(57)【要約】【課題】外乱の影響が比較的小さく、計測に際して侵襲性の低い行動計測に着目し、従来から実生活場面での計測に困難を伴う生理的状態のひとつである生体リズムの評価を簡便に行うことができる生体リズム評価装置および生体リズム評価方法を提供する。【解決手段】体軸の傾斜から人体の姿勢を検知するための姿勢検知手段と、人体の活動量を検知する人体活動量検知手段と、時間を計測する計時手段と、人体の姿勢と活動量の経時変化に基づき生体リズムを評価する睡眠評価手段とを備えることことにより、人体に対するセンサの装着・および運用が比較的簡便に行える生体リズム装置を実現することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
体軸の傾斜から人体の姿勢を検知するための姿勢検知手段と、人体の活動量を検知する人体活動量検知手段と、時間を測定する計時手段と、人体の姿勢と活動量の経時変化に基づき睡眠行動を評価する睡眠評価手段とを備えることを特徴とする生体リズム評価装置。
【請求項２】
睡眠評価手段は、就寝時刻と、起床時刻と、これらの相対的関係である睡眠時間とから生体リズムを評価することを特徴とする請求項１記載の生体リズム評価装置。
【請求項３】
姿勢検知手段および人体活動量検知手段において、体軸の傾斜と物理的運動を同時に検知することができる加速度センサを備えることを特徴とする請求項１記載の生体リズム評価装置。
【請求項４】
睡眠評価手段は、睡眠時間、就寝時刻、及び起床時刻から生体リズムの位相差を検出することを特長とする請求項１記載の生体リズム評価装置。
【請求項５】
さらに、睡眠評価手段の評価結果を表示する機能を有する報知手段を備えることを特徴とする請求項１記載の生体リズム評価装置。
【請求項６】
体軸の傾斜から人体の姿勢を検知するための姿勢検知ステップと、人体の活動量を検知する人体活動量検知ステップと、人体の姿勢と活動量の経時変化に基づき睡眠行動を評価する睡眠評価ステップとを備えることを特徴とする生体リズム評価方法。
【請求項７】
請求項1〜５のいずれかに記載の各手段の機能の全部または一部をコンピュータに実行させるプログラムを格納することを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は身体に無侵襲的に装着されたセンサの出力データを利用して、生活行動の異常や、生体リズムの乱れを判別する生体リズム評価装置および生体リズム評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活行動の異常や、生体リズムの乱れを判別する生体リズム評価装置としては、例えば人間の心電位を計測するセンサーをもちいて生体リズムの評価を行おうとするものが示されている（例えば、特許文献１参照）。また、人体の生理信号から生体リズムを評価する装置が示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平６−２１７９４６号公報
【特許文献２】特開平５−３８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の技術のように生理信号を検出するセンサーを用いる場合は、たとえ非侵襲が謳われていようとも、例えば、心電位などは、生体リズムに起因する微細な特異性に対して熱や光などの環境因子、疾病、障害、疲労、ストレッサ、活動度、姿勢、性別など極めて重篤な外乱要因が多く、必ずしも的確に生体リズムが反映されやすいものではないために、センシングの精度が課題のひとつである。また、それら外乱要因の多様性ゆえに、検出に必要なセンサの装着方法や運用方法などは厳しく制限され、実際の生活行動の阻害要因となることが課題としてあげられる。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、本発明の目的とするところは、外乱の影響が比較的小さく、計測に際して侵襲性の低い行動計測に着目し、従来から実生活場面での計測に困難を伴う生理的状態のひとつである生体リズムの評価を簡便に行うことができる生体リズム評価装置および生体リズム評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、第1の本発明の生態リズム評価装置は、体軸の傾斜から人体の姿勢を検知するための姿勢検知手段と、人体の活動量を検知する人体活動量検知手段と、時間を測定する計時手段と、人体の姿勢と活動量の経時変化に基づき睡眠行動を評価する睡眠評価手段と、生体リズムの評価を使用者に報知する報知手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
