JP2023129390A - REM sleep determination device, REM sleep determination method, and program - Google Patents

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圭樹 ▲高▼玉
Keiju Takatama
魁人 嘉村
Kaito Yoshimura
怡恒 中理
Iko Nakari
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Abstract

To enhance determination accuracy on REM sleep in a non-restricted type rem sleep determination method.SOLUTION: A REM sleep determination device includes: a body motion data acquisition unit for acquiring body motion data indicating a size of a body motion in a sleep period at each time point; a body motion removal unit for removing first body motion data, which is the data corresponding to a body motion at a predetermined sleep stage, out of the body motion data; a body motion density moving average calculation unit for calculating body motion density indicating the number of times of body motions that have appeared in a first time of a predetermined length, and a moving average in a second time of a predetermined length from the body motion data in which the first body motion data is removed by the body motion removal unit; and a REM sleep determination unit for determining a period in which the body motion density calculated by the body motion density moving average calculation unit surpasses the moving average of the sleep period as a REM sleep period.SELECTED DRAWING: Figure 15

Description

本発明は、レム睡眠判定装置、レム睡眠判定方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a REM sleep determination device, a REM sleep determination method, and a program.

厚生労働省によると、現在の日本において、一般成人の20%以上が何らかの睡眠障害を患っている。睡眠と健康には密接な関係があり、睡眠の質の低下は免疫システムの弱化や認知機能障害の発症率の増大、心疾患のリスクの増大など様々な健康被害に繋がる。そのため、日々の睡眠状態を把握することは、病気の発見、および早期発見による治療に重要である。 According to the Ministry of Health, Labor and Welfare, more than 20% of adults in Japan currently suffer from some kind of sleep disorder. There is a close relationship between sleep and health, and poor sleep quality can lead to a variety of health problems, such as weakening the immune system, increasing the incidence of cognitive dysfunction, and increasing the risk of heart disease. Therefore, understanding the daily sleep state is important for detecting diseases and treating them through early detection.

睡眠状態把握において、睡眠段階の周期(睡眠周期)は重要な指標の1つである。睡眠段階は、睡眠段階判定の国際基準であるRechtschaffen & Kales(以下、「R&K法」と略称する)法に基づき浅い睡眠から深い睡眠をWake(arousal)、レム(REM:Rapid Eye Movement)睡眠、ノンレム(Non-REM)睡眠段階1~4の全6段階で表される。睡眠周期は、約90分のサイクルで深い睡眠(ノンレム睡眠段階3~4)と、浅い睡眠(ノンレム睡眠段階1~2、レム睡眠)とを繰り返す周期性のことであり、入眠からレム睡眠、またはレム睡眠間のことを指す。そのため、睡眠周期はレム睡眠を推定することで測定が可能となる。 In understanding sleep states, the cycle of sleep stages (sleep cycle) is one of the important indicators. Sleep stages are based on the Rechtschaffen & Kales (hereinafter referred to as the "R&K method") method, which is an international standard for determining sleep stages, and are divided into light sleep, deep sleep, wake (arousal), rapid eye movement (REM) sleep, and rapid eye movement (REM) sleep. Non-REM sleep is expressed in six stages, stages 1 to 4. The sleep cycle is a periodicity in which deep sleep (NREM sleep stages 3 to 4) and light sleep (NREM sleep stages 1 to 2, REM sleep) are repeated in a cycle of about 90 minutes, from falling asleep to REM sleep, Or during REM sleep. Therefore, sleep cycles can be measured by estimating REM sleep.

現在の医療現場における国際基準の睡眠段階推定法は、R&K法に基づき終夜睡眠ポリグラフ(PSG)検査により得られた脳波、筋電図、眼球運動図など生体データを評価し推定される。しかし、PSG検査は被験者の頭部や体に複数の電極やセンサの装着を要し、拘束状態による被験者の身体的負担が大きい。そのため、マットセンサのような簡易センサ等を用いた非拘束睡眠段階推定法に対する需要が高い。非拘束の睡眠段階推定法が確立されれば、日常的に睡眠状態の計測が可能になり、病気の予防および早期発見に繋がる。 The current international standard sleep stage estimation method in medical practice is based on the R&K method and is estimated by evaluating biological data such as electroencephalograms, electromyograms, and eye movement diagrams obtained by overnight polysomnography (PSG) tests. However, PSG testing requires the attachment of multiple electrodes and sensors to the subject's head and body, and the restrained state places a heavy physical burden on the subject. Therefore, there is a high demand for an unrestrained sleep stage estimation method using a simple sensor such as a mat sensor. If a non-restrictive sleep stage estimation method is established, it will become possible to measure sleep states on a daily basis, leading to the prevention and early detection of diseases.

現在、非拘束型睡眠段階推定方法は多数研究されている。特にレム睡眠に着目した手法として、生理的特徴に着目した方法であるRSSE(Realtime Sleep Stage Estimation)(非特許文献1)、及び、機械学習に基づくレム睡眠判定法(Multi-Timescale REM Estimation:MTRE)(非特許文献2)が知られている。 Currently, many unrestrained sleep stage estimation methods are being studied. In particular, methods that focus on REM sleep include RSSE (Realtime Sleep Stage Estimation), which is a method that focuses on physiological characteristics (Non-Patent Document 1), and Multi-Timescale REM Estimation (MTRE), which is based on machine learning. ) (Non-Patent Document 2) is known.

非特許文献1に記載のRSSEは、レム睡眠時に心拍数が不規則に増減するという生理的特徴に着目する。RSSEでは、式(1)のように、直前5分間の心拍の中央値HRrecent medと5~10分前の心拍中央値HRprev medの変化率が0.04以上増加している時間から、心拍の変化率が一度負になりその後0以上となった時間までをレム睡眠と判定する。 RSSE described in Non-Patent Document 1 focuses on the physiological characteristic that heart rate irregularly increases and decreases during REM sleep. In RSSE, as shown in equation (1), from the time when the rate of change between the median heart rate H Rrecent med in the previous 5 minutes and the median heart rate HR prev med 5 to 10 minutes ago increases by 0.04 or more, The time when the rate of change in heart rate once becomes negative and then becomes 0 or more is determined to be REM sleep.

Figure 2023129390000002
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一方、非特許文献2に記載のMTREは、機械学習に基づいてレム睡眠を判定する。MTREでは、マットセンサから得られた生体振動データ(心拍、呼吸、体動の複合振動値)を入力としたランダムフォレスト(Random Forest:RF)に基づいてレム睡眠を判定する。具体的には、レム睡眠の特徴出現が瞬間的、継続的と複数パターンがあることに着目し、各窓長(32秒、64秒、128秒、256秒)の生体振動データの対数スペクトルを入力データとする。当該入力データを用いて異なるRFで学習、およびレム睡眠の判定を行う。その後、各RFのレム睡眠の判定数を、窓を取って合計し、レム睡眠の割合が一夜の睡眠時間の約20%になるように、レム睡眠となるエポックを判定する。なお、同様にしてノンレム睡眠を含む他の睡眠段階を判定する。 On the other hand, MTRE described in Non-Patent Document 2 determines REM sleep based on machine learning. In MTRE, REM sleep is determined based on Random Forest (RF) using as input biological vibration data (complex vibration values of heartbeat, breathing, and body movement) obtained from a mat sensor. Specifically, we focused on the fact that there are multiple patterns of REM sleep characteristics, such as instantaneous and continuous, and analyzed the logarithmic spectra of biological vibration data for each window length (32 seconds, 64 seconds, 128 seconds, and 256 seconds). Use as input data. Learning is performed using different RFs using the input data, and REM sleep is determined. Thereafter, the number of REM sleep determinations for each RF is summed up by taking a window, and the epoch of REM sleep is determined so that the ratio of REM sleep is about 20% of the night's sleep time. Note that other sleep stages including non-REM sleep are determined in the same manner.

Tomohiro Harada、 Fumito Uwano、 Takahiro Komine、 Yusuke Tajima、 Takahiro Kawashima、 Morito Morishima、 Keiki Takadama、”Real-Time Sleep Stage Estimation from Biological Data with Trigonometric Function Regression Model”、「AAAI Spring Symposium - Technical Report」、2016年、SS-16-01 -07巻、348-353頁Tomohiro Harada, Fumito Uwano, Takahiro Komine, Yusuke Tajima, Takahiro Kawashima, Morito Morishima, Keiki Takadama, “Re” "Al-Time Sleep Stage Estimation from Biological Data with Trigonometric Function Regression Model", "AAAI Spring Symposium - Technical Report”, 2016, SS-16-01 Volume 07, Pages 348-353 Iko Nakari、 Naoya Matsuda、 Keiki Takadama、”REM Estimation Based on Combination of Multi-Timescale Estimations and Automatic Adjustment of Personal Bio-vibration Data of Mattress Sensor”、「Proceedings of the AAAI 2022 Spring Symposium “How Fair is Fair? Achieving Wellbeing AI”」、2022年、3276巻、74-80頁Iko Nakari, Naoya Matsuda, Keiki Takadama, “REM Estimation Based on Combination of Multi-Timescale Estimations and Automat ic Adjustment of Personal Bio-vibration Data of Mattress Sensor”, “Proceedings of the AAAI 2022 Spring Symposium “How Fair” Is it fair? Achieving Wellbeing AI”, 2022, Volume 3276, Pages 74-80 神林優太、萩原啓、「体動の出現頻度を用いた睡眠周期推定の試み」、「生体医工学」、2012年、50巻、1号、99-104頁Yuta Kambayashi, Kei Hagiwara, “Attempt to estimate sleep cycle using the frequency of body movements,” “Biomedical Engineering”, 2012, Vol. 50, No. 1, pp. 99-104

しかし、上記の非特許文献1に記載のRSSE、非特許文献2に記載のMTREに記載の方法ではいずれも、睡眠の周期性を考慮していない。そのため、判定条件さえ満たせば睡眠周期性のないデータに対してもレム睡眠と判定してしまう問題がある。これに対し、周期性を重視の上で睡眠周期を推定する方法として、レム睡眠前後の浅い睡眠時に周期的に発生する体動に着目し、体動の回数を30分窓で数えることにより算出する体動密度に基づく睡眠周期推定法が研究されている(非特許文献3)。 However, the methods described in RSSE described in Non-Patent Document 1 and MTRE described in Non-Patent Document 2 do not take into account the periodicity of sleep. Therefore, there is a problem in that even data without sleep periodicity is determined to be REM sleep as long as the determination conditions are met. On the other hand, as a method to estimate the sleep cycle with emphasis on periodicity, we focus on body movements that occur periodically during light sleep before and after REM sleep, and calculate the number of body movements by counting the number of body movements in 30-minute windows. A sleep cycle estimation method based on body movement density has been studied (Non-Patent Document 3).

非特許文献3に記載の睡眠周期推定法では、レム睡眠前後の浅い睡眠時に周期的に発生する体動に着目し、赤外線モーションセンサを用いて取得した睡眠時の体動情報から睡眠周期を推定する。当該睡眠周期推定法では、発生する体動の周期性を捉えるために、体動の出現頻度を表す指標として体動密度を導入した。体動密度は、前後15分、計30分間に起こった体動の回数である。 The sleep cycle estimation method described in Non-Patent Document 3 focuses on body movements that occur periodically during light sleep before and after REM sleep, and estimates sleep cycles from body movement information during sleep acquired using an infrared motion sensor. do. In this sleep cycle estimation method, body movement density was introduced as an index representing the frequency of body movements in order to capture the periodicity of body movements that occur. Body movement density is the number of body movements that occurred in a total of 30 minutes, 15 minutes before and after.

当該睡眠周期推定法では、まず、赤外線モーションセンサから取得した睡眠時の体動データを用いて、体動密度を導出する。図23に、体動と当該体動から算出された体動密度の一例を示す。縦軸は体動の回数を示し、横軸は経過時間を示す。
非特許文献3では、体動密度の値が平均値を連続して上回る時間である「体動密度が上に凸の時間」と、体動密度の値が平均値を連続して下回る時間である「体動密度が下に凸の時間」との組を体動密度周期として、睡眠周期との類似性を述べている。
In the sleep cycle estimation method, body movement density is first derived using body movement data during sleep acquired from an infrared motion sensor. FIG. 23 shows an example of a body movement and a body movement density calculated from the body movement. The vertical axis shows the number of body movements, and the horizontal axis shows the elapsed time.
In Non-Patent Document 3, "the time when the body movement density is convex upward" is the time when the value of the body movement density continuously exceeds the average value, and the time when the value of the body movement density is continuously below the average value. He describes the similarity to the sleep cycle by defining a set of ``times when the body movement density is downward convex'' as a body movement density cycle.

上記の非特許文献3に記載の体動密度に基づく睡眠周期推定法を応用し、レム睡眠を推定することが考えられる。しかし、この睡眠周期推定法のレム睡眠推定への応用には、次の2つの問題点が存在する。1つ目の問題点は、体動密度によって求めた浅い睡眠には、レム睡眠の体動の他に、覚醒による体動も含まれることである。2つ目の問題点は、レム睡眠とノンレム睡眠段階2とで体動の大きさが酷似しており境界が不明瞭であることである。これらの問題点のため、睡眠周期推定法をレム睡眠推定へ単純に応用しただけでは、十分な判定精度は得られないと考えられる。 It is possible to estimate REM sleep by applying the sleep cycle estimation method based on body movement density described in Non-Patent Document 3 above. However, the following two problems exist in applying this sleep cycle estimation method to REM sleep estimation. The first problem is that light sleep determined by body movement density includes body movements due to wakefulness in addition to body movements during REM sleep. The second problem is that the magnitude of body movements in REM sleep and NREM sleep stage 2 are very similar, and the boundaries are unclear. Because of these problems, it is thought that sufficient determination accuracy cannot be obtained by simply applying the sleep cycle estimation method to REM sleep estimation.

