JP6373863B2

JP6373863B2 - 起床装置

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Publication number: JP6373863B2
Application number: JP2015547261A
Authority: JP
Inventors: イゴーベレズニー; パウルディーコーネリアヨハンナオテルマンズ; ジョンチェディモフ; ナセルイブラヒムマームード
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: EP2936255B1; CN105190451A; WO2014097156A3; BR112015014046A2; RU2015129563A; BR112015014046B1; JP2016505311A; RU2634881C2; EP2936255A2; CN105190451B; US20150348390A1; US9466200B2; WO2014097156A2

Description

本発明は一般に、起床刺激の強度をゆっくり高めることにより、利用者をゆっくり優しく起こすための起床装置に関する。とりわけ本発明は、刺激が光である起床照明に関する。光強度をゆっくり高めることによって日の出が模倣され、最も自然な起床体験を利用者に与える。

睡眠とは、睡眠段階によって一般に説明される生理的過程であり、その段階は、脳活動の測定値及びそれらの段階間の遷移から推論される。例えば、起床、浅い眠り、深い眠り、及びＲＥＭ（急速眼球運動）睡眠の段階を区別することができる。これらの段階では、覚醒閾値が異なる場合があり（即ち、特定の刺激によって人を起こすのがより困難又はより簡単な場合がある）、これらの段階中に人が起こされるとき、その人の快適な体験に対する影響は異なり得る。特に人が深い眠り（徐波睡眠、ＳＷＳ）の間に起こされる場合、その人はしばらくの間頭がぼんやりして眠く感じることがあり、その人が実際に起きて気分が良くなるまでに比較的長い時間かかる場合がある。この現象は「睡眠慣性」としても知られる。

睡眠慣性は非常に良く知られている問題であり、朝の習慣的行為中のストレスの一番の原因である。睡眠慣性の影響は、所謂アーリークロノタイプ（朝型の人としても示す）の人と比較した場合、所謂レイトクロノタイプ（夜型の人としても示す）の人にとって特に厳しい。夜型の人は、以下の２つの科学的に立証された理由からより苦しむ。
１）夜型の人の日周期は、朝の最適な行動に最も適しているわけではない。
２）睡眠不足をもたらす遅い入眠時間及び早い起床時間が原因で、平日の睡眠時間が短縮される。睡眠不足は、ひいては深い眠りの割合を増やすことが知られており、このことはその人がより深い眠りから起きなければならない可能性を高める。

昔からある起床装置は目覚まし時計である。眠るとき（又はそれよりも前の時点で）、利用者は起床時間を設定する。予め設定された起床時間に実際の時刻が等しくなると、目覚まし時計が可聴刺激（音）を発生させる。その瞬間に利用者が深い眠りに就いている場合、その利用者は睡眠慣性に或る程度悩まされる可能性が高い。Philips Wake-Up Light等の近頃の従来技術の起床装置は、人工的な夜明け効果を取り入れることにより、この睡眠慣性の問題を既に減らしている。

上記の種類の従来技術の起床装置は、利用者の睡眠段階を考慮に入れず、設定されたアラーム時間の前の所定の時間に所定の起床プログラムを単純に開始する。そのため、自然な夜明け効果に相当する効果が実現されてもなお、アラーム時間に利用者が依然として深い眠りに就いている可能性がある。しかし、平均して、浅い眠りの段階中に起こされる人は、同一人物が深い眠りの段階中に起こされる場合よりも睡眠慣性に悩まされることがはるかに少なく、頭がぼんやりしないことは科学的な事実である。従って、浅い眠りの段階中に起こされることが望ましい。

従って、本発明は、利用者が浅い眠りの段階中に起こされる可能性を高めることができる起床装置を提供することを目的とする。

かかる起床装置を実装する１つの可能性は、睡眠段階を実時間でモニタリングし、利用者が実際に浅い眠りの段階にあることが確認される場合にのみ起床刺激を発生させることによるものである。しかし、睡眠段階の信頼できる実時間モニタリングは、少なくとも３つの乾電極のセットが利用者の頭部に夜通し取り付けられることを必要とし、これは利用者にとって不快である。

本発明は２つの重要な態様を含む。本発明の第１の態様によれば、利用者の睡眠の質が夜通しモニタされ、夜間の全体的で相対的な睡眠の質を示す、全体的で相対的な睡眠の質パラメータを制御装置が計算する。本発明の第２の態様によれば、計算された全体的で相対的な睡眠の質に応じて、起床刺激プログラムのパラメータが修正される。

とりわけ本発明は、
−実際の時刻に対応する実時間信号を生成するためのクロック手段と、
−起きようとする時間に対応する起床時間信号を生成するための起床タイマ手段と、
−利用者を起こすための少なくとも１つの起床刺激を発生させるための、制御可能な起床刺激手段であって、起床刺激は少なくとも１つの可変刺激量を有し、起床刺激の起床の有効度は刺激量の値に依存する、起床刺激手段と、
−実時間信号及び起床時間信号を受け取るために結合される入力を有し、起床刺激手段を制御するための制御信号を生成するように適合される制御装置と
を含み、
起床刺激手段が前記制御信号に応答して前記刺激量の値を変え、
既定の起床プログラムに従って起床刺激が生成されるように制御装置が制御信号を生成するように適合され、起床プログラムは、
ａ）起床刺激の刺激量の初期値であって、比較的低い起床効果を有する、初期値と、
ｂ）起床刺激の刺激量の終了値であって、比較的高い起床効果を有する、終了値と、
ｃ）起きようとする時間ｔ_ＷＵよりも前の先の時間ｔ_Ａを式ｔ_Ａ＝ｔ_ＷＵ−ｔ_Δに従って定める、起床持続時間ｔ_Δと
を含み、
ｄ）先の時間において、前記初期値を有する前記刺激量によって起床刺激が開始され、
ｅ）先の時間から起きようとする時間までの時間間隔内で、前記刺激量の値が前記初期値から前記終了値に徐々に変えられ、
ｆ）起きようとする時間において前記刺激量が前記終了値を有し、
この起床装置が、利用者の睡眠の質をモニタし、利用者の睡眠の質を示す睡眠の質モニタ信号を生成するための睡眠の質モニタ手段を更に含み、
制御装置は、睡眠の質モニタ手段から受け取られる睡眠の質モニタ信号に応答して利用者の全体的な睡眠の質パラメータを計算し、全体的な睡眠の質パラメータに応じて起床プログラムを修正する、
起床装置を提供する。

