(57)【要約】【課題】刺激によるリラックス効果を高めること。【解決手段】皮膚感触刺激装置１０は、例えばマイクロブロワにより、ユーザの皮膚に対して空気による所定の強さの圧力を加える。皮膚感触刺激装置１０は、例えばリニアアクチュエータにより、皮膚上の圧力が加えられる位置を所定の速度で移動させる。また、制御装置２０は、ユーザの生体情報を計測する。制御装置２０は、計測された生体情報を解析する。制御装置２０は、解析結果に応じて皮膚感触刺激装置１０を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚に対して空気による所定の強さの圧力を加える加圧部と、
前記皮膚上の圧力が加えられる位置を所定の速度で移動させる移動部と、
を有することを特徴とする皮膚感触刺激装置。
【請求項２】
前記加圧部は、前記皮膚に対する圧力の垂直成分が0.3gf/cm2から3.5gf/cm2になるように圧力を加え、
前記移動部は、前記所定の速度が10mm/sから100mm/sになるように前記位置を移動させることを特徴とする請求項１に記載の皮膚感触刺激装置。
【請求項３】
前記加圧部は、前腕に取り付けられたマイクロブロワであり、
前記移動部は、前記マイクロブロワを移動させるリニアアクチュエータであることを特徴とする請求項１又は２に記載の皮膚感触刺激装置。
【請求項４】
前記加圧部は、マイクロブロワであり、
前記移動部は、前記マイクロブロワの風向を変化させることで前記位置を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の皮膚感触刺激装置。
【請求項５】
前記加圧部は、直列に配置された複数のマイクロブロワであり、
前記移動部は、前記複数のマイクロブロワに並び順に風を出力させることで前記位置を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の皮膚感触刺激装置。
【請求項６】
前記加圧部は、複数のスピーカを備えたスピーカアレイであり、
前記移動部は、前記複数のスピーカのそれぞれの出力を制御することで前記位置を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の皮膚感触刺激装置。
【請求項７】
皮膚感触刺激装置が、
皮膚に対して空気による所定の強さの圧力を加え、
前記皮膚上の圧力が加えられる位置を所定の速度で移動させる
ことを特徴とする皮膚感触刺激方法。
【請求項８】
皮膚感触刺激装置と前記皮膚感触刺激装置を制御する制御装置とを有する皮膚感触刺激システムであって、
前記皮膚感触刺激装置は、
ユーザの皮膚に対して空気による所定の強さの圧力を加える加圧部と、
前記皮膚上の圧力が加えられる位置を所定の速度で移動させる移動部と、
を有し、
前記制御装置は、
前記ユーザの生体情報を計測する計測部と、
前記計測部によって計測された生体情報を解析する解析部と、
前記解析部による解析結果に応じて前記皮膚感触刺激装置を制御する制御部と、
を有することを特徴とする皮膚感触刺激システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚感触刺激装置、皮膚感触刺激方法及び皮膚感触刺激システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
慢性的なストレスによる交感神経の過度の興奮により、肥満、免疫低下、睡眠不足、慢性疲労等の問題が生じる。この問題に対し、薬、生活習慣、呼吸法、瞑想、アロマ等により、交感、副交感神経へ働きかける手法が知られている。さらに、五感を刺激することで交感、副交感神経へ働きかける手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１２１５２９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、上記の手法では、刺激によるリラックス効果を高めることが困難な場合があるという問題がある。例えば、音により聴覚に刺激を与える手法では、年齢や障害による個人間の聴覚能力の違いにより、同一の空間にいる複数の人が高いリラックス効果を得ることは困難である。
【０００５】
１つの側面では、刺激によるリラックス効果を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様において、皮膚感触刺激装置は、加圧部及び移動部を有する。加圧部は、皮膚に対して空気による所定の強さの圧力を加える。移動部は、皮膚上の圧力が加えられる位置を所定の速度で移動させる。
【発明の効果】
【０００７】
