JP4104322B2 - 睡眠環境制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置に関するものであり、特に、使用者の肥満状態や無呼吸状態や体調等を考慮して、使用者の睡眠環境を制御することのできるような装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
睡眠中の人物の身体状態を測定し、調整する装置が従来から提案されている。例えば、特公平７−１１４１４２号公報には、睡眠中の使用者の体重から代謝量を算出して寝床内温度を調整することで快適な睡眠を享受するとし、代謝量に基づいて寝床内温度を制御している。
【０００３】
また、特開平１０−２４０７３号公報に記載されている生体刺激装置は、エアマットで睡眠中の生体表面温度や脈拍数、拍出量といった状況を判定し、判定された睡眠状態に応じて快適な睡眠環境に制御する装置が開示されている。これらの装置は、睡眠中の心拍、呼吸、体動といった生体情報から入眠、覚醒などの睡眠段階や睡眠状態を判定し、睡眠マットの温度やマット内気圧を調整する。
【０００４】
また、睡眠時無呼吸症候群と呼ばれる症状がある。これは大きく分けて閉塞性と中枢性に分けられ、前者が大部分を占めている。この閉塞性無呼吸症候群は睡眠中に上部気道の閉塞により引き起こされ、この時に激しい鼾（いびき）を伴う。また、これにより見られる主な症状として、過眠が挙げられ、社会生活を送る上で大きな支障をきたす。この睡眠時無呼吸状態を検出する装置として、特開２００１−６１８１４号公報には、無呼吸症状を検出し、警報で知らせる装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来の睡眠中の測定装置は、使用者の代謝量または睡眠状態から睡眠環境を制御するものであり、使用者の肥満状態については考慮されていない。無呼吸症候群は、過剰体重者つまり肥満者に比較的多く見られるといわれている。これは、特に頚部の肥満により上部気道が閉塞されることにより発生する。この場合は肥満を解消することで症状改善につながるとも言われている。したがって、使用者の無呼吸状態の有無に応じて、使用者の肥満状態を考慮し、使用者の睡眠環境を制御することは意味があることである。
【０００６】
ところで、近年、健康の面から、体脂肪の管理が重要であるとされている。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、前述したようなことに鑑み、使用者の肥満状態、無呼吸状態の有無、体脂肪、その他使用者の体調等を考慮して使用者の睡眠環境を制御することにより、使用者の健康状態の維持または改善に役立つような睡眠環境制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、使用者の体脂肪に関する情報を入力する入力手段と、前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、前記入力手段によって入力された使用者の体脂肪に関する指標に基づいて使用者の体脂肪率を高いと判断した場合には、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【０００９】
本発明の別の観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、使用者の身体に関する情報を入力する入力手段と、使用者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、前記入力手段によって入力された身体に関する情報と前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンスとから使用者の体脂肪に関する指標を算出する演算手段と、該演算手段によって演算された体脂肪に関する指標によって体脂肪率が高いと判断した場合には、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、
を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【００１０】
本発明の一つの実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、前記マットレス内の空気圧を表す圧力信号を発生しうる圧力センサを用いて、該圧力センサによって発生させた、使用者が前記マットレス上に乗る前の圧力信号と、使用者が前記マットレスに乗った後の圧力信号との変化量に基づいて使用者の体重を測定する、前記演算手段に接続された圧力センサである体重測定手段を備え、前記演算手段における体脂肪に関する指標の演算は、前記体重測定手段によって測定された体重を用いる。
【００１１】
本発明のさらに別の観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、少なくとも使用者の除脂肪量と年齢、又は、除脂肪量と年齢と体重を含む身体に関する情報を入力する入力手段と、使用者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、前記入力手段によって入力された身体に関する情報と前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンスとから使用者の基礎代謝量を算出する演算手段と、該演算手段によって演算された基礎代謝量が低い場合は、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【００１２】
本発明の更に別の観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、少なくとも使用者の除脂肪量と年齢、又は、除脂肪量と年齢と体重を含む身体に関する情報を入力する入力手段と、使用者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、前記マットレス上での使用者の身体振動を、前記マットレス内の空気圧を表す圧力信号を発生しうる圧力センサを用いて、前記マットレス内の空気圧の変動としてとらえ、前記マットレス内の空気圧の変動を表す圧力信号の変化から使用者の心拍数または呼吸数を算出する第１の演算手段と、前記入力手段によって入力された身体に関する情報と前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンスとから使用者の体脂肪に関する指標を算出する第２の演算手段と、前記入力手段によって入力された身体に関する情報、前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンス及び前記第１の演算手段によって算出された心拍数または呼吸数から使用者の基礎代謝量を演算する第３の演算手段と、前記第２の演算手段によって算出された体脂肪に関する指標によって体脂肪率が高いと判断した場合、或いは、前記第３の演算手段によって演算された基礎代謝量が低い場合は、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【００１３】
本発明の一つの実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、更に、前記第１の演算手段によって算出された使用者の心拍数又は呼吸数或いは使用者の体温を測定するための温度測定手段によって測定された体温と、過去に測定した心拍数又は呼吸数或いは体温との比較に基づいて、使用者の体調を判定する体調判定手段を備え、前記制御手段は、前記体調判定手段によって判定された使用者の体調が好調の場合には、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる。
【００１４】
本発明の別の実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、更に、使用者の身体振動を検出し、それを信号処理にて呼吸波形を分離、検出することにより、睡眠中の使用者の無呼吸状態を検出する無呼吸状態検出手段を備える。
【００１５】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、更に、前記マットレス内の圧力調整により、又は、バイブレーション機構により、身体に振動を与える体動促進手段を備え、前記無呼吸状態検出手段において無呼吸状態が検出された時に、前記体動促進手段によって使用者に体動を発生させる。
【００１６】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記無呼吸状態検出手段により、無呼吸状態が検出された場合には、前記制御手段は、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる。
【００１７】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、更に、使用者の体温を測定するための温度測定手段を備える。
【００１８】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、に、外気温を測定する外気温測定手段を備え、前記制御手段は、前記温度測定手段で測定された温度が前記外気温測定手段によって測定された外気温より所定以上低い場合には前記温度調節手段による温度の下降を中止する。
また、前述の睡眠環境制御装置は、更に、前記制御手段が、初期測定における測定値との比較において使用者の体調を不良と判断した場合には、前記マットレスの温度を前記温度測定手段によって測定された温度とほぼ同じ温度に制御する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態および実施例について、本発明をより詳細に説明する。
【００２１】
本発明の基本的原理のうちの一つとして、使用者が肥満状態にある場合には、使用者の睡眠時代謝量を増すことにより睡眠中に肥満解消を行なうことがあるので、本発明の具体的な実施例について説明する前に、使用者の基礎代謝量と使用者の年齢、体重、除脂肪量等との関係について説明しておく。
【００２２】
基礎代謝量は、本出願人が既に出願した特願２００１−２１９７３５号明細書にも記載されているように、入力された身体情報と測定された生体電気インピーダンス値（ＢＩ値）から算出することが可能である。
【００２３】
始めに基礎代謝の測定について説明するに、本発明者は、添付図面の図１１に示すように旧厚生省保健医療局作成の基礎代謝基準値が年齢に対して反比例状に分布していることに着目するとともに、発明者が実測した体重当りの基礎代謝量と年齢との関係（図１２参照）も同様に反比例状に分布していることを見出した。
【００２４】
このことより、本発明者は、基礎代謝量を求める時、除脂肪量に年齢の逆数を考慮すること、具体的には以下の式より基礎代謝量を求めることを見出した。
ＢＭＲ＝Ａ1×ＦＦＭ＋Ｂ1×（１／年齢）＋Ｃ1
ここで、ＢＭＲは、基礎代謝量（ｋｃａｌ／ｋｇ）、ＦＦＭは、除脂肪量（ｋｇ）、Ａ1，Ｂ1，Ｃ1は、定数である。
【００２５】
この式に基づき求めた基礎代謝量は、図１３で示すように実測の基礎代謝量との相関係数が０.８７０であり、除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差も図１４に示すようになり、従来に比べて半分程度になった。
【００２６】
