JP2718291B2 - 睡眠検出装置 - Google Patents

睡眠検出装置

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JP2718291B2 JP3171028A JP17102891A JP2718291B2 JP 2718291 B2 JP2718291 B2 JP 2718291B2 JP 3171028 A JP3171028 A JP 3171028A JP 17102891 A JP17102891 A JP 17102891A JP 2718291 B2 JP2718291 B2 JP 2718291B2
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は睡眠を検出する睡眠検出
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の睡眠検出装置は、例えば
人体の脳波や眼球運動を検出して検出信号の波形処理を
行なって入眠を判定するもの(特開昭62−25303
4号公報)や、人体の脈波を検出して検出信号の波形処
理を行なって入眠を判定するもの(特開昭63−150
047号公報)であり、これらいずれも脳波や眼球運
動、脈波等の生体信号を検出する検出手段を直接人体の
頭皮または皮膚に装着する構成であり、また装着時には
違和感が生じ睡眠が乱されるといった課題があった。こ
れらのことに鑑みて、発明者らは寝具に配設した圧電素
子により人体に非接触で体動を検出し、体動の静止時間
がある設定時間以上になった場合に、入眠したと判定す
る睡眠検出装置を先に考えた。
【0003】図4は上記従来の睡眠検出装置のブロック
図である。同図よりこの装置は寝具に配設された圧電素
子1の信号のある特定の周波数成分をろ波するフィルタ
ー2、増幅手段3、平滑化手段4、不在判定手段5、在
床判定手段6、体動判定手段7、タイマー8及び入眠判
定手段9とから構成され、以下のように作用する。ここ
で、寝具上に人体が存在する場合の人体の体動を次の2
つに分けて定義する。人体の心臓の活動や呼吸活動によ
り伝搬される身体の微小な体動を細体動と呼び、入床・
起床・寝返りといった身体の大きな体動を粗体動と呼
ぶ。さて、上記のような人体の細体動と粗体動により寝
具に配設された圧電素子1が変形を受けると、その変形
の程度に応じて圧電素子1より電圧が発生する。この電
圧の出力信号はフィルター2によりろ波され、増幅手段
3により増幅され、さらに平滑化手段4により平滑化さ
れる。図5および図6に平滑化手段4の出力信号の波形
図を示す。図より入床・起床・寝返りといった粗体動に
対応してレベルの高い出力が得られる一方、在床してい
て安静状態であれば心拍や呼吸といった細体動に対応し
てレベルの低い出力が得られる。この事実に基づき、平
滑化手段4の信号レベルVに応じて以下の判定がなされ
る。Vがあらかじめ定められた第1の設定値Va未満で
ある場合は不在判定手段5により寝具上に人体が存在し
ないと判定される。VがVa以上でありかつあらかじめ
定められた第2の設定値Vb未満である場合は在床判定
手段6により寝具上に人体が安静状態で存在すると判定
される。VがVb以上である場合は体動判定手段7によ
り寝具上で人体が粗体動を生起したと判定される。次
に、在床判定手段6の信号がある場合にはタイマー8に
より計時動作が開始される。ただし、この計時動作は不
在判定手段6または体動判定手段8の信号によりリセッ
トされる。そして、入眠判定手段9ではタイマー8によ
り計時される計時時間があらかじめ定められた設定時間
を越えれば寝具上で人体が入眠したと判定される。
【0004】しかしながら、上記技術の睡眠検出装置で
は、細体動が確実に検出されるよう増幅手段3の増幅度
を高く設定してあるため、図5に示すように寝床近傍で
就寝者以外の他人が歩行したり、ドアを開閉したり、あ
るいは他の寝床で他人が寝返りを行なった場合、他人の
行為による振動が圧電素子1に伝搬してしまい、就寝者
が実際には粗体動を起こしていないのにあたかも粗体動
を起こしたように動作してしまい、入眠判定に誤動作が
生じるといった課題があった。
【0005】また、電気毛布、電気カーペット等の電気
採暖具を同一寝具上で使用すると電源スイッチのオン・