１つの側面では、刺激によるリラックス効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、皮膚感触刺激システムの第１の構成例を示す図である。
【図２】図２は、皮膚感触刺激システムの制御の流れを示す図である。
【図３】図３は、圧力に対するリラックスの度合いを示す図である。
【図４】図４は、流量と圧力の関係を示す図である。
【図５】図５は、皮膚感触刺激システムの第２の構成例を示す図である。
【図６】図６は、マイクロブロワの一例を示す図である。
【図７】図７は、マイクロブロワの一例を示す図である。
【図８】図８は、皮膚感触刺激システムの第３の構成例を示す図である。
【図９】図９は、マイクロブロワの配置例を示す図である。
【図１０】図１０は、仮現運動を説明する図である。
【図１１】図１１は、皮膚感触刺激システムの第４の構成例を示す図である。
【図１２】図１２は、皮膚感触刺激システムの他の構成例を示す図である。
【図１３】図１３は、皮膚感触刺激システムの他の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、皮膚感触刺激システムの他の構成例を示す図である。
【図１５】図１５は、刺激処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】図１６は、ハードウェア構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明に係る皮膚感触刺激装置、皮膚感触刺激方法及び皮膚感触刺激システムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。また、各実施例は、矛盾のない範囲内で適宜組み合わせることができる。
【実施例１】
【００１０】
［機能構成］
実施例１について説明する。図１は、皮膚感触刺激システムの第１の構成例を示す図である。図１に示すように、皮膚感触刺激システム１は、皮膚感触刺激装置１０及び制御装置２０を有する。
【００１１】
加圧部１１は、ユーザの皮膚２に対して空気による所定の強さの圧力を加える。例えば、加圧部１１は、前腕に取り付けられたマイクロブロワである（参考文献：https://www.murata.com/ja-jp/products/mechatronics/fluid）。図１の例では、加圧部１１は、空気の噴流、すなわち風を発生させることで圧力を加える。なお、マイクロブロワの風圧は電気的に制御可能であるものとする。
【００１２】
移動部１２は、皮膚上の圧力が加えられる位置を所定の速度で移動させる。例えば、移動部１２は、マイクロブロワを移動させるリニアアクチュエータである。図１の例では、移動部１２は、加圧部１１を皮膚に平行な方向に移動させることにより、圧力が加えられる位置を移動させる。
【００１３】
計測部２１は、ユーザの生体情報を計測する。例えば、計測部２１は、皮膚感触刺激装置１０を装着したユーザの脈拍、血圧、呼吸速度、体温を取得する各種センサを用いて計測を行うことができる。
【００１４】
解析部２２は、計測部２１によって計測された生体情報を解析する。解析部２２は、例えば、計測された生体情報が、覚醒状態を表すものであるかリラックス状態を表すものであるかを解析する。例えば、解析部２２は、所定の計測値が閾値を超えているか否かによって解析を行うことができる。
【００１５】
制御部２３は、解析部２２による解析結果に応じて皮膚感触刺激装置１０を制御する。制御部２３は、加圧部１１が加える圧力の強さを変化させることができる。また、制御部２３は、移動部１２による移動の速度を変化させる。
【００１６】
図２を用いて、制御装置２０による制御の流れの例を説明する。図２は、皮膚感触刺激システムの制御の流れを示す図である。例えば、制御装置２０は、計測及び解析の結果に基づき各制御を行う。
【００１７】
例えば、制御装置２０は、ユーザを覚醒状態にするために、交感神経を優位にする刺激を発生させるように皮膚感触刺激装置１０を制御する。また、例えば、制御装置２０は、ユーザをリラックス状態にするために、副交感神経を優位にする刺激を発生させるように皮膚感触刺激装置１０を制御する。
【００１８】
なお、外部環境やユーザの精神に起因するストレスにより、ユーザは、リラックスすることが望ましい場合に覚醒状態になることがある。例えば、睡眠時には、1.5時間程度の周期で浅い眠りと深い眠りが変動することが理想的であるとされている。そこで、制御装置２０は、本来深い眠りに移行すべきタイミングで、ユーザが覚醒状態にあることを計測及び解析により検知した場合、副交感神経を優位にする刺激を発生させるように皮膚感触刺激装置１０を制御する。なお、睡眠の深さは、体動（加速度）、心拍のＲＲＩ（R-R  Interval）及びＬＦ（Low  Frequency）／ＨＦ（Hi  Frequency）等により計測可能である。
