JP4126175B2

JP4126175B2 - 日中の身体状態を考慮に入れた睡眠環境制御装置

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Publication number: JP4126175B2
Application number: JP2001365675A
Authority: JP
Inventors: 敏昭佐々木
Original assignee: Tanita Corp
Current assignee: Tanita Corp
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP2003164497A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置に関するものであり、特に、使用者の日中の活動量を考慮して、使用者の睡眠環境を制御することのできるような装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
睡眠中の人物の身体状態を測定し、調整する装置が従来から提案されている。例えば、特公平７−１１４１４２号公報には、睡眠中の使用者の体重から代謝量を算出して寝床内温度を調整することで快適な睡眠を享受するとし、代謝量に基づいて寝床内温度を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、睡眠は、日中の活動と関係が深いことが報告されている。適度な運動を行うことで、その日の睡眠の質を向上させると言われる。あるいは良い睡眠が得られると、起床後のその日の活動力は向上するとも言われる。また、一般的に、適度な運動を毎日習慣的に行うことで健康的な身体を保つことができることは常識的な事項である。
【０００４】
また、体温は夜になると徐々に下降し始め、明け方前に最低に達する。朝、目覚める少し前から体温は再び上昇し始め、夕方にピークを迎える。この他にも、睡眠、種々のホルモン、酵素活性、尿により排泄される電解物質、さらには脳の覚醒水準や精神活動まで、実に多くの生理機能や行動が、１日の周期で変動している。この生物リズムあるいは生体リズムは、単細胞生物からヒトに及ぶ広範囲の動物や植物において観察される非常に普遍的なリズムである。
【０００５】
添付図面の図１３は、一般的な生活における人体の体温変動を説明する図である。この図１３を見て解るように、人体は朝方に最も低い体温であり、その後、徐々に体温が上昇し始め、昼間は体温が上昇している。午後６時頃をピークとし、その後、また朝方にかけて、徐々に低下していく。このように人体の体温は周期的な変動を行う。最高体温、最低体温となる時間やその温度は、個人によって多少の差が生じるが、このような体温の変動自体は、誰もが生じていると言われる。
【０００６】
ここで、睡眠研究においては、最高体温時点から体温の下降期に入眠すると、深い睡眠が得られ、睡眠時間は長くなり、逆に最低体温時点から体温の上昇時期に入眠すると、浅い睡眠となり、睡眠時間も短くなると報告されている。
【０００７】
このようなことを考慮して睡眠環境を制御すれば、使用者にとってより快適で且つ有益な睡眠環境を提供することができるものと考えられるが、前述した特公平７−１１４１４２号公報に開示されたような従来の装置では、使用者の日中の活動量やサーカディアンリズム等を考慮して、使用者の睡眠環境を制御してはいない。したがって、このような従来装置によって提供される睡眠環境は、使用者にとって必ずしも満足のいくものとはならない。
【０００８】
本発明の目的は、前述したような点に鑑み、使用者の日中の活動状況、体調や、サーカディアンリズム等を考慮して使用者にとってより快適で且つ有益な睡眠環境を提供できるような睡眠環境制御装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一つの観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるための寝床環境を形成する寝床手段と、使用者の日中の活動に関するデータを入力する入力手段と、前記寝床環境内の温度を調節する温度調節手段と、前記入力手段によって入力された使用者の日中の活動に関するデータに基づき前記温度調節手段の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【００１０】
本発明の別の観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるための寝床環境を形成する寝床手段と、使用者の日中の活動に関するデータを入力する入力手段と、前記寝床環境内の温度を調節する温度調節手段と、前記入力手段によって入力された使用者の日中の活動に関するデータと基準データとを比較することで使用者の身体状況を判定する判定手段と、該判定手段によって判定された使用者の身体状況に応じて前記温度調節手段の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【００１１】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記入力手段は、キースイッチによるものである。
【００１２】
