JP6605958B2 - 睡眠を誘発するための脳波ベースの閉ループ感覚刺激 - Google Patents

Description

本開示は、対象が眠りにつくのを補助するシステム及び方法に関し、特に、対象が眠りにつくのを促す、及び／又は、誘発する感覚刺激をもたらすことに関する。

睡眠及び／又は睡眠の質は、人間の一般的な健康及び／又は幸福に関連している。睡眠不足又は不適切な睡眠は、一般的にも、医学的にも望ましくない。眠りにつく際の（又は、覚醒状態から特定の睡眠段階への移行の際の）平均以上の遅れは、次善の睡眠パターン及び／又は睡眠習慣を示していてもよい。睡眠の回復機能は、睡眠につく際の問題及び／又は遅れによって、阻害及び／又は損なわれる。

入眠障害に対する薬以外の方法は、少なくとも、行動療法アプローチ、認知的方法、バイオフィードバック療法アプローチを含む。行動療法アプローチは、睡眠衛生勧告、刺激制御、睡眠制限、弛緩訓練、瞑想を含むが、これらに限定されない。認知的方法は、逆説的志向、認知再構築を含むが、これらに限定されない。

睡眠不足又は不適切な睡眠は、一般的にも、医学的にも望ましくない。眠りにつく際の（又は、覚醒状態から特定の睡眠段階への移行の際の）平均以上の遅れは、次善の睡眠パターン及び／又は睡眠習慣を示していてもよい。睡眠の回復機能は、睡眠につく際の問題及び／又は遅れによって、阻害及び／又は損なわれる。

入眠障害に対する薬以外の方法は、少なくとも、行動療法アプローチ、認知的方法、バイオフィードバック療法アプローチを含む。行動療法アプローチは、睡眠衛生勧告、刺激制御、睡眠制限、弛緩訓練、瞑想を含むが、これらに限定されない。認知的方法は、逆説的志向、認知再構築を含むが、これらに限定されない。

従って、１又は複数の実施形態は、対象に睡眠段階への移行を促す刺激を対象に与えるように構成されたシステムを提供する。当該システムは、対象の脳活動に関連する１又は複数のパラメータに関する情報を伝達する１又は複数の出力信号を生成する１又は複数のセンサと、コンピュータプログラムモジュールを実行する１又は複数のプロセッサとを有する。当該コンピュータプログラムモジュールは、パラメータ決定モジュールと、制御モジュールとを有する。パラメータ決定モジュールは、第１の周波数帯におけるパワーを示す第１のスペクトルパラメータと第２の周波数帯におけるパワーを示す第２のスペクトルパラメータとを決定するように構成される。第１及び第２のスペクトルパラメータは、生成された１又は複数の出力信号に基づいている。第１の周波数帯の平均周波数は、第２の周波数帯の平均周波数よりも高い。制御モジュールは、対象に刺激を与えるために、刺激源を制御するように構成される。刺激源の制御は、刺激の強度を調整することを含む。当該調整は、第１のスペクトルパラメータと第２のスペクトルパラメータとに基づいている。

１又は複数の実施形態の他の態様は、対象に睡眠段階への移行を促す刺激を対象に与える方法を提供する。当該方法は、対象の脳活動に関連する１又は複数のパラメータに関する情報を伝達する１又は複数の出力信号を生成するステップと、生成された１又は複数の出力信号に基づく、第１の周波数帯におけるパワーを示す第１のスペクトルパラメータを決定するステップと、生成された１又は複数の出力信号に基づく、第２の周波数帯におけるパワーを示す第２のスペクトルパラメータを決定するステップと、刺激の強度を調整することによって、前記対象に刺激を与えるための刺激源を制御するステップと、を有し、第１の周波数帯の平均周波数は、第２の周波数帯の平均周波数よりも高く、調整は、第１のスペクトルパラメータと第２のスペクトルパラメータとに基づいている。

１又は複数の実施形態の他の態様は、対象に睡眠段階への移行を促す刺激を対象に与えるように構成されるシステムを提供する。当該システムは、対象の脳活動に関連する１又は複数のパラメータに関する情報を伝達する１又は複数の出力信号を生成する手段と、生成された１又は複数の出力信号に基づく、第１の周波数帯におけるパワーを示す第１のスペクトルパラメータを決定する手段と、生成された１又は複数の出力信号に基づく、第２の周波数帯におけるパワーを示す第２のスペクトルパラメータを決定する手段と、刺激の強度を調整することによって、対象に刺激を与えるための刺激源を制御する手段と、を有し、第１の周波数帯の平均周波数は、第２の周波数帯の平均周波数よりも高く、調整は、第１のスペクトルパラメータと前記第２のスペクトルパラメータとに基づいている。

構成に関係のある要素の機能及び動作の方法、製造の経済性及び部品の組み合わせだけでなく、本開示のこれら及び他の目的、特徴及び特性が、添付の図面を参照して、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を考慮して、より明らかになるだろう。これら全ては、この明細書の一部を形成し、類似の参照符号は様々な図における対応する部品を示す。しかしながら、図面は例示目的であって、本発明の限定ではないことが、明確に理解されるべきである。

