JP2018183503A - 生体電気刺激装置および方法 - Google Patents

Abstract

【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】 刺激情報検出部１０３は、設定されている複数の閾値との信号強度の比較により、信号取り出し部が取り出した信号から複数の信号強度の刺激情報を検出する。例えば、刺激情報検出部１０３には、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）閾値が設定され、上記信号（デジタル信号）は、最小閾値Ｖth1から最大閾値ＶthNまで順に比較される。例えば、ある時点におけるデジタル信号（サンプリング信号）の信号強度Ｖs1が、Ｖth2≦Ｖs1＜Ｖth3であった場合、第２強度の刺激情報が検出される。また、次のある時点におけるサンプリング信号の信号強度Ｖs2が、Ｖth3≦Ｖs2＜Ｖth4であった場合、第３強度の刺激情報が検出される。【選択図】 図１

Description

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および方法に関するものである。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明に係る生体電気刺激装置は、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す信号報取出部と、信号と予め設定されている複数の閾値との信号強度の比較により、信号に応じた信号強度の刺激情報を生成する刺激情報検出部と、刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する電気刺激部とを備える。

また、本発明に係る生体電気刺激装置は、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す信号取出部と、信号の包絡線を検出する包絡線検出部と、包絡線が予め設定されている閾値以上の間は、刺激情報を生成する刺激情報生成部と、刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する電気刺激部とを備える。

また、本発明に係る生体電気刺激装置は、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す信号報取出部取出部と、信号のパルスエネルギーを維持しつつ信号のパルス幅を広く変換して刺激情報を生成する変換部と、刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する電気刺激部とを備える。

本発明に係る生体電気刺激方法は、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す第１ステップと、信号と予め設定されている複数の閾値との信号強度の比較により、信号に応じた信号強度の刺激情報を生成する第２ステップと、刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する第３ステップとを備える。

また、本発明に係る生体電気刺激方法は、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す第１ステップと、信号の包絡線を検出する第２ステップと、包絡線が予め設定されている閾値以上の間は、刺激情報を生成する第３ステップと、刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する第４ステップとを備える。

また、本発明に係る生体電気刺激方法は、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す第１ステップと、信号のパルスエネルギーを維持しつつ信号のパルス幅を広く変換して刺激情報を生成する第２ステップと、刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する第３ステップとを備える。

以上説明したことにより、本発明によれば、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１は、本発明の実施の形態１における生体電気刺激装置１００の構成を示す構成図である。 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は、本発明の実施の形態２における生体電気刺激装置１００ａの構成を示す構成図である。 図４は、本発明の実施の形態２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５は、本発明の実施の形態１における生体電気刺激装置１００ｂの構成を示す構成図である。 図６は、本発明の実施の形態２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７は、本発明の実施の形態における情報付加装置１５１の構成を示す構成図である。

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。

［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装置１００の構成について、図１を用いて説明する。この生体電気刺激装置１００は、受信部１０１、信号取出部１０２、刺激情報検出部１０３、変換部１０４、電気刺激部１０５、電極１０６を備える。また、生体電気刺激装置１００ａは、音楽・音声信号を再生する出力部１０７を備える。

信号取出部１０２は、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す。音楽・音声信号は、例えば、情報付加装置１５１から送信されて受信部１０１で受信される。なお、音楽・音声信号は、例えば、図示しない記憶部に記憶されていてもよい。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のデジタル信号である。

信号取出部１０２は、例えば、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）とバンドパスフィルタと、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）とから構成されている。上述したデジタル信号の音楽・音声信号を、ＤＡＣでアナログ信号に変換する、次に、バンドパスフィルタで、予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す。次に、取り出した信号をＡＤＣによりデジタル信号に変換する。

刺激情報検出部１０３は、信号取り出し部１０２に取り出された信号と、予め設定されている複数の閾値との信号強度の比較により、信号に応じた信号強度の刺激情報を生成する。例えば、刺激情報検出部１０３には、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）閾値が設定され、上記信号（デジタル信号）は、最小閾値Ｖ_th1から最大閾値Ｖ_thNまで順に比較される。

例えば、ある時点におけるデジタル信号（サンプリング信号）の信号強度Ｖ_s1が、Ｖ_th2≦Ｖ_s1＜Ｖ_th3であった場合、第２強度の刺激情報が検出される。また、次のある時点におけるサンプリング信号の信号強度Ｖ_s2が、Ｖ_th3≦Ｖ_s2＜Ｖ_th4であった場合、第３強度の刺激情報が検出される。また、次のある時点におけるサンプリング信号の信号強度Ｖ_s3が、Ｖ_th1≦Ｖ_s3＜Ｖ_th1であった場合、第１強度の刺激情報が検出される。これらのように検出された各信号強度の刺激情報が、刺激情報検出部１０３で出力される。

