(57)【要約】【課題】被験者の睡眠／覚醒判定をより高精度に行うことのできる睡眠／覚醒判定システムを提供する。【解決手段】ベッド上の被験者が睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかを判定する睡眠／覚醒判定システムは、前記ベッド上の前記被験者の荷重を検出する荷重検出器と、前記被験者の荷重の時間的変動の標準偏差を時間積分して得られる値と閾値との比較に基づいて、前記被験者が睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかを判定する判定部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッド上の被験者が睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかを判定する睡眠／覚醒判定システムであって、
前記ベッド上の前記被験者の荷重を検出する荷重検出器と、
前記被験者の荷重の時間的変動の標準偏差を時間積分して得られる値と閾値との比較に基づいて、前記被験者が睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかを判定する判定部とを備える睡眠／覚醒判定システム。
【請求項２】
前記被験者の荷重の時間的変動に基づいて前記被験者の呼吸波形を求める呼吸波形取得部を更に備え、
前記判定部は、前記標準偏差を前記呼吸波形の振幅で除した値を時間積分して得られる値と閾値との比較に基づいて、前記被験者が睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかを判定する請求項１に記載の睡眠／覚醒判定システム。
【請求項３】
前記荷重検出器は、第１荷重検出器及び第２荷重検出器を少なくとも含み、
前記標準偏差は、第１荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第１標準偏差と、第２荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第２標準偏差との単純平均値である請求項１又は２に記載の睡眠／覚醒判定システム。
【請求項４】
前記荷重検出器は、第３荷重検出器及び第４荷重検出器を更に含み、
前記標準偏差は、第１荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第１標準偏差と、第２荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第２標準偏差と、第３荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第３標準偏差と、第４荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第４標準偏差との単純平均値である請求項３に記載の睡眠／覚醒判定システム。
【請求項５】
前記荷重検出器は、第１荷重検出器及び第２荷重検出器を少なくとも含み、
前記標準偏差は、各時刻毎に、第１荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第１標準偏差及び第２荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第２標準偏差のうちの値が大きい一方を逐次選択して得られる一連の値である請求項１〜３のいずれか一項に記載の睡眠／覚醒判定システム。
【請求項６】
ベッドと、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の睡眠／覚醒判定システムとを備えるベッドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷重検出器の検出値に基づいて被験者の睡眠／覚醒判定を行う睡眠／覚醒判定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療や介護の分野において、荷重検出器を介してベッド上の被験者の荷重を検出し、検出した荷重に基づいて被験者の状態を判定することが提案されている。具体的には例えば、検出した被験者の荷重に基づいて、被験者が睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかの判定、即ち睡眠／覚醒判定を行うことが提案されている。
【０００３】
特許文献１は、荷重検出部の検出結果に基づいて寝具上の人の体動数、即ち体動の回数を算出し、算出した体動数に基づいて被験者が睡眠状態であると判定する睡眠判定装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２３８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、被験者の睡眠／覚醒判定をより高精度に行うことのできる睡眠／覚醒判定システ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】