このように、従来の非拘束型のレム睡眠の判定方法では、判定精度が十分ではなかった。非拘束型のレム睡眠の判定方法においてレム睡眠の判定精度を高めることが求められている。 As described above, the conventional unrestricted method for determining REM sleep does not have sufficient determination accuracy. There is a need to improve the accuracy of REM sleep determination in unrestrained REM sleep determination methods.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、非拘束型のレム睡眠の判定方法においてレム睡眠の判定精度を高めることができるレム睡眠判定装置、レム睡眠判定方法、及びプログラムを提供する。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a REM sleep determination device, a REM sleep determination method, and a program that can improve the accuracy of REM sleep determination in an unrestricted REM sleep determination method. .

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、睡眠の期間における体動の大きさを時刻毎に示す体動データを取得する体動データ取得部と、前記体動データのなかから所定の睡眠段階の体動に相当するデータである第1体動データを除去する体動除去部と、前記体動除去部によって前記第1体動データが除去された前記体動データから、所定の長さの第1時間の間に出現した体動の回数を示す体動密度と、所定の長さの第2時間あたりの移動平均とを算出する体動密度移動平均算出部と、前記睡眠の期間のうち、前記体動密度移動平均算出部によって算出された前記体動密度が前記移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定するレム睡眠判定部と、を備えるレム睡眠判定装置である。 The present invention has been made to solve the above problems, and one aspect of the present invention includes a body movement data acquisition unit that acquires body movement data that indicates the magnitude of body movement during a sleeping period at each time. , a body movement removing unit that removes first body movement data that is data corresponding to body movements in a predetermined sleep stage from the body movement data; and the body movement removing unit removes the first body movement data. body movement density that indicates the number of body movements that occurred during a first time period of a predetermined length and a moving average per second time period of a predetermined length from the body movement data; a moving average calculation unit; a REM sleep determination unit that determines a period of the sleep period in which the body movement density calculated by the body movement density moving average calculation unit exceeds the moving average as a period of REM sleep; This is a REM sleep determination device.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記第1体動データには、覚醒時の体動に相当するデータである覚醒時体動データが含まれる。 Further, in one aspect of the present invention, in the REM sleep determination device described above, the first body movement data includes body movement data during awakening, which is data corresponding to body movements during awakening.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記体動除去部は、前記体動データのなかから前記体動データが示す前記体動の大きさに基づいて前記覚醒時体動データを除去する。 Further, in one aspect of the present invention, in the above REM sleep determining device, the body movement removing unit may determine whether the body movement during wakefulness is determined based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data from among the body movement data. Remove dynamic data.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記体動除去部は、前記体動データのなかから前記体動データが示す前記体動の大きさが、上位所定の割合であるデータに基づいて前記覚醒時体動データを除去し、前記割合は、睡眠全体に対する覚醒の割合から定められた割合である。 Further, in one aspect of the present invention, in the above REM sleep determination device, the body movement removing unit may select a size of the body movement indicated by the body movement data from among the body movement data at a predetermined top rate. The waking body movement data is removed based on certain data, and the ratio is determined from the ratio of waking to the entire sleep.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記体動除去部は、前記体動データのなかから機械学習の結果に基づいて前記覚醒時体動データを除去する。 Further, in one aspect of the present invention, in the above REM sleep determination device, the body movement removing unit removes the waking body movement data from the body movement data based on a result of machine learning.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記覚醒時体動データとともにノンレム睡眠段階2の体動に相当するデータであるノンレム睡眠段階2体動データが含まれ、前記体動除去部は、前記覚醒時体動データが除去された前記体動データのなかから前記ノンレム睡眠段階2体動データを除去する。 Further, in one aspect of the present invention, in the REM sleep determination device, NREM sleep stage 2 body movement data, which is data corresponding to body movements in NREM sleep stage 2, is included together with the waking body movement data, The motion removing unit removes the non-REM sleep stage 2 body motion data from the body motion data from which the waking body motion data has been removed.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記第1体動データには、ノンレム睡眠段階2の体動に相当するデータであるノンレム睡眠段階2体動データが含まれる。 Further, in one aspect of the present invention, in the REM sleep determination device described above, the first body movement data includes NREM sleep stage 2 body movement data that is data corresponding to body movements in NREM sleep stage 2.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記体動除去部は、前記体動データのなかから前記体動データが示す前記体動の大きさに基づいて前記ノンレム睡眠段階2体動データを除去する。 Further, in one aspect of the present invention, in the above REM sleep determination device, the body movement removing unit may determine the non-REM sleep stage based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data from among the body movement data. Remove two-body motion data.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記体動除去部は、前記体動データのなかから前記体動データが示す前記体動の大きさが、上位所定の割合であるデータに基づいて前記ノンレム睡眠段階2体動データを除去し、前記割合は、睡眠全体に対するノンレム睡眠段階2の割合から定められた割合である。 Further, in one aspect of the present invention, in the above REM sleep determination device, the body movement removing unit may select a size of the body movement indicated by the body movement data from among the body movement data at a predetermined top rate. The NREM sleep stage 2 body movement data is removed based on certain data, and the ratio is determined from the ratio of NREM sleep stage 2 to the entire sleep.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記体動除去部は、前記体動データのなかから機械学習の結果に基づいて前記ノンレム睡眠段階2体動データを除去する。 Further, in one aspect of the present invention, in the above REM sleep determination device, the body movement removing unit removes the non-REM sleep stage 2 body movement data from the body movement data based on a result of machine learning.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記第1体動データには、前記ノンレム睡眠段階2体動データとともに覚醒時の体動に相当するデータである覚醒時体動データが含まれ、前記体動除去部は、前記ノンレム睡眠段階2体動データが除去された前記体動データのなかから前記覚醒時体動データを除去する。 Further, in one aspect of the present invention, in the above REM sleep determination device, the first body movement data includes body movement during awakening which is data corresponding to body movement during awakening together with the non-REM sleep stage 2 body movement data. The body movement removing unit removes the waking body movement data from the body movement data from which the non-REM sleep stage 2 body movement data has been removed.

また、本発明の一態様は、上記のレム睡眠判定装置において、前記体動密度移動平均算出部は、睡眠周期に基づいて定められた所定の時間長さの時間窓を用いて前記移動平均を算出する。 Further, in one aspect of the present invention, in the above REM sleep determination device, the body movement density moving average calculation unit calculates the moving average using a time window of a predetermined time length determined based on a sleep cycle. calculate.

また、本発明の一態様は、睡眠の期間における体動の大きさを時刻毎に示す体動データを取得する体動データ取得ステップと、前記体動データのなかから所定の睡眠段階の体動に相当するデータである第1体動データを除去する体動除去ステップと、前記体動除去ステップによって前記第1体動データが除去された前記体動データから、所定の長さの第1時間の間に出現した体動の回数を示す体動密度と、所定の長さの第2時間あたりの移動平均とを算出する体動密度移動平均算出ステップと、前記睡眠の期間のうち、前記体動密度移動平均算出ステップによって算出された前記体動密度が前記移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定するレム睡眠判定ステップと、を有するレム睡眠判定方法である。 Further, one aspect of the present invention includes a body movement data acquisition step of acquiring body movement data indicating the magnitude of body movement during a sleep period at each time, and a body movement data acquisition step of acquiring body movement data indicating the magnitude of body movement during a sleep period, and determining body movement data at a predetermined sleep stage from among the body movement data. a body movement removing step of removing first body movement data that is data corresponding to , and a first time period of a predetermined length from the body movement data from which the first body movement data has been removed by the body movement removing step. a body movement density moving average calculation step of calculating a body movement density indicating the number of body movements that occurred during the period, and a moving average of a predetermined length per second time; A REM sleep determining method includes a REM sleep determining step of determining a period during which the body movement density calculated in the moving average calculating step exceeds the moving average as a period of REM sleep.

また、本発明の一態様は、睡眠の期間における体動の大きさを時刻毎に示す体動データを取得する体動データ取得ステップと、前記体動データのなかから所定の睡眠段階の体動に相当するデータである第1体動データを除去する体動除去ステップと、前記体動除去ステップによって前記第1体動データが除去された前記体動データから、所定の長さの第1時間の間に出現した体動の回数を示す体動密度と、所定の長さの第2時間あたりの移動平均とを算出する体動密度移動平均算出ステップと、前記睡眠の期間のうち、前記体動密度移動平均算出ステップによって算出された前記体動密度が前記移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定するレム睡眠判定ステップと、を実行させるためのプログラムである。 Further, one aspect of the present invention includes a body movement data acquisition step of acquiring body movement data indicating the magnitude of body movement during a sleep period at each time, and a body movement data acquisition step of acquiring body movement data indicating the magnitude of body movement during a sleep period, and determining body movement data at a predetermined sleep stage from among the body movement data. a body movement removing step of removing first body movement data that is data corresponding to , and a first time period of a predetermined length from the body movement data from which the first body movement data has been removed by the body movement removing step. a body movement density moving average calculation step of calculating a body movement density indicating the number of body movements that occurred during the period, and a moving average of a predetermined length per second time; The present invention is a program for executing a REM sleep determining step of determining a period during which the body movement density calculated in the dynamic density moving average calculating step exceeds the moving average as a period of REM sleep.

本発明によれば、非拘束型のレム睡眠の判定方法においてレム睡眠の判定精度を高めることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of REM sleep determination in an unrestricted REM sleep determination method.

本発明の実施形態に係るレム睡眠判定方法の概要の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an outline of a REM sleep determination method according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る睡眠段階と体動の大きさとの関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between sleep stages and the magnitude of body movement according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るノンレム睡眠時の体動除去の処理によって抽出された体動の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of body movements extracted by the process of removing body movements during non-REM sleep according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る覚醒による体動とレム睡眠時の体動との大きさの違い示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the difference in magnitude between body movements during wakefulness and body movements during REM sleep according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る覚醒時の体動除去の処理によって抽出された体動の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a body movement extracted by a body movement removal process during wakefulness according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る30分窓の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a 30-minute window according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る移動平均の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a moving average concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るレム睡眠判定方法によるレム睡眠の判定の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of REM sleep determination using the REM sleep determination method according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る経過時間に対する体動の回数を示す概念図の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a conceptual diagram showing the number of body movements with respect to elapsed time according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るノンレム睡眠段階2の体動、及び覚醒の体動が除去された後の経過時間に対する体動の回数を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing the number of body movements relative to the elapsed time after body movements during non-REM sleep stage 2 and body movements during wakefulness are removed according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る体動密度を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing body movement density according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るレム睡眠ごとの体動密度の差を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a difference in body movement density for each REM sleep according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る固定値の閾値を用いてレム睡眠を判定した場合を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a case where REM sleep is determined using a fixed threshold value according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る移動平均を閾値として用いてレム睡眠を判定した場合を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing a case where REM sleep is determined using a moving average as a threshold according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るレム睡眠判定装置1の構成の一例を示す図である。1 is a diagram showing an example of the configuration of a REM sleep determination device 1 according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るレム睡眠判定処理の流れ一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the flow of REM sleep determination processing according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係るレム睡眠判定方法によるレム睡眠判定の結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of REM sleep determination using the REM sleep determination method according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係る第1評価指標の各被験者の結果を示す図である。It is a figure showing the result of each test subject of the 1st evaluation index concerning an example of the present invention. 本発明の実施例に係る第2評価指標の各被験者の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of each test subject of the 2nd evaluation index based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る第1評価指標の結果の平均値と標準偏差を示す棒グラフである。It is a bar graph showing the average value and standard deviation of the results of the first evaluation index according to the example of the present invention. 本発明の実施例に係る第2評価指標の結果の平均値と標準偏差を示す棒グラフである。It is a bar graph which shows the average value and standard deviation of the result of the 2nd evaluation index based on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るレム睡眠判定方法、従来手法(RSSE、MTRE)によるレム睡眠判定結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the REM sleep determination result by the REM sleep determination method based on the Example of this invention, and the conventional method (RSSE, MTRE). 従来技術に係る体動密度の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the body movement density based on a prior art.

(実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
本実施形態では、Rechtschaffen & Kales(以下、「R&K法」と略称する)法に基づき、睡眠段階を、浅い睡眠から深い睡眠を全6段階に分類する。6段階とは、覚醒(arousal)、レム(REM:Rapid Eye Movement)睡眠、及びノンレム(Non-REM)睡眠段階1~4である。
なお、以下の説明では、ノンレム睡眠段階1~4のうち、ノンレム睡眠段階2、ノンレム睡眠段階3、及びノンレム睡眠段階4を区別せず扱い、ノンレム睡眠段階2と称する場合がある。
(Embodiment)
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
In this embodiment, sleep stages are classified into a total of six stages from light sleep to deep sleep based on the Rechtschaffen & Kales (hereinafter abbreviated as "R&K method") method. The six stages are arousal, rapid eye movement (REM) sleep, and non-REM sleep stages 1 to 4.
In the following explanation, among the NREM sleep stages 1 to 4, NREM sleep stage 2, NREM sleep stage 3, and NREM sleep stage 4 are treated without distinction, and may be referred to as NREM sleep stage 2.

