JP2950038B2

JP2950038B2 - 睡眠評価装置

Info

Publication number: JP2950038B2
Application number: JP25104092A
Authority: JP
Inventors: 美幸山内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-09-21
Filing date: 1992-09-21
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH0698863A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人の睡眠の質を評価す
る睡眠評価装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の睡眠評価装置は、睡眠深度
と深い関係があるとされている睡眠中の人の体動を検出
して次のように評価していた。体動の頻度が多いと睡眠
が浅く、体動の頻度が少ないと睡眠が深いと判断できる
ことから、睡眠時間中の体動頻度や体動間隔を算出し
て、全睡眠時間にたいして睡眠深度の深い時間のトータ
ル時間がどれ程の割合で生じたかを指標として、深い睡
眠の割合が高く、体動間隔が大きいほど質のよい睡眠で
あるとして、睡眠の質の評価を行っていた（例えば、特
開平０４−１０９９６０号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】国際化の進んだ昨今、
例えば海外との往来で時差ボケとなったり、２４時間交
代制勤務に従事するシフトワーカーなどが不眠症になっ
たりして、生体が生来持つリズムが崩され、その為に睡
眠障害が生じたり、健康を害したりすることがよくみら
れるようになった。健康であれば睡眠中に生体のリズム
が反映され睡眠の深さや、ＲＥＭ睡眠の発生には周期性
が生じる。睡眠障害があれば、その睡眠に周期性はなく
なる。したがって、睡眠に周期性があるかどうかを知れ
ば逆に睡眠そのものだけでなく全体的な健康をも推定し
て、睡眠の質を評価できることになる。しかしながら、
上記従来の睡眠評価装置では、次のような課題があっ
た。すなわち睡眠状態をよく反映している生体情報とし
て体動を検出する手段を用いても、出現頻度、平均出現
間隔に注目した睡眠評価では、トータル的な睡眠深度の
時間的な割合については評価できるものの、睡眠中の周
期性については知ることが出来ないので、生体のリズム
まで考慮した睡眠の質については十分な評価が出来なか
った。

【０００４】本発明の目的は、上記課題を解決するもの
で、睡眠の深さを反映する就寝中の生体情報を検出し、
睡眠の深さの変化の仕方に周期性があるかどうかと周期
性がある場合にはその周期と位相を所定の周期と位相と
比較して、生体のリズムと睡眠の質を評価する睡眠評価
装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、睡眠中の人の睡眠の深さを反映する生体
情報検出手段と、前記生体情報検出手段の出力信号の発
生に周期性が有るか無いかおよび周期性がある場合はそ
の周期、位相を算出する周期性演算手段と、前記周期性
演算手段の出力に基づいて生体リズムおよび睡眠の質を
評価する評価手段と、前記評価手段の評価結果を出力す
る出力手段とを備え、前記周期性演算手段の出力が周期
性無しの場合、不健康状態であると評価手段で評価し、
前記周期性演算手段の出力が周期性有りの場合、周期と
位相を所定の周期と位相と比較して評価するようにした
ものである。

【０００６】また、生体情報検出手段は、生体情報とし
て脳波を検出する脳波検出手段としたものである。

【０００７】また、生体情報検出手段は、生体情報とし
て体動を検出する体動検出手段としたものである。

【０００８】また、生体情報検出手段は、生体情報とし
て心拍を検出する心拍検出手段としたものである。

【０００９】また、生体情報検出手段は、生体情報とし
て呼吸を検出する呼吸検出手段としたものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記構成によって以下のように作用す
る。生体情報検出手段より就寝中の人の睡眠の深さを反
映する生体情報を検出し、周期性演算手段において睡眠
の深さを反映する生体情報のもつ周期性の有無および周
期性がある場合はその周期、位相を演算する。この演算
結果に基づき、評価手段において、周期性の無い場合は
不健康状態であると評価し、周期性のある場合は、その
周期と位相を所定の周期と位相と比較して、生体リズム
および睡眠の質の評価を行い、この結果を出力手段によ
って出力する。

【００１１】また、脳波検出手段によって脳波を検出
し、周期性の有無と周期性のある場合は周波数と位相の
演算を行い、周期性の無い場合は不健康状態であると評
価し、周期性のある場合は、その周期と位相を所定の周
期と位相と比較して、生体リズムおよび睡眠の質の評価
を行い、この結果を出力する。

【００１２】また、体動検出手段、心拍検出手段、及び
呼吸検出手段の場合においても同様に、周期性の有無と
周期性のある場合は周波数と位相の演算を行い、周期性
の無い場合は不健康状態であると評価し、周期性のある
場合は、その周期と位相を所定の周期と位相と比較し
て、生体リズムおよび睡眠の質の評価を行い、この結果
を出力する。