本発明の第１の態様に従えば、
ベッド上の被験者が睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかを判定する睡眠／覚醒判定システムであって、
前記ベッド上の前記被験者の荷重を検出する荷重検出器と、
前記被験者の荷重の時間的変動の標準偏差を時間積分して得られる値と閾値との比較に基づいて、前記被験者が睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかを判定する判定部とを備える睡眠／覚醒判定システムが提供される。
【０００７】
第１の態様の睡眠／覚醒判定システムは、前記被験者の荷重の時間的変動に基づいて前記被験者の呼吸波形を求める呼吸波形取得部を更に備えてもよく、前記判定部は、前記標準偏差を前記呼吸波形の振幅で除した値を時間積分して得られる値と閾値との比較に基づいて、前記被験者が睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかを判定してもよい。
【０００８】
第１の態様の睡眠／覚醒判定システムにおいて、前記荷重検出器は、第１荷重検出器及び第２荷重検出器を少なくとも含んでもよく、前記標準偏差は、第１荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第１標準偏差と、第２荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第２標準偏差との単純平均値であってもよい。
【０００９】
第１の態様の睡眠／覚醒判定システムにおいて、前記荷重検出器は、第３荷重検出器及び第４荷重検出器を更に含んでもよく、前記標準偏差は、第１荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第１標準偏差と、第２荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第２標準偏差と、第３荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第３標準偏差と、第４荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第４標準偏差との単純平均値であってもよい。
【００１０】
第１の態様の睡眠／覚醒判定システムにおいて、前記荷重検出器は、第１荷重検出器及び第２荷重検出器を少なくとも含んでもよく、前記標準偏差は、各時刻毎に、第１荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第１標準偏差及び第２荷重検出器により検出された前記被験者の荷重の時間的変動の第２標準偏差のうちの値が大きい一方を逐次選択して得られる一連の値であってもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様に従えば、
ベッドと、
第１の態様の睡眠／覚醒判定システムとを備えるベッドシステムが提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の睡眠／覚醒判定システムによれば、被験者の睡眠／覚醒判定をより高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る睡眠／覚醒判定システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、荷重検出器のベッドに対する配置を示す説明図である。
【図３】図３は、睡眠／覚醒判定システムを用いた睡眠／覚醒判定の方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、荷重検出器により検出された荷重値の変動の様子を、被験者が呼吸のみを行っている安静期間と、被験者が体動を行っている期間の両方について示す概略的なグラフである。
【図５】図５（ａ）は、被験者の重心が、被験者の呼吸に応じて被験者の体軸方向に振動する様子を概念的に示す説明図である。図５（ｂ）は、被験者の呼吸に応じた被験者の重心の振動に基づいて描画される呼吸波形の一例を示すグラフである。
【図６】図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）は、それぞれ、被験者の体動と、これによるアクティビティインデックスの増加量との関係を示すグラフである。図６（ａ）は睡眠中の被験者に寝返りが生じた際のグラフ、図６（ｂ）は睡眠中の被験者にｔｗｉｔｃｈが生じた際のグラフ、図６（ｃ）は睡眠中の被験者が右手を移動した際のグラフ、図６（ｄ）は覚醒中の被験者が読書を行っている際のグラフ、図６（ｅ）は覚醒中の被験者が食事を行っている際のグラフである。
【図７】図７は、変形例に係るベッドシステムの全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜実施形態＞  
