(57)【要約】【課題】音楽との連動の不適切さを改善する。【解決手段】生体電気刺激装置１は、情報付加装置２から、刺激情報が付加された音楽・音声信号を受信する受信部１０と、受信部１０が受信した音楽・音声信号から刺激情報を抽出する刺激情報抽出部１１と、音楽・音声信号を再生する音楽・音声信号出力部１２と、刺激情報抽出部１１が抽出した刺激情報に基づいて生体に電気刺激信号を印加する電気刺激部１３とを備える。【選択図】  図１
2018101243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に与える電気刺激を指定する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、
この受信部が受信した音楽・音声信号から前記刺激情報を抽出する刺激情報抽出部と、
この刺激情報抽出部が抽出した前記刺激情報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、
前記受信部が受信した音楽・音声信号から特定の周波数帯の信号を前記刺激情報として抽出するフィルタと、
このフィルタが抽出した信号のレベルが所定の閾値を超えたときに前記電気刺激部に刺激トリガ信号を出力する判定部とから構成され、
前記電気刺激部は、前記刺激トリガ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３】
請求項１記載の生体電気刺激装置において、
前記刺激情報は、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音楽・音声信号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刺激情報として抽出するフィルタと、
このフィルタが抽出したデジタルデータを前記電気刺激部に出力する制御信号出力部とから構成され、
前記電気刺激部は、前記制御信号出力部から出力されたデジタルデータで指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４】
請求項１乃至３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５】
請求項１乃至４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音楽・音声信号出力部をさらに備えることを特徴とする生体電気刺激装置。
【請求項６】
生体に与える電気刺激を指定する刺激情報を、音楽・音声信号に付加する情報付加装置と、
請求項１乃至５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７】
請求項６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、
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音楽・音声信号を読み出す読出部と、
この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８】
生体に与える電気刺激を指定する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のステップと、
この第１のステップで受信した音楽・音声信号から前記刺激情報を抽出する第２のステップと、
この第２のステップで抽出した前記刺激情報に基づいて生体に電気刺激信号を印加する第３のステップとを含むことを特徴とする電気刺激提示方法。
【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電気刺激提示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なう場合、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、後半は殆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，ｐｐ．１−４，２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、音楽との連動の不適切さを改善することができ、音楽体験を高め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電気刺激提示方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の生体電気刺激装置は、生体に与える電気刺激を指定する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、この受信部が受信した音楽・音声信号から前記刺激情報を抽出する刺激情報抽出部と、この刺激情報抽出部が抽出した前記刺激情報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ものである。
また、本発明の生体電気刺激装置の１構成例において、前記刺激情報は、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、前記受信部が受信した音楽・音声信号から特定の周波数帯の信号を前記刺激情報として抽出するフィルタと、このフィルタが抽出した信号のレベルが所定の閾値を超えたときに前記電気刺激部に刺激トリガ信号を出力する判定部とから構成され、前記電気刺激部は、前記刺激トリガ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ものである。
【０００８】
