(57)【要約】【課題】装置サイズをコンパクトにすることができる目覚まし装置を提供する。【解決手段】目覚まし装置は、例えば、枕と敷布団との間に配置して使用され、ユーザの頭部の下方に配置される。目覚まし装置は、本体ケース、基板などを備える。基板は可撓性を有する。本体ケースと基板とは、力学的に一体的に形成されている。目覚まし装置は、人体の頭部を介して体動信号を含む生体信号を検出する生体信号検出部と、生体信号検出部で検出した生体信号に基づいて作動する覚醒部とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の頭部を介して体動信号を含む生体信号を検出する生体信号検出部と、
該生体信号検出部で検出した生体信号に基づいて作動する覚醒部と
を備えることを特徴とする目覚まし装置。
【請求項２】
前記覚醒部は、
振動源と、
該振動源の振動を伝える可撓板と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の目覚まし装置。
【請求項３】
前記生体信号検出部で検出した生体信号から体動信号の有無を判定する体動判定部と、
前記生体信号から少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出する抽出部と、
前記覚醒部の動作を停止させる覚醒停止部と、
前記覚醒部が動作を停止した場合に、前記体動判定部で体動信号がないと判定し、かつ前記抽出部で少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出したとき、前記覚醒部を再度動作させる制御部と
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の目覚まし装置。
【請求項４】
前記体動判定部は、
前記覚醒停止部が前記覚醒部の動作を停止させた時点から所定の時間経過後に体動信号の有無を判定するようにしてあることを特徴とする請求項３に記載の目覚まし装置。
【請求項５】
前記生体信号検出部は、
可撓性を有する板部材と、
該板部材に設けられた生体信号検出センサと
を備え、
前記板部材の両縁側に前記頭部が前記生体信号検出部から離隔する範囲を規制する規制部を備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の目覚まし装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人を睡眠から目覚めさせる目覚まし装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、人を睡眠から目覚めさせるためには、起床時刻に音などの刺激を与えることにより強制的に目覚めさせる目覚まし時計が一般に利用される。しかし、熟睡している時に突然大きな刺激が加えられると、目覚めたときの気分が悪く、その後の行動に大きな影響を与えてしまう場合がある。これを避けるために、浅い睡眠であるレム睡眠時に目覚まし動作を行うことにより、目覚め後の気分を良くすることができる目覚まし装置が考案されている。
【０００３】
例えば、寝具の下に振動センサを配置し、体動発生回数及び寝姿から使用者の睡眠状態がレム睡眠であるか否かを判定し、レム睡眠時に報知器を作動させる目覚まし装置が開示されている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３７２５９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の目覚まし装置にあっては、振動センサを敷布団の下側に配置する構成をなすため、ユーザが敷布団上のどこにいても人体の振動を検出するためには、振動センサを敷布団と同程度の大きさにする必要がある。このため、振動センサを配置するエリアを大きくする必要があり、装置の大型化、すなわちコスト増大を招くという問題がある。また、このような目覚まし装置に目覚まし機能を付与する場合、覚醒効果の高い方法として振動が有効であるが、装置が大型化すると、覚醒に必要な振動を発生させる装置のサイズも大きくなり結果として消費電力が大きくなるという問題もある。
【０００６】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、装置サイズをコンパクトにすることができる目覚まし装置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】
【０００７】
本発明に係る目覚まし装置は、人体の頭部を介して体動信号を含む生体信号を検出する生体信号検出部と、該生体信号検出部で検出した生体信号に基づいて作動する覚醒部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る目覚まし装置は、前記覚醒部は、振動源と、該振動源の振動を伝える可撓板とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る目覚まし装置は、前記生体信号検出部で検出した生体信号から体動信号の有無を判定する体動判定部と、前記生体信号から少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出する抽出部と、前記覚醒部の動作を停止させる覚醒停止部と、前記覚醒部が動作を停止した場合に、前記体動判定部で体動信号がないと判定し、かつ前記抽出部で少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出したとき、前記覚