(57)【要約】【課題】音楽との連動の不適切さを改善して音楽体験を高めることができるようにする。【解決手段】刺激情報抽出部１０２が、音楽・音声信号から第１刺激情報を抽出し、刺激情報生成部１０３が、音楽・音声信号の可聴帯域内から第２刺激情報を生成し、合成部１０４が、第１刺激情報および第２刺激情報に基づいて合成信号を出力する。電気刺激部１０５は、合成部１０４が出力した合成信号に基づいて生体に電気刺激信号を印加する。【選択図】  図１
2018185704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に与える電気刺激を規定する第１刺激情報が付加された音楽・音声信号を外部機器から受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記音楽・音声信号から前記第１刺激情報を抽出する刺激情報抽出部と、
前記受信部が受信した前記音楽・音声信号から第２刺激情報を生成する刺激情報生成部と、
前記第１刺激情報および前記第２刺激情報に基づいて合成信号を出力する合成部と、
前記合成信号に基づいて生体に電気刺激信号を印加する電気刺激部と
を備えることを特徴とする生体電気刺激装置。
【請求項２】
請求項１記載の生体電気刺激装置において、
前記受信部は、前記第１刺激情報が可聴帯域外に付加された前記音楽・音声信号を外部機器から受信し、
前記刺激情報生成部は、前記受信部が受信した前記音楽・音声信号の可聴帯域内から前記第２刺激情報を生成する
ことを特徴とする生体電気刺激装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の生体電気刺激装置において、
前記第１刺激情報および前記第２刺激情報は、前記電気刺激信号のオン／オフを示す信号であり、
前記刺激情報抽出部は、
前記第１刺激情報が付加されている可聴帯域外の特定の周波数帯の信号を取り出す第１フィルタと、
前記第１フィルタが取り出した信号のレベルが所定の閾値を超えたときに前記第１刺激情報として第１刺激トリガ信号を出力する第１判定部と
を備え、
前記刺激情報生成部は、
可聴帯域内の特定の周波数帯の信号を取り出す第２フィルタと、
前記第２フィルタが取り出した信号のレベルが所定の閾値を超えたときに前記第２刺激情報として第２刺激トリガ信号を出力する第２判定部と
を備え、
前記合成部は、前記第１刺激トリガ信号および前記第２刺激トリガ信号を合成して前記合成信号を出力し、
前記電気刺激部は、前記合成信号が出力される度に前記電気刺激信号を出力する
ことを特徴とする生体電気刺激装置。
【請求項４】
請求項３記載の生体電気刺激装置において、
前記第１刺激トリガ信号を予め規定された第１パターンへと変換する第１変換部と、
前記第２刺激トリガ信号を予め規定された第２パターンへと変換する第２変換部と
を更に備え、
前記合成部は、前記第１変換部に変換された前記第１刺激トリガ信号および前記第２変換部に変換された前記第２刺激トリガ信号を合成して前記合成信号を出力する
ことを特徴とする生体電気刺激装置。
【請求項５】
請求項１または２記載の生体電気刺激装置において、
前記第１刺激情報および前記第２刺激情報は、前記電気刺激部から出力される前記電気刺激信号の信号パターンを示すデジタルデータであり、
前記刺激情報抽出部は、前記受信部が受信した前記音楽・音声信号の可聴帯域外から特定の周波数帯に埋め込まれたデジタルデータを前記第１刺激情報として抽出し、
前記刺激情報生成部は、前記受信部が受信した前記音楽・音声信号の可聴帯域内から特定の周波数帯の特徴量のデジタルデータを前記第２刺激情報として抽出し、
前記合成部は、前記刺激情報抽出部から出力されたデジタルデータおよび前記刺激情報生成部から出力されたデジタルデータに基づいたデジタルデータの制御信号を前記合成信号として出力し、
前記電気刺激部は、デジタルデータの前記制御信号で規定された信号パターンの前記電気刺激信号を出力する
ことを特徴とする生体電気刺激装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体電気刺激装置において、
前記第１刺激情報は、前記音楽・音声信号の可聴帯域の上限周波数よりも高周波側で、かつ前記音楽・音声信号のフォーマットで決まる帯域の上限周波数よりも低周波側の特定の周波数帯に埋め込まれていることを特徴とする生体電気刺激装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体電気刺激装置において、
