JP2768048B2 - 睡眠状態判定装置 - Google Patents
睡眠状態判定装置Info
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- JP2768048B2 JP2768048B2 JP3119726A JP11972691A JP2768048B2 JP 2768048 B2 JP2768048 B2 JP 2768048B2 JP 3119726 A JP3119726 A JP 3119726A JP 11972691 A JP11972691 A JP 11972691A JP 2768048 B2 JP2768048 B2 JP 2768048B2
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- determined
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は睡眠状態を判定する睡眠
状態判定装置に関するものである。
状態判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の睡眠状態判定装置は、ポリ
グラフに代表されるように各種の電極を人体に装着し脳
波や眼球運動、筋電位を検出して検出信号の波形処理を
行なって睡眠状態を判定するものであった。
グラフに代表されるように各種の電極を人体に装着し脳
波や眼球運動、筋電位を検出して検出信号の波形処理を
行なって睡眠状態を判定するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の睡眠状態検出装置では、脳波や眼球運動、筋電位の
測定結果を目視作業で分析したり、複雑な信号処理を行
なって解析したりするといった煩雑な作業が必要であ
り、そのために、大きな労力やコストがかかるといった
課題があった。
来の睡眠状態検出装置では、脳波や眼球運動、筋電位の
測定結果を目視作業で分析したり、複雑な信号処理を行
なって解析したりするといった煩雑な作業が必要であ
り、そのために、大きな労力やコストがかかるといった
課題があった。
【０００４】睡眠状態を簡単にかつ低コストで検出でき
れば寝室の環境制御や居眠り防止等といった製品分野へ
の応用が実現でき、社会生活への貢献も大なるものがあ
り、そのためにも実用的な睡眠状態検出装置が望まれて
いた。
れば寝室の環境制御や居眠り防止等といった製品分野へ
の応用が実現でき、社会生活への貢献も大なるものがあ
り、そのためにも実用的な睡眠状態検出装置が望まれて
いた。
【０００５】本発明は睡眠状態を簡単にかつ低コストで
検出する実用的な睡眠状態判定装置を提供することを目
的とする。
検出する実用的な睡眠状態判定装置を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、人体の体動により変形を受ける圧電素子
と、前記圧電素子の出力があらかじめ定められた第１の
設定値未満である場合は人体が不在であると判定し、前
記前記体動検出手段の出力が前記第１の設定値以上であ
り、かつ、あらかじめ定められた第２の設定値未満であ
る場合は人体が安静状態で存在すると判定し、前記前記
体動検出手段の出力が前記第２の設定値以上である場合
は人体が体動を生起したと判定する比較器とを備えた体
動検出手段と、前記比較器で在床が判定されると計時動
作を開始し、前記比較器で不在または体動が判定される
と計時動作をリセットするタイマーと、前記タイマーか
らの出力を入力としてファジィ推論により睡眠状態を判
定するファジィ推論手段と、前記ファジィ推論のための
判定規則を記憶する判定規則記憶手段とを備えたもので
ある。
に本発明は、人体の体動により変形を受ける圧電素子
と、前記圧電素子の出力があらかじめ定められた第１の
設定値未満である場合は人体が不在であると判定し、前
記前記体動検出手段の出力が前記第１の設定値以上であ
り、かつ、あらかじめ定められた第２の設定値未満であ
る場合は人体が安静状態で存在すると判定し、前記前記
体動検出手段の出力が前記第２の設定値以上である場合
は人体が体動を生起したと判定する比較器とを備えた体
動検出手段と、前記比較器で在床が判定されると計時動
作を開始し、前記比較器で不在または体動が判定される
と計時動作をリセットするタイマーと、前記タイマーか
らの出力を入力としてファジィ推論により睡眠状態を判
定するファジィ推論手段と、前記ファジィ推論のための
判定規則を記憶する判定規則記憶手段とを備えたもので
ある。
【０００７】
【作用】本発明は上記構成によって以下のように作用す
る。体動検出手段により人体に体動が起っているかどう
かが検出されると、タイマーにより体動が起こっていな
い状態の継続時間すなわち体動静止時間が計時される。
この体動静止時間を入力としてファジィ推論手段では判
定規則記憶手段に記憶された判定規則を参照してファジ
ィ推論により睡眠状態を判定する。
る。体動検出手段により人体に体動が起っているかどう
かが検出されると、タイマーにより体動が起こっていな
い状態の継続時間すなわち体動静止時間が計時される。
この体動静止時間を入力としてファジィ推論手段では判
定規則記憶手段に記憶された判定規則を参照してファジ
ィ推論により睡眠状態を判定する。
【０００８】
