JP6040874B2 - Sleep stage estimation device - Google Patents
Sleep stage estimation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6040874B2 JP6040874B2 JP2013132994A JP2013132994A JP6040874B2 JP 6040874 B2 JP6040874 B2 JP 6040874B2 JP 2013132994 A JP2013132994 A JP 2013132994A JP 2013132994 A JP2013132994 A JP 2013132994A JP 6040874 B2 JP6040874 B2 JP 6040874B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sleep
- sleep stage
- user
- evaluation
- estimation
- 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.)
- Active
Links
- 230000008667 sleep stage Effects 0.000 title claims description 237
- 230000007958 sleep Effects 0.000 claims description 78
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 71
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 35
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 36
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000003860 sleep quality Effects 0.000 description 10
- 230000004622 sleep time Effects 0.000 description 9
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 230000005477 standard model Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 206010062519 Poor quality sleep Diseases 0.000 description 2
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000003284 homeostatic effect Effects 0.000 description 2
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 2
- 230000008452 non REM sleep Effects 0.000 description 2
- 230000036385 rapid eye movement (rem) sleep Effects 0.000 description 2
- 230000036578 sleeping time Effects 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000010340 Sleep Deprivation Diseases 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
本発明は、睡眠段階を推定する睡眠段階推定装置に関する。 The present invention relates to a sleep stage estimation device for estimating a sleep stage.
睡眠の段階は、脳が覚醒状態にあるレム睡眠と、脳が休息している状態にあるノンレム睡眠に分けられ、睡眠の深さに応じて呼吸、心電(心拍)、脳波、血圧、皮膚電気活動などの生体情報が変化することが知られている。そこで、このような生体情報に基づいて睡眠段階を推定するための様々な技術の開発が進められている。 The stage of sleep is divided into REM sleep, where the brain is awake, and non-REM sleep, where the brain is at rest, depending on the depth of sleep, breathing, electrocardiogram (heart rate), brain wave, blood pressure, skin It is known that biological information such as electrical activity changes. Therefore, various techniques for estimating the sleep stage based on such biological information are being developed.
従来、睡眠段階を推定する装置として例えば特開2004−089267号公報に記載された睡眠深度推定装置が挙げられる。この装置は、生体センサから得られた基礎データを用いて睡眠段階の判別分析を行い、状態遷移モデルを利用して睡眠段階を推定するものである。 Conventionally, as an apparatus for estimating a sleep stage, for example, a sleep depth estimation apparatus described in JP-A-2004-089267 can be cited. This apparatus performs a sleep stage discriminant analysis using basic data obtained from a biological sensor, and estimates a sleep stage using a state transition model.
しかしながら、睡眠の状態には個人差があるため、人によっては睡眠段階の推定精度が低下するおそれがある。このため、睡眠段階のより個人に適合した推定を行うことが求められている。 However, since there are individual differences in the sleep state, the estimation accuracy of the sleep stage may be lowered depending on the person. For this reason, it is required to perform estimation more suitable for the individual of the sleep stage.
そこで、本発明は、個人適合により睡眠段階の推定精度を高めることができる睡眠段階推定装置を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the sleep stage estimation apparatus which can improve the estimation precision of a sleep stage by personal adaptation.
上記課題を解決するため、本発明は、使用者の睡眠段階を推定する睡眠段階推定装置であって、使用者の睡眠時の生体情報を取得する生体情報取得手段と、生体情報から特徴量を算出する特徴量算出手段と、特徴量から使用者の睡眠段階を推定する睡眠段階推定手段と、使用者の覚醒後に睡眠状態を評価する評価手段と、を備え、睡眠段階推定手段は、睡眠状態の評価結果が悪い場合において、推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲から逸脱していたとき、使用者に対する睡眠段階の判別基準を補正し、特徴量算出手段は、睡眠状態の評価結果が悪い場合において、睡眠段階推定手段が推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲から逸脱していたとき、使用者に対する特徴量の算出時に当該特徴量の補正を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a sleep stage estimation device that estimates a user's sleep stage, a biological information acquisition unit that acquires biological information at the time of sleep of the user, and a feature amount from the biological information. A feature amount calculating means for calculating, a sleep stage estimating means for estimating the sleep stage of the user from the feature quantity, and an evaluation means for evaluating the sleep state after the user wakes up. When the estimated sleep stage ratio deviates from a predetermined allowable range, the sleep stage discrimination criterion for the user is corrected, and the feature amount calculating means determines that the sleep state evaluation result is In a bad case, when the ratio of the sleep stage estimated by the sleep stage estimation means deviates from a predetermined allowable range, the feature quantity is corrected when calculating the feature quantity for the user.
