JP2022114623A - 刺激出力システム、および、刺激出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性の高い機器を用い、従来より豊富な種類の刺激による、対象者の睡眠に関する情報を反映した刺激出力を行う刺激出力システムを提供する。【解決手段】ユーザの生体情報を検知するセンサ２０と、ユーザに感覚刺激を与える出力装置３０と、出力装置３０を制御する制御装置１０と、を備え、制御装置１０は、センサ２０が検知した生体情報を蓄積し、蓄積した生体情報を解析して基礎データを算出し、算出した基礎データに基づいて、出力装置１０に、ユーザに感覚刺激を与えさせる。【選択図】図１

Description

本開示は、刺激出力システム、および、刺激出力方法に関する。

特許文献１には、対象者の徐派活動を検知し生信号を出力する複数のセンサと、対象者に刺激を与える複数の刺激装置と、１つまたは複数のセンサと１つまたは複数の刺激装置と通信する１つまたは複数のハードウェアプロセッサとを備え、受信した生信号とフィルタ処理された生信号とのそれぞれから徐派の事象のタイミングを決定し、両者を比較することによって刺激を出力するタイミングを調整するシステムが開示されている。

特表２０１９―５３６５８３号公報

従来のシステムでは、刺激の出力に際して、対象者の睡眠に関する情報は考慮されていなかった。また、従来のシステムでは、刺激の出力が聴覚刺激に限定されており、センサ等も専用の機器が用いられ汎用性が低いという課題があった。

本開示は、汎用性の高い機器を用い、従来より豊富な種類の刺激による、対象者の睡眠に関する情報を反映した刺激出力を行うことを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る刺激出力システムは、ユーザの生体情報を検知するセンサと、前記ユーザに感覚刺激を与える出力装置と、前記出力装置を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記センサが検知した前記生体情報を蓄積し、蓄積した前記生体情報を解析して基礎データを算出し、算出した前記基礎データに基づいて、前記出力装置に、前記ユーザに前記感覚刺激を与えさせる。

また、本開示の一態様に係る刺激出力方法は、センサでユーザの生体情報を検知する検知ステップと、出力装置で、前記ユーザに感覚刺激を与える出力ステップと、前記出力装置を制御する制御ステップと、を含み、前記制御ステップでは、前記センサが検知した前記生体情報を蓄積し、蓄積した前記生体情報を解析して基礎データを算出し、算出した前記基礎データに基づいて、前記出力装置に、前記ユーザに前記感覚刺激を与えさせる。

本開示の一態様に係る刺激出力システム等は、汎用性の高い機器を用い、従来より豊富な種類の刺激による、対象者の睡眠に関する情報を反映した刺激出力を行うことができる。

図１は、実施の形態における刺激出力システムのブロック図である。 図２は、実施の形態における刺激出力システムの動作を表すフローチャートである。 図３は、実施の形態における刺激出力システムのセンサを表す図である。 図４は、実施の形態における刺激出力システムのセンサが取得する心拍数のデータの例を示す図である。 図５は、実施の形態における刺激出力システムの行う回帰分析を用いた処理の動作を表すフローチャートである。 図６は、実施の形態における刺激出力システムが行う心拍数データの回帰分析の例を示す図である。 図７は、実施の形態における刺激出力システムの出力装置の例を示す図である。 図８は、外出ありのときと、外出なしのときにおける心拍数を示す図である。 図９は、実施の形態における刺激出力システムの照明制御の概略を示す図である。 図１０は、太陽光と身体要因との関係を表す図である。 図１１は、実施の形態における刺激出力システムの制御装置が行う、照明装置の制御を表すフローチャートである。 図１２は、実施の形態における刺激出力システムの外部環境センサの例を示す図である。 図１３は、実施の形態における刺激出力システムの携帯端末との同期について表す図である。 図１４は、実施の形態における刺激出力システムがアドバイスの通知を行う画面の例を示す図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下に実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、ステップ、ステップの順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。

各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されてはいない。したがって、例えば、各図において、縮尺等は必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。

以下の実施の形態に係る刺激出力システム、および、刺激出力方法について説明する。

（実施の形態）
［刺激出力システムの構成］
まず、刺激出力システムの構成について説明する。図１は、実施の形態における刺激出力システム１のブロック図である。図１に示されるように、刺激出力システム１は、制御装置１０、センサ２０、出力装置３０、外部環境センサ４０および携帯端末５０を備える。なお、刺激出力システム１は、外部環境センサ４０および携帯端末５０を備えなくてもよい。制御装置１０は、取得部１１、蓄積部１２、算出部１３、判定部１４、出力部１５および通知部１６を備える。制御装置１０は、蓄積部１２、算出部１３および判定部１４の一連の処理によって、機械学習的な手法で、生体情報を解析し、出力装置３０に刺激を出力させる。なお、制御装置１０は、通知部１６を備えなくてもよい。

また、センサ２０は、心拍計２１、脳波計２２、加速度センサ２３および汗センサ２４を備える。なお、センサ２０は、心拍計２１、脳波計２２、加速度センサ２３および汗センサ２４のうちのいずれかを備えていればよく、必ずしもすべてを備えていなくてもよい。

また、出力装置３０は、照明器具３１、空調装置３２および音響装置３３を備える。なお、出力装置３０は、照明器具３１、空調装置３２および音響装置３３のうちのいずれかを備えていればよく、必ずしもすべてを備えていなくてもよい。出力装置３０は、照明器具３１、空調装置３２および音響装置３３のうちのいずれか２つを備えていてもよい。