次に、図１５で除脂肪量の極端に少ない人が実測値に対して計算値が少なくなる傾向を考慮して、発明者は基礎代謝量を求める時、除脂肪量に年齢の逆数及びその二乗を考慮すること、具体的には以下の式より基礎代謝量を求めることを見出した。
ＢＭＲ＝Ａ2×ＦＦＭ2＋Ｂ2×ＦＦＭ＋Ｃ2×（１／年齢）＋Ｄ2
ここで、ＢＭＲは、基礎代謝量（ｋｃａｌ／ｋｇ）、ＦＦＭは、除脂肪量（ｋｇ）、Ａ2，Ｂ2，Ｃ2，Ｄ2は、定数である。
【００２７】
この式に基づき求めた基礎代謝量は、図１６で示すように実測の基礎代謝量との相関係数が０.８８とかなり改善され、除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差も図１７に示すようになり、呼気分析で実測した基礎代謝量とほとんど一致することが判明した。
【００２８】
更に、本発明者が測定した結果では、除脂肪量の少ない人、特に若年の痩せ型の女性及び小児では実測値に対して演算値が過小評価される傾向があったことに鑑みて、本発明者は、基礎代謝量を求める時、除脂肪量に年齢の逆数と体重とを考慮すること、具体的には以下の式より基礎代謝量を求めることを見出した。
ＢＭＲ＝Ａ3×ＦＦＭ＋Ｂ3×（１／年齢）＋Ｃ3×体重＋Ｄ3
ここで、ＢＭＲは、基礎代謝量（ｋｃａｌ／日）、ＦＦＭは、除脂肪量（ｋｇ）、Ａ3，Ｂ3，Ｃ3，Ｄ3は、定数である。
【００２９】
この式に基づき求めた基礎代謝量は、図１８で示すように、実測の基礎代謝量との相関係数が０.８７９であり、除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差も図１４の場合に比べて半分程度になった。
【００３０】
更に、図１５で除脂肪量の極端に少ない人が実測値に対して計算値が少なくなる傾向を考慮して、本発明者は、基礎代謝量を求める時、除脂肪量に年齢の逆数及びその二乗と体重とを考慮すること、具体的には以下の式より基礎代謝量を求めることを見出した。
ＢＭＲ＝Ａ4×ＦＦＭ2＋Ｂ4×ＦＦＭ＋Ｃ4×（１／年齢）＋Ｄ4×体重＋Ｅ4
ここで、ＢＭＲは、基礎代謝量（ｋｃａｌ／日）、ＦＦＭは、除脂肪量（ｋｇ）、Ａ4，Ｂ4，Ｃ4，Ｄ4，Ｅ4は、定数である。
【００３１】
この式に基づき求めた基礎代謝量は、図１９で示すように実測の基礎代謝量との相関係数が０．８８とかなり改善され、除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差も図１７と同様になり、呼気分析で実測した基礎代謝量とほとんど一致することが判明した。
【００３２】
本発明では、基礎代謝量を演算するため除脂肪量と年齢と体重とが必要になるが、これらは既に販売されている体重計付脂肪計や体重を手動で入力する脂肪計の制御プログラムを変更することで基礎代謝量を測定表示することが可能である。
【００３３】
また、測定した生体電気インピーダンス値から被験者の筋肉量を算出し、更に、被験者の心拍数、呼吸数、体温をパラメータとして、基礎代謝量を算出する形態としてもよい。
【００３４】
このように実際に基礎代謝量に関係する除脂肪量（筋肉量）を生体電気インピーダンス測定から算出し、その値を基礎代謝量の演算に用いるため、より正確な基礎代謝量の演算が可能となる。
【００３５】
更に、本発明では、基本的には使用者の肥満状態を検出した場合には使用者の睡眠時代謝量を高める方向への睡眠環境の制御を行なうものであるが、使用者が病気や疲労により体調不良の状態にあると判断されたときには、代謝を高めて体脂肪の燃焼を促す制御は行わず、熟睡できる環境に制御することで疲労回復に務めることができるようにするものでもある。
【００３６】
さらにまた、本発明は、次のような原理を利用するものでもある。すなわち、人体はサーカディアンリズムに基づき、一日の体温が変化すると言われている。このことは睡眠中にも起きている現象であり、また、人体は無意識の内に外気温に対してホメオスタシスによって体温を一定に保とうとする。つまり、この体温調節に際して代謝が行われるので、人体を取り巻く環境の温度を制御することで、ある程度、代謝を調節することが可能である。従って、体温に対して温度差を大きくしてやれば代謝量が増加し、温度差を無くしてやれば代謝量を抑えることができる。このことを利用して、本発明では、代謝を活性化させて脂肪燃焼を促進させるモードと、代謝を抑えて人体を安静にするモードの切り替えを行うことができるようにしている。
【００３７】
また、本発明において利用する無呼吸の検出は、特開２００１−６１８１４号公報に記載されたような方法にて行なうことができ、例えば、生体に由来する振動を圧力センサで検出し、それを信号処理にて呼吸波形を分離、検出する。これにより睡眠中の呼吸を測定して、無呼吸を検出する。
【００３８】
次に、本発明の睡眠環境制御装置の一実施例について説明する。
【００３９】
図１は、本発明の一実施例である睡眠環境制御装置の外観図である。この図１に示されるように、この実施例の睡眠環境制御装置は、使用者が横臥して睡眠をとるための寝床環境を構成するマットレス１を備えている。このマットレス１は、内部に空気が注入された複数の空気チューブからなるエアマットであり、その側面部には操作ボックス２を有する。マットレス１の上面には、生体電気インピーダンスの測定に用いる電流供給電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、電圧測定電極４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが設けられ、また、使用者の体温を測定する体温測定パッド５も設けられている。
【００４０】
操作ボックス２の上面には、表示部６、複数のスイッチからなる入力装置７が設けられる。図１には現れていないが、操作ボックス２には、後述するような機能を果たす、高周波定電流回路８、電圧測定回路９、圧力センサ１０、演算制御部１１、外気温測定部１３、加熱冷却部１６、空気圧制御部１７、時計装置１８、記憶装置１９等が設けられている。勿論、これらの各構成部分は、場合によっては、操作ボックス２とは別の場所に設けることができる。
【００４１】
図２は、図１に示す装置の使用状態を表すもので、マットレス１上で睡眠中の使用者を点線で示している。このように、電流供給電極３Ａ〜３Ｄ、電圧測定電極４Ａ〜４Ｄおよび体温測定パッド５は、使用者が横臥位で寝たときに、各部位に接触するような位置に配置されている。
【００４２】
図３は、図１に示したマットレス１を含む睡眠環境制御装置の各構成部分の接続関係を示すブロック図である。この図３に示されるように、電流供給電極３Ａ〜３Ｄは、高周波の微弱な定電流を印加するための高周波定電流回路８に接続されている。別の電圧測定電極４Ａ〜４Ｄは、前述の定電流による電圧降下分を測定するための電圧測定回路９に接続されている。また、圧力センサ１０は、後述するように種々な機能を果たすものであり、そのうちの一つの機能として、使用者がマットレス１に乗ったとき、その重量である体重を測定する体重測定手段としての機能を果たす。圧力センサ１０は、マットレス１内の空気圧を表す圧力信号を発生しうるものであり、使用者がマットレス１上に乗る前の圧力センサ１０からの圧力信号と使用者がマットレス１上に乗った後の圧力センサ１０からの圧力信号とから使用者の体重を知ることができる。この電圧測定回路９と圧力センサ１０は、アナログ値からデジタル値への変換や体脂肪量、基礎代謝量の算出、加熱や空気圧等各種の制御を行う演算手段である演算制御部（ＣＰＵ）１１に接続されている。
【００４３】
表示部６、複数のスイッチからなる入力装置７は、演算制御部（ＣＰＵ）１１に接続され、使用者の各身体情報を設定するのに用いられる。
【００４４】
マットレス１の上面に設けられた複数の体温測定パッド５は、温度測定手段を構成する温度測定部１２を構成しており、これら体温測定パッド５は、例えば、内部にサーミスタのような感温素子が設けられているようなものでもよい。この温度測定部１２は、ＣＰＵ１１に接続され、使用者の体温を測定する。
【００４５】
尚、この体温測定パッド５は、使用者の背中や肩に接触する構成のため、実際に測定される温度は使用者の体表面温度であるが、本発明ではこの体表面温度を体温として説明する。また、実際には使用者は睡眠中には、体表面と体温測定パッド５が接触しない状況もあるが、掛け布団を掛けることで、マットレス１とで形成される寝床環境内の温度（掛け布団とマットレスとの間の温度）と体表面の温度はほぼ同一であると仮定し、この寝床環境内温度を使用する。
【００４６】
また、外気温測定部１３も同様に感温素子を備え、寝床環境外の温度（睡眠状態にある部屋の気温）を測定するものである。この外気温測定部１３は、操作ボックス２に設けるよりも、寝床環境の存在する部屋の温度をより正確に測定できるような場所に設ける方が好ましい場合もある。表示手段である表示部６は、測定された使用者の睡眠中の結果表示を行う。
【００４７】
また、操作ボックス２の内部に設けられた温度調節手段を構成する加熱冷却部１６は、この実施例ではマットレス１を構成するエアマット内の空気を加熱冷却するものである。この加熱冷却部１６は、一般的なエアーコンディショナー（エアコン）と同様構成でよく、ヒーターにより空気を温め、コンプレッサーにより冷やす構造のものでよい。更に、空気圧制御部１７は、マットレス１を構成するエアマット内の空気圧を調整するためのものである。図１に示した実施例では、マットレス１を構成するエアマットは、多数の互いに仕切られた空気ブロックからなるもので、空気圧制御部１７は、これら各空気ブロック内の空気圧の調整を個々に行なえるものである。これら加熱冷却部１６および空気圧制御部１７も、ＣＰＵ１１に接続されて、それらの動作を制御されるようになっている。
【００４８】
更に、時計装置１８および記憶装置１９もＣＰＵ１１に接続されており、時計装置１８は、現在の時刻や一定時間を計測し、記憶装置１９は、測定結果や基準となる値を記憶しておくものである。
【００４９】
次に、このような構成を有した本発明の睡眠環境制御装置の動作の流れについて説明する。
【００５０】
図４は、本発明の装置の動作のメインフロー図である。図４に示されたメインフローにおいて、ステップＳ１で電源スイッチをオンすると、ステップＳ２で、個人情報が記憶装置１９に記憶されているかをチェックし、記憶されている場合には、その情報を表示部６に表示する。記憶されていない場合には、記憶されていない事を表示する。ここで、ステップＳ３で、入力装置７のうちの設定スイッチが押された場合には、設定モードとなる。この設定モードであるステップＳ４で、使用者は、入力手段である入力装置７を用いて身長、年齢、性別を入力する。数値の入力後、設定スイッチを押すことで入力数値が確定される。
【００５１】
その後、ステップＳ５にて、測定スイッチが押されると、ステップＳ６の初期測定モードになる。この初期測定モードについては後述する。
【００５２】
初期測定が行われると、ステップＳ７に進み、その日の身体状況を判断する身体状況判定モードになる。この身体状況判定モードについても後述する。
【００５３】
ここで、ステップＳ８における身体状況判定において、身体状況（体調）が好調、良好であると判定されるか、あるいは不調、不良であると判定されるか、によって、睡眠中の環境の制御が異なる。このステップＳ８における判断は、記憶装置１９の体調不良フラグにより行なうことができる。本発明の一つの考え方によれば、体調が好調な場合には、基礎代謝量を上昇させて、積極的に体脂肪を燃焼しやすい環境とし、不調な場合には、使用者の疲労回復や休息がとれるように、熟睡できる環境に制御する。
【００５４】
