JP2018500968A - 仮眠の回復値を増加させるためのシステム及び方法 - Google Patents

仮眠の回復値を増加させるためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

本開示は、被験者の睡眠セッションを管理するように構成されるシステムに関する。いくつかの実施形態では、睡眠セッションは仮眠であり、システムは、感覚刺激によって仮眠中の被験者における睡眠徐波（及び／又はＥＥＧを使用して推定される徐波活動）を増強させる及び／又は維持することによって、仮眠の回復値を増加させるように構成される。本システムは、より浅いＮＲＥＭ睡眠段階中（例えば、段階Ｎ２睡眠の一部の間）に被験者に感覚刺激を加えながら、それでも覚醒しないようにすることによって、仮眠中に回復睡眠を増強するように構成される。いくつかの実施形態では、システムは、深睡眠（例えば、段階Ｎ３睡眠）に移行しないように被験者に感覚刺激を加えることによって「パワーナップ」を容易にするように構成される。

Description

[01] 本開示は、仮眠の回復値を増加させるためのシステム及び方法に関する。
[02] 睡眠をモニタするためのシステムが知られている。睡眠中の感覚刺激が知られている。睡眠中の感覚刺激は、しばしば、連続的に、及び／又は被験者の睡眠パターンへ影響を及ぼさない間隔で、与えられる。感覚刺激は、典型的には、仮眠中に加えられない。
[03] したがって、本開示の１つ以上の態様は、被験者の睡眠セッションを管理するように構成されるシステムに関する。
このシステムは、１つ以上の感覚刺激装置、１つ以上のセンサ、１つ以上の物理コンピュータプロセッサ、及び／又は他の構成要素を含む。１つ以上の感覚刺激装置は、睡眠セッション中に被験者に感覚刺激を提供するように構成される。１つ以上のセンサは、被験者の脳活動に関連する情報を伝達する出力信号を生成するように構成される。１つ以上の物理コンピュータプロセッサは、コンピュータ可読命令によって、出力信号に基づいて被験者の脳活動パラメータを決定し、脳活動パラメータは被験者の睡眠段階を示し、さらに、脳活動パラメータに基づいて被験者の睡眠段階を決定し、睡眠段階は、第１の睡眠段階と、第１の睡眠段階より深い第２の睡眠段階と、第１の睡眠段階及び第２の睡眠段階より深い第３の睡眠段階と、を含み、さらに、脳活動パラメータに基づいて第２の睡眠段階から第３の睡眠段階への移行を予測し、さらに、被験者が第１の睡眠段階から第２の睡眠段階に入ることに応じて、被験者に感覚刺激を提供するように、且つ、被験者が第３の睡眠段階に入ろうとしていることを示す第２の睡眠段階から第３の睡眠段階への移行の予測に応じて、被験者に感覚刺激を提供するのを中止するように、１つ以上の感覚刺激装置を制御する、ように構成される。
[04] 本開示の別の態様は、管理システムによって被験者の睡眠セッションを管理するための方法に関する。このシステムは、１つ以上の感覚刺激装置、１つ以上のセンサ、１つ以上の物理コンピュータプロセッサ、及び／又は他の構成要素を含む。この方法は、１つ以上のセンサによって、被験者の脳活動に関連する情報を伝達する出力信号を生成することと、１つ以上の物理コンピュータプロセッサによって、出力信号に基づいて被験者の脳活動パラメータを決定することと、を含み、脳活動パラメータは、被験者の睡眠段階を示し、この方法はさらに、１つ以上の物理コンピュータプロセッサによって、脳活動パラメータに基づいて被験者の睡眠段階を決定することを含み、睡眠段階は、第１の睡眠段階と、第１の睡眠段階より深い第２の睡眠段階と、第１の睡眠段階及び第２の睡眠段階より深い第３の睡眠段階とを含み、この方法はさらに、１つ以上の物理コンピュータプロセッサによって、脳活動パラメータに基づいて第２の睡眠段階から第３の睡眠段階への移行を予測することと、１つ以上の物理コンピュータプロセッサによって、被験者が第１の睡眠段階から第２の睡眠段階に入ることに応じて、被験者に感覚刺激を提供するように、且つ、被験者が第３の睡眠段階に入ろうとしていることを示す第２の睡眠段階から第３の睡眠段階への移行の予測に応じて、被験者に感覚刺激を提供するのを中止するように、１つ以上の感覚刺激装置を制御することと、を含む。
[05] 本開示のさらに別の態様は、被験者の睡眠セッションを管理するように構成されるシステムに関する。このシステムは、睡眠セッション中に被験者に感覚刺激を提供するための手段と、被験者の脳活動に関連する情報を伝達する出力信号を生成するための手段と、出力信号に基づいて被験者の脳活動パラメータを決定するための手段と、を含み、脳活動パラメータは、被験者の睡眠段階を示し、このシステムはさらに、脳活動パラメータに基づいて被験者の睡眠段階を決定するための手段を含み、睡眠段階は、第１の睡眠段階と、第１の睡眠段階より深い第２の睡眠段階と、第１の睡眠段階及び第２の睡眠段階より深い第３の睡眠段階とを含み、このシステムはさらに、脳活動パラメータに基づいて第２の睡眠段階から第３の睡眠段階への移行を予測するための手段と、被験者が第１の睡眠段階から第２の睡眠段階に入ることに応じて被験者に感覚刺激を提供するように、且つ、被験者が第３の睡眠段階に入ろうとしていることを示す第２の睡眠段階から第３の睡眠段階への移行の予測に応じて、被験者に感覚刺激を提供するのを中止するように、感覚刺激を提供するための手段を制御するための手段と、を含む。
[06] 本開示のこれら及び他の目的、特徴、及び特性は、構造の関連要素の動作方法及び機能、並びに部品の組み合わせ及び製造の経済性と合わせて、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を、添付図面を参照して考慮することによってより明らかとなろう。図面はすべて、本明細書の一部を形成する。同様の参照符号は、種々の図面において対応する部品を指示する。ただし、図面は例示及び説明することだけを目的とするものであり、本開示の限定を定義しようとするものでないことを明確に理解すべきである。
[07]被験者の睡眠セッションを管理するように構成されるシステムの概略図である。 [08]深睡眠中の被験者に一連の聴覚トーン（ａｕｄｉｔｏｒｙ ｔｏｎｅｓ）が提供される場合に発生する睡眠徐波が増強する様子を示す図である。 [09]睡眠セッション中の、徐波活動、ＲＥＭ睡眠期間及び徐波睡眠期間を示すヒプノグラム、並びに時間の関数としての睡眠圧を示す図である。 [10]被験者の３５分の仮眠についての情報を示す図である。 [11]システムの動作の例を示す図である。 [12]仮眠中の被験者における睡眠段階の推移を示す図である。 [13]上記仮眠について、時間経過とともにｌｏｇベータ／デルタ比率がヒプノグラムに非常に密接に追従する様子を示す図である。 [14]ｌｏｇベータ／デルタ比率の睡眠段階Ｎ１、Ｎ２、及びＮ３についての箱型図である。 [15]被験者の睡眠セッションを管理するための方法を示す図である。
[16] 本明細書において使用される「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」という単数形は、文脈上特に明確に定めがない限り、複数の言及を含む。本明細書において使用される、２つ以上の部分又は構成要素が「結合される」という記述は、これらの部分が直接的に又は間接的に、即ちリンクが発生する限り１つ以上の中間部分又は構成要素を通じて、一緒に連結されるか、一緒に動作することを意味するものとする。本明細書において使用される「直接結合される」は、２つの要素が互いに直接接触していることを意味する。本明細書において使用される「固定的に結合される」又は「固定される」は、２つの構成要素が、互いに対して一定の向きを維持しながら一体となって移動するように結合されることを意味する。
[17] 本明細書において使用される「単一体の（ｕｎｉｔａｒｙ）」という言葉は、１つの構成要素が単一のピース又はユニットとして作成されることを意味する。即ち、別個に作成された後１つのユニットとして一緒に結合されるピースを含む構成要素は、「単一体の」構成要素又は物体ではない。本明細書において用いられる、２つ以上の部分又は構成要素が互いに「係合する（ｅｎｇａｇｅ）」という記述は、これらの部分が、直接的に又は１つ以上の中間部分又は構成要素を通じて互いに対して力を及ぼすことを意味するものとする。本明細書において用いられる「数」という用語は、１又は２以上の整数（即ち、複数）を意味するものとする。
