JP3906491B2 - 睡眠モニター装置と目覚まし装置 - Google Patents
睡眠モニター装置と目覚まし装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3906491B2 JP3906491B2 JP11246496A JP11246496A JP3906491B2 JP 3906491 B2 JP3906491 B2 JP 3906491B2 JP 11246496 A JP11246496 A JP 11246496A JP 11246496 A JP11246496 A JP 11246496A JP 3906491 B2 JP3906491 B2 JP 3906491B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- time
- sleep
- wake
- pulse wave
- awakening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000007958 sleep Effects 0.000 title claims description 84
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 54
- 241001669679 Eleotris Species 0.000 claims description 35
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 33
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 21
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 13
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 12
- 210000000624 ear auricle Anatomy 0.000 claims description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 6
- 206010062519 Poor quality sleep Diseases 0.000 claims description 4
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 4
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 3
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 230000037007 arousal Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 description 4
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000008667 sleep stage Effects 0.000 description 3
- 230000002618 waking effect Effects 0.000 description 3
- 241001643392 Cyclea Species 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000005291 chaos (dynamical) Methods 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000002107 myocardial effect Effects 0.000 description 2
- 210000005037 parasympathetic nerve Anatomy 0.000 description 2
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 210000003403 autonomic nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004424 eye movement Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000008035 nerve activity Effects 0.000 description 1
- 230000008452 non REM sleep Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000036385 rapid eye movement (rem) sleep Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000008665 sleep physiology Effects 0.000 description 1
- 230000004622 sleep time Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002889 sympathetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 210000003454 tympanic membrane Anatomy 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Electromechanical Clocks (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【発明が属する技術分野】
