(57)【要約】【課題】  入眠促進装置では、心拍情報に基づいて２０ｋＨｚ以上の非可聴成分に基づく超音波を照射して入眠を促進しているが、使用者の心拍数を睡眠の状態に合わせた数値へ導くことは行っていない。【解決手段】  本発明に係る睡眠制御システムは、心拍数を検知する心拍検知部、所定の振動数で刺激を発生させる刺激発生部、及び刺激発生部から発生させる刺激の振動数を決定する演算部を備えた睡眠制御システムにおいて、演算部は、心拍数を増加させるとき、心拍検知部で検知した心拍数より振動数を大きくし、心拍数を減少させるとき、心拍検知部で検知した心拍数より振動数を小さくなるように、刺激発生部から発生させる刺激の振動数を決定することを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
心拍数を検知する心拍検知部、所定の振動数で刺激を発生させる刺激発生部、及び該刺激発生部から発生させる刺激の振動数を決定する演算部を備えた睡眠制御システムにおいて、
前記演算部は、心拍数を増加させるとき、前記心拍検知部で検知した心拍数より振動数を大きくし、心拍数を減少させるとき、前記心拍検知部で検知した心拍数より振動数を小さくなるように、前記刺激発生部から発生させる刺激の振動数を決定することを特徴とする睡眠制御システム。
【請求項２】
前記睡眠制御システムは、前記心拍検知部で検知した心拍数をＨＲ、前記刺激発生部から発生させる刺激の振動数をＦとしたとき、
Ｆ＝ＨＲ＋ａ
の関係式を満たし、ａは、心拍数を増加させる場合に０＜ａ＜１０となり、心拍数を減少させる場合に−１０＜ａ＜０となることを特徴とする請求項１に記載の睡眠制御システム。
【請求項３】
前記睡眠制御システムは、睡眠状態検知部を備え、
前記睡眠状態検知部は、前記刺激発生部から発生させる刺激に対する睡眠状態の反応を検知し、
前記演算部は、前記睡眠状態検知部の検知結果に基づいて、前記刺激発生部から発生させる刺激の強度を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の睡眠制御システム。
【請求項４】
前記睡眠状態検知部は、前記刺激発生部から発生させる刺激に対する睡眠状態を記録することを特徴とする請求項３に記載の睡眠制御システム。
【請求項５】
前記睡眠制御システムは、時間計測部を備え、
前記時間計測部は、任意の時刻を設定して時刻を計測するか、又は任意の時間を設定して経過時間を計測し、
前記演算部は、前記時間計測部の設定時刻又は設定時間に合わせて、前記刺激発生部から発生させる刺激の発生時機を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の睡眠制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、睡眠制御システムに関し、特に、心拍数を検知する心拍検知部を備えた睡眠制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代社会では、多くの人々が、睡眠不足等の睡眠の質の低下に関する問題を抱えている。睡眠の質が低下すると、それは生活の質の低下に繋がり、仕事における能力低下をもたらすことになる。より深刻な場合には、鬱等の精神疾患となることもある。また、交通機関の運転手等のように、事故の危険性を負う仕事を行っている人にとって、睡眠の質の低下に伴う眠気は、重大な事故を引き起こす要因にもなり得る。
【０００３】
一方で、睡眠の質の改善を図るために、人々は様々な工夫を行っている。代表的なものとして、運動、温水浴、就眠儀式、音楽及びアロマセラピー等が挙げられる。運動習慣を持つことは、睡眠に対して良好に作用することが広く認められている。夜間における軽運動は、運動に伴う身体加熱効果があり、睡眠の質の改善効果をもたらす。温水浴も運動と同様の身体加熱効果を持ち、睡眠の質が改善されることが報告されている。
【０００４】
また、就寝前に歯を磨いたり、寝衣に着替えたり、読書をしたりする等、人それぞれが就床前に習慣的に行っている一連の行動である就眠儀式と睡眠とが条件付けられれば、これらの就眠儀式を行うことによって、速やかな入眠が得られることになる。
【０００５】
さらに、音楽には覚醒調整効果があり、高覚醒時に鎮静的な音楽を聴取すると覚醒水準が低下し、入眠を促すことになる。
【０００６】
さらに、ミント、ジャスミン、柑橘類及びシナモン等の香りには覚醒作用があり、白檀、沈香及びラベンダー等の香りには鎮静作用があることが経験的に知られている。
【０００７】
上記方法によって入眠や起床を促し、睡眠の質を改善する試みは、人々が自主的に行うものであり、一般的に良く行われている。また、睡眠の質を改善することを目的とした装置やシステム等の研究開発も行われており、大きな潜在的市場が存在している。そして、睡眠の質を改善するための安眠支援システムとして、次のものが開示されている。
【０００８】
図８は、特許文献１に開示された入眠促進装置１０３に係るベッドの使用状態を示す図である。ベッド１０１には、使用者１０２を睡眠に誘導する入眠促進装置１０３及び枕１０４が設けられる。入眠促進装置１０３は、音情報再生部１０５、音出力部１０６、超音波出力部１０７、心拍情報取得部１０８、体動センサ部１０９、指示入力部１１０及び制御部１１１を備える。超音波出力部１０７は、ピンクノイズを発生させる信号発信部１０７ａ、及び超音波を生成して使用者１０２に照射する超音波発生部１０７ｂを有する。超音波発生部１０７ｂは、枕１０４に設けられており、ピンクノイズのうち２０ｋＨｚ以上の非可聴成分に基づいて超音波を生成して使用者１０２に照射する。
【０００９】
入力促進装置１０３は、心拍情報取得部１０８及び体動センサ１０９それぞれが計測した使用者１０２の心拍情報及び体動情報に基づいて、あらかじめ設定された閾を超えないときは超音波発生部１０７ｂから超音波を使用者に照射し、閾を超えたときは使用者が眠っていると判断して超音波の照射を停止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のような方法では、睡眠の質を改善するのに十分ではなく、快適な睡眠を得ることができない。
【００１２】
運動については、年齢、性別及び生活習慣等の個人特性や運動内容によって、その効果が異なるため、運動が睡眠に促進的に作用する場合もあれば、妨害的に作用する場合もあり、睡眠の質を改善するのに十分ではない。
【００１３】
温水浴に関しては、過剰な身体加熱を招いた場合、就床時まで高体温が維持され、交感神経系活動の亢進及び覚醒水準の上昇によって睡眠が妨害される。逆に体が冷えたままでも交感神経系の活動が亢進することに加え、手足等の末梢の皮膚血管が収縮したままで皮膚からの放熱が起こりにくく、入眠が著しく阻害されることになる。
【００１４】
就眠儀式においては、寝床の中でテレビを見たり、読書したり、勉強したり、食事をとったりする等の睡眠とは関係のない行為を寝室で行うことは、不適切な睡眠衛生による睡眠障害を招く可能性がある。
【００１５】
音楽においては、低覚醒時に聴取すると覚醒水準が上昇するため、入眠後は逆に睡眠を妨害することになる。
【００１６】
香りにおいては、睡眠中には嗅知覚が著しく低下する。例えば、臭気が非常に不快に感じられる硫化水素を呈示した場合でも覚醒反応はほとんど認められない。さらに、香りの好みは人それぞれで異なるため、ある人にとって快適な香りであって睡眠に促進的に作用しても、他の人には不快な香りとなり睡眠に妨害的に作用する場合もある。
【００１７】
そして、特許文献１に開示された入眠促進装置では、上記に記載したような入眠後の睡眠阻害要因を防止することが可能である。しかしながら、特許文献１に開示された入眠促進装置では、心拍情報に基づいて２０ｋＨｚ以上の非可聴成分に基づく超音波を照射して入眠を促進しているが、使用者の心拍数を所望する睡眠の状態に合わせた数値へ導くことは行っていない。睡眠には浅い状態及び深い状態があり、一晩のうちに何度か繰り返される。特許文献１に開示された入眠促進装置では、睡眠の浅い状態から深い状態への遷移や、睡眠の深い状態から浅い状態への遷移の際に、心拍数を適切な数値へ導くことができず、睡眠の質の向上を図るのに十分ではない。
【００１８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、心拍数を所望する睡眠の状態に合わせた数値へ導いて、睡眠の質の向上を図ることが可能な睡眠制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る睡眠制御システムは、心拍数を検知する心拍検知部、所定の振動数で刺激を発生させる刺激発生部、及び刺激発生部から発生させる刺激の振動数を決定する演算部を備えた睡眠制御システムにおいて、演算部は、心拍数を増加させるとき、心拍検知部で検知した心拍数より振動数を大きくし、心拍数を減少させるとき、心拍検知部で検知した心拍数より振動数を小さくなるように、刺激発生部から発生させる刺激の振動数を決定することを特徴としている。
【００２０】
本発明の一実施態様においては、睡眠制御システムは、心拍検知部で検知した心拍数をＨＲ、刺激発生部から発生させる刺激の振動数をＦとしたとき、Ｆ＝ＨＲ＋ａの関係式を満たし、ａは、心拍数を増加させる場合に０＜ａ＜１０となり、心拍数を減少させる場合に−１０＜ａ＜０となっても良い。
【００２１】
本発明の一実施態様においては、睡眠制御システムは、睡眠状態検知部を備え、睡眠状態検知部は、刺激発生部から発生させる刺激に対する睡眠状態の反応を検知し、演算部は、睡眠状態検知部の検知結果に基づいて、刺激発生部から発生させる刺激の強度を決定しても良い。
【００２２】
本発明の一実施態様においては、睡眠状態検知部は、刺激発生部から発生させる刺激に対する睡眠状態を記録しても良い。
【００２３】
本発明の一実施態様においては、睡眠制御システムは、時間計測部を備え、時間計測部は、任意の時刻を設定して時刻を計測するか、又は任意の時間を設定して経過時間を計測し、演算部は、時間計測部の設定時刻又は設定時間に合わせて、刺激発生部から発生させる刺激の発生時機を決定しても良い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る睡眠制御システムによれば、心拍数より小さい振動数の刺激を与えることで心拍数を低下させて、利用者を深い睡眠に導くことができる。また、心拍数より大きい振動数の刺激を与えることで心拍数を増加させて、利用者を浅い睡眠へ導くことができる。さらに、心拍数より小さい振動数の刺激、及び心拍数より大きい振動数の刺激の２つの刺激を適当なタイミングで与えることにより、深い睡眠及び浅い睡眠に導き、規則正しい睡眠サイクルを実現できる。従って、本発明に係る睡眠制御システムは、心拍数を所望する睡眠の状態に合わせた数値へ導いて、睡眠の質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態１の睡眠制御システムの概略側面図である。
【図２】実施形態１の睡眠制御システムの動作を説明するためのブロック図である。
【図３】実施形態１の睡眠制御システムの動作を説明するための波形図である。
【図４】実施形態２の睡眠制御システムの動作を説明するためのブロック図である。
【図５】実施形態の睡眠制御システムの動作を説明するための波形図である。
【図６】実施形態３の睡眠制御システムの動作を説明するためのブロック図である。
【図７】実施形態３の睡眠制御システムの動作を説明するための波形図である。
【図８】特許文献１の入眠促進装置に係るベッドの使用状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔実施形態１〕
実施形態１に係る睡眠制御システム１について、図面を参照して説明すれば、以下の通りである。
【００２７】
図１は、本実施形態に用いられる睡眠制御システム１の概略側面図である。本実施形態の睡眠制御システム１は、対象者の心拍数を検知するための心拍検知部２、心拍検知部２からの情報に基づいた刺激の振動数を決定するための演算部３、及び演算部３からの情報に基づいた振動数の刺激を発生させるための刺激発生部４を備える。
【００２８】
心拍検知部２は、振動を検知し電圧変化として出力するマット状振動検知素子を用いており、寝具の上に設置、又は寝具の中に埋め込まれている。そして、心拍検知部２の上方に対象者が横たわることによって、心臓の鼓動が身体及び寝具を伝わり、振動として心拍検知部２に到達し、振動の変化を計算して心拍数を算出する。
【００２９】
演算部３は、心拍検知部２と有線又は無線で接続され、心拍検知部２からの情報を受信する。そして、演算部３は、受信した情報に基づいて、発生させる刺激の振動数を決定する。
【００３０】
刺激発生部４は、演算部３と有線又は無線で接続され、演算部３からの情報を受信する。そして、刺激発生部４は、受信した情報に基づいて、指定された振動数の刺激を発生させる。刺激発生部４は、スピーカーであって、発生される刺激は音である。
【００３１】
発生させる刺激の振動数について、より詳細に説明する。本発明では、心拍数が与えられる刺激の拍節に近づく傾向があることに着目して、心拍数を増加させる場合には、発生させる刺激の振動数を心拍数よりも大きくし、心拍数を減少させる場合には、発生させる刺激の振動数を心拍数よりも小さくしている。
【００３２】
ここで、心拍数をＨＲ、発生させる刺激の振動数をＦとすると、
Ｆ＝ＨＲ＋ａ
の関係式が成り立つ。ａは、心拍数を増加させる場合には、０＜ａであり、心拍数が大きくなりすぎるのは睡眠への阻害要因になる可能性があることを考慮すれば、０＜ａ＜１０とすることが望ましい。また、心拍数を減少させる場合には、ａ＜０であり、心拍数が小さくなりすぎるのは睡眠への阻害要因になる可能性があることを考慮すれば、−１０＜ａ＜０とすることが望ましい。
【００３３】
図２は、本実施形態に用いられる睡眠制御システム１の動作を説明するためのブロック図である。まず、心拍検知部２において、対象者の心拍を検知して心拍数を算出する。次に、算出された心拍数に基づいて、演算部３において、発生させる刺激の振動数を決定する。その後、決定された振動数に基づいて、刺激発生部４において、指定された振動数の刺激を発生させる。
【００３４】
ここで、具体例を挙げて説明する。例えば、算出された心拍数が６４ｂｐｍであり、睡眠を深くしたい場合には、５５〜６０ｂｐｍの振動数の刺激を発生させれば良い。そして、心拍数が小さくなった時点で、追従するように刺激の振動数を小さくしていくと、より適切に心拍数を減少させることができる。例えば、心拍数が６４ｂｐｍから６２ｂｐｍに減少したときには、５３〜５８ｂｐｍの振動数の刺激を発生させれば良い。
【００３５】
また、例えば、算出された心拍数が５４ｂｐｍであり、睡眠を浅くしたい場合には、６０〜６５ｂｐｍの振動数の刺激を発生させれば良い。そして、心拍数が大きくなった時点で、追従するように刺激の振動数を大きくしていくと、より適切に心拍数を増加させることができる。例えば、心拍数が５４ｂｐｍから５６ｂｐｍに増加したときには、６２〜６７ｂｐｍの振動数の刺激を発生させれば良い。
【００３６】
図３は、本実施形態に用いられる睡眠制御システム１の動作を説明するための波形図である。睡眠中では、浅い眠りのレム睡眠、及び深い睡眠のノンレム睡眠が交互に繰り返しており、レム睡眠周期は約９０分周期であることが知られている。睡眠制御システム１において、心拍検知部２で算出された心拍数に対して、大きい振動数の刺激又は小さい振動数の刺激を発生させて心拍数を適切な数値に誘導することにより、睡眠の浅い状態から深い状態への遷移や、睡眠の深い状態から浅い状態への遷移を適切に行うことができ、理想的な睡眠サイクルを実現することができる。
【００３７】
尚、本実施形態では、心拍検知部２として、マット状振動検知素子を用いているが、それに限定されない。例えば、電極による身体から取得可能な電圧の変化による検知や、光等を利用した脈拍検知でも良い。
【００３８】
また、本実施形態では、刺激発生部４をスピーカーとし、発生させる刺激を音としているが、それに限定されない。心拍数よりも大きい振動数又は小さい振動数の刺激として対象者に与えられて、心拍数を増加させたり、減少させたりするものであれば良く、例えば、光、熱、圧力及び振動等でも良い。
【００３９】
さらに、本実施形態では、心拍検知部２で心拍数を算出して演算部３に情報を送信しているが、それに限定されない。例えば、心拍検知部２で振動を検知した電圧等のアナログ信号を演算部３に送信して、演算部３で心拍数を算出しても良い。
【００４０】
〔実施形態２〕
実施形態２に係る睡眠制御システム１ａについて、図面を参照して説明すれば、以下の通りである。本実施形態は、睡眠制御システム１ａに睡眠状態検知部５を設けていること、及び睡眠状態検知部５による睡眠状態の検知結果を演算部３にフィードバックして刺激の強度を決定していることが、実施形態１とは異なる。本実施形態では、実施形態１とは異なる部分を中心に説明を行う。
【００４１】
図４は、本実施形態に用いられる睡眠制御システム１ａの動作を説明するためのブロック図である。図５は、本実施形態に用いられる睡眠制御システム１ａの動作を説明するための波形図である。
【００４２】
図４に示すように、本実施形態の睡眠制御システム１ａは、睡眠状態検知部５を設けている。睡眠状態検知部５は、振動を検知し電圧変化として出力するマット状振動検知素子を用いており、寝具の上に設置、又は寝具の中に埋め込まれている。そして、睡眠状態検知部５の上方に対象者が横たわることによって、睡眠状態の様々の特徴的な体動が振動として睡眠状態検知部５に到達し、睡眠状態を推測して記録する。
【００４３】
本実施形態では、心拍検知部２において、対象者の心拍を検知して心拍数を算出した後、演算部３において、発生させる刺激の振動数を決定することは実施形態１と同様である。しかし、実施形態１とは異なって、刺激に対する睡眠状態の反応を睡眠状態検知部５で検知し、その検知結果となる睡眠状態を演算部３にフィードバックして、発生させる刺激の強度を決定している。
【００４４】
