JP6186896B2

JP6186896B2 - 睡眠判定装置と睡眠判定方法

Info

Publication number: JP6186896B2
Application number: JP2013117150A
Authority: JP
Inventors: 恵久末次; 洋二本並; 詔平加藤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2033-06-03
Also published as: JP2014233487A

Description

本発明は、寝具上の人などの動物が睡眠中か否かを判定する睡眠判定装置と睡眠判定方法に関する。

介護や医療の現場にあっては、例えば寝具上の人の転落防止の観点から、寝具上の人が睡眠中であるか否かを看護者が知ることは重要である。寝具上の人が睡眠中であるか否かを判定する技術として、例えば特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載の寝台装置は、寝床部（本願発明の「寝具」に相当）の荷重を検出する荷重計測手段の検出結果に基づいて重心位置や荷重の変化の有無を判定し、一定期間毎の重心位置や荷重の変化量が所定の閾値以上となった回数（体動数）を一定の複数期間に亘って集計する。この集計した各期間毎の回数に、各期間毎に設定された係数を乗じてそれらを加算し、当該加算により得られた値に基づいて寝床上の人が覚醒中であるか睡眠中であるかを判定する。

国際公開第２０１０／１４３４８７号

上記睡眠判定装置では、予め設定した一定の複数期間に亘って集計した体動数を用いて演算した値に基づいて睡眠中であるか否かを判定するので、その一定の複数期間が経過するまでは睡眠中か否かを判定することができない。また、睡眠中であることが判定されても、一定の複数期間が経過するまでのどの期間（タイミング）において入眠（睡眠状態になること）したかを知ることができない。本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、入眠したタイミング（入眠タイミング）に応じて睡眠中か否かを迅速に判定することができる睡眠判定装置と睡眠判定方法を提供することを目的とする。

本発明による睡眠判定装置の特徴構成は、寝具上の動物の設定時点からの経過時間に応じた体動数を取得する体動数取得部と、前記体動数と前記経過時間に応じて設定された演算式とを用いて睡眠値を演算する睡眠値演算部と、前記睡眠値に基づいて睡眠中か否かを判定する睡眠判定部と、を備え、
前記寝具の荷重を検出可能な荷重センサと、所定周期で繰り返される第１区間毎に、前記荷重センサによる検出荷重に基づいて前記寝具の荷重変化を示す体動値を演算する体動値演算部と、前記体動値が予め設定された閾値よりも大きい場合に前記第１区間における「体動有」を判定する体動判定部とを備え、前記体動数取得部は、連続する複数の前記第１区間からなる第２区間毎の体動数を、前記「体動有」が判定された前記第１区間の数として取得するように構成され、
前記体動数取得部は、前記第２区間毎に、前記体動数が多いほどその数値が大きくなり、且つ、前記体動数が多いほど当該体動数が１減ったときの数値との差よりも当該体動数が１増えたときの数値との差の方が小さくなるように換算する換算式を用いて重み付き体動数を取得するように構成され、前記睡眠値演算部は、前記換算式を用いて取得した前記第２区間毎の重み付き体動数を用いて前記睡眠値を演算するように構成されている点にある。

本構成の睡眠判定装置は、設定時点からの経過時間に応じた体動数と、その経過時間に応じて設定された演算式とを用いて睡眠値を演算する。睡眠判定部は、設定時点からの経過時間が入眠タイミングに至る前までは、その経過時間に応じた体動数と、その経過時間に応じて設定された演算式とを用いて演算した睡眠値に基づく判定において、睡眠中ではないと判定することができる。また、睡眠判定部は、設定時点からの経過時間が入眠タイミングに至った後は、その経過時間に応じた体動数と、その経過時間に応じて設定された演算式とを用いて演算した睡眠値に基づく判定において、睡眠中であると判定することができる。

したがって、本構成の睡眠判定装置であれば、設定時点からの経過時間に応じた体動数を用いて、その経過時間に応じて設定された演算式により睡眠値を演算し、その睡眠値を用いて睡眠中か否かを判定するので、入眠タイミングに応じて睡眠中か否かを迅速に判定することができる。また、睡眠中であると判定したときの設定時点からの経過時間に対応する時刻を、入眠タイミングとして把握することができる。

本発明による睡眠判定方法の特徴構成は、寝具上の動物の設定時点からの経過時間に応じた体動数を取得する体動数取得工程と、前記体動数と前記経過時間に応じて設定された演算式とを用いて睡眠値を演算する睡眠値演算工程と、前記睡眠値に基づいて睡眠中か否か判定する睡眠判定工程と、を備え、
前記寝具の荷重を検出可能な荷重センサと、所定周期で繰り返される第１区間毎に、前記荷重センサによる検出荷重に基づいて前記寝具の荷重変化を示す体動値を演算する体動値演算部と、前記体動値が予め設定された閾値よりも大きい場合に前記第１区間における「体動有」を判定する体動判定部とを備えており、前記体動数取得工程は、連続する複数の前記第１区間からなる第２区間毎の体動数を、前記「体動有」が判定された前記第１区間の数として取得し、
前記体動数取得工程は、前記第２区間毎に、前記体動数が多いほどその数値が大きくなり、且つ、前記体動数が多いほど当該体動数が１減ったときの数値との差よりも当該体動数が１増えたときの数値との差の方が小さくなるように換算する換算式を用いて重み付き体動数を取得し、前記睡眠値演算工程は、前記換算式を用いて取得した前記第２区間毎の重み付き体動数を用いて前記睡眠値を演算する点にある。

