JP6553397B2 - 睡眠感判定方法及び睡眠感判定装置 - Google Patents
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Description
以下、第一実施形態における睡眠感判定方法及び睡眠感判定装置について説明する。
〔睡眠感判定方法〕
図1は、第一実施形態における睡眠感判定方法を示すフローチャートである。第一実施形態における睡眠感判定方法は、後述する睡眠感判定装置のようなコンピュータにより実行される。第一実施形態における睡眠感判定方法は、工程(S11)、工程(S12)、工程(S13)及び工程(S14)を含む。
相互相関解析を用いる場合、コンピュータは、例えば、以下の(式1)を用いて相互相関係数Rxy(j)を算出する。図2の例では、所定時間幅が30秒の、自律神経データx(i)とδ波データy(i)とを示す。x(上線付)及びy(上線付)はそれぞれの平均値を示す。コンピュータは、以下の式で算出される相互相関係数Rxy(j)の最大値を、当該同調性の指標値として算出する。
図3は、第一実施形態における睡眠感判定装置10のハードウェア構成例を概念的に示す図である。以降、睡眠感判定装置10は、判定装置10と略称される場合もある。第一実施形態における判定装置10は、いわゆるコンピュータであり、CPU(Central Processing Unit)1、メモリ2、入出力インタフェース(I/F)3、通信ユニット4等を有する。
メモリ2は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、補助記憶装置(ハードディスク等)である。
判定装置10は、脳波計又は心電計としても動作する場合には、頭部に貼付する電極及びその電極から送られる信号を処理する回路も更に有する。この場合、電極が微弱電圧の時間変化を示す脳波信号又は心電信号を取得し、当該回路がその信号を増幅、アナログデジタル変換等を行うことで、脳波データ又は心電図データが計測される。判定装置10は、図示されていないハードウェア要素を含んでもよく、判定装置10のハードウェア構成は制限されない。
上述のように第一実施形態では、睡眠時の正常睡眠者(被験者)に関し、δ波のパワーの時間的推移を示すδ波データ及び副交感神経の活性度の時間的推移を示す自律神経データが取得され、その取得されたデータに基づいて、δ波のパワーと副交感神経の活性度との同調性の指標値が算出される。そして、その算出された同調性の指標値と予め決められた閾値との比較により、被験者の睡眠感が判定される。
疲労感の判定の目的には、状況に応じて複数の目的が存在し得る。例えば、車両の運転手、航空機や船舶の操縦士等のように、疲労がリスクに直結する職業の従事者にとっては、疲労感が残る睡眠状態は、見逃すことなく、できる限り検出されることが望ましい。即ち、そのような職業の従事者の疲労感の有無は、高い感度で検出されることが望まれる。逆に、それ以外の職業の従事者は、疲労感を残さない睡眠を取れていることを確実に知ることを望むと考えられる。そこで、第二実施形態では、疲労感の判定条件の指定を可能とする。以下、第二実施形態における睡眠感判定装置及び睡眠感判定方法について、第一実施形態と異なる内容を中心に説明する。以下の説明では、第一実施形態と同様の内容については適宜省略する。
図5は、第二実施形態における睡眠感判定方法を示すフローチャートである。第二実施形態における睡眠感判定方法は、睡眠感判定装置のようなコンピュータにより実行される。第二実施形態における睡眠感判定方法は、工程(S51)から工程(S55)を含む。
・感度優先を平易に表す文字列:「睡眠感が悪い人を出来る限り逃さない判定」
・特異度優先を平易に表す文字列:「睡眠感が良い人を出来る限り逃さない判定」
・有効度優先を平易に表す文字列:「睡眠感が悪い人及び良い人の両方を出来る限り正しく判定」
図6は、第二実施形態における睡眠感判定装置10の処理構成例を概念的に示す図である。第二実施形態における判定装置10は、第一実施形態の構成に加えて、受付部17を更に有する。受付部17は、他の処理モジュールと同様に実現される。