オフや温度制御による通電のオン・オフによって発生す
る電気的ノイズが圧電素子に印加され、図6に示すよう
に、この場合も就寝者が実際には粗体動を起こしていな
いのにあたかも粗体動を起こしたように動作してしま
い、入眠判定に誤動作が生じるといった課題があった。
【0006】本発明は上記課題を解決するもので、その
目的は、他人の動作による振動伝搬や他の機器からの電
気的ノイズと就寝者本人の体動と区別して入眠判定に誤
動作のない睡眠検出装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の睡眠検出装置は、寝具に配設された圧電素子
と、前記圧電素子の信号のある特定の周波数成分をろ波
するフィルターと、前記フィルターの信号を増幅する増
幅手段と、前記増幅手段の信号を平滑化する平滑化手段
と、前記平滑化手段の信号レベルがあらかじめ定められ
た第1の設定値以上の場合は出力レベルを高レベル(以
下Hiという)としそれ以外の場合は出力レベルを低レ
ベル(以下Loという)とする第1の比較手段と、前記
平滑化手段の信号レベルがあらかじめ定められた第2の
設定値以上の場合は出力レベルをHiとしそれ以外の場
合は出力レベルをLoとする第2の比較手段と、前記第
2の比較手段の出力レベルがHiの場合は計時動作を開
始しそれ以外の場合は計時動作をリセットする第1のタ
イマーと、前記第1のタイマーにより計時される計時時
間があらかじめ定められた第1の設定時間以上であれば
出力レベルをHiとしそれ以外の場合は出力レベルをL
oとする第3の比較手段と、前記第1の比較手段および
前記第3の比較手段の双方の出力レベルが共にLoなら
ば前記寝具に人体が存在しないと判定する不在判定手段
と、前記第1の比較手段の出力レベルがHiでかつ前記
第3の比較手段の出力レベルがLoならば前記寝具に人
体が安静状態で存在すると判定する在床判定手段と、前
記第3の比較手段の出力レベルがHiならば前記寝具上
で人体が体動を生起したと判定する体動判定手段と、前
記在床判定手段の信号により計時動作を開始するととも
に前記不在判定手段または前記体動判定手段の信号によ
り計時動作をリセットする第2のタイマーと、前記第2
のタイマーにより計時される計時時間があらかじめ定め
られた第2の設定時間を越えれば人体が入眠したと判定
する入眠判定手段とを備えたものである。
【0008】
【作用】本発明は上記構成によって以下のように作用す
る。
【0009】寝具上に人体が存在する場合、人体の細体
動または粗体動により寝具に配設された圧電素子が変形
を受けると、その変形の程度に応じて圧電素子より電圧
が発生する。この出力信号はフィルターによりろ波さ
れ、その信号は増幅手段により増幅され、平滑化手段に
より平滑化される。
【0010】次に、前記平滑化手段の信号レベルがあら
かじめ定められた第1の設定値以上の場合は第1の比較
手段の出力レベルはHiとなりそれ以外の場合は出力レ
ベルはLoとなる。また前記平滑化手段の信号レベルが
あらかじめ定められた第2の設定値以上の場合は第2の
比較手段の出力レベルはHiとなりそれ以外の場合は出
力レベルはLoとなる。前記第2の比較手段の出力レベ
ルがHiの場合は第1のタイマーの計時動作が開始され
それ以外の場合は計時動作はリセットされる。前記第1
のタイマーにより計時される計時時間があらかじめ定め
られた第1の設定時間以上であれば第3の比較手段の出
力レベルはHiとなりそれ以外の場合は出力レベルはL
oとなる。
【0011】前記第1の比較手段および前記第3の比較
手段の双方の出力レベルが共にLoならば不在判定手段
により人体が存在しないと判定される。前記第1の比較
手段の出力レベルがHiでかつ前記第3の比較手段の出
力レベルがLoならば在床判定手段により前記人体が安
静状態で存在すると判定される。前記第3の比較手段の
出力レベルがHiならば体動判定手段により前記寝具上
の人体に体動が生起したと判定される。
【0012】第2のタイマーは前記在床判定手段の信号
により計時動作を開始する。ここで前記第2のタイマー
は前記不在判定手段または前記体動判定手段の信号によ
り計時動作をリセットする。前記第2のタイマーにより
計時される計時時間があらかじめ定められた第2の設定
時間を越えれば入眠判定手段により人体が入眠したと判
定される。