また、本発明の生体電気刺激装置の１構成例において、前記刺激情報は、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音楽・音声信号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刺激情報として抽出するフィルタと、このフィルタが抽出したデジタルデータを前記電気刺激部に出力する制御信号出力部とから構成され、前記電気刺激部は、前記制御信号出力部から出力されたデジタルデータで指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ものである。
また、本発明の生体電気刺激装置の１構成例において、前記刺激情報は、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ものである。
また、本発明の生体電気刺激装置の１構成例は、前記音楽・音声信号を再生する音楽・音声信号出力部をさらに備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の生体電気刺激システムは、生体に与える電気刺激を指定する刺激情報を、音楽・音声信号に付加する情報付加装置と、生体電気刺激装置とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の生体電気刺激システムの１構成例において、前記情報付加装置は、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前記記憶部から音楽・音声信号を読み出す読出部と、この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ものである。
【００１０】
また、本発明の電気刺激提示方法は、生体に与える電気刺激を指定する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のステップと、この第１のステップで受信した音楽・音声信号から前記刺激情報を抽出する第２のステップと、この第２のステップで抽出した前記刺激情報に基づいて生体に電気刺激信号を印加する第３のステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、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し、受信した音楽・音声信号から刺激情報を抽出し、抽出した刺激情報に基づいて生体に電気刺激信号を印加することにより、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。
【００１２】
また、本発明では、刺激情報として、電気刺激信号のオン／オフを示す信号を用い、生体電気刺激装置において、受信した音楽・音声信号から特定の周波数帯の信号を刺激情報として抽出し、抽出した信号のレベルが所定の閾値を超えたときに電気刺激信号を出力することにより、刺激情報に応じた電気刺激信号のオン／オフを実現することができる。本発明では、音楽・音声信号に刺激情報を付加するため、閾値を容易に設定することができる。
【００１３】
また、本発明では、刺激情報として、電気刺激信号の信号パターンを示すデジタルデータを用い、受信した音楽・音声信号から特定の周波数帯に埋め込まれたデジタルデータを刺激情報として抽出し、抽出したデジタルデータに応じた信号パターンの電気刺激信号を出力することにより、電気刺激信号の様々なパラメータを刺激情報で設定することが可能となり、使用者にとって更に好ましい刺激を受けられるように設定することが可能となる。
【００１４】
また、本発明では、音楽・音声信号の可聴帯域の上限周波数よりも高周波側の特定の周波数帯に刺激情報を埋め込むことにより、音楽・音声信号に含まれる音楽や音声の成分の影響を受けることなく刺激情報を安定的に取り出すことが可能となる。本発明では、音楽・音声信号の可聴帯域の上限周波数よりも高周波側の特定の周波数帯に刺激情報を埋め込むことにより、閾値を更に容易に設定することが可能となる。また、本発明では、刺激情報が埋め込まれた音楽・音声信号をそのまま再生しても、聞き取れる音への影響を限りなく少なくすることが可能となる。
【００１５】
また、本発明では、刺激情報を音楽・音声信号に付加する情報付加装置を設けることにより、刺激情報を自由に設定・変更して、音楽や音声に連動した皮膚覚提示を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施例に係る生体電気刺激システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る生体電気刺激システムの動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施例に係る生体電気刺激システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る生体電気刺激システムの動作を説明するフローチャートである。
【図５】音楽・音声信号から特徴量を抽出して生体に電気刺激を与える従来の方法の問題点を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る生体電気刺激システムの動作を説明する図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る生体電気刺激システムの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施例に係る生体電気刺激システムの動作を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の第４の実施例に係る生体電気刺激システムの情報付加装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第４の実施例に係る情報付加装置の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例により本発明の内容が限定されるものではない。図１は本発明の第１の実施例に係る生体電気刺激システムの構成を示すブロック図である。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１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２とから構成される。
