JP6516846B2 - 睡眠監視のデバイス及び方法 - Google Patents
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Description
ユーザーの動きを表す動きデータを取得するステップと、第1の閾値越え時間(TAT)閾値及び第1の比例積分法(PIM)閾値に基づいて前記動きデータから前記睡眠に至る時間を検出するステップと、第2のTAT閾値及び第2のPIM閾値に基づいて前記動きデータから前記睡眠中の覚醒期間を検出するステップと、を含む、方法が提供される。
図3を参照すると、覚醒又は睡眠(曲線300)の判断、及びREM又はNREM(曲線302)の判断は、一例示の実施形態では同時に行われ、双方の結果が組み合わされて、覚醒時間、REM睡眠時間及びNREM睡眠時間の最終結果(曲線304)が提供される。
図4は、一例示の実施形態におけるREM睡眠及びNREM睡眠の分類を示すフローチャート400を示している。周波数領域及び時間領域におけるHRV特徴量が、オン/オフ動作モードで、3分の継続時間においてPPG信号から抽出される。より詳細に言えば、低周波数/高周波数(LF/HF)比及び平均心拍数(meanHR)のための丸一晩のデータが、それぞれの3分の継続時間においてPPG信号から抽出される(ステップ402)。例えば、LF範囲は、約0.04Hz〜0.15Hzとすることができ、HF範囲は、約0.15Hz〜0.4Hzとすることができる。当該技術分野において理解されているように、LF/HFは、NREM睡眠では、副交感神経調節がより大きくなることに起因して減少し、REM睡眠では、交感神経調節がより大きくなることに起因して増加する。心拍数の変動を表す平均HRは、NREM睡眠では減少又は安定し、REM睡眠では増加及び変動する。任意選択で、LF/HFデータ及び平均HRデータの平滑化が行われ(ステップ404)、例えば、一夜のデータセット全体についての移動平均平滑化が行われる。
睡眠サイクルは、この例示の実施形態では1時間と推定され、実験結果は、PSG基準と比較して密接な関係を示している。睡眠サイクルを1時間と推定することによって、計算プロセスは、単純かつ効果的になっている。図8a)〜図8d)はそれぞれ、PSG基準データを示すグラフ(曲線800)、一例示の実施形態によるLF/HF比測定データを示すグラフ(曲線802)、この例示の実施形態による平均HR測定データを示すグラフ(曲線804)、及びこの例示の実施形態による睡眠ステージのアルゴリズム出力を示すグラフ(曲線806)を示している。図8b)及び図8c)には、各推定された睡眠サイクルサブセットの適応閾値、例えば808、810も示されている。
図9a)に示すように、この例示の実施形態におけるTAT(閾値越え時間)は、加速度振幅が設定閾値(1つの例では、約0.15Gに設定され、異なる実施形態では、約0.1G〜0.2Gの範囲に設定される)を上回った回数をカウントする。すなわち、TATは、運動の継続時間及び周波数を反映する。
図14は、一例示の実施形態によるデバイス及び方法の使用を示すフローチャート(1400)を示している。睡眠の質のHRV特徴量(meanHR及びLF/HF比)が、丸一晩の生理学的信号センサーデータからリアルタイムで計算される。ステップ1402、ステップ1404(オン/オフに起因した6分の分解能のステージを得る)及びステップ1406(6分の分解能の睡眠ステージを1分の分解能の睡眠ステージに変換する)に示す睡眠ステージ(REM/NREM)のデータ処理は、ユーザーが睡眠モードを終了すると開始する。睡眠効率データ(すなわち、睡眠中の覚醒ステージ/睡眠ステージを求める)が、ステップ1408に示す動きセンサーデータからリアルタイムで計算される。ステップ1410における1分の分解能のステージを得るデータ処理は、ユーザーが睡眠モードを終了すると開始する。これらの結果は、ステップ1414における最終睡眠ステージの結果の出力のために、ステップ1412において組み合わされる。
Claims (54)
- 睡眠に至る時間及び睡眠中の覚醒期間を求める方法であって、
ユーザーの動きを表す動きデータを取得するステップと、
第1の閾値越え時間(TAT)閾値及び第1の比例積分法(PIM)閾値に基づいて前記動きデータから前記睡眠に至る時間を検出するステップと、
第2のTAT閾値及び第2のPIM閾値に基づいて前記動きデータから前記睡眠中の覚醒期間を検出するステップと、
を含む、方法。 - 前記第1のTAT閾値及び前記第2のTAT閾値は異なる、請求項1に記載の方法。
- 前記第1のTAT閾値は前記第2のTAT閾値よりも低い、請求項2に記載の方法。
- 前記第1のPIM閾値及び前記第2のPIM閾値は異なる、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1のPIM閾値は前記第2のPIM閾値よりも低い、請求項4に記載の方法。
- 前記動きデータから前記睡眠に至る時間を検出することは、
前記動きデータを時間ウィンドウに分割することと、
各時間ウィンドウのTATスコア及びPIMスコアを求めることと、
前記TATスコアが前記第1のTAT閾値を下回るとともに、前記PIMスコアが前記第1のPIM閾値を下回る該ウィンドウを識別することと、