図１は、対象に睡眠段階への移行を促す刺激を対象に与えるためのシステムを概略的に示している。 図２は、脳活動の様々な周波数帯における振幅を表すグラフを示している。 図３は、脳活動の様々な周波数帯における変化に基づいて、パワーパラメータにおける経時変化を表すグラフを示している。 図４は、対象に睡眠段階への移行を促す刺激を対象に与えるための方法を示している。

本稿での用法では、単数形は、文脈がそうでないことを明確に指示するのでない限り、複数の言及を含む。本稿での用法では、二つ以上の部分または構成要素が「結合される」という陳述は、それらの部分が直接的または間接的に、すなわち一つもしくは複数の中間部分もしくは構成要素を通じて、結び合わされるまたは協働することを意味する。リンクが生じさえすればよい。本稿での用法では、「直接結合される」は二つの要素が直接互いと接触することを意味する。本稿での用法では、「固定的に結合される」または「固定される」は二つの構成要素が、互いに対する相対的な配向を一定に維持しつつ、一体として動くよう結合されることを意味する。

本稿での用法では、「一体型（unitary）」の語は、あるコンポーネントが単一片またはユニットとして作成されることを意味する。すなわち、別個に作成され、その後一緒にユニットとして結合された複数の部分を含むコンポーネントは「一体型」コンポーネントまたはボディではない。本稿での用法では、二つ以上の部分または構成要素が互いに「係合する」という陳述は、それらの部分が、直接または一つまたは複数の中間部分もしくは構成要素を通じて、互いに対して力をはたらかせることを意味する。本稿での用法では、「数」という用語は一または一より大きい整数（すなわち複数）を意味する。

本稿で使われる方向に関する句、たとえば限定するものではないが、上、下、左、右、上部、下部、前、後およびそれらの派生語は、図面に示される要素の配向に関係するのであって、請求項において明示的に記載されているのでない限り、請求項を限定するものではない。

図１は、対象１０６に睡眠段階への移行を促す刺激を対象１０６に与えるためのシステム１０を概略的に示している。睡眠段階は、一般的に、レム（ＲＥＭ：rapid-eye-movement）睡眠段階、及び、１又は複数のノンレム（ＮＲＥＭ：non-rapid-eye-movement）睡眠段階を含む。用いられるモデル及び／又は定義に依存して、睡眠の専門家及び／又はエキスパートは、一般的に、３つ又は４つの異なるＮＲＥＭ段階を区別する。用いられる定義に依存して、睡眠の専門家及び／又はエキスパートは、一般的に、睡眠開始を、第１又は第２のＮＲＥＭ段階への移行として定義する。用いられるモデル及び／又は定義に依存して、睡眠中、対象は、一般的に、ＲＥＭ段階と３つ又は４つの異なるＮＲＥＭ段階との間を交互に行き来する。ＮＲＥＭ段階は、通常、ステージ１（Ｎ１）〜ステージ３（Ｎ３）と称される。幾つかの実施形態では、システム１０は、好ましくは、薬に頼ることなく、対象が睡眠開始に至るまでに要する時間を削減するために用いられてもよい。システム１０は、１又は複数の刺激源２０、１又は複数のセンサ１４２、１又は複数のプロセッサ１１０、パラメータ決定モジュール１１１、制御モジュール１１２、電子ストレージ１２０、ユーザインタフェース１２０、及び／又は、他のコンポーネント及び／又はコンピュータプログラムモジュールを含む。

睡眠開始は、代謝低下副交感神経活動への移行、筋緊張活動の低下、心拍数の低下、呼吸数の低下、皮膚伝導度の低下、脳活動パワー分布における高周波数から低周波数への移行を含むが、これらに限定されない様々な生理的変化と関連している。周波数帯において示されるパワーは、当該周波数帯におけるエネルギー、当該周波数帯における振幅、及び／又は、周波数帯の範囲内でより高い強度及びより低い強度を区別する他の方法に対応している。幾つかの実施形態では、上記振幅は、特定の周波数帯における平均振幅に関連している。幾つかの実施形態では、上記パワーは、これに限定されるわけではないが、ウェルチ検定を用いたパワースペクトル分布推定から取得されてもよい。幾つかの実施形態では、脳活動における移行が、例えば、フィードバック又は閉ループの態様で、対象１０６への刺激の付与を制御するために用いられてもよい。この場合、対象１０６は、１又は複数の刺激の強度における変化を知覚することができる。対象１０６は、例えば、意図的に、オペラント条件付けを通じて、知覚した強度を調整する、例えば、知覚した強度を減少させるように、自身の脳活動を調節してもよい。対象１０６は、オペラント条件付けを通じて、上記調整をどのように実行するのかを学習してもよく、これは、バイオフィードバックの分野における技術である。入眠障害に対するバイオフィードバック療法アプローチは、筋緊張及び脳波フィードバックに基づくアプローチを含んでいても良いが、これらに限定されない。

