JPH0556902B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、脈拍数や呼吸数のように比較的容易
に得られる生体の活動情報に基づいて生体の睡眠
状態の変化を検出する睡眠の状態変化検出装置お
よび睡眠状態制御装置に関するものである。

【従来の技術】 一般に、人間の睡眠状態は一晩を通じて一様で
はなく、ノンレム睡眠期とレム睡眠期とのサイク
ルが周期的に数回出現し、その周期が100分程度
（80〜120分）であることが従来より知られてい
る。各サイクルでは、ノンレム睡眠期において浅
い睡眠から深い睡眠へと睡眠状態が次第に移行
し、しばらく深い睡眠状態が持続した後、再び浅
い睡眠状態となり、その後、レム睡眠期が出現す
るという変化のしかたが一般的である。また、各
サイクルにおけるノンレム睡眠期の睡眠の深さの
変化は相対的であり、入眠から覚醒にかけてサイ
クル毎に睡眠深度が浅くなる。 ところで、上述のような睡眠の状態変化を検出
すれば、その状態に応じて入眠を促進したり、心
地よく目覚めさせたりするように適宜の刺激を与
えることができる。 睡眠の状態変化を検出するには、脳波、眼球運
動、筋電、心電などを含む睡眠ポリグラフを用い
ればよいが、装置が大掛りであり、研究室や病院
などの測定設備を備えた場所でしか利用できず、
健康機器のように日常的に使用する用途には不向
きである。そこで、睡眠ポリグラフに代わる手段
によつて睡眠の状態変化を精度よく検出すること
が望まれている。 このような要求に応えるために、睡眠中の脈拍
数や呼吸数に着目し、これらの変化から睡眠の状
態変化を検出することが考えられている。すなわ
ち、夜間睡眠においては、単位時間あたりの脈拍
数や呼吸数は、入眠とともに減少し、覚醒時期が
近付くにつれて増加することが知られている。ま
た、ノンレム睡眠期では単位時間あたりの脈拍数
や呼吸数が安定しているが、レム睡眠期には自律
神経系の活動状態に乱れが生じるから脈拍数や呼
吸数が著しく変動し、多くの場合に増加傾向が見
られるということが知られている（第６図に一例
を示す）。ここに、第６図ａにおけるREMはレム
睡眠、〜はノンレム睡眠における睡眠深度を
示し、はよりも睡眠深度が浅い状態を示して
いる。 このような知見に基づいて、レム睡眠期を検出
するようにした従来構成としては、特開昭63−
283623号公報や特開昭63−205592号公報に開示さ
れているように、脈拍数の増減を指標とするも
の、あるいは、特開昭63−19161号公報に開示さ
れているように、脈拍数の時間的変動を指標とす
るものがある。 また、入眠時期を検出する従来構成としては、
就床以降の脈拍数の増減を指標とするもの（特開
昭63−82673号公報）や、脈拍数を脈波レベルの
積分値と合わせて脈波１個あたりのエネルギーを
算出し、このエネルギーの増減を指標とするもの
（特開昭63−150047号公報）が知られている。 あるいはまた、快適な目覚めが得られるように
した目覚まし装置として、設定した起床時刻の前
の脈拍周期の変化によりレム睡眠期の終了を推定
してアラームの発生するもの（特開昭63−19161
号公報）が知られている。

【発明が解決しようとする課題】

上記従来構成では、脈拍数の増減と時間的変動
とのいずれかを指標とすることにより、レム睡眠
期、入眠時期などを判別していたものであるか
ら、実際の睡眠の状態変化との一致率に個人差が
かなりあり、睡眠ポリグラフに比較して精度がか
なり悪いという問題を有していた。 また、レム睡眠期の終了を推定してアラームを
発生する目覚まし装置では、アラームを発生した
後には、睡眠の状態変化の検出を停止してしまう
から、その後、確実に覚醒したかどうかがわから
ず、アラームの発生後に使用者が再度入眠してし
まうことがあるという問題を有していた。 本発明は上記問題点の解決を目的とするもので
あり、脈拍数や呼吸数の増減傾向と時間的変動と
を織り込んだ睡眠指数を用いることにより、睡眠
の状態変化を精度よく検出することができるよう
にした睡眠の状態変化検出装置を提供し、また、
使用者を快適かつ確実に目覚めさせることができ
