JP4609507B2 - Sleeping device - Google Patents
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Description
本発明は、使用者の睡眠深度を制御する睡眠装置に関する。 The present invention relates to a sleep device that controls the sleep depth of a user.
従来、睡眠装置に関するものとして、車両の運転者が運転中に居眠りをしないように、運転者の覚醒度が低下した場合に、運転者へ睡眠を誘導する睡眠装置が知られている(例えば特許文献1)。この睡眠装置は、覚醒度が低下した場合に自然な睡眠リズムである覚醒リズムを利用した睡眠へと運転者を誘導する。このような覚醒リズムは、90分周期の覚醒リズムであり、浅い眠りと深い眠りとが交互に繰り返されるものである。
ところで、上述した従来の睡眠装置は、夜間時の睡眠のような長時間の睡眠には適しているが、仮眠のような短時間の睡眠には、覚醒の際のすっきり感が得られにくいといった問題があった。 By the way, the conventional sleep device described above is suitable for long-time sleep such as sleep at night, but it is difficult to obtain a refreshing feeling during awakening for short-time sleep such as nap. There was a problem.
覚醒の際のすっきり感を向上させるには、浅いレベルでの睡眠が効果的であると言われている。しかしながら、これまでの技術では、使用者の睡眠の深さをある一定の睡眠深度で維持することは困難であった。 It is said that sleeping at a shallow level is effective in improving a refreshing feeling during awakening. However, with conventional techniques, it has been difficult to maintain the user's sleep depth at a certain sleep depth.
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、使用者の睡眠深度を一定のレベルで維持することができる睡眠装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a sleep device that can maintain a user's sleep depth at a certain level.
上記課題の解決のため、本発明者は、鋭意研究を重ねる過程で、刺激に対する人体の感覚閾値に着目した。感覚閾値とは、覚醒時において人体が感応し得る最小限の刺激強度を指すものである。この感覚閾値と睡眠深度とについて更に考察すると、ある一定のレベルの睡眠深度に至るまでは、人体が感覚閾値に基づく刺激に感応し、それを超えるレベルの睡眠深度に至ると、感覚閾値に基づく刺激への感応がほとんど無くなることがわかった。そこで、本発明者は、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を利用すれば、使用者の睡眠深度を一定のレベルで維持することができるとの知見を得て、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above problems, the present inventor has focused on the human sensory threshold for stimulation in the process of earnest research. The sensory threshold refers to the minimum stimulus intensity that the human body can respond to when awakening. Considering this sensory threshold and sleep depth further, the human body is sensitive to stimuli based on the sensory threshold until a certain level of sleep depth is reached, and based on the sensory threshold when the human body reaches a sleep depth of a level exceeding that. It was found that there was almost no sensitivity to stimulation. Therefore, the present inventor obtained the knowledge that the user's sleep depth can be maintained at a certain level by using a sensory threshold stimulus having an intensity based on the human sensory threshold, and the present invention has been completed. It came to do.
上記課題の解決のため、本発明に係る睡眠装置は、使用者の現睡眠深度を判定する睡眠深度判定手段と、睡眠深度判定手段によって判定された現睡眠深度と、最大レベルよりも浅い所定のレベルで予め定められた目標睡眠深度とを比較する睡眠深度比較手段と、睡眠深度比較手段によって現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したと判断された場合に、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を使用者に付与する刺激付与手段とを備えたことを特徴としている。 In order to solve the above problem, the sleep device according to the present invention includes a sleep depth determination unit that determines a user's current sleep depth, a current sleep depth determined by the sleep depth determination unit, and a predetermined depth shallower than the maximum level. A sleep depth comparison unit that compares a target sleep depth determined in advance with a level, and a strength based on a human sensory threshold when the sleep depth comparison unit determines that the current sleep depth has reached the target sleep depth And a stimulus applying means for applying a sensory threshold stimulus to the user.
この睡眠装置では、使用者の現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したと判断された場合に、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を使用者に付与する。このような感覚閾値刺激の付与により、使用者の睡眠深度を最大レベルよりも浅い所定のレベルで維持させることができる。これにより、仮眠のような短時間の睡眠における覚醒時のすっきり感を向上させることができる。 In this sleep device, when it is determined that the current sleep depth of the user has reached the target sleep depth, a sensory threshold stimulus having an intensity based on the human sensory threshold is given to the user. By giving such sensory threshold stimulation, the sleep depth of the user can be maintained at a predetermined level shallower than the maximum level. Thereby, the refreshing feeling at the time of awakening in short-time sleep like a nap can be improved.
また、使用者の感覚閾値となる強度を検出する感覚閾値検出手段と、使用者が周辺環境から受ける刺激の強度を検出する環境刺激強度検出手段とを更に備え、睡眠装置の刺激付与手段は、感覚閾値検出手段によって検出された強度から環境刺激強度検出手段によって検出された強度を差分して得られる強度の刺激を感覚閾値刺激として使用者に付与することが好ましい。使用者が周辺環境から受ける刺激の強度を差分した強度の刺激を感覚閾値刺激として付与することにより、使用者の睡眠を一層確実に所定のレベルに維持できる。 Further, the sensor device includes a sensory threshold value detecting unit that detects a strength that is a user's sensory threshold value, and an environmental stimulus strength detecting unit that detects a strength of a stimulus that the user receives from the surrounding environment. It is preferable that a stimulus having an intensity obtained by subtracting the intensity detected by the environmental stimulus intensity detecting means from the intensity detected by the sensory threshold detecting means is given to the user as a sensory threshold stimulus. By applying a stimulus having a strength obtained by subtracting the strength of the stimulus received by the user from the surrounding environment as a sensory threshold stimulus, the user's sleep can be more reliably maintained at a predetermined level.