本発明の別の実施の形態によれば、前記入力手段は、通信により行うものである。
【００１３】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記入力手段は、使用者の日中の活動量を測定する活動測定部および少なくとも該活動測定部によって測定された使用者の日中の活動量に関するデータを通信しうる通信部を備える外部端末からなる。
【００１４】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記活動測定部は、使用者の活動を検知する加速度センサを含む。
【００１５】
本発明のさらに別の観点によれば、使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、使用者が睡眠をとるための寝床環境を形成する寝床手段と、使用者の日中の活動量を測定する活動測定部および少なくとも該活動測定部によって測定された使用者の日中の活動量に関するデータを通信により入力する通信部を備える外部端末と、前記寝床環境内の温度を調節する温度調節手段と、使用者の一日の目標活動量を入力する入力手段と、前記外部端末の通信部から入力された使用者の日中の活動に関するデータと前記入力手段によって入力された目標活動量とを比較する比較手段と、該比較手段による比較結果に基づいて使用者の身体状況の判定を行なう判定手段と、該判定手段によって判定された使用者の身体状況に応じて前記温度調節手段の動作を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする睡眠環境制御装置が提供される。
【００１６】
本発明の一つの実施の形態によれば、前記判定手段において日中の活動量が少ないと判定された場合には、前記制御手段は、前記温度調節手段の動作を制御して、前記寝床環境内の温度を、睡眠中の使用者がエネルギーを消費する温度となるように制御する。
【００１７】
本発明の別の実施の形態によれば、前記判定手段において疲労があると判定された場合には、前記制御手段は、前記温度調節手段の動作を制御して、前記寝床環境内の温度を、使用者が熟睡できる温度となるように制御する。
【００１８】
本発明のさらに別の実施の形態によれば、前記外部端末は、使用者の日中の体温を測定する体温測定部と、該体温測定部によって測定された体温の時系列データから使用者の体温リズムを求め、理想的な入眠時間を判定する判定部と、該判定部によって判定された入眠時間を報知する報知部を備える。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態および実施例について、本発明をより詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例である睡眠環境制御装置の寝床側の外観図である。この図１に示されるように、この実施例の睡眠環境制御装置は、使用者が横臥して睡眠をとるための寝床環境を構成するマットレス１を備えている。このマットレス１は、内部に空気が注入された複数の空気チューブからなるエアマットであり、その側面部には操作ボックス２を有する。マットレス１の上面には、生体電気インピーダンスの測定に用いる電流供給電極３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、電圧測定電極４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄが設けられ、また、使用者の体温を測定する体温測定パッド５も設けられている。
【００２１】
操作ボックス２の上面には、表示部６、複数のスイッチからなる入力装置７が設けられる。図１には現れていないが、操作ボックス２には、後述するような機能を果たす、高周波定電流回路８、電圧測定回路９、圧力センサ１０、演算制御部１１、外気温測定部１３、加熱冷却部１６、空気圧制御部１７、時計装置１８、記憶装置１９、後述する小型端末との間でデータの送受信を可能とする送受信部２１等が設けられている。勿論、これらの各構成部分は、場合によっては、操作ボックス２とは別の場所に設けることができる。
【００２２】
図２は、図１に示す装置の使用状態を表すもので、マットレス１上で睡眠中の使用者を点線で示している。このように、電流供給電極３Ａ〜３Ｄ、電圧測定電極４Ａ〜４Ｄおよび体温測定パッド５は、使用者が横臥位で寝たときに、各部位に接触するような位置に配置されている。
【００２３】
図３は、図１に示したマットレス１を含む睡眠環境制御装置の各構成部分の接続関係を示すブロック図である。この図３に示されるように、電流供給電極３Ａ〜３Ｄは、高周波の微弱な定電流を印加するための高周波定電流回路８に接続されている。別の電圧測定電極４Ａ〜４Ｄは、前述の定電流による電圧降下分を測定するための電圧測定回路９に接続されている。また、圧力センサ１０は、後述するような種々な機能を果たすものであり、そのうちの一つの機能として、使用者がマットレス１に乗ったとき、その重量である体重を測定する体重測定手段としての機能を果たす。圧力センサ１０は、マットレス１内の空気圧を表す圧力信号を発生しうるものであり、使用者がマットレス１上に乗る前の圧力センサ１０からの圧力信号と使用者がマットレス１上に乗った後の圧力センサ１０からの圧力信号とから使用者の体重を知ることができる。この電圧測定回路９と圧力センサ１０は、アナログ値からデジタル値への変換や体脂肪量、基礎代謝量の算出、加熱や空気圧等各種の制御を行う演算手段である演算制御部（ＣＰＵ）１１に接続されている。
