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JP2008242687A - Method for identifying sleep and sleep observation system - Google Patents

Method for identifying sleep and sleep observation system Download PDF

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JP2008242687A
JP2008242687A JP2007080541A JP2007080541A JP2008242687A JP 2008242687 A JP2008242687 A JP 2008242687A JP 2007080541 A JP2007080541 A JP 2007080541A JP 2007080541 A JP2007080541 A JP 2007080541A JP 2008242687 A JP2008242687 A JP 2008242687A
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sleep
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intensity
state
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Masahiko Toyonaga
昌彦 豊永
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Kyushu University NUC
Kochi University NUC
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Kyushu University NUC
Kochi University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sleep observation system for identifying an emergency by distinguishing a sleeping person to be observed from pet noises or the like over a wide range of positions by means of a non-contact human sensor. <P>SOLUTION: The sleep observation system for observing the sleeping state of a person to be observed by means of a non-contact human sensor and information processing functions includes a motion sensing part for sensing the body motion of the person to be observed by means of the non-contact human sensor and binarizing the result, a data recording part for recording the binary signal and the time when the motion is sensed, a sleep identifying part for discriminating between a sleeping state and an awakened state by periodically calculating and comparing low-frequency component intensity and high-frequency component intensity from data corresponding to a predetermined period of time in the data recording part, and a communication part for notifying the result of the sleep identification to a supervisor. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、被監視者の体動を非接触人感センサーで検知した二値信号と時間を記録し、情報処理を通じて被監視者の睡眠状態を判定する睡眠見守りシステムに関するものである。 The present invention relates to a sleep monitoring system that records a binary signal and time when a body motion of a monitored person is detected by a non-contact human sensor and determines a sleeping state of the monitored person through information processing.

高齢化社会における社会的問題の1つとして、高齢者の健康と安全を見守ることが要請されている。その中にあって、病弱な高齢者については、病院などの集中治療室で体温や脳波、脈拍、カメラなどにより詳細な健康状態の見守りができる。一方で健常な高齢者については、もし家族と同居する場合には家族による見守りが期待できるものの、核家族化のため単独世帯で暮らす高齢者について見守る方法が未確立である。 As one of the social problems in an aging society, it is required to watch the health and safety of the elderly. Among them, the sick elderly can be monitored in detail in a intensive care unit such as a hospital with body temperature, brain waves, pulse, camera, etc. On the other hand, for healthy elderly people, if they live with their families, they can be watched by their families, but there is no established method for watching elderly people living in a single household to become a nuclear family.

単独世帯で暮らす高齢者の数は、集中治療で扱われる人数より多いため病院が全ての単独世帯の高齢者を見守ることは不可能である。また、健康状態を見守るための測定機器などの設置等についても機器のコスト面や測定装着などの技術面で難点がある。 Since the number of elderly living in a single household is greater than the number of people treated in intensive care, it is impossible for the hospital to watch over the elderly in all single households. In addition, the installation of measuring equipment for monitoring the health condition, etc. also has problems in terms of the cost of equipment and technical aspects such as measurement mounting.

そこで健常な高齢者を見守るための様々な情報技術が提案されている。特許文献1では無線ペンダントやセキュリティーカメラなどを用いた事例が紹介されている。しかし、セキュリティカメラではプライバシを侵害する恐れがあることや無線ペンダントではいたずらなどで機能しなくなることが指摘されている。これを解決する方法として通信機能を持つ電子ポットや水道利用を検知して定期的に記録送信する見守る方法などがすでに実用化されている。このような従来技術では、監視者が起きて活動することを前提としており、高齢者の夜間の様子、例えば睡眠不全や緊急状態(心不全など)を見守りその健康維持に役立たせ、その生活不安を解消する技術は従来なかった。 Therefore, various information technologies for watching healthy elderly people have been proposed. Patent Document 1 introduces an example using a wireless pendant or a security camera. However, it has been pointed out that security cameras may infringe privacy and that wireless pendants will not function due to mischief. As a method for solving this problem, an electronic pot having a communication function, a method for monitoring the use of water supply and regularly recording and transmitting it have been put into practical use. Such conventional technology is based on the premise that the monitor will wake up and take action, and watch the elderly at night, such as sleep failure and emergency conditions (such as heart failure), to help maintain their health, There has been no technology to solve this problem.