【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に応用した際の外観
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は人体の体動を検出する体動検出手段で、圧電
素子２、フィルター３、増幅器４、整流器５、平滑器
６、比較器７から構成される。圧電素子２はポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）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、ここではマットレス８の表面に装着されて
いる。９は体動検出手段１の出力に基づき体動の静止時
間を計時するタイマーである。１０は判定規則記憶手段
で、体動静止時間Ｔから睡眠状態を推論するための判定
規則を記憶している。ここでいう判定規則とは、例えば
「もし、体動静止時間Ｔが長いならば（条件部）、入眠
している確率が高い（出力部）」「もし、体動静止時間
Ｔが短いならば（条件部）、入眠している確率は低い
（出力部）」等のｉｆ〜ｔｈｅｎ〜形式で記述される。
ここで「長い」あるいは「短い」という変数は例えば図
４に示すメンバーシップ関数で定義される。判定規則記
憶手段１０は、上記のような判定規則の条件部を記憶す
る条件記憶手段１０ａと、判定規則の出力部を記憶する
出力部記憶手段１０ｂとから構成される。１１はファジ
ィ推論手段で、体動静止時間Ｔと上記判定規則とから推
論を行い睡眠状態を判定する。ここで、ファジィ推論手
段１１は、体動検出手段１と条件記憶手段１０ａとから
体動静止時間Ｔの判定規則の条件部への適合度を求める
適合度演算手段１１ａと、求めた適合度と出力部記憶手
段１０ｂの出力信号とで判定規則の出力部に重み付けを
行なう重み付け演算手段１１ｂと、重み付け演算手段１
１ｂにより重み付けされた判定規則の出力部から重心演
算で睡眠状態を求める重心演算手段１１ｃとから構成さ
れる。
説明する。図１は本実施例をベッドに応用した際の外観
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は人体の体動を検出する体動検出手段で、圧電
素子２、フィルター３、増幅器４、整流器５、平滑器
６、比較器７から構成される。圧電素子２はポリフッ化
ビニリデン（ＰＶＤＦ）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、ここではマットレス８の表面に装着されて
いる。９は体動検出手段１の出力に基づき体動の静止時
間を計時するタイマーである。１０は判定規則記憶手段
で、体動静止時間Ｔから睡眠状態を推論するための判定
規則を記憶している。ここでいう判定規則とは、例えば
「もし、体動静止時間Ｔが長いならば（条件部）、入眠
している確率が高い（出力部）」「もし、体動静止時間
Ｔが短いならば（条件部）、入眠している確率は低い
（出力部）」等のｉｆ〜ｔｈｅｎ〜形式で記述される。
ここで「長い」あるいは「短い」という変数は例えば図
４に示すメンバーシップ関数で定義される。判定規則記
憶手段１０は、上記のような判定規則の条件部を記憶す
る条件記憶手段１０ａと、判定規則の出力部を記憶する
出力部記憶手段１０ｂとから構成される。１１はファジ
ィ推論手段で、体動静止時間Ｔと上記判定規則とから推
論を行い睡眠状態を判定する。ここで、ファジィ推論手
段１１は、体動検出手段１と条件記憶手段１０ａとから
体動静止時間Ｔの判定規則の条件部への適合度を求める
適合度演算手段１１ａと、求めた適合度と出力部記憶手
段１０ｂの出力信号とで判定規則の出力部に重み付けを
行なう重み付け演算手段１１ｂと、重み付け演算手段１
１ｂにより重み付けされた判定規則の出力部から重心演
算で睡眠状態を求める重心演算手段１１ｃとから構成さ
れる。
【０００９】またフィルター３、増幅器４、整流器５、
平滑器６、比較器７、タイマー９、判定規則記憶手段１
０、ファジィ推論手段１１、は回路ユニット１２に内蔵
されている。圧電素子２と回路ユニット１２とはシール
ド線１３で接続されている。
平滑器６、比較器７、タイマー９、判定規則記憶手段１
０、ファジィ推論手段１１、は回路ユニット１２に内蔵
されている。圧電素子２と回路ユニット１２とはシール
ド線１３で接続されている。
【００１０】上記構成において、人体の体動により圧電
素子２が変形を受けると、その変形の程度に応じて圧電
素子２より電圧が発生する。この出力信号はフィルター
３によりろ波され、増幅器４により増幅され、さらに整
流器５により整流され、平滑器６により平滑化される。
図３に実際の就寝の際の平滑器６の出力波形を示す。図
より入床、寝返り、離床といった粗大な体動の場合は圧
電素子２は大きな変形を受け平滑器６から大きな出力が
でる。また、人体が安静状態であれば人体の心臓の活動
や呼吸活動により伝搬される身体の微小な体動により平
滑器６からは比較的低いレベルの出力がでる。人体が不
在の場合は平滑器６の出力はゼロである。比較器７では
平滑器６の出力Ｖとあらかじめ定めされた２つの設定値
Ｖａ、Ｖｂとを以下のように比較、判定する。Ｖ＜Ｖａ
ならば人体が不在であると判定する。Ｖａ≦Ｖ＜Ｖｂな
らば人体が安静状態で存在すると判定する。さらにＶｂ
＜Ｖならば人体が体動を生起したと判定する。そして、
