JPH04348760A - 睡眠誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体の呼吸に基づいて
生体を睡眠に導くのに最適な刺激を与えるようにした睡
眠誘導装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、複雑化した社会の中で、不安、不
満、怒り、焦燥等の心理的、精神的なストレスが増大し
ており、これらのストレスが不眠症等の原因となってき
ている。このようなストレスを解消する一つの方法とし
ては、深呼吸をして呼吸を整えることが知られている。 すなわち、呼吸を整えることはリラックスするには有効
な手段であり、ストレスの解消に役立つのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、呼吸を整
えることは自己コントロールによって行うことができる
から、ストレス解消の手段としては、手軽で良い方法と
考えられるが、呼吸は無意識に行われているから、連続
して意識的に呼吸をすると、かえって意識水準が高まり
、睡眠状態に移行することが難しくなるという問題を有
している。

【０００４】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、入眠前には呼吸を整えるための一種のペース
メーカーとして機能することにより呼吸を整えてリラッ
クスさせることができ、入眠後には睡眠をより深い状態
に移行させるように、安静時、浅い眠り、深い眠りのそ
れぞれについて、そのときの生体の呼吸状態に合わせた
刺激の周期を出力し、さらに、その刺激の大きさを呼吸
状態に合わせてフェイドアウトさせることにより、より
短時間で深い睡眠状態に移行させる睡眠誘導装置を提供
しようとするものである。

【０００５】なお、本発明者らは腹部の呼吸を検出し、
その検出信号をそのまま調光信号として利用して、呼吸
と同期した光の明暗により睡眠誘導を行うことも提案し
ている。ただし、この方式では検出信号と調光信号の周
期を変えるものではないので、呼吸周期の変化によって
睡眠状態を深い方向に移行させることはできない。また
、寝返りによる呼吸検出信号の変化が光のちらつきとし
て出力され、気になって眠れないということが有り得る
。また、刺激の大きさを時系列的にフェイドアウトする
ことも提案されているが、この方法では、明るさが入眠
時の意識低下状態に適合する強さになるとは必ずしも限
らず、明るく感じ過ぎて意識水準が上がったり、意識水
準が高いのに暗くなり過ぎるということが有り得る。 本発明では、このような不都合をも同時に解決しようと
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る睡眠誘導装
置にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示
すように、生体の呼吸を検出する呼吸検出部１と、呼吸
検出部１により検出された生体の呼吸周期に基づく所定
周期の刺激を生体に与える刺激出力装置６とを有するも
のである。なお、刺激の周期は一定時間毎に検出した平
均呼吸周期に近い周期であることが好ましい。また、刺
激の大きさは一定時間毎に検出した呼吸の平均振幅と、
平均呼吸周期より演算された呼吸による換気量に相当す
る指標に対応して漸減することが好ましい。

【０００７】

【作用】上記の構成を採用すれば、生体の現段階の状態
（ストレス状態、リラックス状態、入眠状態、浅い睡眠
状態、深い睡眠状態等）に応じた刺激、あるいは、次の
段階の意識低下状態に応じた刺激を与えることができる
から、落ち着いて整然とした呼吸が自然に得られること
になり、生体のリラックス状態が促進されて、睡眠状態
への移行が短時間且つ滑らかに行われることになる。

【０００８】以下、その原理について詳しく説明する。 生体は意識レベルの低下、つまり覚醒時の安静状態から
リラックス状態、入眠状態、浅い睡眠状態、深い睡眠状
態への変化に伴い、一般的に呼吸による換気量が低下す
る。これは、代謝量の減少の結果として換気量も低下す
ることを示している。そこで、刺激の大きさを換気量の
減少に伴って漸減させるようにすれば、覚醒時には刺激
をより強く認識させ、リラックス状態から入眠状態への
移行を速めることができ、外部刺激に対して非常に敏感
に反応する入眠時や浅い睡眠時にかけては、意識レベル
の低下度に適合した強さの刺激が出力されるため、より
深い睡眠への移行を速めることができ、睡眠への安定化
を図ることができる。本発明の更に詳しい構成及び作用
については、以下に述べる実施例の説明において一層明
らかとされる。

【０００９】

【実施例】図１に本発明の一実施例のブロック回路図を
示す。図において、１は呼吸検出部、２は呼吸周期検出
部、３は時間計測部、４は演算・制御部、５は駆動回路
部、６は刺激出力装置である。

【００１０】以下、各部の構成について説明する。呼吸
検出部１は、呼吸センサ１１とローパスフィルタ１２を
備えている。呼吸センサ１１は、例えば、腹部や胸部に
装着される形式のもので、呼吸に伴う膨らみの変化をス
トレンゲージなどで検出するようにしたものである。そ
の他、呼吸センサ１１は、同じストレンゲージで敷布タ
イプのものや、鼻穴付近にサーミスタを装着し、その温
度変化を検出するタイプのものなどがある。ローパスフ
ィルタ１２は、約２Ｈｚ以下の低周波成分のみを通過さ
せ、ノイズや呼吸以外の細かい動きをカットするもので
ある。つまり、図２に示すように、呼吸センサ１１の出
力信号（実線）から雑音成分が除去された信号（破線）
が、ローパスフィルタ１２の出力として得られる。ここ
に、ローパスフィルタ１２から出力される信号は呼吸セ
ンサ１１の出力信号に対して位相遅れを生じる。

