(57)【要約】【課題】簡単な構成で、睡眠中の人体の大きな体動を検出することにより、睡眠状態を測定する体動検出装置を提供する。【解決手段】寝床内の温度を検出する温度センサと、寝床内の湿度を検出する湿度センサと、寝床内の体動による振動を検出する振動センサと、温度センサと湿度センサの出力値に基づいて、寝床内の環境変化量を算出する変化量算出手段と、振動センサの出力値と、変化量算出手段によって算出した環境変化量に基づいて、体動量を算出する体動量算出手段とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝床内の温度を検出する温度センサと、
前記寝床内の湿度を検出する湿度センサと、
前記寝床内の体動による振動を検出する振動センサと、
前記温度センサと前記湿度センサの出力値に基づいて、前記寝床内の環境変化量を算出する変化量算出手段と、
前記振動センサの出力値と、前記変化量算出手段によって算出した環境変化量に基づいて、体動量を算出する体動量算出手段と
を備えたことを特徴とする体動検出装置。
【請求項２】
前記温度センサと前記湿度センサは、前記寝床の掛け布団の内側に装着したことを特徴とする請求項１に記載の体動検出装置。
【請求項３】
前記振動センサは、前記敷き寝具の裏側の中央から人体の頭部寄りに装着したことを特徴とする請求項１または２に記載の体動検出装置。
【請求項４】
前記振動センサは、エアマットセンサで構成したことを特徴とする請求項３に記載の体動検出装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の体動検出装置を備え、前記体動検出装置が出力する体動量の値が小さい場合に深い眠りと判定し、前記体動量の値が大きい場合に浅い眠りと判定することを特徴とする睡眠状態測定装置。
【請求項６】
寝床内の温度を検出する温度センサと、前記寝床内の湿度を検出する湿度センサと、前記寝床内の体動による振動を検出する振動センサとを備える体動検出装置における体動量検出方法であって、
前記温度センサと前記湿度センサの出力値に基づいて、前記寝床内の環境変化量を算出する変化量算出ステップと、
前記振動センサの出力値と、前記変化量算出手段によって算出した環境変化量に基づいて、体動量を算出する体動量算出ステップと
を有することを特徴とする体動量検出方法。
【請求項７】
寝床内の温度を検出する温度センサと、前記寝床内の湿度を検出する湿度センサと、前記寝床内の体動による振動を検出する振動センサとを備える体動検出装置上で動作する体動量検出プログラムであって、
前記温度センサと前記湿度センサの出力値に基づいて、前記寝床内の環境変化量を算出する変化量算出ステップと、
前記振動センサの出力値と、前記変化量算出手段によって算出した環境変化量に基づいて、体動量を算出する体動量算出ステップと
をコンピュータに行わせることを特徴とする体動量検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、睡眠中の人体の体動を検出することにより、睡眠状態を測定する体動検出装置、睡眠状態測定装置、体動量検出方法及び体動量検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、就寝者の睡眠状態を精度よく判定するために、人体の体動を検出する体動検出手段の出力に基づき、複数の神経素子より構成される層が多数組み合わされた階層型神経回路網を模した手法により獲得された睡眠状態を推定する固定された神経回路網の複数の結合重み係数を内部に持つ神経回路網模式手段を有し、個体間変動や個人内変動があっても精度よく睡眠状態を判定することができる睡眠状態判定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２７１８３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧電式やエアマット式のセンサを用いて、睡眠中の人体の体動を検出する場合において、寝返りなどの睡眠中の大きな体動による信号変化は、他の生体信号と比較して変化が大きくＡ／Ｄ変換回路の検出範囲を大きく超えてしまうため、寝返りなどの大きな体動を検出することは困難であり、簡単に睡眠状態を推定することができないという問題がある。また、特許文献１の装置においては、センサ等をマットレスの表面に配置する必要があるため、センサが人体に接し睡眠を妨げてしまう可能性がある。