刺激源２０は、感覚刺激などの刺激を対象１０６に供給及び／又は伝達するように構成される。感覚刺激は、視覚刺激、聴覚刺激、触覚刺激、嗅覚刺激、電磁気刺激、体性感覚刺激、他の感覚刺激、及び／又は、これらの任意の組み合わせ及び／又はこれらの任意のシーケンスを含んでいてもよい。刺激源は、制御モジュール１１２によって制御されてもよい。刺激源２０は、ある強度の範囲内の強度を持つ刺激を生成するように構成されてもよい。例えば、聴覚刺激の場合、強度の範囲は、増加された強度が、より大きな聴覚刺激に対するような、刺激のボリューム又は大きさの範囲であってもよい。例えば、触覚刺激の場合、強度の範囲は、増加された強度が、振動運動の増加された振幅に対応するような振動運動の振幅の範囲であってもよい。幾つかの実施形態では、振動の強度は、その周波数又は周波数及び振幅の両方に関連していてもよい。

ここで用いられるように、異なる感覚に対して主に意図された刺激は、異なるモダリティを持っていると称され得る。例えば、視覚刺激は、聴覚刺激とは異なるモダリティを有する。刺激の特定のモダリティに対する知覚閾値は、ある程度、患者特有であり得る。例えば、並外れた聴力を持つ特定の患者は、聴覚刺激に対する平均の知覚閾値よりも低い知覚閾値を有していてもよい。ここで用いられるように、「知覚閾値」なる用語は、測定可能な反応又は刺激への反応に対する閾値をいう。知覚閾値は、対象の覚醒状態、及び／又は、１又は複数の睡眠段階に対して、決定されてもよい。このように、対象の知覚閾値は、睡眠段階に応じて異なっていてもよい。例えば、対象は、現在の睡眠段階に依存して、聴覚刺激に対する様々な知覚閾値を有していてもよい。

刺激源２０は、１又は複数の光源、ラウドスピーカ（ヘッドフォンなど）２０ａ，２０ｂ、電気音響変換器、振動コンポーネント又は振動装置、匂いを生成するように構成された装置又はシステム、電極１４２ａ、及び／又は、他の感覚刺激源又は感覚刺激の送信器２０ｂを含んでいてもよい。これに限定されるわけではないが、電極１４２ａなどの、刺激源２０、及び／又は、刺激源２０を含んだ、あるいは、刺激源２０が組み込まれたコンポーネントは、対象１０６の近傍において身に付けられ、用いられ、位置付けられ、及び／又は、運ばれる、ヘッドバンド２０ｃ、帽子、ヘルメット、リストバンド、アームバンド、枕、マットレス、及び／又は、他の物体又は物体の組み合わせに埋め込まれ、及び／又は、結合されてもよい。例えば、光源は、光源からの電磁放射が、対象１０６に感覚刺激を与えるために、対象１０６の目、瞼、及び／又は、顔に作用できるように、十分近傍に位置付けられる必要があってもよい。幾つかの実施形態では、刺激源２０に含まれるラウドスピーカ２０ａなどの動作は、ここで述べられる他の考慮に加えて、ラウドスピーカと対象１０６との間の距離、周囲ノイズのレベル、及び／又は、他の環境的考慮に基づいて、調整されてもよい。

図１のシステム１０の１又は複数のセンサ１４２は、対象１０６の脳活動に関連している１又は複数のパラメータに関する情報を伝達する出力信号を生成するように構成される。生理的パラメータが、脳波記録（ＥＥＧ：electroencephalography）、電気眼球図記録（ＥＯＧ：electro-oculography）などの脳機能／脳活動に関するパラメータ、対象１０６及び／又は対象の身体部分の運動、場所、位置、傾き、及び／又は、角度に関するパラメータ、呼吸パラメータ、及び／又は、他のパラメータを含んでいてもよい。図１に示されるように、１又は複数のセンサ１４２は、１又は複数の電極１４２ａを含んでいてもよい。電極は、複数のモードで動作してもよく、動作の一モードにおいて、電極は、対象１０６の脳活動と関連する１又は複数のパラメータに関する情報を伝達する出力信号（ＥＥＧ信号を含むが、これに限定されない）を生成するために用いられてもよい。動作の他のモードにおいて、電極１４２は、刺激を対象１０６に伝達するために用いられてもよく、ここで、刺激は、電気刺激、感覚刺激、及び／又は、電極を通じて伝達可能な他のタイプの刺激を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、かかる伝達は、制御モジュール１１２によって制御される。

１又は複数のセンサ１４２は、加速度計、位置センサ、動きセンサ、光センサ、赤外光（ＩＲ：infra-red）センサ、電磁気センサ、電極、チルトメータ、（ビデオ）カメラ、及び／又は、他のセンサを含んでいてもよい。図１において、３つの部材を含んだセンサ１４２の図は、限定する意図を有さない。幾つかの実施形態では、システム１０は、１又は複数のセンサ１４２を用いてもよい。図１に示されるセンサ１４２の場所の図は、限定する意図を有さない。個別のセンサ１４２が、対象１０６（の身体）の近くに配置されてもよいし、枕、ベッド、及び／又は、毛布、及び／又は、他の場所に埋め込まれ、及び／又は、一体化されてもよい。１又は複数のセンサ１４２からの最終的な信号又は情報は、プロセッサ１１０、ユーザインタフェース１２０、電子ストレージ１３０、及び／又は、システム１０の他のコンポーネントに送信されてもよい。この送信は、有線及び／又は無線であってもよい。