外部環境センサ４０は、照度計４１、温度計４２および湿度計４３を備える。なお、外部環境センサ４０は、照度計４１、温度計４２および湿度計４３のうちのいずれかを備えていればよく、必ずしもすべてを備えなくてもよい。

制御装置１０は、ＣＰＵ等のプロセッサおよびメモリで実現される。制御装置１０は、出力装置３０の刺激出力を制御する。また、制御装置１０は、センサ２０からの生体情報を示す信号を受信して蓄積し、蓄積した生体情報を解析する。加えて、制御装置１０は、生体情報を解析した結果をユーザに通知する。

取得部１１は、センサ２０から送信された生体情報、および、外部環境センサ４０から送信された外部環境データを取得する。

蓄積部１２は、取得部１１が取得した生体情報を記憶して蓄積する。蓄積部１２は、さらに、取得部１１が取得した外部環境データを記憶して蓄積してもよい。

算出部１３は、蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析して、基礎データを算出する。ここで、解析の手法は、例えば、回帰分析等である。算出部１３は、蓄積部１２が蓄積した生体情報に関するデータに対して、回帰分析またはその他の機械学習を用いた解析を行ってもよい。算出部１３が算出する基礎データは、例えば、蓄積部１２が蓄積した生体情報を回帰分析して得られる回帰直線である。基礎データは、蓄積部１２が蓄積した生体情報に対して数理解析を行って得られる結果でもよい。

判定部１４は、対象となる生体情報と、基礎データとから、対象となる生体情報が基準を満たしているか否かを判定する。例えば、判定部１４は、対象となる生体情報と、基礎データであり、蓄積部１２が蓄積した生体情報を回帰分析して得られた回帰直線とを比較し、対象となる生体情報と回帰直線との乖離の程度を判定する。ここで、対象となる生体情報とは、判定の対象となる１つの生体情報を示す。対象となる生体情報は、蓄積部１２が蓄積した生体情報に含まれる１つの生体情報でもよいし、蓄積部１２が蓄積した生体情報に含まれず、センサ２０が検知した生体情報でもよい。

出力部１５は、出力装置３０に、ユーザに対して感覚刺激を与えさせる。出力部１５は、判定部１４の結果に応じて、出力装置３０に、ユーザに対して感覚刺激を与えさせてもよい。

通知部１６は、蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析した結果、または、蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析した結果から導出されたユーザの睡眠に関するアドバイスを、ユーザに通知する。通知部１６は、ディスプレイに蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析した結果、または、蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析した結果から導出されたユーザの睡眠に関するアドバイスを表示させてもよいし、スマートフォンまたはタブレット端末等の携帯端末に蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析した結果、または、蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析した結果から導出されたユーザの睡眠に関するアドバイスを表示させてもよい。また、通知部１６は、蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析した結果、または、蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析した結果から導出されたユーザの睡眠に関するアドバイスをスピーカ等に音声で通知させてもよい。

センサ２０は、ユーザの生体情報を検知し、検知した信号を制御装置１０の取得部１１に送信する。

心拍計２１は、ユーザの脈波を検知する。心拍計２１は、具体的には、光電脈波法を用いて脈波を検知する脈波センサである。光電脈波法は、赤外光または赤色光（反射型の場合は緑色光も使用可能）を体表面に照射し、体内を透過する光の変化量または体内で反射する光の変化量を、血流量の変化としてとらえる脈波の検知方法である。心拍計２１は、例えば、ユーザの耳たぶ付近を対象として脈波を検知し、脈波データを出力する。

脳波計２２は、ユーザの脳波を検知する。脳波計２２は、具体的には、ユーザの耳上部（言い換えれば、側頭部）に接する第１の電極と、ユーザの耳たぶに接する第２電極との間の電圧値を検知して脳波データとして出力する回路である。なお、第１の電極および第２の電極の位置は一例であり、特に限定されない。

加速度センサ２３は、例えば、３軸加速度センサであり、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の各方向の加速度を検知し、検知結果を加速度データとして出力する。加速度データは、ユーザが静止状態であるか否かの判定に用いられる。加速度センサ２３は、ピエゾ抵抗型の加速度センサであってもよいし、静電容量型の加速度センサであってもよいし、熱検知型の加速度センサであってもよい。

汗センサ２４は、汗センサ２４を装着したユーザの発汗量を測定するセンサである。汗センサ２４は、例えば、内蔵する湿度計によって外気の湿度を検出する。加えて、汗センサ２４は、汗センサ２４を装着したユーザの汗を拡散した空気を採取し、その湿度を検知する。そして、両者を作動増幅器にて差分することで、ユーザの皮膚から蒸散した汗の量を検出する。

出力装置３０は、ユーザに感覚刺激を与えるための装置である。出力装置３０は、制御装置１０からの信号を受信し、当該信号に基づいて感覚刺激を出力する。

照明器具３１は、例えば、室内を照明するいわゆるシーリングライトであり、制御装置１０によって調光制御される。なお、照明器具２０－１～２０－ｎの態様は、平面士形状が長方形のシーリングライトに限られず、平面視形状が円形のシーリングライト、スポットライト、ベースライトまたはダウンライト等であってもよい。

空調装置３２は、エアフィルタと、加湿器と、冷却コイルと、加熱コイルと、送風機とを備える。空調装置３２は、ヒートポンプ等を用いて、加熱された空気、冷却された空気、加湿された空気、または、除湿された空気を搬送することで、室内の空気の温度または湿度等を調整する装置である。

音響装置３３は、制御装置１０の制御に基づいて音を出力する。音響装置は、例えば、ラウドスピーカである。例えば、音響装置３３は、コーン型スピーカ、ドーム型スピーカ、ホーン型スピーカまたはリボン型スピーカでもよい。

