WO2016121755A1 - 睡眠誘導装置、制御方法、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

睡眠誘導装置、制御方法、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 Download PDF

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森島　守人
山木　清志
川▲原▼　毅彦
石原　淳
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ヤマハ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a sleep guidance device that improves sleep quality and the like.
  • Patent Document 1 a technique for adjusting at least one of the type of sound to be generated, the volume, and the tempo according to the relaxed state of the subject has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • a sleep induction device controls a stimulus imparting unit that imparts a stimulus to a subject, and obtains a biological rhythm of the subject;
  • a stimulus applying unit that applies a stimulus, a sleep depth estimating unit that estimates the sleep depth of the subject from the biological rhythm of the subject acquired by the acquiring unit, the biological rhythm of the subject and the sleep depth acquired by the acquiring unit
  • a stimulus control unit that controls the stimulus applying unit so as to apply a stimulus to the subject according to the current sleep depth estimated for the subject by the estimating unit.
  • the sleep depth of the subject can be changed by the stimulus according to the biological rhythm and the current sleep depth, so that the sleep satisfaction can be improved.
  • the stimulus here has the meaning which changes a test subject's sleep depth.
  • the stimulation control unit is configured to reduce a sleep depth estimated for the subject by the sleep depth estimation unit at a preset time (for example, wake-up time). It is good also as a structure which controls a stimulus provision part. According to this configuration, since the subject's sleep depth is guided to a shallow direction at the set time, the user can wake up relatively refreshingly at the time. For this reason, the satisfaction of sleep can be improved.
  • the stimulation control unit corrects a characteristic indicating a temporal change in a sleep depth in advance for the subject based on a set length of sleep time, and the sleep depth It is good also as a structure which controls the said stimulus provision part so that the temporal change of the sleep depth estimated by the estimation part may approach the characteristic after correction.
  • the sleep depth of the subject is guided to approach the corrected sleep depth characteristic.
  • the stimulus control unit uses a characteristic (sleep waveform) indicating a temporal change in the sleep depth in advance for the subject as a time axis so that the sleep depth at the time when the set sleep time elapses becomes shallow. Stretch or compress along to modify the properties.
  • the stimulus control unit controls the stimulus applying unit to apply the stimulus at a cycle shorter or longer than the cycle of the biological rhythm of the subject acquired by the acquiring unit.
  • the stimulation control unit may be configured so that the temporal change in the sleep depth estimated for the subject by the sleep depth estimation unit is stable in a deep sleep state. It is good also as a structure which controls.
  • the acquisition unit further acquires a biological rhythm of a subject different from the subject
  • the sleep depth estimation unit includes the biological rhythm of the subject acquired by the acquisition unit.
  • the sleep depth of the subject is estimated
  • the sleep depth of the other subject is estimated from the biological rhythm of the other subject acquired by the acquisition unit
  • the stimulation control unit temporally calculates the sleep depth estimated for the subject. It is good also as a structure which controls the said stimulus provision part so that a change and the temporal change of the sleep depth estimated about said another test subject may become the same phase or an opposite phase mutually. For example, snoring occurs when the sleep depth is deep.
  • the present invention functions not only as a sleep induction device but also as an operation method using the sleep induction device according to each of the above aspects (a method for controlling a stimulus applying unit that applies a stimulus to a subject), and a computer as the sleep induction device. And a computer-readable recording medium on which the program is recorded. According to the sleep induction method, the program, and the computer-readable recording medium recording the program according to each aspect, the same effects as those of the sleep induction device according to each aspect described above can be obtained.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a system 1 including a sleep guidance device 20 according to the embodiment.
  • the system 1 includes a sensor 11, 12, and 13, a speaker 14, and a sleep induction device 20.
  • This system 1 improves, for example, the quality of sleep by causing the subject E who is taking a supine posture on the bed 5 to hear or feel the sound emitted from the speaker 14, and thus to improve satisfaction. It is to improve.
  • the electrode of the sensor 11 is attached to the forehead of the subject E, and the brain waves ( ⁇ wave, ⁇ wave, ⁇ wave, ⁇ wave, etc.) of the subject E are detected.
  • a sensor 12 is attached to the left wrist of the subject E and detects, for example, a pressure change in the radial artery, that is, a pulse wave. Since the pulse wave is synchronized with the heartbeat, the sensor 12 indirectly detects the heartbeat.
  • the sensor 13 which detects a pressure change and an acceleration is incorporated in the pillow, and a respiration, a heartbeat, etc. are detected from the body motion of the said test subject E.
  • FIG. The sensor 13 is not built in the pillow as long as it can detect the breathing, heartbeat, etc.
  • respiration, heartbeat, etc. may be detected indirectly using reflection of radio waves, sound waves, etc.
  • Signals detected by the sensors 11, 12, and 13 are respectively supplied to the sleep inducing device 20.
  • the sensor 11 is only one place on the forehead of the subject E in the figure, it may be provided at a plurality of places.
  • the detection signals of the sensors 11, 12, and 13 are illustrated as being configured to be transmitted to the sleep induction device 20 by wire for convenience, but may be configured to be transmitted wirelessly. If the heartbeat can be detected by the sensor 11, the sensor 12 may be omitted.
  • the sleep inducing device 20 processes detection signals from the sensors 11, 12, and 13 to estimate the sleep depth of the subject E, and asks the subject E to listen according to the biological rhythm of the subject E and the estimated sleep depth.
  • the sound source is controlled so as to reproduce the sound to be generated.
  • the sleep inducing device 20 is, for example, a portable terminal or a personal computer, and a plurality of functional blocks to be described later are constructed by a CPU (Central Processing Unit) (not shown) executing a program installed in advance.
  • the sleep inducing device 20 is expressed as a personal computer, but may be incorporated in a pillow, for example.
  • the speaker 14 is built in the pillow and allows the subject E to hear the sound output from the sleep inducing device 20.
  • the subject E listens to the sound with headphones
  • a configuration using the speaker 14 will be described.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration of functional blocks mainly in the sleep inducing device 20 in the system 1.
  • the sleep inducing device 20 has an acquisition unit 22, a sleep depth estimation unit 24, a sound source control unit 26, and a sound source 28, and these functional blocks are constructed by the CPU executing the above program. Is done.
  • FIG. 2B is a flowchart showing a flow of sleep guidance processing executed by the CPU of the sleep guidance device 20.
  • the CPU acquires the biological rhythm (such as brain wave, pulse wave, respiration, and heartbeat) of the subject E from the sensors 11, 12, and 13 (S1), and the acquired biological rhythm of the subject E From this, the sleep depth of the subject E is estimated (S2).
  • the CPU controls the sound source 28 to reproduce sound according to the biological rhythm and the estimated current sleep depth (S3). This control can change the sleep depth estimated for the subject E at a later time.
  • 2A converts the detection signals from the sensors 11, 12, and 13 into digital signals, accumulates them in the internal memory, and supplies them to the sleep depth estimation unit 24 and the sound source control unit 26, respectively.
  • the sleep depth estimation unit 24 has a memory, and estimates whether the sleep depth of the subject E is non-REM sleep, REM sleep, or awakening from the detection results of the sensors 11, 12, and 13.
  • non-REM sleep is estimated in four stages of stages 4 to 1 in descending order of sleep depth.
  • the sleep depth is estimated in a total of six stages for convenience, but may be estimated in a stepless manner.
  • it is illustrated by stepless estimation.
  • the following methods are taken, for example. Specifically, although the body is in a resting state with relatively little body movement, the state where the ⁇ wave is dominant is “wakefulness”, the ⁇ wave appears, but the breathing is shallow and the irregular state is “REM sleep.
  • stage 1 the state where the ⁇ wave appears
  • stage 4 the state where the ⁇ wave appears
  • stage 1 the state where the ⁇ wave appears
  • stage 1 and “stage 4”.
  • Stage is divided into two stages, “stage 2” and “stage 3” in order from the "stage 1" side.
  • the sound source control unit 26 controls the sound source 28 so that the sleep depth estimated for the subject E becomes REM sleep at the preset wake-up time Ti.
  • the sleep depth of the subject E is induced so as to be REM sleep at the wake-up time Ti.
  • the sleep induction device 20 of the present embodiment uses sound, i.e. auditory stimulation, as an example of stimulation.
  • auditory stimulation as an example of stimulation.
  • humans feel relaxed and sleep more easily when they hear a pitch or tempo with a longer period than their own biological rhythm, and when they hear a pitch or tempo with a shorter period than their biological rhythm, they are excited and awakened. It is said that it will be easier.
  • the sound source control unit 26 detects the cycle of the sound to be heard by the subject E by the sensors 12 and 13 according to the current sleep depth of the subject E estimated by the sleep depth estimation unit 24.
  • the sound source 28 By controlling the sound source 28 to be longer or shorter than the period of the biological rhythm of the subject E, the sleep depth is induced to become REM sleep at the wake-up time Ti.
