JP4356680B2 - 睡眠状態検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、レム期の所定期間の検出を行う睡眠状態検出装置に関するものである。

従来から、人間の睡眠時には、浅い眠りのレム期と深い眠りのノンレム期とが交互に繰り返されることが知られている。このレム期には、心拍数などの生態情報値のばらつきが大きくなることが知られており、このような生態情報値の変動を利用して睡眠中におけるレム期とノンレム期とを検出する装置が検討されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１には、就寝者の脈拍数や呼吸数などの生態情報値の増分と該生態情報値の標準偏差を線形結合して睡眠状態の変動傾向を示す変動指数を算出し、この変動指数が大きい就寝期間をレム期、小さい就寝期間をノンレム期として睡眠状態を検出する装置が記載されている。

このように、レム期とノンレム期との検出を行うことにより、レム期に就寝者に起床を報知して就寝者の目覚めの快適性を向上させたり、ノンレム期に睡眠深度を深くさせて全体として深い睡眠を得るようにさせたりすることが可能となる。
特開平３−４１９２６

ところで、上記特許文献１の睡眠状態検出装置では、単にレム期の検出を行うものであり、この検出されたレム期が、レム期の何れの期間（前期（Ｆ）、中間期（Ｍ）、後期（Ｌ））であるかということを判別することができないという問題点があった。

その結果、上記睡眠状態装置を用い、例えば、就寝者の目覚めの快適性を向上させるために、起床予定時刻の１時間前から起床予定時刻までを起床の報知期間とし、この報知期間にレム期が検出されると起床を報知する場合に、次の課題がある。就寝者の目覚めが最も快適とレム期の所定期間は、個人差があるので、例えば、就寝者の目覚めが最も快適となるのがレム期の前期（Ｆ）である場合、レム期の中間期（Ｍ）や後期（Ｌ）に起床を報知すると、より快適な目覚めが得られないという問題点がある。また、就寝者の目覚めがレム期の後期（Ｌ）に最も快適となる場合は、レム期の前期（Ｆ）を検出して起床を報知すると、最も快適な目覚めが得られないだけではなく、起床予定時刻よりも不必要に早い時刻に、就寝者に起床を報知してしまうという問題点があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、就寝者の心拍数の所定時間毎の標準偏差と、心拍数から抽出したウルトラディアンリズムに対応する周期成分と基づいて、レム期の所定期間の検出を行う睡眠状態検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、就寝者の心拍数を測定する測定手段（2）と、上記測定手段（2）により測定された心拍数からウルトラディアンリズムに対応した周期成分を抽出する抽出手段（34）と、上記測定手段（2）により測定された心拍数の所定時間毎の標準偏差を算出する算出手段（35）と、上記算出手段（35）により算出された全ての標準偏差のうち所定の大きさの標準偏差が含まれる基準値以上の就寝期間をレム期として導出する導出手段（41）と、上記導出手段（41）により導出された上記レム期において、上記抽出手段（34）により抽出された周期成分の変化に基づいて上記レム期の所定期間を検出する検出手段（42）とを備えている。

更に、上記検出手段（42）は、上記抽出手段（34）により抽出された周期成分の変化が正の勾配となる時をレム期の前期（Ｆ）として検出し、上記抽出手段（34）により抽出された周期成分の変化が正の極値となる時をレム期の中間期（Ｍ）として検出し、上記抽出手段（34）により抽出された周期成分の変化が負の勾配となる時をレム期の後期（Ｌ）として検出する。

この第１の発明では、上記測定手段（2）が、例えば、就寝者の体動や心電図などを測定することにより心拍数を測定する。レム期には、心拍数のばらつきが大きくなることが知られているので、上記算出手段（35）が、心拍数のばらつきを示す所定時間毎の標準偏差を算出する。該所定時間は、例えば１０分間であり、レム期の平均持続時間（約２０分）よりも短いことが好ましい。そして、上記導出手段（41）が、上記上記算出手段（35）により算出された心拍数の標準偏差のうち所定の大きさの標準偏差が含まれる基準値以上の就寝期間をレム期として導出する。ここで、就寝時において、レム期は約２０％、ノンレム期は約８０％を占めることが知られているので、上記レム期は、例えば、上記算出手段（35）により算出された標準偏差が大きい順から上位２０％以上にある就寝期間であり、この基準値とは、上位２０％に含まれる就寝期間の標準偏差の下限値である。