図1は、本実施形態に係るレム睡眠判定方法の概要の一例を示す図である。レム睡眠判定方法には、ノンレム睡眠除去(ステップS30)と、覚醒除去(ステップS40)と、体動の回数カウント(w分窓、wは所定の自然数)及び移動平均計算(z分窓、zは所定の自然数)(ステップS50)との3つのステップが含まれる。 FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an overview of the REM sleep determination method according to the present embodiment. The REM sleep determination method includes removing non-REM sleep (step S30), removing wakefulness (step S40), counting the number of body movements (w minute window, w is a predetermined natural number), and calculating a moving average (z minute window, z is a predetermined natural number) (step S50).

レム睡眠判定方法では、一例として、2種類のデータを入力データとして用いる。1つ目のデータは、一夜の体動データである。2つ目のデータは、ノンレム睡眠段階2判定結果である。
体動データは、生体センサからある一夜の睡眠時に取得される体動の振動値から高周波成分が抽出されることによって取得される。
ノンレム睡眠段階2判定結果は、睡眠時の生体振動データを入力とする機械学習(一例として、ランダムフォレスト(Random Forest:RF))によるノンレム睡眠段階2判定が行われることによって得られる結果である。ここで生体振動データは、生体センサから上記のある一夜の睡眠時に取得される。生体振動データには、心拍の振動値、呼吸の振動値、及び体動の振動値の複合振動値が含まれる。
レム睡眠判定方法では、上記の体動データ、及びノンレム睡眠段階2判定結果を入力として、レム睡眠判定結果を出力する。
In the REM sleep determination method, for example, two types of data are used as input data. The first data is body movement data for one night. The second data is the non-REM sleep stage 2 determination result.
Body movement data is obtained by extracting high frequency components from vibration values of body movement obtained from a biosensor during one night's sleep.
The NREM sleep stage 2 determination result is a result obtained by performing a NREM sleep stage 2 determination using machine learning (for example, Random Forest (RF)) using biological vibration data during sleep as input. Here, the biological vibration data is acquired from the biological sensor during one night's sleep. The biological vibration data includes a composite vibration value of a heartbeat vibration value, a breathing vibration value, and a body movement vibration value.
In the REM sleep determination method, the above body movement data and the non-REM sleep stage 2 determination result are input, and the REM sleep determination result is output.

判定の流れとしては、一夜の体動データとノンレム睡眠段階2判定結果とを入力として受け取る。その後、機械学習(RF)によりノンレム睡眠段階2と判定された時間の体動を除去する(ステップS10)。その後、大きさが上位x%の体動の前後y秒の体動を除去する(ステップS20)。ステップS10、ステップS20の順でレム睡眠に関連する体動を抽出する。 As for the flow of the determination, one night's body movement data and the non-REM sleep stage 2 determination result are received as input. Thereafter, body movements during times determined to be non-REM sleep stage 2 by machine learning (RF) are removed (step S10). Thereafter, body movements for y seconds before and after the body movement of the top x% in size are removed (step S20). Body movements related to REM sleep are extracted in the order of step S10 and step S20.

その後、加工した体動データに対して、30分窓で体動密度を算出する。ここで体動密度は、所定の時間の間に起こった体動の回数であり、時刻毎に算出される。30分窓で算出される場合、ある時刻における体動密度は、当該時刻の前後15分、計30分間に起こった体動の回数である。 Thereafter, the body movement density is calculated for the processed body movement data in 30 minute windows. Here, the body movement density is the number of body movements that occur during a predetermined period of time, and is calculated at each time. When calculated in a 30-minute window, the body movement density at a certain time is the number of body movements that occur in a total of 30 minutes, 15 minutes before and after the time.

算出した体動密度に対してz分窓で移動平均を導出し、体動密度が移動平均を上回った時間帯をレム睡眠と判定する(ステップS30)。ここで、30分窓で体動密度を求めることで機械学習によるノンレム睡眠判定の誤判定の影響を抑えることができるため、機械学習によるノンレム睡眠判定の誤判定もある程度は許容可能である。 A moving average is derived for the calculated body movement density in a z-minute window, and a time period in which the body movement density exceeds the moving average is determined to be REM sleep (step S30). Here, by determining the body movement density in a 30-minute window, it is possible to suppress the influence of erroneous determination of NREM sleep determined by machine learning, so that erroneous determination of NREM sleep determined by machine learning is tolerable to some extent.

本実施形態に係るレム睡眠判定方法の流れは、レム睡眠時の体動のみを残せば、その体動の出現頻度でレム睡眠を推定できるという自然な発想に基づいている。レム睡眠判定方法では、レム睡眠時の体動を分離して残すためにステップS10、及びステップS20の処理を行っている。体動の出現頻度導出とその出現頻度の高低からレム睡眠を特定するためにステップS30の処理を行っている。
以下に、各処理の詳細について説明する。
The flow of the REM sleep determination method according to the present embodiment is based on the natural idea that if only body movements during REM sleep are left, REM sleep can be estimated based on the frequency of appearance of the body movements. In the REM sleep determination method, steps S10 and S20 are performed in order to separate and preserve body movements during REM sleep. The process of step S30 is performed to identify REM sleep from the derivation of the appearance frequency of body movements and the height of the appearance frequency.
The details of each process will be explained below.

[ノンレム睡眠時の体動除去]
本実施形態に係るレム睡眠判定方法ではレム睡眠をはじめとする浅い睡眠時に体動が頻発するという生理的特徴に着目している。ここで図2に、睡眠段階と体動の大きさとの関係を示す。図2に示すように、ノンレム睡眠段階2の体動はレム睡眠付近で起きる体動と大きさの特徴が酷似している。そのため、体動の大きさの特徴に基づいてノンレム睡眠段階2の体動を除去することは困難である。そこで、ノンレム睡眠段階2の時間帯を機械学習を用いて判定する。ノンレム睡眠段階2と判定された時間帯の体動をすべて除去することでレム睡眠に関する体動のみを抽出する。
[Removal of body movements during non-REM sleep]
The REM sleep determination method according to the present embodiment focuses on the physiological characteristic that body movements occur frequently during light sleep such as REM sleep. Here, FIG. 2 shows the relationship between sleep stages and the magnitude of body movements. As shown in FIG. 2, body movements during NREM sleep stage 2 are very similar in size to body movements that occur near REM sleep. Therefore, it is difficult to eliminate body movements in non-REM sleep stage 2 based on the characteristics of the size of body movements. Therefore, the time period of non-REM sleep stage 2 is determined using machine learning. By removing all body movements during the time period determined to be non-REM sleep stage 2, only body movements related to REM sleep are extracted.

図3に、上記のノンレム睡眠時の体動除去の処理によって抽出された体動の例を示す。図3では、体動データ、終夜睡眠ポリグラフ(PSG)に基づく睡眠段階、及び機械学習によってノンレム睡眠段階2と判定された範囲を示す。左軸の縦軸は、体動の大きさを示す。右軸の縦軸は、睡眠段階を示す。横軸は、経過時間を示す。時期T1から時期T5をみると、PSGとの結果とは異なる箇所はあるものの、ノンレム睡眠段階2と判定された範囲の体動が除去されていることがわかる。 FIG. 3 shows an example of body movements extracted by the process of removing body movements during non-REM sleep described above. FIG. 3 shows sleep stages based on body movement data, overnight polysomnography (PSG), and a range determined to be non-REM sleep stage 2 by machine learning. The vertical axis on the left axis indicates the magnitude of body movement. The vertical axis on the right axis indicates sleep stages. The horizontal axis indicates elapsed time. Looking at the period T1 to T5, it can be seen that body movements in the range determined to be NREM sleep stage 2 have been removed, although there are some parts that differ from the results with PSG.

[覚醒時の体動除去]
上述したように、レム睡眠判定方法ではレム睡眠をはじめとする浅い睡眠時に体動が頻発するという生理的特徴に着目しているが、この浅い睡眠時の体動にはレム睡眠による体動だけでなく、覚醒による体動も含まれている。図4に示すように、覚醒による体動はレム睡眠時の体動と大きさに明確な違いがある。この特徴に着目し、体動の大きさの特徴から覚醒による体動の影響を除去する。
[Removal of body movements during awakening]
As mentioned above, the REM sleep determination method focuses on the physiological characteristic that body movements occur frequently during light sleep, including REM sleep. It also includes body movements caused by arousal. As shown in Figure 4, there is a clear difference in the size of body movements during wakefulness and body movements during REM sleep. Focusing on this feature, we remove the influence of body movements due to arousal from the characteristics of the size of body movements.

まず、一夜の体動データの中で大きさが上位x%の体動は、覚醒による体動の可能性が高いため除去する。さらに大きな体動の影響は一定時間続くことから、除去した体動の前後y秒の体動も同様に除去する。図5に、上記の覚醒時の体動除去の処理によって抽出された体動の例を示す。図5では、体動データ、PSGに基づく睡眠段階を示す。左軸の縦軸は、体動の大きさを示す。右軸の縦軸は、睡眠段階を示す。横軸は、経過時間を示す。 First, body movements in the top x% of the body movement data for one night are removed because they are likely to be body movements due to awakening. Since the influence of a larger body movement continues for a certain period of time, body movements y seconds before and after the removed body movement are also removed. FIG. 5 shows an example of body movements extracted by the above process of removing body movements during wakefulness. FIG. 5 shows sleep stages based on body movement data and PSG. The vertical axis on the left axis indicates the magnitude of body movement. The vertical axis on the right axis indicates sleep stages. The horizontal axis indicates elapsed time.

体動BM1、及び体動BM2は、一夜の体動データの中で大きさが上位x%の体動である。範囲T61及び範囲T62は、体動の大きさ上位x(=1)%である体動BM1の前後y(=60)秒の範囲である。範囲T71及び範囲T72は、体動の大きさ上位x(=1)%である体動BM2の前後y(=60)秒の範囲である。これらの範囲T61及び範囲T62、並びに範囲T71及び範囲T72に含まれる体動をすべて除去する。 Body movements BM1 and body movements BM2 are body movements whose magnitudes are in the top x% of the overnight body movement data. Range T61 and range T62 are ranges of y (=60) seconds before and after body movement BM1, which is the top x (=1)% of body movements. Range T71 and range T72 are ranges of y (=60) seconds before and after body movement BM2, which is the top x (=1)% of body movements. All body movements included in these ranges T61 and T62, and ranges T71 and T72 are removed.

[体動密度導出とレム睡眠判定]
加工された体動データに対し、体動密度をw分窓(前後15分、スライド幅1秒)で算出する。算出され体動密度に対し、z分窓(前後z/2分、スライド幅1秒)の移動平均を計算し、体動密度が移動平均を上回った時間をレム睡眠と判定する。w分窓は、一例として、30分窓である。z分窓は、一例として、90分窓である。
[Derivation of body movement density and REM sleep determination]
For the processed body movement data, body movement density is calculated in a w minute window (15 minutes forward and backward, slide width 1 second). A moving average of a z-minute window (z/2 minutes forward and backward, slide width 1 second) is calculated for the calculated body movement density, and the time when the body movement density exceeds the moving average is determined to be REM sleep. The w-minute window is, for example, a 30-minute window. The z-minute window is, for example, a 90-minute window.

ここで図6に、30分窓の一例を示す。図7に、移動平均の一例を示す。図6では、体動の回数(体動密度)、PSGに基づく睡眠段階を示す。図7では、体動の回数(体動密度)、移動平均、PSGに基づく睡眠段階を示す。左軸の縦軸は、体動の回数(体動密度)を示す。右軸の縦軸は、睡眠段階を示す。横軸は、経過時間を示す。なお、図6及び図7では、経過時間を示すスケールが上述した図3及び図5とは異なる。 Here, FIG. 6 shows an example of a 30-minute window. FIG. 7 shows an example of a moving average. FIG. 6 shows sleep stages based on the number of body movements (body movement density) and PSG. FIG. 7 shows sleep stages based on the number of body movements (body movement density), moving average, and PSG. The vertical axis on the left axis indicates the number of body movements (body movement density). The vertical axis on the right axis indicates sleep stages. The horizontal axis indicates elapsed time. Note that in FIGS. 6 and 7, the scale indicating the elapsed time is different from that in FIGS. 3 and 5 described above.

図6に示す30分窓W1は、時刻P1における30分窓である。つまり、時刻P1における体動密度として、時刻P1の前後15分、計30分間に起こった体動の回数が計数される。図7に示す90分窓W2は、時刻P2における90分窓である。時刻P2における移動平均は、時刻P2の前後45分、計90分間についての移動平均である。 The 30-minute window W1 shown in FIG. 6 is a 30-minute window at time P1. That is, as the body movement density at time P1, the number of body movements that occurred during a total of 30 minutes, 15 minutes before and after time P1, is counted. A 90-minute window W2 shown in FIG. 7 is a 90-minute window at time P2. The moving average at time P2 is a moving average for 45 minutes before and after time P2, for a total of 90 minutes.

