JP6471419B2 - 睡眠センサ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、睡眠時のユーザの状態を推定するための睡眠センサに関する。

一般的に、例えば睡眠時無呼吸症候群等の診断のために、体位センサやいびきセンサ等を用いて睡眠時のユーザの状態（以下、睡眠状態と表記）を推定することが行われている。

この場合、体位センサは例えばユーザの胸部等に装着され、いびきセンサは例えばユーザの喉部等に装着される。このように複数のセンサを異なる部位に別々に装着して睡眠をすることは、ユーザにとって大きな負担となる。

そこで、近年では、ユーザの睡眠状態を推定するために用いられる複数のセンサを備えた睡眠センサ（装置）が開発されている。このような睡眠センサによれば、睡眠時のユーザの体位や呼吸状態に加えて、心電、脈波及び体温等の他の状態をも推定することができる。また、上記したように複数のセンサを別々に装着する必要がないため、ユーザの負担を軽減することができる。

特開２００６−２４７３７４号公報

ところで、上記した睡眠センサは、電池から供給される電力で駆動される場合が多いが、上記したようにユーザの睡眠状態を推定するためには当該電池から供給される電力のみで長時間駆動する必要がある。

しかしながら、電池から供給される電力には限りがあるため、複数のセンサを備える睡眠センサの長時間駆動を実現するためには省電力化を図る仕組みが必要である。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、省電力化を図ることが可能な睡眠センサを提供することにある。

実施形態によれば、睡眠中のユーザに装着されて使用される、睡眠時のユーザの状態を検出するための睡眠センサが提供される。前記睡眠センサは、加速度センサと、マイクロフォンと、制御手段とを具備する。前記加速度センサは、前記睡眠センサに対して作用する加速度を表す加速度信号を検出する。前記マイクロフォンは、前記睡眠センサの前記ユーザへの装着面側への指向性を有し、前記ユーザの呼吸状態に応じて生じる体内音信号を検出する。前記制御手段は、前記検出された加速度信号から算出される重力加速度の向きが前記マイクロフォンが有する指向性と一致する場合に前記マイクロフォンの電源をオン状態とし、当該重力加速度の向きが前記マイクロフォンが有する指向性と一致しない場合に前記マイクロフォンの電源をオフ状態とする。

第１の実施形態に係る睡眠センサの使用態様の一例を示す図。 図１に示す睡眠センサのシステム構成を示す図。 図２に示す加速度センサモジュールの構成について説明するための図。 本実施形態に係る睡眠センサの主として機能構成を示すブロック図。 本実施形態に係る睡眠センサがユーザの睡眠状態を推定する際の処理手順を示すフローチャート。 第２の実施形態に係る睡眠センサのシステム構成を示す図。 本実施形態に係る睡眠センサの主として機能構成を示すブロック図。 本実施形態に係る睡眠センサがユーザの睡眠状態を推定する際の処理手順を示すフローチャート。 第３の実施形態に係る睡眠センサの形状について説明するための図。 本実施形態に係る睡眠センサの主として機能構成を示すブロック図。 本実施形態に係る睡眠センサがユーザの睡眠状態を推定する際の処理手順を示すフローチャート。

以下、図面を参照して、各実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る睡眠センサ（装置）の使用態様の一例を示す。図１に示す睡眠センサ１０は、睡眠時のユーザの状態（以下、睡眠状態と表記）を推定するために用いられる小型・軽量・薄型の装置である。粘着性を有する両面接着テープや、ゲルパッド等により当該睡眠センサ１０の装着面を睡眠中のユーザの胸部等に貼り付けて使用される。睡眠センサ１０は、胸部中央付近に容易に装着することが可能なように、例えば楕円形または長方形に近い形状を有する。

なお、睡眠センサ１０によって推定されるユーザの睡眠状態としては、例えば睡眠時のユーザの体位（体の向きや姿勢）及び呼吸状態等が含まれる。

図２は、図１に示す睡眠センサ１０のシステム構成を示す図である。図２に示すように、睡眠センサ１０は、ＣＰＵ１０１、不揮発性メモリ１０２、主メモリ１０３、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０４、システムコントローラ１０５、加速度センサモジュール１０６、ＢＴモジュール１０７及びＥＣ１０８等を備える。

ＣＰＵ１０１は、睡眠センサ１０内の各コンポーネントの動作を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１０１は、ストレージデバイスである不揮発性メモリ１０２から主メモリ１０３にロードされる各種ソフトウェアを実行する。

ＣＰＵ１０１は、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０４に格納された基本入出力システム（ＢＩＯＳ）も実行する。ＢＩＯＳは、ハードウェア制御のためのプログラムである。

システムコントローラ１０５は、ＣＰＵ１０１と各種コンポーネントとの間を接続するブリッジデバイスである。システムコントローラ１０５には、ＣＰＵ１０１、不揮発性メモリ１０２、主メモリ１０３、ＢＩＯＳ−ＲＯＭ１０４、加速度センサモジュール１０６、ＢＴモジュール１０７及びＥＣ１０８等が接続される。