また、上記抽出手段（34）は、測定手段（2）により測定された心拍数から、周期的に検出される信号を抽出して、ウルトラディアンリズムの周期成分を抽出する。このウルトラディアンリズムとは、睡眠中のレム期とノンレム期のサイクルに代表される人体の生体リズムであり、一般的に約９０分周期であるが、個人差がある。そこで、上記抽出手段（34）は、例えば、３０分から１２０分の周期で検出される信号を抽出する。そして、この抽出された周期成分の変化がピークとなるときが、レム期の中間期（Ｍ）であると推定される。上記検出手段（42）は、上記導出手段（41）により導出されたレム期において、上記抽出手段（34）により抽出されたウルトラディアンリズムに対応する周期成分の変化に基づいて、レム期の前期（Ｆ）、中間期（Ｍ）、後期（Ｌ）の検出を行う。このようにして、単にレム期の検出を行うだけでなく、導出手段（41）により導出されたレム期が、レム期の何れの期間であるかという検出を行う。

第２の発明は、第１の発明において、就寝者の起床予定時刻の所定時間前に設定された設定時刻より以降の起床の報知期間において、上記検出手段（42）がレム期の所定期間を検出すると、就寝者に起床を報知する報知手段（39）を備えている。

この第２の発明では、上記報知期間において、上記検出手段（42）がレム期の所定期間を検出すると、上記報知手段（39）が、就寝者に起床を報知するので、就寝者の目覚めの快適性が向上する。そして、このレム期の所定期間を、就寝者の目覚めが最も快適となる所定期間に設定すれば、就寝者は確実に快適な目覚めを得ることができる。また、レム期の所定期間をレム期の後期（Ｌ）とした場合、就寝者は、快適な目覚めを得ることができると共に、不必要に早く起床を報知されることがない。

第３の発明は、第１の発明において、上記導出手段（41）は、就寝者の起床予定時刻の所定時間前に設定された設定時刻より以降の起床の報知期間において、就寝開始から上記設定時刻までの標準偏差の基準値に基づいて上記報知期間におけるレム期を導出するにように構成され、上記報知期間において、上記検出手段（42）がレム期の所定期間を検出すると、就寝者に起床を報知する報知手段（39）を備えている。

この第３の発明では、上記導出手段（41）が、上記報知期間のレム期を導出するにあたり、算出手段（35）により標準偏差が算出される毎に上記所定の大きさの標準偏差が含まれる基準値以上の就寝期間（例えば、標準偏差が大きい順から上位２０％の就寝期間）を導出する必要がなく、上記就寝開始から上記設定時刻までの標準偏差の基準値に基づいて容易に導出する。具体的に、例えば、上記導出手段（41）は、上記報知期間において、算出手段（35）により算出された標準偏差が、上記就寝開始から上記設定時刻までの標準偏差の基準値以上となる期間をレム期として導出する。

第４の発明は、第２又は第３の発明において、上記報知手段（39）は、上記検出手段（42）が起床予定時刻までにレム期の所定期間を検出しない場合、上記起床予定時刻に就寝者に起床を報知するように構成されている。

この第４の発明では、上記報知手段（39）は、上記報知期間において、遅くとも起床予定時刻には就寝者に起床を報知する。これにより、就寝者が起床予定時刻を過ぎても就寝し続けることを防止する。

上記第１の発明によれば、心拍数の所定時間毎の標準偏差のうち所定の大きさの標準偏差からレム期を導出すると共に、心拍数から抽出されたウルトラディアンリズムの周期成分の変化に基づいて上記レム期の所定期間を検出するようにしたために、単にレム期を検出するのではなく、レム期の何れの期間（前期（Ｆ）、中間期（Ｍ）、後期（Ｌ））であるかということを検出することができる。

特に、上記レム期の前期（Ｆ）を検出することができるので、レム期の前期（Ｆ）に目覚めが快適となる就寝者に、レム期の前期（Ｆ）に起床を報知する等の手段を講ずることができる。

また、上記レム期の中間期（Ｍ）を検出することができるので、レム期の中間期（Ｍ）に目覚めが快適となる就寝者に、レム期の中間期（Ｍ）に起床を報知する等の手段を講ずることができる。

また、上記レム期の後期（Ｌ）を検出することができるので、レム期の後期（Ｌ）に目覚めが快適となる就寝者に、レム期の後期（Ｌ）に起床を報知する等の手段を講ずることができる。

上記第２の発明によれば、上記報知期間において、レム期の所定期間を検出すると、就寝者に起床を報知するようにしたために、就寝者の目覚めの快適性を向上させることができる。

具体的に、例えば、上記検出手段（42）が、就寝者の目覚めが最も快適となるレム期の所定期間を検出したら目覚めを報知するようにして、就寝者の目覚めの快適性を確実に向上させたり、レム期の後期（Ｌ）を検出したら起床を報知するようにして、不必要に早く起床を報知することなく、就寝者の目覚めの快適性を向上させることができる。