センサ１４２が、電極１４２ａから離れており、別個であることの図は、限定する意図を有さない。幾つかの実施形態では、同じ１又は複数の電極１４２ａが、（例えば、電極パルスの形式で）刺激を与え、（次いで）、当該刺激に対する対象１０６の反応及び／又は応答を検出／測定するために用いられてもよい。

１又は複数のセンサ１４２は、睡眠期間の前、間、及び／又は、後などの継続中の態様で、出力信号を生成するように構成されてもよい。このことは、間欠的に、定期的に（例えば、サンプリング期間で）、連続的に、継続的に、可変間隔で、及び／又は、睡眠期間の少なくとも一部の間に継続する他の方法で、信号を生成することを含んでもよい。上記サンプリング期間は、約０．００１秒、０．０１秒、０．１秒、１秒、約１０秒、約１分、及び／又は、他のサンプリング期間であってもよい。特定の出力信号、及び／又は、当該出力信号から得られるパラメータ（のうち特定のパラメータに関連している周波数）に適切であるように、複数の個別のセンサ１４２が、異なるサンプリング期間を用いて動作可能であることに留意すべきである。例えば、幾つかの実施形態では、生成された出力信号は、ベクトルは、脳活動に関連している１又は複数のパラメータに関連している伝達情報の複数のサンプルを含むような、出力信号のベクトルと考えられ得る。様々なパラメータが、様々なベクトルに関連していてもよい。出力信号のベクトルから継続する態様で決定された特定のパラメータは、特定のパラメータのベクトルとして考えられ得る。

図２は、脳活動の様々な周波数帯（Ｘ軸上の「ｆ」）における振幅（Ｙ軸上の「ａ」）を描いたグラフ２１を示している。図２に図示された振幅は、非限定的な例において、電気的な脳活動、エネルギー振幅の大きさ、当該大きさの係数、及び／又は、特定の周波数におけるエネルギーに関連する任意の係数の大きさ、周波数帯、及び／又は、周波数範囲に対応していてもよい。非限定的な例において、グラフ２１は、脳波記録（ＥＥＧ）信号の周波数スペクトルを図示している。脳活動に関連する他の信号は、本開示の範囲内に考慮されている。図２に示されるように、周波数スペクトルは、δ、θ、α、βの４つの周波数帯に分割される。δは、１Ｈｚ〜４Ｈｚの間の周波数帯に対応し、θは、４Ｈｚ〜８Ｈｚの間の周波数帯に対応し、αは、８Ｈｚ〜１３Ｈｚの間の周波数帯に対応し、βは、１３Ｈｚ〜３０Ｈｚの間の周波数帯に対応する。δ、θ、α、βは、いわゆるデルタバンド、シータバンド、アルファバンド、ベータバンドにそれぞれ対応している、平均の大きさ又は平均振幅であることに留意すべきである。幾つかの実施形態では、周波数帯は、その範囲において連続的であるが、本開示を限定する意図はない。幾つかの実施形態では、上記の様々な周波数帯が、各周波数帯の間においてギャップを有さなくてもよいが、本開示を限定する意図はない。例えば、シータバンド、アルファバンド、ベータバンドは、それぞれ、４Ｈｚ〜７Ｈｚ、８Ｈｚ〜１２Ｈｚ、１５Ｈｚ〜３０Ｈｚに及んでいてもよい。図２における描画は、例示的な実施形態として意図されたものであり、本開示を限定する意図はない。幾つかの実施形態は、２，３又は４より多くの異なる周波数帯を使用してもよい。ここで図示又は説明される、用いられる周波数帯の数、又は、用いられる個別の周波数帯の任意の周波数帯における上限及び下限は、単に例示であって、本開示を限定する意図はない。

図１に戻り、システム１０の電子ストレージ１３０は、情報を電気的に格納する電子ストレージ媒体を有する。電子ストレージ１３０の電子ストレージ媒体は、例えば、システム１０と一体化された（即ち、実質的に取り外し不可能な）システムストレージ、及び／又は、ポート（ＵＳＢポート、FireWireポートなど）又はドライブ（ディスクドライブなど）を介して、システム１０に取り外し可能に接続され得るリムーバブルストレージのうちのいずれか、又は、両方を含んでいてもよい。電子ストレージ１３０は、光学読み取り可能なストレージ媒体（光ディスクなど）、磁気読み取り可能なストレージ媒体（磁気テープ、磁気ハードドライブ、フロッピーディスクなど）、荷電ベースストレージ媒体（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＲＡＭなど）、ソリッドステートストレージ媒体（フラッシュドライブなど）、及び／又は、他の電気的に読み取り可能なストレージ媒体のうちの１又は複数を含んでいてもよい。電子ストレージ１３０は、ソフトウェアアルゴリズム、プロセッサ１１０によって決定される情報、ユーザインタフェース１２０を介して受信される情報、及び／又は、システム１０を適切に機能させることが可能な他の情報を格納することができる。例えば、電子ストレージ１３０は、生成された出力信号に基づいて、パラメータのベクトル、及び／又は、（本開示で説明される）他のパラメータ、及び／又は、他の情報を記録又は格納してもよい。電子ストレージ１３０は、システム１０内の別個のコンポーネントであってもよいし、電子ストレージ１３０は、システム１０の１又は複数の他のコンポーネント（例えば、プロセッサ１１０）と一体的に供給されてもよい。