外部環境センサ４０は、刺激出力システムを取り巻く外部環境の状態を検知するセンサであり、検知した信号を、制御装置１０の取得部１１に送信する。

照度計４１は、刺激出力システム１が設置された室内の照度を検知する。照度計４１は、単位面積あたりの光束を測定し、光に照らされる面の明るさを数値化する。照度計４１は、フォトダイオード、光学フィルタ、および、拡散グローブ等を備える。

温度計４２は、刺激出力システム１が設置された室内の温度を検知する。温度計４２は、例えば、サーミスタ温度計、または、赤外放射温度計である。サーミスタ温度計は、熱電能が異なる２種類の金属を溶接したセンサに微量の電流を流して抵抗を測定し、それを温度値に変換する。赤外放射温度計は、物体から放射される赤外線を検知して、温度を検知する。また、温度計４２は、水銀温度計、または、バイメタル式温度計でもよい。

湿度計４３は、刺激出力システム１が設置された室内の湿度を検知する。湿度計４３は、バイメタル式湿度計でもよいし、乾湿計でもよいし、電気式湿度計でもよいし、露点計でもよいし、伸縮式湿度計でもよい。電気式湿度計は抵抗式でもよいし、容量式でもよい。電気式湿度計は、感湿材料の抵抗値の変化を電極で検知することによって、湿度を検知する。

携帯端末５０は、スマートフォンまたはタブレット端末等の端末である。また、携帯端末５０は、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）でもよい。携帯端末５０は、制御装置１０と通信を行い、データを同期する。

［刺激出力システムの動作の概要］
次に、刺激出力システム１の動作の概要について説明する。図２は、実施の形態における刺激出力システムの動作を表すフローチャートである。

まず、センサ２０は、ユーザの睡眠前の生体情報を収集する（ステップＳ１００）。センサ２０は、例えば、心拍計２１であり、睡眠前のユーザの心拍数として、日中に活動しているユーザの心拍を検知する。

次に、センサ２０は、ユーザの睡眠中の生体情報を収集する（ステップＳ１０１）。センサ２０は、例えば、心拍計２１であり、睡眠中のユーザの心拍を検知する。また、例えば、センサ２０は、加速度センサ２３であり、睡眠中のユーザの体動の有無、または、体動の様子を検知してもよい。ここで、体動の様子とは、体動が行われた時間、体動の激しさ、および、体動の大きさ等のいずれかを検知することである。なお、体動の様子として、上記以外の体動に関することが検知されてもよい。

続いて、センサ２０は、ユーザの睡眠後の生体情報を収集する（ステップＳ１０２）。センサ２０は、例えば、心拍計２１であり、睡眠後のユーザの心拍数として、起床直後のユーザの心拍を検知する。ここで、起床直後のユーザの心拍とは、具体的には、起床して１時間以内のユーザの心拍である。なお、起床直後のユーザの心拍とは、ステップＳ１００で検知された睡眠前のユーザの心拍数が検知されると定められた時間帯の前の時間に検知される心拍数であれば、起床して１時間以内の心拍数に限らない。

次に、制御装置１０の算出部１３は、蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析するための、機械学習モデルを構築する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３で用いられる機械学習モデルについては後述する。

そして、算出部１３は、機械学習モデルによる解析によって、基礎データを算出する（ステップＳ１０４）。例えば、制御装置１０は、ユーザの睡眠中のデータを目的変数とし、ユーザの睡眠前とユーザの睡眠後のデータとを説明変数とする機械学習モデルを用いて、生体情報を解析し、基礎データを算出してもよい。

続いて、制御装置１０の判定部１４は、対象となる生体情報と、基礎データとの乖離の程度が許容範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０５）。

判定部１４が、対象となる生体情報と、基礎データとの乖離の程度が許容範囲内であると判定した場合（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、制御装置１０は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

制御装置１０が、処理を終了すると判定した場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、制御装置１０は、処理を終了する。

制御装置１０が、処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ１０７でＮｏ）、ステップＳ１００に戻る。

判定部１４が、対象となる生体情報と、基礎データとの乖離の程度が許容範囲内でないと判定した場合（ステップＳ１０５でＮｏ）、制御装置１０の出力部１５は、出力装置３０に、ユーザに対して感覚刺激を与えさせる（ステップＳ１０６）。

次に、ステップＳ１０６の後、制御装置１０は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０７）。

制御装置１０が、処理を終了すると判定した場合（ステップＳ１０７でＹｅｓ）、制御装置１０は、処理を終了する。

制御装置１０が、処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ１０７でＮｏ）、ステップＳ１００に戻る。

［生体情報の収集］
次に、刺激出力システム１が行う生体情報の収集について説明する。

図３は、実施の形態における刺激出力システム１のセンサ２０を表す図である。図３の（ａ）に示されるように、センサ２０は、例えば、時計型のウェアラブルデバイスである心拍計２１である。ユーザは、手首に心拍計２１を装着し、日中の活動および睡眠を取ることを行い、心拍計２１は、日中の活動および睡眠を取ることを行っているユーザの心拍数を検知する。なお、センサ２０は、時計型のウェアラブルデバイスに限らない。センサ２０は、リストバンド型のウェアラブルデバイスでもよいし、眼鏡型のウェアラブルデバイスでもよい。また、センサ２０は、ユーザの皮膚に直接貼り付けられる形態のセンサであってもよい。センサ２０は、有線または無線で取得部１１と通信する。

