JPH05192315A - 体動検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寝具、座蒲団などに人が就寝しあるいは座っ
ていることを検知するための体動検知装置、および就寝
のばあいに寝返りを検知することにより睡眠状態を判別
するための睡眠状態判別装置を提供すること。 【構成】 寝具の裏側に敷かれ、人の体重が加わる偏平
な可撓性エアセル２と、このエアセル２内のエア圧力変
動を検知するための圧力センサ５と、検知器４とから構
成されており、エアセル２のエア圧力を検知することに
より人の存在あるいは体動を検出し、またエア圧力検知
信号の出力頻度によって睡眠状態を判別するようにされ
ている。 【効果】 人体に直接センサを取りつけることなく睡眠
状態を判別でき、１個または高々数個の圧力センサで広
い面積での体動が検知できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は体動検知装置および睡眠
判別装置に関する。さらに詳しくは、寝具、座蒲団、椅
子などに人が就寝あるいは座ったとき、その人の存在を
検知し、また睡眠時における体動、すなわち寝返りなど
を検知することができる体動検知装置およびこの体動検
知装置を使用した睡眠判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、睡眠時における脳波、脈拍数、呼
吸数、眼球の動きまたは体動など、生体が発する各種情
報信号を検知することにより、レム睡眠またはノンレム
睡眠などの睡眠の状態を探る研究がなされている。レム
睡眠は浅い眠りであることから、この状態のとき目覚ま
し音を発すれば目覚めがよいことに着目し、レム睡眠検
知装置を備えた目覚し時計が提案されている（たとえば
特開平3-17594 号公報）。

【０００３】睡眠状態における人の脳波、脈拍数、眼球
の動きまたは呼吸数などを検知しようとすれば、人体に
複数個の電極などのセンサを貼りつけなければならな
い。しかしこれらは快適な睡眠を妨害するから、日常生
活においてこのようなセンサを利用した機器は使用でき
ない。一方、寝返りなどの体動を検知して睡眠状態を知
るための装置は、人体に接触するセンサを不要とするか
ら実用的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に開示されているように、寝具の下に多数配置したゴ
ムスイッチなどのオン・オフ状態の組合せにより睡眠中
の寝返りの頻度を検出する構造としたばあい、ゴムスイ
ッチが一点のみの圧力の有無しか検知できないものであ
るため、就寝者の肩から臀部にかけての広い面積をカバ
ーしつつ検知精度を上げようとすれば多数のスイッチを
使用しなければならず、配線も複雑なものとなり、製造
コストも高くなる。

【０００５】また、この種の体動検知装置は、柔らかい
寝具の表面のように凹凸を生じ易い部分に敷設される可
能性があるため相当の可撓性を要求される。したがって
断線のおそれのある電気的スイッチを利用することは好
ましくない。

【０００６】さらに身体障害者が使用する車椅子に用い
るばあいは、長時間座ったきりの状態が続くので床ずれ
を生じる危険性があり、また睡眠が可能な安楽椅子に用
いるばあいも座り心地や寝心地がよくないという問題が
ある。

【０００７】本発明は、きわめて簡単な構造で、電気配
線の断線などの故障もなく、さらに座者や就寝者に不快
感を与えることなく寝具や椅子上の彼らの存在または体
動を検知することができる体動検知装置を提供するもの
である。

【０００８】さらに本発明は、前記すぐれた効果を奏す
る体動検知装置を好適に用いた睡眠状態判別装置を提供
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の体動検知装置
は、人の体重が加わる寝具または座具の一主面側に敷設
される偏平な可撓性エアセルと、該エアセル内のエアの
圧力を検知するための圧力検知手段とを備え、該圧力検
知手段の出力により前記寝具または座具上における人の
存在または体重移動を検知するものである。

【００１０】そして、前記エアセルを、就寝者または座
者の右半身の体重が加わる第１エアセルと、前記就寝者
または座者の左半身の体重が加わる第２エアセルとから
構成し、前記両エアセル内のエア圧力変化を検知するこ
とにより就寝者または座者の存在または体重移動を検知
するものにすることができる。