従って本発明は、起床過程を特定の利用者に合わせ、起床刺激の特性をその夜の睡眠の質に適合させ、その結果、利用者に一層良い起床体験を与える。

更なる有利な詳細が従属請求項の中で言及されている。

起床装置が制御装置に関連するメモリを更に含む場合は有利であり、そのメモリは、起床プログラムの少なくとも１つのプログラムパラメータを定める情報を含み、制御装置は睡眠の質モニタ信号に応答して、全体的な睡眠の質パラメータに応じて前記プログラムパラメータの値を修正する。

利用者の全体的な睡眠の質パラメータに応じて修正するのに好ましいプログラムパラメータは、前記初期値、前記終了値、及び／又は前記起床持続時間である。

特に好ましい実施形態では、メモリが起床持続時間ｔ_Δの標準時間値ｔ_Δ０を含み、全体的な睡眠の質パラメータが利用者の不快な睡眠に対応する場合、制御装置が睡眠の質モニタ信号に応答して起床持続時間ｔ_Δを標準時間値ｔ_Δ０よりも高い値ｔ_Δ１まで上昇させる。

特に好ましい実施形態では、メモリが起床持続時間ｔ_Δの標準時間値ｔ_Δ０を含み、全体的な睡眠の質パラメータが利用者の快適な睡眠に対応する場合、制御装置が睡眠の質モニタ信号に応答して起床持続時間ｔ_Δを標準時間値ｔ_Δ０よりも低い値ｔ_Δ２まで下げる。

特に好ましい実施形態では、メモリが起床刺激の前記可変刺激量の終了値の標準刺激値を含み、全体的な睡眠の質パラメータが利用者の不快な睡眠に対応する場合、制御装置が睡眠の質モニタ信号に応答して前記終了値を標準刺激値よりも低い値まで下げる。

特に好ましい実施形態では、メモリが起床刺激の前記可変刺激量の終了値の標準刺激値を含み、全体的な睡眠の質パラメータが利用者の快適な睡眠に対応する場合、制御装置が睡眠の質モニタ信号に応答して前記終了値を標準刺激値よりも高い値まで上昇させる。

特に好ましい実施形態では、起床刺激は光である。光は、非常に適切な起床刺激であることが証明されている。

特に好ましい実施形態では、起床刺激の前記可変刺激量が刺激の強度である。起床刺激の強度をゆっくり高めることは、衝撃を与える効果を引き起こすことなしに、利用者を深い眠りの状態から優しく起こす所望の効果に寄与する。起床刺激が弱い場合、光強度をゆっくり高めることは自然な夜明け効果を模倣することになり、その結果、自然な目覚めに寄与する。

特に好ましい実施形態では、睡眠の質モニタ手段が、利用者の体動を検出するための運動センサを含み、利用者の体動量に基づいて睡眠の質モニタ信号を生成するように構成される。一方で、体動は人の睡眠のレベルについての信頼できる指示であることが分かっているのに対し、他方で高信頼の体動センサが比較的低価格で販売されている。

特に好ましい実施形態では、メモリが時間に応じた、又は夜間のエポックに応じた加重関数を定める情報を含み、加重関数は夜の初期段階では高い加重値を有し、夜の後期段階では低い加重値を有する。かかる加重関数を用いて体動測定信号に重み付けされる場合、実験結果は、快適で自然な眠りは夜の前半に熟睡期間を含むというものである。

特に好ましい実施形態では、制御装置が、式

に従い、加重測定サンプル（ＷＳ（ｔ_ｉ））の累計として全体的な睡眠の質パラメータを計算するように構成され、Ｓ（ｔ_ｉ）はｉ番目のエポック内の睡眠の質モニタ信号（Ｓ）のサンプル値を示し、ＮＳＤ（ｔ_ｉ）は対応する加重関数を示す。この事例では、標準の先の時間以前の既定の判定時間ｔ_Ｄにおいて、

として計算される睡眠の質判定パラメータＳＱ（ｔ_Ｄ）が、メモリ内に記憶されている基準値を上回ることを制御装置がその時点で知る場合、制御装置が起床持続時間ｔ_Δを長くする場合は有利である。

好ましくは、この基準値は、既定数の過去のモニタリングセッション中に計算される、全体的な睡眠の質パラメータ又は睡眠の質判定パラメータの稼働平均である。これには、特定の利用者にとっての「快適な睡眠」及び「不快な睡眠」の定義をより良く調整する利点がある。

特に好ましい実施形態では、起床刺激手段が、可変光強度を有する起床ランプを含む。

本発明のこれらの及び他の態様、特徴、及び利点が、１つ又は複数の好ましい実施形態についての以下の説明によって図面を参考にして更に説明され、これらの図面では同じ参照番号が同じ又は同様の部分を示す。

本発明による起床装置を概略的に示すブロック図である。起床装置の動作を概略的に示すグラフである。本発明による、起床間隔の修正を概略的に示すグラフである。本発明による、起床間隔の修正を概略的に示すグラフである。本発明による、起床間隔の修正を概略的に示すグラフである。本発明による、起床間隔の修正を概略的に示すグラフである。概略的な眠りの深さの曲線である。本発明による起床装置の動作を概略的に示す流れ図である。