  • the sound source 28 and the speaker 14 serve as a stimulus imparting unit that imparts sound to the subject E as a stimulus (stimulus that may affect the sleep depth of the subject E), and the sound source control unit 26 is the biological rhythm of the subject E acquired by the acquisition unit 22.
  • the current sleep depth estimated by the sleep depth estimation unit 24 it is considered as a stimulus control unit that controls the stimulus applying unit so as to apply a stimulus to the subject E.
  • the sound source control unit 26 causes the database 30 to record characteristics indicating how the sleep depth estimated in the past sleep for the subject E has changed over time.
  • the sound source 28 generates, for example, a white noise digital signal according to control by the sound source control unit 26. More specifically, the sound source 28 fades in white noise near the start point of the biological rhythm period (for example, heartbeat period) acquired by the acquisition unit 22 and fades out near the end point according to control by the sound source control unit 26. . That is, in the sound source 28, according to the control by the sound source control unit 26, the period of any periodically changing element (amplitude, pitch, etc.) of the sound changes in accordance with the change in the period of the biological rhythm ( That is, a signal that is linked to a biological rhythm is generated.
  • the sound source 28 fades in white noise near the start point of the biological rhythm period (for example, heartbeat period) acquired by the acquisition unit 22 and fades out near the end point according to control by the sound source control unit 26. . That is, in the sound source 28, according to the control by the sound source control unit 26, the period of any periodically changing element (amplitude, pitch, etc.) of the sound changes in accordance with the change in
  • the sound source 28 generates a signal in which the period of the sound element linked to the biological rhythm is lengthened or shortened according to the current sleep depth estimated by the sleep depth estimation unit 24 according to control by the sound source control unit 26. To do.
  • the generated signal is converted into an analog signal, and then output as a sound from the speaker 14 to be heard by the subject E.
  • the sound source 28 is not limited to white noise, and generates a natural sound having periodicity such as a ripple sound, a wind sound, or an instrument sound such as a bell sound or a piano.
  • the sound source control unit 26 controls the reproduction speed (tempo) of the waveform data indicating the natural sound or instrument sound, so that the biological rhythm is determined according to the current sleep depth estimated by the sleep depth estimation unit 24. It is possible for the sound source 28 to reproduce sound having a period longer or shorter than the period.
  • the database 30 stores waveform data of multiple types of natural sounds or instrument sounds.
  • the period of natural sound or instrumental sound in the waveform data (the period of the elements of the sound) is determined in advance, and the sound source 28 has a period of waveform data to be reproduced in accordance with control by the sound source control unit 26.
  • the reproduction speed of the waveform data is controlled so as to be longer or shorter according to the current sleep depth estimated by the sleep depth estimation unit 24 in conjunction with the heartbeat period acquired by the acquisition unit 22.
  • the biological rhythm to be linked is respiration or electroencephalogram.
  • the sound source 28 may reproduce music that matches the biological rhythm acquired by the acquisition unit 22 instead of waveform data of natural sounds or instrument sounds.
  • the music can be said to have the same tempo as the biological rhythm. Therefore, the sound source 28 reproduces a sound having a cycle longer or shorter than the biological rhythm by changing the tempo of the music having the same tempo as the biological rhythm according to the control by the sound source control unit 26.
  • the music is data in the MIDI format, there is an advantage that the tempo can be easily changed simply by specifying the tempo with MIDI.
  • the music data may be stored in advance in the database 30 or may be acquired from another device by communication.
  • the heart rate cycle approximates the general music tempo.
  • respiration has a longer cycle than heartbeat.
  • a beat of a predetermined number of times such as 4 or 5 beats instead of 1 beat as one cycle of the music.
  • the cycle of the beat multiplied by a predetermined number is the same (or close) as the cycle of the biological rhythm, it is treated as a sound having the same tempo as the biological rhythm.
  • the sound source 28 has been described as a so-called software sound source constructed by executing a program, but it is needless to say that it may be realized by hardware.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the sleep depth characteristic of the subject E estimated by the sleep guidance device 20.
  • the solid line indicates the average of a plurality of sleep depths estimated for the subject E at an arbitrary past time point.
  • Each sleep depth is a sleep depth estimated in a natural state that is not guided to the desired sleep depth by the sound source control unit 26.
  • the sleep depth is estimated and recorded over time, and the sleep depth estimated and recorded multiple times is averaged. Sought by.
  • the sleep depth generally repeats non-REM sleep and REM sleep in a cycle of about 90 minutes, and the deepest value of the sleep depth gradually increases with time (the sleep depth is increased). There is a tendency to become shallower.
  • the deepest value is a value at which the depth of sleep becomes the deepest in the process from REM sleep to non-REM sleep to REM sleep. Note that the deepest value is not limited to the minimum value in the case of turning from a decrease to an increase, but may be the horizontal value in the case of turning to an increase after maintaining the horizontal value from the decrease.
  • the sound source control unit 26 corrects the characteristic by extending or compressing the averaged sleep depth characteristic (solid line) along the time axis so that it becomes REM sleep at the wake-up time Ti (the corrected characteristic is indicated by a broken line). And referred to as “target characteristics”). Specifically, the sound source control unit 26 first obtains the set sleep time by converting the wake-up time Ti set by an input unit (not shown) into the elapsed time from the start of sleep depth estimation. For example, if the sleep time is 11:00 pm and the set wake-up time is 6:30 am on the next day, the sound source control unit 26 sets 7 and a half hours from the start of the sleep depth indicated by the solid line. Ask as time.
  • the sound source control unit 26 extends and compresses the sleep depth characteristic indicated by the solid line so as to correct the REM sleep so that the point in time when the set sleep time elapses.
  • the sound source control unit 26 gradually delays the phase when extending along the time axis and gradually advances the phase when compressing the characteristic indicating the temporal change in the average sleep depth. Then, it is corrected so that it becomes REM sleep when the set sleep time elapses.
  • the example in the figure is an example in which the characteristics of the averaged sleep depth are extended along the time axis (the phase is gradually delayed) so that REM sleep is achieved at the elapse of the set sleep time.
  • the sound source control unit 26 controls the sound source 28 so that the temporal change of the sleep depth estimated from the detection results of the sensors 11, 12, and 13 approaches the corrected sleep depth characteristic (target characteristic). Specifically, the sound source control unit 26 is a case where the estimated sleep depth is shifted in a deeper direction, and when the estimated sleep depth is deeper than the corrected sleep depth, the period of the biological rhythm is longer.
  • the sound source 28 is controlled so that a sound with a short cycle is generated and the transition speed in the direction in which the estimated sleep depth becomes deep is slow (so that the actual sleep depth of the subject is delayed).
  • the sound source control unit 26 transitions in a direction in which the estimated sleep depth becomes deeper, and when the estimated sleep depth is shallower than the corrected sleep depth, the sound source control unit 26 has a cycle longer than the cycle of the biological rhythm. A sound is generated, and the sound source 28 is controlled so that the transition speed in the direction in which the estimated sleep depth becomes deep is increased (so that the actual sleep depth of the subject is increased).
  • the sound source control unit 26 is a case where the estimated sleep depth is shifted in a direction in which the sleep depth is shallow, and when the estimated sleep depth is shallower than the corrected sleep depth, a cycle longer than the cycle of the biological rhythm is obtained. A sound is generated, and the sound source 28 is controlled so that the transition speed in the direction in which the estimated sleep depth becomes shallower becomes slow. On the other hand, the sound source control unit 26 transitions in a direction in which the estimated sleep depth becomes shallower, and when the estimated sleep depth is deeper than the corrected sleep depth, the cycle of the cycle shorter than the cycle of the biological rhythm is shortened. A sound is generated, and the sound source 28 is controlled so that the transition speed in the direction in which the estimated sleep depth becomes shallower is increased.
  • the sleep depth of the actual subject E changes so as to substantially match the corrected characteristic (target characteristic), so that the sleep depth corresponding to REM sleep at the time when the set sleep time has elapsed
  • the subject E can be awakened exhilaratingly to increase the degree of sleep satisfaction. That is, the sleep guidance device 20 of the present embodiment controls the period of sound to be given to the subject as a stimulus according to the biological rhythm of the subject and the sleep depth estimated by the sleep depth estimation unit 24 from the biological rhythm. Since the sleep depth of the subject E can be changed, it is possible to improve the sleep satisfaction of the subject E.
  • the sound source control unit 26 may prompt the transition to awakening by increasing the tempo of the sound or increasing the volume when the set sleep time has elapsed.
  • the quality of sleep can be improved in addition to the improvement of sleep satisfaction by guiding the sleep depth to a desired state as follows.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the characteristics of the sleep depth when the sleep quality of the subject E is improved in the sleep guidance device 20.
  • the solid line is an example in the case where the sleep cycle is disturbed in the characteristic of the sleep depth estimated in the natural state that the subject E is not guided to the desired sleep depth.
  • this is an example of a case where the repetition cycle (sleep cycle) of non-REM sleep and REM sleep is short, or the deepest value of sleep depth in non-REM sleep is shallow (sleep is shallow).
