JPH0317594A - 生体情報帰還式目覚し時計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、快適な目覚め感を得る目覚し時計に関する。

〔従来の技術〕

各種の目覚し時計が提供されている。

これらは、人眼前にセットした目覚し時刻に達すると、
目覚し用の刺激（音，光，動き等〉を発生して、使用者
を覚醒させるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 睡眠状態には、レム（ＲＥＭ；Ｒａｐｉｄ　　Ｅｙｅ　
　Ｍｏｖｅｍｅｎｔ）睡眠と、非レム睡眠とのあること
が知られている。

レム睡眠は、上述の略語（ＲＥＭ）の定義より明らかな
ように、眼球の動き等の活発な睡眠状態であり、主とし
て、精神を休ませるための、比較的浅い眠りであると考
えられている。

一方、非レム睡眠は、身体の動き等の少ない睡眠状態で
あり、肉体を休ませるための、比較的深い眠りであると
考えられている。

ところで、外部からの刺激によって睡眠者を強制的に覚
醒させる場合に於いて、睡眠状態がレム状態である場合
には、睡眠者は比較的快適に目覚め得るものの、非レム
状態時には、非常な不快感を覚えることが知られている
。

しかるに、従来の目覚し時計は、前述のように、セット
された目覚し時刻になると、睡眠状態がレム状態である
と否とにかかわらず、アラーム音等の所定の目覚し用の
刺激を発生して、睡眠者を強制的に覚醒させるものであ
る。

このため、睡眠者が非レム状態にあった場合には、非常
な不快感を覚えることとなる。

本発明は、強制的覚醒時における上記不快感の発生を防
止するものである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明は、 目覚し警告の対象である生体の睡眠状態を検出する睡眠
状態検出手段、 検出された睡眠状態が、レム睡眠状態であるか否かを判
別するレム睡眠判別手段、 レム睡眠の周期を記憶する記憶手段、 人力された目覚し警告時刻と該警告時刻よりレム睡眠の
１周期前の時刻との間のレム睡眠状態時に、目覚し警告
出力を実行させる制御手段、を有する生体情報帰還式目
覚し時計である。

本発明の構戊によると、例えば、入力された目覚し警告
時刻をθ、レム睡眠の１周期をＴ１、警告時刻θより１
周Ｍｆｆｊの時刻をβ＝θ一Ｔ１、とすると、β〜θ間
でレム睡眠状態が検出された場合には、該レム状態の検
出時刻θ′に於いて、アラーム等の目覚し用の刺激が発
生される。

したがって、被ｉｌｌ激者は、レム状態で覚醒させられ
ることとなり、快適な目覚め感を得る。

なお、上記β〜θ間でレム睡眠状態が検出されない場合
には、従来の目覚し時計と同様に、時刻θに於いて、目
覚し用の刺激が発生される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を説明する。

＊アラーム制御の概略 第１図は、睡眠状態の深さを、経時的に示す特性図であ
る。

図中、上側の一点鎖線より上の領域が覚醒状態を表し、
下側の一点鎖線と上側の一点鎖線との間領域がレム睡眠
の状態を表す。

図示のように、睡眠は、深い眠り（非レム）と浅い眠り
（レム）とを周期的に繰り返しつつ、全体として徐々に
浅くなり、やがて、覚醒に至ると考えられている。

いま、大眠前に入力したアラーム時刻をθ（図では、大
眠時より８時間後の時刻）、レム睡眠の周期をＴｌ（図
では、９０分）とする。

従来の目覚し時計であれば、上記アラーム時刻θに於い
て、アラームを発生させる。

しかし、本目覚し時計では、上記アラーム時刻θと、該
時刻θより１周期前の時刻β（β＝θ一Ｔｌ）との間に
於いて、レム睡眠の状態が観測されたときに、アラーム
を発生させる。

なお、図に示す例では、期間β〜θでのレム睡眠の開始
時刻θ″に於いてアラームを発生させているが、本発明
はこれに限定されない。即ち、期間β〜θにおけるレム
睡眠の期間θ゜〜ω（ωは当該レム睡眠の終了時刻）内
であれば、どの時刻でアラームを発生させても良い。

＊ハード機構の構戊 ＜１）［略構成 第４図は、本目覚し時計７００の使用状態を示す説明図
である。

図示のように、本目覚し時計７００は、ゴーグル若しく
はアイマスク類似の外観を威し、使用時には、人の両目
部を覆うようにして、バンド７０ｌにて、顔に装着され
る。

図中、５００はアラーム時刻θの人力等を行うための操
作パネルであり、４００はアラーム音を発生するスビー
カである。

また、本目覚し時計７００の裏面側（顔に対面する側）
には、人の瞼の動きを検出するためのＲＥＭセンサｌ０
０が配置されており、さらに、内部には、ＣＰＵ等の制
御回路、電源回路、及び電源等から或る回路ａＥ６００
が配置されている。