第2の本発明の生態リズム評価装置は、睡眠評価手段は、睡眠時間に加えて、就寝時刻と、起床時刻とを参照することを特徴とする。
【０００７】
第3の本発明の生態リズム評価装置は、簡便で低侵襲な生体リズム評価装置を実現するために、体軸の傾斜と人体活動量の検知を単一のセンサで可能ならしめる加速度センサを備えることを特徴とする。
【０００８】
第4の本発明の生態リズム評価装置は、生体リズム指標である位相変位の評価に就寝時刻と、起床時刻から生体リズムの位相差を検出することを特徴とする。
【０００９】
第５の本発明の生態リズム評価装置は、睡眠評価手段の評価結果を表示する機能を有する報知手段を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の生体リズム評価方法は、体軸の傾斜から人体の姿勢を検知するための姿勢検知ステップと、人体の活動量を検知する人体活動量検知ステップと、人体の姿勢と活動量の経時変化に基づき睡眠行動を評価する睡眠評価ステップとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の記録媒体は、上記各手段の機能の全部または一部をコンピュータに実行させるプログラムを格納することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明に係る生体リズム評価装置は、体軸の傾斜から人体の姿勢を検知するための姿勢検知手段と、人体の活動量を検知する人体活動量検知手段と、人体の姿勢と活動量に基づき生体リズムを評価する睡眠評価手段と、生体リズムの評価を使用者に報知する報知手段とを備えることにより、人体に対するセンサの装着・および運用が比較的簡便に行える生体リズム装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
人間の行動の中には人間自身の生理的負担を軽減することを主たる目的とするものがある。たとえば、暑い真夏のような環境下では水の摂取、日陰への移動、冷房の使用などがあげられる。それらの行動は、生理的な状態、欲求と密接な関連があることは明らかである。また、それら以上に人体をとりまく外部の環境に対する依存性が小さく、もっとも生理的意味の強い行動として睡眠があげられる。
【００１４】
睡眠は、メラトニンリズムなど生理的状態の反映である概日リズムと密接な関係が知られている。また、睡眠は、その持続時間である睡眠時間が長く、かつ、発生時刻が一定であれば、疲労回復など生理的ニーズや、概日リズムに適合した行動と見ることができる。しかし、睡眠時間の長短によらず、発生時刻が不定であれば、概日リズムという生理的ニーズに適合していないといえる。本発明はこの睡眠の発生時刻の不定性に着目して、生体リズムの評価を行うものである。
【００１５】
睡眠の発生時刻は、いうまでもなく就寝時刻と起床時刻で規定される。ここで、就寝や起床といった行動は随意的な行動であるため、それらの発生時刻は生理的ニーズ以外にも社会的なニーズも反映しうる。しかしながら、社会的ニーズは就学時間や就業時間、テレビの放映時間など一定の場合が多く、就寝時刻と起床時刻の不定性には生理的ニーズが反映されやすいといえる。
【００１６】
本願発明は、以上の知見に基づき上述のように発生時刻の不定性に着目して、生体リズムの評価を行うものである。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態の一例に基づいて詳述する。図1は、本実施の形態における生体リズム評価装置の構成をを示しており、人体の体幹に装着され体幹の傾斜角度から臥位を検出する姿勢検知手段1と、人体に装着され体幹の運動強度を検知する人体活動量検知手段2と、上記姿勢検知手段1と上記人体活動量検知手段2から出力される情報を記憶、蓄積する情報記憶手段3と、上記情報記憶手段3に時刻を出力する計時手段4と、上記情報記憶手段4に蓄積された姿勢情報と活動量情報と時刻情報から睡眠時間を検知する睡眠時間検出手段5と、起床時刻を検知する起床時刻検出手段6と就寝時刻を検知する就寝時刻検知手段7と、睡眠評価手段8と報知手段9とから構成される。
【００１８】
ここで、上記姿勢検知手段1は、1軸の加速度センサを備え、上記姿勢検知手段1を装着する人体の体軸と、鉛直方向とが成す角度から臥位を検出することを特徴とする。本実施の形態における該姿勢検知手段1は、体軸が鉛直方向に対して70°以上傾斜した場合を臥位とし、それ以外の場合を非臥位として情報記憶手段3へ出力する。該姿勢検知手段1は自身の計測制御も行い本実施の形態においては1秒単位で検知動作を行い判定結果を情報記憶手段3へ出力する。
