JP2017202022A - 睡眠の質向上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 無呼吸状態になることを阻止するとともに、仮に無呼吸状態になった場合であっても、それを検知し、呼吸再開を促すことにより、睡眠の質の向上を図る。
【解決手段】 実施形態によれば、本発明は、人の睡眠の質を向上させるための装置であって、人の睡眠中における無呼吸状態またはいびきを検出する検出手段と、人に外部から刺激を与える刺激手段と、検出手段による検出結果に応じて、刺激手段を起動または停止させる制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、いびきまたは無呼吸状態の継続を停止させ、睡眠の質の向上を図るための装置に関する。

一般に、睡眠中は、筋肉が弛緩する。特に、仰向けで寝ている場合には、舌の付け根（舌根）等が上気道に落ち込みやすくなるために、気道が狭くなる。上気道に十分なスペースがある場合には問題ないが、上気道が閉塞してくると狭い隙間を空気が通ろうとするので、音、つまり「いびき」が生じる。そして、上気道が完全に塞がれてしまうと空気が通る隙間が無くなるので無呼吸状態となる。このように、いびきから無呼吸状態に移行するプロセスはＯＳＡと称されている。あるいは、いびきを経ることなく、いきなり無呼吸状態に移行するプロセスもある。このようなプロセスは、ＣＳＡと称されている。

何れのプロセスを経たとしても、睡眠時に、無呼吸状態もしくは類似した症状に至った人は、睡眠時に呼吸停止（または呼吸劣化）が頻繁に発生するなどして睡眠が浅くなり、疲れが取れにくくなる。

睡眠時には、ｎｏｎＲＥＭ睡眠→ＲＥＭ睡眠→ｎｏｎＲＥＭ睡眠・・・という状態が一定周期で複数回繰り返される。無呼吸状態は、ｎｏｎＲＥＭ睡眠時またはＲＥＭ睡眠時の両状態で発生する。したがって、呼吸停止もまた、ｎｏｎＲＥＭ睡眠時またはＲＥＭ睡眠時の両状態で発生する。

無呼吸状態になると、呼吸が停止し、体内の酸素が不足し、徐々に覚醒に近づく。これによって、やがては、呼吸が再開されるようになる。しかしながら、このような呼吸の停止／再開が繰り返されることにより、途中覚醒（眠りが浅い状況）の状況が続くため、深睡眠（ｎｏｎＲＥＭ睡眠でのレベルの深い睡眠状態）の時間領域が少なくなり、結果として、疲れが取れにくくなってしまう。

「スマートフォンを利用した睡眠時無呼吸症候群簡易検知システムの提案」、岩手県立大学ソフトウェア情報学部 佐々木麻衣他、「情報処理学会第７５回全国大会」要旨集、４−９３３〜９３４ 「マイクロ波センサによる睡眠状態可視化技術」、富士通研究所 増田裕太他、「マルチメディア、分散、協調とモバイル（DICOMO2014）シンポジウム」平成２６年７月、ｐ１７００〜１７０３

前述したＯＳＡのようなプロセスを経て無呼吸状態に至る場合、上気道が閉塞したことがいびきによって分かるので、逆に、いびきを止めれば、上気道のスペースが十分に確保されるようになったと判断することができる。したがって、いびきを止める対策を講じることは、無呼吸状態を阻止するために有効である。

いびきを止めるための装置は、既に市販されている（例えば、「いびきバスター」（バランスボディ研究所））。しかしながら、これら装置にも関わらず、止めることができない激しいいびきもある。そして、いびきが止まらなければ、無呼吸状態に移行することもありうる。あるいは、いびきをかく時間が非常に短く、これら装置が動作する前に無呼吸状態に移行する場合や、前述したＣＳＡのように、いびきを経ることなく、いきなり無呼吸状態に移行する場合等もある。

そして、一旦無呼吸状態になった後は、いびきの発生を伴わなくなるので、いびきを止めるための装置によって、呼吸再開を促すことはできない。

一方、例えば、ＴＡＮＩＴＡ製の睡眠計スリープスキャンや、オムロン製の睡眠計ＨＳＬ−１０１のように、睡眠の状況をモニタする睡眠計が、既に市販されている。これら睡眠計は、睡眠の質（深睡眠の発生状況やその深さ）を検出する。

しかしながら、これら睡眠計は、無呼吸状態を検知することは可能であるが、無呼吸状態から、呼吸再開を促すための機能を備えていない。

このように、現状では、無呼吸状態から呼吸再開を促すための機能を備えた装置はない。したがって、無呼吸状態になった人は、睡眠をとっても、途中覚醒の状況が続き、深睡眠の時間領域が少なくなるため、結果として、疲れが取れにくくなってしまうという問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、無呼吸状態になることをできるだけ阻止するとともに、仮に無呼吸状態になった場合であっても、それを検知し、呼吸再開を促すことによって、睡眠の質の向上を図るための装置を提供することを目的とする。

実施形態によれば、本発明は、人の睡眠の質を向上させるための装置であって、人の睡眠中における無呼吸状態またはいびきを検出する検出手段と、人に外部から刺激を与える刺激手段と、検出手段による検出結果に応じて、刺激手段を起動または停止させる制御手段と、を備える。