従って、体調が良好の場合には、ステップＳ９の基礎代謝制御モードとなり、不調の場合には、ステップＳ１０の安眠環境制御モードとなる。これら各モードについても後述する。
【００５５】
その後、通常の睡眠状態における測定となる。この睡眠中の測定においては、常に使用者の体温または寝床環境内温度の測定を温度測定部１２において行い、身体振動を圧力センサ１０によって検出しその信号から、前述の心拍数と呼吸数を算出し記憶していくが、これらはメインルーチンとは別処理で行うものとして本フローには示していない。
【００５６】
通常測定状態では、ステップＳ１１に進み、無呼吸が発生していないかを判断する無呼吸判定モードになる。ステップＳ１２にて、記憶装置１９内の無呼吸発生フラグから無呼吸状態の有無を判断し、発生している場合には、ステップＳ１３にて、ＣＰＵ１１からの指令により空気圧制御部１７を駆動して、エアマット１の各空気ブロックの空気圧の調整を行う（Ｓ１３）。ここでエアマット１の一部の空気ブロックのみ空気圧を弱めると、エアマットに段差が生じるため、強制的に使用者は身体を動かされる。これにより使用者の体勢に変化が生じ、無呼吸状態を回避することができる。その後、再度、空気圧を弱めた空気ブロックの空気圧を上昇させてマットをフラット状態とし、睡眠状態の測定を継続する。
【００５７】
次に、ステップＳ１４に進み、使用者が起床（覚醒状態）したかを判断する起床判定モードになる。ステップＳ１５で、記憶装置１９内の起床フラグから被験者が起床したかを判断し、起床している場合には一晩の睡眠測定における結果を、ステップＳ１６にて算出する。起床していない場合には、再度、身体状況を判定するためステップＳ７に戻る。ここでの算出は、被験者の無呼吸状態の判定として、無呼吸カウンタの値と睡眠時間から、無呼吸症候群の可能性があるかを判断する。ここで無呼吸症候群である場合には、次の睡眠において、代謝を上昇させる必要があるため、その発症を記憶しておく。
【００５８】
ステップＳ１７において、睡眠中の心拍数、呼吸数や無呼吸の発生の有無といった結果を表示部６に表示し、その後、ステップＳ１８にて、測定結果が記憶装置１９に記憶され、全ての測定、制御は終了する。
【００５９】
次に、各モードについて説明する。
初期測定モード
図５は、初期測定モードの流れを示すフロー図である。この初期測定モードでは、まず、睡眠前に被験者の体重および生体電気インピーダンス、その他の身体パラメータを測定する。ステップＳ２１にて、最初に体重を測定する。この体重の測定は、マットレス１内の空気圧を感知する圧力センサ１０によって行う。前述したように、使用者の体重により、マットレス１内の空気圧が変化するが、この変化量を圧力センサ１０により検出し、ＣＰＵ１１において得られた信号の平均値から体重値に換算する。
【００６０】
更に、ステップＳ２２において、生体電気インピーダンスの測定を行う。この測定は、マットレス１の表面に設けられた各電極３Ａ〜３Ｄ，４Ａ〜４Ｄを用いる。電流供給電極３Ａ〜３Ｄと電圧測定電極４Ａ〜４Ｄを順番に切り替え、各部位及び全身の生体電気インピーダンスを測定する。この生体電気インピーダンスの測定方法は既に公知の技術のためこれ以上詳述しない。
【００６１】
次に、ステップＳ２３において、測定された生体電気インピーダンス値と体重及び設定モードにおいて入力された身長、性別、年齢から、使用者の体脂肪率を算出する。この体脂肪率の算出も既に公知のものなので、説明を省略する。
【００６２】
次に、ステップＳ２４において、使用者の体温を測定する。体温の測定は、体温測定パッド５に接触した体表面の温度を測定することで行う。これを安静時体温とする（特開平６−３１５４２４参照）。
【００６３】
次に、ステップＳ２５において、使用者の身体振動を圧力センサ１０により検出する。マットレス１上での使用者の身体振動は、マットレス１内の空気圧の変動として表われ、この空気圧の変動は、圧力センサ１０からの圧力信号の変化としてとらえられる。したがって、使用者の心拍信号、呼吸信号を得るため、圧力センサ１０からの圧力信号のサンプリングを、数十ｍ秒程度のサンプリング周期にて行い、約３０秒測定を行う。ここで得られた圧力センサ１０からの信号は、記憶装置１９に記憶される。
【００６４】
次に、ステップＳ２６において、ステップＳ２５にて記憶装置１９に記憶された圧力センサ１０からの圧力信号によって表される身体の振動信号から、使用者の心拍数、呼吸数を算出する。圧力センサ１０からの信号は、演算制御部１１内のバンドパスフィルターを通して、数Ｈｚ〜十数Ｈｚの信号のみを抽出し、更に得られた信号から周波数解析を行う。心拍数は一般成人で１分間に８０拍程度と言われ、呼吸数は１分間に１５回程度と言われる。このように、心拍と呼吸では頻度（周期）が異なるため、人体の振動信号を分離（周波数解析）することで算出することが可能である。ここで求められた心拍数、呼吸数をそれぞれ安静時心拍数、安静時呼吸数とする。
【００６５】
次に、ステップＳ２７において、使用者の基礎代謝量を算出する。ここで基礎代謝量の算出は、以下の通りである。
【００６６】
まず、測定された生体電気インピーダンス値（ＢＩＡ）から、利用者の筋肉量を算出する。
筋肉量＝ａ1身長＋ｂ1体重＋ｃ1ＢＩＡ＋ｄ1年齢＋ｅ1性別
更に基礎代謝量の算出を行う。
基礎代謝量＝ａ2筋肉量＋ｂ2安静時体温＋ｃ2安静時脈拍数＋ｄ2安静時呼吸数
（ここでａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2、ｃ1、ｃ2、ｄ1、ｄ2、ｅ1は係数）
尚、この計算は前述した除脂肪量に年齢の逆数を演算に用いることから算出してもよい。
【００６７】
ここで、本モードにて測定された値及び演算により算出された各値は、ステップＳ２８にて、記憶装置１９に記憶される。
【００６８】
以上で初期測定モードは終了する。
身体状況判定モード
図６は、身体状況判定モードの流れを示すフロー図である。この身体状況判定モードでは、初期測定において得られた値から、現在の身体状態（体調）を判定する。これは疲労により、心拍数、呼吸数に異常が生じていないか、あるいは疾病による体温の上昇が起きていないかを判断する。
【００６９】
まず、前日までの初期測定において測定された心拍数、呼吸数、体温の測定結果の平均値である基準値を記憶装置１９から、ステップＳ３１にて、読み込む。これらを基準心拍数、基準呼吸数、基準体温とする。
【００７０】
次に、ステップＳ３２にて、初期測定モードにおいて算出された今回の心拍数、呼吸数、体温の値との比較演算を行う。ステップＳ３３において、心拍数が過去の基準心拍数より２０％以上異なる場合には、体調不良とする。それ以内であれば正常とする。また、ステップＳ３４において、呼吸数も基準呼吸数より５０％以上多い場合には、体調不良とする。更に、ステップＳ３５において、体温も基準体温より１℃以上高い場合には、発熱等の身体異常が生じているとして、この場合にも体調不良とする。
【００７１】
この３つの条件を全てクリアした場合には、ステップＳ３６にて、使用者の体調は良好であるとし、一つでも当てはまる場合には、ステップＳ３７にて、体調不良とし、記憶装置１９の体調不良フラグをオンにする。
【００７２】
以上で身体状況判定モードは終了する。
基礎代謝制御モード
図７は、基礎代謝制御モードの流れを示すフロー図である。この基礎代謝制御モードでは、使用者の体脂肪率に基づいてエアマット１内の空気温度を制御する。ここで体温と環境温度との間に温度差が生じた場合、体温を一定に保とうとするホメオスタシスにより代謝が起こるのであるが、体温より環境温度がわずかに高い場合には、逆に代謝を下げることで体温維持をしようとする。更に暑くなれば発汗のための代謝が起こるのであるが、睡眠中だと発汗により寝床内の湿度が高まり寝苦しさを誘ってしまう。
【００７３】
そこで、体脂肪率が高い肥満者の場合には、マットレス１内の温度を下降させることで、使用者をとりまく環境温度、寝床環境内温度を下降させる。これにより使用者の代謝量を上昇させて体脂肪が燃焼し易い状況にする。また、根本的に基礎代謝量の低い使用者は、体脂肪が溜まり易い体質であるので、この場合にも代謝量を上昇させる。
【００７４】
まず、ステップＳ４１にて、記憶装置１９に予め記憶されている体脂肪率基準値及び基礎代謝量基準値と今回測定された体脂肪率及び基礎代謝量とを読み込む。ここで体脂肪率基準値及び基礎代謝量基準値は、性別、年齢毎に設けられた一般健常者の正常値である。この読み込まれたそれぞれの値を、ステップＳ４２にて、比較演算する。ステップＳ４３に進み、体脂肪率が正常範囲内であるかを判断し、正常な場合には、ステップＳ４４にて、更に基礎代謝量が正常範囲内であるかを判断する。更に正常な場合には、ステップＳ４５にて、過去に無呼吸症状が発生していないかを、記憶装置１９に記憶されている無呼吸発生フラグから判断する。このフラグは、過去一週間における値であり、その間に一度でも無呼吸症候群と思われる症状が発生していた場合には、このステップＳ４５でＹＥＳとなる。この３段階の判断において、全てＮＯの場合には代謝を上昇させる必要は無いとし、特別な制御は行わない。
【００７５】
ここでいずれか一つでも該当する場合には、肥満状態にある、または脂肪が蓄積されやすい体質にある、として、代謝量上昇のための条件を決定する。まず、ステップＳ４６にて、外気温測定部１３を用いて、外気温（使用者のいる室内の温度）を測定する。更に、ステップＳ４７にて、再度、現在の使用者の体温、寝床環境内温度を温度測定部１２において測定し、ステップＳ４８にて、測定された外気温と体温の温度差を求め、この値が５℃以上１０℃未満低くなるように、ステップＳ４９にて制御する。５℃以内であれば、使用者をとりまく環境を下降させるために寝床環境内の温度を下げる。つまり、ステップＳ５０にてＣＰＵ１１からの制御信号により、加熱冷却部１６の動作を制御してエアマット１内の空気を冷ますようにする。一方、既に５℃以上になっている場合には、ステップＳ５１にて、十分に温度は下降されているとし、温度の調整（冷却）をやめる。
【００７６】
例えば、外気温が２０℃で、体温（体表面温度）が１８℃の時には、体温に対しての温度差が５℃以上１０℃未満にするために、加熱冷却部１６によりエアマット１内の空気を冷却する。従って、このモードにおいて再度温度差の確認が行われる時に、５℃以上の温度差が検出されるまで冷却し、５℃以上になった時点で冷却を止める。この温度差は限られるものではないが、加熱もしくは冷却を続けあまりに高い温度差が生じると、使用者は、その温度差のために起床してしまい寝ることができないため、使用者が睡眠を続けることが可能な程度の温度調節とするものである。
【００７７】
以上のようにして、この基礎代謝制御モードでは、使用者をとりまく環境温度を下降させて、基礎代謝量を上げることで体脂肪の燃焼を起き易いようにする。安眠環境制御モード
図８は、安眠環境制御モードの流れを示すフロー図である。この安眠環境制御モードでは、使用者が熟睡できる環境に制御することで、身体の疲労を回復する。前述した通り、使用者の体温と寝床環境内の温度に差が生じていると、身体内において代謝が発生する。従って、ここでは、測定された体温と寝床環境内の温度がほぼ同じ温度、つまり体温に対して温度差が±１〜２℃となるように制御する。これにより代謝量を抑え、かつ熟睡できる環境とする。
【００７８】
まず再度、ステップＳ６１において、現在の被験者の体温を測定し、ステップＳ６２において、この温度に基づいて、演算制御部１１は加熱冷却部１６を制御し、マット内の空気の温度を調整する。
【００７９】
以上で安眠環境制御モードは終了する。
無呼吸判定モード