また、センサと体の接触を防ぐためにマットレスを加工するような場合、マットレスが有する本来の効果を低減させるだけでなく、加工のコストがかかるという問題もある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、睡眠中の人体の大きな体動を検出することにより、睡眠状態を測定する体動検出装置、睡眠状態測定装置、体動量検出方法及び体動量検出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、寝床内の温度を検出する温度センサと、前記寝床内の湿度を検出する湿度センサと、前記寝床内の体動による振動を検出する振動センサと、前記温度センサと前記湿度センサの出力値に基づいて、前記寝床内の環境変化量を算出する変化量算出手段と、前記振動センサの出力値と、前記変化量算出手段によって算出した環境変化量に基づいて、体動量を算出する体動量算出手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明は、前記温度センサと前記湿度センサは、前記寝床の掛け布団の内側に装着したことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、前記振動センサは、前記敷き寝具の裏側の中央から人体の頭部寄りに装着したことを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記振動センサは、エアマットセンサで構成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明は、請求項１から４のいずれかに記載の体動検出装置を備え、前記体動検出装置が出力する体動量の値が小さい場合に深い眠りと判定し、前記体動量の値が大きい場合に浅い眠りと判定することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、寝床内の温度を検出する温度センサと、前記寝床内の湿度を検出する湿度センサと、前記寝床内の体動による振動を検出する振動センサとを備える体動検出装置における体動量検出方法であって、前記温度センサと前記湿度センサの出力値に基づいて、前記寝床内の環境変化量を算出する変化量算出ステップと、前記振動センサの出力値と、前記変化量算出手段によって算出した環境変化量に基づいて、体動量を算出する体動量算出ステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、寝床内の温度を検出する温度センサと、前記寝床内の湿度を検出する湿度センサと、前記寝床内の体動による振動を検出する振動センサとを備える体動検出装置上で動作する体動量検出プログラムであって、前記温度センサと前記湿度センサの出力値に基づいて、前記寝床内の環境変化量を算出する変化量算出ステップと、前記振動センサの出力値と、前記変化量算出手段によって算出した環境変化量に基づいて、体動量を算出する体動量算出ステップとをコンピュータに行わせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、寝返りなどの大きな体動時には、寝床内の気温・湿度に大きな変化が生じることに着目し、温度センサと湿度センサの出力値に基づいて、寝床内の環境変化量を算出し、振動センサの出力値と、環境変化量に基づいて、体動量を算出するようにしたため、個人毎の小さな体動発生頻度の差の影響を受けることなく、簡単な構成で体動量を求めることができる。また、この体動量に基づいて、睡眠状態を判定するようにしたため、簡単な構成で睡眠状態を測定することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す温度センサ２と湿度センサ３を布団内に装着した状態を示す説明図である。
【図３】図１に示す温度センサ２と湿度センサ３によって寝床内の気温と湿度を計測した結果を示す図である。
【図４】体動信号の時間変化を示す図である。
【図５】図１に示す積分処理部１６、変化量算出部１３、積分処理部１４及び体動量算出部１７の出力値の時間変化を示す図である。
【図６】交感神経機能の指標（ＬＦ／ＨＦ）の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による体動検出装置及び睡眠状態測定装置を説明する。図１は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、符号１は、寝ている人体の体動を検出する体動検出装置である。符号２は、寝床内の気温を検出する温度センサである。符号３は、寝床内の湿度を検出する湿度センサである。温度センサ２、湿度センサ３は、小型の温湿度データロガーを用いることが望ましい。符号４は、体動によって発生した振動を検出する振動センサであり、エアマット式のセンサ（空気動圧センサ）で構成する。符号５は、体動検出装置１から出力される体動量を入力し、入力した体動量の値に基づいて、睡眠状態を判定する睡眠状態判定装置であり、パソコン等のコンピュータ装置で構成する。符号６は、体動検出装置１が出力した体動量値と時刻とを関係付けて記憶する体動量記憶部である。