図8に、レム睡眠判定方法によるレム睡眠の判定の一例を示す。図8では、体動密度、移動平均、PSGに基づく睡眠段階を示す。左軸の縦軸は、体動の回数(体動密度)を示す。右軸の縦軸は、睡眠段階を示す。横軸は、経過時間を示す。 FIG. 8 shows an example of REM sleep determination using the REM sleep determination method. FIG. 8 shows sleep stages based on body movement density, moving average, and PSG. The vertical axis on the left axis indicates the number of body movements (body movement density). The vertical axis on the right axis indicates sleep stages. The horizontal axis indicates elapsed time.

範囲T81から範囲T86はそれぞれ、体動密度がz分窓の移動平均(破線)を上回った範囲を示す。これら範囲T81から範囲T86が、レム睡眠判定方法で判定されたレム睡眠である。範囲T91から範囲T95は、実際のレム睡眠を示す。レム睡眠判定方法で判定されたレム睡眠と、実際のレム睡眠との類似性が見て取れる。 The range T81 to the range T86 each indicate a range in which the body movement density exceeds the moving average (broken line) of the z-minute window. The range T81 to T86 is REM sleep determined by the REM sleep determination method. The range T91 to T95 indicates actual REM sleep. The similarity between REM sleep determined using the REM sleep determination method and actual REM sleep can be seen.

ここで図9から図14を参照し、REM睡眠判定の閾値に移動平均を用いる理由について説明する。
体動密度は、被験者ごと、またはレム睡眠ごとに大きく差がある場合がある。そのため、レム睡眠判定の閾値は固定値ではなくz分の移動平均を用いる。移動平均を上回る程度に体動密度が高い時間は、レム睡眠の可能性が高いと考えられる。この根拠に基づいて、体動密度が移動平均を上回る時間帯をレム睡眠と判定している。
Here, with reference to FIGS. 9 to 14, the reason for using a moving average as a threshold value for REM sleep determination will be explained.
Body movement density may vary greatly from subject to subject or from one REM sleep state to another. Therefore, the threshold value for REM sleep determination is not a fixed value, but a moving average of z minutes. It is considered that times when the density of body movement is high enough to exceed the moving average are likely to be REM sleep. Based on this basis, the time period in which the body movement density exceeds the moving average is determined to be REM sleep.

図9から図14は、経過時間に対する体動の回数を示す概念図である。図9では、覚醒の体動、レム睡眠の体動、及びノンレム睡眠段階2の体動が示されている。また、範囲T101、範囲T102、及び範囲T103はそれぞれ実際のレム睡眠を示す。 9 to 14 are conceptual diagrams showing the number of body movements relative to elapsed time. FIG. 9 shows body movements during wakefulness, body movements during REM sleep, and body movements during stage 2 of non-REM sleep. Furthermore, range T101, range T102, and range T103 each indicate actual REM sleep.

図10では、上述したノンレム睡眠段階2の体動除去、及び覚醒時の体動除去によってそれぞれ、ノンレム睡眠段階2の体動、及び覚醒の体動が除去されている。一方、ノンレム睡眠段階2の体動、及び覚醒の体動だけでなく、レム睡眠の体動のうち、誤って除去されている体動がある。レム睡眠体動B101、及びレム睡眠体動B102は、誤って除去されたレム睡眠の体動を示す。 In FIG. 10, body movements during NREM sleep stage 2 and body movements during awakening are removed by removing body movements during NREM sleep stage 2 and during awakening, respectively. On the other hand, there are body movements that are erroneously removed from among the body movements of REM sleep as well as body movements of non-REM sleep stage 2 and wakefulness. REM sleep body movement B101 and REM sleep body movement B102 indicate body movements of REM sleep that were mistakenly removed.

図11に時間窓を用いて算出された体動密度C1を示す。上述したように、体動密度にはレム睡眠ごとに大きく差がある場合がある。図12では、範囲T102の体動密度は、範囲T101及び範囲T103それぞれの体動密度に比べて低い。そのため、図13に示すように、レム睡眠判定の閾値として、固定値の閾値TH1を用いた場合、範囲T102はレム睡眠として判定されなくなってしまう。 FIG. 11 shows the body movement density C1 calculated using a time window. As mentioned above, body movement density may vary greatly depending on REM sleep. In FIG. 12, the body movement density in range T102 is lower than the body movement density in range T101 and range T103. Therefore, as shown in FIG. 13, when the fixed value threshold TH1 is used as the threshold for REM sleep determination, the range T102 will not be determined as REM sleep.

図14に、移動平均MA1を閾値として用いてレム睡眠を判定した場合を示す。移動平均MA1を閾値として用いた場合、範囲T102はレム睡眠として判定されている。つまり、体動密度C1が移動平均MA1を上回る範囲をレム睡眠として判定すれば、体動密度にはレム睡眠ごとに大きく差がある場合であっても、判定し損ねてしまうレム睡眠を減らすことができる。 FIG. 14 shows a case where REM sleep is determined using the moving average MA1 as a threshold. When moving average MA1 is used as a threshold, range T102 is determined to be REM sleep. In other words, if the range in which the body movement density C1 exceeds the moving average MA1 is determined as REM sleep, it is possible to reduce the amount of REM sleep that is missed even if there is a large difference in body movement density from one REM sleep to another. I can do it.

また、図10に示したように、レム睡眠の体動が誤って除去されてしまう場合がある。その場合であっても、移動平均を用いて判定すれば、一度は誤って除去されたレム睡眠の体動の範囲を、レム睡眠として正しく判定できる可能性がある。 Further, as shown in FIG. 10, body movements during REM sleep may be mistakenly removed. Even in that case, if the moving average is used for determination, there is a possibility that the range of body movements in REM sleep that was once mistakenly removed can be correctly determined as REM sleep.

[レム睡眠判定装置1の構成]
上述したレム睡眠判定方法は、例えば、レム睡眠判定装置1によって実行される。
図15は、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1の構成の一例を示す図である。レム睡眠判定装置1は、パーソナルコンピュータ(Personal Computer:PC)である。レム睡眠判定装置1は、制御部2と、記憶部3とを備える。
[Configuration of REM sleep determination device 1]
The REM sleep determination method described above is executed by the REM sleep determination device 1, for example.
FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment. The REM sleep determination device 1 is a personal computer (PC). The REM sleep determination device 1 includes a control section 2 and a storage section 3.

制御部2は、体動データ取得部20と、ノンレム睡眠体動判定部21と、体動除去部22と、体動密度移動平均算出部23と、レム睡眠判定部24と、出力部25とを備える。これらの機能部はそれぞれ、例えばCPUがROM(Read Only Memory)から読み込んだプログラムをRAM(Random Access Memory)に展開して、当該プログラムに従って処理を実行することにより実現される。当該ROM、当該RAMは、記憶部3に含まれる。 The control unit 2 includes a body movement data acquisition unit 20, a non-REM sleep body movement determination unit 21, a body movement removal unit 22, a body movement density moving average calculation unit 23, a REM sleep determination unit 24, and an output unit 25. Equipped with Each of these functional units is realized, for example, by a CPU reading a program from a ROM (Read Only Memory), loading it into a RAM (Random Access Memory), and executing processing according to the program. The ROM and the RAM are included in the storage unit 3.

体動データ取得部20は、体動データA1を取得する。体動データA1は、睡眠の期間における体動の大きさを時刻毎に示すデータである。本実施形態では、一例として、体動データ取得部20は、まず生体振動データ計測センサ4から生体振動データA2を取得する。生体振動データA2は、睡眠の期間における体動の大きさ、心拍の大きさ、及び呼吸の大きさが合わさった振動値を時刻毎に示すデータである。体動データ取得部20は、取得した生体振動データA2に含まれる体動の大きさの振動値から高周波成分を抽出することによって体動データA1を取得する。 The body movement data acquisition unit 20 acquires body movement data A1. Body movement data A1 is data that indicates the magnitude of body movement during the sleep period for each time. In the present embodiment, as an example, the body movement data acquisition unit 20 first acquires biological vibration data A2 from the biological vibration data measurement sensor 4. The biological vibration data A2 is data that indicates, at each time, a vibration value that is a combination of the magnitude of body movement, the magnitude of heartbeat, and the magnitude of respiration during the period of sleep. The body movement data acquisition unit 20 acquires body movement data A1 by extracting a high frequency component from the vibration value of the magnitude of body movement included in the acquired biological vibration data A2.

ノンレム睡眠体動判定部21は、体動データ取得部20が取得した生体振動データA2から機械学習に基づいて、睡眠の期間のうちノンレム睡眠段階2の期間を判定する。
ノンレム睡眠体動判定部21がノンレム睡眠段階2の判定に用いる機械学習は、教師あり機械学習である。学習済みモデルM1は、予め学習が行われた当該教師あり機械学習のモデルである。学習済みモデルM1は、生体振動データA2が入力されると、睡眠の期間のうちノンレム睡眠段階2の期間を出力する。
The non-REM sleep body movement determination unit 21 determines the period of non-REM sleep stage 2 among the sleep periods based on machine learning from the biological vibration data A2 acquired by the body movement data acquisition unit 20.
The machine learning used by the NREM sleep body movement determination unit 21 to determine NREM sleep stage 2 is supervised machine learning. The trained model M1 is a supervised machine learning model that has been trained in advance. When the learned model M1 receives the biological vibration data A2, it outputs the period of non-REM sleep stage 2 among the sleep periods.

なお、学習済みモデルM1として、体動データA1が入力されると、睡眠の期間のうちノンレム睡眠段階2の期間を出力する学習済みモデルが用いられてもよい。その場合、体動データ取得部20は、生体振動データA2から体動データのみを取得すればよい。 Note that, when the body movement data A1 is input as the learned model M1, a learned model that outputs the period of non-REM sleep stage 2 among the sleep periods may be used. In that case, the body movement data acquisition unit 20 only needs to acquire body movement data from the biological vibration data A2.

本実施形態では、ノンレム睡眠体動判定部21がノンレム睡眠段階2の判定に用いる機械学習は、一例として、非特許文献2に記載のレム睡眠判定法(Multi-Timescale REM Estimation:MTRE)である。なお、当該機械学習は、MTRE以外のRFであってもよいし、RF以外の教師あり機械学習であってもよい。 In this embodiment, the machine learning used by the NREM sleep body movement determination unit 21 to determine NREM sleep stage 2 is, for example, the REM sleep determination method (Multi-Timescale REM Estimation: MTRE) described in Non-Patent Document 2. . Note that the machine learning may be RF other than MTRE, or may be supervised machine learning other than RF.

体動除去部22は、体動データ取得部20によって取得された体動データA1のなかから第1体動データを除去する。第1体動データは、所定の睡眠段階の体動に相当するデータである。 The body movement removal unit 22 removes the first body movement data from the body movement data A1 acquired by the body movement data acquisition unit 20. The first body movement data is data corresponding to body movements in a predetermined sleep stage.

本実施形態では、体動除去部22が除去する第1体動データには、ノンレム睡眠段階2体動データが含まれる。ノンレム睡眠段階2体動データは、一例として、ノンレム睡眠段階2の体動に相当するデータである。なお、ノンレム睡眠段階2体動データは、ノンレム睡眠段階3と4の割合が少なく、類似していることから、ノンレム睡眠段階2からノンレム睡眠段階4の体動に相当するデータであってもよい。また、ノンレム睡眠段階2体動データは、ノンレム睡眠段階2、及びノンレム睡眠段階3の体動に相当するデータであってもよい。 In this embodiment, the first body movement data removed by the body movement removal unit 22 includes NREM sleep stage 2 body movement data. The NREM sleep stage 2 body movement data is, for example, data corresponding to body movements in NREM sleep stage 2. Note that the NREM sleep stage 2 body movement data may be data corresponding to body movements from NREM sleep stage 2 to NREM sleep stage 4, since the ratio of NREM sleep stages 3 and 4 is small and similar. . Further, the NREM sleep stage 2 body movement data may be data corresponding to body movements in NREM sleep stage 2 and NREM sleep stage 3.

また、本実施形態では、体動除去部22が除去する第1体動データには、覚醒時体動データが含まれる。覚醒時体動データは、覚醒時の体動に相当するデータである。 Furthermore, in the present embodiment, the first body movement data removed by the body movement removal unit 22 includes body movement data during wakefulness. Awakening body movement data is data corresponding to body movement during awakening.

体動除去部22は、体動データA1のなかからノンレム睡眠段階2体動データと覚醒時体動データとのうち少なくとも一方を除去する。体動除去部22は、体動データA1のなかからノンレム睡眠段階2体動データと覚醒時体動データとの両方を除去する場合、一方を除去してから他方を除去する。体動除去部22は、ノンレム睡眠段階2体動データが除去された体動データA1のなかから覚醒時体動データを除去してもよいし、覚醒時体動データが除去された体動データA1のなかからノンレム睡眠段階2体動データを除去してもよい。 The body movement removing unit 22 removes at least one of the non-REM sleep stage 2 body movement data and the waking body movement data from the body movement data A1. When removing both the non-REM sleep stage 2 body movement data and the waking body movement data from the body movement data A1, the body movement removal unit 22 removes one and then the other. The body movement removal unit 22 may remove the waking body movement data from the body movement data A1 from which the non-REM sleep stage 2 body movement data has been removed, or may remove the body movement data from which the waking body movement data has been removed. The NREM sleep stage 2 body motion data may be removed from A1.

