(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝床内の就寝者の心電、脈波、あるいは心機図を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された心電、脈波、あるいは心機図より算出した心拍数または心拍率（Ｒ−Ｒ間隔）について通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備えた睡眠モニター装置。
【請求項２】
寝床内の就寝者の心電、脈波、あるいは心機図を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された心電、脈波、あるいは心機図より算出した心拍数または心拍率（Ｒ−Ｒ間隔）について通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する演算手段と、就寝者の覚醒を検知する覚醒検知手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化について前記覚醒検知手段が就寝者の覚醒を検知した時点までのサイクル数を求める計数手段と、前記計数手段の計数結果を出力する出力手段とを備えた睡眠モニター装置。
【請求項３】
起床時刻を設定する設定手段を備えた計時手段と、就寝者が覚醒を促進させる覚醒促進手段と、寝具に配設され就寝者の心機図を検出する心機図検出手段と、前記心機図検出手段により検出された心機図より算出した心拍数または心拍率（Ｒ−Ｒ間隔）についてリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記設定手段により設定された起床時刻と前記起床時刻から一定時間さかのぼった時刻との間で就寝者の睡眠深度が浅くなった場合に前記覚醒促進手段を起動させる制御手段と、心機図の検出状態の異常を検知するエラー検知手段とを備え、前記エラー検知手段が検出エラーを検知した際には制御手段による覚醒促進手段の起動時刻を設定手段によって設定された時刻とすることを特徴とする目覚まし装置。
【請求項４】
起床時刻を設定する設定手段を備えた計時手段と、就寝者が覚醒を促進させる覚醒促進手段と、就寝者の脈波を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段により検出された脈波より算出した心拍数または心拍率（Ｒ−Ｒ間隔）についてリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記設定手段により設定された起床時刻と前記起床時刻から一定時間さかのぼった時刻との間で就寝者の睡眠深度が浅くなった場合に前記覚醒促進手段を起動させる制御手段と、脈波の検出状態の異常を検知するエラー検知手段をと備え、前記エラー検知手段が検出エラーを検知した際には制御手段による覚醒促進手段の起動時刻を設定手段によって設定された時刻とすることを特徴とする目覚まし装置。
【請求項５】
脈波検出手段は就寝者の耳朶に装着するための装着手段を有し、前記脈波検出手段と覚醒促進手段とを一体化してなることを特徴とする請求項４記載の目覚まし装置。
【請求項６】
心電、脈波、あるいは心機図を検出する手段は、寝具の内部に配設した圧電センサを有する請求項１から５のいずれか１項記載の睡眠モニター装置と目覚まし装置。
【請求項７】
演算手段は、リアプノフ指数の演算を１５分単位で行う請求項１から４のいずれか１項記載の睡眠モニター装置と目覚まし装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は就寝者の睡眠深度をモニターする技術に関する。また、本発明は就寝者をより安全に且つ快適に目覚めさせる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
睡眠深度を推定するために国際的に標準化されている方法としては、生体信号として、脳波（ＥＥＧ）・眼球運動（ＥＯＧ）・筋電図（ＥＭＧ）を用いるものが一般的である。この方法によればステージＩからＩＶまでのノンレム（ＮＲＥＭ）睡眠における睡眠深度とレム（ＲＥＭ）睡眠の判定が出来る。設備の整った医療機関や研究機関などにおいてはこの方法が最も信頼性のある方法だと思われる。
【０００３】