加速度センサモジュール１０６は、加速度信号を検出可能な加速度センサを含み、睡眠時のユーザの体位及び呼吸状態を推定する際に用いられるモジュールである。この加速度センサモジュール１０６の構成については後述する。

ＢＴモジュール１０７は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を使用して、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ対応機器と無線通信を実行するように構成されたモジュールである。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ対応機器には、例えばスマートフォン、タブレットコンピュータ及びパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等が含まれる。

ＥＣ１０８は、睡眠センサ１０の電力管理を実行するための電力管理コントローラである。

なお、図２においては省略されているが、本実施形態に係る睡眠センサ１０には、上記した加速度センサ以外に、例えば心電、脈波及び体温等を検出可能な複数種類のセンサが備えられていてもよい。

このように睡眠センサ１０では１の筐体内部に複数のセンサが備えられているが、当該複数のセンサのアナログフロントエンドは、当該センサ毎に仕様が異なるために、柔軟性と高性能との両立が要求され、大型化してしまうことがある。しかしながら、本実施形態においては、疑似ＳｏＣ技術を用いて複数のアナログフロントエンドと、ＣＰＵ１０１等をシングルチップ上に集積することにより、数ミリメートル四方のモジュールが実現される。なお、疑似ＳｏＣ技術とは、ウエハ上に部品を集積することにより、ＳｏＣ相当の小型化と、ＳｉＰ相当の設計自由度を両立した技術である。このモジュールにアンテナと電池等のわずかな周辺部品を接続することにより、小型・軽量（十数グラム程度）・薄型（数ミリメートル程度）の睡眠センサ１０を実現することが可能となる。なお、ここでは疑似ＳｏＣ技術を用いて睡眠センサ１０の小型化を実現するものとして説明したが、例えばＬＳＩ等を用いて当該小型化を実現することも可能である。

図３を参照して、図２に示す加速度センサモジュール１０６の構成について説明する。図３に示すように、加速度センサモジュール１０６は、加速度センサ１０６ａ、ハイパスフィルタ１０６ｂ、増幅回路１０６ｃ及びＡ／Ｄコンバータ１０６ｄ等を備える。

加速度センサ１０６ａは、睡眠センサ１０に対して作用する加速度を表す加速度信号を検出するセンサである。この加速度センサ１０６ａは、例えば直交３軸（ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸）の各軸方向の加速度信号を検出可能な３軸加速度センサ（３次元加速度センサ）であるものとする。また、加速度センサ１０６ａによって検出（出力）される加速度信号は、アナログ信号である。

なお、上記したように睡眠センサ１０は例えば楕円形等の形状を有するが、当該睡眠センサ１０の中心付近では振動（に応じて生じる加速度信号）を検出しにくい場合がある。したがって、加速度センサ１０６ａは、加速度信号をより的確に検出するために、例えば睡眠センサ１０の中心からずれた位置に配置されている。

ハイパスフィルタ１０６ｂは、加速度センサ１０６ａによって検出された加速度信号から当該加速度信号の交流成分を抽出する。

増幅回路（アナログ回路）１０６ｃは、ハイパスフィルタ１０６ｂによって抽出された交流成分を増幅する。

Ａ／Ｄコンバータ１０６ｄは、加速度センサ１０６ａによって検出された加速度信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。また、Ａ／Ｄコンバータ１０６ｄは、増幅回路１０６ｃによって増幅された加速度信号の交流成分をデジタル信号に変換する。

図４は、本実施形態に係る睡眠センサ１０の主として機能構成を示すブロック図である。図４に示すように、睡眠センサ１０は、加速度信号検出部１１１、体位推定部１１２、呼吸信号検出部１１３、呼吸状態推定部１１４及び制御部１１５を含む。

加速度信号検出部１１１は、上記した加速度センサ１０６ａによって実現される機能部であり、当該加速度センサ１０６ａを用いて加速度信号を検出する。この加速度信号検出部１１１によって検出される加速度信号には、主として重力加速度を表す直流成分と主としてユーザの状態（例えば、呼吸状態等）によって生じる加速度を表す交流成分とが含まれている。

体位推定部１１２は、加速度信号検出部１１１によって検出された加速度信号に基づいて睡眠時のユーザの体位を推定する。なお、体位推定部１１２によって推定されるユーザの体位には、例えば仰臥位、伏臥位及び側臥位等が含まれる。