【００１９】
さらに、制御装置２０は、刺激を与えた後の生体情報をさらに取得し、制御に対するユーザの状態の変化をフィードバックし、さらにフィードバックした生体情報を解析し、制御方法を最適化していくようにしてもよい。
【００２０】
ここで、Von  Frey毛等により、触覚Ｃ繊維を最適な荷重条件で刺激することで、リラックス効果が得られることが知られている。また、発明者は、皮膚に垂直な所定の強さの圧力の成分を持つ空気噴流を所定の速度で平行移動させることで、同様のリラックス効果が得られることを検証した。
【００２１】
従来の知見及び発明者による検証によれば、皮膚に対する圧力の垂直成分が0.3gf/cm2から3.5gf/cm2である空気噴流を、10mm/sから100mm/sで移動させることで高いリラックス効果が得られることがわかっている。そこで、加圧部１１は、皮膚に対する圧力の垂直成分が0.3gf/cm2から3.5gf/cm2になるように圧力を加える。また、移動部１２は、所定の速度が10mm/sから100mm/sになるように位置を移動させる。
【００２２】
図３は、圧力に対するリラックスの度合いを示す図である。図３は、被験者の前腕部に対する噴流の圧力を変化させて実験を行ったときのＬＦ／ＨＦの変化を表している。図３に示す実験では、マイクロブロワの噴流出口内径が4mmであり、噴流の移動速度が31mm/sであり、噴流移動ストロークが65mmであった。また、各条件につき３分間測定が行われた。
【００２３】
図３には、ユーザが、10l/minの空気噴流を当てられたときの方が、安静にしているときや音楽を聴いているときよりもリラックスしていることが示されている。なお、10l/minは、マイクロブロワが毎分１０リットルの空気噴流を発生させることを示している。また、3-Backは、認知負荷を与えるために被験者が行う所定のタスクである。
【００２４】
ここで、マイクロブロワからの単位時間当たりの空気噴流の量は、皮膚表面に発生する圧力に概ね比例するものと考えられる。図４は、流量と圧力の関係を示す図である。図４に示すように、空気噴流が5l/minから20l/minの範囲であれば、圧力は0.3gf/cm2から3.5gf/cm2程度になる。
【００２５】
皮膚感触刺激システム１の構成は、図１のものに限られない。図５は、皮膚感触刺激システムの第２の構成例を示す図である。図５に示すように、皮膚感触刺激装置１０は、リニアアクチュエータを備えないものであってもよい。
【００２６】
図６は、マイクロブロワの一例を示す図である。図６に示すように、第２の構成例において、移動部１２ａは、フィン及び形状記憶合金薄膜を備えていてもよい。このとき、形状記憶合金薄膜は、フィンから伝達される熱により形状が変化し、加圧部１１ａから噴出された噴流の風向を変化させる。これにより、移動部１２ａは噴流の当たる位置を移動させる。
【００２７】
図７は、マイクロブロワの一例を示す図である。図６に示すように、第２の構成例において、移動部１２ｂはモータ軸であってもよい。このとき、モータ軸に取り付けられたマイクロブロワである加圧部１１ｂの噴出口がモータ軸の回転にしたがって移動する。これにより、移動部１２ｂは噴流の当たる位置を移動させる。
【００２８】
図８は、皮膚感触刺激システムの第３の構成例を示す図である。図８に示すように、皮膚感触刺激装置１０は、一定間隔で並べられた複数のマイクロブロワを有するものであってもよい。このとき、皮膚感触刺激装置１０は、仮現運動を利用して噴流が当たる位置が移動しているかのような錯覚を与えることができる。
【００２９】
図９は、マイクロブロワの配置例を示す図である。図９に示すように、第３の構成例において、マイクロブロワである加圧部１１ｃは、間隔をＬだけ空けて配置される。Ｌは、例えば40mm未満である。また、移動部１２ｃは、制御回路バッテリーであり、各マイクロブロワのオンオフの制御により噴流が当たる位置を移動させる。例えば、移動部１２ｃは、ｖ＝Ｌ／Δｔが10mm/s≦ｖ≦100mm/sを満たすような時間間隔Δｔでマイクロブロワを並び順にオンにしていく。
【００３０】
図１０は、仮現運動を説明する図である。図１０に示すように、人間は、ある閾値以下の間隔で不連続な圧覚刺激が与えられたとき、それが連続知覚であると錯覚することが知られている。このような錯覚を与える運動を仮現運動と呼ぶ。
【００３１】
また、皮膚感触刺激装置１０は、スピーカアレイを用いて加圧を行ってもよい。図１１は、皮膚感触刺激システムの第４の構成例を示す図である。図１１の例では、スピーカアレイである加圧部１１ｄが、ユーザの皮膚に空気の圧力を発生させる。このとき、移動部は、複数のスピーカアレイのそれぞれの出力を制御することで圧力が生じる位置を移動させる。