体動除去部22が体動データA1のなかから第1体動データを除去する手法は、体動データA1が示す体動の大きさに基づいて除去する手法、または機械学習に基づいて除去する手法のいずれであってもよい。体動の大きさに基づいて除去する手法には、体動の大きさの閾値に基づいて除去する手法と、体動データA1のなかから体動の大きさが上位所定の割合であるデータに基づいて除去する手法とがある。これらの手法の具体例については後述する。 The method by which the body movement removal unit 22 removes the first body movement data from the body movement data A1 is based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1, or based on machine learning. Any method may be used. There are two methods for removing data based on the size of body movement: a method for removing data based on a threshold value for the size of body movement, and a method for removing data based on a predetermined percentage of body movement from body movement data A1. There is a method of removing based on Specific examples of these methods will be described later.

例えば、体動除去部22は、ノンレム睡眠体動判定部21によるノンレム睡眠段階2の判定結果に基づいて、体動データ取得部20によって取得された体動データA1のなかからノンレム睡眠段階2体動データを除去する。したがって、体動除去部22は、体動データ取得部20によって取得された体動データA1のなかからノンレム睡眠段階2体動データを機械学習の結果に基づいて除去する。 For example, based on the determination result of NREM sleep stage 2 by the NREM sleep body movement determining unit 21, the body movement removing unit 22 selects two NREM sleep stages from the body movement data A1 acquired by the body movement data acquisition unit 20. Remove dynamic data. Therefore, the body movement removal unit 22 removes the NREM sleep stage 2 body movement data from the body movement data A1 acquired by the body movement data acquisition unit 20 based on the result of machine learning.

例えば、体動除去部22は、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさに基づいて覚醒時体動データを除去する。本実施形態では、一例として、体動除去部22は、ノンレム睡眠段階2体動データが除去された体動データA1のなかから覚醒時体動データを除去する。また、体動除去部22は、一例として、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさに基づいて覚醒時体動データを除去する。 For example, the body movement removing unit 22 removes the waking body movement data from the body movement data A1 based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1. In the present embodiment, as an example, the body movement removal unit 22 removes the waking body movement data from the body movement data A1 from which the non-REM sleep stage 2 body movement data has been removed. In addition, the body movement removing unit 22 removes the waking body movement data from the body movement data A1 based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1, for example.

体動密度移動平均算出部23は、体動除去部22によって第1体動データが除去された体動データA1から、体動密度と、移動平均とを算出する。体動密度は、所定の長さの第1時間(一例として、30分)の間に出現した体動の回数を示す。当該移動平均は、所定の長さの第2時間(一例として、90分)あたりの移動平均である。 The body movement density moving average calculation unit 23 calculates the body movement density and the moving average from the body movement data A1 from which the first body movement data has been removed by the body movement removal unit 22. The body movement density indicates the number of body movements that occur during a first period of predetermined length (for example, 30 minutes). The moving average is a moving average per second period of predetermined length (90 minutes, for example).

レム睡眠判定部24は、睡眠の期間のうち、体動密度移動平均算出部23によって算出された体動密度が移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定する。 The REM sleep determination unit 24 determines a period of sleep in which the body movement density calculated by the body movement density moving average calculation unit 23 exceeds the moving average as a period of REM sleep.

出力部25は、レム睡眠判定部24による判定結果を出力する。 The output unit 25 outputs the determination result by the REM sleep determination unit 24.

生体振動データ計測センサ4は、生体振動データA2を計測する。生体振動データ計測センサ4は、上述した生体センサである。
生体振動データ計測センサ4は、被験者がベッドマットの下に敷かれて設置されるマット型のセンサである。生体振動データ計測センサ4は、非拘束型のセンサである。
The biological vibration data measurement sensor 4 measures biological vibration data A2. The biological vibration data measurement sensor 4 is the biological sensor described above.
The biological vibration data measurement sensor 4 is a mat-type sensor placed under a bed mat on which the subject is placed. The biological vibration data measurement sensor 4 is a non-constraint type sensor.

[レム睡眠判定処理]
次に図16を参照し、レム睡眠判定装置1によるレム睡眠判定方法に基づく処理(レム睡眠判定処理)の流れについて説明する。
図16は、本実施形態に係るレム睡眠判定処理の流れ一例を示す図である。レム睡眠判定処理は、制御部2によって実行される。
[REM sleep determination processing]
Next, with reference to FIG. 16, the flow of the process (REM sleep determination process) based on the REM sleep determination method by the REM sleep determination apparatus 1 will be described.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the flow of REM sleep determination processing according to the present embodiment. The REM sleep determination process is executed by the control unit 2.

ステップS110:体動データ取得部20は、体動データA1を取得する。一例として、体動データ取得部20は、まず生体振動データ計測センサ4から生体振動データA2を取得する。体動データ取得部20は、取得した生体振動データA2に含まれる体動の大きさの振動値から高周波成分を抽出することによって体動データA1を取得する。 Step S110: The body movement data acquisition unit 20 acquires the body movement data A1. As an example, the body movement data acquisition unit 20 first acquires biological vibration data A2 from the biological vibration data measurement sensor 4. The body movement data acquisition unit 20 acquires body movement data A1 by extracting a high frequency component from the vibration value of the magnitude of body movement included in the acquired biological vibration data A2.

ステップS120:体動除去部22は、体動データ取得部20によって取得された体動データA1のなかからノンレム睡眠段階2体動データを機械学習の結果に基づいて除去する。機械学習の結果は、ノンレム睡眠体動判定部21によるノンレム睡眠段階2の判定結果である。 Step S120: The body movement removal unit 22 removes the non-REM sleep stage 2 body movement data from the body movement data A1 acquired by the body movement data acquisition unit 20 based on the result of machine learning. The result of machine learning is the determination result of NREM sleep stage 2 by the NREM sleep body movement determination unit 21.

なお、当該ノンレム睡眠段階2の判定結果は、レム睡眠判定処理の開始前にノンレム睡眠体動判定部21によって判定が行われて予め記憶部3に記憶されていればよい。なお、ステップS120において、体動データ取得部20による生体振動データA2の取得と、ノンレム睡眠体動判定部21による機械学習に基づくノンレム睡眠段階2の判定とが行われてもよい。
なお、ステップS120の処理は、上述したステップS10の処理に相当する。
Note that the determination result of the NREM sleep stage 2 may be determined by the NREM sleep body movement determination section 21 and stored in the storage section 3 in advance before the start of the REM sleep determination process. Note that in step S120, the body movement data acquisition section 20 may acquire the biological vibration data A2, and the NREM sleep body movement determination section 21 may determine the NREM sleep stage 2 based on machine learning.
Note that the process in step S120 corresponds to the process in step S10 described above.

なお、ノンレム睡眠体動判定部21は、機械学習を用いる代わりに、体動データA1が示す体動の大きさに基づいて、ノンレム睡眠段階2の期間を判定してもよい。例えば、ノンレム睡眠体動判定部21は、体動の大きさが所定の閾値より小さい期間をノンレム睡眠段階2の期間として判定してもよい。 Note that the NREM sleep body movement determining unit 21 may determine the period of the NREM sleep stage 2 based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1 instead of using machine learning. For example, the NREM sleep body movement determination unit 21 may determine a period in which the magnitude of body movement is smaller than a predetermined threshold value as the period of the NREM sleep stage 2.

ステップS130:体動除去部22は、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさに基づいて覚醒時体動データを除去する。図16に示す例では、体動除去部22は、ステップS120において体動除去部22によってノンレム睡眠段階2体動データが除去された体動データA1のなかから覚醒時体動データを除去する。 Step S130: The body movement removing unit 22 removes the waking body movement data from the body movement data A1 based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1. In the example shown in FIG. 16, the body movement removing unit 22 removes the waking body movement data from the body movement data A1 from which the NREM sleep stage 2 body movement data has been removed by the body movement removing unit 22 in step S120.

また、体動除去部22は、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさに基づいて覚醒時体動データを除去する。ここで体動除去部22は、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさが、上位所定の割合であるデータに基づいて覚醒時体動データとして除去する。体動除去部22は、当該所定の割合であるデータが測定された時刻の前後の所定の範囲を、覚醒時体動データとして除去する。 Furthermore, the body movement removing unit 22 removes the waking body movement data from the body movement data A1 based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1. Here, the body movement removal unit 22 removes data as waking body movement data based on data in which the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1 is at a predetermined higher rate from among the body movement data A1. The body movement removal unit 22 removes a predetermined range before and after the time when the data at the predetermined rate was measured as waking body movement data.

当該所定の割合は、睡眠全体に対する覚醒の割合に基づいて定められることが好ましい。覚醒は睡眠全体の5~15%出現することが知られている。そのため、当該所定の割合は、例えば、体動の大きさ上位1パーセントである体動の前後60秒の範囲となる。なお、当該所定の値の割合は、被験者毎に設定されてもよい。また、当該所定の値の割合は、睡眠全体に対する覚醒の割合に基づかずに設定されてもよい。 Preferably, the predetermined ratio is determined based on the ratio of wakefulness to total sleep. It is known that awakening occurs in 5 to 15% of total sleep. Therefore, the predetermined ratio is, for example, a range of 60 seconds before and after a body movement that is in the top 1% of body movements. Note that the ratio of the predetermined value may be set for each subject. Moreover, the ratio of the predetermined value may be set without being based on the ratio of wakefulness to total sleep.

なお、体動除去部22は、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさが、所定の大きさ(閾値)以上であるデータを覚醒時体動データとして除去してもよい。 The body movement removing unit 22 removes, from the body movement data A1, data in which the size of the body movement indicated by the body movement data A1 is equal to or larger than a predetermined size (threshold value) as waking body movement data. Good too.

ここで体動の大きさは、図4に示したように、睡眠段階に応じて互いに異なる。体動の大きさは、覚醒、ノンレム睡眠段階1、レム睡眠、ノンレム睡眠段階2、ノンレム睡眠段階3、ノンレム睡眠段階4の順に大きい。当該閾値は、例えば、ノンレム睡眠段階1とレム睡眠との境界に対応する体動の大きさとして設定されてよい。また、当該閾値は、例えば、覚醒とノンレム睡眠段階1との境界に対応する体動の大きさとして設定されてもよい。
なお、ステップS130の処理は、上述したステップS20の処理に相当する。
Here, the magnitude of the body movement differs depending on the sleep stage, as shown in FIG. 4. The magnitude of body movement increases in the order of wakefulness, NREM sleep stage 1, REM sleep, NREM sleep stage 2, NREM sleep stage 3, and NREM sleep stage 4. The threshold value may be set, for example, as the magnitude of body movement corresponding to the boundary between NREM sleep stage 1 and REM sleep. Further, the threshold value may be set, for example, as the magnitude of body movement corresponding to the boundary between wakefulness and non-REM sleep stage 1.
Note that the process in step S130 corresponds to the process in step S20 described above.

ステップS140:体動密度移動平均算出部23は、体動除去部22によって覚醒時体動データが除去された体動データA1から、体動密度と、移動平均とを算出する。体動密度の算出に用いる時間窓の長さは30分である。移動平均の算出に用いる時間窓の長さは、睡眠周期に基づいて決定されることが好ましい。移動平均の算出に用いる時間窓の長さは90分である。したがって、体動密度移動平均算出部23は、睡眠周期に基づいて定められた所定の時間長さの時間窓を用いて移動平均を算出する。 Step S140: The body movement density moving average calculation unit 23 calculates the body movement density and the moving average from the body movement data A1 from which the waking body movement data has been removed by the body movement removal unit 22. The length of the time window used to calculate body movement density is 30 minutes. The length of the time window used to calculate the moving average is preferably determined based on the sleep cycle. The length of the time window used to calculate the moving average is 90 minutes. Therefore, the body movement density moving average calculation unit 23 calculates a moving average using a time window of a predetermined length determined based on the sleep cycle.

ステップS150:レム睡眠判定部24は、睡眠の期間のうち、体動密度移動平均算出部23によって算出された体動密度が移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定する。
なお、ステップS140、及びステップS150の処理は、上述したステップS30の処理に相当する。
Step S150: The REM sleep determination unit 24 determines a period of sleep in which the body movement density calculated by the body movement density moving average calculation unit 23 exceeds the moving average as a period of REM sleep.
Note that the processing in step S140 and step S150 corresponds to the processing in step S30 described above.

ステップS160:出力部25は、レム睡眠判定部24による判定結果を出力する。出力部25は、例えば表示装置(不図示)に判定結果を出力し、当該表示装置に判定結果を表示させる。なお、出力部25は、外部の情報処理装置(サーバなど)に判定結果を出力してもよい。また、出力部25は、判定結果を記憶部3に記憶させてもよい。
以上で、レム睡眠判定装置1は、レム睡眠判定処理を終了する。
Step S160: The output unit 25 outputs the determination result by the REM sleep determination unit 24. The output unit 25 outputs the determination result to, for example, a display device (not shown), and causes the display device to display the determination result. Note that the output unit 25 may output the determination result to an external information processing device (such as a server). Further, the output unit 25 may cause the storage unit 3 to store the determination result.
With this, the REM sleep determination device 1 ends the REM sleep determination process.

