JP4598581B2 - 睡眠日誌作成支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、就寝時の人の体動を検出した結果に基づいて、一定期間にわたって睡眠日誌を作成するために必要な情報を自動的に記録する睡眠日誌作成支援装置に関する。

健康を維持するためには、良質かつ適度な状態の睡眠の確保が不可欠である。睡眠状態を評価するためには、就寝時から起床時までの睡眠時間及び睡眠の深浅等の睡眠状態を知る必要があり、睡眠に関して悩みや不満のある人の健康リスクを回避するための、日常的に個人が記録可能な手段として、一定期間にわたって就寝時刻及び起床時刻とまどろみ状態か安定した睡眠状態かの区別と、を記録した睡眠日誌が用いられている。

ところが、就寝者自身が睡眠の深浅を正確に測定することはできないだけでなく、就寝者本人が毎日の就寝時刻及び起床時刻を記録し続けるには強い継続意思を必要とするため、長期間にわたる精度の高い睡眠日誌を作成することは難しい。

このため、就寝中の就寝者の睡眠時間や睡眠状態を自動的に検出することが考えられるが、ベッド等の寝具の人体接触部分に装置を設けたり、就寝者自身に検出機器を装着させたりすると、就寝者の自然な睡眠を妨げる可能性があり、就寝者の日常の睡眠時間や睡眠状態を記録できるとは限らない。例えば、就寝中における睡眠の深浅は就寝者の脳波を測定することによって正確に計測することができるが、脳波の測定には専門的技術により就寝者に測定器具を装着させる必要があるとともに、非接触かつ無拘束で就寝者の脳波を測定することは原理的に不可能である。

そこで、非接触かつ無拘束で睡眠状態を検出する装置として、就寝中の人体の頭部から発せられる赤外線を検出する焦電型赤外線センサ及びサーモパイルを用いて、ベッド内に就寝者がいるか否かを検出するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

また、焦電型赤外線センサ等の体動検知センサを備え、睡眠中の就寝者の体動情報を検出し、この情報を記録及び表示するようにした装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１０−００５１８０号公報 特開２００２−３１５７３８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された装置では、ベッド内等の就寝位置における就寝者の有無を検出することはできるかもしれないが、就寝中の就寝者が睡眠しているか覚醒しているかを検出することはできない。したがって、特許文献１に記載された装置では、就寝中の睡眠状態を計測することはできず、睡眠日誌を自動的に作成することもできない。

また、特許文献２に開示された装置では、体動検知センサによって就寝者の体動情報を検出することはできるが、検出された体動情報を用いて睡眠状態を自動的に判定することができず、睡眠日誌を自動的に作成することもできない。

即ち、就寝者は、就寝位置に横たわった就寝状態であっても必ずしも睡眠しているとは限らず、横になってはいるものの覚醒している場合もある。通常、就寝中の就寝者は覚醒時において体動を伴うが、睡眠中であっても寝返り等の体動が現れる。また、一旦睡眠状態に入った後に起床するまでの間に覚醒する場合もあり、このような就寝者にも体動が現れる。

したがって、就寝中の体動情報の有無と睡眠中であるか否かとは必ずしも一致せず、体動情報をそのまま睡眠状態の判断に用いることはできないため、検出した体動情報に基づいて睡眠状態を判定する手段を備えていない特許文献２に開示された装置では、睡眠日誌の作成に必要な情報としての就寝中における睡眠状態を得ることができない。

この発明は、就寝者の睡眠状態に応じて体動情報の内容が異なることに着目してなされたものであり、その目的は、就寝者に対して非接触かつ無拘束で検出した就寝者の体動情報に基づいて就寝者の睡眠状態を睡眠日誌作成に必要な正確さで判定することができ、睡眠日誌を作成するための情報を就寝者の自然な睡眠を妨げることなく高い精度で得ることができる睡眠日誌作成支援装置を提供することにある。