本発明に係る睡眠段階推定装置によれば、睡眠状態の評価結果が悪い場合において、睡眠段階推定手段が推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲から逸脱していたとき、使用者個人に適した判別基準になっていないものとして当該使用者に対する睡眠段階の判別基準を補正するので、判別基準を次第に個人適合するよう学習させることができ、睡眠段階の推定精度を高めることができる。また、この睡眠段階推定装置によれば、睡眠状態の評価結果が悪い場合において、睡眠段階推定手段が推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲から逸脱していたとき、使用者個人に適した特徴量の算出になっていないものとして当該使用者に対する特徴量の算出時に補正を行うので、特徴量を次第に個人適合するよう学習させることができ、睡眠段階の推定精度を高めることができる。 According to the sleep stage estimation apparatus according to the present invention, when the evaluation result of the sleep state is bad, when the sleep stage ratio estimated by the sleep stage estimation means deviates from the predetermined allowable range, it is suitable for the individual user. Since the sleep stage discrimination standard for the user is corrected as not being the discrimination standard, the discrimination standard can be learned to gradually adapt to the individual, and the sleep stage estimation accuracy can be increased. Further, according to this sleep stage estimation device, when the sleep state evaluation result is bad, when the ratio of the sleep stage estimated by the sleep stage estimation means deviates from the predetermined allowable range, it is suitable for the individual user. Since correction is performed at the time of calculation of the feature amount for the user assuming that the feature amount has not been calculated, the feature amount can be learned to gradually adapt to the individual, and the sleep stage estimation accuracy can be increased.
また、本発明に係る睡眠段階推定装置の評価手段は、使用者による評価入力を利用して睡眠状態を評価してもよい。
この睡眠段階推定装置によれば、睡眠状態の評価として有用な使用者の主観的評価を利用することができるので、睡眠状態の評価の精度を高めることができる。
Moreover, the evaluation means of the sleep stage estimation apparatus according to the present invention may evaluate the sleep state using an evaluation input by the user.
According to this sleep stage estimation apparatus, since the user's subjective evaluation useful for sleep state evaluation can be used, the accuracy of sleep state evaluation can be increased.
また、本発明に係る睡眠段階推定装置の評価手段は、使用者の過去の睡眠に関する情報である睡眠履歴を利用して睡眠状態を評価してもよい。
この睡眠段階推定装置によれば、睡眠状態のホメオシタシス(恒常性)を考慮して、睡眠履歴との比較から睡眠状態を評価することができるので、睡眠状態の評価の精度を更に高めることができる。
Moreover, the evaluation means of the sleep stage estimation apparatus according to the present invention may evaluate the sleep state using a sleep history that is information related to the user's past sleep.
According to this sleep stage estimation device, the sleep state can be evaluated from the comparison with the sleep history in consideration of homeostatics (constancy) of the sleep state, so that the accuracy of the sleep state evaluation can be further increased. .
本発明に係る睡眠段階推定装置によれば、個人適合により睡眠段階の推定精度を高めることができる。 According to the sleep stage estimation apparatus according to the present invention, the sleep stage estimation accuracy can be increased by personal adaptation.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示す睡眠段階推定装置1は、生体情報を取得することにより使用者の睡眠段階を推定するものである。主な睡眠段階としては、ノンレム睡眠に対応する深い睡眠段階、レム睡眠に対応する浅い睡眠段階がある。また、睡眠から目覚めた覚醒段階がある。この睡眠段階推定装置1は、予め設定された起床時間に使用者を覚醒させることができるように、睡眠段階の誘導を行う。例えば、その誘導方法として、使用者に刺激を加える方法が挙げられる。
The sleep
図2は、使用者の睡眠段階の推移の例を示すグラフである。図2に示されるように、使用者は、入眠によって浅い睡眠段階に入った後、周期的に深い睡眠段階と浅い睡眠段階とを繰り返す。浅い睡眠段階においては一時的な中途覚醒が起きる場合もある。一般的に、深い睡眠段階において起こされると目覚めが悪く、浅い睡眠段階において起こされると目覚めが良いことが知られている。そこで、睡眠段階推定装置1は、予め設定された起床時間に使用者の睡眠段階を覚醒段階へ誘導させるため、音や振動などの刺激を使用者に加える。
FIG. 2 is a graph showing an example of transition of the sleep stage of the user. As shown in FIG. 2, after entering the shallow sleep stage due to falling asleep, the user periodically repeats the deep sleep stage and the shallow sleep stage. Temporary awakening may occur during the light sleep phase. In general, it is known that awakening is poor when awakened in a deep sleep stage, and awakened is good when awakened in a shallow sleep stage. Therefore, the sleep
図1に示されるように、睡眠段階推定装置1は、装置全体を統括的に制御する演算部2を備えている。演算部2は、CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]などを含む電子制御ユニットである。この演算部2は、生体情報取得部(生体情報取得手段)3、評価入力部4、表示部5、及び刺激出力部6と接続されている。
As shown in FIG. 1, the sleep
生体情報取得部3は、使用者に接続されることで生体情報を取得可能な各種の機器から構成されている。使用者の生体情報には、呼吸、心電(心拍)、脳波、血圧、皮膚電気活動に関する情報などが含まれる。 The biological information acquisition unit 3 includes various devices that can acquire biological information when connected to a user. The biometric information of the user includes information on breathing, electrocardiogram (heartbeat), electroencephalogram, blood pressure, and electrodermal activity.