本構成の睡眠判定方法は、設定時点からの経過時間に応じた体動数と、その経過時間に応じて設定された演算式とを用いて睡眠値を演算する。設定時点からの経過時間が入眠タイミングに至る前までの睡眠判定工程では、その経過時間に応じた体動数と、その経過時間に応じて設定された演算式とを用いて演算した睡眠値に基づく判定において、睡眠中ではないと判定することができる。また、設定時点からの経過時間が入眠タイミングに至った後の睡眠判定工程では、その経過時間に応じた体動数と、その経過時間に応じて設定された演算式とを用いて演算した睡眠値に基づく判定において、睡眠中であると判定することができる。

したがって、本構成の睡眠判定方法であれば、設定時点からの経過時間に応じた体動数を用いて、その経過時間に応じて設定された演算式により睡眠値を演算し、その睡眠値を用いて睡眠中か否かを判定するので、入眠タイミングに応じて睡眠中か否かを迅速に判定することができる。また、睡眠中であると判定したときの設定時点からの経過時間に対応する時刻を、入眠タイミングとして把握することができる。

睡眠判定装置の構成を模式的に示すブロック図である。体動値について模式的に示す図である。体動の有無の判定結果の一例を示す図である。体動数について模式的に示す図である。重み付き体動数の一例を示す図である。睡眠判定に係る処理を示すフローチャートである。その他の実施形態に係る体動値について模式的に示す図である。その他の実施形態に係る体動値について模式的に示す図である。その他の実施形態に係る体動値について模式的に示す図である。その他の実施形態に係る体動値について模式的に示す図である。

本発明に係る睡眠判定装置は、寝具上の動物が現在睡眠中であるか否かを適切に判定する機能を備えている。以下に、本発明に係る睡眠判定装置１００の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、寝具上の動物１として人１Ａを例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態に係る睡眠判定装置１００の構成を模式的に示したブロック図である。図１に示されるように、睡眠判定装置１００は、荷重センサ１１、体動値演算部１２、体動判定部１３、体動数取得部１４、睡眠判定部１６の各機能部を備えて構成される。体動数取得部１４は、体動数算出部１４ａと重み付き体動数演算部１４ｂとを備えている。睡眠判定部１６は睡眠値演算部１６ａを備えている。各機能部はＣＰＵを中核部材として、寝具２上の人１Ａが睡眠中であるか否かを判定する種々の処理を行うための上述の機能部がハードウェア又はソフトウェア或いはその両方で構築されている。

本実施形態では、人１Ａが就寝する寝具２としてベッドを例に挙げて説明する。このため、以下ではベッドに符号２を付して説明する。ベッド２は、マットレス２Ａと、当該マットレス２Ａが載置される台部２Ｂと、台部２Ｂを床面に対して支持する支持部としての脚部２Ｃとを備えて構成される。

荷重センサ１１は、台部２Ｂと脚部２Ｃとの間に寝具２からの荷重を検出可能に設けられる。荷重センサ１１は、ベッド２上の人１Ａの体動を検出する検出部の一例である。本実施形態では、荷重センサ１１は台部２Ｂの裏面に設けられ、ベッド２の４つの脚部２Ｃのうち、一つの脚部２Ｃに配設される。荷重センサ１１による検出結果は、図２に示されるような時々刻々の荷重の変化を示す電気信号として体動値演算部１２に伝達される。

本実施形態では、体動値演算部１２はベッド２上の人１Ａの呼吸の周期よりも短い所定周期で繰り返される区間Ｔａ毎に、荷重センサ１１による検出荷重に基づいて、人１Ａの動きによるベッド２の荷重変化を示す体動値Ｓを演算する（図２参照）。人１Ａの呼吸の周期とは、ベッド２の人１Ａが呼吸を１回する際に要する時間である。ここで、人１Ａは呼吸の安定状態（運動直後等でない状態）にあっては、１回当たり３〜６秒程度要する。したがって、呼吸の周期とは３〜６秒程度が相当する。

また、呼吸の周期よりも短い所定周期とは、呼吸の周期が３〜６秒である場合には、３秒未満をいうが、理解を容易にするために本実施形態では１秒として説明する。このため、呼吸の周期よりも短い所定周期で繰り返される区間Ｔａとは、１秒毎に区分けされた一秒周期（所定周期）で繰り返される１秒間の区間Ｔａが相当する。本実施形態では、このような区間Ｔａを第１区間Ｔａとして説明する。体動値演算部１２は、このような第１区間Ｔａ毎に体動値Ｓを演算する。

