JP6189618B2 - 睡眠状態判断システムおよび睡眠状態判断システムの作動方法 - Google Patents

Description

本発明は睡眠状態判断システムおよび睡眠状態判断方法に関し、特に、対象者に装着された活動量計により計測された情報に基づいて睡眠状態を判断する睡眠状態判断システムおよび睡眠状態判断方法に関する。

従来から、対象者に活動量の計測機器を装着し、当該計測機器により計測された活動量に基づいて、睡眠状態を検出または推定する技術が知られている。

このような計測機器として、例えば３軸の加速度センサを内蔵したものがある。対象者の動きに応じて変化する加速度センサからの出力値は、対象者の姿勢を判断して、睡眠の深さや睡眠中の活動を推定するために用いられる。

特開２０１０−１４８８２９号公報

Ｍｉｎｏｒｉ Ｅｎｏｍｏｔｏ他、"Ｎｅｗｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｗａｉｓｔ ａｃｔｉｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｉｔｓ ｓｌｅｅｐ／ｗａｋｅ ｓｃｏｒｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ"，Ｓｌｅｅｐ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｈｙｔｈｍｓ，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｓｌｅｅｐ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， ２００９；７；１７−２２

対象者の睡眠状態を観察するにあたっては、対象者の睡眠時間の長さを正確に計測することが重要である。

しかしながら、就床時刻および離床時刻等の、対象者の睡眠と覚醒のタイミングを正確に判断することは非常に難しい。例えば、計測機器が睡眠中に対象者の動作を検出した場合、その動作が寝返りであるかまたは覚醒したのかを判断することは困難である。特に、対象者の活動量が低下しているときは、睡眠状態の判断において誤認が起こりやすいという問題があった。

したがって、対象者の睡眠時間の長さを正確に計測するために、睡眠と覚醒のタイミングを正確に判断する手法が望まれている。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、睡眠と覚醒を正確に判断することができる睡眠状態判断システムおよび睡眠状態判断方法を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明では、対象者の姿勢の判断処理と睡眠・覚醒の判断処理とを区別することにより、簡易な計算で正確に睡眠状態を判断することを可能とする。

本発明に係る睡眠状態判断システムは、対象者の加速度を検出する加速度センサと、該加速度センサにより検出された加速度に基づいて前記対象者の姿勢を判断する姿勢判断手段と、前記加速度から前記対象者の運動量値を演算する演算手段とを含む活動量計と、前記活動量計から前記対象者の運動量値と姿勢の情報とを入力する入力手段と、前記姿勢の情報から前記対象者が横になっていると判断された場合、前記運動量値に基づいて、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかを判定する覚醒／睡眠判定手段とを含む睡眠状態判断装置とを備える。

ここで、前記覚醒／睡眠判定手段は、前記姿勢の情報から前記対象者が横になっていると判断された時刻を含む所定の時間的範囲における運動量値を線形結合する結合手段と、前記結合手段により線形結合された値と所定の閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段による比較の結果、前記線形結合された値が前記所定の閾値未満である場合に前記対象者が睡眠中であると判定する手段とを含むものとすることができる。

また、前記睡眠状態判断装置は、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかの判定結果に関する情報を時刻と対応付けて記憶する記憶手段を更に含むものとすることができる。

また、前記睡眠状態判断装置は、前記運動量値と、前記姿勢の情報と、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかの判定結果に関する情報とを時刻の情報と対応付けて表示する表示手段を更に含むものとすることができる。

本発明の別の態様によれば、本発明に係る睡眠状態判断方法は、活動量計の加速度センサが、対象者の加速度を検出するステップと、前記活動量計の姿勢判断手段が、前記加速度センサにより検出された加速度に基づいて前記対象者の姿勢を判断するステップと、前記活動量計の演算手段が、前記加速度から前記対象者の運動量値を演算するステップと、睡眠状態判断装置が、前記活動量計から前記対象者の運動量値と姿勢の情報とを入力するステップと、前記睡眠状態判断装置が、前記姿勢の情報から前記対象者が横になっていると判断された場合、前記運動量値に基づいて、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかを判定するステップとを備える。