図１は、利用者を起こすための少なくとも１つの起床刺激を発生させるための、制御可能な起床刺激手段４を含む起床装置１を概略的に示す。起床刺激手段４は、起床刺激の強度を変えることができる。特定の実施形態では、起床装置１が起床照明であり、起床刺激手段４がランプを含み、そのランプは、ゼロに等しく又はゼロに近い最低強度値と公称強度との間の強度範囲内でその強度が制御され得る光出力を発生させることができ、以下、本発明をこの実施形態に関して具体的に説明する。かかる起床照明は、それ自体知られているので、起床刺激手段４の設計及び機能についての更なる解説はここでは省略する。但し、本明細書では「ランプ」という用語は、ＬＥＤ及び同じ種類の又は互いに異なる種類の複数の光源を含む任意の種類の光源を示すために使用されることを指摘しておく。

起床装置１は、起床刺激手段４を制御するための制御信号を生成するように適合される制御装置５を更に含む。具体的には制御装置５は、水平軸が実時間を表し、垂直軸がランプ４の出力光強度Ｉを表す図２のグラフに示されているように、ランプ４の光強度を時間に応じて制御する。制御装置５は、例えば適切にプログラムされたマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ等として実装されても良く、以下、単純に「コントローラ」としても示される。

起床装置１は、起きようとする時間を示す起床時間信号を生成するための起床タイマ手段３を含む。「アラーム時間」としても示される、起きようとする時間は、図２内でｔ_ＷＵとして示されている。起床タイマ手段３は、利用者がアラーム時間を設定できるようにするためにユーザインターフェイスに関連付けられるが、便宜上これは図示していない。

起床装置１は、図２内でｔとして示されている実際の時刻を示す実時間信号を生成するためのクロック手段２を含む。クロック手段２も、利用者がクロックを設定できるようにするためにユーザインターフェイスに関連付けられるが、便宜上これも図示していない。

コントローラ５は、実時間信号を受け取るためにクロック手段２の出力に結合される入力を有し、起床時間信号を受け取るために起床タイマ手段３の出力に結合される入力を有する。コントローラ５、起床タイマ手段３、及びクロック手段２が単一の構成要素と一体化されても良いことを指摘しておく。

起床装置１は、コントローラ５に関連するメモリ６を更に含み、そのメモリもコントローラ５と一体化されても良く、少なくとも１つの起床プログラムを定める情報を含む。この情報は、例えば式、表、及び／又は多項式の係数の形でメモリ内にあっても良い。一実施形態では、利用者が起床プログラムを適合できるようにするために、メモリがユーザインターフェイスに関連付けられるが、便宜上これは図示していない。

起床装置１は、コントローラ５によって制御されるアラーム装置７を更に含む。アラーム装置７は、利用者をすぐに起こすことを目的とするアラーム信号を生成するように設計される。この点において、アラーム装置７は昔からある目覚まし時計に相当し、実際にアラーム信号は概して音声信号を含む。アラーム信号の強度及び種類（電子ブザー、音楽）は利用者によって選択され、設定され得ることが可能だが、及びアラーム信号自体が最終的な起床刺激だと言えるが、本発明のコンテキストで「起床刺激」という用語は、アラーム時間又は意図される起床時間よりも前に生成される刺激を指すように指定される。アラーム時間又は意図される起床時間の後、信号がアラーム信号として指示される。

動作は以下の通りである。夜間はランプ４が通常オフであり、グラフの左側の強度ゼロとして示されている。実時間ｔが特定の先の時間ｔ_Ａと等しくなると、コントローラ５が、初期強度においてランプ４のスイッチを入れる。本発明を実行するのにこの初期強度の正確な値は重要ではないが、実際にはこの初期強度は通常低く、典型的にはほぼゼロに等しく、事実上ゼロに等しくても良い。先の時間ｔ_Ａの厳密なタイミングは、メモリ６内の情報に基づいてコントローラ５によって求められ、典型的にはこのメモリは、起床プログラムごとに先の時間ｔ_Ａから起床時間ｔ_ＷＵまでの時間間隔の持続時間ｔ_Δの標準値ｔ_Δ０を定める情報を含み、コントローラ５は、式ｔ_Ａ０＝ｔ_ＷＵ−ｔ_Δ０に従って先の時間ｔ_Ａの標準値ｔ_Ａ０を計算する。以下、この持続時間ｔ_Δは「起床持続時間」としても示される。この起床持続時間の実際的な標準値は、約３０分であり得る。

先の時間ｔ_Ａと起床時間ｔ_ＷＵとの間の時間間隔内で、起床時間ｔ_ＷＵにおいて既定の終了値Ｉ_Ｍ０に達するまで、コントローラ５がランプ４の出力光強度Ｉを徐々に高める。この終了値は、起床間隔内の最大値である。本発明を実行するのにこの最大値Ｉ_Ｍ０の正確な値は重要ではないが、この最大値Ｉ_Ｍ０はランプ４の公称光出力未満とすることができ、又はランプ４の公称光出力に等しくても良い。「公称」光出力は、ランプの定格に対応する公称電流又は公称電圧がランプに供給される場合の光出力を意味する。この終了値Ｉ_Ｍ０が、利用者によって設定され得ることも可能である。メモリ６が、起床プログラムごとにこの終了値Ｉ_Ｍ０を定める情報を含むことも代わりに又は加えて可能である。

図２のグラフ内のｔ_Ａとｔ_ＷＵとの間の直線によって示されているように、強度の上昇率は一定であり得る。但し、強度の上昇が、同じくメモリ６内に記憶される既定の式に従って制御されることも可能であり、その式は、例えば人間の目の感度特性を考慮に入れる対数式とすることができる。

この光強度の一定の上昇には、利用者を深い眠りから、浅い眠り又は「もうすぐ起きる」段階へと優しく移す目的がある。利用者が、設定された起床時間ｔ_ＷＵよりも前に実際に起きることさえあり得る。その場合、利用者はアラーム信号を無効にするボタン（不図示）を作動させることができる。