上述のように第二実施形態では、判定条件の指定が受け付けられ、受け付けられたその判定条件に対応する閾値を用いて、その判定条件での睡眠感の判定が行われる。これにより、第二実施形態によれば、判定の目的に応じた睡眠感の判定を高精度に行うことができる。
上述の第二実施形態において、判定条件が指定されなくてもよい。即ち、判定条件の指定無しが受け付けられてもよい。この場合、コンピュータは、各判定条件について睡眠感の判定をそれぞれ実行する。また、判定装置10(生成部14)は、各判定条件での睡眠感の判定結果をそれぞれ示す睡眠感情報を生成する。
28名の男性の正常睡眠者を対象(サンプル提供者)として、睡眠中の脳波及び自律神経活動、並びに翌朝起床時の睡眠の質及び疲労感の主観的評価が5週間測定された。対象の男性は、土曜及び日曜日が休日の週休2日制で、標準労働時間が7時間30分(8時30分から17時勤務、昼食時1時間休息)の労働者である。脳波及び自律神経活動の測定は、一週間の疲労が蓄積していると推測される木曜日の睡眠中に計測され、主観的評価は、その翌朝(金曜日)の起床時に実施された。結果、89日分の測定データが得られた。
睡眠の質の主観的評価も同様にVAS検査方法が利用された。この方法は、起床時の各対象者に、左端(0mm)を「睡眠の質が非常に良かった」感覚とし、右端(100mm)を「睡眠の質が非常に悪かった」感覚として設定された100mmの直線上に、そのとき感じた睡眠の質を示してもらう方法で行われた。
図10は、コヒーレンスと起床時の睡眠の質との関係を示す図である。
図11は、相互相関係数と起床時の疲労感との関係を示す図である。
図12は、相互相関係数と起床時の睡眠の質との関係を示す図である。
図9から図12に示されるように、δ波パワーと副交感神経の活性度との同調性の指標値であるコヒーレンス及び相互相関係数は、起床時の疲労感及び睡眠の質と負の相関を有することが確認された。即ち、コヒーレンス及び相互相関係数が大きくなると(同調性が高くなると)、疲労感が減りかつ睡眠の質が良くなることが確認された。
上述の実施例1では、脳波計により測定されたデータから得られる睡眠段階の情報に基づいて、入眠(第一睡眠周期)から第三睡眠周期までの時間区間が決定された。実施例2では、判定装置10は、睡眠周期の1周期を90分間に固定して3周期分270分間のδ波データ及び自律神経データを取得した。その他については実施例1と同様である。判定装置10は、実施例1と同様の閾値を用いて、疲労感の有無及び睡眠の質の各々について、判定条件毎の判定を行った。
図18は、実施例2における、コヒーレンスを用いた、判定条件毎の疲労感及び睡眠の質の判定の結果の指標を示す図である。
図17及び図18によれば、睡眠周期を測定することなく、所定時間分のδ波データ及び自律神経データを用いることで、60%以上の感度、特異度又は有効度で判定を行うことができることが確認された。
実施例3では、判定装置10は、入眠後90分間分のδ波データ及び自律神経データを取得した。その他については実施例1と同様である。但し、実施例3では、当該同調性の指標値として相互相関係数のみが算出された。判定装置10は、実施例1と同様の閾値を用いて、疲労感の有無及び睡眠の質の各々について、判定条件毎の判定を行った。
実施例4では、判定装置10は、入眠後60分から180分までの120分間分のδ波データ及び自律神経データを取得した。その他については実施例1と同様である。但し、実施例4でも、当該同調性の指標値として相互相関係数のみが算出された。判定装置10は、実施例1と同様の閾値を用いて、疲労感の有無及び睡眠の質の各々について、判定条件毎の判定を行った。
・感度=TP/(TP+FN)
・特異度=TN/(FP+TN)
・有効度=(TP+TN)/(TP+FN+FP+TN)
TPは、各実施例1の判定装置10が、「疲労感有り」又は「睡眠の質が悪い」との主観的評価を下した人を「疲労感有り」又は「睡眠の質が悪い」と判定したケース。