【００１３】

【実施例】（実施例１）以下本発明の第１の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例における睡眠評価装
置のブロック図、図２は、本発明の第１の実施例におけ
る周期性演算手段のブロック図、図３は、本発明の第１
の実施例における周期性演算手段の演算概略説明図、図
４は、本発明の第１の実施例における評価手段での評価
の模式図、図５は、本発明の第１の実施例における出力
手段による表示、図６は、本発明の第１の実施例におけ
る睡眠感入力画面、図７は、本発明の第２の実施例にお
ける睡眠評価装置のブロック図、図８は、本発明の第２
の実施例における出力信号の波形図、図９は、本発明の
第３の実施例における睡眠評価装置のブロック図であ
る。

【００１４】本発明の第１の実施例を説明する。図１に
おいて、１は生体情報検出手段で、これは就寝中の人か
ら例えば、脳波や体動などの生体情報を検出する検出部
２と、電気信号への変換を行う変換部３からなる。４は
周期性演算手段で、５は評価手段で周期性演算手段４の
出力結果から睡眠の質の評価を行い、６は出力手段で評
価手段５の結果を表示する表示部である。図２において
周期性演算手段４では、第１の記憶部７、第１の演算部
８、第２の記憶部９、第３の記憶部１０、第２の演算部
１１からなり、生体情報の周期性を演算する。

【００１５】次に、上記の実施例による作用を以下に説
明する。就寝中の人の生体情報、例えば脳波を生体情報
検出手段１で検出してくるとすると、検出部２は脳波電
極で、変換部３は脳波計で脳波を必要な信号に変換す
る。検出部２である脳波電極は人体の頭部に装着されて
おり、脳波を検出する。変換部３においては、脳波はデ
ルタ波成分のみろ波・増幅されて、生体情報検出手段１
の出力信号として出力される。この出力をうけて、周期
性演算手段４では、前記生体情報検出手段１からの出力
を第１の記憶部７で記憶する。ここに逐次記憶されたデ
ータは、一連のデータ収集終了後に第１の演算部８にお
いて単位時間当りの事象発生頻度として、例えば脳波の
デルタ波であれば単位時間当りのデルタ波の積分値が算
出される。このデータは移動平均等の手法を用いて相互
相関係数を算出するための波形データに変換する。波形
データへの変換は、生体情報の中に生じている睡眠中の
リズムをとらえやすくするためである。よって、第１の
演算部６では発生頻度に限らず無発生時間間隔を算出し
てもよい。例えば、図３にあるように、ある生体情報の
発生頻度の算出結果がａであるとすると、ａを移動平均
等の手法を用いてｂのように変換し、最終的に波形化し
てｃとする。第２の記憶部９には、第１の演算部６の演
算結果が記憶される。第３の記憶部１０では、第１の演
算部８で行われた同じ処理がすでに施された理想睡眠時
の理論的体動データが記憶されている。第２の演算部１
１では、第２の記憶部９と第３の記憶部１０からの出力
を用いて相互相関係数を算出する。つまり、第３の記憶
部１０に記憶されていた理想の睡眠時のデータは、第２
の記憶部１１に記憶された生体情報と比較される基準と
なる。また、相互相関係数はデータ系列の前後１００分
のタイムラグ、すなわち睡眠周期の位相のずれを順次設
定して算出し、もっとも相互相関係数の大きな値を算出
した時のタイムラグの方向として第３の記憶部１０から
出力を前にずらしたときには＋を、後ろにずらしたとき
には−の符号をつけてその大きさも相互相関係数ととも
に出力する。タイムラグを１００分と定めたのは、生体
リズムのうち睡眠中に生じる睡眠周期と呼ばれるリズム
が９０分前後とされているためであるが、この設定の変
更は可能とする。

【００１６】評価手段５では周期性演算手段４からの出
力をもとに、図４に示したように横軸に相互相関係数
を、縦軸にタイムラグの大きさをとる。ここでは、相互
相関係数が正、つまりは脳波に周期性がみられることで
あり、タイムラグの大きさが小である、つまりはリズム
のずれが少ないということである。これより、相互相関
係数が大きく、タイムラグの小さいもの、図４のグラフ
では第１象限のある領域を睡眠の質が良いと評価し、第
３象限のある領域であればあまり良くないという価がさ
れる。それ以外の領域であれば普通であると評価され
る。また、周期性が無いという周期性演算手段４の出力
結果が得られた場合は、不健康状態であるので「良くな
い」と評価される。