第１の実施形態の睡眠の質向上装置の使用例を示す概念図である。 第１の実施形態の睡眠の質向上装置の構成例を示す機能ブロック図である。 解放補助機構の詳細な構成例を示す概念図である。 エアポンプ、電磁弁、エアパッド、およびエアホースの位置関係を例示する概念図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の睡眠の質向上装置を、図面を用いて説明する。

図１は、第１の実施形態の睡眠の質向上装置の使用例を示す概念図である。

図２は、第１の実施形態の睡眠の質向上装置の構成例を示す機能ブロック図である。

すなわち、第１の実施形態の睡眠の質向上装置１０は、図１に例示されるように、枕１００の内部に収納されているか、または、枕１００の下部に備えられている覚醒誘因部２０と、ベッド１１０の下部に配置された遠隔センサ部５０とを備えてなる。

遠隔センサ部５０は、図２に例示されているように、加速度センサ５１と、ＡＤ変換器５２と、無線変調器５３と、アンテナ５４と、バッテリ５５とを備えている。

加速度センサ５１は、例えばＴＡＮＩＴＡ製の睡眠計スリープスキャンが好適であり、利用者１２０の呼吸による振動を高精度で検出する。そして、呼吸による振動を、寝返りや外部雑音による振動と分離するためのフィルタリング処理を行った後に、アナログの検出信号ａを出力する。この検出信号ａは、利用者１２０が呼吸状態にあるのか、無呼吸状態にあるのかを判定するために用いられる。すなわち、加速度センサ５１は、呼吸状態（呼吸しているか否か）を検出する検出手段として機能する。

ＡＤ変換器５２は、加速度センサ５１によるアナログの検出信号ａを、デジタル信号ｂに変換し、無線変調器５３へ出力する。

無線変調器５３は、ＡＤ変換器５２からのデジタル信号ｂを、アンテナ５４からの無線送信に適した信号に変調することにより変調信号ｃを生成し、生成した変調信号ｃをアンテナ５４へ送る。

アンテナ５４は、無線変調器５３からの変調信号ｃを、Bluetooth（登録商標）等によって、リアルタイムで、覚醒誘因部２０側へ無線送信する。

バッテリ５５は、充電可能な構成をしており、遠隔センサ部５０の各部位へ電力を供給する。

覚醒誘因部２０は、図２に例示されるように、アンテナ２１と、無線変復調器２２と、信号処理器２３と、加速度センサ２４と、ＡＤ変換器２５と、集音マイク２６と、ＡＤ変換器２７と、駆動器２８と、エアポンプ２９と、バイブレータ３１と、電磁弁３２、３３と、エアパッド３４と、感圧センサ３５と、スピーカ４１と、無線スイッチ４２と、バッテリ４３とを備えている。

バッテリ４３は、充電可能な構成をしており、覚醒誘因部２０の各部位へ電力を供給する。

アンテナ２１は、アンテナ５４から無線送信された変調信号ｃを受信し、無線変復調器２２に出力する。

無線変復調器２２は、アンテナ２１から出力された変調信号ｃを復調することによって復調信号ｄを生成し、生成した復調信号ｄを信号処理器２３に出力する。

加速度センサ２４は、例えばムラタエレクトロニクスによってＭＥＭＳセンサとしてラインアップされている加速度センサ（例えば、ＳＣＡ８Ｘ０／２１Ｘ０／３１００、ＳＣＡ１０００、ＳＣＡ８３０等）が好適である。この加速度センサ２４は、図１に例示するように、枕１００の脇のように、利用者１２０の頭の近傍に配置され、利用者１２０の体内の血流によりもたらされる振動を検出し、アナログの検出信号を出力する。ここで、体内の血流によりもたらされる振動は、心臓の鼓動によってもたらされるものなので、前述の内容は、心臓の鼓動の振幅、周期などを検知できることを意味する。また、加速度センサ２４も、加速度センサ５１と同様に、寝返りや外部雑音による振動と分離するためのフィルタリング処理を行った後に、アナログの検出信号ｅを得る。この検出信号ｅもまた、後述するように信号処理器２３において、呼吸状態／無呼吸状態の心臓鼓動と比較されることによって、利用者１２０が呼吸状態にあるのか、無呼吸状態にあるのかを判定するために用いられる。すなわち、加速度センサ２４もまた、呼吸状態（呼吸しているか否か）を検出する検出手段として機能する。

このように、本実施形態の装置１０は、呼吸状態／無呼吸状態の判定のために、２つの加速度センサ２４、５１を利用する例を示している。前述したように、加速度センサ２４は、利用者１２０の心臓の鼓動を検出するのに対して、加速度センサ５１は、利用者１２０の呼吸による振動を検出しており、検出原理が異なる。したがって、このように検出原理の異なる２つの加速度センサ２４、５１を利用することによって、呼吸状態（呼吸しているか否か）をより高い信頼性で判定できるようにしている。

なお、さほど高い信頼性を必要としない場合には、何れか一方の加速度センサのみで、呼吸状態を判定するようにしてもよい。この場合、例えば、遠隔センサ部５０を省略すれば、装置１０がコンパクトになるのみならず、ベッド１１０の下に遠隔センサ部５０を設置しなくてよくなるので、取り扱いも簡略化される。

ＡＤ変換器２５は、加速度センサ２４によるアナログの検出信号ｅを、デジタル信号ｆに変換し、変換したデジタル信号ｆを信号処理器２３へ出力する。

集音マイク２６は、いびきを検出するための検出手段として用いられ、図１に例示されるように、枕１００の近傍、すなわち利用者１２０の頭１０５の近傍に配置され、利用者１２０の睡眠時の音を収集し、アナログの音データｇをＡＤ変換器２７へ出力する。

