睡眠状态管理装置、睡眠状态管理方法和睡眠状态管理程序

摘要

控制部(14)利用来自检测被测定者所躺的寝具的晃动的传感器(12)的检测信号来临时判断上述被测定者有无体动，在存在判断为有体动的期间周期性地重复的第一期间和判断为有体动的期间持续规定时间以上的第二期间中的至少一方的情况下，将第一期间的判断为有体动的期间和第二期间中的至少一方修正为无体动的期间。

说明书

技术领域

本发明涉及睡眠状态管理装置、睡眠状态管理方法和睡眠状态 管理程序。

背景技术

为了维持健康，确保优质并且适度状态的睡眠是必不可少的。 为了评价睡眠状态，需要了解从就寝时到起床时为止的睡眠时间和 睡眠的深浅等睡眠状态。专利文献1～3提出了用于了解这种睡眠状 态的装置。

专利文献1公开了如下装置：当基于由传感器检测的信号的就 寝者的心率超过卧床判断阈值时，判断为就寝者已卧床，在判断为 卧床的区间中多个稳定区间(信号电平不发生大的变化的区间)的 信号电平的离散度小的情况下，将上述判断出的区间的心率的分布 判断为不是由生物体导致而是由外部噪声导致。

专利文献2和专利文献3公开了利用检测被测定者所躺的地方 的振动的振动传感器来判断被测定者的睡眠状态的装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-94216号公报

专利文献2：日本特开2010-273831号公报

专利文献3：日本特开2007-61503号公报

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献2、3记载的那样，在使用检测被测定者所躺的寝具 的振动的传感器的情况下，与专利文献1中的直接检测体动的传感 器相比，传感器的输出信号的电平非常低。

因此，当存在放置寝具的地方的振动(例如由于在附近行驶的 车辆、地震等而产生的振动)、由于风扇的风等而产生的装置的振 动、由于处于寝具上的便携电话的振动等而产生的振动等外部干扰 时，难以高精度地进行有无体动的判断。

近年来，希望提高睡眠质量的要求增加，希望开发不受上述外 部干扰的影响而能高精度地判断睡眠状态的装置。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能不受外部 干扰的影响而高精度地判断被测定者有无体动的睡眠状态管理装 置、睡眠状态管理方法和睡眠状态管理程序。

用于解决问题的方案

本发明的睡眠状态管理装置是根据被测定者的体动来管理上 述被测定者的睡眠状态的睡眠状态管理装置，具备：传感部，其检 测上述被测定者所躺的寝具的晃动；以及体动判断部，其利用来自 上述传感部的检测信号判断上述被测定者有无体动，上述体动判断 部在存在利用上述检测信号判断为无体动的无体动期间或者利用 上述检测信号判断为有体动的有体动期间周期性地出现的第一期 间和上述有体动期间持续规定时间以上的第二期间中的至少一方 的情况下，将上述第一期间的上述有体动期间和上述第二期间中的 至少一方作为无体动期间而修正判断。

本发明的睡眠状态管理方法是根据被测定者的体动来管理上 述被测定者的睡眠状态的睡眠状态管理方法，具备体动判断步骤， 利用来自检测上述被测定者所躺的寝具的晃动的传感部的检测信 号来判断上述被测定者有无体动，在上述体动判断步骤中，在存在 利用上述检测信号判断为无体动的无体动期间或者利用上述检测 信号判断为有体动的有体动期间周期性地出现的第一期间和上述 有体动期间持续规定时间以上的第二期间中的至少一方的情况下， 将上述第一期间的上述有体动期间和上述第二期间中的至少一方 作为无体动期间而修正判断。