本発明の他の態様によれば、本発明に係る睡眠状態判断装置は、加速度センサを含む活動量計により計測された対象者の運動量値と姿勢の情報とを用いて前記対象者の睡眠状態を判断する睡眠状態判断装置であって、前記対象者の運動量値と姿勢の情報とを入力する入力手段と、前記姿勢の情報から前記対象者が横になっていると判断された場合、前記運動量値に基づいて、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかを判定する覚醒／睡眠判定手段とを備える。

本発明の他の態様によれば、本発明に係る睡眠状態判断方法は、加速度センサを含む活動量計により計測された対象者の運動量値と姿勢の情報とを用いて前記対象者の睡眠状態を判断する装置により実行される睡眠状態判断方法であって、前記対象者の運動量値と姿勢の情報とを入力するステップと、前記姿勢の情報から前記対象者が所定の期間を超えて横になっていると判断された場合、前記運動量値に基づいて、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかを判定するステップとを備える。

本発明の他の態様によれば、本発明に係る活動量計は、コンピュータを、上記の睡眠状態判断装置として機能させる。

本発明の他の態様によれば、本発明に係る活動量計は、前記対象者の加速度を検出する加速度センサと、該加速度センサにより検出された加速度に基づいて前記対象者の姿勢を判断する姿勢判断手段と、前記加速度から前記対象者の運動量値を演算する演算手段と、前記対象者の運動量値と姿勢の情報とを、前記対象者の睡眠状態を判断するための情報として出力する出力手段とを備える。

本発明の他の態様によれば、本発明に係る活動量計測方法は、加速度センサを含む活動量計により実行される活動量計測方法であって、前記加速度センサにより対象者の加速度を検出するステップと、該加速度センサにより検出された加速度に基づいて前記対象者の姿勢を判断するステップと、前記加速度から前記対象者の運動量値を演算するステップと、前記対象者の運動量値と姿勢の情報とを、前記対象者の睡眠状態を判断するための情報として出力するステップとを備える。

本発明の他の態様によれば、本発明に係るコンピュータプログラムは、加速度センサに接続されたコンピュータを、上記の活動量計として機能させる。

本発明によれば、対象者の姿勢の判断処理と、睡眠／覚醒の判定処理とを区別することにより、簡易な計算で対象者の睡眠状態を正確に判断することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る活動量計の機能構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る睡眠状態判断システムの外観構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る睡眠状態判断システムに含まれる睡眠状態判断装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る運動量値の計算方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る活動量計の外観斜視図であり、（ａ）は活動量計本体の図、（ｂ）は活動量計を対象者に装着する態様を示す図である。 本発明の一実施形態に係る活動量計の外観図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の一実施形態に係る活動量計が正面に直交する軸の周りに３６０°回転した場合に対象者の姿勢を判断する方法を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る活動量計が側面に直交する軸の周りに３６０°回転した場合に対象者の姿勢を判断する方法を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る睡眠状態判断装置において対象者の覚醒／睡眠を判定する方法を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る睡眠状態判断装置において実行される覚醒／睡眠を判定する方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る睡眠状態判断装置による計測情報の表示例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る活動量計１００の回路構成を示すブロック図である。

活動量計１００は、対象者の活動量および姿勢を計算し記憶する機能と、記憶された情報を送信する機能とを有する。同図に示すように、活動量計１００は、センサ部１０２と、プロセッサ１０８と、入力部１０４と、記憶部１１０に含まれた運動データ記憶部１１４およびプログラム記憶部１１６と、表示部１１２と、通信部１０６と、表示部１１２とから構成される。

センサ部１０２は、活動量計１００の動き（活動量計１００を装着している対象者の動き）を検出するものであり、直交する３軸の加速度を検出して加速度信号を出力する加速度センサを含んでいる。

記憶部１１０は、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリの様な不揮発性記憶素子により構成され、プログラム記憶部１１６および運動データ記憶部１１４を含んでいる。

プロセッサ１０８は、活動量計１００全体の動作を制御すると共に、体動信号および／または予め記憶された個人データから運動データを計算し、記憶部１１０の運動データ記憶部１１４に記憶するものである。この運動データには、センサ部１０２から出力された体動信号に基づく運動量値と、対象者の姿勢の情報とを含む。