【００１８】
生体電気刺激装置１は、情報付加装置２から、刺激情報が付加された音楽・音声信号を受信する受信部１０と、受信部１０が受信した音楽・音声信号から刺激情報を抽出する刺激情報抽出部１１と、音楽・音声信号を再生する音楽・音声信号出力部１２と、刺激情報抽出部１１が抽出した刺激情報に基づいて生体に電気刺激信号を印加する電気刺激部１３とを備えている。
【００１９】
以下、本実施例の生体電気刺激システムの動作を、図２を用いて説明する。まず、スマートフォンなどの情報付加装置２は、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指定する刺激情報を、音楽・音声信号に付加する（図２ステップＳ１００）。この刺激情報は、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。
【００２０】
そして、情報付加装置２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１に送信する（図２ステップＳ１０１）。情報付加装置２と生体電気刺激装置１との通信は無線通信でもよいし、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。
【００２１】
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１と情報付加装置２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２の具体的な構成については後述の実施例で詳細に説明する。
【００２２】
生体電気刺激装置１の受信部１０は、情報付加装置２から音楽・音声信号を受信する（図２ステップＳ１０２）。
生体電気刺激装置１の音楽・音声信号出力部１２は、受信部１０が受信した音楽・音声信号を出力する（図２ステップＳ１０３）。音楽・音声信号出力部１２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、音楽・音声信号出力部１２は例えばイヤホンジャックとなる。
【００２３】
なお、刺激情報は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るので、受信部１０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。
【００２４】
一方、生体電気刺激装置１の刺激情報抽出部１１は、受信部１０が受信した音楽・音声信号から刺激情報を抽出する（図２ステップＳ１０４）。
生体電気刺激装置１の電気刺激部１３は、刺激情報抽出部１１が抽出した刺激情報に基づいて生体（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（図２ステップＳ１０５）。
【００２５】
電気刺激部１３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１４を備えている。２つ以上の電極１４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１３は、電極１４間に電気刺激信号を印加する。これにより、１つの電極１４から印加された電流が生体内部を通り、他の電極１４へ流れ込むことで感覚器の神経や、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。
【００２６】
電極１４の材料は、特に限定されないが、例えば銀、銅、金、ステンレス等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。
【００２７】
こうして、例えば使用者が生体電気刺激装置１の動作を停止させるまで（図２ステップＳ１０６においてＮｏ）、図２のステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が繰り返し実行される。
【００２８】
本実施例では、音楽・音声信号に刺激情報を付加し、この刺激情報に基づいて生体に電気刺激を与えることにより、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。刺激情報は、情報付加装置２で自由に設定・変更することが可能である。
【００２９】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例は、第１の実施例の具体例を説明するものである。図３は本実施例に係る生体電気刺激システムの構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の生体電気刺激装置１は、受信部１０と、刺激情報抽出部１１と、音楽・音声信号出力部１２と、電気刺激部１３と、音楽・音声信号を増幅する増幅部１５とを備えている。
【００３０】
刺激情報抽出部１１は、受信部１０が受信した音楽・音声信号をアナログ信号に変換するデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）１１０と、ＤＡＣ１１０から出力された音楽・音声信号から特定の周波数帯の刺激情報を抽出する周波数フィルタ１１１と、周波数フィルタ１１１によって抽出された刺激情報をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）１１２と、判定部となるＣＰＵ（Central Processing Unit）１１３とから構成される。
