JPH053874A - 生体リズム調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】生体リズムの情報と周囲環境の情報を有効に利
用して生体リズムを調整する装置を提供する。 【構成】リズム曲線入力手段１で入力された生体リズム
曲線と、調整目標設定手段２で設定された調整目標と、
環境情報入力手段８で入力された環境情報に応じて、刺
激条件決定手段３により刺激条件を決定し、刺激手段４
により生体に刺激を与えて、その刺激の効果を調整結果
評価手段５により評価し、刺激条件決定手段３をフィー
ドバック制御する。 【効果】被験者と環境情報に適合した生体リズムの調整
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヒトの生体リズムを望
ましい状態に調整するための生体リズム調整装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】様々な生体現象を時系列的に表現する
と、周期性を示すことが多い。しかも、その多くは自励
的な振動であると考えられており、生体リズムと総称さ
れている。生体リズムはその周期によっていくつかの種
類に分けられ、１年という長いものから数秒という短い
ものまである。人間は明期に覚醒度が向上して活動的と
なり、暗期に覚醒度が低下して休息に入るが、これはサ
ーカディアンリズム（Ｃｉｒｃａｄｉａｎ ｒｈｙｔｈ
ｍ：約１日を周期とするリズム）と呼ばれる生物時計
（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｌｏｃｋ）によって刻まれ
る生体リズム（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｈｙｔｈｍ）
の１つである。

【０００３】生体リズムのうち、人間の生活に最も関わ
りの深いものは、約１日を周期とするサーカディアンリ
ズムである。人間の代表的なサーカディアンリズムとし
て、体温変動、睡眠覚醒サイクル、ホルモン分泌量変動
などを挙げることができる。その他、心身の活動度、作
業や運動能力、薬品に対する感受性、自律系の機能に至
るまで、人間の生活に付随する生理的現象はサーカディ
アン変動を示すと考えて良い。

【０００４】ヒトのサーカディアンリズムは、深部体温
リズムを中心とするグループと睡眠覚醒サイクルを中心
とするグループとの２系統の振動体群に分かれるのでは
ないかという説が現在のところ有力である。深部体温リ
ズムは明暗周期の影響を受けており、睡眠覚醒サイクル
は社会的同調因子の影響を受けていると言われている。

【０００５】従来、米国特許第４，８５８，６０９号公
報等において、高照度光を用いてサーカディアンリズム
の位相や振幅を変化させる技術が開示されている。例え
ば、外乱の無い条件下で計測した深部体温リズムが得ら
れたとして、その最低点直前の位相で高照度光を照射す
ると、生体リズムの位相が後退し、最低点直後の位相で
の照射ではリズムの位相が前進することが知られてい
る。また、光の照射の仕方によっては、リズムの振幅を
増大又は減衰させることも可能であることが知られてい
る。

【０００６】一方、例えば、特開昭６１−１６２７８６
号公報や特開平２−８８９９５号公報において、起床時
刻の少し前から枕元の照度を徐々に上げて覚醒しやすい
状態を作り出した後、音などの覚醒刺激を与えて、目覚
めを促す技術が開示されている。