この発明の睡眠日誌作成支援装置は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えたものである。

（１）就寝位置における就寝者の体動を検出する体動検出センサと、就寝者の就寝時から起床時までの体動検出センサの一定の微小時間毎の検出信号のそれぞれについて差分値を算出する差分算出手段と、差分算出手段の算出結果が予め設定された閾値を切る回数を所定時間間隔毎に計数して時系列データを作成するゼロクロス計数手段と、ゼロクロス計数手段によって作成された時系列データをそれぞれが互いに異なる睡眠状態に対応した単一又は複数の基準値と比較して所定時間間隔毎の睡眠状態を判定する睡眠状態判定手段と、睡眠状態判定手段の判定結果を累積的に記憶する記憶手段と、記憶手段の記憶内容を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。

この構成においては、就寝者から検出した体動情報の差分値が閾値を切る回数が所定時間間隔毎に計数され、就寝時から起床時までの間に時系列に並んだ複数の計数値からなる時系列データが作成される。この時系列データを構成する複数の計数値のそれぞれが、睡眠状態に応じて予め設定された単一又は複数の基準値と比較され、この比較結果が累積的に記憶される。したがって、非接触かつ無拘束で測定された所定時間間隔毎の比較的大きな体動を生じた回数の計数結果が基準値と比較され、所定時間間隔毎に比較的大きな体動を生じた回数の多少に応じて、就寝時から起床時までの間に睡眠状態が連続して判定される。

（２）上記（１）の構成において、就寝者の就寝状態及び起床状態を検出する就寝状態検出手段をさらに備え、記憶手段は就寝状態検出手段が就寝者の就寝状態を検出した時から起床状態を検出するまでの間における睡眠状態判定手段の判定結果を累積的に記憶することを特徴とする。

この構成においては、就寝状態検出手段の検出した就寝者の就寝状態及び起床状態に基づいて、就寝者の就寝時から起床時までの間における睡眠状態の判定結果が累積的に記憶される。したがって、就寝者の就寝時から起床時までの睡眠状態を記録した睡眠日誌が作成される。

（３）上記（２）の構成において、就寝状態検出手段は、就寝位置における温度変化を検出する体温検出手段であることを特徴とする。

この構成においては、就寝者の就寝状態及び起床状態が就寝位置における温度変化に基づいて自動的に検出される。したがって、就寝者自身が就寝時及び起床時を記録することなく、就寝者の就寝時から起床時までの睡眠状態を記録した睡眠日誌が自動的に作成される。

（４）上記（２）の構成において、就寝状態検出手段は、就寝時及び起床時に入力操作を受け付ける操作部材であることを特徴とする。

この構成においては、就寝者の就寝状態及び起床状態が就寝者の入力操作に基づいて検出される。したがって、就寝者自身の睡眠行動としての入力操作に基づいて、就寝者の就寝時から起床時までの睡眠状態を記録した睡眠日誌が作成される。

（５）上記（１）乃至（４）のいずれかの構成において、体動検出手段は就寝者から発せられる赤外線を検出する焦電型赤外線センサであり、就寝位置が配置された就寝場所における空気の温度を検出する空気温度検出手段と、空気温度検出手段の検出結果に基づいてゼロクロス計数手段によって作成された時系列データを補正する温度補正手段と、をさらに備えたことを特徴とする。

この構成においては、焦電型赤外線センサが就寝者から発せられる赤外線を体動情報として検出し、この検出結果に基づいて作成された時系列データが就寝場所における空気の温度によって補正される。したがって、就寝者から発せられる赤外線を非接触かつ無拘束の状態で検出する場合には空気の温度変化が検出結果にノイズとして影響を与えるが、焦電型赤外線センサの検出結果からノイズとしての空気の温度変化が除去される。

（６）上記（３）の構成において、前記就寝位置が配置された就寝場所における空気の温度を検出する空気温度検出手段と、前記空気温度検出手段の検出結果に基づいて前記体温検出手段の検出結果を補正する補正手段と、をさらに備えたことを特徴とする。

この構成においては、体温検出手段が就寝者の体温に基づいて検出した就寝状態及び起床状態が、就寝場所における空気の温度によって補正される。したがって、就寝者から発せられる赤外線を非接触かつ無拘束の状態で検出する場合には空気の温度変化が検出結果にノイズとして影響を与えるが、体温検出手段の検出結果からノイズとしての空気の温度変化が除去される。