また、刺激付与手段は、感覚閾値刺激を間欠的に使用者に付与することが好ましい。刺激の強度が一定であると、人体がその刺激に順応し、刺激に対する反応が低下することがある。そこで、感覚閾値刺激を間欠的に使用者に付与することにより、使用者の睡眠を一層確実に所定のレベルに維持できる。 Moreover, it is preferable that a stimulus imparting means intermittently imparts a sensory threshold stimulus to a user. If the intensity of the stimulus is constant, the human body may adapt to the stimulus and the response to the stimulus may be reduced. Thus, by intermittently applying a sensory threshold stimulus to the user, the user's sleep can be more reliably maintained at a predetermined level.
また、感覚閾値刺激に対する人体の強度弁別閾値をdV、感覚閾値刺激に対する人体の時間弁別閾値をdtとしたときに、刺激付与手段は、単位時間当たりの感覚閾値刺激の強度の変化がdV/dt以下となるように、感覚閾値刺激を使用者に付与することが好ましい。刺激の強度の急激な変化は使用者の覚醒を招くことがある。したがって、人体の弁別閾値に基づいて、感覚閾値刺激の強度の変化を調整することにより、一層確実に所定のレベルに維持できる。 Further, when the human body intensity discrimination threshold for the sensory threshold stimulus is dV and the human time discrimination threshold for the sensory threshold stimulus is dt, the stimulus applying means has a change in intensity of the sensory threshold stimulus per unit time of dV / dt. It is preferable to apply a sensory threshold stimulus to the user so that it is as follows. A sudden change in the intensity of the stimulus may lead to user arousal. Therefore, the predetermined level can be more reliably maintained by adjusting the change in the intensity of the sensory threshold stimulation based on the discrimination threshold of the human body.
また、本発明に係る睡眠装置は、使用者の生理情報を検出する生理情報検出手段を更に備え、睡眠深度判定手段は、この生理情報検出手段によって検出された生理情報に基づいて、使用者の現睡眠深度を判定することが好ましい。かかる生理情報検出手段により、使用者の心拍数といった生理情報に基づいて使用者の現在の現睡眠深度を精度よく判定できる。 The sleep device according to the present invention further includes physiological information detection means for detecting the physiological information of the user, and the sleep depth determination means is based on the physiological information detected by the physiological information detection means. It is preferable to determine the current sleep depth. Such physiological information detection means can accurately determine the current depth of sleep of the user based on physiological information such as the user's heart rate.
本発明に係る睡眠装置によれば、使用者の睡眠深度を一定のレベルで維持することができる。 According to the sleep device according to the present invention, the sleep depth of the user can be maintained at a certain level.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る睡眠装置の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a sleep device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の好適な実施形態に係る睡眠装置の構成を示す図である。図1に示す睡眠装置1は、自動車などの車両に装備されている。睡眠装置1は、車両の運転者(使用者)が運転中に眠気を感じた際、車両を所定の場所に駐車した後、運転者の眠気に応じた適切な睡眠をサポートする装置である。睡眠装置1は、睡眠装置1全体の制御を行う電子式の制御ユニットである睡眠制御部2を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a sleep device according to a preferred embodiment of the present invention. A
睡眠制御部2には、睡眠パターンを選択して入力するための操作入力部3が接続されている。操作入力部3は、運転者が希望する睡眠深度と睡眠時間とからなる睡眠パターンを選択して入力する部分である。操作入力部3としては例えばナビゲーションシステムのタッチパネル部があり、車両のコントロールパネル部に設置され、タッチパネル部に表示された所定の睡眠パターンが運転者によって選択される。操作入力部3は、選択された睡眠パターンに関する情報を睡眠制御部2に対して出力する。
An
また、睡眠制御部2には、運転者の生理情報を検出する生理情報検出部(生理情報検出手段)4が接続されている。生理情報検出部4は、運転者の心拍数などといった生理情報を検出する部分である。生理情報検出部4としては、例えば心拍数を計測するための心拍数計測センサがある。心拍数計測センサは、例えば座席シートの背もたれ部内に内蔵されて運転者の心拍数を計測する。このような生理情報検出部4は、操作入力部3によって睡眠パターンが選択入力されて所定の睡眠パターンが開始されると、生理情報の検出を開始する。生理情報検出部4は、検出された生理情報を睡眠制御部2に対して出力する。
