JP2020014539A - 睡眠状態判定装置並びにこれを用いた睡眠状態判定方法及び居眠り防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の自動判定における問題点を解決し、より実態に即した睡眠状態の自動判定を行うことの可能な睡眠状態判定装置並びにこれを用いた睡眠状態判定方法及び居眠り防止装置を提供すること。【解決手段】 生体から検出した脳波を所定の時間ブロック単位で周波数解析すると共に複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量をそれぞれ抽出する周波数成分抽出部１２と、睡眠の程度・覚醒など複数の基本睡眠等状態及び各状態間の状態遷移条件を決定し記憶する状態遷移記憶部１８と、過去の各時間ブロックにおける基本睡眠等状態の判定結果を記憶する睡眠状態判定結果記憶部１９とを備える。現時間ブロックにおける、複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量、現時間ブロックの直前の過去の時間ブロックにおける基本睡眠等状態及び状態遷移関条件とを利用した判定条件により、当該時間ブロックにおける状態を判定する睡眠状態判定部１３とを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、生体の睡眠状態を判定する睡眠状態判定装置並びにこれを用いた睡眠状態判定方法及び居眠り防止装置に関するものである。

睡眠中の生体の脳波を計測することにより、睡眠の状態を判定することができることは従来から知られている。人間の睡眠の状態は睡眠の深さによって睡眠段階１、睡眠段階２、睡眠段階３、睡眠段階４、睡眠段階ＲＥＭに分類されるが、計測された脳波を見れば、被験者が覚醒段階にあるか、睡眠段階にあるか、睡眠段階にあるならば、前記の５つのなかのどの段階にあるかをおおよそ判定することができる。非特許文献１には、ある一定時間（３０秒を一区間とし、これをエポックと呼ぶのが通例となっている）の間に計測された脳波の特徴に応じて、その区間が覚醒段階なのか、睡眠段階なのか、睡眠段階にあるならば、前記５つのなかのどの段階に該当するかを判定する際の指針が記されており、従来より、この文献に記された指針にしたがって、脳波に関して専門的な知識を有する医師、検査技師による目視睡眠判定が行われてきた。

しかし、当然のことながら、一晩計測し取得した脳波データを目視判定することは多大な労力を要し、この作業を行うことのできる専門家も限定されている。そこで、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）による周波数解析などの手法を用いてコンピュータにより睡眠段階を自動判定する試みが従来からなされてきた。脳波は周波数に応じて、１−４Ｈｚのδ波、４−８Ｈｚのθ波、８−１２Ｈｚのα波、１２−４０Ｈｚのβ波に分類され（分類の細部は研究者により異なり、この分類はあくまで一例である）、大まかに言って眠りが深くなるほど低い周波数の波の含有量が増加する傾向がある。従来の自動判定手法もこの点に着目したものが主流となっている。

従来の手法においては、そのエポックの周波数解析のみにより行われている。例えば、特許文献１では、θ波＋δ波の含有量が第１の閾値以上で第２の閾値未満ならLight睡眠（睡眠段階１または睡眠段階２）、θ波＋δ波の含有量が第２の閾値以上ならDeep睡眠（睡眠段階３または睡眠段階４）、θ波の含有率が第３の閾値以下ならＲＥＭ睡眠と判定する手法について述べられている。

また、特許文献２では、δ波の含有量がある閾値以上ならDeep睡眠（睡眠段階３または睡眠段階４）、１２−１６Ｈｚのσ波の含有量がある閾値以上ならLight睡眠（睡眠段階１または睡眠段階２）、β波の含有率がある閾値以上ならＲＥＭ睡眠と判定する手法について述べられている。このような手法の場合、先行するエポックの状態をある程度考慮しながら行う目視結果と比較すると、必然的に判定精度は低くなる結果になる。例えば、健常者の通常の睡眠の場合、入眠直後にはＲＥＭ睡眠に移行しないことが知られており、目視判定者はこの特質を考慮した上での判定を行っているが、従来の自動判定手法においてはそのような考慮は行わないため、入眠直後にＲＥＭ睡眠と誤判定することがしばしばある。また、一般的な傾向として、入眠後にまずLight睡眠に移行した後、Light睡眠→Deep睡眠→Light睡眠→ＲＥＭ睡眠、というサイクルを一晩に３〜５回繰り返すことが知られており、目視判定者はこのことを考慮した上で、短期的な変動を適切に除去した判定を行っているが、従来の自動判定手法においてはこのような処理は行わないため、必然的に、目視判定と比較して短期的な変動による睡眠段階の遷移が頻繁に起こる結果になる。

特に、体動によるノイズが存在した場合にこのような誤判定は生じやすくなる。体動によるノイズが存在した場合、一般的にδ波の含有量が高くなる傾向があるため、例えば、覚醒判定のエポックの直後に、Deep睡眠判定のエポックが続くなどの、通常はありえない遷移が発生する。特許文献３では、該当エポックの含有量の代わりに、前後数エポックの含有量の中間値を用いることで、ノイズの影響を軽減させる方法が述べられており、また、特許文献４では、該当エポックの含有量を計算する際に、エポックを複数区間に分割してそれぞれの含有量を求め、そのうち、ノイズ閾値を超えたものについては除去し、残りの区間のみからエポックの含有量を求めることにより、ノイズの影響を軽減させる方法が述べられている。しかし、いずれの場合も、目視判定との乖離を是正するに抜本的な解決には至っていない。

特許第４８２２７９６号公報 特許第５０１１５５５号公報 特開２０１１−０８３３０７号公報 特開２０１４−１２８４３３号公報

Allan Rechtschaffen、Anthony Kales編、清野茂博訳 「睡眠脳波アトラス」医歯薬出版 １９６８年

本発明は、従来の自動判定におけるこのような問題点を解決し、より実態に即した睡眠状態の自動判定を行うことの可能な睡眠状態判定装置並びにこれを用いた睡眠状態判定方法及び居眠り防止装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る睡眠状態判定装置の特徴構成は、生体から検出した脳波を所定の時間ブロック単位で周波数解析すると共に複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量をそれぞれ抽出する周波数成分抽出部と、睡眠の程度・覚醒など複数の基本睡眠等状態、及び、各状態間における状態遷移条件を決定し記憶する状態遷移記憶部と、過去の各時間ブロックにおける基本睡眠等状態の判定結果を記憶する睡眠状態判定結果記憶部と、現時間ブロックにおける、前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量、前記現時間ブロックの直前の過去の時間ブロックにおける前記基本睡眠等状態及び前記状態遷移関条件とを利用した判定条件により、当該時間ブロックにおける状態を判定する睡眠状態判定部とを設けたことにある。