【０００７】また、特開平２−１１５７２６号公報にお
いては、自分がどのくらいの光を生活の中で浴びている
かを計測する技術が開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の米国特許第４，
８５８，６０９号は「高輝度光マスク」に関する技術で
あり、７，５００〜１２，０００ルクスで５〜６時間の
光照射が必要である。シフト勤務や時差ボケの解消、リ
ズム障害対策などで大幅なリズムのずれを修正するため
には確かに数時間もの光照射が必要かも知れないが、眼
鏡タイプのマスクにしてもスタンドタイプにしても、日
常的手段とは言い難い。実用的なリズム調整装置とする
には、通常の生活を営んでいる人にも利用できる構成
で、リズムにメリハリを付ける手段が必要であると考え
られる。また、シフト勤務の場合でも、ローテーション
が短い場合には急激なリズムシフトは不要であり、勤務
中には頭をすっきりさせる一方で、通常の２４時間周期
の昼間活動する社会生活へすぐに戻れるようにすること
を考えなければならない。また、光以外の刺激の利用も
検討する必要がある。特に、大幅な位相シフトを必要と
しないリズム調整においては、温度刺激や心身の活動度
を上げるような刺激なども有効であると考えられる。一
方、光目覚ましにおいては、睡眠から覚醒への移行はス
ムーズになると考えられるが、覚醒後にリズムを調整す
るという点では、光の照度が不足するという問題があっ
た。また、従来の技術では、生体リズムの情報を有効に
利用していないという問題があった。さらに、従来の技
術では、刺激となる物理量（周囲照度・外気温など）や
行動量（手首の活動度など）を日常生活の中で計測し、
その結果をフィードバックして刺激の量やタイミングを
調整する手段が存在せず、環境の情報が有効に利用され
ていないという問題もあった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る生体リズム
調整装置にあっては、上記の課題を解決するために、図
１に示すように、生体リズム曲線を入力するリズム曲線
入力手段１と、調整目標を予め設定する調整目標設定手
段２と、刺激となる環境の情報を入力する環境情報入力
手段８と、入力された生体リズム曲線と設定された調整
目標と入力された環境情報に応じて刺激条件を決定する
刺激条件決定手段３と、生体に対して生体リズム曲線を
変化させる刺激を与える刺激手段４と、刺激後の生体リ
ズム曲線が設定された調整目標に達しているかどうかを
評価して、評価結果を刺激条件決定手段３にフィードバ
ックする調整結果評価手段５とから構成されることを特
徴とするものである。

【００１０】また、被験者の刺激に対する反応を登録す
る反応登録手段６と、被験者の反応に応じて刺激条件を
補正する刺激条件補正手段７とを更に備えることが好ま
しい。

【００１１】

【作用】本発明においては、リズム曲線入力手段１で入
力された生体リズム曲線と、調整目標設定手段２で設定
された調整目標と、環境情報入力手段８で入力された環
境情報に応じて、刺激条件決定手段３により刺激条件を
決定し、刺激手段４により生体に刺激を与えて、その刺
激の効果を調整結果評価手段５により評価し、刺激条件
決定手段３をフィードバック制御するものであるから、
被験者並びに周囲環境に適合した生体リズムの調整が可
能となる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例のブロック構成図を図１に
示す。図中、１はリズム曲線入力手段であり、深部体温
の計測データや心電計測データに基づいて測定された生
体リズム曲線のデータを入力する。ここで、体温による
生体リズム曲線の入力法について説明する。体温、特に
深部体温のリズムは、外部からの影響が少なく、明瞭な
サーカディアンリズムを示すこと、他のリズムとの関係
がかなり明らかになっていること、連続計測が可能なこ
となどから、ヒトのサーカディアンリズムの中で最も重
要な指標とされている。深部体温計測法の候補として
は、直腸温・鼓膜温・食道温・深部皮下温・尿温などが
挙げられるが、長時間の連続測定が可能という条件を満
たすものは直腸温である。直腸温の一般的な計測法は、
先端にサーミスタを埋め込んだプローブを肛門から１０
ｃｍ以上挿入し、それが抜けないようにテープで固定す
る方法である。サーミスタの抵抗値から温度を算出して
メモリに記憶する装置が携帯用体温計として市販されて
いる。リズム曲線入力手段１では、入力されたリズム曲
線から周期や位相、振幅等の特徴パラメータを抽出し、
リズム曲線のデータと共に後述の刺激条件決定手段３に
出力する。