この発明の睡眠日誌作成支援装置によれば、非接触かつ無拘束で測定された所定時間間隔毎の比較的大きな体動の発生回数の計数結果を基準値と比較し、所定時間間隔毎に比較的大きな体動を生じた回数の多少に応じて睡眠状態を連続して判定し、これを自動的に記録することができる。これによって、睡眠日誌の作成に必要な情報を就寝者の自然な睡眠を妨げることなく高い精度で得ることができ、正確な睡眠日誌の作成に資することができる。

図１は、この発明の第１の実施形態に係る睡眠日誌作成支援装置を適用した睡眠日誌作成装置１の側面図である。睡眠日誌作成装置１は、筐体２の一部に透光部材によって構成された検出面３を備えている。筐体２の内部には、この発明の体動検出センサである焦電型赤外線センサ４及びサーモパイル５が検出面３に対向して収納されている。焦電型赤外線センサ４は、この発明の体動検出センサである。サーモパイル５は、この発明の就寝状態検出手段である。

睡眠日誌作成装置１の側面には、蓋体６が開閉自在に配置されている。蓋体６を開放すると、筐体２の内部に配置されたジャック７が外部に露出する。ジャック７には、一例としてＵＳＢメモリ等の可搬型記録媒体のプラグが接続される。

筐体２の前面には、ディスプレイ８及び出力用スイッチ９が配置されている。ディスプレイ８は、出力用スイッチ９の操作に応じて後述する睡眠日誌を表示する。ディスプレイ８はジャック７と選択的に配置することもできる。ジャック７に可搬型記録媒体が接続された状態で出力スイッチ９が操作された際に、睡眠日誌の表示データを可搬型記録媒体に書き込み、睡眠日誌の表示データが書き込まれた可搬型記録媒体を図外のパーソナルコンピュータのジャックに接続することにより、パーソナルコンピュータのモニタにおいて表示することとすれば、ディスプレイ８及びスイッチ９を備える必要はない。また、睡眠日誌をディスプレイ８のみにおいて表示することとすれば、ジャック７を備える必要はない。

なお、プリンタ１０を筐体２の内部に配置し、出力用スイッチ９が操作された際にプリンタ１０のみから睡眠日誌を印字出力することとすれば、ジャック７及びディスプレイ８を備える必要はない。ただし、ジャック７及びディスプレイ８とともにプリンタ１０を備えることもできる。これらジャック７、ディスプレイ８及びプリンタ１０がこの発明の出力手段に相当する。

筐体２の前面の上部には、スリット１１が形成されている。筐体２の内部においてスリット１１に対向する位置には、室温センサ１２が配置されている。室温センサ１２は、この発明の空気温度検出手段である。

図２は、上記睡眠日誌作成装置１の使用状態を示す図である。睡眠日誌作成装置１は、ベッド等の就寝位置２０が配置される寝室等の就寝場所３０の壁面３１等に取り付けられる。睡眠日誌作成装置１は、就寝場所３０の図示しない天井面に取り付けるものであってもよい。また、睡眠日誌作成装置１は、就寝場所３０における就寝位置２０の配置位置や就寝場所３０自体が変更される場合を考慮して、壁面３１等に着脱自在に取り付けることもできる。

睡眠日誌作成装置１の焦電型赤外線センサ４は、就寝位置２０において枕が置かれる部分２１から発生する赤外線を検出面３を介して検出する。睡眠日誌作成装置１のサーモパイル５は、就寝位置２０において枕が置かれる部分２１における熱を検出面３を介して検出する。睡眠日誌作成装置１の室温センサ１２は、就寝場所３０の空気の温度をスリット１１を介して検出する。

図３は、この発明の第１の実施形態に係る睡眠日誌作成装置１の構成を示すブロック図である。睡眠日誌作成装置１は、ＣＰＵ４０にＲＯＭ４１、ＲＡＭ４２、ディスプレイコントローラ４３、プリンタドライバ４４、Ａ／Ｄ変換器４５〜４７、ジャック７及びスイッチ９を接続して構成されている。ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ４１に予め書き込まれたプログラム及びデータに基づいて処理動作を行い、この間に入出力されるデータをＲＡＭ４２に書き込む。ＲＡＭ４２は、この発明の記憶手段である。