また、例えば、センサ２０は、ユーザが直立した姿勢において、ユーザの肩よりも下の位置で、ユーザに接触した状態でユーザの生体情報を検知する。

また、図３の（ｂ）に示されるように、センサ２０は例えばカメラである。センサ２０は、可視カメラでもよいし、赤外カメラでもよい。例えば、センサ２０であるカメラは、ユーザの体温または活動量を検知する。つまり、センサ２０は、ユーザから離間した状態で、ユーザの生体情報を検知する。

続いて、センサ２０が検知する生体情報の具体例について説明する。図４は、実施の形態における刺激出力システム１のセンサ２０が取得する心拍数のデータの例を示す図である。図４に示されるように、心拍計２１は、０．５時間ごとに継続してユーザの心拍数を検知する。図４に示されるように、心拍計２１は、ユーザの睡眠時間と活動時間の両方に渡って、ユーザの心拍数を検知することができる。また、図４に示されるように、蓄積部１２は、継続して検知した心拍数データのセットを複数蓄積する。心拍数データのセットの周期は、２４時間でもよいし、３６時間でもよい。

［生体情報の回帰分析］
次に、刺激出力システム１が実施する生体情報の回帰分析を用いた解析について説明する。図５は、実施の形態における刺激出力システムの行う回帰分析を用いた処理の動作を表すフローチャートである。制御装置１０は、基礎データとして、蓄積した複数の生体情報に対して回帰分析を行うことで得られる回帰直線を算出し、対象となる生体情報と回帰直線とを比較した結果に基づいて、出力装置３０にユーザに感覚刺激を与えさせる。算出部１３は、蓄積部１２が蓄積した生体情報を解析して、基礎データを算出するが、このとき、回帰分析を用いて解析を行う。回帰分析の種類は、単回帰分析、重回帰分析、ロジスティック回帰分析、または、非線形回帰分析等である。

まず、センサ２０は、ユーザの生体情報を検知する（ステップＳ２００）。

次に、蓄積部１２は、取得部１１がセンサ２０から取得した、ユーザの生体情報を蓄積する（ステップＳ２０１）。

続いて、算出部１３は、蓄積部１２が蓄積した生体情報を回帰分析の手法で解析する（ステップＳ２０２）。ここで、算出部１３は、蓄積部１２が蓄積した生体情報から、回帰直線を算出する。ここで、算出部１３が解析の対象とする生体情報は、蓄積部１２が蓄積した生体情報のうちの一部でもよい。算出部１３は、蓄積部１２が蓄積した生体情報のうち、直近に蓄積された一定量の生体情報を解析の対象としてもよい。

そして、判定部１４は、対象となる生体情報と、ステップＳ２０２で算出した回帰直線との乖離の程度を判定する（ステップＳ２０３）。ここで、対象となる生体情報と、ステップＳ２０２で算出した回帰直線との乖離の程度とは、対象となる生体情報と同一のＸ座標における、回帰直線のｙ座標の値と、対象となる生体情報のｙ座標の値の差のことでもよい。

次に、出力部１５は、判定部１４が出した判定結果に基づいて、出力装置３０を制御する（ステップＳ２０４）。つまり、出力部１５は、判定部１４が出した判定結果に応じて、出力装置３０に、ユーザに対して感覚刺激を与えさせる。

例えば、算出部１３は、図６に示されるような回帰直線を算出する。図６は、実施の形態における刺激出力システムが行う心拍数データの回帰分析の例を示す図である。図６の中の実線で示された直線が、算出部１３が算出した回帰直線を示す。図６において、算出された回帰直線から所定の値だけ乖離した直線を破線で示す。所定の値は任意に定められる。また、所定の値は、判定部１４が行う判定の都度、変更されてもよい。所定の値が変更される周期は、判定１回毎でもよいし、所定の回数の判定毎でもよい。

制御装置１０は、対象となる生体情報と、回帰直線との乖離の程度を判定し、乖離の程度に応じて、出力装置３０に、ユーザに感覚刺激を与えさせる。判定部１４は、破線で示された直線より下の領域に存在する生体情報（ここでは心拍数）について、ＮＧと判定する。なお、判定の閾値を示す破線で示された直線は、図６では１つだが、２つでもよい。例えば、判定部１４は、破線で示された直線より下の領域に存在する生体情報（ここでは心拍数）と、別の破線で示された直線（図示せず）より上の領域に存在する生体情報（ここでは心拍数）とについて、ＮＧと判定してもよい。

［出力装置による刺激の出力］
次に、出力装置３０による刺激の出力について説明する。図７は、実施の形態における刺激出力システムの出力装置の例を示す図である。出力装置３０は、制御装置１０の出力部１５からの制御を受けて、ユーザに対して感覚刺激を出力する。出力装置３０は、図７に示されるように、照明装置でもよいし、空調装置でもよいし、音響装置でもよい。

以下、出力装置３０が照明装置であり、ユーザに対して光の刺激を出力する場合について説明する。

図８は、外出ありのときと、外出なしのときにおける心拍数を示す図である。図８に示されるように、実線で示された外出ありのときの睡眠時の心拍数は、破線で示された外出なしのときの睡眠時の心拍数より低くなっている。これは、日中、外出するなどして太陽光をより浴びたときの方が、日中に外出せず太陽光をより浴びなかったときに比べて、睡眠時の心拍数が低くなり、より質の高い睡眠がとれていることを示す。

よって、刺激出力システム１は、図９に示されるように、ユーザの心拍数から算出される睡眠スコアが低かった日には、照明装置の照度を強める制御を行う。図９は、実施の形態における刺激出力システムの照明制御の概略を示す図である。ここで、睡眠スコアとは、センサ２０が検知したユーザの心拍数に基づいて、算出部１３が算出する値である。例えば、睡眠時のユーザの心拍数が高いほど、睡眠スコアを低く算出する。