評価入力部4は、使用者が起床後に睡眠状態の評価を入力するための機器である。評価入力部4は、ボタン式であっても、タッチパネル式であってもよい。表示部5は、睡眠段階推定装置1の推定結果を使用者に対して示すためのディスプレイである。なお、表示部5及び評価入力部4は、ユーザインターフェイスとして一体的に構成されていてもよい。
The
刺激出力部6は、睡眠段階を誘導するために使用者に刺激を与える機器である。刺激出力部6としては、例えば音を出力するスピーカや振動を出力する振動機、光を照射する照光器などが挙げられる。 The stimulus output unit 6 is a device that gives a stimulus to the user in order to induce the sleep stage. Examples of the stimulus output unit 6 include a speaker that outputs sound, a vibrator that outputs vibration, and an illuminator that emits light.
また、演算部2は、特徴量算出部(特徴量算出手段)10、睡眠段階推定部(睡眠段階推定手段)11、睡眠段階誘導部12、質推定部13、評価演算部(評価手段)14、データベース15を有している。データベース15は、過去の睡眠段階の比率や過去の睡眠時間などの睡眠履歴を格納している。データベース15は、睡眠履歴を個人別に記憶している。
The calculation unit 2 includes a feature amount calculation unit (feature amount calculation unit) 10, a sleep stage estimation unit (sleep stage estimation unit) 11, a sleep
特徴量算出部10は、生体情報取得部3が取得した睡眠時の使用者の生体情報から特徴量の算出を行う。特徴量とは、例えば生体情報としての心拍の検出データから抽出される単位時間当たりの心拍数、心拍の周期のゆらぎ、心拍の強さなどである。睡眠段階を多元的に推定するため、生体情報から様々な観点の特徴量が算出される。
The feature
睡眠段階推定部11は、特徴量算出部10が算出した特徴量に基づいて、現在の使用者の睡眠段階の推定を行う。睡眠段階推定部11は、データベース15に記憶された睡眠段階の判別基準に対して特徴量を当てはめることで使用者の睡眠段階を推定する。このような特徴量を用いた睡眠段階の推定には、周知の様々な方法を採用することができる。睡眠段階の判別基準は、始めは所定のスタンダードモデルに基づいて設定されており、後述する個人適合によって次第に補正される。睡眠段階推定部11の推定結果は、データベース15に時系列順に記憶される。
The sleep
睡眠段階誘導部12は、睡眠段階推定部11の推定結果に基づいて、予め設定された起床時間に使用者が自然に目覚められるよう睡眠段階の誘導を行う。睡眠段階誘導部12は、刺激出力部6に適切な刺激を適切なタイミングで使用者に与えることにより睡眠段階を誘導する。
The sleep
質推定部13は、使用者の覚醒後に睡眠の質の推定を行う。本実施形態における睡眠の質は、例えば睡眠段階推定部11の推定結果に基づき、全睡眠時間における深い睡眠の比率として求められる。なお、睡眠中の使用者の脳波を測定し、特に深い睡眠時に出るδ波の検出時間を積算するなどして睡眠の質が求められてもよい。またはδ波の深い睡眠時間をパラメータとする出現確率モデルを作成し、深い睡眠の滞留時間から質が求められてもよい。
The
評価演算部14は、使用者の覚醒後に睡眠状態の評価を行う。評価演算部14は、覚醒後の使用者が評価入力部4に入力した評価結果(主観的な評価結果)を利用して睡眠状態の評価をする。また、評価演算部14は、データベース15に記録された当該使用者の過去の睡眠に関する情報である睡眠履歴(過去の評価結果も含む)を利用して睡眠状態を評価してもよい。この場合、評価演算部14は、日々の睡眠状態のホメオスタシス(恒常性)を利用して評価を行う。
The
次に、本実施形態に係る睡眠段階推定装置1による個人適合について説明する。この睡眠段階推定装置1は、睡眠段階推定部11の推定結果及び評価演算部14による評価結果睡眠に基づき、睡眠段階の判別基準及び特徴量を補正することで使用者個人に適合させる(以降では単に個人適合と記載する)。
Next, personal adaptation by the sleep
図3は、睡眠段階推定部11における睡眠段階の判別基準の補正を説明するための図である。図3において、縦軸は呼吸の速さ、横軸は心拍の速さである。また、深い睡眠段階と浅い睡眠段階の境界をB1、浅い睡眠段階と覚醒段階の境界をB2、覚醒段階の境界をB3として示す。
FIG. 3 is a diagram for explaining correction of the sleep stage discrimination criterion in the sleep
図3に示されるように、睡眠段階推定部11は、特徴量算出部10において算出された呼吸の速さ及び心拍の速さから得られる交点を判別基準上にプロットすることで睡眠段階の推定を行う。なお、図3に示す判別基準は単純化した一例であり、実際には多数の特徴量に対応する多次元的な判別基準が用いられる。
As shown in FIG. 3, the sleep
睡眠段階推定装置1は、評価演算部14の評価結果が悪い場合において、睡眠段階推定部11が推定した睡眠段階の比率(例えば深い睡眠段階と浅い睡眠段階の推定回数の比率)が所定の許容範囲を逸脱しているとき、使用者個人に適した判別基準になっていないものとして当該使用者に対する睡眠段階の判別基準を補正する。