図１のシステム１０のユーザインタフェース１２０は、ユーザが、システム１０に情報を供給するとともに、システム１０から情報を受信することができる、システム１０とユーザ（例えば、ユーザ１０８、対象１０６、介護人、治療法の決定者）との間のインタフェースを供給するように構成される。このことは、まとめて「情報」と称される、データ、結果、及び／又は、命令、及び、他の通信可能な項目が、ユーザとシステム１０との間で通信されることを可能にする。ユーザ１０８によってシステム１０に伝達され得る情報の一例は、聴覚刺激の大きさなどの、刺激の強度を決定する際に適用される要因に関する、患者特有又は対象特有の情報である。ユーザ１０８に伝達され得る情報の一例は、睡眠期間中の異なる睡眠段階間の持続期間及び／又は移行、又は、対象１０６のモニタリング期間に関する詳細な報告である。ユーザインタフェース１２０に含まれる適切なインタフェース装置の例は、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、ノブ、レバー、ディスプレイ画面、タッチスクリーン、スピーカ、マイクロフォン、指示灯、警報音、及び、プリンタを含む。情報は、ユーザインタフェース１２０によって、可聴信号、視覚信号、触覚信号、及び／又は、他の感覚信号の形式で、ユーザ１０８又は対象１０６に供給され得る。

ここでは、有線又は無線の他の通信技術もユーザインタフェース１２０として含まれることが理解されるべきである。例えば、ある実施形態では、ユーザインタフェース１２０は、電子ストレージ１３０によって供給される取り外し可能なストレージインタフェースと一体化されてもよい。この例では、情報は、ユーザがシステム１０をカスタマイズ可能にする取り外し可能なストレージ（スマートカード、フラッシュドライブ、リムーバブルディスクなど）からシステム１０へロードされる。ユーザインタフェース１２０としてシステムとともに用いるのに適応した他の例示的な入力装置及び入力技術は、ＲＳ−２３２ポート、ＲＦリンク、ＩＲリンク、モデム（電話、ケーブル、イーサネット、インターネットなど）を含むが、これらに限定されない。要するに、システム１０で情報を伝達するための任意の技術が、ユーザインタフェース１２０として考慮される。

図１のシステム１０のプロセッサ１１０は、システム１０において、情報処理能力を供給するように構成される。従って、プロセッサ１１０は、ディジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報処理要に設計されたディジタル回路、情報処理要に設計されたアナログ回路、及び／又は、電気的に情報を処理するための他のメカニズムのうちの１又は複数を含む。図１においてプロセッサは単体として示されているが、これは、例示を目的としているに過ぎない。幾つかの実施形態では、プロセッサ１１０は、複数の処理ユニットを含む。

図１に示されるように、プロセッサ１１０は、１又は複数のコンピュータプログラムモジュールを実行するように構成される。１又は複数のコンピュータプログラムモジュールは、パラメータ決定モジュール１１１、制御モジュール１１２、及び／又は、他のモジュールの１又は複数を含む。プロセッサ１１０は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、これらのいずれかの組み合わせ、及び／又は、プロセッサ１１０上で処理能力を構成するための他のメカニズムによって、モジュール１１１〜１１２を実行するように構成されてもよい。

当然のことながら、モジュール１１１〜１１２は、図１において、単一の処理ユニット内に共同しているように記載されているが、プロセッサ１１０が複数の処理ユニットを有する実施形態では、１又は複数のモジュール１１１〜１１２が、他のモジュールから離れて配置されてもよい。ここで述べられる異なるモジュール１１１〜１１２によって供給される機能の説明は、例示的な目的のためのものであって、これに限定する意図はなく、任意のモジュール１１１〜１１２は、ここで述べられた機能よりも多い又は少ない機能を供給してもよい。例えば、１又は複数のモジュール１１１〜１１２が、除去されてもよく、また、これらの機能の幾つか又は全てが、併合され、共有され、一体化され、及び／又は、モジュール１１１〜１１２の他の１つによって供給されてもよい。プロセッサ１１０は、以下のモジュール１１１〜１１２の１つが提供する機能の幾つか又は全てを実行可能な１又は複数の追加モジュールを実行するように構成されてもよいことに留意すべきである。

