JP2007089814A - 機能性枕システム - Google Patents

Abstract

【課題】広い範囲の騒音低減領域を確保する。
【解決手段】騒音源を配置する騒音源側枕１０１と受音点を配置する受音点側枕１０２と音を制御する制御部１０３とを具備する機能性枕システムにおいて、騒音源枕は、騒音源が発する騒音を検出する参照マイク１０４と、騒音による受音点での受音の大きさを制御するための制御音を発生する制御スピーカ１０５と、を具備し、受音点側枕は、騒音源が発する騒音を検出する誤差マイク１０６を少なくとも１つ以上具備し、制御部１０３は、参照マイクが検出した騒音と誤差マイクが検出した騒音とに基づいて、誤差マイクが検出する騒音の大きさを抑制するための音を制御スピーカから出力させるための制御信号を生成する生成手段と、該制御信号を制御スピーカに出力する出力手段と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、いびき音や歯軋り音など睡眠中の人が発する音を低減することで快適な睡眠環境を提供するための機能を備えた機能性枕システムに関するものである。

現在、騒音に対する苦情はさまざまな問題に対する苦情の項目の中でも非常に大きな割合を占めている。騒音の対象としては、例えば、窓を介して外から到達する交通騒音、宅内では機器から発生するモータ音、ＴＶなどの音声や音楽、就寝時に人から発せられるいびきなどがあげられる。外から到達する交通騒音については２重サッシにする、カーテンで吸音させるなど被害者で対応が可能である。ＴＶなどの音声はボリュームを絞るなど音源そのものを小さくすることができる。

しかしながら、いびきは突然発生し、発生源そのものを小さくすることはできない。対応として別の部屋への逃避などあるが、根本的・効果的な対策とはいえない。また、ある調査機関の情報ではいびき人口は３０００万人とも言われている。以上から、就寝時に隣で寝ている人から発せられるいびき騒音を低減・消去し、音について快適な睡眠環境を付与する商品が望まれている。

こういった背景の中、マイクとスピーカを搭載し、いびきやテレビなどの周囲の騒音を低減する枕がある（例えば、特許文献１参照）。この枕は、騒音源の近傍に設置された参照マイクからの信号を打ち消すための信号を音に変換し、騒音低減を必要とする受音者の耳の近傍に設置されたスピーカから再生する。その再生音と騒音源からの音の干渉音を受音者の耳元近傍に設置された誤差マイクによって集音し、その音が抑制されるようにするものである。
特開平８−１４０８０７号公報

この枕では、スピーカの近傍のごく限られた狭い領域しか騒音低減を実現することができない。また、騒音低減領域が狭いため、受音者の耳の位置がスピーカから離れてしまうと、騒音低減効果を体感することができなくなり、受音者の頭部位置をかなり限定する必要がある。例えば、騒音低減領域が制御スピーカの近傍のごく限られた領域であると、寝返りなど睡眠中に受音点の位置が移動すると効果を得ることができない。

この発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、広い範囲の騒音低減領域を確保することができる機能性枕システムを提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の機能性枕システムは、騒音源を配置する騒音源側枕と受音点を配置する受音点側枕と音を制御する制御部とを具備する機能性枕システムにおいて、
前記騒音源枕は、前記騒音源が発する騒音を検出する参照マイクと、前記騒音による前記受音点での受音の大きさを制御するための制御音を発生する制御スピーカと、を具備し、
前記受音点側枕は、前記騒音源が発する騒音を検出する誤差マイクを少なくとも１つ以上具備し、
前記制御部は、前記参照マイクが検出した騒音と前記誤差マイクが検出した騒音とに基づいて、誤差マイクが検出する騒音の大きさを抑制するための音を前記制御スピーカから出力させるための制御信号を生成する生成手段と、該制御信号を前記制御スピーカに出力する出力手段と、を具備することを特徴とする。

本発明の機能性枕システムによれば、広い範囲の騒音低減領域を確保することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る機能性枕システムについて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本実施形態の機能性枕システムについて図１を参照して説明する。
本実施形態の機能性枕システムは、騒音源側枕１０１、受音点側枕１０２、制御部１０３を備えている。騒音源側枕１０１は参照マイク１０４、制御用スピーカ１０５を備え、受音点側枕１０２は誤差マイク１０６を備えている。制御部１０３は、参照マイク１０４、制御用スピーカ１０５、誤差マイク１０６と接続している。