睡眠スコアが平均的な日の照明制御は、例えば、起床後の時間が３時間～５時間の間は、４０００Ｋ、起床後の時間が５時間～７時間の間は５０００Ｋ、起床後の時間が７時間から９時間の間は４０００Ｋ、起床後の時間が９時間～１１時間の間は３５００Ｋ、起床後の時間が１１時間～１２時間の間は３０００Ｋ、起床後の時間が１２時間以降は、２７００Ｋとする。この照明制御は、太陽光を模したものであってもよい。

これに対して、睡眠スコアが低かった日の照明制御は、例えば、起床後の時間が３時間～５時間の間は、４０００Ｋより高い値、起床後の時間が５時間～７時間の間は５０００Ｋより高い値、起床後の時間が７時間から９時間の間は４０００Ｋより高い値、起床後の時間が９時間～１１時間の間は３５００Ｋ、起床後の時間が１１時間～１２時間の間は３０００Ｋ、起床後の時間が１２時間以降は、２７００Ｋとする。この照明制御は、太陽光を模したものであってもよい。

睡眠スコアが低かった日の照明制御において、照明装置の照度は、睡眠スコアが平均的な日の照明制御で用いられる照度より、１００～数百Ｋ高い照度でもよいし、１０００～数千Ｋ高い照度でもよい。睡眠スコアが低かった日の照明制御において、睡眠スコアが平均的な日の照明制御よりも高い照度が用いられる時間は、数時間でもよいし、半日程度でもよい。

睡眠スコアが低かった日の照明制御において、照明装置は、ユーザが日中数時間外で太陽光を浴びた際に浴する光と同程度の光を浴することができるような照度を、その強度と光が持続される時間において、再現してもよい。

図１０は、太陽光と身体要因との関係を表す図である。図１０によれば、太陽光を浴びることと、セロトニン、メラトニン、成長ホルモン、および、ストレスホルモン等の体内時計と関連する身体要因は、関係がある。よって、刺激出力システム１が、ユーザが日中に外出して浴びる太陽光と同様の光刺激をユーザに与えることで、ユーザの体内時計をコントロールできる可能性が高まる。よって、刺激出力システム１は、ユーザのサーカディアンリズムの改善に役立つ。

つまり、刺激出力システム１は、ユーザの睡眠スコアが低かった日に、日中に外出して浴びる太陽光と同様の光刺激をユーザに与えることによって、ユーザの体内時計に関わる身体要因をコントロールし、ユーザの体内時計を改善することができる可能性がある。

図１１は、実施の形態における刺激出力システム１の制御装置１０が行う、照明装置の制御を表すフローチャートである。

まず、センサ２０は、ユーザの生体情報を検知する（ステップＳ３００）。

次に、蓄積部１２は、センサ２０が検知したユーザの生体情報を蓄積する（ステップＳ３０１）。

続いて、算出部１３は、蓄積部１２が蓄積した生体情報を回帰分析の手法を用いて解析する（ステップＳ３０２）。

次に、判定部１４は、対象となる生体情報と回帰直線とが所定の値以上乖離しているか否かを判定する（ステップＳ３０３）。

判定部１４が、対象となる生体情報と回帰直線とが所定の値以上乖離していると判定した場合（ステップＳ３０３でＹｅｓ）、出力部１５は、出力装置３０の照度を強める（ステップＳ３０４）。つまり、判定部１４が、対象となる生体情報がＮＧであると判定した場合、出力部１５は、出力装置３０の照度を強める。

判定部１４が、対象となる生体情報と回帰直線とが所定の値以上乖離していないと判定した場合（ステップＳ３０３でＮｏ）、出力部１５は、出力装置３０の照度を維持する（ステップＳ３０５）。つまり、判定部１４が、対象となる生体情報がＮＧでないと判定した場合、出力部１５は、出力装置３０の照度を維持する。

［外部環境センサ］
次に、刺激出力システム１が備える外部環境センサ４０について説明する。図１２は、実施の形態における刺激出力システムの外部環境センサ４０の例を示す図である。刺激出力システム１は、刺激出力システム１が設置された場所の環境を検知するための外部環境センサ４０を備えてもよい。外部環境センサ４０は、図１２に示されるように、例えば、照度計、温度計および湿度計等である。外部環境センサ４０は、照度計、温度計および湿度計のうちのいずれかであってもよい。外部環境センサ４０が取得する外部環境データは、浴光量、気温、および、湿度のうち少なくとも１つを含む。

刺激出力システム１は、刺激出力システム１が設置された環境における、照度計が検知した照度、温度計が検知した温度、または、湿度計が検知した湿度を、判定部１４が行う判定に用いられる閾値（回帰直線と乖離している値）の決定に反映させてもよい。また、刺激出力システム１は、刺激出力システム１が設置された環境における、照度計が検知した照度、温度計が検知した温度、または、湿度計が検知した湿度を、出力部１５が決定する出力装置３０に感覚刺激を出力させる際の照度、風量、風向、または、音量等に反映させてもよい。

［刺激出力システムのその他の動作］
刺激出力システム１は、対象となる生体情報を解析する際に、解析毎に、蓄積部１２によって蓄積された生体情報のうち、解析の対象となる生体情報の範囲を変更してもよい。当該変更には、生体情報以外の情報（例えば、温度、湿度、および、照度などの外部環境データ）が反映されてもよい。

また、刺激出力システム１は、対象となる生体情報が基礎データから所定の値以上乖離しているかを判定する際に、判定毎に、所定の値を変更してもよい。当該変更には、直前に取得された心拍数等の生体情報、または、前日の睡眠スコア、および、生体情報以外の情報（例えば、温度、湿度、および、照度などの外部環境データ）等が反映されてもよい。

