(57)【要約】      （修正有）【課題】電子枕パッド及び雑音除去方法により、雑音及びいびきを除去するべく、能動的雑音制御と、適応型音響エコー除去と、音楽聴取と、睡眠モニタ及び睡眠記録と、を統合する。【解決手段】いびき及び雑音除去用電子枕パッド１０は、複数のマイクロフォン１０１、複数のスピーカー１０２、及び第１の通信ユニット１０３を有する枕パッド１０と、第２の通信ユニット２０１及び制御ユニット２０２を有する携帯型装置２０とを含む。枕パッド１０の第１の通信ユニット１０３は、携帯型装置の第２の通信ユニット２０１に接続され、携帯型装置の制御ユニット２０２は、枕パッドのマイクロフォン１０１によって検出される音声信号又は雑音信号に照らして、複数の制御信号を生成し、枕パッドのスピーカー１０２は、音声信号又は、雑音信号を相殺する反雑音信号を出力するための制御信号を用いて、携帯型装置２０によって制御される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
いびき及び雑音除去用電子枕パッドであって、
音声信号又は雑音信号を少なくとも検出する複数のマイクロフォンと、音声信号又は反雑音信号を少なくとも出力する複数のスピーカーと、当該複数のマイクロフォン及び当該複数のスピーカーがそれぞれ電気的に接続された第１の通信ユニットと、を有する枕パッドと、
相互に電気的に接続された第２の通信ユニット及び制御ユニットを有する携帯型装置と、を備え、
前記第１の通信ユニットと前記第２の通信ユニットとの相互接続を通じて、前記制御ユニットが、前記複数のマイクロフォンに検出された音声信号又は雑音信号を参照して、前記音声信号、又は、前記雑音信号を相殺する反雑音信号を前記複数のスピーカーに出力させるための複数の制御信号を生成し、当該複数の制御信号を用いて前記携帯型装置によって前記枕パッドが制御される
ことを特徴とするいびき及び雑音除去用電子枕パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子枕パッドに関し、特に、いびき及び雑音除去用電子枕パッドと、その除去方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
昼夜を分かたず起きる不整脈には睡眠障害誘発のおそれがある一方、突然の雑音及び持続性の雑音も睡眠の質への悪影響がある。家庭又は近隣で生じる変圧器からの「いびきのような」雑音は、質の悪い睡眠、睡眠妨害、又は早い目覚めといった軽微な悪影響の原因となるだけでなく、うつ病、不安障害、又は睡眠時無呼吸（これは人間の健康への重大な悪影響のまさに原因となる）といった重篤な病気を誘発するおそれがある。ただし、質の良い睡眠のために睡眠薬（錠剤など）を服用すれば、痴呆症のような精神疾患のリスクを抱えるおそれがある。このため、雑音除去は、まさに質の悪い睡眠を克服するためのアプローチであると言える。
【０００３】
現在、雑音除去の方法は、受動的雑音制御（ＰＮＣ）と能動的雑音制御（ＡＮＣ）とに分類される。
受動的雑音制御は、吸音綿のような、雑音を隔離する材料による音の低減である。しかしながら、受動的雑音制御は、厚くて重い吸音綿を用いたとしても、雑音を確実に除去することはできず、また、低周波雑音を完全に克服するものではない。その上、雑音除去のためのベッド囲繞用の厚くて重い吸音綿を睡眠用ベッドに用いることは、実際には困難である。臨床的には、いびきに苦しむ患者は、いびきの症状を緩和するための手術又は歯冠着装のような、侵入的方法によって治療される。しかし、これら侵入的方法は患者を不快にするため一般的ではない。
能動的雑音制御は、反雑音信号を付加することによって、欲しくない音を低減する制御方法である。反雑音信号（同信号は、その位相が雑音信号の位相を反転したものであるが、その振幅が雑音信号の振幅と同じである）は、マイクロフォンによる周囲雑音の検出結果に応じて、スピーカーを通じて発せられる。周囲雑音除去は、雑音信号の強度を相殺するための反雑音信号を用い、破壊的干渉を形成することによって達成可能である。現在の能動的雑音制御器は、一般に、ベッド頭板の上に取り付けられ、いびき信号をマイクロフォンで検出し、デジタル信号処理器で演算して、いびき除去を目的として、ベッド頭板上のスピーカーを通じて反雑音信号を出力する。このような反雑音信号は、その周波数が１００−３００Ｈｚであり、その強度が５−１０ｄＢである。しかしながら、そのようなベッド頭板はかなりの体積のものであるため、移動や携帯などが容易ではない（不可能である）。その上、マイクロフォンが眠っている人の耳の近くに掛けられていなければ、いびき除去の範囲がマイクロフォンの周囲内及び限られた結果の周囲内に制限される。