ＡＤ変換器２７は、集音マイク２６から出力されたアナログの音データｇを、デジタルの音データｈに変換し、変換した音データｈを、信号処理器２３へ出力する。

信号処理器２３は、ＡＤ変換器２７から出力されたデジタルの音データｈを、フィルタリング処理する。そして、フィルタリング処理された音データiを、予め設定された基準値ｊと比較し、音データiが基準値ｊよりも大きければ、利用者１２０がいびきを発していると判定し、音データｉが基準値ｊ以下であれば、利用者１２０はいびきを発していないと判定する。基準値ｊは予め設定されたものに限定されるものではなく、設置環境に応じて最適化されるように、本装置１０の電源投入後に収集した平常時の音データiをもとに設定するようにしても良い。

信号処理器２３はまた、無線変復調器２２から出力された復調信号ｄ、または、ＡＤ変換器２５から出力されたデジタル信号ｆ、のうちの少なくとも何れかから、利用者１２０の呼吸状態を判定する。

信号処理器２３は、いびきまたは無呼吸状態を検出すると、利用者１２０のいびきを止めるため、または、無呼吸状態から呼吸状態に復帰させるために、スピーカ４１に駆動信号ｋを出力する。駆動信号ｋは、スピーカ４１から出力される音の強度、メロディ、反復パターンといったパラメータをも含む。スピーカ４１は、図１に例示されるように枕１００に一体化または枕１００の近傍に配置されており、信号処理器２３から出力された駆動信号ｋに含まれるパラメータに従って、音を出力する。このように、スピーカ４１は、利用者１２０のいびきを止めるため、または、無呼吸状態から呼吸状態に復帰させるために、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度の刺激（音）を外部から与えるための刺激手段として機能する。

信号処理器２３は、いびきまたは無呼吸状態を検出するとさらに、利用者１２０のいびきを止めるため、または、無呼吸状態から呼吸状態に復帰させるために、ライト４４から利用者１２０に向けて光を照明させる。ライト４４は、例えば、図１に例示するように、覚醒誘因部２０から分離され、ベッド１１０の脇に固定して配置される。信号処理器２３は、いびきまたは無呼吸状態を検出すると、無線スイッチ４２に駆動信号ｍを出力する。駆動信号ｍは、ライト４４から照明される光の強度および点滅周期といったパラメータを含んでいる。無線スイッチ４２は、駆動信号ｍを受け取ると、受け取った駆動信号ｍを無線でライト４４に送る。これによって、ライト４４は、駆動信号ｍに含まれるパラメータに従って、ライト４４から光を照明させる。このように、ライト４４は、利用者１２０のいびきを止めるため、または、無呼吸状態から呼吸状態に復帰させるために、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度の刺激（光）を外部から与えるための刺激手段として機能する。

さらに本実施形態では、利用者１２０のいびきを止めるため、または、無呼吸状態から呼吸状態に復帰させるために、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度の刺激（振動）を外部から与えるための刺激手段として、解放補助機構３０をも備えている。解放補助機構３０は、枕１００の内部または下部に配置されるものであり、バイブレータ３１、電磁弁３２、３３、エアパッド３４、および感圧センサ３５を備えてなる。

図３は、解放補助機構３０の詳細な構成例を示す概念図である。

図２では、簡略のために、駆動器２８、エアポンプ２９、バイブレータ３１、電磁弁３２、３３、エアパッド３４、および感圧センサ３５を、それぞれ１つしか例示していない。しかしながら、図３に例示されるように、バイブレータ３１、エアパッド３４、および感圧センサ３５は複数存在し得る。また、各バイブレータ３１に１対１で対応する駆動器２８がバイブレータ３１と同数備えられ、各エアパッド３４に１対１で対応する電磁弁３２、３３、エアホース３６、およびエアポンプ２９も、エアパッド３４と同数備えられてなる。また、エアパッド３４と感圧センサ３５とは、組みをなしている。

図３では、枕１００の内部または下部における左側に、エアパッド３４（＃１）および感圧センサ３５（＃１）を、枕１００の内部または下部における中央側に、エアパッド３４（＃２）および感圧センサ３５（＃２）を、枕１００の内部または下部における右側に、エアパッド３４（＃３）および感圧センサ３５（＃３）を配置している。また、エアパッド３４（＃１）および感圧センサ３５（＃１）と、エアパッド３４（＃２）および感圧センサ３５（＃２）との間にバイブレータ３１（＃１）を、エアパッド３４（＃２）および感圧センサ３５（＃２）と、エアパッド３４（＃３）および感圧センサ３５（＃３）との間にバイブレータ３１（＃２）を配置している。また、エアパッド３４（＃１）と感圧センサ３５（＃１）、エアパッド３４（＃２）と感圧センサ３５（＃２）、および、エアパッド３４（＃３）と感圧センサ３５（＃３）、はそれぞれ組みをなしている。

なお、図３では、３つの感圧センサ３５（＃１）、（＃２）、（＃３）が例示されているが、感圧センサ３５の数は３つに限定されず、３つ未満でも、４つ以上であっても良い。同様に、図３では、２つのバイブレータ３１（＃１）、（＃２）が例示されているが、バイブレータ３１の数は、２つに限定されず、１つでも、３つ以上であっても良い。