を含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記動きデータから前記睡眠中の覚醒期間を検出することは、
前記動きデータを時間ウィンドウに分割することと、
各時間ウィンドウのTATスコア及びPIMスコアを求めることと、
前記TATスコアが前記第2のTAT閾値を越えるとともに、前記PIMスコアが前記第2のPIM閾値を越える該ウィンドウを識別することと、
を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 前記動きデータは多軸動き信号を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 帯域通過フィルタリング及び二乗平均平方根(RMS)計算を用いて前記多軸動き信号の合成された大きさを計算することを更に含む、請求項8に記載の方法。
- 前記第1のTAT閾値及び前記第2のTAT閾値は、前記動きデータから導出された大きさが加速度閾値を上回るそれぞれの回数である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記加速度閾値は、0.1G〜0.2Gの範囲にある、請求項10に記載の方法。
- 前記第1のPIM閾値及び前記第2のPIM閾値は、前記動きデータから導出された大きさの曲線の下方のそれぞれの面積である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前記それぞれの面積は、台形公式を用いて推定される、請求項12に記載の方法。
- 前記睡眠に至る時間及び前記睡眠中の覚醒期間を前記求めることは、前記動きデータに基づくゼロ交差モード検出に基づいていない、請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 睡眠に至る時間及び睡眠中の覚醒期間を求めるデバイスであって、
ユーザーの動きを表す動きデータを取得するセンサーと、
第1の閾値越え時間(TAT)閾値及び第1の比例積分法(PIM)閾値に基づいて前記動きデータから前記睡眠に至る時間を検出し、第2のTAT閾値及び第2のPIM閾値に基づいて前記動きデータから前記睡眠中の覚醒期間を検出するプロセッサと、
を備える、デバイス。 - 前記第1のTAT閾値及び前記第2のTAT閾値は異なる、請求項15に記載のデバイス。
- 前記第1のTAT閾値は前記第2のTAT閾値よりも低い、請求項16に記載のデバイス。
- 前記第1のPIM閾値及び前記第2のPIM閾値は異なる、請求項15〜17のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記第1のPIM閾値は前記第2のPIM閾値よりも低い、請求項18に記載のデバイス。
- 前記動きデータから前記睡眠に至る時間を検出することは、
前記動きデータを時間ウィンドウに分割することと、
各時間ウィンドウのTATスコア及びPIMスコアを求めることと、
前記TATスコアが前記第1のTAT閾値を下回るとともに、前記PIMスコアが前記第1のPIM閾値を下回る該ウィンドウを識別することと、
を含む、請求項15〜19のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記動きデータから前記睡眠中の覚醒期間を検出することは、
前記動きデータを時間ウィンドウに分割することと、
各時間ウィンドウのTATスコア及びPIMスコアを求めることと、
前記TATスコアが前記第2のTAT閾値を越えるとともに、前記PIMスコアが前記第2のPIM閾値を越える該ウィンドウを識別することと、
を含む、請求項15〜20のいずれか1項に記載のデバイス。 - 前記動きデータは多軸動き信号を含む、請求項15〜21のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記プロセッサは、帯域通過フィルタリング及び二乗平均平方根(RMS)計算を用いて前記多軸動き信号の合成された大きさを計算するように更に構成されている、請求項22に記載のデバイス。
- 前記第1のTAT閾値及び前記第2のTAT閾値は、前記動きデータから導出された大きさが加速度閾値を上回るそれぞれの回数である、請求項15〜23のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記加速度閾値は、0.1G〜0.2Gの範囲にある、請求項24に記載のデバイス。
- 前記第1のPIM閾値及び前記第2のPIM閾値は、前記動きデータから導出された大きさの曲線の下方のそれぞれの面積である、請求項15〜25のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記それぞれの面積は、台形公式を用いて推定される、請求項26に記載のデバイス。
- 前記睡眠に至る時間及び前記睡眠中の覚醒期間を前記求めることは、前記動きデータに基づくゼロ交差モード検出に基づいていない、請求項15〜27のいずれか1項に記載のデバイス。
- 急速眼球運動(REM)睡眠及びノンREM(NREM)睡眠を判断する方法であって、
ユーザーの生理学的信号データを取得するステップと、
前記生理学的信号データをそれぞれのデータサブセットに分割するステップと、