るようにした睡眠状態制御装置を提供しようとす
るものである。

【課題を解決するための手段】

本発明では、上記目的を達成するために、単位
時間あたりの脈拍数または呼吸数を計測して各時
刻の生体情報値とする計測部と、測定時刻を設定
する測定時刻設定部と、生体情報値の時系列の平
均的な時間変化の傾向を表すように設定したトレ
ンド線を基準とする上記各測定時刻での生体情報
値の増分と上記各測定時刻の前後の一定時間内で
の上記生体情報値の分布の広がりの指数となる散
布度とを線形結合することによつて上記各測定時
刻の睡眠状態の変動傾向を表す変動指数を出力す
る変動指標演算部と、所定の或値を越える変動指
数の単位時間あたりの個数の多寡に基づいてノン
レム睡眠期とそれ以外の状態とを識別する睡眠指
数を与える睡眠指数算出部とを具備しているので
ある。 また、計測初期における生体情報値に基づいて
安静覚醒時における生体情報値とみなせる基準値
設定する基準値設定部と、生体情報値が基準値に
基づいて設定された所定の閾値以下になつた時刻
を入眠時刻と推定する入眠時刻推定部とを付加す
るのが望ましい。 さらに、睡眠指数がノンレム睡眠期以外である
ことを示すときに、生体情報値と生体情報値の移
動平均値とのうちのいずれか一方が当該区間のあ
る割合以上の点列において、上記基準値以上であ
るときに覚醒期と判定し、それ以外のときにはレ
ム睡眠期と判定する睡眠状態判定部を設けるとよ
い。 また、請求項３に記載の睡眠の状態変化検出装
置とともに、生体に対して覚醒刺激を与えことが
できる覚醒刺激発生装置と、起床時刻が設定でき
る起床時刻設定部と、起床時刻の前に少なくとも
１回設定された測定時刻における睡眠の状態に対
応して覚醒刺激発生装置の動作を設定する覚醒刺
激制御部と、覚醒刺激発生装置の動作後に計測さ
れた生体情報値に基づいて再入眠したと判定され
ると覚醒刺激発生装置を再動作させる再入眠判定
部とを設けることにより、睡眠状態制御装置を構
成することができる。

【作用】

請求項１の構成によれば、生体情報値の時系列
の平均的な時間変化の傾向を表すように設定した
トレンド線を基準とする上記各測定時刻での生体
情報値の増分と上記各測定時刻の前後の一定時間
内での上記生体情報値の分布の広がりの指数とな
る散布度とを線形結合することによつて上記各測
定時刻の睡眠状態の変動傾向を表す変動指数を求
め、さらに、所定の閾値を越える変動指数の単位
時間あたりの個数の多寡に基づいてノンレム睡眠
期とそれ以外の状態とを識別するようにしている
から、生体情報値の増加傾向と時間的変動とが織
り込まれることになり、睡眠の状態変化を精度よ
く検出することができるようになるのである。 また、請求項２の構成によれば、計測初期にお
ける生体情報値に基づいて安静覚醒時における生
体情報値とみなせる基準値を設定する基準値設定
部と、生体情報値が基準値に基づいて設定された
所定の閾値以下になつた時刻を入眠時刻と推定す
る入眠時刻推定部とを付加しているから、入眠時
刻が精度よく判定できるのであつて、入眠刺激を
与える装置を制御する場合に有用な情報が得られ
ることになる。 さらに、請求項３の構成によれば、睡眠指数が
ノンレム睡眠期以外であることを示すときに、生
体情報値と生体情報値の移動平均値とのうちのい
ずれか一方が当該区間のある割合以上の点列にお
いて、上記基準値以上であるときに覚醒期と判定
し、それ以外のときにはレム睡眠期と判定する睡
眠状態判定部を設けているから、覚醒刺激を与え
る装置を制御する場合に有用な情報が得られるこ
とになる。 また、請求項３に記載の睡眠の状態変化検出装
置とともに、生体に対して覚醒刺激を与えること
ができる覚醒刺激発生装置と、起床時刻が設定で
きる起床時刻設定部と、起床時刻の前に少なくと
も１回設定された測定時刻における睡眠の状態に
対応して覚醒刺激発生装置の動作を設定する覚醒
刺激制御部と、覚醒刺激発生装置の動作後に計測
された生体情報値に基づいて再入眠したと判定さ
れると覚醒刺激発生装置を再動作させる再入眠判
定部とを設けることにより、睡眠状態制御装置を
構成した請求項４の構成によれば、計測時刻にお
ける睡眠の状態に対応して最適な覚醒刺激を与え