具体的には、図５に示すように、対象者に刺激を与えたときに瞬時的な覚醒が増加する場合、演算部３において、刺激の睡眠状態への寄与が大きいと判断されて、刺激の強度を小さくするように設定する。逆に、刺激の睡眠状態への寄与が小さいと判断されると、刺激の強度を大きくするように設定する。これにより、対象者に合わせて刺激の強度を調整しているため、刺激によって睡眠を阻害することがなく、実施形態１と比べて、睡眠の質をより一層向上させることができる。
【００４５】
尚、睡眠状態検知部５で記録した睡眠状態を演算部３にフィードバックすることについて、今回の睡眠制御システム１ａの動作中にフィードバックを行っても良いが、それに限定されない。今回の睡眠制御システム１ａの動作中に睡眠状態検知部５で記録した睡眠状態を、次回の睡眠制御システム１ａの動作中にフィードバックしても良い。
【００４６】
また、本実施形態では、睡眠状態検知部５として、マット状振動検知素子を用いているが、それに限定されない。例えば、脳波を測定して、α波、β波、θ波及びδ波などの観測によって睡眠状態を判断しても良い。さらに、睡眠状態検知部５として、マット状振動検知素子を用いている場合、そのマット状振動検知素子は心拍検知部２を兼ねていても良い。
【００４７】
さらに、本実施形態では、睡眠状態検知部５で睡眠状態を記録しているが、それに限定されない。例えば、演算部３で、睡眠状態の記録を行っても良い。
【００４８】
〔実施形態３〕
実施形態３に係る睡眠制御システム１ｂについて、図面を参照して説明すれば、以下の通りである。本実施形態は、睡眠制御システム１ｂに時間計測部６を設けていること、及び時間計測部６による設定時刻に合わせて演算部３で刺激発生の時機を決定していることが、実施形態１とは異なる。本実施形態では、実施形態１とは異なる部分を中心に説明を行う。
【００４９】
図６は、本実施形態に用いられる睡眠制御システム１ｂの動作を説明するためのブロック図である。図７は、本実施形態に用いられる睡眠制御システム１ｂの動作を説明するための波形図である。
【００５０】
図６に示すように、本実施形態の睡眠制御システム１ｂは、時間計測部６を設けている。時間計測部６は、任意の時刻を設定して計測する時計を用いている。
【００５１】
本実施形態では、心拍検知部２において、対象者の心拍を検知して心拍数を算出した後、演算部３において、発生させる刺激の振動数を決定することは実施形態１と同様である。しかし、実施形態１とは異なって、時間計測部６による設定時刻に合わせて演算部３で刺激発生の時機を決定している。
【００５２】
具体的には、図７に示すように、例えば、起床時刻を時間計測部６で時刻設定したときに、起床時刻の一定時間前から起床時刻までの時間に刺激を発生させている。このときに、心拍検知部２の検知に基づいて、演算部３において、起床時刻の一定時間前から起床時刻までの時間は大きい振動数の刺激を発生させることを決定する。また、図７では、就寝後から一定時間に小さい振動数の刺激を発生させているが、これは時間計測部６での時刻設定とは別として、入眠を促進するために行っている。これにより、就寝及び起床に良い影響を与えるように刺激を発生させているため、快適な入眠及び起床を行うことができる。
【００５３】
尚、本実施形態では、入眠を促進するために、就寝後から一定時間に小さい振動数の刺激を発生しているが、必ずしも発生させる必要はない。
【００５４】
また、本実施形態では、時間計測部６として、任意の時刻を設定して計測する時計を用いているが、それに限定されず、任意の時間を設定して経過時間を計測するタイマーを用いても良い。
【００５５】
以上、実施形態１〜３について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した３つ実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合せて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る睡眠制御システムは、心拍数を検知する心拍検知部を備えた睡眠制御システム全般に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１  睡眠制御システム
１ａ  睡眠制御システム
１ｂ  睡眠制御システム
２  心拍検知部
３  演算部
４  刺激発生部
５  睡眠状態検知部
６  時間計測部
【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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【図８】
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