(57)【要約】      （修正有）【課題】扇風機やエアコンなどの外部機器の動作音を、不快感を与えないようにする。【解決手段】快適化装置２０は、外部機器に接続されたコンピュータを機能させて、被験者の心拍または呼吸の生体リズムを取得する取得部２２と、取得した被験者の生体リズムから当該被験者の心体状態を推定する心体状態推定部２４と、推定された心体状態に応じて外部機器の動作音を制御する制御部２６とを具備し、外部機器の動作音の振幅、ピッチ、テンポの少なくとも１つを制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の生体リズムを取得する取得部と、
取得した被験者の生体リズムから当該被験者の心体状態を推定する推定部と、
前記推定された心体状態に応じて外部機器の動作音を制御する制御部と、
を具備することを特徴とする快適化装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記外部機器の動作音の振幅、ピッチ、テンポの少なくとも１つを、取得した被験者の生体リズムよりも速く、遅く、または、同じのいずれかとなるように、前記推定された心体状態に応じて制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の快適化装置。
【請求項３】
前記取得部は、前記被験者の心拍または呼吸の一方を取得し、
前記制御部は、前記外部機器の動作音の振幅、ピッチ、テンポの少なくとも１つを、取得した前記被験者の心拍または呼吸の一方よりも速く、遅く、または、同じとなるように制御する
ことを特徴とする請求項２に記載の快適化装置。
【請求項４】
外部機器に接続されたコンピュータを、
被験者の生体リズムを取得する取得部、
取得した被験者の生体リズムから当該被験者の心体状態を推定する推定部、および、
前記推定された心体状態に応じて外部機器の動作音を制御する制御部、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扇風機やエアコンなどの機器の動作音を制御して睡眠の改善やリラックス効果等を得る快適化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
周囲温度や、当該周囲温度の変化量、人の有無等の判断に基づいて、ファンの回転速度や首振り速度などをファジイ制御する扇風機が知られている（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】特開平５−１６４０８８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、上述した扇風機では、人に対し、風量、風向きについて快適感を与えることできるが、モータ音などの機器の動作音が不快感を与えてしまう場合がある、という問題が指摘されている。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、扇風機やエアコンなどの外部機器の動作音を、不快感を与えないように改善する技術に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る快適化装置は、被験者の生体リズムを取得する取得部と、取得した被験者の生体リズムから当該被験者の心体状態を推定する推定部と、前記推定された心体状態に応じて外部機器の動作音を制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
上記一態様に係る快適化装置によれば、外部機器の動作音が快適化できるので、不快感を与えないように改善することができる。
【０００６】
上記一態様に係る快適化装置において、前記制御部は、前記外部機器の動作音の振幅、ピッチ、テンポの少なくとも１つを、取得した被験者の生体リズムよりも速く、遅く、または、同じのいずれかとなるように、前記推定された心体状態に応じて制御する構成としても良い。
例えば心体状態が睡眠であれば、外部機器の動作音を生体リズムよりも遅くして良いし、覚醒や集中であれば、外部機器の動作音を生体リズムよりも速くして良い。また、リラックスであれば、外部機器の動作音を生体リズムと同じとなるようにしても良い。
振幅、ピッチ、テンポなどの制御において、いわゆる１／ｆ揺らぎを与えても良い。