【００１１】また、前記第１エアセルの一部に前記第２
エアセル側に延びる第１延長部を備え、かつ前記第２エ
アセルの一部に前記第１エアセル側に延びる第２延長部
を備えることができる。

【００１２】つぎに、本発明の睡眠状態判別装置は、前
記圧力検知手段の出力信号を受けて該信号の数を計数す
るための計数手段と、該計数手段からの出力信号を受
け、計数値が単位時間当り所定の数値に達したときにレ
ム睡眠またはノンレム睡眠などの睡眠状態を判別して出
力信号を発生する判別手段とを備えた本発明の体動検知
装置から構成されている。

【００１３】また本発明の他の様態の体動検知装置は、
エアを封入してなる就寝のためのエアマットと、該エア
マットのエアの圧力を検知するための圧力手段とを備
え、該圧力検知手段の出力により前記エアマット上に就
寝する人の存在または体重移動を検知するものである。

【００１４】そして、前記エアマットを、複数の細長い
可撓性中空体セルからなり、たがいに連通している第１
系統エアセル群と、該第１系統エアセルと交互に配列さ
れ、かつたがいに連通している同一形状の第２系統エア
セル群とから構成し、前記圧力検知手段が前記第１系統
エアセル群および第２系統エアセル群のエアの圧力を検
知するように構成することができる。

【００１５】さらに前記体動検知装置が、前記圧力検知
手段の出力信号を受けて該信号の数を計数する計数手段
と、該計数手段からの出力信号を受け、単位時間当りの
数値によりレム睡眠またはノンレム睡眠などの睡眠状態
を判別して出力信号を発生する判別手段と、該判別手段
の出力信号を受けて前記エアマットのエアの圧力を可変
調整する制御手段とを備えているのが好ましい。

【００１６】

【作用】就寝者が寝具上に就寝したり座者が椅子などの
座具上に座ったばあいエアセル内のエア圧力は急上昇す
る。この圧力上昇は圧力検知手段によって検知され、人
が就寝したこと、あるいは人が座ったことが検知され
る。

【００１７】エアセルが第１エアセルおよび第２エアセ
ルからなるばあい、就寝者が、たとえば右側に寝返りを
打てば第１エアセルの圧力が上昇し、逆に第２エアセル
の圧力は減少する。圧力検知器はこの圧力変動を検知し
て信号を出力する。そして、就寝者が寝具の中央よりた
とえば右側に片寄って就寝しているときは体重の殆どが
第１エアセルに加わっており、就寝者は主として第１エ
アセル上で寝返りを打つことになる。このばあい、両エ
アセルがたがいに前述の延長部を有しておれば第１エア
セル側に延びている第２延長部にも体重が加わり、第２
エアセルの圧力も変化する。しかしながら、第１エアセ
ルのエア圧力が増加（減少）すれば、第２エアセルのエ
ア圧力が減少（増加）する関係は保たれる。

【００１８】また、前述のごとき体動検知装置を用いた
睡眠状態判別装置では、圧力検知手段にて検知された信
号が計数手段に入力されてその信号数が計数され、この
数値に対応した寝返りが行なわれたことが判定される。
前記計数値が単位時間当り一定の値に達したときに判別
手段からレム睡眠状態にあることを示す信号が出力され
る。

【００１９】エアマットに圧力検知手段が取りつけられ
たばあいはエアマット内のエアの圧力の変化を検出する
ことにより体動の検知が行なわれる。

【００２０】

【実施例】つぎに、添付図面を参照しながら本発明の体
動検知装置および睡眠状態判別装置を説明する。

【００２１】図１は本発明の体動検知装置の一実施例を
示す斜視図、図２は図１の体動検知装置の出力信号を表
わす波形図、図３は本発明の体動検知装置の他の実施例
を示す斜視図、図４は図３におけるエアセル部分の人体
との位置関係を示す平面図、図５は図３の体動検知装置
の回路ブロック図、図６は図３の体動検知装置における
第１エアセルおよび第２エアセルのエア圧力信号Ａ、Ｂ
および計数信号Ｃを示す波形図、図７はエアマットとの
組み合わせで使用する本発明の体動検知装置の一実施例
を示す斜視図、図８はエアマットとの組み合わせで使用
する本発明の体動検知装置の他の実施例を示す斜視図で
ある。