本発明は就寝者の睡眠深度をモニターする技術に関する。また、本発明は就寝者をより安全に且つ快適に目覚めさせる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
睡眠深度を推定するために国際的に標準化されている方法としては、生体信号として、脳波(EEG)・眼球運動(EOG)・筋電図(EMG)を用いるものが一般的である。この方法によればステージIからIVまでのノンレム(NREM)睡眠における睡眠深度とレム(REM)睡眠の判定が出来る。設備の整った医療機関や研究機関などにおいてはこの方法が最も信頼性のある方法だと思われる。
【0003】
家庭において比較的利用しやすい生体指標を用いた睡眠モニター法も考案された。例えば、特開昭63−97147号公報や特開昭63−150047号公報によれば脈波を指標とした入眠判定装置の技術が開示されている。これはサンプリングした脈波レベルを積分し、その積分値または一拍当たりのエネルギー量が閾値を超えたときに入眠と判定するものである。脈波は家庭でも容易に計測できる生体信号である。LEDを使用した光学的な計測が可能なのでノイズにも強い。
【0004】
また、特開平6−27263号公報では生体信号として心拍数の変化を睡眠深度の判定に利用している。これは心拍数の変化が閾値を超えたときに覚醒に適した時期であることを判断して起床債促音を発生させるというものである。
【0005】
この他に、心電図(ECG)を利用する技術もある。ECGは心筋活動に伴う電気的信号であるが、他の電気的な生体信号に較べて比較的計測を行いやすい。ECGにおいて特にR波と呼ばれる波は振幅が大きく特徴的であるため検出がしやすい。特開平6−70898号公報では、R波の間隔(R−R間隔)のゆらぎを周波数解析することにより睡眠状態のモニターを行おうとしている。R−R間隔を時系列データとしてそのスペクトルを求めたとき、特定の周波数帯域のパワーが交感神経及び副交感神経の活性の指標として利用できることが知られている。この知見をもとに自律神経系の状態から睡眠深度をモニターするというものである。
【0006】
一方、R−R間隔のデータ処理にカオス理論を用いた非線形処理の方法が近年注目されるようになってきた。例えば特開平4−208136号公報によれば、脈波および心拍信号に対してそれらがカオスであるという条件を満たしているか否かをもって健康状態の診断を行う技術が開示されている。これは健康な生体から得られる脈波や心拍信号にはカオス性があるとされている知見を利用したものである。あるデータがカオスであるためには、非整数のフラクタル次元を持つこと、最大リアプノフ数が正であることなどの条件が一般によく用いられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
EEG・EOG・EMGを用いた本格的な睡眠段階判定法を、家庭に導入することは容易ではない。これは次のような理由による。第1に、EEG・EOG・EMGはいずれも生体の微弱な電気信号を検出するもので高価な生体アンプを必要とする。第2に、生体表面に電極を装着する必要があり、装着部位などに関して専門的な知識が必要とされる。第3に、専門機関の実験室においては電磁シールドが施されておりハムの混入が最小限に押さえられているが、家庭内では主として商用電源からのノイズ混入をさけることは難しい。第4に、元来この方法はリアルタイムで睡眠段階を判定するものではなくオフラインでの判定を想定した手法であり家庭でのモニタリングの目的にはそぐわない面がある。
【0008】
脈波や心拍を用いた場合には、ハードウェアのコスト低減が図れ家庭でも計測が容易になるという利点がある。しかしながら、従来の技術のように心拍数や線形的な周波数解析では次のような課題があった。
【0009】
第1に、心拍数や周波数解析によるパワーの積分値に対して閾値を設けて判断する方法では、個人差に対応することが難しい。同様に、パワーを積分する際に対象となる周波数帯域を固定してしまう場合も同じ課題が生じる。
【0010】
第2に、心拍は確かに睡眠深度によって変動するが、その変動幅は人によってはかなり小さいことがあり正しい睡眠曲線が得られない場合がある。
【0011】
第3に、例えば糖尿病の患者では副交感神経の活性が弱まるため対象周波数帯域のパワーの変化が非常に小さくなってしまい、判定が困難になる。
【0012】
また、睡眠深度の浅いところで就寝者を起こす技術は睡眠生理の観点から生体にとって非常に有効なものである。しかしこの場合、覚醒促進の方法によっては当該就寝者以外の就寝者も起こすことになる可能性があるという課題があった。
【0013】
一方、非線形処理によるカオス指標を用いた健康判定では、線形的な解析手法より柔軟な処理が可能なるという利点がある。その一方で、カオス指標を行う場合には十分な長さのデータが必要になる。R−R間隔を用いてフラクタル次元を計算する場合、1〜2分程度の計測ではとても十分な信頼性は得られない。従って覚醒している利用者の状態を測定する場合には、長い時で数十分以上の拘束が必要になり、これは利用者にとってかなりのストレスを与えてしまうという課題があった。
【0014】
本発明は上記課題を解決するもので、その第1の目的は、就寝者の生体信号に対して非線形処理によってカオス指標のうちのリアプノフ指数を求めることにより、利用者である就寝者にストレスを与えることなく十分な長さのデータを得ると共に、睡眠深度を正確に判定することである。
【0015】
第2の目的は、リアプノフ指数を用いた睡眠曲線から就寝者の睡眠サイクル数を求め睡眠の質に関する情報を就寝者または第三者に報知することである。
【0016】
第3の目的は、睡眠深度を正確に判定するとともに、就寝者の心機図を寝具に配設されたセンサから検出することにより、就寝者にセンサ装着の負荷を全くかけず、最適な起床タイミングで就寝者を目覚めさせることである。