The
また、睡眠制御部2には、感覚閾値検出部5が接続されている。感覚閾値検出部5は、運転者の覚醒時の感覚閾値を検出する部分である。感覚閾値検出部5としては、例えば音による聴覚刺激を付与する出力部とその音圧レベル(音の強度)を可変できるアンプと可聴できた際に運転者が入力できるスイッチとからなる検出部がある。感覚閾値検出部5では、出力部からの音圧レベルを可変させて運転者が可聴できた際のスイッチ入力により、可聴できた最小音圧レベルをその運転者の感覚閾値として検出する。感覚閾値検出部5は、検出された感覚閾値についての情報を睡眠制御部2に対して出力する。出力部としては、例えば座席のヘッドレスト部などに取り付けられたヘッドホンを用いることができる。この場合、周辺環境からの刺激を排除して感覚閾値を検出できる。
In addition, a sensation threshold
また、睡眠制御部2には、環境刺激強度検出部6が接続されている。環境刺激強度検出部6は、睡眠中の運転者の周辺環境からの刺激の強度を検出する部分である。環境刺激強度検出部6としては、例えば無指向性マイクなどがあり、座席のヘッドレスト部などに備えられている。この無指向性マイクは、運転者に与えられる周辺環境からの騒音といった刺激の強度、すなわち騒音の音圧レベルを検出する。環境刺激強度検出部6は、検出された周辺環境からの音圧レベルについての情報を睡眠制御部2に対して出力する。
The
また、睡眠制御部2には、刺激付与装置7が接続されている。この刺激付与装置7は、運転者に対して物理的な刺激を付与する装置である。刺激付与装置7としては、例えば音による聴覚刺激を付与するスピーカがある。スピーカは、例えば座席のヘッドレスト部などに内蔵されている。
Further, the
睡眠制御部2は、複数の睡眠パターンを格納する睡眠パターン格納部8と、複数の睡眠パターンから選択された目標睡眠パターンを設定する睡眠パターン選択設定部9と、目標睡眠パターンの経過時間を測定する睡眠時間測定部10と、睡眠中の運転者の現睡眠深度を判定する睡眠深度判定部(睡眠深度判定手段)11と、目標睡眠パターンにおける目標睡眠深度と現睡眠深度とを比較する睡眠深度比較部(睡眠深度比較手段)12と、現睡眠深度が目標睡眠深度に到達した場合に、運転者の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を設定する付与刺激制御部(刺激付与手段)13と、を備えている。
The
なお、本実施形態で用いられる「睡眠深度」とは、眠りの深さを示す指標であって、睡眠深度1〜4の4段階に分けられており、睡眠深度が1から4に向かうにしたがって眠りが深くなるものである。具体的には、睡眠深度1がうとうとする程度の浅い眠り、睡眠深度2が寝息を立てる程度の浅い眠り、睡眠深度3がほとんど知覚しない程度の深い眠り、睡眠深度4が更に深い眠りであって最大レベルの深さの眠りをそれぞれ示している。
The “sleep depth” used in the present embodiment is an index indicating the depth of sleep and is divided into four stages of
睡眠パターン格納部8は、このような睡眠深度と睡眠時間とからなる3種類の睡眠パターンを格納する部分である。この3種類の睡眠パターンは、目標睡眠深度が最大レベルよりも浅いレベルである睡眠深度2で共通した睡眠パターンであって、目標睡眠時間がそれぞれ5分、10分、30分と異なっているものである。
The sleep
睡眠パターン選択設定部9は、睡眠パターン格納部8に格納されている3種類の睡眠パターンの中から、操作入力部3を運転者が操作することによって希望する1つの睡眠パターンを選択して、目標睡眠パターンとして設定する部分である。睡眠パターン選択設定部9で設定された目標睡眠パターンについての情報は、睡眠時間測定部10や睡眠深度比較部12に出力される。
The sleep pattern
睡眠時間測定部10は、睡眠パターン選択設定部9で選択設定された目標睡眠パターンの開始からの経過時間である睡眠時間を測定する部分である。睡眠時間測定部10は、計測した睡眠時間を睡眠パターン選択設定部9や睡眠深度比較部12に出力するようになっている。
The sleep
睡眠深度判定部11は、運転者の現睡眠深度を判定する部分である。睡眠深度判定部11は、睡眠パターン選択設定部9から、睡眠パターンの制御開始信号を受信した後、生理情報検出部4で検出された心拍数に基づいて、運転者の現睡眠深度を判定する。睡眠深度判定部11は、判定された現睡眠深度を睡眠深度比較部12に出力する。
The sleep
睡眠深度比較部12は、睡眠深度判定部11で判定された現睡眠深度と、睡眠パターン選択設定部9で選択された目標睡眠パターンにおける目標睡眠深度とを比較する部分である。睡眠深度比較部12は、現睡眠深度と目標睡眠深度とを比較し、現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したか否かについての比較信号を付与刺激制御部13に出力する。
The sleep
付与刺激制御部13は、感覚閾値を設定する感覚閾値設定部14と、複数の感覚閾値刺激パターンを格納する感覚閾値刺激パターン格納部15と、一の感覚閾値刺激パターンを選択して設定する感覚閾値刺激設定部16とを備えている。感覚閾値設定部14は、運転者の感覚閾値を設定する部分である。感覚閾値設定部14は、感覚閾値検出部5で検出された音圧レベルを運転者の感覚閾値として設定し、この感覚閾値に基づく音圧レベルを感覚閾値刺激設定部16に出力する。
The applied stimulus control unit 13 selects a sensory threshold value stimulation unit for setting a sensory threshold value, a sensory threshold value stimulus
感覚閾値刺激パターン格納部15は、一定の周期で所定強度の音圧を間欠的に付与する8種類の感覚閾値刺激パターンを格納する部分である。この8種類の感覚閾値刺激パターンはすべて1分間周期の刺激パターンであって、図2に示すように、15秒間隔で間欠的に所定強度の音圧を付与する刺激パターンである。この感覚閾値刺激パターンの音圧レベルは、それぞれ30dB、40dB、50dB、60dB、70dB、80dB、90dB、100dBとなっている。
The sensory threshold stimulation