【００１９】
また、上記人体活動量検知手段2は、1軸の加速度センサを備え、人体の運動を加速度として検出し、活動度を「低活動度」、「高活動度」の２水準の判定結果を情報記憶手段3へ出力する。該人体活動量検知手段2は自身の計測制御も行い本実施の形態においては1秒単位で検知動作を行い判定結果を情報記憶手段3へ出力する。
【００２０】
情報記憶手段3は、上記姿勢検知手段1と、上記人体活動量検知手段2と、計時手段4からの出力を受けて、上記姿勢検知手段1からの出力と、上記人体活動量検知手段2からの出力に時刻情報を付与し、記憶・蓄積をおこなう。
【００２１】
睡眠時間検知手段5は、所定の時刻に上記情報記憶手段3において時刻情報を付与された姿勢情報と活動度情報から睡眠時間帯を判定し、上記情報蓄積手段3へ上記睡眠時間を出力する。睡眠時間帯の判定方法は、上記姿勢検知手段1からの出力が臥位であり、かつ、上記活動量検知手段2からの出力が「低活動度」であることに対応する時間帯をもって睡眠時間帯とすることを特徴とする。就寝時刻検知手段7は上記睡眠時間帯の起点となる時刻を就寝時刻として検知し、就寝時刻を上記情報蓄積手段3へ出力する。起床時刻検知手段6は上記睡眠時間の終点となる時刻を起床時刻として検知し、上記情報蓄積手段3へ出力する。このとき、情報蓄積手段3は就寝時刻と起床時刻とそれらの相対的関係としての睡眠時間を一連の睡眠行動としてひとつの配列として格納する。
【００２２】
次に、睡眠評価手段8は、睡眠時間と、就寝時刻と、起床時刻とからなる配列(Ai,Bi,Ci)を情報記憶手段3から所定の配列数（Ｎ）に達するまで読み出し、睡眠時間と、起床時刻または就寝時刻との関連から睡眠リズムの評価をおこなう。
【００２３】
そして、睡眠評価手段8は該評価方法の判定結果を報知手段9に出力する。
【００２４】
報知手段９は、睡眠評価手段８からの出力を受け、その結果を使用者に報知する機能を有する。
【００２５】
図2は、本実施の形態の生態リズム評価装置を用いた際のある日の実際の生活行動と、姿勢出力、活動度出力、および睡眠時間検知手段5による睡眠時間帯判定結果との対応を示す例である。上段、中段、下段のグラフからなるが、上段が姿勢出力の結果、中段が活動度出力の結果、下段が実際の生活行動を目視により記録した結果である。各グラフの横軸は時刻を示し、上段および中段のグラフは、前記各出力の24時間の推移を示している。
【００２６】
中段の活動度出力の時刻軸上に示した枠は、睡眠時間検知手段5によって睡眠と判定された睡眠時間帯を示す。
【００２７】
下段の実際の生活行動の記録において縦軸は記録の対象となった生活行動を示す。グラフ上で外出と帰宅の間に存在するプロットのない区間のみ、一連の外出行動として行動の記録は行わなかった区間である。
【００２８】
図3に、本実施の形態の生活リズム評価装置を用いた睡眠リズムの評価方法を示す。睡眠評価手段8は、動作開始(START)に伴い、睡眠時間(A)と就寝時刻(B)と起床時刻(C)とからなる配列を情報記憶手段3から所定の配列数(Ｎ)に達するまで読み出す。次に就寝時刻の配列(Bi)と起床時刻の配列(Ci)についてそれぞれが出現する時刻帯を出現範囲(Vb、Vc)として特定し、就寝時刻の配列(Bi)の出現範囲(Vb)と起床時刻の配列(Ci)の出現範囲(Vc)とを大小比較する。このとき、就寝時刻の配列(Bi)の出現範囲(Vb)と起床時刻の配列(Ci)の出現範囲(Vc)は就寝時刻の配列(Bi)及び起床時刻の配列(Ci)のそれぞれの最大値と最小値の差でもよいし、分散あるいは偏差でもよい。本実施の形態においては前者の最大値と最小値の差とした。次に、就寝時刻の配列(Bi)の出現範囲(Vb)と起床時刻の配列(Ci)の出現範囲(Vc)との大小比較に基づき、就寝時刻の配列(Bi)、起床時刻の配列(Ci)のうち出現範囲の広い方を代表時刻配列(Vi)とし、その出現範囲を代表値(V)とする。つぎに該代表値(V)について所定の範囲(S)との比較を行い代表値(V)が所定の範囲(S)以下ならば規則的生活リズムの判定("Normal")を出力する。また、代表値(V)が所定の範囲(S)より大きい場合は不規則な生活リズムと見なし、次のステップへ移行する。所定の範囲(S)とは、人間の睡眠行動の発現する標準的な時間であり、本実施の形態においては所定の範囲(S)は8時間とした。代表値(V)が所定の範囲(S)より大きい場合のフローにおいては、まず睡眠時間の配列(Ai)を対象として最大値の探索を行い、該最大値をAxとする。次のステップにおいて、該最大値(Ax)と同じ引数を持つ代表時刻(Vx)を代表時刻配列(Vi)から特定する。そして、次のステップにおいて代表時刻(Vx)と基準時刻との時間差としての位相差(T)を算出する。このときの基準時刻とは人間の睡眠行動として、健康上一般的で規則的な就寝時刻または起床時刻として設定される。次のステップにおいて、異常な生活リズムの判定として"Abnormal"および、睡眠リズムのずれを位相差として出力し、一連のフローを終了する。