【０００４】
ところで、以下に特定される特許文献１は電子枕を開示しているが、この電子枕は、信号演算／信号処理のプラットフォームとしてデジタル信号処理器を用いて、電子枕の機能を果たすべく、アナログからデジタルへの変換器（ＡＤＣ）と、デジタルからアナログへの変換器（ＤＡＣ）と、入力及び出力（Ｉ／Ｏ）周辺回路と、をつないでいる。
同文献以前のベッド頭板雑音除去機器と比較する限り、この電子枕は、その携帯性を改善してはいるが、しかしながら、旅行者にとって依然として好ましくない体積を有し、デジタル信号処理器の装置であるがゆえの高コストとなっている。結果として、このような電子枕は、低価格ではない上に携帯利便性も不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第８３２５９３４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、電子枕パッド、特に電子枕パッド及び雑音除去方法を提供し、これにより、雑音及びいびきを除去するべく、能動的雑音制御と、適応型音響エコー除去と、音楽聴取と、睡眠モニタ及び睡眠記録と、を統合することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的の１つは、従来の能動的雑音制御におけるデジタル信号処理器の置換として、携帯型装置を信号演算／信号処理のプラットフォームに用いる電子枕パッドを提供することである。携帯型装置は、帰還型能動的雑音制御を実行して、マイクロフォンに検出される雑音を相殺できる反雑音をスピーカーに出力させるという制御のための制御信号を生成するものである。これにより、いびき及び雑音の除去、製品コスト及び重量の低減、容易に携帯できる利便性、睡眠の質の改善などを達成可能である。
【０００８】
本発明のもう１つの目的は、音響機能を有する電子枕パッドを提供することである。この音響機能は、携帯型装置にデュアルチャンネル／音声統合型能動的雑音制御プログラムを実行させることと、スピーカーを用いて音楽及び反雑音の音声信号を出力することと、を統合する。これにより、いびき及び雑音を軽減又は除去可能であり、音楽の音声信号は保存可能である。結果として、電子枕パッドは、頭板上の立体音響装置の置換として、リラックスさせる音楽の出力によってユーザーを素早く入眠せしめることが可能である。
【０００９】
本発明のまたもう１つの目的は、ハンドフリー通信機能の電子枕パッドを提供することである。このハンドフリー通信機能は、ベッドに寝ている患者が電話を受ける場合の利便性を図るものである。携帯型装置が適応型音響エコー除去プログラムを実行することによって、通信におけるエコー干渉を除去するべくスピーカーを用いて音及び反雑音を出力し、重要な電話への応答の余地を確保する。
本発明の更にもう１つの目的は、睡眠モニタ機能及び睡眠記録機能を果たす電子枕パッドを提供することである。マイクロフォンは、眠っているユーザーのいびきを検出用である。いびき情報は、携帯型装置に送信されメモリに蓄積されるが、あるいはクラウドコンピューティングを介して解析されてもよい。結果として、ユーザーのいびきの状態が分かるため、睡眠の質を改善するために更なる利用が可能である。
【００１０】
以上を鑑みて、本発明のいびき及び雑音除去用電子枕パッドは、音声信号又は雑音信号を少なくとも検出する複数のマイクロフォンと、音声信号又は反雑音信号を少なくとも出力する複数のスピーカーと、当該複数のマイクロフォン及び当該複数のスピーカーがそれぞれ電気的に接続された第１の通信ユニットと、を有する枕パッドと、相互に電気的に接続された第２の通信ユニット及び制御ユニットを有する携帯型装置と、を備え、前記第１の通信ユニットと前記第２の通信ユニットとの相互接続を通じて、前記制御ユニットが、前記複数のマイクロフォンに検出された音声信号又は雑音信号を参照して、前記音声信号、又は、前記雑音信号を相殺する反雑音信号を前記複数のスピーカーに出力させるための複数の制御信号を生成し、当該複数の制御信号を用いて前記携帯型装置によって前記枕パッドが制御されることを特徴とする。
よって、いびき及び雑音の除去及び睡眠の質改善が達成される。
【００１１】