また、各感覚閾値刺激パターンは、図2に示すように、刺激の付与を開始する立ち上がり箇所において、刺激の強度が徐々に増加して所定強度の音圧レベルに至るようになっている。これは、刺激強度の変化が急激であると運転者がその変化を知覚してしまう場合があることを考慮したものであり、人体の弁別閾値以下の変化値に基づいて、音圧レベルを変化させている。すなわち、図3に示すように、刺激付与を開始する立ち上がり箇所において、感覚閾値刺激に対する人体の強度弁別閾値をdV、感覚閾値刺激に対する人体の時間弁別閾値をdtとしたときに、単位時間当たりの感覚閾値刺激の強度の変化がdV/dt以下となるように、音圧レベルを変化させるようにしている。なお、刺激の付与を終了する立ち下がり箇所においても同様に刺激の強度が徐々に減少するようになっている。 In addition, as shown in FIG. 2, each sensory threshold value stimulation pattern is such that the intensity of the stimulus gradually increases and reaches a sound pressure level of a predetermined intensity at the rising position where the application of the stimulus is started. This is because the driver may perceive the change when the stimulus intensity changes suddenly, and the sound pressure level is changed based on the change value below the discrimination threshold of the human body. I am letting. That is, as shown in FIG. 3, at the rising point where stimulation is started, when the human body intensity discrimination threshold for the sensory threshold stimulus is dV and the human time discrimination threshold for the sensory threshold stimulus is dt, per unit time The sound pressure level is changed so that the change in the intensity of the sensory threshold stimulus is dV / dt or less. Similarly, the intensity of the stimulus is gradually reduced at the falling portion where the application of the stimulus is finished.
このような刺激の付与の仕方として、図4に示すように、例えば音圧レベルが40dBの感覚閾値刺激パターンにおいては、立ち上がり箇所において、音圧レベルを0dBから40dBに3秒間で徐々に増加させ、その後9秒間は40dBの音圧レベルを維持し、刺激付与を終了する立ち下がり箇所において、音圧レベルを40dBから0dBに3秒間で徐々に減少させている。そして、このような刺激付与を所定周期で間欠的に行う。 As shown in FIG. 4, for example, in a sensory threshold stimulation pattern with a sound pressure level of 40 dB, the sound pressure level is gradually increased from 0 dB to 40 dB in 3 seconds as shown in FIG. Thereafter, the sound pressure level of 40 dB is maintained for 9 seconds, and the sound pressure level is gradually decreased from 40 dB to 0 dB in 3 seconds at the falling portion where the stimulus application is finished. Then, such stimulation is intermittently performed at a predetermined cycle.
感覚閾値刺激設定部16は、感覚閾値刺激パターン格納部15に格納されている上述したような8種類の感覚閾値刺激パターンの中から、所定強度を有する一の感覚閾値刺激パターンを選択して設定する部分である。感覚閾値刺激設定部16は、感覚閾値検出部5で検出されて感覚閾値設定部14で設定された運転者の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激に対応する一の感覚閾値刺激パターンを8種類の感覚閾値刺激パターンから選択して設定する。
The sensory threshold
ここで、運転者が睡眠中に周辺環境から騒音といった刺激強度が付与される場合には、感覚閾値刺激設定部16は、感覚閾値に加え、環境刺激強度検出部6で検出される周辺環境からの騒音といった刺激を加味して、所定の強度を有する一の感覚閾値刺激パターンを選択して設定する。すなわち、このような場合には、感覚閾値刺激設定部16は、感覚閾値検出部5によって検出された音圧レベルから環境刺激強度検出部6によって検出された騒音の音圧レベルを差分して得られる音圧レベルに基づく強度を有する感覚閾値刺激に対応する一の感覚閾値刺激パターンを8種類の感覚閾値刺激パターンから選択して設定する。
Here, when a stimulus intensity such as noise is given from the surrounding environment while the driver sleeps, the sensory threshold
また、感覚閾値刺激設定部16は、睡眠深度比較部12から現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したとの比較信号が入力されると、上述した感覚閾値に基づく強度を有する所定の感覚閾値刺激パターンを運転者に付与するように刺激付与装置7へ刺激付与信号を出力する。刺激付与装置7は感覚閾値刺激設定部16から刺激付与信号を受信すると、感覚閾値刺激パターンに応じて1分間、所定の音圧レベルの刺激を運転者に間欠的に付与する。感覚閾値刺激設定部16は、目標睡眠パターンにおける睡眠時間が経過するまで、必要に応じて感覚閾値刺激パターンを変えながら、感覚閾値刺激パターンの設定を繰り返し行い、所定の刺激付与信号を刺激付与装置7に出力し続ける。
In addition, when a comparison signal indicating that the current sleep depth has reached the target sleep depth is input from the sleep
次に、上述した睡眠装置1の動作について、図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。以下に示す一連の制御処理は、睡眠制御部2によって所定の時間繰り返し実行される。
Next, operation | movement of the
まず、ステップS1において、睡眠パターン格納部8に格納されている3種類の睡眠パターン(目標睡眠深度が睡眠深度2、目標睡眠時間が5分、10分、30分の3種類)の中から一の睡眠パターンを操作入力部3で選択して、その選択信号を睡眠パターン選択設定部9に出力し、睡眠パターンを設定する。睡眠パターンの設定が完了するまでステップS1を繰り返し、睡眠パターンの設定が完了したら、ステップS3に進む(S2)。