ることができるから、心地よく目覚めさせること
ができ、しかも、再入眠判定部を設けることによ
り、覚醒刺激発生装置の動作後も継続して睡眠状
態を測定するとともに、再度入眠しようとすると
再度覚醒刺激を与えることにより、使用者を確実
に目覚めさせることができるのである。

【実施例】

本実施例では、生体の活動状況の指標となる生
体情報値として脈拍数を用いているが、呼吸数で
も同様の処理を行うことができるのはもちろんの
ことである。 第１図に基本構成を示す。脈波センサ（図示せ
ず）としては、たとえば、指先や耳たぶなどの血
流量の変化を光の透過率あるいは反射率の変化と
して検出する光学センサが用いられる。脈波セン
サの出力は、FM変調による無線伝送あるいは有
線伝送により本体装置に伝送される。本体装置で
は、脈波センサから伝送された脈波信号を受信し
て計測部１に入力する。計測部１では、波形整形
を行うことによりパルス状の信号の得た後、単位
時間毎のパルス数を計数し、計数値を単位時間あ
たりの脈端数Ｈ(t)として出力する。パルス数を計
数する単位時間は、計測開始から後述する入眠信
号か得られるまでの間は30秒とし、入眠信号が発
生してから計測終了までの間は１分とする。この
脈拍数Ｈ(t)には生体の体動などによる雑音成分の
影響が含まれているが、脈拍数の変動傾向を知る
には十分である。 計測部１から出力される脈拍数Ｈ(t)は、スイツ
チ要素SWを介して基準値設定部である基準脈拍
数設定部２に入力される。スイツチ要素SWは、
始動スイツチ４の操作により出力される始動信号
により制御され、計測を開始するときに始動スイ
ツチ４を操作すると、スイツチ要素SWはオン状
態に設定される。また、この始動信号は、計測部
１、入眠刺激発生装置５にも入力されており、計
測部１では単位時間が30秒に設定され、入眠刺激
発生装置５は入眠刺激を生体に与えるように動作
する。入眠刺激発生装置５は、睡眠状態への移行
を促進するような刺激を発生する装置であり、た
とえば、ゆつたりとした楽曲が数分でフエイドア
ウトするような音刺激、鎮静作用があるといわれ
ている成分を含む芳香刺激（ラベンダーの香りな
ど）、その他、振動刺激、光刺激などを発生させ
るものであり、これらの刺激を単独もしくは組み
合わせて用いるように構成されている。 基準脈拍数設定部２では、第２図ａのような処
理を行うことにより体動などによる雑音（すなわ
ち、アーチフアクト（artifact））を除去し、始
動時から入眠までの間の安静覚醒時における脈拍
数とみなせる基準脈拍数Hrを基準値として算出
する。すなわち、基準脈拍数設定部２では、計測
部１から出力された脈拍数Ｈ(t)の値を６個ずつ
（すなわち、３分ごとに）まとめて演算を行い、
６個の値の平均値に対して±３以内の値が４個以
上ある状態になれば、脈拍数Ｈ(t)の変動が少ない
安定状態であると判断し、平均値に対して±３を
越える値を除去した残りの値により回帰分析を行
う（第２図ｂ）。すなわち、回帰分析により時間
の経過に対する脈拍数Ｈ(t)の変化傾向を表す回帰
線を求める。ここで、回帰線の傾きである回帰係
数ａが、設定された負の閾値a_thに対して、ａ＜
a_th＜d0という条件を満たすときには、脈拍数Ｈ
(t)が減少傾向にあると判断し、回帰分析を行つた
データの上記平均値に対して±３以内である値の
うちの最初の２個の和を基準脈拍数Hrとする。
また、上の条件を満たさないときには、上記平均
値の２倍の値を基準脈拍数Hrとする。以上のよ
うにして、脈拍数Ｈ(t)の時間的変化が少なくなつ
た時点で１分あたりの脈拍数としての基準脈拍数
Hrが設定される。つまり、安静覚醒時には脈拍
数Ｈ(t)が安定するという知見に基づき、脈拍数Ｈ
(t)が安定状態になつた時点で基準脈拍数Hrを設
定するわけである。 基準脈拍数設定部２から出力される安静覚醒時
の脈拍数に対応する基準脈拍数Hrは、入眠時刻
推定部３に入力される。入眠時刻推定部３では、
基準脈拍数Hrに対して80〜95％（たとえば、93
％）の値を閾値として設定する。その後、入眠時
刻推定部３では、基準脈拍数設定部２と同様の処
理により、脈拍数Ｈ(t)が減少傾向であるかどうか
