特開 2024-158507 評価装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024158507

(43)【公開日】2024-11-08

(54)【発明の名称】評価装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/16 20060101AFI20241031BHJP

   A61B 5/08 20060101ALI20241031BHJP

【ＦＩ】

A61B5/16 130

A61B5/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023073760

(22)【出願日】2023-04-27

(71)【出願人】

【識別番号】000005887

【氏名又は名称】三井化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】笠井 隆

(72)【発明者】

【氏名】吉田 光伸

(72)【発明者】

【氏名】菅 竜貴

【テーマコード（参考）】

4C038

【Ｆターム（参考）】

4C038PP05

4C038SS09

4C038SV01

4C038SV05

(57)【要約】

【課題】ユーザにセンサ端末を装着させることなく、ユーザの睡眠状態を検出可能な評価装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】ユーザに装着されていない状態で配置される非焦電性の圧電素子の出力に基づき、前記ユーザの睡眠状態を評価する評価装置であって、圧電素子から出力された検出信号に基づいて、ユーザの生体情報を取得する生体情報取得部と、生体情報取得部により取得されたユーザの生体情報に基づいて、ユーザの睡眠状態に関する情報を取得する制御部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザに装着されていない状態で配置される非焦電性の圧電素子の出力に基づき、前記ユーザの睡眠状態を評価する評価装置であって、
前記圧電素子から出力された検出信号に基づいて、ユーザの生体情報を取得する生体情報取得部と、
前記生体情報取得部により取得された前記ユーザの生体情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態に関する情報を取得する制御部と、
を備える評価装置。

【請求項2】

前記生体情報は、歯ぎしりに関する情報、いびき又は寝言に関する情報、脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、及び、血圧に関する情報のうちの少なくとも１つの時系列情報である
請求項１に記載の評価装置。

【請求項3】

前記圧電素子から出力された検出信号を、前記ユーザの脈波の状態を示す脈波信号、前記ユーザの呼吸の状態を示す呼吸信号、前記ユーザの体動の状態を示す体動信号、及び、前記ユーザの血圧の状態を示す血圧信号に分離する信号分離部を備え、
前記生体情報取得部は、分離された脈波信号、呼吸信号、体動信号、及び、血圧信号に基づいて、脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、及び、血圧に関する情報を、前記生体情報として取得し、
前記制御部は、前記生体情報取得部により取得された脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、及び、血圧に関する情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態に関する情報を取得する
請求項１に記載の評価装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記ユーザの睡眠状態に関する情報に基づいて、前記ユーザの睡眠の質を示す睡眠指標を取得する
請求項１に記載の評価装置。

【請求項5】

前記生体情報取得部は、少なくとも呼吸に関する情報を取得し、
前記制御部は、前記ユーザの睡眠指標及び無呼吸の状態に関する情報の少なくとも１つを出力する
請求項４に記載の評価装置。

【請求項6】

前記ユーザに外部から刺激を与える刺激部を備え、
前記生体情報取得部は、少なくとも呼吸に関する情報及びいびきに関する情報を取得し、
前記制御部は、前記ユーザの無呼吸状態又はいびきの状態に応じて、前記刺激部による刺激の内容を制御する
請求項１に記載の評価装置。

【請求項7】

前記圧電素子は、ベッドと前記ベッド上に載置されるマットレスとの間に載置される
請求項１に記載の評価装置。

【請求項8】

前記圧電素子は、ライン状またはフィルム状に形成されている
請求項１に記載の評価装置。

【請求項9】

前記圧電素子は、
長尺状の導体と、
前記導体に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体と、
を備える
請求項１に記載の評価装置。

【請求項10】

ユーザに装着されていない状態で配置された非焦電性の圧電素子から出力された検出信号に基づいて、ユーザの生体情報を取得するステップと、
前記ユーザの生体情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態に関する情報を取得するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、評価装置及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

健康志向の高まりにより、睡眠の質を知りたいという要望が高まりつつある。このような要望に応えるものとして、ユーザに装着させた腕時計型のセンサ端末により、睡眠時におけるユーザの生体情報を取得し、取得した生体情報に基づいてユーザの睡眠の質を解析する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－０１４６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ユーザが睡眠時に腕時計型のセンサ端末を装着せねばならず、利便性が悪いという問題があった。

【0005】

本開示の課題は、ユーザにセンサ端末を装着させることなく、ユーザの睡眠状態を検出可能な評価装置及びプログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の評価装置は、ユーザに装着されていない状態で配置される非焦電性の圧電素子の出力に基づき、前記ユーザの睡眠状態を評価する評価装置であって、前記圧電素子から出力された検出信号に基づいて、ユーザの生体情報を取得する生体情報取得部と、前記生体情報取得部により取得された前記ユーザの生体情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態に関する情報を取得する制御部と、を備える。

【0007】

前記生体情報は、歯ぎしりに関する情報、いびき又は寝言に関する情報、脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、及び、血圧に関する情報のうちの少なくとも１つの時系列情報としてもよい。