各心拍変動(HRV)特徴量の適応閾値に基づいて各データサブセットから抽出された1つ以上のHRV特徴量に基づいて、各データサブセットにおいてREM睡眠及びノンREM(NREM)睡眠を検出するステップと、を含み、
1以上の該適応閾値が、第1の適応閾値として、少なくとも、平均心拍数(meanHR)の各データサブセットにおける平均を含む、
方法。 - REM睡眠及びNREM睡眠を検出することは、前記データサブセット内のそれぞれの時間ウィンドウにおいてREM睡眠を検出することを含む、請求項29に記載の方法。
- 前記時間ウィンドウは、前記生理学的信号データの検出器のオンステージに対応し、該検出器は、オン/オフ動作モードで動作する、請求項30に記載の方法。
- 前記オンステージは約3分であり、前記検出器は、50%のオン/オフ動作モードで動作する、請求項31に記載の方法。
- 各時間ウィンドウにおいて、REM睡眠及びNREM睡眠は、前記適応閾値に基づいて検出される、請求項29〜32のいずれか1項に記載の方法。
- 検出されたREM睡眠が、前記取得された生理学的信号データの初期時間期間内にある場合、該検出されたREM睡眠を検出されたNREM睡眠に変更することを更に含む、請求項29〜33のいずれか1項に記載の方法。
- 前記初期時間期間は45分である、請求項34に記載の方法。
- 1つの時間ウィンドウのREM睡眠及びNREM睡眠の検出結果を、その最近傍の時間ウィンドウのそれぞれの結果と比較することを更に含む、請求項29〜35のいずれか1項に記載の方法。
- 前記1つのウィンドウ内の前記検出結果が、前記最近傍の時間ウィンドウの前記それぞれの結果と類似している場合には、該検出結果を維持し、そうでない場合には、該検出結果を変更することを含む、請求項36に記載の方法。
- 前記HRV特徴量は、前記生理学的信号データから導出される低周波数/高周波数(LF/HF)比をさらに含む、請求項29〜37のいずれか1項に記載の方法。
- 第2の適応閾値は、各データサブセットにおける第2のHRV特徴量の平均である、請求項29から38のいずれかに記載の方法。
- 前記第1のHRV特徴量が前記第1の適応閾値を上回っているとともに、前記第2のHRV特徴量が前記第2の適応閾値を上回っている場合には、REM睡眠が検出され、そうでない場合には、NREM睡眠が検出される、請求項39に記載の方法。
- 急速眼球運動(REM)睡眠及びノンREM(NREM)睡眠を判断するデバイスであって、
ユーザーの生理学的信号データを取得するセンサーと、
前記生理学的信号データをそれぞれのデータサブセットに分割し、各心拍変動(HRV)特徴量の適応閾値に基づいて各データサブセットから抽出された1つ以上のHRV特徴量に基づいて、各データサブセットにおいてREM睡眠及びノンREM(NREM)睡眠を検出するプロセッサと、を備え、
1以上の該適応閾値が、第1の適応閾値として、少なくとも平均心拍数(meanHR)の各データサブセットにおける平均を含む、
デバイス。 - REM睡眠及びNREM睡眠を検出することは、前記データサブセット内のそれぞれの時間ウィンドウにおいてREM睡眠を検出することを含む、請求項41に記載のデバイス。
- 前記時間ウィンドウは、前記生理学的信号データの検出器のオンステージに対応し、該検出器は、オン/オフ動作モードで動作する、請求項42に記載のデバイス。
- 前記オンステージは3分であり、前記検出器は、50%のオン/オフ動作モードで動作する、請求項43に記載のデバイス。
- 各時間ウィンドウにおいて、REM睡眠及びNREM睡眠は、前記適応閾値に基づいて検出される、請求項41〜44のいずれか1項に記載のデバイス。
- 検出されたREM睡眠が、前記取得された生理学的信号データの初期時間期間内にある場合、該検出されたREM睡眠を検出されたNREM睡眠に変更することを更に含む、請求項41〜45のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記初期時間期間は45分である、請求項46に記載のデバイス。
- 前記プロセッサは、1つの時間ウィンドウのREM睡眠及びNREM睡眠の検出結果を、その最近傍の時間ウィンドウのそれぞれの結果と比較するように更に構成されている、請求項41〜47のいずれか1項に記載のデバイス。
- 前記プロセッサは、前記1つのウィンドウ内の前記検出結果が、前記最近傍の時間ウィンドウの前記それぞれの結果と類似している場合には、該検出結果を維持し、そうでない場合には、該検出結果を変更するように構成されている、請求項48に記載のデバイス。
- 前記HRV特徴量は、前記生理学的信号データから導出される低周波数/高周波数(LF/HF)比をさらに含む、請求項41〜49のいずれか1項に記載のデバイス。
- 第2の適応閾値は、各データサブセットにおける第2のHRV特徴量の平均である、請求項41〜50のいずれかに記載のデバイス。
- 前記第1のHRV特徴量が第1の適応閾値を上回っているとともに、前記第2のHRV特徴量が第2の適応閾値を上回っている場合には、REM睡眠が検出され、そうでない場合には、NREM睡眠が検出される、請求項51に記載のデバイス。
- 前記加速度閾値が、0.15Gである、請求項11に記載の方法。
- 前記加速度閾値が、0.15Gである、請求項25に記載のデバイス。
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