上記構成において、各基本睡眠等状態間に遷移途中の中間状態を設け、前記状態遷移記憶部は、さらに各基本睡眠等状態及び各遷移途中中間状態の間における状態遷移関係を決定し記憶するものであり、前記睡眠状態判定部は、さらに現時間ブロックにおける、前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量、前記現時間ブロックの直前の過去の時間ブロックにおける前記基本睡眠等状態または前記遷移途中中間状態及び前記状態遷移関係とを利用した判定条件により、当該時間ブロックにおける状態を判定するものとしてもよい。

前記睡眠状態判定部は、さらに現時間ブロックにおける、前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量、前記現時間ブロックの直前の過去の時間ブロックにおける前記基本睡眠等状態及び前記状態遷移関係とを利用した判定条件により、直前の過去時間ブロックの状態を維持しうるものとしてもよい。

また、前記基本睡眠等状態は、Wake、REM睡眠を有すると共に、残りの睡眠状態をLight睡眠、Deep睡眠に２分割するものとしてもよい。

この場合、前記状態遷移記憶部において、WakeはLight睡眠、REM睡眠との状態遷移を許容され、Light睡眠はDeep睡眠、Wake、REM睡眠との状態遷移を許容され、REM睡眠はWake、Light睡眠との状態遷移を許容され、Deep睡眠はLight睡眠との状態遷移を許容されるものとしてもよい。

前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分にはα波、δ波が用いられる。

一方、上記特徴のいずれかに記載の睡眠状態判定装置を用いた睡眠状態判定方法の特徴は、生体から検出した脳波を所定の時間ブロック単位で周波数解析すると共に複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量を周波数成分抽出部それぞれ抽出し、睡眠の程度・覚醒など複数の基本睡眠等状態、及び、各状態間における状態遷移条件を決定し状態遷移記憶部に記憶し、過去の各時間ブロックにおける基本睡眠等状態の判定結果を記憶し、現時間ブロックにおける、前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量、前記現時間ブロックの直前の過去の時間ブロックにおける前記基本睡眠等状態及び前記状態遷移関条件とを利用した判定条件により、当該時間ブロックにおける状態を睡眠状態判定部により判定することにある。

また、上記特徴のいずれかに記載の睡眠状態判定装置を用いた居眠り防止装置の特徴は、睡眠状態判定装置の判定結果により利用者に向かって警報を発生する警報装置を備えたことにある。

本発明によれば、状態遷移法により先行する時間ブロック（エポック）の状態をも判定条件に入れた上での自動判定を行うため、従来の単独エポックの情報のみによる自動判定と比較して高い精度での睡眠状態自動判定を行うことができる。その結果、より実態に即した睡眠状態の自動判定を行うことの可能な睡眠状態判定装置並びにこれを用いた睡眠状態判定方法及び居眠り防止装置を提供することが可能となった。

本発明の他の特徴、構成及び効果については、以下に示す「発明を実施するための形態」の記述で明らかになるであろう。

本発明の睡眠状態判定装置の基本利用形態を示す図である。 各睡眠段階における脳波データの例とそれぞれの場合の周波数解析結果を示したものである（その１）。 各睡眠段階における脳波データの例とそれぞれの場合の周波数解析結果を示したものである（その２）。 本発明の第一実施形態における睡眠状態判定方法の状態遷移図である。 第一実施形態における睡眠状態判定結果の例を示すグラフである。 本発明の第二実施形態における睡眠状態判定装置の構成を示す図である。 第二実施形態における居眠り防止アルゴリズムの例を示したものである。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明で利用する睡眠状態判定装置１の基本利用形態を示し、例えば前段に脳波計２、後段に睡眠判定結果表示部３が組み込まれている。睡眠状態判定装置１は睡眠状態判定方法のアルゴリズムを処理できるように実装したパーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの装置である。脳波計２は被験者の頭部に装着した脳波電極２ａと接続され脳波計測を行う。

まず、脳波データ読み込み部１１で、脳波計２により計測されたデータをリアルタイムに読み込み、脳波データ記憶部１６に保存するとともに、周波数成分抽出部１２に送る。脳波データ読み込み部１１で、脳波計２によりあらかじめ計測され保存された脳波データを読み込み、脳波データ記憶部１６に保存してもよい。

次に、周波数成分抽出部１２で、脳波データ記憶部１６に保存された脳波データをエポック単位（通常は３０秒単位）に分割し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの手法を用いて、各エポックの脳波データの周波数解析を行い、各エポックごとに含まれる、１−４Ｈｚのδ波、４−８Ｈｚのθ波、８−１２Ｈｚのα波、１２−４０Ｈｚのβ波の含有量と含有率を計算し、周波数解析データ記憶部１７に保存する。

次に、睡眠状態判定部１３で、周波数解析データ記憶部１７に保存された各データ（エポック単位のδ波、θ波、α波、β波の含有量と含有率）と、睡眠状態判定結果記憶部１９に保存された、判定を行おうとするエポックに先行するエポックの判定済みの睡眠状態判定結果データとを用いて、状態遷移条件等記憶部１８に保存された、睡眠状態間における状態遷移条件判定式に基づいて、該エポックの睡眠状態の自動判定を行う。睡眠状態判定部１３では、上述の自動判定を第１エポックから順番に行っていき、睡眠判定結果出力部１４で、睡眠状態判定結果記憶部１９に保存していく。

睡眠判定結果表示部３では、リアルタイム自動判定結果がディスプレイ上に逐一更新されて表示される。ディスプレイ上に逐一更新表示される睡眠状態のリアルタイム自動判定結果は、医師あるいは検査技師が被験者の睡眠状態の経過を別室で監視する、といった場合に利用することができる。もちろん、蓄積データを利用する場合は、リアルタイムではなく、判定結果を必要に応じて順次表示させてもよい。

続いて、本発明の第一実施形態について図１〜４を参照しながら説明する。被験者の頭部に装着した脳波電極と接続させて脳波計測を行う脳波計から、判定の対象となる脳波データを逐一取得しつつ、本発明による睡眠状態自動判定をリアルタイムに行い、ディスプレイ上に逐一更新して表示する。もちろん、判定の対象となる脳波データが市販の脳波計によってあらかじめ計測され保存されており、本発明による睡眠状態自動判定を脳波計測終了後に行ってもよい。

図２は、各睡眠段階における脳波データの例とそれぞれの場合の周波数解析結果を示したものである。(a-1)、(b-1)、(c-1)、(d-1)、(e-1)、(f-1)は実際に計測された１エポック分（３０秒）の各睡眠段階の脳波データである。(a-2)、(b-2)、(c-2)、(d-2)、(e-2)、(f-2)はそれぞれの場合の、ＦＦＴによる周波数解析結果であり、棒グラフの一番左がδ波の含有量、左から二番目がθ波の含有量、左から三番目がα波の含有量、一番右がβ波の含有量を示している。