【0013】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
説明する。図1は本実施例をベッド22に装着した際の
斜視図、図2はブロック図である。図1および図2にお
いて、1は圧電素子でポリフッ化ビニリデン(PVD
F)等の高分子圧電材料を薄膜状にし両面に可とう性の
電極膜を付着させテープ状に成形されたもので、図1の
ようにマットレス21の表面に固定されてある。19は
回路ユニットで、フィルター2、増幅手段3、平滑化手
段4、第1の比較手段10、第2の比較手段11、第1
のタイマー12、第3の比較手段13、不在判定手段1
4、在床判定手段15、体動判定手段16、第2のタイ
マー17及び入眠判定手段18(図1では図示せず)を
内蔵している。圧電素子1と回路ユニット19とはシー
ルド線20で接続されている。
【0014】この一実施例は以下のように作用する。寝
具上に人体が存在する場合、人体の細体動または粗体動
により寝具に配設された圧電素子1が変形を受けると、
その変形の程度に応じて圧電素子より電圧が発生する。
この出力信号はフィルター2によりろ波され、その信号
は増幅手段3により増幅され、平滑化手段4により平滑
化される。平滑化手段4からの出力波形は先に説明した
従来例と同一で、図5および図6に示した通りである。
【0015】ここで、図5および図6に示したように、
他人の動作による振動伝搬や他の機器からの電気的ノイ
ズが発生した場合には、平滑化手段4の信号レベルVが
共にVb以上になるが、その継続時間に注目してみる
と、他人の動作による振動伝搬の場合(図中t1 )や他
の機器からの電気的ノイズが発生した場合(t2 )と就
寝者本人の粗体動の場合(t0 )とには明確な違いがあ
ることが判る。すなわち、圧電素子1の変形度合は他人
の動作による振動伝搬の場合や他の機器からの電気的ノ
イズが発生した場合よりも就寝者本人の粗体動の場合の
方が大きいため、前記継続時間にはt0 >t1 、t0
2 なる関係がある。したがって、VがVb以上になる
継続時間をカウントすることにより他人の動作による振
動伝搬や他の機器からの電気的ノイズと就寝者本人の粗
体動との区別が可能となる。
【0016】以上のことを前提として、図3に基づいて
さらに説明する。同図でY1 、Y2 、Y3 、Y4 、Y5
及びY6 は第1の比較手段10、第2の比較手段11、
第3の比較手段13、不在判定手段14、在床判定手段
15および体動判定手段16のそれぞれにおける出力レ
ベルである。平滑化手段4の出力波形の信号レベルVが
あらかじめ定められた第1の設定値Va以上の場合は第
1の比較手段10の出力レベルはHiとなりそれ以外の
場合は出力レベルはLoとなる。またVがあらかじめ定
められた第2の設定値Vb以上の場合は第2の比較手段
11の出力レベルはHiとなりそれ以外の場合は出力レ
ベルはLoとなる。第2の比較手段11の出力レベルが
Hiの場合は第1のタイマー12の計時動作が開始され
それ以外の場合は計時動作はリセットされる。第1のタ
イマー12により計時される計時時間があらかじめ定め
られた第1の設定時間T1以上であれば第3の比較手段
13の出力レベルはHiとなりそれ以外の場合は出力レ
ベルはLoとなる。
【0017】次に、第1の比較手段10および第3の比
較手段13双方の出力レベルが共にLoならば不在判定
手段14によりベッドには人体が存在しないと判定され
る。第1の比較手段10の出力レベルがHiでかつ第3
の比較手段13の出力レベルがLoならば在床判定手段
15によりベッドに人体が安静状態で存在すると判定さ
れる。第3の比較手段13の出力レベルがHiならば体
動判定手段16によりベッドで人体に体動が生起したと
判定される。
【0018】そして、第2のタイマー17は在床判定手
段15の信号により計時動作を開始する。ここで第2の
タイマー17は不在判定手段14または体動判定手段1
6の信号により計時動作をリセットする。第2のタイマ
ー17により計時される計時時間があらかじめ定められ
た第2の設定時間T2を越えれば入眠判定手段18によ
り人体が入眠したと判定される。T2に関しては、発明
者らが行なった睡眠実験により約15分が適当との知見
を得ている。また、Va、Vbは睡眠実験により設定す
ることができる。
