JPH11332856A - 覚醒状態モニタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用者が覚醒しているか、または眠気を催し
ているか、あるいは既に眠っているか等の覚醒状態を、
所定のセンサを使用して検出し、必要に応じてアラーム
信号を発生させて使用者に対し注意を喚起すると共にこ
れを記録することができる簡便な構成にして取扱いの容
易な覚醒状態モニタを提供する。 【解決手段】 使用者の体動を検出しかつ体動に依拠す
る信号を発生するセンサと、アラームと、前記センサと
アラームに接続されたマイクロプロセッサとからなり、
前記マイクロプロセッサは、体動に依拠する信号が予め
設定した時間間隔内において、予め設定したしきい値を
越えない場合に、前記アラームを駆動するアラーム信号
を発信するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人や動物等の生体
（使用者）に対する覚醒状態を検出し監視するための加
速度計を応用した覚醒状態モニタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、種々の状況におかれる使用者に対
して、体動を検出することによりそれぞれ覚醒状態につ
いて監視することや、その状態に基づいてアラーム信号
を発生させることが必要とされるにも拘らず、携帯可能
なこの種のモニタは、未だ提案され、実施されていな
い。

【０００３】例えば、使用者として航空機のパイロット
の場合には、しばしば拘束された状態において、使用者
は長時間に亘り緊張を強いられる。特に、民間航空機で
の長距離路線においては、使用者が眠気を催したり、使
用者が実際に眠り込んでしまう危険性があり、使用者の
覚醒状態を検出し監視することは極めて重要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、使用者が覚醒しているか、または眠気を催している
か、あるいは既に眠っているか等の覚醒状態を、所定の
センサを使用して検出し、必要に応じてアラーム信号を
発生させて使用者に対し注意を喚起すると共にこれを記
録することができる簡便な構成にして取扱いの容易な覚
醒状態モニタを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る覚醒状態モニタは、使用者の体動を検
出しかつ体動に依拠する信号を発生するセンサと、アラ
ームと、前記センサとアラームに接続されたマイクロプ
ロセッサとからなり、前記マイクロプロセッサは、体動
に依拠する信号が予め設定した時間間隔内において、予
め設定したしきい値を越えない場合に、前記アラームを
駆動するアラーム信号を発信するように構成したことを
特徴とする。

【０００６】前記覚醒状態モニタは、使用に際し使用者
の手首や腕に確保するための革帯を備えるケーシング内
に収容することができる。

【０００７】また、前記センサは、着用時の使用者の手
首や腕の動きに敏感であるピエゾセラミック素子からな
る加速度計により構成することができる。

【０００８】さらに、前記センサは、使用者の体動に依
拠する信号を発生するために、バンドパスフィルタによ
り濾波された信号を発信するよう構成することができ
る。

【０００９】一方、前記アラーム信号を解除する使用者
の操作可能なスイッチをさらに備えた構成とすることが
できる。

【００１０】また、前記マイクロプロセッサに接続され
るメモリをさらに備え、このメモリは、体動に依拠する
信号を記録するため及び／又はアラーム信号を使用者が
停止するまでの反応時間を記録するためのものとするこ
とができる。

【００１１】さらに、必要に応じて外部コンピュータに
接続するためのマイクロプロセッサと一対の密接関係に
あるインタフェースをさらに備えた構成とすることがで
きる。

【００１２】さらにまた、予め定められた体動のしきい
値及び／又は予め定められた時間間隔を設定し、これら
の設定値は外部コンピュータを介して予めセット可能に
構成することができる。

【００１３】そして、前記マイクロプロセッサは、体動
に依拠する信号とは独立して、所要の時間間隔で使用者
によって解除可能な前記アラームを駆動するためのアラ
ーム信号を発生するように構成することができる。

【００１４】また、所要の時間間隔は、ランダムまたは
疑似ランダムな時間間隔とすることができる。

【００１５】さらに、遠隔の管理ステーションに対しア
ラーム信号を転送するための発信機を備えた構成とする
ことができる。

【００１６】本発明に係る覚醒状態モニタを使用して、
使用者の覚醒状態を維持するための方法は、覚醒状態モ
ニタが使用者に対してしっかりと装着されているか或い
は身に付けられていれば、使用者の体動を検出しかつ体
動に依拠する信号を発生し、そして前記体動に依拠する
信号を監視しかつその体動に依拠する信号が、予め設定
された時間間隔内で予め設定されたしきい値を越えない
場合、アラームを駆動するためのアラーム信号を発生す
るように、前記各ステップを実行する覚醒状態モニタか
らなることを特徴とする。

【００１７】この場合、覚醒状態モニタは、手首や腕に
着用するものからなる。

【００１８】また、使用者がアラーム信号を解除するた
めのスイッチを操作するステップをさらに備えることが
できる。

【００１９】さらに、使用者の体動とは独立して、使用
者によって解除可能な前記アラームを駆動するためのア
ラーム信号を発生させるステップをさらに備えることが
できる。

【００２０】そして、前記体動に依拠する信号は、ラン
ダムまたは疑似ランダムな時間間隔で発生させることが
できる。

【００２１】代案として、本発明に係る覚醒状態モニタ
は、アラームと、スイッチと、および前記アラームとス
イッチに接続されたマイクロプロセッサとからなり、前
記マイクロプロセッサは、所要の時間間隔でアラームを
駆動するためのアラーム信号を発信し、前記アラームが
駆動される度毎に使用者が前記アラーム信号を解除する
ため前記スイッチを操作するように構成したことを特徴
とする。