(a-1)は覚醒段階のときの脳波データの例である。覚醒段階においては８−１２Ｈｚのα波が多く観測されることが知られており、実際、(a-2)の周波数解析結果においても、α波の含有量が高くなっている。

(b-1)は入眠直後の睡眠段階１のときの脳波データの例である。睡眠段階１においては脳波は全体に低振幅の変化の少ない状態になることが知られており、実際、(b-2)の周波数解析結果においても、δ波、θ波、α波、β波の含有量はいずれも低い値になっている。

(c-1)は入眠から十分程度が経過して徐々に眠りが深くなっていき、睡眠段階１から睡眠段階２に移行したときの脳波データの例である。睡眠段階２においては、低い周波数で高振幅の特殊な波が突発的に出現することが知られており、実際、(c-2)の周波数解析結果においても、δ波の含有量が睡眠段階１と比較して高い値になっている。

(d-1)はさらに眠りが深くなっていき、睡眠段階３に移行したときの脳波データの例である。睡眠段階３に入ると、Deep睡眠時特有の低い周波数で高振幅の波（大徐波）が脳波全体の２０〜５０％を占めることが知られており、実際、(d-2)の周波数解析結果においても、δ波の含有量が他の波と比較して突出して高い値になっている（グラフでは表示上限値を超えてしまっているが、δ波の含有量は61.3）。

(e-1)はさらに眠りが深くなっていき、睡眠段階４に移行したときの脳波データの例である。睡眠段階４に入ると、Deep睡眠時特有の大徐波の割合がさらに高くなっていき、脳波全体の５０％以上を占めることが知られており、実際、(e-2)の周波数解析結果においても、δ波の含有量が睡眠段階３と比較してもさらに突出して高い値になっている（グラフでは表示上限値を超えてしまっているが、δ波の含有量は114.2）。

(f-1)はDeep睡眠が終わり、Light睡眠を経て睡眠段階ＲＥＭに移行したときの脳波データの例である。睡眠段階ＲＥＭにおいては、睡眠段階１と同様に脳波は全体に低振幅の変化の少ない状態になることが知られており、実際、(f-2)の周波数解析結果においても、δ波、θ波、α波、β波の含有量はいずれも低い値になっている。

以上に記した各睡眠段階における脳波の周波数特性から考えて、例えば、睡眠状態自動判定アルゴリズムとして以下のようなものが考えられる。
・覚醒／睡眠判定用のα波含有量閾値１を設定
・ＲＥＭ睡眠／Light睡眠（睡眠段階１または睡眠段階２）判定用のδ波含有量閾値２を設定
・Light睡眠（睡眠段階１または睡眠段階２）／Deep睡眠（睡眠段階３または睡眠段階４）判定用のδ波含有量閾値３を設定
・あるエポックのα波含有量が上記の閾値１以上のとき：そのエポックを覚醒段階と判定
・あるエポックのα波含有量が上記の閾値１未満で、δ波含有量が上記の閾値２未満のとき：そのエポックをＲＥＭ睡眠段階と判定
・あるエポックのα波含有量が上記の閾値１未満で、δ波含有量が上記の閾値２以上で閾値３未満のとき：そのエポックをLight睡眠段階と判定
・あるエポックのα波含有量が上記の閾値１未満で、δ波含有量が上記の閾値３以上のとき：そのエポックをDeep睡眠段階と判定

しかし、このようなアルゴリズムによる場合、前後の状態を考慮せず、そのエポックの周波数解析のみにより判定を行うため、先行するエポックの状態をある程度考慮しながら行う目視結果と比較すると、必然的に判定精度は低くなる結果になる。特に、図２の(b-2)(f-2)を比較すれば明らかなように、睡眠段階１と睡眠段階ＲＥＭはエポックのみによる判定では区別することができない。そのため、例えば、上述のアルゴリズム例の場合なら、Light睡眠と判定されるべき睡眠段階１がすべて睡眠段階ＲＥＭと判定される結果になってしまう。しかし、健常者の通常の睡眠の場合、入眠直後は睡眠段階１に移行しＲＥＭ睡眠は出現しないことが知られている。この特質を利用して、目視による判定の場合、目視判定者は、もしあるエポックの脳波データが図２の(b-1)あるいは(f-1)のようなものだった場合に、入眠直後であればLight睡眠（睡眠段階１）、そうでなければＲＥＭ睡眠と判定する、ということを行っている。また、一般的な傾向として、入眠後にまずLight睡眠に移行した後、Light睡眠→Deep睡眠→Light睡眠→ＲＥＭ睡眠、というサイクルを一晩に３〜５回繰り返すことが知られているが、目視判定者はこのことをある程度考慮した上で、短期的な変動を適切に除去した判定を行っている。必然的に、目視判定と比較して、単独エポックのみによる自動判定では短期的な変動による睡眠段階の遷移が頻繁に起こる結果になる。また、短期的な変動の影響で、例えば、覚醒判定のエポックの直後に、Deep睡眠判定のエポックが続くなど、通常はありえない遷移も発生する。特に、体動などによるノイズが存在した場合に、このような誤判定が生じやすくなる。

本発明では、従来の自動判定におけるこのような問題点を解決し、単独エポックのみによる自動判定ではなく、先行するエポックの状態を考慮に入れた上での自動判定を行う。各エポックの睡眠状態を自動判定する際に、該エポックに先行するエポックの判定済みの睡眠状態を記憶しておいて、その情報と、各エポックのδ波、θ波などの含有量に基づいて得られた情報とを用いて、状態遷移法によって該エポックの睡眠状態を判定するようにしている。

図３は、睡眠状態判定方法の状態遷移図を示したものである。ここでは、睡眠段階１と睡眠段階２を合わせてLight睡眠段階、睡眠段階３と睡眠段階４を合わせてDeep睡眠段階とし、覚醒／Light睡眠／Deep睡眠／ＲＥＭ睡眠の自動判定を行う方法について説明する。なお、状態遷移は第１エポックから順番にエポック単位で行われるが、計測開始時点である第１エポックは覚醒状態にあるものとする。

図３に示すように、本実施形態では睡眠の「状態」として、まず「Wake」状態（状態S301）、「Light」状態（状態S303）、「Deep」状態（状態S306）、「REM」状態（状態S309）を設定し、状態遷移は「Wake」状態と「Light」状態との間、「Light」状態と「Deep」状態との間、「Light」状態と「REM」状態との間、および「REM」状態から「Wake」状態へ、のみで行われるものとしている。これは例外的なケースを除き、通常の睡眠ではこれ以外の遷移はありえないからである。このような状態遷移モデルを採り入れることにより、単独エポックのみによる自動判定ではしばしば発生する、現実にはありえない遷移を防止することができる。特に、上述した、覚醒から入眠に至った直後の、本来ならLight睡眠と判定すべきところをＲＥＭ睡眠と判定する、という誤判定を防止することができる。