【０００７】
また、上記構成において、前記取得部は、前記被験者の心拍または呼吸の一方を取得し、前記制御部は、前記外部機器の動作音の振幅、ピッチ、テンポの少なくとも１つを、取得した前記被験者の心拍または呼吸の一方よりも速く、遅く、または、同じとなるように制御しても良い。
なお、本発明は、快適化装置のみならず、コンピュータを当該快適化装置として機能させるプログラムとして概念することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る快適化装置を含むシステムの全体構成を示す図である。
【図２】システムにおける機能構成を示すブロック図である。
【図３】睡眠深度等の特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、本発明の実施形態についての前提について説明する。
健康や生命を維持する自律神経には、交感神経と副交感神経との２種類に分けることができる。このうち、交感神経が働くのは、活動している時や、不安・恐怖・怒りなどストレスを感じている時であり、血管が収縮して、心拍数が増え、筋肉が緊張する。これは、状況の変化にすばやく対応できるように体が準備をしているためである、といわれている。
一方、副交感神経が働くのは、睡眠時や、リラックスしている時などゆったりと落ち着いている時である。一般に、副交感神経が活性化すると、筋肉が弛緩し血管が拡張して、心拍がゆっくりとなり、内臓が活発になる。詳細には、血管が拡張することによって栄養や酸素等が運ばれやすくなり、老廃物や疲労物質などがスムーズに排出されるほか、内臓が活発になることによって新陳代謝が進む、といわれている。このため、副交感神経を効果的に活性化することによって、体の修復や疲労回復がなされて、元気で健康な状態を維持することができる、といわれている。
ただし、ヒトは、意識的に、副交感神経を活性化することはできない。
【００１０】
ヒトは、心拍や呼吸、脳波などの生体リズムより長い周期の刺激を受けると、副交感神経が働き、リラックスして、眠りやすくなるといわれている。一方、生体リズムより短い周期の刺激を受けると、交換神経が働き、興奮・緊張して覚醒方向になるといわれている。そこで、実施形態の快適化装置は、刺激の例として、扇風機のファンモータの回転音、すなわち扇風機の動作音を被験者に与えて、当該扇風機を次のように制御する。詳細には、当該快適化装置は、センサによって被験者の生体リズムを検出するとともに、扇風機の動作音の周期を、検出した生体リズムの周期と比較して長く／短くなるように当該扇風機を制御することで、被験者の睡眠深度を適切に誘導する構成となっている。
【００１１】
図１は、実施形態に係る快適化装置２０を含むシステム１の全体的な構成を示す図である。図に示されるように、システム１は、センサ１１、１２、１３と、扇風機１６と、快適化装置２０と、を含んだ構成である。この構成において、扇風機１６は、制御対象である外部機器の一例であり、ベッド５の近傍に設けられる。被験者Ｅは、ベッド５の上で仰向けの姿勢をとる。
このシステム１では、扇風機１６のファンモータを制御するとともに、そのファンモータの動作音を聴かせることによって、被験者Ｅの心体状態をリラックス方向に導いたり、睡眠状態を誘導したりするものである。なお、扇風機１６の目的は、ファンモータの動作音を被験者Ｅに聴かせることにある。このため、被験者Ｅに送風されなくても構わない。
【００１２】
被験者Ｅの額にはセンサ１１の電極が取り付けられ、当該被験者Ｅの脳波（α波、β波、δ波、θ波など）を検出している。被験者Ｅの左手首にはセンサ１２が装着され、例えば橈骨動脈の圧力変化、すなわち脈波を検出する。脈波は心拍に同期しているので、センサ１２は、間接的に心拍を検出していることになる。また、枕の中には、圧力変化や加速度を検出するセンサ１３が内蔵されて、当該被験者Ｅの体動、具体的には呼吸や心拍などを検出する。
【００１３】
なお、センサ１３は、被験者Ｅの呼吸や心拍などを検出することができるのであれば、枕に内蔵するのではなく、例えば被験者Ｅの頭部と枕との間や、マット、シーツ等に設けても良いし、ベッド５に内蔵させても良い。また、呼吸や心拍などについては、電波や音波などの反射を用いて間接的に検出しても良い。
センサ１１、１２、１３によって検出された各信号は、それぞれ快適化装置２０に供給される。