【0008】

また、前記圧電素子から出力された検出信号を、前記ユーザの脈波の状態を示す脈波信号、前記ユーザの呼吸の状態を示す呼吸信号、前記ユーザの体動の状態を示す体動信号、及び、前記ユーザの血圧の状態を示す血圧信号に分離する信号分離部を備え、前記生体情報取得部は、分離された脈波信号、呼吸信号、体動信号、及び、血圧信号に基づいて、脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、及び、血圧に関する情報を、前記生体情報として取得し、前記制御部は、前記生体情報取得部により取得された脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、及び、血圧に関する情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態に関する情報を取得してもよい。

【0009】

また、前記制御部は、前記ユーザの睡眠状態に関する情報に基づいて、前記ユーザの睡眠の質を示す睡眠指標を取得してもよい。

【0010】

この場合、前記生体情報取得部は、少なくとも呼吸に関する情報を取得し、前記制御部は、前記ユーザの睡眠指標及び無呼吸の状態に関する情報の少なくとも１つを出力してもよい。

【0011】

また、前記ユーザに外部から刺激を与える刺激部を備え、前記生体情報取得部は、少なくとも呼吸に関する情報及びいびきに関する情報を取得し、前記制御部は、前記ユーザの無呼吸状態又はいびきの状態に応じて、前記刺激部による刺激の内容を制御してもよい。 また、前記圧電素子は、ベッドと前記ベッド上に載置されるマットレスとの間に載置されていてもよい。

【0012】

また、圧電素子は、ライン状またはフィルム状に形成されているものとしてもよい。

【0013】

また、前記圧電素子は、長尺状の導体と、前記導体に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体と、を備えてもよい。

【0014】

本開示のプログラムは、ユーザに装着されていない状態で配置された非焦電性の圧電素子から出力された検出信号に基づいて、ユーザの生体情報を取得するステップと、前記ユーザの生体情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態に関する情報を取得するステップと、をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0015】

本開示の評価装置及びプログラムによれば、ユーザにセンサ端末を装着させることなく、ユーザの睡眠状態を検出することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本実施形態の生体情報解析システムのシステム構成を示すブロック図である。

【図2】本実施形態の生体情報解析システムにおいて、ベッドを変形させた状態を示す図である。

【図3】本実施形態の生体情報解析システムの機能ブロック構成等を示す図である。

【図4】本実施形態の評価装置として機能するコンピュータの概略ブロック図である。

【図5】本実施形態の圧電素子の具体的態様を示す側面図である。

【図6】図５のＸ－Ｘ線断面図である。

【図7】本実施形態の生体情報解析システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。

【図8】本実施形態の生体情報解析システムにおける評価レポートの一例を示す図である。

【図9】本実施形態の生体情報解析システムにおける処理の流れを示すフローチャートである。

【図10】生体情報解析システムにおけるマットレスの変形例を示す斜視図である。

【図11】図１０に示すマットレスのＡ面から見た側面図である。

【図12】生体情報解析システムにおけるマットレスの変形例を示す斜視図である。

【図13】図１２に示すマットレスのＡ面から見た側面図である。

【図14】図１２に示すマットレスのＡ面から見た側面図である。

【図15】生体情報解析システムにおけるマットレスの変形例を示す斜視図である。

【図16】図１５に示すマットレスのＡ面から見た側面図である。

【図17】生体情報解析システムにおけるマットレスの変形例を示す斜視図である。

【図18】図１７に示すマットレスのＡ面から見た側面図である。

【図19】生体情報解析システムにおけるマットレスの変形例を示す斜視図である。

【図20】図１９に示すマットレスのＡ面から見た側面図である。

【図21】生体情報解析システムにおけるマットレスの変形例を示す斜視図である。

【図22】図２１に示すマットレスのＡ面から見た側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の生体情報解析システム１のシステム構成を示す図である。

【0018】

本実施の形態の生体情報解析システム１は、ベッド５０に載置された圧電素子４０により振動を検知することにより、ベッド５０において睡眠中のユーザから生体情報を取得し、取得した生体情報を解析して、ユーザの睡眠状態を評価するシステムである。

【0019】

図１に示すように、生体情報解析システム１は、評価装置１０と、圧電素子４０が内蔵された生体情報検出パッド２０と、を備えている。評価装置１０はベッド５０に内蔵されている。生体情報検出パッド２０は、ベッド５０とこのベッド５０上に載置されるマットレス５１との間に載置されている。

【0020】

図２に示すように、ベッド５０の上面（マットレス５１の載置面）のうち、ユーザの頭部及び背部を支持する支持部５０ａは、頭部側を倒立させることができるように可動式に構成されている。支持部５０ａは、ベッド５０の内部に設けられた駆動部３０により、傾斜角度が調整可能に構成されている。

【0021】

図３は、本実施形態の生体情報解析システム１の機能ブロック構成等を示す図である。

【0022】

評価装置１０は、ユーザに接触しない状態で配置される圧電素子４０の出力に基づき、ユーザの睡眠状態を評価する装置であり、図３に示すように、信号分離部１１と、生体情報取得部１２と、記憶部１３と、制御部１４と、を備える。