また、いびき及び雑音除去方法は、携帯型装置から枕パッドの所定機能部及び当該携帯型装置の制御ユニットを起動するステップと、枕パッドの第１の通信ユニットを携帯型装置の第２の通信ユニットに接続するステップと、枕パッドの複数のマイクロフォンに音声信号又は雑音信号を少なくとも検出させるステップと、複数のマイクロフォンに検出された音声信号又は雑音信号に応じて携帯型装置の制御ユニットが複数の制御信号を生成するステップと、当該制御信号を通じて携帯型装置に制御されて複数のスピーカーが音声信号又は反雑音信号を少なくとも出力するステップと、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態のいびき及び雑音除去用電子枕パッドを例示する概略的な機能ブロック図である。
【図２】本実施の形態の電子枕パッドの構造を例示する概略的な模式図である。
【図３】本実施の形態の電子枕パッドのマイクロフォンの信号を例示する概略的な模式図である。
【図４】本実施の形態の帰還型能動的雑音制御の信号に係る一つの実施形態を例示する概略的な流れ図である。
【図５】本実施の形態の音声信号と統合されたデュアルチャンネル能動的雑音制御プログラムの信号に係るもう一つの実施形態を例示する概略的な流れ図である。
【図６】本実施の形態の適応型音響エコー除去プログラムの信号に係る一つの実施形態を例示する概略的な流れ図である。
【図７】本実施の形態のいびき及び雑音の除去方法を例示する概略的な流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次の詳細な説明及び添付図を検討することで、本発明の上記目的、技術的特徴、及び利点は、当業者に対して、より容易に明白となるであろう。間もなく説明される実施形態は、図面を参照することによって理解されるであろう。しかし図面に示された部品のサイズ又は比率は、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１４】
図１は、本実施の形態のいびき及び雑音除去用電子枕パッドを例示する概略的な機能ブロック図である。
図１に示すように、いびき及び雑音除去用電子枕パッドは、幾つかのマイクロフォン１０１、幾つかのスピーカー１０２、及び第１の通信ユニット１０３を有する枕パッド１０と、第２の通信ユニット２０１及び制御ユニット２０２を有する携帯型装置２０とを含む。これらのマイクロフォン１０１は、第１の通信ユニット１０３に電気的に接続され、（音楽のような）欲しい音声信号又は（いびき又は電気機器からの低周波雑音のような）欲しくない雑音信号を少なくとも検出するように構成される。スピーカー１０２は、第１の通信ユニット１０３に電気的に接続され、音声信号又は反雑音信号を少なくとも出力するように構成される。
制御ユニット２０２は、第２の通信ユニット２０１に電気的に接続される。携帯型装置２０の第２の通信ユニット２０１が、枕パッド１０の第１の通信ユニット１０３に接続された後で、制御ユニット２０２は、マイクロフォン１０１によって検出される、少なくとも音声信号又は雑音信号に照らして、多数の制御信号を生成する。スピーカー１０２は、携帯型装置２０の制御信号によって制御され、音声信号又は、雑音信号を相殺する反雑音信号を少なくとも出力する。従って、いびき及び雑音を除去することが可能であり、睡眠の質を改善することが可能である。
【００１５】
電子枕パッドの好ましい実施形態において、枕パッド１０は、マイクロフォン１０１、スピーカー１０２、及び第１の通信ユニット１０３に電力を供給するために、交流電力又はバッテリ電力の電力供給装置を更に含む。
【００１６】
電子枕パッドの好ましい実施形態において、携帯型装置２０は、情報を記録し蓄積するためのメモリを更に含む。
【００１７】
電子枕パッドの好ましい実施形態において、携帯型装置２０は、スマートフォン、タブレットコンピュータ、又は携帯型電気通信装置であってもよいが、しかしこれらに限定されない。
【００１８】
電子枕パッドの好ましい実施形態において、第１の通信ユニット１０３及び第２の通信ユニット２０１は、有線電気通信モジュール及び無線電気通信モジュールの１つであってもよい。
【００１９】
電子枕パッドの好ましい実施形態において、無線電気通信モジュールは、ブルートゥース（登録商標）・モジュールであってもよい。
【００２０】
図２は、本実施の形態の電子枕パッドの構造を例示する概略的な模式図である。