【0017】
第4の目的は、睡眠深度を正確に判定するとともに、脈波という心機図よりもより正確な生理指標を用いることにより、起床タイミングの精度を向上させることである。
【0018】
第5の目的は、睡眠深度を正確に判定するとともに、覚醒促進手段と脈波検出手段を一体化して耳朶に取り付けることにより当該就寝者だけを覚醒させることである。
【0019】
第6及び7の目的は、睡眠深度を正確に判定するとともに、生体信号の検出に失敗し適切な睡眠深度が測定できない場合に、目覚まし装置を確実に作動させることである。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため第1の解決手段として、寝床内の就寝者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号について通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備えた構成としてある。
【0021】
第2の解決手段として、寝床内の就寝者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号について通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する演算手段と、就寝者の覚醒を検知する覚醒検知手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化について前記覚醒検知手段が就寝者の覚醒を検知した時点までのサイクル数を求める計数手段と、前記計数手段の計数結果を出力する出力手段とを備えた構成としてある。
【0022】
第3の解決手段として、起床時刻を設定する設定手段を備えた計時手段と、覚醒促進手段と、寝具に配設され就寝者の心機図を検出する心機図検出手段と、前記心機図検出手段により検出された心機図についてリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記設定手段により設定された起床時刻と前記起床時刻から一定時間さかのぼった時刻との間で就寝者の睡眠深度が浅くなった場合に前記覚醒促進手段を起動させる制御手段と、心機図の検出状態の異常を検知するエラー検知手段とを備え、前記エラー検知手段が検出エラーを検知した際には制御手段による覚醒促進手段の起動時刻を設定手段によって設定された時刻とすることを特徴とする構成としてある。
【0023】
第4の解決手段として、起床時刻を設定する設定手段を備えた計時手段と、覚醒促進手段と、就寝者の脈波を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段により検出された脈波についてリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記設定手段により設定された起床時刻と前記起床時刻から一定時間さかのぼった時刻との間で就寝者の睡眠深度が浅くなった場合に前記覚醒促進手段を起動させる制御手段と、脈波の検出状態の異常を検知するエラー検知手段をと備え、前記エラー検知手段が検出エラーを検知した際には制御手段による覚醒促進手段の起動時刻を設定手段によって設定された時刻とすることを特徴とする構成としてある。
【0024】
第5の解決手段として、脈波検出手段は就寝者の耳朶に装着するための装着手段を有し、前記脈波検出手段と覚醒促進手段とを一体化してなる構成としてある。
【0025】
第6の解決手段として、生体信号検出手段は、寝具の内部に配設した圧電センサを有するものとした。
【0026】
第7の解決手段として、演算手段は、リアプノフ指数の演算を15分単位で行うものとした。
【0027】
【発明の実施の形態】
第1の解決手段において、生体信号検出手段が就寝者の心電、脈波、あるいは心機図などの生体信号を検出し、演算手段が得られた生体信号より通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する。リアプノフ指数が示す概周期的変化を認識することにより判定手段が就寝者の睡眠深度を判定できる。結果は出力手段により外部に出力する。
【0028】
第2の解決手段において、覚醒検知手段が就寝者の覚醒を検知し、その時刻までの通常の睡眠周期より短い時間単位で演算したリアプノフ指数が示す概周期サイクル数を計数手段がカウントすることにより、就寝者に睡眠の質に関する情報を報知できる。
【0029】
第3の解決手段において、就寝者は計時手段に備えられた設定手段により起床時刻を設定できる。また心機図検出手段により、就寝者を全く拘束することなく心機図を計測することが出来る。さらに、心機図を用いてリアプノフ指数から睡眠深度が推定され、定められた時刻と設定された起床時刻との間で最も睡眠深度が浅くなったときに制御手段が覚醒促進手段を動作させることにより最適な起床タイミングで就寝者を覚醒させることが出来る。そして、エラー検知手段が生体信号の検出に失敗したことを検出すると、制御手段が覚醒促進手段の起動時刻を設定された起床時刻とすることによって確実に覚醒促進手段を起動させることが出来る。
【0030】
第4の解決手段において、脈波検出手段により脈波が計測され、脈波を用いてリアプノフ指数により起床タイミングの精度を向上させることが出来る。そしてエラー検知手段が生体信号の検出に失敗したことを検出すると、制御手段が覚醒促進手段の起動時刻を設定された起床時刻とすることによって確実に覚醒促進手段を起動させることが出来る。
【0031】
第5の解決手段において、耳朶に装着された脈波検出手段から就寝者の脈波を検出すると同時に、脈波検出手段と一体化した覚醒促進手段が就寝者の耳元で覚醒促進の刺激を与えるため、当該就寝者のみを最適起床タイミングで覚醒させることが出来る。
【0032】
