュータのようにセンサと有線または無線通信で係合することによって採用可能な計算装置と通信するように動作可能である。

コントローラ１５は、枕１２の各個別の領域内の各センサからの個別のデータストリームを保存する電子メモリを備えている計算装置をいずれにしても有することになる。コントローラ１５の計算装置は、ソフトウェアを内部の電子メモリ上に有することになり、使用者の動き、位置、その期間、枕１２の各領域内の動き及び温度、呼吸の期間などの使用者が発生する音声、そのような音声からの呼吸数を確認するための情報を提供する枕１２の各領域内のそれぞれの個別のセンサからの個別のデータストリームを採用し、使用者の睡眠サイクルにおける使用者の現在の状態に関連している現在の睡眠レベル値を計算するアルゴリズムつまりソフトウェアを採用するように構成されている。アルゴリズムは、確認された呼吸の値、動きの値、及び温度の値を単に合計してもよいし、それらを乗算してもよいし、最終的な合計や積において各々の重み付きの値を採用してもよく、それらは睡眠レベル値を導出するであろう。

現在の睡眠レベルの決定における２個の主な要因が、サンプリングの期間中の、現在の使用者の動きの値及び、呼吸数と音声の信号パターン内の音声のパターンとに基づいている呼吸の値を使用した計算に基づいていることが実験において見出されている。現在の動きの値及び呼吸の値は、１から１０分などの期間にわたって、それぞれの動きセンサ２６から通信されたデータから確認されているそれぞれの動きの値及び、マイクロフォン３０から通信された音声からの信号パターンを意味している。温度の値などの値が、他のセンサと同じ期間に平行して通信された温度センサ２９からの電子データから確認されるであろう。サンプリングの任意の１期間の間に平行して得られたセンサからの確認された動きの値、呼吸の値、温度の値、またはその他の値も、現在の睡眠レベル値の計算に用いてもよい。

使用者が寝返りを打ち、腕や脚を動かしてベッドや枕を移動させるような、加速度計や他の動きセンサ２６によって検出されるかもしれない浅い睡眠中の体の移動とは反対に、レム睡眠中は、体の移動は実質的になくなるか、際だって減少することがよく知られている。さらに、レム睡眠中は呼吸数が通常の睡眠中の呼吸数よりも増加し、浅い睡眠中の実質的に均一な呼吸数とは異なるリズムで発生することがあることがよく知られている。

枕１２の区分の１つの少なくとも１つのマイクロフォン３０から電子的に通信されるデータを使用して、前述の期間を通した呼吸の音声の数及び頻度から現在の呼吸の値を計算することができる。

また、枕１２の各領域内の加速度計などの動きセンサ２６、または重量つまり圧縮センサ２８を使用して、計算に使用されるマイクロフォン３０や他のセンサの計測期間と同じ期間にわたって、コントローラ１５のコンピュータ上で実行されているソフトウェアによって動きの値を確認してもよい。たとえば、枕１２の各部分内の重量つまり圧縮センサ２８が、その期間にわたって他よりも大きい重量を示す回数及び各センサの位置は、期間中に使用者の頭が動いた回数を示すことができ、動きの値として計算することが可能で、確認することができる。

呼吸の値は、使用者の呼吸から取得された音声の頻度及び音調レベルを、浅い睡眠、中間の睡眠、及びレム睡眠に関する電子メモリ内の既知の呼吸の値に関する既知の音調レベル、呼吸の頻度、及びリズムのデータベースと比較することもできるコントローラ１５のコンピュータ上で実行されているソフトウェアによって支援されてもよい。計測期間中にマイクロフォン３０から取得された呼吸数、音調、及び頻度を睡眠レベルについての既知の呼吸の値と比較して、現在の呼吸の値を計算してもよい。

動きの値については、コントローラ１５の計算装置上で実行されているソフトウェアは、計測期間にわたって使用者の動きを検知する枕１２内の加速度計などの動きセンサ２６及び／または計測期間内に枕の各領域内の頭の重量を検知する各領域内の重量センサ２８からの入力データを使用することができる。加速度計からの電子データは、計測期間にわたって動きとそのような動きの速度に関する情報を提供することができる。重量センサ２８からの電子データによって、計測期間にわたって頭の位置を計算することができる。現在の動きの値を計算するソフトウェアは、使用者が計測期間の間に実質的に動いていないのか多数の回数動いているのかを計算し、動きのこのデータを使用して計測の期間の間の動きの値を計算するように、計測期間のデータの一方または両方の入力を採用することができる。この動きの値は、現在の睡眠レベル値において採用されてもよいし、現在の睡眠レベル値を計算するために、計測の期間の間に呼吸の値やセンサから確認された任意の他の値と組み合わされてもよい現在の動きの値を確認するために睡眠レベルに関する動きの値のデータベースと比較されてもよい。