【００２２】この場合、所要の時間間隔は、ランダムま
たは疑似ランダムな時間間隔とすることができる。

【００２３】また、一連のアラーム信号が発生している
間の所要の時間間隔は、予め設定された範囲以内とする
ことができる。

【００２４】さらに、アラーム信号の発生後に前記アラ
ーム信号を解除するのに使用者により費やされた反応時
間を蓄積記録するためのメモリを備えた構成とすること
ができる。

【００２５】そして、遠隔の管理ステーションに対しア
ラーム信号を転送するための発信機を備えた構成とする
ことができる。

【００２６】代案として、本発明に係る覚醒状態モニタ
を使用して、使用者の覚醒状態を維持するための方法
は、覚醒状態モニタが、使用者に対してしっかりと装着
されているか或いは身に付けられていれば、覚醒状態モ
ニタが所要の時間間隔でアラームを駆動するためのアラ
ーム信号を発生し、使用者が前記アラームが駆動される
度毎に前記アラーム信号を解除するためにスイッチを操
作することを特徴とする。

【００２７】この場合、所要の時間間隔は、ランダムま
たは疑似ランダムな時間間隔とすることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る覚醒状態モニ
タの実施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に
説明する。

【００２９】図１は、本発明に係る覚醒状態モニタの一
実施例を示すもので、腕時計型（携帯型）に構成したも
のを示す。この腕時計型に構成した本発明の覚醒状態モ
ニタは、ケーシング２の内部にそれぞれ構成部品が収納
されると共に、ストラップ４およびバックル６により使
用者の手首に簡便に装着し得るように構成される。

【００３０】前記ケーシング２の上面には、操作用プッ
シュボタン８と、動作表示用ＬＥＤ素子１０と、アラー
ム報知用ブザー１２とがそれそれ構成配置される。な
お、前記ブザー１２の上に設けた穴１４は、ブザー音を
明瞭に伝達させるためのものである。

【００３１】前記構成配置からなるモニタは、使用者の
手首や腕の動きを検出することができるものであり、使
用者の体動レベルが、例えば予め設定した経過時間内に
おいて、予め設定した体動レベルのしきい値を、越えな
かった際に、アラーム信号を発生してブザー１２を作動
させ、またプッシュボタン８を押すことにより前記ブザ
ー１２の作動を停止させ、そしてこれらの動作状態はＬ
ＥＤ素子１０の表示により確認することができる。

【００３２】また、本発明に係る覚醒状態モニタは、使
用者の体動レベルを継続的に記録し、各種の設定条件も
含めて適宜インタフェースを介してパソコンにデータを
ダウンロードさせることができる。

【００３３】図２は、本発明に係る覚醒状態モニタの電
子回路の一実施例を示すブロック回路図を示す。すなわ
ち、図２において、参照符号２０は使用者の体動レベル
を検出するための体動センサとしてのアクセレロメータ
（加速度計）を示し、このアクセレロメータ２０はピエ
ゾセラミック素子からなり、使用者の体動レベルを加速
度信号として出力を得ることができるものである。

【００３４】そこで、前記アクセレロメータ２０より得
られた出力は、アンプ２２およびバンドパスフィルタ２
４を経てマイクロプロセッサ２６へ転送される。このマ
イクロプロセッサ２６においては、プッシュボタン８の
操作による信号の入力もあり、またＬＥＤ素子１０およ
びブザー１２に対する信号の出力もある。さらにこのマ
イクロプロセッサ２６は、パソコンのインタフェース２
８と内蔵のメモリ３０との間における相互データ授受を
行うことができる。

【００３５】なお、図示していないが、本実施例の電子
回路においては、基準クロックを内蔵しており、覚醒状
態モニタの時間管理を行っている。

【００３６】次に図２に示す電子回路に基づいて、本実
施例における覚醒状態モニタの動作につき説明する。

【００３７】ピエゾセラミック素子からなるアクセレロ
メータ２０より発生した、使用者の体動レベルからなる
加速度信号は、アンプ２２で増幅され、バンドパスフィ
ルタ２４を介して、例えば２Ｈｚ〜１１Ｈｚ以外の振動
数を除外する。このバンドパスフィルタ２４を通過する
振動数、すなわち２Ｈｚ〜１１Ｈｚの振動数は、実験に
より使用者の手首の動きに対応した振動数範囲であるこ
とが確認されている。

【００３８】このようにして、バンドパスフィルタ２４
を通過した振動データは、マイクロプロセッサ２６によ
り処理される。すなわち、マイクロプロセッサ２６は、
Ａ／Ｄ変換器に接続されて、例えば３２Ｈｚのサンプリ
ング周期でデータを採取する。このサンプリング周波数
は、基準クロックにより管理される。

【００３９】前記Ａ／Ｄ変換器によりディジタル化され
た信号は、混入された直流信号成分を取除くため、マイ
クロプロセッサ２６で処理される。本実施例における覚
醒状態モニタの直流信号成分は、アクセレロメータ２０
からの出力をアンプ２２で増幅する際に、アンプ２２自
身によって発生するので、完全には消去することはでき
ない。しかも、温度変化に伴ってその値が変化するの
で、前記マイクロプロセッサ２６による処理は重要であ
る。