上述の各種変更によって、刺激出力システム１は、ユーザの状態に追随して、より適切な感覚刺激を出力してもよい。

また、制御装置１０は、出力装置３０を制御するアルゴリズムを、外部から無線で取得して更新してもよい。例えば、制御装置１０は、通信部を備え、通信部は、算出部１３および判定部１４のそれぞれが用いるアルゴリズム、または、出力部１５が照明の制御に用いるアルゴリズムを外部から無線通信により取得し、算出部１３、判定部１４、および、出力部１５は、通信部が取得したアルゴリズムを用いて、既存のアルゴリズムを更新する。また、通信部は、有線による通信を行ってもよい。また、制御装置１０は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）メモリまたはＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）等の記憶媒体から、アルゴリズムを読み取り、アルゴリズムを取得してもよい。

また、刺激出力システム１は、１日の浴光量の目標値に対する、対象となる日の浴光量の達成度であるルクスｈ達成度を算出し、可視化してもよい。例えば、ある日のユーザの１日の浴光量を計測し、ルクスｈ達成度として、計測した浴光量が、１日の浴光量の目標値に対してどれだけ差があるかを算出してもよい。また、刺激出力システム１は、ある日のユーザの１日の浴光量を計測し、ルクスｈ達成度として、計測した浴光量が、１日の浴光量の目標値に対してどれだけの割合を算出してもよい。

また、刺激出力システム１は、ルクスｈ達成度と、ユーザの心拍数から算出される、ユーザの睡眠の質をあらわす睡眠スコアとを可視化してもよい。

また、刺激出力システム１は、１日の浴光量の目標値と、ルクスｈ達成度との差を補うような光を、ユーザに対して、照明器具に出力させてもよい。例えば、刺激出力システム１は、ルクスｈ達成度として、対象となる日の浴光量を、１日の浴光量の目標値で割り、ルクスｈ達成度が１になるように、照明器具から光を出力させてもよい。

図１３は、実施の形態における刺激出力システム１の携帯端末５０との同期について表す図である。刺激出力システム１は、さらに携帯端末５０を備えてもよい。刺激出力システム１は、携帯端末５０が動作しているときに、センサ２０が起動した場合、携帯端末５０とセンサ２０とは同期し、携帯端末５０とセンサ２０とが動作している間、携帯端末５０は、一定間隔毎にセンサ２０から生体情報を自動で取得、または、ユーザによる手動入力によって取得する。また、携帯端末５０は、センサ２０が動作していない場合、携帯端末５０と同期しなくてもよい。

図１４は、実施の形態における刺激出力システムがアドバイスの通知を行う画面の例を示す図である。制御装置１０は、センサ２０が検知したユーザの生体情報に基づいて、ユーザの睡眠のサイクルを示すサーカディアンリズムを算出し、算出したユーザのサーカディアンリズムと、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）を用いて生成したユーザの睡眠についてのアドバイスを、ユーザに通知する。

例えば、制御装置１０の通知部１６は、センサ２０が検知したユーザの生体情報に基づいて、ユーザのサーカディアンリズムを算出する。そして、算出したサーカディアンリズムが、平均値よりも所定の値乖離している場合、通知部１６は、ユーザにサーカディアンリズムを整える効果のある行動を取るように促すメッセージを通知する。例えば、通知部１６は、ディスプレイに、睡眠に関するアドバイスとして「昼間、日光浴をしましょう。」というメッセージを表示させる。上記のサーカディアンリズムの算出と、サーカディアンリズムの判定は、ＡＩを用いて行われてもよい。

［効果等］
本開示の刺激出力システム１は、ユーザの生体情報を検知するセンサ２０と、ユーザに感覚刺激を与える出力装置３０と、出力装置３０を制御する制御装置１０と、を備え、制御装置１０は、センサ２０が検知した生体情報を蓄積し、蓄積した生体情報を解析して基礎データを算出し、算出した基礎データに基づいて、出力装置３０に、ユーザに感覚刺激を与えさせる。

これにより、刺激出力システム１は、汎用性の高い機器を用い、従来より豊富な種類の刺激による、ユーザの睡眠に関する情報を反映した刺激出力を行うことができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、基礎データとして、蓄積した複数の生体情報に対して回帰分析を行うことで得られる回帰直線を算出し、対象となる生体情報と回帰直線とを比較した結果に基づいて、出力装置３０にユーザに感覚刺激を与えさせる。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザの生体情報を回帰分析で解析することによって、ユーザの睡眠を判定し、それに応じた刺激出力を行うことができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、対象となる生体情報と、回帰直線との乖離の程度を判定し、乖離の程度に応じて、出力装置３０に、ユーザに感覚刺激を与えさせる。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザのサーカディアンリズムが平均値から乖離しているときに、ユーザの睡眠リズムが平均に近づくような刺激出力を行うことができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、ユーザの睡眠中のデータを目的変数とし、ユーザの睡眠前とユーザの睡眠後のデータとを説明変数とする機械学習モデルを用いて、生体情報を解析し、基礎データを算出する。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザの生体情報を機械学習の手法を用いて解析することによって、ユーザの睡眠を判定し、それに応じた刺激出力を行うことができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、生体情報を線型回帰分析、ロジスティック回帰分析、および、決定木分析のうちのいずれかを用いて解析し、基礎データを算出する。

これにより、刺激出力システム１は、様々な手法の回帰分析を用いて、ユーザの生体情報を解析することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、出力装置３０は、照明器具である。