本发明的睡眠状态管理程序是用于使计算机执行上述睡眠状 态管理方法的各步骤的程序。

发明效果

根据本发明，能提供不受外部干扰的影响而能高精度地判断被 测定者有无体动的睡眠状态管理装置、睡眠状态管理方法和睡眠状 态管理程序。

附图说明

图1是示出用于说明本发明的一个实施方式的睡眠状态管理装 置1的构成的外观图。

图2是示出图1所示的睡眠状态管理装置1的内部构成的框图。

图3是用于说明图1所示的睡眠状态管理装置1的工作的流程 图。

图4是用于说明图1所示的睡眠状态管理装置1的工作的流程 图。

图5是用于说明图3所示的流程图中的步骤S2的处理内容的图。

图6是示出图3所示的流程图中的步骤S3中得到的累计后的差 值的一个例子的图。

图7是示出图3所示的流程图中的步骤S4中得到的数据的一个 例子的图。

图8是示出对检测到由于便携电话机的震动器而产生的寝具的 振动后的信号进行步骤S3处理后的数据的图。

图9是示出对检测到由于风扇的风而产生的传感器自身的振动 的信号进行步骤S3处理后的数据的图。

图10是示出在图3所示的流程图中的步骤S9中记录于记录介质 19的数据的图。

图11是示出图10所示的数据的修正后的数据的图。

图12是示出在图3所示的流程图中的步骤S9中记录于记录介质 19的数据的另一例的图。

图13是示出图12所示的数据的修正后的数据的图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。

图1是示出用于说明本发明的一个实施方式的睡眠状态管理装 置1的构成的外观图。

睡眠状态管理装置1在箱状的箱体10中设有显示部11、操作部 13以及传感器12。

在箱体10的上表面(与XY平面平行的2个面中的一方)设有显 示部11和操作部13。传感器12设于箱体10内。

睡眠状态管理装置1以置于寝具上的状态使用，使箱体10的底 面(与XY平面平行的2个面中的另一方)与被测定者所躺的床和布 垫等寝具接触。

显示部11用于显示睡眠状态管理装置1的各种菜单等，例如包 括液晶显示装置等。

操作部13是用于进行睡眠状态管理装置1的电源接通、各种操 作的接口，例如包括按钮等。

传感器12是三轴加速度传感器，分别检测X轴方向的加速度、 Y轴方向的加速度和Z轴方向的加速度。

在睡眠状态管理装置1置于寝具上的状态下利用传感器12检测 的检测信号与该寝具的晃动(振动)对应。也就是说，传感器12 发挥检测被测定者所躺的寝具的晃动的振动检测传感器的功能。

这样，传感器12检测由于被测定者晃动而产生的寝具的晃动。 与被测定者的身体晃动相比，由该晃动而产生的寝具晃动很小。因 此，由传感器12检测的检测信号的电平非常低。

图2是示出图1所示的睡眠状态管理装置1的内部构成的框图。

睡眠状态管理装置1除了具备图1所示的显示部11、传感器12和 操作部13以外，还具备电池15、电源部16、记录控制部17、通信接 口(I/F)18、记录介质19、进行各种运算处理并且对睡眠状态管 理装置1整体进行统一控制的控制部14。

电池15例如是纽扣电池。电源部16将电池15的电力通过控制部 14提供给睡眠状态管理装置1的各部。

记录介质19用于记录控制部14生成的数据，例如包括闪存等。

记录控制部17是记录介质19的驱动器，按照控制部14的指示对 记录介质19写入数据、从记录介质19读入数据。

通信I/F18是用于与睡眠状态管理装置1外部的电子设备2(个人 计算机、智能电话等便携电话机等)通过无线或者有线进行通信的 接口。

传感器12的检测信号经数字变换后输入到控制部14。控制部14 以CPU(中央运算处理装置)为主体而构成，基于输入的检测信号 进行各种运算处理，将基于运算处理的结果的数据记录到记录介质 19。

操作部13与控制部14连接，与操作部13的操作相应的信号被输 入控制部14，控制部14进行与该信号相应的控制。在控制部14中还 内置有保存CPU所执行的程序的ROM、作为工作存储器的RAM等。