【００４０】次いで、マイクロプロセッサ２６は、直流
信号成分消去済みの信号を検波し、使用者の体動レベル
からなる加速度信号のプラス値のみを記録する。そし
て、マイクロプロセッサ２６は、アラーム信号を発生す
べきかを判別するため、例えば１／３２秒毎に生じる加
速度信号を、予め設定した体動レベルのしきい値と比較
する。そして、前記加速度信号が、予め設定した経過時
間を過ぎてもなお体動レベルのしきい値を越えない時に
は、マイクロプロセッサ２６はアラーム信号を発生す
る。

【００４１】前記体動レベルのしきい値および経過時間
は、予めパソコンによりインタフェースを介して覚醒状
態モニタのメモリに入力して設定しておく。

【００４２】アラームが発生した際には、装着者がプッ
シュボタン８からなるボタンスイッチを押すことにより
アラームを解除させることができる。この場合、プッシ
ュボタン８を、例えば２秒間以上押すことにより、覚醒
状態モニタの起動・停止ができるように構成される。ま
た、ＬＥＤ素子１０により、覚醒状態モニタの起動開始
時に表示する。そして、覚醒状態モニタの起動状態にお
いて、例えば４秒間以上において使用者の体動レベルか
らなる加速度信号が検出されない場合には、ＬＥＤ素子
１０が点滅してこの状態を報せるように構成する。これ
は、使用者が覚醒状態モニタを手首より外してテーブル
の上等に置いたような場合に、電源バッテリの無駄な消
耗を防止するためである。

【００４３】覚醒状態モニタの起動状態において、マイ
クロプロセッサ２６は使用者の体動レベルからなる加速
度信号を記録する。この記録データは、予め設定された
経過時間（サンプリングインターバル）毎にその間の積
分値として記録される。殊に、３２Ｈｚで採取された体
動レベルからなる加速度信号が、予め設定された経過時
間内に、予め設定された体動レベルのしきい値を越えた
場合の値が積分される。なお、設定経過時間は、例えば
１５秒〜１５分間、あるいは１秒間よりも短い時間を使
用対象に応じてパソコンよりインタフェースを介して入
力し設定することができる。そして、前記体動レベルか
らなる加速度信号の積分値は、経過時間毎にメモリに記
憶された後、０にリセットされる。

【００４４】また、マイクロプロセッサ２６は、ある種
の他のイベントもメモリに記録する。イベントの時間デ
ータもメモリに記録する。次に、マイクロプロセッサ２
６は、アラーム信号が発生してからそれを解除するまで
に要した時間を記録する。これは、使用者の反射神経の
状態を解析するものであって、覚醒状態の解析に利用さ
れる。アラーム信号が発生しなかった状態で、ボタンス
イッチ８が押された時間を記録する。これは、タイムス
タンプドイベントと定義される。例えば、航空機のパイ
ロット（使用者）にとっては、フライトの開始と終了の
時刻を記録することが望まれる。

【００４５】また、マイクロプロセッサ２６は、所要の
擬似ランダム間隔でのアラームを鳴らして覚醒状態にあ
ることの正規のテストを行うことができる。その都度、
使用者がスイッチを押すまでは、アラームは鳴り続け
る。各アラーム信号に対する使用者の反応時間は約３０
ｍｓの分解能でメモリに記録することができる。応答速
度は、例えば３０ｍｓの分解能でメモリに記録すること
ができる。

【００４６】パソコンのインタフェースは、各種条件の
設定やデータをダウンロードする場合に使用される。そ
して、このインタフェースとしては、例えば極短距離無
線通信方式として、９ピンＲＳ２３２シリアルポートを
使用し、このインタフェースを介してパソコンと通信す
ることができる。パソコンには、覚醒状態モニタとデー
タを授受するためのソフトウェアをインストールしてお
く。従って、データとしては、アクティビティ値、アラ
ーム信号が発生した記録とその応答速度、覚醒状態モニ
タから出力するデータでパソコンが受けるタイムスタン
プドイベントマーカ記録、また所要の予め設定された体
動レベルのしきい値等で覚醒状態モニタへ転送されるデ
ータであって、ＡＳＣＩＩ形式により転送する。さら
に、マイクロプロセッサ２６は、伝送器３１に接続さ
れ、遠隔に配置された監視ステーションとの間で、所要
の信号ないしデータの授受が行われる。

【００４７】図３および図４は、前述した覚醒状態モニ
タの電子回路のさらに詳細な内容を示すものである。な
お、図３および図４において、前述した図２に示す電子
回路の構成要素と同一の構成要素については、同一の参
照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００４８】図３および図４において、ピエゾセラミッ
ク素子からなるアクセレロメータ２０で発生した体動レ
ベルを表す電圧信号は、第１のアンプ２２で増幅され、
コンデンサＣ５、Ｃ６によって１１Ｈｚ以上の振動成分
がカットされると共に、抵抗Ｒ９によって２Ｈｚ以下の
振動成分が消去される。すなわち、前記コンデンサＣ
５、Ｃ６と抵抗Ｒ９とによって、２Ｈｚ〜１１Ｈｚのバ
ンドパスフィルタ２４が構成されている。