前記音楽・音声信号を再生する出力部を更に備えることを特徴とする生体電気刺激装置。
【請求項８】
生体に与える電気刺激を規定する刺激情報を、音楽・音声信号に付加する情報付加装置と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の生体電気刺激装置とを備えることを特徴とする生体電気刺激システム。
【請求項９】
請求項８記載の生体電気刺激システムにおいて、
前記情報付加装置は、
前記音楽・音声信号を記憶する記憶部と、
使用者の指示に応じて前記記憶部から前記音楽・音声信号を読み出す読出部と、
前記読出部が読み出した前記音楽・音声信号に対して、使用者の指示に応じて前記刺激情報を付加する刺激情報付加部と、
前記刺激情報が付加された前記音楽・音声信号を前記生体電気刺激装置に送信する送信部と
を備えることを特徴とする生体電気刺激システム。
【請求項１０】
生体に与える電気刺激を規定する第１刺激情報が付加された音楽・音声信号を外部機器から受信する第１ステップと、
前記第１ステップで受信した前記音楽・音声信号から前記第１刺激情報を抽出する第２ステップと、
前記第１ステップで受信した前記音楽・音声信号から特徴量を抽出して第２刺激情報を生成する第３ステップと、
前記第１刺激情報および前記第２刺激情報に基づいて合成信号を生成する第４ステップと、
前記合成信号に基づいて生体に電気刺激信号を印加する第５ステップと
を備えることを特徴とする生体電気刺激方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の生体電気刺激方法において、
前記第１ステップでは、前記第１刺激情報が可聴帯域外に付加された前記音楽・音声信号を外部機器から受信し、
前記第３ステップでは、受信した前記音楽・音声信号の可聴帯域内から前記第２刺激情報を生成する
ことを特徴とする生体電気刺激装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体への皮膚覚提示を実現する技術に係り、特に音楽や音声に連動した皮膚覚提示を実現することができる生体電気刺激装置、生体電気刺激システムおよび生体電気刺激方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気刺激装置は、低周波治療装置や電気的筋肉刺激装置などの機能的電気刺激の分野だけでなく、感覚提示などの分野においても期待されている（非特許文献１参照）。電気刺激装置は、感覚提示の分野において、振動モータなどによる刺激に比べて、多くの情報量を提示することが可能であり、単なる通知を超えた感覚を人に伝えることが可能である。例えば、音楽・音声データの特徴量と同期した電気刺激を行う場合、聴覚のみならず皮膚感覚も用いたマルチモーダル提示により、ユーザに、より良い音楽体験を提供することができる。
【０００３】
一方で、音楽・音声データから特徴量を抽出する方法では、抽出した特徴量を閾値と比較して生体に電気刺激を与えることになるが、データの種類、例えば音楽の場合は音楽ジャンルや曲調により特徴量の変化が大きくなるので、適切な閾値を設定することが難しいという問題点があった。適切な閾値を設定できていないと、閾値が低過ぎてほとんど電気刺激が出力されない場合や、逆に閾値が高過ぎて電気刺激が出力され過ぎてしまう場合が起こり得る。
【０００４】
また、曲中で変化の大きい曲の場合は、前半は電気刺激の出力が多いのに、後半はほとんど電気刺激の出力が無いといった現象が起こり得る。このように、音楽・音声データから特徴量を抽出して生体に電気刺激を与える方法では、様々な要因により、音楽との連動が不適切となり音楽体験を高めることが困難であった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】梶本  之梶 他、「額に装着する電気触覚ディスプレイ」，日本バーチャルリアリティ学会第１１回大会論文集、１−４頁、２００６年。