(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝具に横たわっている被験者の体動を検知することによって被験者の睡眠を評価する睡眠評価システムにおいて、
寝具から露出した被験者の体から放射される赤外線を検知し、又はセンサ自体が有する発光源から照射され被験者の体によって反射される反射光を検知する体動検知センサを備え、
前記体動検知センサは、前記赤外線又は反射光が通過する寝具平面と略平行な多数本の光軸を有し、寝具に横たわっている被験者の頭部側において前記光軸に沿って被験者から離れた位置であって、かつ寝具に横たわる被験者が寝返りをうつときの体動を検出する高さ範囲内に配置され、前記光軸に略直交し被験者の頭部付近に形成される垂直面において被験者を横切る前記光軸の本数の高さ方向における変化に基づいて被験者の寝返り動作を検知することを特徴とする睡眠評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、横たわっている被験者の体動を検知し、それに基づいて被験者の睡眠を評価することが可能な睡眠評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、睡眠時体動検出装置として、赤外線カメラによって撮像された睡眠中の被験者の画像を複数の区分に分けて解析し、各区分における濃度中心の座標の変動に基づいて被験者の寝返りやミオクローヌスを検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ベッドの長手方向に投光可能な光センサが複数設けられ、それら光センサのうちいずれの光センサから被介護者の検出信号が得られるかによってベッド上の被介護者の種々の動きを検出する動態検出システムが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２９９６３６号公報
【特許文献２】特開２００１−３２７５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に示されるような装置においては、画像の解析のための装置構成が複雑になり全体のコストが嵩む欠点がある。また、冬季のように被験者が多くの寝具（掛布団）を掛けた状態、又は厚めの寝具を掛けた状態では、被験者の体から放射される赤外線が確実には捉えられず被験者の体動を検出できないことがあった。
【０００５】
また、上記特許文献２に示されるような装置においては、被介護者がベッド上で起上がったり、離床してベッドから離れる等の比較的移動範囲の大きい動作を検知するための装置であって、睡眠中の被験者が起こす寝返り等の比較的移動範囲の小さい動き（体動）を検知することは困難である。
【０００６】
すなわち、この装置においては、ベッドのヘッドボードに設けられた２箇所の光センサによって被介護者の横たわった姿勢から長座位の姿勢への変化が検知されるが、このような大きな変化を確実に検知するために光センサの設置高さは、横たわった姿勢の被介護者よりも相当に高い位置に設定されている。仮に光センサが横たわった姿勢の被介護者よりも少しだけ上方に設置された場合には、光センサは被介護者の寝返り動作を検知してしまうことになり、被介護者の横たわった姿勢から長座位の姿勢への変化を検知することが困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の問題を解消するためになされたもので、簡単な構成でシステム全体のコストを抑制しつつ、冬季のように被験者が寝具を多く掛けた状態、又は厚めの寝具を掛けた状態で就寝する場合であっても被験者の体動を確実に検出することが可能な睡眠評価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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、寝具に横たわっている被験者の体動を検知することによって被験者の睡眠を評価する睡眠評価システムにおいて、寝具から露出した被験者の体から放射される赤外線を検知し、又はセンサ自体が有する発光源から照射され被験者の体によって反射される反射光を検知する体動検知センサを備え、前記体動検知センサは、前記赤外線又は反射光が通過する寝具平面と略平行な多数本の光軸を有し、寝具に横たわっている被験者の頭部側において前記光軸に沿って被験者から離れた位置であって、かつ寝具に横たわる被験者が寝返りをうつときの体動を検出する高さ範囲内に配置され、前記光軸に略直交し被験者の頭部付近に形成される垂直面において被験者を横切る前記光軸の本数の高さ方向における変化に基づいて被験者の寝返り動作を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、被験者の状態を画像として撮像するカメラを有さず、撮像した画像の解析装置も必要としないので、構成が簡単でありシステム全体のコストが抑制される。