【００３２】
スピーカアレイに関する研究が知られている（参考文献：T.  Iwamoto,  M.  Tatezono  and  H.  Shinoda,  “Non-contact  Method  for  Producing  Tactile  Sensation  Using  Airborne  Ultrasound,”  EuroHaptics,LNCS  5024,  504-513,  2008.）。参考文献によれば、Φ10mmのスピーカ×37個、距離250mmで20Paの圧力が生じる。これより、圧力が距離の２乗に比例して減衰するので、距離1mで30Pa（約0.3gf/cm2）を実現するには約880個のスピーカが必要になる。また、30Paは、音圧が126.5dBから130dB程度であり、IRPA  interim  guidelineに定められてる超音波の安全性基準が満たされる。
【００３３】
移動部を備えない構成であっても、一定のリラックス効果が得られる。図１２から図１４は、皮膚感触刺激システムの他の構成例を示す図である。図１２に示すように、皮膚感触刺激装置の構成は、加圧部の位置が固定されたものであってもよい。また、図１３に示すように、皮膚感触刺激装置の構成は、複数の加圧部が同時に動作し、全体に噴流を当てるものであってもよい。また、図１４に示すように、皮膚感触刺激装置は、センサと一体に構成されていてもよい。
【００３４】
［処理の流れ］
図１５を用いて、皮膚感触刺激システムによる刺激処理の流れを説明する。図１５は、刺激処理の流れを示すフローチャートである。なお、図１５は、ユーザをリラックスさせることを目的とした場合の処理例である。
【００３５】
図１５に示すように、皮膚感触刺激装置１０は、まず、所定の垂直方向の成分の風を発生させる（ステップＳ１１）。次に、皮膚感触刺激装置１０は、風が当たる位置を所定の速度で移動させる（ステップＳ１２）。
【００３６】
制御装置２０は、生体情報を計測し（ステップＳ１３）、計測した生体情報を解析する（ステップＳ１４）。そして、解析結果からユーザが覚醒状態であると判断できる場合（ステップＳ１５、覚醒）、制御装置２０は、Ｓ１１に戻り処理を繰り返すように皮膚感触刺激装置１０を制御する。一方、解析結果からユーザがリラックス状態であると判断できる場合（ステップＳ１５、リラックス）、制御装置２０は皮膚感触刺激装置１０による風の発生を停止させ、処理を終了する。
【００３７】
［効果］
これまで説明してきたように、皮膚感触刺激装置１０は、ユーザの皮膚に対して空気による所定の強さの圧力を加える。皮膚感触刺激装置１０は、皮膚上の圧力が加えられる位置を所定の速度で移動させる。このように、実施例１の皮膚感触刺激装置１０は、皮膚に対して垂直な方向の所定の圧力を加えつつ所定の速度で平行移動することができるため、触覚Ｃ繊維を刺激することができる。このため、実施例１によれば、刺激によるリラックス効果を高めることができる。
【００３８】
皮膚感触刺激装置１０は、皮膚に対する圧力の垂直成分が0.3gf/cm2から3.5gf/cm2になるように圧力を加える。皮膚感触刺激装置１０は、所定の速度が10mm/sから100mm/sになるように位置を移動させる。このように、実施例１の皮膚感触刺激装置１０は、リラックス効果が高まる範囲の圧力及び平行移動速度で皮膚を刺激することができる。このため、実施例１によれば、刺激によるリラックス効果を高めることができる。
【００３９】
皮膚感触刺激装置１０は、前腕に取り付けられたマイクロブロワである。皮膚感触刺激装置１０は、マイクロブロワを移動させるリニアアクチュエータである。このように、実施例１の皮膚感触刺激装置１０は、既存の装置を組み合わせることにより実現可能である。
【００４０】
皮膚感触刺激装置１０は、前腕に取り付けられたマイクロブロワである。皮膚感触刺激装置１０は、マイクロブロワの風向を変化させることで位置を移動させる。このように、実施例１の皮膚感触刺激装置１０は、可動域を広く取れない場合でも実現可能である。
【００４１】
皮膚感触刺激装置１０は、直列に配置された複数のマイクロブロワである。皮膚感触刺激装置１０は、複数のマイクロブロワに並び順に風を出力させることで位置を移動させる。このように、実施例１の皮膚感触刺激システム１は、加圧部自体を移動させることなく実現可能である。
【００４２】
皮膚感触刺激装置１０は、複数のスピーカを備えたスピーカアレイである。皮膚感触刺激装置１０は、複数のスピーカのそれぞれの出力を制御することで位置を移動させる。このように、実施例１の皮膚感触刺激システム１は、加圧部を人体に装着することなく実現可能である。
【００４３】