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来の技術では、音楽との連動が不適切となり音楽体験を高めることが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、音楽との連動の不適切さを改善して音楽体験を高めることができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る生体電気刺激装置は、生体に与える電気刺激を規定する第１刺激情報が付加された音楽・音声信号を外部機器から受信する受信部と、受信部が受信した音楽・音声信号から第１刺激情報を抽出する刺激情報抽出部と、受信部が受信した音楽・音声信号から第２刺激情報を生成する刺激情報生成部と、第１刺激情報および第２刺激情報に基づいて合成信号を出力する合成部と、合成信号に基づいて生体に電気刺激信号を印加する電気刺激部とを備える。
【０００９】
上記生体電気刺激装置において、受信部は、第１刺激情報が可聴帯域外に付加された音楽・音声信号を外部機器から受信し、刺激情報生成部は、受信部が受信した音楽・音声信号の可聴帯域内から第２刺激情報を生成する。
【００１０】
上記生体電気刺激装置において、第１刺激情報および第２刺激情報は、電気刺激信号のオン／オフを示す信号であり、刺激情報抽出部は、第１刺激情報が付加されている可聴帯域外の特定の周波数帯の信号を取り出す第１フィルタと、第１フィルタが取り出した信号のレベルが所定の閾値を超えたときに第１刺激情報として第１刺激トリガ信号を出力する第１判定部とを備え、刺激情報生成部は、可聴帯域内の特定の周波数帯の信号を取り出す第２フィルタと、第２フィルタが取り出した信号のレベルが所定の閾値を超えたときに第２刺激情報として第２刺激トリガ信号を出力する第２判定部とを備え、合成部は、第１刺激トリガ信号および第２刺激トリガ信号を合成して合成信号を出力し、電気刺激部は、合成信号が出力される度に電気刺激信号を出力する。
【００１１】
上記生体電気刺激装置において、第１刺激トリガ信号を予め規定された第１パターンへと変換する第１変換部と、第２刺激トリガ信号を予め規定された第２パターンへと変換する第２変換部とを更に備え、合成部は、第１変換部に変換された第１刺激トリガ信号および第２変換部に変換された第２刺激トリガ信号を合成して合成信号を出力するようにしてもよい。
【００１２】
上記生体電気刺激装置において、第１刺激情報および第２刺激情報は、電気刺激部から出力される電気刺激信号の信号パターンを示すデジタルデータであり、刺激情報抽出部は、受信部が受信した音楽・音声信号の可聴帯域外から特定の周波数帯に埋め込まれたデジタルデータを第１刺激情報として抽出し、刺激情報生成部は、受信部が受信した音楽・音声信号の可聴帯域内から特定の周波数帯の特徴量のデジタルデータを第２刺激情報として抽出し、合成部は、刺激情報抽出部から出力されたデジタルデータおよび刺激情報生成部から出力されたデジタルデータに基づいたデジタルデータの制御信号を合成信号として出力し、電気刺激部は、デジタルデータの制御信号で規定された信号パターンの電気刺激信号を出力する。
【００１３】
上記生体電気刺激装置において、第１刺激情報は、音楽・音声信号の可聴帯域の上限周波数よりも高周波側で、かつ音楽・音声信号のフォーマットで決まる帯域の上限周波数よりも低周波側の特定の周波数帯に埋め込まれている。
【００１４】
上記生体電気刺激装置において、音楽・音声信号を再生する出力部を更に備えるようにしてもよい。
【００１５】
本発明に係る生体電気刺激システムは、生体に与える電気刺激を規定する刺激情報を、音楽・音声信号に付加する情報付加装置と、請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体電気刺激装置とを備える。
【００１６】
上記生体電気刺激システムにおいて、情報付加装置は、音楽・音声信号を記憶する記憶部と、使用者の指示に応じて記憶部から音楽・音声信号を読み出す読出部と、読出部が読み出した音楽・音声信号に対して、使用者の指示に応じて刺激情報を付加する刺激情報付加部と、刺激情報が付加された音楽・音声信号を生体電気刺激装置に送信する送信部とを備える。
【００１７】
また、本発明に係る生体電気刺激方法は、生体に与える電気刺激を規定する第１刺激情報が付加された音楽・音声信号を外部機器から受信する第１ステップと、第１ステップで受信した音楽・音声信号から第１刺激情報を抽出する第２ステップと、第１ステップで受信した音楽・音声信号から特徴量を抽出して第２刺激情報を生成する第３ステップと、第１刺激情報および第２刺激情報に基づいて合成信号を生成する第４ステップと、合成信号に基づいて生体に電気刺激信号を印加する第５ステップとを備える。