感圧センサ３５が複数設けられていることによって、利用者１２０の頭１０５の位置が高い精度で把握されるようになる。そして、感圧センサ３５の数が多いほど、利用者１２０の頭１０５の位置がより正確に把握されるようになる。例えば、図３の例では、頭１０５が、枕１００の左側にある場合には、感圧センサ３５（＃１）が圧力を感知し、感知信号ｎ（＃１）を、信号処理器２３に出力する。また、頭１０５が、枕１００の中央側にある場合には、感圧センサ３５（＃２）が圧力を感知し、感知信号ｎ（＃２）を、信号処理器２３に出力する。また、頭１０５が、枕１００の右側にある場合には、感圧センサ３５（＃３）が圧力を感知し、感知信号ｎ（＃３）を、信号処理器２３に出力する。

このようにして信号処理器２３は、感知信号ｎの出力元の感圧センサ３５と組をなす駆動器２８、電磁弁３２、３３、およびエアポンプ２９に対して駆動信号を出力する。例えば、利用者１２０の頭１０５が、枕１００の左側にあり、感圧センサ３５（＃１）から感知信号ｎ（＃１）が出力された場合、信号処理器２３は、エアパッド３４（＃１）にエアを供給するエアポンプ２９（＃１）に駆動信号ｐ（＃１）を、エアポンプ２９（＃１）に接続された電磁弁３３（＃１）に駆動信号ｑ（＃１）を、電磁弁３３（＃１）に駆動信号ｒ（＃１）を、バイブレータ３１（＃１）を駆動する駆動器２８（＃１）に駆動信号ｓ（＃１）を出力する。また例えば、頭１０５が、枕１００の中央側にあり、感圧センサ３５（＃２）から感知信号ｎ（＃２）が出力された場合、信号処理器２３は、エアパッド３４（＃２）にエアを供給するエアポンプ２９（＃２）に駆動信号ｐ（＃２）を、エアポンプ２９（＃２）に接続された電磁弁３３（＃２）に駆動信号ｑ（＃２）を、電磁弁３３（＃２）に駆動信号ｒ（＃２）を、バイブレータ３１（＃２）を駆動する駆動器２８（＃２）に駆動信号ｓ（＃２）を出力する。また例えば、頭１０５が、枕１００の中央側から若干右側にあり、感圧センサ３５（＃２）からの感知信号ｎ（＃２）と、感圧センサ３５（＃３）からの感知信号ｎ（＃３）とが出力された場合、信号処理器２３は、エアパッド３４（＃２）にエアを供給するエアポンプ２９（＃２）に駆動信号ｐ（＃２）を、エアポンプ２９（＃２）に接続された電磁弁３３（＃２）に駆動信号ｑ（＃２）を、電磁弁３３（＃２）に駆動信号ｒ（＃２）を、バイブレータ３１（＃２）を駆動する駆動器２８（＃２）に駆動信号ｓ（＃３）を、エアパッド３４（＃３）にエアを供給するエアポンプ２９（＃３）に駆動信号ｐ（＃３）を、エアポンプ２９（＃３）に接続された電磁弁３３（＃３）に駆動信号ｑ（＃３）を、電磁弁３３（＃３）に駆動信号ｒ（＃３）を出力する。

駆動器２８は、信号処理器２３からの駆動信号ｓに応じて、対応するバイブレータ３１を駆動させる。駆動信号ｓには、バイブレータ３１の振動の強度Ｐおよび周期Ｆが含まれている。この強度Ｐおよび周期Ｆに従って、利用者１２０の頭１０５の下部のバイブレータ３１が振動し、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度の刺激を利用者１２０に対して与える。すなわち、バイブレータ３１は、利用者１２０のいびきを止めるため、または、利用者１２０を無呼吸状態から呼吸状態に復帰させるために、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度の刺激を外部から与える刺激手段として機能する。

エアポンプ２９は、信号処理器２３からの駆動信号ｐに応じて動作する。すなわち、駆動信号ｐには、エアポンプ２９によるエアの吐出強度Ｗ、注入時間Ｔ１、エアの解放時間Ｔ２、および膨張収縮の反復数Ｎが含まれている。エアポンプ２９は、駆動信号ｐに含まれているこれらパラメータＷ、Ｔ１、Ｔ２、Ｎにしたがって、注入時間Ｔ１にわたって、吐出強度Ｗで、エアｔを吐出する。このエアｔは、対応するエアホース３６を介して、対応するエアパッド３４側へと送られる。

図４は、エアポンプ２９、電磁弁３２、３３、エアパッド３４、およびエアホース３６の位置関係を例示する概念図である。

すなわち、エアパッド３４におけるエアホース３６の接続口には、電磁弁３３が備えられている。この電磁弁３３はまた、信号処理器２３からの駆動信号ｑに応じて、注入時間Ｔ１の間開く。すなわち、駆動信号ｑは、パラメータとして、注入時間Ｔ１を含む。これによって、エアポンプ２９からのエアｔが、エアパッド３４内に送られる。このようにして、いびきをかいている、または、無呼吸状態に陥っている利用者１２０の頭１０５の下部のエアパッド３４が膨張し、利用者１２０の頭が持ち上げられる。これによって頭１０５の位置や向きを、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度に僅かに動かすことにより覚醒を誘う。