装置の好ましい一態様において、最も簡単な操作によって、レム睡眠またはノンレム睡眠を決定するための睡眠レベルを計算するように、同じ期間にわたって確認されている現在の動きの値及び現在の呼吸の値を採用することができる。２個の値の合計を使用した簡単な計算によって、現在の睡眠レベル値を求めることができる。この計算された睡眠レベル値は、レムまたはノンレムにある使用者の現在の睡眠レベルを求めるために、呼吸の値と動きの値との合計から求められ、メモリ内に保持されている既知のそのような睡眠レベル値の尺度との比較に使用することができる。その代わりに、簡単な計算においては、合計自体が現在の睡眠レベル値であってもよい。同じ期間に他の生理学的値の計測と共に他のセンサが採用されている場合は、現在の睡眠レベル値を求めるように、それらの値を合計や他の計算に含めることができる。

それから、この睡眠レベル値を電子メモリ内に保持されている睡眠レベル値の尺度に関連づけてもよく、特定の計算された睡眠レベル値または睡眠レベル値のある範囲にある値は、レム睡眠中の使用者に関連することが知られており、範囲外の既知の睡眠レベル値はノンレム睡眠に関連している。したがって、電子メモリ内の睡眠レベル値と比較された現在の計算された睡眠レベル値を使用して、使用者がレム睡眠中かどうかが判断される。レム睡眠は、予測できる期間に発生するので、使用者から取得されたデータを使用すれば、計測期間にわたって、使用者のレム睡眠の頻度及び期間は非常に予測可能性が高い。

現在の確認されている睡眠レベル値及びレム睡眠を示していると計算された最後に確認された睡眠レベル値からの期間を使用して、コントローラ１５の計算装置上で実行されているソフトウェアは、次のレム睡眠の期間がいつ始まるのかを計算することができる。使用者が設定している目覚める時間が、計算装置上で実行されているソフトウェアが次の計算されたレム睡眠期間に発生すると計算した場合、次のレム睡眠より前のより浅い睡眠期間に使用者を目覚めさせるようにアラームが報知されることになる。次のレム睡眠期間が使用者の入力した目覚める時間の後に発生すると計算される場合、アラームは使用者を選択された時間に目覚めさせることができようになる。

図１には、オンボード電子メモリと、現在の睡眠レベル値を計算するように構成されているソフトウェアによって採用される呼吸の値、動きの値、及び任意の他の値を確認するように構成されているソフトウェアを実行している計算装置とを有しているコントローラ１５にデータを通信するためにトランシーバ１４と電子的に通信している全ての個別のセンサを位置させている配線バス１６を示している。

バス１６は、各センサのトランシーバ１４への個別の直接の配線であってもよいし、同じ電線を使用して各センサからの信号を多重化して各センサからのデータをトランシーバ１４または計算装置へ通信してもよい。電池１７または他の電力が、電力をバス１６の電線に沿って様々な採用されているセンサに伝達するように、トランシーバ１４上にまたはトランシーバ１４と連通するように位置している。

個別のセンサは、各センサから通信されるデータをセンサの個別の識別子に関連付ける識別子も有していることが好ましい。この識別子は、バス１６に沿っている各センサとトランシーバ１４との間の配線によって確認されてもよいし、各センサは、そのセンサによって確認されているデータの送信中の期間に送信される組み込み電子識別子を有していてもよい。

このように、それぞれの識別子によって確認される各センサの位置は、コントローラ１５に通信され、それによってコントローラ１５の計算装置上で実行されているソフトウェアは枕１２上の各センサの位置を使用して枕１２上のどの位置から個別のデータストリームが送信されているのかを確認することができる。

これは、送信された信号の時間及び強度に基づいて使用者の位置を求めるために枕１２の各領域にある重量センサ２８及び動きセンサ２６の場合に重要である。たとえば、枕１２上の位置にあるセンサからの重量の信号は、そのようなセンサが使用者の頭に隣接しているか頭の下にあると高くなり、枕１２上の他の既知の位置にある重量センサからの信号は低い重量信号になる。