タイマー９では比較器７で在床が判定された場合に計時
動作が開始される。ただし、この計時動作は比較器７で
不在または体動が判定されるとリセットされる。すなわ
ち、タイマー９では体動静止時間が計測される。
素子２が変形を受けると、その変形の程度に応じて圧電
素子２より電圧が発生する。この出力信号はフィルター
３によりろ波され、増幅器４により増幅され、さらに整
流器５により整流され、平滑器６により平滑化される。
図３に実際の就寝の際の平滑器６の出力波形を示す。図
より入床、寝返り、離床といった粗大な体動の場合は圧
電素子２は大きな変形を受け平滑器６から大きな出力が
でる。また、人体が安静状態であれば人体の心臓の活動
や呼吸活動により伝搬される身体の微小な体動により平
滑器６からは比較的低いレベルの出力がでる。人体が不
在の場合は平滑器６の出力はゼロである。比較器７では
平滑器６の出力Ｖとあらかじめ定めされた２つの設定値
Ｖａ、Ｖｂとを以下のように比較、判定する。Ｖ＜Ｖａ
ならば人体が不在であると判定する。Ｖａ≦Ｖ＜Ｖｂな
らば人体が安静状態で存在すると判定する。さらにＶｂ
＜Ｖならば人体が体動を生起したと判定する。そして、
タイマー９では比較器７で在床が判定された場合に計時
動作が開始される。ただし、この計時動作は比較器７で
不在または体動が判定されるとリセットされる。すなわ
ち、タイマー９では体動静止時間が計測される。
【００１１】この体動静止時間Ｔ＝Ｔｏを入力としてフ
ァジィ推論手段１１では判定規則記憶手段１０に記憶さ
れた判定規則を参照して以下のようにしてファジィ推論
により睡眠状態を判定する。まず、適合度演算手段１１
ａでは体動静止時間Ｔが条件部記憶手段１０ａの判定規
則の条件部に入力され、適合度が求められる。例えば図
４の横軸上のＴｏに垂線を立て各関数との交点が適合度
ωになる。今、表１のようになったと仮定する。
ァジィ推論手段１１では判定規則記憶手段１０に記憶さ
れた判定規則を参照して以下のようにしてファジィ推論
により睡眠状態を判定する。まず、適合度演算手段１１
ａでは体動静止時間Ｔが条件部記憶手段１０ａの判定規
則の条件部に入力され、適合度が求められる。例えば図
４の横軸上のＴｏに垂線を立て各関数との交点が適合度
ωになる。今、表１のようになったと仮定する。
【００１２】
【表１】
【００１３】次に、求めた適合度ωを用い重み付け演算
手段１１ｂにより出力部記憶手段１０ｂの判定規則の出
力部に重み付け演算が行なわれる。その結果を表２に示
す。
手段１１ｂにより出力部記憶手段１０ｂの判定規則の出
力部に重み付け演算が行なわれる。その結果を表２に示
す。
【００１４】
【表２】
【００１５】次に重心演算手段１１ｃにより重み付けさ
れた判定規則の出力部の関数が合成されその重心が求め
られる。これが入力された体動静止時間Ｔｏに対する睡
眠状態Ｓになる。結果を図５に示す。
れた判定規則の出力部の関数が合成されその重心が求め
られる。これが入力された体動静止時間Ｔｏに対する睡
眠状態Ｓになる。結果を図５に示す。
【００１６】このように人体に体動が起こった場合には
前述の演算を繰り返し、睡眠状態を判定する。比較器７
で人体の不在が判定された場合は睡眠状態の判定は行な
わない。これにより、人体の体動といった簡単な指標に
より睡眠状態を判定することができるといった実用的な
睡眠状態判定装置を提供できる。
前述の演算を繰り返し、睡眠状態を判定する。比較器７
で人体の不在が判定された場合は睡眠状態の判定は行な
わない。これにより、人体の体動といった簡単な指標に
より睡眠状態を判定することができるといった実用的な
睡眠状態判定装置を提供できる。
【００１７】上記実施例では睡眠状態として入眠してい
る確率すなわち睡眠段階でいうｓｔａｇｅ２である確率
をとったが、判定規則を適宜変更することにより徐波睡
眠（ｓｔａｇｅ３＆４）である確率、覚醒または、うと
うとしている（ｓｔａｇｅ１）確率、レム睡眠である確
率等も判定することができる。これにより、例えば、入
眠を促進し、起床を促進するといった寝室における環境
制御や居眠り防止用の製品へ応用ができ、したがって社
会生活へ利用されてその貢献度が高くなるというメリッ
トがある。
る確率すなわち睡眠段階でいうｓｔａｇｅ２である確率
をとったが、判定規則を適宜変更することにより徐波睡
眠（ｓｔａｇｅ３＆４）である確率、覚醒または、うと
うとしている（ｓｔａｇｅ１）確率、レム睡眠である確
率等も判定することができる。これにより、例えば、入
眠を促進し、起床を促進するといった寝室における環境
制御や居眠り防止用の製品へ応用ができ、したがって社
会生活へ利用されてその貢献度が高くなるというメリッ
トがある。
【００１８】圧電素子２は複数個使用してもよく体動を
検出する精度が向上する。また、圧電素子２はマットレ
スの体軸方向（頭部〜足部方向）に装着してもよい。
検出する精度が向上する。また、圧電素子２はマットレ
スの体軸方向（頭部〜足部方向）に装着してもよい。
【００１９】また、体動を検出できれば圧電素子の代わ
りに容量センサや重量センサといった他の感圧センサを
使用してもよい。
りに容量センサや重量センサといった他の感圧センサを
使用してもよい。
【００２０】また、圧電素子の代わりに、図６に示すよ
うな赤外線センサ１４で体動を検出したり、超音波セン