【００１８】
上記生体電気刺激方法において、第１ステップでは、第１刺激情報が可聴帯域外に付加された音楽・音声信号を外部機器から受信し、第３ステップでは、受信した音楽・音声信号の可聴帯域内から第２刺激情報を生成すればよい。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、音楽・音声信号に付加された第１刺激情報と、音楽・音声信号より生成した第２刺激情報との合成信号に基づいて生体に電気刺激信号を印加するので、音楽との連動の不適切さを改善して音楽体験を高めることができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１における生体電気刺激システムの構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１における生体電気刺激方法を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における生体電気刺激装置の構成を示す構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１における生体電気刺激装置によって処理される音楽・音声信号の周波数スペクトルの一例を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１における生体電気刺激装置の一部構成を示す構成図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１における生体電気刺激システムにおける情報付加装置１５１の構成を示す構成図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２における生体電気刺激装置の一部構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２２】
［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１における生体電気刺激システムについて、図１を用いて説明する。この生体電気刺激システムは、生体に電気刺激信号を印加する生体電気刺激装置１００と、例えばスマートフォンなどの外部機器である情報付加装置１５１とを備える。
【００２３】
生体電気刺激装置１００は、受信部１０１、刺激情報抽出部１０２、刺激情報生成部１０３、合成部１０４、電気刺激部１０５を備える。
【００２４】
受信部１０１は、生体に与える電気刺激を規定する第１刺激情報が付加された音楽・音声信号を、外部機器である情報付加装置１５１から受信する。第１刺激情報は、例えば、音楽・音声信号の可聴帯域外に付加されている。刺激情報抽出部１０２は、受信部１０１が受信した音楽・音声信号から上記第１刺激情報を抽出する。刺激情報生成部１０３は、受信部１０１が受信した音楽・音声信号から第２刺激情報を生成する。刺激情報生成部１０３は、例えば、音楽・音声信号の可聴帯域内から第２刺激情報を生成する。
【００２５】
合成部１０４は、第１刺激情報および第２刺激情報に基づいて合成信号を出力する。電気刺激部１０５は、合成部１０４が出力した合成信号に基づいて生体に電気刺激信号を印加する。電気刺激部１０５は、電極１０６により生体に電気刺激信号を印加する。また、生体電気刺激装置１００は、音楽・音声信号を再生する出力部１０７を備える。
【００２６】
以下、実施の形態１における生体電気刺激システムの動作（生体電気刺激方法）を、図２を用いて説明する。まず、ステップＳ１０１で、スマートフォンなどの情報付加装置１５１が、生体（生体電気刺激システムを使用する使用者の身体）に与える電気刺激を規定する第１刺激情報を、音楽・音声信号に付加する。この第１刺激情報は、例えば、音楽音声信号の可聴帯域外に付加すればよい。例えば、第１刺激情報は、人の可聴帯域の上限周波数よりも高周波側で、かつ音楽・音声信号のフォーマットで決まる帯域の上限周波数（例えばＭＰ３、ＲｅａｌＡｕｄｉｏなどのファイルフォーマットで決まる帯域の上限周波数）よりも低周波側の周波数帯に埋め込まれる。
【００２７】