また、体動検知センサは、その光軸が寝具平面と略平行であり、かつ寝具に横たわる被験者が寝返りをうつときの体動を検出する高さ範囲内に配置され、体動検知センサ側からの視野において寝具に横たわる被験者を略水平方向の側方から見るようになるので、冬季のように被験者が寝具を多く掛けた状態、又は厚めの寝具を掛けた状態で就寝する場合であっても被験者の体動を確実に検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態に係る睡眠評価システムについて図１乃至図５を参照して説明する。本実施形態の睡眠評価システム１は、図１及び図２に示されるように、寝具２に横たわっている被験者Ｐの頭部Ｐｈ側において被験者Ｐから所定距離離れた位置に被験者Ｐの頭部Ｐｈの高さと略同等の高さに設置された体動検知センサ３を備える。
【００１３】
体動検知センサ３は、焦電型赤外線センサであって、寝具２に横たわっている被験者Ｐの体から放射される赤外線を検知し、検知した赤外線の変動に基づいて被験者Ｐの体動を検知する。検知方法の詳細については後述する。
【００１４】
体動検知センサ３が検知した被験者Ｐの体動は、体動情報としてパソコン４に送出される。パソコン４に送出された体動情報は、一定時間の体動情報が記憶され体動の頻度や大きさに応じて睡眠の質が判断される。例えば、所定の時間内における体動の頻度が予めパソコン４内に記憶された閾値よりも大きい場合は、睡眠の質が良くないと判定され、小さい場合は、睡眠の質が良いと判定される。
【００１５】
なお、被験者Ｐは、敷布団２ａの上に横たわり図４及び図５に示されるように掛布団２ｂを掛けている。図１及び図２においては、被験者Ｐの姿勢が明瞭になるように掛布団２ｂが省略されている。
【００１６】
体動検知センサ３は、図３（ａ）に示されるように焦電素子５の外周が多数の小さなフレネルレンズ６を有するドーム状のレンズ体７によって覆われたセンサヘッド８を備えている。多数のフレネルレンズ６によって焦電素子５上に収束される多数本の光軸９が形成される。被験者Ｐの体から放射された赤外線が各光軸９に沿って焦電素子５に集光され、焦電素子５に温度変化を生じさせる。焦電素子５は、生じた温度変化を電気量の変化として出力する。
【００１７】
フレネルレンズ６は、図３（ｂ）に示されるようにセンサヘッド８の正面視においてドーム状のレンズ体７の表面にほぼ均等に分散して形成されている。これらの小フレネルレンズ６によって形成される多数本の光軸９は、図１において体動検知センサ３から約２０度の角度で放射状に延びるビーム状に示され、図４において各光軸９の断面が多数の小矩形で示される。図４に表れる光軸９の断面は、図１のＡ−Ａ位置における断面を示す。
【００１８】
そして、体動検知センサ３は、側面視における光軸９の中心９ｃ（図１参照）が寝具２（敷布団２ａ）の平面（ＸＹ平面）と略平行になるように配置され、被験者Ｐの頭部Ｐｈ位置における光軸９に直交する領域Ｚ（以下、体動検知領域という）が、図４に示されるように寝具２に横たわる被験者Ｐが寝返りをうつときに被験者Ｐの体が移動する範囲を含み、それよりも若干大きくなるように構成されている。なお、請求項１における寝具の平面に略平行な光軸とは、本実施形態の場合光軸９の中心９ｃをいう。
【００１９】
ここで、体動検知センサ３側からの視野において被験者Ｐが寝返りをうつときの被験者Ｐの体位がどのように変化するかについて、図５を参照して説明する。
【００２０】
図５において、被験者Ｐが上を向いて横たわっている状態（以下、上向き状態という）が左側に示され、寝返りをうって横向きになった状態（以下、横向き状態という）が右側に示される。上向き状態から横向き状態に変化する間に赤外線を放射する熱源の高さがＸＺ平面においてＺ方向へΔＺだけ増加する。
【００２１】
つまり、被験者Ｐの頭部Ｐｈ側にある体動検知センサ３からの方向で見るときには、被験者Ｐの頭部Ｐｈ及び肩部Ｐｓは寝具２から露出しており、寝返りをうつことによって被験者Ｐの肩部Ｐｓが大きく上方へ移動し、その分だけ赤外線を放射する熱源の領域が見かけ上大きくなる。
【００２２】
熱源の高さがΔＺだけ増加するとき、体動検知領域Ｚにおける各光軸９を通る赤外線の量が増加し、焦電素子５の表面温度が上昇され、焦電素子５は、その温度上昇を電気量（体動情報）として出力する。被験者Ｐが横向き状態から上向き状態へ体動するときには、上記とは逆になり、焦電素子５は、その温度下降を電気量（体動情報）として出力する。
【００２３】
換言すると、被験者Ｐの頭部Ｐｈ付近における体動検知センサ３の体動検知領域Ｚが略垂直面（ＸＺ平面）に沿って形成されるので（図４）、被験者Ｐが寝返りをうつことによる赤外線を放射する熱源の変化（主にＺ方向の変化）が、体動検知領域Ｚにおける熱源を横切る光軸９の本数の変化として捉えられ、被験者Ｐの体動が体動検知センサ３によって確実に検知される。