第6の解決手段において、生体信号検出手段は、寝具の内部に配設した圧電センサを有するので終身者は無拘束である。
【0033】
第7の解決手段において、演算手段は、リアプノフ指数の演算を15分単位で行うので、睡眠段階の判定が確実に得られる。
【0034】
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【0035】
図1は本発明の第1の実施例の構成を示すブロック図である。生体信号検出手段1は就寝者の心電図・脈波・心機図などを検出し、演算手段2にデータを送るよう構成されている。演算手段2は、カオス指標の演算結果を判定手段3に送り、さらに判定結果は出力手段4によって出力されるよう構成されている。
【0036】
次に、第1の実施例の作用について説明する。なお、第1の実施例においては生体信号検出手段1が検出する生体信号が心電図である場合を例として説明する。就寝者5の胸部には、電極6a、6b、6cが装着されている。生体信号検出手段1にはアンプが内蔵されており、電極からの信号を増幅して心電図を得る。図2は、心電図の一例を示したものである。
【0037】
図2において、振幅の大きい急峻な波をR波という。演算手段2では、まずこの隣り合うR波の間隔を計測する。これをR−R間隔と呼ぶ。R−R間隔を時系列データとして扱い周波数解析をすると、1/f様のゆらぎが認められることが知られている。これは、R−R間隔データに非線形成分が含まれていることを示唆している。
【0038】
演算手段2は、カオス理論に基づく指標を求め、この非線形成分を数値化する。カオス指標としては、相関次元(フラクタル次元)やリアプノフ指数などがあるが、ここではリアプノフ指数を例として説明する。
【0039】
演算手段2において、R−R間隔データは15分ごとの単位に切り分けられる。切り分けられた15分単位のR−R間隔系列に対して、リアプノフ指数が求められる。ここでの15分という時間は絶対的なものではない。カオス指標を求める際には十分な長さのデータ長が望まれるため、1分や2分程度の時間ではまず短すぎることは明白である。かといって、1時間以上のR−R間隔を一単位としてしまうのは、睡眠周期が通常90分であることを考えると睡眠深度判定を目的とした用途では適当とはいえない。我々の実験によれば、リアプノフ数の場合15分程度の長さがあればある程度安定した数値が得られることが明らかになった。
【0040】
リアプノフ指数を求める手順を以下に示す。リアプノフ指数とは、時間の経過に伴ってアトラクタ上の近接する点がどの程度離れるかを表す指標で、もととなるデータの将来の予測しにくさを表している。これはカオスの特徴の一つである初期値依存性と深く関わっている。アトラクタとは、n次元空間における系の軌道を表すものもである。R−R間隔など一次元のデータ系列にたいしては、
X(t1),X(t2),・・・・,X(ti),・・・・
に対して、これをn次元相空間に対してNポイントのデータを埋め込むために以下のようなデータセットを用意する。
【0041】
{X(t1),X(t1+τ),・・・・,X(t1+(n-1)τ)}
{X(t2),X(t2+τ),・・・・,X(t2+(n-1)τ)}
・・・・・
{X(ti),X(ti+τ),・・・・,X(ti+(n-1)τ)}
・・・・・
{X(tN),X(tN+τ),・・・・,X(tN+(n-1)τ)}
ここでi番目の点を
Xin={X(ti),X(ti+τ),・・・・,X(ti+(n-1)τ)}
と表わすことができる。
【0042】
この様にして得られたアトラクタ上のある点X(0)を基準としたとき、その軌道上の次の点X(1)についてベクトルX(0)X(1)に直交し、単位距離だけ離れた点をY0(0)とする。X(0)、Y0(0)についてτ時間経過したときの点を、X(τ)、Y0(τ)とする。そしてX(0)とY0(0)の距離をd0(0)、X(τ)とY0(τ)の距離をd0(τ)とする。このときの2点間の距離のτ時間経過後の拡大(縮小)率は、d0(τ)をd0(0)で割ることにより求められる。
【0043】
次に、X(τ)とY0(τ)と同一方向で単位距離だけ離れた点をY1(0)とする。X(τ)、Y1(0)についてτ時間経過したときの点を、X(2τ)、Y1(τ)とする。そしてX(τ)とY1(0)の距離をd1(0)、X(2τ)とY1(τ)の距離をd1(τ)とする。このときの2点間の距離のτ時間経過後の拡大(縮小)率は、d1(τ)をd1(0)で割ることにより求められる。
【0044】
このステップを繰り返し、各ステップで求められる距離の拡大(縮小)率の平均がリアプノフ指数である。これを一般化すると次のように表すことができる。
【0045】
【数1】
【0046】
なお、埋め込み次元が例えば3次元であれば、各次元ごとに計三つのリアプノフ指数が得られるが、そのうち最大のものを特に最大リアプノフ指数という。
【0047】
図3は、健常な34歳の男性のR−R間隔について15分を単位として最大リアプノフ指数と心拍数の変化を示したものである。横軸は時刻である。入床後から覚醒に至るまで最大リアプノフ数により、明確な睡眠曲線が得られていることがわかる。心拍数も位相が反転した形で睡眠曲線を描いているが、指標としての変化量の割合については最大リアプノフ指数に較べると非常に小さいことがわかる。このことからも、睡眠深度判定におけるカオス指標の優位性が支持されている。
【0048】
判定手段3は、この最大リアプノフ指数の概周期的変化より就寝者の睡眠深度を判定する。図3では最大リアプノフ指数ははっきりした周期性変動を示しており、極小値である谷の部分で睡眠が最も浅くなっており、極大値である山の部分で最も深くなっている。この変化を平滑化して、微分値を求めることにより相対的な睡眠深度を推定することが出来る。
【0049】