【0019】上記作用により本一実施例によれば、Vが
Vb以上になる継続時間をカウントすることにより他人
の動作による振動伝搬や他の機器からの電気的ノイズと
就寝者本人の粗体動との区別が可能となり、入眠判定に
誤動作のない睡眠検出装置を提供することができるとい
った効果がある。
【0020】上記一実施例では圧電素子1をマットレス
21に配設したが、上記細体動が検出できる範囲内であ
れば、マットレス21内部に内蔵したりベッドフレーム
に配設する構成としてもよいし、さらにふとんやシー
ツ、まくら等に内蔵あるいは配設できるような構成とし
てもよい。
【0021】また、本発明は圧電素子1の装着は寝具に
限定されるものではなく、椅子やソファ、乗り物の座
席、カーペット等への装着も可能であり、前記装着場所
における人体の睡眠状態の判定といった応用も容易に実
現可能である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明の睡眠検出装
置によれば、他人の動作による振動伝搬や他の機器から
の電気的ノイズと就寝者本人の粗体動との区別が可能と
なり、入眠判定に誤動作のない睡眠検出装置を提供する
ことができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における睡眠検出装置の外観
斜視図
【図2】同装置のブロック図
【図3】同装置における圧電素子の出力信号とこの出力
信号が処理される過程を示す説明図
【図4】従来の睡眠検出装置のブロック図
【図5】同装置において他人の動作があった場合に平滑
化手段からの出力を示す波形図
【図6】同装置において他の機器からの電気的ノイズが
あった場合に平滑化手段からの出力を示す波形図
【符号の説明】
1 圧電素子 2 フィルター 3 増幅手段 4 平滑化手段 10 第1の比較手段 11 第2の比較手段 12 第1のタイマー 13 第3の比較手段 14 不在判定手段 15 在床判定手段 16 体動判定手段 17 第2のタイマー 18 入眠判定手段 21 マットレス 22 ベッド

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】寝具に配設された圧電素子と、前記圧電素
    子の信号のある特定の周波数成分をろ波するフィルター
    と、前記フィルターの信号を増幅する増幅手段と、前記
    増幅手段の信号を平滑化する平滑化手段と、前記平滑化
    手段の信号レベルがあらかじめ定められた第1の設定値
    以上の場合は出力レベルを高レベルとしそれ以外の場合
    は出力レベルを低レベルとする第1の比較手段と、前記
    平滑化手段の信号レベルがあらかじめ定められた第2の
    設定値以上の場合は出力レベルを高レベルとしそれ以外
    の場合は出力レベルを低レベルとする第2の比較手段
    と、前記第2の比較手段の出力レベルが高レベルの場合
    は計時動作を開始しそれ以外の場合は計時動作をリセッ
    トする第1のタイマーと、前記第1のタイマーにより計
    時される計時時間があらかじめ定められた第1の設定時
    間以上であれば出力レベルを高レベルとしそれ以外の場
    合は出力レベルを低レベルとする第3の比較手段と、前
    記第1の比較手段および前記第3の比較手段の双方の出
    力レベルが共に低レベルならば前記寝具に人体が存在し
    ないと判定する不在判定手段と、前記第1の比較手段の
    出力レベルが高レベルでかつ前記第3の比較手段の出力
    レベルが低レベルならば前記寝具に人体が安静状態で存
    在すると判定する在床判定手段と、前記第3の比較手段
    の出力レベルが高レベルならば前記寝具で人体が体動を
    生起したと判定する体動判定手段と、前記在床判定手段
    の信号により計時動作を開始するとともに前記不在判定
    手段または前記体動判定手段の信号により計時動作をリ
    セットする第2のタイマーと、前記第2のタイマーによ
    り計時される計時時間があらかじめ定められた第2の設
    定時間を超えれば人体が入眠したと判定する入眠判定手
    段とからなる睡眠検出装置。
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