電気刺激部１０５は、刺激情報検出部１０３で出力された各強度の刺激情報に基づいて、生体に印加する電気刺激信号を生成する。電気刺激部１０５が生成した電気刺激信号は、電極１０６により生体に印加される。

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。

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。

なお、実施の形態１では、変換部１０４により、刺激情報検出部１０３より出力される各強度の刺激情報を、予め規定（定義）されたパターンへと変換し、このパターンをもとに、電気刺激部１０５は、生体に印加する電気刺激信号を生成する。この変換は、ルックアップテーブルの形で定義されていればよい。また、上記変換は、式の形で定義されていてもよい。変換のための定義は、ソフト的に変更が可能である。

上述した実施の形態１によれば、刺激情報検出部１０３で複数の閾値との比較により検出される刺激情報は、信号取出部１０２で取り出された範囲の音楽・音声信号の信号強度が反映されたものとなるので、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。また、実施の形態１では、複数の閾値との比較という簡単な処理で、上述の効果が得られる。

次に、実施の形態１における生体電気刺激装置の動作例（生体電気刺激方法）について、図２を用いて説明する。

まず、ステップＳ１０１で、生体電気刺激装置１００ａ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。スマートフォンなどの情報付加装置１５１は、例えば、ＭＰ３、ＲｅａｌＡｕｄｉｏなどのファイルフォーマットによる音楽・音声信号を送信する。

情報付加装置１５１と生体電気刺激装置１００ａ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。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１００ａ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。

次に、ステップＳ１０２で、信号取出部１０２が、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す（第１ステップ）。

次に、ステップＳ１０３で、刺激情報検出部１０３が、取り出された信号と予め設定されている複数の閾値との信号強度の比較により、取り出された信号に応じた信号強度の刺激情報を生成する（第２ステップ）。次に、ステップＳ１０４で、電気刺激部１０５が、刺激情報検出部１０３より生成（出力）され、変換部１０４で所定のパターンへと変換された刺激情報に基づいて、生体に印加する電気刺激信号を生成する（第３ステップ）。

また、ステップＳ１０５で、出力部１０７が、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。

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Ｓ１０６のｎｏ）、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が繰り返し実行される。

なお、生体電気刺激装置１００は、受信部１０１などを制御するためのＣＰＵ（不図示）を備え、信号取出部１０２、刺激情報検出部１０３、変換部１０４は、ＣＰＵにおける機能部として実現することができる。ＣＰＵ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。

以上に説明したように、本発明の実施の形態１によれば、音楽・音声信号の可聴帯域内から取り出した信号と、予め設定されている複数の閾値との信号強度の比較により、信号から複数の信号強度の刺激情報を検出するようにしたので、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。

［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１００ａの構成について、図３を用いて説明する。この生体電気刺激装置１００ａは、受信部１０１、信号取出部１０２、包絡線検出部１０８、刺激情報生成部１０９、変換部１０４、電気刺激部１０５、電極１０６を備える。また、生体電気刺激装置１００ａは、音楽・音声信号を再生する出力部１０７を備える。

信号取出部１０２は、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す。音楽・音声信号は、例えば、情報付加装置１５１から送信されて受信部１０１で受信される。なお、音楽・音声信号は、例えば、図示しない記憶部に記憶されていてもよい。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のデジタル信号である。

信号取出部１０２は、例えば、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）とバンドパスフィルタと、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）とから構成されている。上述したデジタル信号の音楽・音声信号を、ＤＡＣでアナログ信号に変換する、次に、バンドパスフィルタで、予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す。次に、取り出した信号をＡＤＣによりデジタル信号に変換する。

包絡線検出部１０８は、信号取出部１０２で取り出された信号の包絡線を検出する。上述したように、信号取出部１０２により取り出されたデジタル信号におけるピーク側の包絡線を検出する。

刺激情報生成部１０９は、包絡線検出部１０８により検出された包絡線が予め設定されている閾値以上の間は、刺激情報を生成する。包絡線は、閾値と常に比較され、一度包絡線が閾値を越えた場合は、再度閾値を下回るまで刺激情報の生成は継続される。電気刺激部１０５は、刺激情報生成部１０９が生成した刺激情報に基づいて、生体に印加する電気刺激信号を生成する。電気刺激部１０５が生成した電気刺激信号は、電極１０６により生体に印加される。

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。

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。

なお、実施の形態２では、変換部１０４により、刺激情報生成部１０９より出力される刺激情報を、予め規定（定義）されたパターンへと変換し、このパターンをもとに、電気刺激部１０５は、生体に印加する電気刺激信号を生成する。この変換は、ルックアップテーブルの形で定義されていればよい。また、上記変換は、式の形で定義されていてもよい。変換のための定義は、ソフト的に変更が可能である。

上述した実施の形態２によれば、包絡線を検出しているので、信号取出部１０２で取り出された信号に含まれる、周波数の高い振動成分が除かれるようになる。信号取出部１０２で取り出された信号より、単に信号強度が閾値以上の信号を取り出すと、周波数の高い振動成分も含まれているので、短い周期で閾値以上の信号が取り出されることになる。このため、電気刺激信号が短い間隔で生体に印加されることになる。

これに対し、実施の形態２によれば、包絡線を検出し、包絡線が閾値以上となっている間は、電気刺激信号を印加するので、例えば、音の盛り上がりを人に印象づけることが可能となる。

次に、実施の形態２における生体電気刺激装置１００ａの動作例（生体電気刺激方法）について、図４を用いて説明する。

まず、ステップＳ１０１で、生体電気刺激装置１００ａ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。スマートフォンなどの情報付加装置１５１は、例えば、ＭＰ３、ＲｅａｌＡｕｄｉｏなどのファイルフォーマットによる音楽・音声信号を送信する。

情報付加装置１５１と生体電気刺激装置１００ａ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。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１００ａ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。

次に、ステップＳ１０２で、信号取出部１０２が、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す（第１ステップ）。次に、ステップＳ１０７で、包絡線検出部１０８が、信号取出部１０２により取り出された信号の包絡線を検出する（第２ステップ）。

次に、ステップＳ１０８で、刺激情報生成部１０９が、包絡線検出部１０８により検出された包絡線が予め設定されている閾値以上の間は、刺激情報を生成する（第３ステップ）。次に、ステップＳ１０４で、電気刺激部１０５が、刺激情報生成部１０９より生成され、変換部１０４で所定のパターンへと変換された刺激情報に基づいて、生体に印加する電気刺激信号を生成する（第４ステップ）。

また、ステップＳ１０５で、出力部１０７が、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。

上述した各ステップ、例えば使用者が生体電気刺激装置１００ａの動作を停止させるまで（ステップＳ１０６のｎｏ）、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が繰り返し実行される。

なお、生体電気刺激装置１００ａは、受信部１０１などを制御するためのＣＰＵ（不図示）を備え、信号取出部１０２、包絡線検出部１０８、刺激情報生成部１０９、変換部１０４は、ＣＰＵにおける機能部として実現することができる。ＣＰＵ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。

以上に説明したように、本発明の実施の形態２によれば、音楽・音声信号の可聴帯域内から取り出した予め設定されている範囲の周波数の信号の包絡線を検出するようにしたので、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。

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３における生体電気刺激装置１００ｂの構成について、図５を用いて説明する。この生体電気刺激装置１００ｂは、受信部１０１、信号取出部１０２、変換部１１０、電気刺激部１０５、電極１０６を備える。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。

信号取出部１０２は、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す。音楽・音声信号は、例えば、情報付加装置１５１から送信されて受信部１０１で受信される。なお、音楽・音声信号は、例えば、図示しない記憶部に記憶されていてもよい。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のデジタル信号である。

信号取出部１０２は、例えば、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）とバンドパスフィルタと、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）とから構成されている。上述したデジタル信号の音楽・音声信号を、ＤＡＣでアナログ信号に変換する、次に、バンドパスフィルタで、予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す。次に、取り出した信号をＡＤＣによりデジタル信号に変換する。

変換部１１０は、信号取出部１０２が取り出した信号のパルスエネルギーを維持しつつ、上記信号のパルス幅を広く変換して刺激情報を生成する。電気刺激部１０５は、刺激情報生成部１０９が生成した刺激情報に基づいて、生体に印加する電気刺激信号を生成する。電気刺激部１０５が生成した電気刺激信号は、電極１０６により生体に印加される。

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。

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。

ここで、変換部１１０による変換プロセスについてより詳細に説明する。音楽・音声信号を構成している各パルスのパラメータとして、パルス幅とパルス電圧が存在するが、通常は、パルス電圧を制御することで刺激情報の量を調整する。これに対し、実施の形態３では、パルス幅とパルス電圧との両者を制御して刺激情報の量を調整する。

パルス幅およびパルス電圧と、これらの積であるパルスエネルギーとの関係を、以下の表１に示す。

例えば、電圧のみを制御する場合、パルス幅１００μｓを例に取ると、１００００μｓ・Ｖを得るためには、電圧を１００Ｖに設定する必要がある。これに対し、パルス幅を１００μｓから５００μｓに変換すると、パルス電圧は２０Ｖとなる。また、パルス幅を１００μｓから１０００μｓに変換すると、パルス電圧は１０Ｖとなる。

印加するパルス電圧が上がれば上がるほど、部品の高耐圧化が必要となり、高耐圧化すると部品のサイズが大きくなり、駆動する電圧も必然的に高くなるため消費電力も増大する。一方で、信号のパルスエネルギーを維持しつつ、上述したようにパルス幅を増大させてパルス電圧を低くすれば、上述した問題は解消する。

ただし、上述したようにパルス幅を増大させると、次のパルスまでの時間が長くなり、音楽・音声信号における変化の時定数との整合性が制限となる。しかしながら、この制限は、楽曲のテンポ（Beats Per Minute；ＢＰＭ）などと対応付けてどこまでのパルス幅が許容されるかを検討すれば良く、パルス幅を固定することに比べて柔軟に制御できる。

例えば、ビートからビートまでの時間はＢＰＭが高いほど短くなるため、パルス幅を例えば１００ｍｓなどと設定した場合は、次のビートとオーバーラップする可能性がある。一方で、１ｍｓ程度のパルスを用いている場合は、次のビートとオーバーラップするなどの問題ない。また、パルス幅の制御の方が、コンピュータなどの制御装置における制御との整合性も高い。コンピュータによる制御では、カウンタで制御できる時間制御の方が、より容易に適用可能である。

次に、実施の形態３における生体電気刺激装置の動作例（生体電気刺激方法）について、図６を用いて説明する。

まず、ステップＳ１０１で、生体電気刺激装置１００ａ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。スマートフォンなどの情報付加装置１５１は、例えば、ＭＰ３、ＲｅａｌＡｕｄｉｏなどのファイルフォーマットによる音楽・音声信号を送信する。

情報付加装置１５１と生体電気刺激装置１００ａ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。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１００ａ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。

次に、ステップＳ１０２で、信号取出部１０２が、音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す（第１ステップ）。次に、ステップＳ１０９で、変換部１１０が、信号のパルスエネルギーを維持しつつ、信号のパルス幅を広く変換して刺激情報を生成する（第２ステップ）。

次に、ステップＳ１０４で、電気刺激部１０５が、変換部１１０でパルス幅が広く変換された刺激情報に基づいて、生体に印加する電気刺激信号を生成する（第３ステップ）。

また、ステップＳ１０５で、出力部１０７が、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。

上述した各ステップ、例えば使用者が生体電気刺激装置１００ｂの動作を停止させるまで（ステップＳ１０６のｎｏ）、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の処理が繰り返し実行される。

なお、生体電気刺激装置１００ｂは、受信部１０１などを制御するためのＣＰＵ（不図示）を備え、受信部１０１、信号取出部１０２、変換部１１０は、ＣＰＵにおける機能部として実現することができる。ＣＰＵ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。

以上に説明したように、本発明の実施の形態３によれば、音楽・音声信号の可聴帯域内から取り出した予め設定されている範囲の周波数の信号のパルス幅をより広くするようにしたので、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。

なお、上述した実施の形態１，２，３において、情報付加装置１５１は、図７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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

１００，１００ａ，１００ｂ…生体電気刺激装置、１０１…受信部、１０２…信号取出部、１０３…刺激情報検出部、１０４…変換部、１０５…電気刺激部、１０６…電極、１０７…出力部、１０８…包絡線検出部、１０９…刺激情報生成部、１１０…変換部、１５１…情報付加装置。

Claims (6)

1. 音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す信号報取出部と、
   前記信号と予め設定されている複数の閾値との信号強度の比較により、前記信号に応じた信号強度の刺激情報を生成する刺激情報検出部と、
   前記刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する電気刺激部と
   を備えることを特徴とする生体電気刺激装置。
2. 音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す信号取出部と、
   前記信号の包絡線を検出する包絡線検出部と、
   前記包絡線が予め設定されている閾値以上の間は、刺激情報を生成する刺激情報生成部と、
   前記刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する電気刺激部と
   を備えることを特徴とする生体電気刺激装置。
3. 音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す信号報取出部取出部と、
   前記信号のパルスエネルギーを維持しつつ前記信号のパルス幅を広く変換して刺激情報を生成する変換部と、
   前記刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する電気刺激部と
   を備えることを特徴とする生体電気刺激装置。
4. 音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す第１ステップと、
   前記信号と予め設定されている複数の閾値との信号強度の比較により、前記信号に応じた信号強度の刺激情報を生成する第２ステップと、
   前記刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する第３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。
5. 音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す第１ステップと、
   前記信号の包絡線を検出する第２ステップと、
   前記包絡線が予め設定されている閾値以上の間は、刺激情報を生成する第３ステップと、
   前記刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する第４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。
6. 音楽・音声信号の可聴帯域内から予め設定されている範囲の周波数の信号を取り出す第１ステップと、
   前記信号のパルスエネルギーを維持しつつ前記信号のパルス幅を広く変換して刺激情報を生成する第２ステップと、
   前記刺激情報に基づいて生体に印加する電気刺激信号を生成する第３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。

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