の判定を行い、減少傾向であるときに、入力され
た脈拍数Ｈ(t)が上記閾値以下になると、その時刻
に入眠したと判定して入眠信号を出力する。この
入眠信号が発生すると、スイツチ要素SWがオフ
になり、また、計測部１で脈拍数を計数する単位
時間が30秒から１分に変更される。さらに、入眠
信号は、入眠刺激発生装置５の動作を停止させる
とともに、負荷制御部６をオフ状態に制御する。
すなわち、負荷制御部６は、外部負荷をオン・オ
フ制御するのであつて、通常はオン状態に設定さ
れており、入眠信号を受けるとオフ状態になるの
である。したがつて、負荷制御部６に外部負荷と
して接続された各種電気機器（テレビや照明な
ど）の消し忘れを防止することができ、睡眠が妨
げられないようにすることができるのである。 ところで、上述のようにして求めた脈拍数Ｈ(t)
と基準脈拍数Hrとは、変動指標演算部７に入力
される。変動指標演算部７は、脈拍数Ｈ(t)の移動
平均値Ａ(t)を求める移動平均算出部８と、脈拍数
Ｈ(t)および移動平均値Ａ(t)に基づいて変動指数Ｃ
(t)を求める変動指数算出部９とからなる。移動平
均算出部８では、計測部１から出力された１分あ
たりの脈拍数Ｈ(t)を記憶するとともに、各時刻の
前後τ分（たとえば、τ＝５）ずつの範囲の移動
平均値を逐次演算する。すなわち、実時間で演算
を行つているとすれば、演算時点のτ分前の時刻
の移動平均値を求めていることになる。ここにお
いて、入眠信号が発生する前には計測部１から30
秒ごとに脈拍数Ｈ(t)が出力されているから、入眠
信号が発生するまでの間は、変動指数算出部９で
は脈拍数をＨ(t)を２個ずつ加算して単位時間あた
りの脈拍数Ｈ(t)とする。また、移動平均値を求め
る各値について、移動平均値を求める範囲内のす
べての値との差をとり、その差が所定の閾値ε
（たとえば、ε＝３）を越えた個数が、移動平均
値を求める範囲内の値の個数の７割を越える場合
には、その値を異常値として除去する。すなわ
ち、移動平均値を求めるときに異常値があれば、
異常値を除去した平均値を移動平均値とする。こ
れにより、体動などにより値が急激に変化した場
合の雑音成分の影響を移動平均値から除去するこ
とができる。また、移動平均値を求める時刻の値
が異常値であるときには、その時刻の前後におい
てそれぞれもつとも近接した一対の非異常値の間
を直線補間し、直線補間によつて求めた値を移動
平均値に代える。さらに、始動時から2τ分の間
は、移動平均値を求めることができないから、こ
の期間は、基準脈拍数設定部２から出力された基
準脈拍数Hrを移動平均値の初期値として近似的
に算出する。 ところで、睡眠の状態変化は、装置の始動時か
ら起床時までの期間に、一定時間間隔で測定され
るのであつて、装置は上述したように始動スイツ
チ４の操作により始動する。一方、起床時刻およ
び測定時刻は、始動スイツチ４の操作前に時刻設
定部１０であらかじめ設定しておく。睡眠状態の
測定は睡眠中に少なくとも１回は行われ、希望す
る起床時刻をT_w、測定の時間間隔をTiとすれば、
睡眠状態は、測定時刻t_o＝T_w−ｎ・Ti（ｎ＝１、
２、……、Ｎ）において測定されることになる。
すなわち、睡眠状態の測定は設定された起床時刻
T_wに対して時間ｎ・Tiだけ前から開始されるの
である。また、時間間隔Tiは、計測部１におい
て設定された単位時間の整数倍に設定されるので
あり、最小単位は１分となる。各測定時刻t_oで
は、それぞれ始動時から測定時刻t_oまでの間に得
られた脈拍数Ｈ(t)と移動平均値Ａ(t)とを用いて変
動指数算出部９で演算を行い、以下のようにして
睡眠状態の判定を行う。 すなわち、変動指数算出部９は、第３図に示す
ように動作し、まず、移動平均値Ａ(t)に基づいて
脈拍数Ｈ(t)の時間変化の傾向を示すトレンド線
Tr(t)を求める。トレンド線Tr(t)は、時間の前進
方向について所定時間ごとに移動平均値の最低値
を求めて第１リズム線R₁とするとともに、時間
の後退方向について所定時間ごとに移動平均値の
最低値を求めて第２リズム線R₂とし、第１リズ
ム線R₁と第２リズム線R₂とのうちの大きいほう