睡眠中の状態を見守る方法として、特許文献2にあるような拘束型センサー(身体に装着することを前提とするセンサー)により、夜間の睡眠状態を見守るシステムの構成により、心拍数、呼吸数から睡眠深度まで推定することは可能かもしれない。しかし、そのためには高齢者が一人で機器を装着し、また睡眠中にもセンサーを取り外さないことや、センサー装着により、かえって睡眠を妨害してしまうという問題が新たに生じてしまう。 As a method of watching the sleeping state, it is possible to determine from the heart rate and the respiratory rate by the configuration of the system that watches the sleeping state at night by the restraint type sensor (sensor that is assumed to be worn on the body) as in Patent Document 2. It may be possible to estimate to sleep depth. However, for that purpose, a new problem arises in that an elderly person wears the device alone and does not remove the sensor even during sleep, and that the sensor is disturbed by sleep.

そのため睡眠中の状態を見守る方法として、非拘束型センサーが好ましい。そこで非拘束型センサーを利用する睡眠モニター装置として例えば特許文献3では呼吸音を集音して、集音レベル(寝息、いびき、爆音など)から睡眠状態を測定する技術が開示された。また、別に特許文献3では電波の反射波から微小な体動を検知して呼吸・心拍まで観測する方法を開示している。 Therefore, an unconstrained sensor is preferable as a method for watching the sleeping state. Therefore, for example, Patent Document 3 discloses a technique for collecting a respiratory sound and measuring a sleep state from a sound collection level (sleeping, snoring, explosive sound, etc.) as a sleep monitoring apparatus using an unconstrained sensor. Separately, Patent Document 3 discloses a method of detecting minute body movements from reflected waves of radio waves and observing even respiration and heartbeat.

これらの開示技術は、被監視者が固定の位置で睡眠をとり、また被監視者以外に検知される対象がないことが前提となる。しかし、日常生活において室外では、車や電子音など、また室内においては電子機器やペットなど、被監視者以外で音や電波反射の測定に不都合な雑音因子が存在する。そのため、精度の高い測定は不可能であった。さらに、これらの難点をもつため、被観察者が就寝中に体調の急変があっても、それを判定する手段は提供されなかった。
特許公開平10−248093 特許公開2004−89267 特許公開2006−167427 特許公開2006−87850
These disclosed technologies are based on the premise that the monitored person sleeps at a fixed position and there is no target to be detected other than the monitored person. However, in everyday life, there are noise factors that are inconvenient for measuring sound and radio wave reflections outside the monitored person, such as cars and electronic sounds outside the room, and electronic devices and pets indoors. Therefore, it was impossible to measure with high accuracy. Furthermore, because of these difficulties, no means for determining whether there is a sudden change in physical condition while the subject is sleeping is not provided.
Patent Publication No. 10-248093 Patent Publication 2004-89267 Patent Publication 2006-167427 Patent Publication 2006-87850

単独世帯の高齢者の日常の生活において、寝る場所を固定することは難しく、また犬などのペットが徘徊し扇風機やエアコンなどの電子機器が稼動している。そのため前述したような従来の睡眠見守り技術では、睡眠を見守ることができない。より広範囲で睡眠を見守り、かつ、ノイズ因子を排除する監視方法が求められるという課題がある。 In the daily life of elderly people in a single household, it is difficult to fix a place to sleep, and pets such as dogs are dressed up and electronic devices such as fans and air conditioners are in operation. Therefore, the conventional sleep watching technology as described above cannot watch sleep. There is a problem that a monitoring method for monitoring sleep in a wider range and eliminating noise factors is required.

本発明の目的は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被監視者が寝具ではなく寝室内程度の広範囲において就眠しても見守ることができ、かつ、ペット等のノイズ因子があっても高い精度で、さらに、被観察者が就寝中に体調の急変があって場合を判定する睡眠モニターシステムを提供することにある。 The object of the present invention has been made in view of the above points, and the object of the present invention is to monitor even if the monitored person goes to sleep in a wide range such as a bedroom, not bedding, and a noise factor such as a pet. It is an object of the present invention to provide a sleep monitor system that can detect a case in which there is a sudden change in physical condition while the subject is sleeping, even with high accuracy.