【００３１】
以下、本実施例の生体電気刺激システムの動作を、図４を用いて説明する。情報付加装置２の動作は、第１の実施例で説明したとおりである（図４ステップＳ２００，Ｓ２０１）。
【００３２】
生体電気刺激装置１の受信部１０は、情報付加装置２から音楽・音声信号を受信する（図４ステップＳ２０２）。本実施例では、情報付加装置２から送信される音楽・音声信号がデジタル信号となっている。
生体電気刺激装置１のＤＡＣ１１０は、受信部１０が受信したデジタル信号をアナログ信号に変換する（図４ステップＳ２０３）。
【００３３】
本実施例では、音楽・音声信号出力部１２に関連する構成として、増幅部１５が設けられている。増幅部１５は、ＤＡＣ１１０から出力された音楽・音声信号を増幅する（図４ステップＳ２０４）。
音楽・音声信号出力部１２は、増幅部１５によって増幅された音楽・音声信号を出力する（図４ステップＳ２０５）。音楽・音声信号出力部１２については第１の実施例で説明したとおりである。
【００３４】
生体電気刺激装置１の周波数フィルタ１１１は、ＤＡＣ１１０から出力された音楽・音声信号から特定の周波数帯の刺激情報を抽出する（図４ステップＳ２０６）。第１の実施例で説明したとおり、刺激情報は、音楽・音声信号の特定の周波数帯、具体的には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る。したがって、周波数フィルタ１１１としてハイパスフィルタを使用すれば、刺激情報を抽出することが可能である。また、本実施例の刺激情報は、電気刺激信号のオン／オフを示す信号となっている。
【００３５】
ＡＤＣ１１２は、周波数フィルタ１１１を通過した信号をデジタル信号に変換する（図４ステップＳ２０７）。
生体電気刺激装置１のＣＰＵ１１３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、本実施例で説明する処理を実行する。具体的には、ＣＰＵ１１３は、サンプリング周期毎にＡＤＣ１１２からデジタル信号（サンプリング値）が出力される度に、このサンプリング値が示す刺激情報の信号レベルと予め定められた所定の閾値ＴＨとを比較する（図４ステップＳ２０８）。ＣＰＵ１１３は、刺激情報の信号レベルが閾値ＴＨを超えていない場合には（ステップＳ２０８においてＮｏ）、ＡＤＣ１１２の次の出力を待つ。
【００３６】
そして、ＣＰＵ１１３は、刺激情報の信号レベルが閾値ＴＨを超えたときに、電気刺激部１３に刺激トリガ信号を出力する（図４ステップＳ２０９）。
電気刺激部１３は、ＣＰＵ１１３から刺激トリガ信号が出力されたときに、生体（生体電気刺激装置１を使用する使用者の身体）に電気刺激信号を印加する（図４ステップＳ２１０）。
【００３７】
こうして、例えば使用者が生体電気刺激装置１の動作を停止させるまで（図４ステップＳ２１１においてＮｏ）、図４のステップＳ２０２〜Ｓ２１０の処理が繰り返し実行される。
【００３８】
ここで、音楽・音声信号から特徴量を抽出して生体に電気刺激を与える従来の方法の問題点と、本実施例の効果について説明する。受信した音楽・音声信号をフーリエ変換により、周波数スペクトルに変換した例を図５（Ａ）に示す。音楽・音声信号は、可聴帯域の中に様々な周波数成分をもった信号である。
【００３９】
このような音楽・音声信号に対し、ある特徴的な周波数を選択し、図５（Ｂ）に示すような通過帯域ＢＷを有する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５（Ｃ）に示すようにフィルタを通過した周波数スペクトルを得ることができる。図５（Ｃ）のような音楽・音声信号の特徴量に対して、予め設定した閾値ＴＨとの比較を行ない、特徴量が閾値ＴＨを超えていれば、刺激トリガ信号を出力する。これにより、音楽・音声信号に連動した皮膚感覚を提示することができ、使用者は聴覚に加えて体感を得ることができる。
【００４０】
一方で、音楽・音声信号から特徴量を抽出する方法では、音楽・音声信号の種類、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ＴＨを設定することが困難であった。適切な閾値ＴＨを設定できていないと、閾値ＴＨが低過ぎてほとんど電気刺激信号が出力されない場合や、逆に閾値ＴＨが高過ぎて電気刺激信号が出力され過ぎてしまう場合が起こり得る。また、曲中で変化の大きい曲の場合は、前半は電気刺激信号の出力が多いのに、後半は殆ど電気刺激信号の出力が無いといった現象が起こり得る。
【００４１】
これに対して、本実施例では、図６（Ａ）に示すように音楽・音声信号に、電気刺激のトリガとなる信号である刺激情報を埋め込んでおき、図６（Ｂ）に示すような通過帯域ＨＷを有する周波数フィルタ１１１によって図６（Ｃ）に示すように刺激情報を抽出する。
【００４２】
本実施例では、音楽・音声信号の可聴帯域よりも高周波側に刺激情報を埋め込んでおり、刺激情報を埋め込む周波数帯における音楽・音声信号の信号スペクトル強度が低く、大きなＳ／Ｎ比（Signal to Nosie Ratio）が取れるため、図６（Ｃ）のように安定的に閾値比較を行なうことが可能となる。すなわち、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）で説明した場合よりも閾値ＴＨを容易に設定することができる。
【００４３】
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）の例では、音楽・音声信号の可聴帯域よりも高周波側に刺激情報を埋め込んでいるため、周波数フィルタ１１１としてハイパスフィルタを用いる場合を例示している。一方、音楽・音声信号の可聴帯域よりも低周波側に刺激情報を埋め込んだ場合には、音楽・音声信号をスピーカなどで再生した際に、刺激情報が振動として現れることがある。したがって、音楽・音声信号の可聴帯域よりも高周波側の周波数帯に刺激情報を埋め込むことが望ましい。