【0023】

信号分離部１１は、圧電素子４０から出力された検出信号を、ユーザの脈波の状態を示す脈波信号、ユーザの呼吸の状態を示す呼吸信号、ユーザの体動の状態を示す体動信号、ユーザの血圧の状態を示す血圧信号、及び、音声信号に分離する。

【0024】

具体的には、脈波信号、呼吸信号、体動信号、血圧信号、及び、音声信号は、検出信号における周波数成分が各々異なるため、検出信号から特定の周波数成分を抽出することにより、各信号を分離することができる。

【0025】

先ず、脈波信号について説明する。一般的に、脈拍数の正常値は１分間に６０回（すなわち、１Ｈｚ）から１００回（すなわち、１．６７Ｈｚ）程度とされている。そのため、例えば、上記成分を含む０．５Ｈｚ以上３Ｈｚ以下の周波数成分の信号を検出信号から抽出することにより、脈波信号を取得することができる。

【0026】

次に、呼吸信号について説明する。一般的に、新生児の呼吸は１分間に３０回（すなわち、０．５Ｈｚ）程度であり、健常な成人の呼吸数は１分間に１０回（すなわち、０．１７Ｈｚ）から２０回（すなわち、０．３３Ｈｚ）程度とされている。そのため、例えば、上記成分を含む０．０５Ｈｚ以上１Ｈｚ以下の周波数成分の信号を検出信号から抽出することにより、呼吸信号を取得することができる。

【0027】

次に、体動信号について説明する。体動としては、ユーザの寝返り、姿勢変化、移動、震え、及び、痙攣等が考えられ、これらの周波数成分は０．１Ｈｚ程度から大きくても数１０Ｈｚ程度である。そのため、例えば、０．０５Ｈｚ以上５０Ｈｚ以下の周波数成分の信号を検出信号から抽出することにより、体動信号を取得することができる。

【0028】

次に、血圧信号について説明する。血圧は、脈波信号の振幅値に基づいて推定することができる。そのため、脈波信号と同様に、例えば、０．５Ｈｚ以上３Ｈｚ以下の周波数成分の信号を検出信号から抽出することにより、血圧信号を取得することができる。

【0029】

次に、音声信号について説明する。一般的に、人間の聴覚の可聴域は２０Ｈｚ以上２０ｋＨｚ以下程度とされている。そのため、例えば、２０Ｈｚ以上２０ｋＨｚ以下の周波数成分の信号を検出信号から抽出することにより、音声信号を取得することができる。

【0030】

生体情報取得部１２は、圧電素子４０から出力された検出信号に基づいて、ユーザの生体情報を取得するものである。本実施の形態において、生体情報取得部１２は、信号分離部１１により分離された脈波信号に基づいて、脈波に関する情報の時系列情報を、生体情報として取得する。また、生体情報取得部１２は、信号分離部１１により分離された呼吸信号に基づいて、呼吸に関する情報の時系列情報を、生体情報として取得する。また、生体情報取得部１２は、信号分離部１１により分離された体動信号に基づいて、体動に関する情報の時系列情報を、生体情報として取得する。また、生体情報取得部１２は、信号分離部１１により分離された血圧信号に基づいて、血圧に関する情報の時系列情報を、生体情報として取得する。また、生体情報取得部１２は、信号分離部１１により分離された音声信号に基づいて、歯ぎしりに関する情報、いびきに関する情報、及び、寝言に関する情報の時系列情報を、生体情報として取得する。

【0031】

記憶部１３は、生体情報取得部１２により取得されたユーザの生体情報を記憶する。記憶部１３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等の記憶媒体によって実現できる。

【0032】

制御部１４は、生体情報取得部１２により取得されたユーザの生体情報に基づいて、ユーザの睡眠状態に関する情報を取得する。また、制御部１４は、ユーザの睡眠状態に関する情報に基づいて、ユーザの睡眠の質を示す睡眠指標を取得する。また、制御部１４は、ユーザの睡眠状態に関する情報に基づいて、ベッド５０の駆動部３０を制御する。制御部１４の処理内容については、後段で詳細に説明する。

【0033】

上記の評価装置１０は、例えば、図４に示すコンピュータ６０で実現することができる。コンピュータ６０はＣＰＵ（Central Processing Unit）６１、一時記憶領域としてのメモリ６２、及び不揮発性の記憶媒体である記憶部１３を備える。

【0034】

また、コンピュータ６０は、入出力装置等（図示省略）が接続される入出力interface（ＩＦ）６３、及び記録媒体に対するデータの読み込み及び書き込みを制御するread/write（Ｒ／Ｗ）部６４を備える。また、コンピュータ６０は、インターネット等のネットワークに接続されるネットワークＩＦ６５を備える。ＣＰＵ６１、メモリ６２、記憶部１３、入出力ＩＦ６３、Ｒ／Ｗ部６４、及びネットワークＩＦ６５は、バス６６を介して互いに接続される。

【0035】

記憶媒体としての記憶部１３には、ユーザの生体情報のデータ、及び、コンピュータ６０を機能させるためのプログラムなどが記憶されている。ＣＰＵ６１は、プログラムを記憶部１３から読み出してメモリ６２に展開し、プログラムが有するプロセスを順次実行する。