When the evaluation result of the
図4は、睡眠段階の判別基準の補正量の例を説明するための表である。図4は、睡眠段階推定部11が推定した睡眠段階が現実の睡眠段階と誤っていた場合の補正量の例を示している。図4における「正」の項目には現実の睡眠段階が示されており、「誤」の項目には睡眠段階推定部11が推定した睡眠段階が示されている。また、図5に示す補正1、補正2、補正3とは、推定結果が異なっていた回数である。図4に示されるように、睡眠段階推定部11が睡眠段階の推定を誤った回数が多いほど補正量を大きくするようにしている。
FIG. 4 is a table for explaining an example of the correction amount of the discrimination criterion for the sleep stage. FIG. 4 shows an example of the correction amount when the sleep stage estimated by the sleep
図3に示すB′1は、補正後の判断基準における深い睡眠段階と浅い睡眠段階の境界である。睡眠段階推定部11が浅い睡眠段階と推定した場合に、現実の睡眠段階が深い睡眠段階である場合、境界B1を浅い睡眠段階の側へ+σだけ移動させ、境界B′1とすることで使用者に対する個人適合を行う。睡眠段階推定装置1は、このような補正を繰り返すことにより、判別基準を使用者個人に適合させる学習を行う。なお、睡眠段階の推定は、使用者自身の評価や、より信頼性の高い睡眠段階の推定装置の結果を基準として誤っていたか否かを判断することができる。
B′1 shown in FIG. 3 is a boundary between the deep sleep stage and the shallow sleep stage in the corrected criterion. When the sleep
また、この睡眠段階推定装置1では、評価演算部14の評価結果が悪い場合において、睡眠段階推定部11が推定した睡眠段階の比率(例えば深い睡眠段階と浅い睡眠段階の推定回数の比率)が所定の許容範囲を逸脱しているとき、使用者個人に適した特徴量を算出できていないものとして、当該使用者に対する特徴量の算出時に補正を行う。
Moreover, in this sleep
睡眠段階推定装置1は、特徴量に対して学習に用いたデータのバラツキ(分散)を加え、特徴量の分散値が大きくなるように操作(補正)する。睡眠段階推定装置1は、推定に用いる特徴量のうち、主成分分析により得た特徴量で90%網羅する因子数を順に操作することで様子を見る。なお、全ての特徴量を操作してもよい。
The sleep
図5は、特徴量の補正を説明するための図である。図5に、補正前の特徴量をT1、補正後の特徴量をT′1として示す。図5に示されるように、補正前の特徴量T1では深い睡眠段階と推定されるが、個人適合させた補正後の特徴量T′1では浅い睡眠段階として推定される。睡眠段階推定装置1は、このような補正を繰り返すことにより、特徴量を使用者個人に適合させる学習を行う。
FIG. 5 is a diagram for explaining the correction of the feature amount. FIG. 5 shows the feature amount before correction as T1 and the feature amount after correction as T′1. As shown in FIG. 5, the feature amount T1 before correction is estimated to be a deep sleep stage, but the corrected feature amount T′1 adapted to the individual is estimated to be a shallow sleep stage. The sleep
図6は、特徴量の補正の例を説明するための表である。図6では、睡眠段階の推定頻度を30秒に1回として、平均的な睡眠時間である6時間における睡眠段階の推定回数を示している。睡眠時間6時間における全推定回数は720回である。ここでは、深い睡眠段階の推定回数と浅い睡眠段階の推定回数の比率を睡眠段階の比率(深い睡眠段階と浅い睡眠段階の比率)として説明する。 FIG. 6 is a table for explaining an example of correction of feature amounts. FIG. 6 shows the estimated number of sleep stages at 6 hours, which is an average sleep time, assuming that the sleep stage is estimated once every 30 seconds. The total estimated number of times in sleep time 6 hours is 720 times. Here, the ratio between the estimated number of deep sleep stages and the estimated number of shallow sleep stages will be described as the ratio of sleep stages (ratio of deep sleep stages to shallow sleep stages).