騒音源側枕１０１は、騒音を発する人（以下騒音源とする）が使用する枕である。騒音を発する人は、例えば、いびき音や歯軋り音など睡眠中の音を発する人である。
参照マイク１０４は、騒音源側枕１０１の上の、騒音源の近傍に設置され、いびき音や歯軋り音など制御対象とする音を検出する。
制御用スピーカ１０５は、騒音源側枕１０１の上の、騒音源の近傍に設置され、制御部１０３に指示された音を再生する。参照マイク１０４と制御用スピーカ１０５との距離は騒音源に含まれる主な成分である音の波長の１／４以下にすることが望ましい。

受音点側枕１０２は、音の低減を必要とする受音者（以下受音点とする）の使用する枕である。受音者は、例えば、隣の人のいびきや歯軋り音などの睡眠中の音の低減を必要とする者である。
誤差マイク１０６は、受音点側枕１０２の上の、受音点の近傍に配置され、騒音源が発するいびき音や歯軋り音などの制御対象とする音を検出する。

制御部１０３は、参照マイク１０４が検出した音に対応する信号に基づいて、受音点の近傍に設置された誤差マイク１０６の音圧が抑制されるように、制御用スピーカ１０５から再生される再生信号を算出する。すなわち、制御用スピーカ１０５から再生される再生音によって誤差マイク１０６の音圧が抑制されるように、制御部１０３は制御用スピーカ１０５がこの再生音を生成するための再生信号を算出する。制御部１０３の詳細は後に図２を参照して説明する。

本実施形態では、制御用スピーカ１０５、誤差マイク１０６は、騒音源の頭部と同一直線上、もしくは、その直線の近傍に設置されることが望ましい。図１の一例では、頭部がこの直線に対して垂直方向で大きく移動しないように固定するために、騒音源側枕１０１及び受音点側枕１０２は長手方向に直線状にくぼみを有している。しかし、この枕の形状は一例であってこの形状に限定されない。例えば、頭部を固定するくぼみが半球状に形成されていてもよい。
騒音低減領域をより広い範囲で確保できれば、受音点位置への自由度があがるため、寝返りを打っても騒音低減効果を体感することが可能になる。

次に、制御部１０３の一例について図２を参照して説明する。
制御部１０３は、固定フィルタ２０１、ＬＭＳアルゴリズム部２０２、ＦＩＲフィルタ２０３を備えている。

固定フィルタ２０１は、フィルタ係数が予め設定された値に固定されていてある帯域の周波数に対応する信号のみをフィルタリングする。ここでは、固定フィルタ２０１は、参照マイク１０４が取得した信号をフィルタリングしてＬＭＳアルゴリズム部２０２に出力する。

ＬＭＳアルゴリズム部２０２は、固定フィルタ２０１から出力された信号と誤差マイク１０６で取得した音声に対応する信号とに基づいて、ＦＩＲフィルタ２０３のフィルタ係数を更新するアルゴリズムを行う。このアルゴリズムは、例えば、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムを使用する。しかし、ＦＩＲフィルタ２０３のフィルタ係数を更新するためのアルゴリズムはＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムに限定されず、他のアルゴリズム（例えば、ＦＴＦ法）でも適用可能である。

ＦＩＲフィルタ２０３は、参照マイク１０４からの信号とＬＭＳアルゴリズム部２０２のフィルタ係数とを入力して、制御用スピーカ１０５から出力すべき制御音を計算し、対応する信号を制御用スピーカ１０５に出力する。

以上に示した第１の実施形態によれば、制御用のスピーカを、誤差マイクから離れた位置でさらに騒音源であるいびき音や歯軋り音などのような睡眠中に音を発する人の近傍に設置することで、誤差マイクのごく近傍だけでなく、より広い範囲に騒音低減領域を拡大することが可能になる。

なお、後述の実施例において、第１の実施形態の効果を含む他の実施形態に対応した場合の効果について図１０から図１３を参照して説明する。本実施形態の効果については後に図１０を参照して説明する。