図２に示すように、枕パッド１０は、６つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆと、２つのスピーカー１０２ａ、１０２ｂとを含む。スピーカー１０２ａ、１０２ｂは、ユーザーの耳に対応する位置に近づくように、枕パッド１０の折り目１０４の両側にそれぞれ置かれた第１の通信ユニット１０３（図２に示さず）に電気的に接続され、音声信号又は反雑音信号を少なくとも出力するように構成される。６つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆは、第１の通信ユニット１０３に電気的に接続される。３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、枕パッド１０の中で、しかもスピーカー１０２ａの周りを均等に囲んで置かれる。３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆは、枕パッド１０の中で、しかもスピーカー１０２ｂの周りを均等に囲んで置かれる。６つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆは、６つの異なる位置で、音声信号又は雑音信号を少なくとも検出する。
枕パッド１０は、枕、ソファ、又は寄り掛かることが可能な他の物の上に置いてもよい。ユーザーの頭が枕パッド１０の上に寄り掛かると、枕パッド１０は、いびき及び雑音を除去するために、ユーザーの耳の側に２つの静かな区域を形成してもよい。
留意すべきことは、枕パッド１０におけるマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ及びスピーカー１０２ａ、１０２ｂの数及び配置は、枕パッドの機能及び効果を例証するための、単なる１つの実施形態であり、本発明がこれに限定されるものではなく、本発明の範囲を限定するものではない点である。
【００２１】
その他、電子枕パッドの好ましい実施形態において、枕パッド１０は、柔らかい材料で作製してもよい。図２に示すように、ユーザーは、携帯利便性を目的として、枕パッド１０のサイズを減少させるために、折り目１０４に沿って枕パッド１０を折りたたんでもよい。
【００２２】
図３は、本実施の形態の電子枕パッドのためのマイクロフォンの信号を例示する概略的な模式図である。
図２及び図３を参照されたい。３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの正端子は互いに接続され、同様に３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃの負端子も互いに接続される。３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、異なる位置で、信号ｄ１（ｎ）、ｄ２（ｎ）、ｄ３（ｎ）をそれぞれ検出し、それらを結合して新しい信号ｅ１（ｎ）とする。
類似的に、３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆの正端子は互いに接続され、同様に３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆの負端子も互いに接続される。３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆは、異なる位置で、信号ｄ４（ｎ）、ｄ５（ｎ）、ｄ６（ｎ）をそれぞれ検出し、それらを結合して新しい信号ｅ２（ｎ）とする。信号ｄ１（ｎ）、ｄ２（ｎ）、ｄ３（ｎ）、ｄ４（ｎ）、ｄ５（ｎ）、ｄ６（ｎ）は、雑音信号、又は音声信号、若しくはそれらの組み合わせであってもよい。
【００２３】
本実施の形態の電子枕パッドにおいて、携帯型装置２０は、帰還型能動的雑音制御プログラムと、デュアルチャンネル音声統合型能動的雑音制御プログラムと、適応型音響エコー除去プログラムとを更に含む。携帯電話アプリケーションプログラムは、前述のこれらのプログラムに対して好ましいものである。いったんユーザーが、携帯型装置２０の携帯電話アプリケーションプログラムを起動すると、携帯型装置２０における第２の通信ユニット２０１及び枕パッド１０における第１の通信ユニット１０３は互いに接続し、携帯型装置２０における制御ユニット２０２は、携帯電話アプリケーションプログラムの機能を実行する。
【００２４】
プログラムの動作について以下で説明する。
【００２５】
図４は、本実施の形態の帰還型能動的雑音制御の信号に係る一つの実施形態を例示する概略的な流れ図である。
図２から図４までを参照されたい。帰還型能動的雑音制御プログラムは、信号入力装置又は信号出力装置として、枕パッド１０に置かれた６つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ及び２つのスピーカー１０２ａ、１０２ｂを用いる。