【0036】

図３に戻り、生体情報検出パッド２０は、薄型のシート状のパッド本体の内部に、圧電素子４０を内蔵したものである。図５は、圧電素子４０の具体的態様を示す側面図である。図６は、図５のＸ－Ｘ線断面図である。

【0037】

図５に示すように、圧電素子４０は、ライン状に形成された圧電素子であり、具体的には、導体としての長尺状の内部導体４１と、内部導体４１に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体４２と、内部導体４１と圧電体４２との間に配置された接着層（不図示）と、圧電体４２を覆うように形成された導体層４３と、導体層４３を覆うように形成された非導電性の被覆層４４と、を備えている。圧電体４２は、一例として、非焦電性の有機材料であるヘリカルキラル高分子からなる。ヘリカルキラル高分子としては、例えば、ポリ乳酸（Poly Lactic Acid）等を用いることができる。

【0038】

圧電体４２は、内部導体４１の外周面に沿って、螺旋角度βで一端から他端にかけて、隙間がないように一方向に螺旋状に巻回されている。ここで、「螺旋角度β」とは、内部導体４１の軸方向Ｇと、内部導体４１の軸方向に対する圧電体４２の配置方向とがなす角度を意味する。

【0039】

また、図５中、圧電体４２に含まれるヘリカルキラル高分子の主配向方向は、両矢印Ｄで示されている。即ち、ヘリカルキラル高分子の主配向方向と、圧電体４２の配置方向（圧電体４２の長さ方向）とは、略平行となっている。

【0040】

さらに、内部導体４１と圧電体４２との間には、接着層（不図示）が配置されている。これにより、圧電素子４０の長さ方向に張力が印加されても、圧電体４２と内部導体４１との相対位置がずれないように構成されている。

【0041】

上記のように形成された圧電素子４０の長さ方向に張力が印加されると、圧電体４２に含まれるヘリカルキラル高分子にずり力が加わり、ヘリカルキラル高分子は分極する。このヘリカルキラル高分子の分極は、図６中、矢印で示されるように、圧電素子４０の径方向に生じ、その分極方向は位相が揃えられて生じると考えられる。これにより、効果的に張力に比例した電圧信号が検出される。さらに、圧電素子４０では、内部導体４１と圧電体４２との間に接着層が配置されているため、圧電体４２に張力がより印加されやすくなっている。

【0042】

以上のことから、上記のように構成された圧電素子４０は、圧電感度に優れ、圧電出力の安定性が優れたものとなる。このような圧電素子４０としては、例えば、三井化学株式会社製「ＰＩＥＺＯＬＡ」（登録商標）等を用いることができる。

【0043】

図３に戻り、ベッド５０の駆動部３０は、支持部５０ａを倒立させるための電動油圧アクチュエータにより構成される。駆動部３０は、評価装置１０の制御部１４により制御される。駆動部３０は、本開示の技術における刺激部の一例である。

【0044】

次に、生体情報解析システム１の作用について説明する。先ず、生体情報解析システム１の評価装置１０において、ユーザの睡眠の質を示す睡眠指標を取得する際の処理について説明する。図７は、生体情報解析システム１において、睡眠指標を取得する際の処理の流れを示すフローチャートである。

【0045】

先ず、ステップＳ１１において、生体情報取得部１２は、圧電素子４０の検出信号に基づいて、ベッド５０（詳細には、マットレス５１上）で睡眠中のユーザの生体情報を取得する。

【0046】

詳細には、生体情報取得部１２は、信号分離部１１により検出信号から分離された脈波信号、呼吸信号、体動信号、血圧信号、及び、音声信号に基づいて、脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、血圧に関する情報、歯ぎしりに関する情報、いびきに関する情報、及び、寝言に関する情報の時系列情報を、生体情報として取得する。

【0047】

ここで、圧電素子４０が内蔵された生体情報検出パッド２０は、ベッド５０とこのベッド５０上に載置されるマットレス５１との間に載置されており、マットレス５１上で寝ているユーザが発生させた振動を圧電素子４０で検出することにより、生体情報を取得することができる。従って、生体情報を取得するためのセンサ端末等をユーザに装着させる必要がない。

【0048】

次に、ステップＳ１２において、制御部１４は、ステップＳ１１で取得された生体情報に基づいて、ユーザの睡眠時のバイタルサイン（ユーザの睡眠状態に関する情報）を取得する。

【0049】

ここで、「バイタルサイン」とは、例えば、脈拍数、呼吸数、無呼吸状態の時間、体動、血圧、歯ぎしりの回数又は時間、いびきの回数又は時間、及び、寝言の回数又は時間等である。