FPは、各実施例1の判定装置10が、「疲労感無し」又は「睡眠の質が良い」との主観的評価を下した人を「疲労感有り」又は「睡眠の質が悪い」と判定したケース。
FNは、各実施例1の判定装置10が、「疲労感有り」又は「睡眠の質が悪い」との主観的評価を下した人を「疲労感無し」又は「睡眠の質が良い」と判定したケース。
TNは、各実施例1の判定装置10が、「疲労感無し」又は「睡眠の質が良い」との主観的評価を下した人を「疲労感無し」又は「睡眠の質が良い」と判定したケース。
上述の特許文献2で提案されている被験者の疲労度を評価する手法と、実施例1での疲労感の判定手法とは、次のように比較される。特許文献2の提案手法は、客観的疲労判定基準値としてLF/HF値が0.0から2.0の範囲を「良好」とし、2.0から5.0の範囲を「注意」とし、5.0以上を「要注意」としている。本発明者は、実施例1で得られたデータに基づいて、LF/HFの平均値を算出し、その算出されたLF/HFの平均値を特許文献2の提案手法での判定基準で評価した。結果、特許文献2で提案される判定の結果は、感度66.7%、特異度31.1%、有効度37.1%となった。一方、実施例1の判定の結果は、感度53.3〜80%、特異度50〜79.7%、有効度53.9〜76.4%となり、実施例1の判定のほうが優れていることが確認された。
上述の内容の一部又は全部は、次のようにも特定され得る。但し、上述の内容が以下の記載に制限されるものではない。
睡眠時の前記被験者における副交感神経の活性度の時間的推移を示す自律神経データを取得し、
前記取得されたδ波データ及び自律神経データに基づいて、前記被験者に関する、δ波のパワーと副交感神経の活性度との同調性の指標値を算出し、
前記算出された同調性の指標値に基づいて、前記被験者の睡眠感を判定する、
ことを含む睡眠感判定方法。
<1>に記載の睡眠感判定方法。
<3> 前記判定は、睡眠の質及び疲労感の各々に対応する各閾値と前記算出された同調性の指標値との比較により、睡眠の質の良し悪し及び疲労感の有無のいずれか一方又は両方を判定する、
<2>に記載の睡眠感判定方法。
<4> 前記判定は、各判定条件に対応する各閾値と前記算出された同調性の指標値との比較により、前記被験者における、判定条件毎の睡眠感を判定する、
<1>から<3>のいずれか1つに記載の睡眠感判定方法。
<5> 判定条件の指定を受け付ける、
ことを更に含み、
前記判定は、前記受け付けられた前記判定条件に対応する閾値と前記算出された同調性の指標値との比較により、前記被験者における、前記判定条件の睡眠感を判定する、
<1>から<4>のいずれか1つに記載の睡眠感判定方法。
<6> 前記取得されるδ波データ及び自律神経データは、睡眠周期における第一周期から三周期分の時系列データである、
<1>から<5>のいずれか1つに記載の睡眠感判定方法。
<7> 前記取得される自律神経データは、心拍変動の周波数解析により得られる低周波成分及び高周波成分の総和に対する高周波成分の比率の時系列データであり、
前記取得されるδ波データは、各時間幅でのδ波のパワーを所定時間のδ波の平均パワーで除算した値の時系列データである、
<1>から<6>のいずれか1つに記載の睡眠感判定方法。
<8> 睡眠時の被験者の脳波に含まれるδ波のパワーの時間的推移を示すδ波データを取得する第一取得手段と、
睡眠時の前記被験者における副交感神経の活性度の時間的推移を示す自律神経データを取得する第二取得手段と、
前記取得されたδ波データ及び自律神経データに基づいて、前記被験者に関する、δ波のパワーと副交感神経の活性度との同調性の指標値を算出する算出手段と、
前記算出された同調性の指標値に基づいて、前記被験者の睡眠感を示す睡眠感情報を生成する生成手段と、
前記睡眠感情報を出力する出力処理手段と、
を備える睡眠感判定装置。
<9> 前記生成手段は、睡眠の質の良し悪し及び疲労感の有無のいずれか一方又は両方を示す前記睡眠感情報を生成する、
<8>に記載の睡眠感判定装置。
<10> 前記生成手段は、睡眠の質及び疲労感の各々に対応する各閾値をそれぞれ保持し、保持される各閾値と前記算出された同調性の指標値との比較により、睡眠の質の良し悪し及び疲労感の有無のいずれか一方又は両方を判定する、
