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JPH0341926A - 睡眠の状態変化検出装置および睡眠状態制御装置 - Google Patents

睡眠の状態変化検出装置および睡眠状態制御装置

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Publication number
JPH0341926A
JPH0341926A JP1176425A JP17642589A JPH0341926A JP H0341926 A JPH0341926 A JP H0341926A JP 1176425 A JP1176425 A JP 1176425A JP 17642589 A JP17642589 A JP 17642589A JP H0341926 A JPH0341926 A JP H0341926A
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JP
Japan
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sleep
time
value
biological information
index
Prior art date
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Granted
Application number
JP1176425A
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English (en)
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JPH0556902B2 (ja
Inventor
Emi Koyama
恵美 小山
Akihiro Michimori
章弘 道盛
Hiroshi Hagiwara
啓 萩原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP1176425A priority Critical patent/JPH0341926A/ja
Priority to GB8926003A priority patent/GB2233764B/en
Priority to DE3938941A priority patent/DE3938941C2/de
Priority to FR898915521A priority patent/FR2649512B1/fr
Publication of JPH0341926A publication Critical patent/JPH0341926A/ja
Priority to US07/729,843 priority patent/US5101831A/en
Publication of JPH0556902B2 publication Critical patent/JPH0556902B2/ja
Priority to HK98106643.1A priority patent/HK1007481B/xx
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は、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６
【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計測設備を備え
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
に代わる手段によっ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１１！期には
自律神経系の活動状態に乱れが生じるがら脈拍数や呼吸
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、Ｉ〜■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く特開昭６３−８２６
７３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を発生す
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測定して各時刻の生体情報値
とする計測部と、計測時刻を設定する計測時刻設定部と
、動作開始時から上記計測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睡
眠指数を与える＠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っ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回設定された計測時刻に
おける睡眠の状態に一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ＩＭ１の構成によれば、動作開始時がら上記計測時
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った時刻
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って、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＠期
と判定する睡眠状態判定部を設けているから、覚！、Ｉ
Ｊ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回設定された計測時刻に
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
て睡眠状態を計測するとともに、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
０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ｌでは、波形整形
を行うことによりパルス状の信号を得た後、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拍数
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が得られるまでの間
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ｌから出力される脈拍数Ｈ（Ｌ）は、スイッチ要
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。スイッチ要素ＳＷは、始動スイッチ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ッチ４を操作すると、スイッチ
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、入眠刺激発生袋Ｗ５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、ゆったりと
した楽曲が数分でフェ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数分を含む芳香刺激（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
ファクト（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ａｔｈに対して、ａくａｔｈ＜０という条件
を満たすときには、脈拍数Ｈ（１）が減少傾向にあると
判断し、回帰分析を行っ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１以上のようにして、脈
拍数Ｈ（ｔ）の時間的変化が少なくなった時点で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）１（Ｌ）が安定するとい
う知見に基づき、脈拍数Ｈ（ｔ）が安定状態になった時
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１ｐ−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Ｈ「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（Ｌ）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、スイッチ要素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ｔ５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って、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。したがって、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（Ｌ）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、実時間で演算を行っていると
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（Ｌ）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Ｈ（ｔ）を２個ずつ加算して単位
時間あたりの脈拍数Ｈ（Ｌ）とする、また、移動平均値
を求める多値について、移動平均値を求める範囲内の他
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５移動平均値を求める
範囲内の値の個数の７１ｉ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
ｎ常置であるときには、その時刻の前後においてそれぞ
れもっとも近接した一対の非異常値の間を直線補間し、
直線補間によっ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を移動平均値に代える。 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ＭＷＩｉに、一定時ｒｒ１間隔で計測されるので
あって、装置は上述したように始動スイッチ４の操作に
より始動する。一方、起床時刻および計測時刻は、始動
スイッチ４の操作前に時刻設定部１０であらかじめ設定
しておく、睡眠状態の計測は睡眠中に少なくともｌｒｇ
Ｉは行われ、希望する起床時刻をＴｗ、計測の時間間隔
をＴｉとすれば、睡眠状態は、計測時刻ｔｎ＝Ｔｗ−ｎ
−Ｔｉ（ｎ　＝　１　。 ２、・・・・・・、Ｎ）において計測されることになる
。すなわち、睡眠状態の計測は設定された起床時刻Ｔ−
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Ｔ１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。各計測時刻ｔｎでは、それぞれ始動時から計測
時刻ｔｎまでの間に得られた脈拍数Ｈ（ｔ）と移動平均
値Ａ　（Ｌ）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ＡＨ）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ＩＩＴｒ＜ｔ）を求
める。トレンド線Ｔｒｏｔ）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＆ＩＲ，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＆
１１　Ｒ２とし、第１リズム線Ｒ１と第２リズム＆ｉ　
Ｒｔ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１ｌＴｒ（ｔ）に対する脈拍数Ｈ（０の増分子