呼吸信号検出部１１３は、上記したハイパスフィルタ１０６ｂ及び増幅回路１０６ｃによって実現される機能部である。呼吸信号検出部１１３は、ハイパスフィルタ１０６ｂで加速度信号検出部１１１によって検出された加速度信号の直流成分をカットし、当該加速度信号の交流成分（高周波成分）を抽出する。また、呼吸信号検出部１１３は、抽出された加速度信号の交流成分を増幅回路１０６ｃを用いて増幅する。これにより、呼吸信号検出部１１３は、増幅された加速度信号の交流成分を、ユーザの体位以外の状態（ここでは、ユーザの呼吸状態）を推定するための信号として検出する。以下の説明では、呼吸信号検出部１１３によって検出された信号（増幅された加速度信号の交流成分）を呼吸信号と称する。

呼吸状態推定部１１４は、呼吸信号検出部１１３によって検出された呼吸信号に基づいて睡眠時のユーザの呼吸状態を推定する。なお、呼吸状態推定部１１４によって推定されるユーザの呼吸状態には、例えば睡眠中のいびき症状の有無等が含まれる。

制御部１１５は、呼吸信号検出部１１３の動作を制御する。具体的には、制御部１１５は、体位推定部１１２によって推定されたユーザの体位が予め定められた体位（例えば、仰臥位）である場合に呼吸信号検出部１１３を動作させるような制御を実行する。

なお、体位推定部１１２及び呼吸状態推定部１１４は、上記したＣＰＵ１０１が所定のソフトウェア（プログラム）を実行することによって実現される機能部である。また、制御部１１５は、例えばシステムコントローラ１０５等によって実現される機能部である。

次に、図５のフローチャートを参照して、本実施形態に係る睡眠センサ１０がユーザの睡眠状態（体位及び呼吸状態）を推定する際の処理手順について説明する。

まず、加速度信号検出部１１１は、加速度センサ１０６ａを用いて加速度信号を検出する（ステップＳ１）。なお、加速度信号検出部１１１によって検出された加速度信号は、Ａ／Ｄコンバータ１０６ｄにおいてデジタル信号に変換されて、体位推定部１１２に渡される。

体位推定部１１２は、Ａ／Ｄコンバータ１０６ｄにおいてデジタル信号に変換された加速度信号に基づいて、睡眠時のユーザの体位を推定する（ステップＳ２）。

ここで、ユーザの体位の推定処理について具体的に説明する。まず、上述したように加速度信号検出部１１１によって検出される加速度信号には直流成分（重力加速度）と交流成分（呼吸状態等によって生じる加速度）とが含まれているが、本実施形態における加速度センサ１０６ａは３軸加速度センサである。このため、加速度センサ１０６ａによって検出される各軸方向の加速度信号（の直流成分）からは睡眠センサ１０に対する重力加速度の向きを算出することができる。ユーザの体位は、このように算出された睡眠センサ１０に対する重力加速度の向きに基づいて推定される。

具体的には、睡眠センサ１０の装着面を基準として、当該装着面に対して水平方向の軸であって互いに直交する軸をｘ軸及びｙ軸とし、当該ｘ軸及びｙ軸と直交する軸（つまり、装着面に対して法線方向の軸）をｚ軸とする。なお、睡眠センサ１０が図１に示すようにユーザの胸部に装着されている場合には、例えば、ｘ軸は当該ユーザの身体の左右方向の軸に該当し、ｙ軸は当該ユーザの身体の上下方向の軸に該当し、ｚ軸は当該ユーザの前後方向の軸に該当する。

このような場合において、睡眠センサ１０に対する重力加速度の向きがｚ軸におけるユーザの後方向（つまり、ユーザの背面方向）である場合には、ユーザの体位が仰臥位であると推定される。一方、睡眠センサ１０に対する重力加速度の向きがｚ軸におけるユーザの前方向（つまり、ユーザの正面方向）である場合には、ユーザの体位が伏臥位であると推定される。また、睡眠センサ１０に対する重力加速度の向きがｘ軸方向（つまり、ユーザの左右方向）である場合には、ユーザの体位が側臥位であると推定される。

上記したステップＳ２においてユーザの体位が推定されると、当該推定されたユーザの体位が仰臥位であるか否かが判定される（ステップＳ３）。

ユーザの体位が仰臥位であると判定された場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、制御部１１５は、呼吸信号検出部１１３の動作を開始させるような制御を実行する（ステップＳ４）。この場合、制御部１１５は、呼吸信号検出部１１３（つまり、ハイパスフィルタ１０６ｂ及び増幅回路１０６ｃ）の電源をオン状態とする。これによれば、呼吸信号検出部１１３は、呼吸信号を検出することが可能となる。

この場合、呼吸信号検出部１１３は、ハイパスフィルタ１０６ｂを用いて、ステップＳ１において加速度信号検出部１１１によって検出された加速度信号から当該加速度信号の交流成分を抽出する（ステップＳ５）。