図９は、無呼吸判定モードの流れを示すフロー図である。この無呼吸判定モードでは、睡眠中の使用者が無呼吸状態となっていないかを判断する。ここで、無呼吸の定義は「１０秒以上換気が停止すること」とされ、無呼吸症候群は「７時間の睡眠中のレム期およびノンレム期に少なくとも３０回以上の無呼吸が観察され、かつ反復する無呼吸のエピソードがノンレム期に認められるもの」とされている。従って、本発明の装置では、一晩の睡眠中に一定回数以上の無呼吸状態が検出された場合に、無呼吸症候群の可能性があると判断する。
【００８０】
ステップＳ７１において、別ルーチンにおいて検出される呼吸データを読み込み、ステップＳ７２において、その信号には呼吸のデータが検出されているかを判断する。ここで、ステップＳ７３において、呼吸信号が検出されていない場合には、呼吸が検出されていない時間を計測するタイマが既に起動しているかを判断し、ステップＳ７４にて、起動していない場合には、時計装置１８のタイマをスタートする。ステップＳ７５において、タイマが起動している場合には、スタートしてから１０秒経過しているかを判断する。ここで経過している場合には無呼吸状態にあるとして、記憶装置１９内の無呼吸カウンタを＋１すると共に無呼吸発生フラグをオンにする。
【００８１】
以上により無呼吸判定モードは終了する。
起床判定モード
図１０は、起床判定モードの流れを示すフロー図である。この起床判定モードでは、使用者が睡眠状態から、覚醒状態（目覚めた状態）になったかを判定する。睡眠状態から覚醒状態に移行すると人体は心拍数が上昇する。従って、この身体の変化を捉えることで使用者が覚醒状態になったかを判断する。
【００８２】
ステップＳ８１において、メインルーチンには記載しない別ルーチンにおいて検出され、記憶装置１９に記憶してある心拍数データ及び基準心拍数を読み込む。ここで基準心拍数とは、使用者の睡眠時間中における心拍数の平均値である。ステップＳ８２において、基準心拍数と現在の心拍数を比較し、ステップＳ８３において、その差が一定範囲内かを判断する。ここでは基準心拍数の２０％以内であるかを判断する。ここで超えている場合には、ステップＳ８４において、覚醒状態に移行したとし起床フラグをオンにし、ステップＳ８５において、その範囲内であれば、未だ睡眠中であるとする。
【００８３】
以上で起床判定モードは終了する。
【００８４】
前述した実施例では、メインルーチンにて、通常測定状態において、各モードを同レベル（頻度）で行うようにしているが、基礎代謝制御モードや安眠環境制御モードは、頻繁に行う必要はないので、５分〜１０分間ごとにそのモードに移行するようにした方がよりよい制御が可能となる。
【００８５】
なお、モード移行に際して身体状況の判定を行うため、この時に身体に異常が認められた場合は、それを何らかの手段で報知する機能を付加してもよい。
【００８６】
また、睡眠環境の制御としては、寝床内の温度、音、においといった睡眠環境を調整するものとしてもよい。
【００８７】
また、基礎代謝制御モードおよび安眠環境制御モードにおいて、リアルタイムに睡眠中の脂肪燃焼量を例えば以下に示す式によって求めることで、温度等の制御をしてもよい。
【００８８】
脂肪燃焼量＝ａ代謝量＋ｂ体脂肪量＋ｃ（体温／外気温）＋ｄ心拍数変化＋ｅ呼吸数変化
基礎代謝量制御モードにおいて、脂肪燃焼量と温度調節の両方から最適な温度制御パターンを判定して、その個人にあった温度制御をしてもよい。これは安眠環境制御モードにおいても同様である。
【００８９】
また、体脂肪に関する指標の演算は、睡眠環境制御装置で直接行わずに、例えば、現在市販されている体脂肪測定器のような、別に設けた装置において測定した値を用いてもよい。ここで測定した値を入力手段によって手入力したり、あるいは、測定データを赤外線等の通信手段によって送信する形態としてもよい。また体重と同時に体脂肪率の測定も可能な体脂肪計付き体重計であってもよい。
【００９０】
また、毎日の代謝量の測定結果を表示する形態とし、日々の代謝量の変化が解るものとしてもよい。
【００９１】
また、身体の体動促進手段として、前述の実施例ではエアマット１内の空気圧の調整により行う構成を示したが、バイブレーション機構により身体に振動を与えることで、体動を促進する構成としてもよい。
【００９２】
また、体調の判断として基準の値との比較において体調不良とする範囲や代謝制御のための温度差の範囲は、ここで示した範囲に限ることはない。
【００９３】
また、無呼吸の判定と共に、睡眠中の鼾を検出して、その結果も報知する形態としてもよい。
【００９４】
また、前述した実施例では、寝床環境を構成する手段として、使用者が横臥するマットレスとしてエアマットを使用し、エアマット内部に封入された空気（エア）を温めたり冷やしたりすることで寝床環境内の温度を制御するものとしたが、マットレスとしては、内部に水（ウォーター）を封入し、この水を温めたり冷やしたりするウォーターマットでもよい。また、水に限らず、液体であれば実施可能であり、封入する物質を限定するものではない。
【００９５】
【発明の効果】
本発明の睡眠環境制御装置は、種々の測定から使用者の肥満状態を判断し、その結果に基づいて、睡眠中の使用者をとりまく温度を下降させることで、基礎代謝量が上がるため、体脂肪が燃焼し易い状態になる。この睡眠環境の制御により、使用者は睡眠中に無意識に脂肪を燃焼し易い体質に改善され、肥満の解消も期待される。
【００９６】
また、使用者の体調が疲労や病気により不良の場合には、優先的に心身を休めるように使用者が熟睡できる環境に制御するので、使用者の身体にとって優しいものになる。
【００９７】
また、無呼吸状態が検出された場合にも、体動を促すように制御するため、無呼吸状態を回避できる。更に、継続的な無呼吸状態の発生においては、無呼吸症候群の可能性があるとし、この場合にも脂肪が燃焼し易い環境に制御し、肥満状態の解消を図ることで症状の改善が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である睡眠環境制御装置の外観図である。
【図２】図１の睡眠環境制御装置の使用状態を示す図である。
【図３】図１の睡眠環境制御装置の各構成部分の接続関係を示すブロック図である。
【図４】本発明の装置の動作のメインフロー図である。
【図５】本発明の装置の初期測定モードの流れを示すフロー図である。
【図６】本発明の装置の身体状況判定モードの流れを示すフロー図である。
【図７】本発明の装置の基礎代謝制御モードの流れを示すフロー図である。
【図８】本発明の装置の安眠環境制御モードの流れを示すフロー図である。
【図９】本発明の装置の無呼吸判定モードの流れを示すフロー図である。
【図１０】本発明の装置の起床判定モードの流れを示すフロー図である。
【図１１】年齢別基礎代謝基準値の分布を示す図である。
【図１２】体重当りの基礎代謝量と年齢との関係を示す図である。
【図１３】年齢の逆数を考慮した年齢別基礎代謝量の分布を示す図である。
【図１４】除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差を示す図である。
【図１５】除脂肪量と基礎代謝量の関係を示す図である。
【図１６】年齢の逆数及び除脂肪量の二乗を考慮した基礎代謝量を示す図である。
【図１７】除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差を示す図である。
【図１８】年齢の逆数と体重を考慮した基礎代謝量を示す図である。
【図１９】年齢の逆数と除脂肪量の二乗及び体重を考慮した基礎代謝量を示す図である。
【符号の説明】
１ マットレス
２ 操作ボックス
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 電流供給電極
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 電圧測定電極
５ 体温測定パッド
６ 表示部
７ 入力装置
８ 高周波定電流回路
９ 電圧測定回路
１０ 圧力センサ
１１ 演算制御部
１２ 温度測定部
１３ 外気温測定部
１６ 加熱冷却部
１７ 空気圧制御部
１８ 時計装置
１９ 記憶装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置に関するものであり、特に、使用者の肥満状態や無呼吸状態や体調等を考慮して、使用者の睡眠環境を制御することのできるような装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
睡眠中の人物の身体状態を測定し、調整する装置が従来から提案されている。例えば、特公平７−１１４１４２号公報には、睡眠中の使用者の体重から代謝量を算出して寝床内温度を調整することで快適な睡眠を享受するとし、代謝量に基づいて寝床内温度を制御している。
【０００３】
また、特開平１０−２４０７３号公報に記載されている生体刺激装置は、エアマットで睡眠中の生体表面温度や脈拍数、拍出量といった状況を判定し、判定された睡眠状態に応じて快適な睡眠環境に制御する装置が開示されている。これらの装置は、睡眠中の心拍、呼吸、体動といった生体情報から入眠、覚醒などの睡眠段階や睡眠状態を判定し、睡眠マットの温度やマット内気圧を調整する。
【０００４】
また、睡眠時無呼吸症候群と呼ばれる症状がある。これは大きく分けて閉塞性と中枢性に分けられ、前者が大部分を占めている。この閉塞性無呼吸症候群は睡眠中に上部気道の閉塞により引き起こされ、この時に激しい鼾（いびき）を伴う。また、これにより見られる主な症状として、過眠が挙げられ、社会生活を送る上で大きな支障をきたす。この睡眠時無呼吸状態を検出する装置として、特開２００１−６１８１４号公報には、無呼吸症状を検出し、警報で知らせる装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来の睡眠中の測定装置は、使用者の代謝量または睡眠状態から睡眠環境を制御するものであり、使用者の肥満状態については考慮されていない。無呼吸症候群は、過剰体重者つまり肥満者に比較的多く見られるといわれている。これは、特に頚部の肥満により上部気道が閉塞されることにより発生する。この場合は肥満を解消することで症状改善につながるとも言われている。したがって、使用者の無呼吸状態の有無に応じて、使用者の肥満状態を考慮し、使用者の睡眠環境を制御することは意味があることである。
【０００６】
ところで、近年、健康の面から、体脂肪の管理が重要であるとされている。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、前述したようなことに鑑み、使用者の肥満状態、無呼吸状態の有無、体脂肪、その他使用者の体調等を考慮して使用者の睡眠環境を制御することにより、使用者の健康状態の維持または改善に役立つような睡眠環境制御装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、使用者の体脂肪に関する情報を入力する入力手段と、前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、前記入力手段によって入力された使用者の体脂肪に関する指標に基づいて使用者の体脂肪率を高いと判断した場合には、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【０００９】