実時間ｔが起床時間ｔ_ＷＵと等しくなり、自らが既に起きていることを利用者が示していない場合、コントローラ５がアラーム装置７を作動させてアラーム信号を生成するが、これは図２内には示されていない。図示のように、コントローラ５はランプ４の出力光強度Ｉを維持することができる。コントローラ５は、ランプのスイッチを自動で徐々に切ることができ、又は利用者がスイッチを切っても良い。

上記の動作は、利用者が快適な睡眠を有したのか、不快な睡眠を有したのかを考慮に入れない従来技術の装置の動作と同じである。本発明の装置１は、コントローラ５によって受け取られる睡眠の質モニタ信号Ｓを生成する睡眠の質モニタ手段１０を更に含む。受け取られた睡眠の質モニタ信号に基づき、コントローラ５は、夜間の全体的な睡眠の質を示す全体的な睡眠の質パラメータを計算する。

普通の健常者にとって、通常の睡眠パターンは睡眠時間の後半に比べて前半により深い睡眠エピソードをより多く含む一方、睡眠時間の終わり、即ち通常の起床時間中には、そのようなより深い睡眠エピソードは例えあるとしても殆どないことを実験が示してきた。不快な睡眠の場合、利用者が睡眠時間の後半に、更には通常の起床時間中にもより深い睡眠エピソードを有する確率が高く、そのため、起きようとする時間ｔ_ＷＵに利用者が深い眠りに就いており、ようやく起きる頃には睡眠慣性に悩まされる確率が高いことも実験が示してきた。

これらの発見に基づき、本発明は、利用者が通常の又は快適な睡眠を有していたと判定される場合、当初の起床プログラムが使用され得るが、利用者が不快な睡眠を有していたと判定される場合、利用者がより長い起床間隔にわたってより優しく起こされることを可能にする。他方で、利用者が快適な睡眠を有していたと判定される場合、起床間隔の持続時間が減らされ、起床刺激が激しくされても良い。

従って本発明によれば、コントローラ５は、計算された全体的な睡眠の質パラメータに応答して起床持続時間ｔ_Δを変更するように適合され、全体的な睡眠の質パラメータが不快な睡眠を示せば示す程、起床持続時間ｔ_Δはコントローラ５によって一層長くされる。

図３Ａは、利用者が不快な睡眠を有していたことをコントローラ５が知る場合の本発明の効果を示す、図２と比較可能なグラフである。コントローラ５は、先の時間ｔ_Ａ１が標準の先の時間ｔ_Ａ０よりも前に来るように、起床間隔の持続時間を標準値ｔ_Δ０よりも大きい値ｔ_Δ１に変える。ランプ４は、より早く始動される。起床時間ｔ_ＷＵにおける終了強度は、当初の最大値Ｉ_Ｍ０に等しく保たれる。従って、強度の上昇率は下がる。

図３Ｂは、利用者が快適な睡眠を有していたことをコントローラ５が知る場合の本発明の効果を示す、図２と比較可能なグラフである。コントローラ５は、先の時間ｔ_Ａ２が標準の先の時間ｔ_Ａ０の後に来るように、起床間隔の持続時間を標準値ｔ_Δ０よりも小さい値ｔ_Δ２に変える。ランプ４は、もっと遅い時点で始動される。起床時間ｔ_ＷＵにおける終了強度は、当初の最大値Ｉ_Ｍ０に等しく保たれる。従って、強度の上昇率は高くなる。

図４Ａは、コントローラ５が、起床間隔の持続時間を長くすることとは別に、起床時間ｔ_ＷＵにおける強度の終了値を当初の最大値Ｉ_Ｍ０よりも低い値Ｉ_Ｍ１に下げることも行う実施形態を示す、図３Ａと比較可能なグラフである。この実施形態は、強度の上昇率を更に下げる。

図４Ｂは、コントローラ５が、起床間隔の持続時間を短くすることとは別に、起床時間ｔ_ＷＵにおける強度の終了値を当初の最大値Ｉ_Ｍ０よりも高い値Ｉ_Ｍ２に上げることも行う実施形態を示す、図３Ｂと比較可能なグラフである。この実施形態は、強度の上昇率を更に高める。

利用者が快適な睡眠を有していたことをコントローラ５が知る場合、コントローラ５が起床間隔の持続時間を標準値ｔ_Δ０と等しく保ち、起床時間ｔ_ＷＵにおける強度の終了値だけを当初の最大値Ｉ_Ｍ０よりも低い値Ｉ_Ｍ１に下げることも更に可能である。逆に、利用者が不快な睡眠を有していたことをコントローラ５が知る場合、コントローラ５が起床間隔の持続時間を標準値ｔ_Δ０と等しく保ち、起床時間ｔ_ＷＵにおける強度の終了値だけを当初の最大値Ｉ_Ｍ０よりも高い値Ｉ_Ｍ２に上げることも更に可能である。

睡眠の質モニタ手段１０は、夜間の利用者の睡眠の質を示す睡眠の質モニタ信号Ｓを生成することができる任意の装置を含み得る。本発明によれば、通常の更には快適な睡眠は、とりわけ夜の前半に十分な量の深い眠りを含む。従って、睡眠の質モニタ手段１０は、利用者の実際の睡眠のレベルを示す少なくとも１つの量を感知することができる少なくとも１つのセンサを含む。このレベルは夜の間中変わり、コントローラ５は、夜間のそれぞれの複数の時点ｔ_ｉに行われる複数の測定Ｓ（ｔ_ｉ）に基づき、全体的な睡眠の質パラメータ、又は単純に以下ＳＱで示される「睡眠の質」を単一値として計算する。

睡眠の質をモニタするのに、幾つかの量が適切であり得る。脳活動、呼吸活動、及び／又は心臓活動を測定することにより、睡眠の質は非常に正確に求められ得るが、かかる測定は比較的複雑且つ／又は不便なセンサを要し、更にそのような精度は必要とされない。