ここで、本実施形態におけるＡ／Ｄコンバータ１０６ｄは、ユーザの体位及び呼吸状態の推定のために、加速度信号検出部１１１によって検出された加速度信号（の直流成分）及び当該加速度信号の交流成分の両方をＡ／Ｄ変換する必要がある。この場合、加速度信号の交流成分は、当該加速度信号に比べて振幅が極めて小さい。具体的には、体位の推定には±１Ｇの範囲の加速度信号の検出が必要であるが、呼吸状態を推定するために検出される加速度信号の大きさは例えば数ミリＧ以下である。これに対して、睡眠センサ１０に搭載可能なＡ／Ｄコンバータ１０６ｄの分解能は、例えば８〜１２ｂｉｔ程度のものが一般的である。

すなわち、ハイパスフィルタ１０６ｂを用いて抽出された加速度信号の交流成分は、そのままではＡ／Ｄコンバータ１０６ｄで処理することができない。そこで、呼吸信号検出部１１３は、増幅回路１０６ｃを用いて、抽出された加速度信号の交流成分を増幅する（ステップＳ６）。この場合における加速度信号の交流成分の増幅率は、Ａ／Ｄコンバータ１０６ｄの分解能であっても当該交流成分を処理可能なように、当該Ａ／Ｄコンバータ１０６ｄのダイナミックレンジに応じて調整されているものとする。

このように呼吸信号検出部１１３によって増幅された加速度信号の交流成分（つまり、呼吸信号検出部１１３によって検出された呼吸信号）は、Ａ／Ｄコンバータ１０６ｄにおいてデジタル信号に変換されて、呼吸状態推定部１１４に渡される。

呼吸状態推定部１１４は、Ａ／Ｄコンバータ１０６ｄにおいてデジタル信号に変換された呼吸信号に基づいて、睡眠時のユーザの呼吸状態として例えばいびき症状の有無を推定する（ステップＳ８）。この場合、呼吸状態推定部１１４は、例えば呼吸信号に基づいて算出される特徴量に基づいていびき症状の有無を推定する。

一方、上記したステップＳ３においてユーザの体位が仰臥位でないと判定された場合（ステップＳ３のＮＯ）、制御部１１５は、呼吸信号検出部１１３の動作を停止させるような制御を実行する（ステップＳ８）。この場合、制御部１１５は、呼吸信号検出部１１３（つまり、ハイパスフィルタ１０６ｂ及び増幅回路１０６ｃ）の電源をオフ状態とする。これによれば、呼吸信号検出部１１３は呼吸信号の検出することができないため、睡眠センサ１０の処理は終了される。

なお、上記したステップＳ２におけるユーザの体位の推定結果及びステップＳ７におけるユーザの呼吸状態の推定結果は、上述したＢＴモジュール１０７等を介して外部のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応機器（スマートフォン、タブレットコンピュータ及びＰＣ等）に送信され、例えばユーザ等に提供（提示）される。

なお、ここでは各推定結果がＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応機器に送信されるものとして説明したが、当該推定結果は、無線ＬＡＮ等により例えばクラウドコンピューティングサービスを提供するクラウドサーバとして機能する外部のサーバ装置等に送信されて、当該サーバ装置において蓄積されるような構成とすることも可能である。また、推定結果は、睡眠センサ１０内部に蓄積されても構わない。

上記したように本実施形態においては、睡眠センサ１０に対して作用する加速度を表す加速度信号を検出し、当該検出された加速度信号（重力加速度）に基づいてユーザの体位を推定する。更に、本実施形態においては、検出された加速度信号から呼吸信号（当該加速度信号の交流成分）を検出し、当該検出された呼吸信号に基づいてユーザの呼吸状態（いびき症状の有無）を推定する。また、本実施形態においては、推定されたユーザの体位が予め定められた体位（例えば、仰臥位）である場合に呼吸信号検出部１１３を動作させるような制御を実行する。すなわち、本実施形態においては、ユーザの体位の推定結果に応じて他の状態を推定するための信号の検出動作に対する制御を変化させることができる。

これにより、本実施形態においては、例えばいびきはユーザの体位が仰臥位である場合に生じやすいという観点に基づき、ユーザの体位が仰臥位である場合にのみ呼吸信号を検出する（つまり、ユーザの呼吸状態を推定する）ため、当該ユーザの体位が仰臥位以外である場合における電力消費を抑制する（つまり、省電力化を図る）ことが可能となる。

また、本実施形態においては、加速度信号検出部１１１によって検出された加速度信号から抽出された交流成分を用いてユーザの呼吸状態を推定するため、ユーザの体位及び呼吸状態を推定するためのセンサを別々に設ける必要がない。これにより、本実施形態においては、睡眠センサ１０の小型化・軽量化・薄型化を実現することができる。

更に、本実施形態においては、加速度信号検出部１１１によって検出された加速度信号から抽出された交流成分を増幅することにより、低分解能のＡ／Ｄコンバータ１０６ｄであっても適切に処理することが可能となるため、高価なＡ／Ｄコンバータ１０６ｄを用いる必要がなく、低コスト化を実現することができる。