次に、ステップＳ１０２で、情報付加装置１５１は、刺激情報が付加された音楽・音声信号を生体電気刺激装置１００に送信する。情報付加装置１５１と生体電気刺激装置１００との通信は無線通信でもよく、また有線通信でもよいが、使用者の利便性の観点から無線通信であることが望ましい。
【００２８】
無線通信規格として、例えば、近距離無線規格のブルートゥース［Bluetooth（登録商標）］などを使用することで、生体電気刺激装置１００と情報付加装置１５１の消費電力を抑えながら、近距離で高品質の通信を実現することができる。なお、情報付加装置１５１の具体的な構成については後述する。
【００２９】
次に、ステップＳ１０３で、生体電気刺激装置１００の受信部１０１が、情報付加装置１５１から送信された音楽・音声信号を受信する（第１ステップ）。次に、ステップＳ１０４で、生体電気刺激装置１００の刺激情報抽出部１０２が、受信部１０１が受信した音楽・音声信号から、付加されている第１刺激情報を抽出する（第２ステップ）。例えば、音楽・音声信号から可聴帯域外に付加されている第１刺激情報を抽出する。また、ステップＳ１０５で、生体電気刺激装置１００の刺激情報生成部１０３が、受信部１０１が受信した音楽・音声信号から第２刺激情報を生成する（第３ステップ）。例えば、音楽・音声信号の可聴帯域内から第２刺激情報を生成する。
【００３０】
次に、ステップＳ１０６で、生体電気刺激装置１００の合成部１０４が、第１刺激情報および第２刺激情報に基づいて合成信号を出力する（第４ステップ）。次に、ステップＳ１０７で、生体電気刺激装置１００の電気刺激部１０５が、合成部１０４が出力した合成信号に基づいて生体（生体電気刺激システムを使用する使用者の身体）に電気刺激信号を印加する（第５ステップ）。
【００３１】
電気刺激部１０５は、生体の皮膚表面と接触するように配設される２つ以上の電極１０６により、電気刺激信号を生体に印加する。２つ以上の電極１０６を用いることで、生体内部を通じた閉ループが形成される。電気刺激部１０５は、２つの電極１０６の間に電気刺激信号を印加する。これにより、一方の電極１０６から印加された電流が、生体内部を通り、他方の電極１０６へ流れ込む。これにより、感覚器の神経や、筋肉繊維を刺激し、種々の感覚や、筋肉運動を誘起することが可能となる。
【００３２】
電極１０６の材料は、特に限定されないが、例えば銀、銅、金、ステンレスなどの金属を細線に加工して柔軟性を付与し、布帛として構成したものや、上記金属を繊維素材にメッキしたもの、カーボンファイバー、導電性高分子を繊維素材に含浸したものなどを用いることができる。
【００３３】
また、ステップＳ１０８で、出力部１０７が、受信部１０１が受信した音楽・音声信号を出力する。出力部１０７の例としては、音楽・音声信号を再生するスピーカがある。また、外部のイヤホンなどの出力機器で音楽・音声信号を再生する場合、出力部１０７は例えばイヤホンジャックとなる。なお、刺激情報が、人の可聴帯域の上限周波数よりも高周波側の周波数帯に埋め込まれていれば、受信部１０１が受信した音楽・音声信号をそのまま再生したとしても、使用者が刺激情報を識別することはできない。
【００３４】
上述した各ステップ、例えば使用者が生体電気刺激装置１００の動作を停止させるまで（ステップＳ１０９のｎｏ）、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理が繰り返し実行される。
【００３５】
実施の形態１によれば、音楽・音声信号に付加された第１刺激情報と、音楽・音声信号より生成した第２刺激情報とを合成した合成信号に基づいて生体に電気刺激を与えるようにした。第１刺激情報に基づく電気刺激により、音楽との連動の不適切さを改善することが可能となり、音楽体験を高めることが可能となる。これに加え、第２刺激情報に基づく電気刺激も与えられるので、音楽との連動における刺激の安定性と楽曲そのものが持つランダム性が同時に提示されるようになり、音楽体験を高めることが可能となる。なお、第１刺激情報は、情報付加装置１５１で自由に設定・変更することが可能である。
【００３６】
次に、実施の形態１における生体電気刺激装置１００について、図３を用いてより詳細に説明する。図３に示すように、刺激情報抽出部１０２は、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１２１と、第１フィルタ（バンドパスフィルタ）１２２と、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１２３と、判定部（第１判定部）１４１とから構成される。また、刺激情報生成部１０３は、ＤＡＣ１２１と、第２フィルタ（バンドパスフィルタ）１３１と、ＡＤＣ１３２と、判定部（第２判定部）１４２から構成されている。この例では、刺激情報抽出部１０２と刺激情報生成部１０３とで、ＤＡＣ１２１を共用している。
【００３７】
受信部１０１で受信されたデジタル信号である音楽・音声信号は、ＤＡＣ１２１により、アナログ信号変換される。ＤＡＣ１２１により変換されたアナログ信号は、３分岐し、１つは増幅部１０８に出力され、増幅部１０８で増幅され出力部１０７より出力される。３分岐した残りの２つは、第１フィルタ１２２、第２フィルタ１３１に入力する。
【００３８】
第１フィルタ１２２に入力したアナログ信号は、フィルタリングされて第１フィルタ１２２の帯域のみの信号が取り出される。第１フィルタ１２２では、  第１刺激情報が付加されている領域である可聴帯域外の特定の周波数帯の信号が取り出される。これにより、この周波数領域に第１刺激情報が付加されていれば、第１刺激情報が抽出される。
【００３９】
また、第２フィルタ１３１に入力したアナログ信号は、フィルタリングされて第２フィルタ１３１の帯域のみの信号が取り出される。第２フィルタ１３１では、可聴帯域内の設定されている範囲の帯域（特定の周波数帯）の信号が取り出される。このようにして第２フィルタ１３１により取り出された信号とともに、第２刺激情報が生成される。
【００４０】
第１フィルタ１２２で抽出された第１刺激情報のアナログ信号は、ＡＤＣ１２３によりデジタル信号へ再度変換される。また、第２フィルタ１３１で抽出された第２刺激情報のアナログ信号は、ＡＤＣ１３２によりデジタル信号へ再度変換される。
【００４１】
変換された各デジタル信号は、判定部１４１，判定部１４２に入力される。判定部１４１では、入力された第１刺激信号と設定されている閾値との比較を行い、判定を実施する。この判定の結果から、第１刺激情報として第１刺激トリガ信号が生成される。また、判定部１４２でも、入力された第２刺激信号と設定されている閾値との比較を行い、判定を実施する。この判定の結果から、第２刺激情報として第２刺激トリガ信号が生成される。
【００４２】
以上のようにして生成された第１刺激トリガ信号および第２刺激トリガ信号が、合成部１０４で合成される。ここで、音楽・音声信号は、例えば、サンプリング周波数４４．１ｋＨｚ、サンプルビット数１６ｂｉｔのデジタルデータである。この場合、１／４４１００（秒）毎に、上述した第１刺激情報の抽出、第２刺激情報の生成、第１刺激トリガ信号の生成、第２刺激トリガ信号の生成が行われる。
【００４３】
従って、第１刺激トリガ信号、第２刺激トリガ信号は、時系列的に順次に生成されていく。このように生成されている第１刺激トリガ信号、第２刺激トリガ信号は、合成部１０４で合成されたことにより、１列のトリガ信号として電気刺激部１０５へ出力される。電気刺激部１０５では、入力される１列のトリガ信号に基づいて駆動され、電気刺激信号を出力する。
【００４４】
なお、図３に示す例では、受信部１０１や増幅部１０８などを制御するためのＣＰＵ１０９を備え、判定部１４１，判定部１４２，および合成部１０４は、ＣＰＵ１０９における機能部として実現されている。ＣＰＵ１０９は、図示しない内部のメモリに格納されたプログラムに従って、実施の形態で説明する処理を実行する。
【００４５】
次に、処理される信号について、図４を用いて説明する。フーリエ変換により、ある時刻における音楽・音声信号を周波数スペクトルに変換した信号スペクトルは、図３の（ａ）に示すように、可聴帯域の中に様々な周波数成分を持っている。この中で、図３の（ｂ）に示すように、ある特徴的な周波数、および刺激情報信号が埋め込まれている周波数帯を選択し、理想的なバンドパスフィルタを用いてフィルタリングすると、図３の（ｃ）に示すように、２つの周波数スペクトルを得ることができる。この中で、可聴帯域外で得られた信号が、第１刺激信号である。また、可聴帯域内で得られた信号が、第２刺激信号となる。
【００４６】
得られた各信号に対して、判定部１４１，判定部１４２において予め設定した閾値との比較を行い、閾値を超えていれば、“High”、超えていなければ“Low”の出力をすることで、埋め込んだ情報（第１刺激信号）の取り出し、および音楽・音声信号からの特徴量（第２刺激信号）生成が可能となる。この場合、第１刺激情報および第２刺激情報は、電気刺激信号のオン／オフを示す信号である。