First, in step S1, one of the three types of sleep patterns stored in the sleep pattern storage unit 8 (target sleep depth is
次に、覚醒している運転者の感覚閾値を測定する(S3)。この測定では、運転者が感覚閾値検出部5のヘッドホンを装着して音圧レベルを可変させることにより、感覚閾値である音圧レベルが検出され、運転者の感覚閾値が測定される。測定された感覚閾値は感覚閾値設定部14により設定される。
Next, the sensory threshold value of the driver who is awake is measured (S3). In this measurement, the driver changes the sound pressure level by wearing the headphones of the sensation
ステップS3で感覚閾値が設定されたら、睡眠パターンが開始され、睡眠時間測定部10で測定された経過時間が睡眠パターンで設定される時間以内であるかがまず判断される(S4)。設定時間内であれば、ステップS5に進み、生理計測処理が行われる。生理計測処理では、生理情報検出部4の心拍数計測センサによって、運転者の心拍数が検出され、運転者の生理状態が計測される。
When the sensory threshold is set in step S3, the sleep pattern is started, and it is first determined whether the elapsed time measured by the sleep
ステップS5で運転者の心拍数が検出されたら、睡眠深度判定部11により、心拍数といった生理情報に基づいて運転者の現睡眠深度が判定される(S6)。その後、ステップS1で選択設定された目標睡眠パターンにおける目標睡眠深度と、ステップS6で判定された現睡眠深度とを、睡眠深度比較部12で比較する(S7)。
When the heart rate of the driver is detected in step S5, the sleep
ステップS7での比較の結果、現睡眠深度が目標睡眠深度より浅い場合には、ステップS4に戻り、ステップS4の経過時間の判断、ステップS5の生理計測及びステップS6の現睡眠段階の判定といった処理を繰り返す。一方、現睡眠深度が目標睡眠深度以上に深くなった場合、すなわち、現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したと判断した場合には、ステップS8に進み、運転者の周辺環境からの刺激の強度を計測する。 As a result of the comparison in step S7, if the current sleep depth is shallower than the target sleep depth, the process returns to step S4, and processing such as determination of elapsed time in step S4, physiological measurement in step S5, and determination of the current sleep stage in step S6 repeat. On the other hand, when the current sleep depth becomes deeper than the target sleep depth, that is, when it is determined that the current sleep depth has reached the target sleep depth, the process proceeds to step S8, and the intensity of the stimulus from the driver's surrounding environment Measure.
ステップS8の周辺環境からの刺激強度の計測は、環境刺激強度検出部6で、睡眠中の運転者の周囲環境における刺激の強度である騒音の音圧レベルを検出することにより行う。周辺環境の騒音の音圧レベルが検出されたらステップS3で設定された感覚閾値である音圧レベルから、周辺環境における騒音の音圧レベルを差分して差分値を計算する(S9)。なお、ステップS8で計測された周辺環境の音圧レベルが極めて低い場合には、0dBを検出としたものとして、以下の処理を行う。
In step S8, the stimulus intensity from the surrounding environment is measured by detecting the sound pressure level of noise, which is the intensity of the stimulus in the surrounding environment of the driver during sleep, by the environment stimulus
続いて、ステップS9で計算された差分値に基づいて、感覚閾値刺激パターン格納部15に格納されている8種類の感覚閾値刺激パターン(周期は1分間、音圧レベルは、30dB、40dB、50dB、60dB、70dB、80dB、90dB、100dBの8種類)から、音圧レベルがこの差分値に最も近似する一の感覚閾値刺激パターンを選択し、運転者に付与する感覚閾値刺激である音の音圧レベルと周期である時間とを決定する(S10)。感覚閾値刺激である音圧レベルと時間とが決定されたら、それらに基づいて、感覚閾値刺激設定部16から、刺激付与装置7に刺激付与信号を出力する。刺激付与装置7は、刺激付与信号に基づいて、運転者に所定の感覚閾値刺激を付与する(S11)。ステップS11による感覚閾値刺激の付与が所定周期である1分間行われたら、ステップS4に戻り、所定の処理を繰り返す。
Subsequently, based on the difference value calculated in step S9, eight types of sensory threshold stimulus patterns stored in the sensory threshold stimulus pattern storage unit 15 (period is 1 minute, sound pressure levels are 30 dB, 40 dB, and 50 dB). , 60 dB, 70 dB, 80 dB, 90 dB, and 100 dB), the sound pressure level is a sensory threshold stimulation that is given to the driver by selecting one sensory threshold stimulation pattern that most closely approximates the difference value. A pressure level and a period of time are determined (S10). When the sound pressure level and time, which are sensory threshold stimuli, are determined, a stimulus applying signal is output from the sensory threshold