上記第３の発明によれば、上記導出手段（41）は、上記報知期間のレム期を、上記就寝開始から上記設定時刻までの標準偏差の基準値に基づいて導出するようにしたために、算出手段（35）により標準偏差が算出される毎に、上記所定の大きさの標準偏差が含まれる基準値以上の就寝期間（例えば、標準偏差が大きい順から上位２０％の就寝期間）を導出する必要がないので、上記報知期間におけるレム期を容易に導出することができる。

上記第４の発明によれば、第２又は第３の発明において、上記報知手段（39）は、上記検出手段（42）により上記報知期間においてレム期が検出されない場合、起床予定時刻に就寝者に起床を報知するようにしたために、上記報知手段（39）は、遅くとも起床予定時刻には就寝者に起床を報知することができるので、就寝者が起床予定時刻を過ぎても就寝し続けることを防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１は、図１に示すように、就寝者の睡眠状態を検出すると共に、この検出結果に基づいて就寝者に起床を報知する睡眠状態検出装置（1）である。上記睡眠状態検出装置（1）は、体動センサ（2）と回路ユニット（30）とを備えている。

上記体動センサ（2）は、就寝者の体動から心拍数を測定するものであって、心拍数の測定手段に構成されている。上記体動センサ（2）は、図１及び図２に示すように、感圧部（21）と受圧部（22）とを備えている。上記感圧部（21）は、ベッドなどの寝具の寝台に敷かれたマットレス上に敷設されるものであり、細長で中空状のチューブで構成され、その内側に空間が形成されている。そして、就寝者がベッドに横臥すると、就寝者の体動に伴い感圧部（21）に圧力・振動が伝達され、感圧部（21）の内圧が受圧部（22）に作用するように構成されている。

受圧部（22）は、ケーシング（23）と、該ケーシング（23）に収納されるセンサ部（24）とで構成されている。センサ部（24）は、マイクロフォンや圧力センサなどで構成されている。上記センサ部（24）は、上記感圧部（21）より作用した内圧を受け、この内圧を体動の検出信号としてリード線（25）を介して回路ユニット（30）に出力する。なお、感圧部（21）と受圧部（22）との接続位置に微小なリーク溝（26）が形成されている。該リーク溝（26）は、就寝者がベッドに強い衝撃を与えた際に、センサ部（24）に対して急激に上昇した内圧が作用し、センサ部（24）が故障したり、検出信号が飽和状態となったりすることを抑制するものである。

上記回路ユニット（30）は、図３に示すように、体動出力部（31）と、心拍数導出部（32）と、周期成分抽出部（34）と、標準偏差算出部（35）と、レム検出部（36）と、起床時刻設定部（37）と報知条件設定部（38）と、起床報知部（39）とを備えている。

上記体動出力部（31）は、上記体動センサ（2）の受圧部（22）から出力された検出信号を、所定周波数帯域の体動信号に変調して出力するものである。

上記心拍数導出部（32）は、心拍数実測部（40）と心拍ベースライン導出部（33）とを備えている。上記心拍数実測部（40）は、上記体動出力部（31）から出力された体動信号の周波数帯域から、心拍数抽出フィルタにより心拍の周波数帯域の信号を抽出し、この抽出された信号の実測値から１分間毎の心拍数の平均値（以下、実測の心拍数平均値という）を導出するものである。上記心拍ベースライン導出部（33）は、上記心拍数実測部（40）によって導出された実測の心拍数平均値から、寝返り等の粗体動によるノイズの信号を除去し、これを１分間毎の心拍ベースラインとして導出するものである。

上記周期成分抽出部（34）は、上記心拍ベースライン導出部（33）により導出された心拍ベースラインから、周期的に検出される信号をウルトラディアンリズムに対応した周期成分として抽出するものであって、抽出手段に構成されいてる。

上記標準偏差算出部（35）は、上記心拍ベースライン導出部（33）により導出された心拍ベースラインから、所定時間毎（例えば、１０分間毎）の標準偏差を算出するものであって、算出手段に構成されている。

上記レム検出部（36）は、睡眠状態を検出するものであって、レム期導出部（41）とレム所定期間検出部（42）とを備えている。上記レム期導出部（41）は、上記標準偏差算出部（35）により算出される１０分毎の標準偏差のうち、所定の大きさ（例えば、標準偏差が大きい順から上位２０％）の標準偏差が含まれる就寝期間をレム期として導出するものであって、導出手段に構成されている。上記レム所定期間検出部（42）は、上記レム期導出部（41）により導出されたレム期において、上記周期成分抽出部（34）によって抽出された周期成分の変化に基づいてレム期の所定期間を検出するものであって、検出手段に構成されている。具体的に、上記レム所定期間検出部（42）は、レム期において、上記周期成分抽出部（34）によって抽出された周期成分の変化が正勾配である時をレム期の前期（Ｆ）として検出し、周期成分の変化が正の極値である時をレム期の中間期（Ｍ）として検出し、周期成分の変化が負勾配である時をレム期の後期（Ｌ）として検出するように構成されている。