通信部１０６は、外部機器として構成されるリーダライタを通じて近接通信を行なって、睡眠状態判断装置に情報を送信し、また睡眠状態判断装置から情報を受信する。

ここで、活動量計１００から睡眠状態判断装置に送信されるデータには、運動データ記憶部１１４に記憶された運動データが含まれる。

また、活動量計１００が睡眠状態判断装置から受信するデータには、個人データ等が含まれる。

本実施形態において、リーダライタは電磁波を発生することにより、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）フィールド（磁界）を形成する。通信部１０６をリーダライタに近づけると、電磁誘導によって電源の供給を受け、リーダライタとの間でデータ伝送を行なう。リーダライタは、自身が発生する電磁波を変調することにより、活動量計１００にデータを送信する。通信部１０６では、リーダライタが発生する電磁波を負荷変調することにより、リーダライタにデータを発信することができる。

なお、非接触の通信手段として、赤外線通信、近距離無線通信のブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））、微弱電力型無線通信装置等の種々の送受信方式を採用することとしてもよい。

表示部１１２は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等により構成され、入力部１０４から入力された信号や、運動データ記憶部１１４に記憶された運動データに関する情報を表示するものである。

プログラム記憶部１１６は、コンピュータを本実施形態に係る活動量計として機能させるためのプログラムを記憶する。本実施形態において活動量計１００により実行される諸機能は、プログラム記憶部１１６に記憶されたプログラムをロードしたプロセッサ１０８が、このプログラムに含まれるコンピュータ読取可能な命令を実行することにより達成されるものである。

図２は、活動量計１００と、睡眠状態判断装置２００およびリーダライタ２０２とから構成される睡眠状態判断システムの外観構成を示す図である。

活動量計１００は対象者（被験者）に装着され、センサ部１０２から出力される体動信号に基づいて対象者の運動量値および姿勢を定期的に計測し、計測結果を運動データとして運動データ記憶部１１４に記憶する。

ここで、運動データは、対象者または機器自体に割り当てられた固有のＩＤに対応付けて記憶することができる。

対象者が睡眠状態判断装置２００を使用して運動データを表示させる場合、図２に示すように活動量計１００を睡眠状態判断装置２００に接続されたリーダライタ２０２にかざすか、またはリーダライタ２０２に近づける。すると、プロセッサ１０８によって記憶部１１０の運動データ記憶部１１４から運動データが読み出される。読み出された運動データは、通信部１０６によってリーダライタ２０２を経由し、睡眠状態判断装置２００に送信される。睡眠状態判断装置２００ではプログラムの実行に基づいて運動データを画像処理し、ディスプレイ上に処理結果の画像を表示する。

図３は、本実施形態に係る睡眠状態判断装置２００のハードウェア構成を示すブロック図である。

睡眠状態判断装置２００は、活動量計１００から受信した活動量と姿勢の情報に基づいて覚醒／睡眠の判定を行う機能を有する。同図に示すように、睡眠状態判断装置２００は、中央処理装置（ＣＰＵ）３１８と、一時記憶領域であるＲＡＭ３０４と、プログラムやデータを記憶したＲＯＭ３０６と、リーダライタ２０２に接続可能な通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）３１６と、ＣＤ−ＲＯＭに記憶されたデータを読み出すためのＣＤ−ＲＯＭドライブ（ＤＲＶ）３０８とが、バス３０２に接続されている。また、バス３０２には、補助記憶装置としてのハードディスク（ＨＤ）３２２が接続されている。また、データ等の入力操作に使用されるキーボード３１２およびマウス３１４がキーボード／マウス制御（ＣＴＲＬ）部３１０を介してバス３０２に接続されている。

ハードディスク３２２およびＲＯＭ３０６には、本発明に係わる処理を実行するためのプログラムや、このプログラムによって参照されるデータが記憶されている。本実施形態において睡眠状態判断装置２００により実行される諸機能は、ＲＯＭ３０６やハードディスク３２２等に記憶されたプログラムをロードしたＣＰＵ３１８が、このプログラムに含まれるコンピュータ読取可能な命令を実行することにより達成されるものである。