【００２４】
表示部６、複数のスイッチからなる入力装置７は、演算制御回路部（ＣＰＵ）１１に接続され、使用者の各身体情報を設定するのに用いられる。
【００２５】
マットレス１の上面に設けられた複数の体温測定パッド５は、体温測定手段を構成する体温測定部１２を構成しており、これら体温測定パッド５は、例えば、内部にサーミスタのような感温素子が設けられているようなものでもよい。この温度測定部１２は、ＣＰＵ１１に接続され、使用者の体温を測定する。
【００２６】
尚、この体温測定パッド５は、使用者の背中や肩に接触する構成のため、実際に測定される温度は使用者の体表面温度であるが、本発明ではこの体表面温度を体温として説明する。また、実際には使用者は睡眠中には、体表面と体温測定パッド５が接触しない状況もあるが、掛け布団を掛けることで、寝床環境内の温度（掛け布団とマットレスとの間の温度）と体表面の温度はほぼ同一であると仮定し、この寝床環境内温度を使用する。
【００２７】
また、外気温測定部１３も同様に感温素子を備え、寝床環境外の温度（睡眠状態にある部屋の気温）を測定するものである。この外気温測定部１３は、操作ボックス２に設けるよりも、寝床環境の存在する部屋の温度をより正確に測定できるような場所に設ける方が好ましい場合もある。表示手段である表示部６は、測定された使用者の睡眠中の結果表示を行なう。
【００２８】
また、操作ボックス２の内部に設けられた温度調節手段を構成する加熱冷却部１６は、この実施例ではマットレス１を構成するエアマット内の空気を加熱冷却するものである。この加熱冷却部１６は、一般的なエアーコンディショナー（エアコン）と同様構成でよく、ヒーターにより空気を温め、コンプレッサーにより冷やす構造のものでよい。更に、空気圧制御部１７は、マットレス１を構成するエアマット内の空気圧を調整するためのものである。これら加熱冷却部１６および空気圧制御部１７も、ＣＰＵ１１に接続されて、それらの動作を制御されるようになっている。
【００２９】
更に、時計装置１８および記憶装置１９もＣＰＵ１１に接続されており、時計装置１８は、現在の時刻や一定時間を計測し、記憶装置１９は、測定結果や基準となる値を記憶しておくものである。
【００３０】
更に、送受信部２１もＣＰＵ１１に接続されており、この送受信部２１は、後述するような外部端末を構成する小型端末５１との間で、赤外線により、データの送受信を行うことができるようにするものである。
【００３１】
図４は、図１に示した寝床側構成部分と組み合わさって本発明の一実施例としての睡眠環境制御装置を構成する外部端末の一例である小型端末の外観図である。この図４に示されるように、この小型端末５１は、各種の測定を行うボックス５２と、使用者の手首等に装着されるバンド５３とを備える。ボックス５２には、複数のスイッチからなる操作部５４と、様々な情報を表示する表示部５５、本小型端末５１を装着した使用者の歩行、走行といった体動により生ずる振動などを検知する加速度センサからなる活動量検出部５８等が設けられている。図４には現れていないが、ボックス５２には、後述するような機能を果たす、送受信部５６、体温測定部５７、演算制御部６０、時計回路６１、記憶装置６２等も設けられている。
【００３２】
図５は、図４に示した小型端末５１の各構成部分の接続関係を示すブロック図である。この図５に示されるように、操作部５４、表示部５５、送受信部５６、体温測定部５７、活動量検出部５８、時計回路６１および記憶装置６２は、それぞれ演算制御部６０に接続され、それぞれの動作を制御されるようになっている。
【００３３】
送受信部５６は、寝床側の操作ボックス２に設けられた送受信部２１との間で赤外線によってデータを送信および受信する機能を果たす。体温測定部５７は、例えば、ボックス５２の裏側に配置された温度センサからなるものでよく、使用者の体温を測定する機能を果たす。また、ボックス５２の裏側には、脈拍測定用のフォトセンサを設けておくこともできる。活動量検出部５８は、加速度センサを用いて生体の活動量の計測を行うもので、アクチグラムや歩数計において行われているものと同様である。時計回路６１は、現在の時刻や一定時間を計測する機能を果たし、記憶装置６２は測定結果を記憶しておくものである。そして、演算制御部６０は、これらの各構成部分と接続され、種々の信号処理や制御を行う機能を果たすものである。
【００３４】
次に、このような構成を有した本発明の睡眠環境制御装置の動作の流れについて説明する。
【００３５】
図６は、本発明の装置の動作のメインフロー図である。図６に示されたメインフローにおいて、ステップＳ１において、電源スイッチをオンすると、ステップＳ２で、個人情報が記憶装置１９に記憶されているかをチェックし、記憶されている場合には、その情報を表示部６に表示する。記憶されていない場合には、記憶されていない事を表示する。ここで、ステップＳ３で、入力装置７のうちの設定スイッチが押された場合には、設定モードとなる。この設定モードであるステップＳ４で、使用者は、入力手段である入力装置７を用いて身長、年齢、性別を入力する。更に、使用者が一日に歩くべき歩数である目標歩行数も入力する。数値の入力後、設定スイッチを押すことで入力数値が確定される。
【００３６】
ステップＳ５で、測定スイッチが押されると、データ受信状態となり、小型端末５１からのデータを、ステップＳ６にて受信する。このデータは、使用者の日中の活動量に関するものである。
その後、ステップＳ７に進み、初期測定モードになる。この初期測定モードについては後述する。
【００３７】
初期測定が行われると、ステップＳ８に進み、その日の身体状況つまり活動量が使用者にとってどの程度の負荷であったかを判断する身体状況判定モードになる。この身体状況判定モードについても後述する。
【００３８】
ここで、身体状況が目標の活動量を超えているか否かによって、睡眠中の環境の制御が異なる。これは、ステップＳ９において、記憶装置１９の目標達成フラグにより判断する。これは当日の活動量が目標活動量に達してない場合には、運動量が少ないため、睡眠中の寝床内温度を下降させて、積極的に体脂肪を燃焼し易い環境とし、目標活動量に達している場合には、その運動により疲労が溜まる可能性があるため、使用者の疲労回復や休息がとれるように、熟睡できる環境に制御する。
【００３９】
従って、目標活動量を未達成の場合には、ステップＳ１０の代謝制御モード（脂肪燃焼制御）となり、目標活動量を達成している場合には、ステップＳ１１の安眠制御モード（安眠環境制御）となる。これら各モードについても後述する。
【００４０】
その後、通常の睡眠状態における測定となる。この睡眠中の測定においては、常に使用者の体温または寝床環境内温度の測定を温度測定部１２において行い、使用者の身体振動を表す圧力センサ１０からの圧力信号を、例えば、後述するように処理することによって、使用者の心拍数と呼吸数を算出し、記憶装置１９に記憶していくが、これらはメインルーチンとは別処理で行うものとして本フローには示さない。
【００４１】
次に、ステップＳ１２に進み、使用者が起床（覚醒状態）したかを判断する起床判定モードになる。ここで、ステップＳ１３において、記憶装置１９内の起床フラグから使用者が起床したかを判断し、起床していない場合には、再度、身体状況を判定するためステップＳ８に戻る。起床したと判断された場合には、ステップＳ１４に進み、一晩の睡眠測定における結果を算出する。この結果の算出としては、初期測定において算出した使用者の基礎代謝量と睡眠時間や体温データ等から、今回の睡眠において燃焼したと考えられる体脂肪量を算出する。
【００４２】
ステップＳ１５において、算出された結果を表示部６に表示し、その後、ステップＳ１６にて、測定結果が記憶装置１９に記憶される。その後、ステップＳ１７にて、睡眠において得られたデータを小型端末５１に転送する。ここで送信するデータは、現在の目標活動量と前日の入眠時間（実際に睡眠状態に入った時間）及び睡眠時間（睡眠状態と判断されてから起床が確認されるまでの時間）である。
【００４３】
次に、各モードについて説明する。
初期測定モード
図７は、初期測定モードの流れを示すフロー図である。この初期測定モードでは、まず、睡眠前に使用者の体重および生体電気インピーダンス、その他の身体パラメータを測定する。最初に、ステップＳ２１において、体重を測定する。この体重の測定は、マットレス１内の空気圧を感知する圧力センサ１０によって行なう。前述したように、使用者の体重により、エアマット１内の空気圧が変化するが、この変化量を圧力センサ１０により検出し、ＣＰＵ１１において得られた信号の平均値から体重値に換算する。
【００４４】
更に、ステップＳ２２において、生体電気インピーダンスの測定を行う。この測定は、マットレス１の表面に設けられた各電極３Ａ〜３Ｄ，４Ａ〜４Ｄを用いる。電流供給電極３Ａ〜３Ｄと電圧測定電極４Ａ〜４Ｄを順番に切り替え、各部位及び全身の生体電気インピーダンスを測定する。この生体電気インピーダンスの測定方法は既に公知の技術のためこれ以上詳述しない。
【００４５】
次に、ステップＳ２３において、測定された生体電気インピーダンス値と体重及び設定モードにおいて入力された身長、性別、年齢から、被験者の体脂肪率を算出する。この体脂肪率の算出も既に公知のものなので、説明を省略する。
【００４６】
次に、ステップＳ２４において、使用者の体温を測定する。体温の測定は、体温測定パッド５に接触した体表面の温度を測定することで行う。これを安静時体温とする（特開平６−３１５４２４参照）。
【００４７】
次に、ステップＳ２５において、使用者の身体振動を圧力センサ１０により検出する。マットレス１上での使用者の身体振動は、圧力センサ１０からの圧力信号の変化としてとらえられる。したがって、使用者の心拍信号、呼吸信号を得るため、圧力センサ１０からの圧力信号のサンプリングを、数十ｍ秒程度のサンプリング周期にて行い、約３０秒測定を行う。ここで得られた圧力センサ１０からの信号は、記憶装置１９に記憶される。
【００４８】
次に、ステップＳ２６において、ステップＳ２５にて記憶装置１９に記憶された圧力センサ１０からの圧力信号によって表される身体の振動信号から、使用者の心拍数、呼吸数を算出する。圧力センサ１０からの信号は、演算制御部１１内のバンドパスフィルターを通して、数Ｈｚ〜十数Ｈｚの信号のみを抽出し、更に得られた信号から周波数解析を行う。心拍数は一般成人で１分間に８０拍程度と言われ、呼吸数は１分間に１５回程度と言われる。このように、心拍と呼吸では頻度（周期）が異なるため、人体の振動信号の分離（周波数解析）することで算出することが可能である。ここで求められた心拍数、呼吸数をそれぞれ安静時心拍数、安静時呼吸数とする。
【００４９】
次に、ステップＳ２７において、使用者の基礎代謝量を算出する。ここで基礎代謝量の算出は、以下の通りである。
【００５０】
まず、測定された生体電気インピーダンス値（ＢＩＡ）から、利用者の筋肉量を算出する。
筋肉量＝ａ₁身長＋ｂ₁体重＋ｃ₁ＢＩＡ＋ｄ₁年齢＋ｅ₁性別
更に基礎代謝量の算出を行う。
基礎代謝量＝ａ₂筋肉量＋ｂ₂安静時体温＋ｃ₂安静時脈拍数＋ｄ₂安静時呼吸数
（ここでａ₁、ａ₂、ｂ₁、ｂ₂、ｃ₁、ｃ₂、ｄ₁、ｄ₂、ｅ₁は係数）
尚、この計算は前述した除脂肪量に年齢の逆数を演算に用いることから算出してもよい。
【００５１】
ここで本モードにて測定された値及び演算により算出された各値は、ステップＳ２８にて、記憶装置１９に記憶される。
【００５２】
以上で初期測定モードは終了する。
身体状況判定モード
図８は、身体状況判定モードの流れを示すフロー図である。この身体状況判定モードでは、使用者の日中の活動量から、現在の身体状態（体調）を判定する。これは過度の歩行や運動により疲労が生じていないかを判断する。
【００５３】
ステップＳ３１にて、日中の活動量と現在の目標活動量及び最大許容活動量を記憶装置１９から読み込み、ステップＳ３２にて、比較演算を行う。ここで目標活動量は設定モードで使用者により設定された活動量であるが、最大許容活動量は予め定められた値であり、それ以上の値となっている場合には、十分に疲労していると考えられるため、目標活動量の達成に係らず、ステップＳ３３にて、強制的に目標活動量をクリアしたとする。
【００５４】
ここで、ステップＳ３４にて、目標活動量をクリアした場合には、十分な運動を行ったとして正常とし、ステップＳ３５にて、記憶装置１９の目標達成フラグをオンにする。逆に、目標活動量をクリアしていない場合には、ステップＳ３６にて、十分な身体活動を行っておらず運動不足の状態であり、体脂肪が蓄積される可能性があるとする。
【００５５】
以上で身体状況判定モードは終了する。
基礎代謝制御モード
図９は、基礎代謝制御モードの流れを示すフロー図である。この基礎代謝制御モードでは、身体状況判定モードでの結果に基づいてエアマット１内の空気温度を制御する。ここで体温と環境温度との間に温度差が生じた場合、体温を一定に保とうとするホメオスタシスと呼ばれる身体機能により代謝が起こるのであるが、体温より環境温度がわずかに高い場合には、逆に代謝を下げることで体温維持をしようとする。更に暑くなれば発汗のための代謝が起こるのであるが、睡眠中だと発汗により寝床内の湿度が高まり寝苦しさを誘ってしまう。
【００５６】
そこで、日中の活動量が少なく、体脂肪が蓄積される可能性が高い使用者の場合には、マット内の温度を下降させることで、使用者をとりまく環境温度、寝床環境内温度を下降させる。これにより使用者の代謝量を上昇させて体脂肪が燃焼し易い状況にする。
【００５７】
まず、ステップＳ４１にて、記憶装置１９に目標活動量と今回の日中の活動量データとを読み込む。ステップＳ４２に進み、この読み込まれた値と、初期測定によって算出された使用者の代謝量から、睡眠中に必要な脂肪燃焼量を算出する。ここで算出された脂肪燃焼量に基づいて、代謝量上昇のための条件を決定する。まず、ステップＳ４３において、外気温測定部１３を用いて、外気温（使用者のいる室内の温度）を測定する。更に、ステップＳ４４にて、再度、現在の使用者の体温、寝床環境内温度を温度測定部１２において測定し、ステップＳ４５にて、測定された外気温と体温の温度差を求め、ステップＳ４６で、この値が５℃以上１０℃未満低くなるように制御する。５℃以内であれば、被験者をとりまく環境を下降させるために寝床内の温度を下げる。つまり、ステップＳ４７にて、エアマット内の空気を加熱冷却部１６において冷ます。一方、既に５℃以上になっている場合には、ステップＳ４８にて、十分に温度は下降されているとし、温度の調整（冷却）をやめる。
【００５８】
例えば、外気温が２０℃で、体温（体表面温度）が１８℃の時には、体温に対しての温度差が５℃以上１０℃未満にするために、加熱冷却部１６によりエアマット内の空気を冷却する。従って、このモードにおいて再度温度差の確認が行われる時に、５℃以上の温度差が検出されるまで冷却し、５℃以上になった時点で冷却を止める。この温度差は限られるものではないが、加熱もしくは冷却を続けあまりに高い温度差が生じると使用者はその温度差のために起床してしまい寝ることができないため、使用者が睡眠を続けることが可能な程度の温度調節するものである。
【００５９】
以上のようにして、基礎代謝制御モードでは、日中の活動によって、消費しきれなかったエネルギーを、睡眠中に消費させることにより、体脂肪の蓄積を予防する。
安眠環境制御モード
図１０は、安眠環境制御モードの流れを示すフロー図である。この安眠環境制御モードでは、使用者が熟睡できる環境に制御することで、身体の疲労を回復する。前述した通り、使用者の体温と寝床環境内の温度に差が生じていると、身体内において代謝が発生する。従ってここでは、測定された体温と寝床環境内の温度がほぼ同じ温度、つまり体温に対して温度差が±１〜２℃となるように制御する。これにより代謝量を抑え、かつ熟睡できる環境とする。
【００６０】
まず、ステップＳ６１において、再度、現在の被験者の体温を測定し、ステップＳ６２において、この温度に基づいて、演算制御部１１は、加熱冷却部１６を制御し、マット内の空気の温度を調整する。
【００６１】
以上で安眠環境制御モードは終了する。
起床判定モード
図１１は、起床判定モードの流れを示すフロー図である。この起床判定モードでは、使用者が睡眠状態から、覚醒状態（目覚めた状態）になったかを判定する。睡眠状態から覚醒状態に移行すると人体は心拍数が上昇する。従って、この身体の変化を捉えることで被験者が覚醒状態になったかを判断する。
【００６２】
ステップＳ８１において、メインルーチンには記載しない別ルーチンにおいて検出され、記憶装置１９に記憶してある心拍数データ及び基準心拍数を読み込む。ここで基準心拍数とは、被験者の睡眠時間中における心拍数の平均値である。ステップＳ８２において、基準心拍数と現在の心拍数を比較し、ステップＳ８３において、その差が一定範囲内かを判断する。ここでは基準心拍数の２０％以内であるかを判断する。ここで超えている場合には、ステップＳ８４において、覚醒状態に移行したとし起床フラグをオンにし、その範囲内であれば、ステップＳ８５において、未だ睡眠中であるとする。
【００６３】
以上で起床判定モードは終了する。
【００６４】
次に、小型端末による日中の使用者の活動量の測定について説明する。
【００６５】
図１２は、小型端末による日中の測定のための動作の流れを示すフロー図である。
【００６６】
先ず、この小型端末５１は、バンド５３によって使用者の腕に取り付けられ固定されているとする。ステップＳ１０１において、使用者が操作部５４の電源スイッチを押すと小型端末は起動する。ここで、ステップＳ１０２にて、表示部５５には、一日の目標値が表示される。これと同時に、転送された前日の入眠時間と睡眠時間のデータから、記憶装置６２に記憶されている睡眠時間データを補正する。この睡眠時間データは日々に測定されたデータに基づいて睡眠時間データを補正されるので、個人に即したデータとなる。
更に、ステップＳ１０３で、現在の達成値が表示されるが、電源を入れた初期状態では勿論、値は０である。その後、加速度センサからなる活動量検出部５８において、使用者の動きを常時検出、カウントして活動量の算出をしていくが、それらは別ルーチンで行うものとして、本フローには記載しない。
【００６７】
ここで、現在の活動量が目標活動量に達したかを、ステップＳ１０４にて演算制御部６０において比較することで行い、目標活動量に達した場合には、ステップＳ１０５にて、ブザー（図示していない）を鳴らすと共に、表示部５５に表示することで使用者に報知する。
【００６８】
次に、ステップＳ１０６にて、体温測定部５７において使用者の現在の体温を測定する。ステップＳ１０７にて、測定された体温データは、時計回路６１からの現在時刻データと共に記憶装置６２に記憶される。ここで使用者の体温変動から、サーカディアンリズムを判定する。この判定は、過去数回の測定データから行う。過去の体温変化のデータから、また、その個人が持つ体温のサーカディアンリズムに対応して行われる。
【００６９】
判定した体温リズムから、おおまかな睡眠時間の割り出しを行う。予め記憶装置６２に、サーカディアンリズムのどの時点（位相）で睡眠に入ると、どの程度睡眠が取れるかというデータを記憶させておき、そのデータと今回判定した体温リズムとを照合させて、現在が図１３に示す体温リズムのどの位相に当るかを判定することで行う。この判定は、ステップＳ１０８で、操作部５４の睡眠確認キーを押すと、ステップＳ１０９にて、記憶装置６２から体温リズムに基づく睡眠時間データを呼び出し、ステップＳ１１０で、そのデータと、現在の体温変化データとを照合し、ステップＳ１１１にて、判定された現在睡眠を行うことで得られると予想される睡眠時間を表示部５５に表示する。
【００７０】
ステップＳ１１２において、電源スイッチが押されると、ステップＳ１１３にて、演算制御部は、それまでにカウントされた活動量を記憶装置６２に記憶し、電源はオフとなる。
【００７１】
前述したように、本発明の睡眠環境制御装置の実施例では、常時携帯可能な小型端末を用いて、使用者の日中の身体状態、活動状況を測定する。測定したデータを、小型端末の送受信部から、マットレスおよび操作ボックスから構成される寝床側の送受信部に送信し、受信したデータから、使用者の日中の活動量や疲労度を判定する。寝床側ではその身体状況に応じて寝床環境内の温度を制御する。つまり、使用者の一日の活動量が多く、疲労が生じていると判断される場合には、熟睡することで身体を休めることができる環境に制御し、逆に使用者の一日の活動量が少ない場合には、寝床環境内の温度を下降させることにより睡眠中の基礎代謝量を上昇させる。これにより、活動により消費できなかったカロリーを睡眠中に消費させることができる。
【００７２】
また、日中の身体状況を小型端末で測定し、睡眠中の身体状況を寝床側でそれぞれ測定し、これらをあわせてサーカディアンリズムの判定を行う。ここでは体温や心拍変動などを指標として、その時点で入眠した場合に得られる睡眠時間を判定、報知する。
【００７３】
前述した実施例では、日中の活動量の測定として歩行数を測定し、その値によって睡眠環境を制御する形態を示したが、日中の活動量とは歩行数だけでなく、加速度センサによりランニングやサイクリング等の各種の運動によって生じる動作をカウントする形態としてもよく、日中の活動量を限定するものではない。
【００７４】
また、寝床側に日中の活動に関するデータを入力する方法として、小型端末と赤外線等による無線通信によりデータを送受信するものとして説明したが、有線通信であってもよく、また、例えば一般的な歩数計で得られた歩行数データを使用者がキースイッチを用いて直接寝床側に手入力する形態でもよい。
また、ここでは一日の目標活動量を設定し、その目標値を達成したかによって睡眠環境を制御する構成を示したが、目標活動量は、性別、年齢、身長、体重、体脂肪率といった被験者の身体データから管理装置で算出し、その値との比較を行う構成としても良い。あるいは、単に一日の活動量のみに基づいて寝床環境内温度を制御する構成としてもよい。
【００７５】
また、前日の日中の活動及び睡眠中の代謝上昇においても消費エネルギーが少ない場合には、その消費出来なかったエネルギー分を加算して次の日の目標活動量としてもよい。
【００７６】
また、小型端末において、日中の体温変動を常時測定する構成で示したが、常時測定が難しい場合には、体温測定は一定時間毎に測定する形態とし、その変動の推移からピークとなる時間を推測する形態としもよい。また、体温は激しい運動や様々な行動により変化が生じるため、それらを考慮して補正する構成としてもよい。あるいは、理想的な入眠時間の何時間前であるかを報知する形態としてもよい。
【００７７】
また、サーカディアンリズムは、体温だけでなく、例えば、心拍変動にも現れると言われるので、心拍変動から判定する形態としてもよい。
【００７８】
また、日中の脈拍を常時連続もしくは定点計測して心拍変動を求め、スペクトル解析を行うことでパワースペクトルを算出し、交感神経活動に関係する高周波成分（ＨＦ）と、副交感神経活動に関係する低周波成分（ＬＦ）を求める。この比ＬＦ／ＨＦにより交換神経、副交感神経の活動バランスからサーカディアンリズムの判定を行う形態としてもよい。
【００７９】
本発明のメインルーチンでは、通常測定状態において、各モードを同レベル（頻度）で行うように示されているが、基礎代謝制御モードや安眠環境制御モードは、頻繁に行う必要はないので、５分〜１０分間ごとにそのモードに移行するようにした方が、より良い制御が可能となる。
【００８０】
また、睡眠環境の制御としては、寝床環境内の温度、音、においといった睡眠環境を調整するものとしてもよい。
【００８１】
また、基礎代謝制御モードおよび安眠環境制御モードにおいて、リアルタイムに睡眠中の脂肪燃焼量を例えば以下に示す式によって求めることで、温度等の制御をしてもよい。
【００８２】
脂肪燃焼量＝ａ代謝量＋ｂ体脂肪量＋ｃ（体温／外気温）＋ｄ心拍数変化＋ｅ呼吸数変化
基礎代謝量制御モードにおいて、脂肪燃焼量と温度調節の両方から最適な温度制御パターンを判定して、その個人にあった温度制御をしてもよい。これは安眠環境制御モードにおいても同様である。
【００８３】
また、前述の実施例では、寝床環境を構成する手段であるマットレスとして、使用者が横臥するエアマットを使用し、エアマット内部に封入された空気（エア）を温めたり冷やしたりすることで寝床環境内の温度を制御するものとしたが、マットレスとしては、内部に水（ウォーター）を封入し、この水を温めたり冷やしたりするウォーターマットでもよい。また、水に限らず、液体であれば実施可能であり、封入する物質を限定するものではない。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の睡眠環境制御装置は、使用者の日中の活動状況に応じて寝床環境内の温度を制御するため、日中の活動量が少なく消費エネルギー量が少ないと考えられる場合には、睡眠環境の温度差により、日中の活動で消費出来なかったエネルギーを睡眠中に消費することができる。
【００８５】
また、使用者が日中に十分な活動を行っている場合には、疲労が生じる可能性があるが、その場合には、使用者が熟睡できるように寝床内の温度を制御するため、使用者は十分な休息が取れ疲労回復を行うことができる。
【００８６】
また、日中の体温を計測し、体温変化から使用者の体温リズムを判定する構成とすれば、サーカディアンリズムに基づく理想的な入眠時間を報知することが可能となり、より良い睡眠環境を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である睡眠環境制御装置の寝床側の外観図である。
【図２】図１に示す装置の使用状態を表す図である。
【図３】図１に示したマットレスを含む睡眠環境制御装置の各構成部分の接続関係を示すブロック図である。
【図４】図１に示した寝床側構成部分と組み合わさって本発明の一実施例としての睡眠環境制御装置を構成する外部端末の一例である小型端末の外観図である。
【図５】図４に示した小型端末の各構成部分の接続関係を示すブロック図である。。
【図６】本発明の装置の動作のメインフロー図である。
【図７】初期測定モードの流れを示すフロー図である。
【図８】身体状況判定モードの流れを示すフロー図である。
【図９】基礎代謝制御モードの流れを示すフロー図である。
【図１０】安眠環境制御モードの流れを示すフロー図である。
【図１１】起床判定モードの流れを示すフロー図である。
【図１２】小型端末による日中の測定のための動作の流れを示すフロー図である。