【００４９】ピエゾセラミック素子からなるアクセレロ
メータ２０においては、前記素子に加えられる機械的変
位に対し、これに対応する電圧が発生する。この発生し
た電圧信号は、１．２ＶをＤＣ基準電圧とし、覚醒状態
モニタとしては３Ｖのリチウムバッテリを電源３２とし
て駆動される。

【００５０】第２のアンプ３４は、パソコンのインタフ
ェース２８を形成する同調回路２９の搬送信号を検出す
るものである。この同調回路２９は、インダクタ／キャ
パシタ同調回路であって、インダクタＬ１とキャパシタ
Ｃ１とから構成され、同調周波数は１０４ｋＨｚに設定
される。

【００５１】覚醒状態モニタは、パソコンと通信するた
め、インタフェース上にセットされる。この場合、覚醒
状態モニタの同調回路２９は、前記インタフェースユニ
ット内の１０４ｋＨｚに同調した通信回路と密にセット
される。このインタフェース内の通信回路は、インタフ
ェースとしての９ピンＲＳ２３２シリアルポートに接続
される。そして、この覚醒状態モニタに記録されたデー
タや設定条件の授受を行うため、インタフェース内の通
信回路を、同調回路２９が付勢する。

【００５２】同調回路２９は、ダイオード３７を介して
前記アンプ３４の入力側に接続され、この同調回路２９
が同調した際には、アンプ３４側の出力は高い電圧信号
を発生し、また同調回路２９が同調しなかった際には、
アンプ３４側の出力は低い電圧信号となる。アンプ３４
の出力はマイクロプロセッサ２６に入力され、インタフ
ェース内の通信回路の起動および停止を制御する。そし
て、パソコンからのシリアル信号の授受に伴って、この
覚醒状態モニタ内のマイクロプロセッサ２６から、ディ
ジタル化されたデータが転送される。

【００５３】前記アンプ３４の出力において、高レベル
の電圧信号が最初に検出されると、データの授受が開始
される。この時のデータ通信速度は、６００ｂａｕｄで
ある。

【００５４】覚醒状態モニタよりパソコンに対して、デ
ータをインタフェースを介して転送するため、マイクロ
プロセッサ２６は抵抗３９を介して同調回路２９に接続
されている。一方、インタフェース内の同調回路も通信
駆動回路によって駆動され、この覚醒状態モニタ内の同
調回路２９を付勢する。

【００５５】通信に関わる電圧は、同調回路の負荷によ
って変化するが、この状態を通信駆動回路で判別して、
パソコンに転送するディジタル信号に変換される。この
時のデータの転送速度は１２００ｂａｕｄに設定されて
いる。

【００５６】覚醒状態モニタ内のメモリ３０は、２個の
シリアルＥＥＰＲＯＭ３０、３０により構成される不揮
発性メモリからなり、体動レベルに関するデータ、応答
速度に関するデータ、並びに予め設定される体動レベル
と経過時間のしきい値の記録を行う。

【００５７】アラームを発生するブザー１２は、ブザー
駆動回路３３と電圧増幅回路４１との協調により駆動さ
れる。この場合の駆動波形は、マイクロプロセッサ２６
にインストールされているコードデータにより合成され
発信される。マイクロプロセッサ２６は、ボタンスイッ
チ８からの信号によりＬＥＤ素子１０を点滅させ、基準
クロック３５はマイクロプロセッサ２６に時間データを
転送する。

【００５８】図３および図４に示す電子回路における各
回路素子は、基盤３６の両面に実装される。すなわち、
この基盤３６は、ケーシング２の内部に収納されるよう
に設計されている。そこで、前記基盤３６の上面におけ
る実装として、その回路素子の構成配置を図５に示す。

【００５９】図５において、片持梁型のピエゾセラミッ
ク素子からなるアクセレロメータは、その一端には重錘
４２が取付けられ、他端は基盤３６より突出しているリ
ム４０に固定されている。そして、このアクセレロメー
タとしてのピエゾセラミック素子は、覚醒状態検出モニ
タとして装着者の手首に装着された場合、腕を横切る状
態に配置されることが望ましい。

【００６０】図６および図７は、前記構成からなる覚醒
状態検出モニタが稼働している状態におけるマイクロプ
ロセッサ２６の制御動作を行う制御プログラムを示すそ
れぞれフローチャートである。

【００６１】図６は、マイクロプロセッサ２６が装着者
の体動レベルを検出しこれをモニタしている状態を詳細
に示すものである。

【００６２】この場合、マイクロプロセッサ２６は、１
／３２秒に１回の割合で体動レベルとしての加速度信号
を、アクセレロメータより収集する。その後、前記信号
を増幅してフィルタに掛ける。そして、マイクロプロセ
ッサのクロックが１／３２秒加算される毎に、アンプで
増幅され、フィルタに掛けられたアクセレロメータから
の信号は、Ａ／Ｄ変換される。

【００６３】その後、Ａ／Ｄ変換された信号は、直流電
圧成分を取り除かれ、検波されて、プラス値のみとし、
予め設定された体動レベルのしきい値と比較される（ス
テップ５０、５２）。そして、１秒を経過するまで（ス
テップ５４），前記の比較動作を繰り返す（ステップ５
０、５２）。