一般的に、深い睡眠段階は全睡眠時間の20%であることから、推定回数の合計は720回である場合、平均の浅い睡眠段階の推定回数は576回、深い睡眠段階の推定回数は144回となる。睡眠段階推定装置1は、睡眠段階の比率が所定の許容範囲(平均を含む範囲)を逸脱している場合、推定結果に誤差があるとして特徴量の補正を行う。許容範囲は、例えば平均の±3%程度の範囲とすることができる。この許容範囲は、平均及びその標準偏差を考慮して設定することができ、使用者個人に合わせて許容範囲を変更(補正)してもよい。
In general, since the deep sleep stage is 20% of the total sleep time, when the total number of estimations is 720, the average number of shallow sleep stages is 576, and the number of deep sleep stages is 144. Times. When the sleep stage ratio deviates from a predetermined allowable range (a range including the average), the sleep
深い睡眠段階の推定回数が平均より−5%である場合、浅い睡眠段階の推定回数は612回、深い睡眠段階の推定回数は108回となる。この場合、深い睡眠段階のデータが少ないため、バラツキが小さくなるように各特徴量に分散値を−σ、−1.1σ、・・・−2.0σと徐々に加えて比率が平均に近づくように特徴量を補正する。 When the estimated number of deep sleep stages is −5% from the average, the estimated number of shallow sleep stages is 612, and the estimated number of deep sleep stages is 108. In this case, since there is little data in the deep sleep stage, the variance is gradually added to each feature amount as −σ, −1.1σ,... −2.0σ so that the variation becomes small, and the ratio approaches the average. The feature amount is corrected as follows.
深い睡眠段階の推定回数が平均より+5%である場合、浅い睡眠段階の推定回数は540回、深い睡眠段階の推定回数は180回となる。この場合、深い睡眠段階のデータが多いため、バラツキが大きくなるように各特徴量に分散値を徐々に加えて比率が平均に近づくように特徴量を補正する。このようにしてバランスがとれた補正後の特徴量を、当該使用者における特徴量として算出する。 When the estimated number of deep sleep stages is + 5% from the average, the estimated number of shallow sleep stages is 540, and the estimated number of deep sleep stages is 180. In this case, since there is a lot of deep sleep stage data, the variance is gradually added to each feature amount so as to increase the variation, and the feature amount is corrected so that the ratio approaches the average. The corrected feature quantity balanced in this way is calculated as the feature quantity for the user.
なお、以上説明した判別基準及び特徴量の補正は、一晩ごとに行うことを基本とするが、例えば90分周期における平均的な割合を用いて補正の要否を判定してもよい。また、個人の1週間毎の睡眠状態の周期から、トータルの深い睡眠段階の推定回数を算出し、月毎に合うようにしてもよい。更に、日中の活動量(例えば歩数)などを入力して補正内容に反映してもよい。例えば、日中の平均歩数が1万歩の人が、ある日の歩数カウントが50%増加し、1万5千歩であった場合、睡眠段階の比率が平均からずれていたとしても補正の対象外とする。また、アルコールを摂取した場合も補正の対象外とする。 Note that the above-described correction of the discrimination criterion and the feature amount is basically performed every night, but the necessity of correction may be determined using, for example, an average ratio in a 90-minute cycle. In addition, the estimated number of deep sleep stages may be calculated from the sleep state cycle of the individual week, and may be adjusted monthly. Furthermore, the amount of activity during the day (for example, the number of steps) may be input and reflected in the correction content. For example, if a person with an average number of steps during the day is 10,000 steps, and the number of steps counted on a certain day is 15,000 steps, even if the sleep stage ratio deviates from the average, Not applicable. Also, if alcohol is ingested, it is not subject to correction.