体動値Ｓとは、ベッド２上の人１Ａの動きを示す目安となる指標である。本実施形態では、体動値演算部１２は、荷重センサ１１による検出結果に基づいて、検出荷重の最大値と最小値との差を体動値Ｓとして演算する。ここで、このような体動値Ｓは、各第１区間Ｔａ毎に演算される。このため、検出荷重の最大値とは第１区間Ｔａ内において最も荷重が大きくなった時の値であり、図２では、Ｋ１の夫々が相当する。検出荷重の最小値とは第１区間Ｔａ内において最も荷重が小さくなった時の値であり、図２では、Ｋ２の夫々が相当する。本実施形態では、体動値演算部１２は、このような最大値Ｋ１と最小値Ｋ２との差を体動値Ｓとして演算する。

このように、第１区間Ｔａ毎の最大変化量を体動値Ｓとすることにより、当該最大変化量を検出荷重の変化に係る特徴として抽出することが可能となる。したがって、このような特徴に基づいて体動値Ｓを正確に演算することができる。本実施形態に係る体動値演算部１２は、第１区間Ｔａ毎にこのような最大変化量を演算して体動値Ｓとする。体動値演算部１２により演算された体動値Ｓは体動判定部１３に伝達される。

体動判定部１３は、体動値Ｓが予め設定された判定閾値よりも大きい場合に、第１区間Ｔａにおいて人１Ａの体動があったと判定する。判定閾値は、全ての第１区間Ｔａに亘って一定値で設定される。すなわち、判定閾値は時間に拘らず一定値で設定される。このような判定閾値は、予め体動判定部１３に記憶されている。体動判定部１３は、図３に示されるように、各第１区間Ｔａの体動値Ｓと判定閾値とを比較して、体動値Ｓが判定閾値よりも大きい場合に「体動有」を判定し、体動値Ｓが判定閾値以下の場合には「体動無」を判定する。したがって、第１区間Ｔａ毎に体動があったか否かが判定される。

これにより、呼吸の周期よりも極めて短い周期の第１区間Ｔａ毎であっても当該第１区間Ｔａ毎に、体動の有無を正確に検出することが可能となる。このため、体動があった時点を精度良く判定することが可能となる。また、荷重センサ１１がベッド２の台部２Ｂの裏面に配設されてあるので、直接、ベッド２上の人１Ａに触れることがない。したがって、体動を検出するにあたり人１Ａの睡眠を阻害することを防止できる。更には、就寝中の人１Ａにより荷重センサ１１が無意識に外されることもない。体動判定部１３の判定結果は、体動数取得部部１４に伝達される。

体動数取得部１４は、設定時点から現在までの経過時間に応じたベッド２上の人１Ａの体動数を取得する。設定時点とは、例えば人１Ａがベッド２の上に移動した時点や人１Ａがベッド２の上に横たわった時点、あるいは、ベッド２上の人１Ａが睡眠判定装置１００の始動スイッチなどをＯＮ操作した時点などであり、睡眠判定を行うために体動数の取得を開始する起点として設定される時点である。人１Ａがベッド２の上に移動したことにより荷重センサ１１による検出荷重が設定荷重を超えた時点や、人１Ａがベッド２の上に移動した時点やベッド２の上に横たわった時点をカメラなどの撮像装置による画像情報に基づいて検出した時点を設定時点として自動設定するように構成してあってもよい。

体動数取得部１４は、体動判定部１３の判定結果に基づく体動数算出部１４ａによる演算処理によって、設定時点から現在までの経過時間に応じた体動数を取得する。体動数算出部１４ａは、設定時点から現在までの、予め設定された所定期間毎の体動数を算出する。予め設定された所定期間とは、複数の第１区間Ｔａからなる第２区間Ｔｂが相当する。したがって、予め設定された所定期間毎の体動数とは、連続する複数の第１区間Ｔａからなる第２区間Ｔｂ毎の体動数が相当する。図４に示されるように、各第２区間Ｔｂは２個以上の第１区間Ｔａから構成される。本実施形態では、夫々の第２区間Ｔｂは、２０個の第１区間Ｔａを有して構成されている。したがって、各第２区間Ｔｂは２０秒周期で繰り返される２０秒間の区間である。このように、本実施形態では、体動数算出部１４ａは、連続する２０個の第１区間Ｔａからなる第２区間Ｔｂ毎に体動があった第１区間Ｔａの数を体動数として算出する。したがって、体動数算出部１４ａは、設定時点から現在までの経過時間に応じた数の第２区間Ｔｂ毎の体動数を算出する。