　（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）
　−Ｔ　ｒ（ｔ）Ｈ（ｔ）＜　Ｔ　ｒ（ｔ）のとき　１
（ｔ）＝。 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ＨＱ）の差の二乗の平均の平方
根（すなわち、この区間での標準偏差）Ｄ（ｔ＞を次式
のようにして求める。 Ｄ（ｔ）’＝［Σ（Ｈ（ｔ＋　ｉ）　−Ａ　（ｔ））’
／（２τ＋ｌ　）］ｌ／まただし、ｊ＝［−τ、τ］、
かつ、Ｏ≦ｔ＋Ｊ’；ｔｎ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）＝ａ＋・Ｉ　（ｔ）＋ａｚ−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ａ　ｌ　ｔ　８２は、ａ、＜ａ
。 という条件を満たすように設定される。−例として、ａ
　＋＝＝１　、ａ　ｚ＝　２とした場合の出力例を第４
図（ｒ）に示す、第４図（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ脈
拍数Ｈ（ｔ）、移動平均ｆａＡ（ｔ）、トレンド線Ｔｒ
（ｔ）、増分！（ｔ）、標準偏差Ｄ　（ｔ）を示す。ノ
ンレム睡眠期では脈拍数Ｈ（Ｌ）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６すなわち、変動指数値Ｃ
（ｔ）は、脈拍数Ｈ（Ｌ）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。 したがって、変動指数値Ｃ（ｔ）は、睡眠指数算出部１
１に設定されている閾値Ｃｔｈとの大小関係が比較され
る。すなわち、閾値Ｃい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）≧Ｃｔｈのとき　５（ｔ）＝１ｃ　（ｔ）＜　
Ｃｔｈのとき　５（ｔ）＝０ここに、閾値Ｃいは、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５（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いを設定するのは、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（Ｌ）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２
０％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、５（ｔ
）＝１を黒線で表している。したがって、レム睡眠期お
よび覚醒期の出現に対応して５（０＝１に対応する黒線
の分布密度が高くなるのである。 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、５（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に分間の区
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、その点を不連続点であるとみなし
てその点の値をＯにする（第４図（１１））、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）＝　Ｏとなる点がｎ１ｌｌ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　（Ｌ）は
、睡眠状態判定部１２に入力される。睡眠状態判定部１
２では、始動時から計測時刻ｔｎ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Ｏ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（Ｌ）もしくは移動平均値Ａ　（Ｌ）と基準脈拍数）
（ｒ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５（Ｌ）は、
レム睡眠期にはｌとし、覚醒期には２とする。また、レ
ム睡ｉＩ１期が終了した後から所定時間Ｔ、（たとえば
、１０分〉内をレム睡眠直後剤とする。このような処理
により、睡眠指数算出部１ｔから出力される睡眠指数５
（ｔ）＝１の期間を、レム睡眠期と覚醒期、Ｓ　（ｔ）
＝　Ｏの期間をレム睡眠直後剤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。？！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
率にしが達せず、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、上述した計測時刻ｔ　ｒ＋（＝
　Ｔ　ｗ−ｎ　−Ｔ　ｉ）において、ｎ＝ＮＮ−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Ｔｗ−Ｎ−Ｔｉ（＝Ｔｐ）の
後、時間Ｔｉごとに睡眠状態の計測が行われるのである
。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、（上述の例では１分）とすれば
、Ｔｕ≦Ｔ１≦Ｔ―に設定される。 このようにして時刻Ｔｐから時刻Ｔｗの間で時間間隔Ｔ
ｉごとにＩＩＮ！眠状態全状態すると、レム睡眠期が終
了した場合（レムＮＩＩ！期からレム睡眠直後剤に移行
した場合）、レム睡眠直後剤に移行しなかった場合、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、９ＰＪ激レベルを徐々に増大させ
るのが望ましい、とくに、レム睡眠直後剤では、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、レム睡眠直後剤に移行しなかった場合には、時刻
Ｔｗ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Ｔｗより
も早くても覚醒刺激を与えるようにするか、時刻Ｔｗに
覚醒刺激を与えるようにするかを、時刻設定部１０にお
いて使用者があらがしめ選択できるようにしてあり、こ
の選択にしたがっ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Ｔｐ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Ｔｐから時刻
Ｔｗの間にレム睡眠直後剤に達しなかった場合には、上
述した方法ではレムＩ＋！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−で
与えるのに先行して弱刺激を時刻Ｔｐ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Ｔｐから時刻Ｔ−までに覚醒期に達した場合
には、時刻Ｔｗ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Ｔｐから時刻Ｔｗ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
号が送出されると、負荷制御部６にも覚醒信号が入力さ
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っては、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１５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よりも小さくなったりすると、
入眠状態に移行する傾向であると判定する。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
はデイスプレィやプリンタ等の出力装置１７が接続され
ている。したがって、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
眠間以外にも、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０時間○分でした。」、ｒ就寝時刻は０
時Ｏ分、入眠時刻はＯ時Ｏ分、起床時刻は０時０分、」
、あるいは、レム睡眠期の回数に基づいて、「昨夜は夢
をＯ同党ました。」、「昨夜は途中で○回目が覚めたよ
うです、」、「寝つきは０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、ｌｌＩ
値Ｃｔｈ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ａＳＳ管理に役立つような情
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測定して各時刻の生体情
報値とする計測部と、計測時刻を設定する計測時刻設定
部と、動作開始時から上記計測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分布密度の大
小に基づいてノンレム睡ＩＩＩ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計測時刻までの間
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
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った時刻
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って、入眠
ＩＩ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れると
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回設定された計測時刻におけ
る睡眠の状態に対応して′１ｔＷｌ刺！に発生装置の動
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＠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、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計測
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ック図、第２図ない
し第５図は同上の動作説明図、第６図は従来例の動作説
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ｉ！ｉｆ刺激制御部、 １４・・・覚１ｇ！刺激発生装置、 １５・・・再入眠判定部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）単位時間あたりの脈拍数または呼吸数を測定して
    各時刻の生体情報値とする計測部と、計測時刻を設定す
    る計測時刻設定部と、動作開始時から上記計測時刻まで
    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
    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. （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っ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. （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. （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回設定された計測時刻にお
    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。
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