(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位時間あたりの心拍数または脈拍数を計測して各時刻の生体情報値とする計測部と、計測初期における生体情報値に基づいて安静覚醒時における生体情報値とみなせる基準値を設定する基準値設定部と、上記基準値に基づいて比較的小さな第１閾値と比較的大きな第２閾値とを設定する閾値設定部とを備えるとともに、生体情報値が上記第１閾値未満になった時刻と上記第２閾値未満の値を予め設定しておいた回数を連続で示した時刻の内、早い時刻を入眠時刻と推定する入眠時刻推定部を具備していることを特徴とする入眠判定装置。
【請求項２】
単位時間あたりの心拍数または脈拍数を計測して各時刻の生体情報値とする計測部と、計測初期における生体情報値に基づいて安静覚醒時における生体情報値とみなせる基準値を設定する基準値設定部と、上記基準値に基づいて比較的小さな第１閾値と比較的大きな第２閾値とを設定する閾値設定部と、生体情報値の時系列の平均的な時間変化の傾向を表すように設定したトレンド曲線を算出するトレンド曲線算出部と、上記各測定時刻での生体情報値の増分を算出する増分算出部と、上記各測定時刻の前の一定時間内での上記生体情報値のばらつき度合いを算出するばらつき度算出部と、生体情報値が上記第１閾値未満になった時刻と上記第２閾値未満の値を予め設定しておいた回数を連続でとった時刻と生体情報値の増分とばらつき度の組み合わせが予め設定してあった閾値以下になった時刻の内、早い時刻を入眠時刻と推定する入眠時刻推定部とを具備していることを特徴とする入眠判定装置。
【請求項３】
計測初期における生体情報値を基に算出した基準値について、その後の生体情報値が基準値を上回る値であった場合に基準値を書き換える基準値再設定部を合わせて具備していることを特徴とする請求項１または２記載の入眠判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は心拍数や脈拍数のように比較的容易に得られる生体の活動情報に基づいて生体の入眠状態の変化を検出する入眠判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人体の精神的なリラックス度合いや睡眠の状態変化を検出すれば、その状態に応じて入眠を促進したり、より深い睡眠状態に誘うように適宜の刺激を与えることができる。一方、人間の状態変化を検出する装置として、脳波、眼球運動、筋電などを含む睡眠ポリグラフがあるが、これは装置が大がかりであるために研究室や病院などの計測設備を備えた場所でしか利用できず、健康機器のように日常的に使用する用途には不向きであり、睡眠ポリグラフに代わる手軽な手段によって睡眠の状態変化を精度良く検出することが望まれている。
【０００３】
ここにおいて、一般に心拍信号はその人間の状態、睡眠・覚醒、安静・運動、姿勢の変化、摂食、さらには情動や精神的なリラックスやストレス等によっても絶えず変化しており、覚醒時においてはリラックス度合いが増大するに従って単位時間あたりの心拍数や脈拍数は減少し、入眠するとさらに大きく減少することが知られている。
【０００４】
このような知見に基づいて、心拍数や脈拍数を測定して入眠時期を検出することが提案されており、特開昭６３−８２６７３号公報には就床以降の脈拍数の増減を指標とすることが示されており、特開昭６３−１５００４７号公報には脈波レベルの積分値を脈拍数で除算することにより脈波１個あたりの積分値を算出してこの積分値の増減を指標とすることが示されており、さらに特開平３−４１９２６号公報には就床時の脈拍数または呼吸数を安静覚醒時における生体情報値とみなして基準値とし、生体情報値がその基準値に基づいて設定した所定の閾値以下になった時刻を入眠時刻とすることが示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、脈拍数の減少度合いを指標として入眠時期を判別している上記従来構成は、実際の睡眠の状態変化との一致率に個人差がかなりあり、睡眠ポリグラフに比較して精度がかなり悪いという問題を有していた。
【０００６】