（第２の実施形態）
本実施形態の機能性枕システムについて図３を参照して説明する。
本実施形態の機能性枕システムは、誤差マイクが複数個、受音点側枕に設置されていることが第１の実施形態の機能性枕システムと異なる。以下、既に説明した装置部分と同様なものは同一の番号を付してその説明を省略する。
誤差マイク３０２は、受音点側枕３０１の上の、受音点の近傍に複数個配置され、いびき音や歯軋り音など制御対象とする音を検出する。各誤差マイク３０２は、例えば、図３に示したように、等間隔に配置される。さらに、誤差マイク３０２は、受音点側枕３０１上で、受音点よりも騒音源に近い位置に設置される。

本実施形態の機能性枕システムは、誤差マイク３０２を複数個有することにより、騒音源が発するいびき音や歯軋り音などの制御対象とする音を受音点側枕３０１の様々な地点で検出することができるため、制御用スピーカ１０５から出力する音をきめ細やかに設定することができる。

本実施形態の効果については後に図１１を参照して説明する。

（第３の実施形態）
本実施形態の機能性枕システムについて図４を参照して説明する。
本実施形態の機能性枕システムは、制御用スピーカを、騒音源側枕の受音点側側面に設置していることが第１の実施形態の機能性枕システムと異なる。

すなわち、制御用スピーカ４０３は、図４に示したように、騒音源側枕４０１の表面であって受音点側の面に設定される。本実施形態は第１の実施形態と同様な効果を有するが、制御用スピーカ４０３の設置位置により、制御用スピーカ４０３から出力される音が受音点の向きに進むので、騒音を減衰する効果が第１の実施形態の場合に較べ顕著になる場合があると期待することができる。

（第４の実施形態）
本実施形態の機能性枕システムについて図５を参照して説明する。
本実施形態の機能性枕システムは、複数個の誤差マイクを、枕の長手方向に対して垂直方向に配置することが第２の実施形態の機能性枕システムと異なる。
すなわち、誤差マイク５０２は、図５に示したように、騒音源と受音点とを結ぶ線分に対してほぼ垂直に、受音点側枕５０１上に複数個配置される。各誤差マイク５０２は、例えば、図５に示したように、等間隔に配置される。さらに、誤差マイク５０２は、受音点側枕５０１上で、受音点よりも騒音源に近い位置に設置される。また、各誤差マイク５０２の間隔距離は、騒音源に含まれる主な成分である音の波長の１／２以下にすることが望ましい。

本実施形態の機能性枕システムは、図３に示した第２の実施形態と同様に、誤差マイク５０２を複数個有することにより、騒音源が発するいびき音や歯軋り音などの制御対象とする音を受音点側枕５０１の様々な地点で検出することができるため、制御用スピーカ１０５から出力する音をきめ細やかに設定することができる。第２の実施形態と本実施形態との場合では、音が減衰する分布は後に示す図（図１１と図１２）でわかるように異なるので、どこの位置で音をどの程度減衰させたいかに依存して、誤差マイクの分布を変更してもよい。もちろん、例えば、受音点側枕の上部全面に誤差マイクを設けるなどの様々な変形が考えられる。例えば、後述する第６の実施形態（図７）がある。

本実施形態の効果については後に図１２を参照して説明する。

（第５の実施形態）
本実施形態の機能性枕システムについて図６を参照して説明する。
本実施形態の機能性枕システムは、第３の実施形態のように制御用スピーカ４０３を騒音源側枕の受音点側側面に設置し、かつ、第４の実施形態のように複数個の誤差マイク５０２を枕の長手方向に対して垂直方向に配置している。これにより、本実施形態の機能性枕システムは、第３の実施形態と第４の実施形態の効果との双方の効果を有する。

（第６の実施形態）
本実施形態の機能性枕システムについて図７を参照して説明する。
本実施形態の機能性枕システムは、第２の実施形態と第４の実施形態の変形例であり、枕の長手方向に複数個の誤差マイクを配置し、さらに、枕の長手方向に対して垂直方向にも誤差マイクを配置する。

図７に示したように、誤差マイク７０２は、例えば、受音点側枕５０１上で、受音点よりも騒音源に近い位置に、四角形の角上に４つ配置される。この場合、各誤差マイク７０２のうち、騒音源と受音点とを結ぶ線分に対してほぼ垂直に配置されている誤差マイク７０２の間隔距離は、騒音源に含まれる主な成分である音の波長の１／２以下にすることが望ましい。