【００２２】図１において１は体動検知装置であり、可
撓性エアセル２にコード３を介して連結された検知器４
とから構成されている。エアセル２は縦が約80cm、横が
約60cm、エア封入時の厚さが約２cmの大きさに形成され
ており、偏平状態を保つためにジグザグ状に連通するよ
うに縫合または高周波溶着されてなる一本の細長いセル
から構成される。エアセル２内には、バルブ（図示され
ていない）によりエアが封入される。

【００２３】エアセル２の材料としては、たとえばナイ
ロンなどからなる織布の両面または片面にポリ塩化ビニ
ルあるいはポリウレタン樹脂をラミネートして形成され
るシートなどが使用できる。そして、２枚のかかるシー
トがその周囲を高周波溶着などにより溶着されることに
よりエアセル２が形成されるのである。

【００２４】コード３のエアセル２側先端には、エアセ
ル２内のエアの圧力を検知するための圧力センサ５が取
りつけられており、ここで検知された圧力信号は検知器
４に導入される。６は人の存在、体動の有無や回数など
を表示するための表示部、７はスイッチからなる操作
部、８は電源（たとえばＡＣ100 Ｖ）に連結されるプラ
グである。表示部６にプリンタを接続することなどによ
り記録することができる。

【００２５】前記体動検知装置１は、人の体重が加わる
寝具、座蒲団あるいは椅子などの座具の一主面側、たと
えば裏面側に敷かれる。寝具または安楽椅子などの下に
前記装置１が敷かれたばあい、就寝者の存在あるいはそ
の体動が検知される。座具に敷かれたばあいは人がこれ
らに座ったことあるいはその人の体動が検知される。

【００２６】図２は、エアセル２を前述のごとく寝具の
裏面側に敷き、体動検知を行ったばあいの信号波形を示
している。就寝者の寝返りや胴体、手、足または頭の動
きに対応してパルス状の信号Ｐが圧力センサ５から出力
されていることがわかる。なお、この例では、寝具とし
てエアの給排気が周期的に行われるエアマットを使用し
ている。その周期は図中Ｔで示され、各周期Ｔでの大き
なうねりのような波形は給気時および排気時のエア圧力
信号である。そしてこの信号上に寝返りなどの体動に対
応するパルス信号が発生している。このパルス状の検知
信号が単位時間当り一定数に達したときレム睡眠と判断
することができる。

【００２７】図３〜４に示される体動検知装置10は、就
寝者の体動、すなわち寝返りをより確実に検知するため
にエアセル11を就寝者12の右半身の体重が加わる第１エ
アセル13と、左半身の体重が加わる第２エアセル14に分
割して構成したものである。このエアセル11は、就寝者
12の肩から臀部までの部分に対応して、縦が約80cm、横
が約60cm、エア封入時の厚さが約２cmの大きさに形成さ
れており、前述のエアセル２（図１参照）と同様の材料
および製造方法か採用できる。

【００２８】第１エアセル13および第２エアセル14は、
エアセル11の略中央で分割され、第１エアセル13はその
一部が第２エアセル14側に突出して延びる第１延長部15
を有し、かつ第２エアセル14はその一部が第１エアセル
13側に突出して延びる第２延長部16を有している。

【００２９】前記体動検知装置１（図１参照）における
と同様の検知器４は、２本のコード３を介して第１エア
セル13および第２エアセル14に連結され、その先端に各
エアセル13、14内のエア圧力を検知するための圧力セン
サ17、18が取りつけられている。検知器４は駆動電源
（たとえばＡＣ100 Ｖ電源）にプラグ８によって接続さ
れる。６、７は検知器４の表示部および操作部である。

【００３０】図５に示すように圧力センサ17、18から発
せられる出力信号（以下、圧力信号という）Ａ、Ｂは波
形整形回路19において整形されてパルス信号（以下、体
動信号という）Ｃを出力する。なお、波形整形回路19内
には比較回路が含まれ、ノイズを除き、かつ極く微小な
体動をカットするために一定レベル以上の信号のみが選
別されて体動信号Ｃをうるのである。この圧力センサ1
7、18と波形整形回路19とから圧力検知手段20が構成さ
れる。