【００６４】１秒経過後において、体動レベルの検出値
が予め設定されたしきい値を越えたことが判定されると
（ステップ５６）、マイクロプロセッサは体動レベル・
ゼロカウンタをリセットする（ステップ５８）。その
後、前記最初のステップ５０に戻り、前記動作を繰り返
す。

【００６５】もし、１秒間以内にサンプリングした体動
レベルの検出値が（ステップ５６）、しきい値を越えな
かった場合は、体動レベル・ゼロカウンタに１カウント
を加える（ステップ６０）。この体動レベル・ゼロカウ
ンタにおけるカウント数は、その蓄積された秒数に基づ
いて予め設定されている経過時間（インターバル）と比
較される（ステップ６２）。そして、前記蓄積された秒
数が設定経過時間を越えた場合、マイクロプロセッサは
アラーム信号を発生する（ステップ６４）。この場合、
マイクロプロセッサは予めインストールされたコードシ
ーケンスによって、ブザーの作動回路を付勢させること
ができる。なお、図６に示すマイクロプロセッサの制御
動作においては、体動レベルの検出値の記録（アクティ
ビティカウント）は含まれていない。これは、アラーム
信号の発信機能とは独立したものであるからである。

【００６６】図７は、アラームの発信および停止、パソ
コンとのインタフェースおよび体動レベルのデータの記
録等を行うマイクロプロセッサ２６の制御動作を示すも
のである。

【００６７】パソコンとのインタフェース２８の同調回
路２９が、データ搬送信号を検出すると、すなわち覚醒
状態モニタがパソコンとのインタフェース上にセットさ
れてパソコンとの通信回路が成立した際に（ステップ７
２）、その後両者の通信が遮断されるまで、データの相
互通信が行われる。なお、パソコンとの通信が遮断され
た後も（ステップ７４）、覚醒状態モニタは停止ボタン
スイッチが押されない限り作動し続ける。

【００６８】データの搬送信号が検出できなかった場合
（ステップ７０）、マイクロプロセッサは、覚醒状態モ
ニタのアラームが発信状態にあるかどうかを確認し（ス
テップ７６）、発信状態にあればブザーを作動させ、タ
イマを始動させて、使用者によってアラームの停止スイ
ッチが押されるまでの時間を計測する（ステップ７
８）。このようにして、マイクロプロセッサは、使用者
の応答時間をメモリに記録する（ステップ８０）。その
後、タイマをリセットして、初期のステップに戻り、再
びアクセレロメータからの信号を収集する。

【００６９】アラーム信号が発信の状態に至らなかった
場合（ステップ７６）、マイクロプロセッサは、体動レ
ベルのデータを収集するインターバルに達していないか
を調べる（ステップ８２）。

【００７０】前述したように、体動レベルの検出値が設
定したしきい値を越える毎に、アラーム信号をリセット
しながら体動レベルのデータをアキュムレータに蓄積し
ていく。そして、予め設定した体動レベルのデータの収
集インターバル（１５秒〜１５分）に達する毎に、アキ
ュムレータよりメモリＥＥＰＲＯＭにデータを記録する
（ステップ８２）。その後、アキュムレータは、ゼロに
リセットされ、次の体動レベルのデータの収集を開始す
る。

【００７１】前述した実施例から明らかなように、本発
明に係る覚醒状態モニタは、例えば航空機のパイロット
等に適用して、その覚醒状態のモニタリングを最も効果
的に達成することができる。すなわち、本発明の覚醒状
態モニタにより検出される体動レベルの検出値が、予め
設定した経過時間内において、予め設定した体動レベル
のしきい値を、越えなかった場合において、使用者が強
い眠気を催しているか、既に眠っていると見做して、ア
ラーム信号を発生し、使用者を覚醒させることが可能で
ある。

【００７２】体動レベルのしきい値の設定は、個々の対
象に応じて変えることも、あるいは一定にすることもで
きる。例えば、もし使用者の体動レベルが予め設定した
しきい値を越えたとしても、それが希にしか起こらない
場合は、アラーム信号を発生することもある。しかしな
がら、常に何等かの体動レベルのしきい値は設定してお
く必要がある。

【００７３】アラームの種類は、モニタの用途に応じて
異なるように設定することができる。例えば、航空機の
コックピットでは、パイロットの注意力が落ちているこ
とを、コックピットの他の乗員に報せたり、パイロット
自身の覚醒状態を高めたりするために、大きな音を発生
するコックピット内でのアラーム音は、他の計器類から
発せられる警告音と明確に異なるものであることが重要
である。また、別の状況下では、視覚に訴えたり、無音
であるが使用者には明確に認識させ得る手法を選択する
ことができる。

【００７４】本発明に係る覚醒状態モニタは、実施例に
示したように、腕時計型に構成することにより、シンプ
ルで殆ど気に掛けることなく装着することができる。そ
して、体動レベルのしきい値の設定は、例えば低、中、
高または自動の４通りから選択できるようにすることが
できる。この場合、前記「中」のしきい値は、０．０５
Ｇすなわち約０．５ｍ／ｓ２の加速度に相当させ、モニ
タの使用条件に対して最適なしきい値を選定することが
できる。従って、微小な振動や使用者の居る場所そのも
のが振動している場合は、「低」のしきい値を選択すれ
ば、使用者の体動は低いレベルでも、未だ眠っている訳
ではないとの判別をすることができる。また、大きな外
的振動が使用者に加えられる場合は、「高」のしきい値
を選択することにより、使用者は既に眠り込んでいるの
に高いレベルの体動があるとの誤った判別を防ぐことが
できる。