本発明の別の観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、使用者の身体に関する情報を入力する入力手段と、使用者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、前記入力手段によって入力された身体に関する情報と前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンスとから使用者の体脂肪に関する指標を算出する演算手段と、該演算手段によって演算された体脂肪に関する指標によって体脂肪率が高いと判断した場合には、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、
を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【００１０】
本発明の一つの実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、前記マットレス内の空気圧を表す圧力信号を発生しうる圧力センサを用いて、該圧力センサによって発生させた、使用者が前記マットレス上に乗る前の圧力信号と、使用者が前記マットレスに乗った後の圧力信号との変化量に基づいて使用者の体重を測定する、前記演算手段に接続された圧力センサである体重測定手段を備え、前記演算手段における体脂肪に関する指標の演算は、前記体重測定手段によって測定された体重を用いる。
【００１１】
本発明のさらに別の観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、少なくとも使用者の除脂肪量と年齢、又は、除脂肪量と年齢と体重を含む身体に関する情報を入力する入力手段と、使用者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、前記入力手段によって入力された身体に関する情報と前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンスとから使用者の基礎代謝量を算出する演算手段と、該演算手段によって演算された基礎代謝量が低い場合は、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【００１２】
本発明の更に別の観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、少なくとも使用者の除脂肪量と年齢、又は、除脂肪量と年齢と体重を含む身体に関する情報を入力する入力手段と、使用者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、前記マットレス上での使用者の身体振動を、前記マットレス内の空気圧を表す圧力信号を発生しうる圧力センサを用いて、前記マットレス内の空気圧の変動としてとらえ、前記マットレス内の空気圧の変動を表す圧力信号の変化から使用者の心拍数または呼吸数を算出する第１の演算手段と、前記入力手段によって入力された身体に関する情報と前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンスとから使用者の体脂肪に関する指標を算出する第２の演算手段と、前記入力手段によって入力された身体に関する情報、前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンス及び前記第１の演算手段によって算出された心拍数または呼吸数から使用者の基礎代謝量を演算する第３の演算手段と、前記第２の演算手段によって算出された体脂肪に関する指標によって体脂肪率が高いと判断した場合、或いは、前記第３の演算手段によって演算された基礎代謝量が低い場合は、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【００１３】
本発明の一つの実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、更に、前記第１の演算手段によって算出された使用者の心拍数又は呼吸数或いは使用者の体温を測定するための温度測定手段によって測定された体温と、過去に測定した心拍数又は呼吸数或いは体温との比較に基づいて、使用者の体調を判定する体調判定手段を備え、前記制御手段は、前記体調判定手段によって判定された使用者の体調が好調の場合には、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる。
【００１４】
本発明の別の実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、更に、使用者の身体振動を検出し、それを信号処理にて呼吸波形を分離、検出することにより、睡眠中の使用者の無呼吸状態を検出する無呼吸状態検出手段を備える。
【００１５】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、更に、前記マットレス内の圧力調整により、又は、バイブレーション機構により、身体に振動を与える体動促進手段を備え、前記無呼吸状態検出手段において無呼吸状態が検出された時に、前記体動促進手段によって使用者に体動を発生させる。
【００１６】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記無呼吸状態検出手段により、無呼吸状態が検出された場合には、前記制御手段は、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる。
【００１７】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前述の睡眠環境制御装置は、更に、使用者の体温を測定するための温度測定手段を備える。
【００１８】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、に、外気温を測定する外気温測定手段を備え、前記制御手段は、前記温度測定手段で測定された温度が前記外気温測定手段によって測定された外気温より所定以上低い場合には前記温度調節手段による温度の下降を中止する。
また、前述の睡眠環境制御装置は、更に、前記制御手段が、初期測定における測定値との比較において使用者の体調を不良と判断した場合には、前記マットレスの温度を前記温度測定手段によって測定された温度とほぼ同じ温度に制御する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態および実施例について、本発明をより詳細に説明する。
【００２１】
本発明の基本的原理のうちの一つとして、使用者が肥満状態にある場合には、使用者の睡眠時代謝量を増すことにより睡眠中に肥満解消を行なうことがあるので、本発明の具体的な実施例について説明する前に、使用者の基礎代謝量と使用者の年齢、体重、除脂肪量等との関係について説明しておく。
【００２２】
基礎代謝量は、本出願人が既に出願した特願２００１−２１９７３５号明細書にも記載されているように、入力された身体情報と測定された生体電気インピーダンス値（ＢＩ値）から算出することが可能である。
【００２３】
始めに基礎代謝の測定について説明するに、本発明者は、添付図面の図１１に示すように旧厚生省保健医療局作成の基礎代謝基準値が年齢に対して反比例状に分布していることに着目するとともに、発明者が実測した体重当りの基礎代謝量と年齢との関係（図１２参照）も同様に反比例状に分布していることを見出した。
【００２４】
このことより、本発明者は、基礎代謝量を求める時、除脂肪量に年齢の逆数を考慮すること、具体的には以下の式より基礎代謝量を求めることを見出した。
ＢＭＲ＝Ａ1×ＦＦＭ＋Ｂ1×（１／年齢）＋Ｃ1
ここで、ＢＭＲは、基礎代謝量（ｋｃａｌ／ｋｇ）、ＦＦＭは、除脂肪量（ｋｇ）、Ａ1，Ｂ1，Ｃ1は、定数である。
【００２５】
この式に基づき求めた基礎代謝量は、図１３で示すように実測の基礎代謝量との相関係数が０.８７０であり、除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差も図１４に示すようになり、従来に比べて半分程度になった。
【００２６】
次に、図１５で除脂肪量の極端に少ない人が実測値に対して計算値が少なくなる傾向を考慮して、発明者は基礎代謝量を求める時、除脂肪量に年齢の逆数及びその二乗を考慮すること、具体的には以下の式より基礎代謝量を求めることを見出した。
ＢＭＲ＝Ａ2×ＦＦＭ2＋Ｂ2×ＦＦＭ＋Ｃ2×（１／年齢）＋Ｄ2
ここで、ＢＭＲは、基礎代謝量（ｋｃａｌ／ｋｇ）、ＦＦＭは、除脂肪量（ｋｇ）、Ａ2，Ｂ2，Ｃ2，Ｄ2は、定数である。
【００２７】
この式に基づき求めた基礎代謝量は、図１６で示すように実測の基礎代謝量との相関係数が０.８８とかなり改善され、除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差も図１７に示すようになり、呼気分析で実測した基礎代謝量とほとんど一致することが判明した。
【００２８】
更に、本発明者が測定した結果では、除脂肪量の少ない人、特に若年の痩せ型の女性及び小児では実測値に対して演算値が過小評価される傾向があったことに鑑みて、本発明者は、基礎代謝量を求める時、除脂肪量に年齢の逆数と体重とを考慮すること、具体的には以下の式より基礎代謝量を求めることを見出した。
ＢＭＲ＝Ａ3×ＦＦＭ＋Ｂ3×（１／年齢）＋Ｃ3×体重＋Ｄ3
ここで、ＢＭＲは、基礎代謝量（ｋｃａｌ／日）、ＦＦＭは、除脂肪量（ｋｇ）、Ａ3，Ｂ3，Ｃ3，Ｄ3は、定数である。
【００２９】
この式に基づき求めた基礎代謝量は、図１８で示すように、実測の基礎代謝量との相関係数が０.８７９であり、除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差も図１４の場合に比べて半分程度になった。
【００３０】
更に、図１５で除脂肪量の極端に少ない人が実測値に対して計算値が少なくなる傾向を考慮して、本発明者は、基礎代謝量を求める時、除脂肪量に年齢の逆数及びその二乗と体重とを考慮すること、具体的には以下の式より基礎代謝量を求めることを見出した。
ＢＭＲ＝Ａ4×ＦＦＭ2＋Ｂ4×ＦＦＭ＋Ｃ4×（１／年齢）＋Ｄ4×体重＋Ｅ4
ここで、ＢＭＲは、基礎代謝量（ｋｃａｌ／日）、ＦＦＭは、除脂肪量（ｋｇ）、Ａ4，Ｂ4，Ｃ4，Ｄ4，Ｅ4は、定数である。
【００３１】
この式に基づき求めた基礎代謝量は、図１９で示すように実測の基礎代謝量との相関係数が０．８８とかなり改善され、除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差も図１７と同様になり、呼気分析で実測した基礎代謝量とほとんど一致することが判明した。
【００３２】
本発明では、基礎代謝量を演算するため除脂肪量と年齢と体重とが必要になるが、これらは既に販売されている体重計付脂肪計や体重を手動で入力する脂肪計の制御プログラムを変更することで基礎代謝量を測定表示することが可能である。
【００３３】
また、測定した生体電気インピーダンス値から被験者の筋肉量を算出し、更に、被験者の心拍数、呼吸数、体温をパラメータとして、基礎代謝量を算出する形態としてもよい。
【００３４】
このように実際に基礎代謝量に関係する除脂肪量（筋肉量）を生体電気インピーダンス測定から算出し、その値を基礎代謝量の演算に用いるため、より正確な基礎代謝量の演算が可能となる。
【００３５】
更に、本発明では、基本的には使用者の肥満状態を検出した場合には使用者の睡眠時代謝量を高める方向への睡眠環境の制御を行なうものであるが、使用者が病気や疲労により体調不良の状態にあると判断されたときには、代謝を高めて体脂肪の燃焼を促す制御は行わず、熟睡できる環境に制御することで疲労回復に務めることができるようにするものでもある。