醒部を再度動作させる制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る目覚まし装置は、前記体動判定部は、前記覚醒停止部が前記覚醒部の動作を停止させた時点から所定の時間経過後に体動信号の有無を判定するようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る目覚まし装置は、前記生体信号検出部は、可撓性を有する板部材と、該板部材に設けられた生体信号検出センサとを備え、前記板部材の両縁側に前記頭部が前記生体信号検出部から離隔する範囲を規制する規制部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装置のサイズをコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態の目覚まし装置の設置状態を側面から見た一例を示す模式図である。
【図２】本実施の形態の目覚まし装置の設置状態を上面から見た一例を示す模式図である。
【図３】本実施の形態の目覚まし装置の構造の要部の第１実施例を示す説明図である。
【図４】本実施の形態の目覚まし装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態の目覚まし装置の構造の要部の第２実施例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態の目覚まし装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態の目覚まし装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本実施の形態の目覚まし装置１００の設置状態を側面から見た一例を示す模式図であり、図２は本実施の形態の目覚まし装置１００の設置状態を上面から見た一例を示す模式図である。図１及び図２は、ユーザ（人）が就寝する寝具の一例を示す。図１及び図２において、符号１はマットレスである。マットレス１の上側には敷布団２が敷かれている。符号３は枕である。ユーザは、頭部が枕３の上に配置されるよう仰臥し、就寝している。なお、図１及び図２において、掛け布団やシーツ等については煩雑を避けるため図示していない。また、図２では、簡便のためユーザを図示していない。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態の目覚まし装置１００は、枕３と敷布団２との間に配置して使用される。枕３と敷布団２との間に配置する理由は、目覚まし装置１００をユーザの頭部に一層近い位置に配置されることが望ましいが、目覚まし装置１００が直接頭部に接すると、寝心地を害するなどのユーザへの負担となるためである。なお、目覚まし装置１００の配置は、図１及び図２の例に限定されるものではなく、頭部の下方に配置されるのであれば、適宜変更することができる。例えば、目覚まし装置１００を枕３内に挿入してもよく、敷布団２とマットレス１の間に配置してもよく、あるいはマットレス１内に配置してもよい。また、寝具の構成は図１及び図２の例に限定されるものではなく、敷布団２又はマットレス１は必須の構成ではない。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態の目覚まし装置１００は、その厚みが比較的薄く、また図２に示すように、その形状は枕３の形状よりも小さい。また、図２に示すように、目覚まし装置１００は、矩形状の基板２０及び基板２０が取り付けられた本体ケース３０などで構成される。なお、基板２０の形状は矩形状に限定されるものではなく、楕円状、円形状等適宜の形状とすることができる。
【００１７】
なお、枕３の代わりにタオル等の布帛を使用してもよい。特に乳児の場合には首への負担をなくすために枕３でなく布帛を使用することが多いが、このような場合にも本実施の形態の目覚まし装置１００を適用することが可能となる。
【００１８】
図３は本実施の形態の目覚まし装置１００の構造の要部の第１実施例を示す説明図である。目覚まし装置１００は、本体ケース３０、基板２０などを備える。基板２０は、例えば、プラスチック製であり、可撓性を有する。本体ケース３０と基板２０とは、力学的に一体的に形成されている。
【００１９】
本体ケース３０内には、回路基板２３、モータ２４、モータ２４の回転による振動を本体ケース３０へ伝えるための振動部材２５が配置されている。なお、モータ２４の回転による振動を直接本体ケース３０へ伝えることができる場合には、振動部材２５は必須の構成ではない。
【００２０】
基板２０の中央部には、圧電素子２１を配置してあり、本体ケース３０内の回路基板２３とリード線２２で電気的に接続されている。圧電素子２１は基板２０と一体的にテープ等で貼り付けられている。また、回路基板２３に電力を供給するための電源コード２６が本体ケース３０の外側へ延伸してある。
【００２１】
回路基板２３とモータ２４とは電気的に接続されており、モータ２４は、その振動が本体ケース３０に伝わるように、本体ケース３０と力学的に一体的に形成されている。モータ２４は、例えば、携帯電話やスマートフォンのバイブレーション機能に採用されている振動源等を用いることができる。なお、図３において、回路基板２３、モータ２４等は、本体ケース３０内に収納されているが、図３では便宜上、本体ケースが開かれた状態を示している。
【００２２】