【００１３】次に、２は調整目標設定手段であり、現在
の生活パターンと体調、並びに希望する生活パターンを
入力し、これらを比較判断することにより、調整目標と
なる生体リズム曲線の特徴パラメータを設定し、後述の
刺激条件決定手段３に出力する。この調整目標設定手段
２は（ｉ）入力部と、（ｉｉ）比較部と、（ｉｉｉ）設
定部とから構成されている。以下、各部の構成について
説明する。

【００１４】（ｉ）入力部について 入力部では、現在の生活パターンと体調、並びに希望す
る生活パターンを入力する。現在の生活パターンは、起
床時刻、就寝時刻、入浴時刻等の個人で設定可能な時刻
情報と、勤務あるいは授業あるいは生活上のポイントも
しくはスポーツの時刻等の社会的に決められた時刻情報
で構成される。以下、調整目標の典型的な入力例を３つ
挙げて説明する。まず、１つの入力例として、図２の
パターンａは、０時〜１時が入浴時間、１時〜７時が睡
眠時間、９時〜１９時が勤務時間とされている。この現
在の生活パターンａにおいて、現在の体調を主観的又は
客観的に入力する。例えば、朝に起きづらい、昼間に眠
いことが多い等の体調を入力する。次に、希望する生活
パターンとして、例えば、図２のパターンｂを入力す
る。このパターンｂでは、２３時〜２４時が入浴時間、
０時〜６時が睡眠時間となっており、それぞれ１時間ず
つ前にシフトしている。９時〜１９時の勤務時間は社会
的要因で決められた時刻であるので、シフトされていな
い。この生活パターンｂでは、朝に１時間の余裕を持ち
たいという要求に応えることができる。

【００１５】また、他の入力例として、勤務時間は図
２のパターンａと同じで、睡眠時間が現在では２２時〜
３時であるものを、希望の生活パターンでは、２３時〜
６時とする例が考えられる。この入力例では、目が早
く覚めてしまって困るという症状の改善に対処すること
ができる。

【００１６】さらに、別の入力例として、現在の生活
パターンも希望の生活パターンも共に図２のパターンｂ
と同じであるが、現在の体調が、朝起きづらい、午前中
調子が出ない、という場合も有り得る。この例では、
朝の起床を楽にするように刺激の条件を決定する必要が
ある。なお、上記各入力例，，について、現在の
リズム曲線が図３に示す通りであったとする。これらの
リズム曲線は、リズム曲線入力手段１から調整目標設定
手段２に入力されている。

【００１７】（ｉｉ）比較部について 比較部では、入力された現在の生活パターン、現在の体
調、希望の生活パターン、並びに、現在のリズム曲線を
比較し、その比較結果に応じて場合分けを行う。例え
ば、図４に示すように、睡眠時間帯について現在のパタ
ーンと希望のパターンの差を計算する。また、現在のリ
ズム最低点と希望起床時刻との差を計算する。そして、
各計算結果に応じて、次のような場合分けを行う。例え
ば、希望の睡眠時間帯が現在の睡眠時間帯よりも早く、
且つリズム曲線の最低点が希望の起床時刻の１〜２時間
前よりも遅い場合には、上記入力例（生物時計後退
症）に相当すると判断する。また、希望の睡眠時間帯が
現在の睡眠時間帯よりも遅く、且つリズム曲線の最低点
が希望の起床時刻の１〜２時間前よりも早い場合には、
上記入力例（生物時計前進症）に相当すると判断す
る。上記２つ以外の場合には、リズムの振幅を判断し、
上記入力例（生物時計不活性症）に相当すると判断す
る。

【００１８】（ｉｉｉ）設定部について 設定部では、上記比較部の判断結果に基づいて、調整目
標を設定する。例えば、入力例に相当すると判断され
た場合には、リズムの位相を前進させるように調整目標
を設定する。この場合、リズム曲線の最小値の位相が７
時であり、希望起床時刻は６時であるから、２〜３時間
の位相前進を調整目標として設定する。また、入力例
に相当すると判断された場合には、リズムの位相を後退
させるように調整目標を設定する。この場合、リズム曲
線の最小値の位相が２時であり、希望起床時刻は６時で
あるから、２〜３時間の位相後退を調整目標として設定
する。さらに、入力例に相当すると判断された場合に
は、リズムの振幅を調整目標とする。この場合、リズム
曲線の最小値の位相が４時であり、希望起床時刻は６時
であるから、位相の変更は必要ない。しかし、体調が不
良であることから、リズムの振幅が小さいと判断される
ので、リズムの振幅を大きくすることを調整目標とす
る。