制御装置２０は、ユーザの生体情報を計測する。制御装置２０は、計測された生体情報を解析する。制御装置２０は、解析結果に応じて皮膚感触刺激装置１０を制御する。これにより、実施例１の皮膚感触刺激システム１は、計測結果に基づいて、ユーザに合わせて皮膚感触刺激装置１０の制御を行うことができる。
【００４４】
なお、皮膚感触刺激システム１は、これまでに説明したシーン以外にも様々なシーンで利用することができる。例えば、皮膚感触刺激システム１は、特にストレスが発生しやすい病院の入院患者や介護施設の入所者の睡眠障害対策に利用されてもよい。また、皮膚感触刺激システム１により従業者の状態をコントロールしストレスマネジメントを行うことにより、職場の環境を改善し生産性向上を図ることができる。
【００４５】
また、皮膚感触刺激システム１の圧力及び移動速度をリラックス効果を高める範囲の範囲外に調整することで、ユーザを覚醒状態に移行させることができる。この場合、例えば、皮膚感触刺激装置１０は、皮膚に対する圧力の垂直成分が3.5gf/cm2以上の圧力を加え、100mm/s以上の速度で圧力が加えられる位置を移動させる。これにより、例えば、皮膚感触刺激装置１０は、運送業又は運輸業におけるドライバーの眠気防止に利用することができる。
【００４６】
［システム］
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、実施例で説明した具体例、分布、数値等は、あくまで一例であり、任意に変更することができる。
【００４７】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【００４８】
［ハードウェア］
図１６は、ハードウェア構成例を説明する図である。図１６に示すように、制御装置２０は、通信インタフェース２０ａ、ｅＭＭＣ（embedded  Multi  Media  Card）２０ｂ、メモリ２０ｃ、プロセッサ２０ｄを有する。また、図１６に示した各部は、バス等で相互に接続される。例えば、制御装置２０はマイコンである。
【００４９】
通信インタフェース２０ａは、ネットワークインタフェースカード等であり、他のサーバとの通信を行う。ｅＭＭＣ２０ｂは、図１に示した機能を動作させるプログラムやＤＢを記憶する。
【００５０】
プロセッサ２０ｄは、図１に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをｅＭＭＣ２０ｂ等から読み出してメモリ２０ｃに展開することで、図１等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させる。すなわち、このプロセスは、制御装置２０が有する各処理部と同様の機能を実行する。具体的には、プロセッサ２０ｄは、計測部２１、解析部２２及び制御部２３と同様の機能を有するプログラムをｅＭＭＣ２０ｂ等から読み出す。そして、プロセッサ２０ｄは、計測部２１、解析部２２及び制御部２３等と同様の処理を実行するプロセスを実行する。プロセッサ２０ｄは、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ等のハードウェア回路である。
【００５１】
このように制御装置２０は、プログラムを読み出して実行することで分類方法を実行する情報処理装置として動作する。また、制御装置２０は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記した実施例と同様の機能を実現することもできる。なお、この他の実施例でいうプログラムは、制御装置２０によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータ又はサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。
【００５２】
このプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ（Magneto−Optical  disk）、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  皮膚感触刺激システム
２  皮膚
１０  皮膚感触刺激装置
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  加圧部
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ  移動部
２０  制御装置
２１  計測部
２２  解析部
２３  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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