図４は本実施の形態の目覚まし装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図４は本実施の形態の目覚まし装置１００の構成を機能面から表したものである。図４に示すように、目覚まし装置１００は、装置全体を制御する制御部１０、生体信号検出部１１、信号処理部１２、覚醒部１３、覚醒停止部１４などを備える。
【００２３】
生体信号検出部１１は、人体の頭部を介して体動信号を含む生体信号を検出する。体動は、人が就寝中であるか否かに関わらず、人体の部位（頭、首、腕、肩、腰、手など）の動きを含む。生体信号は、例えば、体動信号の他に、心拍、呼吸などの信号も含む。生体信号の検出には、圧電素子２１などの生体信号検出センサを用いることができる。なお、圧電素子２１の代わりに、静電容量センサ、加速度センサ、電磁波による変位検知センサ、ジャイロセンサ、マイクロフォンなどの生体信号検出センサを用いてもよい。
【００２４】
生体信号検出部１１は、図３の例では、圧電素子２１及び基板２０で構成することができる。すなわち、生体信号検出部１１は、可撓性を有する基板２０と、基板２０に設けられた生体信号検出センサとしての圧電素子２１を備える。
【００２５】
信号処理部１２は、図３の例における回路基板２３に相当する。信号処理部１２は、例えば、回路基板２３に配置されたマイコン、ＡＤ変換器、増幅回路などで構成することができる。また、フィルタを備えることもできる。
【００２６】
信号処理部１２は、体動判定部としての機能を有し、生体信号検出部１１で検出した生体信号から体動信号の有無を判定する。体動信号は、例えば、生体信号の大きさ（例えば、信号の振幅）が所定の閾値より大きい場合には、体動信号がありと判定し、生体信号の大きさが所定の閾値より小さい場合には、体動信号がないと判定することができる。
【００２７】
また、体動信号の発生頻度から睡眠深度を算出することができる。例えば、体動信号の発生頻度が少ないほど睡眠深度が深くなる。
【００２８】
また、信号処理部１２は、抽出部としての機能を有し、生体信号検出部１１で検出した生体信号から少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出する。例えば、心拍信号は、生体信号から０．７〜５Ｈｚの信号を取り出すことにより抽出することができる。また、呼吸信号は、生体信号から０．２〜０．７Ｈｚの信号を取り出すことにより抽出することができる。
【００２９】
また、生体信号検出部１１で検出した生体信号から７０〜５００Ｈｚの信号を取り出すことによりいびき音を取り出して、睡眠指標としてユーザに通知（例えば、表示）するようにしてもよい。また、心拍の間隔のフーリエスペクトルを求め、０．３Ｈｚ近傍のパワーを取得することにより、副交感神経活動量を求め、ユーザに通知することもできる。当該パワーが高い程、副交感神経の活動が活発であることが判る。
【００３０】
覚醒部１３は、生体信号検出部１１で検出した生体信号に基づいて作動する。覚醒部１３は、例えば、モータ２４を用いることができるが、モータ２４の他にアクチュエータ、スピーカ、ベル、ブザーなどを用いることができる。特に、本実施の形態の目覚まし装置１００では、頭部の下方に設置されるものであることから、モータ２４により目覚まし装値１００自体（本体ケース３０及び／又は基板２０）を振動させる手段が最も有効である。
【００３１】
すなわち、覚醒部１３は、振動源と、振動源の振動を伝える可撓性を有する板部材とを備える。振動源としては、例えば、モータ２４を用いることができる。モータ２４により生じた振動を板部材としての基板２０全体に拡散する（伝える）ことができる。例えば、当該基板２０を頭部に対向配置させることにより、基板２０全体の振動が頭部に伝わり人を目覚めさせることができる。
【００３２】
制御部１０は、心拍又は呼吸などの信号を抽出することができる場合に、体動信号が無いと判定することができるときは、人が目覚めていないと判定することができるので、覚醒部１３を作動させる。人体の頭部を介して生体信号を検出するので、装置のサイズを頭部の大きさ程度に小型化することができ、装置のサイズをコンパクトにすることができる。
【００３３】
覚醒停止部１４は、例えば、覚醒部１３が作動することにより人が目覚めて覚醒部１３の動作を停止させる場合に操作するスイッチ、ボタン、マイクロフォン、各種検知センサを含む。人が覚醒停止部１４を操作することにより、覚醒部１３の動作を停止させることができる。
【００３４】
制御部１０は、覚醒部１３が動作を停止した場合に、信号処理部１２で体動信号がないと判定し、かつ少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出したとき、覚醒部１３を再度動作させる。体動信号がないと判定した場合は、人が一旦目覚めたものの再度寝込んでしまったか、あるいは人が起床してベッドや布団から出ていってしまったかのいずれかと判定することができる。そして、体動信号がない場合に、心拍信号又は呼吸信号を抽出したときは、人が起床してベッドや布団から出ていってしまったというケースを排除することができるので、人が再び寝込んでしまったと判定することができる。すなわち、体動信号の有無及び心拍信号又は呼吸信号の有無を判定することにより人が寝ているか起きているかを確実に判定することができる。そして、かかる場合に、覚醒部１３を再度動作させるので、確実に人を目覚めさせることが可能となる。
【００３５】