【００４４】
本実施例では、予め音楽・音声信号に刺激情報を埋め込んでおくことにより、周波数の選択を必要としなくなるため、バンドパスフィルタを削減することが可能となる。音楽・音声信号から特徴量を抽出する方法では、曲の特徴に対応するために、いくつかの中心周波数を持つバンドパスフィルタを実装し、曲に合わせて選択する必要があった。一方、本実施例では、バンドパスフィルタの削減により、生体電気刺激装置１の小型化にも貢献する。
【００４５】
また、電気刺激のタイミングは使用者が好みのタイミングで自由に設定することができる。つまり、使用者（あるいは生体電気刺激システムを提供するメーカの担当者）は、後述のように情報付加装置２を操作して、音楽・音声信号の所望の時間軸上の位置に刺激情報を埋め込むことにより、音楽を聞きながら最も好ましいタイミングで刺激を受けられるように設定することが可能となる。
【００４６】
［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。本実施例は、第１の実施例の別の具体例を説明するものであり、無線乃至有線通信により受信したデジタル信号を、生体電気刺激装置内でデジタル信号のまま処理する例を説明するものである。図７は本実施例に係る生体電気刺激システムの構成を示すブロック図であり、図１、図３と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の生体電気刺激装置１は、受信部１０と、音楽・音声信号出力部１２と、電気刺激部１３ａと、増幅部１５と、刺激情報抽出部となるＣＰＵ１６と、ＤＡＣ１７とを備えている。
【００４７】
以下、本実施例の生体電気刺激システムの動作を、図８を用いて説明する。情報付加装置２の動作は、第１の実施例で説明したとおりである（図８ステップＳ３００，Ｓ３０１）。
【００４８】
生体電気刺激装置１の受信部１０は、情報付加装置２から音楽・音声信号を受信する（図８ステップＳ３０２）。本実施例では、情報付加装置２から送信される音楽・音声信号がデジタル信号となっている。
生体電気刺激装置１のＤＡＣ１７は、受信部１０が受信したデジタル信号をアナログ信号に変換する（図８ステップＳ３０３）。
【００４９】
生体電気刺激装置１の増幅部１５は、ＤＡＣ１７から出力された音楽・音声信号を増幅し（図８ステップＳ３０４）、音楽・音声信号出力部１２は、増幅部１５によって増幅された音楽・音声信号を出力する（図８ステップＳ３０５）。
【００５０】
一方、生体電気刺激装置１のＣＰＵ１６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、本実施例で説明する処理を実行する。このＣＰＵ１６は、音楽・音声信号から特定の周波数帯に埋め込まれたデジタルデータを刺激情報として抽出するフィルタとしての機能と、抽出したデジタルデータを電気刺激部１３ａに出力する制御信号出力部としての機能を有する。
【００５１】
ＣＰＵ１６の動作について具体的に説明する。まず、ＣＰＵ１６は、受信部１０が受信した信号からデジタル信号処理により刺激情報を抽出する（図８ステップＳ３０６）。このときのデジタル信号処理の具体例としては、デジタルフィルタ処理がある。デジタルフィルタとして、例えば、ＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタを用いることで特定の周波数帯の刺激情報を抽出することが可能である。本実施例の刺激情報は、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る。
【００５２】
そして、ＣＰＵ１６は、ステップＳ３０６で抽出したデジタルデータを電気刺激部１３ａに出力する（図８ステップＳ３０７）。
電気刺激部１３ａは、ＣＰＵ１６から出力されたデジタルデータで指定された信号パターンの電気刺激信号を生体（生体電気刺激装置１を使用する使用者の身体）に印加する（図８ステップＳ３０８）。ここで、信号パターンで指定できる内容としては、パルス状の電気刺激信号の極性（正極性、負極性、両極性）、パルスの電圧、パルスの波形、パルス幅、パルス間隔、パルス数、電極位置などがある。
【００５３】
これらの信号パターンに対応するため、電気刺激部１３ａは、ＣＰＵ１６から出力されたデジタルデータに従って電気刺激信号を生成する必要がある。また、本実施例では、刺激情報で電極位置を指定することも可能なので、生体の皮膚表面と接触するように配設される電極１４の対を複数対設け、これら複数対の電極１４のうち特定の対の電極間に電気刺激信号を印加したり、複数対の電極１４に対して時間差を設けて電気刺激信号を印加したりすることも可能となる。これにより、生体の特定の部位に様々な感覚を伝えることが可能となる。
【００５４】
こうして、例えば使用者が生体電気刺激装置１の動作を停止させるまで（図８ステップＳ３０９においてＮｏ）、図８のステップＳ３０２〜Ｓ３０８の処理が繰り返し実行される。
【００５５】
第２の実施例では、刺激情報で電気刺激信号のオン／オフのみを設定可能であり、電気刺激部１３は、刺激トリガ信号の出力に応じて、予め定められた信号パターンの電気刺激信号を出力する。これに対して、本実施例では、電気刺激信号の様々なパラメータを刺激情報で設定することが可能であり、使用者にとって、音楽に連動した更に好ましい刺激を受けられるように設定することが可能となる。
【００５６】
［第４の実施例］
次に、本発明の第４の実施例について説明する。本実施例は、第１〜第３の実施例で用いた情報付加装置２の具体的な構成を説明するものである。図９は本実施例に係る情報付加装置２の構成を示すブロック図である。本実施例においても、生体電気刺激システムの構成は第１〜第３の実施例で説明したとおりであるので、図１、図３、図７の符号を用いて説明する。