家庭において比較的利用しやすい生体指標を用いた睡眠モニター法も考案された。例えば、特開昭６３−９７１４７号公報や特開昭６３−１５００４７号公報によれば脈波を指標とした入眠判定装置の技術が開示されている。これはサンプリングした脈波レベルを積分し、その積分値または一拍当たりのエネルギー量が閾値を超えたときに入眠と判定するものである。脈波は家庭でも容易に計測できる生体信号である。ＬＥＤを使用した光学的な計測が可能なのでノイズにも強い。
【０００４】
また、特開平６−２７２６３号公報では生体信号として心拍数の変化を睡眠深度の判定に利用している。これは心拍数の変化が閾値を超えたときに覚醒に適した時期であることを判断して起床債促音を発生させるというものである。
【０００５】
この他に、心電図（ＥＣＧ）を利用する技術もある。ＥＣＧは心筋活動に伴う電気的信号であるが、他の電気的な生体信号に較べて比較的計測を行いやすい。ＥＣＧにおいて特にＲ波と呼ばれる波は振幅が大きく特徴的であるため検出がしやすい。特開平６−７０８９８号公報では、Ｒ波の間隔（Ｒ−Ｒ間隔）のゆらぎを周波数解析することにより睡眠状態のモニターを行おうとしている。Ｒ−Ｒ間隔を時系列データとしてそのスペクトルを求めたとき、特定の周波数帯域のパワーが交感神経及び副交感神経の活性の指標として利用できることが知られている。この知見をもとに自律神経系の状態から睡眠深度をモニターするというものである。
【０００６】
一方、Ｒ−Ｒ間隔のデータ処理にカオス理論を用いた非線形処理の方法が近年注目されるようになってきた。例えば特開平４−２０８１３６号公報によれば、脈波および心拍信号に対してそれらがカオスであるという条件を満たしているか否かをもって健康状態の診断を行う技術が開示されている。これは健康な生体から得られる脈波や心拍信号にはカオス性があるとされている知見を利用したものである。あるデータがカオスであるためには、非整数のフラクタル次元を持つこと、最大リアプノフ数が正であることなどの条件が一般によく用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＥＧ・ＥＯＧ・ＥＭＧを用いた本格的な睡眠段階判定法を、家庭に導入することは容易ではない。これは次のような理由による。第１に、ＥＥＧ・ＥＯＧ・ＥＭＧはいずれも生体の微弱な電気信号を検出するもので高価な生体アンプを必要とする。第２に、生体表面に電極を装着する必要があり、装着部位などに関して専門的な知識が必要とされる。第３に、専門機関の実験室においては電磁シールドが施されておりハムの混入が最小限に押さえられているが、家庭内では主として商用電源からのノイズ混入をさけることは難しい。第４に、元来この方法はリアルタイムで睡眠段階を判定するものではなくオフラインでの判定を想定した手法であり家庭でのモニタリングの目的にはそぐわない面がある。
【０００８】
脈波や心拍を用いた場合には、ハードウェアのコスト低減が図れ家庭でも計測が容易になるという利点がある。しかしながら、従来の技術のように心拍数や線形的な周波数解析では次のような課題があった。
【０００９】
第１に、心拍数や周波数解析によるパワーの積分値に対して閾値を設けて判断する方法では、個人差に対応することが難しい。同様に、パワーを積分する際に対象となる周波数帯域を固定してしまう場合も同じ課題が生じる。
【００１０】
第２に、心拍は確かに睡眠深度によって変動するが、その変動幅は人によってはかなり小さいことがあり正しい睡眠曲線が得られない場合がある。
【００１１】
第３に、例えば糖尿病の患者では副交感神経の活性が弱まるため対象周波数帯域のパワーの変化が非常に小さくなってしまい、判定が困難になる。
【００１２】
また、睡眠深度の浅いところで就寝者を起こす技術は睡眠生理の観点から生体にとって非常に有効なものである。しかしこの場合、覚醒促進の方法によっては当該就寝者以外の就寝者も起こすことになる可能性があるという課題があった。
【００１３】
一方、非線形処理によるカオス指標を用いた健康判定では、線形的な解析手法より柔軟な処理が可能なるという利点がある。その一方で、カオス指標を行う場合には十分な長さのデータが必要になる。Ｒ−Ｒ間隔を用いてフラクタル次元を計算する場合、１〜２分程度の計測ではとても十分な信頼性は得られない。従って覚醒している利用者の状態を測定する場合には、長い時で数十分以上の拘束が必要になり、これは利用者にとってかなりのストレスを与えてしまうという課題があった。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するもので、その第１の目的は、就寝者の生体信号に対して非線形処理によってカオス指標のうちのリアプノフ指数を求めることにより、利用者である就寝者にストレスを与えることなく十分な長さのデータを得ると共に、睡眠深度を正確に判定することである。