【００１６】
符号７は、睡眠状態を測定する対象の人体が就寝するベッドである。符号８は、ベッド７上に置かれたマットレスであり、マットレス８とベッド７の間にエアマット式の振動センサ４が配置されている。振動センサ４は、人体が寝た状態で、人体の腰から胸のあたりに配置されるように、マットレス８のほぼ中央から人体の頭部寄りに配置されている。符号９は、掛け布団であり、内側（人体側）に温度センサ２と湿度センサが装着されている。温度センサ２と湿度センサ３は、人体が寝た状態で、人体の胸のあたりに配置されるように、掛け布団９の中央から人体の頭部寄りに配置されている。温度センサ２と湿度センサ３は、図２に示すように、掛け布団９の内側（人体側）の表面にアイロン接着されたカバー内に収められる。
【００１７】
符号１１は、温度センサ２の出力を入力し、微分処理して出力する微分処理部であり、微分回路で構成する。符号１２は、湿度センサ３の出力を入力し、微分処理して出力する微分処理部であり、微分回路で構成する。符号１３は、２つの微分処理部１１、１２の出力を乗算することにより、変化量（寝床内の環境変化量）を算出する変化量算出部であり、乗算回路で構成する。符号１４は、変化量算出部１３が出力する変化量の値を累計して出力する積分処理部であり、積分回路で構成する。符号１５は、振動センサ４の出力値の低周波成分（１０Ｈｚ以下）をカットして出力する周波数分離部であり、ハイパスフィルタで構成する。符号１６は、周波数分離部１５から出力する出力値を累計して出力する積分処理部であり、積分回路で構成する。符号１７は、２つの積分処理部１４、１６の出力値を乗算することにより、体動量を算出する体動量算出部であり、乗算回路で構成する。符号１８は、体動量算出部１７から出力する体動量の値を睡眠状態判定装置５へＬＡＮ（Local Area Network）等の通信手段を介して出力する体動量出力部である。符号１９は、時刻情報を出力するタイマである。
【００１８】
なお、温度センサ２及び湿度センサ３と、体動検出装置１との間は、無線通信手段を用いて、検出した温度と湿度をセンサから体動検出装置１へ送信するようにしてもよい。このようにすることに、温度センサ２及び湿度センサ３と体動検出装置１との間の配線を無くすことができるために、寝ている人体に対して、違和感を与えることを防止することができるとともに、睡眠判定装置の設置が容易となる効果がある。
【００１９】
次に、図１を参照して、図１に示す体動検出装置１と睡眠状態判定装置５の動作を説明する。まず、温度センサ２と湿度センサ３は、寝床内の温度と湿度を計測し、出力する。図３に就寝から起床までの寝床内の気温と湿度の時間変化の一例を示す。２つの微分処理部１１、１２には、図３に示す検出信号が入力されることになる。微分処理部１１は、温度センサ２の出力信号を微分処理して出力する。これと並行して、微分処理部１２は、湿度センサ３の出力信号を微分処理して出力する。
【００２０】
一方、振動センサ４は、人体の体動によって発生した振動を計測して出力する。周波数分離部１５は、振動センサ４の出力信号を入力し、１０Ｈｚ以下の低周波成分をカットして出力する。図４に就寝から起床までにおいて体動による振動の検出信号（体動信号）の時間変化を示す。周波数分離部１５は、図４に示す体動信号を出力することになる。積分処理部１６は、周波数分離部１５から出力する信号を入力し、この入力した信号を１０分間累積することにより積分処理を行い出力する。図５（ａ）に、就寝から起床までの積分処理部１６の出力値の時間変化を示す。
【００２１】
一方、変化量算出部１３は、２つの微分処理部１１、１２から出力されるそれぞれの信号を入力し、乗算処理を行い出力する。図５（ｂ）に、就寝から起床までの変化量算出部１３の出力値の時間変化を示す。積分処理部１４は、変化量算出部１３が出力する信号を入力し、１０分間累積することにより積分処理を行い出力する。図５（ｃ）に、就寝から起床までの積分処理部１４の出力値の時間変化を示す。
【００２２】
次に、体動量算出部１７は、２つの積分処理部１４、１６のそれぞれから出力される信号を入力し、乗算して出力する。体動量算出部１７が出力する信号が体動量を示す信号となる。図５（ｄ）に、就寝から起床までの体動量算出部１７の出力値（体動量）の時間変化を示す。
【００２３】