また、本実施形態は、上述した４つの「状態」の他に、遷移途中状態である「WakeToLight」状態（状態S302）、「LightToWake」状態（状態S304）、「LightToDeep」状態（状態S305）、「DeepToLight」状態（状態S307）、「LightToREM」状態（状態S308）、「REMToLight」状態（状態S310）、「REMToWake」状態（状態S311）を設定している。これは、短期的な変動による誤遷移を減少させるためである。

例えば、覚醒段階にあるとき、観測される脳波およびその周波数解析結果はおおむね図２の(a-1)(a-2)のようなものとなるが、ときおり図２の(b-1)(b-2)のようになることがある。しかし、一時的に(b-1)(b-2)のような脳波が観測されたからといって必ずしも入眠に至ったとは限らず、またすぐに(a-1)(a-2)の形状に戻ることがしばしばある。このような状況のときに、(b-1)(b-2)のような脳波が観測されるたびに、入眠してLight睡眠段階に入ったと判定すれば、覚醒段階とLight睡眠段階の間の遷移が何度も発生することになる。このような誤遷移は単独エポックのみによる判定ではもちろん、状態遷移法を採り入れて「Wake」状態、「Light」状態を設定した場合でも発生する。

このような誤遷移を回避するために、本実施形態では「Wake」状態と「Light」状態の間に遷移途中状態である「WakeToLight」状態を設定している。もし「Wake」状態にあって(b-1)(b-2)のような脳波が観測されれば、すぐに「Light」状態には遷移せず、まず「WakeToLight」状態に遷移する。脳波が(b-1)(b-2)のようなものであるかどうかは、α波含有量があらかじめ設定された覚醒／睡眠判定用の閾値１未満であるかどうかで判定する（状態遷移T302）。「WakeToLight」状態にあって次のエポックでも再び(b-1)(b-2)のような脳波が観測されれば、すなわち次のエポックでもα波含有量が閾値１未満であれば、ここで初めて入眠したと判断して「Light」状態に遷移する（状態遷移T304）。このとき、暫定的に「WakeToLight」状態とされたエポックは事後的に「Light」状態に変更される。一方、「WakeToLight」状態にあって次のエポックで(b-1)(b-2)のような脳波ではなく(a-1)(a-2)のような脳波が観測されれば、すなわち次のエポックのα波含有量が閾値１以上であれば、入眠と思われた兆候はあくまでも一時的なものに過ぎなかったと判断して「Wake」状態に遷移する（状態遷移T303）。このとき、暫定的に「WakeToLight」状態とされたエポックは事後的に「Wake」状態に変更され、「Wake」状態が継続しているという判定になる。この方法により、入眠の兆候が少なくとも２エポック連続して観測されなければ「Light」状態には遷移しないことになり、短期的な変動による誤遷移を減少させることができる。

同様の遷移途中状態は、「Light」状態と「Wake」状態の間、「Light」状態と「Deep」状態の間、「Deep」状態と「Light」状態の間、「Light」状態と「REM」状態の間、「REM」状態と「Light」状態の間、「REM」状態と「Wake」状態の間にも設定している。

「Light」状態と「Wake」状態の間には遷移途中状態である「LightToWake」状態を設定している。もし「Light」状態にあって図２の(a-1)(a-2)のような覚醒の兆候である脳波が観測されたとき、すぐに「Wake」状態には遷移せず、まず「LightToWake」状態に遷移する。脳波が(a-1)(a-2)のようなものであるかどうかは、α波含有量があらかじめ設定された覚醒／睡眠判定用の閾値１以上であるかどうかで判定する（状態遷移T305）。「LightToWake」状態にあって次のエポックでも再び(a-1)(a-2)のような脳波が観測されれば、すなわち次のエポックでもα波含有量が閾値１以上であれば、ここで初めて覚醒したと判断して「Wake」状態に遷移する（状態遷移T307）。このとき、暫定的に「LightToWake」状態とされたエポックは事後的に「Wake」状態に変更される。一方、「LightToWake」状態にあって次のエポックで(a-1)(a-2)のような脳波ではなく(b-1)(b-2)のような脳波が観測されれば、すなわち次のエポックのα波含有量が閾値１未満であれば、覚醒と思われた兆候はあくまでも一時的なものに過ぎなかったと判断して「Light」状態に遷移する（状態遷移T306）。このとき、暫定的に「LightToWake」状態とされたエポックは事後的に「Light」状態に変更され、「Light」状態が継続しているという判定になる。この方法により、覚醒の兆候が少なくとも２エポック連続して観測されなければ「Wake」状態には遷移しないことになり、短期的な変動による誤遷移を減少させることができる。

「Light」状態と「Deep」状態の間には遷移途中状態である「LightToDeep」状態を設定している。もし「Light」状態にあって図２の(d-1)(d-2)のようなDeep睡眠の兆候である脳波が観測されたとき、すぐに「Deep」状態には遷移せず、まず「LightToDeep」状態に遷移する。脳波が(d-1)(d-2)のようなものであるかどうかは、δ波含有量があらかじめ設定されたLight睡眠／Deep睡眠判定用の閾値３以上であるかどうかで判定する（状態遷移T308）。「LightToDeep」状態にあって次のエポックでも再び(d-1)(d-2)のような脳波が観測されれば、すなわち次のエポックでもδ波含有量が閾値３以上であれば、ここで初めてDeep睡眠に入ったと判断して「Deep」状態に遷移する（状態遷移T310）。このとき、暫定的に「LightToDeep」状態とされたエポックは事後的に「Deep」状態に変更される。一方、「LightToDeep」状態にあって次のエポックで(d-1)(d-2)のような脳波ではなく、(c-1)(c-2)のようなLight睡眠の特徴である脳波が観測されれば、すなわち次のエポックのδ波含有量が閾値３未満であれば、Deep睡眠と思われた兆候はあくまでも一時的なものに過ぎなかったと判断して「Light」状態に遷移する（状態遷移T309）。このとき、暫定的に「LightToDeep」状態とされたエポックは事後的に「Light」状態に変更され、「Light」状態が継続しているという判定になる。この方法により、Deep睡眠の兆候が少なくとも２エポック連続して観測されなければ「Deep」状態には遷移しないことになり、短期的な変動による誤遷移を減少させることができる。

