JPH0428351A - 入眠判定装置 - 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 本発明は就寝者が入眠状態にあるかどうかを判定する入
眠判定装置に関するものである。

従来の技術 発明者は、従来この種の入眠判定装置が、例えば、就寝
者の脳波や眼球運動を検出して検出信号の波形処理を行
って入眠な判定するもの（特開昭３ベージ ６２−２５３０３４号公報）や、就寝者の脈波を検出し
て検出信号の波形処理を行って入眠を判定するもの（特
開昭６３−１．５００４７号公報）であり、いずれも脳
波や眼球運動、脈波等を検出する検出手段を直接人体の
頭皮または皮膚に装着する構成であるため、装着による
異和感があり睡眠が乱されるといった課題があったこと
を鑑みて、寝具に配設した可撓性の圧電素子により人体
に非接触で作動を検出し、作動の静止時間がある設定値
以上になった場合に入眠したと判定する入眠判定装置を
先に考え素子は検出感度が鋭敏なため、寝床近傍で他者
が歩行したりベツドメイク等の作業を行ったり、あるい
は他の寝床で作動が生起した場合等、就寝者本人が寝て
いる寝床以外の領域で他者が動作することによりその振
動が圧電素子に伝搬してしまい、就寝者が実際には作動
を生起していないのにあたかも作動を生起したように動
作してしまい入眠判定に誤動作が生じるといった課題が
あった。

本発明はかかる従来の課題を解消するもので、就寝者本
人が寝ている寝床以外の領域での他者の動作があった場
合でも入眠判定に誤動作が生じない入眠判定装置を提供
することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の入眠判定装置は、マ
ツトレス、ふとん、シーツ等の寝具に配設可能な可撓性
の圧電素子と、前記圧電素子の出力信号のうち所定の周
波数成分のみを通過させるフィルタ回路と、前記フィル
タ回路の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路
の出力信号を整流する整流回路と、前記整流回路の出力
信号を積分する積分回路と、前記積分回路の出力信号と
ある閾値とを比較する比較回路と、寝床付近から発生す
る赤外線を検出する赤外線センサと、前記比較回路と前
記赤外線センサとの出力信号に基づき作動するタイマと
、前記タイマによりカウントされる時間がある設定値以
」二であれば寝床上の人体が入眠したと判定する判定回
路とからなる。

また、さらに本発明の入眠判定装置は、マット５ベーン レス、ふとん、シーツ等の寝具に配設可能な可撓性の圧
電素子と、前記圧電素子の出力信号のうち所定の周波数
成分のみを通過させるフィルタ回路と、前記フィルタ回
路の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出
力信号を整流する整流回路と、前記整流回路の出力信号
を積分する積分回路と、前記積分回路の出力信号とある
閾値とを比較する比較回路と、寝床以外の領域から発生
する赤外線を検出する赤外線センサと、前記比較回路と
前記赤外線センサとの出力信号に基づき作動するタイマ
と、前記タイマによりカウントされる時間がある設定値
以上であれば寝床上の人体が入眠したと判定する判定回
路とからなる。

作用 本発明の入眠判定装置は」−記の構成によって以下のよ
うに作用する。すなわち、寝床上の就寝者に作動が生起
すると寝具に配設された圧電素子が変形を受は電圧が発
生する。また、就寝者本人が寝ている寝床以外の領域で
他者が動作することにより圧電素子に振動が伝搬し、こ
の場合も寝具に６く−ツ 配設された圧電素子が変形を受は電圧が発生する。この
際、赤外線センサは寝床から発生する赤外線を検出する
構成であるので、就寝床上で就寝者に作動が生起した場
合にのみ出力信号を発生し、寝床以外の領域で他者が動
作しても出力信号を発生しない。圧電素子の出力信号は
そのうち所定の周波数成分のみがフィルタ回路により通
過され、増幅、整流された後、積分回路により積分され
る。積分回路の出力信号は比較回路によりある闇値とを
比較され、その比較結果と赤外線センサからの出力信号
に基づいてタイマが作動する。そして判定回路によりタ
イマによりカウントされる時間がある設定値以上であれ
ば寝床上の人体が入眠したと判定する。

さらに、また本発明の入眠判定装置は上記の構成によっ
て以下のように作用する。すなわち、寝床上の就寝者に
作動が生起すると寝具に配設された圧電素子が変形を受
は電圧が発生する。また、就寝者本人が寝ている寝床以
外の領域で他者が動作することにより圧電素子に振動が
伝搬し、この７く−シ 場合も寝具に配設された圧電素子が変形を受は電圧が発
生ずる。この際、赤外線センサは寝床以外の領域から発
生する赤外線を検出する構成であるので、寝床−にで就
寝者に作動が生起した場合は出力信号を発生せず、寝床
以外の領域で他者が動作した場合に出力信号を発生する
。圧電素子の出力信号はそのうち所定の周波数成分のみ
がフィルタ回路により通過され、増幅、整流された後、
積分回路により積分される。積分回路の出力信号は比較
回路によりある閾値とを比較され、その比較結果と赤外
線センサからの出力信号に基づいてタイマが作動する。