信号処理部１２は、制御部１０の制御の下、覚醒停止部１４が覚醒部１３の動作を停止させた時点から所定の時間経過後に体動信号の有無を判定する。所定の時間は、例えば、３０秒とすることができるが、３０秒に限定されるものではなく、例えば、１０秒から５分程度の範囲内で適宜設定することができる。覚醒部１３が動作を開始し、人が覚醒部１３の動作を停止させた後は、必ず人は動いているので、必然的に体動信号がありと判定されてしまい、人が一旦目覚めたものの再度寝込んでしまったか、あるいは人が起床してベッドや布団から出ていってしまったかのいずれかを判定することができない。そこで、所定の時間の経過を待って体動信号の有無を判定することにより、人が起きているか否かを確実に判定することができる。
【００３６】
次に、本実施の形態の目覚まし装置１００の動作について説明する。目覚まし装置１００は、ユーザが睡眠中に絶えず生体信号検出部１１で生体信号を検出する。検出した生体信号（体動信号）により睡眠深度を検出し続ける。そして、予め設定した起床時間範囲内で睡眠深度がレム睡眠段階に到達すると、覚醒部１３を動作させ、ユーザに目覚めを促す。
【００３７】
人の睡眠周期は約９０分であり、その内訳は深い睡眠であるノンレム睡眠段階が約７０分、浅い睡眠であるレム睡眠段階が約２０分である。レム睡眠段階に起床を促すことにより、人は快適に目覚めることが可能となる。起床時間範囲内にレム睡眠段階が訪れる可能性を考慮し、起床時間範囲は７０分以上設けられることが望ましいが、７０分未満であっても、その起床時間範囲内で最も睡眠深度が浅い状態で覚醒させれば比較的快適な目覚めをユーザに提供することが可能となる。
【００３８】
次に、睡眠深度の算出方法について説明する。予め被験者に対し、本実施の形態の目覚まし装置１００をセットすると同時に、脳波計を装着した状態で睡眠を摂らせる。そして、本実施の形態の目覚まし装置１００による体動データと脳波データとを同時に検出する。次に測定したデータより、体動発生頻度と脳波データにより算出した睡眠深度の相関式を求める。具体的には、体動データにおいて、無信号時のレベルから所定の閾値を超えた信号が発生した頻度を検出し、この頻度と睡眠深度の相関が強くなるように、ニューラルネットワークによる機械学習ツールを用いて、当該閾値を求める。
【００３９】
本実施の形態の目覚まし装置１００では、頭部の下方、例えば、枕３や布帛の下に設置して使用する。従来は寝具の下に振動センサを配置していたのに対し、本実施の形態の目覚まし装置１００の形状は、枕３の大きさ程度となるので、装置のサイズをコンパクトにすることができる。
【００４０】
また、ユーザが寝返り等をすることにより、頭部が枕３からずれると、生体信号を検出することができないということをユーザが十分に認知することができるので、枕３や布帛の上で寝ていれば確実に検出できるという安心感をユーザに与えることができる。
【００４１】
また、本実施の形態の目覚まし装置１００は、枕３の形状・デザインを問わないため、ユーザにとって好みの枕３や布帛を用いて使用することができ、ユーザに対する目覚まし装置１００の設置による負担を無くすことが可能となる。
【００４２】
また、生体信号検出部１１で検出した生体信号に基づいて、頭部を流れる血流から生じる脈拍を検知することが可能となり、ユーザの在床・離床の判定精度向上に寄与させることができる。
【００４３】
また、従来のように寝具全体に対して振動センサを設置した場合には、振動を伝える対象が体全体となるのに対し、本実施の形態では、覚醒部１３として必要な振動源を頭部近くに配置するので、振動を伝える対象が頭部だけとなる。このため、従来に比べて、振動対象の重量が軽いので、少ない電力で覚醒に必要な振動を生成することが可能となる。さらに、頭部へ振動を伝える方が、振動以外に振動源の音も覚醒作用に寄与する上、体全体へ振動を伝える場合に比べ覚醒効果が高いため、少ない振動で覚醒させることが可能となる。
【００４４】
目覚まし装置１００を枕３の下に配置した状態でユーザが就寝すると、睡眠中の体動により基板２０が変形し、この変形を圧電素子２１が検知することにより、圧電素子２１は、変形の大きさに応じた電気信号を回路基板２３へ出力する。信号処理部１２は、圧電素子２１が出力した電気信号を取得して所定の信号処理を行う。そして、覚醒動作を開始するための条件が満たされた場合、制御部１０は、覚醒部１３としてのモータ２４を作動させる。これにより、本体ケース３０自体を振動させることができる。また、本体ケース３０と基板２０とは力学的に一体となっているため、基板２０全体も振動する。そして、本体ケース３０及び基板２０の振動がユーザの頭部に伝わり、有効な覚醒を促すこととなる。
【００４５】
本実施の形態では、生体信号を検出するため圧電素子２１を用いている。圧電素子２１は薄く、比較的安価であり、感度が高く非常に微小な振動も検出することが可能であるため、睡眠中の体動を検知するのに最も適している。
【００４６】
本実施の形態では、基板２０はユーザの体動を検知し圧電素子２１にその振動を集めて伝達する役割を有している。これにより、圧電素子２１が枕３と直接接触していない場合でも、基板２０の少なくとも一部が枕と接触していれば、頭部からの振動が枕３へ伝わり、さらに基板２０へ伝わり、さらに圧電素子２１へ伝達させることができる。
【００４７】
本実施の形態では、さらに、基板２０は、モータ２４によって生じた振動を枕３全体に拡散させる役割も有する。これにより頭部がモータ２４の近傍に位置していない場合でも、枕３を介してモータ２４の振動を頭部に伝えることができる。
【００４８】
また、本実施の形態では、基板２０は、人の体動に起因する振動を集めて圧電素子２１へ伝達する第１の機能と、モータ２４の振動を枕３全体に拡散させる第２の機能とを有する。第１の機能を果たす基板と第２の機能を果たす基板とを別々に設けることもできるが、１つの基板２０に両方の機能を持たせることにより、装置のサイズの小型化、省コスト化を図ることができるため有利である。