プログラムには、睡眠状態判断装置２００が対象者の運動データに関する情報を表示する装置として機能するために実行されるアプリケーションプログラム、リーダライタ２０２を介してデータの送受信を行うための通信プログラム、ＬＣＤ３２０に表示するためのコンテンツ等が含まれる。

また、ハードディスク３２２には、活動量計１００から受信した運動データを蓄積した
データの集合（データベース）が構築されている。

このような構成をとることにより、睡眠状態判断装置２００では、通信Ｉ／Ｆ３１６を介して活動量計１００から固有のＩＤと共に運動データを受信した場合、ＣＰＵ３１８はそのＩＤに対応付けて運動データを上記のデータベースに記憶する。また、上記のアプリケーションの実行中に自動的に、またはキーボード３１２またはマウス３１４の操作を通じて対象者からデータ処理の指示を受けた場合、上記のデータベースに記憶されたデータを読み出して当該データに基く計算処理を実行する。計算結果は、ＬＣＤ３２０に表示させることによって対象者に提供することができる。

この睡眠状態判断装置２００は、例えば、ノートパソコン等のＰＣ（Personal Computer）、携帯電話機、情報通信端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ポータブルナビゲーション装置、ゲーム機等により構成することができる。

次に、本実施形態に係る活動量計１００において対象者の運動量値および姿勢を計算する処理について説明する。

図４は、活動量計１００において実行される運動量値の計算方法の処理フローである。

まず、ステップＳ４００２において運動カウンタＵｋおよび時間値ｔを初期化する。

次いで、ステップＳ４００６において、３軸の加速度センサにより構成されたセンサ部１０２からｘ、ｙ、ｚ軸方向の加速度信号を取り込み記憶する。本実施形態では、加速度信号を取り込む周期ｔｓを１２５ｍｓに設定した例を説明するが、周期ｔｓは、例えば数十ｍｓ〜数百ｍｓとすることができる。

このように１２５ｍｓ毎に加速度信号をｉ回取り込むと、結果として以下の複数の加速度信号の値が得られる。

ｘ軸方向の加速度信号：ｘ１、ｘ２、ｘ３、・・・、ｘｉ
ｙ軸方向の加速度信号：ｙ１、ｙ２、ｙ３、・・・、ｙｉ
ｚ軸方向の加速度信号：ｚ１、ｚ２、ｚ３、・・・、ｚｉ
次いで、ステップＳ４０１０において、記憶されたｘ、ｙ、ｚ軸方向のそれぞれの加速度信号の値について、過去８回（すなわち過去１秒間）の平均値と直近の値との差の絶対値を計算し、結果をそれぞれｘ比較値、ｙ比較値、ｚ比較値とする。比較値は、以下の式により求めることができる。

次いで、ステップＳ４０１２において、上記のように求めたｘ比較値、ｙ比較値、ｚ比較値のいずれかが一定値Ｔｈ以上であるか比較する。一定値Ｔｈ以上の場合（ＹＥＳルート）はステップＳ４０１４へ進み、運動ありとして運動カウントＵｋに一定値を加算する。例えば、運動カウントＵｋの計算を以下の式により行う。
Ｕｋ＝Ｕｋ＋０．５

ここで、運動カウントＵｋは、Ｔｈ以上である比較値の個数に応じて増加させることとしてもよい。例えば、ｘ、ｙ、ｚ比較値のいずれか１つがＴｈ以上であればＵｋ＝Ｕｋ＋１とする。また、ｘ、ｙ、ｚ比較値のうち２つがＴｈであれば、Ｕｋ＝Ｕｋ＋２とする。さらに、ｘ、ｙ、ｚ比較値の全てがＴｈ以上であれば、Ｕｋ＝Ｕｋ＋３とする。

一方、ステップＳ４０１２で３軸の比較値が全て一定値Ｔｈ未満の場合（ＮＯルート）は、ステップＳ４０１６へ進む。

ステップＳ４０１６では時間値ｔと閾値Ｔとを比較する。時間値ｔが閾値Ｔ以上の場合（ＹＥＳルート）は、ステップＳ４０１８へ進む。一方、時間値ｔが閾値Ｔ未満の場合（ＮＯルート）はステップＳ４００６に戻る。