の値を連結したものである。このようにして求め
たトレンド線Tr(t)と、計測部１から出力された
脈拍数Ｈ(t)との大小が比較され、トレンド線Tr
(t)に対する脈拍数Ｈ(t)の増分Ｉ(t)が次式のように
して求められる。 Ｈ(t)≧Tr(t)のとき Ｉ(t)＝Ｈ(t)−Tr(t) Ｈ(t)＜Tr(t)のとき Ｉ(t)＝０ また、各時刻ｔの前後τ分ずつの区間内での移
動平均値Ａ(t)からの脈拍数Ｈ(t)の差の二乗の平均
の平方根（すなわち、この区間での脈拍数Ｈ(t)の
分布の広がりの指数となる散布度としての標準偏
差）Ｄ(t)を次式のようにして求める。 Ｄ(t)＝［ 〓^j ｛Ｈ（ｔ＋ｊ）−Ａ(t)｝²／（2τ＋１）］^1/2 ただし、ｊ＝［−τ、τ］、かつ、０≦ｔ＋ｊ≦
t_oとする。 以上のようにして求めた増分Ｉ(t)と、標準偏差
Ｄ(t)とを次式のように線形結合し、変動指数値Ｃ
(t)とする。 Ｃ(t)＝a₁・Ｉ(t)＋a₂・Ｄ(t) ここで、増分Ｉ(t)は標準偏差Ｄ(t)に比較する
と、個人差が大きいから、重みa₁，a₂は、a₁＜a₂
という条件を満たすように設定される。一例とし
て、a₁＝１、a₂＝２とした場合の出力例を第４図
ｆに示す。第４図ａ〜ｅは、それぞれ脈拍数Ｈ
(t)、移動平均値Ａ(t)、トレンド線Tr(t)、増分Ｉ
(t)、標準偏差Ｄ(t)を示す。ノンレム睡眠期では脈
拍数Ｈ(t)の変動が小さいから、変動指数値Ｃ(t)は
小さな値になり、覚醒時やレム睡眠期には脈拍数
Ｈ(t)の変動が大きいから、変動指数値Ｃ(t)は大き
な値になる。すなわち、変動指数値Ｃ(t)は、脈拍
数Ｈ(t)の増減と変動とを織り込んだ指数であり、
変動指数値Ｃ(t)の大小により、レム睡眠期とノン
レム睡眠期とを区別することができるのである。 したがつて、変動指数値Ｃ(t)は、睡眠指数算出
部１１に設定されている閾値C_thとの大小関係が
比較される。すなわち、閾値C_thに対する変動指
数値Ｃ(t)の大小関係により、睡眠指数Ｓ(t)を設定
する。睡眠指数Ｓ(t)は次式のように定義する。 Ｃ(t)≧C_thのとき Ｓ(t)＝１ Ｃ(t)＜C_thのとき Ｓ(t)＝０ ここに、閾値C_thは、変動指数値Ｃ(t)を大きい
ほうから順に並べ、上位20％がＳ(t)＝１となるよ
うに設定される。すなわち、変動指数値Ｃ(t)の上
位20％に対してＳ(t)＝１が割り当てられ、下位80
％に対してＳ(t)＝０が割り当てられる。このよう
に閾値C_thを設定するのは、上述したように、変
動指数値Ｃ(t)が睡眠状態に対応しており、変動指
数値Ｃ(t)が大きい部分はレム睡眠に対応し、か
つ、平均的な夜間の睡眠では、レム睡眠期が睡眠
期間の約20％を占めているという知見に基づいて
いる。 このようにして求めた睡眠指数Ｓ(t)は、たとえ
ば、第４図ｇのように分布する。この図では、Ｓ
(t)＝１を黒線で表している。したがつて、レム睡
眠期および覚醒期の出現に対応してＳ(t)＝１に対
応する黒線の分布密度（単位時間あたりの個数）
が多くなるのである。すなわち、レム睡眠期およ
び覚醒期であるかどうかは、黒線の分布密度を判
定すればよいということになるから、次の手順で
レム睡眠期および覚醒期であることを判定する。 すなわち、まず、Ｓ(t)＝１となる点を時間の前
進方向に順に調べ、各点について前後にそれぞれ
ｋ分間の区間を設定し、この区間内にＳ(t)＝１と
なる点がｍ個以下である場合は、その点を孤立点
であるとみなしてその点の値を０にする（第４図
ｈ）。次に、残された点列について、Ｓ(t)＝１と
なる隣接した一対の点間にＳ(t)＝０となる点がｎ
個以下であるときには、両点の間のすべての点の
値を１にする。ここに、ｋ＝15、ｍ＝３、ｎ＝15
とした場合の睡眠指数算出部１１の出力の例を第
４図ｉに示す。このような処理により黒線の連続
部分が得られるから、この連続部分はレム睡眠期
と覚醒期とを合わせたものと判定するのである。 以上のようにして求められた、脈拍数Ｈ(t)、基
準脈拍数Hr、移動平均値Ａ(t)、睡眠指数Ｓ(t)は、
睡眠状態判定部１２に入力される。睡眠状態判定
部１２では、始動時から測定時刻t_oまでの間の睡