本実施形態の効果については後に図１３を参照して説明する。

以下の実施形態は、２つの枕が一体化した例である。ここでは、第１の実施形態に対応して一体化した例である第８の実施形態と、第４の実施形態に対応して一体化した例である第９の実施形態とを示す。同様に２つの枕が一体化した例は上述した他の実施形態についても適用可能である。

（第７の実施形態）
本実施形態の機能性枕システムについて図８を参照して説明する。
本実施形態の機能性枕システムは、一体化枕８０１、参照マイク８０３、誤差マイク８０４、制御用スピーカ８０５を備えている。

一体化枕８０１は、横方向に長く、二つの枕が一体となっているようにみなせるような枕である。一体化枕８０１は、騒音源と受音点の位置が変化しないようにするために、例えば、騒音源側くぼみ８０２、受音点側くぼみ８０６を備えている。

参照マイク８０３は、参照マイク１０４と同様の機能を有する。参照マイク８０３は、一体化枕８０１上の騒音源側くぼみ８０２と受音点側くぼみ８０６との間の「丘」との騒音源側くぼみ８０２との境界近辺に設置する。

制御用スピーカ８０５は、制御用スピーカ１０５と同様の機能を有する。制御用スピーカ８０５は、参照マイク８０３の近くで参照マイク８０３よりは受音点側くぼみ８０６の近くに設置する。

誤差マイク８０４は、誤差マイク１０６と同様の機能を有する。誤差マイク８０４は、一体化枕８０１上の騒音源側くぼみ８０２と受音点側くぼみ８０６との間の「丘」と受音点側くぼみ８０６との境界近辺に設置する。

本実施形態の効果は、第１の本実施形態と同様である。

（第８の実施形態）
本実施形態の機能性枕システムについて図９を参照して説明する。
本実施形態の機能性枕システムは、複数個の誤差マイクを、枕の長手方向に対して垂直方向に配置することが第７の実施形態の機能性枕システムと異なる。
誤差マイク９０１は、図９に示したように、騒音源と受音点とを結ぶ線分に対してほぼ垂直に、一体化枕８０１上の騒音源側くぼみ８０２と受音点側くぼみ８０６との間の「丘」と受音点側くぼみ８０６との境界近辺に複数個配置される。各誤差マイク９０１は、例えば、図９に示したように、等間隔に配置される。さらに、誤差マイク９０１は、受音点よりも騒音源に近い位置に設置される。また、各誤差マイク９０１の間隔距離は、騒音源に含まれる主な成分である音の波長の１／２以下にすることが望ましい。

本実施形態の効果は、第４の本実施形態と同様である。

以上に示した実施形態によれば、制御用のスピーカを、誤差マイクから離れた位置でさらに騒音源であるいびき音や歯軋り音などのような睡眠中に音を発する人の近傍に設置することで、誤差マイクのごく近傍だけでなく、広い範囲の騒音低減領域を確保することができる。

以下、第１、第２、第４又は５、第６の各実施形態に示した機能性枕システムがどの程度、騒音を削減するかを実験し場合の結果について、それぞれ図１０、図１１、図１２、図１３を参照して説明する。各図では、騒音源からの騒音の周波数が２００Ｈｚと４ｋＨｚの場合での誤差マイク周辺の音圧の減衰を示している。
（第１、第３又は第７の実施形態に対応）図１０
図１０に示したように、２００ｋＨｚでは、上下方向に長軸を持つ楕円形に近い領域で音圧の減衰が最大となり、４ｋＨｚでは、左右方向に長軸を持つ楕円形に近い領域で音圧の減衰が最大となる。４ｋＨｚの場合に較べ２００ｋＨｚの場合の方が、最大減衰領域が広がるが、４ｋＨｚの場合でも誤差マイクの近辺は−３０ｄＢ程度減衰することができる。

（第２の実施形態に対応）図１１
減衰領域は図１０に示した領域よりも広がっている。第２の実施形態のように誤差マイクを複数配置した方が、減衰領域が広がることを示している。

（第４、第５又は第８の実施形態に対応）図１２
２００ｋＨｚの場合では、図１１の場合よりもさらに減衰領域が広がる。４ｋＨｚの場合は減衰する領域の分布が図１０、図１１の場合とは異なり、−３０ｄＢ程度減衰する領域が上下２点に分離して分布している。

（第６の実施形態に対応）図１３
２００ｋＨｚの場合では、図１２の領域とほぼ同様である。４ｋＨｚの場合は、誤差マイク近傍よりも４つの誤差マイクの上方と下方に最大減衰領域が分布する。

以上に示したように、本実施形態の機能性枕システムによれば、どの実施例においても効果的に音を減衰することができる。すなわち、制御用のスピーカを、誤差マイクから離れた位置でさらに騒音源であるいびき音や歯軋り音などのような睡眠中に音を発する人の近傍に設置することで、誤差マイクのごく近傍だけでなく、より広い範囲に騒音低減領域を拡大することが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る機能性枕システムの構成図。 図１の制御部のブロック図を含む図。 本発明の第２の実施形態に係る機能性枕システムの構成図。 本発明の第３の実施形態に係る機能性枕システムの構成図。 本発明の第４の実施形態に係る機能性枕システムの構成図。 本発明の第５の実施形態に係る機能性枕システムの構成図。 本発明の第６の実施形態に係る機能性枕システムの構成図。 本発明の第７の実施形態に係る機能性枕システムの構成図。 本発明の第８の実施形態に係る機能性枕システムの構成図。 第１の実施形態の場合での機能性枕システムの効果を示す図。 第２の実施形態の場合での機能性枕システムの効果を示す図。 第４又は第５の実施形態の場合での機能性枕システムの効果を示す図。 第６の実施形態の場合での機能性枕システムの効果を示す図。

符号の説明

１０１、４０１…騒音源側枕、１０２、３０１、５０１、７０１…受音点側枕、１０３…制御部、１０４、４０２、８０３…参照マイク、１０５、４０３、８０５…制御用スピーカ、１０６、３０２、５０２、７０２、８０４、９０１…誤差マイク、２０１…固定フィルタ、２０２…アルゴリズム部、２０３…ＦＩＲフィルタ、８０１…一体化枕、８０２…騒音源側くぼみ、８０６…受音点側くぼみ。

Claims (10)

1. 騒音源を配置する騒音源側枕と受音点を配置する受音点側枕と音を制御する制御部とを具備する機能性枕システムにおいて、
   前記騒音源枕は、
   前記騒音源が発する騒音を検出する参照マイクと、
   前記騒音による前記受音点での受音の大きさを制御するための制御音を発生する制御スピーカと、を具備し、
   前記受音点側枕は、前記騒音源が発する騒音を検出する誤差マイクを少なくとも１つ以上具備し、
   前記制御部は、
   前記参照マイクが検出した騒音と前記誤差マイクが検出した騒音とに基づいて、誤差マイクが検出する騒音の大きさを抑制するための音を前記制御スピーカから出力させるための制御信号を生成する生成手段と、
   該制御信号を前記制御スピーカに出力する出力手段と、を具備することを特徴とする機能性枕システム。
2. 前記騒音源枕と前記受音点側枕は、配置された頭部が移動しないように長手方向に溝を有していることを特徴とする請求項１に記載の機能性枕システム。
3. 前記参照マイクと前記制御スピーカとの距離は、前記騒音源の主な周波数成分の波長の４分の１以内であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の機能性枕システム。
4. 前記騒音源枕と前記受音点側枕は、一体に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の機能性枕システム。
5. 一体に形成されている枕は、前記騒音源枕と前記受音点側枕とに対応して、それぞれにくぼみを有することを特徴とする請求項４に記載の機能性枕システム。
6. 前記参照マイクは、前記制御用スピーカの位置よりも前記騒音源に近い位置に設置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の機能性枕システム。
7. 前記誤差マイクは、配置される頭部の位置よりも前記騒音源に近い位置に設置されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の機能性枕システム。
8. 前記誤差マイクは、前記受音点側枕の長手方向に複数個設置されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の機能性枕システム。
9. 前記誤差マイクは、前記受音点側枕の長手方向に垂直な方向で、かつ、配置される頭部の位置よりも前記騒音源に近い位置に複数個設置されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の機能性枕システム。
10. 前記誤差マイクの間隔距離は、前記騒音源の主な周波数成分の波長の２分の１以内であることを特徴とする請求項９に記載の機能性枕システム。

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