【００１５】
第２の目的は、リアプノフ指数を用いた睡眠曲線から就寝者の睡眠サイクル数を求め睡眠の質に関する情報を就寝者または第三者に報知することである。
【００１６】
第３の目的は、睡眠深度を正確に判定するとともに、就寝者の心機図を寝具に配設されたセンサから検出することにより、就寝者にセンサ装着の負荷を全くかけず、最適な起床タイミングで就寝者を目覚めさせることである。
【００１７】
第４の目的は、睡眠深度を正確に判定するとともに、脈波という心機図よりもより正確な生理指標を用いることにより、起床タイミングの精度を向上させることである。
【００１８】
第５の目的は、睡眠深度を正確に判定するとともに、覚醒促進手段と脈波検出手段を一体化して耳朶に取り付けることにより当該就寝者だけを覚醒させることである。
【００１９】
第６及び７の目的は、睡眠深度を正確に判定するとともに、生体信号の検出に失敗し適切な睡眠深度が測定できない場合に、目覚まし装置を確実に作動させることである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため第１の解決手段として、寝床内の就寝者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号について通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備えた構成としてある。
【００２１】
第２の解決手段として、寝床内の就寝者の生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段により検出された生体信号について通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する演算手段と、就寝者の覚醒を検知する覚醒検知手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化について前記覚醒検知手段が就寝者の覚醒を検知した時点までのサイクル数を求める計数手段と、前記計数手段の計数結果を出力する出力手段とを備えた構成としてある。
【００２２】
第３の解決手段として、起床時刻を設定する設定手段を備えた計時手段と、覚醒促進手段と、寝具に配設され就寝者の心機図を検出する心機図検出手段と、前記心機図検出手段により検出された心機図についてリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記設定手段により設定された起床時刻と前記起床時刻から一定時間さかのぼった時刻との間で就寝者の睡眠深度が浅くなった場合に前記覚醒促進手段を起動させる制御手段と、心機図の検出状態の異常を検知するエラー検知手段とを備え、前記エラー検知手段が検出エラーを検知した際には制御手段による覚醒促進手段の起動時刻を設定手段によって設定された時刻とすることを特徴とする構成としてある。
【００２３】
第４の解決手段として、起床時刻を設定する設定手段を備えた計時手段と、覚醒促進手段と、就寝者の脈波を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段により検出された脈波についてリアプノフ指数を算出する演算手段と、前記演算手段により算出されたリアプノフ指数が示す概周期的変化から前記就寝者の睡眠深度を判定する判定手段と、前記設定手段により設定された起床時刻と前記起床時刻から一定時間さかのぼった時刻との間で就寝者の睡眠深度が浅くなった場合に前記覚醒促進手段を起動させる制御手段と、脈波の検出状態の異常を検知するエラー検知手段をと備え、前記エラー検知手段が検出エラーを検知した際には制御手段による覚醒促進手段の起動時刻を設定手段によって設定された時刻とすることを特徴とする構成としてある。
【００２４】
第５の解決手段として、脈波検出手段は就寝者の耳朶に装着するための装着手段を有し、前記脈波検出手段と覚醒促進手段とを一体化してなる構成としてある。