留意すべきことであるが、図４におけるＳ１１（ｚ）は、３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃからスピーカー１０２ａまでの二次経路の周波数応答であり、Ｓ２１（ｚ）は、３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃからスピーカー１０２ｂまでの二次経路の周波数応答であり、Ｓ２２（ｚ）は、３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆからスピーカー１０２ｂまでの二次経路の周波数応答であり、Ｓ１２（ｚ）は、３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆからスピーカー１０２ａまでの二次経路の周波数応答である。二次経路の４つの推定される周波数応答
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は、二次経路の周波数応答Ｓ１１（ｚ）、Ｓ２１（ｚ）、Ｓ２２（ｚ）、Ｓ１２（ｚ）にそれぞれ対応しており、フィルタリング・アルゴリズムＡに適用される。二次経路の推定される周波数応答
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は、（白色雑音のような）小さくて適切なテスト信号を選択することによって決定されるが、このテスト信号は、２つのスピーカー１０２ａ、１０２ｂによって出力され、６つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆによって検出される。
いったん、枕パッド１０における第１の通信ユニット１０３及び携帯型装置２０における第２の通信ユニット２０１が接続されると、枕パッド１０及び携帯型装置２０は、信号の受送信を始める。３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、雑音信号をそれぞれ検出し、且つ、その後、図３で示される内容に従って、それらの雑音信号を結合して、新しい信号ｅ１（ｎ）を生成する。その間に、他の３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆもまた、雑音信号をそれぞれ検出し、且つ、その後、図３で示される内容に従って、それらの雑音信号を結合して、別の新しい信号ｅ２（ｎ）を生成する。
いったん、携帯型装置２０における制御ユニット２０２が２つの信号ｅ１（ｎ）、ｅ２（ｎ）を受信すると、この実施形態の帰還型能動的雑音制御プログラムは起動して実行される。先ず、２つの信号ｅ１（ｎ）、ｅ２（ｎ）と２つの信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）の両方がフィルタリング・アルゴリズムＡの中に入力されてもよく、フィルタリング・アルゴリズムＡは、方程式の形において４つの適応型フィルタＷ１１（ｚ）、Ｗ２１（ｚ）、Ｗ１２（ｚ）、Ｗ２２（ｚ）を調節する。信号ｘ１（ｎ）を受信した後、調節された適応型フィルタＷ１１（ｚ）及びＷ２１（ｚ）は、２つの制御信号ｕ１（ｎ）及びｕ２（ｎ）をそれぞれ生成する。同時に、信号ｘ２（ｎ）を受信した後、調節された適応型フィルタＷ１２（ｚ）及びＷ２２（ｚ）もまた、２つの制御信号ｕ３（ｎ）及びｕ４（ｎ）をそれぞれ生成する。
次に、２つの制御信号ｕ１（ｎ）及びｕ３（ｎ）が処理された後、反雑音信号ｙ１（ｎ）が生成されてもよい。２つの制御信号ｕ２（ｎ）及びｕ４（ｎ）が処理された後、別の反雑音信号ｙ２（ｎ）もまた、生成されてもよい。
２つの反雑音信号ｙ１（ｎ）及びｙ２（ｎ）は、携帯型装置２０によって枕パッド１０の中に送信され、２つのスピーカー１０２ａ及び１０２ｂによって、それぞれ出力されてもよい。その上、反雑音信号ｙ１（ｎ）が、二次経路の周波数応答Ｓ１１（ｚ）及びＳ２１（ｚ）の中に送信され、周波数応答Ｓ１１（ｚ）及びＳ２１（ｚ）は、その後、信号ｂ１（ｎ）及びｂ２（ｎ）をそれぞれ出力する。同時に、別の反雑音信号ｙ２（ｎ）が、二次経路の周波数応答Ｓ２２（ｚ）及びＳ２１（ｚ）の中に送信され、周波数応答Ｓ２２（ｚ）及びＳ２１（ｚ）は、その後、信号ｂ３（ｎ）及びｂ４（ｎ）をそれぞれ出力する。次に、２つの信号ｂ１（ｎ）及びｂ３（ｎ）が、次の信号ｅ１（ｎ）と一緒に処理された後、次の信号ｘ１（ｎ）が生成されてもよい。