【００１１】呼吸周期検出部２は、波形整形回路２１と
、微分回路２２及びコンパレータ２３よりなる。波形整
形回路２１は、呼吸検出部１におけるローパスフィルタ
１２の出力信号を増幅し、矩形波に整形する。微分回路
２２は、波形整形回路２１から出力される矩形波が負か
ら正に変化するときには正の出力、正から負に変化する
ときには負の出力を発生する。コンパレータ２３は、微
分回路２２から発生する正または負の出力のみを所定の
基準レベルと比較することにより、呼吸の１周期ごとに
パルスを出力するものである。なお、この呼吸周期検出
部２は、呼吸の１周期ごとにパルスを出力する回路であ
れば、どのような構成であっても良い。

【００１２】時間計測部３は、クロック回路３１とカウ
ンタ回路３２よりなる。カウンタ回路３２は、後述の演
算回路４１によりリセットされ、その後、クロック回路
３１からクロック波が１個入力される度に、カウント値
が１つ増すようになっている。クロック値は、呼吸周期
に応じたナイキスト理論値を満足するものでなければな
らないことは言うまでもない。

【００１３】演算・制御部４は、演算回路４１と、タイ
マー４２、刺激レベル制御部４３よりなる。演算回路４
１は、メモリー機能や演算機能を有しており、複数個の
呼吸の周期の平均値や振幅の大きさから換気量に相当す
る値を演算したり、分散値などを演算して、この演算結
果に基づいて入眠時点を判定したり、呼吸による換気量
に相当する指標値に応じて漸減する刺激レベルを設定し
たりするものである。コンパレータ２３からのパルスが
、演算回路４１に入力されると、演算回路４１はカウン
タ回路３２からカウント値を読み取り、その後、カウン
タ回路３２をリセットする。演算回路４１からカウンタ
回路３２にリセット信号が入力されると、カウンタ回路
３２のカウント値はゼロに戻る。４２はタイマーであり
、２０秒、３０秒もしくは６０秒ごとに演算回路４１に
時間信号を与える。演算回路４１では、この時間信号が
入力された時点より直ぐ前の呼吸から５個〜６個のメモ
リーされた呼吸周期の平均値及び呼吸曲線の振幅の平均
値（平均振幅）を演算し、換気量に相当する指標値を演
算する。

【００１４】これを図４に示し説明する。図において、
ｔ１　，ｔ２　はタイマー４２からの時間信号が得られ
る時刻である。例えば、時刻ｔ２　でタイマー４２から
演算回路４１に時間信号が入力されると、演算回路４１
は直ぐ前の呼吸から５個のメモリーされた呼吸周期Ｔ１
　〜Ｔ５　及び呼吸曲線の振幅Ｐ１　〜Ｐ５　をメモリ
ーから読み出して、その平均値Ｔａｖ（ｔ２　）＝（Ｔ
１　＋Ｔ２　＋Ｔ３　＋Ｔ４　＋Ｔ５　）／５及びＰａ
ｖ（ｔ２　）＝（Ｐ１　＋Ｐ２　＋Ｐ３　＋Ｐ４　＋Ｐ
５　）／５を演算する。そして、計算された呼吸周期の
平均値Ｔａｖ（Ｘｎ）と呼吸振幅の平均値Ｐａｖ（Ｘｎ
）から呼吸換気量に相当する指標を演算する。（ただし
、初めの２０秒、３０秒あるいは６０秒は、呼吸の検出
が出来ないため、予めメモリーされた標準的な呼吸周期
及び振幅から計算された呼吸換気量に相当する指標値を
出力する。）刺激レベル制御部４３では、呼吸換気量に
相当する量の変化（減少）に対応して刺激レベルが次第
に低下するように、刺激レベルを設定する。なお、刺激
を停止させるタイミングは、例えば、生体が安定した眠
りについたと判断された時であるが、それは呼吸による
換気量の変化から判定することができる。すなわち、眠
りが深い方へと移行するにしたがって、換気量は減少す
るが、覚醒安静時の７０〜８０％程度位まで減少すると
、それ以上は減少せず、深い睡眠が安定して続いている
間は、ほぼこの程度の値で一定し、安定するため、安定
した眠りについたタイミングを判定することができるの
である。

【００１５】上記の刺激レベル制御部４３で、生体に与
える刺激レベルが調整され、その刺激レベルが駆動回路
部５のアンプ５１で増幅されて、刺激出力装置６が駆動
される。刺激出力装置６では、例えば、光を発生するた
めの発光装置が使用される。駆動回路部５のアンプ５１
は、この発光装置への供給電力を刺激レベル制御部４３
の出力に応じて制御するためのトランジスタやサイリス
タ等で構成される。