そして判定回路によりタイマによりカウントされる時間
がある設定値以上であれば寝床上の人体が人眼したと判
定する。

実施例 以下、本発明の入眠判定装置の第１の実施例を添付図面
に基づいて説明する。第１図は同実施例の斜視図、第２
図は同実施例のブロック図である。第１図、第２図にお
いて、１は可撓性のある圧電素子で、ここではポリフッ
化ビニリデン（Ｐ■ＤＦ）等の高分子圧電材料を薄膜状
にし両面に可撓性の電極膜を付着させたものをテープ状
に成型したもので、製造コストが比較的安く大量に生産
できるものである。圧電素子１は人体が就寝した際に胸
部の真下に位置するようマツトレス１５の表面に接着用
のテープで固定されている。２はチエビシエフ回路等か
らなり圧電素子１の出力信号のうち約１〜約ＩＱＨｚの
波形成分のみを通過させるフィルタ回路、３はフィルタ
回路２の出力信号を増幅する増幅回路である。４は増幅
回路３の出力信号を整流する整流回路、５は整流回路４
の出力信号を積分する積分回路、６は第１の比較器７と
第２の比較器８とを有した比較回路、９はベツド１６上
から発生する赤外線を検出する赤外線センサでベツド１
６のへラドボード１７に設置される。１０は赤外線セン
サ９の出力信号を微分する微分回路、１１は第３の比較
器、１２は第１の比較器７、第２の比較器８およびと第
８の比較器１１それぞれの出力信号に基づき作動するタ
イマ１８はタイマ１１によりカウントされる時間が９（
−ン ある設定値以」二であれば寝床上の人体が人眼したと判
定する判定回路、１４はフィルタ回路２、増幅回路３、
整流回路４、積分回路５、比較回路６、微分回路１０、
第３の比較器１１、タイマ１２、判定回路１３を内蔵し
た回路ユニットである。

上記構成による動作を以下に説明する。ベツド１６」−
の就寝者に作動が生起するとマツトレス１５に配設され
た圧電素子１が変形を受は電圧が発生する。また、ベツ
ド１６近傍で他者が歩行したりベツドメイク等の作業を
行ったり、あるいは他の寝床で作動が生起した場合等、
就寝者本人が寝ている寝床以外の領域で他者が動作する
と、その振動が圧電素子１に伝搬して圧電素子１が変形
を受は電圧が発生する。圧電素子１の出力信号は信号波
形のうち約１〜約１０Ｈｚの周波数成分のみがフィルタ
回路２により通過され、増幅回路３により増幅され、整
流回路４により整流された後、積分回路５により積分さ
れる。実際に人が就寝した際の増幅回路３の信号出力を
第３図に、積分回路５の信号出力を第４図に示す。第３
図すは第３１０タージ 図ａの図中Ｓ部の拡大図である。図より入床、離床時や
寝返り等のように粗作動が起こった場合は大きな出力が
でるが、それ以外の安静状態の場合は人体の心拍や呼吸
等に伴う微小な作動によりレベルの低い出力が得られる
。第１の比較部７では積分回路５の出力信号が第４図中
の第１の閾値■ａと第２の閾値ｖｂとの間にある場合は
出力信号がＨｉレベルになり、それ以外の場合はＬ　ｏ
レベルとなる。また、第２の比較部８では積分回路５の
出力信号が第２の閾値ｖｂ以上の場合は出力信号がＨｉ
レベルになり、それ以外の場合はＬＯレベルとなる。図
中Ｗの部分はベツド１６以外の領域で他者が動作した場
合で、上記の粗作動生起時と同様な出力が発生する。Ｖ
ａとｖｂには個人差があるが被験者実験により求めるこ
とができる。

一方、微分回路１０は赤外線センサ９の出力信号を微分
し、第３の比較器１１は微分値が第３の閾値Ｖｃ以上の
場合に出力信号をＨ）レベルにする。ここで、赤外線セ
ンサ９はベツド１６から発生する赤外線を検出する構成
であるので、ベッド１１・ぐ−シ １６上で寝返り等の粗作動が生起した場合は粗作動によ
る比較的大きな赤外線変化を検出するので第３の比較器
の出力信号はＨｉレベルになるが、ベツド１６以外の領
域で他者が動作を行なった場合は赤外線変化を検出しな
いので第３の比較器の出力信号はＬｏレベルとなる。