ディスプレイコントローラ４３は、ＣＰＵ４０から供給される睡眠日誌の表示データをディスプレイ８に表示する。プリンタドライバ４４は、ＣＰＵ４０から供給される睡眠日誌の印字データに基づいてプリンタ１０を駆動する。Ａ／Ｄ変換器４５〜４７のそれぞれは、焦電型赤外線センサ４、サーモパイル５及び室温センサ１２の検出信号をディジタルデータに変換してＣＰＵ４０に入力する。

ＣＰＵ４０の内部には、差分算出手段５１、ゼロクロス計数手段５２、温度補正手段５３、演算処理手段５４、睡眠状態判定手段５５、補正手段５６、就寝状態検出手段５７、補正値作成手段５８及び睡眠日誌作成手段５９を備えている。

差分算出手段５１は、Ａ／Ｄ変換器４５から一例として２５ｍｓｅｃのサンプリング間隔で入力される焦電型赤外線センサ４の検出データと、前回入力された検出データとの差分を算出し、変化量データとして出力する。ゼロクロス計数手段５２は、一例として２０ｓｅｃの所定時間間隔毎における差分算出手段５１から出力された変化量データが予め設定された閾値を超える回数を計数し、複数の計数値を時系列に並べた時系列データとして出力する。

したがって、この時系列データは、所定時間間隔毎における焦電型赤外線センサ４の検出データが比較的大きく変化した回数を時系列に並べたものでり、焦電型赤外線センサ４の検出データは就寝者の体動の変化量に応じて変動することから、所定時間間隔毎における比較的大きな就寝者の体動を生じた回数を時系列に並べたものである。

なお、ゼロクロス計数手段５２において用いる閾値は、外部からの振動等の就寝者の体動以外による焦電型赤外線センサ４の検出データの変動を除去すべく、焦電型赤外線センサ４の精度等を考慮して実験的に決定することができる。

補正値作成手段５８は、Ａ／Ｄ変換器４６から入力される室温センサ１２の検出データに基づいて補正データを作成し、温度補正手段５３及び補正手段５６に供給する。

温度補正手段５３は、ゼロクロス計数手段５２が出力した時系列データを補正値作成手段５８から供給される補正データに基づいて補正する。焦電型赤外線センサ４は非接触かつ無拘束の状態で就寝者から発せられた赤外線を検出する。このため、焦電型赤外線センサ４の検出信号には焦電型赤外線センサ４と就寝者との間の空気温度の影響を受け、就寝場所３０の室温の変動が焦電型赤外線センサ４の検出信号にノイズとして現れる可能性がある。そこで、温度補正手段５３は、ゼロクロス計数手段５２が出力した時系列データにおいて室温の変動によるものを除外し、就寝者の比較的大きな体動の回数のみを表す時系列データに補正する。

演算処理手段５４は、温度補正手段５３による補正を受けた時系列データに統計学的な演算処理を施す。この演算処理は、例えば重み付け移動平均処理であり、一例として７点重み付け移動平均処理が行われる。この処理を行うことにより、時系列データにおける急激な変動が抑えられ、データとしての信頼性が向上する。

睡眠状態判定手段５５は、演算処理手段５４による演算処理が施された時系列データを予め設定された基準値と比較し、睡眠状態を判定する。例えば、就寝中における覚醒している状態と睡眠している状態とを峻別する場合には単一の基準値が用いられ、睡眠中における睡眠の深浅の度合いをも峻別する場合には複数の基準値が必要となる。これら単一又は複数の基準値は、焦電型赤外線センサ４の精度をも考慮して、脳波の検出データ等との比較により、実験的に決定することができでる。

例えば、脳波の検出データから、覚醒している状態であると判断される場合の所定時間間隔における比較的大きな体動回数と、睡眠している状態であると判断される場合の所定時間間隔における比較的大きな体動回数と、を求め、両者の間の回数を基準値とすることで、所定時間間隔毎の比較的大きな体動回数から覚醒している状態であるか睡眠している状態であるかが判定される。