また、センサ１１は、図では被験者Ｅの額に１箇所のみとなっているが、複数箇所に設けても良い。また、センサ１１、１２、１３の検出信号は、図では便宜的に快適化装置２０に有線で伝送される構成を示しているが、無線で伝送される構成でも良い。心拍がセンサ１１で検出可能な場合には、センサ１２を省略しても良い。
【００１４】
快適化装置２０は、センサ１１、１２、１３による検出信号を処理し、被験者Ｅの心体状態を推定するとともに、当該推定した心体状態と、センサ１１、１２、１３により取得される生体リズムとに応じて、扇風機１６のファンモータを制御する。
なお、扇風機１６の具体的な制御内容としては、例えば、ファンモータを間欠（オンオフ）駆動するとともに、その間欠周期を心拍または呼吸に合わせた周期に制御するなど種々想定される。
【００１５】
快適化装置２０は、例えば携帯端末やパーソナルコンピュータなどであり、予めインストールされたプログラムをＣＰＵが実行することによって、後述する複数の機能ブロックが構築される。なお、この例では、快適化装置２０をパーソナルコンピュータとして表現しているが、装置自体を例えば枕内に組み込んでも良い。
【００１６】
図２は、システム１のうち、主に快適化装置２０における機能ブロックの構成を示す図である。この図に示されるように、快適化装置２０は、取得部２２、心体状態推定部２４および制御部２６を有し、これらの機能ブロックが上記プログラムの実行によって構築される。
取得部２２は、センサ１１、１２、１３による検出信号をそれぞれデジタル信号に変換するとともに、内部メモリに一端蓄積して、心体状態推定部２４および制御部２６にそれぞれ供給する。
【００１７】
心体状態推定部２４は、メモリを有し、センサ１１、１２、１３の検出結果から、被験者Ｅの睡眠深度として、ノンレム睡眠、レム睡眠、覚醒のいずれであるかを推定する。本実施形態において、ノンレム睡眠については、睡眠深度の深い順に、段階（Stage）４〜１の４段階で推定する。このため、睡眠深度については、便宜的に計６段階で推定されるが、無段階で推定しても良い。
なお、睡眠深度の推定については、例えば次のような手法が採られる。詳細には、比較的体動が少ない安静状態ではあるが、β波が優性である状態を「覚醒」とし、θ波が出現しているが、呼吸が浅く、不規則な状態を「レム睡眠」と推定している。また、θ波が出現している状態を浅いノンレム睡眠の「段階１」とし、δ波が出現している状態を深いノンレム睡眠の「段階４」とするとともに、段階１と段階４との間を分けて、順に「段階２」、「段階３」としている。
【００１８】
制御部２６は、被験者Ｅにおいて推定された睡眠深度が予めセットされた起床時刻Ｔｉにレム睡眠となるように、扇風機１６のファンモータを制御する。また、制御部２６は、被験者Ｅについての過去の睡眠において推定された睡眠深度が時間経過につれてどのように変化したのかを示す特性をデータベース３０に記録させる。
【００１９】
図３は、被験者Ｅの睡眠深度等の特性の一例を示す図である。
この図において実線は、被験者Ｅについて、睡眠深度を誘導していない状態で事前に推定した睡眠深度の平均を示している。なお、このような睡眠深度の平均については、例えば１回の睡眠について、睡眠深度を時間経過とともに推定し記録するとともに、複数回にわたって推定し記録した睡眠深度を平均化することによって求められる。
さて、実線で示されるように、睡眠深度は、一般的にノンレム睡眠とレム睡眠とを約９０分の周期で繰り返すとともに、睡眠深度の最深値は、時間経過とともに徐々に高くなる（睡眠深度が浅くなる）傾向がある。ここで、最深値とは、１周期において睡眠深度が最も深くなる値をいう。なお、最探値は、減少から増加に転じる場合の極小値だけでなく、減少から水平値を保った後に増加に転じる場合の当該水平値をいうこともある。
【００２０】
制御部２６は、平均化した睡眠深度の特性（実線）を設定時刻においてレム睡眠となるように、時間軸に沿って伸長または短縮させる（破線）。詳細には、制御部２６は、第１に、セットされた起床時刻Ｔｉを、睡眠深度の推定開始からの経過時間に換算して、設定時刻として求める。例えば、入眠する時刻が午後１１時であり、セットされた起床時刻が翌日の午前６時半であるならば、制御部２６は、実線で示される睡眠深度の開始から７時間半経過時点を設定時刻として求める。制御部２６は、第２に、実線で示される睡眠深度の特性においてレム睡眠となる時点が設定時刻となるように、伸長または短縮させて修正する。換言すれば、制御部２６は、平均化した睡眠深度の特性について、時間軸に沿って伸長する場合には位相を徐々に遅らせ、短縮する場合には位相を徐々に進めて、設定時刻にレム睡眠となるように修正する。なお、図の例は、平均化した睡眠深度の特性を時間軸に沿って伸長させて（位相を徐々に遅らせて）、設定時刻においてレム睡眠となるようにした例である。
【００２１】
制御部２６は、センサ１１、１２、１３の検出結果から推定される睡眠深度が修正した睡眠深度の特性となるように扇風機１６を制御する。
具体的には、制御部２６は、推定された睡眠深度が深くなる方向に遷移する場合であって、当該推定された睡眠深度が修正した睡眠深度よりも深いときには、生体リズムの周期よりも短い周期の音が発生するように扇風機１６を制御して、当該推定された睡眠深度が深くなる方向への遷移速度が遅くなるように（実際の被験者の睡眠深度の深化を遅らせるように）誘導する一方、当該推定された睡眠深度が修正した睡眠深度よりも浅いときには、生体リズムの周期よりも長い周期の音が発生するように扇風機１６を制御して、当該推定された睡眠深度が深くなる方向への遷移速度が速くなるように（実際の被験者の睡眠深度の深化を速めるように）誘導する。
また、制御部２６は、推定された睡眠深度が浅くなる方向に遷移する場合であって、当該推定された睡眠深度が修正した睡眠深度よりも浅いときには、生体リズムの周期よりも長い周期の音が発生するように扇風機１６を制御して、当該推定された睡眠深度が浅くなる方向への遷移速度が遅くなるように誘導する一方、当該推定された睡眠深度が修正した睡眠深度よりも深いときには、生体リズムの周期よりも短い周期の音が発生するように扇風機１６を制御して、当該推定された睡眠深度が浅くなる方向への遷移速度が速くなるように誘導する。
【００２２】
このような制御によって、実際の被験者Ｅの睡眠深度は、ほぼ修正した睡眠深度に一致するように進行するので、睡眠中に副交感神経を活性化させるとともに、設定時刻においてレム睡眠となって、当該被験者Ｅを爽快に目覚めさせることができる。
【００２３】
本実施形態における快適化装置２０については睡眠の改善のみならず、心体状態をリラックス方向に改善することもできる。すなわち、覚醒中において、扇風機１６の動作音の周期を生体リズムより長い周期となるように制御することで、リラックス方向に改善することができる。また、外部機器としての扇風機１６を制御し、リラックス方向に改善することで、当該扇風機１６の動作音が被験者Ｅに不快感を与えないようにすることができる。
なお、反対に、生体リズムより短い周期となるように制御することで、緊張方向に導くことができる。
また、心体状態推定部２４は、被験者Ｅの睡眠深度を必ずしも推定する必要はない。制御部２６は、被験者Ｅの現在の睡眠深度にかかわらず、被験者Ｅの生体リズムの周期より長い周期となるように外部機器の動作音を制御することで、被験者Ｅの睡眠深度を深くするようにしても良い。
【００２４】
実施形態では、快適化装置２０の制御対象として扇風機１６を例にとって説明したが、動作時において可聴帯域の音を発生させて、その動作音が制御可能な外部装置であれば良い。例えば、エアーコンディショナーや、加湿器、空気清浄機、温風器などであっても良い。
センサ１１、１２、１３によって検出する生体リズムについては、脳波、脈波（心拍）、呼吸に限られず、体温（変化）、血圧などを対象としても良い。
外部装置の動作音の振幅や周波数などが制御可能であれば、当該振幅や周波数などを生体リズムに合わせて制御する構成としても良い。また、ピッチ、テンポ、振幅、周波数などについては、１／ｆの揺らぎを与えて制御する構成としても良い。例えば、生体リズムが変化せず単調になっている場合や、センサの出力が一定期間の平均で出力されるために変化があまりない場合、１／ｆ揺らぎを与える構成にすると効果的である。
【符号の説明】
【００２５】
１１、１２、１３…センサ、１６…扇風機、２０…快適化装置、２４…心体状態推定部、２６…制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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