これにより、刺激出力システム１は、感覚刺激として光の刺激を出力することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、対象となる生体情報と、回帰直線とが、所定の値以上乖離していた場合、出力装置３０の照度を強める。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザのサーカディアンリズムが平均値から所定の値だけ乖離しているときに、ユーザのサーカディアンリズムが平均値に近づくように、光の刺激を出力することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、対象となる生体情報と、回帰直線とが、所定の値以上乖離していない場合、出力装置３０の照度を変更しない。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザのサーカディアンリズムが平均値から所定の値だけ乖離していないときに、ユーザのサーカディアンリズムを維持するように、光の刺激を出力することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、出力装置３０は、空調装置である。

これにより、刺激出力システム１は、感覚刺激として、風の刺激を出力することができ、また、室温および湿度を調整することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、出力装置３０は、音響装置である。

これにより、刺激出力システム１は、感覚刺激として、音の刺激を出力することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、出力装置３０は、照明器具、空調装置、および、音響装置のうちの複数である。

これにより、刺激出力システム１は、感覚刺激として、光の刺激の出力、風の刺激の出力または室温および湿度の調整、および音の刺激の出力のうちの複数を行うことができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、センサ２０は、ユーザが直立した姿勢において、ユーザの肩よりも下の位置で、ユーザに接触した状態でユーザの生体情報を検知する。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザの手首等に接触するセンサによって、ユーザの生体情報を検知することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、センサ２０は、ユーザから離間した状態で、ユーザの生体情報を検知する。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザと非接触で、ユーザの生体情報を検知することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、生体情報は、脳波、心拍数、ユーザの睡眠中の動作、汗、および、呼吸のそれぞれに関する情報のうちの少なくとも一つを含む。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザの睡眠の質および長さについて、検知し解析することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、生体情報が取得される周期は、２４時間である。

これにより、刺激出力システム１は、１日毎にユーザのサーカディアンリズムを判定することができる。

また、例えば、刺激出力システム１は、さらに、外部の環境に関するデータである外部環境データを取得する外部環境センサ４０を備え、制御装置１０は、外部環境センサ４０が取得した外部環境データを解析する。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザの生体情報の解析および刺激の出力に、刺激出力システム１が設置された場所の環境を反映することができる。

また、例えば、外部環境データは、浴光量、気温、および、湿度のうち少なくとも１つを含む。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザの睡眠の質等に係る外部環境因子を検知し、解析することができる。

また、例えば、刺激出力システム１は、さらに、携帯端末５０を備え、携帯端末５０が動作しているときに、センサ２０が起動した場合、携帯端末５０とセンサ２０とは同期し、携帯端末５０とセンサ２０とが動作している間、携帯端末５０は、一定間隔毎にセンサ２０から生体情報を自動で取得、または、ユーザによる手動入力によって取得する。

これにより、刺激出力システム１は、センサ２０と携帯端末５０と同期させて処理を行うことができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、センサ２０は、動作していない場合、携帯端末５０と同期しない。

これにより、刺激出力システム１は、適切なタイミングで、センサ２０と携帯端末５０とを同期させることができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、出力装置３０を制御するアルゴリズムを、外部から無線で取得して更新する。

これにより、刺激出力システム１は、適宜、適切なアルゴリズムを用いて処理を行うことができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、センサ２０が検知したユーザの生体情報に基づいて、ユーザの睡眠のサイクルを示すサーカディアンリズムを算出し、算出したユーザのサーカディアンリズムと、ＡＩを用いて生成したユーザの睡眠についてのアドバイスを、ユーザに通知する。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザに適切な睡眠ついてのアドバイスを通知することができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、１日の浴光量の目標値に対する、対象となる日の浴光量の達成度であるルクスｈ達成度を算出し、可視化する。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザに、浴光量を通知することができ、ユーザのサーカディアンリズムの改善に役立てることができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、ルクスｈ達成度と、ユーザの心拍数から算出される、ユーザの睡眠の質をあらわす睡眠スコアとを可視化する。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザに浴光量とユーザの睡眠の質を通知することができ、ユーザのサーカディアンリズムの改善に役立てることができる。

また、例えば、刺激出力システム１において、制御装置１０は、１日の浴光量の目標値と、ルクスｈ達成度との差を補うような光を、ユーザに対して、照明器具に出力させる。

これにより、刺激出力システム１は、ユーザのサーカディアンリズムを改善することができる。

また、例えば、刺激出力方法は、センサ２０でユーザの生体情報を検知する検知ステップと、出力装置３０で、ユーザに感覚刺激を与える出力ステップと、出力装置３０を制御する制御ステップと、を含み、制御ステップでは、センサ２０が検知した生体情報を蓄積し、蓄積した生体情報を解析して基礎データを算出し、算出した基礎データに基づいて、出力装置３０に、ユーザに感覚刺激を与えさせる。

これにより、刺激出力方法は、上記刺激出力システム１と同様の効果を奏することができる。

[その他]
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。

また、上記実施の形態において、各構成要素は、各構成要素に適したコンピュータプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

また、各構成要素は、ハードウェアによって実現されてもよい。例えば、各構成要素は、回路（または集積回路）でもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。

また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよい。また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

例えば、本発明は、上記実施の形態の刺激出力方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現されてもよい。本発明は、このようなプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現されてもよい。なお、このようなプログラムには、汎用のコントローラまたは携帯端末を上記実施の形態に係る全館空調システムにおけるコントローラまたは携帯端末として動作させるためのアプリケーションプログラムが含まれる。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１ 刺激出力システム
１０ 制御装置
２０ センサ
３０ 出力装置
３１ 照明器具
３２ 空調装置
３３ 音響装置
４０ 外部環境センサ
４１ 照度計
４２ 温度計
４３ 湿度計
５０ 携帯端末