【００７５】本発明に係る覚醒状態モニタは、振動数と
動きの源からの信号を判別し、使用者の周囲からの影響
より独立した体動を検知するように構成されている。す
なわち、モニタが使用者の手首に装着され、手首の動き
のレベルを検出する場合、その振動数が１〜２０Ｈｚ、
厳密には２〜１１Ｈｚを選択的に検出している。この選
択する振動数の幅は、モニタが他の身体部位の体動を検
出する場合は、それぞれの部位に対応して適合させる。
さらに、予め設定される体動レベルのしきい値も、他の
身体部位の典型的な動きの加速度に対応するように設定
する。

【００７６】また、体動レベルの検出値が、ある設定時
間を経過しても体動レベルのしきい値を越えない状態が
持続している場合は、アラーム信号が発生するが、この
経過時間は、１、２、５または１０分間隔あるいはモニ
タの用途に応じて適切な時間間隔に設定することができ
る。

【００７７】本発明に係る覚醒状態モニタは、前述した
調節機能を内蔵することも、またはインタフェースを介
してパソコンにより設定することもできる。この場合、
パソコンにおいては、制御機能に関するソフトウエアを
予めインストールして置く。また、本発明に係る覚醒状
態モニタは、いずれの場合においても、使用者によって
起動および停止させるためのボタンスイッチを設け、ア
ラーム信号が発生した場合にこれを解除させることがで
きるように構成される。例えば、ボタンスイッチを２秒
間または他の適当な持続時間で押し続けることにより、
モニタの起動および停止を行い、また瞬時押した場合に
は、アラームの設定を解除することができるようにす
る。

【００７８】本発明に係る覚醒状態モニタの機能には、
アラーム信号の発生に加えて常時使用者の体動レベルを
記録する機能がある。この場合、アラーム信号が発生し
てもすべて記録されるが、さらにアラーム信号が発生し
てから使用者がこれを解除させるまでの応答時間も記録
される。これらのデータは、パソコンにダウンロードさ
れて解析に利用される。そして、前記データの解析を行
う場合、例えば前記アラーム信号が発生してから使用者
がこれを解除させるまでの応答時間については、使用者
が眠り込んでいた時には前記応答時間は遅くなり、また
単に眠気が強い場合には前記応答時間が少し早くなり、
さらに体動レベルとは異なった原因でアラーム信号が発
生した時にはより素早い応答時間となって記録される。
なお、本実施例において、分解能は３０ｍｓである。

【００７９】本発明に係る覚醒状態モニタは、より効果
的なデータ解析を行うことができるように、各設定条件
をそれぞれ使用目的に応じて変更することができる。そ
して、モニタが起動中においては、アラーム信号の発生
している時にボタンスイッチを押した場合は、アラーム
信号が発生してからそれが解除されるまでの時間が記録
され、またアラーム信号が発生しでいない時にボタンス
イッチを瞬時押した場合は、タイムスタンプドイベント
としてその瞬間の日時が記録される。また、前記モニタ
は、最初の起動時において、ＬＥＤ素子が４秒間赤く点
滅してその状態を表示する。そして、４秒間体動がない
時に、ＬＥＤ素子が赤く点滅してその状態を表示する。
これは、バッテリ電源の消耗を防止するためである。

【００８０】また、本発明の別の実施態様として、体動
レベルのしきい値を設定しない場合での、本発明に係る
覚醒状態モニタおよびその使用の方法について説明す
る。

【００８１】すなわち、使用者に着用される覚醒状態モ
ニタは、所要の時間間隔でアラームを鳴らし、使用者が
前記アラームを解除することを要求する。この要求は、
例えば前述したように、ボタンスイッチを押すことであ
る。

【００８２】前記アラームは、使用者の体動と無関係に
鳴らされる。これは、体動レベルのしきい値を設定して
いない覚醒状態モニタによって実行されるのである。従
って、この機能は、前述した実施例の覚醒状態モニタに
おいて、体動レベルのしきい値を設定した体動を検出す
る機能について、これを使用するか、または使用しない
ものとして、二者択一的に実施することができる。

【００８３】前記アラームには、各種の形式が可能であ
り、ランダムまたは疑似ランダムに種々の時間間隔で振
動させたり、鳴らしたりすることができる。例えば、１
分から１５分の間で、平均的には５分間隔で、アラーム
信号を発生させることができる。

【００８４】このような機能は、時間を越えて使用者の
覚醒状態を維持することと、使用者の覚醒状態を監視す
ることとの、双方に使用することができる。例えば、前
記アラームの解除された反応時間が記録され、その後ダ
ウンロードされ、反応時間に内在するあらゆる変動が記
録される。

【００８５】本発明に係る覚醒状態モニタの前記アラー
ムは、聞き取れるものとしては、最大アラームレベルが
３０ｃｍで約８４ｄｂＡおよび１０ｃｍで約９５ｄｂＡ
が好適である。効果的には、このように高レベルと普通
レベルの異なるアラームレベルを設定することである。