その後、ステップS4で目標睡眠パターンの設定時間を経過したと判断された場合には、ステップS12に移行して、刺激付与装置7により、感覚閾値より強い刺激である覚醒刺激を運転者に付与して運転者を覚醒させる。これにより、睡眠制御を終了する。
Thereafter, when it is determined in step S4 that the set time of the target sleep pattern has elapsed, the process proceeds to step S12, and the
このように、本実施形態に係る睡眠装置1では、運転者の現睡眠深度が目標睡眠深度に到達したと判断された場合に、感覚閾値に基づく音圧レベルを有する音を5分、10分又は30分、運転者に付与している。このような感覚閾値刺激の付与により、運転者の睡眠深度を睡眠深度2といった浅いレベルで維持させることができる。これにより、5分〜30分といった短時間の睡眠であっても運転者に与える覚醒時のすっきり感を向上させることができる。
As described above, in the
また、本実施形態に係る睡眠装置1では、感覚閾値検出部5によって検出された感覚閾値の音圧レベルから環境刺激強度検出部6によって検出された騒音の音圧レベルを差分して得られる音圧レベルを感覚閾値刺激として運転者に付与している。運転者が周辺環境から受ける騒音の音圧レベルを差分した感覚閾値の音圧レベルを感覚閾値刺激として付与することにより、運転者の睡眠を一層確実に睡眠深度2といった浅いレベルに維持できる。
In the
また、本実施形態に係る睡眠装置1では、間欠的な変化がある感覚閾値刺激パターンを付与するようにしている。付与する音圧レベルが一定であると、睡眠中の運転者はその音圧レベルに順応してしまい、所定の音圧レベルに対する反応が低下することがある。感覚閾値刺激である音圧レベルの音を間欠的に運転者に付与することにより、運転者の睡眠を一層確実に睡眠深度2といった浅いレベルに維持できる。
Moreover, in the
また、本実施形態に係る睡眠装置1では、感覚閾値刺激を付与する際に、人体の弁別閾値より小さな変化となるように、間欠的に付与される感覚閾値刺激の強度である音圧レベルを徐々に増減するようにしている。刺激強度の急激な変化は運転者の中途覚醒を招くことがあるため、このように人体の弁別閾値より小さな変化に基づいて、感覚閾値刺激の強度変化を行うことにより、中途覚醒を防止させて、一層確実に所定のレベルに維持できる。中途覚醒が少なくなることにより、運転者のすっきり感を一層高めることができる。
In addition, in the
また、本実施形態に係る睡眠装置1では、睡眠深度判定部11は、生理情報検出部4である心拍数計測センサによって検出された心拍数に基づいて、運転者の現睡眠深度を判定している。これにより、使用者の心拍数といった生理情報に基づいて使用者の現在の現睡眠深度を精度よく判定できる。
In the
続いて、上述した睡眠装置による被験者の睡眠深度の維持試験について説明する。 Then, the maintenance test of the test subject's sleep depth by the sleep apparatus mentioned above is demonstrated.
[睡眠深度の維持試験]
この試験は、睡眠を開始した被験者に対して、感覚閾値刺激を付与した場合と付与しなかった場合とで、被験者の睡眠深度がどのように変化するかを比較したものである。本維持試験では、被験者に付与する感覚閾値刺激として、図6に示すような音圧レベル40dB、15秒間隔の間欠的な感覚閾値刺激を用いる。
[Sleep depth maintenance test]
This test compares how the subject's sleep depth changes depending on whether or not a sensory threshold stimulus is applied to the subject who has started sleeping. In this maintenance test, an intermittent sensory threshold stimulation with a sound pressure level of 40 dB and an interval of 15 seconds as shown in FIG. 6 is used as the sensory threshold stimulation applied to the subject.
図7は、睡眠中の被験者に対して感覚閾値刺激を付与した場合の試験結果(A)である。同図に示すように、1名の被験者に図6に示すような感覚閾値刺激を付与した場合には、S1で示すように、15〜20分間程度、被験者の睡眠深度が睡眠深度2に維持された。一方、図8は、睡眠中の被験者に対して感覚閾値刺激を付与しなかった場合の試験結果(B)である。同図に示すように、1名の被験者に感覚閾値刺激を付与しなかった場合には、被験者は自然な睡眠リズムである覚醒リズムに基づいて、多少、睡眠深度を深浅に変動させながら、徐々に睡眠深度を深くしていき、S2で示すように、最終的に睡眠深度4に到達して深い眠りについた。
FIG. 7 is a test result (A) when a sensory threshold stimulus is applied to a sleeping subject. As shown in the figure, when a sensory threshold stimulus as shown in FIG. 6 is given to one subject, the subject's sleep depth is maintained at the
以上の結果から、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を被験者に付与することで、被験者の睡眠深度を最大レベルよりも浅い所定レベルである睡眠深度2に一定の時間、維持させられることが確認された。 From the above results, the subject's sleep depth can be maintained at the predetermined depth shallower than the maximum level for a certain period of time by giving the subject a sensory threshold stimulus having an intensity based on the human sensory threshold. It was confirmed.