【００４９】
また、基板２０の厚みは、例えば、０．２〜５ｍｍ程度とすることができるが、さらに望ましくは０．５〜２ｍｍ程度とするのがよい。また、基板２０の大きさは、ユーザの身長方向については１〜２０ｃｍ程度が望ましく、身長方向に直交する方向については５〜１００ｃｍ程度が望ましい。また、基板２０の材質は、可橈性を有していればよく、例えば、強度を考慮するとＡＢＳ樹脂等を用いることができる。
【００５０】
また、目覚まし装置１００の本体ケース３０は、枕３又は布帛の下に配置することができる。これにより、目覚まし装置１００全体のサイズを小さくすることができる。また、ユーザの負担とならないように、本体ケース３０は極力薄くなるよう設計することが求められ、望ましくは２ｃｍ以下、さらに望ましくは１ｃｍ以下がよい。
【００５１】
なお、本体ケース３０は、枕３又は布帛の外側に配置して、本体ケース３０から枕３又は布帛の中心付近まで基板２０を挿入する使用形態としてもよい。この場合、本体ケース３０によって、寝返り等でユーザの頭部が枕３から離れることを防止する機能を果たすことができる。なお、この場合、本体ケース３０の厚みは、枕３又は布帛より若干厚くする必要があり、例えば、５〜５０ｃｍ程度とすることができる。
【００５２】
図５は本実施の形態の目覚まし装置１００の構造の要部の第２実施例を示す説明図である。図３に例示した第１実施例との相違点は、規制部としての補助ケース３１を備える点である。図５に示すように、基板２０の両側に規制部としての本体ケース３０及び補助ケース３１を備える。基板２０が頭部の下方に配置され、基板２０の両側に設けられた本体ケース３０、補助ケース３１が、寝返り等でユーザの頭部が枕３から離れることにより、生体信号検出部１１（基板２０、圧電素子２１など）から離隔する範囲が所定範囲（例えば、生体信号を検出することができないような範囲又は距離）を超えることを規制するので、人の頭部が常に基板２０の上方に配置されることになり、睡眠中の生体信号を確実に検出することができる。
【００５３】
第１実施例と比較すると、基板２０から見て本体ケース３０と対向する側に、補助ケース３１が一体的に具備されている。第２実施例においては、枕３又は布帛を基板２０の上に敷設し、本体ケース３０と補助ケース３１とが枕３又は布帛を挟むように配置される。ユーザは、頭部が本体ケース３０と補助ケース３１の間になるように仰臥し、就寝することとなる。
【００５４】
第２実施例では、本体ケース３０及び補助ケース３１が、頭部が生体信号検出部１１から離隔する範囲を規制する規制部の役割を果たしている。これにより、ユーザの頭部が常に基板２０の上に配置されることとなり、確実に睡眠中における体動信号を含む生体信号を検出することが可能となる。なお、第１実施例では、本体ケース３０のみが規制部の役割を有していたため、寝返り等でユーザの頭部が枕３から離れる向きは一方向のみであったが、第２本実施例では、ユーザから見て右方向と左方向の両方向に対して、頭部の動きを所定範囲内に規制することができる。
【００５５】
本体ケース３０及び補助ケース３１は、頭部の動きを所定の範囲内に規制するために、適宜の厚みを有することが望ましい。例えば、本体ケース３０及び補助ケース３１の厚みは、５〜５０ｃｍ程度が望ましい。また、補助ケース３１は、本体ケース３０と概略同じ形状・同じ重みを有することが望ましい。これにより、本体ケース３０又は補助ケース３１の一方が寝具に沈みこむことを防止することができ、睡眠時の姿勢を安定させてユーザへの負担を軽減することができる。また、装置形状の対称性を持たせることができる。
【００５６】
また、本体ケース３０及び補助ケース３１は、ユーザが寝返りをする際に頭部が接触する可能性があるため、接触してもユーザが怪我をすることがないように、外側全体を柔らかい緩衝材で包むことが望ましい。
【００５７】
第３実施例として、例えば、上述の実施の形態において、信号処理部１２の他の構成として、例えば、ＡＤ変換器の前段にフィルタを設けることもできる。フィルタにより、検出した生体信号の中から特定の生体情報のみを含む電気信号を取り出すことができる。フィルタは、ローパスフィルター、ハイパスフィルター、バンドパスフィルター、バンドエリミネーションフィルター又はこれらの組み合わせを用いることができる。
【００５８】
また、信号処理部１２の他の構成として、マイコンに代えてインタフェース回路を具備してもよい。検出した生体信号を、インタフェース回路を介して外部機器へ送出し、外部機器において信号処理を行ってもよい。インタフェース回路は、例えば、ＵＳＢ、ＲＳ２３２Ｃ、ＩＥＥＥ１３９４等、有線による外部機器への通信手段でもよく、あるいは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、無線ＬＡＮ、ＷｉＦｉ等、無線による外部機器への通信手段でもよい。外部機器としては、例えば、パーソナルコンピュータ、モバイル機器、携帯電話、タブレット端末、スマートフォン、サーバに接続されたインターネット回線ルータ等でもよい。
【００５９】
上述のように、本実施の形態の目覚まし装置１００によれば、枕３又は布帛のエリアだけを利用して生体信号を検出するとともに覚醒動作を行うので、装置サイズをコンパクトにすることができる。また、ユーザの頭部を利用するので、頭部の脈から心拍を検出することが容易になる。また、ユーザの頭部を利用するので、口又は鼻などの部位に近くなり、呼吸を検出することが容易になる。また、覚醒に必要な振動源を頭部の近くに配置することができるので、寝具内に配置した場合に比べて、少ない消費電力で覚醒に必要な振動を生成することができる。
【００６０】
図６及び図７は本実施の形態の目覚まし装置１００の処理手順の一例を示すフローチャートである。以下では、簡便のため処理の主体を制御部１０として説明する。制御部１０は、覚醒時刻であるか否かを判定する（Ｓ１１）。すなわち、制御部１０は、時刻が予め設定した覚醒予定時刻に到達したか否かを判定する。覚醒時刻ではない場合（Ｓ１１でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１１の処理を続ける。
【００６１】
覚醒時刻である場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、制御部１０は、覚醒部１３の動作を開始する（Ｓ１２）。制御部１０は、覚醒部１３の停止操作の有無を判定し（Ｓ１３）、停止操作がない場合（Ｓ１３でＮＯ）、覚醒部１３の動作開始から所定時間Ｔ１が経過したか否かを判定する（Ｓ１４）。所定時間Ｔ１は、例えば、１分程度とすることができるが、１分に限定されるものではなく、１０秒から５分程度の範囲とすることができる。
【００６２】
所定時間Ｔ１が経過していない場合（Ｓ１４でＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１３以降の処理を続け、所定時間Ｔ１が経過した場合（Ｓ１４でＹＥＳ）、覚醒部１３の出力レベルが最大であるか否かを判定する（Ｓ１５）。覚醒部１３の出力レベルが最大である場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ１３以降の処理を続け、覚醒部１３の出力レベルが最大でない場合（Ｓ１５でＮＯ）、覚醒部１３の出力レベルを所定量増加し（Ｓ１６）、ステップＳ１３以降の処理を続ける。
【００６３】
覚醒部１３が動作を開始した後、所定時間Ｔ１が経過した後に覚醒部１３の停止操作が行われなかった場合に、覚醒部１３の出力レベルを最大まで増加させるので、ユーザを確実に覚醒させることが可能となる。なお、ステップＳ１４からＳ１６までの処理は、必須ではない。しかし、覚醒部１３が動作を開始した後、覚醒部１３の停止操作が実行されなかった場合、ユーザが寝過ごすリスクがあることから、当該ステップを含むことにより、覚醒部１３による覚醒機能を強化させて、ユーザを確実に覚醒させることできるので、当該ステップを含むことが望ましい。
【００６４】
覚醒部１３の停止操作があった場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、制御部１０は、覚醒部１３の動作を停止し（Ｓ１７）、生体信号を検出する（Ｓ１８）。制御部１０は、所定時間Ｔ２待機し（Ｓ１９）、検出した生体信号から体動信号の有無を判定し、体動有無フラグをセットする（Ｓ２０）。
【００６５】
例えば、体動信号ありの場合には、体動有フラグをセットし、体動信号がない場合には、体動無フラグをセットすることができる。また、所定時間Ｔ２は、覚醒部１３の動作停止操作が実行された後、体動信号の有無を判定するまでの待機時間であり、例えば、３０秒程度とすることができるが、３０秒に限定されるものではなく、１０秒から５分程度の範囲とすることができる。
【００６６】
所定時間Ｔ２を設ける理由は、覚醒部１３の動作停止の操作が実行された場合には、ユーザの体は必ず動くため、必然的に体動信号がありと判定されてしまい、ステップＳ２０の処理が意味をなさなくなるからである。
【００６７】
制御部１０は、セットした体動有無フラグが所定時間Ｔ３の間に変化したか否かを判定し（Ｓ２１）、所定時間Ｔ３の間に変化した場合（Ｓ２１でＹＥＳ）、ステップＳ２０以降の処理を続け、所定時間Ｔ３の間に変化しない場合（Ｓ２１でＮＯ）、所定時間Ｔ３の間での体動信号の有無を判定する（Ｓ２２）。所定時間Ｔ３は、体動有無フラグが保持される時間であり、例えば、５秒程度とすることができるが、５秒に限定されるものではなく、１秒から３０秒程度の範囲でもよい。体動有無フラグが所定時間Ｔ３の間に変化するのは、体動信号が所定時間Ｔ３の間に時々生じる状態を表しており、この状態は「ユーザが眠っていないが寝具上にいる」と判定することができるので、ステップＳ２０以降の処理を続ける。
【００６８】
所定時間Ｔ３の間に体動信号がある場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、すなわち、体動有フラグが所定時間Ｔ３の間セットされたままの状態である場合、制御部１０は、ステップＳ１９以降の処理を続け、所定時間Ｔ３の間に体動信号がない場合（Ｓ２２でＮＯ）、心拍信号又は呼吸信号を抽出する（Ｓ２３）。所定時間Ｔ３の間に体動信号がある場合（すなわち、体動有フラグが所定時間Ｔ３の間セットされたままの状態である場合）は、所定時間Ｔ３の間、体動信号が継続して生じている状態を表しており、この状態は「外部環境からの振動が生じている」と判定することができるので、ステップＳ１９以降の処理に戻り、所定時間Ｔ２だけ間をおいて再度判定するようにしている。なお、外部環境からの振動は、例えば、近くに設置された扇風機等の信号源、屋外での工事等による騒音などを含む。
【００６９】
制御部１０は、心拍信号又は呼吸信号の有無を判定し、心拍・呼吸有無フラグをセットする（Ｓ２４）。例えば、心拍信号又は呼吸信号ありの場合には、心拍・呼吸有フラグをセットし、心拍信号又は呼吸信号のいずれもない場合には、心拍・呼吸無フラグをセットすることができる。
【００７０】
制御部１０は、セットした心拍・呼吸有無フラグが所定時間Ｔ４の間に変化したか否かを判定し（Ｓ２５）、所定時間Ｔ４の間に変化した場合（Ｓ２５でＹＥＳ）、ステップＳ２３以降の処理を続け、所定時間Ｔ４の間に変化しない場合（Ｓ２５でＮＯ）、所定時間Ｔ４の間での心拍信号・呼吸信号の有無を判定する（Ｓ２６）。所定時間Ｔ４は、心拍・呼吸有無フラグが保持される時間であり、例えば、５秒程度とすることができるが、５秒に限定されるものではなく、１秒から３０秒程度の範囲でもよい。
【００７１】
心拍・呼吸有無フラグが所定時間Ｔ４の間に変化するのは、心拍又は呼吸が所定時間Ｔ４の間に時々途切れている状態を表しており、この状態は「何らかの原因で心拍信号又は呼吸信号が安定して抽出できていない」と判定することができるので、ステップＳ２３以降の処理を続ける。
【００７２】
制御部１０は、所定時間Ｔ４の間に心拍信号又は呼吸信号がある場合（Ｓ２６でＹＥＳ）、すなわち、心拍・呼吸有フラグが所定時間Ｔ４の間セットされたままの状態である場合、ステップＳ１２以降の処理を続け、所定時間Ｔ４の間に心拍信号又は呼吸信号のいずれもない場合（Ｓ２６でＮＯ）、処理を終了する。
【００７３】
所定時間Ｔ４の間に心拍信号又は呼吸信号のいずれもない場合（すなわち、心拍・呼吸無フラグが所定時間Ｔ４の間セットされたままの状態である場合）は、所定時間Ｔ４の間、心拍・呼吸が生じていない状態を表しており、この状態は「寝具上にユーザがいない」と判定することができるので、ユーザは確実に起床したとして処理を終了する。
【００７４】
上述のステップにおいて、ステップＳ２０からＳ２２は、体動信号の有無を判定するステップであり、ステップＳ２３からＳ２６は、心拍信号又は呼吸信号の有無を判定するステップである。これらのステップにより、体動信号の有無及び心拍信号・呼吸信号の有無を精度よく判定することができる。
【００７５】
上述のように、本実施の形態の目覚まし装置１００によれば、体動信号がなく、かつ心拍信号又は呼吸信号がある場合には、再度覚醒部１３の動作を開始する。これにより、ユーザが覚醒部１３の動作を停止した後、二度寝してしまった場合でも、再度覚醒部１３を動作させるので、寝過ごしを防止し、確実にユーザを覚醒させることが可能となる。また、心拍信号又は呼吸信号を抽出することにより、ユーザの二度寝を精度よく検知することが可能となる。
【００７６】
また、図６及び図７に例示したように、覚醒部１３の動作を停止させた後に、体動信号がありと判定された場合には、覚醒部１３を再度動作させていない（ステップＳ２２を参照）。例えば、覚醒しているが布団内に横たわっている場合は、覚醒部１３の動作を行わない。これにより、周囲への迷惑防止、目覚まし装置１００の省電力化を図ることができる。特に冬の寒い日など、布団内で着替えを済ませたいという場合でも、覚醒部１３の動作が開始されないので、ユーザが覚醒しているにも関わらず覚醒部１３が動作するという不快感をユーザに与えることを防止することができる。
【００７７】
なお、図６において、ステップＳ１９で所定時間Ｔ２待機後、ステップＳ２０で体動信号の有無を判定しているが、所定時間Ｔ２経過前から体動信号を検出してもよい。但し、体動信号の有無を判定するのは、ステップＳ１９で所定時間Ｔ２待機した後に実行する。また、図７において、ステップＳ２３で生体信号から心拍信号又は呼吸信号の抽出を行っているが、ステップＳ２３の処理は、図６に例示したタイミングよりも前に行うこともできる。但し、心拍信号又は呼吸信号の有無の判定は、ステップＳ２２で体動信号なしと判定された後に実行する。
【００７８】
上述のように、ユーザが覚醒部１３の動作を停止させた後に二度寝をした場合でも再度覚醒部１３を動作させることができるので、寝過ごしを防止して確実にユーザを覚醒させることができる。
【００７９】
また、ユーザが覚醒部１３の動作を停止させた後に体動信号があると判定した場合、覚醒部１３を再度動作させない。これにより、覚醒しているが布団内に横たわっているようなときには覚醒動作をしないので、ユーザに不快感を与えることがなく、また周囲に迷惑をかけることもない。
【００８０】
本発明の上述の各実施の形態で記載されている技術特徴は、お互いに組み合わせて新しい技術方案を形成することができる。
【００８１】
本実施の形態の目覚まし装置は、人体の頭部を介して体動信号を含む生体信号を検出する生体信号検出部（１１、２０、２１）と、該生体信号検出部で検出した生体信号に基づいて作動する覚醒部（１３、２０、２４、３０、３１）とを備えることを特徴とする。
【００８２】
生体信号検出部は、人体の頭部を介して体動信号を含む生体信号を検出する。体動は、人が就寝中であるか否かに関わらず、人体の部位（頭、首、腕、肩、腰、手など）の動きを含む。生体信号は、例えば、体動信号の他に、心拍、呼吸などの信号も含む。生体信号の検出には、例えば、圧電素子、静電容量センサ、加速度センサ、電磁波による変位検知センサ、ジャイロセンサ、マイクロフォンなどのセンサを用いることができる。覚醒部は、生体信号検出部で検出した生体信号に基づいて作動する。覚醒部は、例えば、モータを用いることができるが、モータの他にアクチュエータ、スピーカ、ベル、ブザーなどを用いることができる。
【００８３】
心拍又は呼吸などの信号を抽出することができる場合に、体動信号が無いと判定することができるときは、人が目覚めていないと判定することができるので、覚醒部を作動させる。人体の頭部を介して生体信号を検出するので、装置のサイズを頭部の大きさ程度に小型化することができ、装置のサイズをコンパクトにすることができる。