本発明は、非接触人感センサーと情報処理機能による被監視者の睡眠状態を見守るシステムにおいて、被監視者の人体動作を非接触人感センサーで検知して二値信号化する動作検知部と、前記二値信号と感知時間を記録するデータ記録部と、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度と高周波成分強度を算出して比較することで睡眠状態と覚醒状態を分別する睡眠判定部と、該睡眠判定の結果を監視者へ連絡する通信部を備えていることにより、就眠位置が広範囲であっても検知し、ペットなどのノイズ因子の影響による高周波成分を見極めて精度良く睡眠時間やその質を見守るという目的を達成する。   The present invention relates to a system for monitoring a sleep state of a monitored person by a non-contact human sensor and an information processing function, and an operation detection unit that detects a human motion of the monitored person by the non-contact human sensor and converts it to a binary signal; The data recording unit for recording the binary signal and the sensing time, and the low frequency component intensity and the high frequency component intensity are periodically calculated from the data of the data recording unit for a predetermined time, and compared to sleep state and awakening By having a sleep determination unit that separates the state and a communication unit that communicates the result of the sleep determination to a monitor, the sleep component is detected even in a wide range, and high frequency components due to the influence of noise factors such as pets The purpose of watching the sleep time and its quality with high accuracy is achieved.

また本発明は、前項の睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際にWLがWHを越えたときを「就寝状態」、超えないときを「覚醒状態」として少なくとも1つに判定をおこなうことにより、より確実な就眠時間を検知することができる。 Further, according to the present invention, as the sleep determination unit of the preceding paragraph, when the low frequency component intensity WL and the high frequency component intensity WH are periodically calculated and compared from the data of the data recording unit for a predetermined time, WL exceeds WH. By making at least one determination as “sleeping state” when no sleep is exceeded and “wake state” when not exceeding, a more reliable sleeping time can be detected.

また本発明は、前項の睡眠判定部として、さらに定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際にWLがWHを越えたときを「就寝状態」、超えないときを「覚醒状態」とし、さらに「就寝状態」からWHが0に変化したときを「緊急状態」、「覚醒状態」からWHが0に変化したときを「不在状態」として少なくとも1つに判定をおこなうことにより、緊急事態と日常状態の差異を検知することができる。 Further, the present invention provides the sleep determination unit described in the previous section, in which WL is set to WH when periodically calculating and comparing the low frequency component intensity WL and the high frequency component intensity WH from the data of the data recording unit for a predetermined time. When it exceeds, it is referred to as “sleeping state”, when it does not exceed it, it is “wakening state”, and when WH changes from “sleeping state” to 0, it is “emergency state”, and when WH changes from “wakening state” to 0 By determining at least one as “absent state”, it is possible to detect the difference between the emergency situation and the daily state.

また、本発明は、睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際に、該定期時間を5〜30分間と設定することにより、より5〜30分という詳細な時間毎の就眠状態を検知することができる。 Further, according to the present invention, when the sleep determination unit calculates and compares the low-frequency component intensity WL and the high-frequency component intensity WH from the data of the data recording unit for a predetermined time period, By setting to ˜30 minutes, it is possible to detect a detailed sleep state every 5 to 30 minutes.

また、本発明は、睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際に、該所定時間として60〜90分間と設定することにより、睡眠周期60〜90分間前後の健常な睡眠についての検知ができる。 Further, according to the present invention, when the sleep determination unit calculates and compares the low-frequency component intensity WL and the high-frequency component intensity WH from the data of the data recording unit for a predetermined period of time, the predetermined period of time 60 By setting to ~ 90 minutes, it is possible to detect healthy sleep with a sleep cycle of around 60 to 90 minutes.

また、本発明は、睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際に、該算出方法として、短時間離散フーリエ変換の一部、あるいはウェーブレット変換の一部を用いることにより、低周波成分が強くなる睡眠状態を精度よく検知することができる。 Further, the present invention, as a sleep determination unit, when calculating and comparing the low frequency component intensity WL and the high frequency component intensity WH from the data of the data recording unit for a predetermined period of time, By using a part of the short-time discrete Fourier transform or a part of the wavelet transform, it is possible to accurately detect a sleep state in which the low-frequency component is strong.

また、本発明は、睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際に、該比較方法として周期45分間以上90分間に相当する波強度に1〜20の値を乗じた値をWHとし、30分間より短時間に相当する波の強度の和をWLとして比較することにより、自動的に就眠の有無を検知することができる。 In addition, the present invention, as a sleep determination unit, periodically calculates and compares the low-frequency component intensity WL and the high-frequency component intensity WH from the data of the data recording unit for a predetermined period of time. By comparing the wave intensity corresponding to 45 minutes to 90 minutes by the value of 1 to 20 as WH, and comparing the sum of the wave intensity corresponding to the time shorter than 30 minutes as WL, it is automatically The presence or absence can be detected.

以上記述したように、本発明の睡眠モニターシステムは、寝室程度の広さ内において就眠する場所を限定することなく、また、ペットや電子機器等のノイズによる検知誤差を受けることがない、単独世帯における健常な高齢者の日常の生活における睡眠状態を精度よく、短時間毎に検知することができ、さらに自動的に緊急事態の判定をおこなうことができる効果を持つ。 As described above, the sleep monitor system of the present invention is not limited to a sleeping place within the size of a bedroom, and is not subject to detection errors due to noise from pets, electronic devices, etc. It is possible to detect a sleep state in the daily life of a healthy elderly person accurately and every short time, and to automatically determine an emergency situation.

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

なお、本発明はこの実施の形態に何等限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲においては種々なる形態で実施しえることは、いうまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to this embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the scope of the invention.

(第1の実施形態)
本発明の睡眠モニター装置の概容を図1に示す。被監視者Tが、ペットであるノイズ因子NSとともに寝室Rの任意の位置に置かれた寝具Bの上で就眠している状況は、非接触人感センサーSによって検知され二値信号データとして破線で示した配線を通じてモニター機器SMに時間毎に送られる。モニター機器SMでは、データと時間が記録されており、定期的に所定時間分のデータが睡眠判定され、状況に応じて通信装置SCを経由して監視者に情報が送信される仕組みを持っている。非接触人感センサーとして赤外線非接触人感センサーや超音波差動センサーなどを使用することができる。
(First embodiment)
An outline of the sleep monitor apparatus of the present invention is shown in FIG. The situation where the monitored person T is sleeping on the bedding B placed at an arbitrary position in the bedroom R together with the noise factor NS that is a pet is detected by the non-contact human sensor S and is represented by a broken line as binary signal data. Is sent to the monitor device SM through the wiring shown in FIG. In the monitor device SM, data and time are recorded, data for a predetermined time is periodically determined for sleep, and information is transmitted to the monitor via the communication device SC according to the situation. Yes. An infrared non-contact human sensor or an ultrasonic differential sensor can be used as the non-contact human sensor.

図2は、モニター機器SMの内部構成を説明する図である。非接触人感センサーSは、時間内TSにおいて動きを感知すると1、感知しない場合は0という二値信号をデータとしてデータ記録装置STに送る。データ記録装置STは、時間TS毎のデータと時間情報を図3のような形式で永続的に記録し続けている。図3で、各行の第1項目は、二値信号の値1あるいは0を示しており、第2項目は時間が記録されている。 FIG. 2 is a diagram illustrating the internal configuration of the monitor device SM. The non-contact human sensor S sends a binary signal of 1 to the data recording device ST as data when motion is sensed in the time-lapse TS and 0 when not sensed. The data recording device ST continuously records data and time information for each time TS in the format shown in FIG. In FIG. 3, the first item of each row indicates the value 1 or 0 of the binary signal, and the second item records time.

睡眠判定装置SDは、図4に示す処理機能SDFをもち、該データ処理は、定時間TSF毎に時間幅TW分のデータD1をデータ記録装置STから手段SD1により取り出し、手段SD2により周波数成分毎の強度を低周波数成分の強度WL、高周波数成分の強度WHとして算出し、手段SD3によりWHとWLを比較し、WHが大きい場合はSD4の「睡眠状態」を判定し、WLが大きいときはSD5の「覚醒状態」をそれぞれ判定するものである。これらの判定結果は、暫時、図1に示した通信装置SCを通じて監視者へ送信される構成をもっている。 The sleep determination device SD has the processing function SDF shown in FIG. 4, and the data processing takes out data D1 corresponding to the time width TW for each fixed time TSF from the data recording device ST by means SD1, and means SD2 for each frequency component. Is calculated as the intensity WL of the low frequency component and the intensity WH of the high frequency component, and WH and WL are compared by means SD3. When WH is large, the “sleep state” of SD4 is determined, and when WL is large Each of the “wakefulness states” of SD5 is determined. These determination results are transmitted to the supervisor through the communication device SC shown in FIG. 1 for a while.