適切な一例示的実施形態では、モニタされるべき量として利用者の動きが解釈される。平均的に、人は深い眠りに就いているときは殆ど又は全く動かない一方、浅い眠りに就いているときはより頻繁且つ激しく動く傾向にある。利用者の動きを実時間で測定するには、費用や精度に関して等、互いに異なる側面を含む幾つかの種類のセンサが適している。利用者の体全体の動きをモニタするように、又は腕及び／若しくは脚の個々の動きをモニタするように、システムを設計することが可能である。リモートセンサ、例えば超音波センサや赤外線センサを使用することが可能であり、赤外線カメラからの画像を処理することさえ可能である。利用者のベッドの中に配置される１つ又は複数の重量センサを使用することも可能である。利用者によって自身の体に取り付けられる、例えばリストバンド形式の１つ又は複数の加速度計を使用することも可能である。かかるセンサはそれ自体知られており、本発明は既存の運動センサを使用して実装されても良く、本発明は改善された運動センサを提供することに関係しないので、運動センサの設計及び動作についてここで更に詳しく説明することはない。

全体的な睡眠の質パラメータＳＱを計算する１つのあり得る方法は、センサ信号ＳのサンプルＳ（ｔ_ｉ）の時間積分を計算することである。しかし、以下の考察に基づくより優れた手法が可能である。

平均的に、普通の健常者に関しては、深い眠りが通常は夜の前半に生じることが分かっている。極端に単純化すると、正常な眠りを有する普通の健常者では、眠りの深さはその利用者が寝てから短時間のうちに最大値を有し、夜の間に徐々に低下すると考えることができる。図５は、時間ｔに応じた正常な眠りの深さＮＳＤ（normal sleep depth）を概略的に示す、眠りの深さの概略的曲線である。水平軸は時間ｔ、垂直軸は眠りの深さＮＳＤを任意の単位で表す。時間ｔ_１は、利用者が寝ようとする時間を示す。起床装置１は、以下「眠りに就く」時間として示すこの時間を求めるために、入力又はセンサ（単純にするために不図示）によって提供され得ることを指摘しておく。かかる入力は、利用者によって押されるボタン又は利用者が寝室内の照明を切ることを検出する光センサであり得る。利用者が眠りに就く前のランプとして起床装置１が使用される実施形態では、入力は、そのランプを切るためのボタンであり得る。

図５では、ＮＳＤ（ｔ）が負の一次導関数を有する曲線として示されており、その絶対値は時間と共に低下する。或いは、ＮＳＤ（ｔ）を直線、又は非正の一次導関数を有する別の関数として取ることもできる。更に、ＮＳＤ（ｔ）を連続関数ではなくステップ関数として取ることもできる。

更に、平均的に、普通の健常者では、深い睡眠エピソード中は運動が殆どないことが分かっている。極端に単純化すると、正常な眠りを有する普通の健常者では動きがないことは深い眠りを示すが、当然ながら実際には浅い眠りに就いている或いは起きている人でも動かない時間間隔がある。

つまり平均的に、普通の健常者では、正常な眠りが初期段階中の僅かな動き又は動きがないこと、及びその後、夜の終わりに向けて運動量が増加することに関連する。そのため、人は起きようとする時間に向けてより一層動くことを予期しながら、その人が睡眠の初期段階中はより少ない動きを示すことも予期される。或る人が睡眠の初期段階中に比較的大量の動きを示すことが分かる場合、この状態は、全体として睡眠の質に悪影響を及ぼす、深い眠りが不十分である夜の始めの途切れがちな眠りを示す可能性がある。実際に、睡眠の初期段階中の比較的大量の動きは、睡眠慣性のリスクが高まることを予測する指標と見なされ得る。

即ち、及びここでも極端に単純化すると、理想的な睡眠は、動きが殆どない状態で、長い及び／又は多くの深い眠りの期間が夜通しあることによって特徴付けられると言える。そのため、運動信号のサンプルの時間積分は低くあるべきである。この時間積分は、当然実際にはゼロ程低くはあり得ず、その理由はそのように低いことは、その人が起きようとする時間にまだ深い眠りに就いていることを示すからである。この時間積分値の増加は、当該動きが夜の始めに生じるときにより深刻である、睡眠の質の低下を表すと解釈され得る。

上記の考察に基づいて図６を参照し、全体的な睡眠の質パラメータＳＱは以下の通り計算される。

最初のステップ１０１で、コントローラ５が、眠りに就く時間ｔ_１を検出する。

コントローラ５は当然、起きようとする時間ｔ_ＷＵを認識している。第２のステップ１０２で、コントローラが、眠りに就く時間ｔ_１と起きようとする時間ｔ_ＷＵとの間の時間間隔（夜）を「エポック」Ｅとして示される大量Ｎの時間間隔に分割する。それぞれのエポックは、１からＮまでの添え字ｉによって示される。各エポックＥｉは、持続時間Ｌｉを有する。適切には、エポックの数Ｎは１００を超えても良く、１０００程度でさえ良い。エポックの数Ｎは常に同じとすることができ、その場合は持続時間Ｌｉが、眠りに就く時間ｔ_１及び起きようとする時間ｔ_ＷＵによって決まる。或いは持続時間Ｌｉを常に同じとすることができ、その場合は数Ｎが、眠りに就く時間ｔ_１及び起きようとする時間ｔ_ＷＵによって決まる。それぞれのエポックＥｉは全て同じ持続時間Ｌｉを有し得るが、それらの持続時間が互いに異なる、例えば時間と共に低下することも可能である。好ましい実施形態では、全てのエポックＥｉが同じ持続時間Ｌｉ＝３０ｓを有する。