【００８４】
本実施の形態の目覚まし装置は、前記覚醒部は、振動源（２４）と、該振動源の振動を伝える可撓板（２０）とを備えることを特徴とする。
【００８５】
覚醒部は、振動源と、振動源の振動を伝える可撓性を有する板部材とを備える。振動源は、例えば、モータを用いることができる。モータにより生じた振動を板部材全体に拡散する（伝える）ことができる。例えば、当該板部材を頭部に対向配置させることにより、板部材全体の振動が頭部に伝わり人を目覚めさせることができる。
【００８６】
本実施の形態の目覚まし装置は、前記生体信号検出部で検出した生体信号から体動信号の有無を判定する体動判定部（１２）と、前記生体信号から少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出する抽出部（１２）と、前記覚醒部の動作を停止させる覚醒停止部（１４）と、前記覚醒部が動作を停止した場合に、前記体動判定部で体動信号がないと判定し、かつ前記抽出部で少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出したとき、前記覚醒部を再度動作させる制御部（１０）とを備えることを特徴とする。
【００８７】
体動判定部は、生体信号検出部で検出した生体信号から体動信号の有無を判定する。体動信号は、例えば、生体信号の大きさ（例えば、信号の振幅）が所定の閾値より大きい場合には、体動信号がありと判定し、生体信号の大きさが所定の閾値より小さい場合には、体動信号がないと判定することができる。
【００８８】
抽出部は、生体信号検出部で検出した生体信号から少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出する。例えば、心拍信号は、生体信号から０．７〜５Ｈｚの信号を取り出すことにより抽出することができる。また、呼吸信号は、生体信号から０．２〜０．７Ｈｚの信号を取り出すことにより抽出することができる。
【００８９】
覚醒停止部は、例えば、覚醒部が作動することにより人が目覚めて覚醒部の動作を停止させる場合に操作するスイッチ、ボタン、マイクロフォン、各種検知センサを含む。人が覚醒停止部を操作することにより、覚醒部の動作を停止させることができる。
【００９０】
制御部は、覚醒部が動作を停止した場合に、体動判定部で体動信号がないと判定し、かつ抽出部で少なくとも心拍信号又は呼吸信号を抽出したとき、覚醒部を再度動作させる。体動信号がないと判定した場合は、人が一旦目覚めたものの再度寝込んでしまったか、あるいは人が起床してベッドや布団から出ていってしまったかのいずれかと判定することができる。そして、体動信号がない場合に、心拍信号又は呼吸信号を抽出したときは、人が起床してベッドや布団から出ていってしまったというケースを排除することができるので、人が再び寝込んでしまったと判定することができる。すなわち、体動信号の有無及び心拍信号又は呼吸信号の有無を判定することにより人が寝ているか起きているかを確実に判定することができる。そして、かかる場合に、覚醒部を再度動作させるので、確実に人を目覚めさせることが可能となる。
【００９１】
本実施の形態の目覚まし装置は、前記体動判定部は、前記覚醒停止部が前記覚醒部の動作を停止させた時点から所定の時間経過後に体動信号の有無を判定するようにしてあることを特徴とする。
【００９２】
体動判定部は、覚醒停止部が覚醒部の動作を停止させた時点から所定の時間経過後に体動信号の有無を判定する。所定の時間は、例えば、３０秒とすることができるが、３０秒に限定されるものではなく、例えば、１０秒から５分程度の範囲内で適宜設定することができる。覚醒部が動作を開始し、人が覚醒部の動作を停止させた後は、必ず人は動いているので、必然的に体動信号がありと判定されてしまい、人が一旦目覚めたものの再度寝込んでしまったか、あるいは人が起床してベッドや布団から出ていってしまったかのいずれかを判定することができない。そこで、所定の時間の経過を待って体動信号の有無を判定することにより、人が起きているか否かを確実に判定することができる。
【００９３】
本実施の形態の目覚まし装置は、前記生体信号検出部は、可撓性を有する板部材（２０）と、該板部材に設けられた生体信号検出センサ（２１）とを備え、前記板部材の両縁側に前記頭部が前記生体信号検出部から離隔する範囲を規制する規制部（３０、３１）を備えることを特徴とする。
【００９４】
生体信号検出部は、可撓性を有する板部材と、板部材に設けられた生体信号検出センサとを備える。そして、板部材の両縁側に規制部を備える。基板が頭部の下方に配置され、板部材の両縁側に設けられた規制部が、寝返り等でユーザの頭部が枕から離れることにより、生体信号検出部から離隔する範囲が所定範囲（例えば、生体信号を検出することができないような範囲、距離）を超えることを規制するので、人の頭部が常に板部材の上方に配置されることになり、睡眠中の生体信号を確実に検出することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１０  制御部
１１  生体信号検出部
１２  信号処理部（体動判定部、抽出部）
１３  覚醒部
１４  覚醒停止部
２０  基板（可撓板、板部材）
２１  圧電素子（生体信号検出センサ）
２２  リード線
２３  回路基板
【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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