なお、本実施形態においては、ユーザの体位が仰臥位である場合にいびきが生じやすいという観点に基づいて当該ユーザの体位が仰臥位である場合に呼吸信号検出部１１３を動作させるものとして説明したが、例えば仰臥位以外の予め定められた体位の場合に呼吸信号検出部１１３を動作させるような構成とすることも可能である。

また、本実施形態においては睡眠センサ１０がユーザの胸部に装着されるものとして主に説明したが、例えば加速度センサ１０６ａによって検出される加速度信号を用いて睡眠時のユーザの体位及び呼吸状態を推定可能であれば、睡眠センサ１０は他の部位に装着されるものであっても構わない。

更に、本実施形態においては睡眠センサ１０が体位推定部１１２及び呼吸状態推定部１１４を含むものとして説明したが、当該体位推定部１１２及び呼吸状態推定部１１４によって実行される処理が例えば外部のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応機器またはサーバ装置等で実行されるような構成とすることも可能である。

また、外部との通信手段はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ以外の無線通信方式であってもよいし、睡眠センサ１０は内部に搭載したメモリにデータを蓄え、ＵＳＢ等の手段により測定が終了した後にデータを出力できるような構成であってもよい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態においては、ユーザの呼吸状態（いびき症状の有無）を推定するためにマイクロフォンを用いる点が、前述した第１の実施形態とは異なる。

図６は、本実施形態に係る睡眠センサ２０のシステム構成を示す図である。なお、図６においては、前述した図２と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図２と異なる部分について主に述べる。なお、本実施形態に係る睡眠センサ１０の使用態様については、前述した図１において説明した通りであるため、その詳しい説明を省略する。

図６に示すように、睡眠センサ２０は、前述した第１の実施形態におけるシステム構成に加えて、マイクロフォン２０１を更に備える。

マイクロフォン２０１は、睡眠時のユーザの呼吸状態を推定するために用いられ、ユーザの呼吸状態に応じて生じる音信号を検出する。このマイクロフォン２０１によれば、睡眠センサ２０周辺の音を電気信号（音信号）に変換することができる。

図７は、本実施形態に係る睡眠センサ２０の主として機能構成を示すブロック図である。なお、図７においては、前述した図４と同一部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図４と異なる部分について主に述べる。

図７に示すように、睡眠センサ２０は、前述した第１の実施形態における加速度信号検出部１１１及び体位推定部１１２に加えて、音信号検出部２１１、呼吸状態推定部２１２及び制御部２１３を含む。

音信号検出部２１１は、上記したマイクロフォン２０１によって実現される機能部であり、当該マイクロフォン２０１を用いて音信号を検出する。この音信号検出部２１１によって検出される音信号には、ユーザの呼吸状態に応じて生じる音信号として例えば睡眠時のユーザのいびき症状によって生じる呼吸音の信号（以下、いびき信号と表記）等が含まれる。

呼吸状態推定部２１２は、音信号検出部２１１によって検出された音信号に基づいて睡眠時のユーザの呼吸状態を推定する。この呼吸状態推定部２１２によって推定されるユーザの呼吸状態には、例えば睡眠中のいびき症状の有無等が含まれる。

制御部２１３は、音信号検出部２１１の動作を制御する。具体的には、制御部２１３は、体位推定部１１２によって推定されたユーザの体位が予め定められた体位（例えば、仰臥位）である場合に音信号検出部２１１を動作させるような制御を実行する。

なお、呼吸状態推定部２１２は、上記したＣＰＵ１０１が所定のソフトウェア（プログラム）を実行することによって実現される機能部である。また、制御部２１３は、例えばシステムコントローラ１０５等によって実現される機能部である。

次に、図８のフローチャートを参照して、本実施形態に係る睡眠センサ２０がユーザの睡眠状態（体位及び呼吸状態）を推定する際の処理手順について説明する。

まず、前述した図５に示すステップＳ１〜Ｓ３の処理に相当するステップＳ１１〜Ｓ１３の処理が実行される。

ステップＳ１３においてユーザの体位が仰臥位であると判定された場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、制御部２１３は、音信号検出部２１１の動作を開始させるような制御を実行する（ステップＳ１４）。この場合、制御部２１３は、音信号検出部２１１（つまり、マイクロフォン２０１）の電源をオン状態とする。これによれば、音信号検出部２１１は、音信号を検出することが可能となる。

この場合、音信号検出部２１１は、マイクロフォン２０１を用いて、睡眠センサ２０周辺の音を表す音信号を検出する（ステップＳ１５）。

次に、呼吸状態推定部２１２は、音信号検出部２１１によって検出された音信号に基づいて、睡眠時のユーザの呼吸状態として例えばいびき症状の有無を推定する（ステップＳ１６）。この場合、呼吸状態推定部２１２は、音信号検出部２１１によって検出された音信号を解析することによって、当該音信号に上述したいびき信号が含まれていると判定される場合には、ユーザにいびき症状があるものと推定することができる。