図１のシステム１０のパラメータ決定モジュール１１１は、センサ１４２によって生成された出力信号から１又は複数のパラメータを決定するように構成される。１又は複数のパラメータは、第１のスペクトルパラメータ、第２のスペクトルパラメータ、パワーパラメータ、及び／又は、他のパラメータを含む。第１のスペクトルパラメータは、第１の周波数帯におけるパワー（例えば、振幅）を示す。例えば、第１のスペクトルパラメータは、図２に関連して説明されたように、アルファバンドにおけるＥＥＧ信号の平均振幅を示していてもよい。換言すれば、アルファは、第１のスペクトルパラメータであってもよい。第２のスペクトルパラメータは、第２の周波数帯におけるパワーを示す。例えば、第２のスペクトルパラメータは、図２に関連して説明されたように、シータバンドにおけるＥＥＧ信号の平均振幅を示していてもよい。換言すれば、シータは、第２のスペクトルパラメータであってもよい。幾つかの実施形態では、第１及び第２のスペクトルパラメータは、アルファバンド対シータバンドのように、第１のスペクトルパラメータの第１の周波数帯の平均周波数が、第２のスペクトルパラメータの第２の周波数帯の平均周波数よりも高いように、定義及び／又は決定されてもよい。幾つかの実施形態では、パラメータ決定モジュール１１１は、他の周波数帯に対応する第３、第４、及び／又は、追加のスペクトルパラメータを、第１及び第２のスペクトルパラメータと同様の方法で、決定するように構成される。例えば、パラメータ決定モジュール１１１は、図２に関連して上述されたように、デルタ及びベータを決定してもよい。

図１に戻り、パラメータ決定モジュール１１１は、１又は複数のスペクトルパラメータに基づいて、パワーパラメータを決定するように構成されてもよい。パワーパラメータは、「ｇ」又は「パワーパラメータｇ」と称され得る。幾つかの実施形態では、パワーパラメータｇは、比較的低い周波数（例えば、デルタ及び／又はシータ）に対応するパワー及び／又は振幅における増加、及び／又は、比較的高い周波数（例えば、アルファ及び／又はベータ）に対応するパワー及び／又は振幅における減少が、パワーパラメータｇにおける増加に相関するように、決定されてもよい。非限定的な例は、ｇ＝α／θ、ｇ＝α−θ、ｇ＝（α＋β）／（δ＋θ）などである。

例として、図３は、脳活動の様々な周波数帯における変化に基づいて、パワーパラメータｇ（Ｙ軸上の「ｇ」）における経時（Ｘ軸上の「ｔ」）変化を描画したグラフ３１を示している。時間は、対象が眠ることを試みた後の約７分から、対象が眠ることを試みた後の約１４分までに亘る。図３の例に示されるように、ｇ＝α／θである。前述のとおり、睡眠開始は、脳活動のより高い周波数からより低い周波数までの振幅分布における移行を含む様々な生理的変化と関連している。換言すれば、対象１０６が眠りにつく際、比較的高い周波数における脳活動が減少（例えば、αが減少）するか、比較的低い周波数における脳活動が増加（例えば、θが増加）する、又は、その両方が同時に発生する。どちらの場合においても、パワーパラメータｇは、然るべく増加するであろう。ここで例示されるように、対象は、眠りにつこうとしてから７分〜１４分の間で眠りにつき、このことは、パワーパラメータｇの値における変化に相関する。停滞期３２ａが、覚醒状態に対応してもよい。停滞期３２ｂが、睡眠段階Ｎ１に対応してもよい。停滞期３２ｃが、睡眠段階Ｎ２に対応してもよい。停滞期３２ａ〜３２ｃの決定及び／又は睡眠段階間の移行の決定は、観察、１又は複数の生理的パラメータの分析、複数のサンプルを含むパワーパラメータｇの（平滑化された）ベクトルの分析、及び／又は、他の要因及び／又は他の情報に基づいていてもよい。幾つかの実施形態では、かかる情報は、例えば、睡眠段階の識別を通じた、上記停滞期の専門的な評価及び／又は識別を含んでいてもよい。

図１に戻り、パラメータ決定モジュール１１１の動作は、例えば、特定のサンプリング期間において、継続する態様で実行されてもよい。１又は複数のパラメータが、システム１０内の、又は、対象１０６の近くの異なる場所及び／又は位置において決定されてもよい。幾つかの実施形態では、パラメータ決定モジュール１１１は、対象１０６のモニタリング期間の間、継続する態様で、パラメータのベクトルを抽出してもよい。パラメータのベクトルは、生成された出力信号のベクトル、及び／又は、他の決定されたパラメータ（のベクトル）に基づいていてもよい。