次に、本実施形態に係る睡眠段階推定装置1の制御の流れについて図面を参照して説明する。図7は、睡眠段階推定装置1の制御の流れを示すフローチャートである。
Next, the flow of control of the sleep
図7に示されるように、睡眠段階推定装置1は、ステップS1において生体情報取得部3による使用者の生体情報の取得を行う。生体情報取得部3は、使用者の各種の生体情報を所定の周期で取得する。
As shown in FIG. 7, the sleep
次に、ステップS2において、特徴量算出部10は、取得した生体情報から特徴量を算出する。特徴量算出部10は、使用者の生体情報から睡眠段階の推定に用いる各種の特徴量を算出する。このとき、特徴量算出部10は、過去の個人適合処理によって当該使用者に対する特徴量の補正が設定されている場合、特徴量の補正を行う。
Next, in step S2, the feature
その後、ステップS3において、睡眠段階推定部11は、算出された特徴量に基づき、データベース15に記憶された判断基準を利用して現在の使用者の睡眠段階を推定する。睡眠段階推定部11は、多数の特徴量に基づいて多元的に睡眠段階の推定を行う。データベース15に記憶された判断基準は、予め設定されたスタンダードモデルによる判断基準、又は、過去の個人適合処理によって補正された判断基準である。睡眠段階推定部11の推定結果は、データベース15に記憶される。
Thereafter, in step S <b> 3, the sleep
ステップS4において、睡眠段階誘導部12は、予め設定された起床時間付近となったか否かを判定する。睡眠段階推定装置1は、睡眠段階誘導部12が起床時間付近となったと判定するまで、ステップS1〜S3を繰り返す。睡眠段階推定装置1は、睡眠段階誘導部12が起床時間付近となったと判定した場合、ステップS5に移行する。
In step S <b> 4, the sleep
ステップS5において、睡眠段階誘導部12は、使用者に対する睡眠段階の誘導(制御)を行う。睡眠段階誘導部12は、刺激出力部6により適切なタイミングで適切な刺激を使用者に加えることで睡眠段階を誘導する。睡眠段階誘導部12は、予め設定された起床時間に使用者が自然に目覚められるよう睡眠段階を誘導する。睡眠段階推定装置1は、睡眠段階の推定結果を表示部5に表示する。
In step S <b> 5, the sleep
ステップS6において、睡眠段階推定装置1は、覚醒後の使用者による評価入力部3への評価入力が行われる。使用者は、目覚め状態や睡眠の質などの睡眠状態について主観的評価を入力する。評価演算部14は、使用者による評価入力及び過去の睡眠履歴との比較結果を利用して、睡眠状態の評価を行う。評価演算部14は、使用者による評価入力の結果を重視して睡眠状態の評価を行う。
In step S6, the sleep
ステップS7において、質推定部13は、一晩の睡眠の質の推定を行う。質推定部13は、入力された評価、推定された睡眠段階の比率、睡眠中の使用者の脳波などを利用して睡眠の質を推定する。また、質推定部13は、データベース15に記憶された過去の睡眠段階の比率や過去の睡眠時間などの睡眠履歴を利用して、今回の睡眠の質を推定する。睡眠段階推定装置1は、睡眠の質の推定結果を表示部5に表示する。
In step S7, the
ステップS8において、睡眠段階推定装置1は、評価演算部14の評価結果が「良」であるか「悪」であるかを判定する。睡眠段階推定装置1は、評価演算部14の評価結果が「良」である場合、適切に睡眠段階を推定できたとして、睡眠段階及び睡眠の質の推定結果をデータベース15に記憶して制御を終了する。なお、評価演算部14の評価結果が「良」である場合にのみ、睡眠の質の推定を行い、推定結果を記憶する態様であってもよい。
In step S8, the sleep
一方、睡眠段階推定装置1は、評価演算部14の評価結果が「悪」であると判定した場合、ステップS3で推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲内であるか否かを判定する。睡眠段階推定装置1は、推定した睡眠段階の比率が許容範囲内である場合、睡眠段階及び睡眠の質の推定結果をデータベース15に記憶して制御を終了する。
On the other hand, when determining that the evaluation result of the
睡眠段階推定装置1は、推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲内ではない場合、ステップS10に移行する。ステップS10では、睡眠段階の判別基準及び特徴量を個人に適合させるための個人適合処理が行われる。
If the estimated sleep stage ratio is not within the predetermined allowable range, the sleep
図8は、個人適合処理の制御の流れを示すフローチャートである。図8に示されるように、睡眠段階推定装置1は、個人適合処理のステップS11において、睡眠パターンが許容条件内であるか否かを判定する。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of control of personal adaptation processing. As shown in FIG. 8, the sleep
睡眠パターンとは、就寝時刻や睡眠時間(合計時間)などであり、睡眠の状況が通常時と異なる場合を個人適合の補正対象から外すための指標である。許容条件としては、就寝時間が当該使用者の通常平均の30分以内であること、及び、睡眠時間が当該使用者の通常平均の30分以内の誤差であることなどが挙げられる。睡眠段階推定装置1は、睡眠パターンが許容条件外である場合、睡眠パターンが通常と異なるため個人適合を行うべきではないとして処理を終了する。
The sleep pattern is a bedtime, a sleep time (total time), and the like, and is an index for excluding a case where the sleep state is different from the normal time from a correction target for personal adaptation. Acceptable conditions include that the sleeping time is within 30 minutes of the normal average of the user and that the sleeping time is an error within 30 minutes of the normal average of the user. If the sleep pattern is outside the allowable conditions, the sleep