コントローラ５は、睡眠の質ＳＱの値のための記憶場所を有する。初めのステップ１１１で、コントローラ５がこの値をクリアする。

エポックＥｉの間、コントローラ５は運動信号Ｓ（ｔ）をサンプリングし、単純な実施形態では、このサンプリングはエポックＥｉ中の動きの回数を数えることを含む（ステップ１２１）。更にコントローラ５は、このエポックＥｉのＮＳＤ（ｔｉ）を求める（ステップ１２２）。このために、メモリ６は、時間又はｉに応じてＮＳＤ（ｔｉ）を定める関数、表、又は他の適切な情報を記憶することができる。値ＮＳＤ（ｔｉ）は、ＷＳ（ｔｉ）＝（Ｓ（ｔｉ）・ＮＳＤ（ｔｉ））／Ｎとして加重測定サンプルＷＳ（ｔｉ）を計算する（ステップ１２３）ための、測定サンプルＳ（ｔｉ）の重み係数として使用される。当然ながら、この式ではＮによる除算を省略することができ、且つ／又は別のスケーリング係数を使用することができる。この加重測定サンプルＷＳ（ｔｉ）は、睡眠の質ＳＱに加算される（ステップ１２４）。

これらのステップは、全てのエポックＥｉについて繰り返される（ステップ１４０）。

従って、夜の終わりにおいて、即ち起きようとする時間ｔ_ＷＵにおいて、計算される睡眠の質ＳＱは以下の式を満たす。

通常の先の時間ｔ_Ａ以前の特定の既定の判定時間ｔ_Ｄにおいて、コントローラ５は、起床プログラムが適合されるべきかどうかの判断を下す必要がある。適合が、可変量の１つ又は複数のパラメータにしか関与しない場合、判定時間ｔ_Ｄは通常の先の時間ｔ_Ａに等しくあり得る。しかし好ましい実施形態では、適合が先の時間ｔ_Ａを進め又は遅らせることも含み、そのためそのような事例では、図５に示されているように、判定時間ｔ_Ｄが標準の先の時間ｔ_Ａ０よりも前に来るべきである。判定時間ｔ_Ｄは、ずらされた先の時間ｔ_Ａ１のあり得る最も早い値に対する最も遅い一致箇所にあるべきである。適切な判定時間ｔ_Ｄは、例えば起きようとする時間ｔ_ＷＵの１時間前である。

各エポックＥｉの終了時に、睡眠の質ＳＱに加重測定サンプルＷＳ（ｔｉ）を加算した後（ステップ１２４）、コントローラ５は、判定時間ｔ_Ｄが到達されたかどうかを判定する（ステップ１３０）。判定時間ｔ_Ｄに到達している場合、コントローラ５はそれまでに計算された睡眠の質ＳＱを調べる。その時に、睡眠の質判定パラメータＳＱ（ｔ_Ｄ）の値が以下の式に従って表わされ得ることを指摘しておく。

判断を下すために、コントローラ５は、記憶場所、例えばメモリ６の一部に記憶される基準値ＳＱｒｅｆを有する。ステップ１３１で、コントローラ５が、判定時間ｔ_Ｄに計算された睡眠の質判定パラメータＳＱ（ｔ_Ｄ）の値を基準値ＳＱｒｅｆと比較する。高い値は、低い質を示すことを指摘しておく。睡眠の質判定パラメータＳＱ（ｔ_Ｄ）が高すぎると見なされる場合、先の記載したように起床シーケンスの開始が進められる。先の時間をずらす量は、ＳＱ（ｔ_Ｄ）とＳＱｒｅｆとの絶対差又は相対差によって決まり得る。

ステップ１３２で、コントローラが、起床間隔ｔ_Δの持続時間及びことによると刺激強度Ｉ_Ｍを修正する。幾つかの改変形態が可能である。

例えば、標準値ｔ_Δ０を係数ＳＱ（ｔ_Ｄ）／ＳＱｒｅｆと掛けることにより、起床持続時間の修正された値ｔ_Δ１を計算することが可能である。その結果、ＳＱ（ｔ_Ｄ）の値が高ければ高いほど、起床間隔の持続時間ｔ_Δが長くなる。

又は、例えば直ちに起床シーケンスから開始することも可能である。

コントローラ５が、判断を１回しか下さないことも可能である。しかし、コントローラ５が起床シーケンスの開始を進めないことに決め、又は起床シーケンスの開始を僅かな時間しか進めないことに決め、その結果、ずらされた先の時間ｔ_Ａ１が判断を下す瞬間に依然として未来にある場合、処理がステップ１２１において続行することも可能である。コントローラは、判定時間ｔ_Ｄの新たな値を定めることができ、新たな判定時間ｔ_Ｄが到達される場合はステップ１３０〜１３２が再び実行され、コントローラが、ずらされた先の時間ｔ_Ａ１の異なる値を今度は計算することがあり得る。但し、これは通常必要とされず、それは計算される値ＳＱ（ｔ_Ｄ）が実際には判定時間ｔ_Ｄ後にそれほど変わらないからである。

新たな判定時間ｔ_Ｄが起きようとする時間ｔ_ＷＵに一致する時間までに、又は起きようとする時間ｔ_ＷＵに近くなる時間までに、睡眠の質判定パラメータＳＱ（ｔ_Ｄ）が比較的低いと見なされる場合、先に記載したように起床シーケンスの開始が遅らされる。

睡眠の質判定パラメータの基準値ＳＱｒｅｆは固定された所定値とすることができ、実際にこれは箱から出したばかりの新品の状況に当てはまり得る。しかし、人が異なれば「通常」の値も異なり得る。従って、コントローラ５は、基準値ＳＱｒｅｆが利用者の自己都合に適合されるという点で好ましくは学習能力を有する。これを行うために、コントローラは、ＳＱ（ｔ_Ｄ）又はＳＱについて得た直近の値、例えば最後の１０個又は２０個の値を記憶することができる。利用者が新たな睡眠のために機器を始動させる度に、記憶済みの既定数の過去のモニタリングセッション中に計算された全体的な睡眠の質パラメータＳＱ又は睡眠の質判定パラメータＳＱ（ｔ_Ｄ）の平均としてＳＱｒｅｆが計算される。夜の終わりに、ＳＱ（ｔ_Ｄ）又はＳＱそれぞれの新たに計算された値がメモリに追加される一方、最も古いものが破棄される。従って、基準値ＳＱｒｅｆは履歴的に取得された結果の稼働平均である。