制御モジュール１１２は、対象１０６に１又は複数の刺激を伝達するための刺激源２０を制御するように構成される。当該刺激は、感覚刺激であってもよい。当該刺激は、一連の、及び／又は、順序的な刺激を含んでいてもよい。刺激の制御は、１又は複数の刺激の強度を制御することを含んでいてもよい。調整が、決定された（スペクトル）パラメータ、及び／又は、生成された出力信号に基づいていてもよい。例えば、調整は、パワーパラメータｇに基づいていてもよい。調整は、例えば、特定のサンプリング期間において、継続する態様で作られてもよい。調整速度は、０．５秒、１秒、２秒、５秒、１０秒、２０秒、及び／又は、自身の脳活動を調整する対象１０６による努力に対する（ほぼ即座の）反応として知覚されるフィードバックを対象１０６に与えるのに適切な他の速度であってもよい。脳活動の測定、及び、これに基づく強度を有する刺激の伝達により、対象１０６は、睡眠開始の間に自然に生じるような同様の生理的変化を促進するように自身の脳を調整することができ、これにより、睡眠開始を早めることが促進及び／又は誘起される。

幾つかの実施形態では、刺激は、ビープ音などの短い音を含んでいてもよい。この音の強度は、音の大きさであってもよい。上記の短い音の続く伝達の強度は、ここで説明されるように、経時的に調整されてもよい。幾つかの実施形態では、１又は複数の刺激が、歌などの長い音を含んでいてもよい。歌の強度は、歌の大きさであってもよい。続く刺激の強度は、ここで説明されるように、同じ歌のボリューム又は大きさを経時的に調整することによって、経時的に調整されてもよい。換言すれば、歌の伝達は、制御モジュール１１２の上記機能の目的のために、複数の刺激の伝達であると考えられ得る。

制御モジュール１１２による調整は、パワーパラメータｇ並びに１又は複数の伝達刺激の強度と相関する関数に基づいていてもよい。比例、対数、及び／又は、他の関数を含むがこれらに限定されない単調増加又は単調減少している関数が、伝達される刺激の強度と、１又は複数のスペクトルパラメータ（又は、パワーパラメータｇなどの派生パラメータ）との間の（対象１０６のための）予測可能な関係を確立するために適していてもよい。幾つかの実施形態では、上記関数は、正の相関を確立する。

制御モジュール１１２による調整は、１又は複数の対象特有のパラメータ及び／又は要因に基づいていてもよい。幾つかの実施形態では、対象１０６は、動作中、制御モジュール１１２によって考慮され得る１又は複数の好みを供給してもよい。例えば、対象１０６は、極めて柔らかい聴覚刺激を好んでいてもよい。幾つかの実施形態では、対象１０６は、より大きな聴覚刺激を必要としてもよい。例えば、テスト及び／又は校正を通じて、対象１０６は、難聴（高聴覚閾値とも称される）を患っていることが分かれば、より大きな聴覚刺激が必要となる。

幾つかの実施形態では、脳活動と特定の強度を有する伝達刺激との間の相関は、睡眠段階から覚醒状態に対象１０６を促がすために用いられてもよい。

図４は、対象を睡眠段階へ移行させる刺激を対象に伝達するための方法４００を示している。以下の示される方法４００の動作は、例示目的である。ある実施形態では、方法４００は、説明されない１又は複数の追加的な動作で、及び／又は、記載される１又は複数の動作なしに、達成され得る。さらに、図４に示され、以下説明される方法４００の動作の順序には、限定的な意図はない。

ある実施形態では、方法４００は、１又は複数の処理装置（例えば、ディジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報処理用に設計されたディジタル回路、情報処理用に設計されたアナログ回路、及び／又は、電気的に情報を処理するための他のメカニズム）において実装され得る。１又は複数の処理装置は、電子ストレージ媒体上に電子的に格納された命令に応じて、方法４００の動作の幾つか又は全てを実行する１又は複数の装置を含んでいてもよい。１又は複数の処理装置は、方法４００の動作の１又は複数を実行するために特別に設計されたハードウェア、ファームウェア、及び／又は、ソフトウェアを通じて構成された１又は複数の装置を含んでいてもよい。

動作４０２において、１又は複数の出力信号が生成され、ここで、１又は複数の出力信号は、対象の脳活動に関連している１又は複数のパラメータに関する情報を伝達する。幾つかの実施形態では、動作４０２は、（図１に示され、上述された）センサ１４２と同一又は類似のセンサによって実行される。

動作４０４において、第１の周波数帯におけるパワーを示す第１のスペクトルパラメータが決定され、当該第１のスペクトルパラメータは、１又は複数の生成された出力信号に基づいている。幾つかの実施形態では、動作４０４は、（図１に示され、上述された）パラメータ決定モジュール１１１と同一又は類似のパラメータ決定モジュールによって実行される。

動作４０６において、第２の周波数帯におけるパワーを示す第２のスペクトルパラメータが決定され、当該第２のスペクトルパラメータは、１又は複数の生成された出力信号に基づいている。第１の周波数帯の平均周波数は、第２の周波数帯の平均周波数よりも高い。幾つかの実施形態では、動作４０６は、（図１に示され、上述された）パラメータ決定モジュール１１１と同一又は類似のパラメータ決定モジュールによって実行される。

動作４０８において、刺激源は、刺激の強度を調整することによって、対象に刺激を伝達するように制御される。当該調整は、第１のスペクトルパラメータ及び第２のスペクトルパラメータに基づいている。幾つかの実施形態では、動作４０８は、（図１に示され、上述された）制御モジュール１１２と同一又は類似の制御モジュールによって実行される。