上記起床時刻設定部（37）は、起床予定時刻（例えば、７時）を設定するものである。上記報知条件設定部（38）は、就寝者に起床を報知する条件を設定するものであって、報知期間設定部（44）とレム所定期間設定部（45）とを備えている。上記報知期間設定部（44）は、起床予定時刻の所定時間（例えば１時間）前に設定された設定時刻（６時）以降よりの起床の報知期間（６時以降）を設定するものである。上記レム所定期間設定部（44）は、就寝者の目覚めが最も快適となるレム期の所定期間を設定するものである。このようにして、上記報知条件設定部（38）では、報知期間に設定されたレム期の所定期間が検出されたら、就寝者に起床を報知するように設定される。なお、上記起床時刻設定部（37）と報知期間設定部（44）とレム所定期間設定部（45）の設定は、自動的、又は就寝者等の入力により設定される。

上記起床報知部（39）は、上記報知期間設定部（44）により設定された報知期間において、上記レム所定期間検出部（42）が上記レム所定期間設定部（45）により設定したレム期の所定期間を検出すると就寝者に起床を報知し、上記報知期間にレム期の所定期間が検出されない場合は、起床予定時刻に就寝者に起床を報知するものである。

−運転動作−
次に、上記睡眠状態検出装置（1）における、就寝者の睡眠状態の検出動作と起床の報知動作とを、図３及び図４のフローチャート及び図５に基づいて説明する。なお、上記睡眠状態検出装置（1）は、単にレム期の所定期間の検出のみを行うように設定したり、レム期の所定期間の検出を行うと共に単に起床予定時刻に起床を報知するように設定することもできるが、その場合は、上記起床時刻設定部（37）と報知条件設定部（38）の設定を適宜解除する。

まず、睡眠状態検出装置（1）がＯＮ状態にされると、起床時刻設定部（37）が、就寝者の起床予定時刻を、例えば７時と設定される。

そして、報知条件設定部（38）において、就寝者に起床を報知する条件の設定を行う。具体的に、上記報知期間設定部（44）が、起床報知部（39）が就寝者に起床を報知する報知期間を、例えば、起床予定時刻の１時間前の設定時刻６時以降と設定する。また、上記レム所定期間設定部（45）により、起床報知部（39）が起床を報知するレム期の所定期間を、例えば、就寝者の目覚めが最も快適となるレム期の後期（Ｌ）と設定する。この就寝者の目覚めが最も快適となるレム期の所定期間は、後述する睡眠状態の検出動作及び起床の報知動作を数日間繰り返し行って決定することが好ましい。このようにして、上記報知条件設定部（38）は、上記起床報知部（39）が就寝者に起床を報知する条件を、６時以降においてレム期の後期（Ｌ）が検出された時として設定する。なお、上記起床報知部（39）は、６時以降において、レム期の後期（Ｌ）が検出されない場合、７時に起床を報知するように設定されている。また、上記起床予定時刻と報知期間は、特に限定されるものではなく、確実に快適な目覚めを得たい場合は、報知期間を長くして、該報知期間にレム期の所定期間が確実に発生するようにすることが好ましい。

就寝者が上記体動センサ（2）の感圧部（21）の上に横臥すると、上記睡眠状態検出装置（1）による就寝中の睡眠状態の検出が開始する。

まず、ステップＳＴ１において、上記体動センサ（2）が、就寝者の体動に伴う検出信号を出力し、体動出力部（31）が、上記検出信号を所定周波数帯域（７．５±２．５Ｈｚ）の体動信号に変調して出力する。

そして、ステップＳＴ２に移り、上記心拍数導出部（31）において、ステップＳＴ１で出力された体動信号から１分間の心拍ベースラインが導出される。図５（ａ）は、横軸が就寝時の時間の経過を示し、縦軸が心拍数を示したグラフであり、点線（100）は上記心拍数実測部（40）によって導出された１分間の実測の心拍数平均値を示し、実線（200）は、上記心拍ベースライン導出部（32）によって導出された心拍ベースラインを示している。なお、図５では、便宜上、就寝者が横臥しているが睡眠しておらず覚醒している期間は省略し、横軸の就寝開始から０分（０時）は、就寝者が睡眠状態になった時点を示している。

上記心拍数導出部（32）では、まず、上記心拍数実測部（40）が、上記体動出力部（31）により出力された体動信号の周波数帯域から、心拍数抽出フィルタにより心拍の周波数帯域（１．４±０．６Ｈｚ）の信号を抽出し、１分間の実測の心拍数平均値を導出する。該実測の心拍数平均値は、周波数信号の実測値をそのまま心拍数として導出したものであるため、点線（100）に示すスパイク状の突起に現れる寝返り等の粗体動によるノイズを含んでいる。