接下来说明睡眠状态管理装置1的工作。

被测定者将睡眠状态管理装置1放在寝具上，操作操作部13来 进行睡眠状态的记录开始指示。

当有该记录开始指示时，控制部14将由传感器12检测出的检测 信号(数字值)存储到控制部14内的RAM。此外，在通过操作部13 的操作而进行了睡眠状态的记录结束指示的情况下，停止检测信号 向RAM的存储。

图3和图4是用于说明图1所示的睡眠状态管理装置1的体动判 断处理工作的流程图。图3和图4所示的各步骤是控制部14的CPU基 于存储于ROM的程序而进行的。另外，检测信号的存储处理也是基 于存储于ROM的程序而进行的。

当后述的检测信号的峰值能判断的程度的检测信号被存储到 RAM时，控制部14从存储于RAM的检测信号取得一定期间量的检 测信号(在此作为一个例子取14秒)量的检测信号(X轴检测信号， Y轴检测信号，Z轴检测信号)(步骤S1)。

接下来，控制部14根据取得的各轴的检测信号算出相邻的峰值 的差(忽略了符号的绝对值)(步骤S2)。

图5是用于说明图3所示的流程图中的步骤S2的处理内容的图。 图5示出了在上述一定期间(14秒)中的5～7秒中得到的检测信号 的波形(X轴的波形)。

在上述步骤S2中，控制部14首先从图5所示的检测信号的波形 提取峰值。

峰值是所检测到加速度的值从增加变为减小、从增加变为不增 加、从减小变为增加、从减小变为不减小的点(图5的用虚线包围 的点)的值。

并且，控制部14在提取峰值后，算出各峰值和与该各峰值相邻 的峰值(时间上在该各峰值之后或者之前所得到的相邻峰值)的差。

并且，控制部14将算出的差值与代表包含得到该各峰值的时刻 的预定的微小区间(假想的峰值间的时间程度的期间)的时刻(该 微小区间的开始时刻、结束时刻、中间时刻之一等)相对应地存储 于RAM。

接下来，控制部14对与同一时刻对应的在步骤S2中求出的X轴 检测信号的差值、Y轴检测信号的差值和Z轴检测信号的差值进行 累计，对各时刻求出X轴Y轴Z轴的差值的累计值(步骤S3)。

图6是示出在图3所示的流程图中的步骤S3中得到的累计后的 差值的一个例子的图。图6示出用上述一定期间(14秒)的差值的 累计值绘制的曲线。

接下来，控制部14对在步骤S3中求出的差值与阈值Th1进行比 较，将差值超过阈值的时刻的数据变换为“1”，将差值为阈值以下 的时刻的数据变换为“0”而作成图7所示的数据(步骤S4)，将作 成的数据存储于RAM。

图7示出在图6所示的数据中将阈值Th1设定为20时得到的数 据。

在步骤S3中求出的差值的值越大，表示被测定者所躺的寝具的 晃动的变化越大。

寝具除了由被测定者的晃动而导致晃动以外，也会由于放置寝 具的地方发生振动等而晃动。在睡眠状态管理装置1中，利用传感 器12检测寝具的微小晃动。

因此，在传感器12的检测信号中，也会包括与寝具所放置的地 方的微小振动相应的信号。另外，在传感器12的检测信号中也会包 括传感器固有的噪声。

这种由寝具所放置的地方的微小振动、传感器固有的噪声引起 的检测信号的变动与被测定者的晃动引起的检测信号的变动相比 非常小。

在睡眠状态管理装置1中，将上述差值与阈值Th1进行比较，由 此排除寝具所放置的地方的微小振动、传感器固有的噪声的影响。

也就是说，在睡眠状态管理装置1中，在图6中，对于阈值Th1 ＝20以下的时刻，判断为由于寝具所放置的地方的微小振动、传感 器固有的噪声的影响导致寝具晃动，对于超过阈值Th1＝20的时刻， 判断为由于被测定者的晃动导致寝具晃动的可能性大。

如图6所示，上述差值有时单发性地变大，有时会在某个期间 连续变大。已知被测定者的体动会在某个期间连续发生，因此对于 差值单发性地变大的情况能判断为是由于体动以外的因素所导致 的。