【0050】

次に、ステップＳ１３において、制御部１４は、ステップＳ１２で取得されたバイタルサインに基づいて、ユーザの睡眠段階及び身体状態の類推を行う。

【0051】

「睡眠段階」は、脈拍数、脈拍変動、呼吸数、及び、体動等から類推ができる。詳細には、人間は、覚醒状態から睡眠が深くなるにつれて、体動の大きさが小さくなり、発生頻度が少なくなる。また、睡眠が深くなるにつれて、脈拍数が小さくなる。また、レム（Rapid Eye Movement）睡眠状態では、抗重力筋の緊張が消失し、急速眼球運動が出現し、脈拍数及び呼吸数が増加し、脈拍及び呼吸の周期が不規則になる。また、レム睡眠の前後に体動が集中する。また、レム睡眠は、成人の場合、平均９０分から１００分程度の周期で出現する。

【0052】

上記の特徴に基づき、制御部１４は、バイタルサインに基づいて、睡眠段階がレム睡眠状態、深い睡眠状態、浅い睡眠状態、及び、覚醒状態のいずれに該当するかを判定する。

【0053】

「身体状態」は、例えば、呼吸状態、筋肉の緊張状態、寝返り、歯ぎしり、いびき、及び、震え等の身体の状態である。

【0054】

ステップＳ１１からステップＳ１３の処理は、ユーザが睡眠中の間、継続して行われる。そして、ユーザが起床してベッド５０から退避したら、ステップＳ１４において、制御部１４は、ユーザの睡眠中に取得されたユーザの睡眠段階及び身体状態の情報に基づいて、ユーザの睡眠の質を示す睡眠指標を取得する。

【0055】

ここで「睡眠指標」は、ユーザの睡眠時間、無呼吸状態の有無、無呼吸状態の時間、いびきの回数及び時間、及び、体動の状態等から総合的に算出される評価点数である。

【0056】

例えば、ユーザの睡眠時間が８時間以上で、無呼吸状態が無く、いびきの回数が少ないといったように、理想的な睡眠に近い場合には、睡眠指標の点数が高くなる。逆に、ユーザの睡眠時間が４時間以下で、無呼吸状態が長く、いびきの回数が多いといったように、理想的な睡眠から外れている場合には、睡眠指標の点数が低くなる。

【0057】

制御部１４は、睡眠指標を含むユーザの睡眠時の情報を、図８に示すような評価レポートの形で、出力してもよい。

【0058】

評価レポートには、例えば、睡眠指標（図８中では睡眠評価点）の他、睡眠時間、寝返り回数、平均心拍数（脈拍数と同義）、平均呼吸数、平均血圧、呼吸停止総回数、呼吸停止総時間、いびき発生時間、体動発生総時間、ノンレム睡眠の割合、レム睡眠の割合、覚醒状態の割合等の情報が含まれる。評価レポートは、これらの情報を、体裁を整えて表示したものである。

【0059】

評価レポートの出力については、例えば、評価装置１０に含まれるネットワークＩＦ６５を介して、評価レポートをユーザの所有するスマートフォン１００に送信したり、コンピュータに送信したりしてもよいし、入出力ＩＦ６３を介して、外部装置に出力してもよい。また、評価レポートの形ではなく、バイタルサインのデータをそのまま出力するようにしてもよい。

【0060】

次に、生体情報解析システム１の評価装置１０において、睡眠時無呼吸症候群の予兆を把握した際の処理について説明する。図９は、生体情報解析システム１において、睡眠時無呼吸症候群の予兆を把握した際の処理の流れを示すフローチャートである。この睡眠時無呼吸症候群の予兆を把握する処理は、上記の睡眠指標を取得する処理と同時並列的に行われる。

【0061】

睡眠時無呼吸症候群は、睡眠中に呼吸が止まってしまう病気であり、高血圧や動脈硬化を引き起こし、様々な生活習慣病やメタボリックシンドロームを引き起こす原因となるため、早期の治療が必要とされている。

【0062】

本実施形態の生体情報解析システム１においては、睡眠時無呼吸症候群の予兆を把握した際に、ユーザの呼吸状態を改善させる。

【0063】

先ず、ステップＳ２１において、生体情報取得部１２は、圧電素子４０の検出信号に基づいて、ベッド５０（詳細には、マットレス５１上）で睡眠中のユーザの生体情報を取得する。

【0064】

次に、ステップＳ２２において、制御部１４は、ステップＳ２１で取得された生体情報に基づいて、ユーザの睡眠時のバイタルサイン（ユーザの睡眠状態に関する情報）を取得する。

【0065】

次に、ステップＳ２３において、制御部１４は、ステップＳ２２で取得されたバイタルサインに基づいて、ユーザの睡眠段階及び身体状態の類推を行う。

【0066】

なお、ステップＳ２１からステップＳ２３の処理は、上記のステップＳ１１からステップＳ１３の処理と同じである。

【0067】

次に、ステップＳ２４において、制御部１４は、ステップＳ２３で取得されたユーザの睡眠段階及び身体状態の情報に基づいて、睡眠時無呼吸症候群の予兆の有無を判定する。

【0068】

一般的に１時間あたり１０秒以上の無呼吸状態が２０回以上出現するような場合、睡眠時無呼吸症候群が疑われる。そのため、制御部１４は、１時間あたり１０秒以上の無呼吸状態を２０回以上検知した場合に、睡眠時無呼吸症候群の予兆が有ると判定する。