なお、注入時間Ｔ１は、エアパッド３４が適度に膨張する程度のエアｔを送ることが出来る時間に初期設定する。また、エアパッド３４へのエアｔの過剰供給を防ぐために、ある圧力以上になった場合には、エアｔが外部に排出されるようになる図示しない逃し弁をエアパッド３４に備えるようにしても良い。

エアパッド３４には、電磁弁３２も備えられている。この電磁弁３２は、信号処理器２３から駆動信号ｒが出力されると、注入時間Ｔ１の経過後、解放時間Ｔ２の間開き、それに合わせて電磁弁３３が閉じるようになっている。すなわち、駆動信号ｒは、パラメータとして、注入時間Ｔ１と、解放時間Ｔ２とを含む。電磁弁３２が開くと、エアパッド３４内のエアｔは、利用者１２０の頭１０５の重さによって、エアパッド３４外に排出され、エアパッド３４が収縮する。

このように、電磁弁３３が開き、電磁弁３２が閉じた状態で、注入時間Ｔ１の間、エアが注入されることによってエアパッド３４が膨張し、この状態が一定時間維持された後、電磁弁３３が閉じるとともに、電磁弁３２が開き、解放時間Ｔ２の間、エアパッド３４内のエアｔが、エアパッド３４の外に排出され、エアパッド３４が収縮する。

解放時間Ｔ２の経過後、再び、エアポンプ２９と電磁弁３３とが、注入時間Ｔ１の間、動作することによって、エアパッド３４が再び膨張し、注入時間Ｔ１が経過すると、電磁弁３３が閉じ、エアポンプ２９が停止する一方、解放時間Ｔ２の間、電磁弁３２が開き、エアパッド３４内のエアｔが、エアパッド３４の外に排出され、エアパッド３４が収縮する。このような膨張と収縮とからなるサイクルを何度か（たとえば、Ｎ回：Ｎは、１以上の整数）繰り返す。これによって、解放補助機構３０は、利用者１２０の、いびきの停止、および無呼吸状態から呼吸状態への復帰を促す。したがって、駆動信号ｑおよび駆動信号ｒは、パラメータとして、回数Ｎをも含む。

このように、本装置１０では、スピーカ４１、ライト４４、および解放補助機構３０といった複数の刺激手段が動作することによって、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度に、利用者１２０の、いびきの停止、および無呼吸状態から呼吸状態への復帰を促す。単一の刺激手段では、効果が期待できない場合も考えらえる。例えば、エアパッド３４による刺激は、頭１０５の位置がずれると効果が薄れる。したがって、スピーカ４１からの音、ライト４４からの光、バイブレータ３１からの振動のように、異なる刺激を適用することは、効果的である。あるいは、第２の実施形態で説明するように、睡眠の深さや、覚醒状況に応じて、適切な刺激を適用することもまた、効果的である。

これら刺激手段が動作している間も、加速度センサ２４、集音マイク２６、および加速度センサ５１は動作している。そして、信号処理器２３は、ＡＤ変換器２５からのデジタル信号ｆ、ＡＤ変換器２７からのデジタル音データｈ、および無線変復調器２２からの復調信号ｄに基づいて、利用者１２０がいびきをしているか、または無呼吸状態にあるのかをリアルタイムで判定している。

信号処理器２３は、メモリ２３ａを内蔵しており、無線変復調器２２からの復調信号ｄ、ＡＤ変換器２５からのデジタル信号ｆ、ＡＤ変換器２７からのデジタル音データｈ、および感圧センサ３５（＃１）、（＃２）、（＃３）からの感知信号ｎ（＃１）、（＃２）、（＃３）を、発信元情報ＡおよびタイムスタンプＢと共に履歴データｕとして記録する。さらには、いびきおよび無呼吸状態の判定に応じて駆動信号ｋ、ｍ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓを発行した場合には、駆動信号ｋ、ｍ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓの内容Ｃ、発行先Ｄおよび発行時間Ｅも履歴データｕに含めて記録する。記録された履歴データｕは、後述する学習機能のために利用される。

駆動信号ｓは、バイブレータの強度Ｐおよび周期Ｆを、パラメータとして含んでいる。また、駆動信号ｐは、エアポンプ２９による吐出強度Ｗ、エアの注入時間Ｔ１、エアの解放時間Ｔ２、および膨張収縮の反復数Ｎを、パラメータとして含んでいる。駆動信号ｍは、ライト４４から照明される光の強度、点滅周期を、パラメータとして含んでいる。駆動信号ｋは、スピーカ４１から出力される音の強度、メロディ、パターンといったパラメータを含んでいる。駆動信号ｑは、エアの注入時間Ｔ１、および膨張収縮の反復数Ｎを、パラメータとして含んでいる。駆動信号ｒは、エアの注入時間Ｔ１、エアの解放時間Ｔ２、および膨張収縮の反復数Ｎを、パラメータとして含んでいる。

これらパラメータは、プリセットとして適切な値が設定されている。あるいは、利用者１２０が、スマートフォンまたはタブレットのような携帯端末６０等を用いて設定することも可能である。そのためには、利用者１２０は、携帯端末６０に、専用のアプリをダウロードしておき、このアプリを用いて、必要な入力ｖを行い、Bluetooth機能を用いて、アンテナ２１へ送信する。アンテナ２１は、このように利用者１２０からの入力ｖを受信すると、無線変復調器２２へ出力し、無線変復調器２２が、この入力ｖを復調し、復調信号ｗを信号処理器２３に出力することによってなされる。あるいは、覚醒誘因部２０に、設定画面４５を設け、利用者１２０が、この設定画面４５を操作することによって、信号処理器２３に、入力ｖを送るようにしても良い。