[18] 本明細書で使用される方向の表現、例えば、上、下、左、右、上方、下方、前、後ろ、及びそれらの派生語は、これらに限定はされないが、図面において示される要素の向きに関し、請求項において明確に記載されていない限り、特許請求の範囲を限定するものではない。
[19] 図１は、被験者１２の睡眠セッションを管理するように構成されるシステム１０の概略図である。いくつかの実施形態では、システム１０は、感覚刺激装置１６、センサ１８、物理コンピュータプロセッサ２０、電子記憶装置２２、ユーザインターフェース２４、及び／又は他の構成要素のうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、睡眠セッションは仮眠であり、システム１０は、感覚刺激によって仮眠中の被験者１２における睡眠徐波を増強する及び／又は維持することによって仮眠の回復値を増加させるように構成される。
[20] 図２は、深睡眠（例えば、後述の段階Ｎ３睡眠）中の被験者１２（図１）に一連の聴覚トーン２０２及び／又は他の感覚刺激が提供される場合に発生する睡眠徐波２０４が増強する様子（２００）を示す図である。図２は、時間２０８にわたる脳波（ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｍ（ＥＥＧ））信号２０６を示す。トーン２０２（例えば、この例では、個々のトーンは、長さが約５０ミリ秒であり、約１秒の実質的に一定のトーン間の間隔を有する）の提供に応じて発生する徐波活動（ＳＷＡ）曲線（例えば、後述の０．５〜４Ｈｚ帯域における瞬時ＥＥＧパワー）２１２の上昇２１０は、徐波増強効果を示す。こうした刺激２０２の効果は、ＳＷＡに関して評価される。これは、ＳＷＡが、睡眠の回復値に関連しているからである。
[21] 睡眠の必要性（又は、睡眠圧）は、眠ることによって解消する。睡眠の必要性の解消の生じ方は、ＳＷＡの時間的動特性とリンクしている。ＳＷＡは、睡眠セッションの周期変動全体を通じて典型的な挙動を有する。ＳＷＡは、ノンレム（ｎｏｎ−ｒａｐｉｄ ｅｙｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ（ＮＲＥＭ））睡眠中に高まり、レム（ｒａｐｉｄ−ｅｙｅ−ｍｏｖｅｍｅｎｔ（ＲＥＭ））睡眠の開始の前に低下し、ＲＥＭ睡眠中は低いまま変わらない。連続ＮＲＥＭサイクルの間のＳＷＡのレベルは、次第に低くなる。これを、図３に示す。
[22] 図３は、睡眠セッション中の、ＳＷＡ３００、ＲＥＭ睡眠期間３０４及び徐波睡眠期間３０６を示すヒプノグラム３０２、並びに時間の関数としての睡眠圧３０８を示す図である。時間の関数としての睡眠圧３０８は、睡眠セッション中に初期睡眠圧３１０から最終睡眠圧３１２まで減少する。図３は、時間の関数としての睡眠圧３０８が、ＳＷＡ３００及び／又は徐波睡眠３０６の期間中に、より急速に減少すること（３２０）を示す。睡眠の必要性が解消する速度は、被験者１２におけるＳＷＡに比例する。この関係は、以下に示す式（１）及び（２）で説明される。
Figure 2018500968
[23] Ｓ（ｔ）は睡眠の必要性であり、ＳＷＡ（ｔ）は、時間ｔにおける徐波活動であり、γは比例定数である。睡眠開始「ｔ＝０」から任意の時間ｔまで式（１）の両辺の積分を取ると、式（２）となる。Ｓ０は、睡眠セッションの開始時における睡眠の必要性である。睡眠開始から時間ｔまでのＳＷＡの和は、累積ＳＷＡ又はＣＵＭＳＷＡ（ｔ）と称される。「ｔ」時間単位の睡眠持続時間後の睡眠の必要性の減少（Ｓ０−Ｓ（ｔ））は、ＣＵＭＳＷＡ（ｔ）に正比例する。このため、ＣＵＭＳＷＡ（ｔ）は、睡眠の回復値の判定の目安となる。
[24] 典型的には、被験者１２の回復睡眠を増強し、被験者１２が覚醒しないようにするために、感覚刺激は、深睡眠（例えば、段階Ｎ３睡眠）中に加えられる。システム１０は、より浅いＮＲＥＭ睡眠段階中（例えば、後述の段階Ｎ２の一部の間）に被験者１２に感覚刺激を加えながら、それでも覚醒しないようにすることによって、仮眠中の回復睡眠を増強するように構成される。いくつかの実施形態では、システム１０は、深睡眠（例えば、段階Ｎ３睡眠）へ移行しないように被験者１２に感覚刺激を加えることによって「パワーナップ（ｐｏｗｅｒｎａｐ）」を容易にするように構成される。
[25] 図１に戻って、感覚刺激装置１６は、被験者１２に感覚刺激を提供するように構成される。感覚刺激装置１６は、睡眠セッションの前、睡眠セッション中、及び／又は他の時に、被験者１２に感覚刺激を提供するように構成される。例えば、感覚刺激装置１６は、被験者１２においてより深い睡眠を誘発するために、睡眠セッション中に特定の睡眠段階（例えば、後述のＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠）における睡眠を維持するために、睡眠セッションにおける深睡眠（例えば、徐波睡眠）中に睡眠のより浅い段階に移行しやすくするために、並びに／又は他の理由で及び／若しくは他の時に、被験者１２に感覚刺激を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、感覚刺激装置１６は、被験者１２において睡眠徐波を誘発、増加、増強、維持、及び／又は減少するように構成される。
[26] 感覚刺激装置１６は、非侵襲的脳刺激及び／又は他の刺激を容易にするように構成される。感覚刺激装置１６は、感覚刺激を使用して非侵襲的脳刺激を容易にするように構成され得る。感覚刺激は、臭い、音、視覚刺激、接触、味、体性感覚刺激、触力覚（ｈａｐｔｉｃ）、及び／又は他の刺激を含む。例えば、感覚刺激装置１６は、被験者１２に音響トーン（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｔｏｎｅｓ）を提供するように構成され得る。感覚刺激装置１６の例には、音楽プレーヤ、トーン発振器、被験者１２の頭皮上における電極の集まり、振動刺激を加えるユニット、脳の皮質を直接刺激するために磁場を生成するコイル、光発生器、香りディスペンサ、及び／又は他のデバイスのうちの１つ以上が含まれる。いくつかの実施形態では、感覚刺激装置１６は、被験者１２に提供される刺激の強度を調整するように構成される。
[27] センサ１８は、被験者１２の脳活動に関連する情報を伝達する出力信号を生成するように構成される。被験者１２の脳活動は、被験者１２の現在の睡眠段階に対応する。被験者１２の現在の睡眠段階は、レム（ＲＥＭ）睡眠、ノンレム（ＮＲＥＭ）睡眠、及び／又は他の睡眠に関連付けられる。被験者１２の現在の睡眠段階は、ＮＲＥＭの段階Ｎ１睡眠、段階Ｎ２睡眠、若しくは段階Ｎ３睡眠、ＲＥＭ睡眠、及び／又は他の睡眠段階のうちの１つ以上である。センサ１８は、こうしたパラメータを直接測定する１つ以上のセンサを含む。例えば、センサ１８は、被験者１２の脳内の電流の流れに起因する被験者１２の頭皮に沿った電気的活動を検出するように構成される脳波（ＥＥＧ）電極を含み得る。センサ１８は、被験者１２の脳活動に間接的に関連する情報を伝達する出力信号を生成する１つ以上のセンサを含み得る。例えば、１つ以上のセンサ１８は、被験者１２の心拍数に基づいて出力を生成してもよいし（例えば、センサ１８は、被験者１２の胸上に置かれた心拍数センサであってよく、被験者１２の手首上のブレスレットとして構成されてもよく、及び／又は被験者１２の別の四肢上に置かれていてもよい）、被験者１２の動きに基づいて出力を生成してもよいし（例えば、センサ１８は、アクチグラフィ信号を使用して睡眠を分析し得るように、被験者１２の手首及び／又は足首の周囲に巻かれる、加速度計を備えたブレスレットを含んでよい）、被験者１２の呼吸、及び／又は被験者１２の他の特性に基づいて出力を生成してもよい。センサ１８は、被験者１２の近くの単一の場所に示されているが、これは、限定することを意図するものでない。センサ１８は、例えば、感覚刺激装置１６内にある（又は、これと通信する）、被験者１２の衣服に（着脱可能な手法で）結合される、被験者１２によって（例えば、ヘッドバンド、リストバンド等として）装着される、被験者１２の睡眠中に被験者１２を向くように位置付けられる（例えば、被験者１２の動きに関連する出力信号を伝達するカメラ）、及び／又は他の場所にある等、複数の場所に配置されるセンサを含み得る。
[28] プロセッサ２０は、システム１０において情報処理能力を提供するように構成される。このため、プロセッサ２０は、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されるデジタル回路、情報を処理するように設計されるアナログ回路、状態マシン、及び／又は電気的に情報を処理するための他のメカニズムのうちの１つ以上を含む。プロセッサ２０は、図１では単一のエンティティとして示されているが、これは、単に例示のためである。いくつかの実施形態では、プロセッサ２０は、複数の処理ユニットを含む。これらの処理ユニットは、物理的に同じデバイス（例えば、感覚刺激装置１６）内に置かれてもよく、プロセッサ２０は、協調して動作する複数のデバイスの処理機能を表してもよい。
[29] 図１に示されるように、プロセッサ２０は、１つ以上のコンピュータプログラム構成要素を実行するように構成される。この１つ以上のコンピュータプログラム構成要素は、脳活動構成要素３０、睡眠段階構成要素３２、制御構成要素３４、及び／又は他の構成要素のうちの１つ以上を含む。プロセッサ２０は、ソフトウェア；ハードウェア；ファームウェア；ソフトウェア、ハードウェア、及び／若しくはファームウェアの何らかの組み合わせ；並びに／又はプロセッサ２０において処理能力を構成するための他のメカニズムによって、構成要素３０、３２、及び／又は３４を実行するように構成される。
[30] 構成要素３０、３２、及び３４は、図１では単一の処理ユニット内に一緒に配置されているものとして示されているが、プロセッサ２０が複数の処理ユニットを含む実施形態では、構成要素３０、３２、及び／又は３４のうちの１つ以上が、その他の構成要素から遠く離れた場所に置かれてもよいことを理解されたい。後述の異なる構成要素３０、３２、及び／又は３４によって提供される機能の説明は、例示の目的であって、限定することを意図するものでない。これは、構成要素３０、３２、及び／又は３４のうちのいずれかが、説明される機能よりも多くの又は少ない機能を提供してもよいからである。例えば、構成要素３０、３２、及び／又は３４のうちの１つ以上が省略され、その機能の一部又は全部が、他の構成要素３０、３２、及び／又は３４によって提供されてもよい。別の例として、プロセッサ２０は、構成要素３０、３２、及び／又は３４のうちの１つに属すると以下で説明される機能の一部又は全部を実行する１つ以上の追加構成要素を実行するように構成されてもよい。
[31] 脳活動構成要素３０は、被験者１２の１つ以上の脳活動パラメータを決定するように構成される。脳活動構成要素３０は、センサ１８からの出力信号及び／又は他の情報に基づいて１つ以上の脳活動パラメータを決定するように構成される。いくつかの実施形態では、１つ以上の脳活動パラメータを決定することは、被験者１２の睡眠セッションについての脳波図（ＥＥＧ）及び／又は眼電図（ｅｌｅｃｔｒｏｏｃｕｌｏｇｒａｍ（ＥＯＧ））を生成及び／又はモニタすることを含む。ＥＥＧ及び／又はＥＯＧは、例えば、ユーザインターフェース２４によって表示される。いくつかの実施形態では、脳活動構成要素３０は、１つ以上の脳活動パラメータが、周波数、振幅、位相、及び、紡錘波、Ｋ複合波、睡眠徐波、アルファ波などの特定の睡眠パターンの存在、並びに／又は、ＥＥＧ信号及び／若しくはＥＯＧ信号の他の特性、であるように及び／又はこれらと関連しているように構成される。いくつかの実施形態では、１つ以上の脳活動パラメータは、ＥＥＧ信号及び／又はＥＯＧ信号の周波数、振幅、及び／又は他の特性に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、決定される脳活動パラメータ、並びに／又はＥＥＧ及び／若しくはＥＯＧの特性は、本明細書で説明されるＲＥＭ睡眠段階及び／又はＮＲＥＭ睡眠段階に対応する睡眠状態であってもよいし、及び／又は当該睡眠状態を示してもよい。
[32] 例えば、ＮＲＥＭ睡眠中の典型的なＥＥＧ特性は、睡眠段階Ｎ１についてはアルファ波（例えば、約８〜１２Ｈｚ）からシータ波（例えば、約４〜７Ｈｚ）への移行、睡眠段階Ｎ２については睡眠紡錘波（例えば、約１１〜１６Ｈｚ）及び／若しくはＫ複合波（例えば、睡眠徐波と同様）の存在、睡眠段階Ｎ３についてはピーク間の振幅が約７５ｕＶより大きい、睡眠徐波としても知られる、デルタ波（例えば、約０．５〜２Ｈｚ）の存在、並びに／又は他の特性を含む。
[33] いくつかの実施形態では、脳活動構成要素３０は、脳活動パラメータを決定することは１つ以上のマクロパラメータを決定することを含むように構成される。１つ以上のマクロパラメータは、ＥＥＧ信号のベータ帯域（約１５〜３０Ｈｚ）におけるパワーとＥＥＧ信号のデルタ帯域（約０．５〜４Ｈｚ）におけるパワーとの比率、ＥＥＧ信号のアルファ帯域（約８〜１２Ｈｚ）におけるパワーとＥＥＧ信号のシータ帯域（約４〜７Ｈｚ）におけるパワーとの比率、ＥＥＧ信号のシグマ帯域（約１１〜１５Ｈｚ）におけるパワーとＥＥＧ信号のデルタ帯域（約０．５〜４Ｈｚ）におけるパワーとの比率、及び／又は他のマクロパラメータ、のうちの１つ以上を含む。一般に、１つ以上のマクロパラメータは、ＥＥＧ信号の「高速」（例えば、約１０〜５０Ｈｚ）周波数帯域（例えば、ベータ、シグマ、アルファ、ガンマ）（及び／又は、一方又は両方の限界が、高アルファ１０〜１２Ｈｚ、ベータ１５〜３０Ｈｚ、シグマ１１〜１６Ｈｚ、ガンマ３０〜５０Ｈｚなど、１０〜５０Ｈｚの間隔内に入るサブバンド）におけるパワーとＥＥＧ信号の「低速」周波数帯域（例えば、デルタ、シータ）におけるパワーとの、ＮＲＥＭ睡眠中の睡眠の深さの特性を示すことができるいかなる比率も含む。
[34] いくつかの実施形態では、脳活動構成要素３０は、脳活動パラメータを決定することは１つ以上のマイクロイベントを決定することを含むように構成される。１つ以上のマイクロイベントは、瞬き、緩徐眼球運動、紡錘波、徐波、及び／又は他のマイクロイベントのうちの１つ以上を含む。瞬きの存在は、被験者１２における（例えば、目を開けて）目覚めた状態を示す。緩徐眼球運動は、被験者１２における目覚めた状態から睡眠への移行の特性である。紡錘波は、典型的には、段階Ｎ２睡眠の特性である。徐波は、典型的には、段階Ｎ３睡眠において存在する。形状が同様のＫ複合波は、典型的には、Ｎ２において存在する。
[35] 睡眠段階構成要素３２は、被験者１２における睡眠段階を決定するように構成される。睡眠段階は、出力信号、脳活動パラメータ、及び／又は他の情報に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、睡眠段階は、１つ以上のマクロパラメータと１つ以上のマイクロイベントとに基づいて決定される。いくつかの実施形態では、睡眠段階を決定することは、出力信号、脳活動パラメータ、マクロパラメータ、マイクロイベント、及び／又は他の情報に基づいて睡眠段階を検出することであり、及び／又はこうした情報に基づいて睡眠段階を検出することを含む。前述のように、被験者１２の睡眠段階は、目覚めた状態、ＲＥＭ睡眠、段階Ｎ１睡眠、段階Ｎ２睡眠、及び／又は段階Ｎ３睡眠のうちの１つ以上を含み、及び／又はこれらのうちの１つ以上に対応する。いくつかの実施形態では、徐波睡眠及び／又は徐波活動は、段階Ｎ３睡眠に対応する。いくつかの実施形態では、段階Ｎ２睡眠及び／又は段階Ｎ３睡眠は、徐波睡眠であり、及び／又は徐波活動に対応する。いくつかの実施形態では、睡眠段階構成要素３２は、センサ１８の出力信号によって伝達される情報、脳活動構成要素３０によって決定されるパラメータ、及び／又は他の情報の分析に基づいて、被験者１２の睡眠段階を決定する。この分析は、被験者１２の睡眠セッションについてのＥＥＧ及び／又はＥＯＧをモニタすることを含む。
[36] いくつかの実施形態では、この分析は、徐波睡眠比率に基づいて睡眠段階を決定することを含む。いくつかの実施形態では、この比率は次のようになる。
Figure 2018500968
 ここで、（上記のように）β及びδは、それぞれ、ＥＥＧのベータ帯域におけるパワー（例えば、通常、周波数範囲１５〜３０Ｈｚにおけるパワーとして定義されるが、ただし、この周波数範囲の限界の変動は非常に一般的である）、及びＥＥＧのデルタ帯域におけるパワー（通常、０．５〜４．５Ｈｚの周波数範囲におけるパワーとして定義されるが、ただし、ベータ帯域の場合と全く同様に、周波数限界の標準定義はない）を表す。いくつかの実施形態では、睡眠段階構成要素３２は、瞬時パワーβ（ｔ）及びδ（ｔ）に基づいて推定される瞬時徐波睡眠比率ρ（ｔ）が、所与の期間（例えば、段階Ｎ２については第１の閾値／時間、及び段階Ｎ３については第２の閾値／時間）より長い間閾値比率を下回ったままで推移することに応じて、被験者１２における睡眠段階を決定するように構成される。システム１０においては、段階Ｎ２睡眠の検出は重要である。これは、Ｎ２睡眠を検出するということは、睡眠が開始されていることを示しており（Ｎ１睡眠は移行状態であり）、刺激はＮ２睡眠中に加えられる（後述する）からである。いくつかの実施形態では、閾値比率及び／又は所与の期間は、被験者１２の以前の睡眠セッション及び／又は他の情報に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、閾値比率及び／又は所与の期間は、製造時にプログラムされる。（閾値については、以下でさらに説明する。）
[37] 一般に、決定される睡眠段階は、第１の睡眠段階と、第１の睡眠段階より深い第２の睡眠段階と、第１の睡眠段階及び第２の睡眠段階より深い第３の睡眠段階とを含む少なくとも３つの睡眠段階であってよく、及び／又はこれらの睡眠段階を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の睡眠段階、第２の睡眠段階、及び第３の睡眠段階は、前述の睡眠段階（例えば、目覚めた状態、ＲＥＭ、ＮＲＥＭ段階Ｎ１、ＮＲＥＭ段階Ｎ２、ＮＲＥＭ段階Ｎ３）のうちの１つ以上を含み、及び／又は１つ以上に対応する。例えば、いくつかの実施形態では、第１の睡眠段階は、ＲＥＭ睡眠、ＮＲＥＭ段階Ｎ１睡眠、又はＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の浅い部分、のうちの１つ以上を含む。第２の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の深い部分を含む。第３の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ３睡眠を含む。この例では、段階Ｎ２睡眠は、（第１の睡眠段階に含まれる）ＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の浅い部分と、ＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の深い部分とにさらに分割される。いくつかの実施形態では、決定される睡眠段階は、４つ以上の睡眠段階であり、及び／又は４つ以上の睡眠段階を含む。例えば、第１の睡眠段階は、Ｎ１及び／又は他のより浅い（例えば、ＲＥＭ）睡眠段階を含んでよく、第２の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の浅い部分を含んでよく、第３の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の深い部分を含んでよく、第４の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ３睡眠を含んでよい。（これについては、図４で示し、以下でさらに説明する。）
[38] いくつかの実施形態では、睡眠段階構成要素３２は、被験者１２における睡眠段階の移行を予測するように構成される。いくつかの実施形態では、睡眠段階の移行を予測することは、移行が発生しようとしている可能性を決定することであり、及び／又はこの可能性を決定すること含む。いくつかの実施形態では、第２の睡眠段階（例えば、ＮＲＥＭ段階Ｎ２の深い部分）から第３の睡眠段階（例えば、Ｎ３）への移行が予測される。いくつかの実施形態では、これらの予測は、脳活動パラメータ及び／又は他の情報に基づく。いくつかの実施形態では、睡眠段階の移行は、１つ以上のマクロパラメータと１つ以上のマイクロイベント、及び／又は他のパラメータに基づいて予測される。例えば、ｌｏｇ（β／δ）比率（例えば、マクロパラメータ）が、段階Ｎ３への移行を示すｌｏｇ（β／δ）についての閾値レベルに近づいている及び／又はこの閾値レベルを超えたという理由で、被験者１２が段階Ｎ３睡眠へ入ろうとしていると予測するように、睡眠段階構成要素３２は構成される。いくつかの実施形態では、段階Ｎ３への移行を示すｌｏｇ（β／δ）についての閾値レベルは、ｌｏｇ（β／δ）に関する実際のＮ３移行検出閾値より低い。移行の予測は、ｌｏｇ（β／δ）が（実際の移行検出閾値を超えなくても）上記の移行を示す閾値を超えている状態が約３０秒間（例えば、典型的な睡眠エポックの持続時間）以上継続する場合にこれに応じて発生する。いくつかの実施形態では、睡眠段階構成要素３２は、こうした予測を、睡眠セッションの間継続して、睡眠セッション中に一定時間間隔で、製造時にプログラムされた間隔で、及び／又は他の時に実施する。いくつかの実施形態では、Ｎ１からＮ２、Ｎ２からＮ３、及び／又は他の睡眠段階の移行を検出するのに使用されるｌｏｇベータ／デルタ比率に関する閾値は、被験者１２の以前の睡眠セッションからの情報、被験者１２と同様の被験者の母集団についての人口統計学的情報、較正睡眠セッション、及び／又は他の情報を使用して決定される。
[39] いくつかの実施形態では、睡眠段階構成要素３２は、睡眠セッションについての被験者１２の１つ以上の覚醒レベルを決定するように構成される。１つ以上の覚醒レベルは、被験者１２における目覚めのレベルを示す。１つ以上の覚醒レベルは、センサ１８の出力信号、脳活動構成要素３０によって決定されるパラメータ、電子記憶装置２２に記憶される情報、睡眠セッションの前に実行されるテスト、ユーザインターフェース２４を介して受信及び／若しくは選択される情報、並びに／又は他の情報に基づいて決定されてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の覚醒レベルは、ＥＥＧ及び／又はＥＯＧに関連する情報の分析に基づいて決定される。例えば、覚醒についての可能性は、短い時間窓（典型的には、例えば、約１．５秒の長さ）におけるベータ帯域におけるＥＥＧパワーから定量化されてもよい。ベータ帯域におけるパワーが、事前定義された閾値を突破したことに応じて、システム１０は、覚醒が存在すると判断する。いくつかの実施形態では、覚醒のためのベータ帯域パワー閾値は、被験者１２の以前の睡眠セッションに基づいて、被験者１２と人口統計学的に同様の被験者の母集団に関連する情報に基づいて、及び／又は他の情報に基づいて決定される。例えば、ベータ帯域パワー閾値は、較正夜間睡眠（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｎｉｇｈｔ ｏｆ ｓｌｅｅｐ）に基づいて決定されてもよく、この睡眠中、被験者１２のＥＥＧが測定され、その睡眠セッション全体を通したベータパワーの統計情報が、閾値を設定するために分析される。別の例として、ベータ帯域パワー閾値は、被験者の母集団についてのベータ閾値を含むデータベースを介して決定されてもよい。被験者１２についてのベータ帯域パワー閾値は、このデータベース内に存在する被験者と被験者１２を人口統計学的にマッチングすることに基づいて決定されてもよい。
[40] 制御構成要素３４は、被験者１２に感覚刺激を提供するように感覚刺激装置１６を制御する、ように構成される。いくつかの実施形態では、被験者が第１の睡眠段階（例えば、段階Ｎ１及び／又はＮＲＥＭ段階Ｎ２の浅い部分）から第２の睡眠段階（例えば、ＮＲＥＭ段階Ｎ２の深い部分）に入ることに応じて、感覚刺激を被験者１２に提供する、ように感覚刺激装置１６は制御される。制御構成要素３４は、感覚刺激装置１６を制御することが、被験者１２に提供される刺激のタイミング、周波数、強度、及び／又は他のパラメータを決定することを含むように構成される。被験者１２に提供される刺激のタイミング、周波数、強度、及び／又は他のパラメータは、睡眠セッション中の被験者１２における、例えば睡眠徐波を維持、増加、及び／又は減少させるように制御されてよい。いくつかの実施形態では、制御構成要素３４は、睡眠セッション中の被験者１２における段階Ｎ２睡眠を維持するために、並びに／又は（例えば、被験者１２の入眠時、及び／若しくは被験者１２を起こす時等）睡眠状態間及び／又は睡眠段階間の移行を容易にするために、被験者１２に感覚刺激を加えるように感覚刺激装置１６を制御する。タイミング、周波数、強度、及び／又は他のパラメータの決定は、被験者１２の以前の睡眠セッションや、被験者１２に関連する被験者の代表群の睡眠セッションに基づいて決定されるが、製造時に決定されてもよく、及び／又は他の方法によって決定されてもよい。いくつかの実施形態では、制御構成要素３４は、感覚刺激（例えば、聴覚トーン）のタイミングが、被験者１２に加えられる個々の刺激間に一定の反復時間間隔を含むように、及び／又は不規則な間隔を有するように、感覚刺激装置１６を制御するように構成される。非限定的な例として、トーンの持続時間は、約５０ミリ秒から約２００ミリ秒までの間隔であってよい。トーンとトーンの間のトーン間間隔は可変であってよい。例えば、典型的な平均トーン間間隔は約５秒である。こうした比較的長い平均トーン間間隔の場合、トーンの強度は、Ｎ３睡眠において一般的に適用されるものと比較してより高く（例えば、５０ｄＢより大きく）なってもよい。
[41] いくつかの実施形態では、制御構成要素３４は、複数の睡眠段階を通って段階Ｎ３睡眠に向かう移行を加速するように、感覚刺激装置１６を制御する。こうした実施形態では、制御構成要素３４は、感覚刺激装置１６を制御して、例えば、連続聴覚刺激を加えてもよい。これは、パワーナップの持続時間を最適化する。
[42] いくつかの実施形態では、制御構成要素３４は、感覚刺激が意図せずに被験者１２を起こすことがないように及び／又は被験者１２を深（段階Ｎ３）睡眠へ移行させることがないように、睡眠セッション中に感覚刺激を提供するように感覚刺激装置１６を制御する。意図せずに被験者１２を睡眠から覚醒させることがないように及び／又は被験者１２を深睡眠へ移行させることができないように、感覚刺激を提供するように感覚刺激装置１６を制御することは、この刺激のタイミング、周波数、強度、及び／又は他のパラメータを制御することによって達成される。例えば、制御構成要素３４は、被験者１２が睡眠状態のまま維持されるべき場合には低い強度レベルで感覚刺激を提供し、被験者１２が深睡眠から覚醒されるべき場合には高い強度レベルで感覚刺激を提供するように、感覚刺激装置１６を制御してもよい。別の例としては、被験者１２の入眠中ではなく、被験者１２が入眠した直後に、睡眠徐波を増加させるため（例えば、段階Ｎ２睡眠への移行を早めるため）に、制御構成要素３４は、感覚刺激装置１６に、被験者１２に音響刺激を加えさせてもよい。いくつかの実施形態では、被験者１２が第３の睡眠段階に入ろうとしていることを示す第２の睡眠段階から第３の睡眠段階への移行の予測に応じて、被験者１２への感覚刺激の提供を中止するように、感覚刺激装置１６は制御される。いくつかの実施形態では、被験者１２が第３の睡眠段階に入ったことを示す脳活動パラメータ及び／又は他の情報に応じて、感覚刺激を加えて被験者１２を起こすように、感覚刺激装置１６は制御される。いくつかの実施形態では、刺激中、及び／又は刺激が開始される前に、システム１０によって覚醒の可能性が検出されると、進行中の刺激をすべて停止するように、及び／又は刺激の開始が遅延されるように、制御構成要素３４（図１）は、感覚刺激装置１６を制御する。
[43] 図４は、被験者１２（図１）の３５分の仮眠４００についての情報を示す図である。図４は、この仮眠についてのヒプノグラム４７５、ＥＥＧ信号４８０、累積ＳＷＡ（ＣＵＭＳＷＡ）４８５に及ぼす感覚刺激の効果、及び／又はＥＥＧベータパワー／デルタパワー比率の対数（ｌｏｇ）の曲線４９０（例えば、図１に示される脳活動構成要素３０によって決定されるパラメータ）を示す。仮眠中、睡眠段階Ｎ２ ４０４の深い部分４０３中に、（例えば、図１に示される制御構成要素３４によって制御される感覚刺激装置１６を介して）感覚刺激が加えられ（４０２）て、ＳＷＡを増強させ、したがってＣＵＭＳＷＡを増加させ（４０６）、この結果、（上記の式（２）に示されているように）睡眠の必要性の解消が増強される。刺激が与えられると、ＣＵＭＳＷＡがさらに迅速に増加する。ＳＷＡの増加により、（例えば、図１に示される睡眠段階構成要素３２によって決定されるように）Ｎ３への移行が予測される／移行の可能性があるような場合、刺激は中止される（４０８）。
[44] 図４に示されているように、システム１０（図１）は、ＥＥＧベータパワー／デルタパワー比率のｌｏｇ４３０に基づいて、睡眠段階間の移行が決定されるように構成される。いくつかの実施形態では、睡眠段階は、ｌｏｇベータ／デルタの閾値４４０、４４２、及び４４４を超えたことに基づいて（図１に示される睡眠段階構成要素３２によって）決定される。図４では、例えば、睡眠段階Ｎ１から睡眠段階Ｎ２（例えば、睡眠段階Ｎ２の浅い部分）への移行は、閾値４４０を超えたことに応じて検出される。（例えば、段階Ｎ２の浅い部分から）段階Ｎ２の深い部分への移行は、閾値４４２を超えたことに応じて検出される。睡眠段階Ｎ３への移行は、閾値４４４を超えたことに応じて検出されるであろう。図４では、（例えば、閾値４４２を超えたことに応じて）睡眠段階Ｎ２の深い部分への移行が検出されると、感覚刺激が加えられ（４０２）、Ｎ３への移行が予測されると、これを理由に、感覚刺激が中止される（４０８）。
[45] いくつかの実施形態では、閾値は、睡眠段階（目覚めている状態、ＲＥＭ、Ｎ１、Ｎ２、及びＮ３）の間の旧来の移行に対応する。いくつかの実施形態では、（例えば、図４に示されているように）、１つ以上の閾値が、個々の睡眠段階の部分間の移行（例えば、Ｎ２の浅い部分とＮ２の深い部分との間の移行）に対応する。いくつかの実施形態では、閾値は、製造時にプログラムされたり、ユーザインターフェース２４を介してユーザによって設定され（て、例えば、図１に示される睡眠段階構成要素３２によって受信され）たり、被験者１２の以前の睡眠に基づいて（例えば、睡眠段階構成要素３２によって）決定されたり、及び／又は他の方法によって決定されたりする。本開示では、閾値が被験者に依存しないものであっても（例えば、以前にテストされた被験者の母集団に基づいて製造時にプログラムされても）よく、及び／又は被験者特有のものであっても（例えば、被験者１２の以前の睡眠セッションに基づいて被験者１２について決定されても）よい、と考えられる。いくつかの実施形態では、睡眠段階構成要素３２は、被験者１２の複数の睡眠セッションに基づいて、時間が経つうちに閾値を学習及び／又は調整するように構成されてもよい。
[46] ｌｏｇベータ／デルタ及びこれに関する閾値の説明は、限定することを意図するものでない。システム１０は、本明細書で説明されているようにシステム１０（図１）が機能することを可能にする任意のパラメータについて、閾値及び／又は他の任意の際立った特徴に基づいて睡眠段階を決定するように構成される。
[47] 図５は、システム１０の動作の例を示す。図５は、被験者１２を段階Ｎ３睡眠に入らせることなく累積ＳＷＡ（ＣＵＭＳＷＡ）を増加する（５６０）ように感覚刺激を加えること（５５０）を示す。図５は、被験者１２によって装着され、検出電極５０４と、生体信号増幅器５０６と、ワイヤレスオーディオデバイス５０８とを含むヘッドバンド５００を示す。検出電極５０４及び生体信号増幅器５０６は、例えば、図１のセンサ１８に相当する。ワイヤレスオーディオデバイス５０８は、例えば、図１に示される感覚刺激装置１６に相当する。覚醒イベントの可能性（５２０）は、ＥＥＧ信号５２２（例えば、センサ１８からの出力信号）に基づいて検出される。刺激中（５２４）にシステム１０によって覚醒の可能性が検出される場合、制御構成要素３４（図１）は、進行中の刺激がすべて停止する（５２６）ように、及び／又は刺激の開始を遅延させる（５２８）ように、感覚刺激装置１６を制御する。覚醒が検出されない場合、マクロパラメータ５３０、（図１に示される脳活動構成要素３０によって決定される）マイクロイベント５３２、及び／又は他のパラメータを使用して、被験者１２の睡眠段階（例えば、ＲＥＭ、ＮＲＥＭ段階Ｎ１、Ｎ２の浅い部分、Ｎ２の深い部分、Ｎ３）を決定する（５４０）。深睡眠（Ｎ３）が検出される場合、被験者１２を起こすために聴覚刺激が加えられる（５４２）。段階Ｎ３もＮ２（例えば、段階Ｎ２の深い部分）も検出されない（５４４）場合、感覚刺激は加えられず、ＥＥＧ信号５２２が引き続きモニタされる。段階Ｎ２及び／又は、例えば、前述の段階Ｎ２の深い部分を検出する（５４８）ことに応じて、被験者１２を段階Ｎ３睡眠に入らせることなく累積ＳＷＡ（ＣＵＭＳＷＡ）を増加する（５６０）ために、被験者１２に感覚刺激が加えられる（５５０）。
[48] 図６Ａは、仮眠（睡眠セッション）中の被験者（例えば、図１に示される被験者１２）における睡眠段階６０２、６０４、６０６、６０８、６１０の推移を示す図である。仮眠中、システム１０（図１）は、高い特異性（例えば、０．８より大きい）及び適度な感度（例えば０．７より大きい）で睡眠段階Ｎ２を検出する。睡眠段階Ｎ２の検出への状態マシンアプローチ６００を図６Ａに示す。このモデルにおける初期状態６０２は、「目を開けて目覚めている状態」である。システム１０は、瞬きが検出される限り、被験者１２がこの初期状態になっていると引き続き決定する。瞬きが検出されなくなって、アルファ帯域におけるパワーが増加する（ＥＥＧにおいてアルファ波が存在する）場合、システム１０は、被験者１２が第２の状態６０４即ち「目を閉じて目覚めている状態」に移行したと決定する。アルファ帯域におけるパワーが減少し、シータ帯域におけるパワーが増加すると、システム１０は、被験者１２がＮ１睡眠６０６に移行したと決定する。Ｎ２ ６０８及びＮ３ ６１０を検出するために、パワー比率ベータ／デルタのｌｏｇが使用される。図６Ｂは、上記仮眠６２６について、時間６２４の経過とともにｌｏｇベータ／デルタ６２０比率がヒプノグラム６２２に非常に密接に追従する様子を示す図である。図６Ｃは、ｌｏｇベータ／デルタ比率の睡眠段階Ｎ１、Ｎ２、及びＮ３についての箱型図６５０、６５２、６５４を示す。箱形図は、ＮＲＥＭ睡眠段階Ｎ１、Ｎ２、及びＮ３についてのｌｏｇベータ／デルタ比率の分布、及び被験者１２における睡眠段階を決定するためにｌｏｇベータ／デルタに関する閾値がどのように使用されるかを示す。いくつかの実施形態では、Ｎ１からＮ２への移行を検出する閾値は、約−１．７５に設定され、Ｎ２からＮ３への移行を検出する閾値は、約−２．５に設定される。
[49] 図７は、管理システムにより被験者の睡眠セッションを管理するための方法７００を示す図である。このシステムは、１つ以上の感覚刺激装置、１つ以上のセンサ、１つ以上の物理コンピュータプロセッサ、及び／又は他の構成要素を含む。１つ以上の物理コンピュータプロセッサは、コンピュータプログラム構成要素を実行するように構成される。コンピュータプログラム構成要素は、脳活動構成要素、睡眠段階構成要素、制御構成要素、及び／又は他の構成要素を含む。以下に提示される方法７００の動作は、例示を目的とするものである。いくつかの実施形態では、方法７００は、説明されていない１つ以上の動作を追加して、及び／又は記載されている動作のうちの１つ以上を実行せずに、達成され得る。追加的に、方法７００の動作群の、図７に示され以下で説明される順序は、限定することを意図するものでない。
[50] いくつかの実施形態では、方法７００は、１つ以上の処理デバイス（例えば、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態マシン、及び／又は情報を電子的に処理するための他のメカニズム）において実装される。１つ以上の処理デバイスは、電子記憶媒体上に電子的に記憶される命令に応答して方法７００の動作の一部又は全部を実行する１つ以上のデバイスを含む。１つ以上の処理デバイスは、方法７００の動作のうちの１つ以上を実行するために特に設計されるようにハードウェア、ファームウェア、及び／又はソフトウェアによって構成される１つ以上のデバイスを含む。
[51] 動作７０２において、脳活動に関連する情報を伝達する出力信号が生成される。いくつかの実施形態では、この出力信号は、被験者の仮眠中に生成される。いくつかの実施形態では、システム１０は、この出力信号に基づいてＥＥＧを生成するように構成される。いくつかの実施形態では、動作７０２は、（図１に示され、本明細書で説明される）センサ１８と同一又は同様の１つ以上のセンサによって実行される。
[52] 動作７０４において、１つ以上の脳活動パラメータが決定される。いくつかの実施形態では、脳活動パラメータは、ＥＥＧ、出力信号、及び／又は他の情報に基づいて決定される。いくつかの実施形態では、この脳活動パラメータは、被験者の睡眠段階を示している。いくつかの実施形態では、脳活動パラメータを決定することは、１つ以上のマクロパラメータを決定することを含む。１つ以上のマクロパラメータは、ＥＥＧ信号のベータ帯域におけるパワーとＥＥＧ信号のデルタ帯域におけるパワーとの比率、ＥＥＧ信号のアルファ帯域におけるパワーとＥＥＧ信号のシータ帯域におけるパワーとの比率、ＥＥＧ信号のシグマ帯域におけるパワーとＥＥＧ信号のデルタ帯域におけるパワーとの比率、ＥＥＧ信号の高速周波数帯域におけるパワーとＥＥＧ信号の低速周波数帯域におけるパワーとの比率、及び／又は他のパラメータ、のうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、脳活動パラメータを決定することは、１つ以上のマイクロイベントを決定することを含む。１つ以上のマイクロイベントは、瞬き、緩徐眼球運動、紡錘波、徐波、及び／又は他のマイクロイベントのうちの１つ以上を含む。いくつかの実施形態では、動作７０４は、（図１に示され、本明細書で説明される）脳活動構成要素３０と同一又は同様のプロセッサ構成要素によって実行される。
[53] 動作７０６において、被験者の睡眠段階が決定される。睡眠段階は、脳活動パラメータに基づいて決定される。睡眠段階は、第１の睡眠段階と、第１の睡眠段階より深い第２の睡眠段階と、第１の睡眠段階及び第２の睡眠段階より深い第３の睡眠段階とを含む。いくつかの実施形態では、第１の睡眠段階は、ＲＥＭ睡眠、ＮＲＥＭ段階Ｎ１睡眠、又はＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の浅い部分のうちの１つ以上を含む。第２の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の深い部分を含む。第３の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ３睡眠を含む。いくつかの実施形態では、睡眠段階は、１つ以上のマクロパラメータと１つ以上のマイクロイベントとに基づいて決定される。いくつかの実施形態では、動作７０６は、（図１に示され、本明細書で説明される）睡眠段階構成要素３２と同一又は同様のプロセッサ構成要素によって実行される。
[54] 動作７０８において、被験者における睡眠段階移行が予測される。いくつかの実施形態では、第２の睡眠段階から第３の睡眠段階への移行が予測される。いくつかの実施形態では、この予測は、脳活動パラメータ及び／又は他の情報に基づいている。いくつかの実施形態では、睡眠段階移行は、１つ以上のマクロパラメータと１つ以上のマイクロイベントとに基づいて予測される。いくつかの実施形態では、動作７０８は、（図１に示され、本明細書で説明される）睡眠段階構成要素３２と同一又は同様のプロセッサ構成要素によって実行される。
[55] 動作７１０において、被験者に感情刺激を提供するように、感情刺激装置が制御される。いくつかの実施形態では、被験者が、第１の睡眠段階から第２の睡眠段階に入ることに応じて、被験者に感情刺激を提供するように、感情刺激装置は制御される。いくつかの実施形態では、被験者が第３の睡眠段階に入ろうとしていることを示す第２の睡眠段階から第３の睡眠段階への移行の予測に応じて、被験者に感情刺激を提供するのを中止するように、感情刺激装置は制御される。いくつかの実施形態では、被験者が第３の睡眠段階に入ったことを示す脳活動パラメータに応じて、感情刺激を加えて被験者を起こすように、１つ以上の感情刺激装置が制御される。いくつかの実施形態では、動作７１０は、（図１に示され、本明細書で説明される）制御構成要素３４と同一又は同様のプロセッサ構成要素によって実行される。