一方、上記したステップＳ１３においてユーザの体位が仰臥位でないと判定された場合（ステップＳ１３のＮＯ）、制御部２１３は、音信号検出部２１１の動作を停止させるような制御を実行する（ステップＳ１７）。この場合、制御部２１３は、音信号検出部２１１（つまり、マイクロフォン２０１）の電源をオフ状態とする。これによれば、音信号検出部２１１は音信号を検出することができないため、睡眠センサ２０の処理は終了される。

なお、上記したステップＳ１２におけるユーザの体位の推定結果及びステップＳ１６におけるユーザの呼吸状態の推定結果は、前述した第１の実施形態と同様に、例えば外部のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応機器またはサーバ装置等に送信される。

上記したように本実施形態においては、推定されたユーザの体位が予め定められた体位（例えば、仰臥位）である場合に音信号検出部２１１を動作させるような制御を実行する。本実施形態においては、このような構成により、前述した第１の実施形態と同様にユーザの体位が仰臥位である場合にのみ音信号を検出する（つまり、ユーザの呼吸状態を推定する）ため、当該ユーザの体位が仰臥位以外である場合における電力消費を抑制することが可能となる。

なお、本実施形態においては、加速度信号はユーザの体位の推定にのみ用いられ、当該加速度信号から交流成分を抽出する必要がないため、加速度センサモジュール１０６はハイパスフィルタ１０６ｂ及び増幅回路１０６ｃを備えない構成であっても構わない。また、前述した第１の実施形態においては加速度センサ１０６ａがアナログ信号を出力するものであるとして説明したが、ユーザの体位を推定することが可能なものであれば、本実施形態における加速度センサ１０６ａはデジタル信号を出力するものであっても構わない。

また、本実施形態においてはユーザの体位が伏臥位である場合に音信号検出部２１１を動作させるものとして説明したが、例えば仰臥位以外の予め定められた体位の場合に音信号検出部２１１を動作させるような構成とすることも可能である。

また、本実施形態においては睡眠センサ２０の装着面がユーザの胸部に貼り付けて使用されるものとして説明したが、例えば加速度センサ１０６ａによって検出される加速度信号を用いて睡眠時のユーザの体位を推定し、マイクロフォン２０１によって検出される音信号を用いて睡眠時のユーザの呼吸状態を推定することが可能であれば、睡眠センサ２０は他の部位に装着されるものであっても構わない。

更に、本実施形態においては睡眠センサ２０が体位推定部１１２及び呼吸状態推定部２１２を含むものとして説明したが、当該体位推定部１１２及び呼吸状態推定部１１４によって実行される処理が例えば外部のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応機器またはサーバ装置等で実行されるような構成とすることも可能である。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態においては、ユーザの呼吸状態を推定するためにマイクロフォンを用いる点は前述した第２の実施形態と同様であるが、当該マイクロフォンが所定の方向に対する指向性（高い集音能力）を有する点が前述した第２の実施形態と異なる。なお、本実施形態に係る睡眠センサのシステム構成については、前述した第２の実施形態と同様であるため、適宜、図６を用いて説明する。

図９は、本実施形態に係る睡眠センサ３０の形状について説明するための図である。なお、本実施形態に係る睡眠センサ３０は、前述した第１及び第２の実施形態と同様に、当該睡眠センサ３０の装着面をユーザの胸部等に貼り付けて使用される。

図９に示すように、本実施形態において、睡眠センサ３０は例えば聴診器型（すり鉢状）の形状の筐体を有し、加速度センサモジュール１０６及びマイクロフォン２０１は当該筐体に取り付けられている。また、この筐体においては、マイクロフォン２０１の取り付け位置から睡眠センサ３０の装着面方向に対して穴部３１が設けられている。本実施形態においては、このような穴部３１により、マイクロフォン２０１は、装着面側（つまり、睡眠センサ３０がユーザに装着された場合におけるユーザの体内方向）への指向性を有する。なお、本実施形態におけるマイクロフォン２０１としては、例えばＭＥＭＳマイク等が用いられる。また、図９においては省略されているが、睡眠センサ３０の周囲の音等による影響を低減するために、マイクロフォン２０１（及び加速度センサモジュール１０６）はカバー部材等によって覆われているものとする。また、図９に示すような穴部を設ける代わりに、マイクロフォン２０１が筐体のすり鉢側に実装される形態であってもよい。

図１０は、本実施形態に係る睡眠センサ３０の主として機能構成を示すブロック図である。なお、図１０においては、前述した図４及び図７と同一部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図４及び図７と異なる部分について主に述べる。

図１０に示すように、睡眠センサ３０は、前述した第１及び第２の実施形態における加速度信号検出部１１１及び体位推定部１１２に加えて、体内音信号検出部３１１、呼吸状態推定部３１２及び制御部３１３を備える。