【００３６】
さらにまた、本発明は、次のような原理を利用するものでもある。すなわち、人体はサーカディアンリズムに基づき、一日の体温が変化すると言われている。このことは睡眠中にも起きている現象であり、また、人体は無意識の内に外気温に対してホメオスタシスによって体温を一定に保とうとする。つまり、この体温調節に際して代謝が行われるので、人体を取り巻く環境の温度を制御することで、ある程度、代謝を調節することが可能である。従って、体温に対して温度差を大きくしてやれば代謝量が増加し、温度差を無くしてやれば代謝量を抑えることができる。このことを利用して、本発明では、代謝を活性化させて脂肪燃焼を促進させるモードと、代謝を抑えて人体を安静にするモードの切り替えを行うことができるようにしている。
【００３７】
また、本発明において利用する無呼吸の検出は、特開２００１−６１８１４号公報に記載されたような方法にて行なうことができ、例えば、生体に由来する振動を圧力センサで検出し、それを信号処理にて呼吸波形を分離、検出する。これにより睡眠中の呼吸を測定して、無呼吸を検出する。
【００３８】
次に、本発明の睡眠環境制御装置の一実施例について説明する。
【００３９】
図１は、本発明の一実施例である睡眠環境制御装置の外観図である。この図１に示されるように、この実施例の睡眠環境制御装置は、使用者が横臥して睡眠をとるための寝床環境を構成するマットレス１を備えている。このマットレス１は、内部に空気が注入された複数の空気チューブからなるエアマットであり、その側面部には操作ボックス２を有する。マットレス１の上面には、生体電気インピーダンスの測定に用いる電流供給電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、電圧測定電極４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが設けられ、また、使用者の体温を測定する体温測定パッド５も設けられている。
【００４０】
操作ボックス２の上面には、表示部６、複数のスイッチからなる入力装置７が設けられる。図１には現れていないが、操作ボックス２には、後述するような機能を果たす、高周波定電流回路８、電圧測定回路９、圧力センサ１０、演算制御部１１、外気温測定部１３、加熱冷却部１６、空気圧制御部１７、時計装置１８、記憶装置１９等が設けられている。勿論、これらの各構成部分は、場合によっては、操作ボックス２とは別の場所に設けることができる。
【００４１】
図２は、図１に示す装置の使用状態を表すもので、マットレス１上で睡眠中の使用者を点線で示している。このように、電流供給電極３Ａ〜３Ｄ、電圧測定電極４Ａ〜４Ｄおよび体温測定パッド５は、使用者が横臥位で寝たときに、各部位に接触するような位置に配置されている。
【００４２】
図３は、図１に示したマットレス１を含む睡眠環境制御装置の各構成部分の接続関係を示すブロック図である。この図３に示されるように、電流供給電極３Ａ〜３Ｄは、高周波の微弱な定電流を印加するための高周波定電流回路８に接続されている。別の電圧測定電極４Ａ〜４Ｄは、前述の定電流による電圧降下分を測定するための電圧測定回路９に接続されている。また、圧力センサ１０は、後述するように種々な機能を果たすものであり、そのうちの一つの機能として、使用者がマットレス１に乗ったとき、その重量である体重を測定する体重測定手段としての機能を果たす。圧力センサ１０は、マットレス１内の空気圧を表す圧力信号を発生しうるものであり、使用者がマットレス１上に乗る前の圧力センサ１０からの圧力信号と使用者がマットレス１上に乗った後の圧力センサ１０からの圧力信号とから使用者の体重を知ることができる。この電圧測定回路９と圧力センサ１０は、アナログ値からデジタル値への変換や体脂肪量、基礎代謝量の算出、加熱や空気圧等各種の制御を行う演算手段である演算制御部（ＣＰＵ）１１に接続されている。
【００４３】
表示部６、複数のスイッチからなる入力装置７は、演算制御部（ＣＰＵ）１１に接続され、使用者の各身体情報を設定するのに用いられる。
【００４４】
マットレス１の上面に設けられた複数の体温測定パッド５は、温度測定手段を構成する温度測定部１２を構成しており、これら体温測定パッド５は、例えば、内部にサーミスタのような感温素子が設けられているようなものでもよい。この温度測定部１２は、ＣＰＵ１１に接続され、使用者の体温を測定する。
【００４５】
尚、この体温測定パッド５は、使用者の背中や肩に接触する構成のため、実際に測定される温度は使用者の体表面温度であるが、本発明ではこの体表面温度を体温として説明する。また、実際には使用者は睡眠中には、体表面と体温測定パッド５が接触しない状況もあるが、掛け布団を掛けることで、マットレス１とで形成される寝床環境内の温度（掛け布団とマットレスとの間の温度）と体表面の温度はほぼ同一であると仮定し、この寝床環境内温度を使用する。
【００４６】
また、外気温測定部１３も同様に感温素子を備え、寝床環境外の温度（睡眠状態にある部屋の気温）を測定するものである。この外気温測定部１３は、操作ボックス２に設けるよりも、寝床環境の存在する部屋の温度をより正確に測定できるような場所に設ける方が好ましい場合もある。表示手段である表示部６は、測定された使用者の睡眠中の結果表示を行う。
【００４７】
また、操作ボックス２の内部に設けられた温度調節手段を構成する加熱冷却部１６は、この実施例ではマットレス１を構成するエアマット内の空気を加熱冷却するものである。この加熱冷却部１６は、一般的なエアーコンディショナー（エアコン）と同様構成でよく、ヒーターにより空気を温め、コンプレッサーにより冷やす構造のものでよい。更に、空気圧制御部１７は、マットレス１を構成するエアマット内の空気圧を調整するためのものである。図１に示した実施例では、マットレス１を構成するエアマットは、多数の互いに仕切られた空気ブロックからなるもので、空気圧制御部１７は、これら各空気ブロック内の空気圧の調整を個々に行なえるものである。これら加熱冷却部１６および空気圧制御部１７も、ＣＰＵ１１に接続されて、それらの動作を制御されるようになっている。
【００４８】
更に、時計装置１８および記憶装置１９もＣＰＵ１１に接続されており、時計装置１８は、現在の時刻や一定時間を計測し、記憶装置１９は、測定結果や基準となる値を記憶しておくものである。
【００４９】
次に、このような構成を有した本発明の睡眠環境制御装置の動作の流れについて説明する。
【００５０】
図４は、本発明の装置の動作のメインフロー図である。図４に示されたメインフローにおいて、ステップＳ１で電源スイッチをオンすると、ステップＳ２で、個人情報が記憶装置１９に記憶されているかをチェックし、記憶されている場合には、その情報を表示部６に表示する。記憶されていない場合には、記憶されていない事を表示する。ここで、ステップＳ３で、入力装置７のうちの設定スイッチが押された場合には、設定モードとなる。この設定モードであるステップＳ４で、使用者は、入力手段である入力装置７を用いて身長、年齢、性別を入力する。数値の入力後、設定スイッチを押すことで入力数値が確定される。
【００５１】
その後、ステップＳ５にて、測定スイッチが押されると、ステップＳ６の初期測定モードになる。この初期測定モードについては後述する。
【００５２】
初期測定が行われると、ステップＳ７に進み、その日の身体状況を判断する身体状況判定モードになる。この身体状況判定モードについても後述する。
【００５３】
ここで、ステップＳ８における身体状況判定において、身体状況（体調）が好調、良好であると判定されるか、あるいは不調、不良であると判定されるか、によって、睡眠中の環境の制御が異なる。このステップＳ８における判断は、記憶装置１９の体調不良フラグにより行なうことができる。本発明の一つの考え方によれば、体調が好調な場合には、基礎代謝量を上昇させて、積極的に体脂肪を燃焼しやすい環境とし、不調な場合には、使用者の疲労回復や休息がとれるように、熟睡できる環境に制御する。
【００５４】
従って、体調が良好の場合には、ステップＳ９の基礎代謝制御モードとなり、不調の場合には、ステップＳ１０の安眠環境制御モードとなる。これら各モードについても後述する。
【００５５】
その後、通常の睡眠状態における測定となる。この睡眠中の測定においては、常に使用者の体温または寝床環境内温度の測定を温度測定部１２において行い、身体振動を圧力センサ１０によって検出しその信号から、前述の心拍数と呼吸数を算出し記憶していくが、これらはメインルーチンとは別処理で行うものとして本フローには示していない。
【００５６】
通常測定状態では、ステップＳ１１に進み、無呼吸が発生していないかを判断する無呼吸判定モードになる。ステップＳ１２にて、記憶装置１９内の無呼吸発生フラグから無呼吸状態の有無を判断し、発生している場合には、ステップＳ１３にて、ＣＰＵ１１からの指令により空気圧制御部１７を駆動して、エアマット１の各空気ブロックの空気圧の調整を行う（Ｓ１３）。ここでエアマット１の一部の空気ブロックのみ空気圧を弱めると、エアマットに段差が生じるため、強制的に使用者は身体を動かされる。これにより使用者の体勢に変化が生じ、無呼吸状態を回避することができる。その後、再度、空気圧を弱めた空気ブロックの空気圧を上昇させてマットをフラット状態とし、睡眠状態の測定を継続する。
【００５７】
次に、ステップＳ１４に進み、使用者が起床（覚醒状態）したかを判断する起床判定モードになる。ステップＳ１５で、記憶装置１９内の起床フラグから被験者が起床したかを判断し、起床している場合には一晩の睡眠測定における結果を、ステップＳ１６にて算出する。起床していない場合には、再度、身体状況を判定するためステップＳ７に戻る。ここでの算出は、被験者の無呼吸状態の判定として、無呼吸カウンタの値と睡眠時間から、無呼吸症候群の可能性があるかを判断する。ここで無呼吸症候群である場合には、次の睡眠において、代謝を上昇させる必要があるため、その発症を記憶しておく。
【００５８】
ステップＳ１７において、睡眠中の心拍数、呼吸数や無呼吸の発生の有無といった結果を表示部６に表示し、その後、ステップＳ１８にて、測定結果が記憶装置１９に記憶され、全ての測定、制御は終了する。
【００５９】
次に、各モードについて説明する。
初期測定モード
図５は、初期測定モードの流れを示すフロー図である。この初期測定モードでは、まず、睡眠前に被験者の体重および生体電気インピーダンス、その他の身体パラメータを測定する。ステップＳ２１にて、最初に体重を測定する。この体重の測定は、マットレス１内の空気圧を感知する圧力センサ１０によって行う。前述したように、使用者の体重により、マットレス１内の空気圧が変化するが、この変化量を圧力センサ１０により検出し、ＣＰＵ１１において得られた信号の平均値から体重値に換算する。
【００６０】
更に、ステップＳ２２において、生体電気インピーダンスの測定を行う。この測定は、マットレス１の表面に設けられた各電極３Ａ〜３Ｄ，４Ａ〜４Ｄを用いる。電流供給電極３Ａ〜３Ｄと電圧測定電極４Ａ〜４Ｄを順番に切り替え、各部位及び全身の生体電気インピーダンスを測定する。この生体電気インピーダンスの測定方法は既に公知の技術のためこれ以上詳述しない。
【００６１】
次に、ステップＳ２３において、測定された生体電気インピーダンス値と体重及び設定モードにおいて入力された身長、性別、年齢から、使用者の体脂肪率を算出する。この体脂肪率の算出も既に公知のものなので、説明を省略する。
【００６２】