【００２４】
以下、比較例を示すことによって、上記の点を補足的に説明する。比較例としての睡眠評価システムは、図６に示されるように、体動検知センサ１０３が寝具２に横たわっている被験者Ｐの垂直上方（Ｚ方向上方）に設置される。体動検知センサ１０３の構造は、体動検知センサ３と同一とする。
【００２５】
体動検知センサ１０３の有する光軸１０９は、下向きに所定の角度で広がる円錐状に形成され、被験者Ｐが掛ける掛布団２ｂの表面付近における各光軸１０９による体動検知領域Ｚｓは、図７に示されるように寝返りをうつ被験者Ｐの移動範囲とほぼ同等の範囲に形成される。
【００２６】
ここで、被験者Ｐが左右に寝返りをうつときの赤外線を放射する熱源の変化は、体動検知センサ１０３側からの視野において体動検知領域Ｚｓ内における位置が移動するだけであるので、焦電素子５における温度変化は小さい。特に、冬季において被験者Ｐが多くの掛布団２ｂ（又は厚い掛布団２ｂ）を掛けるときには、実質的に熱源として検知することが可能な部分は、寝具２から露出した頭部Ｐｈのみとなるので、被験者Ｐが寝返りをうつときの焦電素子５において引き起こされる温度変化がさらに小さくなり、体動の検知が困難になる。
【００２７】
以上のように、本実施形態の睡眠評価システム１においては、焦電型赤外線センサから構成される体動検知センサ３が、寝具２に横たわる被験者Ｐの頭部Ｐｈ側において赤外線を集光する光軸９が寝具２の平面（ＸＹ平面）に略平行であり、かつ寝具２に横たわる被験者Ｐが寝返りをうつときの体動を検出する高さ範囲に配置されるので、体動検知センサ３からの視野において被験者Ｐの頭部Ｐｈ及び肩部Ｐｓが寝具２から露出して見え、被験者Ｐが寝返りをうつときの熱源の変化を熱源の大きさの変化として捉えることができ、体動をより確実に捉えることができる。特に、冬季のように被験者Ｐが寝具２を多く掛けた状態、又は厚めの掛布団２ｂを掛けた状態で就寝する場合であっても被験者Ｐの体動を確実に検出できる。
【００２８】
なお、本実施形態における体動検知センサ３は、センサヘッド８に多数の小さなフレネルレンズ６を有し、被験者Ｐから放射される赤外線をフレネルレンズ６によって形成される多数本の光軸９に沿って集光するように構成されているが、センサヘッド８には集光のための１つのレンズ又は絞り開口が形成され、被験者Ｐから放射される赤外線は、１つのレンズ又は絞り開口によってセンサ３の前方に形成される所定の幅を有する１本の光軸９に沿って集光されるように構成されてもよい。
【００２９】
上記のように体動検知センサ３の光軸９が所定の幅を有する場合は、請求項１における寝具２の平面に平行な光軸とは、光軸９の幅方向における中心を通る軸のことをいう。
【００３０】
また、本実施形態の睡眠評価システム１においては、体動検知センサ３として被験者Ｐの体から放射される赤外線を集光するパッシブ型の焦電型赤外線センサが用いられたが、センサ自体が発光源を有するアクティブ型のセンサが用いられてもよい。例えば、体動検知センサ３は、センサ自体が赤外線やレーザ光の発光源を有し、その発光源から被験者Ｐへ向けて照射した光が被験者Ｐの体によって反射された反射光を検知するものであってもよい。
【００３１】
体動検知センサ３がアクティブ型のセンサである場合の被験者Ｐの体動を検知する方法は、前述のように焦電素子５の表面に生じる温度変化を電気量の変化として検出する方法の他に三角測距法等の種々の方法が可能である。また、その場合の請求項１における寝具２の平面に平行な光軸とは、被験者Ｐの体によって反射され体動検知センサ３へ向かう反射光の光軸のことをいう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る睡眠評価システムの概略構成を示す側面図。
【図２】同睡眠評価システムの概略構成を示す平面図。
【図３】（ａ）は、同睡眠評価システムにおける体動検知センサの側断面図、（ｂ）は、同睡眠評価システムにおける体動検知センサの正面図。
【図４】同睡眠評価システムにおける体動検知センサの光軸によって形成される体動検知領域と寝具に横たわる被験者の位置関係を示す説明図。
【図５】寝具に横たわる被験者が寝返りをうつときの熱源の移動を示す説明図。
【図６】比較例における体動検知センサと寝具の配置及び体動検知センサの光軸の態様を示す説明図。
【図７】同比較例における体動検知センサの光軸によって形成される体動検知領域と被験者の移動範囲を示す説明図。
【符号の説明】
【００３３】
１  睡眠評価システム
２  寝具
２ａ  敷布団（寝具）
２ｂ  掛布団（寝具）
３  体動検知センサ
９  光軸
９ｃ  光軸の中心
Ｐ  被験者
Ｐｈ  頭部
【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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