【００８６】本発明に係る覚醒状態モニタは、好ましく
は腕や手首に装着され、約３２ｍｍ×２８ｍｍ×９ｍｍ
のボディサイズと、約１９ｇ（手首に覚醒状態モニタを
装着するための革帯を含むと約２３ｇ）の重量である。

【００８７】また、本発明に係る覚醒状態モニタのメモ
リの容量は、取り扱うサンプル、アラームまたはマーカ
を、約１６３００ストアできることが好ましい。

【００８８】本発明に係る覚醒状態モニタの応用例とし
ては、遠隔管理所と無線で連絡し得る手段を設けること
である。この場合、遠隔管理所は、使用者の覚醒状態モ
ニタからのアラーム信号を受信することができると共
に、他の使用者に対し、例えばこの覚醒状態モニタのア
ラームによっても使用者を覚醒させることができないよ
うな場合において、アラームを鳴らすことができる。こ
れらを具体化させるための好適な適用例としては、病院
または看護室内等における患者に対する場合であり、あ
るいは危険な環境下にある作業者に対する場合であり、
さらに動作監視を必要とする者、例えば独居老人に対す
る場合である。このような事例において、患者や作業者
等は、意識不明となったり、負傷することがあり、救援
が求められるのである。このように、本発明に係る覚醒
状態モニタは、使用者の動作がないことや、使用者がア
ラームを解除できないことを検出することができ、外部
からの援助を求めるために管理所に信号を転送すること
ができる。

【００８９】また、本発明の別の応用例としては、使用
者の体動と医療との関係を究明するための基礎資料の取
得、例えば痴呆症と体動の関係を究明する等、その応用
範囲は極めて広範である。

【００９０】さらに、本発明の他の応用例として、覚醒
状態改善手段の一つである「いねむり」を積極的に行う
補助具として、アラーム発生までの時間を予め１０分〜
１時間に設定しておき、いねむり開始後、設定時間経過
後においてアラームを発生するように構成することもで
きる。

【００９１】

【発明の効果】以上、本発明に係る覚醒状態モニタによ
れば、使用者の体動を検出しかつ体動に依拠する信号を
発生するセンサと、アラームと、前記センサとアラーム
に接続されたマイクロプロセッサとからなり、前記マイ
クロプロセッサは、体動に依拠する信号が予め設定した
時間間隔内において、予め設定したしきい値を越えない
場合に、前記アラームを駆動するアラーム信号を発信す
る構成としたことにより、使用者が覚醒しているか、ま
たは眠気を催しているか、あるいは既に眠っているか等
の覚醒状態を、簡便かつ容易に検出することができると
共に、必要に応じてアラーム信号を発生させて使用者に
対し注意を喚起すると共にこれを記録することができ、
使用者の覚醒状態に対するモニタリングを最も効果的に
達成するこができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る覚醒状態検出モニタの一実施例を
示す概略外観斜視図である。

【図２】本発明に係る覚醒状態検出モニタの概略電子回
路構成を示す概略ブロック回路図である。

【図３】本発明に係る覚醒状態検出モニタの概略電子回
路図である。

【図４】本発明に係る覚醒状態検出モニタの概略電子回
路図である。

【図５】本発明に係る覚醒状態検出モニタの回路基盤上
面における主要構成要素の構成配置を示す説明図であ
る。

【図６】本発明に係る覚醒状態検出モニタのアラーム動
作状態となる場合のマイクロプロセッサの制御プログラ
ムのフローチャートである。

【図７】本発明に係る覚醒状態検出モニタの各種制御状
態におけるマイクロプロセッサの制御プログラムのフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

２ ケーシング ４ ストラップ ６ バックル ８ プッシュボタン １０ ＬＥＤ素子 １２ ブザー １４ 穴 ２０ アクセレロメータ ２２ アンプ ２４ バンドパスフィルタ ２６ マイクロプロセッサ ２８ インタフェース ２９ 同調回路 ３０ メモリ ３２ 電源 ３３ ブザー駆動回路 ３４ 第２のアンプ ３５ 基準クロック ３６ 基盤 ３９ 抵抗 ４０ リム ４１ 電圧増幅回路 ４２ 重錘

フロントページの続き (71)出願人 599025961 56885 Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｄｒｉｖ ｅ， Ｓｕｎｒｉｖｅｒ Ｂｕｓｉｎｅｓ ｓ Ｐａｒｋ， Ｓｕｎｒｉｖｅｒ， Ｏ ｒｅｇｏｎ 97707 Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 アングレス・ゲリイ・スティーブン イギリス国ピーイー15・０キューエス， ケンブリッジ，マーチ，ウインブリングト ン， チャーチ・ストリート８