サ、光センサ等により体動を検出する構成としてもよ
い。
うな赤外線センサ１４で体動を検出したり、超音波セン
サ、光センサ等により体動を検出する構成としてもよ
い。
【００２１】さらに、判定の精度を向上させるために、
体動静止時間と他の変数、例えば人体が存在してからの
経過時間と平滑器の出力レベルとの２変数を入力して睡
眠状態でファジィ推論するといった構成としても良い。
体動静止時間と他の変数、例えば人体が存在してからの
経過時間と平滑器の出力レベルとの２変数を入力して睡
眠状態でファジィ推論するといった構成としても良い。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の睡眠状態検
出装置によれば、人体の体動といった簡単な指標により
睡眠状態を簡単にかつ低コストで検出できるといった効
果があり、寝室の環境制御や居眠り防止等といった製品
分野への応用が実現できる。
出装置によれば、人体の体動といった簡単な指標により
睡眠状態を簡単にかつ低コストで検出できるといった効
果があり、寝室の環境制御や居眠り防止等といった製品
分野への応用が実現できる。
【図１】本発明の一実施例における睡眠状態検出装置の
外観斜視図
外観斜視図
【図２】同装置のブロック図
【図３】同装置の平滑器からの出力を示す波形図
【図４】同装置の判定規則記憶手段に用いるメンバーシ
ップ関数を示す図
ップ関数を示す図
【図５】同装置の重心演算手段の演算結果を示す図
【図６】本発明の他の実施例における睡眠状態検出装置
の外観斜視図
の外観斜視図
１ 体動検出手段 ９ タイマー １０ 判定規則記憶手段 １１ ファジィ推論手段
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61B 5/11 A61M 21/02
Claims (1)
- 【請求項１】人体の体動により変形を受ける圧電素子
と、前記圧電素子の出力があらかじめ定められた第１の
設定値未満である場合は人体が不在であると判定し、前
記前記体動検出手段の出力が前記第１の設定値以上であ
り、かつ、あらかじめ定められた第２の設定値未満であ
る場合は人体が安静状態で存在すると判定し、前記前記
体動検出手段の出力が前記第２の設定値以上である場合
は人体が体動を生起したと判定する比較器とを備えた体
動検出手段と、前記比較器で在床が判定されると計時動
作を開始し、前記比較器で不在または体動が判定される
と計時動作をリセットするタイマーと、前記タイマーか
らの出力を入力としてファジィ推論により睡眠状態を判
定するファジィ推論手段と、前記ファジィ推論のための
判定規則を記憶する判定規則記憶手段とからなる睡眠状
態判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3119726A JP2768048B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 睡眠状態判定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3119726A JP2768048B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 睡眠状態判定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04347139A JPH04347139A (ja) | 1992-12-02 |
| JP2768048B2 true JP2768048B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=14768606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3119726A Expired - Fee Related JP2768048B2 (ja) | 1991-05-24 | 1991-05-24 | 睡眠状態判定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2768048B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2822774B2 (ja) * | 1992-05-28 | 1998-11-11 | 松下電器産業株式会社 | 就寝装置 |
| JP4681377B2 (ja) * | 2005-07-14 | 2011-05-11 | 幸治 中前 | 緩徐相抽出方法及び眼振データ解析システム |
-
1991
- 1991-05-24 JP JP3119726A patent/JP2768048B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04347139A (ja) | 1992-12-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080410 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090410 Year of fee payment: 11 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |