JPH0427868B2

JPH0427868B2 -

Info

Publication number: JPH0427868B2
Application number: JP62230507A
Authority: JP
Inventors: Ryoko Hashimoto; Izumi Mihara
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1987-09-14
Filing date: 1987-09-14
Publication date: 1992-05-12
Also published as: JPS6472757A

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、生体に対して振動等の刺激を与える
とともにこの刺激量を調節することにより、睡眠
状態への誘導を促進する睡眠誘導装置に関するも
のである。

［背景技術］本発明者らは、振動等の刺激を生体に付与すれ
ば覚醒状態から睡眠状態への移行が促進されると
いう知見を得て、睡眠状態への移行を図る装置に
関する特許出願をこれまで行なつてきた。このよ
うな刺激は、覚醒状態から睡眠状態への導入には
非常に有効であるが、睡眠の深さが深くなるほ
ど、逆に睡眠を妨げるという問題があり、とく
に、睡眠深度の第４段階へ移行しようとするとき
には、このような刺激により、第４段階への移行
が阻害されやすいという問題がある。このような
問題の解決のために、第８図に曲線で示すよう
に、刺激の強さを時間の経過とともに減少させる
という方法を提案したが、単に経過時間に応じて
刺激量を減少させるという方法では、生体の個体
差が無視されており、睡眠深度が第４段階に達す
るまでに時間がかかるという問題があつた。

［発明の目的］本発明は上述の点に鑑みて為されたものであつ
て、その目的とするところは、睡眠深度に応じて
刺激量を調節するようにし、単に経時的に刺激量
を減少させる場合に比べて一段と早く深い睡眠深
度に到達させるようにした睡眠誘導装置を提供す
ることにある。

［発明の開示］（構成）本発明に係る睡眠誘導装置は、生体に対して振
動等の刺激を与える刺激発生手段と、刺激発生手
段により生体に与えられる刺激量を変化させて睡
眠状態への誘導を促進する制御手段とを具備した
睡眠誘導装置において、制御手段は、始動時から
の経過時間を検出する時間検出部と、始動時の脈
拍数の初期値と初期値よりも小さい値である脈拍
数の現在値との差を検出する脈拍差検出部と、時
間検出部により検出された経過時間が長いほど刺
激量を小さくしかつ脈拍差検出部により検出され
た脈拍差が大きくなるほど刺激量を小さくするよ
うに刺激発生手段を制御する刺激量設定部とを備
えて成るものであり、従来と同様に時間の経過と
ともに刺激量を小さくするように制御するととも
に、脈拍数が減少するほど刺激量を小さくするよ
うにして、睡眠深度が深くなると刺激量が急激に
減少するようにしたものである。その結果、睡眠
が深い状態における刺激による睡眠の阻害を防止
したものである。

本発明の根拠は、睡眠深度が第２段階よりも深
くなると、脈拍数が覚醒時に比べて80％程度に減
少するという点にあり、このことは、文献によつ
て明らかにされており、また本発明者らも確認し
ている。しかるに、睡眠深度と脈拍数との相関関
係を利用し、脈拍数により睡眠深度を検出するよ
うにして、フイードバツク制御すれば、個体差を
加味して刺激量を制御することができるという点
に着目して本発明はなされているのである。

（実施例）以下本発明の実施例を説明する。なお、生体に
付与する刺激としては振動を好ましい実施例とし
て開示しているが、音、光、温度、湿度等の他の
刺激の調節にも本発明の技術思想は適用可能であ
る。

第１図に示すように、基本的には生体に振動を
与える刺激発生手段としての振動発生装置２と、
この振動発生装置２より発生する振動の強さを制
御する制御手段とからなり、制御手段は、脈波セ
ンサ１、脈拍差検出部１０、時間検出部２０、刺
激量設定部３０からなる。

脈拍差検出部１０は、脈波センサ１の出力に基
づいて装置の始動時における脈拍数を検出すると
ともにこの値を初期値として記憶する脈拍数初期
値検出記憶回路１１と、脈波センサ１の出力に基
づいて始動時より後の脈拍数の現在値を検出する
脈拍数現在値検出回路１２と、脈拍数初期値検出
記憶回路１１の出力値から脈拍数現在値検出回路
１２の出力値を減算する第１の減算回路１３とを
備えている。したがつて、装置の始動時における
脈拍数の初期値と、経時的に変化する脈拍数の現
在値との差が出力される。ここで、脈拍数は、心
臓拍動からでも脈波からでも検出することができ
るが、簡便のため脈波から検出する。上述したよ
うに、睡眠深度が深くなるにつれて脈拍数は減少
するから、一般的には脈拍数の現在値は初期値よ
りも小さくなるのであり、したがつて、第１の減
算回路１３の出力値は、睡眠深度が深くなるほど
大きくなる。

一方、始動時からの経過時間を検出する時間検
出部２０が設けられており、時間検出部２０は、
時間経過検出回路２１により構成されている。時
間経過検出回路２１は、始動時からの時間の経過
にしたがつて出力値を次第に大きくする回路とな
つている。

脈拍差検出部１０と時間検出部２０との出力は
刺激量設定部３０に入力される。刺激量設定部３
０は、脈拍差検出部１０の出力値と、時間検出部
２０との出力値との加算値を求める加算回路３１
と、この加算回路３１の最大値よりも大きい値に
予め設定された基準値発生回路３２との差を求め
る第２の減算回路３３とからなる。したがつて、
加算回路３１の出力値は、脈拍数が大きくなり、
かつ始動時からの経過時間が長くなるほど大きな
値となるのであり、一方、第２の減算回路３３の
出力値はその逆になる。つまり、刺激量設定部３
０の出力値は、始動からの経過時間に応じて次第
に小さくなり、また睡眠深度が深くなるほど小さ
くなるのである。この刺激量設定部３０の出力は
振動発生装置２に入力され、刺激量設定部３０の
出力レベルに応じて刺激量が調節されることにな
るのである。

以上が基本構成であるが、以下さらに具体的に
説明する。脈拍差検出部１０における脈拍数初期
値検出記憶回路１１は、第２図に示すように、脈
拍数検出回路１１ａと記憶部１１ｂとからなつて
いる。脈拍数検出回路１１ａと脈拍数現在値検出
回路１２とは同等の構成を有しており、第３図に
示すように、脈波センサ１からの出力を受けて増
幅、レベル検出、波形成型等を行ない脈波を検出
する脈波検出回路１５と、脈波検出回路１５より
出力されるパルスを計数して単位時間内の脈拍数
を求める脈拍数カウンタ回路１６と、単位時間ご
との脈拍数を複数回燥り返し検出しその平均値を
求める平均化回路１７とを備えている。平均化回
路１７は、脈拍数カウンタ回路１６の出力値であ
るデジタル値をアナログ値である電圧に変換し、
複数回繰り返して測定された脈拍数に対応する平
均電圧を求めるものであつて、平均電圧出力回路
は、第４図に示す構成を有している。すなわち、
16チヤンネルのアナログマルチプレクサ１７ａを
備え、アナログマルチプレクサ１７ａの出力端に
はそれぞれアナログ値を保持する保持回路１７ｂ
が設けられ、さらに、保持回路１７ｂの出力値は
４個づつ電圧平均化回路１７ｃで平均化された
後、得られた４値が電圧平均化回路１７ｄで平均
化され、最終的に16個の値の平均値に対応する電
圧が出力されるのである。アナログマルチプレク
サ１７ａは、脈拍数カウンタ回路１６に同期して
10秒ごとに出力チヤンネルを順次切り換えるよう
に制御されている。すなわち、脈拍数カウンタ回
路１６は、10秒間の脈拍数を計数し、１回の計数
が終了するごとにリセツトされるのであつて、こ
の計数値に対応する電圧値がアナログマルチプレ
クサ１７ａの出力端に接続された16個の保持回路
１７ｂにそれぞれ保持されるのである。したがつ
て、160秒を１単位として16回の測定における電
圧値が各保持回路１７ｂに保持されるのである。
電圧平均回路１７ｃは互いに等しい12個の抵抗を
接続した抵抗網回路からなり、４つの入力端〜
から入力された電圧値の平均電圧が出力端から
得られるようになつている。この出力電圧はボル
テージフオロア１７ｅを介して電圧平均回路１７
ｃと同様の構成を有した電圧平均回路１７ｄに入
力され、すなわち、アナログマルチプレクサ１７
ａの16個の出力が４個ずつ電圧平均化回路１７ｃ
で平均化されて４個となり、さらにその４個が電
圧平均化回路１７ｄで平均化されて16個の値を平
均した１個の値が得られるのである。平均化回路
１７は、第４図構成の他にフイルタ回路（平滑回
路）で代用してもよい。

以上のようにして脈拍数に相当する電圧値が脈
拍検出回路１１ａと、脈拍数検出回路１２とで得
られるのであり、脈拍検出回路１１ａは装置の始
動時のみに動作してその出力値を記憶回路１１ｂ
に初期値として記憶させるのである。以後、第１
の減算回路１３の出力は睡眠深度が深くなるにし
たがつて大きな電圧となる。

時間検出部２０における時間経過検出回路２１
は、一定周期のパルスを出力する基準信号発生回
路２５と、このパルスを計数するカウンタ回路２
６と、カウンタ回路２６の出力値であるデジタル
値をアナログ値に変換するデジタル／アナログ変
換回路２７とを備えている。したがつて、装置の
始動と同時に基準信号発生回路２５からパルスが
発生し、このパルスがカウンタ回路２６で計数さ
れることにより、経過時間に応じた計数値がカウ
ンタ回路２６の出力として得られるのであり、デ
ジタル／アナログ変換回路２７の出力として、経
過時間に応じて増大する電圧値が得られることに
なる。