この装置は、最近の夜が異常に不快であると考えるかどうかを利用者が示すことを可能にするユーザ入力ボタンを備えることができ、利用者が不快であると考える場合、ＳＱ（ｔ_Ｄ）又はＳＱの新たに計算された値が破棄される。更に、コントローラは、ＳＱ（ｔ_Ｄ）又はＳＱの新たに計算された値が現在の平均から異常なまでに大幅に逸脱しているかどうかを自動で調べることができ、逸脱している場合、ＳＱ（ｔ_Ｄ）又はＳＱの新たに計算された値を自動で破棄することに決めることができる。

要約すると、本発明は、クロック手段２と、起床タイマ手段３と、制御可能な起床刺激手段４と、起床刺激手段４を制御するための制御装置５とを含む起床装置１を提供する。起床刺激手段は、起床刺激の強度を変えることができる。起床刺激は、既定の起床プログラムに従って起床刺激の強度が徐々に高められる方法で、起きようとする時間ｔ_ＷＵよりも前の所定の先の時間ｔ_Ａにおいて比較的低強度で開始される。この起床装置は、利用者の睡眠の質をモニタし、利用者の睡眠の質を示す睡眠の質モニタ信号Ｓを生成するための睡眠の質モニタ手段１０を更に含む。制御装置は、睡眠の質モニタ手段から受け取られる睡眠の質モニタ信号Ｓに応答して起床プログラムを修正する。

本発明が、図面及び上記の説明の中で詳細に図解され、説明されてきたが、かかる図解及び説明は制限的ではなく、説明的又は例示的と解釈すべきであることが当業者には明らかである。本発明は開示された実施形態に限定されず、むしろ、添付の特許請求の範囲の中で定められる本発明の保護対象範囲内で幾つかの改変形態及び修正形態があり得る。

例えば、解説した実施形態では起床刺激が光である。これは実際に好ましい刺激だが、他の種類の刺激も可能である。事実、本発明では、利用者が感知可能な任意の種類の刺激が使用され得る。かかる刺激は、例えば（聞える）音、（香られる）匂い、（感じられる）振動を含み得る。様々な種類の刺激の組合せも可能である。

典型的な実施形態では、アラーム信号は音声信号になる。起床刺激が、ゆっくりと振幅を増す音声信号であることも可能である。かかる実施形態では、刺激装置４及びアラーム装置７が同一の音源装置によって実装されても良い。

更に、解説された実施形態では、「起床間隔の持続時間」（従って「開始時間」）とは別に、その値が起床間隔中に変えられる量として、可変量「強度」についてしか論じられていない。加えられる刺激は、そのような量を更に多く有し得る。例えば光の場合、色が、初期値から終了値、即ち起床時間ｔ_ＷＵにおける値に変えられる量であり得る。この場合、最初の色及び／又は最後の色が、睡眠の質に応じて適合され得る。音による刺激の場合、周波数が初期値から終了値に変えられる量であり得る。何れにせよ、どのような量であろうと、初期値は比較的低い起床刺激効果を有する値であり、終了値は比較的高い起床刺激効果を有する値である。本発明によれば、起床期間の開始時間が適合されても良く、刺激パラメータの初期値が適合されても良く、且つ／又は刺激パラメータの終了値が適合されても良い。

特許請求の範囲に記載の本発明を実施する際、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲を検討することにより、開示された実施形態に対する他の改変形態が当業者によって理解され、もたらされ得る。特許請求の範囲では、「含む」という語は、他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞「a」又は「an」は複数形を排除しない。単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲の中で挙げる幾つかのアイテムの機能を果たすことができる。特定の特徴が異なる従属請求項の中で列挙されていても、本発明はそれらの全ての特徴が同時に存在する実施形態にも関する。特許請求の範囲の中の如何なる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈すべきではない。

上記では、本発明による装置の機能ブロックを示すブロック図に関して本発明が説明されてきた。これらの機能ブロックの１つ又は複数は、かかる機能ブロックの機能が個々のハードウェア構成要素によって実行されるハードウェアによって実装され得るが、これらの機能ブロックの１つ又は複数がソフトウェアによって実装されることも可能であり、そのためかかる機能ブロックの機能は、コンピュータプログラムの１つ又は複数のプログラムライン、又はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ等のプログラム可能装置によって実行されることを理解すべきである。