被監視者Tの就眠あるいは起床に係る行動は、まず室外から寝室R内に入り、その後任意の位置にある寝具B上に横たわり、睡眠状態SLに入り、その後覚醒状態WKに移り、寝具Bから寝室R内を徘徊、あるいは室外へと移動する。室外に移動した場合には、WH、WLはともに0となる。そこで、本発明では、さらにSD3の時間遷移を調べることで「異常事態」を判定する。すなわち、本発明では、SD4のまま次の時間でWH=WL=0となった場合には、睡眠中に体動が0となっていることを示し「異常事態」と判定するものである。 The behavior of the monitored person T relating to sleeping or getting up first enters the bedroom R from the outside, then lies on the bedding B at an arbitrary position, enters the sleeping state SL, and then moves to the awakening state WK. Moves inside the bedroom R to a basket or out of the room. When moved outside the room, both WH and WL become 0. Therefore, in the present invention, the “abnormal situation” is determined by further examining the time transition of SD3. That is, in the present invention, when WH = WL = 0 at the next time with SD4, it indicates that the body movement is 0 during sleep and is determined as an “abnormal situation”.

ここで、周波数分析のための時間範囲TWは、本発明では、TW=60〜90分とすることで睡眠周期90分前後をより正確に捉えることができる。また、周波数分析の定時間TSFは、より頻繁に実施するほど精度が高い。しかし、短すぎるとノイズの影響を受ける。そこで本発明では、5分以下のノイズを無視するためTSF5〜30分間を最適な時間間隔としている。本実施例ではサンプリング時間TSは、1分としている。 Here, by setting the time range TW for frequency analysis to TW = 60 to 90 minutes in the present invention, it is possible to more accurately capture around 90 minutes of the sleep cycle. Further, the frequency analysis constant time TSF is more accurate as it is executed more frequently. However, if it is too short, it is affected by noise. Therefore, in the present invention, in order to ignore noise of 5 minutes or less, TSF 5 to 30 minutes is set as an optimal time interval. In this embodiment, the sampling time TS is 1 minute.

本発明の睡眠判定処理SDFの周期算出手段SD2では、周期毎の強度を分析し、その結果から低周波の強度WHと高周波の強度WLを算出する。これらのWHとWLを以下の式で評価し、式1(WH>WL)が真であれば「睡眠状態」、偽のときを「覚醒状態」として判定するものである。この判定手段SD3により覚醒出力SD4あるいは睡眠出力SD5の判定をおこなう。 The period calculation means SD2 of the sleep determination process SDF of the present invention analyzes the intensity for each period, and calculates the low frequency intensity WH and the high frequency intensity WL from the result. These WH and WL are evaluated by the following expressions. If expression 1 (WH> WL) is true, it is determined as “sleep state” and false is determined as “wake state”. This determination means SD3 determines the awakening output SD4 or the sleep output SD5.

ここで、周期毎の強度算出手段SD2は、本発明に従って次のようにして実装する。 Here, the intensity calculation means SD2 for each period is mounted as follows according to the present invention.

説明を容易にするため、図3の信号D1と時間のデータを時間tと信号X(t)として図5のグラフで示す。サンプリング時間TSは、非接触人感センサーが感知する時間範囲であり、本実施例では1分間である。 For ease of explanation, the signal D1 and time data in FIG. 3 are shown in the graph of FIG. 5 as time t and signal X (t). The sampling time TS is a time range sensed by the non-contact human sensor, and is 1 minute in this embodiment.

本発明では、取り込んだ時間TW分の記録データに対して図6に示した短時間離散フーリエ変換により周波数成分の低周波強度WLや高周波強度WHの算出を実装する。 In the present invention, the calculation of the low frequency intensity WL and the high frequency intensity WH of the frequency component is implemented by the short-time discrete Fourier transform shown in FIG.