因此，控制部14通过后述的步骤S8来判断被测定者有无体动。

在步骤S4之后，控制部14在针对存储于RAM的全部检测信号进 行了步骤S2～步骤S4的处理的情况(步骤S5：是)下进行步骤S7 的处理。

另一方面，控制部14在未针对存储于RAM的全部的检测信号进 行步骤S2～步骤S4的处理的情况(步骤S5：否)下，在步骤S6中， 从RAM取得下一个一定期间量(例如14秒～28秒的期间)的检测信 号，进行步骤S2以后的处理。

在步骤S7中，控制部14对在步骤S4中生成的变换数据，例如隔 开0.5秒设定单位区间(例如3秒的区间)。

例如，控制部14按照图7中用实线箭头表示的区间(0秒～3秒 的区间)、用虚线箭头表示的区间(0.5秒～3.5秒的区间)、用点划 线箭头表示的区间(1秒～4秒的区间)……这样的方式，每次错开 0.5秒设定单位区间。

在步骤S7之后，控制部14在设定的各单位区间中对数据“1” 的数量进行计数，将数据“1”的数量超过阈值Th2的区间判断为被 测定者有体动的区间，将数据“1”的数量为阈值Th2以下的区间判 断为被测定者没有体动的区间。

并且，控制部14将与判断为有体动的所有单位区间重叠的期间 判断为有体动的期间，将其以外的期间判断为无体动的期间(步骤 S8)。

接下来，控制部14将判断为有体动的期间和判断为无体动的期 间可区别地记录于记录介质19(步骤S9)。

在图6所例示的数据中，寝具还会随着体动以外的其它因素(例 如放在寝具上的便携电话机等的震动器的振动、风扇等的风)而变 化。

图8是表示针对在便携电话机的震动器工作的期间取得的检测 信号进行了图3的步骤S2和步骤S3的结果的图。

在图8中，例如设差值20为阈值Th1的情况下，在图3的步骤S8 中，判断为有体动的期间和无体动的期间周期性地出现。

图9是表示针对在睡眠状态管理装置1被风扇的风吹到的期间 取得的检测信号进行了图3的步骤S2和步骤S3的结果的图。

在图9中，例如设差值20为阈值Th1的情况下，在图3的步骤S8 中，判断为有体动的期间长时间(图9的例子中为15秒以上)出现。

这样，图3的步骤S8的判断结果有时会将实际上没有体动的期 间误判断为有体动的期间。

因此，睡眠状态管理装置1在步骤S9之后，判断有无这种误判 断，在有误判断的情况下，对其进行修正。

在图4的步骤S10中，控制部14判断有无规定时间以上的长度的 有体动期间。实际发生体动时的有体动期间的长度(出现人的体动 (翻身)期间的平均时间)在经验上是已知的，因此将比该长度长 的时间设定为上述规定时间。

图10是表示在步骤S9中记录于记录介质19的数据的图。在图10 所示的数据中，期间C是判断为规定时间以上的长度的有体动期间 的部分。

在步骤S10的判断的结果为“是”时，如图11所示，控制部14 在记录介质19中记录的数据中，将上述规定时间以上的长度的有体 动期间修正为无体动期间(步骤S11)。

在步骤S10的判断结果为“否”时，控制部14判断无体动期间 周期性地出现的期间的有无(步骤S12)。

具体地说，控制部14将3个以上无体动期间以预先决定的时间 以下的间隔排列的期间判断为无体动期间周期性地出现的期间。预 先决定的时间是假定在实际生活中会发生的便携电话机的振动等 对寝具周期性地造成振动的外部干扰的情况，能根据在使假定的外 部干扰实际发生的情况下测定的图10所示的数据通过实验决定。

在图10所示的数据中，无体动期间31～37按预先决定的时间以 下的间隔排列。在这种数据的情况下，控制部14将从无体动期间31 结束到无体动期间37开始为止的期间B判断为无体动期间周期性地 出现的期间。