Claims

−実際の時刻に対応する実時間信号を生成するためのクロック手段と、
−起きようとする時間に対応する起床時間信号を生成するための起床タイマ手段と、
−利用者を起こすための少なくとも１つの起床刺激を発生させるための、制御可能な起床刺激手段であって、前記起床刺激は少なくとも１つの可変刺激量を有し、前記起床刺激の起床の有効度は刺激量の値に依存する、前記起床刺激手段と、
−前記実時間信号及び前記起床時間信号を受け取るための入力を有し、前記起床刺激手段を制御するための制御信号を生成する制御装置と
を含む起床装置であって、
前記起床刺激手段が前記制御信号に応答して前記刺激量の値を変え、
既定の起床プログラムに従って前記起床刺激が生成されるように前記制御装置が前記制御信号を生成し、前記起床プログラムは、
ａ）前記起床刺激の前記刺激量の初期値であって、比較的低い起床効果を有する、初期値と、
ｂ）前記起床刺激の前記刺激量の終了値であって、比較的高い起床効果を有する、終了値と、
ｃ）起きようとする時間ｔ_ＷＵよりも前の先の時間ｔ_Ａを式ｔ_Ａ＝ｔ_ＷＵ−ｔ_Δに従って定める、起床持続時間ｔ_Δと
を含み、
ｄ）前記先の時間において、前記初期値を有する前記刺激量によって前記起床刺激が開始され、
ｅ）前記先の時間から起きようとする時間までの時間間隔内で、前記刺激量の値が前記初期値から前記終了値に徐々に変えられ、
ｆ）起きようとする時間において前記刺激量が前記終了値を有し、
前記起床装置が、利用者の睡眠の質をモニタし、利用者の睡眠の質を示す睡眠の質モニタ信号を生成するための睡眠の質モニタ手段を更に含み、
前記制御装置は、前記先の時間よりも前の利用者の眠りに就く時間を検出するための入力を有し、前記睡眠の質モニタ手段から受け取られる前記睡眠の質モニタ信号に応答して、前記眠りに就く時間と前記先の時間との間のそれぞれの複数の時点に測定される前記睡眠の質モニタ信号のサンプル値に加重関数を乗じて累計することで、利用者の全体的な睡眠の質パラメータを計算し、前記全体的な睡眠の質パラメータに応じて前記起床プログラムを修正することを特徴とする、
起床装置。
前記制御装置に関連するメモリを更に含み、前記メモリは、前記起床プログラムの少なくとも１つのプログラムパラメータを定める情報を含み、前記制御装置は、前記睡眠の質モニタ信号に応答して、前記全体的な睡眠の質パラメータに応じて前記プログラムパラメータの値を修正する、請求項１に記載の起床装置。
前記全体的な睡眠の質パラメータに応じて修正されるべきプログラムパラメータは、前記初期値、前記終了値、及び／又は前記起床持続時間である、請求項２に記載の起床装置。
前記メモリは前記起床持続時間ｔ_Δの標準時間値ｔ_Δ０を含み、前記全体的な睡眠の質パラメータが利用者の不快な睡眠に対応する場合、前記制御装置は、前記睡眠の質モニタ信号に応答して前記起床持続時間ｔ_Δを前記標準時間値ｔ_Δ０よりも高い値ｔ_Δ１まで上昇させる、請求項２に記載の起床装置。
前記メモリは前記起床持続時間ｔ_Δの標準時間値ｔ_Δ０を含み、前記全体的な睡眠の質パラメータが利用者の快適な睡眠に対応する場合、前記制御装置は、前記睡眠の質モニタ信号に応答して前記起床持続時間ｔ_Δを前記標準時間値ｔ_Δ０よりも低い値ｔ_Δ２まで下げる、請求項２に記載の起床装置。
前記メモリは前記起床刺激の前記可変刺激量の前記終了値の標準刺激値を含み、前記全体的な睡眠の質パラメータが利用者の不快な睡眠に対応する場合、前記制御装置は、前記睡眠の質モニタ信号に応答して前記終了値を前記標準刺激値よりも低い値まで下げる、請求項２に記載の起床装置。
前記メモリは前記起床刺激の前記可変刺激量の終了値の標準刺激値を含み、前記全体的な睡眠の質パラメータが利用者の快適な睡眠に対応する場合、前記制御装置は、前記睡眠の質モニタ信号に応答して前記終了値を前記標準刺激値よりも高い値まで上昇させる、請求項２に記載の起床装置。
前記起床刺激が光である、請求項１に記載の起床装置。
前記起床刺激の前記可変刺激量が刺激の強度である、請求項１に記載の起床装置。
前記睡眠の質モニタ手段は、利用者の体動を検出するための運動センサを含み、利用者の体動量に基づいて前記睡眠の質モニタ信号を生成する、請求項１に記載の起床装置。
前記メモリは、時間に応じた、又は夜間のエポックに応じた加重関数を定める情報を含み、前記加重関数は夜の初期段階では高い加重値を有し、夜の後期段階では低い加重値を有する、請求項２に記載の起床装置。
前記睡眠の質モニタ手段は、利用者の体動を検出するための運動センサを含み、利用者の体動量に基づいて前記睡眠の質モニタ信号を生成し、
前記制御装置は、眠りにつく時点と起床する時点との間の睡眠時間間隔を複数のエポックに分割し、
前記メモリは、前記エポックの関数として加重関数ＮＳＤ（ｔ_ｉ）を定める情報を含み、前記加重関数ＮＳＤ（ｔ_ｉ）は、前記睡眠時間間隔の初期段階では高い加重値を有し、前記睡眠時間間隔の後期段階では低い加重値を有し、
前記制御装置は、各エポックに対して、式ＷＳ（ｔ_ｉ）＝（Ｓ（ｔ_ｉ）・ＮＳＤ（ｔ_ｉ））／Ｎに従って、加重測定サンプル（ＷＳ（ｔ_ｉ））を計算し、ここで、Ｓ（ｔ_ｉ）はｉ番目のエポック内の睡眠の質モニタ信号（Ｓ）のサンプル値を示し、前記制御装置は、式

に従って、前記加重測定サンプル（ＷＳ（ｔ_ｉ））の累計として前記全体的な睡眠の質パラメータを計算する、請求項２に記載の起床装置。
標準の先の時間（ｔ_Ａ０）より前の既定の判定時間（ｔ_Ｄ）において、

として計算される睡眠の質判定パラメータ（ＳＱ（ｔ_Ｄ））が、前記メモリ内に記憶されている基準値を上回ることを前記制御装置が知る場合、当該既定の判定時間（ｔ_Ｄ）において、前記制御装置は前記起床持続時間（ｔ_Δ）を長くする、請求項２に記載の起床装置。
前記基準値は、既定数の過去のモニタリングセッション中に計算される、全体的な睡眠の質パラメータ又は睡眠の質判定パラメータの稼働平均である、請求項１３に記載の起床装置。
前記起床刺激手段が、可変光強度を有する起床ランプを含む、請求項１に記載の起床装置。