かかる目覚し時計ＴＯＯの制御回路は、第２図のように
ＭＩＩ成されている。

即ち、ＣＰＵ２　０　０は、操作パネル５００からの入
力に応じてアラーム時刻θ等をセットする。

また、処理実行中は、時計ＩＣ３００から現在時刻デー
タｔを、ＲＥＭセンサ１００から睡眠状態に関するデー
タをそれぞれ読み取る。さらに、アラームを発生させる
べき時刻θ゜になると、アラームドライバ４０１に対し
て、アラームを発生させるべき信号を出力する。なお、
処理の詳細については後述する。

（２）レム・非レム睡眠の検出 第５図は上記ＲＥＭセンサ１００の配置位置ノ説明図で
あり、第９図は該ＲＥＭセンサｌ００の回路構戊を示す
電気回路図である。

ＲＥＭセンサ１００は、第９図図示のように、フォトダ
イオードＰＤからの光をＩｌｉｌＢに照射し、その反射
光をフォトトランジスタＰＴで受光して、反射光量に対
応する信号を得るものである。換言すれば、レム・非レ
ムの睡眠状態が瞼の動きに反映すること、及び、瞼の動
きに応じて瞼からの反射光量が変動することを利用して
、睡眠状態に対応する電気信号を得るものである。

このため、ＲＥＭセンサ１００は、本目覚し時計７００
の装着状態に於いて、第５図に図示するように、瞼Ｂと
対向する位置に、該瞼Ｂから若干離れて位置される。な
お、Ａは眉毛である。

一方、瞼の表面状態が比較的一様であり、したがって、
瞼の動きによる反射光量の変動も微小であることを考慮
して、例えば、第６図図示の紙片１０ｌ　（市松模様の
印刷された紙片；模様のピッチは、フォトダイオードＰ
Ｄからの照射光の径より若干大きい程度〉を瞼Ｂに貼付
して、該紙片１０ｌからの反射光を検出してもよい。こ
れは、上記市松模様の黒領域からの反射光量と白領域か
らの反射光量とが大きく異なることを利用するものであ
る。

或いは、第７図に図示するように、市松模様の紙片１０
１ではなく、突起Ｉ１０２ａを有する紙片１０２を瞼Ｂ
に貼付することにより、同様の効果を達或してもよい。

或いはまた、第８図に図示するように、フォトダイオー
ドＰＤからの光を、瞼Ｂではな＜、聴毛Ｃに照射するこ
とにより、同様の効果を達或してもよい。

（３）アラーム時刻θの入力等 第ｌＯ図は、アラーム時刻θの入力等を行うための操作
バネル５００を示す図である。

図示のように、操作バネル５００上には、現在時刻セッ
トモード・アラーム時刻セットモード・レム周期セット
モードを、ローテーションで選択するためのモード選択
キー５０１，時刻等の数値を表示するための表示部５ｏ
２．表示部５０２の数値をアップ・ダウンさせるための
アップキー５０３・ダウンキー５０４．レム周期Ｔｌの
値を一定値とするか（固定）、睡眠状態に応じて順次修
正するか（学習）を選択するためのディップスイッチ５
０５が配置されている。

アラーム時刻θの入力に際しては、まず、モード選択キ
ー５０１を操作して、アラーム時刻セットモードを選択
する。アラーム時刻セットモードの遺択状態は、アラー
ム時刻セットモード表示５０ｌｂの点灯で確認すること
ができる。

次に、表示部５０２をモニタしつつ、アップキー５０３
・ダウンキー５０４を操作して、表示部５０２の数値を
アップ・ダウンさせ、所望のアラーム時刻θにセットす
る。

セットされたデータ（アラーム時刻θ〉は、モード選択
キー５０１の再度の操作、または、最終のキー操作から
の所定時間（例えば１０秒）の経過によって確定する。

現在時刻のセット、或いは、レム周期のセットについて
も、同様に行うことができる。

＊ＣＰＵ２　０　０での処理 次に、ＣＰＵ２　０　０での処理を、第３図を参照して
説明する。

ＣＰＵ２　０　０は、例えば、アラーム時刻の入力完了
によって処理をスタートする。

ステップＳＩＯＩでは、操作パネル５００より人力され
たレム睡眠の周期ＴＩ（デフォルトは、９０分）、アラ
ーム時刻θ、及び、上記入力の完了時刻ｔｏを、それぞ
れ読み込む。