  • the subject E feels that he / she is awakened or lacks sleep.
  • the characteristic of the sleep depth of the continuous line in FIG. 4 is estimated as follows, for example.
  • the characteristic is estimated for the change characteristics of a plurality of sleep depths from sleep falling to the present time stored in the memory of the sleep depth estimation unit 24 for the subject E and the past sleep of the subject E stored in the database 30. It was estimated from the characteristics of sleep depth.
  • the sound source control unit 26 When the sleep cycle length is shorter than the threshold in the characteristics obtained by sequentially storing the sleep depth estimated from the detection results of the sensors 11, 12, and 13 for the subject E in the memory, the sound source control unit 26 (or This corresponds to at least one of the cases where the degree of variation in the length of the sleep cycle is greater than or equal to the specified value) or when sleep (specifically, the deepest value of sleep depth in non-REM sleep) is shallower than the threshold.
  • the sleep depth estimated by the sleep depth estimation unit 24 is a sleep depth determined to be good sleep in a natural state that has not been induced to the desired sleep depth in the past of the subject E.
  • the sound source 28 is controlled so as to have a characteristic (broken line) (target characteristic).
  • the specific control content of the sound source control unit 26 for the sound source 28 is the same as the content described in FIG. Thereby, the sleep quality can be improved so that the sleep cycle is long and the sleep is deep.
  • the sleep depth characteristic (target characteristic) indicated by the broken line for example, the characteristic determined that the subject E is in good sleep after getting up is stored in the database 30 and the characteristic is read and used. .
  • the sound source control unit 26 controls the sound source 28 so as to output the above-described hypersonic so that the subject E is relaxed (in the direction in which the sleep depth becomes deep). Also good.
  • the sleep time can be shortened while ensuring the quality of sleep by accelerating the transition from REM sleep to non-REM sleep as follows.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of sleep depth characteristics when the sleep time of the subject E is shortened in the sleep guidance device 20.
  • the solid line is a diagram showing the characteristics of the sleep depth estimated in a natural state that is not guided to the desired sleep depth.
  • the sound source control unit 26 corrects the transition from REM sleep to non-REM sleep so as to set a target characteristic as indicated by a broken line.
  • the transition to REM sleep is advanced on the condition that the duration of the previous non-REM sleep is equal to or greater than a threshold value. This is because simply accelerating the transition from non-REM sleep to REM sleep is not preferable from the viewpoint of ensuring sufficient sleep time due to non-REM sleep and ensuring the quality of sleep.
  • the sound source control unit 26 controls the sound source 28 so that the temporal change in the sleep depth estimated from the detection results of the sensors 11, 12, and 13 becomes the target characteristic (broken line).
  • the specific control content of the sound source control unit 26 for the sound source 28 is the same as the content described in FIG. Thereby, the length of a sleep cycle can be shortened and sleep can be improved so that it may become deeper.
  • the characteristic of the sleep depth of the continuous line in FIG. 5 is the change characteristic of the several sleep depths from sleep falling to the present time memorize
  • the number of sleep depth guidance subjects is one, but it may be two or three or more as follows.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement of sensors and the like when the sleep guidance device 20 guides two subjects E and F who are partners to each other to a desired sleep depth.
  • subjects E and F are lying on their backs in bed 5.
  • Sensors 11A, 12A, and 13A detect the biological rhythm of subject E
  • sensors 11B, 12B, and 13B detect the biological rhythm of subject F.
  • the sleep inducing device 20 has two sound sources 28, and the two sound sources 28 are independently controlled by the two sound source control units 26 in accordance with detection signals from the subjects E and F. . That is, the sleep inducing device 20 has two sets of the configuration shown in FIG.
  • FIG. 2A A configuration in which a part of the configuration shown in FIG. 2A is common to the speakers 14A and 14B may be employed. Also in this configuration, it is possible to control the subject E and the subject F independently by the same method as described above. On the other hand, when the subject E is not guided to a desired sleep depth, the sound source control unit 26, the sound source 28, and the speaker 14A corresponding to the subject E can be omitted.
  • the sleep depth of one test subject affects the sleep depth of the other test subject. Therefore, it is considered to improve so as to reduce this effect.
  • This influence means that the sleep of the other subject is disturbed by, for example, stagnation during sleep by one subject.
  • snoring occurs during non-REM sleep.
  • the other subject is likely to be irritated when sleep is light, that is, during REM sleep.
  • the sleep depth of the other subject changes like the estimated sleep depth of one subject, the non-REM sleep where the other subject is deeply asleep when the other subject is experiencing stagnation Therefore, it becomes difficult for the other subject to perceive snoring.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating temporal changes in the sleep depth estimated by the sleep depth estimation unit 24 for the subjects E and F.
  • the solid line shows the characteristics of the sleep depth estimated for the subject E in a natural state that is not induced to the desired sleep depth.
  • the sound source control unit 26 controls the sound source 28 corresponding to the subject F so as to have the sleep depth characteristic estimated by the subject E, that is, in the same phase.
  • the sleep depth of the subject F (the time waveform) indicated by the broken line changes so as to approach the sleep depth of the subject E (the time waveform) indicated by the solid line.
  • the other subject F when one subject E is experiencing snoring, the other subject F is in non-REM sleep, so the subject F is less likely to perceive snoring, and the adverse effect of sleep being disturbed by snoring is reduced. Can do.
  • the characteristics of the sleep depth for the solid subject E in FIG. 7 are the change characteristics of a plurality of sleep depths from sleep falling to the current time stored in the memory of the sleep depth estimation unit 24, and the subject E stored in the database 30. It is estimated from the sleep depth characteristics estimated for the past sleep.
  • the sleep depth property of the other subject is opposite in phase to the sleep depth property of one subject.
  • the sound source control unit 26 may control the sound source 28 of the other subject. Contrary to snoring, sleep is generated during REM sleep when sleep is shallow, so it is difficult to perceive sleep when one subject is sleeping and the other subject is deeply asleep. Because. In this configuration, the subject E is guided to a desired sleep depth, and the subject's F sleep depth time waveform is in phase or opposite to the subject E's sleep depth time waveform. F sleep depth may be induced.
  • the biological rhythm of the subject E is detected by the sensors 11, 12, and 13 (or 11A, 12A, and 13A), the sleep depth estimation unit 24 estimates the sleep depth, and the detected biological rhythm is estimated.
  • the sound source control unit 26 controls the sound source 28 so as to reproduce the sound according to the sleep depth.
  • the sound source control unit 26 may be configured as follows. For example, while detecting the brain wave, pulse wave, respiration, etc. during sleep of the subject E in advance and estimating the sleep depth, the simple sensor (for example, an acceleration sensor that detects body movement) is also detected at the same time, so that the sleep depth can be simplified.
  • the sensor detection results are associated with each other and stored in a memory (for example, the memory of the sleep depth estimation unit 24).
  • the sleep depth estimation unit 24 estimates the sleep depth from the stored sleep depth association, and the sound source control unit 26 determines the sound source 28 according to the estimated sleep depth. May be controlled.
  • an average detection result of many subjects instead of the subject E may be used.
  • the reproduced sound may be recorded in association with the estimated sleep depth.
  • the reproduced sounds are recorded in this way, the accumulated database 30 is statistically analyzed and classified into sounds that can be guided to a desired sleep depth and sounds that cannot be selected, and a sound used for the next guidance is selected. Also good.
  • the sound is exemplified as the stimulus, but a stimulus based on another sense may be used.
  • a stimulus based on another sense may be used.
  • any of scent (olfaction), ambient light (sight), temperature / humidity / vibration (tactile sense) may be used, and two or more of the above stimuli including sound may be combined appropriately.
  • You may aim at the guidance to the desired sleep depth.
  • vibration as a stimulus will be described.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a functional configuration of a system according to an application example, and particularly illustrates a case where vibration is used as a stimulus.
  • the sound source control unit 26 in FIG. 2A is replaced with the stimulus control unit 36
  • the sound source 28 is replaced with the drive circuit 38
  • the speaker 14 is replaced with the actuator 16.
  • the actuator 16 is, for example, a piezoelectric element that vibrates at a tempo (cycle) and a size (amplitude) according to a drive signal, and is built in a pillow or the like.
  • the stimulus control unit 36 determines the tempo and magnitude of vibration applied to the subject E by the actuator 16 according to the biological rhythm detected by the sensors 11, 12, and 13 and the sleep depth estimated from the biological rhythm.
  • the drive circuit 38 supplies a drive signal to the actuator 16 according to the control of the stimulus control unit 36.
  • the drive circuit 38 is a hardware element provided outside the sleep induction device 20.
  • the stimulus control unit 36 when guiding the sleep in a direction to make the sleep shallower, the stimulus control unit 36 generates at least one of vibrations having a tempo faster than the biological rhythm or vibrations having an amplitude larger than the vibration in the case of inducing the sleep deeper direction.