【００１７】出力手段６では、例えば図５のようにディ
スプレイや表示板において、評価手段５での評価結果と
周期性演算手段４で用いた波形データを同時に表示す
る。評価手段５での評価結果と周期性演算手段４で用い
た波形データを同時に表示する。評価手段５での結果に
より「良い」、「普通」、「良くない」の各々に表示が
変わったり、各々の表示部が点滅したりするようになっ
ており、また、波形データは実際の時間を表示し、理論
的な理想データもそれに重ねて表示する。この波形デー
タは、評価結果の出力をもとに、相互相関係数が最も高
い値を示した時のタイムラグの場合で表示を行う。ま
た、周期性が無い場合も同様に睡眠経過のデータを睡眠
開始時と理想データの開始時とを重ねて表示する。これ
によって、生体リズムと睡眠の質の評価結果が一目でわ
かり、さらに波形データをみることでどの程度、自己の
睡眠状態が理想データと異なるのかをみることが出来
る。また、出力手段６である表示部において主観的な睡
眠に対する評価を入力できる画面も表示するような構成
にすると、データ収集終了後に就寝者自身がその日の睡
眠感の良否を入力出来る。図６に基づいて、入力画面を
説明する。１２は入力画面表示部で、例えばディスプレ
イ上にこれを設ける。ここに、「あまり眠れなかった」
〜「よく眠れた」の連続的な睡眠感入力スケール１３を
表示している。使用者は、このスケール上で睡眠感の入
力を行う指示カーソル１４を移動させて、睡眠感を入力
する。入力された睡眠感は０〜１００で得点化して第２
の記憶部９において生体情報とともに記憶させておく。
すると、各自の睡眠感のよかったときの体動の発生パタ
ーンを評価の基準にすることもできる。

【００１８】ここでは、出力手段６はして表示部を設け
たが、他に、出力手段６の出力に基づいて他の機器を操
作するような構成にしてもよい。

【００１９】例えば睡眠評価装置の出力が良くなけれ
ば、使用者を再入眠させたり覚醒度を増加させるよう促
進するような機器を連動させるようにする。

【００２０】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例を図７を用いて説明する。
図７において、生体情報検出手段１が体動検出手段１５
である。この体動検出手段１５はベッドなどの寝具に配
設してある圧電素子１６、つまりは検出部２であるが、
これとフィルタ、増幅部、平滑化部、比較判定部、タイ
マーから構成されている体動信号変換部１７とからな
る。そして、周期性演算手段４と、評価手段５と、出力
手段６からなる。圧電素子１６はポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電材料を薄膜状にし両面に可
とう性の電極膜を付着させテープ状に成形されたもので
ある。人体がベッドに入床すると、配設された圧電素子
１６が人体の体動により変形を受け、圧電効果により電
圧が発生する。フィルタにより圧電素子１６の出力信号
のある特定の周波数成分がろ波され、増幅部により増幅
され、平滑化部により平滑化される。図８に実際の入
床、寝返り、離床の際の平滑化部の出力信号波形を示
す。図８より入床、寝返り、離床といった粗体動の場合
は全身にわたる動作であるので圧電素子１６は大きな変
形を受けて、平滑化部からは大きな信号波形がでる。着
床した人が安静状態を保っていると人体の心臓の活動や
呼吸活動により伝搬される身体の微小な体動により図２
のＳ1 ・Ｓ2 部のような比較的レベルの低い出力がで
る。人が寝具上にいなければ、出力は０となる。このこ
とに基づき、比較部では平滑化部の出力Ｖと予め定めら
れた第１の設定値Ｖa 及び第２の設定値Ｖb とが比較さ
れ、Ｖ＜Ｖa ならば不在、Ｖa ≦Ｖ＜Ｖb ならば安静在
床、Ｖb ≦Ｖならば体動の判定がされる。そして、タイ
マーでは、モニタ開始からの時間を計時しており、比較
部からの出力毎に、出力結果に加えて計時された時間を
出力する。なお体動検出手段１５は、圧電素子１６を用
いる他に、赤外線センサー・超音波センサー・感圧スイ
ッチ等を用いてもよい。この後の信号処理は第１の実施
例の場合と同様である。生体情報として体動を検出する
場合、脳波を情報として受け取るよりも簡単に、人を拘
束することなしに生体の情報を検出でき、演算も平易に
できるといった効果がある。