【００２５】
第６の解決手段として、生体信号検出手段は、寝具の内部に配設した圧電センサを有するものとした。
【００２６】
第７の解決手段として、演算手段は、リアプノフ指数の演算を１５分単位で行うものとした。
【００２７】
【発明の実施の形態】
第１の解決手段において、生体信号検出手段が就寝者の心電、脈波、あるいは心機図などの生体信号を検出し、演算手段が得られた生体信号より通常の睡眠周期より短い時間単位でリアプノフ指数を算出する。リアプノフ指数が示す概周期的変化を認識することにより判定手段が就寝者の睡眠深度を判定できる。結果は出力手段により外部に出力する。
【００２８】
第２の解決手段において、覚醒検知手段が就寝者の覚醒を検知し、その時刻までの通常の睡眠周期より短い時間単位で演算したリアプノフ指数が示す概周期サイクル数を計数手段がカウントすることにより、就寝者に睡眠の質に関する情報を報知できる。
【００２９】
第３の解決手段において、就寝者は計時手段に備えられた設定手段により起床時刻を設定できる。また心機図検出手段により、就寝者を全く拘束することなく心機図を計測することが出来る。さらに、心機図を用いてリアプノフ指数から睡眠深度が推定され、定められた時刻と設定された起床時刻との間で最も睡眠深度が浅くなったときに制御手段が覚醒促進手段を動作させることにより最適な起床タイミングで就寝者を覚醒させることが出来る。そして、エラー検知手段が生体信号の検出に失敗したことを検出すると、制御手段が覚醒促進手段の起動時刻を設定された起床時刻とすることによって確実に覚醒促進手段を起動させることが出来る。
【００３０】
第４の解決手段において、脈波検出手段により脈波が計測され、脈波を用いてリアプノフ指数により起床タイミングの精度を向上させることが出来る。そしてエラー検知手段が生体信号の検出に失敗したことを検出すると、制御手段が覚醒促進手段の起動時刻を設定された起床時刻とすることによって確実に覚醒促進手段を起動させることが出来る。
【００３１】
第５の解決手段において、耳朶に装着された脈波検出手段から就寝者の脈波を検出すると同時に、脈波検出手段と一体化した覚醒促進手段が就寝者の耳元で覚醒促進の刺激を与えるため、当該就寝者のみを最適起床タイミングで覚醒させることが出来る。
【００３２】
第６の解決手段において、生体信号検出手段は、寝具の内部に配設した圧電センサを有するので終身者は無拘束である。
【００３３】
第７の解決手段において、演算手段は、リアプノフ指数の演算を１５分単位で行うので、睡眠段階の判定が確実に得られる。
【００３４】
以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００３５】
図１は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図である。生体信号検出手段１は就寝者の心電図・脈波・心機図などを検出し、演算手段２にデータを送るよう構成されている。演算手段２は、カオス指標の演算結果を判定手段３に送り、さらに判定結果は出力手段４によって出力されるよう構成されている。
【００３６】
次に、第１の実施例の作用について説明する。なお、第１の実施例においては生体信号検出手段１が検出する生体信号が心電図である場合を例として説明する。就寝者５の胸部には、電極６ａ、６ｂ、６ｃが装着されている。生体信号検出手段１にはアンプが内蔵されており、電極からの信号を増幅して心電図を得る。図２は、心電図の一例を示したものである。
【００３７】
図２において、振幅の大きい急峻な波をＲ波という。演算手段２では、まずこの隣り合うＲ波の間隔を計測する。これをＲ−Ｒ間隔と呼ぶ。Ｒ−Ｒ間隔を時系列データとして扱い周波数解析をすると、１／ｆ様のゆらぎが認められることが知られている。これは、Ｒ−Ｒ間隔データに非線形成分が含まれていることを示唆している。
【００３８】
演算手段２は、カオス理論に基づく指標を求め、この非線形成分を数値化する。カオス指標としては、相関次元（フラクタル次元）やリアプノフ指数などがあるが、ここではリアプノフ指数を例として説明する。
【００３９】