  • the actuator 16 is controlled so as to be given to the subject E.
  • the stimulus control unit 36 is configured to control an air conditioner (air conditioner) provided in the bedroom where the subject E sleeps as an actuator. Specifically, at bedtime, the stimulus control unit 36 controls the air conditioner so that the room temperature is 16 to 19 ° C. in winter and about 26 ° C. in summer. This room temperature is a temperature at which the neutral temperature is about 29 ° C. when a thin towel or the like is used as a bedding in the summer and a thick blanket or the like is used in the winter. In addition, neutral temperature means the external temperature which can maintain a flat heat in a naked body state.
  • air conditioner air conditioner
  • the stimulation control unit 36 controls the air conditioner to lower the room temperature by several degrees and to reduce the humidity to 50 to 60%.
  • the stimulus control unit 36 controls the air conditioner so as to increase the temperature and humidity, respectively.
  • lighting with variable color and illuminance may be arranged near the subject E and the color and illuminance may be controlled as follows. That is, when guiding in the direction of deepening sleep, the stimulus control unit 36 controls the illumination light color to a cold color and controls the illuminance to about 0.3 to 10 lux. It should be noted that the color of the illumination light is set to a warm color system before going to bed and gradually becomes a cold color system at the time of falling asleep. On the other hand, when the sleep is guided in the direction of making the sleep shallower, the stimulus control unit 36 controls the illuminance to be bright at about 30 to 50 lux. When getting up, the illuminance may be set to 2000 lux or more, or the lighting may be blinked at high speed as necessary.
  • an injector for ejecting various scented fine particles may be arranged in the vicinity of the subject E and controlled as follows. That is, when guiding in the direction of deepening sleep, the stimulus control unit 36 controls the injector so as to inject a scent having a sedative effect such as lavender, cedrol, heliotropin, and chamomile. On the other hand, when guiding in the direction of shallow sleep, the stimulation control unit 36 controls the injector so as to inject a scent having an awakening action such as peppermint, eucalyptus, rosemary and lemon.
  • the program according to each aspect described above can be provided in a form stored in a computer-readable recording medium and installed in the computer.
  • the recording medium is, for example, a non-transitory recording medium, and an optical recording medium (optical disk) such as a CD-ROM is a good example, but a known arbitrary one such as a semiconductor recording medium or a magnetic recording medium This type of recording medium can be included.
  • the program of the present invention can be provided in the form of distribution via a communication network and installed in a computer.

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Abstract

　睡眠誘導装置は、被験者に刺激を付与する刺激付与部を制御するものであり、被験者の生体リズムを取得し、取得した被験者の生体リズムから当該被験者の睡眠深度を推定し、取得した被験者の生体リズムと被験者について推定される現在の睡眠深度とに応じて当該被験者に刺激を付与するよう、刺激付与部を制御する。

Description

睡眠誘導装置、制御方法、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体
　本発明は、睡眠の質等の改善を図る睡眠誘導装置に関する。
　近年、被験者の体動や、呼吸、心拍などの生体リズムを検出するとともに、当該生体リズムに応じた音を発生させて、被験者の睡眠の改善を図る技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、被験者のリラックス状態に応じて、発生させる音の種類、音量、テンポのうち、少なくとも１つを調整する技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開平４－２６９９７２号公報 特開２００４－３４４２８４号公報
　ところで、睡眠については、眠りの浅いレム睡眠と眠りの深いノンレム睡眠とが約９０分の周期で交互に繰り返されるが、レム（REM: Rapid Eye Movement）睡眠とノンレム睡眠との周期性には個人差がある。また、同じ被験者であっても入眠から起床までの時間や睡眠深度の時間変化、および周囲の環境は、いつも同じであるとは限らない。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、睡眠の質や満足度を向上させる睡眠誘導装置を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る睡眠誘導装置は、被験者に刺激を付与する刺激付与部を制御するものであり、被験者の生体リズムを取得する取得部と、前記被験者に刺激を付与する刺激付与部と、前記取得部が取得した前記被験者の生体リズムから当該被験者の睡眠深度を推定する睡眠深度推定部と、前記取得部が取得した前記被験者の生体リズムと前記睡眠深度推定部によって被験者について推定される現在の睡眠深度とに応じて当該被験者に刺激を付与するよう、前記刺激付与部を制御する刺激制御部と、を具備することを特徴とする。
　上記一態様に係る睡眠誘導装置によれば、生体リズムと現在の睡眠深度とに応じた刺激によって被験者の睡眠深度が変化させられるので、睡眠の満足度を向上させることができる。なお、ここでいう刺激は、被験者の睡眠深度を変化させる意味がある。
　上記一態様に係る睡眠誘導装置において、前記刺激制御部は、予め設定された時刻（例えば、起床時刻）にて前記睡眠深度推定部によって前記被験者について推定される睡眠深度が浅くなるように、前記刺激付与部を制御する構成としても良い。この構成によれば、設定された時刻に被験者の睡眠深度が浅い方向となるように誘導されるので、当該時刻において比較的爽快に目覚めることができる。このため、睡眠の満足度を向上させることができる。