【図１３】一般的な生活における人体の体温変動を説明する図である。
【符号の説明】
１マットレス
２操作ボックス
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ電流供給電極
４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ電圧測定電極
５体温測定パッド
６表示部
７入力装置
８高周波定電流回路
９電圧測定回路
１０圧力センサ
１１演算制御部
１２温度測定部
１３外気温測定部
１６加熱冷却部
１７空気圧制御部
１８時計装置
１９記憶装置
２１送受信部
５１小型端末
５２ボックス
５３バンド
５４操作部
５５表示部
５６送受信部
５７体温測定部
５８活動量検出部
６０演算制御部
６１時計回路
６２記憶装置

Claims

使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、該睡眠環境制御装置は、寝床側部分（１）および外部端末（５１）を備え、
前記外部端末（５１）は、使用者の日中の歩行数を測定する加速度センサ（５８）と、少なくとも該加速度センサ（５８）によって測定された使用者の日中の歩行数に関するデータを通信しうる通信部（５６）とを備え、
前記寝床側部分（１）は、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、前記外部端末（５１）の通信部（５６）から前記使用者の日中の歩行数に関するデータを受信して前記寝床側部分（１）に入力する送受信部（２１）と、前記マットレス内の温度を調節する温度調節手段（１６）と、前記送受信部（２１）によって入力された使用者の日中の歩行数に関するデータに基づき前記温度調節手段（１６）の動作を制御する演算制御部（１１）とを備え、
前記演算制御部（１１）は、使用者の日中の歩行数が少ない場合には、前記温度調節手段（１６）の動作を制御して、前記マットレス内の温度を、外気温よりも５℃以上低い温度となるように制御する
ことを特徴とする睡眠環境制御装置。
使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、該睡眠環境制御装置は、寝床側部分（１）および外部端末（５１）を備え、
前記外部端末（５１）は、使用者の日中の歩行数を測定する加速度センサ（５８）と、少なくとも該加速度センサ（５８）によって測定された使用者の日中の歩行数に関するデータを通信しうる通信部（５６）とを備え、
前記寝床側部分（１）は、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、前記外部端末（５１）の通信部（５６）から前記使用者の日中の歩行数に関するデータを受信して前記寝床側部分（１）に入力する送受信部（２１）と、前記マットレス内の温度を調節する温度調節手段（１６）と、前記送受信部（２１）によって入力された使用者の日中の歩行数に関するデータと予め定められた基準データとを比較して、基準よりも使用者の日中の歩行数が少ないか否かを判定する判定手段と、該判定手段によって判定された結果に応じて前記温度調節手段（１６）の動作を制御する演算制御部（１１）と、を備え、
前記判定手段において使用者の日中の歩行数が基準よりも少ないと判定された場合には、前記演算制御部（１１）は、前記温度調節手段（１６）の動作を制御して、前記マットレス内の温度を、外気温よりも５℃以上低い温度となるように制御する
ことを特徴とする睡眠環境制御装置。
使用者が睡眠をとる環境を制御するための睡眠環境制御装置において、該睡眠環境制御装置は、寝床側部分（１）および外部端末（５１）を備え、
前記外部端末（５１）は、使用者の日中の歩行数を測定する加速度センサ（５８）と、少なくとも該加速度センサ（５８）によって測定された使用者の日中の歩行数に関するデータを通信しうる通信部（５６）とを備え、
前記寝床側部分（１）は、使用者が睡眠をとるためのマットレスと、前記外部端末（５１）の通信部（５６）から前記使用者の日中の歩行数に関するデータを受信して前記寝床側部分（１）に入力する送受信部（２１）と、前記マットレス内の温度を調節する温度調節手段（１６）と、使用者の一日の目標歩行数をスイッチを押すことで数値入力する入力装置（７）と、前記送受信部によって入力された使用者の日中の歩行数に関するデータと前記入力装置（７）によって入力された目標歩行数とを比較する比較手段と、該比較手段による比較結果に基づいて目標歩行数よりも使用者の日中の歩行数が少ないか否かを判定する判定手段と、該判定手段によって判定された結果に応じて前記温度調節手段（１６）の動作を制御する演算制御部（１１）と、を備え、
前記判定手段において使用者の日中の歩行数が目標歩行数よりも少ないと判定された場合には、前記演算制御部（１１）は、前記温度調節手段（１６）の動作を制御して、前記マットレス内の温度を、外気温よりも５℃以上低い温度となるように制御する
ことを特徴とする睡眠環境制御装置。
前記判定手段において使用者の日中の歩行数が少なくはないと判定された場合には、前記演算制御部（１１）は、前記温度調節手段（１６）の動作を制御して、前記マットレス内の温度を、使用者の体温に対する温度差が±２℃である温度となるように制御する請求項３に記載の睡眠環境制御装置。