次に、上述した睡眠装置による被験者の覚醒回数試験について説明する。 Next, a test for the number of awakenings of the subject using the above-described sleep device will be described.
[覚醒回数試験]
この試験は、睡眠を開始した被験者に対して、感覚閾値刺激を付与した場合であって、更に、人体の弁別閾値以下の変化率となるように感覚閾値刺激を付与した場合と人体の弁別閾値より大きい変化率となるように感覚閾値刺激を付与した場合とで、被験者の中途覚醒の回数がどのように変化するかを比較したものである。本覚醒回数試験では、弁別閾値以下の変化率となるようにした場合の感覚閾値刺激として、図9に示すように、音圧レベル40dB、15秒間隔の間欠的な感覚閾値刺激であって、立ち上がり箇所及び立ち下がり箇所において、それぞれ3秒間かけて0dBから40dBへ又は40dBから0dBへと変化させる感覚閾値刺激を用いる。一方、弁別閾値より大きい変化率となるようにした場合の感覚閾値としては、上述した図6に示すような音圧レベル40dB、15秒間隔の間欠的な感覚閾値刺激を用いる。
[Awakening test]
This test is a case where a sensory threshold stimulus is applied to a subject who has started sleep, and a case where a sensory threshold stimulus is applied so that the rate of change is equal to or less than the human body discrimination threshold. This is a comparison of how the number of midway awakenings of the subject changes when the sensory threshold stimulus is applied so that the rate of change is greater. In this awakening frequency test, as a sensory threshold stimulus when the rate of change is equal to or less than the discrimination threshold, as shown in FIG. Sensory threshold stimuli that change from 0 dB to 40 dB or from 40 dB to 0 dB over 3 seconds are used at the rising and falling points, respectively. On the other hand, as the sensory threshold when the rate of change is larger than the discrimination threshold, the above-described intermittent sensory threshold stimulation with a sound pressure level of 40 dB and intervals of 15 seconds as shown in FIG. 6 is used.
図10は、人体の弁別閾値以下の変化率となるように感覚閾値刺激を付与した場合の試験結果(C1)である。同図に示すように、20分間の睡眠において、1名の被験者の睡眠深度は睡眠深度2に維持され、しかも、睡眠途中での覚醒回数が数回程度に抑えられた。一方、図11は、人体の弁別閾値より大きな変化率となるように感覚閾値刺激を付与した場合の試験結果(C2)である。同図に示すように、20分間の睡眠において、1名の被験者の睡眠深度は睡眠深度2に維持され、睡眠途中での覚醒回数が5回となった。
FIG. 10 shows the test result (C1) when the sensory threshold stimulation is applied so that the change rate is equal to or less than the discrimination threshold of the human body. As shown in the figure, in the sleep for 20 minutes, the sleep depth of one subject was maintained at the
以上の結果から、人体の弁別閾値以下の変化率となるように感覚閾値刺激を被験者に付与することで、被験者の睡眠深度を睡眠深度2に維持させた上、更に、運転者の中途覚醒の回数を減少させられることが確認された。
From the above results, by applying a sensory threshold stimulus to the subject so that the rate of change is less than or equal to the discrimination threshold of the human body, the subject's sleep depth is maintained at the
上述した実施形態は、本発明に係る睡眠装置の一例を示すものである。本発明に係る睡眠装置は、このようなものに限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しないものであれば、実施形態に係る睡眠装置を変形し、又は車両以外のものに適用したものであってもよい。例えば、上記実施形態では、刺激の強度として音圧レベルを用いているが、これに変えて音の周波数を用いるようにしてもよいし、音圧レベルと音の周波数の両方を用いて刺激の強度としてもよい。また、上記実施形態では、心拍数といった生理計測に基づいて現睡眠深度を計測するようにしているが、脳波といった別の生理計測に基づいて現睡眠深度を計測するようにしてもよい。 Embodiment mentioned above shows an example of the sleep apparatus which concerns on this invention. The sleep device according to the present invention is not limited to such a device, and if the gist described in each claim is not changed, the sleep device according to the embodiment is modified or other than the vehicle. It may be applied. For example, in the above embodiment, the sound pressure level is used as the stimulus intensity. However, instead of this, the sound frequency may be used, or both the sound pressure level and the sound frequency may be used. It is good also as intensity. In the above embodiment, the current sleep depth is measured based on a physiological measurement such as a heart rate. However, the current sleep depth may be measured based on another physiological measurement such as an electroencephalogram.