「Deep」状態と「Light」状態の間には遷移途中状態である「DeepToLight」状態を設定している。もし「Deep」状態にあって図２の(c-1)(c-2)のようなLight睡眠の兆候である脳波が観測されたとき、すぐに「Light」状態には遷移せず、まず「DeepToLight」状態に遷移する。脳波が(c-1)(c-2)のようなものであるかどうかは、δ波含有量があらかじめ設定されたLight睡眠／Deep睡眠判定用の閾値３未満であるかどうかで判定する（状態遷移T312）。「DeepToLight」状態にあって次のエポックでも再び(c-1)(c-2)のような脳波が観測されれば、すなわち次のエポックでもδ波含有量が閾値３未満であれば、ここで初めてLight睡眠に入ったと判断して「Light」状態に遷移する（状態遷移T314）。このとき、暫定的に「DeepToLight」状態とされたエポックは事後的に「Light」状態に変更される。一方、「DeepToLight」状態にあって次のエポックで(c-1)(c-2)のような脳波ではなく、(d-1)(d-2)のようなDeep睡眠の特徴である脳波が観測されれば、すなわち次のエポックのδ波含有量が閾値３以上であれば、Light睡眠と思われた兆候はあくまでも一時的なものに過ぎなかったと判断して「Deep」状態に遷移する（状態遷移T313）。このとき、暫定的に「DeepToLight」状態とされたエポックは事後的に「Deep」状態に変更され、「Deep」状態が継続しているという判定になる。この方法により、Light睡眠の兆候が少なくとも２エポック連続して観測されなければ「Light」状態には遷移しないことになり、短期的な変動による誤遷移を減少させることができる。

「Light」状態と「REM」状態の間には遷移途中状態である「LightToREM」状態を設定している。もし「Light」状態にあって図２の(f-1)(f-2)のようなＲＥＭ睡眠の兆候である脳波が観測されたとき、すぐに「REM」状態には遷移せず、まず「LightToREM」状態に遷移する。脳波が(f-1)(f-2)のようなものであるかどうかは、δ波含有量があらかじめ設定されたＲＥＭ睡眠／Light睡眠判定用の閾値２未満であるかどうかで判定する（状態遷移T316）。「LightToREM」状態にあって次のエポックでも再び(f-1)(f-2)のような脳波が観測されれば、すなわち次のエポックでもδ波含有量が閾値２未満であれば、ここで初めてＲＥＭ睡眠に入ったと判断して「REM」状態に遷移する（状態遷移T318）。このとき、暫定的に「LightToREM」状態とされたエポックは事後的に「REM」状態に変更される。一方、「LightToREM」状態にあって次のエポックで(f-1)(f-2)のような脳波ではなく、(c-1)(c-2)のようなLight睡眠の特徴である脳波が観測されれば、すなわち次のエポックのδ波含有量が閾値２以上であれば、ＲＥＭ睡眠と思われた兆候はあくまでも一時的なものに過ぎなかったと判断して「Light」状態に遷移する（状態遷移T317）。このとき、暫定的に「LightToREM」状態とされたエポックは事後的に「Light」状態に変更され、「Light」状態が継続しているという判定になる。この方法により、ＲＥＭ睡眠の兆候が少なくとも２エポック連続して観測されなければ「REM」状態には遷移しないことになり、短期的な変動による誤遷移を減少させることができる。

「REM」状態と「Light」状態の間には遷移途中状態である「REMToLight」状態を設定している。もし「REM」状態にあって図２の(c-1)(c-2)のようなLight睡眠の兆候である脳波が観測されたとき、すぐに「Light」状態には遷移せず、まず「REMToLight」状態に遷移する。脳波が(c-1)(c-2)のようなものであるかどうかは、δ波含有量があらかじめ設定されたＲＥＭ睡眠／Light睡眠判定用の閾値２以上であるかどうかで判定する（状態遷移T319）。「REMToLight」状態にあって次のエポックでも再び(c-1)(c-2)のような脳波が観測されれば、すなわち次のエポックでもδ波含有量が閾値２以上であれば、ここで初めてLight睡眠に入ったと判断して「Light」状態に遷移する（状態遷移T321）。このとき、暫定的に「REMToLight」状態とされたエポックは事後的に「Light」状態に変更される。一方、「REMToLight」状態にあって次のエポックで(c-1)(c-2)のような脳波ではなく、(f-1)(f-2)のようなＲＥＭ睡眠の特徴である脳波が観測されれば、すなわち次のエポックのδ波含有量が閾値２未満であれば、Light睡眠と思われた兆候はあくまでも一時的なものに過ぎなかったと判断して「REM」状態に遷移する（状態遷移T320）。このとき、暫定的に「REMToLight」状態とされたエポックは事後的に「REM」状態に変更され、「REM」状態が継続しているという判定になる。この方法により、Light睡眠の兆候が少なくとも２エポック連続して観測されなければ「Light」状態には遷移しないことになり、短期的な変動による誤遷移を減少させることができる。

「REM」状態と「Wake」状態の間には遷移途中状態である「REMToWake」状態を設定している。もし「REM」状態にあって図２の(a-1)(a-2)のような覚醒の兆候である脳波が観測されたとき、すぐに「Wake」状態には遷移せず、まず「REMToWake」状態に遷移する。脳波が(a-1)(a-2)のようなものであるかどうかは、α波含有量があらかじめ設定された覚醒／睡眠判定用の閾値１以上であるかどうかで判定する（状態遷移T323）。「REMToWake」状態にあって次のエポックでも再び(a-1)(a-2)のような脳波が観測されれば、すなわち次のエポックでもα波含有量が閾値１以上であれば、ここで初めて覚醒したと判断して「Wake」状態に遷移する（状態遷移T325）。このとき、暫定的に「REMToWake」状態とされたエポックは事後的に「Wake」状態に変更される。一方、「REMToWake」状態にあって次のエポックで(a-1)(a-2)のような脳波ではなく、(f-1)(f-2)のようなＲＥＭ睡眠の特徴である脳波が観測されれば、すなわち次のエポックのα波含有量が閾値１未満であれば、覚醒と思われた兆候はあくまでも一時的なものに過ぎなかったと判断して「REM」状態に遷移する（状態遷移T324）。このとき、暫定的に「REMToWake」状態とされたエポックは事後的に「REM」状態に変更され、「REM」状態が継続しているという判定になる。この方法により、覚醒の兆候が少なくとも２エポック連続して観測されなければ「Wake」状態には遷移しないことになり、短期的な変動による誤遷移を減少させることができる。