次に、ステップＳ２４において、使用者の体温を測定する。体温の測定は、体温測定パッド５に接触した体表面の温度を測定することで行う。これを安静時体温とする（特開平６−３１５４２４参照）。
【００６３】
次に、ステップＳ２５において、使用者の身体振動を圧力センサ１０により検出する。マットレス１上での使用者の身体振動は、マットレス１内の空気圧の変動として表われ、この空気圧の変動は、圧力センサ１０からの圧力信号の変化としてとらえられる。したがって、使用者の心拍信号、呼吸信号を得るため、圧力センサ１０からの圧力信号のサンプリングを、数十ｍ秒程度のサンプリング周期にて行い、約３０秒測定を行う。ここで得られた圧力センサ１０からの信号は、記憶装置１９に記憶される。
【００６４】
次に、ステップＳ２６において、ステップＳ２５にて記憶装置１９に記憶された圧力センサ１０からの圧力信号によって表される身体の振動信号から、使用者の心拍数、呼吸数を算出する。圧力センサ１０からの信号は、演算制御部１１内のバンドパスフィルターを通して、数Ｈｚ〜十数Ｈｚの信号のみを抽出し、更に得られた信号から周波数解析を行う。心拍数は一般成人で１分間に８０拍程度と言われ、呼吸数は１分間に１５回程度と言われる。このように、心拍と呼吸では頻度（周期）が異なるため、人体の振動信号を分離（周波数解析）することで算出することが可能である。ここで求められた心拍数、呼吸数をそれぞれ安静時心拍数、安静時呼吸数とする。
【００６５】
次に、ステップＳ２７において、使用者の基礎代謝量を算出する。ここで基礎代謝量の算出は、以下の通りである。
【００６６】
まず、測定された生体電気インピーダンス値（ＢＩＡ）から、利用者の筋肉量を算出する。
筋肉量＝ａ1身長＋ｂ1体重＋ｃ1ＢＩＡ＋ｄ1年齢＋ｅ1性別
更に基礎代謝量の算出を行う。
基礎代謝量＝ａ2筋肉量＋ｂ2安静時体温＋ｃ2安静時脈拍数＋ｄ2安静時呼吸数
（ここでａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2、ｃ1、ｃ2、ｄ1、ｄ2、ｅ1は係数）
尚、この計算は前述した除脂肪量に年齢の逆数を演算に用いることから算出してもよい。
【００６７】
ここで、本モードにて測定された値及び演算により算出された各値は、ステップＳ２８にて、記憶装置１９に記憶される。
【００６８】
以上で初期測定モードは終了する。
身体状況判定モード
図６は、身体状況判定モードの流れを示すフロー図である。この身体状況判定モードでは、初期測定において得られた値から、現在の身体状態（体調）を判定する。これは疲労により、心拍数、呼吸数に異常が生じていないか、あるいは疾病による体温の上昇が起きていないかを判断する。
【００６９】
まず、前日までの初期測定において測定された心拍数、呼吸数、体温の測定結果の平均値である基準値を記憶装置１９から、ステップＳ３１にて、読み込む。これらを基準心拍数、基準呼吸数、基準体温とする。
【００７０】
次に、ステップＳ３２にて、初期測定モードにおいて算出された今回の心拍数、呼吸数、体温の値との比較演算を行う。ステップＳ３３において、心拍数が過去の基準心拍数より２０％以上異なる場合には、体調不良とする。それ以内であれば正常とする。また、ステップＳ３４において、呼吸数も基準呼吸数より５０％以上多い場合には、体調不良とする。更に、ステップＳ３５において、体温も基準体温より１℃以上高い場合には、発熱等の身体異常が生じているとして、この場合にも体調不良とする。
【００７１】
この３つの条件を全てクリアした場合には、ステップＳ３６にて、使用者の体調は良好であるとし、一つでも当てはまる場合には、ステップＳ３７にて、体調不良とし、記憶装置１９の体調不良フラグをオンにする。
【００７２】
以上で身体状況判定モードは終了する。
基礎代謝制御モード
図７は、基礎代謝制御モードの流れを示すフロー図である。この基礎代謝制御モードでは、使用者の体脂肪率に基づいてエアマット１内の空気温度を制御する。ここで体温と環境温度との間に温度差が生じた場合、体温を一定に保とうとするホメオスタシスにより代謝が起こるのであるが、体温より環境温度がわずかに高い場合には、逆に代謝を下げることで体温維持をしようとする。更に暑くなれば発汗のための代謝が起こるのであるが、睡眠中だと発汗により寝床内の湿度が高まり寝苦しさを誘ってしまう。
【００７３】
そこで、体脂肪率が高い肥満者の場合には、マットレス１内の温度を下降させることで、使用者をとりまく環境温度、寝床環境内温度を下降させる。これにより使用者の代謝量を上昇させて体脂肪が燃焼し易い状況にする。また、根本的に基礎代謝量の低い使用者は、体脂肪が溜まり易い体質であるので、この場合にも代謝量を上昇させる。
【００７４】
まず、ステップＳ４１にて、記憶装置１９に予め記憶されている体脂肪率基準値及び基礎代謝量基準値と今回測定された体脂肪率及び基礎代謝量とを読み込む。ここで体脂肪率基準値及び基礎代謝量基準値は、性別、年齢毎に設けられた一般健常者の正常値である。この読み込まれたそれぞれの値を、ステップＳ４２にて、比較演算する。ステップＳ４３に進み、体脂肪率が正常範囲内であるかを判断し、正常な場合には、ステップＳ４４にて、更に基礎代謝量が正常範囲内であるかを判断する。更に正常な場合には、ステップＳ４５にて、過去に無呼吸症状が発生していないかを、記憶装置１９に記憶されている無呼吸発生フラグから判断する。このフラグは、過去一週間における値であり、その間に一度でも無呼吸症候群と思われる症状が発生していた場合には、このステップＳ４５でＹＥＳとなる。この３段階の判断において、全てＮＯの場合には代謝を上昇させる必要は無いとし、特別な制御は行わない。
【００７５】
ここでいずれか一つでも該当する場合には、肥満状態にある、または脂肪が蓄積されやすい体質にある、として、代謝量上昇のための条件を決定する。まず、ステップＳ４６にて、外気温測定部１３を用いて、外気温（使用者のいる室内の温度）を測定する。更に、ステップＳ４７にて、再度、現在の使用者の体温、寝床環境内温度を温度測定部１２において測定し、ステップＳ４８にて、測定された外気温と体温の温度差を求め、この値が５℃以上１０℃未満低くなるように、ステップＳ４９にて制御する。５℃以内であれば、使用者をとりまく環境を下降させるために寝床環境内の温度を下げる。つまり、ステップＳ５０にてＣＰＵ１１からの制御信号により、加熱冷却部１６の動作を制御してエアマット１内の空気を冷ますようにする。一方、既に５℃以上になっている場合には、ステップＳ５１にて、十分に温度は下降されているとし、温度の調整（冷却）をやめる。
【００７６】
例えば、外気温が２０℃で、体温（体表面温度）が１８℃の時には、体温に対しての温度差が５℃以上１０℃未満にするために、加熱冷却部１６によりエアマット１内の空気を冷却する。従って、このモードにおいて再度温度差の確認が行われる時に、５℃以上の温度差が検出されるまで冷却し、５℃以上になった時点で冷却を止める。この温度差は限られるものではないが、加熱もしくは冷却を続けあまりに高い温度差が生じると、使用者は、その温度差のために起床してしまい寝ることができないため、使用者が睡眠を続けることが可能な程度の温度調節とするものである。
【００７７】
以上のようにして、この基礎代謝制御モードでは、使用者をとりまく環境温度を下降させて、基礎代謝量を上げることで体脂肪の燃焼を起き易いようにする。安眠環境制御モード
図８は、安眠環境制御モードの流れを示すフロー図である。この安眠環境制御モードでは、使用者が熟睡できる環境に制御することで、身体の疲労を回復する。前述した通り、使用者の体温と寝床環境内の温度に差が生じていると、身体内において代謝が発生する。従って、ここでは、測定された体温と寝床環境内の温度がほぼ同じ温度、つまり体温に対して温度差が±１〜２℃となるように制御する。これにより代謝量を抑え、かつ熟睡できる環境とする。
【００７８】
まず再度、ステップＳ６１において、現在の被験者の体温を測定し、ステップＳ６２において、この温度に基づいて、演算制御部１１は加熱冷却部１６を制御し、マット内の空気の温度を調整する。
【００７９】
以上で安眠環境制御モードは終了する。
無呼吸判定モード
図９は、無呼吸判定モードの流れを示すフロー図である。この無呼吸判定モードでは、睡眠中の使用者が無呼吸状態となっていないかを判断する。ここで、無呼吸の定義は「１０秒以上換気が停止すること」とされ、無呼吸症候群は「７時間の睡眠中のレム期およびノンレム期に少なくとも３０回以上の無呼吸が観察され、かつ反復する無呼吸のエピソードがノンレム期に認められるもの」とされている。従って、本発明の装置では、一晩の睡眠中に一定回数以上の無呼吸状態が検出された場合に、無呼吸症候群の可能性があると判断する。
【００８０】
ステップＳ７１において、別ルーチンにおいて検出される呼吸データを読み込み、ステップＳ７２において、その信号には呼吸のデータが検出されているかを判断する。ここで、ステップＳ７３において、呼吸信号が検出されていない場合には、呼吸が検出されていない時間を計測するタイマが既に起動しているかを判断し、ステップＳ７４にて、起動していない場合には、時計装置１８のタイマをスタートする。ステップＳ７５において、タイマが起動している場合には、スタートしてから１０秒経過しているかを判断する。ここで経過している場合には無呼吸状態にあるとして、記憶装置１９内の無呼吸カウンタを＋１すると共に無呼吸発生フラグをオンにする。
【００８１】
以上により無呼吸判定モードは終了する。
起床判定モード
図１０は、起床判定モードの流れを示すフロー図である。この起床判定モードでは、使用者が睡眠状態から、覚醒状態（目覚めた状態）になったかを判定する。睡眠状態から覚醒状態に移行すると人体は心拍数が上昇する。従って、この身体の変化を捉えることで使用者が覚醒状態になったかを判断する。
【００８２】
ステップＳ８１において、メインルーチンには記載しない別ルーチンにおいて検出され、記憶装置１９に記憶してある心拍数データ及び基準心拍数を読み込む。ここで基準心拍数とは、使用者の睡眠時間中における心拍数の平均値である。ステップＳ８２において、基準心拍数と現在の心拍数を比較し、ステップＳ８３において、その差が一定範囲内かを判断する。ここでは基準心拍数の２０％以内であるかを判断する。ここで超えている場合には、ステップＳ８４において、覚醒状態に移行したとし起床フラグをオンにし、ステップＳ８５において、その範囲内であれば、未だ睡眠中であるとする。
【００８３】
以上で起床判定モードは終了する。
【００８４】
前述した実施例では、メインルーチンにて、通常測定状態において、各モードを同レベル（頻度）で行うようにしているが、基礎代謝制御モードや安眠環境制御モードは、頻繁に行う必要はないので、５分〜１０分間ごとにそのモードに移行するようにした方がよりよい制御が可能となる。
【００８５】
なお、モード移行に際して身体状況の判定を行うため、この時に身体に異常が認められた場合は、それを何らかの手段で報知する機能を付加してもよい。
【００８６】
また、睡眠環境の制御としては、寝床内の温度、音、においといった睡眠環境を調整するものとしてもよい。
【００８７】
また、基礎代謝制御モードおよび安眠環境制御モードにおいて、リアルタイムに睡眠中の脂肪燃焼量を例えば以下に示す式によって求めることで、温度等の制御をしてもよい。
【００８８】
脂肪燃焼量＝ａ代謝量＋ｂ体脂肪量＋ｃ（体温／外気温）＋ｄ心拍数変化＋ｅ呼吸数変化
基礎代謝量制御モードにおいて、脂肪燃焼量と温度調節の両方から最適な温度制御パターンを判定して、その個人にあった温度制御をしてもよい。これは安眠環境制御モードにおいても同様である。