そして、信号処理器２３は、利用者１２０のいびきの停止、および無呼吸状態から呼吸状態への復帰を判定すると、駆動信号ｋ、ｍ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓの出力を停止する。これによって、スピーカ４１、ライト４４、および解放補助機構３０といった刺激手段も動作を停止する。

一方、これら刺激手段の動作にも関わらず、いびきまたは無呼吸状態が解消されない場合には、信号処理器２３は、これら刺激手段の動作を継続させる。さらには、これら刺激手段の動作継続にも関わらず、ある時間が経過しても、いびきまたは無呼吸状態が解消されない場合には、各パラメータの値を変更して駆動信号ｋ、ｍ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓを出力する。例えば、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度に、バイブレータ３１の強度Ｐを上げる、周期Ｆを短くする、エアポンプ２９信号処理器２３による吐出強度Ｗを上げる、エアの注入時間Ｔ１を短くする、エアの解放時間Ｔ２を短くする、膨張収縮の反復数Ｎを増やす、ライト４４から照明される光の強度を上げる、点滅周期を短くする、スピーカ４１から出力される音の強度を上げるといったことが考えられる。

このようなパラメータの値の変更は、信号処理器２３が、予め定めたプログラムにしたがって行ったり、履歴データｕを参照して行う。すなわち、信号処理器２３は、メモリ２３ａに、履歴データｕを記録している。したがって、信号処理器２３は、これら履歴データｕを参照し、この利用者１２０のいびきおよび無呼吸状態を解消するために、最も効果的な値に、各パラメータの値を変更し、更新して行く。これによって、本装置１０を利用すればするほど、各パラメータの値が学習されて行くので、この利用者１２０の、いびきおよび無呼吸状態を、より効率的かつ確実に解消できるようになる。

このように、信号処理器２３は、集音マイク２６、加速度センサ２４、および加速度センサ５１といった検出手段による検出結果に応じて、スピーカ４１、ライト４４、および解放補助機構３０といった刺激手段を起動または停止させる制御手段として機能する。

具体的には、信号処理器２３は、集音マイク２６、加速度センサ２４、および加速度センサ５１といった検出手段による検出結果に応じて、利用者１２０のいびきまたは無呼吸状態を判定する。例えば、加速度センサ２４による検出信号ｅに対しては、呼吸状態／無呼吸状態の心臓鼓動と比較することによって、利用者１２０が呼吸状態にあるのか、無呼吸状態にあるのかを判定する。このようにして、利用者１２０のいびきまたは無呼吸状態を判定すると、信号処理器２３は、刺激手段を起動させ、利用者１２０のいびきの停止、または、無呼吸状態から呼吸状態への復帰を促す。そして、利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰を判定すると、刺激手段を停止させる。

一方、刺激手段を起動させたにも関わらず、利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰が認められない場合には、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度に、駆動信号のパラメータの値を変更し、適切に刺激を高めることによって、利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰を試みる。なお、信号処理器２３は、履歴データｕを常時蓄積しており、蓄積した履歴データｕに基づいて、この利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰を効率的に実現するパラメータの値を学習する。したがって、本装置１０は、単に利用者１２０を眠りから覚ますことの無く、利用者１２０のいびきの停止、または、無呼吸状態から呼吸状態への復帰を促すことができるのみならず、利用すればするほど、より効率的かつ確実に利用者１２０のいびきの停止、または、無呼吸状態から呼吸状態への復帰を実現する。

なお、上記では、解放補助機構３０、スピーカ４１、およびライト４４といった複数の刺激手段のすべてが動作する場合について説明したが、必ずしもこれらすべての刺激手段を同時に動作させる必要はなく、利用者１２０の症状や、重症度や、選択に応じて、これら刺激手段のうちの少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つを動作させるようにしても良い。また、解放補助機構３０のうちでも、バイブレータ３１またはエアパッド３４のうちの何れかを動作させるようにしても良い。

このように、すべての刺激手段を同時に動作させないことによって、以下のような運用をすることもできる。すなわち、信号処理器２３は、集音マイク２６、加速度センサ２４、および加速度センサ５１といった検出手段による検出結果に応じて、利用者１２０のいびきまたは無呼吸状態を判定すると、例えば、バイブレータ３１、エアパッド３４、スピーカ４１、およびライト４４といった複数の刺激手段のうちの何れか１つ（例えば、スピーカ４１）を起動させて、利用者１２０のいびきの停止、または、無呼吸状態から呼吸状態への復帰を促す。これにも関わらず、利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰が認められない場合には、別の刺激手段（例えば、バイブレータ３１）に切り換えて起動させる。それでも利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰が認められない場合には、それに加えて別の刺激手段（例えば、エアパッド３４）をも起動させる等といった運用によって、利用者１２０のいびきの停止、または、無呼吸状態から呼吸状態への復帰を促すようにしても良い。

上述したように、本実施形態の睡眠の質向上装置１０によれば、上記のような作用により、睡眠時に発生するいびきや無呼吸状態の状況をモニタし、覚醒を促すための刺激を与えることができる。これにより、いびきの停止や呼吸再開を速やかに実施することができ、もって、途中覚醒の状態を短時間で解消し、睡眠の質の改善を図ることが可能となる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態の睡眠の質向上装置を、図面を用いて説明する。