以下の説明では、各第２区間Ｔｂを区別する必要があるときには、設定時点から現在までの順番で、設定時点から一番目の第２区間Ｔｂを第２区間Ｔｂ１で示し、二番目の第２区間Ｔｂを第２区間Ｔｂ２で示す。
以下の説明において、設定時点からｎ番目の第２区間Ｔｂを「Ｔｂｎ」で示し、その第２区間Ｔｂｎにおける体動数を「Ｎｎ」で示す。また、第２区間Ｔｂｎのうち、設定時点から現在までの経過時間に応じた最新の第２区間Ｔｂを、設定時点からｍ番目の第２区間Ｔｂとして「Ｔｂｍ」で示し、その第２区間Ｔｂｍにおける体動数を「Ｎｍ」で示す。したがって、ｎ≦ｍの関係を有している。

体動数算出部１４ａは、例えば図４に示される例では、設定時点から１番目（ｎ＝１）の第２区間Ｔｂ１が有する２０個の第１区間Ｔａのうち２個の第１区間Ｔａにおいて「体動有」を判定された場合には、当該第２区間Ｔｂ１の体動数Ｎ１を「２」として取得する。同様に、２番目（ｎ＝２）の第２区間Ｔｂ２の体動数Ｎ２を「１１」、３番目（ｎ＝３）の第２区間Ｔｂ３の体動数Ｎ３を「３」、４番目（ｎ＝４）の第２区間Ｔｂ４の体動数Ｎ４を「０」、５番目（ｎ＝５）の第２区間Ｔｂ５の体動数Ｎ５を「１３」、６番目（ｎ＝６）の第２区間Ｔｂ６の体動数Ｎ６を「３」として算出する。体動数算出部１４ａで算出された第２区間Ｔｂｎの体動数Ｎｎは、重み付き体動数演算部１４ｂに伝達される。

体動数取得部１４は、第２区間Ｔｂｎ毎に、「体動有」が判定された第１区間Ｔａの数が多いほど、その数値が大きくなり、且つ、体動数が多いほど当該体動数が１減ったときの数値との差よりも当該体動数が１増えたときの数値との差の方が小さくなるように換算する換算式を用いて第２区間Ｔｂｎ毎の重み付き体動数Ｍを取得するように構成されている。以下の説明において、第２区間Ｔｂｎにおける体動数Ｎｎを重み付けした重み付き体動数Ｍを「Ｍ_n」で示す。また、最新の第２区間Ｔｂｍにおける体動数Ｎｍを重み付けした重み付き体動数Ｍを「Ｍ_m」で示す。
重み付き体動数演算部１４ｂは、第２区間Ｔｂｎの体動数Ｎｎが少ないほど、当該体動数Ｎｎを大きく重み付けした重み付き体動数Ｍnを演算する。

具体的には、重み付き体動数Ｍ_nは、第２区間Ｔｂｎ毎の体動数Ｎｎを当該体動数Ｎｎと予め設定された所定の値との和で除して得られた値に基づいて演算される。本実施形態では、以下のような（１）式により演算される。

（１）式において「第２区間の最大体動数」とは、第２区間Ｔｂにおいて最大で取り得る体動数である。すなわち、第２区間Ｔｂが２０個の第１区間Ｔａからなる場合には「２０」である。また、「体動数」とは、第２区間Ｔｂｎの体動数Ｎｎである。また、（１）式における「１」は、上述の「所定の値」に相当する。
図５は（１）式で演算された重み付き体動数Ｍ_nを図示したものである。重み付き体動数演算部１４ｂにより演算された重み付き体動数Ｍ_nが睡眠判定部１６に伝達される。

このような重み付け体動数Ｍ_nは、ベッド２上の人１Ａの状態に応じて重み付けを行ったものであるので、単に予め設定された所定の値を用いて重み付けを行う場合に比べて、ベッド２上の人１Ａが睡眠中であるか、或いは覚醒中であるかを適切に判定することが可能となる。

睡眠判定部１６は、設定時点から現在までの経過時間に応じた所定期間毎の重み付き体動数Ｍ_nを用いて演算された睡眠値Ｚと予め設定された判定閾値との大小関係により、現在睡眠中であるか否かを判定する。所定期間毎の重み付き体動数Ｍとは第２区間Ｔｂｎ毎の重み付き体動数Ｍ_nである。睡眠値演算部１６ａは、最新の第２区間Ｔｂｍまでの第２区間Ｔｂｎ毎の重み付き体動数Ｍ_nを用いて睡眠値Ｚを演算する。以下の説明において、最新の第２区間Ｔｂｍまでの第２区間Ｔｂｎ毎の重み付き体動数Ｍ_nを用いて演算した睡眠値Ｚを「Ｚｍ」で示す。

睡眠値演算部１６ａは、設定時点から現在までの経過時間に応じて各別に設定された
［数２］に示す演算式（２），（３）を予め記憶しており、これらの演算式（２），（３）により設定時点から現在までの経過時間に応じた睡眠値Ｚｍを演算する。