【００８９】
また、体脂肪に関する指標の演算は、睡眠環境制御装置で直接行わずに、例えば、現在市販されている体脂肪測定器のような、別に設けた装置において測定した値を用いてもよい。ここで測定した値を入力手段によって手入力したり、あるいは、測定データを赤外線等の通信手段によって送信する形態としてもよい。また体重と同時に体脂肪率の測定も可能な体脂肪計付き体重計であってもよい。
【００９０】
また、毎日の代謝量の測定結果を表示する形態とし、日々の代謝量の変化が解るものとしてもよい。
【００９１】
また、身体の体動促進手段として、前述の実施例ではエアマット１内の空気圧の調整により行う構成を示したが、バイブレーション機構により身体に振動を与えることで、体動を促進する構成としてもよい。
【００９２】
また、体調の判断として基準の値との比較において体調不良とする範囲や代謝制御のための温度差の範囲は、ここで示した範囲に限ることはない。
【００９３】
また、無呼吸の判定と共に、睡眠中の鼾を検出して、その結果も報知する形態としてもよい。
【００９４】
また、前述した実施例では、寝床環境を構成する手段として、使用者が横臥するマットレスとしてエアマットを使用し、エアマット内部に封入された空気（エア）を温めたり冷やしたりすることで寝床環境内の温度を制御するものとしたが、マットレスとしては、内部に水（ウォーター）を封入し、この水を温めたり冷やしたりするウォーターマットでもよい。また、水に限らず、液体であれば実施可能であり、封入する物質を限定するものではない。
【００９５】
【発明の効果】
本発明の睡眠環境制御装置は、種々の測定から使用者の肥満状態を判断し、その結果に基づいて、睡眠中の使用者をとりまく温度を下降させることで、基礎代謝量が上がるため、体脂肪が燃焼し易い状態になる。この睡眠環境の制御により、使用者は睡眠中に無意識に脂肪を燃焼し易い体質に改善され、肥満の解消も期待される。
【００９６】
また、使用者の体調が疲労や病気により不良の場合には、優先的に心身を休めるように使用者が熟睡できる環境に制御するので、使用者の身体にとって優しいものになる。
【００９７】
また、無呼吸状態が検出された場合にも、体動を促すように制御するため、無呼吸状態を回避できる。更に、継続的な無呼吸状態の発生においては、無呼吸症候群の可能性があるとし、この場合にも脂肪が燃焼し易い環境に制御し、肥満状態の解消を図ることで症状の改善が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である睡眠環境制御装置の外観図である。
【図２】図１の睡眠環境制御装置の使用状態を示す図である。
【図３】図１の睡眠環境制御装置の各構成部分の接続関係を示すブロック図である。
【図４】本発明の装置の動作のメインフロー図である。
【図５】本発明の装置の初期測定モードの流れを示すフロー図である。
【図６】本発明の装置の身体状況判定モードの流れを示すフロー図である。
【図７】本発明の装置の基礎代謝制御モードの流れを示すフロー図である。
【図８】本発明の装置の安眠環境制御モードの流れを示すフロー図である。
【図９】本発明の装置の無呼吸判定モードの流れを示すフロー図である。
【図１０】本発明の装置の起床判定モードの流れを示すフロー図である。
【図１１】年齢別基礎代謝基準値の分布を示す図である。
【図１２】体重当りの基礎代謝量と年齢との関係を示す図である。
【図１３】年齢の逆数を考慮した年齢別基礎代謝量の分布を示す図である。
【図１４】除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差を示す図である。
【図１５】除脂肪量と基礎代謝量の関係を示す図である。
【図１６】年齢の逆数及び除脂肪量の二乗を考慮した基礎代謝量を示す図である。
【図１７】除脂肪量に対する基礎代謝の実測値と計算値との差を示す図である。
【図１８】年齢の逆数と体重を考慮した基礎代謝量を示す図である。
【図１９】年齢の逆数と除脂肪量の二乗及び体重を考慮した基礎代謝量を示す図である。
【符号の説明】
１ マットレス
２ 操作ボックス
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ 電流供給電極
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 電圧測定電極
５ 体温測定パッド
６ 表示部
７ 入力装置
８ 高周波定電流回路
９ 電圧測定回路
１０ 圧力センサ
１１ 演算制御部
１２ 温度測定部
１３ 外気温測定部
１６ 加熱冷却部
１７ 空気圧制御部
１８ 時計装置
１９ 記憶装置
Claims (12)
- 使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、
使用者が睡眠をとるためのマットレスと、
使用者の体脂肪に関する情報を入力する入力手段と、
前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、
前記入力手段によって入力された使用者の体脂肪に関する指標に基づいて使用者の体脂肪率を高いと判断した場合には、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、
を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置。 - 使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、
使用者が睡眠をとるためのマットレスと、
使用者の身体に関する情報を入力する入力手段と、
使用者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、
前記入力手段によって入力された身体に関する情報と前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンスとから使用者の体脂肪に関する指標を算出する演算手段と、
該演算手段によって演算された体脂肪に関する指標によって体脂肪率が高いと判断した場合には、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、
を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置。 - 更に、前記マットレス内の空気圧を表す圧力信号を発生しうる圧力センサを用いて、該圧力センサによって発生させた、使用者が前記マットレス上に乗る前の圧力信号と、使用者が前記マットレスに乗った後の圧力信号との変化量に基づいて使用者の体重を測定する、前記演算手段に接続された圧力センサである体重測定手段を備え、前記演算手段における体脂肪に関する指標の演算は、前記体重測定手段によって測定された体重を用いる請求項２に記載の睡眠環境制御装置。
- 使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、
使用者が睡眠をとるためのマットレスと、
少なくとも使用者の除脂肪量と年齢、又は、除脂肪量と年齢と体重を含む身体に関する情報を入力する入力手段と、
使用者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、
前記入力手段によって入力された身体に関する情報と前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンスとから使用者の基礎代謝量を算出する演算手段と、
該演算手段によって演算された基礎代謝量が低い場合は、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置。 - 使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、
使用者が睡眠をとるためのマットレスと、
少なくとも使用者の除脂肪量と年齢、又は、除脂肪量と年齢と体重を含む身体に関する情報を入力する入力手段と、
使用者の生体電気インピーダンスを測定する生体電気インピーダンス測定手段と、
前記マットレス内の温度を下降させる温度調節手段と、
前記マットレス上での使用者の身体振動を、前記マットレス内の空気圧を表す圧力信号を発生しうる圧力センサを用いて、前記マットレス内の空気圧の変動としてとらえ、前記マットレス内の空気圧の変動を表す圧力信号の変化から使用者の心拍数または呼吸数を算出する第１の演算手段と、
前記入力手段によって入力された身体に関する情報と前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンスとから使用者の体脂肪に関する指標を算出する第２の演算手段と、
前記入力手段によって入力された身体に関する情報、前記生体電気インピーダンス測定手段によって測定された生体電気インピーダンス及び前記第１の演算手段によって算出された心拍数または呼吸数から使用者の基礎代謝量を演算する第３の演算手段と、
前記第２の演算手段によって算出された体脂肪に関する指標によって体脂肪率が高いと判断した場合、或いは、前記第３の演算手段によって演算された基礎代謝量が低い場合は、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる制御手段と、
を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置。 - 更に、前記第１の演算手段によって算出された使用者の心拍数又は呼吸数或いは使用者の体温を測定するための温度測定手段によって測定された体温と、過去に測定した心拍数又は呼吸数或いは体温との比較に基づいて、使用者の体調を判定する体調判定手段を備え、前記制御手段は、前記体調判定手段によって判定された使用者の体調が好調の場合には、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる請求項５に記載の睡眠環境制御装置。
- 更に、使用者の身体振動を検出し、それを信号処理にて呼吸波形を分離、検出することにより、睡眠中の使用者の無呼吸状態を検出する無呼吸状態検出手段を備える請求項５または６に記載の睡眠環境制御装置。
- 更に、前記マットレス内の圧力調整により、又は、バイブレーション機構により、身体に振動を与える体動促進手段を備え、前記無呼吸状態検出手段において無呼吸状態が検出された時に、前記体動促進手段によって使用者に体動を発生させる請求項７に記載の睡眠環境制御装置。
- 前記無呼吸状態検出手段により、無呼吸状態が検出された場合には、前記制御手段は、前記温度調節手段により前記マットレス内の温度を下降させる請求項７または８に記載の睡眠環境制御装置。
- 更に、使用者の体温を測定するための温度測定手段を備える請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の睡眠環境制御装置。
- 更に、外気温を測定する外気温測定手段を備え、前記制御手段は、前記温度測定手段で測定された温度が前記外気温測定手段によって測定された外気温より所定以上低い場合には前記温度調節手段による温度の下降を中止する請求項１０に記載の睡眠環境制御装置。
- 前記制御手段が、初期測定における測定値との比較において使用者の体調を不良と判断した場合には、前記マットレスの温度を前記温度測定手段によって測定された温度とほぼ同じ温度に制御する請求項１０又は１１に記載の睡眠環境制御装置。
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