【００３１】図６に示すように圧力信号Ａ、Ｂはたがい
に対応する正負逆転した信号波形を描く。すなわち就寝
者12（図４参照）が第１エアセル13側から第２エアセル
14側へ寝返りをうてば、第１エアセル13のエア圧力は低
下し、逆に第２エアセル14のエア圧力は上昇するから、
第１エアセル13から（圧力センサ17から）の圧力信号Ａ
は負となり、第２エアセルから（圧力センサ18から）の
圧力信号Ｂは正となる。この一対の圧力信号Ａ、Ｂが同
時に変動したとき波形整形回路19から体動信号Ｃが出力
され、次段の計数手段21（図５参照）に入力される。

【００３２】図５中の計数手段21は、この体動信号Ｃを
計数するものであり、その出力信号は、レム睡眠やノン
レム睡眠などの睡眠状態を判別する判別手段22に入力さ
れる。この判別手段22は、計数手段21の計数内容が単位
時間当りあらかじめ決められた回数以上に達したときに
はレム睡眠状態と判別して信号を出す。判別手段22から
の出力信号は、目覚し時計23あるいは後述するエアマッ
トのエア圧力調整手段24に入力されて目覚し音を鳴動さ
せたり、あるいは後述するようにエアマットのエア圧力
の調整を行うのである。

【００３３】実験によれば、一般の就寝者のばあい、レ
ム睡眠状態にあるときは５分当り３回以上の寝返りを続
け、その周期は30分以上の間隔をもって現われることが
確認された。

【００３４】図６において、体動信号Ｃが多発する期間
Ｒがレム睡眠期間と判断される。また目覚し時計を鳴ら
せるばあい、あらかじめ鳴動期間（たとえば午前６時か
ら午前７時まで）を設定しておき、この間にレム睡眠判
別信号が出力されたときに目覚し時計を鳴らせるという
操作が必要である。このばあい、前記鳴動期間にレム睡
眠信号が出力されなかったばあい、鳴動期間の終了時に
目覚し音を鳴らせることとなる。

【００３５】図７は、前記体動検知装置10をエアマット
25の裏面側に敷設した例を示す。エアマット25は、複数
の細長い略切頭円錐状の可撓性中空体セルよりなる第１
系統エアセル群26、26、・・・と、これらと交互に配列
された同一形状の第２系統エアセル群27、27・・・とか
ら構成される。第１系統エアセル群26、26・・・の径大
部は一方方向に揃えられ、第２系統エアセル群27、27・
・・の径大部はこれと逆の方向へ揃えられている。両系
統のエアセル26、27、の各々は、長さが約85cm、給気膨
張時における径大部の直径が約９cmおよび径小部が約６
cmにされており、エアマット25の全体の長さは約２ｍに
されている。しかし、本発明ではとくにこれらの寸法に
限定されることはなく、通常は径大部の直径は約８〜10
cm、径小部の直径は約５〜10cmの範囲で選択すればよ
い。

【００３６】その材料は、エアセル11と同一とすること
ができる。28はチューブ29を介して両系統エアセル群2
6、26、・・・、27、27・・・に接続され、これらへの
給排気制御を行う給排気制御装置である。この給排気制
御装置28はエアポンプおよびその駆動制御機構を内蔵し
（共に図示されていない）、両系統エアセル群26、26、
・・・、27、27・・・に交互に給気および排気を行い、
就寝者に適度なゆらぎを与えて血行障害を防止する作用
をなす。この給排気制御装置28は表示部32、操作部33お
よびプラグ８を有している。エアマット25の裏面にエア
セル11を敷いても人の体重はエアマット25を介してエア
セル11に加わる。すなわち、エアマット25のエアセル群
26、26、・・・、27、27・・・の体重が加わる部分が偏
平になり、この偏平部分においてエアセル11を押圧する
面積が増えるからである。