睡眠段階推定装置1は、睡眠パターンが許容条件内であると判定した場合、ステップS12に移行する。ステップS12において、睡眠段階推定装置1は、質推定部13が推定した睡眠の質の誤差が許容範囲内であるか否かを判定する。睡眠段階推定装置1は、例えば、睡眠負債が高いにも関わらず睡眠時間に対して睡眠の質が低い場合、又は、睡眠の平均時間が変わらず睡眠負債は高くないが日常と比較して睡眠の質が高すぎる場合、許容範囲を超えていると判定する。なお、睡眠負債とは、睡眠不足が続き、蓄積している状態をいう。
When the sleep
睡眠段階推定装置1は、質推定部13が推定した睡眠の質の誤差が許容範囲内であると判定した場合、処理を終了する。一方、睡眠段階推定装置1は、推定した睡眠の質の誤差が許容範囲外であると判定した場合、ステップS13に移行する。
When it is determined that the sleep quality error estimated by the
ステップS13において、睡眠段階推定装置1は、睡眠段階の判別基準を補正する。睡眠段階推定装置1は、評価演算部14の評価結果や質推定の誤差を利用して判別基準の補正を行う。眠段階推定装置1は、睡眠段階の比率(深い睡眠段階の推定回数と浅い睡眠段階の推定回数)が平均に近づくように判断基準を補正する。この平均は、多数の人間の統計結果に基づく平均であってもよく、使用者個人に適合するように修正された平均であってもよい。
In step S13, the sleep
ステップS14において、睡眠段階推定装置1は、特徴量の補正を設定する。これにより、当該使用者に対する以後の特徴量の算出時に補正が行われる。本実施形態では、特徴量に個人の修正値(分散値)を加えることで補正を行っている。睡眠段階推定装置1は、睡眠段階の比率が平均に近づくように特徴量の補正を設定する。その後、睡眠段階推定装置1は処理を終了し、次の睡眠まで待機する。
In step S <b> 14, the sleep
以上説明した本実施形態に係る睡眠段階推定装置1によれば、睡眠状態の評価結果が悪い場合において、推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲から逸脱していたとき、使用者個人に適した判別基準になっていないものとして当該使用者に対する睡眠段階の判別基準を補正するので、判別基準を次第に個人適合するよう学習させることができ、睡眠段階の推定精度を高めることができる。
According to the sleep
また、この睡眠段階推定装置1によれば、睡眠状態の評価結果が悪い場合において、推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲から逸脱していたとき、使用者個人に適した特徴量の算出になっていないものとして当該使用者に対する特徴量の算出時に補正を行うので、特徴量を次第に個人適合するよう学習させることができ、睡眠段階の推定精度を高めることができる。このように、睡眠段階推定装置1は、睡眠段階の推定に関して個人適合の補正を行う必要性がある場合、睡眠段階の判別基準を補正する大修正を行うと共に、特徴量を補正する微修正も行うことで、使用者個人の性質に細かく合わせた設定が可能となり、睡眠段階を高精度に推定することができる。なお、睡眠段階の閾値修正や特徴量のゲイン調整などの個人適合はオフラインで調整できる。
Further, according to the sleep
また、この睡眠段階推定装置1は、睡眠状態の評価として有用な使用者の主観的評価を利用するので、使用者個人に対する睡眠状態の評価の精度を高めることができる。更に、この睡眠段階推定装置1は、使用者の主観的評価に加え、睡眠状態のホメオシタシス(恒常性)を考慮して、睡眠履歴との比較から睡眠状態を評価するので、睡眠状態の評価の精度を一層高めることができる。
Moreover, since this sleep
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、睡眠状態の評価は、使用者の主観的評価又は過去の睡眠履歴を利用した自動的な評価の何れか一方であってもよい。また、その他の評価方法を採用してもよい。また、睡眠段階は、深い睡眠段階、浅い睡眠段階だけではなく、より細かい段階に分かれていてもよい。更に、睡眠段階の推定や睡眠の質の推定のみを行い、刺激による睡眠段階の誘導を行わない態様であってもよい。また、表示部を必ず備える必要もない。なお、個人適合については、スタンダードモデル(初期設定)へリセットが可能である。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, the evaluation of the sleep state may be either a user's subjective evaluation or an automatic evaluation using a past sleep history. Moreover, you may employ | adopt another evaluation method. In addition, the sleep stage may be divided not only into a deep sleep stage and a shallow sleep stage, but also into finer stages. Furthermore, the aspect which performs only estimation of a sleep stage and sleep quality, and does not induce the sleep stage by a stimulus may be sufficient. Further, it is not always necessary to provide a display unit. Personal adaptation can be reset to the standard model (initial setting).