そこで、上記心拍ベースライン導出部（32）が、上記心拍数実測部（40）により導出された実測の心拍数平均値を用い、実測の心拍数平均値の変化を指数関数で緩和させた１分間の心拍ベースラインを導出する。上記指数関数で用いられる時定数は、実測の心拍数平均値の増大変化時と、減少変化時とで異なる時定数が用いられる。

具体的に、例えば所定時における心拍ベースラインがＣであり、その後のｔｏ[min]後に実測の心拍数平均値がＸｉまで増大変化した場合（Ｘｉ＞Ｃである場合）、本実施形態では、時定数τ１を２[min]として以下の式により新たな心拍ベースラインＣ’が更新される。

Ｃ’＝Ｃ×α＋Ｘｉ（１−α）
ここでα＝ｅｘｐ（−ｔｏ／τ１）、τ１＝２[min]
一方、例えば所定時における心拍数がＣであり、その後のｔｏ[min]後に実測の心拍数平均値がＸｉまで減少変化した場合（Ｘｉ＜Ｃの場合）、本実施形態では、時定数τ２を３[min]として以下の式により新たな心拍数Ｃ’が更新される。

Ｃ’＝Ｃ×β＋Ｘｉ（１−β）
ここでβ＝ｅｘｐ（−ｔｏ／τ２）、τ２＝３[min]
このようにして、上記指数関数によって緩和された信号レベルを心拍ベースラインとするため、実測の心拍数平均値が、粗体動等のノイズにより急激に変化した場合にも、心拍ベースラインは、実測の心拍数平均値の変化率よりも小さい変化率で適宜導出されることになる。また、上記指数関数の時定数は、実測の心拍数平均値の増大変化時よりも減少変化時の方が大きい値を用いている。これにより、心拍ベースラインは、実測の心拍数平均値の増大変化に対しては比較的早い応答性をもち、実測の心拍数平均値の減少変化に対しては比較的遅い応答性をもつ。なお、このように実測の心拍数平均値を緩和させる関数は、上記指数関数（１時遅れ系のステップ関数）以外に、例えば２時遅れ系のステップ関数やその他の関数を用いてもよい。

次に、ステップＳＴ３において、上記周期成分抽出部（34）は、ステップＳＴ２で導出された心拍ベースラインを用い、バンドパスフィルタ（通過域０．２５±０．１５Ｈｚ）によりフィルタ処理（例えば、チェビシェフ特性、８次、リップル０．２５ｄＢ）を行って、図５（ｂ）の実線(300)に示すウルトラディアンリズムに対応した心拍の周期成分を抽出する。なお、人体のウルトラディアンリズムの周期は、一般的に９０分周期であるが、この周期には個人差があるために、ここでは、３０分から１２０分で現れる周期成分を抽出している。そして、図５（ｂ）に示すウルトラディアンリズムの周期成分のピーク、即ち正の極値がレム期の中間地点であると推定される。

次に、ステップＳＴ４において、体動センサ（2）による心拍数の測定開始から１０分が経過したか否かの判定が行われる。ＳＴ４において、測定後１０分が経過していると判定されたらステップＳＴ５に進み、測定開始から１０分が経過していないと判定されたら復帰する。

ステップＳＴ５においては、上記標準偏差算出部（35）が、図５(c)の実線（400）に示す心拍ベースラインの過去１０分間の標準偏差の算出が行われる。なお、上記標準偏差算出部（35）は、上記心拍ベースライン導出部（33）が心拍ベースラインが導出する１分毎に、過去１０分間の標準偏差の算出を行い、就寝開始からＮ分（Ｎは１０以上の整数）が経過した際には、就寝開始後（Ｎ−１０）分からＮ分までの心拍ベースラインの標準偏差を算出する。

次に、ステップＳＴ６において、就寝者の目覚めがスッキリするように選択されているか否かを判定する。本実施形態では、報知条件設定部（38）で、起床予定時刻の１時間前の６時以降に、就寝者の目覚めが最も快適となるレム期の後期（Ｌ）が検出されると、起床報知部（39）により就寝者に起床が報知されて就寝者の目覚めをスッキリさせるように設定されているので、ステップＳＴ７に進む。なお、目覚めがスッキリするように設定されてない場合は復帰する。

次に、ステップＳＴ７において、報知期間か否かの判定が行われる。そして、ステップＳＴ７において、未だ報知期間に達していないと判定された場合は復帰し、報知期間に達していると判定されるとステップＳＴ８に進む。