本実施形態では、閾値Ｔを２分と設定した例を説明するが、時間Ｔは数秒から数分の値をとることができる。

ステップＳ４０１８では、運動カウントＵｋから運動量値Ｍｃを算出する。例えば、周期ｔｓ＝１２５（ｍｓ）、閾値Ｔ＝２（ｍｉｎ）、ｎ＝８とした場合、以下のテーブルを参照して、運動カウントＵｋに対応する運動量値Ｍｃを取得する。

上記の算出処理により、３２段階の運動量値Ｍｃが得られる。

なお、運動量値Ｍｃの値は３２段階に限定されるものではなく、テーブルの値は上記の例に限定されるものでもない。また、運動量値の算出においてはテーブルを参照せずに計算式を用いて行うこととしても良い。例えば、運動量値Ｍｃを以下の式により求めることとしても良い。
Ｍｃ＝ｓｑｒｔ（Ｕｋ＊４）−１

最後に、ステップＳ４０２０へ進み、現在の時刻における対象者の姿勢を判断した後、ステップＳ４００２に戻る。

以上の処理により、２分ごとに運動カウントＵｋが算出され、対象者の姿勢の情報が生成される。

次に、図５〜８を参照し、本実施形態に係る活動量計１００において対象者の姿勢を判断する基本原理について説明する。

図５（ａ）は、活動量計１００の外観斜視図であり、図５（ｂ）は対象者に活動量計を装着する態様を示す外観斜視図である。

活動量計１００には、図５（ａ）に示すように直交する３つの軸が対応付けられる。使用の際には、図５（ｂ）に示すように、ベルト等で対象者の胴体（例えば腰の部分）に装着される。

上述したように、活動量計１００では、周期的にセンサ部１０２から３軸の加速度信号が出力される。プロセッサ１０８では、出力された計測結果に基づいて運動量値および対象者の姿勢を判断する。

図６（ａ）は活動量計１００の正面図、図６（ｂ）は活動量計１００の側面図である。

本実施形態では、以下の表に示すように、対象者の姿勢として、立位、倒立位、仰臥位、左仰臥位、右仰臥位、伏臥位の６種類の姿勢が定義される。この定義に対応して、活動量計１００を含む空間を６つの領域に分類する。そして、２分間のうちに、重力方向が最も長い時間含まれていた領域から対象者の姿勢を判断する。

具体的には、概略直方体として構成される活動量計１００の６つの面に１〜６の姿勢番号が割り当てられる。姿勢番号と姿勢の種類との対応関係の情報は、記憶部１１０に記憶される。

図７は、活動量計１００が正面に垂直な軸の周りに（すなわちｘ−ｙ平面上で）３６０°回転した場合における対象者の姿勢を判断する方法の例を説明する図である。図６（ａ）に示すｘ−ｙ平面は、図７（ａ）のグラフに示すように４つの領域に分割される。この４つの領域には、それぞれ以下の表に示すように姿勢１〜４が割り当てられている。姿勢１〜４と角度との対応関係の情報は、記憶部１１０に記憶されている。

活動量計１００のプロセッサ１０８は、センサ部１０２から出力される加速度信号から判断される重力方向を例えば５°毎の精度で測定し、過去２分間のうちに、重力方向が４つの領域のうちのいずれの領域に最も長く位置したかを判断する。例えば、図７（ａ）の中心から右下へ向かう矢印は、重力方向が姿勢３に割り当てられた領域に位置していると判断される。

このようにして、図７（ｂ）に示すような活動量計１００の向きの変化が判断される。結果として、活動量計１００を装着した対象者が姿勢１〜４のうちのいずれの姿勢であるかを判断することができる。

図８は、活動量計１００が側面に直交する軸の周りに（すなわちｙ−ｚ平面上で）３６０°回転した場合に対象者の姿勢を判断する方法の例を説明する図である。図６（ｂ）のｙ−ｚ平面は、図８（ａ）のグラフに示すように４つの領域に分割される。この４つの領域には、それぞれ以下の表に示すように姿勢２、６、１、および５が割り当てられている。姿勢２、６、１、および５と角度との対応関係の情報は、記憶部１１０に記憶される。