[56] 図１に戻って、電子記憶装置２２は、情報を電子的に記憶する電子記憶媒体を含む。電子記憶装置２２の電子記憶媒体は、システム１０と一体的に提供される（即ち、実質的に着脱ができない）システム記憶装置、及び／又は、例えばポート（例えば、ＵＳＢポート、ｆｉｒｅｗｉｒｅポート等）若しくはドライブ（例えば、ディスクドライブ等）を介してシステム１０に着脱可能に接続可能な着脱可能記憶装置、のうちのどちらか一方又は両方を含む。電子記憶装置２２は、光学的に読み取り可能な記憶媒体（例えば、光ディスク等）、磁気的に読み取り可能な記憶媒体（例えば、磁気テープ、磁気ハードドライブ、フロッピードライブ等）、電荷ベースの記憶媒体（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＲＡＭ等）、ソリッドステート記憶媒体（例えば、フラッシュドライブ等）、及び／又は他の電子的に読み取り可能な記憶媒体、のうちの１つ以上を含む。電子記憶装置２２は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサ２０によって決定される情報、ユーザインターフェース２４及び／若しくは外部コンピューティングシステムを介して受信される情報、並びに／又はシステム１０を適切に機能させることができる他の情報を記憶する。電子記憶装置２２は、（全体的に又は部分的に）システム１０内の別個の構成要素であってよく、システム１０の１つ以上の他の構成要素（例えば、プロセッサ２０）と（全体的に又は部分的に）一体的に提供されてもよい。
[57] ユーザインターフェース２４は、システム１０と、被験者１２と、及び／又は他のユーザとの間のインターフェースを提供するように構成され、このインターフェースを介して、被験者１２及び／又は他のユーザはシステム１０に情報を提供し、システム１０から情報（例えば、ターゲット睡眠段階）を受信し得る。この結果、ひとまとめにして「情報」と称される、データ、キュー、結果、及び／又は命令、並びに任意の他の通信可能なアイテムを、ユーザ（例えば、被験者１２）と、感覚刺激装置１６、センサ１８、プロセッサ２０、及び／又はシステム１０の他の構成要素のうちの１つ以上との間で通信することができる。例えば、ＥＧＧは、ユーザインターフェース２４を介して介護者に表示されてもよい。
[58] ユーザインターフェース２４内に含めるのに適したインターフェースデバイスの例には、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、ノブ、レバー、表示スクリーン、タッチスクリーン、スピーカ、マイクロフォン、表示灯、音響警報装置、プリンタ、触覚フィードバックデバイス、及び／又は他のインターフェースデバイスが含まれる。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース２４は、複数の別個のインターフェースを含む。いくつかの実施形態では、ユーザインターフェース２４は、感覚刺激装置１６及び／又はシステム１０の他の構成要素と一体的に提供される少なくとも１つのインターフェースを含む。
[59] 本開示では、ハードワイヤード又はワイヤレスのいずれかの他の通信技術も、ユーザインターフェース２４として考えられるということが理解されるべきである。例えば、本開示では、ユーザインターフェース２４は、電子記憶装置２２によって提供される着脱可能な記憶装置インターフェースと統合されてもよい、と考えられる。この例では、ユーザがシステム１０の実装をカスタマイズすることを可能にする情報が、着脱可能な記憶装置（例えば、スマートカード、フラッシュドライブ、着脱可能なディスク等）からシステム１０内へロードされる。ユーザインターフェース２４としてシステム１０と一緒に使用するように適合される他の入力デバイス及び技術の例としては、ＲＳ−２３２ポート、ＲＦリンク、ＩＲリンク、モデム（電話、ケーブル等）を含むが、これらに限定はされない。手短に言えば、本開示では、システム１０と情報を通信するためのいかなる技術も、ユーザインターフェース２４と考えられる。
[60] 特許請求の範囲内において括弧で囲まれた参照符号はすべて、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という言葉は、請求項に列挙された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。いくつかの手段を列挙する装置請求項においては、これら手段のうちの複数の手段が、ハードウェアの全く同一のアイテムにより具現化されてもよい。要素の前に付く「ａ」又は「ａｎ」という言葉は、そのような要素が複数存在することを排除するものではない。いくつかの手段を列挙するどの装置請求項においても、これら手段のうちの複数の手段が、ハードウェアの全く同一のアイテムにより具現化されてもよい。所定の要素が、相互に異なる従属請求項に記載されるという事実だけで、これらの要素を組み合わせて使用することができないことを示すわけではない。
[61] 前述の説明は、最も実際的で好ましい実施形態であると現在考えられるものに基づいて、説明のために詳細を提供しているが、こうした詳細は、その目的のためだけにあり、本開示は、明確に開示される実施形態に限定されないどころか、添付の請求項の趣旨及び範囲内にある変形及び均等な構成を網羅するように意図されるということが理解されるべきである。例えば、本開示では、可能な限り、任意の実施形態の１つ以上の特徴を、任意の他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わせることができると考えられるということが理解されるべきである。

Claims (15)

  1. 被験者の睡眠セッションを管理するシステムであって、
    前記システムは、
    前記睡眠セッション中に前記被験者に感覚刺激を提供する１つ以上の感覚刺激装置と、
    前記被験者の脳活動に関連する情報を伝達する出力信号を生成する１つ以上のセンサと、
    １つ以上の物理コンピュータプロセッサと、を含み、
    前記１つ以上の物理コンピュータプロセッサは、コンピュータ可読命令によって、
    前記出力信号に基づいて前記被験者の睡眠段階を示す前記被験者の脳活動パラメータを決定し、さらに、
    前記脳活動パラメータに基づいて前記被験者の前記睡眠段階を決定し、前記睡眠段階は、第１の睡眠段階と、前記第１の睡眠段階より深い第２の睡眠段階と、前記第１の睡眠段階及び前記第２の睡眠段階より深い第３の睡眠段階と、を含み、さらに、
    前記脳活動パラメータに基づいて前記第２の睡眠段階から前記第３の睡眠段階への移行を予測し、さらに、
    前記被験者が前記第１の睡眠段階から前記第２の睡眠段階に入ることに応じて、前記被験者に感覚刺激を提供するように、及び、
    前記被験者が前記第３の睡眠段階に入ろうとしていることを示す前記第２の睡眠段階から前記第３の睡眠段階への移行の予測に応じて、前記被験者に感覚刺激を提供するのを中止するように、
    前記１つ以上の感覚刺激装置を制御する、
    システム。
  2. 前記睡眠セッションは仮眠である、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記１つ以上のセンサは、前記出力信号がＥＥＧ信号を含むように構成され、
    前記１つ以上の物理コンピュータプロセッサは、前記脳活動パラメータを決定することが、
    前記ＥＥＧ信号のベータ帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号のデルタ帯域におけるパワーとの比率、前記ＥＥＧ信号のアルファ帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号のシータ帯域におけるパワーとの比率、前記ＥＥＧ信号のシグマ帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号の前記デルタ帯域における前記パワーとの比率、又は前記ＥＥＧ信号の高速周波数帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号の低速周波数帯域におけるパワーとの比率、のうちの１つ以上を含む、１つ以上のマクロパラメータを決定することと、
    瞬き、緩徐眼球運動、紡錘波、又は徐波、のうちの１つ以上を含む、１つ以上のマイクロイベントを決定することと、
    を含むように構成され、