Claims (25)

1. ユーザの生体情報を検知するセンサと、
   前記ユーザに感覚刺激を与える出力装置と、
   前記出力装置を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記センサが検知した前記生体情報を蓄積し、蓄積した前記生体情報を解析して基礎データを算出し、算出した前記基礎データに基づいて、前記出力装置に、前記ユーザに前記感覚刺激を与えさせる、
   刺激出力システム。
2. 前記制御装置は、前記基礎データとして、蓄積した複数の前記生体情報に対して回帰分析を行うことで得られる回帰直線を算出し、対象となる前記生体情報と前記回帰直線とを比較した結果に基づいて、前記出力装置に前記ユーザに前記感覚刺激を与えさせる、
   請求項１に記載の刺激出力システム。
3. 前記制御装置は、
   対象となる前記生体情報と、前記回帰直線との乖離の程度を判定し、
   前記乖離の程度に応じて、前記出力装置に、前記ユーザに前記感覚刺激を与えさせる、
   請求項２に記載の刺激出力システム。
4. 前記制御装置は、前記ユーザの睡眠中のデータを目的変数とし、前記ユーザの睡眠前と前記ユーザの睡眠後のデータとを説明変数とする機械学習モデルを用いて、前記生体情報を解析し、前記基礎データを算出する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
5. 前記制御装置は、前記生体情報を線型回帰分析、ロジスティック回帰分析、および、決定木分析のうちのいずれかを用いて解析し、前記基礎データを算出する、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
6. 前記出力装置は、照明器具である、
   請求項２または３に記載の刺激出力システム。
7. 前記制御装置は、対象となる前記生体情報と、前記回帰直線とが、所定の値以上乖離していた場合、前記出力装置の照度を強める、
   請求項６に記載の刺激出力システム。
8. 前記制御装置は、対象となる前記生体情報と、前記回帰直線とが、所定の値以上乖離していない場合、前記出力装置の照度を変更しない、
   請求項６または７に記載の刺激出力システム。
9. 前記出力装置は、空調装置である、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
10. 前記出力装置は、音響装置である、
    請求項１～５のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
11. 前記出力装置は、照明器具、空調装置、および、音響装置のうちの複数である、
    請求項１～５のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
12. 前記センサは、前記ユーザが直立した姿勢において、前記ユーザの肩よりも下の位置で、前記ユーザに接触した状態で前記ユーザの前記生体情報を検知する、
    請求項１～１１のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
13. 前記センサは、前記ユーザから離間した状態で、前記ユーザの前記生体情報を検知する、
    請求項１～１１のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
14. 前記生体情報は、脳波、心拍数、前記ユーザの睡眠中の動作、汗、および、呼吸のそれぞれに関する情報のうちの少なくとも一つを含む、
    請求項１～１３のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
15. 前記生体情報が取得される周期は、２４時間である、
    請求項１～１４のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
16. さらに、外部の環境に関するデータである外部環境データを取得する外部環境センサを備え、
    前記制御装置は、前記外部環境センサが取得した外部環境データを解析する、
    請求項１～１５のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
17. 前記外部環境データは、浴光量、気温、および、湿度のうち少なくとも１つを含む、
    請求項１６に記載の刺激出力システム。
18. さらに、携帯端末を備え、
    前記携帯端末が動作しているときに、前記センサが起動した場合、前記携帯端末と前記センサとは同期し、前記携帯端末と前記センサとが動作している間、前記携帯端末は、一定間隔毎に前記センサから前記生体情報を自動で取得、または、ユーザによる手動入力によって取得する、
    請求項１～１７のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
19. 前記センサは、動作していない場合、前記携帯端末と同期しない、
    請求項１８に記載の刺激出力システム。
20. 前記制御装置は、前記出力装置を制御するアルゴリズムを、外部から無線で取得して更新する、
    請求項１～１９のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
21. 前記制御装置は、前記センサが検知した前記ユーザの前記生体情報に基づいて、前記ユーザの睡眠のサイクルを示すサーカディアンリズムを算出し、
    前記算出した前記ユーザの前記サーカディアンリズムと、ＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）を用いて生成した前記ユーザの前記睡眠についてのアドバイスを、前記ユーザに通知する、
    請求項１～２０のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
22. 前記制御装置は、１日の浴光量の目標値に対する、対象となる日の浴光量の達成度であるルクスｈ達成度を算出し、可視化する、
    請求項６～２１のいずれか１項に記載の刺激出力システム。
23. 前記制御装置は、前記ルクスｈ達成度と、前記ユーザの心拍数から算出される、前記ユーザの睡眠の質をあらわす睡眠スコアとを可視化する、
    請求項２２に記載の刺激出力システム。
24. 前記制御装置は、前記１日の浴光量の目標値と、前記ルクスｈ達成度との差を補うような光を、前記ユーザに対して、前記照明器具に出力させる、
    請求項２２または２３に記載の刺激出力システム。
25. センサでユーザの生体情報を検知する検知ステップと、
    出力装置で、前記ユーザに感覚刺激を与える出力ステップと、
    前記出力装置を制御する制御ステップと、
    を含み、
    前記制御ステップでは、前記センサが検知した前記生体情報を蓄積し、蓄積した前記生体情報を解析して基礎データを算出し、算出した前記基礎データに基づいて、前記出力装置に、前記ユーザに前記感覚刺激を与えさせる、
    刺激出力方法。

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