【００４７】
予め埋め込んだ第１刺激情報が、可聴帯域外であれば、この帯域における音楽・音声信号の信号スペクトル強度は低く、大きなＳ／Ｎ比が取れる。このため、図３の（ｃ）に示すように、安定的に閾値比較を行うことが可能となる。ここでは、高周波側の可聴帯域外に情報を埋め込む場合について例示し、フィルタはハイパスフィルタを用いて例示する。可聴帯域より低周波側の場合は、スピーカなどで再生した際に、振動として現れることがあるため、第１刺激情報は、高周波側に埋め込む方が望ましい。
【００４８】
可聴帯域における特徴量である第２刺激情報（第２刺激トリガ信号）生成に関しては、予め埋め込まれた第１刺激情報を補完する役割であるため、音圧から適切な閾値を設定することが望ましい。なお、設定する閾値が低過ぎると、閾値を超える信号が多くなるため、スペクトルのピーク値より低く、周波数スペクトルのベースラインよりも十分に大きな値に設定されることが望ましい。
【００４９】
スペクトルのピーク値は、音量に連動して変化する。従って、スペクトルのピーク値をＶmax、ベースライン値をＶB、閾値をＶth、音量Ｖｏｌ、αを比例係数とし、「Ｖth＝Ｖmax−α（Ｖmax−ＶB）・・・（１）」、「Ｖmax＝ｆ（Ｖｏｌ）・・・（２）」の関係式に基づき、上述した閾値を設定するとよい。上記式において、比例係数αは０．１程度が望ましい。
【００５０】
次に、第１刺激情報（第１刺激トリガ信号）と、第２刺激情報（第２刺激トリガ信号）との合成について説明する。第１フィルタ１２２で抽出されてＡＤＣ１２３でデジタル化された信号が、判定部１４１で判定され、この結果、第１刺激トリガ信号が生成される。また、第２フィルタ１３１で抽出されてＡＤＣ１３３でデジタル化された信号が、判定部１４１で判定され、この結果、第２刺激トリガ信号が生成される。
【００５１】
上述した第１刺激トリガ信号と第２刺激トリガ信号とは、合成部１０４により合成され、１つのトリガ信号列へと変換される。この合成において、安定的な刺激を提示するために優先されるのは第１刺激トリガ信号であり、第２刺激トリガ信号は、第１刺激トリガ信号に準ずる形で１つのトリガ信号列とする。
【００５２】
この合成されたトリガ信号列により、安定的なリズムを刻む第１刺激トリガ信号に基づく刺激に加え、楽曲の特徴量である第２刺激トリガ信号が加わることになる。ここで、重要なのは、楽曲の特徴量である第２刺激トリガ信号のみでは楽曲の本来の特徴を抽出することが困難であり、両者の情報が加わることで音楽体験が高まることである。また、安全性の観点から、出力する電圧レベルとパルス幅、パルス間隔から導かれる安全基準に基づき、抽出情報から間隔の第２刺激トリガ信号は無視され出力されないようにするとよい。
【００５３】
ところで、情報付加装置１５１は、図６に示すように、記憶部２０１、読出部２０２、操作部２０３、表示部２０４、ＤＡＣ２０５、増幅部２０６、出力部２０７、送信部２０８、制御部２０９を備える。
【００５４】
記憶部２０１は、音楽・音声信号を記憶する。読出部２０２は、使用者による操作部２０３の操作による指示に応じて記憶部２０１から音楽・音声信号を読み出す。表示部２０４は、情報が表示される。ＤＡＣ２０５は、読出部２０２が読み出した音楽・音声信号をアナログ信号に変換する。増幅部２０６は、ＤＡＣ２０５から出力された音楽・音声信号を増幅する。出力部２０７は、増幅部２０６によって増幅された音楽・音声信号を、使用者に視聴可能に再生する。送信部２０８は、生体電気刺激装置１００との通信を確立する。制御部２０９は、情報付加装置１５１の全体を制御し、刺激情報付加部としての機能を有する。
【００５５】
情報付加装置１５１の記憶部２０１には、音楽・音声信号（デジタル信号）が予め記憶されている。音楽・音声信号は、例えば図示しないサーバ装置などからネットワークを介して受信してもよいし、情報付加装置単体で例えばマイクロホンなどの収音部（不図示）により収音したものであってもよい。
【００５６】
生体電気刺激システムの使用者または生体電気刺激システムのメーカの担当者は、操作部２０３を操作して、音楽・音声信号に刺激情報を付加させる。具体的には、情報付加装置１５１の読出部２０２は、使用者またはメーカの担当者の操作に応じて記憶部２０１から音楽・音声信号を読み出す。
【００５７】