なお、体動除去部22は、ノンレム睡眠段階2の判定結果をレム睡眠判定装置1以外の外部装置から取得してもよい。当該外部装置は、ノンレム睡眠体動判定部21と同様の機能を備える。その場合、レム睡眠判定装置1の構成からノンレム睡眠体動判定部21は省略されてもよい。 Note that the body movement removing unit 22 may obtain the determination result of the non-REM sleep stage 2 from an external device other than the REM sleep determination device 1. The external device has the same function as the non-REM sleep body movement determining section 21. In that case, the non-REM sleep body movement determination section 21 may be omitted from the configuration of the REM sleep determination device 1.

なお、本実施形態では、ノンレム睡眠段階2体動データが除去された体動データA1のなかから覚醒時体動データが除去される場合の一例について説明したが、これに限られない。ノンレム睡眠段階2体動データと覚醒時体動データとで除去される順番は逆であってもよい。つまり、覚醒時体動データが除去された体動データA1のなかからノンレム睡眠段階2体動データが除去されてもよい。その場合、ステップS130の処理の後に、ステップS120の処理が実行される。 In the present embodiment, an example has been described in which the waking body movement data is removed from the body movement data A1 from which the NREM sleep stage 2 body movement data has been removed, but the present invention is not limited to this. The order in which the non-REM sleep stage 2 body movement data and the waking body movement data are removed may be reversed. That is, the non-REM sleep stage 2 body movement data may be removed from the body movement data A1 from which the waking body movement data has been removed. In that case, the process of step S120 is executed after the process of step S130.

また、ノンレム睡眠段階2体動データを除去する処理は省略されてもよい。その場合、体動除去部22は、体動データ取得部20によって取得された体動データA1のなかから覚醒時体動データを除去する。なお、その場合、レム睡眠判定装置1の構成からノンレム睡眠体動判定部21、体動除去部22は省略されてもよい。 Furthermore, the process of removing the NREM sleep stage 2 body movement data may be omitted. In that case, the body movement removal unit 22 removes the waking body movement data from the body movement data A1 acquired by the body movement data acquisition unit 20. In this case, the non-REM sleep body movement determining unit 21 and the body movement removing unit 22 may be omitted from the configuration of the REM sleep determining device 1.

なお、本実施形態では、体動除去部22が体動の大きさに基づいて覚醒時体動データを除去する場合の一例について説明したが、これに限られない。体動除去部22は、機械学習に基づいて、体動データA1のなかから覚醒時体動データを除去してもよい。当該機械学習では、体動データA1が入力されると覚醒の範囲が出力される学習済みモデルが用いられる。 Note that, in the present embodiment, an example has been described in which the body movement removing unit 22 removes the waking body movement data based on the magnitude of the body movement, but the present invention is not limited to this. The body movement removal unit 22 may remove the waking body movement data from the body movement data A1 based on machine learning. In this machine learning, a learned model is used that outputs the range of arousal when body movement data A1 is input.

なお、本実施形態では、機械学習に基づいてノンレム睡眠段階2体動データを除去する場合の一例について説明したが、これに限られない。体動除去部22は、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさに基づいてノンレム睡眠段階2体動データを除去してもよい。また、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさが、上位所定の割合であるデータに基づいてノンレム睡眠段階2体動データを除去してもよい。ここで当該割合は、睡眠全体に対するノンレム睡眠段階2の割合から定められた割合である。 In addition, in this embodiment, an example in which NREM sleep stage 2 body motion data is removed based on machine learning has been described, but the present invention is not limited to this. The body movement removing unit 22 may remove the non-REM sleep stage 2 body movement data from the body movement data A1 based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1. Alternatively, the non-REM sleep stage 2 body movement data may be removed from the body movement data A1 based on data in which the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1 is at a predetermined upper level ratio. Here, the ratio is determined from the ratio of non-REM sleep stage 2 to the total sleep.

なお、本実施形態では、体動密度と移動平均とが算出される処理(ステップS140)の前に、体動データA1からノンレム睡眠段階2体動データと覚醒時体動データとが予め除去される(ステップS120、及びステップS130)場合の一例について説明したが、これに限られない。ノンレム睡眠段階2体動データと覚醒時体動データとのうちいずれか一方が体動データA1から除去されずに、体動密度と移動平均とが算出される処理(ステップS140)が実行されてもよい。つまり、図16に示したレム睡眠判定処理からステップS120、及びステップS130の処理のうちいずれか一方が省略されてもよい。 In this embodiment, before the process of calculating the body movement density and the moving average (step S140), the NREM sleep stage 2 body movement data and the waking body movement data are removed from the body movement data A1 in advance. Although an example of the case where the process is performed (step S120 and step S130) has been described, the present invention is not limited to this. Either one of the non-REM sleep stage 2 body movement data and the waking body movement data is not removed from the body movement data A1, and the process of calculating the body movement density and the moving average (step S140) is executed. Good too. That is, either one of the processes of step S120 and step S130 may be omitted from the REM sleep determination process shown in FIG. 16.

なお、レム睡眠判定装置1は、仮想サーバとして実現されてもよい。レム睡眠判定装置1が備える各機能部は、複数のサーバに分散されて備えられてもよい。レム睡眠判定装置1は、クラウドサーバとして実現されてもよい。 Note that the REM sleep determination device 1 may be realized as a virtual server. Each functional unit included in the REM sleep determination device 1 may be distributed and provided in a plurality of servers. The REM sleep determination device 1 may be implemented as a cloud server.

(実施例)
本実施形態に係るレム睡眠判定方法を用いた実施例として、実験の結果について説明する。
本実施例では、年齢、及び性別の互いに異なる8名を被験者とした。被験者に対し、第1生体センサで計測された心拍数データ、及び体動データと、第2生体センサで計測された生体振動データとに基づいて、従来手法(RSSE、MTRE)と、本実施形態に係るレム睡眠判定方法とのレム睡眠推定結果を比較する。
(Example)
As an example using the REM sleep determination method according to the present embodiment, the results of an experiment will be described.
In this example, eight subjects of different ages and genders were used as subjects. Based on the heart rate data and body movement data measured by the first biosensor and the biovibration data measured by the second biosensor, the conventional methods (RSSE, MTRE) and the present embodiment are applied to the subject. The REM sleep estimation results will be compared with the REM sleep determination method according to the present invention.

被験者それぞれに対し、PSGを装着し、ベッドマットの下に2種類の生体センサ(第1生体センサ、及び第2生体センサ)を敷いて被験者実験を行った。2種類の生体センサはそれぞれ、マット型のセンサである。これら2種類の生体センサは、それぞれ被験者の胸の真下に来るような位置に、当該2種類のセンサを重ねた状態で使用する。2種類の生体センサは主に胸部の振動を取得する。第1生体センサは毎秒1個、第2生体センサは毎秒16個のセンサ値を出力する。この振動には、呼吸、心拍、及び体動、並びにノイズが含まれている。 A subject experiment was conducted with each subject wearing a PSG and two types of biosensors (a first biosensor and a second biosensor) placed under the bed mat. Each of the two types of biosensors is a mat type sensor. These two types of biosensors are used in a state where the two types of sensors are stacked on top of each other at positions directly below the chest of the subject. The two types of biosensors mainly acquire chest vibrations. The first biosensor outputs one sensor value per second, and the second biosensor outputs 16 sensor values per second. This vibration includes breathing, heartbeat, body movement, and noise.

比較手法(RSSE)では、第1生体センサによって取得されたデータを用いる。比較手法(MTRE)では、第2生体センサによって取得されたデータを用いる。本実施例では両方の生体センサのデータを用いる。第1生体センサ、及び第2生体センサは、生体振動データ計測センサ4の一例である。 The comparison method (RSSE) uses data acquired by the first biosensor. The comparison method (MTRE) uses data acquired by the second biosensor. In this embodiment, data from both biosensors is used. The first biological sensor and the second biological sensor are examples of the biological vibration data measurement sensor 4.

また、取得したPSGデータは専門の技師に睡眠段階の解析を依頼し、得られた睡眠段階を正解データとした。被験者の年齢層は、20代が2名、30代が1名、40代が4名、50代が1名である。性別は男性が5名、女性が3名である。割合に偏りはあるが、各年齢層(20~50代)と性別を網羅できるよう被験者を決定している。 In addition, the acquired PSG data was asked to have a specialized engineer analyze the sleep stages, and the obtained sleep stages were used as correct data. The age groups of the subjects were 2 in their 20s, 1 in their 30s, 4 in their 40s, and 1 in their 50s. Regarding gender, 5 were male and 3 were female. Although the proportions are uneven, we selected subjects to cover all age groups (20s to 50s) and genders.

また、睡眠ポリグラフ検査(PSG)について、睡眠環境の変化がもたらす被験者への負担が大きく、睡眠構造や睡眠指標の解析を目的とした場合、第一夜ではなく、第二夜、第三夜以降の記録を採用したほうが良いという見解がある。そのため、本実施例では、データはすべて第二夜以降のものを使用している。 In addition, regarding polysomnography (PSG), changes in the sleeping environment place a large burden on the subject, and when the purpose is to analyze sleep structure and sleep indicators, it is necessary to perform polysomnography after the second or third night rather than the first night. There is a view that it is better to adopt the records of Therefore, in this example, all data from the second night onwards are used.

睡眠段階推定の評価指標として、一般的には推定の正確性を確認するために、1エポック(30秒)ごとのAccuracy、Precision、Recall、F-measureなどが用いられる。しかし、睡眠周期を推定するにはレム睡眠推定の秒単位の正確性ではなく、大まかにでもレム睡眠を推定できていることが重要である。そのため、本実施形態では、評価指標として第1評価指標と、第2評価指標との2つを用いる。第1評価指標は、本実施形態に係るレム睡眠判定方法、及び従来手法(RSSE、MTRE)で推定したレム睡眠が実際のレム睡眠を捉えられた割合である。第2評価指標:偽陽性(False positive:FP)(実際にはレム睡眠でないのにレム睡眠と判定)の回数である。 As evaluation indicators for sleep stage estimation, Accuracy, Precision, Recall, F-measure, etc. for each epoch (30 seconds) are generally used to confirm the accuracy of estimation. However, in order to estimate the sleep cycle, it is important to be able to estimate REM sleep even roughly, rather than the second-by-second accuracy of REM sleep estimation. Therefore, in this embodiment, two evaluation indicators, a first evaluation index and a second evaluation index, are used. The first evaluation index is the rate at which the REM sleep estimated by the REM sleep determination method according to the present embodiment and the conventional methods (RSSE, MTRE) captures actual REM sleep. Second evaluation index: False positive (FP) (determination as REM sleep when it is not actually REM sleep) is the number of times.

推定したレム睡眠がPSGに基づくレム睡眠と時間的に重なっていれば、そのレム睡眠は捉えられていると定義する。
第1評価指標について、PSGに基づく睡眠段階ではレム睡眠の間に他の睡眠段階が現れる場合があるが、レム睡眠以外の睡眠段階が表れている時間が5分以内であれば1回のレム睡眠とカウントする。
また、第2評価指標について、レム睡眠は一定時間連続する睡眠段階であるため、推定したレム睡眠の中で5分未満のレム睡眠はカウントしない。
If the estimated REM sleep temporally overlaps with the PSG-based REM sleep, it is defined that the REM sleep has been captured.
Regarding the first evaluation index, in the sleep stages based on PSG, other sleep stages may appear during REM sleep, but if the duration of sleep stages other than REM sleep is within 5 minutes, one REM Count as sleep.
Regarding the second evaluation index, since REM sleep is a sleep stage that continues for a certain period of time, REM sleep of less than 5 minutes is not counted among the estimated REM sleep.

図17は、本実施例に係るレム睡眠判定方法によるレム睡眠判定の結果を示す図である。図17を参照しながら、第1評価指標、第2評価指標の導出方法を説明する。図17では、体動密度、移動平均、PSGに基づく睡眠段階を示す。左軸の縦軸は、体動の回数(体動密度)を示す。右軸の縦軸は、睡眠段階を示す。横軸は、経過時間を示す。範囲T201から範囲T204がそれぞれ実際のレム睡眠を示している。 FIG. 17 is a diagram showing the results of REM sleep determination using the REM sleep determination method according to the present example. A method for deriving the first evaluation index and the second evaluation index will be described with reference to FIG. 17. FIG. 17 shows sleep stages based on body movement density, moving average, and PSG. The vertical axis on the left axis indicates the number of body movements (body movement density). The vertical axis on the right axis indicates sleep stages. The horizontal axis indicates elapsed time. Ranges T201 to T204 each indicate actual REM sleep.

PSGに基づく睡眠段階より、図17に示すデータでは一夜に4回のレム睡眠が現れている。そのため、実際のレム睡眠の回数は4回となる。この4回の実際のレム睡眠に対し、本実施形態に係るレム睡眠判定方法で推定したレム睡眠が3回時間的に重なっている。そのため、推定に成功したレム睡眠の回数は3回となる。これに応じて、第1評価指標は3/4=75%と導かれる。また、実際はレム睡眠でない時間をレム睡眠と推定しており、かつ、5分以上連続するレム睡眠の範囲は1つ(入眠から2:30あたりまで)ある。そのため、第2評価指標は1回となる。 According to the sleep stages based on PSG, the data shown in FIG. 17 shows that four times of REM sleep appear in one night. Therefore, the actual number of REM sleeps is four. The REM sleep estimated by the REM sleep determination method according to the present embodiment temporally overlaps with these four actual REM sleeps three times. Therefore, the number of times of REM sleep that was successfully estimated is three. Accordingly, the first evaluation index is derived as 3/4=75%. In addition, the time that is not actually REM sleep is estimated as REM sleep, and there is one range of REM sleep that continues for 5 minutes or more (from falling asleep to around 2:30). Therefore, the second evaluation index is one time.