請求項中の括弧内の任意の参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する」又は「含む」なる用語は、請求項に挙げられた要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。幾つかの手段を規定している装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは、全く同一のハードウェアによって実現されてもよい。単数形の要素は、かかる要素が複数存在することを除外しない。幾つかの手段を規定している任意の装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは、全く同一のハードウェア部品によって実現されてもよい。特定の要素が相互に異なる従属項において言及されているという単なる事実は、これらの要素が組み合わせられないということを示すものではない。

現時点で最も実用的且つ好適と考えられる実施態様に基づき例示の目的のために本発明を詳細に記載したが、そのような詳細は専らその目的のためであること、並びに、本発明は開示の実施態様に限定されず、逆に、付属の請求項の精神及び範囲内にある変更及び均等構成を包含することが意図されていることが理解されるべきである。例えば、本発明は、可能な限り、任意の実施態様の１つ又はそれよりも多くの機能を任意の他の実施態様の１つ又はそれよりも多くの機能と組み合わせ得ることが理解されるべきである。

Claims (10)

1. 対象に睡眠段階への移行を促す刺激を前記対象に与えるシステムであって、前記システムは、
   前記対象の脳活動に関連する１又は複数のパラメータに関する情報を伝達する１又は複数の出力信号を生成する１又は複数のセンサと、
   コンピュータプログラムモジュールを実行する１又は複数のプロセッサと、
   を有し、
   前記コンピュータプログラムモジュールは、
   第１の周波数帯におけるパワーを示す第１のスペクトルパラメータと第２の周波数帯におけるパワーを示す第２のスペクトルパラメータとを決定するパラメータ決定モジュールと、
   前記対象に刺激を与える刺激源と、
   前記対象に刺激を与えるように前記刺激源を制御する制御モジュールと、
   を有し、
   前記第１及び第２のスペクトルパラメータは、前記生成された１又は複数の出力信号に基づき、
   前記第１の周波数帯の平均周波数は、前記第２の周波数帯の平均周波数よりも高く、
   前記刺激源は、前記対象に聴覚刺激を与え、
   前記刺激源の制御は、前記刺激の強度を調整することを含み、
   前記調整は、前記第１のスペクトルパラメータと前記第２のスペクトルパラメータとに基づく、
   システム。
2. 前記刺激はさらに、視覚刺激及び／又は触覚刺激を含む、請求項１記載のシステム。
3. 前記１又は複数の出力信号の１つは、脳波記録（ＥＥＧ：electroencephalography）を通じて得られた情報を伝達する、請求項１記載のシステム。
4. 前記パラメータ決定モジュール及び前記制御モジュールは、前記１又は複数のセンサが、更新された出力信号を生成するように、継続中の態様で動作し、前記制御モジュールは、前記刺激の強度の減少が、前記第１の周波数パラメータの減少及び／又は前記第２の周波数パラメータの増加のいずれか又は両方に応じて発生するように構成される、請求項１記載のシステム。
5. 前記制御モジュールは、前記刺激の強度が、対象特有の要因に基づくように構成される、請求項１記載のシステム。
6. 対象に睡眠段階への移行を促す刺激を前記対象に与えるシステムであって、前記システムは、
   前記対象の脳活動に関連する１又は複数のパラメータに関する情報を伝達する１又は複数の出力信号を生成する手段と、
   前記生成された１又は複数の出力信号に基づく、第１の周波数帯におけるパワーを示す第１のスペクトルパラメータを決定する手段と、
   前記生成された１又は複数の出力信号に基づく、第２の周波数帯におけるパワーを示す第２のスペクトルパラメータを決定する手段と、
   前記対象に刺激を与える手段と、
   前記対象に刺激を与えるように前記刺激を与える手段を制御する手段と、
   を有し、
   前記第１の周波数帯の平均周波数は、前記第２の周波数帯の平均周波数よりも高く、
   前記刺激を与える手段は、前記対象に聴覚刺激を与え、
   前記刺激を与える手段の制御は、前記刺激の強度を調整することを含み、
   前記調整は、前記第１のスペクトルパラメータと前記第２のスペクトルパラメータとに基づく、
   システム。
7. 前記刺激はさらに、視覚刺激及び／又は触覚刺激を含む、請求項６記載のシステム。
8. 前記１又は複数の出力信号の１つは、脳波記録（ＥＥＧ）を通じて得られた情報を伝達する、請求項６記載のシステム。
9. 前記出力信号を生成する手段は、継続中の態様で動作し、前記刺激を与える手段を制御する手段は、前記刺激の強度の減少が、前記第１の周波数パラメータの減少及び／又は前記第２の周波数パラメータの増加のいずれか又は両方に応じて減少するように構成される、請求項６記載のシステム。
10. 前記刺激を制御する手段を制御する手段は、前記刺激の強度の調整が、対象特有の要因に基づくように構成される、請求項６記載のシステム。

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