図6の式は、サンプリング時間TSを基本単位として時間tを表す。またNは所定時間TWに相当する基本単位数、すなわちTW=N×TSである。kは、周期Tkをもつ波を表すパラメータで、時間範囲TWとは、Tk=TW/kの関係をもつ。 The expression in FIG. 6 represents time t with the sampling time TS as a basic unit. N is the number of basic units corresponding to the predetermined time TW, that is, TW = N × TS. k is a parameter representing a wave having a period Tk, and has a relationship of Tk = TW / k with the time range TW.

本発明の周波数成分の強度の算出において、短時間離散フーリエ変換を用いる理由は、2つある。まず第1の理由は、TWの時間範囲で周期TWまでの波の成分が精度よく分析できる点である。また、時間範囲をTSFだけずらすことで、時間TSF毎の周波数成分の強度の変移を検知できるためである。なお、本発明の周波数成分の強度計算法として、これと同様な効果をもつウェブレット変換法でもよい。 There are two reasons why the short-time discrete Fourier transform is used in the calculation of the intensity of the frequency component of the present invention. The first reason is that the wave component up to the period TW can be analyzed with high accuracy in the time range of TW. Moreover, it is because the change of the intensity | strength of the frequency component for every time TSF is detectable by shifting a time range only by TSF. The frequency component intensity calculation method of the present invention may be a weblet transform method having the same effect.

図6の式で、Y(k)は、波kの複素振幅である。波kの強度はY(k)の絶対値から算出することができる。短時間離散フーリエ変換により波kの強度W(k)を様々なkについてプロットした例を図7に示す。なお図7において、横軸をk、縦軸を強度W(k)とした。 In the equation of FIG. 6, Y (k) is the complex amplitude of the wave k. The intensity of the wave k can be calculated from the absolute value of Y (k). FIG. 7 shows an example in which the intensity W (k) of the wave k is plotted for various k by short-time discrete Fourier transform. In FIG. 7, the horizontal axis is k, and the vertical axis is intensity W (k).

本発明における強度算出法の有効性を具体的に示す例として、波の強度計算手段SD2により45分周期の二値信号D1を分析した結果について、入力データD1を図8、分析結果を図9として示す。図9では、時間間隔TWを90分間とした。また、周期が無限となるW(0)については除いている。図9によれば、k=2すなわち、周期Tk=TW/k=90/2=45分、すなわち45分周期に相当する波の強度W(2)が28.6と最大値を持っている。このことから、二値データD1が周波数45分の周期を持つことが抽出できることがわかる。 As an example specifically showing the effectiveness of the intensity calculation method in the present invention, the input data D1 is shown in FIG. 8, and the analysis result is shown in FIG. As shown. In FIG. 9, the time interval TW is 90 minutes. Also, W (0) having an infinite cycle is excluded. According to FIG. 9, k = 2, that is, the period Tk = TW / k = 90/2 = 45 minutes, that is, the wave intensity W (2) corresponding to the 45-minute period has a maximum value of 28.6. . From this, it can be seen that the binary data D1 can be extracted having a period of 45 minutes.

睡眠に関する文献の多くで見られるように睡眠周期はおよそ90分程度といわれている。そこで本発明では、Tk=90分の周囲(60〜90分)の睡眠の周期の強度を睡眠状態の判定に利用している。 As can be seen in many of the literature on sleep, the sleep cycle is said to be about 90 minutes. Therefore, in the present invention, the intensity of the sleep cycle around Tk = 90 minutes (60 to 90 minutes) is used for the determination of the sleep state.

周期の強度は、センサーの感度により過剰に強く出る可能性がある。そこで、本発明では睡眠周期に相当する低周期の波の強度WLについて、周期無限の波の強度W(0)により規格化して評価する。すなわち、k>3となる波の強度の和をW(0)で規格化した値をWHとして、式1が真となる場合に「睡眠状態」として判定する。 The intensity of the period may be excessively strong depending on the sensitivity of the sensor. Therefore, in the present invention, the intensity WL of the low cycle wave corresponding to the sleep cycle is standardized and evaluated by the wave intensity W (0) of the infinite cycle. That is, the value obtained by normalizing the sum of the wave intensities satisfying k> 3 by W (0) is set as WH, and when Equation 1 is true, the sleep state is determined.