類似的に、２つの信号ｂ２（ｎ）及びｂ４（ｎ）が、次の信号ｅ２（ｎ）と一緒に処理された後、次の信号ｘ２（ｎ）が生成されてもよい。前述のプロセスを実行するために、次の信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）及び次の信号ｅ１（ｎ）、ｅ２（ｎ）は、フィルタリング・アルゴリズムＡ及び４つの適応型フィルタＷ１１（ｚ）、Ｗ２１（ｚ）、Ｗ１２（ｚ）、Ｗ２２（ｚ）に連続的に入力されることが可能である。実施形態では、フィルタリング・アルゴリズムＡは、フィルタ処理されたＸの最小２乗平均アルゴリズムであってよいが、しかしこれに限定されない。実施形態の帰還型能動的雑音制御プログラムは、携帯型装置２０における制御ユニット２０２によって実行され、マイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆによって検出される雑音信号に照らして、制御信号ｕ１（ｎ）、ｕ２（ｎ）、ｕ３（ｎ）、ｕ４（ｎ）を生成する。枕パッド１０におけるスピーカー１０２ａ、１０２ｂは、制御信号ｕ１（ｎ）、ｕ２（ｎ）、ｕ３（ｎ）、ｕ４（ｎ）を用いて、携帯型装置２０によって制御され、いびき及び雑音を相殺するために、反雑音信号ｙ１（ｎ）、ｙ２（ｎ）を出力する。
【００２６】
図５は、本実施の形態のデュアルチャンネル／音声統合型能動的雑音制御プログラムの信号に係るもう一つの実施形態を例示する概略的な流れ図である。
図２、図３及び図５を参照されたい。デュアルチャンネル／音声統合型能動的雑音制御プログラムの信号に係る実施形態は、６つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆ及び２つのスピーカー１０２ａ、１０２ｂを用い、これらは、信号入力装置又は信号出力装置として、耳の近くで、しかも枕パッド１０の中にある。
留意すべきことであるが、図５におけるＳ１１（ｚ）は、３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃからスピーカー１０２ａへの二次経路の周波数応答であり、Ｓ２１（ｚ）は、３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃからスピーカー１０２ｂへの二次経路の周波数応答であり、Ｓ２２（ｚ）は、３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆからスピーカー１０２ｂへの二次経路の周波数応答であり、Ｓ１２（ｚ）は、３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆからスピーカー１０２ａへの二次経路の周波数応答である。
二次経路の４つの対応する、推定される周波数応答
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は、（白色雑音のような）小さくて適切なテスト信号を選択することによって決定されるが、このテスト信号は、２つのスピーカー１０２ａ、１０２ｂによって出力され、６つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆによって検出され、二次経路の、４つの推定される周波数応答は、４つの適応型フィルタＷ１１（ｚ）、Ｗ２１（ｚ）、Ｗ１２（ｚ）、Ｗ２２（ｚ）の調節のために、フィルタリング・アルゴリズムＡ１の中に適用されてもよい。
いったん、枕パッド１０における第１の通信ユニット１０３及び携帯型装置２０における第２の通信ユニット２０１が互いに結合されると、枕パッド１０及び携帯型装置２０は信号の送信を開始する。３つのマイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、異なる位置で、雑音信号及び音楽の音声信号をそれぞれ検出し、且つ、その後、図３に示される内容に従って、それらの信号を結合して新しい信号ｅ１（ｎ）を生成する。その間に、他の３つのマイクロフォン１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆもまた、異なる位置で、雑音信号及び音楽の音声信号をそれぞれ検出し、且つ、その後、図３に示される内容に従って、それらの信号を結合して別の新しい信号ｅ２（ｎ）を生成する。
いったん携帯型装置２０における制御ユニット２０２が、２つの信号ｅ１（ｎ）、ｅ２（ｎ）を受信すると、この実施形態のデュアルチャンネル／音声統合型能動的雑音制御プログラムは起動して実行される。先ず、音楽ｖ（ｎ）の音声信号がフィルタリング・アルゴリズムＡ２に入力されてもよく、フィルタリング・アルゴリズムＡ２は、二次経路の２つの推定される周波数応答
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を調節するであろう。
音楽ｖ（ｎ）の音声信号を受信した後、二次経路の２つの推定される周波数応答
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は、２つの信号ａ１（ｎ）及びａ２（ｎ）をそれぞれ生成する。次に、２つの信号ａ１（ｎ）、ｅ１（ｎ）が処理された後で、信号ｅ’１（ｎ）が生成されてもよい。２つの信号ａ２（ｎ）、ｅ２（ｎ）が処理された後で、別の信号ｅ’２（ｎ）が生成されてもよい。次に、２つの信号ｅ’１（ｎ）、ｅ’２（ｎ）及び２つの信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）の両方がフィルタリング・アルゴリズムＡ１の中に入力されてもよく、フィルタリング・アルゴリズムＡ１は、方程式の形において４つの適応型フィルタＷ１１（ｚ）、Ｗ２１（ｚ）、Ｗ１２（ｚ）、Ｗ２２（ｚ）を調節するであろう。
信号ｘ１（ｎ）を受信した後、調節された適応型フィルタＷ１１（ｚ）及びＷ２１（ｚ）は、２つの制御信号ｕ１（ｎ）及びｕ２（ｎ）をそれぞれ生成する。同時に、信号ｘ２（ｎ）を受信した後、調節された適応型フィルタＷ１２（ｚ）及びＷ２２（ｚ）もまた、２つの制御信号ｕ３（ｎ）及びｕ４（ｎ）をそれぞれ生成する。次に、２つの制御信号ｕ１（ｎ）及びｕ３（ｎ）が処理された後、反雑音信号ｙ１（ｎ）が生成されてもよい。
２つの制御信号ｕ２（ｎ）、ｕ４（ｎ）及び音楽ｖ（ｎ）の音声信号が処理された後、音楽ｖ（ｎ）の音声信号を含む別の反雑音信号ｙ２（ｎ）が生成されてもよい。２つの反雑音信号ｙ１（ｎ）及びｙ２（ｎ）は、携帯型装置２０によって、枕パッド１０の中に送信され、２つのスピーカー１０２ａ及び１０２ｂによって、それぞれ出力されてもよい。その上、反雑音信号ｙ１（ｎ）は、二次経路の周波数応答Ｓ１１（ｚ）、Ｓ２１（ｚ）を通過することが可能であり、且つ、その後、信号ｂ１（ｎ）、ｂ２（ｎ）が出力される。同時に、別の反雑音信号ｙ２（ｎ）もまた、二次経路の周波数応答Ｓ１２（ｚ）、Ｓ２２（ｚ）を通過し、且つ、その後、信号ｂ３（ｎ）、ｂ４（ｎ）が出力される。次に、次の信号ｅ’１（ｎ）と一緒に、２つの信号ｂ１（ｎ）、ｂ３（ｎ）が処理された後、次の信号ｘ１（ｎ）が生成されてもよい。
類似的に、次の信号ｅ’２（ｎ）と一緒に、２つの信号ｂ２（ｎ）、ｂ４（ｎ）が処理された後、次の信号ｘ２（ｎ）が生成されるであろう。次の信号ｘ１（ｎ）、ｘ２（ｎ）及び次の信号ｅ’１（ｎ）、ｅ’２（ｎ）は、前述のプロセスを実行するために、フィルタリング・アルゴリズムＡ１及び４つの適応型フィルタＷ１１（ｚ）、Ｗ２１（ｚ）、Ｗ１２（ｚ）、Ｗ２２（ｚ）中に連続的に入力されることが可能である。実施形態では、フィルタリング・アルゴリズムＡ１は、フィルタ処理されたＸの最小２乗平均アルゴリズムであってもよく、フィルタリング・アルゴリズムＡ２は、最小２乗平均アルゴリズムであってもよいが、しかしこれに限定されない。
実施形態のデュアルチャンネル／音声統合型能動的雑音制御プログラムは、携帯型装置２０における制御ユニット２０２によって実行され、マイクロフォン１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆによって検出された雑音信号及び音声信号ｖ（ｎ）に照らして、制御信号ｕ１（ｎ）、ｕ２（ｎ）、ｕ３（ｎ）、ｕ４（ｎ）を生成する。枕パッド１０におけるスピーカー１０２ａ、１０２ｂは、制御信号ｕ１（ｎ）、ｕ２（ｎ）、ｕ３（ｎ）、ｕ４（ｎ）を用いて、携帯型装置２０によって制御され、いびき及び雑音を除去し、音楽ｖ（ｎ）の音声信号を保存するために、反雑音信号ｙ１（ｎ）、ｙ２（ｎ）及び音楽ｖ（ｎ）の音声信号を出力する。
【００２７】
図６は、本実施の形態の適応型音響エコー除去プログラムの信号に係る一つの実施形態を例示する概略的な流れ図である。
図２及び図６を参照されたい。耳の片側近くにある１つのマイクロフォン１０１ａ、及び枕パッド１０におけるマイクロフォン１０１ａと同じ側にあるスピーカー１０２ａが、代表的な適応型音響エコー除去プログラムのために用いられるが、しかしこれに限定されない。応答の音声信号ｖ１（ｎ）は、スピーカー１０２ａによって出力され、音響媒体によって影響され、エコーの形で雑音信号ｘ（ｎ）に変換され、マイクロフォン１０１ａによって検出され、且つ、その後、応答の耳に逆送信される。雑音信号ｘ（ｎ）及びユーザーの音声信号ｖ２（ｎ）は、結合されて信号ｑ（ｎ）となり、マイクロフォン１０１ａによって検出されることが可能である。
声の信号ｖ１（ｎ）は、方程式の形において適応型フィルタＷ３（ｚ）の中に入力され、且つ、その後、適応型フィルタＷ３（ｚ）は、信号ｙ（ｎ）を生成することが可能である。次に、信号ｑ（ｎ）及び信号ｙ（ｎ）が処理された後、エコー干渉の無い音声信号ｅ（ｎ）が生成され、且つ、その後、応答の耳の中に送信される。音声信号ｅ（ｎ）及び応答の音声信号ｖ１（ｎ）は、処理のためにフィルタリング・アルゴリズムＡ３の中に入力され、方程式の形において適応型フィルタＷ３（ｚ）を調節するために用いられる。
実施形態では、フィルタリング・アルゴリズムＡ３は、最小２乗平均アルゴリズムであってもよいが、しかしこれに限定されない。実施形態の適応型音響エコー除去プログラムは、携帯型装置２０における制御ユニット２０２によって実行され、枕パッド１０におけるマイクロフォン１０１ａによって検出された音声信号ｖ２（ｎ）及び雑音信号ｘ（ｎ）、並びにスピーカー１０２ａによって出力された遠隔応答の音声信号ｖ１（ｎ）に照らして、制御信号を生成する。
枕パッド１０におけるスピーカー１０２ａは、制御信号を用いて、携帯型装置２０によって制御され、通信におけるエコーに起因する雑音信号ｘ（ｎ）を相殺するために、音声信号ｖ１（ｎ）及び反雑音信号ｙ（ｎ）を出力する。
【００２８】
従って、本実施の形態の電子枕パッドは、次のような機能を有する制御ユニット２０２を含む。即ち、その機能は、（１）いびき及び雑音を除去するための能動的雑音制御プログラム、（２）いびき及び雑音を除去するが、音楽のような音声信号を保存するための、デュアルチャンネル／音声統合型能動的雑音制御プログラム、及び（３）電気通信に起因するエコーを除去するための適応型音響エコー除去プログラム、である。
【００２９】
次に、本実施の形態の電子枕パッドは、睡眠モニタ機能及び睡眠記録機能を有するための、制御ユニット２０２を含む。枕パッド１０におけるマイクロフォン１０１がユーザーのいびきを検出すると、それは、医者によるいびき音声信号推定のために、いびきの音声信号を携帯装置２０のメモリに送信してもよい。
【００３０】
いびき及び雑音除去方法は、次に例示される通りである。
【００３１】
図７は、本実施の形態のいびき及び雑音除去方法を例示する概略的な流れ図である。
図７に示されるように、ステップ３０１では、ユーザーは、枕パッド１０及び、携帯型装置２０における制御ユニット２０２を起動し、携帯型装置２０における第２の通信ユニット２０１は、制御ユニット２０２によって、自動的に起動されてもよい。ステップ３０２では、携帯型装置２０における第２の通信ユニット２０１は、枕パッド１０における第１の通信ユニット１０３に接続される。ステップ３０３では、枕パッド１０における多数のマイクロフォン１０１は、音声信号又は雑音信号を少なくとも検出する。ステップ３０４では、携帯型装置２０における制御ユニット２０２は、枕パッド１０におけるマイクロフォン１０１によって検出される音声信号又は雑音信号に照らして、多数の制御信号を生成する。ステップ３０５では、携帯型装置２０は、音声信号又は反雑音信号を少なくとも出力するために、制御信号を用いて枕パッド１０における多数のスピーカー１０２を制御する。
【００３２】
以上より、多数のマイクロフォン１０１、多数のスピーカー１０２及び第１の通信ユニット１０３を有する枕パッド１０と、第２の通信ユニット２０１及び制御ユニット２０２を有する携帯型装置２０と、を含む、いびき及び雑音除去用電子枕パッドが提供される。
枕パッド１０の第１の通信ユニット１０３及び携帯型装置２０の第２の通信ユニット２０１が接続されると、制御ユニット２０２は、マイクロフォン１０１によって検出された音声信号又は雑音信号に照らして、多数の制御信号を生成し、携帯型装置２０は、少なくとも音声信号及び、雑音信号を相殺する可能性のある反雑音信号を出力するために、制御信号を用いて、スピーカー１０２を制御する。いびき及び雑音を除去すると共に睡眠の質を改善する目的で、電子枕パッドと共に、統合型能動的雑音制御の方法、ハンドフリー通信、音楽聴取、及び睡眠モニタ及び睡眠記録が更に提供される。
【００３３】
現在最も実際的且つ好ましいと考えられる実施形態の観点で、本発明を説明したが、本発明を開示された実施形態に限定する必要がないことを、理解されたい。反対に、本発明は、添付された請求項の精神及び範囲の中に含まれる様々な変更例及び類似する取り合わせにわたることが意図されている。添付された請求項は、そのような変更例及び類似する構造を全て包含するような、最も広い解釈と一致するべきものである。
【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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