本実施形態は、第１の実施形態の変形例である。したがって、以下の説明では、第１の実施形態と異なる点を説明し、装置１０における同一部位については、同一番号を用いることにより、重複説明をしない。

すなわち、本実施形態の睡眠の質向上装置１０では、睡眠の深さに応じて、どの刺激手段を用いるのかを決定したり、刺激手段から利用者１２０に与えられる刺激の強度を切り換える。これによって、利用者１２０を眠りから覚ますことの無く、利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰を、睡眠の深さに応じて、より効率的に達成することを目指している。なぜなら、浅い睡眠（ＲＥＭ睡眠等）の場合と、深睡眠の場合とでは覚醒しやすさが異なるからである。

これを実現するために、本実施形態では、加速度センサ５１による検出結果に基づいて、利用者１２０の睡眠の深さを判定する。

前述したように、加速度センサ５１は、利用者１２０の呼吸による振動を高精度で検出する。睡眠の深さを判定する技術は公知であり、例えば、呼吸の周期や心拍の周期により、睡眠の深さを判定することができる。呼吸や心拍の平均周期は個人差があるので、予めデータ入力するか、または電源投入後に収集した平常時のデータをもとに平均値を算出し、睡眠時の呼吸周期や心拍周期の変動から、睡眠の深さを推定することができる。参考情報として、睡眠の深さは、覚醒／ＲＥＭ睡眠／ｎｏｎＲＥＭ睡眠に区分されており、さらにｎｏｎＲＥＭ睡眠は脳波のレベルに応じて４段階に区分されている。一般に、深睡眠はレベル３〜４のｎｏｎＲＥＭ睡眠に位置付けられることが多い。

本実施形態では、信号処理器２３において、加速度センサ５１による検出信号ａに基づく復調信号ｄを用いてこのような推定処理を行う。そして、推定結果である睡眠深さを、タイムスタンプＢと共に、履歴データｕに加える。履歴データｕは、メモリ２３ａに蓄積される。

そして、信号処理器２３は、利用者１２０のいびきまたは無呼吸状態を判定すると、推定された睡眠の深さに応じて、駆動信号ｋ、ｍ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓのパラメータを変更する。このパラメータの変更は、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い程度のものとする。あるいは、推定された睡眠の深さに応じて、どの刺激手段を起動するのかを決定するようにしても良い。

このようにして、信号処理器２３は、睡眠の深さに応じて、刺激手段の種類や、その強度を、種々変更しながら、刺激手段を動作させることによって、利用者１２０を眠りから覚ますことの無く、利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰を、より早期かつ確実に達成するように試みる。

これにも関わらず、利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰が認められない場合には、第１の実施形態で説明したように、利用者１２０を眠りから覚ますことの無い範囲で、適切に刺激を強めたり、起動する刺激手段を切り換えたり、起動する刺激手段の数を増やしたりする。

信号処理器２３は、動作された刺激手段、起動や停止の実績、駆動信号ｋ、ｍ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓのパラメータの値を、睡眠深さおよびタイムスタンプＢと共に、履歴データｕに加える。履歴データｕは、メモリ２３ａに蓄積される。

これら履歴データｕを用いて、信号処理器２３は、睡眠の深さに応じた最適な刺激手段および駆動信号ｋ、ｍ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓのパラメータの値を学習することができる。したがって、本装置１０を使用すればするほど、学習効果によって、利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰を、より早期かつ確実に達成する。

一方、刺激手段からの刺激により、睡眠の深さが変化する場合もありうるが、履歴データｕには、睡眠深さも含まれているので、信号処理器２３は、メモリ２３ａに蓄積された履歴データｕを参照することにより、睡眠の深さが変化した場合には、変化後の睡眠状態に応じた適切な刺激手段および駆動信号ｋ、ｍ、ｐ、ｑ、ｒ、ｓのパラメータを決定することができる。

このように、本実施形態によれば、利用者１２０が、いびきをかいていたり、無呼吸状態になった場合、睡眠の深さを推定し、推定された睡眠の深さに応じた適切な刺激手段を、適切なパラメータにしたがって駆動することによって、利用者１２０のいびきの停止、および、呼吸状態への復帰を、より早期かつ確実に達成することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ 睡眠の質向上装置、２０ 覚醒誘因部、２１ アンテナ、２２ 無線変復調器、２３ 信号処理器、２３ａ メモリ、２４ 加速度センサ、２５ ＡＤ変換器、２６ 集音マイク、２７ ＡＤ変換器、２８ 駆動器、２９ エアポンプ、３０ 解放補助機構、３１ バイブレータ、３２ 電磁弁、３３ 電磁弁、３４ エアパッド、３５ 感圧センサ、３６ エアホース、４１ スピーカ、４２ 無線スイッチ、４３ バッテリ、４４ ライト、４５ 設定画面、５０ 遠隔センサ部、５１ 加速度センサ、５２ ＡＤ変換器、５３ 無線変調器、５４ アンテナ、５５ バッテリ、６０ 携帯端末、１００ 枕、１０５ 頭、１１０ ベッド、１２０ 利用者。