演算手段２において、Ｒ−Ｒ間隔データは１５分ごとの単位に切り分けられる。切り分けられた１５分単位のＲ−Ｒ間隔系列に対して、リアプノフ指数が求められる。ここでの１５分という時間は絶対的なものではない。カオス指標を求める際には十分な長さのデータ長が望まれるため、１分や２分程度の時間ではまず短すぎることは明白である。かといって、１時間以上のＲ−Ｒ間隔を一単位としてしまうのは、睡眠周期が通常９０分であることを考えると睡眠深度判定を目的とした用途では適当とはいえない。我々の実験によれば、リアプノフ数の場合１５分程度の長さがあればある程度安定した数値が得られることが明らかになった。
【００４０】
リアプノフ指数を求める手順を以下に示す。リアプノフ指数とは、時間の経過に伴ってアトラクタ上の近接する点がどの程度離れるかを表す指標で、もととなるデータの将来の予測しにくさを表している。これはカオスの特徴の一つである初期値依存性と深く関わっている。アトラクタとは、ｎ次元空間における系の軌道を表すものもである。Ｒ−Ｒ間隔など一次元のデータ系列にたいしては、
Ｘ(t1),Ｘ(t2),・・・・,Ｘ(ti),・・・・
に対して、これをｎ次元相空間に対してＮポイントのデータを埋め込むために以下のようなデータセットを用意する。
【００４１】
｛Ｘ(t1),Ｘ(t1+τ),・・・・,Ｘ(t1+(n-1)τ)｝
｛Ｘ(t2),Ｘ(t2+τ),・・・・,Ｘ(t2+(n-1)τ)｝
・・・・・
｛Ｘ(ti),Ｘ(ti+τ),・・・・,Ｘ(ti+(n-1)τ)｝
・・・・・
｛Ｘ(tN),Ｘ(tN+τ),・・・・,Ｘ(tN+(n-1)τ)｝
ここでｉ番目の点を
Ｘin＝｛Ｘ(ti),Ｘ(ti+τ),・・・・,Ｘ(ti+(n-1)τ)｝
と表わすことができる。
【００４２】
この様にして得られたアトラクタ上のある点Ｘ(0)を基準としたとき、その軌道上の次の点Ｘ(1)についてベクトルＸ(0)Ｘ(1)に直交し、単位距離だけ離れた点をＹ０（０）とする。Ｘ（０）、Ｙ０（０）についてτ時間経過したときの点を、Ｘ（τ）、Ｙ０（τ）とする。そしてＸ（０）とＹ０（０）の距離をｄ０（０）、Ｘ（τ）とＹ０（τ）の距離をｄ０（τ）とする。このときの２点間の距離のτ時間経過後の拡大（縮小）率は、ｄ０（τ）をｄ０（０）で割ることにより求められる。
【００４３】
次に、Ｘ（τ）とＹ０（τ）と同一方向で単位距離だけ離れた点をＹ１（０）とする。Ｘ（τ）、Ｙ１（０）についてτ時間経過したときの点を、Ｘ（２τ）、Ｙ１（τ）とする。そしてＸ（τ）とＹ１（０）の距離をｄ１（０）、Ｘ（２τ）とＹ１（τ）の距離をｄ１（τ）とする。このときの２点間の距離のτ時間経過後の拡大（縮小）率は、ｄ１（τ）をｄ１（０）で割ることにより求められる。
【００４４】
このステップを繰り返し、各ステップで求められる距離の拡大（縮小）率の平均がリアプノフ指数である。これを一般化すると次のように表すことができる。
【００４５】
【数１】
0003906491.tif 000002
【００４６】
なお、埋め込み次元が例えば３次元であれば、各次元ごとに計三つのリアプノフ指数が得られるが、そのうち最大のものを特に最大リアプノフ指数という。
【００４７】
図３は、健常な３４歳の男性のＲ−Ｒ間隔について１５分を単位として最大リアプノフ指数と心拍数の変化を示したものである。横軸は時刻である。入床後から覚醒に至るまで最大リアプノフ数により、明確な睡眠曲線が得られていることがわかる。心拍数も位相が反転した形で睡眠曲線を描いているが、指標としての変化量の割合については最大リアプノフ指数に較べると非常に小さいことがわかる。このことからも、睡眠深度判定におけるカオス指標の優位性が支持されている。
【００４８】
判定手段３は、この最大リアプノフ指数の概周期的変化より就寝者の睡眠深度を判定する。図３では最大リアプノフ指数ははっきりした周期性変動を示しており、極小値である谷の部分で睡眠が最も浅くなっており、極大値である山の部分で最も深くなっている。この変化を平滑化して、微分値を求めることにより相対的な睡眠深度を推定することが出来る。
【００４９】
推定された睡眠深度は、出力手段４により出力される。出力手段４は本発明の睡眠モニター装置が他の機器に組み込まれている場合には、デジタルまたはアナログによる電気信号を出力する回路として実現できる。一方、単体で使用する場合には、例えば液晶ディスプレイを用いて実現することにより、睡眠曲線も含めて利用者に情報を提供することが出来る。
【００５０】