【0069】

なお、睡眠時無呼吸症候群の予兆の有無の判定方法については、特に制限はなく、上記の態様以外に、どのような態様としてもよい。

【0070】

ステップＳ２４において、睡眠時無呼吸症候群の予兆が把握された場合（判定Ｙｅｓ）、制御部１４は、ステップＳ２５において、ユーザの呼吸状態を改善させる機能を動作させる。

【0071】

本実施形態において、ユーザの呼吸状態を改善させる機能は、ベッド５０の姿勢変化機能である。制御部１４は、睡眠時無呼吸症候群の予兆が把握された場合、ベッド５０の駆動部３０を制御して、図２に示すように、支持部５０ａを傾斜させる。これによりユーザの上半身を起こし、ユーザの腹部が張らないようにして、ユーザの呼吸状態を改善させる。

【0072】

なお、支持部５０ａの傾斜角度は、ユーザの呼吸状態に応じて変化させてもよい。例えば、無呼吸状態が少ない場合には傾斜角度を小さくし、無呼吸状態が多い場合には傾斜角度を大きくしてもよい。また、無呼吸状態が設定された閾値を超えて多い場合には、傾斜角度を９０°として、ユーザを覚醒させ、睡眠時無呼吸症候群の予兆があることをユーザに認識させるようにしてもよい。

【0073】

また、ベッド５０の傾斜の態様は、ユーザの上半身部分を傾斜させる態様に限らず、ユーザを側臥位状態とするようにベッドの左右方向の一方の側を上昇させて傾斜させる態様としてもよい。

【0074】

ステップＳ２４において、睡眠時無呼吸症候群の予兆が把握されなかった場合（判定Ｎｏ）、制御部１４は、ステップＳ２１に遷移し、ステップＳ２１からステップＳ２４までの処理を繰り返す。

【0075】

以上説明したように、本実施形態によれば、ユーザにセンサ端末を装着させることなく、ユーザの睡眠状態を検出することが可能となる。

【0076】

［変形例］
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【0077】

例えば、評価装置１０に接続する圧電素子４０は、上記のように生体情報検出パッド２０に内蔵したものではなく、マットレス５１に内蔵されたものとしてもよい。また、評価装置１０に接続する圧電素子４０は、１つに限らず、複数としてもよい。

【0078】

例えば、図１０及び図１１に示すマットレス５１Ａのように、マットレス５１Ａの左右方向に直線状に延びるライン状の圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃを、マットレス５１Ａの前後方向において互いに平行な状態で配置してもよい。

【0079】

圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃは、マットレス５１Ａにおける同じ深さ位置に内蔵されている。また、圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃの一端には、評価装置１０と接続するためのコネクタ４５Ａ、コネクタ４５Ｂ、及び、コネクタ４５Ｃが設けられている。

【0080】

圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃの圧電体としてはポリ乳酸（Poly Lactic Acid）又はポリフッ化ビニリデン（Poly Vinylidene DiFluoride）等の高分子材料が用いられるが、これらの材料により形成された圧電体には通気性がない。

【0081】

フィルム状の圧電素子と比較して、ライン状の圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃは、断面積及び設置面積が小さい。そのため、マットレス５１Ａ等の構造体の内部に組み込み易く、さらに、マットレス５１Ａの通気性及び寝心地を損なうことなく、生体情報を取得することができる。

【0082】

また、ライン状の圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃは、内部に金属線を備えており、マットレス５１Ａを構成するスポンジ等の弾性体と比較して、剛性が高い。そのため、マットレス５１Ａにライン状の圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃを内蔵し、マットレス５１Ａに荷重を与えた場合、マットレス５１よりもライン状の圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃは変形し難く、圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃに応力（荷重）が集中することになり、感度が高くなり易い。

【0083】

また、圧電素子４０Ａ、圧電素子４０Ｂ、及び、圧電素子４０Ｃがユーザに直接接触しないため、損傷の可能性が低くなり、耐久性を高めることができる。

【0084】

また、図１２、図１３、及び、図１４に示すマットレス５１Ｂのように、マットレス５１Ｂの左右方向に湾曲して延びるライン状の圧電素子４０Ｄ及び圧電素子４０Ｅを、上面から見たときにマットレス５１Ａの前後方向において互いに平行な状態で配置してもよい。

【0085】

圧電素子４０Ｄは中心位置が端部よりも浅い位置に、圧電素子４０Ｅは中心位置が端部よりも深い位置になるように、マットレス５１Ｂに内蔵されている。また、圧電素子４０Ｄ及び圧電素子４０Ｅの一端には、評価装置１０と接続するためのコネクタ４５Ｄ及びコネクタ４５Ｅが設けられている。

【0086】

このように、ライン状の圧電素子４０Ｄ及び圧電素子４０Ｅは、所望のバイタルサインが取れやすい深さを狙って、マットレス５１Ｂの表層から異なる深さに配置でき、配置位置の最適化がし易い。

【0087】

例えば、圧電素子の中央部分を浅く配置することにより、手足の末端部分よりも心臓に近い位置を検知し易くなるため、体動信号よりも脈波信号を取得し易くなる。逆に、圧電素子の端部を浅く配置することにより、手足の末端部分を検知し易くなるため、手足の動きによる体動信号を取得し易くなる。