活動量計１００のプロセッサ１０８は、センサ部１０２の出力値から判断される重力方向を例えば５°毎の精度で測定し、過去２分間のうちに、重力方向が４つの領域のうちのいずれの領域に最も長く位置したかを判断する。例えば図８（ａ）の中心から右下へ向かう矢印は、重力方向が姿勢５に割り当てられた領域に位置していると判断される。

このようにして、活動量計１００の図８（ｂ）に示すような向きへの変化が判断される。結果として、活動量計１００を装着した対象者が姿勢２、６、１、および５のうちのいずれの姿勢であるかを判断することができる。

以上説明したように、センサ部１０２から出力された加速度信号の値は運動量値に変換され、この運動量値が時刻の情報と対応付けて運動データ記憶部１１４に蓄積・記憶される。さらに、活動量計１００では蓄積された情報に基づいて２分毎に対象者の姿勢を判断し、その判断結果を時刻と対応付けて運動データ記憶部１１４に蓄積・記憶する。

活動量計１００は、図２を参照して上述した方法を使用して、対象者の運動量値と姿勢の情報とを、前記対象者の睡眠状態を判断するための情報として出力する。睡眠状態判断装置２００は、活動量計１００に蓄積された情報を受信し、当該情報を使用して、対象者が覚醒しているか睡眠中であるかを判定することができる。

次に、図９を参照し、各時刻において対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかを判定する方法について説明する。

同図に示すグラフにおいて、横軸は時刻、縦軸はセンサ部１０２からの出力値を表す。即ち、同図に示す例では、０：００〜０：１２の時間的範囲で７回分の運動量値を求めている。

本実施形態において、覚醒／睡眠の判定においては、活動量計１００から運動量値の中から連続する５個の運動量値を用いている。１回目の判定においては、０：０４における対象者の覚醒／睡眠を判定するために、０：０４の測定値と前後の４つの値（すなわち０：００〜０：０８の５個の運動量値）を、Ｚ値を求めるための次の式に適用する。
Ｚ＝0.208742Ｘ_−２＋0.200402Ｘ_−１＋0.304441Ｘ＋0.128205Ｘ_＋１＋0.153489Ｘ_＋２

ここで、Ｘ_−２は０：００における運動量値、Ｘ_−１は０：０２における運動量値、Ｘ＝０：０４における運動量値、Ｘ_＋１は０：０６における運動量値、Ｘ_＋２は０：０８における運動量値、のように値を代入する。

そして、Ｚ値が１以上であれば覚醒と判定し、Ｚ値が１未満であれば睡眠中と判定する。

２回目の判定においては、０：０６における対象者の姿勢を測定するために、０：０６の運動量値と前後の４つの運動量値（すなわち０：０２〜０：１０の５個の運動量値）を、Ｚ値の式に適用する。

ここで、Ｘ_−２は０：０２における運動量値、Ｘ_−１は０：０４における運動量値、Ｘは０：０６における運動量値、Ｘ_１は０：０８における運動量値、Ｘ_＋２は０：１０における運動量値、のように値を代入する。

そして、Ｚ値が１以上であれば０：０６では覚醒と判定し、Ｚ値が１未満であれば０：０６では睡眠中と判定する。

同様に、３回目の測定においては、０：０８における対象者の姿勢を測定するために、０：０８の出力値と前後の４つの出力値（すなわち０：０４〜０：１２の５個の出力値）を、Ｚ値の式に適用する。

ここで、Ｘ_−２は０：０４における出力値、Ｘ_−１は０：０６における出力値、Ｘは０：０８における出力値、Ｘ_１は０：１０における出力値、Ｘ_＋２は０：１２における出力値、のように値を代入する。