演算式（２）は、設定時点から現在までの経過時間が６６０秒に達するまで（「ｍ」が「３３」に達するまで）において、経過時間が２０秒増える毎（「ｍ」に「１」が加算される毎）に、睡眠値Ｚｍを演算するために用いる演算式である。演算式（２）では、「ｍ」が「１」〜「３３」のときに、設定時点から現在までの経過時間に応じた第２区間Ｔｂ１〜Ｔｂｍ毎の重み付き体動数Ｍ_１〜Ｍ_mを用いて演算する。演算式（２）における常数「ｍＡ」及び各重み付き体動数Ｍ_１〜Ｍ_mに乗じる係数「ｍＢ₁」〜「ｍＢ_m」は、公知の判別分析法を用いて、最新の第２区間Ｔｂｍを規定する「ｍ」の値毎に応じて予め実験により定められている。

演算式（３）は、設定時点から現在までの経過時間が６６０秒を超えた後において、経過時間が２０秒増える毎（「ｍ」に「１」が加算される毎）に、睡眠値Ｚｍを演算するために用いる演算式である。演算式（３）では、「ｍ」が「３４」以上のときに、現在から６６０秒遡る３３個の第２区間Ｔｂ(m-32)〜Ｔｂｍ毎の重み付き体動数Ｍ_m-32〜Ｍ_mを用いて演算する。演算式（３）における常数「Ａ」及び各重み付き体動数Ｍ_m-32〜Ｍ_mに乗じる係数「Ｂ₁」〜「Ｂ₃₃」は、公知の判別分析法を用いて、「ｍ」の値にかわらず予め実験により定められた一定値である。

睡眠判定部１６は、設定時点からの経過時間が６６０秒に達するまで（「ｍ」が「３３」に達するまで）は、「１」〜「３３」の夫々の「ｍ」に対応して演算式（２）で演算された睡眠値Ｚｍを用いて睡眠中であるか否かを判定する。睡眠判定部１６は、設定時点からの経過時間が６６０秒を超えるとき（「ｍ」が「３４」以上のとき）には、夫々の「ｍ」に対応して演算式（３）で演算された睡眠値Ｚｍを用いて睡眠中であるか否かを判定する。

睡眠判定部１６は、睡眠値演算部１６ａで演算した睡眠値Ｚｍが上述の「予め設定された判定閾値」に相当する「０」以下である場合には、ベッド２上の人１Ａが睡眠中であると判定する。一方、睡眠値演算部１６ａで演算した睡眠値Ｚｍが「０」より大きい場合には、ベッド２上の人１Ａが睡眠中でない、すなわち覚醒中であると判定する。この睡眠判定は、最新の第２区間Ｔｂｍが更新される都度、つまり、「ｍ」に「１」が加算される都度実行される。

この判定結果は、判定結果出力部５０に伝達され、当該判定結果出力部５０により明示される。もちろん、判定結果出力部５０により判定結果を記憶しておく構成とすることも可能である。なお、上述の睡眠値Ｚｍを求めるにあたり、演算式（２）で睡眠値Ｚｍを求める設定時点から現在までの最大経過時間として示した６６０秒は例示であり、適宜変更することが可能である。このように演算して数値化された睡眠値Ｚｍを用いて判定することにより、ベッド２上の人１Ａが睡眠中であるか、或いは覚醒中であるかを容易に判定することが可能となる。

このように、本睡眠判定装置１００は、設定時点から現在までの経過時間が所定時間
（本実施形態では６６０秒）を経過するまでは、設定時点からの経過時間に応じたｍ個の第２区間Ｔｂにおける体動数Ｍ₁〜Ｍ_mを用いて、そのｍ個の第２区間Ｔｂに応じて設定された演算式（２）により睡眠値Ｚｍを演算し、その睡眠値Ｚｍを用いて睡眠中か否かを判定する。このため、入眠タイミングに応じて睡眠中か否かを迅速に判定することができる。また、睡眠中であると判定したときの設定時点からｍ個の第２区間Ｔｂに対応する時刻を、入眠タイミングとして把握することができる。

さらに、設定時点から現在までの経過時間が所定時間（本実施形態では６６０秒）を超えた後においては、現在までの最新の一定個数（３３個）の第２区間Ｔｂにおける体動数Ｍ₁〜Ｍ_m（ｍ＝３３）を用いて、常数「ｍＡ」及び各重み付き体動数Ｍ_１〜Ｍ_mに乗じる係数「ｍＢ₁」〜「ｍＢ_m」が一定の演算式（３）により睡眠値Ｚｍを演算し、その睡眠値Ｚｍを用いて睡眠中か否かを判定する。このため、設定時点に近い過去の第２区間Ｔｂにおける体動数Ｍによる影響を排除した状態で、睡眠中であるか否かを精度よく判定することができる。

次に、本睡眠判定装置１００によるベッド２上の人１Ａが睡眠中であるか否かの判定に係る処理について図６のフローチャートを用いて説明する。第２区間Ｔｂの設定時点からの順番を示す「ｎ」を「０」に初期化し（ステップ＃０１）、「ｎ」に「１」が加算される都度（ステップ＃０２）、以下のステップ＃０３〜ステップ＃１５の処理動作を繰り返す。