本発明は上記問題点の解決を目的とするもので、心拍数または脈拍数の変化をもとに入眠時刻を精度良く検出できるようにした入眠判定装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明の請求項１の発明は、単位時間あたりの心拍数または脈拍数を計測して各時刻の生体情報値とする計測部と、計測初期における生体情報値に基づいて安静覚醒時における生体情報値とみなせる基準値を設定する基準値設定部と、上記基準値に基づいて比較的小さな第１閾値と比較的大きな第２閾値とを設定する閾値設定部とを備えているとともに、生体情報値が上記第１閾値未満になった時刻と上記第２閾値未満の値を予め設定しておいた回数を連続でとった時刻の内、早い時刻を入眠時刻と推定する入眠時刻推定部とを具備していることに特徴を有している。生体情報値の減少傾向に時間的変動を織り込むことから、入眠を精度良く検出することができるものである。
【０００９】
さらに請求項２の発明は、単位時間あたりの心拍数または脈拍数を計測して各時刻の生体情報値とする計測部と、計測初期における生体情報値に基づいて安静覚醒時における生体情報値とみなせる基準値を設定する基準値設定部と、上記基準値に基づいて比較的小さな第１閾値と比較的大きな第２閾値とを設定する閾値設定部と、生体情報値の時系列の平均的な時間変化の傾向を表すように設定したトレンド曲線を算出するトレンド曲線算出部と、上記各測定時刻での生体情報値の増分を算出する増分算出部と、上記各測定時刻の前の一定時間内での上記生体情報値のばらつき度合いを算出するばらつき度算出部と、生体情報値が上記第１閾値未満になった時刻と上記第２閾値未満の値を予め設定しておいた回数を連続でとった時刻と生体情報値の増分とばらつき度の組み合わせが予め設定してあった閾値以下になった時刻の内、早い時刻を入眠時刻と推定する入眠時刻推定部とを具備していることに特徴を有しており、生体情報値の減少傾向に時間的変動を織り込むとともに生体情報値の安定性も織り込むことから、入眠をさらに精度良く検出することができる。
【００１０】
計測初期における生体情報値を基に算出した基準値について、その後の生体情報値が基準値を上回る値であった場合に基準値を書き換える基準値再設定部を合わせて具備しているものとするのも好ましい。計測の初期状態に拘わらず入眠を精度良く検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図１は実施の形態の一例の基本構成を示しており、計測部１と基準値設定部２、閾値設定部３、そして入眠時刻推定部４で構成されている。
【００１２】
計測部１はたとえば心拍センサからの心拍信号が入力されるもので、波形整形を行うことでパルス状の信号を得た後、単位時間毎のパルス数を計数して、計数値を単位時間（たとえば１分）あたりの心拍数Ｈ(t)として出力する。
【００１３】
計測部１から出力される心拍数Ｈ(t)は、安静覚醒時における生体情報値とみなせる基準値を設定する基準値設定部２と入眠時刻推定部４に入力される。
【００１４】
基準値設定部２は、安静覚醒時における心拍数とみなせる基準心拍数Ｈｒを基準値として算出するもので、図２に示すように、計測部１から出力された心拍数Ｈ(t)の値の最初の３個を平均して、その結果を基準値Ｈｒとして採用する。ただし、前回心拍数Ｈ(t-1)より今回心拍数Ｈ(t)が５以上大きい時は体動などによる雑音が入ったものとして、今回心拍数Ｈ(t)の値として前回心拍数Ｈ(t-1)の値と同じものを用いて基準値Ｈｒを算出している。
【００１５】
基準値設定部２から出力された基準値Ｈｒは閾値設定部３に入力される。閾値設定部３は、入力された基準値Ｈｒに対して８０％〜９５％の値を第１閾値ならびに第２閾値として設定するもので、この時、第１閾値より第２閾値のほうが大きな値をとるものとする（たとえば、９３％を第１閾値，９５％を第２閾値）。
【００１６】
入眠の判定は入眠時刻推定部４において、計測部１から１分ごとに入力されるパルス数と閾値設定部３から入力される２つの閾値とを用いて行われる。すなわち、入眠時刻推定部４は、図３に示すように、入力された心拍数Ｈ(t)を第１閾値と比較して、第１閾値より小さければ入眠と推定する。また、第１閾値よりも大きければ心拍数Ｈ(t)を第２閾値と比較し、第２閾値より小さければ変数Ｈｓを１増やす。次に、変数Ｈｓが予め設定しておいた数（例えば４）以上かどうかを判定し、予め設定しておいた数以上であれば入眠と判定する。予め設定しておいた数未満であれば次に入力される心拍数Ｈ(t+1)をもとに同じ解析を繰り返し、心拍数Ｈ(x)が第１閾値より小さくなるか、変数Ｈｓが予め設定しておいた数以上になった時点で入眠と判断する。