情報付加装置１５１のＤＡＣ２０５で、読出部２０２が読み出したデジタル信号がアナログ信号に変換され、増幅部２０６で音楽・音声信号を増幅され、出力部２０７は、増幅部２０６によって出力される。出力部２０７は、例えば、音楽・音声信号を再生するスピーカである。また、外部のイヤホンなどの出力機器で音楽・音声信号を再生する場合、出力部２０７は、例えばイヤホンジャックとなる。
【００５８】
情報付加装置１５１の制御部２０９は、読出部２０２が読み出した音楽・音声信号に対して第１刺激情報を付加する。ここで、使用者またはメーカの担当者が、再生中の音楽・音声信号を聞きながら所望のタイミングで第１刺激情報の適切な付加操作を行うことは難しい場合がある。この場合、使用者またはメーカの担当者の操作に応じて、制御部２０９は、読出部２０２に対して再生速度の変更、再生の一時停止などを指令し、音楽・音声信号の波形を表示部２０４に表示させるようにしてもよい。これにより、使用者またはメーカの担当者は、表示部２０４に表示された音楽・音声信号の波形を見ながら、所望のタイミングで所望の刺激情報を音楽・音声信号に付加することが可能になる。
【００５９】
記憶部２０１、読出部２０２、制御部２０９は、ＣＰＵ、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って上述した処理を行う。
【００６０】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２における生体電気刺激装置ついて、図７を用いて説明する。この生体電気刺激装置は、刺激情報抽出部１０２、刺激情報生成部１０３、合成部１０４、第１変換部１４４、第２変換部１４５、電気刺激部１０５を備える。なお、他の構成は、前述した実施の形態１と同様であり、図７には示していない。
【００６１】
刺激情報抽出部１０２、刺激情報生成部１０３、合成部１０４は、前述した実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【００６２】
実施の形態２では、実施の形態１に加えて、第１変換部１４４、第２変換部１４５を備える。
【００６３】
第１変換部１４４は、刺激情報抽出部１０２の判定部１４１より出力される第１刺激トリガ信号を、予め規定（定義）された第１パターンへと変換する。また、第２変換部１４５は、刺激情報生成部１０３の判定部１４２より出力される第２刺激トリガ信号を、予め規定（定義）された第２パターンへと変換する。合成部１０４は、第１変換部１４４に変換された第１刺激トリガ信号、および第２変換部１４５に変換された第２刺激トリガ信号を合成して合成信号を出力する。
【００６４】
上述したパターンとは、刺激パルス電圧、刺激パルス幅、１度のトリガ信号の当たりに出力されるパルス数、パルスインターバルを指し、これらは自由に設定可能である。このパターンの定義は、変更することが可能である。
【００６５】
実施の形態２においても、合成部１０４では、前述した実施の形態１と同様に、安全性を考慮し、第１刺激トリガ信号を優先に、第２刺激トリガ信号が加わる状態で電気刺激部１０５へ伝送され、刺激信号が出力される。これにより、出力される刺激信号は、実施の形態１比較して更に変化に富むものとなり、皮膚感覚と合わせた音楽体験を高めることができる。
【００６６】
以上に説明したように、本発明によれば、音楽・音声信号に付加された第１刺激情報と、音楽・音声信号より生成した第２刺激情報との合成信号に基づいて生体に電気刺激信号を印加するので、音楽との連動の不適切さを改善して音楽体験を高めることができるようになる。
【００６７】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００６８】
１００…生体電気刺激装置、１０１…受信部、１０２…刺激情報抽出部、１０３…刺激情報生成部、１０４…合成部、１０５…電気刺激部、１０６…電極、１０７…出力部、１５１…情報付加装置。
【図１】
2018185704.tif 000003
【図２】
2018185704.tif 000004
【図３】
2018185704.tif 000005
【図４】
2018185704.tif 000006
【図５】
2018185704.tif 000007
【図６】
2018185704.tif 000008
【図７】
2018185704.tif 000009