本発明の実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００（図１）について、これをベッドＢＤ（図２）と共に使用して、ベッドＢＤ上の被験者Ｓが睡眠状態にあるか、覚醒状態にあるかを判定する場合を例として説明する。
【００１５】
図１に示す通り、本実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００は、荷重検出部１、制御部３、記憶部４を主に有する。荷重検出部１と制御部３とは、Ａ／Ｄ変換部２を介して接続されている。制御部３には更に表示部５、入力部６が接続されている。
【００１６】
荷重検出部１は、４つの荷重検出器１１、１２、１３、１４を備える。荷重検出器１１、１２、１３、１４のそれぞれは、例えばビーム形のロードセルを用いて荷重を検出する荷重検出器である。このような荷重検出器は例えば、特許第４８２９０２０号や特許第４００２９０５号に記載されている。荷重検出器１１、１２、１３、１４はそれぞれ、配線又は無線によりＡ／Ｄ変換部２に接続されている。
【００１７】
図２に示す通り、荷重検出部１の４つの荷重検出器１１〜１４は、被験者Ｓが使用するベッドＢＤの四隅の脚ＢＬ１、ＢＬ２、ＢＬ３、ＢＬ４の下端部に取り付けられたキャスターＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の下にそれぞれ配置される。
【００１８】
Ａ／Ｄ変換部２は、荷重検出部１からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を備え、荷重検出部１と制御部３にそれぞれ配線又は無線で接続されている。
【００１９】
制御部３は、専用又は汎用のコンピュータであり、内部に標準偏差算出部３１、呼吸波形描画部（呼吸波形取得部、呼吸波形算出部）３２、睡眠／覚醒判定部３３が構築されている。
【００２０】
記憶部４は、睡眠／覚醒判定システム１００において使用されるデータを記憶する記憶装置であり、例えばハードディスク（磁気ディスク）を用いることができる。
【００２１】
表示部５は、制御部３からの出力に基づいて所定の表示を行う部分であり、画像（映像）による表示を行う液晶モニター等のモニター５１と、音声による表示を行うスピーカー５２とを含む。
【００２２】
入力部６は、制御部３に対して所定の入力を行うためのインターフェイスであり、キーボード及びマウスにし得る。
【００２３】
このような睡眠／覚醒判定システム１００を使用して、ベッド上の被験者の睡眠／覚醒を判定する動作について説明する。
【００２４】
睡眠／覚醒判定システム１００を使用した被験者の睡眠／覚醒の判定は、図３のフローチャートに示す通り、被験者Ｓの荷重を検出する荷重検出工程Ｓ１と、検出した荷重の変動の程度を示す標準偏差を算出する標準偏差算出工程Ｓ２と、検出した荷重に基づいて被験者の呼吸波形を描画する呼吸波形描画工程Ｓ３と、標準偏差算出工程Ｓ２で求めた標準偏差及び呼吸波形描画工程で描いた呼吸波形を用いて被験者の睡眠／覚醒判定を行う睡眠／覚醒判定工程Ｓ４と、睡眠／覚醒判定の結果を表示する表示工程Ｓ５とを含む。
【００２５】
［荷重検出工程］
荷重検出工程Ｓ１では、荷重検出器１１、１２、１３、１４を用いてベッドＢＤ上の被験者Ｓの荷重を検出する。ベッドＢＤ上の被験者Ｓの荷重は、ベッドＢＤの四隅の脚ＢＬ１〜ＢＬ４の下に配置された荷重検出器１１〜１４に分散して付与され、これらによって分散して検出される。
【００２６】
荷重検出器１１〜１４はそれぞれ、荷重（荷重変化）を検出してアナログ信号としてＡ／Ｄ変換部２に出力する。Ａ／Ｄ変換部２は、サンプリング周期を例えば５ミリ秒として、アナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号（以下「荷重信号」）として制御部３に出力する。以下では、荷重検出器１１、１２、１３、１４から出力されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換部２においてデジタル変換して得られる荷重信号を、それぞれ荷重信号ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４と呼ぶ。
【００２７】
［標準偏差算出工程］
標準偏差算出工程Ｓ２では、標準偏差算出部３１が、荷重信号ｓ１、ｓ２、ｓ３、ｓ４の各々について、その所定のサンプリング期間（一例として５秒間）に含まれるサンプリング値の標準偏差（移動標準偏差）σ１、σ２、σ３、σ４を算出する。算出は常時行われ得る。
【００２８】
標準偏差は、サンプリング値のばらつきの大きさを表わすため、図４に示すように、ベッドＢＤ上の被験者Ｓが安静にしており、荷重信号ｓ１〜ｓ４の変動の量が小さい期間Ｐ１においては標準偏差σ１〜σ４も小さくなる。一方で被験者Ｓが身体を動かしており（被験者Ｓに体動が生じており）、荷重信号ｓ１〜ｓ４の変動の量が大きい期間Ｐ２においては標準偏差σ１〜σ４も大きくなる。
【００２９】
したがって、被験者Ｓに体動が生じている期間においては、被験者Ｓに体動が生じていない期間（例えば被験者Ｓが胴体部や手足を移動させず呼吸のみを行っている期間）に比べて標準偏差σ１〜σ４の値が大きくなる。