「Wake」状態、「Light」状態、「Deep」状態、「REM」状態にあって、状態を遷移させる条件が満たされなかったときは、当然、それぞれの状態が維持される。

「Wake」状態にある場合は、状態遷移は「WakeToLight」状態に対してのみ行われ、その遷移条件は上述したように、α波含有量があらかじめ設定された覚醒／睡眠判定用の閾値１未満である、ということである。したがって、この条件が満たされないとき、すなわち、α波含有量が閾値１以上であるときは状態遷移を行わず「Wake」状態が維持される（状態遷移T301）。

「Light」状態にある場合は、状態遷移は「LightToWake」状態、「LightToDeep」状態、「LightToREM」状態の３つの状態に対してのみ行われ、それぞれの遷移条件は上述したように、α波含有量があらかじめ設定された覚醒／睡眠判定用の閾値１以上である、δ波含有量があらかじめ設定されたLight睡眠／Deep睡眠判定用の閾値３以上である、δ波含有量があらかじめ設定されたＲＥＭ睡眠／Light睡眠判定用の閾値２未満である、ということである。したがって、これらの条件がいずれも満たされないとき、すなわち、α波含有量が閾値１未満であり、δ波含有量が閾値２以上で閾値３未満であるときは状態遷移を行わず「Light」状態が維持される（状態遷移T315）。

「Deep」状態にある場合は、状態遷移は「DeepToLight」状態に対してのみ行われ、その遷移条件は上述したように、δ波含有量があらかじめ設定されたLight睡眠／Deep睡眠判定用の閾値３未満である、ということである。したがって、この条件が満たされないとき、すなわち、δ波含有量が閾値３以上であるときは状態遷移を行わず「Deep」状態が維持される（状態遷移T311）。

「REM」状態にある場合は、状態遷移は「REMToLight」状態、「REMToWake」状態の２つの状態に対してのみ行われ、それぞれの遷移条件は上述したように、δ波含有量があらかじめ設定されたＲＥＭ睡眠／Light睡眠判定用の閾値２以上である、α波含有量があらかじめ設定された覚醒／睡眠判定用の閾値１以上である、ということである。したがって、これらの条件がいずれも満たされないとき、すなわち、α波含有量が閾値１未満であり、δ波含有量が閾値２未満であるときは状態遷移を行わず「REM」状態が維持される（状態遷移T322）。

以上、図３の状態遷移図に基づいたアルゴリズムを実施すれば、各エポック単位にそのエポックが覚醒／Light睡眠／Deep睡眠／ＲＥＭ睡眠のいずれの段階にあるかを自動判定することができる。

図４は、睡眠状態判定結果の例を示したものである。この例の場合、計測時間は５時間３８分＝３３８分であり、総エポック数は６７６となる。この６７６個のエポックについて、自動判定結果と目視による判定結果を比較しており、誤判定はいくつかあるもののおおむね自動判定に成功していることが分かる。

次に、本発明の第二の実施形態について、図５、６を参照しながら説明する。以下の他の実施形態においても、上記第一実施形態と同様の部材・構成要素には同様の符号を附してある。この実施形態では、電極を被験者に装着し、睡眠状態自動判定をリアルタイムに行い、それを居眠り防止装置に適用している。

脳波計２は、居眠り防止判定装置１’と接続され、居眠り防止判定装置１’は、さらに、警告音を発生させる、などの方法で居眠り防止を行う警報装置４と接続されている。居眠り防止判定装置１’は睡眠状態判定装置１及び居眠り判定部１５を実装した組み込み装置またはＰＣであり、まず、脳波データ読み込み部１１で、脳波計２により計測されたデータをリアルタイムに読み込む。

周波数成分抽出部１２では、送られてきた脳波データをまずエポック単位に分割する。エポックの長さは、居眠りの予兆を事前に検知し警報を発することで未然に防止するという応用方法を考えれば、第一実施形態の３０秒よりももっと短い時間に設定するのが適切である。

睡眠判定結果出力部１４では、送られてきた結果データを睡眠状態判定結果記憶部１９に逐一保存するとともに居眠り判定部１５に送り、居眠り判定部１５は、睡眠判定結果出力部１４から送られてきた判定結果にしたがって、居眠り防止警報装置４への出力を決定する。居眠り防止警報装置４は、居眠り判定部１５から送られてきた出力内容にしたがって、警告音を発生させる、などの動作を行い、運転者の居眠りを事前に防止する。

図６は、居眠り判定部１５が、睡眠判定結果出力部１４から送られてきた判定結果にしたがって居眠り防止警報装置４への出力を決定する際のアルゴリズムの例である。睡眠判定結果出力部１４からは１エポックごとにリアルタイムに最新の判定結果が送られてくる。その判定結果が「Wake」だったときは（６０１）、すなわち、居眠りの兆候が見られなかったときは、居眠り防止警報装置４へ出力する警報レベルを「NONE」に設定する（６０２）。判定結果が「WakeToLight」だったときは（６０３）、すなわち、入眠へ入りつつある兆候が見られると判定されたときは、居眠り防止警報装置４へ出力する警報レベルを「LOW」に設定する（６０４）。それ以外のときは、すなわち、すでに入眠が始まったと判定されたときは、居眠り防止警報装置４へ出力する警報レベルを「HIGH」に設定する（６０５）。そして、「NONE」「LOW」「HIGH」のいずれかに設定された警報レベルを、居眠り防止警報装置へ出力する（６０６）。居眠り防止警報装置４は、この警報レベルにしたがって、警告音を発生させる、などの動作を行う。

本第二実施形態においても、図３に記した状態遷移法をそのまま適用することが可能である。図３の状態遷移図に基づいたアルゴリズムを実施すれば、脳波の計測を行いつつ、最新エポックが覚醒／Light睡眠／Deep睡眠／ＲＥＭ睡眠のいずれの段階にあるかをリアルタイムに自動判定することができる。

なお、本発明は、以上説明した２つの実施形態に限られるものではない。本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変形及び組み合わせが可能である。

例えば、上記各実施形態では、δ波、θ波、α波、β波の含有量を状態遷移の条件として用いる方法について説明したが、条件に使用する波はこれらに限定されるものではない。これらをより細分化したものであってもよいし、加算などにより複合したものであってもよいし、δ波、θ波、α波、β波の範囲も、１−４Ｈｚ、４−８Ｈｚ、８−１２Ｈｚ、１２−４０Ｈｚに限定されるものではない。また、含有量ではなく含有率を条件として用いてもよいし、あるいは、それらに基づいて計算された別のデータを条件として用いることも可能である。