　上記一態様に係る睡眠誘導装置において、前記刺激制御部は、前記被験者についての事前の睡眠深度の時間的変化を示す特性を、設定された睡眠時間の長さに基づいて修正し、前記睡眠深度推定部によって推定される睡眠深度の時間的変化が、修正後の特性に近づくように前記刺激付与部を制御する構成としても良い。この構成によれば、被験者の睡眠深度が、修正された睡眠深度の特性に近づくように誘導される。
　好ましくは、前記刺激制御部は、前記設定された睡眠時間の経過時点における睡眠深度が浅くなるように、前記被験者についての事前の睡眠深度の時間的変化を示す特性（睡眠波形）を時間軸に沿って伸長または圧縮させて前記特性を修正する。好ましくは、前記刺激制御部は、前記取得部が取得した被験者の生体リズムの周期よりも短い周期又は長い周期で前記刺激を付与するように前記刺激付与部を制御する。
　上記一態様に係る睡眠誘導装置において、前記刺激制御部は、前記睡眠深度推定部によって前記被験者について推定される睡眠深度の時間的変化が、睡眠が深い状態で安定するように、前記刺激付与部を制御する構成としても良い。
　上記一態様において、前記刺激制御部は、推定される睡眠深度の極小値が深くなるように、前記刺激付与部を制御する構成としても良い。
　上記一態様に係る睡眠誘導装置において、前記取得部は、前記被験者とは別の被験者の生体リズムをさらに取得し、前記睡眠深度推定部は、前記取得部が取得した前記被験者の生体リズムから当該被験者の睡眠深度を推定し、前記取得部が取得した前記別の被験者の生体リズムから当該別の被験者の睡眠深度を推定し、前記刺激制御部は、前記被験者について推定される睡眠深度の時間的変化と、前記別の被験者について推定される睡眠深度の時間的変化とが互いに同位相または逆位相となるように、前記刺激付与部を制御する構成としても良い。
　例えばイビキは睡眠深度が深いときに発生する。このため、睡眠深度の時間的変化が同位相となるように音源を制御すれば、２人の被験者のうちの一方でイビキが発生しても、他方の睡眠深度が深くなるので、他方が一方のイビキを気にすることがなくなる。
　また、例えば寝言は睡眠深度が浅いときに発生する。このため、睡眠深度の時間的変化が逆位相となるように音源を制御すれば、２人の被験者のうちの一方で寝言が発生しても、他方の睡眠深度が深いので、気にすることがなくなる。
　なお、本発明は、睡眠誘導装置のみならず、上記の各態様にかかる睡眠誘導装置を用いた動作方法（被験者に刺激を付与する刺激付与部の制御方法）、コンピュータを当該睡眠誘導装置として機能させるプログラム、および当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として概念することが可能である。これら各態様にかかる睡眠誘導方法、プログラム、およびプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、上記各態様にかかる睡眠誘導装置と同様の効果が得られる。
実施形態に係る睡眠誘導装置を含むシステムの全体構成を示す図である。 システムにおける機能構成を示すブロック図である。 睡眠誘導処理の流れを示すフローチャートである。 睡眠誘導装置において推定される睡眠深度の特性等を示す図である。 睡眠誘導装置において推定される睡眠深度の特性等を示す図である。 睡眠誘導装置において推定される睡眠深度の特性等を示す図である。 睡眠誘導装置の応用例に係るセンサ等の配置を示す図である。 睡眠誘導装置において推定される睡眠深度の特性等を示す図である。 応用例に係るシステムの機能構成を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、実施形態に係る睡眠誘導装置２０を含むシステム１の全体的な構成を示す図である。図に示されるように、システム１は、センサ１１、１２、および１３と、スピーカ１４と、睡眠誘導装置２０と、を含んだ構成である。このシステム１は、ベッド５の上で仰向けの姿勢をとっている被験者Ｅに対し、スピーカ１４から発せられる音を聴かせる、もしくは、感じさせることによって例えば睡眠の質を改善し、ひいては満足度を向上させようとするものである。
　被験者Ｅの額にはセンサ１１の電極が取り付けられ、当該被験者Ｅの脳波（α波、β波、δ波、θ波など）を検出している。被験者Ｅの左手首にはセンサ１２が装着され、例えば橈骨動脈の圧力変化、すなわち脈波を検出する。脈波は心拍に同期しているので、センサ１２は、間接的に心拍を検出していることになる。また、枕の中には、圧力変化や加速度を検出するセンサ１３が内蔵されて、当該被験者Ｅの体動から呼吸や心拍などを検出する。
　なお、センサ１３は、被験者Ｅの呼吸や心拍などを検出することができるのであれば、枕に内蔵するのではなく、例えば被験者Ｅの頭部と枕との間や、マット、シーツ等に設けても良いし、ベッド５に内蔵させても良い。また、呼吸や心拍などについては、電波や音波などの反射を用いて間接的に検出しても良い。
　センサ１１、１２、および１３によって検出された信号は、それぞれ睡眠誘導装置２０に供給される。
　また、センサ１１は、図では被験者Ｅの額に１箇所のみとなっているが、複数箇所に設けても良い。また、センサ１１、１２、および１３の検出信号は、図では便宜的に睡眠誘導装置２０に有線で伝送される構成を示しているが、無線で伝送される構成でも良い。心拍がセンサ１１で検出可能な場合には、センサ１２を省略しても良い。
　睡眠誘導装置２０は、センサ１１、１２、および１３による検出信号を処理して、被験者Ｅの睡眠深度を推定するとともに、被験者Ｅの生体リズムと当該推定した睡眠深度とに応じて被験者Ｅに聴かせる音を再生するよう、音源を制御するものである。睡眠誘導装置２０は、例えば携帯端末やパーソナルコンピュータなどであり、予めインストールされたプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示略）が実行することによって、後述する複数の機能ブロックが構築される。なお、図示の例では、睡眠誘導装置２０をパーソナルコンピュータとして表現しているが、例えば枕内に内蔵させても良い。
　スピーカ１４は、この例では、枕に内蔵されて、被験者Ｅに睡眠誘導装置２０から出力される音を聴かせる。なお、被験者Ｅに対しヘッドフォンによって音を聴かせる構成もあり得るが、本実施形態では、スピーカ１４を用いる構成で説明する。
　図２Ａは、システム１のうち、主に睡眠誘導装置２０における機能ブロックの構成を示す図である。この図に示されるように、睡眠誘導装置２０は、取得部２２、睡眠深度推定部２４、音源制御部２６および音源２８を有し、これらの機能ブロックはＣＰＵが上記プログラムを実行することによって構築される。
　図２Ｂは、睡眠誘導装置２０のＣＰＵが実行する睡眠誘導処理の流れを示すフローチャートである。この図に示されるように、ＣＰＵは、被験者Ｅの生体リズム（脳波、脈波、呼吸、心拍等）をセンサ１１、１２、および１３から取得し（Ｓ1）、当該取得した被験者Ｅの生体リズムから当該被験者Ｅの睡眠深度を推定する（Ｓ2）。次にＣＰＵは、生体リズムと推定された現在の睡眠深度とに応じて音を再生するよう、音源２８を制御する（Ｓ3）。この制御により、後の時点で被験者Ｅについて推定される睡眠深度を変化させ得る。
　図２Ａの取得部２２は、センサ１１、１２、および１３による検出信号をそれぞれデジタル信号に変換するとともに、内部メモリに一端蓄積して、睡眠深度推定部２４および音源制御部２６にそれぞれ供給する。
　睡眠深度推定部２４は、メモリを有し、センサ１１、１２、および１３の検出結果から、被験者Ｅの睡眠深度として、ノンレム睡眠、レム睡眠、または覚醒のいずれであるかを推定する。本実施形態において、ノンレム睡眠については、睡眠深度の深い順に、段階（Stage）４～１の４段階で推定する。このため、睡眠深度については、便宜的に計６段階で推定されるが、無段階で推定しても良い。後述する睡眠深度の特性においては、無段階で推定したもので図示している。
　なお、睡眠深度の推定については、例えば次のような手法が採られる。詳細には、比較的体動が少ない安静状態ではあるが、β波が優性である状態を「覚醒」とし、θ波が出現しているが、呼吸が浅く、不規則な状態を「レム睡眠」と推定している。また、θ波が出現している状態を浅いノンレム睡眠の「段階１」とし、δ波が出現している状態を深いノンレム睡眠の「段階４」とするとともに、「段階１」と「段階４」との間を２段階に分けて、「段階１」側から順に「段階２」、「段階３」としている。
　音源制御部２６は、被験者Ｅについて推定された睡眠深度が予め設定された起床時刻Ｔｉにレム睡眠となるように音源２８を制御する。
　一般に、ヒトが眠っているときに、個人差はあるもののノンレム睡眠とレム睡眠とが約９０分の周期で交互に繰り返すことが知られており、この繰り返しにおいて、レム睡眠であるときに起床すれば、比較的爽快に目覚めることができる、といわれている。
　このため、本実施形態では、起床時刻Ｔｉにレム睡眠となるように被験者Ｅの睡眠深度を誘導するようにしている。
　ヒトは、心拍や呼吸、脳波などの生体リズムより長い周期の刺激を受けると、リラックスして眠りやすくなるといわれている。一方、生体リズムより短い周期の刺激を受けると、興奮して覚醒しやすくなるといわれている。本実施形態の睡眠誘導装置２０は、刺激の例として音、すなわち聴覚による刺激を用いる。
　ここで、ヒトは、自己の生体リズムより長い周期のピッチやテンポの音を聴くと、リラックスして眠りやすくなり、生体リズムより短い周期のピッチやテンポの音を聴くと、興奮して覚醒しやすくなるといわれている。また、２０ｋＨｚ以上のハイパーソニック（超音波）を聴くと、眠りやすくなるといわれている。