【0088】

また、図１５及び図１６に示すマットレス５１Ｃのように、マットレス５１Ｃの左右方向に直線状に延びるライン状の圧電素子４０Ｆ、圧電素子４０Ｇ、及び、圧電素子４０Ｈを、マットレス５１Ｃの異なる深さ位置に互いに平行な状態で配置してもよい。

【0089】

圧電素子４０Ｆ、圧電素子４０Ｇ、及び、圧電素子４０Ｈの一端には、評価装置１０と接続するためのコネクタ４５Ｆ、コネクタ４５Ｇ、及び、コネクタ４５Ｈが設けられている。

【0090】

ライン状の圧電素子４０Ｆ、圧電素子４０Ｇ、及び、圧電素子４０Ｈは、設置体積が小さいため、上面から見たときにマットレス５１Ｃの同じ位置に多段状に配置することができる。

【0091】

マットレス５１Ｃの深い部分であるほど荷重は緩和される。また、マットレス５１Ｃが吸収層となるため、周波数帯域によって荷重の減衰状態が異なる。これらの現象を利用し、深さの異なる位置に組み込まれた各圧電素子４０Ｆ、圧電素子４０Ｇ、及び、圧電素子４０Ｈの情報から、体動、脈拍、及び、呼吸等に由来する振動を分離し易くなる。例えば、体動は荷重が大きいため深い部分に配置された圧電素子４０Ｆにて体動が検出しやすい。一方で、浅い部分に配置された圧電素子４０Ｈは体動、脈拍、及び、呼吸等に由来するほとんどの身体由来の振動を検出できるが、すべての振動を高感度に検出してしまうため、荷重が比較的弱い脈拍や呼吸の信号が体動の信号に埋もれてしまう傾向がある。圧電素子４０Ｆにて検出された振動信号から体動成分を抽出し、それを用いて浅い部分に配置された振動素子４０Ｈにて検出された信号成分から体動成分を除くことで、脈拍や呼吸の信号が検出しやすくなる。

【0092】

また、マットレス５１Ｃは、裏返して使用することもあるが、圧電素子が多段状に複数あることで、常に体に近い側の圧電素子を使用することが可能となる。

【0093】

また、図１７及び図１８に示すマットレス５１Ｄのように、マットレス５１Ｄの前後方向に直線状に延びるライン状の圧電素子４０Ｉ、及び、マットレス５１Ｄの左右方向に直線状に延びるライン状の圧電素子４０Ｊを、マットレス５１Ｄの異なる深さ位置に互いに交差する状態で配置してもよい。

【0094】

圧電素子４０Ｉ及び圧電素子４０Ｊの一端には、評価装置１０と接続するためのコネクタ４５Ｉ及びコネクタ４５Ｊが設けられている。

【0095】

このように、ライン状の圧電素子４０Ｉ及び圧電素子４０Ｊは、所望のバイタルサインが取れやすい位置及び深さを狙って、マットレス５１Ｄの表層から異なる位置及び深さに配置でき、配置位置の最適化がし易い。

【0096】

例えば、前後方向に延びる圧電素子４０Ｉは、ユーザがマットレス５１Ｄに寝た際にユーザの体全体が検出範囲となるため体動情報を得やすく、左右方向に延びる圧電素子４０Ｊは、ユーザがマットレス５１Ｄに寝た際にユーザの心臓に近くなるため脈拍情報を得やすくなる。

【0097】

また、図１９及び図２０に示すマットレス５１Ｅのように、互いに検出領域が異なるライン状の圧電素子４０Ｋ、圧電素子４０Ｌ、及び、圧電素子４０Ｍを、マットレス５１Ｅの同じ深さ位置に配置してもよい。

【0098】

圧電素子４０Ｋ、圧電素子４０Ｌ、及び、圧電素子４０Ｍの一端には、評価装置１０と接続するためのコネクタ４５Ｋ、コネクタ４５Ｌ、及び、コネクタ４５Ｍが設けられている。

【0099】

このように、圧電素子４０Ｋ、圧電素子４０Ｌ、及び、圧電素子４０Ｍは、設置面積が小さいため、所望のバイタルサインが取れやすい位置を狙って、マットレス５１Ｅの同じ深さ位置に配置でき、配置位置の最適化がし易い。

【0100】

例えば、ユーザがマットレス５１Ｅに寝た際にユーザの心臓に近い圧電素子４０Ｋは、心臓に近いため脈拍情報を得やすく、ユーザがマットレス５１Ｅに寝た際にユーザの腹部に近い圧電素子４０Ｌは、腹部に近いため呼吸情報を得やすく、マットレス５１Ｅの外周に近い圧電素子４０Ｍは、ユーザの手足に近いため体動情報を得やすくなる。

【0101】

また、図２１及び図２２に示すマットレス５１Ｆのように、マットレス５１Ｆの左右方向に正弦波状に蛇行して延びるライン状の圧電素子４０Ｎを、マットレス５１Ｆに内蔵してもよい。圧電素子４０Ｎの一端には、評価装置１０と接続するためのコネクタ４５Ｎが設けられている。