また、上記各実施形態では、「WakeToLight」状態などの遷移途中状態に遷移する条件と、遷移途中状態から別の状態に遷移する条件が同一である場合について説明したが、これを別の条件とする方法に変形させることも可能である。すなわち、上記各実施形態では、
・「Wake」状態から「WakeToLight」状態に遷移する条件、「WakeToLight」状態から「Light」状態に遷移する条件はともにα波含有量が閾値１未満である
・「Light」状態から「LightToWake」状態に遷移する条件、「LightToWake」状態から「Wake」状態に遷移する条件はともにα波含有量が閾値１以上である
・「Light」状態から「LightToDeep」状態に遷移する条件、「LightToDeep」状態から「Deep」状態に遷移する条件はともにδ波含有量が閾値３以上である
・「Deep」状態から「DeepToLight」状態に遷移する条件、「DeepToLight」状態から「Light」状態に遷移する条件はともにδ波含有量が閾値３未満である
・「Light」状態から「LightToREM」状態に遷移する条件、「LightToREM」状態から「REM」状態に遷移する条件はともにδ波含有量が閾値２未満である
・「REM」状態から「REMToLight」状態に遷移する条件、「REMToLight」状態から「Light」状態に遷移する条件はともにδ波含有量が閾値２以上である
・「REM」状態から「REMToWake」状態に遷移する条件、「REMToWake」状態から「Wake」状態に遷移する条件はともにα波含有量が閾値１以上である
という場合について説明したが、これらの一部あるいはすべてを別の条件とする方法に変形させることも可能である。すなわち、
・「Wake」状態から「WakeToLight」状態に遷移する条件と、「WakeToLight」状態から「Light」状態に遷移する条件を異なったものに設定する
・「Light」状態から「LightToWake」状態に遷移する条件と、「LightToWake」状態から「Wake」状態に遷移する条件を異なったものに設定する
・「Light」状態から「LightToDeep」状態に遷移する条件と、「LightToDeep」状態から「Deep」状態に遷移する条件を異なったものに設定する
・「Deep」状態から「DeepToLight」状態に遷移する条件と、「DeepToLight」状態から「Light」状態に遷移する条件を異なったものに設定する
・「Light」状態から「LightToREM」状態に遷移する条件と、「LightToREM」状態から「REM」状態に遷移する条件を異なったものに設定する
・「REM」状態から「REMToLight」状態に遷移する条件と、「REMToLight」状態から「Light」状態に遷移する条件を異なったものに設定する
・「REM」状態から「REMToWake」状態に遷移する条件と、「REMToWake」状態から「Wake」状態に遷移する条件を異なったものに設定する
ということも可能である。

また、上記各実施形態では、「WakeToLight」状態などの遷移途中状態が連続することがない場合について説明したが、これに条件を追加して、遷移途中状態の連続が起こり得る方法に変形させることも可能である。すなわち、上記各実施形態では、
・「WakeToLight」状態、「LightToWake」状態の次は必ず「Wake」状態、または「Light」状態に遷移する
・「LightToDeep」状態、「DeepToLight」状態の次は必ず「Light」状態、または「Deep」状態に遷移する
・「LightToREM」状態、「REMToLight」状態の次は必ず「Light」状態、または「REM」状態に遷移する
・「REMToWake」状態の次は必ず「REM」状態、または「Wake」状態に遷移するという場合について説明したが、この方法に、それぞれの遷移途中状態から別の状態への遷移が発生しない条件を適宜追加することにより、遷移途中状態の連続が起こり得る方法に変形させることも可能である。すなわち、
・「WakeToLight」状態から別の状態への遷移が発生しない条件を追加し、「WakeToLight」状態の連続が起こり得るようにする
・「LightToWake」状態から別の状態への遷移が発生しない条件を追加し、「LightToWake」状態の連続が起こり得るようにする
・「LightToDeep」状態から別の状態への遷移が発生しない条件を追加し、「LightToDeep」状態の連続が起こり得るようにする
・「DeepToLight」状態から別の状態への遷移が発生しない条件を追加し、「DeepToLight」状態の連続が起こり得るようにする
・「LightToREM」状態から別の状態への遷移が発生しない条件を追加し、「LightToREM」状態の連続が起こり得るようにする
・「REMToLight」状態から別の状態への遷移が発生しない条件を追加し、「REMToLight」状態の連続が起こり得るようにする
・「REMToWake」状態から別の状態への遷移が発生しない条件を追加し、「REMToWake」状態の連続が起こり得るようにする
ということも可能である。

一例として、
・「WakeToLight」状態から別の状態への遷移が発生しない条件を追加し、「WakeToLight」状態の連続が起こり得るようにする
というケースであれば、次のような方法に変形させることが可能である。

まず、あらかじめ設定する覚醒／睡眠判定用のα波含有量閾値を１Ａ、１Ｂの２つ用意し、閾値１Ｂは閾値１Ａより小さい値に設定しておく。

もし「Wake」状態にあって、α波含有量が閾値１Ａ未満になれば、「WakeToLight」状態に遷移する。次に、「WakeToLight」状態にあって、次のエポックのα波含有量がさらに小さい閾値１Ｂ未満、という条件を満たせば、入眠したと判断して「Light」状態に遷移する。このとき、暫定的に「WakeToLight」状態とされたエポックは事後的に「Light」状態に変更される。一方、「WakeToLight」状態にあって、次のエポックのα波含有量が閾値１Ａ以上であれば、入眠と思われた兆候はあくまでも一時的なものに過ぎなかったと判断して「Wake」状態に遷移する。このとき、暫定的に「WakeToLight」状態とされたエポックは事後的に「Wake」状態に変更され、「Wake」状態が継続しているという判定になる。

「WakeToLight」状態にあって、次のエポックのα波含有量が閾値１Ａ未満１Ｂ以上であれば、「Light」状態とも「Wake」状態とも取れる状態が続いていると判定して、「WakeToLight」状態を維持する。もし、α波含有量が閾値１Ａ未満１Ｂ以上のエポックが複数連続すれば、その間、「WakeToLight」状態は維持される。そして、あるエポックで、α波含有量が閾値１Ｂ未満になれば、そこで初めて「Light」状態に遷移する。このとき、暫定的に「WakeToLight」状態とされた複数のエポックは事後的にすべて「Light」状態に変更される。すなわち、「Light」状態とも「Wake」状態とも取れるあいまいな状態として判断保留となっていた区間については、すでに入眠が始まっていたという判定になる。一方、あるエポックで、α波含有量が閾値１Ａ以上になれば、「Wake」状態に遷移する。このとき、暫定的に「WakeToLight」状態とされた複数のエポックは事後的に「Wake」状態に変更される。すなわち、「Light」状態とも「Wake」状態とも取れるあいまいな状態として判断保留となっていた区間については、入眠はしていなかったという判定になる。この方法により、入眠したともしていないともどちらとも取れるあいまいな状態がしばらく続いた場合でも、より正確な覚醒／入眠判定が行えるようになる。