<9>に記載の睡眠感判定装置。
<11> 前記生成手段は、各判定条件に対応する各閾値をそれぞれ保持し、保持される各閾値と前記算出された同調性の指標値との比較により、前記被験者における、判定条件毎の睡眠感を判定する、
<8>から<10>のいずれか1つに記載の睡眠感判定装置。
<12> 判定条件の指定を受け付ける受付手段、
を更に備え、
前記生成手段は、前記受け付けられた前記判定条件に対応する閾値を特定し、特定された閾値と前記算出された同調性の指標値との比較により、前記被験者における、前記判定条件の睡眠感を判定する、
<8>から<11>のいずれか1つに記載の睡眠感判定装置。
<13> 前記取得されるδ波データ及び自律神経データは、睡眠周期における第一周期から三周期分の時系列データである、
<8>から<12>のいずれか1つに記載の睡眠感判定装置。
<14> 前記取得される自律神経データは、心拍変動の周波数解析により得られる低周波成分及び高周波成分の総和に対する高周波成分の比率の時系列データであり、
前記取得されるδ波データは、各時間幅でのδ波のパワーを所定時間のδ波の平均パワーで除算した値の時系列データである、
<8>から<13>のいずれか1つに記載の睡眠感判定装置。
<15> <1>から<7>のいずれか1つに記載の睡眠感判定方法を少なくとも一つのコンピュータに実行させるプログラム。
2 メモリ
10 睡眠感判定装置(判定装置)
11 第一取得部
12 第二取得部
13 算出部
14 生成部
15 出力処理部
17 受付部
Claims (6)
- 睡眠時の被験者の脳波に含まれるδ波のパワーの時間的推移を示すδ波データを取得し、
睡眠時の前記被験者における副交感神経の活性度の時間的推移を示す自律神経データを取得し、
前記取得されたδ波データ及び自律神経データに基づいて、前記被験者に関する、δ波のパワーと副交感神経の活性度との同調性の指標値を算出し、
前記被験者の職業をユーザに指定させ、指定された職業に基づき判定条件を特定し、
前記判定条件に対応する閾値と前記算出された同調性の指標値との比較により、前記被験者の睡眠感を判定する、
ことを含む睡眠感判定方法。 - 前記判定は、前記睡眠感として、睡眠の質の良し悪し及び疲労感の有無のいずれか一方又は両方を判定する、
請求項1に記載の睡眠感判定方法。 - 前記判定は、睡眠の質及び疲労感の各々に対応する各閾値と前記算出された同調性の指標値との比較により、睡眠の質の良し悪し及び疲労感の有無のいずれか一方又は両方を判定する、
請求項2に記載の睡眠感判定方法。 - 前記取得されるδ波データ及び自律神経データは、睡眠周期における第一周期から三周期分の時系列データである、
請求項1から3のいずれか1項に記載の睡眠感判定方法。 - 前記取得される自律神経データは、心拍変動の周波数解析により得られる低周波成分及び高周波成分の総和に対する高周波成分の比率の時系列データであり、
前記取得されるδ波データは、各時間幅でのδ波のパワーを所定時間のδ波の平均パワーで除算した値の時系列データである、
請求項1から4のいずれか1項に記載の睡眠感判定方法。 - 睡眠時の被験者の脳波に含まれるδ波のパワーの時間的推移を示すδ波データを取得する第一取得手段と、
睡眠時の前記被験者における副交感神経の活性度の時間的推移を示す自律神経データを取得する第二取得手段と、
前記取得されたδ波データ及び自律神経データに基づいて、前記被験者に関する、δ波のパワーと副交感神経の活性度との同調性の指標値を算出する算出手段と、
前記被験者の職業をユーザに指定させ、指定された職業に基づき判定条件を特定する手段と、
前記判定条件に対応する閾値と前記算出された同調性の指標値との比較により、前記被験者の睡眠感を示す睡眠感情報を生成する生成手段と、
前記睡眠感情報を出力する出力処理手段と、
を備える睡眠感判定装置。
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