タイマ１２は第１の比較器７、第２の比較器８およびと
第３の比較器１１それぞれの出力信号の状態に基づき以
下のように作動する。第１表に第１の比較器７、第２の
比較器８およびと第８の比較器１１それぞれの出力信号
の状態とタイマ１２の作動状態との関係を示す。第１の
比較器７の出力信号がＨｉの場合、これはベツド１６上
の人体が安静状態である場合に対応するが、タイマー１
２はオン状態となる。第１の比較器７の出力信号がＬ　
ｏで第２の比較器８ｔの出力信号力月−ｒｉ、第３の比
較器１１がＩ−Ｔ　ｉの場合、これはベツド１６」二の
人体に粗作動が生起した場合に対応するが、タイマー１
２はオフ状態となる。第１の比較器７の出力信号がＬ　
ｏで第２の比較器８ｔの出力信号がＨｌ、第３の比較器
１１がＬｏの場合、これはベツド１６以外の領域で他者
が動作を行なった場合に対応するが、タイマー１２は直
前の状態を保持する。すなわち、それまでオン状態であ
ればオン状態を保持し、それまでオフ状態であればオフ
状態を保持する。第１の比較器７の出力信号がＬＯで第
２の比較器８ｔの出力信号もＬ　ｏの場合、これはベツ
ド１６に人体が存在しない場合に対応するが、タイマー
１２はオフ状態となる。

次に、発明者らは上記のような粗作動と睡眠状態との関
係について睡眠実験等による検討を行なった。その結果
、約１−５分以上粗作動がないと人眼している確率が高
いという知見を得た。これにより判定回路１３ではタイ
マー１２によりカウントされる時間がある設定値、例え
ば１５分以上となれば寝床」二の人体が人眼したと判定
する。

上記作用により、ベツド１−６に配設された圧電素子１
とベツド１６から発生する赤外線のみを検出する赤外線
センサ９との双方によりベツド１６上の就寝者の作動を
検出して入眠状態を判定する１３ゲージ ので、従来のようにベツド１６以外の領域で他者が動作
を行っても入眠判定に誤動作が生じるといったことがな
いといった効果がある。

荷物等をマツトレス１５上に置くといった場合にも圧電
素子が変形し電圧を発生するが、荷物のような無生命の
物体には人体の心拍や呼吸等に伴うような微小な動きは
ないので、誤動作が生じない。すなわち人体が在床して
かつ安静状態である時のみ入眠状態が判定されるように
なっている。

上記実施例では圧電素子１をマツトレス１５上に配設し
たが、圧電素子１をふとん、シーツ、まくら等の寝具ま
たはベツドフレーム等の寝台に配設してもよい。

次に本発明の入眠判定装置の他の実施例を添付図面に基
づいて説明する。この実施例が第１の実施例と相違する
点は、赤外線センサ９がベツド１６以外の領域から発生
する赤外線を検出する構成になっている点にあり、赤外
線センサ９は第５図に示すようにベツド１６に備えられ
たアーム部１８に設置される。

１４タージ 上記構成による動作を以下に示す。赤外線センサ９はベ
ツド１６以外の領域から発生する赤外線を検出する構成
であるので、ベツド１６近傍で他者が歩行したりベツド
メイク等の作業を行ったり、あるいは他の寝床で作動が
生起した場合等、就寝者本人が寝ている寝床以外の領域
で他者が動作すると、比較的大きな赤外線変化を検出す
るので第８の比較器の出力信号はＨｉレベルになるが、
ベツド１６上で人体が寝返り等の粗作動を生起してもそ
れによる赤外線変化を検出しないので第８の比較器の出
力信号はＬｏレベルとなる。

タイマ１２は第１の比較器７、第２の比較器８およびと
第８の比較器１１それぞれの出力信号の状態に基づき以
下のように作動する。第２表に第１の比較器７、第２の
比較器８およびと第３の比較器１１それぞれの出力信号
の状態とタイマ１２の作動状態との関係を示す。第１の
比較器７の出力信号がＨｉの場合、これはベツド１６上
の人体が安静状態である場合に対応するが、タイマー１
２はオン状態となる。第１の比較器７の出力信号１５タ
ープ がＬ　ｏで第２の比較器８ｔの出力信号がＨｉ　、第３
の比較器１１がＩＩ　ｉの場合、これはベツド１６以外
の領域で他者が動作を行なった場合に対応するが、タイ
マー１２は直前の状態を保持する。すなわち、それまで
オン状態であればオン状態を保持し、それまでオフ状態
であればオフ状態を保持する。第１の比較器７の出力信
号がＬ　ｏで第２の比較器８の出力信号がＨｉ　、第３
の比較器１１がＬ　ｏの場合、これはベツド１６上の人
体に粗作動が生起した場合に対応するが、タイマー１２
はオフ状態となる。第１の比較器７の出力信号がり。

で第２の比較器８の出力信号もｌ、　ｏの場合、これは
ベツド１６に人体が存在しない場合に対応するが、タイ
マー１２はオフ状態となる。

判定回路１３ではタイマー１２によりカウントされる時
間がある設定値、例えば１５分以上となれば寝床−にの
人体が入眠したと判定する。

上記作用により、ベツド１６に配設された圧電素子１と
ベツド１６以外の領域から発生する赤外線を検出する赤
外線センサ９との双方によりベツド１６上の就寝者の体
動を検出して入眠状態を判定するので、前記実施例と同
様に、従来のようにベツド１６以外の領域で他者が動作
を行っても入眠判定に誤動作が生じるといったことがな
いといった効果がある。

上記２つの実施例ではマツトレス１５に可撓性の圧電素
子を配設してベツド１６上の体動を検出する構成であっ
たが、静電容量の変化を検出する容量センサや、ストレ
インゲージ、重量を感知する感圧センサ等で体動を検出
する構成としてもよい。

また、上記２つの実施例では赤外線センサ９によりベツ
ド１６上の人体の体動またはベツド１６以外の領域の他
者の動作を検出する構成であったが、超音波センサや光
学系のセンサで検出する構成としてもよい。

発明の効果 以上のように本発明の入眠判定装置によれば、寝床に配
設された圧電素子と寝床付近から発生する赤外線を検出
する赤外線センサとの双方により１７父−ジ 寝床上の就寝者の体動を検出して入眠状態を判定するの
で、従来のように寝床近傍で他者が歩行したりベツドメ
イク等の作業を行ったり、あるいは他の寝床で体動が生
起した場合等、就寝者本人が寝ている寝床以外の領域で
他者が動作を行っても入眠判定に誤動作が生じるといっ
たことがないといった効果がある。

また、さらに本発明の入眠判定装置によれば、寝床に配
設された圧電素子と寝床以外の領域から発生する赤外線
を検出する赤外線センサとの双方により寝床上の就寝者
の体動を検出して入眠状態を判定するので、従来のよう
に寝床近傍で他者が歩行したりベツドメイク等の作業を
行ったり、あるいは他の寝床で体動が生起した場合等、
就寝者本人が寝ている寝床以外の領域で他者が動作を行
っても入眠判定に誤動作が生じるといったことがないと
いった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の入眠判定装置の斜視図
、第２図は同装置のブロック図、第３図１８公−ジ ａは同装置の増幅回路からの出力を示す波形図、第３図
すは第３図ａの拡大波形図、第４図は同装置の積分回路
からの出力を示す波形図、第５図は本発明の第２の実施
例の入眠判定装置の斜視図である。 １・・・圧電素子、２・・・フィルタ回路、３・・・増
幅回路、４・・・整流回路、５・・・積分回路、６・・
・比較回路、９・・・赤外線センサ、１２・・・タイマ
、１３・・・判定回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）マットレス、ふとん、シーツ等の寝具に配設可能
   な可撓性の圧電素子と、前記圧電素子の出力信号のうち
   所定の周波数成分のみを通過させるフィルタ回路と、前
   記フィルタ回路の出力信号を増幅する増幅回路と、前記
   増幅回路の出力信号を整流する整流回路と、前記整流回
   路の出力信号を積分する積分回路と、前記積分回路の出
   力信号とある閾値とを比較する比較回路と、寝床付近か
   ら発生する赤外線を検出する赤外線センサと、前記比較
   回路と前記赤外線センサとの出力信号に基づき作動する
   タイマと、前記タイマによりカウントされる時間がある
   設定値以上であれば寝床上の人体が入眠したと判定する
   判定回路とからなる入眠判定装置。
2. （２）マットレス、ふとん、シーツ等の寝具に配設可能
   な可撓性の圧電素子と、前記圧電素子の出力信号のうち
   所定の周波数成分のみを通過させるフィルタ回路と、前
   記フィルタ回路の出力信号を増幅する増幅回路と、前記
   増幅回路の出力信号を整流する整流回路と、前記整流回
   路の出力信号を積分する積分回路と、前記積分回路の出
   力信号とある閾値とを比較する比較回路と、寝床以外の
   領域から発生する赤外線を検出する赤外線センサと、前
   記比較回路と前記赤外線センサとの出力信号に基づき作
   動するタイマと、前記タイマによりカウントされる時間
   がある設定値以上であれば寝床上の人体が入眠したと判
   定する判定回路とからなる入眠判定装置。