推定された睡眠深度は、出力手段4により出力される。出力手段4は本発明の睡眠モニター装置が他の機器に組み込まれている場合には、デジタルまたはアナログによる電気信号を出力する回路として実現できる。一方、単体で使用する場合には、例えば液晶ディスプレイを用いて実現することにより、睡眠曲線も含めて利用者に情報を提供することが出来る。
【0050】
以上のように、第1の実施例によれば睡眠中のデータを活用することによって安定したデータを得ると共に、カオス処理によって非線形成分の指標化を行うことにより明確な睡眠曲線が得られ正確な睡眠深度の判定を行うことが出来るという効果がある。
【0051】
次に本発明の第2の実施例について説明する。図1において、覚醒検知手段7は就寝者の覚醒を検出するためのものである。これは目覚まし装置のベル停止ボタンなどと連動させることにより実現できる。計数手段8は、演算手段2からカオス指標を受け取り、睡眠の周期数を随時カウントしていく。そして、目覚まし時計のベルを停止する就寝者の動作、あるいは覚醒を知らせるため専用に設けたボタンを押すことによって覚醒検知手段7が就寝者の覚醒を検知した時点での睡眠周期の計数結果を出力手段4に送信するよう構成されている。
【0052】
上記構成において、計数手段8は演算手段3によるカオス指標が示す概周期的変化のサイクル数をカウントする。図3に示すように、就寝者のカオス指標は周期的な変化を示す。1サイクルとは、大まかにはレム睡眠と深いノンレム睡眠の組み合わせを一つの単位とした睡眠周期である。図3の例では、約4周期の睡眠をとったことになる。たとえば、これより早い時間に覚醒した場合には、非整数を用いたより細かな表現を行うこともできる。
【0053】
就寝者の覚醒までに何周期の睡眠が合ったかをカウントすることにより、睡眠の質に関する重要な情報を手に入れることを意味する。第2の実施例においては、この結果を出力することにより、就寝者や第3者に対して睡眠の質に関する情報を提供することが出来るという効果がある。
【0054】
次に本発明の第3の実施例について説明する。図4は、第3の実施例の構成を示すブロック図である。就寝者5の下の寝具9の内部には、心機図検出手段10が配設されている。心機図検出手段10は、ポリフッ化ビニリデン等の高分子圧電センサを有している。心機図検出手段10の出力は演算手段2に接続されており、演算手段2の出力は判定手段3に接続されている。制御手段11は、判定手段3、起床時刻を設定する設定手段12を備えた計時手段13、および覚醒促進手段14とそれぞれ接続されている。
【0055】
上記構成において、心機図検出手段10は就寝者5の心筋活動に伴う体表面の僅かな圧変化を捉え増幅することにより心機図を得る。このとき就寝者5は全くの無拘束である。心機図にはR波の様なはっきりとした特徴的な波はないが、心拍と同期したピークが認められる。演算手段2は、このピーク間隔を用いてカオス指標を求める。判定手段3は、カオス指標の変化から就寝者5の睡眠深度を判定する。
【0056】
一方就寝者は、設定手段12を用いて計時手段13に対し起床時刻を設定する。計時手段13としては、目覚まし装置を用いてよいが制御手段11とデータ通信を行うためのポートを備えていなければならい。
【0057】
いま、仮に起床時刻を午前7時と就寝者が設定した場合、制御手段11は判定手段3の判定する睡眠深度をモニターしながら、午前7時より一時間前の午前6時から7時までの間で睡眠深度が最も浅くなるタイミング、すなわち極小値になるのを待つ。この時間帯で睡眠深度が最も浅くなった時点を検知すると、制御手段11は覚醒促進手段14を鳴動させる。これは、就寝者が快適な目覚めを得るためには、睡眠時間ではなく睡眠サイクルを重視し、再び睡眠が深くなるような過程で起こすよりは設定時刻よりは多少速くても睡眠深度の浅いときに起こす方が有効であるという考え方に基づいている。
【0058】
なお、覚醒促進手段14は計時手段13と一体化した、目覚まし装置型のものであってもよい。また、ここでは起床時刻から遡る時間を1時間としたがもちろんそれ以外の時間であってもよい。さらに、遡る時間を設定するための機能を設定機能12に付加してもよい。
【0059】
以上のように第3の実施例によれば、就寝者を拘束することなく生体情報を得られると共に、最適なタイミングで就寝者を目覚めさせることが出来るという効果を持つ。
【0060】
次に本発明の第4の実施例について説明する。図4において、生体情報を検出するために脈波検出手段15を用いているという点で、第3の実施例とは異なる。脈波検出手段15は就寝者5の指先に装着されて指尖脈波を検出する。脈波は心機図に較べて振幅が大きいため、ピークをより正確に知ることが出来る。その結果、より正確な睡眠深度判定が出来、起床タイミングの精度を高めることが出来るという効果がある。
【0061】
次に本発明の第5の実施例について説明する。図5において、脈波検出手段15は、発光素子16と受光素子17をそれぞれ有する部品を支点18でつなぎ、バネ19により耳朶を発光素子16と受光素子17で挟んで固定できるように構成されている。さらに、覚醒促進手段14である小型スピーカーが内蔵されている。脈波検出手段15の出力は演算手段2へ、また覚醒促進手段14は制御手段11と接続されている。
【0062】
上記構成において、就寝者は就寝時に耳朶に脈波検出手段15を装着する。就寝中は耳朶から脈波が検出される。最適な起床タイミングが検出されると、制御手段11が覚醒促進手段14を鳴動させる。この際、非常に小さな音量で鳴動を行うことにより、就寝者のまさに耳元でささやくような音声刺激を与えることが出来る。鼓膜までの距離が短いため、音量が小さくても刺激効果があると共に、他の就寝者への刺激はほとんどない。
【0063】
以上のように第5の実施例によれば、当該就寝者だけを確実に起床させることが出来るという効果がある。
【0064】
次に本発明の第6の実施例について説明する。図4において、エラー検知手段20は、心機図検出手段10または脈波検出手段17と接続しており、その出力は制御手段11に接続されている。