【００３０】
なお、本明細書及び本発明においては、「体動」とは、「大きな体動」と「小さな体動」とを含む。被験者の呼吸や心拍によって被験者の身体はわずかに移動するが、これらは「体動」には含まない。
【００３１】
大きな体動は、被験者の体動のうち胴体部（体幹）の移動を伴う比較的大きなものを意味し、具体的には例えば、寝返りや起き上がり等である。被験者に大きな体動が生じた時には、一般的に、被験者の体軸の向き（被験者の背骨の延びる向き）が変化する。
【００３２】
小さな体動は、被験者の体動のうち胴体部（体幹）の移動を伴わない比較的小さいものを意味し、具体的には例えば、手足や頭部のみの運動等である。
【００３３】
一般的に、被験者Ｓの体動が大きな体動である場合の標準偏差σ１〜σ４の値は、被験者Ｓの体動が小さな体動である場合の標準偏差σ１〜σ４の値よりも大きい。
【００３４】
［呼吸波形描画工程］
呼吸波形描画工程Ｓ３では、呼吸波形描画部（呼吸波形取得部、呼吸波形算出部）３２が、荷重信号ｓ１〜ｓ４に基づいて被験者Ｓの呼吸波形を描画する。
【００３５】
人間の呼吸は、胸郭及び横隔膜を移動させて、肺を膨張及び収縮させることにより行われる。ここで吸気時、すなわち肺が膨張する時には横隔膜は下方に下がり、内臓も下方に移動する。一方で呼気時、すなわち肺が収縮する時には横隔膜は上方に上がり、内臓も上方に移動する。本件の出願人に付与された特許第６１０５７０３号の明細書に記載されている通り、この内臓移動に伴って重心Ｇはわずかに移動し、その移動方向は背骨の延在方向（体軸方向）にほぼ沿っている。
【００３６】
本発明及び本明細書において「呼吸波形」とは、被験者の呼吸に応じて被験者の体軸方向に振動する被験者の重心の振動の様子を、時間軸に展開して示す波形を意味する。呼吸波形の１周期は、被験者の１回の呼吸（呼気及び吸気）に対応する。呼吸波形の振幅は、被験者の体格や呼吸の深さの影響を受ける。具体的には例えば、被験者が大柄であったり、被験者が深い呼吸を行った場合には振幅は大きくなり、被験者が小柄であったり、被験者が浅い呼吸を行った場合には振幅は小さくなる。
【００３７】
呼吸波形描画部３２は、具体的には次のようにして呼吸波形の描画を行う。
【００３８】
呼吸波形描画部３２は、まず、荷重検出部１からの荷重信号ｓ１〜ｓ４に基づいて、各サンプリング時刻ごとに被験者Ｓの重心Ｇの位置を算出する。被験者Ｓの重心Ｇは、図５（ａ）に示すように、被験者Ｓの呼吸に応じて、被験者Ｓの体軸ＳＡの方向に振動している。
【００３９】
呼吸波形描画部３２は、次いで、体軸ＳＡの方向を縦軸、時間軸を横軸として、各時間における重心Ｇの位置を体軸ＳＡに投影した位置と、重心Ｇの呼吸に応じた振動の振動中心との間の距離を縦軸にプロットすることにより、呼吸波形ＢＷ（図５（ｂ））を描画する。
【００４０】
なお、呼吸波形描画部３２は、必ずしも実際に呼吸波形を描画する必要はなく、呼吸波形を示すデータを求めるのみでもよい。
【００４１】
［睡眠／覚醒判定工程］
睡眠／覚醒判定工程Ｓ４では、睡眠／覚醒判定部３３が、標準偏差算出工程Ｓ２で算出した標準偏差σ１〜σ４と、呼吸波形描画工程Ｓ３で描画した呼吸波形ＢＷの振幅とを用いて、被験者Ｓが睡眠状態及び覚醒状態のいずれにあるかの判定を行う。
【００４２】
判定は、具体的には、次のように行う。
【００４３】
睡眠／覚醒判定部３３は、まず、呼吸波形描画工程Ｓ３において描画された呼吸波形ＢＷについてピーク検出を行い、連続する２つのピークと、当該２つのピークの間の最小値とに基づいて、呼吸波形ＢＷの振幅Ａｎ（図５（ｂ））を求める。そして、呼吸波形ＢＷの１周期毎に逐次求められる振幅Ａｎの単純平均を算出し、呼吸波形平均振幅Ａを求める。
【００４４】
次に、睡眠／覚醒判定部３３は、下記の式（１）により、規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４を求める。
【数１】
2019154857.tif 000003
【００４５】
このような規格化を行うのは次の理由による。
【００４６】
上述した通り、標準偏差σ１〜σ４の値は被験者Ｓに体動が生じている期間に大きくなる。ここで、標準偏差σ１〜σ４は、被験者Ｓの体動に応じた荷重検出器１１〜１４の検出値のばらつきの大きさを示しているため、その増加幅は、体動の様子が同じであっても、被験者Ｓが大柄な場合には被験者Ｓが小柄な場合よりも大きくなる。
【００４７】
一方で、上述した通り、呼吸波形の振幅は被験者Ｓの体格の影響を受けるため、被験者Ｓが大柄であれば振幅Ａｎ及び呼吸波形平均振幅Ａは大きくなり、被験者Ｓが小柄であれば振幅Ａｎ及び呼吸波形平均振幅Ａは小さくなる。
【００４８】
そのため、式１に示すように、標準偏差σ１〜σ４の値を呼吸波形平均振幅Ａで除して規格化を行うことにより、被験者Ｓの体格（身体的特徴）が標準偏差σ１〜σ４の値に及ぼす影響を軽減（補償）することができる。そして、このような補償が行われた規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４を用いて被験者Ｓの睡眠／覚醒判定を行うことにより、判定の精度を高めることができる。