そして、Ｚ値が１以上であれば０：０８では覚醒と判定し、Ｚ値が１未満であれば０：０８では睡眠中と判定する。

このようにして、図９に示す例では２分毎に着目する時刻を順に進め、その時刻において対象者が覚醒していたか、または睡眠中であったかを判定することができる。

次に、図１０を参照して、睡眠状態判断装置２００において実行される覚醒／睡眠の判定方法８０００について説明する。

ステップＳ８００２において、時刻ｔにおける姿勢の情報から、対象者が横になっているかどうか判断する。この判断は、姿勢番号が３、４、５、６のいずれかに該当するかどうかにより判断される.
対象者が横になっていないと判断した場合（ステップＳ８００２のＮＯルート）は、ステップＳ８０１２に進み、着目する時刻ｔを２分進める。

一方、対象者が横になっていると判断した場合（ステップＳ８００２のＹＥＳルート）は、ステップＳ８００４に進んでＺ値を計算する。次いで、ステップＳ８００６に進み、計算されたＺ値と１とを比較することにより、覚醒／睡眠の判定を行う。そして、ステップＳ８００８に進み、覚醒／睡眠の判定結果を時刻と対応付けて記録する。

次いで、ステップＳ８０１０に進み、運動量値Ｍｃが残っているか判断する。そして、覚醒／睡眠を判定するための運動量値が残っていなければ（ＮＯルート）処理を終了する。一方、覚醒／睡眠を判定するための運動量値が残っている場合は、ステップＳ８０１２に進み、着目する時刻ｔを２分進める。その後、ステップ８００２に戻る。

このようにして、対象者が横になっている場合に、覚醒しているかまたは睡眠中であるかを判定することができる。

上記の方法で蓄積・記憶された運動データは、３２段階の運動量値、対象者の姿勢に関する情報、および対象者の睡眠／覚醒の判定結果の情報を含む。これらの情報は、時刻の情報と関連づけて記憶される。睡眠状態判断装置２００は、これらの情報に基づいて画像処理を行い、運動データをＬＣＤ３２０上に表示させる。

図１１は、睡眠状態判断装置２００のＬＣＤ３２０上における運動データの表示例を示す。ここで表示に使用されるデータは、対象者の姿勢の判断に関する情報、および対象者の睡眠／覚醒の判定に関する情報を含んでいる。同図において、横軸は時刻、縦軸は出力値を表す。破線により囲まれた部分は対象者の姿勢判断情報の表示例を示す。ここで、白は立位状態を示し、仰臥位、左側臥位が色分けして表示されている。また、ハッチング１００２は、対象者が睡眠状態であると判断されたことを示している。

図１１において、０：００から６：００までの間、２分毎に上述した手法により活動量計１００の重力方向を求め、対象者の姿勢を判断する。同図に示す例では、０：４０を過ぎた時点で対象者は仰臥位となり、次いで２：１５を過ぎた時点で左側臥位に変化し、３：００を過ぎた時点で仰臥位に戻り、５：００前に再び左側臥位に変化している。

そして、５：３０を過ぎたところで立位と判断されている。一方、覚醒／睡眠の判定においては、立位と判断される前に覚醒との判定が行われている。

したがって、対象者の姿勢の判断と、覚醒／睡眠の判定とを区別することによって、正確な睡眠状態の判断が可能となる。

上述の実施形態に係る姿勢の判断方法において、３軸の加速度センサから１２５ｍｓ間隔で２分間分の出力値を取得して運動量値を求める方法を採用し、当該運動量値から、覚醒／睡眠の判定を行った。

対象者の脳波を測定して得られた覚醒／睡眠の判定結果と比較したところ、本実施例の方法によれば、約８７．４％の精度で覚醒／睡眠を判定できることが確認された。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の形態に限らず、他の様々な形態でも実施できることはいうまでもない。そして、このような他の実施形態もまた、本発明の範囲を逸脱しない限り請求項の範囲に属するものである。

本発明は、対象者の姿勢、睡眠／覚醒、日中の活動状況を観察する活動量計を用いたシステムに利用することができる。

１００ 活動量計
１０２ センサ部
１０４ 入力部
１０６ 通信部
１０８ プロセッサ
１１０ 記憶部
１１２ 表示部
１１４ 運動データ記憶部
１１６ プログラム記憶部
２００ 睡眠状態判断装置
２０２ リーダライタ
３０４ ＲＡＭ
３０６ ＲＯＭ
３０８ ＣＤ−ＲＯＭドライブ
３１０ キーボード／マウス制御部
３１２ キーボード
３１４ マウス
３１６ 通信インタフェース
３１８ ＣＰＵ
３２０ ＬＣＤ
３２２ ハードディスク