体動量算出部１７が出力信号は、体動量出力部１８に入力し、体動量出力部１８は、この体動量の信号とタイマ１９が出力する時刻情報とを関係付けて通信手段を介して睡眠状態判定装置５へ送信する。睡眠状態判定装置５は、この体動量を示す信号と時刻情報とを受信し、体動量記憶部６に記憶する。１回（一晩の就寝から起床まで）の睡眠時における体動量の値が体動量記憶部６に記憶された時点で、睡眠状態判定装置５は、体動量記憶部６に記憶されている体動量の値が、所定のしきい値より大きい値であるか否かによって、睡眠状態を判定する。体動量の値がしきい値より大きい時間帯は、寝返り等の大きい体動があり浅い眠りの時間帯と判定し、体動量の値がしきい値より小さい時間帯は、大きい体動がなく深い眠りの時間帯と判定する。そして、睡眠状態判定装置５は、この判定結果を睡眠状態測定結果として、表示装置等に出力する。
【００２４】
図５（ｄ）に示す●印は、実際に寝返りがあったタイミングを示しており、この寝返りタイミングと判定しきい値を超えている時間帯とがほぼ一致している。また、図６に、睡眠の深さと相関がある交感神経機能の指標（ＬＦ／ＨＦの値）の時間変化を示す。ＬＦ／ＨＦの値が大きい場合、相対的に交感神経の活動が高まっていることが知られており、ＬＦ／ＨＦの値が大きい場合は、睡眠が浅い状態であるとされている。このＬＦ／ＨＦの値と体動量の値を比較してもほぼ一致していることが分かる。
【００２５】
睡眠中の体動には、指先だけが動く小さいものから、足の曲げ伸ばしといった少し大きいもの、寝返りのようなたいへん大きなものまで、様々な動きが含まれる。睡眠が浅いときに現れる体動は寝返りのような大きな体動であることが分かっているため、寝返りなどの大きな体動を検出することができれば、睡眠の深さを測定することができる。寝返りなどの大きな体動時には、寝床内の気温・湿度に大きな変化が生じることに着目し、温度センサと湿度センサの出力値に基づいて、寝床内の環境変化量を算出し、振動センサの出力値と、環境変化量に基づいて、体動量を算出するようにしたため、個人毎の小さな体動発生頻度の差の影響を受けることなく、簡単な構成で体動量を算出することができる。また、この体動量に基づいて、睡眠状態を判定するようにしたため、簡単な構成で睡眠状態を測定することができる。
【００２６】
また、振動センサ４には空気動圧センサを使用し、マットレス８の下にエアマットを設置し、体動による振動を測定するようにし、寝床内の温度センサ２、湿度センサ３は小型の温湿度データロガーを使用し、掛け布団９内側に設置し、睡眠中の寝床内気温・湿度を測定するようにしたため、睡眠を妨げずに体動、寝床内気温・湿度を測定することができるとともに、容易に既存の寝具に装着することができる。
【００２７】
なお、睡眠状態判定装置５に、室内の照度を計測する照度センサ、室内の気温・湿度を計測する温湿度センサ、音量を計測する音量センサ等を接続し、睡眠状態とこれらのセンサの計測値の相関を調べ、その相関値に基づいて、室内の装置の制御を行うようにしてもよい。例えば、室内の音量と睡眠の状態を監視し、眠りが浅くなった場合は、音響機器の音量を下げる制御を行ったり、室内の空調温度設定と睡眠状態を監視し、眠りの深さに応じて、空調温度の制御を行ったりする。このように、眠りの深さに応じて、室内の装置の動作を制御することにより、就寝者を深い眠りに導くことができる。
【００２８】
なお、前述した説明においては、図１に示す変化量算出部１３が、２つの微分処理部１１、１２の出力を乗算することにより、変化量を算出するようにしたが、変化量算出部１３は、２つの微分処理部１１、１２の出力を加算することにより、変化量を算出するようにしてもよい。また、体動量算出部１７においても、２つの積分処理部１４、１６の出力を加算することによって体動量を算出するようにしてもよい。
【００２９】
また、図１に示す体動検出装置１の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより体動量検出処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものだけでなく、組み込み型のマイコンであってもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【００３０】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・体動検出装置、１１、１２・・・微分処理部、１３・・・変化量算出部、１４、１６・・・積分処理部、１５・・・周波数分離部、１７・・・体動量算出部、１８・・・体動量出力部、２・・・温度センサ、３・・・湿度センサ、４・・・振動センサ、５・・・睡眠状態判定装置、６・・・体動量記憶部、７・・・ベッド、８・・・マットレス（敷き寝具）、９・・・掛け布団
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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