【００４９】
なお、呼吸波形平均振幅Ａに代えて、直前、又はそれ以前に得られた振幅Ａｎのいずれか１つにより標準偏差σ１〜σ４の値を除して規格化を行ってもよい。
【００５０】
次に、睡眠／覚醒判定部３３は、下記の（式２）により、規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の単純平均を時間積分して得られる値であるアクティビティインデックス（活動度指数）ＡＣＩを算出する。
【数２】
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【００５１】
積分時間はここでは２０秒間であるが、後述する通りこれには限られない。規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４は被験者Ｓの体動に応じて増加するため、被験者Ｓがより大きい荷重変化を引き起こす体動を、より長い時間にわたって示した場合にアクティビティインデックスＡＣＩは大きくなる。即ちアクティビティインデックスＡＣＩは、体動の大きさと体動の継続時間（持続時間）の両方が反映されたパラメータである。
【００５２】
なお、式２において、規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の単純平均を求めているのは次の理由による。即ち、規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の値のバランスは、ベッドＢＤ上での被験者Ｓの位置に応じて変動し、例えば被験者Ｓの重心Ｇが荷重検出器１１の近傍にある場合には、規格化標準偏差σｓ１の値が他の規格化標準偏差の値に比べて大きくなる。このような場合には、例えば規格化標準偏差σｓ２の値は、被験者Ｓが大きな体動を示しても十分に増加しないことがあり得る。規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の単純平均を求めることで、このような、ベッドＢＤ上での被験者Ｓの位置の影響を抑制することができる。
【００５３】
睡眠／覚醒判定部３３は、２０秒ごとに、過去２０秒間の各サンプリング時刻における規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の値を用いて、新たなアクティビティインデックスＡＣＩを算出する。そして、算出したアクティビティインデックスＡＣＩと所定の閾値との比較に基づいて被験者Ｓが睡眠状態にあるか、覚醒状態にあるかを判定する。
【００５４】
アクティビティインデックスＡＣＩと閾値との比較は、例えば次のようにして行う。
【００５５】
第１の例として、２０秒ごとに算出されるアクティビティインデックスＡＣＩの値の、最新の４つの値のうちのいずれか１つが所定の閾値を越えている場合に、被験者Ｓが覚醒状態にあると判定する。第２の例として、２０秒ごとに算出されるアクティビティインデックスＡＣＩの値の、最新の３つの値の合計値が所定の閾値を越えている場合に、被験者Ｓが覚醒状態にあると判定する。このように、最新のアクティビティインデックスＡＣＩのみではなく、ある程度の時間幅の中で得られた複数のアクティビティインデックスＡＣＩを用いた判定を行うことで、判定の精度をより高めることができる。
【００５６】
ここで、被験者Ｓの睡眠／覚醒判定を、アクティビティインデックスＡＣＩを用いて行うことにより判定の精度を高めることができる理由を説明する。
【００５７】
一般的に、人間が睡眠中に示す体動の量は、覚醒中に示す体動の量に比較して少ない。しかしながら、睡眠中であっても寝返りや、ｔｗｉｔｃｈ（レム睡眠中に起きると言われる、筋肉の攣縮運動）と呼ばれる微小な動きを示すことがある。また、手足や頭部を移動させて寝相を変化させることもある。したがって、規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の値から被験者Ｓの体動の有無や体動の回数を判定し、体動の有無や体動の回数のみに基づいて睡眠／覚醒判定を行っても、判定の精度は十分とは言えない。
【００５８】
これに対し、アクティビティインデックスＡＣＩは規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の単純平均を時間積分して得られる値であり、体動の大きさ（規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の増加量の大きさ）及び体動の継続時間（規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４が増加している期間の長さ）の積である。
【００５９】
したがって、２０秒の間に被験者Ｓが比較的大きな体動を示した場合であっても、その体動の継続時間が短い場合には、アクティビティインデックスＡＣＩはそれほど大きな値とはならない。一方で、２０秒の間に被験者Ｓが目立った大きな体動を呈していない場合であっても、被験者Ｓが継続的に小さな体動を示していた場合には、アクティビティインデックスＡＣＩは大きな値となる。