まず、荷重センサ１１による荷重の変化の検出が開始される（ステップ＃０３）。荷重センサ１１による検出が開始されてから第１区間Ｔａに相当する時間が経過するまで処理は保留される（ステップ＃０４：Ｎｏ）。荷重センサ１１による検出が開始されてから第１区間Ｔａに相当する時間（１秒）が経過すると（ステップ＃０４：Ｙｅｓ）、体動値演算部１２により当該第１区間Ｔａにおける体動値Ｓが演算される（ステップ＃０５）。

演算された体動値Ｓが予め設定された判定閾値よりも大きい場合には（ステップ＃０６：Ｙｅｓ）、体動判定部１３により当該第１区間Ｔａは「体動有」と判定される（ステップ＃０７）。この「体動有」の判定結果は、判定に係る第１区間Ｔａと対応付けて記憶される（ステップ＃０９）。一方、演算された体動値Ｓが予め設定された判定閾値以下である場合には（ステップ＃０６：Ｎｏ）、体動判定部１３により当該第１区間Ｔａは「体動無」と判定される（ステップ＃０８）。このような「体動無」の判定結果である場合にも、判定に係る第１区間Ｔａと対応付けて記憶される（ステップ＃０９）。

第２区間Ｔｂｎに相当する時間（２０秒）が経過していなければ（ステップ＃１０：Ｎｏ）、ステップ＃０３に戻り処理が継続される。一方、第２区間Ｔｂｎに相当する時間が経過していれば（ステップ＃１０：Ｙｅｓ）、当該第２区間Ｔｂｎにおける体動数Ｎｎが、「体動有」と判定された第１区間Ｔａの数として算出される（ステップ＃１１）。

ステップ＃１１で算出された第２区間Ｔｂｎにおける体動数Ｎｎを用いて、重み付き体動数演算部１４ｂが重み付き体動数Ｍ_ｎを演算する（ステップ＃１２）。この重み付き体動数Ｍ_nは、対応する第２区間Ｔｂｎと関連づけて記録される（ステップ＃１３）。ステップ＃０３〜ステップ＃１３が、寝具（ベッド２）上の動物（人１Ａ）の設定時点からの経過時間に応じた体動数Ｍ_nを取得する体動数取得工程に相当している。

つぎに、「ｍ」を「ｎ」として、ステップ＃１２で算出された第２区間Ｔｂｎにおける重み付き体動数Ｍ_nを最新の第２区間Ｔｂｍにおける重み付き体動数Ｍ_mとする睡眠値Ｚｍを睡眠値演算部１６ａで演算する（ステップ＃１４）。

睡眠値演算部１６ａは、「ｍ」が「１」〜「３３」のときに、第２区間Ｔｂ１〜Ｔｂｍ毎の重み付き体動数Ｍ₁〜Ｍ_mをメモリなどから読み出して、演算式（２）を用いて睡眠値Ｚｍを演算する。睡眠値演算部１６ａは、ｍ」が「３４」以上のときに、現在から６６０秒遡る３３個の第２区間Ｔｂ(m-32)〜Ｔｂｍ毎の重み付き体動数Ｍ_m-32〜Ｍ_mをメモリなどから読み出して、演算式（３）を用いて睡眠値Ｚｍを演算する。ステップ＃１４が、体動数Ｍと、設定時点から現在までの経過時間に応じて設定された演算式（２），（３）とを用いて睡眠値Ｚを演算する睡眠値演算工程に相当している。

睡眠判定部１６は、睡眠値Ｚが０以下である場合には（ステップ＃１５：Ｙｅｓ）、現在、人１Ａが睡眠中であると判定し（ステップ＃１５）、処理を終了する。一方、睡眠判定部１６は、睡眠値Ｚが０より大きい場合には（ステップ＃１５：Ｎｏ）、現在、人１Ａが覚醒中であると判定し（ステップ＃１６）、人１Ａが睡眠中であると判定するまで、ステップ＃０３〜ステップ＃１５の処理動作を繰り返す。ステップ＃１５が、睡眠値Ｚに基づいて睡眠中か否か判定する睡眠判定工程に相当している。

このように、体動数算出部１４ａにより算出された体動数Ｎに重み付けを行い、重み付き体動数Ｍを用いて睡眠判定を行うことにより、第２区間Ｔｂにおける体動数が比較的少ない場合と、第２区間Ｔｂにおける体動数が比較的多い場合とにおける、影響を低減することが可能となる。このため、ベッド２上の人１Ａが例えば読書等をしているような状態を、体動が少ないことから誤って睡眠中と判定することを低減できる。したがって、本睡眠判定装置１００によれば、ベッド２上の人１Ａが、睡眠中であるか覚醒中であるかを適切に判定することが可能となる。