【００１９】次に、図１の刺激条件決定手段３について
説明する。ここでは、従来、Ｃ．Ａ．Ｃｚｅｉｓｌｅｒ
やＲ．Ｅ．ＫｒｏｎａｕｅｒあるいはＭ．Ｅ．Ｊｅｗｅ
ｔｔらの研究による光刺激に対する位相反応曲線を有効
に利用して、刺激のタイミングを決めている。同氏らの
研究によれば、生体リズム曲線の位相調整の場合、リズ
ム曲線の最小値の位相の±３時間の範囲で光刺激を与え
ることが効果的であることが分かっている。また、リズ
ム曲線の振幅を大きくする場合には、リズム曲線の最大
値付近で光刺激を与えることが効果的であることが分か
っている。

【００２０】例えば、上記の入力例に相当すると判断
された場合、リズム曲線の最小値の位相から４時間後ま
でのタイミングで、強い光を被験者に当てる。そして、
徐々に光を浴びる時間帯を早くする。例えば、初めは９
〜１０時頃に光を当てて、最後には６〜８時頃に光を当
てる。これにより、睡眠相から覚醒相への移行をスムー
ズにするような刺激を与えることができる。

【００２１】また、上記の入力例に相当すると判断さ
れた場合には、リズム曲線の最小値の位相よりも４〜５
時間前までのタイミングで、就寝前に被験者に強い光を
当てる。例えば、２２時頃の光照射が有効である。その
後、朝の適当な時刻に目覚めるようになれば、その後の
刺激は必要ではない。

【００２２】また、上記の入力例に相当すると判断さ
れた場合には、昼過ぎ頃に被験者に強い光を当てる。あ
るいは、昼間に運動をするように被験者に対して指示を
与える。つまり、睡眠相から覚醒相への移行をスムーズ
にするような刺激を与えるものである。

【００２３】次に、図１の環境情報入力手段８について
説明する。この環境情報入力手段８では、刺激となる環
境の情報として、受光量や気温、活動量などを入力す
る。ここで、受光量の情報は人体前面の照度の積算値と
して得られ、気温は１日の人体周囲の温度変化として得
られ、活動量は体を動かした量として得られる。環境情
報入力手段８では、これらの情報を入力し、リズムの同
調因子として充分な刺激量であるかどうかを判断する。
そして、充分でなければ、刺激量を増やすように刺激条
件決定手段３に指示を与える。

【００２４】例えば、光刺激の場合、１日の受光量を１
週間にわたって調べると、時間分布は図５に示すように
なり、積算量は図６に示すようになる。この例を見れ
ば、特に午前中に受ける光量は、同調因子として必要な
量よりは大幅に不足していることが分かる。そこで、こ
のような場合には、午前８：３０〜９：００に約１０，
０００ルクスの人工照明により光を浴びると、受光量は
図７に示すようになり、その積算量は図８に示すように
なって、同調因子となる刺激として有意な大きさとな
り、また、生体リズムもより良い方向へ調整することが
できる。その他、気温変化や活動量の変化についても、
自然の動きに逆らっていないかどうかを判定し、１日の
中でメリハリのあるものとなるように、刺激量を調節す
るものである。