【0065】
上記構成において、例えば耳朶に装着した脈波検出手段15が外れたりした場合には、出力信号の振幅が無くなることからエラーとして検知される。エラー検知手段20によりエラーが検知されると、制御手段11に伝達される。制御手段11はその時点で睡眠深度のモニターを中止し、最初に設定された時刻に覚醒促進手段14を動作させる。
【0066】
以上のように第6の実施例によれば、生体信号の検出が失敗して睡眠深度が正しく推定されない場合に覚醒促進手段14を確実に動作させることが出来るという効果がある。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の睡眠モニター装置と目覚まし装置は次のような効果を持つ。
【0068】
第1に、就寝者の生体情報を計測することによりストレス無く十分なデータ長の信号を得ると共に、リアプノフ指数による睡眠中の概周期的変化から正確な睡眠深度を推定することが出来る。
【0069】
第2に、カオス指標の示す概周期変化のサイクル数をカウントすることにより、睡眠の質に関する情報を就寝者もしくは第三者に報知することが出来る。
【0070】
第3に、生体信号に心機図を用いることで就寝者から無拘束すると共に、リアプノフ指数により最適な起床タイミングで就寝者を快適に目覚めさせることが出来る。そして、心機図の検出に失敗した場合にそれをエラーとして検知することにより、誤ったリアプノフ指数を用いて誤った起床タイミングで就寝者を起こしてしまうことなく、かつ確実に覚醒促進手段を動作させることが出来る。
【0071】
第4に、生体信号として脈波を用いることによりリアプノフ指数の信頼性を向上させ、起床タイミングの精度を上げることが出来る。そして、脈波の検出に失敗した場合にそれをエラーとして検知することにより、誤ったリアプノフ指数を用いて誤った起床タイミングで就寝者を起こしてしまうことなく、かつ確実に覚醒促進手段を動作させることが出来る。
【0072】
第5に、脈波の耳朶でのセンシング部分と覚醒促進手段を一体化することにより、就寝者には耳元でささやくような快適な刺激を与えられると共に就寝者をも起こしてしまうようなことをさけられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1及び第2の実施例の構成図
【図2】 心電図の例を示すグラフ
【図3】 就寝中のリアプノフ指数お呼び心拍数の変化を示すグラフ
【図4】 本発明の第3、第4及び第6の実施例の構成図
【図5】 本発明の第5の実施例の構成図
【符号の説明】
1 生体信号検出手段
2 演算手段
3 判定手段
4 出力手段
7 覚醒検知手段
8 計数手段
10 心機図検出手段
11 制御手段
12 設定手段
13 計時手段
14 覚醒促進手段
15 脈波検出手段
Claims (7)
- 寝床内の就寝者の心電、脈波、あるいは心機図を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された心電、脈波、あるいは心機図より算出した心拍数または心拍率(R−R間隔)について通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備えた睡眠モニター装置。
- 寝床内の就寝者の心電、脈波、あるいは心機図を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された心電、脈波、あるいは心機図より算出した心拍数または心拍率(R−R間隔)について通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する演算手段と、就寝者の覚醒を検知する覚醒検知手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化について前記覚醒検知手段が就寝者の覚醒を検知した時点までのサイクル数を求める計数手段と、前記計数手段の計数結果を出力する出力手段とを備えた睡眠モニター装置。
- 起床時刻を設定する設定手段を備えた計時手段と、就寝者が覚醒を促進させる覚醒促進手段と、寝具に配設され就寝者の心機図を検出する心機図検出手段と、前記心機図検出手段により検出された心機図より算出した心拍数または心拍率(R−R間隔)についてリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記設定手段により設定された起床時刻と前記起床時刻から一定時間さかのぼった時刻との間で就寝者の睡眠深度が浅くなった場合に前記覚醒促進手段を起動させる制御手段と、心機図の検出状態の異常を検知するエラー検知手段とを備え、前記エラー検知手段が検出エラーを検知した際には制御手段による覚醒促進手段の起動時刻を設定手段によって設定された時刻とすることを特徴とする目覚まし装置。
- 起床時刻を設定する設定手段を備えた計時手段と、就寝者が覚醒を促進させる覚醒促進手段と、就寝者の脈波を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段により検出された脈波より算出した心拍数または心拍率(R−R間隔)についてリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記設定手段により設定された起床時刻と前記起床時刻から一定時間さかのぼった時刻との間で就寝者の睡眠深度が浅くなった場合に前記覚醒促進手段を起動させる制御手段と、脈波の検出状態の異常を検知するエラー検知手段をと備え、前記エラー検知手段が検出エラーを検知した際には制御手段による覚醒促進手段の起動時刻を設定手段によって設定された時刻とすることを特徴とする目覚まし装置。
- 脈波検出手段は就寝者の耳朶に装着するための装着手段を有し、前記脈波検出手段と覚醒促進手段とを一体化してなることを特徴とする請求項4記載の目覚まし装置。