定期的に睡眠判定手段SD2を実施すれば、図10に示すようなWH、WLの時間変異が得られ、睡眠状態を時系列で調べることができる。なお図10において、実線がWL、破線がWHである。 If the sleep determination unit SD2 is periodically performed, the time variation of WH and WL as shown in FIG. 10 is obtained, and the sleep state can be examined in time series. In FIG. 10, the solid line is WL and the broken line is WH.

通常の睡眠前後では、「覚醒」から「睡眠」、あるいは「睡眠」から「覚醒」となるはずである。また、「無動作」は寝室などの非接触人感センサーの検知範囲外あるいはまったく動作しない状況であるから、本発明では、「覚醒」から「無動作」であれば、「寝室外へ出た」ということが判別できる。また、「睡眠」から「無動作」の場合は、重大な問題が生じたことを意味するため「緊急事態」であることが判明できる。 Before and after normal sleep, “wake” should be “sleep”, or “sleep” should be “wake”. In addition, since “no operation” is a situation where the non-contact human sensor such as a bedroom is outside the detection range or does not operate at all, in the present invention, if “awake” is “no operation”, “out of the bedroom” Can be determined. Further, since “sleep” to “no operation” means that a serious problem has occurred, it can be determined that it is an “emergency”.

本実施例の最後に、我々の実地実験で得られたD1の記録データのグラフを図11に示す。図12は、α=5として計算されたWL(実線)とWH(破線)をプロットしたものを示す。図12に見られる小刻みな高周波数の波の強度が低周波数の波の強度を下回っている部分と、被験者が睡眠をとった時間がほぼ一致していることがわかっている。 At the end of this example, a graph of the recorded data of D1 obtained in our field experiment is shown in FIG. FIG. 12 shows a plot of WL (solid line) and WH (dashed line) calculated for α = 5. It is known that the time when the subject took sleep almost coincides with the portion where the intensity of the small high frequency wave seen in FIG. 12 is lower than the intensity of the low frequency wave.

一人暮らしの老人や身体障害者等の安否をモニターする本睡眠モニター装置は、高齢化が予想される社会において、監視対象者のプライバシーを侵害することなく、より柔軟にかつ快適な監視環境を提供するという技術として不可欠であり、利用可能性は高く産業上利用可能と見込まれる。 This sleep monitoring device that monitors the safety of elderly people who are living alone or people with physical disabilities provides a more flexible and comfortable monitoring environment without infringing on the privacy of the monitoring target in a society where aging is expected. It is indispensable as a technology that can be used industrially.

本発明の睡眠モニター装置の概略図。Schematic of the sleep monitor device of the present invention. 本発明の睡眠モニター装置の構成図。The block diagram of the sleep monitor apparatus of this invention. 本発明の装置ST1の二値信号D1データ例。An example of binary signal D1 data of the apparatus ST1 of the present invention. 本発明の睡眠判定装置SDの処理フローSDF図。The processing flow SDF figure of the sleep determination apparatus SD of this invention. 本発明の二値信号D1の時間経緯グラフ。The time history graph of the binary signal D1 of this invention. 本発明の短時間離散フーリエ変換式。The short-time discrete Fourier transform formula of the present invention. 本発明の周期別の強度のグラフ。The graph of the intensity | strength according to the period of this invention. 45分周期の二値信号D1のグラフ。The graph of the binary signal D1 of a 45 minute period. 45分周期の二値信号D1の周期別の強度のグラフ。The graph of the intensity | strength according to the period of the binary signal D1 of a 45 minute period. WLとWHの時間経緯の模式図。Schematic diagram of the time history of WL and WH. 実験データで得た二値信号D1の時間経緯グラフ。The time history graph of the binary signal D1 obtained by experimental data. 実験データで得たWL、WHの時間推移グラフ。Time transition graph of WL and WH obtained from experimental data.