以上のようにして脈拍差検出部１０と時間検出
部２０との出力電圧は、上述したように、加算さ
れ、基準値発生回路３２の出力である基準電圧と
の差が第２の減算回路３３の出力として得られる
ことになる。この電圧値はログアンプ３４を通し
て第５図に示すように、生体の感度に合致するよ
うに対数化され（一般に、生体は刺激の強度を対
数化した形で受け取る）、さらに、その出力の大
きさに応じて変調回路３６において１／ｆゆらぎ
振動の振幅を制御する。１／ｆゆらぎ振動は、
１／ｆゆらぎ振動発生回路３５により作成され、
パワースペクトルが周波数に反比例する振動とな
つている。このような振動は自然界における小川
のせせらぎ音等の振動成分と似ており、心身をリ
ラツクスさせるとともに、生体に心地よい刺激を
与えるものである。変調回路３６の出力はパワー
アンプ３７を通して電磁駆動型の加振器あるいは
圧電素子型の振動子からなる振動発生装置２に入
力され生体に振動刺激を与えるのである。したが
つて、振動刺激は、第６図に曲線で示すように、
時間の経過とともに減少するとともに、脈拍数に
応じて検出された睡眠深度に呼応して、睡眠深度
が深まるほど急速に刺激量が減少するのである。
すなわち、従来のように、睡眠深度とは無関係に
刺激が与えられるのではなく、睡眠深度に応じて
フイードバツク制御が行なわれ、よりはやく深い
睡眠に移行させることができるのである。また、
フイードバツク制御であるから、生体の個体差が
加味されることになり、一律に制御されていた従
来例に比較して、各人に合わせた減衰特性が得ら
れる利点がある。

第２図に示す実施例でも示しているが、第１の
減算回路１３の出力の増大に伴なつて基準信号発
生回路２５の周期を短くするように制御してもよ
く、この場合、脈拍数の減少が速いほど時間検出
部２０の出力電圧も大きくなるから、このような
制御を行なわない場合に比較して、第７図に曲線
で示すように、一層早く深い睡眠へ到達させるこ
とができるものである。

なお、上述の構成は、始動時に比較してその後
の脈拍数が必ず減少するという仮定に基づいてい
るが、睡眠状態に移行する前等で何等かの原因で
脈拍数が逆転することが予想される場合には、脈
拍数の逆転時には時間検出部２０の動作を一旦停
止させる等の対策を施してもよい。また、上述の
実施例では、加算や減算をアナログ値で処理てい
るが、マイクロプロセツサ等を用いてデジタル値
で処理してもよい。

［発明の効果］本発明は上述のように、生体に対して振動等の
刺激を与える刺激発生手段と、刺激発生手段によ
り生体に与えられる刺激量を変化させて睡眠状態
への誘導を促進する制御手段とを具備した睡眠誘
導装置において、制御手段は、始動時からの経過
時間を検出する時間検出部と、始動時の脈拍数の
初期値と初期値よりも小さい値である脈拍数の現
在値との差を検出する脈拍差検出部と、時間検出
部により検出された経過時間が長いほど刺激量を
小さくしかつ脈拍差検出部により検出された脈拍
差が大きくなるほど刺激量を小さくするように刺
激発生手段を制御する刺激量設定部とを備えて成
るものであり、従来と同様に時間の経過とともに
刺激量を小さくするように制御するとともに、脈
拍数が減少するほど刺激量を小さくするようにし
て、睡眠深度が深くなると刺激量が急激に減少す
るようにしているので、睡眠が深くなると、刺激
の程度も減少するのであり、深い睡眠状態で刺激
によつて睡眠が阻害されることがないという利点
を有する。すなわち、睡眠の深さに応じた刺激量
が得られるのであり、深い睡眠状態に迅速に移行
させることが可能となる利点がある。また、生体
の睡眠深度を脈拍数に基づいて検出して刺激量を
フイードバツク制御するから、生体の個体差が加
味されるのであり、個体差とは無関係に一律に制
御していた従来例に比較して快適な刺激を得やす
いという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロツク図、
第２図は同上のより具体化したブロツク図、第３
図は同上の要部のブロツク図、第４図は同上に用
いる平均化回路の概略回路図、第５図は同上に用
いるログアンプのの動作説明図、第６図および第
７図は同上の動作説明図、第８図は従来例の動作
説明図である。１は脈波センサ、２は振動発生装置、１０は脈
拍差検出部、２０は時間検出部、３０は刺激量設
定部である。

Claims

【特許請求の範囲】

１生体に対して振動等の刺激を与える刺激発生
手段と、刺激発生手段により生体に与えられる刺
激量を変化させて睡眠状態への誘導を促進する制
御手段とを具備した睡眠誘導装置において、制御
手段は、始動時からの経過時間を検出する時間検
出部と、始動時の脈拍数の初期値と初期値よりも
小さい値である脈拍数の現在値との差を検出する
脈拍差検出部と、時間検出部により検出された経
過時間が長いほど刺激量を小さくしかつ脈拍差検
出部により検出された脈拍差が大きくなるほど刺
激量を小さくするように刺激発生手段を制御する
刺激量設定部とを備えて成ることを特徴とする睡
眠誘導装置。