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用者の体動を検出しかつ体動に依拠す
   る信号を発生するセンサと、アラームと、前記センサと
   アラームに接続されたマイクロプロセッサとからなり、 前記マイクロプロセッサは、体動に依拠する信号が予め
   設定した時間間隔内において、予め設定したしきい値を
   越えない場合に、前記アラームを駆動するアラーム信号
   を発信するように構成したことを特徴とする覚醒状態モ
   ニタ。
2. 【請求項２】 使用に際し使用者の手首や腕に確保する
   ための革帯を備えるケーシング内に収容してなる請求項
   １記載の覚醒状態モニタ。
3. 【請求項３】 前記センサは、着用時の使用者の手首や
   腕の動きに敏感であるピエゾセラミック素子からなる加
   速度計により構成してなる請求項１または２記載の覚醒
   状態モニタ。
4. 【請求項４】 前記センサは、使用者の体動に依拠する
   信号を発生するために、バンドパスフィルタにより濾波
   された信号を発信するよう構成してなる請求項１ないし
   ３のいずれかに記載の覚醒状態モニタ。
5. 【請求項５】 前記アラーム信号を解除する使用者の操
   作可能なスイッチをさらに備えてなる請求項１ないし４
   のいずれかに記載の覚醒状態モニタ。
6. 【請求項６】 前記マイクロプロセッサに接続されるメ
   モリをさらに備え、このメモリは、体動に依拠する信号
   を記録するため及び／又はアラーム信号を使用者が停止
   するまでの反応時間を記録するためのものである請求項
   １ないし５のいずれかに記載の覚醒状態モニタ。
7. 【請求項７】 必要に応じて外部コンピュータに接続す
   るためのマイクロプロセッサと一対の密接関係にあるイ
   ンタフェースをさらに備えてなる請求項１ないし６のい
   ずれかに記載の覚醒状態モニタ。
8. 【請求項８】 予め定められた体動のしきい値及び／又
   は予め定められた時間間隔を設定し、これらの設定値は
   外部コンピュータを介して予めセット可能に構成してな
   る請求項１ないし７のいずれかに記載の覚醒状態モニ
   タ。
9. 【請求項９】 前記マイクロプロセッサは、体動に依拠
   する信号とは独立して、所要の時間間隔で使用者によっ
   て解除可能な前記アラームを駆動するためのアラーム信
   号を発生するように構成してなる請求項１ないし８のい
   ずれかに記載の覚醒状態モニタ。
10. 【請求項１０】 所要の時間間隔がランダムまたは疑似
    ランダムな時間間隔からなる請求項９記載の覚醒状態モ
    ニタ。
11. 【請求項１１】 遠隔の管理ステーションに対しアラー
    ム信号を転送するための発信機を備えてなる請求項１な
    いし１０のいずれかに記載の覚醒状態モニタ。
12. 【請求項１２】 覚醒状態モニタが使用者に対してしっ
    かりと装着されているか或いは身に付けられていれば、
    使用者の体動を検出しかつ体動に依拠する信号を発生
    し、そして前記体動に依拠する信号を監視しかつその体
    動に依拠する信号が、予め設定された時間間隔内で予め
    設定されたしきい値を越えない場合、アラームを駆動す
    るためのアラーム信号を発生するように、前記各ステッ
    プを実行する覚醒状態モニタからなる、使用者の覚醒状
    態を維持するための方法。
13. 【請求項１３】 覚醒状態モニタは、手首や腕に着用す
    るものからなる請求項１２記載の方法。
14. 【請求項１４】 使用者がアラーム信号を解除するため
    のスイッチを操作するステップをさらに備えてなる請求
    項１２または１３記載の方法。
15. 【請求項１５】 使用者の体動とは独立して、使用者に
    よって解除可能な前記アラームを駆動するためのアラー
    ム信号を発生させるステップをさらに備えてなる請求項
    １２、１３または１４記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記体動に依拠する信号は、ランダム
    または疑似ランダムな時間間隔で発生してなる請求項１
    ５記載の方法。
17. 【請求項１７】 アラームと、スイッチと、および前記
    アラームとスイッチに接続されたマイクロプロセッサと
    からなり、 前記マイクロプロセッサは、所要の時間間隔でアラーム
    を駆動するためのアラーム信号を発信し、前記アラーム
    が駆動される度毎に使用者が前記アラーム信号を解除す
    るため前記スイッチを操作するように構成したことを特
    徴とする覚醒状態モニタ。
18. 【請求項１８】 所要の時間間隔がランダムまたは疑似
    ランダムな時間間隔からなる請求項１７記載の覚醒状態
    モニタ。
19. 【請求項１９】 一連のアラーム信号が発生している間
    の所要の時間間隔は、予め設定された範囲以内である請
    求項１８記載の覚醒状態モニタ。
20. 【請求項２０】 アラーム信号の発生後に前記アラーム
    信号を解除するのに使用者により費やされた反応時間を
    蓄積記録するためのメモリを備えてなる請求項１７、１
    ８または１９記載の覚醒状態モニタ。
21. 【請求項２１】 遠隔の管理ステーションに対しアラー
    ム信号を転送するための発信機を備えてなる請求項１７
    ないし２０のいずれかに記載の覚醒状態モニタ。
22. 【請求項２２】 覚醒状態モニタが、使用者に対してし
    っかりと装着されているか或いは身に付けられていれ
    ば、覚醒状態モニタが所要の時間間隔でアラームを駆動
    するためのアラーム信号を発生し、使用者が前記アラー
    ムが駆動される度毎に前記アラーム信号を解除するため
    にスイッチを操作することからなる使用者の覚醒状態を
    維持するための方法。
23. 【請求項２３】 所要の時間間隔がランダムまたは疑似
    ランダムな時間間隔からなる請求項２２記載の方法。