　また、刺激的な音（被験者が気になる音）を間欠音であれば５０フォン程度、連続音であれば５５フォン程度の音量で聴くと覚醒しやすくなり、刺激的ではない音の連続音を４０フォンより小音量で聴くと眠りやすくなるといわれている。このように、音のピッチやテンポ、周波数や、音量、および音の種類等のいずれかまたはその組み合わせによって被験者Ｅの睡眠深度を目標の睡眠深度へと誘導する。
　そこで、音源制御部２６は、後述するように、被験者Ｅに聴かせる音の周期を、睡眠深度推定部２４が推定した被験者Ｅの現在の睡眠深度に応じて、センサ１２、および１３で検出される被験者Ｅの生体リズムの周期と比較して長くまたは短くするように音源２８を制御することで、睡眠深度を起床時刻Ｔｉにレム睡眠となるように誘導する。音源２８およびスピーカ１４は、音を刺激（被験者Ｅの睡眠深度に影響し得る刺激）として被験者Ｅに付与する刺激付与部として、音源制御部２６は、取得部２２が取得した被験者Ｅの生体リズムと睡眠深度推定部２４によって推定される現在の睡眠深度とに応じて被験者Ｅに刺激を付与するよう、刺激付与部を制御する刺激制御部として観念される。
　また、音源制御部２６は、被験者Ｅについての過去の睡眠において推定された睡眠深度が時間経過につれてどのように変化したのかを示す特性をデータベース３０に記録させる。
　音源２８は、音源制御部２６による制御にしたがって、例えばホワイトノイズのデジタル信号を、生成する。具体的には、音源２８は、音源制御部２６による制御にしたがって、取得部２２が取得した生体リズムの周期（例えば心拍の周期）の始点付近でホワイトノイズをフェードインさせ、終点付近でフェードアウトさせる。すなわち、音源２８は、音源制御部２６による制御にしたがって、音が持つ、周期的に変化する何れかの要素（振幅、ピッチなど）の周期が、生体リズムの周期の変化に応じて変化する（すなわち生体リズムに連動する）ような、信号を生成する。
　さらに音源２８は、音源制御部２６による制御にしたがって、生体リズムに連動させた音の要素の周期を、睡眠深度推定部２４によって推定される現在の睡眠深度に応じて長くまたは短くした信号を生成する。
　生成された信号は、アナログ信号に変換された後、スピーカ１４から音として出力されて、被験者Ｅに聴かれることになる。
　音源２８は、ホワイトノイズに限られず、さざなみの音、風の音などの周期性を有する自然音、または鐘の音またはピアノなどの楽器音を生成する。この場合、音源制御部２６が、当該自然音または楽器音を示す波形データの再生速度（テンポ）を制御することで、睡眠深度推定部２４によって推定される現在の睡眠深度に応じて、生体リズムの周期よりも長い周期または短い周期の音を音源２８が再生することが可能である。
　データベース３０は、複数種類の自然音または楽器音の波形データを記憶する。好ましくは、波形データにおける自然音または楽器音が持つ周期（音が持つ要素の周期）が予め定められており、音源２８は、音源制御部２６による制御にしたがって、再生される波形データの周期が、取得部２２が取得した心拍の周期に連動し、かつ、睡眠深度推定部２４によって推定される現在の睡眠深度に応じて長くまたは短くなるように、波形データの再生速度を制御する。連動させる生体リズムが呼吸または脳波の場合も同様である。
　音源２８は、自然音や楽器音の波形データの代わりに、取得部２２が取得した生体リズムに適合する楽曲を再生しても良い。楽曲のテンポ（１分あたりの拍数）における１拍の周期が生体リズムの周期と同じ（または近い）場合に、その楽曲は生体リズムと同じテンポの音であると云える。よって、音源２８は、音源制御部２６による制御にしたがって、テンポが生体リズムと同じ楽曲のテンポを変えることで、生体リズムより長い周期または短い周期となるような音を再生する。楽曲がＭＩＤＩ形式のデータの場合はＭＩＤＩでテンポを指定するだけで簡単にテンポを変更できるという利点がある。楽曲のデータはデータベース３０に予め記憶してもよいし、通信により別の装置から取得してもよい。
　心拍の周期は一般的な音楽のテンポと近似している。他方で、呼吸は心拍と比較して一周期が長い。このため、呼吸に楽曲を連動させる場合には、１拍ではなく４拍や５拍など所定数倍の拍数を楽曲の１周期とみなすのが好ましい。この場合、所定数倍した拍の周期が生体リズムの周期と同じ（または近い）場合に生体リズムと同じテンポの音であるものとして取り扱う。
　この例において音源２８は、プログラムの実行によって構築される、いわゆるソフトウェア音源として説明したが、ハードウェアで実現されて良いのはもちろんである。
　図３は、睡眠誘導装置２０において推定された被験者Ｅの睡眠深度の特性の一例を示す図である。
　この図において実線は、被験者Ｅについて、任意の過去の時点で推定した複数の睡眠深度の平均を示している。各睡眠深度は、音源制御部２６によって所望の睡眠深度へと誘導されていない自然な状態で推定された睡眠深度である。なお、このような睡眠深度の平均については、例えば入眠から起床までの１回の睡眠について、睡眠深度を時間経過とともに推定し記録するとともに、複数回にわたって推定し記録した睡眠深度を平均化することによって求められる。
　さて、実線で示されるように、睡眠深度は、一般的にノンレム睡眠とレム睡眠とを約９０分の周期で繰り返すとともに、睡眠深度の最深値は、時間経過とともに徐々に高くなる（睡眠深度が浅くなる）傾向がある。ここで、最深値とは、レム睡眠からノンレム睡眠を経てレム睡眠に至る過程において睡眠深度が最も深くなる値をいう。なお、最深値は、減少から増加に転じる場合の極小値だけでなく、減少から水平値を保った後に増加に転じる場合の当該水平値をいうこともある。
　音源制御部２６は、起床時刻Ｔｉにおいてレム睡眠となるように、平均化した睡眠深度の特性（実線）を時間軸に沿って伸長または圧縮させて特性を修正する（修正後の特性を破線で示し、「目標特性」と称す）。詳細には、音源制御部２６は、第１に、図示せぬ入力手段により設定された起床時刻Ｔｉを、睡眠深度の推定開始からの経過時間に換算して、設定睡眠時間として求める。例えば、入眠する時刻が午後１１時であり、設定された起床時刻が翌日の午前６時半であるならば、音源制御部２６は、実線で示される睡眠深度の開始から７時間半を設定睡眠時間として求める。音源制御部２６は、第２に、レム睡眠となる時点が設定睡眠時間の経過時点となるように、実線で示される睡眠深度の特性を伸長または圧縮させて修正する。換言すれば、音源制御部２６は、平均化した睡眠深度の時間的変化を示す特性について、時間軸に沿って伸長する場合には位相を徐々に遅らせ、圧縮する場合には位相を徐々に進めて、設定睡眠時間の経過時点にレム睡眠となるように修正する。なお、図の例は、平均化した睡眠深度の特性を時間軸に沿って伸長させて（位相を徐々に遅らせて）、設定睡眠時間の経過時点においてレム睡眠となるようにした例である。
　音源制御部２６は、センサ１１、１２、および１３の検出結果から推定される睡眠深度の時間的変化が修正した睡眠深度の特性（目標特性）に近づくように音源２８を制御する。
　具体的には、音源制御部２６は、推定された睡眠深度が深くなる方向に遷移する場合であって、当該推定された睡眠深度が修正した睡眠深度よりも深いときには、生体リズムの周期よりも短い周期の音を発生させて、当該推定された睡眠深度が深くなる方向への遷移速度が遅くなるように（実際の被験者の睡眠深度の深化を遅らせるように）音源２８を制御する。一方、音源制御部２６は、推定された睡眠深度が深くなる方向に遷移する場合であって、当該推定された睡眠深度が修正した睡眠深度よりも浅いときには、生体リズムの周期よりも長い周期の音を発生させて、当該推定された睡眠深度が深くなる方向への遷移速度が速くなるように（実際の被験者の睡眠深度の深化を速めるように）音源２８を制御する。
　また、音源制御部２６は、推定された睡眠深度が浅くなる方向に遷移する場合であって、当該推定された睡眠深度が修正した睡眠深度よりも浅いときには、生体リズムの周期よりも長い周期の音を発生させて、当該推定された睡眠深度が浅くなる方向への遷移速度が遅くなるように音源２８を制御する。一方、音源制御部２６は、推定された睡眠深度が浅くなる方向に遷移する場合であって、当該推定された睡眠深度が修正した睡眠深度よりも深いときには、生体リズムの周期よりも短い周期の音を発生させて、当該推定された睡眠深度が浅くなる方向への遷移速度が速くなるように音源２８を制御する。
　このような制御によって、実際の被験者Ｅの睡眠深度は、修正した特性（目標特性）にほぼ一致するように推移するので、設定睡眠時間の経過時点においてレム睡眠に対応する睡眠深度となって、当該被験者Ｅを爽快に目覚めさせて、睡眠の満足度を高めることができる。すなわち、本実施形態の睡眠誘導装置２０は、刺激として被験者に付与する音の周期を、当該被験者の生体リズムと生体リズムから睡眠深度推定部２４が推定した睡眠深度とに応じて制御することにより、被験者Ｅの睡眠深度を変化させることができるので、ひいては、被験者Ｅの睡眠の満足度を向上することが可能となる。
　なお、音源制御部２６は、設定睡眠時間の経過時点において音のテンポを速めたり、音量を大きくしたりするなどして覚醒への移行を促すようにしても良い。
　好ましくは、本実施形態では、次のように睡眠深度を所望の状態に誘導することで、睡眠の満足度の向上に加えて、睡眠の質を改善することができる。
　図４は、睡眠誘導装置２０において被験者Ｅの睡眠の質を改善する場合の睡眠深度の特性の一例を示す図である。
　この図において実線は、被験者Ｅについて、所望の睡眠深度へと誘導されていない自然な状態で推定された睡眠深度の特性において、睡眠サイクルに乱れがある場合の例である。詳細には、ノンレム睡眠とレム睡眠との繰り返し周期（睡眠サイクル）が短かったり、ノンレム睡眠における睡眠深度の最深値が浅く（眠りが浅く）なっていたりする場合の例である。このような睡眠では、目覚めが悪い、睡眠不足である、というように被験者Ｅが感じることになる。