【００２９】
上述のように、本実施の形態では、睡眠時間の最大値（Ax）の時の代表時刻と基準時刻の比較を行い、生体リズムの異常判定を行っている。これは、不規則な睡眠パターンでは図５のように起床時刻が(Vi=)0:00〜24:00の間に分散している場合において、（Vi）の平均値または標準偏差と基準時刻とを比較すると生活リズムの異常判定の正確性に欠けるためである。
【００３０】
従って、（Vx）と基準時刻との比較は、異常睡眠の人と正常睡眠の人の最も睡眠が安定した（睡眠時間が長い）時の起床時刻または就寝時刻の比較を行うことで、睡眠パターンが不規則性が高い人間に対する生体リズムの安定した異常判定が可能になります。
【００３１】
以上のように本発明は、睡眠行動における就寝時間または起床時間のズレ量の大きさから生体リズムの正常／異常を判定することで、外部の環境による判定誤差の少ない生体リズム判定が可能となる。
【００３２】
また、上述のように少なくとも加速度センサ及び計時手段を有することで上記睡眠行動の検知及び評価が可能となり、簡便で非侵襲性の高い生体リズムの評価を簡便に行うことができるものである。
【００３３】
図4は、実際に本実施の形態の生体リズム評価装置を用いて生活の不規則なある男子大学生の18日間にわたる起床時刻と就寝時刻に関する記録である。横軸を記録した日数、縦軸を時刻とするダブルプロットである。「黒四角」が就寝、「□」が起床を示し就寝時刻からはじまり起床するまでが睡眠時間となる。該男子大学生においては就寝時刻、起床時刻の散らばりは8時間を超え、それらの発生が規則的でないことを示す。図5は、該睡眠行動について図3に示したフローに従い、睡眠時間と起床時刻を検出し、それらの対応を示したものである。縦軸が睡眠時間、横軸が各睡眠時間を構成する起床時刻である。「●」は図4に示した該男子大学生のものである。「□」は別の学生のもので、標準的睡眠リズムをしめすものである。「□」の発生する平均的時刻を基準時刻として、「●」の最大値との時間差を位相差(T)として示した。このように、本実施の形態における生活リズム評価方法をもちいると睡眠という行動パターンを用いることで、概日リズムを表現した例である。
【００３４】
これら、図4及び図5は、上記報知手段９により表示可能な表現の例である。
【００３５】
このような方法で報知することで、生体リズム評価の被験者に対して視覚的かつ定量的に生体リズムのズレを伝えることが可能になる。
【００３６】
なお、本実施の形態における姿勢検知手段1、および、人体活動量検知手段2は、同一の加速度センサから構成されているが、同一である必要は無く、個々に加速度センサを備えていてもよい。
【００３７】
また、姿勢検知手段1においては体軸と鉛直方向との成す角度が検出でき、かつ、その角度が90°である場合が、臥位に相当する範囲内に必ず含まれていればよい。
【００３８】
また、活動量検知手段2においては、すくなくとも睡眠時の活動度を含む活動度水準が設定されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態におけるブロック図
【図２】本発明の姿勢検知結果と活動度検知結果とを実際の生活行動に照合したグラフ
【図３】本発明の実施の形態におけるフローチャート
【図４】本発明の実施の形態における就寝時刻、起床時刻の出力を用いて、不規則な睡眠行動を示したグラフ
【図５】睡眠行動による概日リズムの表現および概日リズムの位相のずれを示すグラフ
【符号の説明】
【００４０】
１    姿勢検知手段
２    人体活動量検知手段
３    情報記憶手段
４    計時手段
５    睡眠時間検知手段
６    起床時刻検知手段
７    就寝時刻検知手段
８    睡眠評価手段
９    報知手段
【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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