【００３７】エアセル11の圧力検知器（図示されていな
い）もこの給排気制御装置28組込むことができ、第１エ
アセル13および第２エアセル14それぞれの圧力検知信号
からえられた信号により、第１系統エアセル群26、26、
・・・および第２系統エアセル群27、27・・・の給排気
サイクルを変更したり、あるいは圧力の増減を行うなど
の制御を行うことができる。すなわち、頻繁に寝返りを
うっていることが検知されたばあいは前記両系統エアセ
ル群26、26、・・・、27、27・・・の給排気切換えを行
ったり、あるいは設定圧力が高すぎるばあいは両系統エ
アセル群26、26、・・・、27、27・・・全体の圧力を低
下させたりするのである。なお、このばあい、レム睡眠
状態とは異なる判別基準、たとえば５分間当り３回以上
の寝返りが約20分以上連続して検知されたとき後述する
ように前記制御を行うことができる。

【００３８】図８は、就寝用のエアマット25を構成する
エアセルのエア圧力を直接検知し、就寝者の体動を検知
せんとするものである。エアマット25は、前述の例と同
様交互に配列された第１エアセル群26、26、・・・およ
び第２エアセル群27、27・・・から構成することができ
る。30は任意の１個の第１系統エアセル26に取りつけら
れた圧力センサであり、31は任意の１個の第２系統エア
セル27に取りつけられた圧力センサであり、それらの圧
力検知信号はコード３を介して給排気制御装置28に入力
される。本例では、圧力センサ30、31は前記両系統エア
セル群26、26、・・・、27、27・・・に各１個ずつ取り
つけられているが、いずれか一方のエアセル26または27
のみに取りつけても体動検知信号はえられる。給排気制
御装置28は前記両系統エアセル群26、26、・・・、27、
27・・・に同時にあるいは交互に給排気する。

【００３９】圧力センサ30、31からえられた圧力信号
は、図５に示す計数手段21、判別手段22を経て、両エア
セル群26、26、・・・、27、27・・・への給排気を制御
する。すなわち単位時間当りの体動が一定値（たとえば
５分当り３回）以上であり、かつその状態が所定時間
（たとえば20分間）以上続いたばあい就寝者が寝苦しさ
を感じていると判断して両エアセル群26、26、・・・、
27、27・・・の全体のエア圧力を低下あるいは上昇させ
たり、また両エアセル群26、26、・・・、27、27・・・
に交互に給排気を行っているときはその給排気周期を早
めたりあるいは遅くしたりするのである。なお、前記の
ような睡眠状態が判別されたとき、エア圧力を上昇させ
るか低下させるかあるいは給排気周期を早くするか遅く
するかは、設定圧力の高低あるいは使用者の好みに応じ
てあらかじめ設定しておくことができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の体動検知装置によれば、体重が
加わるエアセル内のエア圧力を検知して、人の存在、体
動、すなわち寝返りなどを検知するものであるから、圧
力センサは１個ないし高々数個で済み、従来の電気スイ
ッチを多数利用したものに比較して簡単な構造で正確に
圧力の変化を検知することができる。

【００４１】また本発明の体動検知装置によれば、就寝
者の体重が加わるエアセルを左右に分割し、右半身およ
び左半身の体重を各々検知することにより寝返りを正確
に検知することができる。

【００４２】また本発明の睡眠状態判別装置によれば、
単位時間当りの寝返りを検知してレム睡眠を判別し、目
覚まし装置などを作動させることにより就寝者を気持ち
よく目覚めさせることができる。

【００４３】またこの睡眠状態判別装置によれば、ノン
レム睡眠状態と判断されたときに就寝患者の介護を行
い、患者に不快な目覚めを生じさせないよう配慮するこ
とができる。

【００４４】さらに、レム睡眠期間中であることを判別
してこの期間に就寝者に対していわゆる睡眠学習を施す
こともできる。また検知器により睡眠状態を記録するこ
とにより睡眠障害者の治療に役立てることができる。す
なわち、不眠を訴える患者であっても通常は幾許かの時
間眠っているものであるから、前記記録を患者に示すこ
とにより睡眠をとっていることを認識させて不眠を解消
させることができるのである。

【００４５】さらに本発明によれば、就寝のためのエア
マットを構成するエアセルのエア圧力を検知し、この検
知信号の変動を観測することにより就寝者がいかなる睡
眠状態にあるかを判別することができる。それゆえ、独
立の検知装置、たとえば圧力測定用エアセルが不要とな
り最少限の機構で体動検知が可能となる。