ステップＳＴ８では、上記レム検出部（36）のレム期導出部（41）により、報知期間において、過去１０分間の標準偏差が算出される１分毎に、上記算出手段（35）により算出された全ての標準偏差のうち、標準偏差が大きい順から上位２０％となる就寝期間をレム期として導出する。

そして、ステップＳＴ９において、上記レム期導出部（41）により、現時点がレム期であると導出されるとステップＳＴ１０に進む。なお、図５（ｃ）の四角で囲まれた就寝期間は、報知期間中の６時２０分に上記レム期導出部（41）により導出されたレム期を示している。つまり、四角で囲まれた就寝期間は、就寝開始から６時２０分までにおいて、標準偏差が大きい順から上位２０％となる就寝期間であり、報知期間においては、６時から６時２０分までにレム期が導出されている。また、本実施形態では、就寝開始から２８０分経過した時点での標準偏差が６．８となって最も大きく、標準偏差が大きい順から上位２０％となるのは、標準偏差が０．５以上の就寝期間となる。

次に、ステップＳＴ１０において、報知条件設定部（38）のレム所定期間設定部（45）の設定が、レム期の前期（Ｆ）、中間期（Ｍ）、後期（Ｌ）の何れかの判定を行う。本実施形態では、報知期間内にレム期の後期（Ｌ）が検出されると、起床を報知するように設定されているので、後期（Ｌ）と判定されてステップＳＴ１３に進む。

ステップＳＴ１３では、上記レム所定期間検出部（42）により、ウルトラディアンリズムの周期成分の変化が負勾配であれば、レム期の後期（Ｌ）と判定され、ステップＳＴ１４にすすむ。そして、ステップＳＴ１３において、上記レム所定期間検出部（42）が、ウルトラディアンリズムの周期成分が負勾配でない場合は、レム期の後期（Ｌ）ではないと判定し、復帰する。

具体的に、本実施形態では、レム期導出部（41）が、報知期間の開始時の６時よりレム期が導出しているが、６時から６時１０分までのウルトラディアンリズムの周期成分の変化は正勾配であるので、レム所定期間検出部（42）は、６時から６時１０分までのレム期をレム期の後期（Ｌ）ではないと判定する。そして、６時１０分から６時２０分までのウルトラディアンリズムの周期成分の変化は負勾配であるので、レム所定期間検出部（42）が、６時１０分から６時２０分までのレム期をレム期の後期（Ｌ）として検出する。なお、本実施形態では、報知期間におけるレム期の後期（Ｌ）の検出のみを行うが、図５（ｃ）に示す全てのレム期において、図５（ｂ）のウルトラディアンリズムの周期成分が正勾配であるときを前期（Ｆ）、正の極値であるときを中間期（Ｍ）、負勾配であるときを後期（Ｌ）として図示している。

このように、レム期の後期（Ｌ）が検出されたら、ステップＳＴ１４において、起床報知部（39）が就寝者に起床を報知する。

起床予定時の７時までにレム期の後期（Ｌ）が検出されない場合は、ステップＳＴ７で起床予定時の７時が判定されるとステップＳＴ１４に進み、起床報知部（39）が起動して就寝者に起床を報知する。

なお、就寝者の目覚めがレム期の前期（Ｆ）に最も快適となる場合は、報知期間において、レム所定期間検出部（42）によりレム期の前期（Ｆ）が検出されたら、起床報知部（39）を起動して起床を報知するように設定する。この場合、ステップＳＴ１０からステップＳＴ１１に進み、ウルトラディアンリズムの周期成分の変化が正勾配である時をレム期の前期（Ｆ）と判定し、ステップＳＴ１４において、起床報知部（39）を起動する。また、就寝者の目覚めがレム期の中間期（Ｍ）に最も快適となる場合は、報知期間において、レム所定期間検出部（42）によりレム期の中間期（Ｍ）が検出されたら、起床報知部（39）を起動して起床を報知するように設定するステップＳＴ１０からステップＳＴ１２に進み、ウルトラディアンリズムの周期成分の変化が正の極値である時をレム期の中間期（Ｍ）と判定し、ステップＳＴ１４において、起床報知部（39）を起動する。

また、予めレム所定期間検出部（42）に設定したレム期の所定期間に起床を報知して、就寝者の目覚めが快適とならない場合は、例えば、数日間毎にレム期の前期（Ｆ）と中間期（Ｍ）と後期（Ｌ）とに起床する動作を繰り返し行って、目覚めが快適となるレム期の所定期間を決定する。

−実施形態１の効果−
上記睡眠状態検出装置（1）では、レム期導出部（41）により導出されたレム期おいて、上記レム所定期間検出部（42）が、周期成分抽出部（34）により抽出されたウルトラディアンリズムの周期成分に基づいてレム期の所定期間を検出するようにしたために、単にレム期とノンレム期の判定を行うだけではなく、レム期の所定期間（前期（Ｆ）、中間期（Ｍ）、後期（Ｌ））の検出を行うことができる。