実施形態によれば、本発明は、人の睡眠の質を向上させるための装置であって、人の睡眠中における無呼吸状態またはいびきを検出する検出手段と、人に外部から刺激を与える刺激手段と、検出手段による検出結果に応じて、刺激手段を起動または停止させる制御手段と、検出手段による検出結果、制御手段によって起動された刺激手段、刺激手段によって人に与えられた刺激に関する情報、および、制御手段によって停止された刺激手段を、タイムスタンプと共に履歴データとして記録するためのメモリと、を備える。

Claims (17)

1. 人の睡眠の質を向上させるための装置であって、
   前記人の睡眠中における無呼吸状態またはいびきを検出する検出手段と、
   前記人に外部から刺激を与える刺激手段と、
   前記検出手段による検出結果に応じて、前記刺激手段を起動または停止させる制御手段と、
   を備える装置。
2. 前記制御手段は、前記検出手段による検出結果から、前記無呼吸状態またはいびきが検出されたと判定すると、前記刺激手段を起動させ、前記刺激手段の起動後に、前記検出手段による検出結果から、前記無呼吸状態もいびきも検出されなくなったと判定すると、前記刺激手段を停止させる、請求項１に記載の装置。
3. 前記検出手段は、前記無呼吸状態を検出するセンサと、前記いびきを検出するマイクとを備える、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記センサは、前記人の睡眠中の呼吸による振動を検出する第１の振動センサを備える、請求項３に記載の装置。
5. 前記センサは、前記人の睡眠中の呼吸による体内の血流によりもたらされる振動を検出する第２の振動センサを備える、請求項３または４に記載の装置。
6. 前記刺激手段は、前記睡眠中の人に振動を与えるバイブレータを備える、請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の装置。
7. 前記睡眠中の人の頭の重みによる圧力を感知する感圧センサを、前記睡眠中の人の頭の下側に複数配置して備え、
   前記バイブレータを、前記睡眠中の人の頭の下側に複数配置し、
   前記制御手段は、前記検出手段による検出結果から、前記無呼吸状態またはいびきが検出されたと判定すると、前記複数のバイブレータのうち、前記複数の感圧センサのうち最も高い圧力を感知した感圧センサの近傍のバイブレータを起動させる、請求項６に記載の装置。
8. 前記刺激手段は、前記睡眠中の人に向けて光を照明するライトを備える、請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の装置。
9. 前記刺激手段は、音を出力するスピーカを備える、請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の装置。
10. 前記刺激手段は、前記睡眠中の人の頭の下側に配置されたエアパッドと、前記エアパッドを膨らませるためのエアを供給するエアポンプとを備える、請求項１乃至９のうち何れか１項に記載の装置。
11. 前記睡眠中の人の頭の重みによる圧力を感知する感圧センサを、前記睡眠中の人の頭の下側に複数配置して備え、
    前記エアパッドを、前記睡眠中の人の頭の下側に複数配置し、
    前記制御手段は、前記検出手段による検出結果から、前記無呼吸状態またはいびきが検出されたと判定すると、前記エアポンプに対して、前記複数のエアパッドのうち、前記複数の感圧センサのうち最も高い圧力を感知した感圧センサの近傍のエアパッドにエアを供給させる、請求項１０に記載の装置。
12. 前記刺激手段は、前記睡眠中の人に振動を与えるバイブレータ、前記睡眠中の人に向けて光を照明するライト、音を出力するスピーカ、前記睡眠中の人の頭の高さを変化させるためのエアパッド、のうちの少なくとも２つを備え、
    前記制御手段は、前記検出手段による検出結果から、前記無呼吸状態またはいびきが検出されたと判定すると、前記刺激手段のうちの何れか１つを起動させ、前記刺激手段の起動後に、前記検出手段による検出結果から、前記無呼吸状態またはいびきが引き続き検出されていると判定すると、前記刺激手段を別の刺激手段に切り換える、請求項２に記載の装置。
13. 前記検出手段は、前記人の睡眠中の呼吸による振動を検出する第１の振動センサを備え、
    前記制御手段は、前記第１の振動センサによる検出結果に基づいて、前記人の睡眠の深さを推定する、請求項１２に記載の装置。
14. 前記制御手段は、前記推定された睡眠の深さに応じて、前記刺激手段から与えられる刺激の強度を決定する、請求項１３に記載の装置。
15. 前記検出手段は、前記人の睡眠中の呼吸による振動を検出する第１の振動センサを備え、
    前記刺激手段は、前記睡眠中の人に振動を与えるバイブレータ、前記睡眠中の人に向けて光を照明するライト、音を出力するスピーカ、前記睡眠中の人の頭の高さを変化させるためのエアパッド、のうちの何れか１つまたは複数を備え、
    前記制御手段は、前記第１の振動センサによる検出結果に基づいて、前記人の睡眠の深さを推定し、前記推定された睡眠の深さに応じて、前記刺激手段のうちの何れを起動させるのか選択する、請求項１に記載の装置。
16. 前記検出手段による検出結果、前記制御手段によって起動された刺激手段、前記刺激手段によって人に与えられた刺激に関する情報、および、前記制御手段によって停止された刺激手段を、タイムスタンプと共に履歴データとして記録するためのメモリ、をさらに備える請求項１乃至１５のうち何れか１項に記載の装置。
17. 前記検出手段によって、前記無呼吸状態またはいびきが検出されると、前記制御手段は、前記メモリに記録された履歴データを用いて、前記刺激手段による刺激の内容を決定する、請求項１６に記載の装置。