【００５７】
情報付加装置２は、音楽・音声信号を記憶する記憶部２０と、使用者の指示に応じて記憶部２０から音楽・音声信号を読み出す読出部２１と、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が操作する操作部２２と、情報表示のための表示部２３と、音楽・音声信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ２４と、ＤＡＣ２４から出力された音楽・音声信号を増幅する増幅部２５と、増幅部２５によって増幅された音楽・音声信号を再生する音楽・音声信号出力部２６と、生体電気刺激装置１との通信のための送信部２７と、情報付加装置全体を制御し、刺激情報付加部としての機能を有する制御部２８とを備えている。
【００５８】
以下、本実施例の情報付加装置２の動作を、図１０を用いて説明する。情報付加装置２の記憶部２０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等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等の収音部（不図示）により収音したものであってもよい。
【００５９】
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２２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２の読出部２１は、使用者またはメーカの担当者の操作に応じて記憶部２０から音楽・音声信号を読み出す（図１０ステップＳ４００）。
【００６０】
情報付加装置２のＤＡＣ２４は、読出部２１が読み出したデジタル信号をアナログ信号に変換する（図１０ステップＳ４０１）。
情報付加装置２の増幅部２５は、ＤＡＣ２４から出力された音楽・音声信号を増幅する（図１０ステップＳ４０２）。
【００６１】
情報付加装置２の音楽・音声信号出力部２６は、増幅部２５によって増幅された音楽・音声信号を出力する（図１０ステップＳ４０３）。音楽・音声信号出力部２６の構成は、第１〜第３の実施例の生体電気刺激装置１の音楽・音声信号出力部１２と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００６２】
一方、情報付加装置２の制御部２８は、読出部２１が読み出した音楽・音声信号に対して刺激情報を付加する（図１０ステップＳ４０４）。このとき、制御部２８は、第２の実施例で説明した刺激情報を音楽・音声信号に付加する場合、使用者またはメーカの担当者の操作に応じたタイミングで、電気刺激信号の出力を指示する刺激情報を音楽・音声信号に付加する。
【００６３】
また、制御部２８は、第３の実施例で説明した刺激情報を音楽・音声信号に付加する場合、使用者またはメーカの担当者の操作に応じたタイミングで、使用者またはメーカの担当者が指定した電気刺激信号の信号パターンを示す刺激情報を音楽・音声信号に付加する。
【００６４】
また、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。そこで、使用者またはメーカの担当者の操作に応じて、制御部２８は、読出部２１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２３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２３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。
【００６５】
情報付加装置２の送信部２７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１に送信する（図１０ステップＳ４０５）。
以上により、第１〜第３の実施例で説明した情報付加装置２の動作を実現することができる。
【００６６】
本実施例の記憶部２０と読出部２１と制御部２８とは、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本実施例で説明した処理を行う。
【００６７】
なお、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であることは言うまでもない。例えば第１〜第４の実施例では、情報付加装置２から音楽・音声信号を直接、生体電気刺激装置１宛に送信しているが、これに限るものではない。例えばＰＣ（Personal Computer ）やサーバ装置等の情報付加装置２で音楽・音声信号に刺激情報を付加し、この刺激情報を付加した音楽・音声信号を例えばネットワークを介してスマートフォンなどの外部機器に転送し、スマートフォンから生体電気刺激装置１宛に音楽・音声信号を送信するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、生体に皮膚覚提示を行う技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１…生体電気刺激装置、２…情報付加装置、１０…受信部、１１…刺激情報抽出部、１２，２６…音楽・音声信号出力部、１３，１３ａ…電気刺激部、１４…電極、１５，２５…増幅部、１６，１１３…ＣＰＵ、１７，２４，１１０…デジタル−アナログ変換器、２０…記憶部、２１…読出部、２２…操作部、２３…表示部、２７…送信部、２８…制御部、１１１…周波数フィルタ、１１２…アナログ−デジタル変換器、１１３…ＣＰＵ。
【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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