これにより、本実施形態では、上記レム所定期間検出部（42）が、上記報知条件設定部（38）により設定された起床の報知期間（６時以降）において、就寝者の目覚めが最も快適となるレム期の後期（Ｌ）を検出すると、上記起床報知部（39）が起床を報知するようにして、就寝者の目覚めの快適性を向上させることができる。

なお、レム期の後期に起床を報知することにより、報知期間内において就寝者を不必要に早く起床させることをも防止することができる。つまり、単にレム期を検出したら起床を報知する装置では、図５（ｃ）に示すように、上記レム期導出部（41）が、報知期間が開始する６時にレム期を検出したら、起床報知部（39）により就寝者に起床が報知される。この場合、６時２０分までレム期が継続するにも関わらず、就寝者の起床予定時刻より１時間も早くに起床を報知することになる。本実施形態では、レム期の後期を検出することが可能であるので、６時から６時１０分に、レム期の前期（Ｆ）を検出しても起床を報知せず、６時１０分から６時２０分にレム期の後期（Ｌ）を検出したら、就寝者に起床を報知することができることから、レム期に就寝者に起床を報知させると共に、例えば、就寝時間を１０分から２０分程度長くすることができる。

また、本実施形態では、報知期間内に検出されたレム期の後期（Ｌ）に起床を報知するようにしているが、就寝者の目覚めがレム期の前期（Ｆ）又は中間期（Ｍ）に最も快適となる場合は、レム期の前期（Ｆ）又は中間期（Ｍ）を検出したら起床を報知するようにし、就寝者に最も快適な目覚めを提供することができる。

また、本実施形態では、就寝者の起床予定時刻の７時までに、上記レム所定期間検出部（42）によりレム期の後期（Ｌ）が検出されない場合は、上記起床報知部（39）が起床予定時刻に就寝者に起床を報知するようにしているので、遅くとも起床予定時刻には、就寝者に起床を報知することができる。

また、上記睡眠状態検出装置（1）における心拍数の測定方法は、特に限定されないが、本実施形態は、体動センサ（2）を用いて心拍数の測定を行っているので、心電図測定等により就寝者を拘束することなく、無拘束で心拍数の測定を行うことができることから、就寝者の就寝時における快適性も向上する。また、上記体動センサ（2）では、寝返り等の粗体動を含むノイズも検出してしまうが、上述した演算式を用いることにより、ノイズを除去することができる。

《発明の実施形態２》
本実施形態は、上記実施形態１のレム期導出部（41）が、起床の報知期間になると、標準偏差算出部（35）により標準偏差が算出される毎に、所定の大きさの標準偏差が含まれる基準値以上（標準偏差が大きい順から上位２０％）の就寝期間をレム期として導出していたことに代わり、就寝開始から報知期間の開始時である設定時刻までのレム期の標準偏差の基準値に基づいて、報知期間のレム期を導出するにようにしたものである。

具体的に、本実施形態では、図６のフローチャートに示すように、ステップＳＴ８とステップＳＴ９とが、上記第１の実施形態と異なっている。ステップＳＴ７で報知期間であると判定されると、ステップＳＴ８において、レム期導出部（41）が、就寝開始の０時から設定時刻の６時までにおける所定の大きさの標準偏差が含まれる基準値以上（標準偏差が大きい順から上位２０％）の就寝期間をレム期として導出する。つまり、この基準値は、上記レム期導出部（41）により導出された０時から６時までにおけるレム期の下限値（例えば、０．５）である。そして、ステップＳＴ９において、上記レム期導出部（41）は、報知期間に標準偏差算出部（35）により算出された標準偏差が上記基準値０．５以上である就寝期間を、報知期間のレム期として導出する。

本実施形態では、上記レム期導出部（41）が、上記報知期間において、標準偏差算出部（35）により算出された標準偏差が、上記就寝開始から上記設定時刻までの標準偏差の基準値以上になる就寝期間をレム期として導出するようにしたために、標準偏差算出部（35）により算出された標準偏差が算出される毎に、所定の大きさの標準偏差が含まれる基準値以上の就寝期間（例えば、標準偏差が大きい順から上位２０％の就寝期間）を導出する必要がなく、上記報知期間におけるレム期を容易に導出することができる。