また、睡眠の深浅の各レベルのそれぞれにおいて比較的大きな体動回数の差異がみられる場合には、各レベル毎の体動回数の間の回数を複数の基準値とすることで、所定時間間隔毎の比較的大きな体動回数から睡眠している状態における睡眠の深浅のレベルが判定される。

この結果、例えば、就寝者が比較的大きな体動を繰り返し行った回数が、基準値より多い場合には覚醒している状態であると判定され、基準値より少ない場合には睡眠している状態であると判定される。睡眠状態判定手段５５は、所定時間間隔毎の判定データを順次に睡眠日誌作成手段５９に出力する。

補正手段５６は、Ａ／Ｄ変換器４７から入力されたサーモパイル５の検出データを、補正値作成手段５８から供給される補正データに基づいて補正する。サーモパイル５も非接触かつ無拘束の状態で就寝者の体温を測定するため、サーモパイル５の検出データはサーモパイル５と就寝者との間の空気温度の影響を受け、就寝場所３０の室温の変動がサーモパイル５の検出信号にノイズとして現れる可能性がある。そこで、補正手段５６は、Ａ／Ｄ変換器４７から入力された検出データにおいて室温の変動によるものを除外し、就寝者の体温のみをデータに補正する。

就寝状態検出手段５７は、補正手段５６において補正された検出データを所定の比較値と比較し、就寝位置２０における就寝者の有無を判定した結果である就寝状態データ及び起床状態データを睡眠日誌作成手段５９に供給する。

睡眠日誌作成手段５９は、図示しない時計回路から時刻情報の供給を受けている。睡眠日誌作成手段５９は、就寝状態検出手段５７から就寝状態データが入力された時から起床状態データが入力される時までの間において、睡眠状態判定手段５５から入力される所定時間間隔毎の判定データを時刻情報に基づく時間軸に沿って累積的に記録した１日分の睡眠日誌データを作成し、ＲＡＭ４２に格納する。ＲＡＭ４２は、複数日分の睡眠日誌データを順次記憶する。

ＣＰＵ４０は、出力用スイッチ９が操作されると、ＲＡＭ４２に記憶されている例えば１カ月分の睡眠日誌データを読み出し、一例として図４に示す睡眠日誌６１の表示データ、ファイルデータ又は印字データを作成し、それぞれディスプレイコントローラ４３、ジャック７又はプリンタドライバ４４に供給する。

以上のように、睡眠日誌作成装置１は、所定時間間隔における就寝者の比較的大きな体動の回数に基づいて就寝者の睡眠状態を容易かつ正確に判定し、睡眠日誌を自動的に作成することができる。就寝者の体動は、焦電型赤外線センサ４によって非接触かつ無拘束の状態で検出されるため、就寝者の自然な睡眠を妨げることがない。

図５は、この発明の第２の実施形態に係る睡眠日誌作成支援装置を適用した睡眠日誌作成装置１′の構成を示すブロック図である。睡眠日誌作成装置１′は、図３に示した睡眠日誌作成装置１におけるサーモパイル５、Ａ／Ｄ変換器４７、温度補正手段５６及び就寝状態検出手段５７に代えて、入力スイッチ６０を備えたものであり、その他の構成は睡眠日誌作成装置１と同様である。入力スイッチ６０は、この発明の操作部材である。

入力スイッチ６０は、就寝者自身による就寝時及び起床時における就寝状態及び起床状態の入力操作を受け付ける。就寝者は、就寝時に入力スイッチ６０を操作して就寝状態の開始タイミングを入力し、起床時に入力スイッチ６０を操作して就寝状態の終了タイミングを入力する。睡眠日誌作成手段５９は、入力スイッチ６０の操作による就寝状態の開始タイミングから終了タイミングまでの間において、睡眠状態判定手段５５から入力される所定時間間隔毎の判定データを時刻情報に基づく時間軸に沿って累積的に記録した睡眠日誌を作成し、ＲＡＭ４２に書き込む。