眠状態を、まず睡眠指数算出部１１の出力である
睡眠指数Ｓ(t)に基づいて分類する。すなわち、睡
眠指数Ｓ(t)が０であるときをノンレム睡眠期と判
定し、睡眠指数Ｓ(t)が１である区間では、この区
間内での脈拍数Ｈ(t)もしくは移動平均値Ａ(t)と基
準脈拍数Hrとを比較し、上記区間内の値の半数
以上について基準脈拍数Hrのほうが大きければ
レム睡眠期、そうでなければ覚醒期であると判定
する。睡眠指数Ｓ(t)は、レム睡眠期には１とし、
覚醒期には２とする。また、レム睡眠期が終了し
た後から所定時間T_R（たとえば、10分）内をレム
睡眠直後期とする。このような処理により、睡眠
指数算出部１１から出力される睡眠指数Ｓ(t)＝１
の期間を、レム睡眠期と覚醒期、Ｓ(t)＝０の期間
をレム睡眠直後期とノンレム睡眠期とに分類する
のである。 以上のようにして得た脈拍数に基づいた睡眠の
状態の判定結果と睡眠ポリグラフによる判定結果
とを比較したところ85％以上の一致率が得られ
た。複数の専門医師がポリグラフを視察判定する
場合でも90％程度の一致率にしか達せず、本発明
のように睡眠状態を制御する目的で用いる場合に
は、80％以上の一致率があれば十分に実用になる
ので、85％以上の一致率ならば実用上はなんの問
題も生じない。 以上のようにして得られた睡眠の状態変化に基
づいて、覚醒刺激制御部１３では、覚醒刺激を与
える時刻や強度を設定する。すなわち、上述した
測定時刻t_o（＝T_W−ｎ・Ti）において、ｎ＝Ｎ、
Ｎ−１、……、１とすれば、Ｎ・Tiは起床時刻
を早める最大許容範囲であり、時刻T_W−Ｎ・Ti
（＝T_P）の後、時間Tiごとに睡眠状態の測定が行
名われるのである。ここに、計測部１において睡
眠中の脈拍数Ｈ(t)を計数する単位時間をT_U（上述
の例では１分）とすれば、T_U≦Ti≦T_Rに設定さ
れる。このようにして時刻T_Pから時刻T_Wの間で
時間間隔Tiごとに睡眠状態を判定すると、レム
睡眠期が終了した場合（レム睡眠期からレム睡眠
直後期に移行した場合）、レム睡眠直後期に移行
しなかつた場合、覚醒期に達した場合の３通りの
いずれかの結果が得られると考えられる。 レム睡眠期が終了した場合には、レム睡眠期の
終了時点で覚醒信号を発生して覚醒刺激発生装置
１４を駆動する。覚醒刺激発生装置１４として
は、音刺激、芳香刺激（覚醒効果があるとされる
ミント系等の香り）、光刺激、振動刺激などを用
いることができ、これらの刺激を組み合わせて用
いる。音刺激や光刺激では、刺激レベルを徐々に
増大させるのが望ましい。とくに、レム睡眠直後
期では、音刺激による覚醒効果が高いので、音刺
激による刺激レベルは低レベルでよい。 一方、レム睡眠直後期に移行しなかつた場合に
は、時刻T_Wにおいて覚醒信号を発生して覚醒刺
激発生装置１４を駆動する。またこの場合には、
覚醒信号を発生した時点では、レム睡眠期もしく
はノンレム睡眠期であると考えられるから、音刺
激の刺激レベルの初期値を大きく設定する。 さらに、覚醒期に達した場合には、次のような
処理を行う。すなわち、覚醒期を検出した場合
に、時刻T_Wよりも早くても覚醒刺激を与えるよ
うにするか、時刻T_Wに覚醒刺激を与えるように
するかを、時刻設定部１０において使用者があら
かじめ選択できるようしてあり、この選択にした
がつた動作をするのである。 ところで、覚醒刺激のうち、音刺激は覚醒効果
の高い強刺激であり、光刺激や芳香刺激は弱刺激
であると考えられる。そこで、時刻T_Pから弱刺
激を与え、その後、上述した覚醒刺激を与える時
点で強刺激を与えるようにしてもよい。 このように覚醒刺激を２段階で与えるようにす
れば、次のような効果が得られる。たとえば、時
刻T_Pから時刻T_Wの間にレム睡眠直後期に達しな
かつた場合には、上述した方法ではレム睡眠期や
ノンレム睡眠期で覚醒刺激を与えることになり、
レム睡眠直後期に覚醒刺激を与える場合に比較す
れば、目覚め感が劣る場合がある。そこで、音刺
激や振動刺激のような強刺激を時刻T_Wで与える
のに先行して弱刺激を時刻T_Pより与えるように
して、使用者の睡眠状態を徐々に浅くしておけ
ば、異なる種類の刺激の組み合わせにより、単独