体内音信号検出部３１１は、マイクロフォン２０１によって実現される機能部であり、当該マイクロフォン２０１を用いて音信号を検出する。なお、本実施形態におけるマイクロフォン２０１は上記した指向性を有しているため、この体内音信号検出部３１１によって検出される音信号は、ユーザの体内音を表す体内音信号である。

呼吸状態推定部３１２は、体内音信号検出部３１１によって検出された体内音信号に基づいて睡眠時のユーザの呼吸状態を推定する。この呼吸状態推定部３１２によって推定されるユーザの呼吸状態には、例えば睡眠中のいびき症状の有無等が含まれる。

制御部３１３は、体内音信号検出部３１１の動作を制御する。具体的には、制御部３１３は、加速度信号検出部１１１によって検出された加速度信号から算出される重力加速度の向きがマイクロフォン２０１が有する指向性と一致する場合に体内音信号検出部３１１を動作させるような制御を実行する。

なお、呼吸状態推定部３１２は、上記したＣＰＵ１０１が所定のソフトウェア（プログラム）を実行することによって実現される機能部である。また、制御部３１３は、例えばシステムコントローラ１０５等によって実現される機能部である。

次に、図１１のフローチャートを参照して、本実施形態に係る睡眠センサ３０がユーザの睡眠状態（体位及び呼吸状態）を推定する際の処理手順について説明する。

まず、前述した図５に示すステップＳ１及びＳ２の処理に相当するステップＳ２１及びＳ２２の処理が実行される。

次に、ステップＳ２２において推定されたユーザの体位において重力加速度の方向がマイクロフォン２０１が有する指向性の方向と一致するか否かが判定される（ステップＳ２３）。

重力加速度の方向が指向性マイクロフォン２０１が有する指向性の方向と一致すると判定された場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、制御部３１３は、体内音信号検出部３１１の動作を開始させるような制御を実行する（ステップＳ２４）。この場合、制御部３１３は、体内音信号検出部３１１（つまり、マイクロフォン２０１）の電源をオン状態とする。これによれば、体内音信号検出部３１１は、体内音信号を検出することが可能となる。

この場合、体内音信号検出部３１１は、マイクロフォン２０１を用いて、ユーザの体内音を表す体内音信号を検出する（ステップＳ２５）。

次に、呼吸状態推定部３１２は、体内音信号検出部３１１によって検出された体内音信号に基づいて、睡眠時のユーザの呼吸状態として例えばいびき症状の有無を推定する（ステップＳ２６）。この場合、例えばいびきが生じている際の体内音信号等が睡眠センサ３０内部に予め格納されており、当該体内音信号と体内音信号検出部３１１によって検出された体内音信号とを比較することによって、ユーザにいびき症状があるか否かを推定することができる。

一方、上記したステップＳ２３において重力加速度の方向がマイクロフォン２０１が有する指向性の方向と一致しないと判定された場合（ステップＳ２３のＮＯ）、制御部３１３は、体内音信号検出部３１１の動作を停止させるような制御を実行する（ステップＳ２７）。この場合、制御部３１３は、体内音信号検出部３１１（つまり、マイクロフォン２０１）の電源をオフ状態とする。これによれば、体内音信号検出部３１１は体内音信号を検出することができないため、睡眠センサ３０の処理は終了される。

なお、上記したステップＳ２２におけるユーザの体位の推定結果及びステップＳ２６におけるユーザの呼吸状態の推定結果は、前述した第１及び第２の実施形態と同様に、例えば外部のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応機器またはサーバ装置等に送信される。

上記したように本実施形態においては、睡眠センサ３０に対して作用する重力加速度の方向がマイクロフォン２０１が有する指向性の方向と一致する場合に体内音信号検出部３１１を動作させるような制御を実行する。

ここで、正確な体内音信号の検出のためにはマイクロフォン２０１がユーザの体表面に密着することが重要である。したがって、本実施形態においては、睡眠センサ３０に対して作用する重力加速度の方向がマイクロフォン２０１が有する指向性（つまり、ユーザの体内方向）と一致する場合、すなわち、睡眠センサ３０の自重によって睡眠センサ３０がユーザの体表面に密着している場合にのみ体内音信号を検出する（つまり、ユーザの呼吸状態を推定する）。これにより、正確な体内音信号を検出することが可能になるとともに、睡眠センサ３０が体表面に密着しておらず正確な体内音を検出することが困難な場合における電力消費を抑制することができる。

また、本実施形態におけるユーザの体内音信号は、前述した第２の実施形態における睡眠センサ３０の周囲の音信号に比べて外乱の影響を受けにくいため、より的確にユーザの呼吸状態を推定することが可能となる。

本実施形態においては、睡眠センサ３０に対して作用する重力加速度の方向がマイクロフォン２０１が有する指向性と一致する場合に体内音信号を検出するような制御を実行するものとして説明したが、前述した第１及び第２の実施形態において説明したようにユーザの体位が仰臥位である場合に体内音信号を検出するような制御を実行する構成としても構わない。