- 心電、脈波、あるいは心機図を検出する手段は、寝具の内部に配設した圧電センサを有する請求項1から5のいずれか1項記載の睡眠モニター装置と目覚まし装置。
- 演算手段は、リアプノフ指数の演算を15分単位で行う請求項1から4のいずれか1項記載の睡眠モニター装置と目覚まし装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11246496A JP3906491B2 (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | 睡眠モニター装置と目覚まし装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11246496A JP3906491B2 (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | 睡眠モニター装置と目覚まし装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09294731A JPH09294731A (ja) | 1997-11-18 |
JP3906491B2 true JP3906491B2 (ja) | 2007-04-18 |
Family
ID=14587302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11246496A Expired - Fee Related JP3906491B2 (ja) | 1996-05-07 | 1996-05-07 | 睡眠モニター装置と目覚まし装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3906491B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4731031B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2011-07-20 | 株式会社デンソー | 睡眠解析装置及びプログラム並びに記録媒体 |
US8512221B2 (en) | 2003-02-28 | 2013-08-20 | Consolidated Research Of Richmond, Inc. | Automated treatment system for sleep |
WO2004078132A2 (en) * | 2003-02-28 | 2004-09-16 | Consolidated Research Of Richmond, Inc. | Automated insomnia treatment system |
JP3733133B2 (ja) | 2003-10-14 | 2006-01-11 | 三洋電機株式会社 | 睡眠状態推定装置 |
JP5402195B2 (ja) * | 2008-09-08 | 2014-01-29 | ダイキン工業株式会社 | 空調制御システム |
JP2012226564A (ja) * | 2011-04-20 | 2012-11-15 | Sony Corp | 情報処理装置、情報処理方法、およびプログラム |
CN103006225A (zh) * | 2013-01-11 | 2013-04-03 | 湖南纳雷科技有限公司 | 一种监测睡眠呼吸状态的睡眠仪 |
CN109730867B (zh) * | 2018-12-28 | 2021-01-12 | 北京唯极科技有限公司 | 一种体能恢复舱控制方法 |
CN112535464A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-03-23 | 安徽华米智能科技有限公司 | 基于pai的状态评估方法、装置、设备和存储介质 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6180491U (ja) * | 1984-10-31 | 1986-05-28 | ||
JPH0271298U (ja) * | 1988-11-18 | 1990-05-30 | ||
JPH0341926A (ja) * | 1989-07-07 | 1991-02-22 | Matsushita Electric Works Ltd | 睡眠の状態変化検出装置および睡眠状態制御装置 |
JPH0341927A (ja) * | 1989-07-10 | 1991-02-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 睡眠状態判定装置 |
JP2780465B2 (ja) * | 1990-08-30 | 1998-07-30 | 松下電器産業株式会社 | 睡眠状態判定装置 |
JPH0659057A (ja) * | 1992-05-26 | 1994-03-04 | Chubu Nippon Denki Software Kk | 覚醒装置の制御方式 |
JPH0627263A (ja) * | 1992-07-06 | 1994-02-04 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 心拍計測による目覚し時計並びにその目覚し方法 |
JPH0670898A (ja) * | 1992-08-26 | 1994-03-15 | Matsushita Electric Works Ltd | 睡眠状態モニター装置 |
JPH07143972A (ja) * | 1993-11-25 | 1995-06-06 | Matsushita Electric Works Ltd | 睡眠状態判定方法及びその装置 |