Claims (8)

1. 対象者の加速度を検出する３軸の加速度センサと、
   該加速度センサにより検出された加速度に基づいて前記対象者の姿勢を判断する姿勢判断手段と、
   前記加速度から前記対象者の運動量値を演算する演算手段と
   を含む活動量計と、
   前記活動量計から前記対象者の運動量値と姿勢の情報とを入力する入力手段と、
   前記姿勢の情報から前記対象者が横になっていると判断された場合、前記運動量値に基づいて、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかを判定する覚醒／睡眠判定手段と
   を含む睡眠状態判断装置と
   を備え、
   前記演算手段は、前記加速度センサから出力される各軸方向の加速度信号について、第１の所定期間の平均値と直近の値との差を計算する処理と、前記計算の結果が所定の閾値以上である場合にカウンタを増分する処理とを、第２の所定期間繰り返し、前記カウンタの値に基づいて前記運動量値を演算することを特徴とする睡眠状態判断システム。
2. 前記覚醒／睡眠判定手段は、
   前記姿勢の情報から前記対象者が横になっていると判断された時刻を含む所定の時間的範囲における運動量値を線形結合する結合手段と、
   前記結合手段により線形結合された値と所定の閾値とを比較する比較手段と、
   前記比較手段による比較の結果、前記線形結合された値が前記所定の閾値未満である場合に前記対象者が睡眠中であると判定する手段と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の睡眠状態判断システム。
3. 前記睡眠状態判断装置は、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかの判定結果に関する情報を時刻と対応付けて記憶する記憶手段を更に含むことを特徴とする請求項１または２に記載の睡眠状態判断システム。
4. 前記睡眠状態判断装置は、前記運動量値と、前記姿勢の情報と、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかの判定結果に関する情報とを時刻の情報と対応付けて表示する表示手段を更に含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の睡眠状態判断システム。
5. 活動量計の３軸の加速度センサが、対象者の加速度を検出するステップと、
   前記活動量計の姿勢判断手段が、前記加速度センサにより検出された加速度に基づいて前記対象者の姿勢を判断するステップと、
   前記活動量計の演算手段が、前記加速度から前記対象者の運動量値を演算するステップと、
   睡眠状態判断装置が、前記活動量計から前記対象者の運動量値と姿勢の情報とを入力するステップと、
   前記睡眠状態判断装置が、前記姿勢の情報から前記対象者が横になっていると判断された場合、前記運動量値に基づいて、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかを判定するステップと
   を備え、
   前記運動量値を演算するステップにおいて、前記加速度センサから出力される各軸方向の加速度信号について、第１の所定期間の平均値と直近の値との差を計算する処理と、前記計算の結果が所定の閾値以上である場合にカウンタを増分する処理とを、第２の所定期間繰り返し、前記カウンタの値に基づいて前記運動量値を演算することを特徴とする睡眠状態判断システムの作動方法。
6. 前記判定するステップは、
   前記姿勢の情報から前記対象者が横になっていると判断された時刻を含む所定の時間的範囲における運動量値を線形結合するステップと、
   前記線形結合するステップにより線形結合された値と所定の閾値とを比較するステップと、
   前記比較するステップによる比較の結果、前記線形結合された値が前記所定の閾値未満である場合に前記対象者が睡眠中であると判定するステップと
   を含むことを特徴とする請求項５に記載の睡眠状態判断システムの作動方法。
7. 前記睡眠状態判断装置が、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかの判定結果に関する情報を時刻と対応付けて記憶装置に記憶するステップを更に備えたことを特徴とする請求項５または６に記載の睡眠状態判断システムの作動方法。
8. 前記睡眠状態判断装置が、前記運動量値と、前記姿勢の情報と、前記対象者が覚醒しているかまたは睡眠中であるかの判定結果に関する情報とを時刻の情報と対応付けて表示装置に表示するステップを更に備えたことを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の睡眠状態判断システムの作動方法。

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