　なお、図４における実線の睡眠深度の特性は例えば次のようにして推定されたものである。すなわち、当該特性は、被験者Ｅについて睡眠深度推定部２４のメモリに記憶された入眠から現時点までの複数の睡眠深度の変化特性と、データベース３０に格納されている被験者Ｅの過去の睡眠について推定された睡眠深度の特性とから推定したものである。
　音源制御部２６は、被験者Ｅについてセンサ１１、１２、および１３の検出結果から推定される睡眠深度をメモリに順次格納して得られる特性において、睡眠サイクルの長さが閾値よりも短い場合（もしくは睡眠サイクルの長さのバラツキの程度が規定値以上の場合）、または、眠り（具体的には、ノンレム睡眠における睡眠深度の最深値）が閾値よりも浅くなっている場合の少なくとも一方に該当している場合であれば、睡眠深度推定部２４によって推定される睡眠深度が、当該被験者Ｅの過去において所望の睡眠深度へと誘導されていない自然な状態で良好な睡眠と判断された睡眠深度の特性（破線）（目標特性）となるように、音源２８を制御する。なお、音源２８に対する音源制御部２６の具体的な制御内容については、図３で説明した内容と同様である。
　これにより、睡眠サイクルが長く、睡眠が深くなるように、睡眠の質を改善することができる。
　また、破線で示される睡眠深度の特性（目標特性）については、例えば起床後に被験者Ｅが良好な睡眠であったと判別した特性をデータベース３０に蓄積しておくとともに、その特性を読み出して用いれば良い。
　なお、睡眠の質を改善する場合において、上述したハイパーソニックを出力するように音源制御部２６が音源２８を制御して、被験者Ｅがリラックスする方向（睡眠深度が深くなる方向）に誘導しても良い。
　また、過去の実績から睡眠に効果的な音や逆効果な音などを推定して睡眠の質の改善に応用しても良い。あるいは、光や、香り、温度、湿度、振動その他の、被験者Ｅの睡眠深度に影響し得る刺激を用いて所望の睡眠深度へと誘導しても良い。
　本実施形態では、次のようにレム睡眠からノンレム睡眠への移行を早めることで、睡眠の質を確保した上で、睡眠時間の短縮化を図ることができる。
　図５は、睡眠誘導装置２０において被験者Ｅの睡眠時間を短縮する場合の睡眠深度の特性の一例を示す図である。
　この図において実線は、所望の睡眠深度へと誘導していない自然な状態で推定された睡眠深度の特性を示す図である。
　このような特性において、音源制御部２６は、レム睡眠からノンレム睡眠への移行を早めるように修正して、破線で示されるような目標特性を設定する。なお、この修正において、レム睡眠への移行については、直前のノンレム睡眠の継続時間が閾値以上であったことを条件に早めるようにする。これは、単純にノンレム睡眠からレム睡眠への移行を早めるだけでは、十分なノンレム睡眠による睡眠時間を確保できず、睡眠の質を確保するという観点で好ましくないからである。
　音源制御部２６は、センサ１１、１２、および１３の検出結果から推定される睡眠深度の時間的変化が目標特性（破線）となるように、音源２８を制御する。なお、音源２８に対する音源制御部２６の具体的な制御内容については、図３で説明した内容と同様である。
　これにより、睡眠サイクルの長さをより短く、睡眠をより深くなるように改善することができる。
　なお、図５における実線の睡眠深度の特性は、被験者Ｅについて睡眠深度推定部２４のメモリに記憶した入眠から現時点までの複数の睡眠深度の変化特性と、データベース３０に格納されている被験者Ｅの過去の睡眠について推定された睡眠深度の特性とから推定したものである。
　本実施形態では、睡眠深度の誘導対象者を１人としたが、次のように２人であっても良いし、３人以上であっても良い。
　図６は、睡眠誘導装置２０が互いにパートナーである２人の被験者ＥおよびＦを対象に所望の睡眠深度へと誘導する場合のセンサ等の配置を示す図である。
　この図に示されるように、ベッド５において被験者ＥおよびＦが仰向けになっている。センサ１１Ａ、１２Ａ、および１３Ａが被験者Ｅの生体リズムを検出し、センサ１１Ｂ、１２Ｂ、および１３Ｂが被験者Ｆの生体リズムを検出する。ここで、睡眠誘導装置２０は、音源２８を２つ有し、当該２つの音源２８を被験者ＥおよびＦからの検出信号に応じて２つの音源制御部２６がそれぞれ独立して制御する構成となる。すなわち、睡眠誘導装置２０は、図２Ａに示した構成を２組有し、被験者Ｅにスピーカ１４Ａで音を聴かせ、被験者Ｆにスピーカ１４Ｂで音を聴かせることになる。図２Ａに示した構成の一部をスピーカ１４Ａおよび１４Ｂに対して共通とする構成も採用し得る。この構成においても、前述と同様の方法で被験者Ｅおよび被験者Ｆに対して独立に制御することが可能となる。
　他方、被験者Ｅに対して所望の睡眠深度への誘導をしない場合には、当該被験者Ｅに対応する音源制御部２６、音源２８およびスピーカ１４Ａを不要とすることもできる。
　このように２人の被験者が同じベッド５で睡眠する場合に、一方の被験者の睡眠深度が他方の被験者の睡眠深度に影響を及ぼすことが考えられる。そこで、この影響を小さくするように改善することを検討してみる。
　この影響とは、例えば一方の被験者による睡眠中のイビキによって他方の被験者の睡眠が妨害される、ということである。ここで、イビキは、ノンレム睡眠時に発生する。他方の被験者は、眠りが浅いとき、すなわちレム睡眠時にイビキが気になりやすい。
　このため、一方の被験者で推定される睡眠深度と同じように、他方の被験者の睡眠深度が変化すれば、一方の被験者によってイビキが発生しているときに、他方の被験者が眠りの深いノンレム睡眠となっているので、当該他方の被験者はイビキを知覚しにくくなる。
　図７は、被験者ＥおよびＦについて睡眠深度推定部２４が推定した睡眠深度の時間的変化を示す図である。この図において、実線は、被験者Ｅについて、所望の睡眠深度に誘導していない自然な状態で推定される睡眠深度の特性を示す。被験者Ｆに対しては、被験者Ｅで推定される睡眠深度の特性となるように、すなわち、同位相となるように、音源制御部２６は被験者Ｆに対応する音源２８を制御する。
　このような制御によって、実線で示される被験者Ｅの睡眠深度（その時間波形）に対して、破線で示される被験者Ｆの睡眠深度（その時間波形）が近づくように変化する。したがって、一方の被験者Ｅによってイビキが発生しているとき、他方の被験者Ｆがノンレム睡眠となっているので、被験者Ｆはイビキを知覚しにくくなり、イビキにより睡眠が妨害される悪影響を小さくすることができる。
　なお、図７における実線の被験者Ｅについての睡眠深度の特性は、睡眠深度推定部２４のメモリに記憶した入眠から現時点までの複数の睡眠深度の変化特性と、データベース３０に格納されている被験者Ｅの過去の睡眠について推定された睡眠深度の特性とから推定したものである。
　また、例えば一方の被験者による睡眠中の寝言によって他方の被験者の睡眠が妨害される場合には、一方の被験者の睡眠深度の特性に対して、他方の被験者の睡眠深度の特性が逆位相となるように、音源制御部２６が他方の被験者の音源２８を制御しても良い。
　寝言は、イビキとは逆に、眠りの浅いレム睡眠時に発生するので、一方の被験者によって寝言が発生しているときに、他方の被験者が深い眠りになっていれば、寝言を知覚しにくくなるからである。
　なお、この構成において被験者Ｅに対して所望の睡眠深度へと誘導した上で、被験者Ｆの睡眠深度の時間波形が被験者Ｅの睡眠深度の時間波形に対して同位相または逆位相となるよう被験者Ｆの睡眠深度を誘導しても良い。
　実施形態では、センサ１１、１２、および１３（または１１Ａ、１２Ａ、および１３Ａ）によって被験者Ｅの生体リズムを検出して、睡眠深度推定部２４が睡眠深度を推定し、検出した生体リズムと推定した睡眠深度とに応じて音を再生するよう、音源制御部２６が音源２８を制御したが、次のように構成しても良い。
　例えば、予め被験者Ｅの睡眠時の脳波、脈波、呼吸等を検出して睡眠深度を推定するとともに、簡易センサ（例えば体動を検出する加速度センサ）でも同時に検出することで、睡眠深度と簡易センサの検出結果を対応付けてメモリ（例えば睡眠深度推定部２４のメモリ）に記憶しておく。そして、実際に所望の睡眠に誘導する場合に、被験者Ｅに対してはセンサ１１、１２、および１３（または１１Ａ、１２Ａ、および１３Ａ）の代わりに簡易センサだけを装着して、当該簡易センサで検出して得られた検出結果に基づいて、記憶されている睡眠深度の対応付けから睡眠深度推定部２４が睡眠深度を推定し、その推定された睡眠深度に応じて音源制御部２６が音源２８を制御しても良い。この際に、睡眠深度と簡易センサの検出結果の対応付けについては、被験者Ｅではなく、多くの被験者の平均的な検出結果を用いても良い。
　また、推定された睡眠深度に対し再生した音を対応付けて記録しても良い。このように再生した音を記録した場合、蓄積されたデータベース３０を統計解析して所望の睡眠深度に誘導できた音と出来なかった音とに分類し、次回の誘導時に用いる音を選択しても良い。
　実施形態では、刺激として音を例示したが、他の感覚による刺激を用いても良い。例えば、香り（嗅覚）、環境光（視覚）、温度・湿度・振動（触覚）などのいずれかを用いて良いし、音も含めた上記いずれかの刺激のうち２以上の刺激を適宜組み合わせて所望の睡眠深度への誘導を図っても良い。
　まず、刺激として振動を用いる場合の例について説明する。
　図８は、応用例に係るシステムの機能構成を示す図であって、特に刺激として振動を用いた場合の図である。図８では、図２Ａにおける音源制御部２６が刺激制御部３６に、音源２８が駆動回路３８に、スピーカ１４がアクチュエータ１６に、それぞれ置き換わっている。
　このうち、アクチュエータ１６は、例えば、駆動信号に応じたテンポ（周期）と大きさ（振幅）で振動する圧電素子であり、枕などに内蔵される。刺激制御部３６は、被験者Ｅにアクチュエータ１６によって与える振動のテンポと大きさ等を、センサ１１、１２、および１３で検出される生体リズムと生体リズムから推定される睡眠深度に応じて駆動回路３８を制御し、駆動回路３８は、刺激制御部３６の制御にしたがって駆動信号をアクチュエータ１６に供給する。なお、図示のように、駆動回路３８は睡眠誘導装置２０の外部に設けられるハードウェア要素である。