【００１７】
図４に他例を示す。計測部１から出力された心拍数Ｈ(t)は、生体情報値の時系列の変化の傾向を表すように設定したトレンド曲線を算出するトレンド曲線算出部５と、各測定時刻での生体情報値の増加度合いを算出する増分算出部６と、各測定時刻の前の一定時間内での生体情報値のばらつき度合いを算出するばらつき度算出部７に入力される。
【００１８】
トレンド曲線算出部５では、生体情報値の時系列の平均的な時間変化の傾向を表すように設定したトレンド曲線を算出する。すなわち、トレンド曲線算出部５は図５に示すように入力された心拍数Ｈ(t)からトレンド曲線ＦＴ(t)を次式に基づいて求める。
【００１９】
ｔ＝１の時
ＦＴ(1)＝Ｈ(1)
ｔ＞１で且つ  Ｈ(t)≧ＦＴ(t-1)の時
ＦＴ(t)＝ＦＴ(t-1)
ｔ＞１で且つ  Ｈ(t)＜ＦＴ(t-1)の時
ＦＴ(t)＝Ｈ(t)
このようにして求めたトレンド曲線ＦＴ(t)の一例を図６に示す。図中、細線イが心拍数を、太線ロがトレンド曲線ＦＴ(t)を示している。
【００２０】
トレンド曲線算出部５から出力されたトレンド曲線ＦＴ(t)は各測定時刻での生体情報値の増加度合いを算出する増分算出部６に入力される。増分算出部６では、トレンド曲線ＦＴ(t)からの心拍数Ｈ(t)の増加度合いを表す指標である増分ZOU(t)（ZOU(t)＝Ｈ(t)−ＦＴ(t)）を算出する。増分ZOU(t)の一例を図７に示す。
【００２１】
ばらつき度算出部７は計測部１より入力された心拍数Ｈ(t)のばらつき度合いを算出する。まず、心拍数Ｈ(t)と１分前の心拍数Ｈ(t-１)の差の絶対値(差分SABUN(t)とする)を算出する。なお、差分SABUN(t)は
｜(Ｈ(t)−Ｈ(t-1)｜＜６の場合
SABUN(t)=｜(Ｈ(t)−Ｈ(t-1)｜
｜(Ｈ(t)−Ｈ(t-1)｜≧６の場合
SABUN(t)=６
とする。
【００２２】
さらに、差分SABUN(t)を用いてばらつき度BARA(t)を
t=１の場合
BARA(1)=SABUN(1)
t=２の場合
BARA(2)=SABUN(1)＋SABUN(2)
t=３の場合
BARA(3)=SABUN(1)＋SABUN(2)＋SABUN(3)
t=４の場合
BARA(4)=SABUN(1)＋SABUN(2)＋SABUN(3)＋SABUN(4)
t≧５の場合
BARA(t)=SABUN(t-4)＋SABUN(t-3)＋SABUN(t-2)＋SABUN(t-1)＋SABUN(t)
として求める。このようにして求めたばらつき度BARA(t)の一例を図８に示す。
【００２３】
入眠時刻推定部４による入眠の推定は、増分算出部６とばらつき度算出部７から１分毎に入力されてくる増分ZOU(t)とばらつき度BARA(t)及び予め設定している閾値との比較によって行う。すなわち、入眠時刻推定部５では、増分ZOU(t)とばらつき度BARA(t)の両方が予め設定してある閾値(たとえば、増分ZOU(t)が３でばらつき度BARA(t)が７)より小さくなれば入眠と推定する。
【００２４】
図９に更に他例を示す。図中の計測部１、基準値設定部２、閾値設定部３、トレンド曲線算出部５、増分算出部６、ばらつき度算出部７は上記の２例におけるものと同じである。
【００２５】
入眠の推定は、入眠時刻推定部４において、計測部１から１分毎に入力される心拍数Ｈ(t)と、閾値設定部３から入力される第１閾値及び第２閾値とを用いてまずなされる。すなわち入眠時刻推定部４では図１０に示すように入力された心拍数Ｈ(t)を第１閾値と比較し、第１閾値より小さければ入眠と推定する。また、第１閾値よりも大きければ心拍数Ｈ(t)を第２閾値と比較し、第２閾値より小さければ変数Ｈｓを１増やして変数Ｈｓが予め設定しておいた数(例えば４)以上かどうかを判定し、予め設定しておいた数以上であれば入眠と判定する。予め設定しておいた数未満であれば次に入力される心拍数Ｈ(t+1)をもとに同じ解析を繰り返し、心拍数Ｈ(x)が第１閾値より小さくなるか、変数Ｈｓが予め設定しておいた数以上になるか、増分ZOU(t)とばらつき度BARA(t)の両方が予め設定されていた閾値(たとえば、増分ZOU(t)が３でばらつき度(BARA(t)が７)より小さくなれば入眠と推定する。