さらに、ある期間の中で動きつまり移動のない期間を確認することが可能で、それは枕１２上の既知の位置にある各既知の重量センサ２８上で検出されたより高い重量は、使用者の頭が移動した場所を示すことになり、動きの値の計算に使用されるセンサ計測の期間を通して頭の位置を確認することによって、動き及び動きのない期間の計算に使用することができる。

本明細書で示しているように、特に好ましい態様において、枕１２は３個の区分に分割されているが、２個の区分を採用してもよく、枕１２は３個の区分の代わりに半分の部分に分割されるであろう。端の区分２０、中央に位置している区分２２、及び対向している端の区分２４の各々は、区分内に位置しており、電力及び検知した電子データを各センサからトランシーバ１４へ伝達するために動作するように配線バス１６に係合している少なくとも１個の、好ましくは複数の同じセンサを有している。

バス１６用に採用されている配線が、ジグザグの構成でセンサとトランシーバ１４との間で通信していることが示されていることが特に好ましい。これは最も重要であるが、それは、ジグザグ経路のない直線状の有線接続は時間が経過すると破損して、１個または２個以上のセンサからのデータの停止を引き起こすことが実験中にわかったからである。しかし、ジグザク経路は使用者の頭による枕１２の変形に対応する余分の配線長さを許容するので、この問題に対する解決策であることがわかった。この解決策は、使用者の頭の位置及び移動に依存して必要な時に配線の伸縮を許容することでバス１６内のデータ及び電力の配線を動作状態に維持する。

各区分には動きセンサ２６及び圧縮つまり重量センサ２８が位置していることが示されている。しかし、他のまたはより多くのセンサが含まれていてもよい。加速度センサなどの動きセンサ２６は、枕１２の上の頭の区分の各々で、動き及び移動の速度を求めることができる。各区分内の重量計つまり圧縮センサ２８は、枕１２上の頭の配置及び、右または左の肩の上にある、あるいは使用者の背中の上にある体の位置と相関のある使用者の頭が位置している区分を求めることができる。

また、ソフトウェア、電子フィルタ、または物理構成を使用して呼吸の音声周波数に対して特に敏感になるように調整されていてもよいマイクロフォン３０も含めることができる。呼吸数も、体、特に肺の膨脹によって僅かに上下するので、睡眠サイクルを求めるときに呼吸数をよりよく求めるだけではなく、いびき及び／または睡眠時無呼吸を追跡するために、マイクロフォン３０からのデータに重量または圧縮センサ２８を組み合わせて採用してもよい。

本明細書では、枕の複数の領域２０、２２、及び２４の複数のマイクロフォン３０からの電子データを入力するように適応しているコントローラ１５の計算装置の電子メモリ上で実行されているソフトウェアを採用することで、本明細書のシステムは、睡眠時無呼吸の発生を確認し、それを追跡し、必要に応じて睡眠者を目覚めさせさえするように機能することができる。内部に計算装置を採用しているコントローラ１５は、マイクロフォン３０によって取得された使用者の呼吸音の信号パターンまたはセンササンプリングの期間を確認するように適応しており、電子メモリ内で実行されているソフトウェアを採用することができる。取得された信号パターンを、閉塞性睡眠無呼吸イベントの発症時に発生する呼吸のパターンと関連付けられているデータベース内の信号パターンと比較することができる。そのような呼吸パターンはよく知られており、睡眠時無呼吸の発症に関連付けられているそのような呼吸パターンの信号パターンのデータベースをメモリ内に保持し、それによって、サンプリングの期間のマイクロフォン３０からの信号パターンをデータベースの信号パターンと比較し、相当な一致が見出された場合に睡眠時無呼吸の発症を確認することができる。

また、温度センサ２９は、１つの位置に配置してもよいし、枕１２の全ての３つの区分２０、２２、２４に配置してもよく、区分内またはそれ以外にある使用者の頭の位置に影響されることになるその区分の温度を識別することになる。使用者の頭によって覆われていない枕の定位置にある温度センサ２９は、枕の上の使用者の頭の下にある、または頭に隣接している温度センサ２９よりも低い温度を通信する傾向がある。本明細書のシステムは、ソフトウェアがより温度が高いまたは低い枕上の位置を決定し、頭及び体の位置を識別することができるようにする他のデータストリームを提供するように、温度センサ２９からの複数の信号を採用することができる。サンプリング期間中の使用者の頭の下のまたは頭に近くの温度センサ２９からのより高い温度を、使用者のレムまたはノンレム睡眠レベルを判断するために使用する現在の睡眠レベル値の計算における他の因子としての温度値として使用することができる。