また、本実験で用いたハイパーパラメータの設定はx=1[%]、y=60[秒]、z=90[分]である。xは覚醒時の体動を除去する際の体動の大きさのパーセンテージである。yは上位x%の体動を除去するときに同時に除去する前後の間隔(単位:秒)である。zは移動平均を求める際の時間窓の長さ(単位:分)である。ここで、覚醒は睡眠全体の5~15%出現することが知られている。この睡眠全体に対する覚醒の割合から、当該覚醒に相当する体動を除去するためにx=1[%]、y=60[秒]と設定している。また、睡眠周期は約90分であることから、その周期内で体動密度の高低を比較するためにz=90[分]と設定している。 Further, the hyperparameter settings used in this experiment were x = 1 [%], y = 60 [seconds], and z = 90 [minutes]. x is the percentage of the magnitude of the body movement when the body movement during wakefulness is removed. y is the interval (in seconds) before and after removing the top x% of body movements at the same time. z is the length of the time window (unit: minutes) when calculating the moving average. It is known that awakening occurs in 5 to 15% of total sleep. In order to remove body movements corresponding to arousal from the ratio of arousal to the total sleep, x=1 [%] and y=60 [seconds] are set. Furthermore, since the sleep cycle is approximately 90 minutes, z is set to 90 [minutes] in order to compare the level of body movement density within that cycle.

第1評価指標と、第2評価指標との2つの評価指標について結果を示す。図18は、第1評価指標の各被験者の結果を示す図である。図19は、第2評価指標の各被験者の結果を示す図である。また、図20は、第1評価指標の結果の平均値と標準偏差を示す棒グラフである。図21は、第2評価指標の結果の平均値と標準偏差を示す棒グラフである。 Results will be shown regarding two evaluation indicators, a first evaluation indicator and a second evaluation indicator. FIG. 18 is a diagram showing the results of each subject for the first evaluation index. FIG. 19 is a diagram showing the results of the second evaluation index for each subject. Moreover, FIG. 20 is a bar graph showing the average value and standard deviation of the results of the first evaluation index. FIG. 21 is a bar graph showing the average value and standard deviation of the results of the second evaluation index.

実際のレム睡眠を推定できた回数の割合の平均は、本実施形態に係るレム睡眠判定方法が97±8%、RSSEが80±23%、MTREが84±23%、FPの回数の平均は、本実施形態に係るレム睡眠判定方法が1.9±1.5回、RSSEが2.6±1.4回、RFが4.3±2.0回であった。これより、本実施形態に係るレム睡眠判定方法は従来手法(RSSE、MTRE)と比較して、実際のレム睡眠を判定漏れすることが少ないこと、被験者ごとの推定精度のばらつきが小さいこと、及び、実際にはレム睡眠でない時間をレム睡眠と誤判定する回数が少ないことがわかる。 The average percentage of the number of times actual REM sleep could be estimated was 97±8% for the REM sleep determination method according to the present embodiment, 80±23% for RSSE, 84±23% for MTRE, and the average number of times for FP was , the REM sleep determination method according to the present embodiment was 1.9±1.5 times, RSSE was 2.6±1.4 times, and RF was 4.3±2.0 times. From this, compared to conventional methods (RSSE, MTRE), the REM sleep determination method according to the present embodiment has the following advantages: , it can be seen that the number of times that the time that is actually not REM sleep is incorrectly determined as REM sleep is small.

図22は、本実施例に係るレム睡眠判定方法、従来手法(RSSE、MTRE)によるレム睡眠判定結果の一例を示す図である。図22(A)、図22(B)、及び図22(c)はそれぞれ、本実施形態に係るレム睡眠判定方法、RSSE、MTREの推定結果を示す。縦軸は睡眠段階、横軸は経過時間を示す。また、図22では、各手法で推定したレム睡眠とともに、PSGに基づく睡眠段階が示されている。 FIG. 22 is a diagram illustrating an example of REM sleep determination results using the REM sleep determination method according to the present embodiment and conventional methods (RSSE, MTRE). FIG. 22(A), FIG. 22(B), and FIG. 22(c) respectively show the estimation results of the REM sleep determination method, RSSE, and MTRE according to this embodiment. The vertical axis shows sleep stages, and the horizontal axis shows elapsed time. Further, in FIG. 22, sleep stages based on PSG are shown along with REM sleep estimated by each method.

本実施形態に係るレム睡眠判定方法によって推定したレム睡眠は周期的に実際のレム睡眠を捉えられている。一方、従来手法(RSSE、MTRE)によって推定したレム睡眠は、範囲T301、範囲T302、範囲T303、T304及び範囲T305に示すように、レム睡眠を捉えられていない場合がある。範囲T303では、連続でREMと判定できていない。 The REM sleep estimated by the REM sleep determination method according to the present embodiment periodically captures actual REM sleep. On the other hand, REM sleep estimated by conventional methods (RSSE, MTRE) may not capture REM sleep, as shown in range T301, range T302, range T303, T304, and range T305. In range T303, REM cannot be determined continuously.

また、範囲T401、範囲T402、範囲T403、及び範囲T404に示すように、全ての手法において誤判定が起きている。しかしながら、従来手法(RSSE、MTRE)は短時間のレム睡眠を短い間隔で誤判定しており、約90分間隔で周期的に発生するというレム睡眠の特徴を捉えられていない。これは、従来手法(RSSE、MTRE)が睡眠の周期性を考慮しておらず、判定条件さえ満たせば睡眠周期性のないデータであってもレム睡眠と判定してしまうからであると考えられる。 Furthermore, as shown in range T401, range T402, range T403, and range T404, erroneous determinations occur in all the methods. However, conventional methods (RSSE, MTRE) incorrectly determine short-term REM sleep at short intervals, and do not capture the characteristic of REM sleep that it occurs periodically at approximately 90-minute intervals. This is thought to be because conventional methods (RSSE, MTRE) do not take into account the periodicity of sleep, and as long as the judgment conditions are met, even data without sleep periodicity is judged to be REM sleep. .

これに対して、本実施形態に係るレム睡眠判定方法によって推定したレム睡眠は、実際のレム睡眠の範囲に沿うような比較的長い範囲で得られ、レム睡眠と判定された範囲がそれぞれおおよそ90分間隔で起伏するような睡眠周期性がみられる。 On the other hand, the REM sleep estimated by the REM sleep determination method according to the present embodiment is obtained in a relatively long range that follows the range of actual REM sleep, and the range determined as REM sleep is approximately 90%. There is a cyclical pattern of sleep that seems to rise and fall at minute intervals.

以上に説明したように、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1は、体動データ取得部20と、体動除去部22と、体動密度移動平均算出部23と、レム睡眠判定部24と、を備える。
体動データ取得部20は、睡眠の期間における体動の大きさを時刻毎に示す体動データA1を取得する。
体動除去部22は、体動データA1のなかから所定の睡眠段階の体動に相当するデータである第1体動データ(本実施形態において、ノンレム睡眠段階2体動データ、及び覚醒時体動データ)を除去する。
体動密度移動平均算出部23は、体動除去部22によって第1体動データが除去された体動データA1から、所定の長さの第1時間(本実施形態において、30分)の間に出現した体動の回数を示す体動密度と、所定の長さの第2時間(本実施形態において、90分)あたりの移動平均とを算出する。
レム睡眠判定部24は、睡眠の期間のうち、体動密度移動平均算出部23によって算出された体動密度が移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定する。
As explained above, the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment includes the body movement data acquisition unit 20, the body movement removal unit 22, the body movement density moving average calculation unit 23, and the REM sleep determination unit 24. , is provided.
The body movement data acquisition unit 20 acquires body movement data A1 that indicates the magnitude of body movement during the sleeping period for each time.
The body movement removing unit 22 extracts first body movement data (in this embodiment, non-REM sleep stage 2 body movement data and waking body movement data) which is data corresponding to body movements in a predetermined sleep stage from the body movement data A1. dynamic data).
The body movement density moving average calculation unit 23 calculates the data for a predetermined length of a first period of time (30 minutes in this embodiment) from the body movement data A1 from which the first body movement data has been removed by the body movement removing unit 22. A body movement density indicating the number of body movements that occurred in the second period of time and a moving average per a second period of predetermined length (in this embodiment, 90 minutes) are calculated.
The REM sleep determination unit 24 determines a period of sleep in which the body movement density calculated by the body movement density moving average calculation unit 23 exceeds the moving average as a period of REM sleep.

この構成により、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1は、体動データA1のなかからレム睡眠に関連性の低い体動を除去し、残された体動の特徴からレム睡眠を判定できるため、非拘束型のレム睡眠の判定方法においてレム睡眠の判定精度を高めることができる。 With this configuration, the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment can remove body movements that are less relevant to REM sleep from the body movement data A1 and determine REM sleep from the characteristics of the remaining body movements. , it is possible to improve the accuracy of REM sleep determination in an unrestricted REM sleep determination method.

レム睡眠判定装置1では、レム睡眠に関連性の低い体動を除去された後の残された体動の特徴からレム睡眠を判定する際には、レム睡眠中とその前後の寝返りによる比較的大きな体動が数十分の時間窓の中で複数回出現するという特徴に基づいてレム睡眠を判定している。
さらに、レム睡眠判定装置1では、体動密度が移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定するため、体動密度は、被験者ごと、またはレム睡眠ごとに大きく差がある場合であっても、レム睡眠の判定精度を高めることができる。
In the REM sleep determination device 1, when determining REM sleep from the characteristics of body movements that remain after removing body movements that are less relevant to REM sleep, it is possible to determine REM sleep based on the characteristics of body movements that remain after body movements that are less relevant to REM sleep are removed. REM sleep is determined based on the characteristic that large body movements occur multiple times within a time window of several minutes.
Furthermore, in the REM sleep determination device 1, the period in which the body movement density exceeds the moving average is determined as the period of REM sleep. , it is possible to improve the accuracy of determining REM sleep.

また、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1では、第1体動データには、覚醒時の体動に相当するデータである覚醒時体動データが含まれる。 Further, in the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment, the first body movement data includes body movement data during awakening, which is data corresponding to body movements during awakening.

この構成により、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1は、体動データA1のなかから覚醒時体動データを除去し、残された体動の特徴からレム睡眠を判定できるため、非拘束型のレム睡眠の判定方法において覚醒時体動データを予め除去しない場合に比べてレム睡眠の判定精度を高めることができる。 With this configuration, the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment can remove the waking body movement data from the body movement data A1 and determine REM sleep from the characteristics of the remaining body movements. In the method for determining REM sleep, the accuracy of determining REM sleep can be improved compared to the case where waking body movement data is not removed in advance.

また、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1では、体動除去部22は、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさに基づいて覚醒時体動データを除去する。 Further, in the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment, the body movement removing unit 22 removes the waking body movement data from the body movement data A1 based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data A1. .

この構成により、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1は、レム睡眠に対して覚醒時の体動が大きいという特徴に基づいて体動データA1のなかから覚醒時体動データを除去できるため、従来技術(例えば、非特許文献2に記載のMTRE)のように機械学習に基づいて覚醒の範囲を判定する場合に比べてレム睡眠の判定精度を高めることができる。従来技術のように機械学習に基づいて、レム睡眠以外の睡眠段階を判定する場合、誤判定が頻発し判定結果にばらつきがあった。 With this configuration, the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment can remove body movement data during awakening from body movement data A1 based on the feature that body movement during awakening is large compared to REM sleep. The accuracy of determining REM sleep can be improved compared to the conventional technology (for example, MTRE described in Non-Patent Document 2), which determines the range of wakefulness based on machine learning. When determining sleep stages other than REM sleep based on machine learning as in the conventional technology, erroneous determinations occur frequently and the determination results vary.

また、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1では、体動除去部22は、体動データA1のなかから体動データA1が示す体動の大きさが、上位所定の割合(本実施形態において、1パーセント)であるデータに基づいて覚醒時体動データを除去する。当該割合は、睡眠全体に対する覚醒の割合から定められた割合である。 Further, in the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment, the body movement removing unit 22 determines that the magnitude of body movement indicated by the body movement data A1 is determined to be a predetermined upper predetermined ratio (in the present embodiment). , 1%), the waking body movement data is removed. The ratio is determined from the ratio of wakefulness to total sleep.

この構成により、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1は、睡眠全体に対する覚醒の割合から定められた割合に基づいて体動データA1のなかから覚醒時体動データを除去できるため、睡眠全体に対する覚醒の割合から定められた割合に基づかない場合に比べてレム睡眠の判定精度を高めることができる。 With this configuration, the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment can remove the waking body movement data from the body movement data A1 based on the ratio determined from the ratio of wakefulness to the whole sleep. The accuracy of determining REM sleep can be improved compared to the case where the ratio is not based on a predetermined ratio of wakefulness.