【００６０】
図６（ａ）〜図６（ｅ）に、概略的な具体例を示す。
【００６１】
図６（ａ）は、２０秒の期間内に、睡眠状態にある被験者Ｓが寝返りを行った場合の規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の単純平均（以下、σｓＡＶとする）の変動の様子を示す概略的なグラフである。この期間に対応するアクティビティインデックスＡＣＩの値はグラフの斜線部の面積に相当する（図６（ｂ）〜図６（ｅ）においても同様である）。
【００６２】
図６（ｂ）は、２０秒の期間内に、睡眠状態にある被験者Ｓがｔｗｉｔｃｈを示した場合の単純平均σｓＡＶの変動の様子を示す概略的なグラフであり、図６（ｃ）は、２０秒の期間内に、睡眠状態にある被験者Ｓが小さな体動を示し、右手を曲げた状態から伸ばした状態に変化させた場合の単純平均σｓＡＶの変動の様子を示す概略的なグラフである。
【００６３】
図６（ｄ）は、２０秒の期間内に、覚醒状態にある被験者Ｓが読書を行っていた場合の単純平均σｓＡＶの変動の様子を示す概略的なグラフであり、図６（ｅ）は、２０秒の期間内に、覚醒状態にある被験者Ｓが食事を行っていた場合の単純平均σｓＡＶの変動の様子を示す概略的なグラフである。
【００６４】
図６（ａ）〜図６（ｅ）より読み取れるように、アクティビティインデックスＡＣＩの値は、覚醒中の被験者Ｓが継続的な体動を示している場合に、より大きな値となる傾向がある。したがって、判定に用いる閾値を適切に設定することで、睡眠中の被験者Ｓが示す寝返りやｔｗｉｔｃｈ、寝相の変化といった瞬間的な体動が判定に与える影響を小さくして、精度の高い睡眠／覚醒判定を行うことができる。
【００６５】
［表示工程］
表示工程Ｓ５では、制御部が出力した判定結果を、表示部５に表示する。具体的には例えば、被験者Ｓが睡眠状態にあるか覚醒状態にあるかを常にモニター５１に表示すると共に、被験者Ｓが睡眠状態から覚醒状態に至った場合には、スピーカー５２を用いてその旨を使用者に音声的に知らせる。
【００６６】
本実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００の効果を以下にまとめる。
【００６７】
本実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００は、アクティビティインデックスＡＣＩを用いて、被験者Ｓの睡眠／覚醒判定を行っている。したがって、被験者Ｓの睡眠中に生じる継続時間の短い体動、例えば寝返りやｔｗｉｔｃｈが判定に及ぼす影響が抑制されており、判定の精度が高い。
【００６８】
本実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００は、標準偏差σ１〜σ４の値を呼吸波形平均振幅Ａにより規格化した規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４を用いて、アクティビティインデックスＡＣＩを算出している。したがって、被験者Ｓの身体的特徴が標準偏差σ１〜σ４の値、ひいては睡眠／覚醒判定に与える影響が軽減されており、判定の精度が高い。
【００６９】
本実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００は、ベッドＢＤの脚ＢＬ１〜ＢＬ４の下に配置した荷重検出器１１〜１４を用いて被験者Ｓの生体状態をモニタしている。したがって、被験者Ｓの身体に計測装置を取り付ける必要がなく、被験者Ｓに不快感や違和感を与えることがない。
【００７０】
［変形例］
上記実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００において、次の変形態様を採用することもできる。
【００７１】
上記実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００においては、睡眠／覚醒判定部３３は、（式２）を用いてアクティビティインデックスＡＣＩを算出しているが、アクティビティインデックスＡＣＩの算出方法はこれには限られない。
【００７２】
一例として、睡眠／覚醒判定部３３は、（式２）において、規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４を標準偏差σ１〜σ４に置き換えた、下記の（式３）を用いてアクティビティインデックスＡＣＩを求めても良い。
【数３】
2019154857.tif 000005
【００７３】
睡眠／覚醒判定部３３は、規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の中で最も値の大きいものを各サンプリング時刻ごとに選択し、各時刻毎に選択された一連の値である最大値規格化標準偏差σｓＭＡＸ、或いは標準偏差σ１〜σ４の中で最も値の大きいものを各サンプリング時刻ごとに選択し、各時刻毎に選択された一連の値である最大値標準偏差σＭＡＸを時間積分して得られる値をアクティビティインデックスＡＣＩの値として用いても良い。