このように、入力スイッチ６０を設けることにより、就寝者に睡眠行動としてのスイッチの操作を習慣づけることになり、就寝者の安定した睡眠習慣の形成に役立つ。

なお、睡眠日誌作成装置１及び１′において、焦電型赤外線センサ４の精度、及び、ゼロクロス計数手段５２における閾値の選択等により、時系列データにおけるノイズの影響を十分に除去できる場合には、室温センサ１２、Ａ／Ｄ変換器４６、温度補正手段５３、補正手段５６及び補正値算出手段５８を省略することができる。

また、睡眠日誌の構成は、必ずしも図４に示すように睡眠状態の判定結果を示すものである必要はなく、体動量の評価や解析に用いられる演算処理手段５４の出力を時系列的に記録した体動回数データであってもよい。

さらに、ゼロクロス計数手段５２の出力又は温度ノイズ補正手段５３の出力が十分な信頼性を備えたものである場合には、演算処理手段５４を省略することができる。

この発明の第１の実施形態に係る睡眠日誌作成支援装置を適用した睡眠日誌作成装置１の側面図である。 上記睡眠日誌作成装置１の使用状態の一例を示す図である。 上記睡眠日誌作成装置１の構成を示すブロック図である。 上記睡眠日誌作成装置１によって作成される睡眠日誌の一例を示す図である。 この発明の第２の実施形態に係る睡眠日誌作成支援装置を適用した睡眠日誌作成装置１′の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ 睡眠日誌作成装置
４ 焦電型赤外線センサ（体動検出センサ）
５ サーモパイル（体温検出手段）
７ ジャック（出力手段）
８ ディスプレイ（出力手段）
１０ プリンタ（出力手段）
１２ 室温センサ（空気温度検出手段）
５１ 差分算出手段
５２ ゼロクロス計数手段
５３ 温度補正手段
５５ 睡眠状態判定手段
５６ 補正手段
５７ 就寝状態検出手段
５９ 睡眠日誌作成手段
６０ 入力スイッチ（操作部材）

Claims (5)

1. 就寝位置における就寝者の体動を検出する体動検出センサと、就寝者の就寝時から起床時までの前記体動検出センサの一定の微小時間毎の検出信号のそれぞれについて差分値を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段の算出結果が予め設定された閾値を切る回数を所定時間間隔毎に計数して時系列データを作成するゼロクロス計数手段と、前記ゼロクロス計数手段によって作成された前記時系列データをそれぞれが互いに異なる睡眠状態に対応した単一又は複数の基準値と比較して前記所定時間間隔毎の睡眠状態を判定する睡眠状態判定手段と、睡眠状態判定手段の判定結果を累積的に記憶する記憶手段と、記憶手段の記憶内容を出力する出力手段と、を備え、
   就寝者の就寝状態及び起床状態を検出する就寝状態検出手段をさらに備え、前記記憶手段は前記就寝状態検出手段が就寝者の就寝状態を検出した時から起床状態を検出するまでの間における前記睡眠状態判定手段の判定結果を累積的に記憶することを特徴とする睡眠日誌作成支援装置。
2. 前記就寝状態検出手段は、就寝位置における温度変化を検出する体温検出手段であることを特徴とする請求項１に記載の睡眠日誌作成支援装置。
3. 前記就寝状態検出手段は、就寝時及び起床時に入力操作を受け付ける操作部材であることを特徴とする請求項１に記載の睡眠日誌作成支援装置。
4. 前記体動検出手段は就寝者から発せられる赤外線を検出する焦電型赤外線センサであり、前記就寝位置が配置された就寝場所における空気の温度を検出する空気温度検出手段と、前記空気温度検出手段の検出結果に基づいて前記ゼロクロス計数手段によって作成された時系列データを補正する温度補正手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の睡眠日誌作成支援装置。
5. 前記就寝位置が配置された就寝場所における空気の温度を検出する空気温度検出手段と、前記空気温度検出手段の検出結果に基づいて前記体温検出手段の検出結果を補正する補正手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の睡眠日誌作成支援装置。

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