このように、本睡眠判定装置１００によれば、例えば、覚醒中の人１Ａがベッド２上に寝そべりながら所定の動作を行っている状態であっても、ベッド２上の人１Ａが睡眠中である場合の体動数と区別することが可能となる。このため、ベッド２上の人１Ａが覚醒中であるにも拘らず、睡眠中であると誤判定することを抑制することが可能となる。したがって、ベッド２上の人１Ａが睡眠中であるか否かを適切に判定することが可能となる。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、体動数算出部１４ａにより算出された体動数Ｎに重み付けを行った重み付き体動数Ｍを用いて睡眠判定を行っているが、重み付けを行っていない体動数Ｎを用いて睡眠判定を行ってもよい。

上記実施形態では、体動数算出部１４ａにより算出された体動数Ｎに基づいて睡眠判定を行っているが、人１Ａのベッド２上での体動をカメラなどの撮像装置による画像情報に基づいて検出して、その人１Ａの設定時点からの経過時間に応じた体動数を取得する体動数取得部を備えていてもよい。

上記実施形態では、体動値演算部１２は、荷重の最大値と最小値との差を体動値として演算するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、体動値演算部１２は、荷重の最大振幅値を体動値として演算する構成することも可能である。このような体動値が図７に示される。荷重は上記実施形態と同様に荷重センサ１１により算出される。振幅値とは、荷重の傾きが変わってから次に傾きが変わるまでの変化量をいう。最大振幅値とは区間（第１区間）Ｔａ内に含まれるこのような振幅値の最大のものをいう。図７では、各区間ＴａにおけるＫ１とＫ２との差が最大振幅値に相当する。図７においては、各区間Ｔａにおける最大振幅値は、符号Ｓを付して示される。

このような構成にあっては、荷重センサ１１の検出結果に高周波ノイズが重畳されている場合であっても、或いは、低周波ノイズに荷重センサ１１の検出結果が重畳されている場合であっても、これらのノイズの影響を低減した上で体動値を演算することができる。したがって、このような最大振幅値Ｓを体動値として用いた場合であっても、体動の有無を精度良く判定することが可能となる。

或いは、体動値演算部１２は、荷重の分散値を体動値として演算する構成とすることも可能である。このような体動値が図８に示される。荷重は上記実施形態と同様に荷重センサ１１により算出される。分散値とは、期待値を基準としてバラツキを示す値である。これは、公知の数学的手法により算出することが可能である。区間Ｔａ内における荷重の変化が小さければ、分散値は小さくなり、区間Ｔａ内における荷重の変化が大きければ、分散値も大きくなる。このような分散値も図８に示されるように、区間Ｔａ毎に演算される。このような分散値は、図８において符号Ｂを付して示される。

このような構成にあっては、第１区間Ｔａ全体に亘る荷重の変化を考慮して体動値を演算することができる。このため、荷重センサ１１の検出結果に突発的なノイズ（例えばスパイクノイズ）が含まれる場合であっても、当該突発的なノイズの影響を低減した上で体動値を演算することができる。したがって、このような分散値を体動値として用いた場合であっても、体動の有無を精度良く判定することが可能となる。

更には、体動値演算部１２は、荷重の平均値と、隣接する区間Ｔａの荷重の平均値との差を体動値として演算する構成とすることも可能である。このような体動値が図９に示される。荷重は上記実施形態と同様に荷重センサ１１により算出される。荷重の平均値とは、区間Ｔａにおける荷重の平均値である。隣接する区間Ｔａの荷重の平均値とは、一つ前の区間Ｔａの荷重の平均値又は一つ後の区間Ｔａの荷重の平均値である。図９には、一つ後の区間Ｔａの荷重の平均値との差を体動値としている例を示している。このような差は、図９において符号Ｃを付して示される。

このような構成にあっては、互いに隣接する２つの第１区間Ｔａの荷重の変化を相対的な値として用いることができる。このため、荷重センサ１１の検出結果が低周波ノイズに重畳している場合であっても、当該低周波ノイズの影響を低減した上で体動値を演算することができる。したがって、このような荷重の平均値差Ｃを体動値として用いた場合であっても、体動の有無を精度良く判定することが可能となる。

上記実施形態では、第１区間Ｔａの夫々が互いに隣接して構成されるように図示した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第１区間Ｔａの夫々は、隣接する第１区間と互いに重複する重複期間Ｄを有するように構成することも当然に可能である。このような第１区間Ｔａの例が図１０に示される。すなわち、互いに隣接する第１区間Ｔａに亘って重複期間Ｄが形成される。

このような構成とすれば、隣接する第１区間Ｔａの体動値を基準として演算対象の第１区間Ｔａの体動値を演算することができる。このため、低周波ノイズに荷重センサ１１の検出結果が重畳されている場合であっても、これらのノイズの影響を低減した上で体動値を演算することができる。したがって、体動の有無を精度良く判定することが可能となる。