なお、前述したように睡眠センサ３０がユーザの胸部に装着されている場合、当該睡眠センサ３０に対して作用する重力加速度の方向がマイクロフォン２０１が有する指向性と一致する場合におけるユーザの体位は仰臥位（仰向け）である場合が多い。このため、本実施形態においても、結果としてユーザの体位が仰臥位である場合（つまり、いびきが生じやすい体位の場合）に体内音信号が検出されることになる。

また、本実施形態においては加速度信号から交流成分を抽出する必要がないため、前述した第２の実施形態と同様に、加速度センサモジュール１０６はハイパスフィルタ１０６ｂ及び増幅回路１０６ｃを備えない構成であっても構わない。また、本実施形態における加速度センサ１０６ａは、前述した第２の実施形態と同様に、アナログ信号を出力するものであってもよいし、デジタル信号を出力するものであってもよい。

また、本実施形態においては睡眠センサ３０の装着面がユーザの胸部に貼り付けて使用されるものとして説明したが、例えば加速度センサ１０６ａによって検出される加速度信号を用いて睡眠時のユーザの体位を推定し、マイクロフォン２０１によって検出される体内音信号を用いて睡眠時のユーザの呼吸状態を推定することが可能であれば、睡眠センサ３０は他の部位に装着されるものであっても構わない。

更に、本実施形態においては睡眠センサ３０が体位推定部１１２及び呼吸状態推定部３１２を含むものとして説明したが、当該体位推定部１１２及び呼吸状態推定部３１２によって実行される処理が例えば外部のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ対応機器またはサーバ装置等で実行されるような構成とすることも可能である。

なお、上述した各実施形態においてはユーザの体位以外の状態としてユーザの呼吸状態が推定されるものとして説明したが、ユーザの体位の推定結果に応じて他のセンサ等の動作を制御するものであれば、本実施形態は当該ユーザの呼吸状態以外の状態を推定するような場合に適用されても構わない。

以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、省電力化を図ることが可能な睡眠センサを提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０，２０，３０…睡眠センサ、１０１…ＣＰＵ、１０２…不揮発性メモリ、１０３…主メモリ、１０４…ＢＩＯＳ−ＲＯＭ、１０５…システムコントローラ、１０６…加速度センサモジュール、１０６ａ…加速度センサ、１０６ｂ…ハイパスフィルタ、１０６ｃ…増幅回路、１０６ｄ…Ａ／Ｄコンバータ、１０７…ＢＴモジュール、１０８…ＥＣ、１０９…マイクロフォン、１１１…加速度信号検出部、１１２…体位推定部、１１３…呼吸信号検出部、１１４，２１２，３１２…呼吸状態推定部、１１５，２１３，３１３…制御部、２０１…マイクロフォン、２１１…音信号検出部、３１１…体内音信号検出部

Claims (2)

1. 睡眠中のユーザに装着されて使用される、睡眠時のユーザの状態を検出するための睡眠センサにおいて、
   前記睡眠センサに対して作用する加速度を表す加速度信号を検出する加速度センサと、
   前記睡眠センサの前記ユーザへの装着面側への指向性を有し、前記ユーザの呼吸状態に応じて生じる体内音信号を検出するマイクロフォンと、
   前記検出された加速度信号から算出される重力加速度の向きが前記マイクロフォンが有する指向性と一致する場合に前記マイクロフォンの電源をオン状態とし、当該重力加速度の向きが前記マイクロフォンが有する指向性と一致しない場合に前記マイクロフォンの電源をオフ状態とする制御手段と
   を具備することを特徴とする睡眠センサ。
2. 睡眠中のユーザに装着されて使用される、睡眠時のユーザの状態を検出するための睡眠センサにおいて、
   前記睡眠センサに対して作用する加速度を表す加速度信号を検出する第１の検出手段と、
   前記検出された加速度信号に基づいて前記ユーザの体位を推定する推定手段と、
   前記ユーザの体位以外の状態を推定するための信号を検出する第２の検出手段と、
   前記推定されたユーザの体位が予め定められた体位である場合に前記第２の検出手段を動作させる制御手段と
   を具備し、
   前記第１の検出手段によって検出される加速度信号は、前記睡眠センサに対して作用する重力加速度を表す直流成分を含み、
   前記第２の検出手段は、前記睡眠センサの前記ユーザへの装着面側への指向性を有し、前記ユーザの呼吸状態に応じて生じる体内音信号を前記ユーザの呼吸状態を推定するための信号として検出するマイクロフォンを含み、
   前記制御手段は、前記推定されたユーザの体位において前記重力加速度の向きが前記マイクロフォンが有する指向性と一致する場合に前記マイクロフォンの電源をオン状態とし、前記重力加速度の向きが前記マイクロフォンが有する指向性と一致しない場合に前記マイクロフォンの電源をオフ状態とする
   ことを特徴とする睡眠センサ。

Images