したがって、システム及び装置１０は、同じ期間に、有線接続でまたはトランシーバ１４を使用してのいずれかで、各区分の各センサからコントローラ１５内の計算装置などの計算装置に電子的にストリームの形態で通信されたセンサデータを使用することで、使用者の現在の睡眠レベル値を識別するためにデータを採用するようにコンピュータメモリ内で実行されているオンボードソフトウェアを採用することになる。使用者が睡眠していた時間または最初に求められたレム睡眠サイクル及び、求められた現在の睡眠レベル値に基づいて使用者がレムサイクルにあるのか、使用者についてコンピュータメモリに保持されている前回の判断からわかるレム睡眠サイクルの期間及びそのようなレム睡眠サイクルの間の期間に基づいて浅い睡眠サイクルに移行したのかに基づいて、使用者をいつ目覚めさせるかを計算することができる。実質的に、計算装置上で実行されているソフトウェアは、１週間などの期間にわたる使用者の睡眠パターンタイミングを学習し、レム睡眠パターン及びそれらの間のタイミングを確認するためにそのデータを使用するように構成されるであろう。任意の所与の睡眠サイクル中の最初の確認されたレム睡眠パターンに基づいて、以降のレム睡眠サイクルの発生する時間が予測され、本明細書で説明された計算された目覚める時間を求めるために使用されるかもしれない。

この計算された目覚めの時間は、使用者が入力した所望の時間または時間の範囲によって影響されることもあり、それによって、センサからのデータストリームを採用するソフトウェアは、使用者の現在の睡眠レベル値を計算し、所与の睡眠サイクルについて、夜の最初のレムサイクルからの時間及び使用者のそのようなタイミングの以前に学習したデータに基づいて使用者を目覚めさせる選択された目覚めの時間に最も近い浅い睡眠サイクルに次になるのはいつかを確認する。この計算された目覚めの時間に、アラーム３５は起動されて使用者を目覚めさせることになる。

前述のように、現在の睡眠レベル値を求める１つの態様は、現在の動きの値と呼吸の値とを加算して、値が尺度上の範囲にある場合にレムサイクル睡眠に関連付けられ、その範囲外にあるときにノンレムに関連付けられるように予め定めることができる現在の睡眠レベル値を計算することになる。その代わりに、現在の温度の値を、睡眠レベル値を求める合計に含めることができる。さらにその代わりとして、レムサイクル睡眠を示すように予め定められているデータベースのレム睡眠の範囲に計算された睡眠レベル値がある場合にレム睡眠と判断されるレムサイクルと関連することが知られているメモリ内のデータベース内のそのような睡眠レベル値の尺度と、計算装置上で実行されているソフトウェアによって比較できる計算された睡眠レベル値を、値の合計によって求めてもよい。

説明したように、図２はセンサを示している破断図である。枕１２の上部の層を柔らかく維持するために、柔軟性があり柔らかい考え得る延長部分、または必要な場合には柔軟なセンサを枕１２の上の表面の近くに位置させてもよい。

多くの使用者にとっては美観が重要なので、図３は、動作するように位置している図１のセンサ網を備えており、枕１２の上にカバーが備わっている枕１２の外部の外観及び全体の機能が通常のようであることを示している。

最後に、図４は、センサからのデータストリームを受信するトランシーバ１４、電子メモリ及び電子メモリ上で動作するソフトウェアを備えている計算装置を有しているコントローラ１５、及びアラーム３５の間の無線３１または有線３３の電子通信を図示している。トランシーバ１４に電源を供給し、本明細書ではバス１６に含まれており動作している電線を介してセンサへも電力を供給するであろう電池１７または他の動力源を示している。図示しているような構成要素は、スマートフォンやパッドコンピュータがコントローラ１５として機能し、使用者の現在の睡眠の値を前述の態様で計算し、必要な場合に前述のようにアラーム３５を計算された目覚めさせる時間に起動するために、それらのメモリ上のソフトウェアだけではなく、取得されたセンサデータを既知の標準や使用者の標準と比較するための任意のデータベースをホストする場合に、特にそれらと共に良好に動作するであろうＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標）はＷｉｆｉ（登録商標）などの無線３１で通信してもよい。