同様の方法により、「LightToWake」状態、「LightToDeep」状態、、「DeepToLight」状態、「LightToREM」状態、、「REMToLight」状態、「REMToWake」状態についても、これらの遷移途中状態の連続が起こり得るように変形させることが可能であり、それにより、より正確な睡眠状態の判定が行えるようになる。

また、本来、睡眠脳波判定は、覚醒段階、睡眠段階１、睡眠段階２、睡眠段階３、睡眠段階４、睡眠段階ＲＥＭの６段階に分類するべきであるが、上記各実施形態では、睡眠段階１と睡眠段階２を合わせてLight睡眠とし、睡眠段階３と睡眠段階４を合わせてDeep睡眠とした場合について説明した。これを変形させて、覚醒段階、睡眠段階１、睡眠段階２、睡眠段階３、睡眠段階４、睡眠段階ＲＥＭの６段階に対応したものとすることも可能である。健常者の通常の睡眠の場合、入眠後にまず睡眠段階１に移行し、その後、睡眠段階１→睡眠段階２→睡眠段階３→睡眠段階４→睡眠段階３→睡眠段階２→睡眠段階ＲＥＭ、というサイクルを一晩に３〜５回繰り返すことが知られており、これに対応させるためには、設定すべき状態は以下となる。
・「Wake」状態
・「Stage1」状態
・「Stage2」状態
・「Stage3」状態
・「Stage4」状態
・「REM」状態
・「WakeToStage1」状態
・「Stage1ToWake」状態
・「Stage1ToStage2」状態
・「Stage2ToStage1」状態
・「Stage2ToStage3」状態
・「Stage3ToStage2」状態
・「Stage3ToStage4」状態
・「Stage4ToStage3」状態
・「Stage2ToREM」状態
・「REMToStage2」状態
・「REMToWake」状態
これら状態を設定し、それぞれの遷移条件を適宜設定することにより、６段階に対応した方法に変形させることも可能である。

また、上記各実施形態では、「WakeToLight」状態などの遷移途中状態を設定した方法について説明したが、判定精度は下がるものの、これを簡易化させて遷移途中状態のない方法に変形させることも可能である。その場合、状態は「Wake」状態、「Light」状態、「Deep」状態、「REM」状態の４つのみ、もしくは、「Wake」状態、「Stage1」状態、「Stage2」状態、「Stage3」状態、「Stage4」状態、「REM」状態の６つのみとなる。

本発明に係る睡眠状態判定装置並びにこれを用いた睡眠状態判定方法は、先行するエポックの状態を考慮に入れた上での自動判定を行うため、従来の単独エポックのみによる自動判定と比較して高い精度での睡眠状態自動判定を行うことができる。したがって、パーソナルコンピュータや組み込みコンピュータへの実装により、医療現場での睡眠状態判定による睡眠指導や、居眠り防止装置等への適用が可能である。

１ 睡眠状態判定装置
１’ 居眠り防止判定装置
２ 脳波計
３ 睡眠判定結果表示部
４ 警報装置
１１ 脳波データ読み込み部
１２ 周波数成分抽出部部
１３ 睡眠状態判定部
１４ 睡眠判定結果出力部
１５ 居眠り判定部
１６ 脳波データ記憶部
１７ 周波数解析データ記憶部
１８ 状態遷移条件等記憶部
１９ 睡眠状態判定結果記憶部

Claims (8)

1. 生体から検出した脳波を所定の時間ブロック単位で周波数解析すると共に複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量をそれぞれ抽出する周波数成分抽出部と、
   睡眠の程度・覚醒など複数の基本睡眠等状態、及び、各状態間における状態遷移条件を決定し記憶する状態遷移記憶部と、
   過去の各時間ブロックにおける基本睡眠等状態の判定結果を記憶する睡眠状態判定結果記憶部と、
   現時間ブロックにおける、前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量、前記現時間ブロックの直前の過去の時間ブロックにおける前記基本睡眠等状態及び前記状態遷移関条件とを利用した判定条件により、当該時間ブロックにおける状態を判定する睡眠状態判定部とを設けた
   睡眠状態判定装置。
2. 各基本睡眠等状態間に 遷移途中の中間状態を設け、
   前記状態遷移記憶部は、さらに各基本睡眠等状態及び各遷移途中中間状態の間における状態遷移関係を決定し記憶するものであり、
   前記睡眠状態判定部は、さらに現時間ブロックにおける、前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量、前記現時間ブロックの直前の過去の時間ブロックにおける前記基本睡眠等状態または前記遷移途中中間状態及び前記状態遷移関係とを利用した判定条件により、当該時間ブロックにおける状態を判定するものである請求項１記載の睡眠状態判定装置。
3. 前記睡眠状態判定部は、さらに現時間ブロックにおける、前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量、前記現時間ブロックの直前の過去の時間ブロックにおける前記基本睡眠等状態及び前記状態遷移関係とを利用した判定条件により、直前の過去時間ブロックの状態を維持しうるものである請求項１または２記載の睡眠状態判定装置。
4. 前記基本睡眠等状態は、Wake、REM睡眠を有すると共に、残りの睡眠状態をLight睡眠、Deep睡眠に２分割するものである請求項１〜３のいずれかに記載の睡眠状態判定装置。
5. 前記状態遷移記憶部において、
   WakeはLight睡眠、REM睡眠との状態遷移を許容され、
   Light睡眠はDeep睡眠、Wake、REM睡眠との状態遷移を許容され、
   REM睡眠はWake、Light睡眠との状態遷移を許容され、
   Deep睡眠はLight睡眠との状態遷移を許容されている
   請求項４に記載の睡眠状態判定装置。
6. 前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分にはα波、δ波が用いられる請求項１〜５のいずれかに記載の睡眠状態判定装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の睡眠状態判定装置を用いた睡眠状態判定方法であって、
   生体から検出した脳波を所定の時間ブロック単位で周波数解析すると共に複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量を周波数成分抽出部それぞれ抽出し、
   睡眠の程度・覚醒など複数の基本睡眠等状態、及び、各状態間における状態遷移条件を決定し状態遷移記憶部に記憶し、
   過去の各時間ブロックにおける基本睡眠等状態の判定結果を記憶し、
   現時間ブロックにおける、前記複数の周波数帯域に含まれる周波数成分の含有量、前記現時間ブロックの直前の過去の時間ブロックにおける前記基本睡眠等状態及び前記状態遷移関条件とを利用した判定条件により、当該時間ブロックにおける状態を睡眠状態判定部により判定する
   睡眠状態判定方法。
8. 請求項１〜６のいずれかに記載の睡眠状態判定装置を用いた居眠り防止装置であって、
   睡眠状態判定装置の判定結果により利用者に向かって警報を発生する警報装置を備えた居眠り防止装置。