　このような構成において、駆動回路３８とアクチュエータ１６は刺激付与部として機能し、刺激制御部３６は、駆動回路３８を介してアクチュエータ１６を次のように制御する。すなわち、睡眠を深くする方向に誘導する場合、刺激制御部３６は、駆動回路３８を介して、生体リズムよりも遅いテンポの振動、または、１／ｆの揺らぎを有する振動（振動のテンポ（周期）と大きさ（振幅）のいずれかまたは両方に１／ｆの揺らぎを有する）の少なくともいずれかを被験者Ｅに与えるようにアクチュエータ１６を制御する。また、睡眠を浅くする方向に誘導する場合、刺激制御部３６は、生体リズムよりも速いテンポの振動、または睡眠を深くする方向に誘導する場合の振動よりも大きい振幅の振動の少なくともいずれかを被験者Ｅに与えるようにアクチュエータ１６を制御する。
　刺激として温度と湿度を用いる場合、構成については特に図示しないが、刺激制御部３６は、被験者Ｅが睡眠するベッドルームに設けられたエアーコンディショナー（エアコン）をアクチュエータとして制御する構成となる。
　具体的には、就寝時において、刺激制御部３６は、冬場であれば１６～１９℃に、夏場であれば２６℃程度の室温となるようにエアコンを制御する。この室温は、夏場であれば薄手のタオルケットなどを、冬場であれば厚手の毛布などを、寝具としてそれぞれ用いた場合に、中性温度が約２９℃となる温度である。なお、中性温度とは、裸体状態で平熱を保つことができる外気温をいう。また、入眠後、睡眠を深くする方向に誘導する場合、刺激制御部３６は、室温を数度下げるとともに、湿度を５０～６０％にエアコンを制御する。一方、睡眠を浅くする方向に誘導する場合、刺激制御部３６は、温度および湿度をそれぞれ上昇させるようにエアコンを制御する。
　刺激として環境光を用いる場合、被験者Ｅの近傍に色や照度が可変な照明を配置して、次のように色や照度を制御すれば良い。すなわち、睡眠を深くする方向に誘導する場合、刺激制御部３６は、照明光の色を寒色系とし、照度を０．３～１０ルクス程度に制御する。なお、就寝前には、照明光の色を暖色系としておき、入眠時に徐々に寒色系とすれば良い。一方、睡眠を浅くする方向に誘導する場合、刺激制御部３６は、照度を３０～５０ルクス程度で明るくなるように制御する。なお、起床時には、必要に応じて照度を２０００ルクス以上にしたり、照明を高速の点滅状態にしたりしても良い。
　刺激として香りを用いる場合、被験者Ｅの近傍に、様々な香りの微粒子を噴出するインジェクタを配置して、次のように制御すれば良い。すなわち、睡眠を深くする方向に誘導する場合、刺激制御部３６は、ラベンダー、セドロール、ヘリオトロピン、カモミールなどの鎮静作用がある香りを噴射するようにインジェクタを制御する。一方、睡眠を浅くする方向に誘導する場合、刺激制御部３６は、ペパーミント、ユーカリ、ローズマリー、レモンなどの覚醒作用がある香りを噴射するようにインジェクタを制御する。
　上述した各態様に係るプログラムは、コンピュータが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。記録媒体は、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＣＤ-ＲＯＭ等の光学式記録媒体（光ディスク）が好例であるが、半導体記録媒体や磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体を包含し得る。なお、例えば、本発明のプログラムは、通信網を介した配信の形態で提供されてコンピュータにインストールされ得る。
１１、１２、１３…センサ、１４…スピーカ、１６…アクチュエータ、２０…睡眠誘導装置、２４…睡眠深度推定部、２６…音源制御部、２８…音源、３６…刺激制御部。
 

Claims (15)

  1. 　被験者に刺激を付与する刺激付与部を制御する睡眠誘導装置であって、
    　前記被験者の生体リズムを取得する取得部と、
    　前記取得部が取得した前記被験者の生体リズムから当該被験者の睡眠深度を推定する睡眠深度推定部と、
    　前記取得部が取得した前記被験者の生体リズムと前記睡眠深度推定部によって被験者について推定される現在の睡眠深度とに応じて前記被験者に刺激を付与するよう、前記刺激付与部を制御する刺激制御部と、
    　を具備することを特徴とする睡眠誘導装置。
  2. 　前記刺激制御部は、
    　予め設定された時刻にて前記睡眠深度推定部によって前記被験者について推定される睡眠深度が浅くなるように、前記刺激付与部を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の睡眠誘導装置。
  3. 　前記刺激制御部は、
    　前記被験者についての事前の睡眠深度の時間的変化を示す特性を、設定された睡眠時間の長さに基づいて修正し、
    　前記睡眠深度推定部によって推定される睡眠深度の時間的変化が、修正後の特性に近づくように前記刺激付与部を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の睡眠誘導装置。
  4. 　前記刺激制御部は、前記設定された睡眠時間の経過時点における睡眠深度が浅くなるように、前記被験者についての事前の睡眠深度の時間的変化を示す特性を時間軸に沿って伸長または圧縮させて前記特性を修正する
    　ことを特徴とする請求項３に記載の睡眠誘導装置。
  5. 　前記刺激制御部は、前記取得部が取得した前記被験者の生体リズムの周期よりも短い周期又は長い周期で前記刺激を付与するように前記刺激付与部を制御する、
    　ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の睡眠誘導装置。
  6. 　前記刺激制御部は、
    　前記睡眠深度推定部によって前記被験者について推定される睡眠深度の時間的変化が、睡眠が深い状態で安定するように、前記刺激付与部を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の睡眠誘導装置。
  7. 　前記取得部は、前記被験者とは別の被験者の生体リズムをさらに取得し、
    　前記睡眠深度推定部は、前記取得部が取得した前記被験者の生体リズムから当該被験者の睡眠深度を推定し、前記取得部が取得した前記別の被験者の生体リズムから当該別の被験者の睡眠深度を推定し、
    　前記刺激制御部は、
    　前記被験者について推定される睡眠深度の時間的変化と、前記別の被験者について推定される睡眠深度の時間的変化とが互いに同位相または逆位相となるように、前記刺激付与部を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の睡眠誘導装置。
  8. 　被験者に刺激を付与する刺激付与部の制御方法であって、
    　被験者の生体リズムを取得し、
    　取得した前記被験者の生体リズムから当該被験者の睡眠深度を推定し、
    　取得した前記被験者の生体リズムと当該被験者について推定される現在の睡眠深度とに応じて当該被験者に刺激を付与するよう、前記刺激付与部を制御する、
    　ことを特徴とする制御方法。
  9. 　予め設定された時刻にて前記被験者について推定される睡眠深度が浅くなるように、前記刺激付与部を制御する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
  10. 　前記被験者についての事前の睡眠深度の時間的変化を示す特性を、設定された睡眠時間の長さに基づいて修正し、前記被験者の生体リズムから推定される睡眠深度の時間的変化が、修正後の特性に近づくように前記刺激付与部を制御する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
  11. 　前記設定された睡眠時間の経過時点における睡眠深度が浅くなるように、前記被験者についての事前の睡眠深度の時間的変化を示す特性を時間軸に沿って伸長または圧縮させて前記特性を修正する
    　ことを特徴とする請求項１０に記載の制御方法。
  12. 　取得した前記被験者の生体リズムの周期よりも短い周期又は長い周期で前記刺激を付与するように前記刺激付与部を制御する、
    　ことを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の制御方法。
  13. 　前記被験者について推定される睡眠深度の時間的変化が、睡眠が深い状態で安定するように、前記刺激付与部を制御する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
  14. 　前記被験者とは別の被験者の生体リズムをさらに取得し、
    　取得した前記被験者の生体リズムから当該被験者の睡眠深度を推定し、取得した前記別の被験者の生体リズムから当該別の被験者の睡眠深度を推定し、
    　前記被験者について推定される睡眠深度の時間的変化と、前記別の被験者について推定される睡眠深度の時間的変化とが互いに同位相または逆位相となるように、前記刺激付与部を制御する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
  15. 　コンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、被験者に刺激を付与する刺激付与部を制御するコンピュータに、
    　前記被験者の生体リズムを取得する処理と、
    　取得した前記被験者の生体リズムから当該被験者の睡眠深度を推定する処理と、
    　取得した前記被験者の生体リズムと当該被験者について推定される現在の睡眠深度とに応じて当該被験者に刺激を付与するよう、前記刺激付与部を制御する処理と、
    　を実行させるプログラムを記録した記録媒体。
     
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