また、上記実施形態では、睡眠の深度を示すレベルとして睡眠深度という用語を用いたが、国際的な指標である睡眠段階という用語を用いて睡眠の深さを表わすようにしてもよい。また、上記実施形態では、人体の弁別閾値に基づいて、感覚閾値刺激の強度を変化させる場合、図3に示すように一次関数的な直線に基づいて変化させていたが、人体の弁別閾値に基づいていれば、図11(a)に示すように指数関数的な曲線に基づいて変化させてもよいし、図11(b)に示すように対数関数的な曲線に基づいて変化させてもよいし、図11(c)に示すように、所定時間までは指数関数的な曲線に基づいて変化させ、所定時間を越えたら対数関数的な曲線に基づいて変化させるようにしてもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the term sleep depth was used as a level which shows the depth of sleep, you may make it represent the depth of sleep using the term sleep stage which is an international parameter | index. Moreover, in the said embodiment, when changing the intensity | strength of sensory threshold stimulation based on the discrimination threshold of a human body, as shown in FIG. 3, it was changed based on the linear function line, However, It is changed to the discrimination threshold of a human body. If it is based, it may be changed based on an exponential curve as shown in FIG. 11 (a), or may be changed based on a logarithmic function curve as shown in FIG. 11 (b). Alternatively, as shown in FIG. 11 (c), it may be changed based on an exponential curve until a predetermined time, and may be changed based on a logarithmic curve when the predetermined time is exceeded.
また、上記実施形態では、本発明に係る睡眠装置を車両に適用させた実施形態について説明したが、本発明に係る睡眠装置を車両以外のベッドや安楽イスなどに適用させて、通常の仕事におけるリフレッシュ用途に用いたり、警察や消防といった長時間の仮眠がとれない仕事における仮眠用途に用いたりしてもよい。 Moreover, although the said embodiment demonstrated embodiment which applied the sleeping device which concerns on this invention to the vehicle, the sleeping device which concerns on this invention is applied to a bed other than a vehicle, an easy chair, etc., and in normal work You may use for a refreshing use, or for a nap use in the work which cannot take a nap for a long time, such as the police and a fire fighting.
1…睡眠装置、2…睡眠制御部、4…生理情報検出部(生理情報検出手段)、5…感覚閾値検出部(感覚閾値検出手段)、6…環境刺激強度検出部(環境刺激強度検出手段)、7…刺激付与装置(刺激付与手段)、11…睡眠深度判定部(睡眠深度判定手段)、12…睡眠深度比較部(睡眠深度比較手段)、13…付与刺激制御部(刺激付与手段)、14…感覚閾値設定部、16…感覚閾値刺激設定部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記睡眠深度判定手段によって判定された前記現睡眠深度と、最大レベルよりも浅い所定のレベルで予め定められた目標睡眠深度とを比較する睡眠深度比較手段と、
前記睡眠深度比較手段によって前記現睡眠深度が前記目標睡眠深度に到達したと判断された場合に、人体の感覚閾値に基づく強度を有する感覚閾値刺激を前記使用者に付与する刺激付与手段と、
を備えたことを特徴とする睡眠装置。 A sleep depth determination means for determining a user's current sleep depth;
A sleep depth comparison means for comparing the current sleep depth determined by the sleep depth determination means with a target sleep depth predetermined at a predetermined level shallower than the maximum level;
When the sleep depth comparing means determines that the current sleep depth has reached the target sleep depth, the stimulus applying means for giving the user a sensory threshold stimulus having an intensity based on a human sensory threshold;
A sleep device comprising:
前記使用者が周辺環境から受ける刺激の強度を検出する環境刺激強度検出手段と、を更に備え、
前記刺激付与手段は、前記感覚閾値検出手段によって検出された強度から前記環境刺激強度検出手段によって検出された強度を差分して得られる強度の刺激を前記感覚閾値刺激として前記使用者に付与することを特徴とする請求項1に記載の睡眠装置。 Sensory threshold value detecting means for detecting an intensity that is a sensory threshold value of the user;
Environmental stimulus intensity detecting means for detecting the intensity of the stimulus received by the user from the surrounding environment;
The stimulus applying means provides the user with a stimulus having an intensity obtained by subtracting the intensity detected by the environmental stimulus intensity detecting means from the intensity detected by the sensory threshold detecting means as the sensory threshold stimulus. The sleep device according to claim 1.
前記刺激付与手段は、単位時間当たりの前記感覚閾値刺激の強度の変化がdV/dt以下となるように、前記感覚閾値刺激を前記使用者に付与することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の睡眠装置。 When the human body intensity discrimination threshold for the sensory threshold stimulus is dV, and the human time discrimination threshold for the sensory threshold stimulus is dt,
The said stimulation provision means provides the said sensory threshold stimulation to the said user so that the change of the intensity | strength of the said sensory threshold stimulation per unit time may be dV / dt or less. The sleep device according to any one of the above.
前記睡眠深度判定手段は、前記生理情報検出手段によって検出された前記生理情報に基づいて、前記使用者の前記現睡眠深度を判定することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の睡眠装置。
Further comprising physiological information detecting means for detecting physiological information of the user;
The said sleep depth determination means determines the said present sleep depth of the said user based on the said physiological information detected by the said physiological information detection means, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. The sleeping device described.
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