以上のように、第１の実施例によれば睡眠中のデータを活用することによって安定したデータを得ると共に、カオス処理によって非線形成分の指標化を行うことにより明確な睡眠曲線が得られ正確な睡眠深度の判定を行うことが出来るという効果がある。
【００５１】
次に本発明の第２の実施例について説明する。図１において、覚醒検知手段７は就寝者の覚醒を検出するためのものである。これは目覚まし装置のベル停止ボタンなどと連動させることにより実現できる。計数手段８は、演算手段２からカオス指標を受け取り、睡眠の周期数を随時カウントしていく。そして、目覚まし時計のベルを停止する就寝者の動作、あるいは覚醒を知らせるため専用に設けたボタンを押すことによって覚醒検知手段７が就寝者の覚醒を検知した時点での睡眠周期の計数結果を出力手段４に送信するよう構成されている。
【００５２】
上記構成において、計数手段８は演算手段３によるカオス指標が示す概周期的変化のサイクル数をカウントする。図３に示すように、就寝者のカオス指標は周期的な変化を示す。１サイクルとは、大まかにはレム睡眠と深いノンレム睡眠の組み合わせを一つの単位とした睡眠周期である。図３の例では、約４周期の睡眠をとったことになる。たとえば、これより早い時間に覚醒した場合には、非整数を用いたより細かな表現を行うこともできる。
【００５３】
就寝者の覚醒までに何周期の睡眠が合ったかをカウントすることにより、睡眠の質に関する重要な情報を手に入れることを意味する。第２の実施例においては、この結果を出力することにより、就寝者や第３者に対して睡眠の質に関する情報を提供することが出来るという効果がある。
【００５４】
次に本発明の第３の実施例について説明する。図４は、第３の実施例の構成を示すブロック図である。就寝者５の下の寝具９の内部には、心機図検出手段１０が配設されている。心機図検出手段１０は、ポリフッ化ビニリデン等の高分子圧電センサを有している。心機図検出手段１０の出力は演算手段２に接続されており、演算手段２の出力は判定手段３に接続されている。制御手段１１は、判定手段３、起床時刻を設定する設定手段１２を備えた計時手段１３、および覚醒促進手段１４とそれぞれ接続されている。
【００５５】
上記構成において、心機図検出手段１０は就寝者５の心筋活動に伴う体表面の僅かな圧変化を捉え増幅することにより心機図を得る。このとき就寝者５は全くの無拘束である。心機図にはＲ波の様なはっきりとした特徴的な波はないが、心拍と同期したピークが認められる。演算手段２は、このピーク間隔を用いてカオス指標を求める。判定手段３は、カオス指標の変化から就寝者５の睡眠深度を判定する。
【００５６】
一方就寝者は、設定手段１２を用いて計時手段１３に対し起床時刻を設定する。計時手段１３としては、目覚まし装置を用いてよいが制御手段１１とデータ通信を行うためのポートを備えていなければならい。
【００５７】
いま、仮に起床時刻を午前７時と就寝者が設定した場合、制御手段１１は判定手段３の判定する睡眠深度をモニターしながら、午前７時より一時間前の午前６時から７時までの間で睡眠深度が最も浅くなるタイミング、すなわち極小値になるのを待つ。この時間帯で睡眠深度が最も浅くなった時点を検知すると、制御手段１１は覚醒促進手段１４を鳴動させる。これは、就寝者が快適な目覚めを得るためには、睡眠時間ではなく睡眠サイクルを重視し、再び睡眠が深くなるような過程で起こすよりは設定時刻よりは多少速くても睡眠深度の浅いときに起こす方が有効であるという考え方に基づいている。
【００５８】
なお、覚醒促進手段１４は計時手段１３と一体化した、目覚まし装置型のものであってもよい。また、ここでは起床時刻から遡る時間を１時間としたがもちろんそれ以外の時間であってもよい。さらに、遡る時間を設定するための機能を設定機能１２に付加してもよい。
【００５９】
以上のように第３の実施例によれば、就寝者を拘束することなく生体情報を得られると共に、最適なタイミングで就寝者を目覚めさせることが出来るという効果を持つ。
【００６０】
次に本発明の第４の実施例について説明する。図４において、生体情報を検出するために脈波検出手段１５を用いているという点で、第３の実施例とは異なる。脈波検出手段１５は就寝者５の指先に装着されて指尖脈波を検出する。脈波は心機図に較べて振幅が大きいため、ピークをより正確に知ることが出来る。その結果、より正確な睡眠深度判定が出来、起床タイミングの精度を高めることが出来るという効果がある。
【００６１】