の刺激を時間制御する場合に比較して目覚め感が
格段に向上することになる。 また、時刻T_Pから時刻T_Wまでに覚醒期に達し
た場合には、時刻T_Wに先行して弱刺激を与えて
いることにより、睡眠が再び深くなるのを防止す
ることができる。 以上のようにして、時刻T_Pから時刻T_Wまでの
間の睡眠状態に応じて覚醒刺激を発生させる時刻
やレベルを設定するのである。また、覚醒刺激発
生装置１４に覚醒信号が入力され、負荷制御部６
はオン状態になる。 ところで、覚醒刺激を与えても場合によつて
は、睡眠状態に再び移行してしまうことがあるか
ら、再入眠が防止できるように、再入眠判定部１
５を設け、入眠状態に再び移行する傾向にあるか
どうかを判定する。再入眠判定部１５では、入眠
時刻推定部３と同様の処理により、脈拍数Ｈ(t)が
減少傾向を示したり、所定期間内の平均脈拍数が
基準脈拍数Hrよりも小さくなつたりすると、入
眠状態に移行する傾向であると判定される。入眠
状態に移行する傾向にあると判定された場合に
は、覚醒刺激発生装置１４を継続的に動作させた
り、刺激レベルを大きくしたりすることにより、
確実に起床させるような覚醒刺激を与える。 睡眠状態判定部１２で得られた睡眠指数Ｓ(t)
は、睡眠状態記憶部１６に記憶され、睡眠状態記
憶部１６にはデイスプレイやプリンタ等の出力装
置１７が接続されている。したがつて、起床後に
出力装置１７から第５図に示すような睡眠図を出
力することができる。また、睡眠図以外にも、次
のような各種メツセージを表示ないし印刷するよ
うにしてもよい。メツセージとしては、「昨晩の
睡眠時間は○時間○分でした。」、「就寝時刻は○
時○分、入眠時刻は○時○分、起床時刻は○時○
分。」、あるいは、レム睡眠期の回数などの情報に
基づいて、「昨夜は夢を○回見ました。」、「昨夜は
途中で○回目が覚めたようです。」、「寝つきは○
分くらいでした。」などとすればよい。また、出
力装置１７として音声出力装置を用いることによ
り、合成音声によるメツセージも可能である。さ
らに、脈拍数Ｈ(t)、基準脈拍数Hr、閾値C_thなど
を睡眠状態記憶部１６に記憶させておけば、睡眠
の状態変化を再生することができるのである。こ
のように、睡眠の状態変化を可視的ないし可聴的
に出力することにより、使用者の健康管理に役立
つように情報を得ることができるのである。

【発明の効果】

本発明は上述のように、請求項１の構成では、
単位時間あたりの脈拍数または呼吸数を計測して
各時刻の生体情報値とする計測部と、測定時刻を
設定する測定時刻設定部と、生体情報値の時系列
の平均的な時間変化の傾向を表すように設定した
トレンド線を基準とする上記各測定時刻での生体
情報値の増分と上記各測定時刻の前後の一定時間
内での上記生体情報値の分布の広がりの指数とな
る散布度とを線形結合することによつて上記各測
定時刻の睡眠状態の変動傾向を表す変動指数を出
力する変動指標演算部と、所定の閾値を越える変
動指数の単位時間あたりの個数の多寡に基づいて
ノンレム睡眠期とそれ以外の状態とを識別する睡
眠指数を与える睡眠指数算出部とを具備している
ものであり、動作開始時から上記測定時刻までの
間の生体情報値の時系列の増加傾向を示す第１の
変動量および上記生体情報値の時間的変動を示す
第２の変動量に基づいて睡眠状態の変動傾向を表
す変動指数を求め、さらに、所定の閾値を越える
変動指数の分布密度の大小に基づいてノンレム睡
眠期とそれ以外の状態とを識別するようにしてい
るから、生体情報値の増加傾向と時間的変更とが
織り込まれることになり、睡眠の状態変化を精度
よく検出することができるようになるという効果
を奏する。 また、請求項２の構成によれば、計測初期にお
ける生体情報値に基づいて安静覚醒時における生
体情報値とみなせる基準値を設定する基準値設定
部と、生体情報値が基準値に基づいて設定された
所定の閾値以下になつた時刻を入眠時刻と推定す
る入眠時刻推定部とを付加しているから、入眠時
刻が精度よく判定できるのであつて、入眠刺激を
与える装置を制御する場合に有用な情報が得られ
るという利点がある。 さらに、請求項３の構成によれば、睡眠指数が
ノンレム睡眠期以外であることを示すときに、生