1…睡眠段階推定装置 2…演算部 3…生体情報取得部(生体情報取得手段) 4…評価入力部 5…表示部 6…刺激出力部 10…特徴量算出部(特徴量算出手段) 11…睡眠段階推定部(睡眠段階推定手段) 12…睡眠段階誘導部 13…質推定部 14…評価演算部(評価手段) 15…データベース
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記使用者の睡眠時の生体情報を取得する生体情報取得手段と、
前記生体情報から特徴量を算出する特徴量算出手段と、
前記特徴量から前記使用者の睡眠段階を推定する睡眠段階推定手段と、
前記使用者の覚醒後に睡眠状態を評価する評価手段と、
を備え、
前記睡眠段階推定手段は、前記睡眠状態の評価結果が悪い場合において、推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲から逸脱していたとき、前記使用者に対する睡眠段階の判別基準を補正し、
前記特徴量算出手段は、前記睡眠状態の評価結果が悪い場合において、前記睡眠段階推定手段が推定した睡眠段階の比率が所定の許容範囲から逸脱していたとき、前記使用者に対する前記特徴量の算出時に当該特徴量の補正を行うことを特徴とする睡眠段階推定装置。 A sleep stage estimation device for estimating a user's sleep stage,
Biological information acquisition means for acquiring biological information during sleep of the user;
A feature amount calculating means for calculating a feature amount from the biological information;
Sleep stage estimation means for estimating the user's sleep stage from the feature quantity;
An evaluation means for evaluating a sleep state after the user awakens;
With
The sleep stage estimation means corrects the sleep stage discrimination criterion for the user when the estimated sleep stage ratio deviates from a predetermined tolerance when the sleep state evaluation result is poor ,
The feature quantity calculation means, when the evaluation result of the sleep state is bad, when the ratio of the sleep stage estimated by the sleep stage estimation means deviates from a predetermined allowable range, the feature quantity calculation means for the user A sleep stage estimation apparatus characterized by correcting the feature amount at the time of calculation .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013132994A JP6040874B2 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Sleep stage estimation device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013132994A JP6040874B2 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Sleep stage estimation device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015006258A JP2015006258A (en) | 2015-01-15 |
JP6040874B2 true JP6040874B2 (en) | 2016-12-07 |
Family
ID=52337084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013132994A Active JP6040874B2 (en) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | Sleep stage estimation device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6040874B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5993968B2 (en) * | 2015-02-05 | 2016-09-21 | 日本電信電話株式会社 | Sleep stage estimation apparatus, method and program |
JP6968526B2 (en) * | 2016-10-19 | 2021-11-17 | テイ・エス テック株式会社 | Wakefulness determination device, Wakefulness determination method and program |
JP6555696B2 (en) * | 2017-10-06 | 2019-08-07 | 株式会社ニューロスペース | Sleep state determination device, sleep state determination method, sleep state determination system, and sleep state determination program |
US10939866B2 (en) * | 2017-12-12 | 2021-03-09 | Koninklijke Philips N.V. | System and method for determining sleep onset latency |
JP6867716B2 (en) * | 2018-02-02 | 2021-05-12 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | Sleep sufficiency estimation device and sleep sufficiency estimation method |
JP7146419B2 (en) | 2018-03-12 | 2022-10-04 | パラマウントベッド株式会社 | Control devices and electric furniture |
JP7198165B2 (en) * | 2019-06-26 | 2022-12-28 | パラマウントベッド株式会社 | Sleep evaluation device and determination device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004254827A (en) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sleeping state judging device |
JP2004290470A (en) * | 2003-03-27 | 2004-10-21 | Kureo:Kk | Program, process and apparatus for sleep control |
JP2007007149A (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Daikin Ind Ltd | Health management device |
JP5409148B2 (en) * | 2009-07-10 | 2014-02-05 | 三菱電機株式会社 | Biological state acquisition device, biological state acquisition program, device provided with biological state acquisition device, and air conditioner |
-
2013
- 2013-06-25 JP JP2013132994A patent/JP6040874B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015006258A (en) | 2015-01-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6040874B2 (en) | Sleep stage estimation device | |
US20080234785A1 (en) | Sleep controlling apparatus and method, and computer program product thereof | |
JP3733133B2 (en) | Sleep state estimation device | |
JP5073371B2 (en) | Sleep evaluation device | |
US9466200B2 (en) | Wake-up device | |
US20150190086A1 (en) | Automated sleep staging using wearable sensors | |
US10098583B2 (en) | Sleep quality estimation device, sleep quality estimation method and program for sleep quality estimation | |
JP2004254827A (en) | Sleeping state judging device | |
US10524682B2 (en) | System and method for determining and displaying sleep restoration levels | |
JP3788126B2 (en) | Sleep state determination device | |
JP5748290B2 (en) | Sleep evaluation device and sleep evaluation system | |
JP2020022732A (en) | Sleep state determination device, sleep state determination system, and sleep state determination program | |
CN111594999A (en) | Air conditioner, control method and device thereof and air conditioning system | |
JP6127739B2 (en) | Sleep state determination device | |
JP6304050B2 (en) | Biological state estimation device | |
JP6518056B2 (en) | Sleep state determination device, sleep state determination method and program | |
JP2006271474A (en) | Apparatus for estimating sleeping state | |
JP7250647B2 (en) | Nap assistance system and program for nap assistance | |
US9968293B1 (en) | Detecting and estimating sleep stages | |
CN111657855B (en) | Sleep evaluation and sleep awakening method and device and electronic equipment | |
JP6291922B2 (en) | Sleep depth determination device | |
JP2017164397A (en) | Sleep stage determination method, sleep stage determination device, and sleep stage determination program | |
JP2014226451A (en) | Sleeping state measuring apparatus and sleeping state measuring method | |
JP6121886B2 (en) | Sleep state estimation apparatus and sleep state estimation method | |
CN114145717A (en) | Sleep state analysis method based on PPG heart rate characteristic parameters and motion quantity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150806 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160614 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160621 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160713 |
|
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: 20161011 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161024 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6040874 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |