JP2006043304A - Sleep cycle controlling apparatus and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人体の睡眠サイクルに関し、特に人体の睡眠状態を制御する睡眠サイクル制御装置及びプログラムに関する。
The present invention relates to a sleep cycle of a human body, and more particularly to a sleep cycle control device and a program for controlling a sleep state of a human body.
近年、健康意識が高まる中で、一般の家庭において日々の睡眠を管理することにより健康管理につとめたいというニーズが生まれている。睡眠は、一般的に眠りの浅い睡眠、いわゆるレム睡眠と、眠りの深い睡眠、いわゆるノンレム睡眠とに大別されるが、さらに詳しくは睡眠深度によって定義されている。ここで、睡眠深度とは、国際基準に則り、睡眠を覚醒、レム睡眠、睡眠深度１、２、３、４の６つの状態として定義したものである。ここで、睡眠深度１、２、３、４とは、ノンレム睡眠がさらに４つの段階に分けられたものであり、ノンレム睡眠のなかでは、睡眠深度１が最も眠りが浅く、睡眠深度４が最も深い。
In recent years, as health consciousness is increasing, there is a need to manage health by managing daily sleep in a general household. Sleep is generally classified into light sleep, so-called REM sleep, and deep sleep, so-called non-REM sleep, but more specifically, it is defined by sleep depth. Here, the sleep depth is defined as six states of sleep, awakening, REM sleep, and
ヒトが覚醒状態から眠りに着くと、その睡眠状態は、一般に、レム睡眠、睡眠深度１、２、３、４と睡眠が深くなるように移行し、その後、睡眠深度３、２、１、そしてレム睡眠と睡眠が浅くなるように移行するというサイクルを通常約９０分で繰り返す。ただし、覚醒状態すなわち、ヒトが起きている状態から眠りについた（入眠）直後は、一般的にはレム睡眠の状態をスキップして睡眠深度１へ移行し、その後、上述の如く睡眠深度２、３、４と移行し、続いて睡眠深度３、２、１、レム睡眠と移行し、そして再度睡眠深度１、２、３、４と繰り返す。
When a human sleeps from awake state, the sleep state generally transitions to deeper sleep with REM sleep,
このサイクルは睡眠サイクルあるいは睡眠周期と呼ばれ、ヒトが眠りに着いてから次に目覚めるまでには、この睡眠サイクルが繰り返される。 This cycle is called a sleep cycle or sleep cycle, and this sleep cycle is repeated until the next time the human wakes up.
そして一般的に、ヒトが目覚める際に快適に感じる状態は、レム睡眠、睡眠深度１、２の状態、あるいは睡眠深度１からレム睡眠へ移行する状態であるといわれている。
In general, it is said that the state that a person feels comfortably when waking up is REM sleep, the state of
ところが、ヒトが目覚めたい時刻において、睡眠サイクルが上述したレム睡眠、睡眠深度１、２の状態、あるいは睡眠深度１からレム睡眠へ移行する状態であるかどうかの保証はなく、その他の状態すなわち、睡眠深度３、４の状態、あるいは睡眠深度３から睡眠深度２への移行状態にあるときに目覚める場合には、快適感は得ることができない。
However, at the time when the person wants to wake up, there is no guarantee whether the sleep cycle is the above-mentioned REM sleep, the state of
そこで、従来は快適に目覚めるために、ヒトが目覚めたい時間の少し前から枕元の照度を徐々に上げて覚醒しやすい環境を作り出した後、音などの覚醒刺激を与えて、目覚めを促す技術が開発されている。 Therefore, in the past, in order to wake up comfortably, after creating an environment that makes it easy to wake up by gradually increasing the illuminance at the bedside slightly before the time that a person wants to wake up, a technology that prompts the user to wake up by giving a stimulus such as sound Has been developed.
その他、以下の文献には、生体リズム曲線を測定し、その測定結果を評価し、その結果に応じて最適な刺激を生体に与えて効果的に生体リズムを調整する技術が開示されている。
しかしながら、上記技術を用いたとしても、睡眠深度が３、４あるいは睡眠深度３から２へ移行する状態で目覚めなければならない場合には、やはり快適感を得ることができないという課題があった。 However, even if the above technique is used, there is a problem that a comfortable feeling cannot be obtained when the user has to wake up in a state where the sleep depth shifts to 3 or 4 or from 3 to 2.
そこで、本発明の目的は、ヒトの睡眠サイクルを制御して、ヒトが目覚めたい時間に、快適感を持って目覚めることができることを可能とする睡眠サイクル制御装置及びプログラムを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a sleep cycle control device and a program that can control a human sleep cycle so that the user can wake up comfortably at a time when the human wants to wake up.
本発明にかかる睡眠サイクル制御装置は、人体から生体情報を検出する生体情報センサーと、該生体情報センサーの出力信号に基づいて人体の睡眠状態を推定する睡眠状態推定手段と、前記睡眠状態推定手段により推定された睡眠状態から所定時間後の人体の睡眠状態を予測する睡眠状態予測手段と、前記睡眠状態予測手段により予測された所定時間後の睡眠状態が所望の睡眠状態でない場合には、所望の睡眠状態となるように、人体の睡眠サイクルの変更操作を行う睡眠サイクル変更手段とを、備えていることを特徴とする。 A sleep cycle control device according to the present invention includes a biological information sensor that detects biological information from a human body, a sleep state estimation unit that estimates a sleep state of a human body based on an output signal of the biological information sensor, and the sleep state estimation unit The sleep state prediction means for predicting the sleep state of the human body after a predetermined time from the sleep state estimated by the above, and the sleep state after the predetermined time predicted by the sleep state prediction means is not a desired sleep state And a sleep cycle changing means for performing a change operation of the sleep cycle of the human body so as to be in a sleep state.
本発明によると、睡眠サイクルを変更することにより、或る睡眠状態から所定時間後における人体の睡眠状態を所望の状態とすることができる。 According to the present invention, the sleep state of the human body after a predetermined time from a certain sleep state can be changed to a desired state by changing the sleep cycle.
さらに本発明にかかる睡眠サイクル制御装置では、前記睡眠サイクル変更手段は、前記睡眠状態推定手段により人体の睡眠状態が第１の睡眠状態に移行したと推定されたときに、当該人体の睡眠状態が第２の睡眠状態に移行したと推定されるまで睡眠サイクルの変更操作を行うことを特徴とする。 Furthermore, in the sleep cycle control device according to the present invention, when the sleep cycle estimating unit estimates that the sleep state of the human body has shifted to the first sleep state by the sleep state estimating unit, the sleep state of the human body is changed. The sleep cycle changing operation is performed until it is estimated that the state has shifted to the second sleep state.
本発明によると、睡眠サイクル変更操作手段により人体の睡眠状態を現在の状態から所定の状態へ移行させることができ、その結果、睡眠サイクルを変更することができる。これにより、或る睡眠状態から所定時間後における人体の睡眠状態を所望の状態とすることができる。 According to the present invention, the sleep state of the human body can be shifted from the current state to a predetermined state by the sleep cycle changing operation means, and as a result, the sleep cycle can be changed. Thereby, the sleep state of the human body after a predetermined time from a certain sleep state can be set to a desired state.
さらに本発明にかかる睡眠サイクル制御装置は、人体の睡眠状態が第２の睡眠状態に移行した後、再度第１の睡眠状態に移行したときに、睡眠状態予測手段は当該第１の睡眠状態に移行したときから所定時間後の睡眠状態を予測し、当該予測された睡眠状態が所望の睡眠状態でない場合には、前記睡眠サイクル変更手段は、再度第２の睡眠状態に移行したと推定されるまで人体の睡眠サイクルの変更操作を行うことを特徴とする。 Furthermore, when the sleep state control device according to the present invention shifts to the first sleep state again after the sleep state of the human body shifts to the second sleep state, the sleep state predicting means changes to the first sleep state. When the sleep state after a predetermined time is predicted from when the transition is made, and the predicted sleep state is not the desired sleep state, the sleep cycle changing means is estimated to have shifted to the second sleep state again. Until the sleep cycle of the human body is changed.
本発明によると、人体が第１の睡眠状態にあるときに第２の睡眠状態となるまでサイクル変更操作を行ったにもかかわらず、所定時間後に所望の睡眠状態となっていないと推定された場合に、再度人体の睡眠状態が第１の睡眠状態となった際、第２の睡眠状態となるまでサイクル変更操作を行うことにより所定時間後に所望の睡眠状態とすることができる。 According to the present invention, when the human body is in the first sleep state, the cycle change operation is performed until the human body enters the second sleep state. In this case, when the sleep state of the human body becomes the first sleep state again, a desired sleep state can be obtained after a predetermined time by performing the cycle changing operation until the second sleep state is reached.
さらに本発明にかかる睡眠サイクル制御装置では、前記睡眠状態推定手段は、前記第１の睡眠状態が前記第１の睡眠状態よりも浅い睡眠状態から移行してきたものであることを判定する判定手段をさらに備え、前記睡眠サイクル変更手段は、前記判定手段により前記第１の睡眠状態よりも浅い睡眠状態から前記第１の睡眠状態に移行したと判定された場合に睡眠サイクルの変更操作を行うことを特徴とする。 Furthermore, in the sleep cycle control device according to the present invention, the sleep state estimation means includes a determination means for determining that the first sleep state has shifted from a sleep state shallower than the first sleep state. In addition, the sleep cycle changing means performs a sleep cycle changing operation when the determining means determines that the sleep state has shifted from the sleep state shallower than the first sleep state to the first sleep state. Features.
本発明によると、人体の睡眠状態が第１の睡眠状態よりも浅い状態から第１の睡眠状態に移行してきた場合を検出して、当該第１の睡眠状態にあるときに睡眠サイクルの変更操作を行うことができる。 According to the present invention, when the sleep state of the human body has shifted from the shallower state than the first sleep state to the first sleep state, the sleep cycle changing operation when the human sleep state is in the first sleep state It can be performed.
また、人体の睡眠状態が第１の睡眠状態よりも浅い睡眠状態から第１の睡眠状態に移行してきた場合、即ち、睡眠状態が浅い状態から深い状態へ移行してきた場合に睡眠サイクルの変更操作を行うため、変更操作により人体を覚醒させてしまうという事態をできるかぎり回避することができる。 Further, when the sleep state of the human body has shifted from the sleep state shallower than the first sleep state to the first sleep state, that is, when the sleep state has shifted from the shallow state to the deep state, the sleep cycle changing operation Therefore, the situation where the human body is awakened by the change operation can be avoided as much as possible.
さらに本発明にかかる睡眠サイクル制御装置では、前記睡眠サイクル変更手段は、人体に刺激を与える刺激付与手段を備え、該刺激付与手段により人体に刺激を与えることにより睡眠サイクルの変更操作を行うことを特徴とする。 Furthermore, in the sleep cycle control device according to the present invention, the sleep cycle changing means includes a stimulus imparting means for giving a stimulus to the human body, and performing a change operation of the sleep cycle by giving a stimulus to the human body by the stimulus giving means. Features.
本発明によると、人体の睡眠サイクルの変更操作を人体に刺激を与えることにより行うことができる。 According to the present invention, an operation for changing the sleep cycle of the human body can be performed by stimulating the human body.
さらに本発明にかかる睡眠サイクル制御装置では、前記睡眠サイクル変更手段が備える刺激付与手段が人体に風を与える送風装置であることを特徴とする。 Furthermore, in the sleep cycle control device according to the present invention, the stimulus applying means provided in the sleep cycle changing means is a blower that gives wind to a human body.
本発明によると、風という比較的緩い刺激を人体に与えるため、当該刺激により人体を覚醒、即ち目覚めさせることなく睡眠サイクルを更をすることができる。 According to the present invention, since a relatively gentle stimulus such as wind is given to the human body, the sleep cycle can be further increased without waking the human body by the stimulus.
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。 The features of the present invention will become more apparent from the following description of embodiments.
ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。 However, the following embodiment is merely one embodiment of the present invention, and the meaning of the term of the present invention or each constituent element is not limited to that described in the following embodiment. Absent.
本発明によれば、ヒトの睡眠サイクルを制御して、ヒトが目覚めたい時間に、快適感を持って目覚めることができることを可能とする睡眠サイクル制御装置及びプログラムを提供する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sleep cycle control apparatus and program which control a human sleep cycle and enable it to be able to wake up with a comfortable feeling in the time which a human wants to wake up are provided.
以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１を参照して、本実施例に係る睡眠サイクル制御装置は、複数の小さな電極１ａ, １ａ，…および呼気バンド１ｂを備えた生体情報センサ１、睡眠深度推定部２、睡眠サイクル制御部３および刺激付与手段４から構成される。
Referring to FIG. 1, the sleep cycle control device according to the present embodiment includes a
生体情報センサ１は上述の如く複数の小さな電極１ａ, １ａ，…および呼気バンド１ｂから成り、リアルタイムで途切れることなく連続して人体の生体信号を測定する。
The
生体情報センサ１が備える複数の電極１ａ, １ａ，…は、脳波、心電、眼球運動、顎筋電の生体信号を測定するためのものであり、被験者の頭部、具体的には被験者の頭部の上部３箇所（うち一箇所は後頭部であり、図１において点線の○で示している。）に設置されており、更に各目の周りに１箇所ずつ計２箇所、各耳に１箇所ずつ計２箇所、あごの周り２箇所、胸部２箇所に貼り付けられる。
The plurality of
また、被験者に取り付けられている呼気バンド１ｂとは、図２に示す如く、被験者の呼吸運動による変化を測定するための炭素チューブや硫酸亜鉛溶液チューブ等からなるストレーンゲージ１ｃがついた弾力性のあるバンドである。この呼気バンド１ｂを被験者の胸部や腹部にまきつけると、被験者の呼吸運動によりストレーンゲージ１ｃが伸縮し、その電気的な抵抗が変化する。生体情報センサ１は、ストレーンゲージ１ｃの両端に一定の電圧をかけ、上記抵抗変化によるストレーンゲージ１ｃの電圧変化を人体の呼吸運動による変化として測定する。
The
このように生体情報センサ１は、かかる複数の電極１ａ, １ａ，…および呼気バンド１ｂにより被験者の呼吸、脳波、心電、眼球運動、顎筋電の生体信号をリアルタイムで途切れることなく連続して測定する。
In this way, the
睡眠深度推定部２は、生体情報センサ１が測定する生体信号を所定期間毎（本実施例では３０秒毎）にサンプリングし、取得した測定データに基づいて、例えばポリグラフ法等により所定期間毎（本実施例では３０秒毎）に被験者の睡眠深度を推定する。
The sleep
ヒトは、上述したように、覚醒状態から眠りに着く（入眠）と、その睡眠深度は、通常、レム睡眠、睡眠深度１、２、３、４と移行し、再び睡眠深度３、２、１、そしてレム睡眠と続き、これを１サイクルとする睡眠サイクルを繰り返す。この睡眠サイクルの時間（睡眠サイクル時間）は通常約９０分であり、ヒトが各睡眠深度及びレム睡眠の状態に留まる時間は理想状態においてはほぼ同一時間である。ただし、覚醒状態から眠りに着いた（入眠）直後の被験者の睡眠サイクルは、レム睡眠から開始せず、睡眠深度１から開始し、睡眠深度２、３、４と移行し、再び睡眠深度３、２、１、そしてレム睡眠と移行する。ここで、理想状態とは、ヒトが、寝不足や体調不良ではなく、規則正しいリズムで生活を送っている場合の睡眠状態をいう。
As described above, when the human sleeps from the awake state (sleeping), the sleep depth usually shifts to REM sleep,
尚、ヒトが寝不足や体調不良等のため理想状態でなかったとしても、その睡眠サイクルは、多少の誤差はあるものの、概ね上記理想状態における睡眠サイクルに従うと考えられる。 Even if the human is not in an ideal state due to lack of sleep or poor physical condition, the sleep cycle is considered to generally follow the sleep cycle in the ideal state although there are some errors.
図３に、睡眠深度推定部２により推定される被験者の理想的な睡眠深度の推移のモデルを示す。
FIG. 3 shows a model of the transition of the ideal sleep depth of the subject estimated by the sleep
図３において、横軸は入床後の経過時間、縦軸は睡眠深度である。睡眠深度としては、図示の如く覚醒状態（Ｗ）、レム睡眠（Ｒ：ＲＥＭを略して表示している。）の他、ノンレム睡眠のうちである眠りの深さに応じた４段階の睡眠深度１、２、３、４が設定されている。 In FIG. 3, the horizontal axis represents the elapsed time after entering the floor, and the vertical axis represents the sleep depth. As shown in the figure, the sleep depth includes four levels of sleep depth corresponding to the sleep depth of non-REM sleep in addition to the awake state (W) and REM sleep (R: REM is abbreviated). 1, 2, 3, 4 are set.
睡眠サイクル制御部３は、睡眠深度推定部２からの出力を受け取る毎に、被験者の睡眠深度を決定する。その際、睡眠サイクル制御部３は、睡眠深度推定部２が過去に推定した被験者の睡眠深度に基づいて、被験者の現在の睡眠深度を決定する。
The sleep
具体的には、睡眠サイクル制御部３は、睡眠深度推定部２からの出力を過去５分間分（１０サンプル）記憶するための記憶領域（図示せず）を備えており、当該記憶領域には、睡眠深度推定部２からの出力が順次格納され、当該記憶領域がいっぱいとなった場合は、一番古いデータが廃棄され、最新のデータが格納される。
Specifically, the sleep
そして、睡眠サイクル制御部３は、過去５分間における睡眠深度推定部２により推定された被験者の睡眠深度が同一の睡眠深度である場合に、その睡眠深度を被験者の睡眠深度であると決定する。
Then, when the sleep depth of the subject estimated by the sleep
また、睡眠サイクル制御部３は、時計機能を有しており、被験者の睡眠深度が所定の睡眠深度から別の所定の睡眠深度となったとき、本実施例では、例えば、睡眠深度が４以外の睡眠深度から睡眠深度４となったときの時刻Ｔ１を決定し、かかる時刻Ｔ１と予め設定された被験者の起床予定時刻に基づいて、起床予定時刻における被験者の睡眠深度を予測する。
In addition, when the sleep
図４に、図３の睡眠深度の推移のモデルのうち、被験者の睡眠深度が、睡眠深度３から４へ移行する部分を拡大した図を示す。
FIG. 4 shows an enlarged view of the part of the sleep depth transition model of FIG. 3 where the subject's sleep depth shifts from
図４を参照して、睡眠深度推定部２により推定される被験者の睡眠深度が３から４へ移行する場合を例にとって、睡眠サイクル制御部３が被験者の睡眠深度が３あるいは４であると決定する方法を詳細に説明する。
With reference to FIG. 4, taking as an example a case where the sleep depth of the subject estimated by the sleep
図４において、時刻ｔ１時点では、睡眠深度推定部２による睡眠深度の推定結果は３であり、なおかつ時刻ｔ１から過去５分間（１０サンプル）の被験者の睡眠深度は３である。依って、睡眠サイクル制御部３は、時刻ｔ１における被験者の睡眠深度は３であると決定すると供に睡眠深度３への移行時刻ｔ１を決定する。
In FIG. 4, at time t1, the sleep depth estimation result by the sleep
時刻ｔ２から時刻ｔ１０の各時刻においては、睡眠深度推定部２の推定結果は４であるものの時刻ｔ２から時刻ｔ１０の各時刻から遡った過去５分間（１０サンプル）については睡眠深度推定部２による推定結果が連続して睡眠深度４ではないため、睡眠サイクル制御部３は、時刻ｔ２から時刻ｔ１０の各時刻における被験者の睡眠深度を各時刻から１つ前のサンプルの時刻の睡眠深度、即ち、睡眠深度３であると決定すると供に睡眠深度３への移行時刻ｔ２から時刻ｔ１０の各時刻を決定する。
At each time from time t2 to time t10, although the estimation result of the sleep
続いて、時刻ｔ１１においては、睡眠深度推定部２の推定結果が睡眠深度４であることより、過去５分間（１０サンプル）の睡眠深度が連続して睡眠深度４となる。
Subsequently, at time t <b> 11, since the estimation result of the sleep
依って、睡眠サイクル制御部３は、時刻ｔ１１における被験者の睡眠深度を４であると決定すると供に睡眠深度４への移行時刻ｔ１１を決定する。
Therefore, the sleep
また、睡眠サイクル制御部３は、現在決定した被験者の睡眠深度を格納する領域（図示せず。）として変数ＳＴＮを、前回（１サンプル前）決定した被験者の睡眠深度を格納する領域（図示せず。）として変数ＳＴＰを備えている。
In addition, the sleep
従って、上述の如く時刻ｔ１において決定した被験者の睡眠深度は３であるから、変数ＳＴＮに現在の睡眠深度３を格納するとともに変数ＳＴＰには前回決定した睡眠深度を格納する。時刻ｔ２から時刻ｔ１０の各時刻においては、睡眠サイクル制御部３は、被験者の睡眠深度を３と決定するので、変数ＳＴＮに睡眠深度３を格納し、変数ＳＴＰにも前回決定した睡眠深度３を格納する。
Therefore, since the sleep depth of the subject determined at time t1 is 3 as described above, the
続いて、時刻ｔ１１においては、睡眠サイクル制御部３は、被験者の睡眠深度を４であると決定するため、変数ＳＴＮに現在の睡眠深度４を格納すると供に、変数ＳＴＰに前回の睡眠深度３を格納する。
Subsequently, at time t11, the sleep
ここで、時刻ｔ１１では、前回決定した睡眠深度を表す変数ＳＴＰに格納されている睡眠深度が３、即ち睡眠深度４以外であって、今回の睡眠深度を表す変数ＳＴＮに格納されている睡眠深度が４ということになる。
Here, at time t11, the sleep depth stored in the variable STP representing the previously determined sleep depth is 3, that is, the sleep depth other than the
この場合、睡眠サイクル制御部３は、時計機能により決定した時刻ｔ１１と被験者の起床予定時刻との差から被験者の睡眠時間を算出し、かかる睡眠時間に基づいて起床予定時刻における被験者の睡眠深度を予測する。
In this case, the sleep
即ち、上述の如く理想状態ではヒトの睡眠サイクルはおよそ９０分(１．５時間）毎に繰り返され、各睡眠深度に留まる時間はおおむね同一、即ち約１５分程度であると考えられる。また、ヒトが理想状態でなかったとしても、その睡眠サイクルは、多少の誤差はあるものの概ね上記理想状態における睡眠サイクルに従うと考えられる。 That is, in the ideal state as described above, the human sleep cycle is repeated approximately every 90 minutes (1.5 hours), and the time spent at each sleep depth is considered to be approximately the same, that is, approximately 15 minutes. Even if the human is not in the ideal state, the sleep cycle is considered to follow the sleep cycle in the ideal state, although there are some errors.
従って、本実施例では、ヒトの睡眠サイクル時間を９０分(１．５時間）、ヒトが睡眠中に各睡眠深度に留まる時間を１５分として、ヒトの睡眠サイクル制御を行っている。 Therefore, in this embodiment, human sleep cycle control is performed with the human sleep cycle time being 90 minutes (1.5 hours) and the time during which the human stays at each sleep depth during sleep is 15 minutes.
本実施例では、例えば、被験者の睡眠深度が４と決定された時刻がＡＭ１２：００で起床予定時刻がＡＭ６：３０である場合には、残りの睡眠時間は６．５時間であるから、睡眠サイクルは約４．３（≒６．５時間÷１．５時間）回繰り返されることになり、睡眠サイクルは、ＡＭ１２：００において睡眠深度４から開始するから、起床する時刻においては、被験者は、睡眠深度３から２への移行状態であると予測する。
In this embodiment, for example, when the time when the sleep depth of the subject is determined to be 4 is AM 12:00 and the expected wake-up time is AM 6:30, the remaining sleep time is 6.5 hours. The cycle will be repeated approximately 4.3 (≈6.5 hours ÷ 1.5 hours), and the sleep cycle starts at
さらに、睡眠サイクル制御部３は、起床予定時刻における予測睡眠深度が睡眠深度２、１、レム睡眠あるいは睡眠深度１からレム睡眠への移行状態でない場合には、被験者の起床予定時刻における予測睡眠深度が睡眠深度１、２、レム睡眠あるいは睡眠深度１からレム睡眠への移行状態となるよう、刺激付与手段４に対し被験者に風による刺激を与えるように指令を出す。風を与えるタイミングは、睡眠サイクル制御部３が、被験者の睡眠深度が４以外の睡眠深度から睡眠深度４へ移行したと決定したときである。従って、図４においては、時刻ｔ１１である。
Furthermore, when the predicted sleep depth at the scheduled wake-up time is not the
刺激付与手段４は、睡眠サイクル制御部３からの指令に基づき、刺激として２８℃程度の風を寝ている被験者へ吹きかける。
The stimulus imparting means 4 sprays a subject sleeping on a wind of about 28 ° C. as a stimulus based on a command from the sleep
尚、被験者に与える風の強さについては、特に制限はないが、あまりに強い風を与えると、被験者がいっきに覚醒する可能性があるため、被験者にとって緩やかな刺激となるように調整する必要がある。 There is no particular restriction on the strength of the wind given to the subject, but if the wind is too strong, the subject may wake up at the same time, so it is necessary to adjust the subject to a gentle stimulus. .
ヒトは、例えば、その睡眠深度が浅い状態から深い状態への移行中に風等による刺激を受けるとその睡眠深度は、当該刺激により現在の睡眠深度から睡眠深度が浅くなる方向へ移行し、当該刺激が停止すると元の睡眠深度へ移行し、かかる睡眠深度から再び睡眠サイクルを繰り返す。 For example, when a human receives a stimulus such as wind during the transition from a shallow sleep state to a deep state, the sleep depth shifts from the current sleep depth to the direction in which the sleep depth decreases due to the stimulus. When the stimulus is stopped, the sleep depth is changed to the original sleep depth, and the sleep cycle is repeated again from the sleep depth.
従って、刺激による強制的な睡眠深度の移行および元の睡眠深度への移行に要する時間だけ睡眠サイクル時間が延長されることになる。 Therefore, the sleep cycle time is extended by the time required for the forced sleep depth transition due to stimulation and the transition to the original sleep depth.
図５乃至図８に睡眠サイクル制御部３が被験者の睡眠深度が３から４に移行したと決定した時刻に、刺激付与手段４により風による刺激を被験者に与えたときの睡眠深度の推移のモデルを示す。
5 to 8, the sleep cycle transition model when the stimulus is applied to the subject by the
図５を参照して、睡眠サイクル制御部３は、被験者の睡眠深度が３から４に移行したと決定した時刻Ｔ１に、例えば、起床予定時刻Ｔｘにおける被験者の睡眠深度が３であると予測する。
With reference to FIG. 5, the sleep
次に、図６を参照して睡眠サイクル制御部３は、かかる予測結果を得ると、刺激付与手段４に対し被験者に風を与えるように指令を出す。かかる風による刺激をうけると、被験者の睡眠深度は、睡眠深度３、２、１、ＲＥＭ睡眠と、睡眠深度が浅くなる方向へ移行する。睡眠サイクル制御部３は、睡眠深度推定部２による被験者の睡眠深度の推定結果が睡眠深度１となると、刺激付与手段４による刺激を停止させる。
Next, referring to FIG. 6, when the sleep
その後、被験者の睡眠深度は睡眠深度１、２、３と移行し、再び睡眠深度４へ移行する（時刻Ｔ２）。睡眠サイクル制御部３は、被験者の睡眠深度が再び４に移行したこと、およびその時刻Ｔ２を決定したときに、再び起床予定時刻Ｔｘにおける被験者の睡眠深度の予測を行う。
Thereafter, the sleep depth of the subject shifts to sleep
図６において、睡眠サイクル制御部３による予測の結果、被験者の起床予定時刻Ｔｘにおける被験者の睡眠深度が２であるので、睡眠サイクル制御部３は、刺激付与手段４に対し被験者に風を与える指令は出さない。その後、被験者の睡眠深度が、睡眠サイクルに従って推移することにより、被験者は、起床予定時刻Ｔｘにおいて睡眠深度２で目覚めることができる。
In FIG. 6, as a result of prediction by the sleep
他方、起床予定時刻Ｔｘにおける被験者の睡眠深度が２、１、レム睡眠、あるいは睡眠深度１からレム睡眠への移行状態でないと予測された場合には再度刺激付与手段４より被験者に風を与える操作を繰り返す。
On the other hand, when it is predicted that the sleep depth of the subject at the scheduled wake-up time Tx is not 1, 2, REM sleep, or a transition state from
図７は、時刻Ｔ１からＴ２において、睡眠サイクル制御部３が上述の処理を行ったが、実際の被験者の睡眠サイクルのうち１サイクル目から２サイクル目にかけて、理想的な睡眠サイクル時間よりも短くなったため、２サイクル目の睡眠サイクルにおいて、被験者の睡眠深度が３から４に移行したと決定した時刻Ｔ３において、睡眠サイクル制御部３が、起床予定時刻Ｔｘの睡眠深度が３であると予測した場合を示している。
FIG. 7 shows that the sleep
図８を参照して、図７の場合においても、睡眠サイクル制御部３は、刺激付与手段４に対し被験者に風を与えるように指令を出し、睡眠深度推定部２による被験者の睡眠深度の推定結果が睡眠深度１となると、刺激付与手段４による刺激を停止させる。刺激が停止すると被験者の睡眠深度は睡眠深度１、２、３と移行し、再び睡眠深度４へ移行する（時刻Ｔ４）。睡眠サイクル制御部３は、被験者の睡眠深度が再び４に移行したことを決定した時刻Ｔ４に、再び被験者の睡眠深度の予測を行う。図８の場合は、予測の結果、被験者の起床予定時刻Ｔｘにおける被験者の睡眠深度が２であると予測されるので、睡眠サイクル制御部３は、刺激付与手段４に対し被験者に風を与える指令は出さない。他方、予測の結果、起床予定時刻Ｔｘにおける被験者の睡眠深度が２、１、レム睡眠、あるいは睡眠深度１からレム睡眠への移行状態でないと予測された場合には再度刺激付与手段４より被験者に風を与える操作を繰り返す。
Referring to FIG. 8, also in the case of FIG. 7, the sleep
尚、刺激付与手段４による風付加は、上述のように睡眠開始直後の第１回目の睡眠サイクルで行ってもよいが、被験者によっては第２回目以降の睡眠サイクルで与える方がよい場合がある。これは、睡眠開始直後の睡眠サイクルでは、被験者によっては、かかる刺激によりいっきに覚醒、すなわち、目覚めてしまう可能性があるためである。 In addition, although the wind addition by the stimulus imparting means 4 may be performed in the first sleep cycle immediately after the start of sleep as described above, depending on the subject, it may be better to apply in the second and subsequent sleep cycles. . This is because, in the sleep cycle immediately after the start of sleep, depending on the subject, there is a possibility that the stimulus may wake up at the same time, that is, wake up.
次に図９に、本実施例の睡眠サイクル制御装置の動作を示すフローチャートを示す。 Next, in FIG. 9, the flowchart which shows operation | movement of the sleep cycle control apparatus of a present Example is shown.
図９では、被験者が１回目の睡眠サイクルにあるときに上述した睡眠サイクルの制御を行う場合の動作のフローチャートを示している。 FIG. 9 shows a flowchart of the operation in the case where the above-described sleep cycle control is performed when the subject is in the first sleep cycle.
ステップＳ１０１において、睡眠サイクル制御部３は、睡眠サイクル制御装置に被験者の起床予定時刻が入力されると、被験者の前回決定した睡眠深度を表す変数ＳＴＰおよび現在決定した睡眠深度を表す変数ＳＴＮ、ならびに睡眠サイクル制御のモードを表す変数ＭＯＤＥを初期化する。
In step S101, when the subject's scheduled wake-up time is input to the sleep cycle control device, the sleep
この初期化において、前回決定した睡眠深度を表す変数ＳＴＰおよび現在決定した睡眠深度を表す変数ＳＴＮには初期値として覚醒を示す値Ｗが格納される。また、睡眠サイクル制御のモードを表す変数ＭＯＤＥとしては、被験者の睡眠深度を監視する“通常モード”と被験者に風による刺激を与える“送風モード”があり、初期値として“通常モード”が格納される。 In this initialization, a value W indicating awakening is stored as an initial value in the variable STP indicating the previously determined sleep depth and the variable STN indicating the currently determined sleep depth. The variable MODE representing the sleep cycle control mode includes a “normal mode” for monitoring the sleep depth of the subject and a “air blowing mode” for giving the subject stimulation by wind, and “normal mode” is stored as an initial value. The
ステップＳ１０２において、睡眠サイクル制御部３は、生体情報センサ１による被験者の生体信号測定を開始し、睡眠深度推定部２により３０秒毎に被験者の睡眠深度を推定する。
In step S102, the sleep
ステップＳ１０３において、睡眠サイクル制御部３は、睡眠深度推定部２により推定された睡眠深度に基づいて被験者の現在の睡眠深度を決定する。具体的には上述の如く睡眠深度推定部２により３０秒毎に推定された被験者の睡眠深度の過去５分間について推定された睡眠深度が同一の睡眠深度であれば、現在、被験者は当該睡眠深度であると決定し、前回決定した睡眠深度、即ちＳＴＮに格納されている値を変数ＳＴＰへ格納し、変数ＳＴＮへは現在の睡眠深度を格納する。同一の睡眠深度でなければ、現在、被験者は前回決定した睡眠深度と同じであると決定し、ＳＴＮに格納されている値を変数ＳＴＰへ格納し、変数ＳＴＮの値は更新しない。
In step S <b> 103, the sleep
ステップＳ１０４において、睡眠サイクル制御部３は、睡眠サイクル制御のモードを表す変数ＭＯＤＥが“送風モード”であるかどうかを判定し、“送風モード”であればステップＳ１１４へ、そうでなければステップＳ１０５へ進む。
In step S104, the sleep
ステップＳ１０５において、睡眠サイクル制御部３は、被験者の睡眠深度が４以外から睡眠深度４へ移行してきたかどうかを判定する。即ち、現在の被験者の睡眠深度が４（ＳＴＮ＝４）であって、かつ、前回決定した睡眠深度が４以外（ＳＴＰ≠４）であるかどうかを判定する。判定の結果、被験者の睡眠深度が４以外から睡眠深度４へ移行してきたのであれば、ステップＳ１０８へ進み、そうでなければステップＳ１０６へ進む。
In step S <b> 105, the sleep
ステップＳ１０６において、睡眠サイクル制御部３は、現在の時刻が被験者の起床予定時刻であるかどうかを判定し、現在時刻が起床予定時刻であればステップＳ１０７へ進み睡眠サイクルの制御を終了する。そうでなければステップＳ１１３へ進む。
In step S106, the sleep
尚、現在時刻が起床予定時刻かどうかの判定は、時および分が一致した場合に、現在時刻と起床予定時刻が一致したと判定する。 Note that whether or not the current time is the scheduled wake-up time is determined that the current time and the scheduled wake-up time match when the hour and minute match.
ステップＳ１０８において、睡眠サイクル制御部３は、現在の時刻と被験者の起床予定時刻の差を算出し当該差が予め設定された、睡眠サイクル時間（９０分）未満であるかどうかを判定する。差が９０分未満であれば、ステップＳ１０７へ進み睡眠サイクルの制御を終了する。そうでなければステップＳ１０９進む。
In step S108, the sleep
ステップＳ１０９において、睡眠サイクル制御部３は、現在の時刻と被験者の起床予定時刻から、被験者の起床予定時刻における睡眠深度を予測し、ステップＳ１１０へ進む。
In step S109, the sleep
ステップＳ１１０において、睡眠サイクル制御部３は、被験者の起床予定時刻における予測睡眠深度が睡眠深度１、２、レム睡眠又は睡眠深度１からレム睡眠への移行状態であるかどうかを判定する。被験者の起床予定時刻における予測睡眠深度が１、２、レム睡眠又は睡眠深度１からレム睡眠への移行状態であれば、ステップＳ１１３へ進み、そうでなければステップＳ１１１へ進む。
In step S110, the sleep
ステップＳ１１１において、睡眠サイクル制御部３は、睡眠サイクル制御のモードを“送風モード”としてステップＳ１１２へ進む。
In step S111, the sleep
ステップＳ１１２において、睡眠サイクル制御部３は、刺激付与手段４へ指令を出し、被験者に送風による刺激を与えさせる。
In step S <b> 112, the sleep
ステップＳ１１３において、睡眠サイクル制御部３は、睡眠深度推定部２による次の睡眠深度推定までの期間（３０秒）が経過したかどうかを判定し、経過した場合には、ステップＳ１０２へ戻る。
In step S113, the sleep
ステップＳ１１４において、睡眠サイクル制御部３は、被験者の睡眠深度推定部２による現在の睡眠深度が１であるかを判定し、睡眠深度が１であればステップＳ１１７へ進み、そうでなければステップＳ１１３へ進む。
In step S114, the sleep
ステップＳ１１５において、睡眠サイクル制御部３は、刺激付与手段４へ指令を出し、送風による刺激を停止させステップＳ１１６へ進む。
In step S115, the sleep
ステップＳ１１６において、睡眠サイクル制御部３は、睡眠サイクル制御のモードを“通常モード”ととする。
In step S116, the sleep
以上のように上記睡眠サイクル制御装置は、被験者の睡眠深度が４以外の睡眠深度から睡眠深度４に移行した時刻と被験者の起床予定時刻に基づいて起床予定時刻における睡眠深度を予測し、起床予測時刻における睡眠深度が１、２、レム睡眠または１からレム睡眠への移行状態でない場合には、刺激付与手段４から送風による刺激を被験者に吹きかけ、これにより被験者の睡眠深度を強制的に移行させ、これにより睡眠サイクル時間を延長させることにより、起床予定時刻における睡眠深度を１、２、レム睡眠または１からレム睡眠への移行状態となるように制御するものである。
As described above, the sleep cycle control device predicts the sleep depth at the scheduled wake-up time based on the time when the sleep depth of the subject has shifted from the sleep depth other than 4 to the
また、上記図９に示すフローチャートでは、睡眠サイクル制御部３は、被験者の睡眠深度が最初に４に移行したと決定した時刻と被験者の起床予定時刻の差の期間内に睡眠サイクルが１回以上繰り返される場合には、すべての睡眠サイクルにおいて睡眠深度が４に移行したと決定したときに被験者への風による刺激付与を行なうものであるが、被験者が、あらかじめ指定した睡眠サイクルにあるときのみ、刺激付与を行なうこととしてもよい。この場合のフローチャートを図１０に示す。
Further, in the flowchart shown in FIG. 9, the sleep
図１０のフローチャートを実行するにあたって、睡眠サイクル制御部３は、睡眠サイクルカウントを格納する領域（図示せず。）として変数ｎおよび何回目の睡眠サイクルで刺激付与を行うかを示す整数値を格納する領域（図示せず。）として変数ｃを備えている。変数ｃに何回目の睡眠サイクルかを示す整数値を格納しておくことにより、指定回数目の睡眠サイクルの場合にのみ、刺激付与を行わせることが可能となる。
In executing the flowchart of FIG. 10, the sleep
図１０のフローチャートでは、ステップＳ１０１の初期化において、睡眠サイクルカウントを表す変数ｎには初期値として０が格納され、変数ｃには１回目の睡眠サイクルで刺激付与を行なわせるために１が格納されている。 In the flowchart of FIG. 10, in the initialization of step S101, 0 is stored as an initial value in the variable n representing the sleep cycle count, and 1 is stored in the variable c to cause stimulation to be applied in the first sleep cycle. Has been.
また、ステップＳ１１８において、睡眠サイクル制御部３は、睡眠サイクル制御のモードを“通常モード”とすると供に睡眠サイクル変数ｎをデクリメントする。これは、強制的に睡眠サイクルを変更した場合については、正常な睡眠サイクルによるものではないので、カウントに加えないために、変数ｎから減算する趣旨である。
In step S118, the sleep
図１０のフローチャートでは、図９のフローチャートにステップＳ１１７およびステップＳ１１８が追加されている。 In the flowchart of FIG. 10, steps S117 and S118 are added to the flowchart of FIG.
ステップＳ１１７において、睡眠サイクル制御部３は、睡眠サイクルカウントｎをインクリメントしステップＳ１１０へ進む。
In step S117, the sleep
ステップＳ１１８において、睡眠サイクル制御部３は、睡眠サイクルカウントｎがｃ（＝１）、すなわち被験者の睡眠サイクルが１サイクル目であるかどうかを判定し、睡眠サイクルが１サイクルを過ぎてしまっている場合には、ステップＳ１０７へ進み睡眠サイクルの制御を終了し、そうでばければステップＳ１１１へ進む。
In step S118, the sleep
その他のステップでの睡眠制御部３の動作は、図９に示すフローチャートと同様の動作を行なう。
The operation of the
かかるフローチャートにより、被験者が１回目の睡眠サイクルにあるときにのみ刺激付与を行わせることができる。 With this flowchart, stimulation can be applied only when the subject is in the first sleep cycle.
図１１は、上記睡眠サイクル制御装置により、被験者の睡眠開始後２回目の睡眠サイクルにおいて、被験者の睡眠深度が睡眠深度４にあるときに刺激付与手段により被験者に風を吹きかけ強制的に睡眠深度１へ移行させた結果、被験者の睡眠開始後２回目の睡眠サイクルが延長され、被験者の起床予定時刻であるＡＭ６：００に睡眠深度１となるように制御されたことを示している。
FIG. 11 shows that the sleep cycle control device forcibly blows the subject with wind when the subject's sleep depth is at the
上述した本実施例では、「ヒトの理想状態における睡眠サイクル時間は通常約９０分であり、ヒトが各睡眠深度及びレム睡眠の状態に留まる時間は理想状態においてはほぼ同一時間である。」ということに基づいて被験者の起床予定時刻における睡眠深度を予測しているが、特定の被験者について睡眠サイクルの制御を行う場合には、予めその被験者の睡眠サイクルを複数回測定してデータベース等に蓄積しておき、そのデータからその被験者特有の睡眠サイクル時間および睡眠サイクルの特性を検出し、かかる睡眠サイクル時間および睡眠サイクル特性に基づいて起床予定時刻における睡眠深度を予測することもできる。 In the present embodiment described above, “the sleep cycle time in a human ideal state is usually about 90 minutes, and the time during which a human stays in each sleep depth and REM sleep state is almost the same time in the ideal state”. The sleep depth of the subject at the scheduled wake-up time is predicted, but when the sleep cycle is controlled for a specific subject, the sleep cycle of the subject is measured several times in advance and stored in a database or the like. It is also possible to detect the sleep cycle time and sleep cycle characteristics specific to the subject from the data, and predict the sleep depth at the scheduled wake-up time based on the sleep cycle time and sleep cycle characteristics.
そのほか、睡眠中の被験者の睡眠サイクルおよび各睡眠深度に留まる時間を測定し、これに基づいて、次回以降の被験者の睡眠サイクル時間および各睡眠深度にとどまる時間を仮定し、かかる仮定された睡眠サイクル時間および各睡眠深度にとどまる時間に基づいて被験者の起床予定時刻における睡眠深度を予測することもできる。 In addition, the sleep cycle of the subject during sleep and the time spent at each sleep depth are measured, and based on this, the sleep cycle time of the subject after that and the time staying at each sleep depth are assumed, and the assumed sleep cycle. It is also possible to predict the sleep depth at the scheduled wake-up time of the subject based on the time and the time spent at each sleep depth.
また、本実施例では、睡眠サイクル制御部３による被験者の睡眠深度の決定は、過去５分間（１０サンプル）における３０秒後との睡眠深度推定部２の推定の結果、全ての推定結果が同一睡眠深度であるときに、被験者は当該睡眠深度にあると決定しているが、過去の所定期間、例えば５分間における睡眠深度推定部２の推定の結果、所定の睡眠深度が何割含まれているかによって被験者の睡眠深度を決定してもよい。
In this embodiment, the sleep
また、本実施例では、複数の小さな電極１ａおよび呼気バンド１ｂを備えた生体情報センサ１および生体情報センサ１が生体信号として測定した呼吸、脳波、心電、眼球運動、顎筋電の信号に基づいて、被験者の睡眠深度を推定する睡眠深度推定部２により被験者の睡眠深度を測定し、当該睡眠深度から睡眠サイクル制御部３により被験者の睡眠サイクルを求めているが、これに限らず、上記生体信号のうちの一部を検出し、検出データに基づいて被験者の睡眠サイクルを認識できるセンサや睡眠サイクル検出手段があればこれらを使用してもよい。
Further, in this embodiment, the
また、本実施例では、睡眠深度が４へ移行したときを基準として被験者の起床予定時刻における睡眠深度の予測および刺激付与手段による送風の吹きかけを行っているが、睡眠深度が４以外の場合でも同様の制御を行うことができる。 Further, in this embodiment, the sleep depth is predicted at the scheduled wake-up time of the subject and the blowing of air by the stimulus applying means is performed based on the time when the sleep depth has shifted to 4, but even when the sleep depth is other than 4 Similar control can be performed.
この場合、睡眠深度が浅い状態から深い状態へ移行したとき、および睡眠深度が深い状態から浅い状態へ移行したときのいずれにおいても刺激付与手段による送風吹きかけを行ってもよいが、好ましくは、睡眠深度が浅い状態から深い状態へ移行したときに刺激付与手段による送風吹きかけを行う方がよい。これにより、被験者を覚醒させてしまうという事態を回避することが可能となる。 In this case, the air blowing by the stimulus applying means may be performed both when the sleep depth is shifted from the shallow state to the deep state and when the sleep depth is shifted from the deep state to the shallow state. When the depth shifts from a shallow state to a deep state, it is better to perform blowing by the stimulus applying means. This makes it possible to avoid a situation where the subject is awakened.
また、本実施例では、刺激を停止する基準として被験者の睡眠深度が１となったときを基準としているが、その他、睡眠深度が２あるいはレムとなったときを基準としてもよい。 Further, in this embodiment, the reference when the subject's sleep depth is 1 is used as a reference for stopping the stimulation. However, the reference may be when the sleep depth is 2 or REM.
また、本実施例では、被験者に与える刺激として刺激付与手段４による送風を使用しているが、その他、光、音、におい、温度変化等を刺激として与えてもよい。
In the present embodiment, air blow by the
また、本実施例における睡眠深度推定部２および睡眠サイクル制御部３をプログラムで作成し、ＰＣ等に実行させることにより睡眠サイクル制御装置を実現することもできる。
Moreover, a sleep cycle control apparatus can also be implement | achieved by creating the sleep
さらに、上述した睡眠サイクル制御装置の機能の一部を睡眠サイクル制御装置で行い、他の一部をプログラムで作成しＰＣ等で行わせることも可能である。 Furthermore, a part of the functions of the sleep cycle control device described above can be performed by the sleep cycle control device, and the other part can be created by a program and executed by a PC or the like.
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、かかる実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。 While the embodiment according to the present invention has been described above, the embodiment can be appropriately modified in various ways within the scope of the technical idea shown in the claims.
１ 生体情報センサー
２ 睡眠深度推定部
３ 睡眠サイクル制御部
４ 刺激付与手段
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該生体情報センサーの出力信号に基づいて人体の睡眠状態を推定する睡眠状態推定手段と、
前記睡眠状態推定手段により推定された睡眠状態から所定時間後の人体の睡眠状態を予測する睡眠状態予測手段と、
前記睡眠状態予測手段により予測された所定時間後の睡眠状態が所望の睡眠状態でない場合には、所望の睡眠状態となるように、人体の睡眠サイクルの変更操作を行う睡眠サイクル変更手段
とを、備えていることを特徴とする睡眠サイクル制御装置。 A biological information sensor for detecting biological information from the human body;
Sleep state estimation means for estimating a sleep state of a human body based on an output signal of the biological information sensor;
Sleep state prediction means for predicting the sleep state of the human body after a predetermined time from the sleep state estimated by the sleep state estimation means;
When the sleep state after a predetermined time predicted by the sleep state prediction unit is not a desired sleep state, a sleep cycle change unit that performs a change operation of the sleep cycle of the human body so as to be a desired sleep state. A sleep cycle control device comprising:
A recording medium storing the program according to claim 7.
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