符号の説明Explanation of symbols

T 被監視者
S 非接触人感センサー
SM モニター機器
SC 通信機器
NS ノイズ源
R 寝室
SC 通信装置
D1 動作二値信号
ST 記録装置
SD 睡眠判定装置
T Monitored person S Non-contact human sensor SM Monitor device SC Communication device NS Noise source R Bedroom SC Communication device D1 Operation binary signal ST Recording device SD Sleep determination device

Claims (7)

非接触人感センサーと情報処理機能による被監視者の睡眠状態を見守るシステムにおいて、
被監視者の人体動作を非接触人感センサーで検知して二値信号化する動作検知部と、前記二値信号と感知時間を記録するデータ記録部と、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度と高周波成分強度を算出して比較することで睡眠状態と覚醒状態を分別する睡眠判定部と、該睡眠判定の結果を監視者へ連絡する通信部を備えていることを特徴とする睡眠見守りシステム。
In a system that monitors the sleep state of a monitored person using a non-contact human sensor and information processing function,
A motion detection unit that detects a human motion of a monitored person with a non-contact human sensor and converts it into a binary signal, a data recording unit that records the binary signal and the sensing time, and the data for a predetermined time regularly A sleep determination unit that separates the sleep state from the awake state by calculating and comparing the low-frequency component intensity and the high-frequency component intensity from the data of the recording unit, and a communication unit that communicates the result of the sleep determination to the monitor Sleep monitoring system characterized by being.
請求項1の睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際にWLがWHを越えたときを「就寝状態」、超えないときを「覚醒状態」として少なくとも1つに判定をおこなうことを特徴とする睡眠見守りシステム。 As a sleep determination unit according to claim 1, when the WL exceeds WH when the low frequency component intensity WL and the intensity WH of the high frequency component are periodically calculated from the data of the data recording unit for a predetermined time and compared. A sleep watching system characterized in that at least one determination is made with “sleeping state” and when not exceeding “wakeful state”. 請求項1の睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際にWLがWHを越えたときを「就寝状態」、超えないときを「覚醒状態」とし、さらに「就寝状態」からWHが0に変化したときを「緊急状態」、「覚醒状態」からWHが0に変化したときを「不在状態」として少なくとも1つに判定をおこなうことを特徴とする睡眠見守りシステム。 As a sleep determination unit according to claim 1, when the WL exceeds WH when the low frequency component intensity WL and the intensity WH of the high frequency component are periodically calculated from the data of the data recording unit for a predetermined time and compared. “Sleeping state”, “wake state” when not exceeding, “urgent state” when WH changes from “sleeping state” to 0, and “absence state” when WH changes from “wake state” to 0 A sleep watching system characterized in that at least one determination is made. 請求項1〜3の睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際に、該定期時間を5〜30分間と設定することを特徴とする睡眠見守りシステム。 As the sleep determination unit according to claims 1 to 3, when the low-frequency component intensity WL and the high-frequency component intensity WH are periodically calculated and compared from the data of the data recording unit for a predetermined time, the periodic time is set to 5 A sleep watching system characterized in that it is set to 30 minutes. 請求項1〜4の睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際に、該所定時間として60〜90分間と設定することを特徴とする睡眠見守りシステム。 The sleep determination unit according to any one of claims 1 to 4, wherein when the low frequency component intensity WL and the high frequency component intensity WH are periodically calculated and compared from the data of the data recording unit for a predetermined time, the predetermined time is 60. A sleep watching system characterized by being set to ~ 90 minutes. 請求項1〜5の睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際に、該算出方法として、短時間離散フーリエ変換の一部、あるいはウェーブレット変換の一部を用いることを特徴とする睡眠見守りシステム。 When calculating and comparing the low frequency component strength WL and the strength WH of the high frequency component from the data of the data recording unit for a predetermined time period as the sleep determination unit according to claims 1 to 5, as the calculation method, A sleep monitoring system using a part of a short-time discrete Fourier transform or a part of a wavelet transform. 請求項1〜6の睡眠判定部として、定期的に所定時間分の該データ記録部のデータから低周波成分強度WLと高周波成分の強度WHを算出して比較する際に、該比較方法として周期45分間以上90分間に相当する波強度に1〜20の値を乗じた値をWHとし、30分間より短時間に相当する波の強度の和をWLとして比較することを特徴とする睡眠見守りシステム。 As the sleep determination unit according to claim 1, when the low frequency component intensity WL and the high frequency component intensity WH are periodically calculated and compared from the data of the data recording unit for a predetermined time, a period is used as the comparison method. A sleep monitoring system characterized in that a value obtained by multiplying a wave intensity corresponding to 45 minutes to 90 minutes by a value of 1 to 20 is set as WH and a sum of wave intensity corresponding to a shorter time than 30 minutes is set as WL. .
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