【００２５】次に、図１の刺激手段４について説明す
る。この刺激手段４は、被験者が日常生活を営みながら
適正な刺激を受けるように構成する。例えば、上記の入
力例に相当すると判断された場合には、光目覚ましと
高照度光を併用する。光目覚ましは、起床時刻の約３０
分前から枕下の照度や寝室の照度を徐々に上げる。これ
により、朝のリズム曲線の立ち上げを助ける。また、高
照度光は起床直後に光目覚ましの照度を数千ルクスに上
げるか、あるいは、洗面台や食堂、朝のオフィス、学校
などの照明を非常に明るく設定することにより実施でき
る。そのほか、朝に熱めのシャワーを浴びるように指示
を与えることも有効である。このような温熱刺激もま
た、朝のリズム曲線の立ち上げを助ける作用がある。

【００２６】また、上記の入力例に相当すると判断さ
れた場合には、就寝前に寝室や読書スタンドの照度を上
げるように照明制御を行う。これにより、生体は夜が遅
く来たと感じることになり、リズム曲線の最小値の位相
が遅れることになる。

【００２７】また、上記の入力例に相当すると判断さ
れた場合には、光目覚ましや朝の熱めのシャワーにより
朝のリズムの立ち上げを助ける。また、調光や空調を生
活パターンと連動させて、朝の光、昼の光、夕方以降の
光、空調等を自然の１日に近い条件で制御する。その
他、地下街の人工太陽や交替勤務の夜勤明けの強い光な
ども刺激手段４の刺激として利用できる。

【００２８】次に、図１の調整結果評価手段５は、刺激
後の生体リズムと体調を目標と比較し、刺激の強さや持
続時間をフィードバック制御する。刺激に対する反応は
被験者によって個人差が大きいので、刺激に対する被験
者の反応を被験者毎に反応登録手段６に登録し、その登
録された反応に応じて、刺激条件補正手段７により、刺
激の強さや持続時間を補正することが好ましい。

【００２９】

【発明の効果】本発明の生体リズム調整装置では、被験
者の生体リズム曲線と調整目標と環境情報に応じて刺激
条件を決定し、しかも刺激による生体リズム曲線の調整
結果を評価して、刺激条件の決定にフィードバックさせ
るようにしたので、被験者と周囲環境に適合した生体リ
ズム曲線の調整が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明に用いる調整目標設定手段の入力例を示
す図である。

【図３】本発明に用いるリズム曲線入力手段の入力例を
示す波形図である。

【図４】本発明に用いる調整目標設定手段の比較部の構
成を示すブロック図である。

【図５】本発明の光刺激が無い場合の１週間の照度の変
化を示す図である。

【図６】本発明の光刺激が無い場合の１週間の積算照度
の変化を示す図である。

【図７】本発明の光刺激を与えた場合の１週間の照度の
変化を示す図である。

【図８】本発明の光刺激を与えた場合の１週間の積算照
度の変化を示す図である。

【符号の説明】

１ リズム曲線入力手段 ２ 調整目標設定手段 ３ 刺激条件決定手段 ４ 刺激手段 ５ 調整結果評価手段 ６ 反応登録手段 ７ 刺激条件補正手段 ８ 環境情報入力手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体リズム曲線を入力するリズム曲線
   入力手段と、調整目標となる生体リズム曲線を予め設定
   する調整目標設定手段と、刺激となる環境の情報を入力
   する環境情報入力手段と、入力された生体リズム曲線と
   設定された調整目標と入力された環境情報に応じて刺激
   条件を決定する刺激条件決定手段と、生体に対して生体
   リズム曲線を変化させる刺激を与える刺激手段と、刺激
   後の生体リズム曲線が設定された調整目標に達している
   かどうかを評価して、評価結果を刺激条件決定手段にフ
   ィードバックする調整結果評価手段とから構成されるこ
   とを特徴とする生体リズム調整装置。
2. 【請求項２】 被験者の刺激に対する反応を登録する
   反応登録手段と、被験者の反応に応じて刺激条件を補正
   する刺激条件補正手段とを更に備えることを特徴とする
   請求項１記載の生体リズム調整装置。