その他の構成、作用及び効果は実施形態１と同じである。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態１の睡眠状態検出装置（1）は、起床の報知期間にレム期の後期（Ｌ）を検出すると、起床を報知するようにしたが、レム期の前期（Ｆ）又は中間期（Ｍ）に最も目覚めが快適となる場合は、就寝者にレム期の前期（Ｆ）又は中間期（Ｍ）に起床を報知してもよい。また、上記実施形態１のように、レム期の中間期（Ｍ）又は後期（Ｌ）に起床を報知する場合は、レム期の中間期（Ｍ）又は後期（Ｌ）を検出した直後に起床を報知する他に、レム期の前期（Ｆ）を検出した所定時間後（例えば、５分後又は１５分後）がレム期の中間期（Ｍ）又は後期（Ｌ）である推定し、このようにして推定されたレム期の後期（Ｌ）に起床を報知するように設定してもよい。

また、上記実施形態１の睡眠状態検出装置（1）は、レム期の所定期間に起床の報知を行うが、起床の報知を行わず、単にレム期の所定期間の判定を行う装置であってもよい。

また、上記実施形態１の睡眠状態検出装置（1）では、レム期導出部（41）が、標準偏差が大きい順から上位２０％の就寝期間をレム期としたが、上位２０％に限られず、例えば、上位１０％の就寝期間をレム期として導出してもよいし、日々の測定等により、就寝者のレム期における心拍数の標準偏差の基準値が推定できる場合には、この基準値以上になる就寝期間をレム期として導出するようにしてもよい。

また、本実施形態では、上記起床報知部（39）が、就寝者に遅くとも起床予定時刻の７時には起床を報知するようにしたが、報知期間の終了時を起床予定時刻の所定時間後（例えば、７時１５分）に設定してもよいし、報知期間の終了時を設定せず、起床の報知は、レム期の所定期間が検出されたときのみに行うようにしてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、レム期の所定期間の検出を行う睡眠状態検出装置について有用である。

実施形態１の睡眠状態検出装置の全体構成図である。 実施形態１の体動センサの概略断面図である。 実施形態１の回路ユニットの概略ブロック図である。 実施形態１の睡眠状態検出装置の睡眠状態検出動作及び起床報知動作を示すフローチャートである。 実施形態１において導出されたデータを示す図であり、（ａ）は、実測の心拍数平均値及び心拍ベースラインを示す図であり、（ｂ）は、心拍ベースラインから導出されたウルトラディアンリズムの周期成分を示す図であり、(ｃ)は、心拍ベースラインの１０分間毎の標準偏差を示す図である。 実施形態２の睡眠状態検出装置の睡眠状態検出動作及び起床報知動作を示すフローチャートである。

1 睡眠状態検出装置
2 体動センサ（測定手段）
34 周期成分抽出部（抽出手段）
35 標準偏差算出部（算出手段）
41 心拍ベースライン導出部（導出手段）
42 レム所定期間検出部（検出手段）
39 起床報知部（報知手段）

Claims (4)

1. 就寝者の心拍数を測定する測定手段（2）と、
   上記測定手段（2）により測定された心拍数からウルトラディアンリズムに対応した周期成分を抽出する抽出手段（34）と、
   上記測定手段（2）により測定された心拍数の所定時間毎の標準偏差を算出する算出手段（35）と、
   上記算出手段（35）により算出された全ての標準偏差のうち所定の大きさの標準偏差が含まれる基準値以上の就寝期間をレム期として導出する導出手段（41）と、
   上記導出手段（41）により導出された上記レム期において、上記抽出手段（34）により抽出された周期成分の変化に基づいて上記レム期の所定期間を検出する検出手段（42）とを備え、
   上記検出手段（42）は、上記抽出手段（34）により抽出された周期成分の変化が正の勾配となる時をレム期の前期（Ｆ）として検出し、上記抽出手段（34）により抽出された周期成分の変化が正の極値となる時をレム期の中間期（Ｍ）として検出し、上記抽出手段（34）により抽出された周期成分の変化が負の勾配となる時をレム期の後期（Ｌ）として検出する
   ことを特徴とする睡眠状態検出装置。
2. 請求項１において、
   就寝者の起床予定時刻の所定時間前に設定された設定時刻より以降の起床の報知期間において、上記検出手段（42）がレム期の所定期間を検出すると、就寝者に起床を報知する報知手段（39）を備えている
   ことを特徴とする睡眠状態検出装置。
3. 請求項１において、
   上記導出手段（41）は、就寝者の起床予定時刻の所定時間前に設定された設定時刻より以降の起床の報知期間において、就寝開始から上記設定時刻までの標準偏差の基準値に基づいて上記報知期間におけるレム期を導出するにように構成され、
   上記報知期間において、上記検出手段（42）がレム期の所定期間を検出すると、就寝者に起床を報知する報知手段（39）を備えている
   ことを特徴とする睡眠状態検出装置。
4. 請求項２又は３において、
   上記報知手段（39）は、上記検出手段（42）が起床予定時刻までにレム期の所定期間を検出しない場合、上記起床予定時刻に就寝者に起床を報知するように構成されている
   ことを特徴とする睡眠状態検出装置。

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