上記実施形態では、ベッド２の裏面に配設された荷重センサ１１は１つ、すなわち荷重センサ１１が脚部２Ｃのうちの一つに設けられているとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。ベッド２が有する脚部２Ｃのうち複数の脚部２Ｃに荷重センサ１１を設けることも可能であるし、全ての脚部２Ｃに荷重センサ１１を設ける構成とすることも当然に可能である。

上記実施形態では、睡眠判定部１６が、現在、ベッド２上の人１Ａが睡眠中であるか覚醒中であるかを判定するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。体動数及び重み付き体動数を順次、記憶しておき、これらを用いて所定時間前にベッド２上の人１Ａが睡眠中であったか覚醒中であったかを判定する構成とすることも当然に可能である。

また、上記実施形態では、睡眠判定部１６が６４０秒前から現在まで、夫々２０秒毎に区切られた第２区間Ｔｂの体動数を用いて演算した重み付き体動数を用いて判定するとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、「６４０秒前」は一例であり、他の値を用いることも当然に可能である。

上記実施形態では、第１区間Ｔａが１秒であり、第２区間Ｔｂが２０秒であるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。第１区間Ｔａを１秒以外に設定することも可能であるし、第２区間Ｔｂが２０秒以外に設定することも当然に可能である。

上記実施形態では、動物１として人１Ａを例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、人１Ａ以外の動物１が睡眠中であるか、或いは覚醒中であるかの判定に適用することも当然に可能である。

上記実施形態では、寝具２としてベッド２を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。すなわち、寝具２をベッド２以外の寝具２、例えば布団や敷き藁等とすることも当然に可能である。

上記実施形態では、荷重センサ１１がベッド２の台部２Ｂと脚部２Ｃとの間に設けられるとして説明した。しかしながら、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。荷重センサ１１を脚部２Ｃとベッド２を載置する載置面との間に設けることも可能である。また、荷重センサ１１に替えて加速度センサや圧電センサとすることも可能である。係る場合、このようなセンサを人１Ａの手足等に付設することにより本発明を実現することも可能である。

本発明は、寝具上の動物が睡眠中であるか否かを判定する睡眠判定装置に用いることが可能である。

１動物
２寝具
１１荷重センサ
１２体動値演算部
１３体動判定部
１４体動数取得部
１６睡眠判定部
１６ａ睡眠値演算部
Ｍ（重み付き）体動数
Ｎ体動数
Ｓ体動値
Ｔａ第１区間
Ｔｂ第２区間
Ｚ睡眠値

Claims

寝具上の動物の設定時点からの経過時間に応じた体動数を取得する体動数取得部と、
前記体動数と前記経過時間に応じて設定された演算式とを用いて睡眠値を演算する睡眠値演算部と、
前記睡眠値に基づいて睡眠中か否かを判定する睡眠判定部と、を備え、
前記寝具の荷重を検出可能な荷重センサと、
所定周期で繰り返される第１区間毎に、前記荷重センサによる検出荷重に基づいて前記寝具の荷重変化を示す体動値を演算する体動値演算部と、
前記体動値が予め設定された閾値よりも大きい場合に前記第１区間における「体動有」を判定する体動判定部とを備え、
前記体動数取得部は、連続する複数の前記第１区間からなる第２区間毎の体動数を、前記「体動有」が判定された前記第１区間の数として取得するように構成され、
前記体動数取得部は、
前記第２区間毎に、前記体動数が多いほどその数値が大きくなり、且つ、前記体動数が多いほど当該体動数が１減ったときの数値との差よりも当該体動数が１増えたときの数値との差の方が小さくなるように換算する換算式を用いて重み付き体動数を取得するように構成され、
前記睡眠値演算部は、
前記換算式を用いて取得した前記第２区間毎の重み付き体動数を用いて前記睡眠値を演算するように構成されている睡眠判定装置。
寝具上の動物の設定時点からの経過時間に応じた体動数を取得する体動数取得工程と、
前記体動数と前記経過時間に応じて設定された演算式とを用いて睡眠値を演算する睡眠値演算工程と、
前記睡眠値に基づいて睡眠中か否か判定する睡眠判定工程と、を備え、
前記寝具の荷重を検出可能な荷重センサと、
所定周期で繰り返される第１区間毎に、前記荷重センサによる検出荷重に基づいて前記寝具の荷重変化を示す体動値を演算する体動値演算部と、
前記体動値が予め設定された閾値よりも大きい場合に前記第１区間における「体動有」を判定する体動判定部とを備えており、
前記体動数取得工程は、連続する複数の前記第１区間からなる第２区間毎の体動数を、前記「体動有」が判定された前記第１区間の数として取得し、
前記体動数取得工程は、
前記第２区間毎に、前記体動数が多いほどその数値が大きくなり、且つ、前記体動数が多いほど当該体動数が１減ったときの数値との差よりも当該体動数が１増えたときの数値との差の方が小さくなるように換算する換算式を用いて重み付き体動数を取得し、
前記睡眠値演算工程は、
前記換算式を用いて取得した前記第２区間毎の重み付き体動数を用いて前記睡眠値を演算する睡眠判定方法。