【００１６】次に、本発明による睡眠誘導装置の実施態
様を生体との関連で説明する。上述したように、呼吸の
リズムを整えると、精神的なストレスが減少し、リラッ
クスすることが分かっている。また、覚醒状態において
は、そのときの覚醒状態の低下に合わせて、呼吸数が変
化（通常は低下傾向）することが分かっている。そこで
、覚醒期には、刺激出力装置６の発光輝度を、例えば図
３に示すように、呼吸のリズムに合うように調節する。 すなわち、吸気時に発光輝度を漸次高め、呼気時に発光
輝度を漸次下げるように制御する。したがって、覚醒時
には、ローパスフィルタ１２の出力に同期して発光輝度
が調節されるのである。また、光刺激の相対的な明るさ
は、呼吸による換気量に対応して減少する。呼吸による
換気量は、図５に示すように、覚醒安静時には大きい値
を示すが、眠りが深くなって行くにつれて徐々に減少し
て行く。そして、安定した（深い）眠りについてから後
は、ほぼ一定値を取り、安定する。したがって、図６に
示すように、換気量が減少するのに対応して次第に暗く
なるようにする。また、換気量に相当する指標の値の減
少割合から入眠したと判定された後は、いきなり停止す
るとかえって刺激となって意識水準が上がってしまう恐
れもあるため、時間経過に伴い徐々にしかも速やかに暗
くして行き、停止させるようにフィードバック制御を行
う。このようなフィードバック制御を行うことにより、
生体の意識水準に適合した明るさで刺激が与えられ、意
識レベルの一層の低下を促しやすいという利点がある。

【００１７】さらに、上述したように、呼吸センサ１１
の出力はローパスフィルタ１２を通しているから、呼吸
検出部１の出力信号では、呼気時間と吸気時間が均等化
され、呼吸のリズムと同調する明暗のリズムを有した光
刺激を与えることができる。すなわち、ローパスフィル
タ１２を通さなければ、吸気時には一瞬の間に明るくな
り、呼気時には徐々に暗くなるから、比較的長時間にわ
たって暗い環境の中にいるという不自然さを感じるので
あるが、ローパスフィルタ１２を設けたことにより、明
暗の時間差を小さくすることができ、自然な呼吸のリズ
ムに同調させることができるのである。

【００１８】図７及び図８は呼吸センサの外観を例示し
ている。図７に示す呼吸センサ１１ａはクリップ（はさ
み）型の形状を有し、無線で呼吸信号を送信する。また
、図８に示す呼吸センサ１１ｂはバンド型の形状を有し
、有線で呼吸信号を送信する。

【００１９】なお、上記の実施例にあっては、入眠促進
のための刺激として、光を使用しているが、その他の刺
激としては、音、振動、風、香りなどが考えられる。た
だし、音、振動、風などは所定の周波数で発生させて、
その包絡線を所定の周期で振幅変調することが必要とな
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明の睡眠誘導装置にあっては、生体
の呼吸を検出する呼吸検出部と、呼吸検出部により検出
された生体の呼吸周期に基づく所定周期の刺激を生体に
与える刺激出力装置とを有するので、生体の状態に応じ
てより深い睡眠状態へ誘導するための刺激を与えること
ができ、落ち着いて整然とした呼吸が余り意識せずに自
然に得られ、且つスムーズに深い睡眠に短時間で達する
ことができるという効果がある。また、刺激の周期は一
定時間毎に検出した平均呼吸周期に近い周期とすれば、
寝返りによる刺激の変動が生じにくく、次の段階の意識
低下状態に合わせた刺激を与えて、深い睡眠状態への移
行を円滑に行うことが可能となる。さらに、刺激の大き
さは呼吸による換気量の変化に対応して漸減させれば、
覚醒時には刺激をより深く認識させ、リラックス状態か
ら入眠状態への移行を速めることができ、外部刺激に対
して非常に敏感に反応する入眠時や浅い睡眠時にかけて
は、意識レベルの低下度に適合した強さの刺激が出力さ
れるため、呼吸と刺激の同期を取りやすくすることが可
能であり、且つ、より深い睡眠への移行を速めることが
でき、睡眠への安定化を図ることができて、より速やか
な睡眠への誘導が実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック回路図である。

【図２】本発明の一実施例に用いる呼吸検出部の動作説
明図である。

【図３】本発明の一実施例に用いる刺激出力装置の動作
説明図である。

【図４】本発明の一実施例に用いる演算・制御部の動作
説明図である。

【図５】呼吸による換気量と睡眠深度の関係を示す図で
ある。

【図６】刺激の大きさの経時的な変化を示す図である。

【図７】本発明に用いる呼吸センサの一例を示す斜視図
である。

【図８】本発明に用いる呼吸センサの他の一例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１　　　　呼吸検出部 ２　　　　呼吸周期検出部 ３　　　　時間計測部 ４　　　　演算・制御部 ５　　　　駆動回路部 ６　　　　刺激出力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　　　生体の呼吸を検出する呼吸検出部
   と、呼吸検出部により検出された生体の呼吸周期に基づ
   く所定周期の刺激を生体に与える刺激出力装置とを有し
   、前記刺激の振幅は、一定時間毎に検出した呼吸による
   換気量に相当する空気の流入出量に対応して制御される
   ことを特徴とする睡眠誘導装置。