【００２６】
図１１に別の例を示す。これは基準値設定部２で求めた基準値Ｈｒを、より適切な値に補正する基準値再設定部８を設けたものを示しており、計測部１から出力される心拍数Ｈ(t)は、安静覚醒時における生体情報値とみなせる基準値を設定する基準値設定部２と、生体の初期状態によっては基準値を再設定する基準値再設定部８に入力する。基準値設定部２では、前述のように心拍数Ｈ(t)の最初の３個の値を平均して基準値Ｈｒを設定する。
【００２７】
一方、基準値再設定部８は、図１２に示すように、計測部１より出力された心拍数Ｈ(t)からの連続３個の値を平均した値Ｈｐと基準値設定部２において設定された基準値Ｈｒとを比較し、新平均値Ｈｐのほうが基準値Ｈｒより大きければ、新平均値Ｈｐの値を基準値Ｈｒに代入する。新たな基準値Ｈｒは閾値設定部４に入力され、新たな第１閾値および第２閾値が設定されて、これらの値に基づいて入眠時刻推定部４において入眠の判定が行われる。この場合、計測開始時から３分間の心拍数の平均に比べて、その後の心拍数が増加した場合にも精度良く入眠時刻を推定することができる。
【００２８】
以上の各例では、生体の活動状況の指標となる生体情報値として心拍数を用いたが、脈拍数でも同様の処理を行うことができるのはもちろんである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明においては、計測初期における生体情報値に基づいて安静覚醒時における生体情報値とみなせる基準値を設定する基準値設定部と、上記基準値に基づいて比較的小さな第１閾値と比較的大きな第２閾値を設定する閾値設定部とを備えるとともに、生体情報値が上記第１閾値未満になった時刻と上記第２閾値未満の値を予め設定しておいた回数を連続でとった時刻の内、早い時刻を入眠時刻と推定する入眠時刻推定部を具備しているものであり、生体情報値の減少傾向に時間的変動を織り込んで入眠を判定することから、入眠を精度良く検出することができる。
【００３１】
また、請求項２の発明では、生体情報値の減少傾向と時間的変動に安定性も織り込むことから、入眠を精度良く検出することができる。
【００３２】
そして請求項３の発明によれば、計測初期における生体情報値を基に算出した基準値を決定した後で、生体情報値が基準値を上回る値であらた場合に基準値を書き換えるようにしているために、生体の初期状態に拘わらず入眠を精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例のブロック回路図である。
【図２】同上の基準値設定部の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】同上の入眠時刻推定部の処理内容を示すフローチャートである。
【図４】他例のブロック回路図である。
【図５】同上のトレンド曲線算出部の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】同上のトレンド曲線の一例を示すグラフである。
【図７】同上の増分の一例を示すグラフである。
【図８】同上のばらつき度の一例を示すグラフである。
【図９】更に他例のブロック回路図である。
【図１０】同上の入眠時刻推定部の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】別の例のブロック回路図である。
【図１２】同上の基準値再設定部の処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  計測部
２  基準値設定部
３  閾値設定部
４  入眠時刻推定部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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