【００７４】
睡眠／覚醒判定部３３は、規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の単純平均、又は標準偏差σ１〜σ４の単純平均ではなく、規格化標準偏差σｓ１〜σｓ４の少なくとも１つ、又は標準偏差σ１〜σ４の少なくとも１つを時間積分して得られる値をアクティビティインデックスＡＣＩの値として用いても良い。
【００７５】
これらの変形例のアクティビティインデックスＡＣＩも、体動の大きさと体動の継続時間（持続時間）の両方が反映されたパラメータである。その他、被験者の荷重の時間的変動の標準偏差を時間積分して得られる、体動の大きさと体動の継続時間（持続時間）の両方が反映された任意のパラメータを、アクティビティインデックスＡＣＩとし得る。
【００７６】
なお、上記実施形態及び変形例の睡眠／覚醒判定システム１００の説明においては、アクティビティインデックスＡＣＩを算出するための積分時間を２０秒としていたが、これには限られない。積分時間は任意に設定し得るが、積分時間が短すぎる場合には継続時間の短い体動と継続時間の長い体動との区別が明確ではなくなってしまう。反対に、積分時間が長すぎる場合には、睡眠／覚醒判定を行う間隔（判定実行の周期）が長くなり、時宜を得た判定が難しくなってしまう。睡眠／覚醒判定部３３は、設定された積分時間が経過する度に、新たなアクティビティインデックスＡＣＩを算出する。
【００７７】
また、アクティビティインデックスＡＣＩの算出においては、標準偏差に代えて、標準偏差の二乗である分散を用いることもできる。本明細書及び本発明においては、分散を時間積分して得られる値も「標準偏差を時間積分して得られる値」に含まれる。
【００７８】
睡眠／覚醒判定部３３は、アクティビティインデックスＡＣＩと比較する閾値にヒステリシスを持たせても良い。具体的には例えば、第１の閾値と、これよりも大きい第２の閾値を設定しておき、被験者Ｓが睡眠状態であると判定されている状況下においては、アクティビティインデックスＡＣＩが第２の閾値以上となるまで、被験者Ｓが覚醒状態に至ったと判定しない。一方で、被験者Ｓが覚醒状態にあると判定されている状況下においては、アクティビティインデックスＡＣＩが第２の閾値未満となっても被験者Ｓが睡眠状態に至ったとは判定せず、アクティビティインデックスＡＣＩが第１の閾値未満となった時点で、被験者Ｓが睡眠状態に至ったと判定する。
【００７９】
上記実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００は、必ずしも荷重検出器１１〜１４の全てを備える必要はなく、このいずれか一つを備えるのみでもよい。荷重検出器を４つ備えない場合、（式２）に含まれる規格化標準偏差σｓｎ（ｎ＝１、２、３、４）の数、（式３）に含まれる標準偏差σｎ（ｎ＝１、２、３、４）の数も、荷重検出器の数に応じて少なくし得る。また、最大値規格化標準偏差σｓＭＡＸ、最大値標準偏差σＭＡＸも、荷重検出器の数に応じて得られる規格化標準偏差σｓｎ、標準偏差σｎに基づくものとし得る。
【００８０】
また、荷重検出器１１〜１４は、ビーム形ロードセルを用いた荷重センサに限られず、例えばフォースセンサを使用することもできる。
【００８１】
上記実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００においては、荷重検出器１１〜１４の各々は、ベッドＢＤの脚の下端に取り付けられたキャスターＣの下に配置されていたがこれには限られない。荷重検出器１１〜１４の各々は、ベッドＢＤの４本の脚とベッドＢＤの床板との間に設けられてもよいし、ベッドＢＤの４本の脚が上下に分割可能であれば、上部脚と下部脚との間に設けられても良い。また、荷重検出器１１〜１４をベッドＢＤと一体に又は着脱可能に組み合わせて、ベッドＢＤと本実施形態の睡眠／覚醒判定システム１００とからなるベッドシステムＢＤＳを構成してもよい（図７）。
【００８２】
本発明の特徴を維持する限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の睡眠／覚醒判定システムによれば、被験者の睡眠／覚醒判定を高い精度で行うことができ、高精度な判定に基づいて、質の高い医療、介護を提供することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１  荷重検出部、１１，１２，１３，１４  荷重検出器、２  Ａ／Ｄ変換部、３  制御部、３１  標準偏差算出部、３２  呼吸波形描画部、３３  睡眠／覚醒判定部、４  記憶部、５  表示部、６  入力部、１００  睡眠／覚醒判定システム、ＢＤ  ベッド、ＢＤＳ  ベッドシステム、Ｓ  被験者
【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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【図７】
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