在步骤S12的判断结果为“是”时，如图11所示，控制部14将 无体动期间周期性地出现的期间中的有体动期间修正为无体动期 间(步骤S13)。

在步骤S13后和步骤S12的判断结果为“否”时，控制部14将体 动的发生频度为规定值以上的期间设为苏醒状态的期间，将体动的 发生频度不足规定值的期间设为睡眠状态的期间的数据记录于记 录介质19，结束体动判断处理。

图12是表示便携电话机的震动器工作的期间有体动的情况下 的体动有无判断结果的一个例子的数据。

在图12所示的数据中，无体动期间44和无体动期间45的间隔比 预先决定的时间大。在这种数据的情况下，控制部14将从无体动期 间41结束到无体动期间44开始为止的期间B′判断为无体动期间周 期性地出现的期间。

并且，如图13所示，控制部14将处于期间B′的有体动期间修 正为无体动期间。这样，即使在便携电话机的震动器工作中存在体 动的情况下，由于无体动期间的出现周期会变化，因此也不会对该 体动进行误判断。

通过以上工作，能将表示被测定者的睡眠状态的数据记录于记 录介质19，管理被测定者的睡眠状态。

这样，睡眠状态管理装置1算出传感器12的检测信号中相邻的 峰值的差，基于该差值判断有无体动，因此能无遗漏地检测寝具的 微小晃动，能提高有无体动的判断精度。

另外，睡眠状态管理装置1即使在判断为有体动的期间，在该 期间为规定时间以上的长度的情况下，也会将该期间修正为无体动 期间。

因此，在风扇的风、外来的风等吹到睡眠状态管理装置1，睡 眠状态管理装置1自身在寝具上摇晃的情况下，也不会将该摇晃误 判断为由体动导致，能正确管理被测定者的睡眠状态。

另外，即使是判断为有体动的期间，在无体动期间周期性地出 现的期间中，睡眠状态管理装置1也会将有体动期间修正为无体动 期间。

因此，在放在寝具上的便携电话机的震动器工作而睡眠状态管 理装置1自身周期地摇晃的情况下，也不会将该摇晃误判断为由体 动导致，能正确管理被测定者的睡眠状态。

睡眠状态管理装置1将无体动期间周期性地出现的期间判断为 外部干扰发生期间，但也会将有体动期间周期性地出现的期间判断 为外部干扰发生期间。

有体动期间也包括本来由于噪声而判断为有体动的情况，而无 体动期间基本上就应该是没有体动的期间，因此能通过将无体动期 间周期性地出现的期间判断为外部干扰发生期间来提高外部干扰 发生期间的判断精度。

另外，根据睡眠状态管理装置1，将三轴加速度传感器用作传 感器12，在图3的步骤S3中，将针对三轴而求出的差值进行累计后， 基于累计后的差值来判断有无体动，因此能在增强了差值的状态下 进行有无体动的判断，能提高判断精度。

在以上的说明中，说明了修正便携电话机的震动器导致的误判 断、风导致的误判断的例子，但是例如也会由于地震而导致误判断。

在发生地震的情况下，与有风时同样，有体动区间连续出现规 定时间以上。因此，也能通过步骤S10和步骤S11的处理来修正地震 导致的误判断。

此外，睡眠状态管理装置1中搭载的传感器12只要能检测寝具 的晃动即可，因此不限于加速度传感器，也可以使用如专利文献2、 3记载的传感器。

通过使用加速度传感器，仅通过将睡眠状态管理装置1放在寝 具上这样简单的操作就能检测寝具的晃动，因此能减少对被测定者 的负担。

在传感器12采用单轴加速度传感器等仅输出1种检测信号的部 件的情况下，省略图3中步骤S3的处理，在步骤S4中对在步骤S2中 算出的差值与阈值Th1进行比较来进行数据变换即可。