体情報値と生体情報値の移動平均値とのうちのい
ずれか一方が当該区間のある割合以上の点列にお
いて、上記基準値以上であるときに覚醒期と判定
し、それ以外のときにはレム睡眠期と判定する睡
眠状態判定部を設けているから、覚醒刺激を与え
る装置を制御する場合に有用な情報が得らるとい
う利点がある。 また、請求項４は、睡眠の状態変化検出装置と
ともに、生体に対して覚醒刺激を与えることがで
きる覚醒刺激発生装置と、起床時刻が設定できる
起床時刻設定部と、起床時刻の前に少なくとも１
回設定された測定時刻における睡眠の状態に対応
して覚醒刺激発生装置の動作を設定する覚醒刺激
制御部と、覚醒刺激発生装置の動作後に計測され
た生体情報値に基づいて再入眠したと判定される
と覚醒刺激発生装置を再動作させる再入眠判定部
とを設けて睡眠状態制御装置を構成しているもの
であり、測定時刻における睡眠の状態に対応して
最適な覚醒刺激を与えることができるから、心地
よく目覚めさせることができ、しかも、再入眠判
定部を設けることにより、覚醒刺激発生装置の動
作後も継続して睡眠状態を測定するとともに、再
度入眠しようとすると再度覚醒刺激を与えること
により、使用者を確実に目覚めさせることができ
るという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第
２図ないし第５図は同上の動作説明図、第６図は
睡眠状態変化に伴う生態信号変化を示す説明図で
ある。 １……計測部、２……基準脈拍数設定部、３…
…入眠時刻推定部、７……変動指標演算部、８…
…移動平均算出部、９……変動指数算出部、１０
……時刻設定部、１１……睡眠指数算出部、１２
……睡眠状態判定部、１３……覚醒刺激制御部、
１４……覚醒刺激発生装置、１５……再入眠判定
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単位時間あたりの脈拍数または呼吸数を計測
   して各時刻の生体情報値とする計測部と、測定時
   刻を設定する測定時刻設定部と、生体情報値の時
   系列の平均的な時間変化の傾向を表すように設定
   したトレンド線を基準とする上記各測定時刻での
   生体情報値の増分と上記各測定時刻の前後の一定
   時間内での上記生体情報値の分布の広がりの指数
   となる散布度とを線形結合することによつて上記
   各測定時刻の睡眠状態の変動傾向を表す変動指数
   を出力する変動指標演算部と、所定の或値を越え
   る変動指数の単位時間あたりの個数の多寡に基づ
   いてノンレム睡眠期とそれ以外の状態とを識別す
   る睡眠指数を与える睡眠指数算出部とを具備して
   成ることを特徴とする睡眠の状態変化検出装置。 ２ 計測初期における生体情報値に基づいて安静
   覚醒時における生体情報値とみなせる基準値を設
   定する基準値設定部と、生体情報値が上記基準値
   に基づいて設定された所定の閾値以下になつた時
   刻を入眠時刻と推定する入眠時刻推定部とが付加
   されて成ることを特徴とする請求項１に記載の睡
   眠の状態変化検出装置。 ３ 上記睡眠指数がノンレム睡眠期以外であるこ
   とを示すときに、生体情報値と生体情報値の移動
   平均値とのうちのいずれか一方が当該区間内のあ
   る割合以上の点列において、上記基準値以上であ
   るときに覚醒期と判定し、それ以外のときにはレ
   ム睡眠期と判定する睡眠状態判定部を備えて成る
   ことを特徴とする請求項２に記載の睡眠の状態変
   化検出装置。 ４ 請求項３に記載の睡眠の状態変化検出装置を
   備え、生体に対して覚醒刺激を与えることができ
   る覚醒刺激発生装置と、起床時刻が設定できる起
   床時刻設定部と、起床時刻の前に少なくとも１回
   設定された測定時刻における睡眠の状態に対応し
   て覚醒刺激発生装置の動作を設定する覚醒刺激制
   御部と、覚醒刺激発生装置の動作後に計測された
   生体情報値に基づいて再入眠したと判定されると
   覚醒刺激発生装置を再動作させる再入眠判定部と
   を具備して成ることを特徴とする睡眠状態制御装
   置。