開示されている睡眠検知枕装置及び方法の全ての基礎的な特徴及び特色を、それらの特定の実施形態を参照して、本明細書で図示し説明しているのに対して、修正、様々な変更及び代替を前述の開示において許容することを意図しており、いくつかの例においては、前述の発明の範囲から逸脱することなく、本発明のいくつかの特徴を、他の特徴を対応して使用することなしに採用してもよいことが明らかになるであろう。当然、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、当業者によってさまざまな代替、修正、及び変更が行われてもよい。その結果、当業者が想到するようなすべてのそのような修正、変更、及び代替は、以下の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲に含まれていると見なされる。

Claims (10)

1. 枕装置であって、
   該枕内に位置しており、該枕上で検知された動きから電子動き信号を生成する動きセンサと、
   該枕内に位置しており、該枕の使用者の呼吸音から電子音声信号を生成する音声センサと、
   計算構成要素と電子メモリとを有しているコントローラと、
   を有し、
   前記コントローラは、前記伝記音声信号と前記動き信号とを受信するように接続されており、
   ソフトウェアが前記計算構成要素の前記電子メモリ内で動作しており、前記ソフトウェアは、第１の計算において、ある期間中に受信した前記動き信号に基づいて動きの値を確認し、前記期間中に平行して受信した前記電子音声信号に基づいて呼吸の値を確認するように構成されており、
   前記ソフトウェアは、第２の計算において、前記動きの値及び前記呼吸の値の組み合わせを使用して、前記使用者の睡眠レベル値を求め、レム睡眠に関連付けることによって、前記使用者の睡眠サイクル全体の間のレム睡眠の期間及びノンレム睡眠の期間を求めるために前記睡眠レベル値を採用することが可能な、
   枕装置。
2. 前記ソフトウェアは、第３の計算において、前記使用者の前記睡眠レベルと、前記使用者のレム睡眠の前回求められた期間の終了以降の経過時間とに基づいて、前記期間の終了以降の前記使用者のレム睡眠の次の期間の開始時間と継続時間とを予測する、請求項１に記載の枕装置。
3. 前記コントローラは、アラームと通信するように動作し、前記アラームは使用者決定時間に前記使用者を目覚めさせるように時間設定起動を行い、
   前記アラームは、前記コントローラから通信される起動信号を、前記時間設定起動よりも優先するように構成されており、
   前記コントローラは、前記使用者決定時間がレム睡眠の次の期間の前記継続時間内にある場合に、前記アラームを起動して前記使用者を目覚めさせるように、前記使用者決定時間よりも前に前記起動信号を通信するように構成されている、
   請求項２に記載の枕装置。
4. 前記睡眠レベル値は、前記動きの値と前記呼吸の値との和によって求められる、請求項１に記載の枕装置。
5. 前記睡眠レベル値は、前記動きの値と前記呼吸の値との和によって求められる、請求項２に記載の枕装置。
6. 前記睡眠レベル値は、前記動きの値と前記呼吸の値との和によって求められる、請求項３に記載の枕装置。
7. 前記第１の計算には、ある期間中に該枕に係合している温度センサから受信した温度信号に基づいた温度値の確認も含まれており、前記ソフトウェアは、前記使用者の睡眠レベルを求め、レム睡眠に関連付ける前記第２の計算において、前記動きの値と前記呼吸の値と前記温度の値との組み合わせの使用を含んでいる、請求項１に記載の枕装置。
8. 前記第１の計算には、ある期間中に該枕に係合している温度センサから受信した温度信号に基づいた温度値の確認も含まれており、前記ソフトウェアは、前記使用者の睡眠レベルを求め、レム睡眠に関連付ける前記第２の計算において、前記動きの値と前記呼吸の値と前記温度の値との組み合わせの使用を含んでいる、請求項３に記載の枕装置。
9. 前記睡眠レベル値は、前記動きの値と前記呼吸の値と前記温度の値との和によって求められる、請求項８に記載の枕装置。
10. 前記第２の計算における前記睡眠レベル値は、前記睡眠レベル値に等しい最終的な和または積を求める場合に、確認されている呼吸の値と動きの値との和ならびに前記呼吸の値及び前記動きの値の各々の重み付けされた値を含んでいるグループからの１個の計算または計算の組み合わせを使用するアルゴリズムによって求められる、請求項３に記載の枕装置。