【００４６】さらにまた本発明によれば、就寝のための
エアマットを構成するエアセルのエア圧力を検知して就
寝者の睡眠状態を判別し、この判別信号に基づいてエア
マットのエア圧力あるいは給排気周期を可変制御するこ
とができるから、快適な睡眠状態がえられるエアマット
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の体動検知装置の一実施例を示す斜視図
である。

【図２】図１の体動検知装置の出力信号を表す波形図で
ある。

【図３】本発明の体動検知装置の他の実施例を示す斜視
図である。

【図４】図３におけるエアセル部分の人体との位置関係
を示す平面図である。

【図５】図３の体動検知装置の回路ブロック図である。

【図６】図３の体動検知装置における第１エアセルおよ
び第２エアセルのエア圧力信号Ａ、Ｂおよび計数信号Ｃ
を示す波形図である。

【図７】エアマットとの組み合わせで使用する本発明の
体動検知装置の一実施例を示す斜視図である。

【図８】エアマットとの組み合わせで使用する本発明の
体動検知装置の他の実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】 １、10 体動検知装置 ２、11 エアセル ３ コード ４ 検知器 ５、17、18、30、31 圧力センサ 12 就寝者 13 第１エアセル 14 第２エアセル 15 第１延長部 16 第２延長部 19 波形整形回路 20 圧力検知手段 21 計数手段 22 判別手段 25 エアマット 26 第１系統エアセル 27 第２系統エアセル 28 給排気制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森本 幹彦 広島県広島市西区横川新町１番８号 株式 会社モルテン内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人の体重が加わる寝具または座具の一主
   面側に敷設される偏平な可撓性エアセルと、該エアセル
   内のエア圧力を検知するための圧力検知手段とを備え、
   該圧力検知手段の出力により前記寝具または座具上にお
   ける人の存在または体重移動などを検知する体動検知装
   置。
2. 【請求項２】 前記エアセルが、就寝者または座者の右
   半身の体重が加わる第１エアセルと、前記就寝者または
   座者の左半身の体重が加わる第２エアセルとからなり、
   前記第１エアセルおよび第２エアセル内のエア圧力変化
   を検知することにより就寝者または座者の存在または体
   重移動を検知する請求項１記載の体動検知装置。
3. 【請求項３】 前記第１エアセルが、その一部が前記第
   ２エアセル側に延びる第１延長部を有しており、前記第
   ２エアセルが、その一部が前記第１エアセル側に延びる
   第２延長部を有してなる請求項２記載の体動検知装置。
4. 【請求項４】 前記圧力検知手段の出力信号を受けて該
   信号の数を計数するための計数手段と、該計数手段から
   の出力信号を受け、単位時間当りの計数値によりレム睡
   眠またはノンレム睡眠などの睡眠状態を判別して出力信
   号を発生する判別手段とを備えてなる請求項１ないし３
   のうちいずれかの体動検知装置を使用してなる睡眠状態
   判別装置。
5. 【請求項５】 エアを封入してなる就寝のためのエアマ
   ットと、該エアマットのエアの圧力を検知するための圧
   力検知手段とを備え、該圧力検知手段の出力により前記
   エアマット上に就寝する人の存在または体重移動を検知
   する体動検知装置。
6. 【請求項６】 前記エアマットが複数の細長い可撓性中
   空体セルからなり、たがいに連通している第１系統エア
   セル群と、該第１系統エアセルと交互に配列され、かつ
   たがいに連通している同一形状の第２系統エアセル群と
   からなり、前記圧力検知手段が、前記第１系統エアセル
   群および第２系統エアセル群のエアの圧力を検知する請
   求項５記載の体動検知装置。
7. 【請求項７】 前記圧力検知手段の出力信号を受けて該
   信号の数を計数するための計数手段と、該計数手段から
   の出力信号を受け、単位時間当りの計数値によりレム睡
   眠、またはノンレム睡眠などの睡眠状態を判別して出力
   信号を発生する判別手段と、該判別手段の出力信号を受
   け前記エアマットのエアの圧力を可変調整するための制
   御手段とを備えてなる請求項５または６記載の体動検知
   装置。