【００２１】（実施例３）次に、第３の実施例について説明する。第３の実施例
は、心拍検出部１９としての圧電素子と心拍信号変換部
２０からなる心拍検出手段１８、周期性演算手段４、評
価手段５及び、出力手段６からなる。心拍検出部１９に
圧電素子を用いている。心拍検出部が検出した波形は変
換部でろ波・増幅され、一定時間間隔で自己相関係数の
算出を行い、１分間当りの心拍数に換算される。一般的
にＲＥＭ睡眠以外では心拍数は安定しているが、ＲＥＭ
睡眠では心拍数に乱れが生じる。このことより、周期性
演算手段４の第１の演算部６では例えば、一定時間内で
の変動係数を求めて、ＲＥＭ睡眠の発生に周期性がある
かどうかを演算するため波形データを求める。波形デー
タを求めた後の信号処理は第１の実施例の場合と同様で
ある。また、生体情報として心拍を検出しているので、
睡眠の質、生体のリズムだけでなくＲＥＭ睡眠の発生を
もモニターすることが可能である。

【００２２】また、生体情報として呼吸を取り入れる
と、睡眠時無呼吸症のモニターができるという効果があ
る。

【００２３】このような上記作用により、就寝者は睡眠
中に発生した生体情報に周期性が生じているかどうか
と、そのずれを評価の基準に用いているので、睡眠の質
について、睡眠の内容だけでなく生体のリズムまで考慮
し、生活リズムまで推定した評価を受けることができ
る。一方、この睡眠評価装置を健康管理に用いたり、時
差ボケや不眠症患者の睡眠状態を病院外でも簡単に継続
的に記憶したりできるので、治療時の補助データとする
こともできる。病人や老人の睡眠管理装置として病院や
集合住宅などで用いることも考えられる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の睡眠評価装
置によれば、睡眠中の生体情報に周性の有無および周期
性がある場合はその周期と位相を演算し、周期性が無い
場合は生活のリズムが乱れ、生体リズムが崩れた不健康
状態であるという評価をするとともに周期性の有る場合
はその周期と位相を所定の周期と位相と比較して評価す
るので、睡眠だけでなく全般的な生体のリズムまでも考
慮した睡眠の質の評価を行うことができる。このため使
用者は睡眠の質だけでなく、生活のリズムがくずれてい
るかどうかについても考慮してあるので、生活時間の管
理にも使用することができる。

【００２５】また、生体情報として脳波を検出する場合
は、最も確かな睡眠中の生体リズムが検出できる。

【００２６】また、生体情報として体動を検出する場合
は、人体を拘束することなしに安価で簡易な装置で生体
の情報を検出して、睡眠の評価ができる。

【００２７】そしてまた、生体情報として心拍を検出す
る場合は、体動の発生ではモニターできないＲＥＭ睡眠
の発生のモニターが可能となり、睡眠時だけでなく病院
の入院患者等の日中の管理にも使用できる。

【００２８】さらに、生体情報として呼吸を検出する場
合については、睡眠時無呼吸症のモニターも可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における睡眠評価装置の
ブロック図

【図２】同装置における周期性演算手段の構成を示すブ
ロック図

【図３】同装置の周期性演算手段における信号処理過程
を示す演算概略説明図

【図４】同装置の評価手段における評価の模式図

【図５】同装置の出力手段における表示部の説明図

【図６】同装置において睡眠感を入力する場合の画面正
面図

【図７】本発明の第２の実施例における睡眠評価装置の
ブロック図

【図８】同装置における出力信号の波形図

【図９】本発明の第３の実施例における睡眠評価装置の
ブロック図

【符号の説明】

１生体情報検出手段４周期性演算手段１０評価手段１１出力手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】就寝中の人の睡眠の深さを反映する生体情
報を検出する生体情報検出手段と、前記生体情報検出手
段の出力信号の周期性の有無および周期性がある場合は
周期、位相を演算する周期性演算手段と、前記周期性演
算手段の出力に基づいて生体リズムおよび睡眠の質を評
価する評価手段と、前記評価手段の評価結果を出力する
出力手段とからなり、前記周期性演算手段の出力が周期
性無しの場合、不健康状態であると評価手段で評価し、
前記周期性演算手段の出力が周期性有りの場合、周期と
位相を所定の周期と位相と比較して評価するようにした
睡眠評価装置。
【請求項２】生体情報検出手段は、脳波を検出するため
の脳波電極と脳波計とからなる脳波検出手段である請求
項１記載の睡眠評価装置。
【請求項３】生体情報検出手段は、体動を検出するため
の体動検出手段である請求項１記載の睡眠評価装置。
【請求項４】生体情報検出手段は、心拍を検出するため
の心拍検出手段である求項１記載の睡眠評価装置。
【請求項５】生体情報検出手段は、呼吸を検出するため
の呼吸検出手段である請求項１記載の睡眠評価装置。