また、ステップＳ１０３で、時計ＩＣ３００から現在時
刻を読み込む。

ステップＳ１０５は、操作パネル５００より入力された
アラーム時刻θが、上記人力完了時刻ｔｏから１レム周
期ＴＩ以内の時刻であるか否かを判定するステップであ
り、下記の不都合の発生を防止するステップである。

即ち、もしも、上記アラーム時刻θが、前記入力の完了
時刻ｔｏから１レム周期Ｔｌ以内の時刻であれば、該ア
ラーム時刻θまでレム睡眠の検出されない場合が発生す
る。

しかるに、本発明の目覚し時計は、上記アラーム時刻θ
以前の１レム周期Ｔｌ以内のレム睡眠検出時に、アラー
ムを発生させるものである。

したがって、上述の場合、即ち、上記アラーム時刻θま
でレム睡眠が検出されない場合は、そのままでは、アラ
ーム出力が全く行われないこととなる。即ち、目覚し時
計の基本的機能を果たすことができないという不都合が
発生する。

上記ステップＳ１０５は、かかる不都合の発生を防止す
るものである。

以下、ステップＳ１０５で分岐する各場合について、そ
れぞれ説明する。

＜１＞ステップＳ１０５：ＹＥＳ この場合は、睡眠状態の如何にかかわらず、摸作パネル
５００より人力されたアラーム時刻θに於いて、アラー
ムを発生させる。

なんとなれば、入力完了時刻（人眠時刻）から１レム周
期ＴＩ（例えば９０分）以内に、アラーム時刻θが設定
された場合、該時刻θまでにレム睡眠の検出されない可
能性が高く、その場合、そのままでは、アラーム出力が
行われない。

これを防止するべく、上記場合には、睡眠状態の如何に
かかわらず、人力されたアラーム時刻θに於いて、アラ
ームを発生させることとしたものである。

具体的には、時刻が上記アラーム時刻θになるまで待機
し（Ｓ１０７：ＹＥＳ→Ｓ１０３→Ｓ１０７；ＹＥＳ→
５１０３・・）、時刻がアラーム時刻θになると（Ｓ１
０７：Ｎ○）、アラームを発生させる（Ｓ１５１）。

＜　ｌｉ　＞ステップ５１０５；Ｎｏ この場合は、睡眠状態、及び、該脛眠状態の履歴（何回
目のレム睡眠であるか等）に応じて、以下のように分岐
して処理が実行される。

まず、ステップｓｔｔｔで、ＲＥＭセンサ！００から、
睡眠状態を読み込む。

＜　ｉｉ　−　ａ　＞初回の非レム睡眠読み込んだ睡眠
状態が、非レム睡眠である場合は（Ｓ　１１３　；Ｎｏ
）　、レム睡眠が検出されるまで待機する（Ｓ１１５．
ＹＥＳっＳ１０３→Ｓｔ０５；Ｎｏ→Ｓｌ　１１−Ｓｌ
　１３　：Ｎ○→３１１５；ＹＥＳ→Ｓ１０３−・・）
。なお、第ｌ図では、入眠直後の睡眠状態がレム睡眠と
して陥かれているが、本制御では、人眠直後の状態はレ
ム睡眠とはみなさないこととする。

く■一ｂ〉初回のレム睡眠 本制御開始後、初めてレム睡眠が検出された場合は（Ｓ
　１　１　３　；ＹＥＳ，　　Ｓ　ｌ　２　１　；ＹＥ
Ｓ）、ステップＳ１２３に進み、内部変数ｔ１に現在時
刻（初回のレム睡眠検出時刻）を代入した後、次回の非
レム聰眠の検出まで待機する（Ｓ１３１；ＹＥＳ→Ｓ１
３３；ＹＥＳ→Ｓ１０３−５１０５；Ｎ○→Ｓｉｌｌ→
５１１３；ＹＥＳ−Ｓｌ２１；ＹＥＳ→５１３１　：Ｙ
ＥＳ−５１３３；ＹＥＳ→５１０３→・・〉。

なお、ステップＳ１２３の処理は、初回のレム睡眠の開
始時（第ｉ図図示のように、レム睡眠は瞬時的なもので
はなく、或る期間継続される）にのみ実行されるものと
する。