次に本発明の第５の実施例について説明する。図５において、脈波検出手段１５は、発光素子１６と受光素子１７をそれぞれ有する部品を支点１８でつなぎ、バネ１９により耳朶を発光素子１６と受光素子１７で挟んで固定できるように構成されている。さらに、覚醒促進手段１４である小型スピーカーが内蔵されている。脈波検出手段１５の出力は演算手段２へ、また覚醒促進手段１４は制御手段１１と接続されている。
【００６２】
上記構成において、就寝者は就寝時に耳朶に脈波検出手段１５を装着する。就寝中は耳朶から脈波が検出される。最適な起床タイミングが検出されると、制御手段１１が覚醒促進手段１４を鳴動させる。この際、非常に小さな音量で鳴動を行うことにより、就寝者のまさに耳元でささやくような音声刺激を与えることが出来る。鼓膜までの距離が短いため、音量が小さくても刺激効果があると共に、他の就寝者への刺激はほとんどない。
【００６３】
以上のように第５の実施例によれば、当該就寝者だけを確実に起床させることが出来るという効果がある。
【００６４】
次に本発明の第６の実施例について説明する。図４において、エラー検知手段２０は、心機図検出手段１０または脈波検出手段１７と接続しており、その出力は制御手段１１に接続されている。
【００６５】
上記構成において、例えば耳朶に装着した脈波検出手段１５が外れたりした場合には、出力信号の振幅が無くなることからエラーとして検知される。エラー検知手段２０によりエラーが検知されると、制御手段１１に伝達される。制御手段１１はその時点で睡眠深度のモニターを中止し、最初に設定された時刻に覚醒促進手段１４を動作させる。
【００６６】
以上のように第６の実施例によれば、生体信号の検出が失敗して睡眠深度が正しく推定されない場合に覚醒促進手段１４を確実に動作させることが出来るという効果がある。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の睡眠モニター装置と目覚まし装置は次のような効果を持つ。
【００６８】
第１に、就寝者の生体情報を計測することによりストレス無く十分なデータ長の信号を得ると共に、リアプノフ指数による睡眠中の概周期的変化から正確な睡眠深度を推定することが出来る。
【００６９】
第２に、カオス指標の示す概周期変化のサイクル数をカウントすることにより、睡眠の質に関する情報を就寝者もしくは第三者に報知することが出来る。
【００７０】
第３に、生体信号に心機図を用いることで就寝者から無拘束すると共に、リアプノフ指数により最適な起床タイミングで就寝者を快適に目覚めさせることが出来る。そして、心機図の検出に失敗した場合にそれをエラーとして検知することにより、誤ったリアプノフ指数を用いて誤った起床タイミングで就寝者を起こしてしまうことなく、かつ確実に覚醒促進手段を動作させることが出来る。
【００７１】
第４に、生体信号として脈波を用いることによりリアプノフ指数の信頼性を向上させ、起床タイミングの精度を上げることが出来る。そして、脈波の検出に失敗した場合にそれをエラーとして検知することにより、誤ったリアプノフ指数を用いて誤った起床タイミングで就寝者を起こしてしまうことなく、かつ確実に覚醒促進手段を動作させることが出来る。
【００７２】
第５に、脈波の耳朶でのセンシング部分と覚醒促進手段を一体化することにより、就寝者には耳元でささやくような快適な刺激を与えられると共に就寝者をも起こしてしまうようなことをさけられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１及び第２の実施例の構成図
【図２】  心電図の例を示すグラフ
【図３】  就寝中のリアプノフ指数お呼び心拍数の変化を示すグラフ
【図４】  本発明の第３、第４及び第６の実施例の構成図
【図５】  本発明の第５の実施例の構成図
【符号の説明】
１  生体信号検出手段
２  演算手段
３  判定手段
４  出力手段
７  覚醒検知手段
８  計数手段
１０  心機図検出手段
１１  制御手段
１２  設定手段
１３  計時手段
１４  覚醒促進手段
１５  脈波検出手段
【図１】
0003906491.tif 000003
【図２】
0003906491.tif 000004
【図３】
0003906491.tif 000005
【図４】
0003906491.tif 000006
【図５】
0003906491.tif 000007