【0102】

このように、圧電素子４０Ｎを蛇行させて配置することにより、圧電素子４０Ｎが過度に引っ張られるのを防ぎ、耐久性が良好となる。また、圧電素子４０Ｎを直線状に配置する場合と比較して、マットレス５１Ｆの深さ方向における検出範囲が広くなるため、感度向上の効果も期待できる。

【0103】

また、圧電素子は、ライン状のものに限らず、フィルム状に形成されたものを用いてもよい。

【0104】

また、評価装置１０は、信号分離部を設ける態様に限らず、検出信号から直接ユーザの生体情報を取得するようにしてもよい。

【0105】

また、上記実施形態では、刺激部として、ベッド５０の上面の傾斜角度を調整する駆動部３０を用いる態様について説明したが、刺激部は、ユーザに外部から刺激を与えるものであれば、上記の駆動部３０に限らず、どのようなものとしてもよい。例えば、刺激部としてスピーカーを用いて、音声によりユーザに外部から刺激を与えるようにしてもよい。

【0106】

また、刺激部は、評価装置１０に接続された外部の装置に限らず、評価装置１０の内部に内蔵されたものとしてもよい。

【0107】

また、上記実施形態では、プログラムが予めインストールされている態様について説明したが、当該プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。

【0108】

［付記］
以下に、本開示の好ましい形態について付記する。

【0109】

［付記１］
ユーザに装着されていない状態で配置される非焦電性の圧電素子の出力に基づき、前記ユーザの睡眠状態を評価する評価装置であって、
前記圧電素子から出力された検出信号に基づいて、ユーザの生体情報を取得する生体情報取得部と、
前記生体情報取得部により取得された前記ユーザの生体情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態に関する情報を取得する制御部と、
を備える評価装置。

【0110】

［付記２］
前記生体情報は、歯ぎしりに関する情報、いびき又は寝言に関する情報、脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、及び、血圧に関する情報のうちの少なくとも１つの時系列情報である
付記１に記載の評価装置。

【0111】

［付記３］
前記圧電素子から出力された検出信号を、前記ユーザの脈波の状態を示す脈波信号、前記ユーザの呼吸の状態を示す呼吸信号、前記ユーザの体動の状態を示す体動信号、及び、前記ユーザの血圧の状態を示す血圧信号に分離する信号分離部を備え、
前記生体情報取得部は、分離された脈波信号、呼吸信号、体動信号、及び、血圧信号に基づいて、脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、及び、血圧に関する情報を、前記生体情報として取得し、
前記制御部は、前記生体情報取得部により取得された脈波に関する情報、呼吸に関する情報、体動に関する情報、及び、血圧に関する情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態に関する情報を取得する
付記１又は２に記載の評価装置。

【0112】

［付記４］
前記制御部は、前記ユーザの睡眠状態に関する情報に基づいて、前記ユーザの睡眠の質を示す睡眠指標を取得する
付記１から３のいずれか１項に記載の評価装置。

【0113】

［付記５］
前記生体情報取得部は、少なくとも呼吸に関する情報を取得し、
前記制御部は、前記ユーザの睡眠指標及び無呼吸の状態に関する情報の少なくとも１つを出力する
付記４に記載の評価装置。

【0114】

［付記６］
前記ユーザに外部から刺激を与える刺激部を備え、
前記生体情報取得部は、少なくとも呼吸に関する情報及びいびきに関する情報を取得し、
前記制御部は、前記ユーザの無呼吸状態又はいびきの状態に応じて、前記刺激部による刺激の内容を制御する
付記１から５のいずれか１項に記載の評価装置。

【0115】

［付記７］
前記圧電素子は、ベッドと前記ベッド上に載置されるマットレスとの間に載置される
付記１から６のいずれか１項に記載の評価装置。

【0116】

［付記８］
前記圧電素子は、ライン状またはフィルム状に形成されている
付記１から７のいずれか１項に記載の評価装置。

【0117】

［付記９］
前記圧電素子は、
長尺状の導体と、
前記導体に対して一方向に螺旋状に巻回された長尺状の圧電体と、
を備える
付記１から８のいずれか１項に記載の評価装置。

【0118】

［付記１０］
ユーザに装着されていない状態で配置された非焦電性の圧電素子から出力された検出信号に基づいて、ユーザの生体情報を取得するステップと、
前記ユーザの生体情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態に関する情報を取得するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【符号の説明】

【0119】

１ 生体情報解析システム
１０ 評価装置
１１ 信号分離部
１２ 生体情報取得部
１３ 記憶部
１４ 制御部
２０ 生体情報検出パッド
３０ 駆動部
４０ 圧電素子
４１ 内部導体
４２ 圧電体
４３ 導体層
４４ 被覆層
５０ ベッド
５１ マットレス
６０ コンピュータ
６１ ＣＰＵ
６２ メモリ
６３ 入出力ＩＦ
６４ Ｒ／Ｗ部
６５ ネットワークＩＦ
６６ バス
１００ スマートフォン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】