また、内部変数ｔ１は、レム睡眠の周期を演算する際の
データとして用いられる（Ｓ１４１−３１４９．後述）
。

＜ｉｉ−Ｃ＞２回目の非レム睡眠 この場合は、前述の＜　ｉｉ　−　ａ　＞の場合と同じ
処理が繰り返される。

＜　ｉｉ　−　ｄ　＞　２回目のレム睡眠ステップＳ１
２１での判定が“ＮＯ”となった場合は、まず、ステッ
プＳ１４１〜Ｓ１４９の処理が実行される。

ステップＳ１４１〜Ｓ１４９は、レム睡眠の周期ＴＩの
値を、現実に観測されるレム睡眠の周期に基づいて、修
正する処運である。

即ち、レム睡眠の眉期Ｔ１としては、当初、操作パネル
５００より人力された値、若しくは、デフォルト値（９
０分）が与えられている。

しかし、これらの値は、理想値若しくは平均値であり、
必ずしも、実際のレム睡眠の周期とは一致しない。した
がって、制御上は、現実に観測されるレム睡眠の周期に
基づいて、上述の値を補正することが望ましい。

ステップ５１４１〜Ｓ１４９の処理は、以下のように行
われる。

まず、内部変数ｔ２に、現在時刻（今回のレム睡眠検出
時刻）を代入する（Ｓ１４１）。

次に、 Ｔ２＝ｔ２−ｔｌ により、今回のレム睡眠検出時刻と、前回のレム睡眠検
出時刻との時間間隔Ｔ２を演算する（Ｓｌ４３）。さら
に、 Ｔ３＝（Ｔｌ＋αＴ２）／（１＋α） （０〈α＜０．５） に従って、前記レム睡眠屑期Ｔ１を、上記時間間隔Ｔ２
により、所定の重み付きで修正した値を演算し、“Ｔ３
″とする（３１４５）。

その後、上記Ｔ３の値を、変数ＴＩ（レム睡眠の周期を
表す変数）に代入する（Ｓ１４７）。

また、内部変数ｔ２の値を、内部変数ｔ１に代入する（
Ｓ　１　４　９）。これは、今回のレム睡眠検出時刻を
前回のレム睡眠検出時刻を表す変数であるｔ１にセット
することにより、次回の処理（ステップ５１４１−８１
４９での処理〉に備えるものである。

以上の処理（３　１　４　１〜Ｓｌ４９）の後、非レム
睡眠の検出まで待機する（５１３１；ＹＥＳ→５１３３
　；ＹＥＳ−ｓｔｏａ→Ｓ１０５；Ｎｏ→Ｓ１１１→Ｓ
１１３：ＹＥＳ−５１２１；Ｎｏ→Ｓ１３１　；ＹＥＳ
−Ｓ１３３　；ＹＥＳ→Ｓ１０３一・・〉。

なお、前記ステップＳ１４１〜Ｓ１４９の処理は、前述
のステップＳ１２３の場合と同様に、レム睡眠の開始時
（第１図に図示するように、２回目のレム睡眠も瞬時的
なものではなく、或る期間継続される〉にのみ実行され
るものとする。

以下、同様にして、非レム睡眠／レム睡眠の処理が、或
る回数繰り返される。

＜　ｌｉ　−　ｅ　＞　ｎ回目のレム睡眠上記処理の繰
り返し後、ｎ回目のレム睡眠の検出される場合について
説明する。

ここに、ｎは、操作パネル５００より人力されたアラー
ム時刻θの直前のレム睡眠の回数で定まる値であり、第
ｌ図では“ｎ＝５”である。

この場合の処理は、“Ｓ１０３→Ｓ１０５；Ｎ〇一Ｓｉ
ｌｌ→Ｓ１１３；ＹＥＳ−ＳＬ２１；Ｎ○→Ｓ１４１〜
Ｓｌ４９→Ｓ１３１；ＹＥＳ”までは、前述の＜　ｉｉ
　−　ｄ　＞の場合と同様である。

しかし、今回のレム睡眠の検出時刻θ゜は、上記アラー
ム時刻θ以前の１レム周期ＴＩ内に含まれる時刻である
。このため、ステップ３１３３での判定は“Ｎｏ”とな
る。こうして、処理はステップ５１５１に移り、アラー
ムが発生される。

く由〉異常の発生した場合 上述の説明は、本目覚し時計が、正常に動作している場
合を扱っている。

しかし、本目覚し時計の使用中に、ＲＥＭセンサ１００
等のトラブルにより、レム睡眠中であるにもかかわらず
、レム睡眠が検出されない等の異常の発生する場合があ
る。

ステップＳｌ　ｒ５は、かかる場合に対処するステップ
である。

即ち、ステップＳ１０５での判定が“Ｎｏ″である場合
に実行される処理の途中に於いて、レム睡眠が検出され
なくなり、そのまま、前記アラーム時刻θに至った場合
は（Ｓ　１　１　５．：　Ｎｏ）　、ステップＳ１５１
に進み、レム睡眠の状態ではないにもかかわらず、アラ
ームを発生させる。

以上のようにして、本目覚し時計のアラームに関する制
御が実行される。

＊他の実施例 上記実施例では、レム・非レム睡眠を、瞼の動きに基づ
いて検出しているが、本発明はかかる実施例に限定され
るものではない。

例えば、睡眠中の寝返りの頻度を、睡眠用マット等の下
に多数配置したゴムスイッチ等のＯＮ・ＯＦＦ状態の組
合せにより検出することにより、睡眠状態に関するデー
タ、を得てもよい。

或いは、脳波等によって検出してもよい。

また、上記実施例では、アラームを「音』として発生し
ているが、アラームとしては、睡眠者を覚醒させ得る刺
激であればよい。

〔発明の効果〕

以上、本発明は、睡眠状態検出手段、睡眠状態がレム睡
眠状態であるか否かを判別する手段、レム睡眠周期の記
憶手役、人力された目覚し警告時刻と該警告時刻よりレ
ム睡眠の１周期前の時刻との間のレム睡眠状態時に目覚
し警告出力を実行させる制御手段、を有する生体情報帰
還式目覚し時計である。

実施例に詳述したように、本発明によると、例えば、人
力された目覚し警告時刻をθ、レム睡眠の１周期をＴ１
、警告時刻θより１周期前の時刻をβ＝θ−Ｔ１、とす
ると、β〜θ間でレム睡眠状態が検出された場合には、
該レム状態の検出時刻θ゜に於いて、アラーム等の目覚
し用の刺激が発生される。

したがって、睡眠者は、通常は、レム睡眠の状態で覚醒
させられることとなり、快適な目覚め感を得る。

また、上記β〜θ間でレム睡眠状態が検出されない場合
には、従来の目覚し時計と同様に、時刻θに於いて、目
覚し用の刺激が発生される。

したがって、なんらかの事情によりレム睡眠が検出され
ない場合であっても、遅くとも上記時刻θには、目覚し
用の刺激が発生されるため、寝過ごすことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は入眠時刻からの睡眠状態の推移を示す特性図、
第２図は実施例にかかる目覚し時計の制御回路のブロッ
ク図、第３図は制ＩＣＰＵでの処理を説明するフローチ
ャート、第４図は上記目覚し時計の装着状態を示す説明
図、第５図（ａ）はレムセンサ１００と顔との相対位置
を説明する正面図、第５図（ｂ）はレムセンサ１００と
顔との相対位置を説明する側面図、第６ｒ！Ａは瞼の動
きの検出感度を向上させるための紙片を瞼に貼付する様
子を示す説明図、第７図は瞼の動きの検出感度，を向上
させるための上記とは別の紙片を瞼に貼付する様子を示
す説明図、第８図（ａ）は諸毛の動きを検出する場合に
おけるレムセンサ１００と顔との相対位置を説明する正
面図、第８図（ｂ）は上記場合におけるレムセンサ１０
０と顔との相対位置を説明する側面図、第９図はレムセ
ンサの回路構戊を示す電気回路図、第ｌＯ図は操作パネ
ルの説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）目覚し警告の対象である生体の睡眠状態を検出す
   る睡眠状態検出手段、 検出された睡眠状態が、レム睡眠状態であるか否かを判
   別するレム睡眠判別手段、 レム睡眠の周期を記憶する記憶手段、 入力された目覚し警告時刻と該警告時刻よりレム睡眠の
   １周期前の時刻との間のレム睡眠状態時に、目覚し警告
   出力を実行させる制御手段、を有する生体情報帰還式目
   覚し時計。（２）請求項１に於いて、 制御手段は、前記目覚し警告時刻と該警告時刻の入力時
   刻との間がレム睡眠の１周期に満たないときは、睡眠状
   態にかかわらず、前記警告時刻に於いて、目覚し警告出
   力を実行させる生体情報帰還式目覚し時計。 （３）請求項１に於いて、 記憶手段は、前記生体の睡眠状態より判別されるレム睡
   眠間の間隔に基づき、レム睡眠の周期を修正する生体情
   報帰還式目覚し時計。 （４）請求項１に於いて、 睡眠状態検出手段は、前記生体の瞼の動きを検出する生
   体情報帰還式目覚し時計。 （５）請求項１に於いて、 睡眠状態検出手段は、前記生体の寝返りを検出する生体
   情報帰還式目覚し時計。 （６）請求項１に於いて、 睡眠状態検出手段は、前記生体の脳波を検出する生体情
   報帰還式目覚し時計。