    前記１つ以上の物理コンピュータプロセッサは、前記１つ以上のマクロパラメータと前記１つ以上のマイクロイベントとに基づいて前記睡眠段階が決定されるように構成される、
    請求項１に記載のシステム。
  4. 前記１つ以上の物理コンピュータプロセッサは、
    前記第１の睡眠段階が、ＲＥＭ睡眠、ＮＲＥＭ段階Ｎ１睡眠、又はＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の浅い部分、のうちの１つ以上を含み、
    前記第２の睡眠段階が、ＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の深い部分を含み、
    前記第３の睡眠段階が、ＮＲＥＭ段階Ｎ３睡眠を含む、
    ように構成される、請求項１に記載のシステム。
  5. 前記１つ以上の物理コンピュータプロセッサは、前記被験者が前記第３の睡眠段階に入ったことを示す前記脳活動パラメータに応じて、感覚刺激を加えて前記被験者を起こすように、前記１つ以上の感覚刺激装置を制御する、請求項１に記載のシステム。
  6. 管理システムによって被験者の睡眠セッションを管理するための方法であって、前記システムは、１つ以上の感覚刺激装置と、１つ以上のセンサと、１つ以上の物理コンピュータプロセッサとを含み、
    前記方法は、
    前記１つ以上のセンサによって、前記被験者の脳活動に関連する情報を伝達する出力信号を生成することと、
    前記１つ以上の物理コンピュータプロセッサによって、前記出力信号に基づいて前記被験者の睡眠段階を示す前記被験者の脳活動パラメータを決定することと、
    前記１つ以上の物理コンピュータプロセッサによって、前記脳活動パラメータに基づいて前記被験者の前記睡眠段階を決定することであって、前記睡眠段階は、第１の睡眠段階と、前記第１の睡眠段階より深い第２の睡眠段階と、前記第１の睡眠段階及び前記第２の睡眠段階より深い第３の睡眠段階とを含む、決定することと、
    前記１つ以上の物理コンピュータプロセッサによって、前記脳活動パラメータに基づいて前記第２の睡眠段階から前記第３の睡眠段階への移行を予測することと、
    前記１つ以上の物理コンピュータプロセッサによって、
    前記被験者が前記第１の睡眠段階から前記第２の睡眠段階に入ることに応じて、前記被験者に感覚刺激を提供するように、及び、
    前記被験者が前記第３の睡眠段階に入ろうとしていることを示す前記第２の睡眠段階から前記第３の睡眠段階への移行の予測に応じて、前記被験者に感覚刺激を提供するのを中止するように、
    前記１つ以上の感覚刺激装置を制御することと、を含む、
    方法。
  7. 前記睡眠セッションは仮眠である、請求項６に記載の方法。
  8. 前記出力信号はＥＥＧ信号を含み、
    前記脳活動パラメータを決定することは、
    前記ＥＥＧ信号のベータ帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号のデルタ帯域におけるパワーとの比率、前記ＥＥＧ信号のアルファ帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号のシータ帯域におけるパワーとの比率、前記ＥＥＧ信号のシグマ帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号の前記デルタ帯域における前記パワーとの比率、又は前記ＥＥＧ信号の高速周波数帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号の低速周波数帯域におけるパワーとの比率、のうちの１つ以上を含む、１つ以上のマクロパラメータを決定することと、
    瞬き、緩徐眼球運動、紡錘波、又は徐波、のうちの１つ以上を含む、１つ以上のマイクロイベントを決定することと、を含み、
    前記睡眠段階は、前記１つ以上のマクロパラメータと前記１つ以上のマイクロイベントとに基づいて決定される、
    請求項６に記載の方法。
  9. 前記第１の睡眠段階は、ＲＥＭ睡眠、ＮＲＥＭ段階Ｎ１睡眠、又はＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の浅い部分、のうちの１つ以上を含み、
    前記第２の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の深い部分を含み、
    前記第３の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ３睡眠を含む、
    請求項６に記載のシステム。
  10. 前記１つ以上の感覚刺激装置は、前記被験者が前記第３の睡眠段階に入ったことを示す前記脳活動パラメータに応じて、感覚刺激を加えて前記被験者を起こすように制御される、請求項６に記載の方法。
  11. 被験者の睡眠セッションを管理するシステムであって、
    前記システムは、
    前記睡眠セッション中に前記被験者に感覚刺激を提供するための手段と、
    前記被験者の脳活動に関連する情報を伝達する出力信号を生成するための手段と、
    前記出力信号に基づいて前記被験者の睡眠段階を示す前記被験者の脳活動パラメータを決定するための手段と、
    前記脳活動パラメータに基づいて前記被験者の前記睡眠段階を決定するための手段であって、前記睡眠段階は、第１の睡眠段階と、前記第１の睡眠段階より深い第２の睡眠段階と、前記第１の睡眠段階及び前記第２の睡眠段階より深い第３の睡眠段階とを含む、前記睡眠段階を決定するための手段と、
    前記脳活動パラメータに基づいて前記第２の睡眠段階から前記第３の睡眠段階への移行を予測するための手段と、
    前記被験者が前記第１の睡眠段階から前記第２の睡眠段階に入ることに応じて、前記被験者に感覚刺激を提供するように、及び、
    前記被験者が前記第３の睡眠段階に入ろうとしていることを示す前記第２の睡眠段階から前記第３の睡眠段階への移行の予測に応じて、前記被験者に感覚刺激を提供するのを中止するように、
    前記感覚刺激を提供するための手段を制御するための手段と、を含む、
    システム。
  12. 前記睡眠セッションは仮眠である、請求項１１に記載のシステム。
  13. 前記出力信号はＥＥＧ信号を含み、
    前記脳活動パラメータを決定することは、
    前記ＥＥＧ信号のベータ帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号のデルタ帯域におけるパワーとの比率、前記ＥＥＧ信号のアルファ帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号のシータ帯域におけるパワーとの比率、前記ＥＥＧ信号のシグマ帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号の前記デルタ帯域における前記パワーとの比率、又は前記ＥＥＧ信号の高速周波数帯域におけるパワーと前記ＥＥＧ信号の低速周波数帯域におけるパワーとの比率、のうちの１つ以上を含む、１つ以上のマクロパラメータを決定することと、
    瞬き、緩徐眼球運動、紡錘波、又は徐波、のうちの１つ以上を含む、１つ以上のマイクロイベントを決定することと、を含み、
    前記睡眠段階は、前記１つ以上のマクロパラメータと前記１つ以上のマイクロイベントとに基づいて決定される、
    請求項１１に記載のシステム。
  14. 前記第１の睡眠段階は、ＲＥＭ睡眠、ＮＲＥＭ段階Ｎ１睡眠、又はＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の浅い部分、のうちの１つ以上を含み、
    前記第２の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ２睡眠の深い部分を含み、
    前記第３の睡眠段階は、ＮＲＥＭ段階Ｎ３睡眠を含む、
    請求項１１に記載のシステム。
  15. 前記感覚刺激を提供するための手段は、前記被験者が前記第３の睡眠段階に入ったことを示す前記脳活動パラメータに応じて、感覚刺激を加えて前記被験者を起こすように制御される、請求項１１に記載のシステム。
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