また、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1では、第1体動データには、ノンレム睡眠段階2の体動に相当するデータであるノンレム睡眠段階2体動データ(本実施形態において、ノンレム睡眠段階2からノンレム睡眠段階4の体動に相当するデータ)が含まれる。体動除去部22は、体動データ取得部20によって取得された体動データA1のなかからノンレム睡眠段階2体動データを機械学習の結果に基づいて除去する。 In addition, in the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment, the first body movement data includes NREM sleep stage 2 body movement data (in this embodiment, NREM sleep stage 2 body movement data that corresponds to body movements in NREM sleep stage 2). Data corresponding to body movements from stage 2 to NREM sleep stage 4) are included. The body movement removal unit 22 removes the non-REM sleep stage 2 body movement data from the body movement data A1 acquired by the body movement data acquisition unit 20 based on the result of machine learning.

この構成により、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1は、機械学習の結果に基づいて体動データA1のなかからノンレム睡眠段階2体動データを除去できるため、ノンレム睡眠段階2体動データを除去するために機械学習の結果に基づかない場合に比べてレム睡眠の判定精度を高めることができる。上述したように、レム睡眠とノンレム睡眠段階2とは体動の大きさが似ているため、体動の大きさに基づいてレム睡眠とノンレム睡眠段階2とを区別することは難しい。 With this configuration, the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment can remove the NREM sleep stage 2 body movement data from the body movement data A1 based on the result of machine learning. Therefore, the accuracy of determining REM sleep can be improved compared to the case where the results of machine learning are not used. As described above, since REM sleep and NREM sleep stage 2 are similar in the magnitude of body movement, it is difficult to distinguish between REM sleep and NREM sleep stage 2 based on the magnitude of body movement.

また、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1では、体動密度移動平均算出部23は、睡眠周期(本実施形態において、90分)に基づいて定められた所定の時間長さの時間窓を用いて移動平均を算出する。 Further, in the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment, the body movement density moving average calculation unit 23 calculates a time window of a predetermined length determined based on the sleep cycle (90 minutes in the present embodiment). Calculate the moving average using

この構成により、本実施形態に係るレム睡眠判定装置1は、睡眠周期内で体動密度の高低を比較できるため、時間窓が睡眠周期に基づいて定められていない場合に比べてレム睡眠の判定精度を高めることができる。 With this configuration, the REM sleep determination device 1 according to the present embodiment can compare the height of the body movement density within the sleep cycle, so it is easier to determine REM sleep than when the time window is not determined based on the sleep cycle. Accuracy can be increased.

なお、上述した実施形態におけるレム睡眠判定装置1の一部、例えば、体動データ取得部20、ノンレム睡眠体動判定部21、体動除去部22、体動密度移動平均算出部23、レム睡眠判定部24、及び出力部25をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、レム睡眠判定装置1に内蔵されたコンピュータシステムであって、オペレーティングシステム(Operating system:OS)や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM(Read Only Memory)、CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、上述した実施形態におけるレム睡眠判定装置1の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。レム睡眠判定装置1の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
Note that some parts of the REM sleep determination device 1 in the embodiment described above, such as the body movement data acquisition unit 20, the non-REM sleep body movement determination unit 21, the body movement removal unit 22, the body movement density moving average calculation unit 23, and the REM sleep The determination unit 24 and the output unit 25 may be realized by a computer. In that case, a program for realizing this control function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed. Note that the "computer system" herein refers to a computer system built into the REM sleep determination device 1, and includes hardware such as an operating system (OS) and peripheral devices. Furthermore, "computer-readable recording media" refers to portable media such as flexible disks, magneto-optical disks, ROMs (Read Only Memory), and CD-ROMs (Compact Disc-Read Only Memory), as well as portable media built into computer systems. Refers to storage devices such as hard disks. Furthermore, a "computer-readable recording medium" refers to a medium that dynamically stores a program for a short period of time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, it may also include a device that retains a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or a client. Further, the above-mentioned program may be one for realizing a part of the above-mentioned functions, or may be one that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.
Moreover, a part or all of the REM sleep determination device 1 in the embodiment described above may be realized as an integrated circuit such as an LSI (Large Scale Integration). Each functional block of the REM sleep determination device 1 may be made into a processor individually, or some or all of them may be integrated into a processor. Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, but may be implemented using a dedicated circuit or a general-purpose processor. Further, if an integrated circuit technology that replaces LSI emerges due to advances in semiconductor technology, an integrated circuit based on this technology may be used.

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to that described above, and various design changes etc. may be made without departing from the gist of the present invention. It is possible to

1…レム睡眠判定装置、20…体動データ取得部、22…体動除去部、23…体動密度移動平均算出部、24…レム睡眠判定部、A1…体動データ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... REM sleep determination device, 20... Body movement data acquisition unit, 22... Body movement removal unit, 23... Body movement density moving average calculation unit, 24... REM sleep determination unit, A1... Body movement data

Claims (14)

睡眠の期間における体動の大きさを時刻毎に示す体動データを取得する体動データ取得部と、
前記体動データのなかから所定の睡眠段階の体動に相当するデータである第1体動データを除去する体動除去部と、
前記体動除去部によって前記第1体動データが除去された前記体動データから、所定の長さの第1時間の間に出現した体動の回数を示す体動密度と、所定の長さの第2時間あたりの移動平均とを算出する体動密度移動平均算出部と、
前記睡眠の期間のうち、前記体動密度移動平均算出部によって算出された前記体動密度が前記移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定するレム睡眠判定部と、
を備えるレム睡眠判定装置。
a body movement data acquisition unit that acquires body movement data indicating the magnitude of body movement during a sleeping period at each time;
a body movement removing unit that removes first body movement data that is data corresponding to body movements in a predetermined sleep stage from the body movement data;
a body movement density indicating the number of body movements that have occurred during a first time period of a predetermined length from the body movement data from which the first body movement data has been removed by the body movement removal unit; a body movement density moving average calculation unit that calculates a moving average per second hour;
A REM sleep determination unit that determines a period of the sleep period in which the body movement density calculated by the body movement density moving average calculation unit exceeds the moving average as a period of REM sleep;
A REM sleep determination device.
前記第1体動データには、覚醒時の体動に相当するデータである覚醒時体動データが含まれる
請求項1に記載のレム睡眠判定装置。
The REM sleep determination device according to claim 1, wherein the first body movement data includes body movement data during wakefulness, which is data corresponding to body movement during wakefulness.
前記体動除去部は、前記体動データのなかから前記体動データが示す前記体動の大きさに基づいて前記覚醒時体動データを除去する
請求項2に記載のレム睡眠判定装置。
The REM sleep determining device according to claim 2, wherein the body movement removing unit removes the waking body movement data from the body movement data based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data.
前記体動除去部は、前記体動データのなかから前記体動データが示す前記体動の大きさが、上位所定の割合であるデータに基づいて前記覚醒時体動データを除去し、
前記割合は、睡眠全体に対する覚醒の割合から定められた割合である
請求項2に記載のレム睡眠判定装置。
The body movement removal unit removes the waking body movement data from the body movement data based on data in which the magnitude of the body movement indicated by the body movement data is a predetermined upper ratio;
The REM sleep determining device according to claim 2, wherein the ratio is determined from the ratio of wakefulness to the total sleep.
前記体動除去部は、前記体動データのなかから機械学習の結果に基づいて前記覚醒時体動データを除去する
請求項2に記載のレム睡眠判定装置。
The REM sleep determining device according to claim 2, wherein the body movement removing unit removes the waking body movement data from the body movement data based on a result of machine learning.
前記第1体動データには、前記覚醒時体動データとともにノンレム睡眠段階2の体動に相当するデータであるノンレム睡眠段階2体動データが含まれ、
前記体動除去部は、前記覚醒時体動データが除去された前記体動データのなかから前記ノンレム睡眠段階2体動データを除去する
請求項2から請求項5のいずれか一項に記載のレム睡眠判定装置。
The first body movement data includes NREM sleep stage 2 body movement data, which is data corresponding to body movements in NREM sleep stage 2, along with the waking body movement data,
The body movement removing unit removes the NREM sleep stage 2 body movement data from the body movement data from which the waking body movement data has been removed. REM sleep determination device.
前記第1体動データには、ノンレム睡眠段階2の体動に相当するデータであるノンレム睡眠段階2体動データが含まれる
請求項1に記載のレム睡眠判定装置。
The REM sleep determination device according to claim 1, wherein the first body movement data includes NREM sleep stage 2 body movement data that is data corresponding to body movements in NREM sleep stage 2.
前記体動除去部は、前記体動データのなかから前記体動データが示す前記体動の大きさに基づいて前記ノンレム睡眠段階2体動データを除去する
請求項7に記載のレム睡眠判定装置。
The REM sleep determination device according to claim 7, wherein the body movement removing unit removes the NREM sleep stage 2 body movement data from the body movement data based on the magnitude of the body movement indicated by the body movement data. .
前記体動除去部は、前記体動データのなかから前記体動データが示す前記体動の大きさが、上位所定の割合であるデータに基づいて前記ノンレム睡眠段階2体動データを除去し、
前記割合は、睡眠全体に対するノンレム睡眠段階2の割合から定められた割合である
請求項7に記載のレム睡眠判定装置。
The body movement removal unit removes the non-REM sleep stage 2 body movement data based on data in which the magnitude of the body movement indicated by the body movement data is a predetermined upper predetermined ratio from among the body movement data,
The REM sleep determination device according to claim 7, wherein the ratio is determined from the ratio of non-REM sleep stage 2 to the entire sleep.
前記体動除去部は、前記体動データのなかから機械学習の結果に基づいて前記ノンレム睡眠段階2体動データを除去する
請求項7に記載のレム睡眠判定装置。
The REM sleep determination device according to claim 7, wherein the body movement removing unit removes the NREM sleep stage 2 body movement data from the body movement data based on a result of machine learning.
前記第1体動データには、前記ノンレム睡眠段階2体動データとともに覚醒時の体動に相当するデータである覚醒時体動データが含まれ、
前記体動除去部は、前記ノンレム睡眠段階2体動データが除去された前記体動データのなかから前記覚醒時体動データを除去する
請求項7から請求項10のいずれか一項に記載のレム睡眠判定装置。
The first body movement data includes body movement data during awakening, which is data corresponding to body movements during awakening, along with the non-REM sleep stage 2 body movement data,
The body movement removing unit removes the waking body movement data from the body movement data from which the non-REM sleep stage 2 body movement data has been removed. REM sleep determination device.
前記体動密度移動平均算出部は、睡眠周期に基づいて定められた所定の時間長さの時間窓を用いて前記移動平均を算出する
請求項1に記載のレム睡眠判定装置。
The REM sleep determination device according to claim 1, wherein the body movement density moving average calculation unit calculates the moving average using a time window of a predetermined length determined based on a sleep cycle.
睡眠の期間における体動の大きさを時刻毎に示す体動データを取得する体動データ取得ステップと、
前記体動データのなかから所定の睡眠段階の体動に相当するデータである第1体動データを除去する体動除去ステップと、
前記体動除去ステップによって前記第1体動データが除去された前記体動データから、所定の長さの第1時間の間に出現した体動の回数を示す体動密度と、所定の長さの第2時間あたりの移動平均とを算出する体動密度移動平均算出ステップと、
前記睡眠の期間のうち、前記体動密度移動平均算出ステップによって算出された前記体動密度が前記移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定するレム睡眠判定ステップと、
を有するレム睡眠判定方法。
a body movement data acquisition step of acquiring body movement data indicating the magnitude of body movement during the sleeping period at each time;
a body movement removing step of removing first body movement data that is data corresponding to body movements in a predetermined sleep stage from the body movement data;
a body movement density indicating the number of body movements that have appeared during a first time period of a predetermined length from the body movement data from which the first body movement data has been removed in the body movement removal step; a body movement density moving average calculation step of calculating a moving average per second hour of
REM sleep determining step of determining a period of the sleep period in which the body movement density calculated by the body movement density moving average calculating step exceeds the moving average as a period of REM sleep;
A method for determining REM sleep.
睡眠の期間における体動の大きさを時刻毎に示す体動データを取得する体動データ取得ステップと、
前記体動データのなかから所定の睡眠段階の体動に相当するデータである第1体動データを除去する体動除去ステップと、
前記体動除去ステップによって前記第1体動データが除去された前記体動データから、所定の長さの第1時間の間に出現した体動の回数を示す体動密度と、所定の長さの第2時間あたりの移動平均とを算出する体動密度移動平均算出ステップと、
前記睡眠の期間のうち、前記体動密度移動平均算出ステップによって算出された前記体動密度が前記移動平均を上回る期間をレム睡眠の期間として判定するレム睡眠判定ステップと、
を実行させるためのプログラム。
a body movement data acquisition step of acquiring body movement data indicating the magnitude of body movement during the sleeping period at each time;
a body movement removing step of removing first body movement data that is data corresponding to body movements in a predetermined sleep stage from the body movement data;
a body movement density indicating the number of body movements that have appeared during a first time period of a predetermined length from the body movement data from which the first body movement data has been removed in the body movement removal step; a body movement density moving average calculation step of calculating a moving average per second hour of
REM sleep determining step of determining a period of the sleep period in which the body movement density calculated by the body movement density moving average calculating step exceeds the moving average as a period of REM sleep;
A program to run.
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