在图4中，在步骤S12前进行步骤S10，但是该顺序也可以颠倒。

另外，在图4中，示出了进行步骤S10、S11和步骤S12、S13这 两者的例子，但是也可以是仅进行它们中的一方的方式。

在睡眠状态管理装置1中，采用了算出传感器12的检测信号中 相邻的峰值的差，基于该差值来判断有无体动的方法，但是有无体 动的判断方法不限于此，也可以采用利用了传感器12的检测信号的 公知方法。

如本实施方式那样，算出在传感器12的检测信号中相邻的峰值 的差，基于该差值来判断有无体动的方法中，在包括检测信号中所 含的噪声成分的状态下判断有无体动，因此进行图4的步骤S10以后 的处理特别有效。

睡眠状态管理装置1的控制部14所执行的图3和图4所示的各步 骤也可以由与睡眠状态管理装置1连接的电子设备2执行。

在这种情况下，只要在电子设备2中安装用于使计算机执行睡 眠状态管理装置1的控制部14进行的图3和图4所示的各步骤的程序 即可。这种程序记录于计算机可读取该程序的非暂时性 (non-transitory)记录介质。

这种“计算机可读取的记录介质”例如包括CD-ROM(Compact  Disc-ROM：只读压缩光盘)等光学介质、存储卡等磁记录介质等。 另外，也可以通过经由网络的下载来提供这种程序。

应当认为本次公开的实施方式的所有方面是举例说明而非限 定。本发明的范围不是上述说明而由权利要求表示，希望包括与权 利要求等同的含义和范围内的全部变更。

如以上说明的那样，本说明书公开了以下事项。

公开的睡眠状态管理装置是根据被测定者的体动来管理上述 被测定者的睡眠状态的睡眠状态管理装置，具备：传感部，其检测 上述被测定者所躺的寝具的晃动；以及体动判断部，其利用来自上 述传感部的检测信号判断上述被测定者有无体动，上述体动判断部 在存在利用上述检测信号判断为无体动的无体动期间或者利用上 述检测信号判断为有体动的有体动期间周期性地出现的第一期间 和上述有体动期间持续规定时间以上的第二期间中的至少一方的 情况下，将上述第一期间的上述有体动期间和上述第二期间中的至 少一方作为无体动期间而修正判断。

公开的睡眠状态管理装置的上述体动判断部将上述无体动期 间周期性地出现的期间判断为上述第一期间。

公开的睡眠状态管理装置具备峰值差算出部，上述峰值差算出 部算出作为从上述传感部输出的检测信号中的相邻的峰值之差的 峰值差，上述体动判断部将上述峰值差超过第一阈值的次数比规定 值多的期间判断为上述被测定者有体动的期间。

公开的睡眠状态管理装置的上述传感部是两轴或者三轴加速 度传感器。

公开的睡眠状态管理装置中的上述峰值差是针对从上述传感 部输出的各轴的检测信号而算出的上述差的累计值。

公开的睡眠状态管理方法是根据被测定者的体动来管理上述 被测定者的睡眠状态的睡眠状态管理方法，具备体动判断步骤，在 上述体动判断步骤中，利用来自检测上述被测定者所躺的寝具的晃 动的传感部的检测信号来判断上述被测定者有无体动，在上述体动 判断步骤中，在存在利用上述检测信号判断为无体动的无体动期间 或者利用上述检测信号判断为有体动的有体动期间周期性地出现 的第一期间和上述有体动期间持续规定时间以上的第二期间中的 至少一方的情况下，将上述第一期间的上述有体动期间和上述第二 期间中的至少一方作为无体动期间而修正判断。

公开的睡眠状态管理程序是用于使计算机执行上述睡眠状态 管理方法的各步骤的程序。

工业上的可利用性

本发明例如能应用于家庭用的睡眠管理装置，对使用者的健康 管理有用。

以上详细地并且参照特定的实施方式说明了本发明，但是能不 脱离本发明的精神和范围而实施各种变更、修正，这对本领域技术 人员而言是明显的。本申请基于2012年3月26日申请的日本专利申 请(特愿2012-69609)，在此参照引用其内容。

附图标记说明

1    睡眠状态管理装置

11   显示部

12   传感器

13   操作部

14   控制部