JPH07231880A (ja) * | 1994-02-24 | 1995-09-05 | Sanyo Electric Co Ltd | ストレス評価方法及び装置 |
-
1996
- 1996-05-07 JP JP11246496A patent/JP3906491B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09294731A (ja) | 1997-11-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6595479B2 (ja) | 心臓特性または呼吸特性に基づき睡眠除波活動をエンハンスするシステム及び方法 | |
US9655532B2 (en) | Wearable physiological monitoring and notification system based on real-time heart rate variability analysis | |
JP3733133B2 (ja) | 睡眠状態推定装置 | |
US8568330B2 (en) | Composite human physiological stress index based on heart beat and sleep and/or activity history data including actigraphy | |
US20080051669A1 (en) | Diagnosis of sleep apnea | |
CN111712194B (zh) | 用于确定睡眠启动潜伏期的系统和方法 | |
JP2018524080A (ja) | 被検者の生理学的状態を監視する装置及び方法 | |
CN105142515A (zh) | 测定有利于唤醒的人类睡眠阶段的方法 | |
CN102740919A (zh) | 用于睡眠的自动化治疗系统 | |
JP2006212218A (ja) | 健康管理装置、健康管理システム、健康管理方法および健康管理プログラム | |
JP2016107095A (ja) | 睡眠段階判定装置、睡眠段階判定方法、及び睡眠段階判定プログラム、並びにストレス度判定方法 | |
WO2009150765A1 (ja) | 睡眠状態モニタリング装置、モニタリングシステムおよびコンピュータプログラム | |
JP2011115188A (ja) | 睡眠状態モニタリング装置、モニタリングシステムおよびコンピュータプログラム | |
JP3906491B2 (ja) | 睡眠モニター装置と目覚まし装置 | |
US20120172730A1 (en) | Method and system for detecting apnea | |
US11980461B2 (en) | Method and system for monitoring depth of muscle relaxation of a patient | |
EP3417771A1 (en) | A method for monitoring blood pressure, and a device thereof | |
CA3100475C (en) | Apparatus and a method for monitoring a patient during his sleep | |
US10827972B1 (en) | Sleep staging using an in-ear photoplethysmography (PPG) | |
JP2016202463A (ja) | 睡眠段階判定装置及び睡眠段階判定方法 | |
JPH053877A (ja) | 生体リズム曲線測定装置 | |
JPH0698863A (ja) | 睡眠評価装置 | |
JPH04348741A (ja) | 睡眠状態判定装置 | |
JPH0670898A (ja) | 睡眠状態モニター装置 | |
JPH06217946A (ja) | 生体リズム曲線測定装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040414 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040420 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040618 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050622 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060314 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060512 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061003 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061127 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20061226 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070108 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110126 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110126 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120126 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |