JP2024016610A - 超音波発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイパーソニック効果にて得たい効果を選択できる超音波発生装置を提供する。【解決手段】超音波発生装置２０は、可聴音をヒトに照射する可聴用スピーカ３０と、ヒトの副交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射する第１スピーカ５１と、ヒトの交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射する第２スピーカ５２と、第１スピーカ５１からの超音波の音圧および第２スピーカ５２からの超音波の音圧が互いに異なるように、第１スピーカ５１からの超音波の音圧および第２スピーカ５２からの超音波の音圧を変更する分配設定部４８と、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、超音波発生装置に関するものである。

従来、特許文献１に記載されているように、可聴音とともにヒトの全身に照射する超音波の周波数を変更することにより、ハイパーソニック効果を発生させることでヒトのストレスを低減させる音発生装置が知られている。

特許第３９３３５６５号公報

しかし、特許文献１に記載された音発生装置は、ヒトの全身に照射する超音波の周波数を変更するに過ぎず、ハイパーソニック効果にて得たい効果を選択することができない。

本開示は、ハイパーソニック効果にて得たい効果を選択できる超音波発生装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、可聴音をヒトに照射する可聴音照射部（３０）と、ヒトの副交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射する第１照射部（５１）と、ヒトの交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射する第２照射部（５２）と、第１照射部からの超音波の音圧および第２照射部からの超音波の音圧が互いに異なるように第１照射部からの超音波の音圧および第２照射部からの超音波の音圧を変更する制御部（４８）と、を備える超音波発生装置である。

これにより、ヒトの副交感神経の活性を増大させる部位に照射される超音波の音圧と、ヒトの交感神経の活性を増大させる部位に照射される超音波の音圧とが異なる。このため、ハイパーソニック効果にて得たい効果を選択することができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

本実施形態の超音波発生装置が用いられる車両の模式図。 超音波発生装置の構成図。 ヒトの機械受容器の周波数特性を示す図。 可聴音を照射しながら超音波をヒトの後頸部等、顔面等および全身にそれぞれ照射したときの副交感神経の活性度を示す図。 可聴音を照射しながら超音波をヒトの後頸部等、顔面等および全身にそれぞれ照射したときの交感神経の活性度を示す図。

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の超音波発生装置２０は、例えば、図１に示すハンドル２、ヘッドレスト４および座席６を備える車両１０に用いられる。具体的には、超音波発生装置２０は、図２に示すように、可聴用記録媒体２２、可聴用信号発生装置２４、可聴用再生回路２６、可聴用増幅回路２８および可聴用スピーカ３０を備える。また、超音波発生装置２０は、超音波用記録媒体３２、超音波用信号発生装置３４、超音波用再生回路３６および超音波用増幅回路３８を備える。さらに、超音波発生装置２０は、生体情報推定部４０、解析部４２、車両状態検出部４４、状況推定部４６、分配設定部４８および分配部５０を備える。また、超音波発生装置２０は、第１スピーカ５１および第２スピーカ５２を備える。

可聴用記録媒体２２は、例えば、ＲＯＭやフラッシュメモリであって、可聴音に関するデジタル情報を記憶している。可聴用信号発生装置２４は、例えば、光学ドライブやカードリーダー等であって、可聴用記録媒体２２にて記憶された可聴音に関するデジタル情報を読み出す。可聴用再生回路２６は、ＤＡＣであって、可聴用信号発生装置２４によって読み出された可聴音のデジタル情報をアナログ情報に変換する。可聴用増幅回路２８は、アンプであって、可聴用再生回路２６によって変換された可聴音に関するアナログ情報に応じた信号を増幅する。なお、ＤＡＣは、Digital-to-Analog Converterの略である。また、可聴音は、周波数が２０Ｈｚ以上、２０ｋＨｚ未満の音である。

可聴用スピーカ３０は、可聴音照射部に対応しており、可聴用増幅回路２８によって増幅された可聴音を発生させる。これにより、可聴用スピーカ３０は、可聴音を、図１に示す車両１０の運転者８の聴覚系に照射する。なお、運転者８は、ヒトに対応する。

超音波用記録媒体３２は、例えば、ＲＯＭやフラッシュメモリであって、超音波に関するデジタル情報を記憶している。超音波用信号発生装置３４は、例えば、光学ドライブやカードリーダー等であって、超音波用記録媒体３２にて記憶された超音波に関するデジタル情報を読み出す。超音波用再生回路３６は、ＤＡＣであって、超音波用信号発生装置３４によって読み出された超音波に関するデジタル情報をアナログ情報に変換する。超音波用増幅回路３８は、アンプであって、超音波用増幅回路３８によって変換された超音波に関するアナログ情報に応じた信号を増幅する。なお、超音波は、周波数が２０ｋＨｚ以上の音である。

生体情報推定部４０は、ウェアラブルセンサやビデオカメラ等であって、光電脈波や映像脈波を用いて、車両１０の運転者８の生体情報、例えば、血流を推定する。また、生体情報推定部４０は、この推定した血流とマップとから、車両１０の運転者８の心拍数を推定する。さらに、生体情報推定部４０は、この推定した心拍数に応じた信号を後述の解析部４２に出力する。なお、血流は、ヒトの血管を流れている血液の流速または流量である。また、心拍数を推定するためのマップは、例えば、実験やシミュレーション、機械学習等により設定される。さらに、生体情報推定部４０は、血流から心拍数を推定するところ、これに限定されないで、生体情報推定部４０は、例えば、車両１０の運転者８の皮膚の振動に基づいて、心拍数を推定してもよい。

解析部４２は、マイコン等を主体として構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。また、解析部４２は、解析部４２のＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、生体情報推定部４０から出力された心拍数に基づいて、心拍間隔を算出する。さらに、解析部４２は、この算出した心拍間隔の周波数解析を行うことにより、運転者８のＬＦ／ＨＦおよびＨＦを算出する。そして、解析部４２は、これらの算出したＬＦ／ＨＦおよびＨＦに応じた信号を後述の分配設定部４８に出力する。なお、ＬＦ／ＨＦは、ヒトの交感神経の活性度の指標である。また、ＨＦは、ヒトの副交感神経の活性度の指標である。

車両状態検出部４４は、例えば、車速センサやイグニッションセンサ等であって、車速および車両１０のイグニッションのオンオフを検出する。これにより、車両状態検出部４４は、車両１０の状態を検出する。また、車両状態検出部４４は、この検出した車両１０の状態に応じた信号を後述の状況推定部４６に出力する。なお、車速は、車両１０の速さである。

状況推定部４６は、マイコン等を主体として構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。また、状況推定部４６は、状況推定部４６のＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、車両状態検出部４４からの信号に基づいて、運転者８の状況を推定する。さらに、状況推定部４６は、この推定した運転者８の状況に応じた信号を後述の分配設定部４８に出力する。

分配設定部４８は、制御部に対応しており、マイコン等を主体として構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。また、分配設定部４８は、分配設定部４８のＲＯＭに記憶されたプログラムを実行する。これにより、分配設定部４８は、解析部４２および状況推定部４６からの信号に基づいて、後述の第１スピーカ５１および第２スピーカ５２から照射される超音波の音圧を、互いに異なる音圧となるように算出する。さらに、分配設定部４８は、これらの算出した第１スピーカ５１および第２スピーカ５２から照射される超音波の音圧に応じた信号を後述の分配部５０に出力する。なお、分配設定部４８は、解析部４２および状況推定部４６からの信号に基づいて、後述の第１スピーカ５１および第２スピーカ５２から照射される超音波の音圧を、算出する。これに対して、これに限定されないで、分配設定部４８は、車両１０の運転者８や乗員のボタン操作等により設定された音圧に基づいて、後述の第１スピーカ５１および第２スピーカ５２から照射される超音波の音圧を、算出してもよい。

分配部５０は、マイコン等を主体として構成されており、ＣＰＵ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏおよびこれらの構成を接続するバスライン等を備えている。また、分配部５０は、分配部５０のＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、第１スピーカ５１および第２スピーカ５２に超音波を発生させる。具体的には、分配部５０は、超音波用増幅回路３８からの信号および分配設定部４８によって算出された音圧に応じた信号に基づいて、第１スピーカ５１に超音波を発生させるための信号を第１スピーカ５１に出力する。また、分配部５０は、超音波用増幅回路３８からの信号および分配設定部４８によって算出された音圧に応じた信号に基づいて、第２スピーカ５２に超音波を発生させるための信号を第２スピーカ５２に出力する。

第１スピーカ５１は、第１照射部に対応しており、図１に示すように、例えば、ハンドル２よりも車両１０上側に配置されている。また、第１スピーカ５１は、分配部５０からの信号により、分配設定部４８によって算出された音圧の超音波を、ヒトの副交感神経の活性を増大させる部位に照射する。なお、ヒトの副交感神経の活性を増大させる部位は、例えば、ヒトの顔面および前頭部である。

第２スピーカ５２は、第２照射部に対応しており、例えば、ヘッドレスト４および座席６の間に配置されている。さらに、第２スピーカ５２は、分配部５０からの信号により、分配設定部４８によって算出された音圧の超音波をヒトの交感神経の活性を増大させる部位に照射する。ヒトの交感神経の活性を増大させる部位は、例えば、後頸部である。

以上のように、本実施形態の超音波発生装置２０は、構成されている。この超音波発生装置２０では、可聴用スピーカ３０からの可聴音が運転者８の聴覚系に照射されるとともに、第１スピーカ５１および第２スピーカ５２からの超音波が運転者８の身体に照射される。これにより、運転者８に対してハイパーソニック効果が得られる。また、この超音波発生装置２０は、ハイパーソニック効果にて得たい効果を選択することができる。次に、超音波発生装置２０により、ハイパーソニック効果にて得たい効果の選択可能について説明する。

ここで、図３に示すように、１０００Ｈｚを越える振動刺激を感じ取るヒトの機械受容器は、これまでに報告されていない。しかし、発明者等の検討により、超音波をヒトの顔面および前頭部等に照射するときと、超音波をヒトの顔面および前頭部以外、例えば、ヒトの後頸部に照射するときとで人体に及ぼす効果が異なることがわかった。具体的には、図４に示すように、超音波をヒトの顔面および前頭部等に照射すると、ヒトの副交感神経の活性が増大する。また、図５に示すように、超音波をヒトの後頸部に照射すると、ヒトの交感神経の活性が増大する。

また、ここで、例えば、解析部４２によって算出されたＬＦ／ＨＦがＨＦよりも小さい、すなわち、ＬＦ／ＨＦ＜ＨＦとする。このとき、運転者８の副交感神経の活性度が交感神経の活性度よりも大きいため、運転者８がリラックスした状態である。さらに、車両状態検出部４４によって検出された車速がゼロより大きいとする。このとき、車両１０が走行中であるため、状況推定部４６は、運転者８の集中力や緊張状態を高めるべき状況であると推定する。したがって、ＬＦ／ＨＦ＜ＨＦかつ車両１０が走行中であるとき、リラックス状態の運転者８に対して、集中力や緊張状態を高める必要がある。

このため、このとき、分配設定部４８は、第２スピーカ５２からの超音波の音圧を第１スピーカ５１からの超音波の音圧よりも高い値に算出する。これによって、分配部５０は、第２スピーカ５２の超音波の音圧を第１スピーカ５１の超音波の音圧よりも高くさせた状態で第１スピーカ５１および第２スピーカ５２に超音波を発生させる。これにより、ヒトの交感神経の活性を増大させる部位であるヒトの後頸部に照射される超音波の音圧が、ヒトの顔面および前頭部に照射される超音波の音圧よりも高くなる。よって、ヒトの交感神経の活性が増大する。したがって、ＬＦ／ＨＦがＨＦよりも大きくなるとともに、運転者８の集中力や緊張状態が高まる。

また、例えば、解析部４２によって算出されたＬＦ／ＨＦがＨＦよりも大きい、すなわち、ＬＦ／ＨＦ＞ＨＦとする。このとき、運転者８の交感神経の活性度が副交感神経の活性度よりも大きいため、運転者８が集中または緊張した状態である。さらに、車両状態検出部４４によって検出された車両１０のイグニッションがオフであるとする。このとき、車両１０が停止中かつ運転者８が休憩中であるため、状況推定部４６は、運転者８のリラックス状態を高めるべき状況であると推定する。したがって、ＬＦ／ＨＦ＞ＨＦかつ車両１０のイグニッションがオフであるとき、集中または緊張した状態の運転者８に対して、リラックス状態を高める必要がある。

このため、このとき、分配設定部４８は、第１スピーカ５１からの超音波の音圧を第２スピーカ５２からの超音波の音圧よりも高い値に算出する。これによって、分配部５０は、第１スピーカ５１の超音波の音圧を第２スピーカ５２の超音波の音圧よりも高くさせた状態で第１スピーカ５１および第２スピーカ５２に超音波を発生させる。これにより、ヒトの副交感神経の活性を増大させる部位であるヒトの顔面および前頭部に照射される超音波の音圧が、ヒトの後頸部に照射される超音波の音圧よりも高くなる。よって、ヒトの副交感神経の活性が増大する。したがって、ＬＦ／ＨＦがＨＦよりも小さくなるとともに、運転者８のリラックス状態が高まる。

このように、超音波発生装置２０では、第１スピーカ５１からの超音波の音圧および第２スピーカ５２からの超音波の音圧が互いに異なるように変更される。これにより、ヒトの副交感神経の活性を増大させる部位に照射される超音波の音圧と、ヒトの交感神経の活性を増大させる部位に照射される超音波の音圧とが異なる。このため、ハイパーソニック効果にて得たい効果が選択される。また、本実施形態の超音波発生装置２０では、以下に記載する効果も奏する。

［１－１］分配設定部４８は、車両１０の運転者８の心拍数に関する値に基づいて、第１スピーカ５１からの超音波の音圧および第２スピーカ５２からの超音波の音圧を変更する。これにより、運転者８の状態が考慮されて、第１スピーカ５１からの超音波の音圧および第２スピーカ５２からの超音波の音圧が変更される。このため、運転者８の状態に適したハイパーソニック効果にて得たい効果が選択されやすくなる。

［１－２］分配設定部４８は、車両１０の状態、例えば、車速や車両１０のイグニッションのオンオフに基づいて、第１スピーカ５１からの超音波の音圧および第２スピーカ５２からの超音波の音圧を変更する。これにより、運転者８の状況が考慮されて、第１スピーカ５１からの超音波の音圧および第２スピーカ５２からの超音波の音圧が変更される。このため、運転者８の状況に適したハイパーソニック効果にて得たい効果が選択されやすくなる。

（他の実施形態）
本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して、適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

本開示に記載の制御部およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部およびその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

上記実施形態では、ヒトの交感神経の活性を増大させる部位として、後頸部が挙げられている。これに対して、ヒトの交感神経の活性を増大させる部位は、後頸部であることに限定されないで、例えば、手、胸部や背中が挙げられる。

上記実施形態では、可聴用記録媒体２２、可聴用信号発生装置２４、可聴用再生回路２６、可聴用増幅回路２８、超音波用記録媒体３２、超音波用信号発生装置３４、超音波用再生回路３６および超音波用増幅回路３８は、それぞれ別体である。これに対して、これらは、それぞれ別体であることに限定されない。例えば、可聴用記録媒体２２、可聴用信号発生装置２４、可聴用再生回路２６、超音波用記録媒体３２、超音波用信号発生装置３４、超音波用再生回路３６が一体となった回路であってもよい。また、可聴用記録媒体２２、可聴用信号発生装置２４、可聴用再生回路２６、可聴用増幅回路２８、超音波用記録媒体３２、超音波用信号発生装置３４、超音波用再生回路３６および超音波用増幅回路３８が一体となった回路であってもよい。これらの場合は、周波数フィルタ等を介して、可聴音と超音波が分離される。

（本発明の特徴）
［請求項１］
可聴音をヒトに照射する可聴音照射部（３０）と、
前記ヒトの副交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射する第１照射部（５１）と、
前記ヒトの交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射する第２照射部（５２）と、
前記第１照射部からの超音波の音圧および前記第２照射部からの超音波の音圧が互いに異なるように前記第１照射部からの超音波の音圧および前記第２照射部からの超音波の音圧を変更する制御部（４８）と、
を備える超音波発生装置。
［請求項２］
前記副交感神経の活性を増大させる部位は、前記ヒトの顔面である請求項１に記載の超音波発生装置。
［請求項３］
前記副交感神経の活性を増大させる部位は、前記ヒトの前頭部である請求項１または２に記載の超音波発生装置。
［請求項４］
前記交感神経の活性を増大させる部位は、前記ヒトの後頸部である請求項１ないし３のいずれか１つに記載の超音波発生装置。
［請求項５］
前記超音波の周波数は、２０ｋＨｚ以上である請求項１ないし４のいずれか１つに記載の超音波発生装置。
［請求項６］
前記制御部は、前記ヒトの心拍数に関する値に基づいて、前記第１照射部からの超音波の音圧および前記第２照射部からの超音波の音圧を変更する請求項１ないし５のいずれか１つに記載の超音波発生装置。
［請求項７］
前記ヒトの血流に基づいて、前記心拍数を推定する推定部（４０）をさらに備える請求項６に記載の超音波発生装置。
［請求項８］
前記ヒトの皮膚の振動に基づいて、前記心拍数を推定する推定部（４０）をさらに備える請求項６に記載の超音波発生装置。
［請求項９］
前記制御部は、車両（５）の状態に基づいて、前記第１照射部からの超音波の音圧および前記第２照射部からの超音波の音圧を変更する請求項１ないし８のいずれか１つに記載の超音波発生装置。

２０ 超音波発生装置
３０ 可聴用スピーカ
４０ 生体情報推定部
４２ 解析部
４４ 車両状態検出部
４６ 状況推定部
４８ 分配設定部
５０ 分配部
５１ 第１スピーカ
５２ 第２スピーカ

Claims (9)

1. 可聴音をヒトに照射する可聴音照射部（３０）と、
   前記ヒトの副交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射する第１照射部（５１）と、
   前記ヒトの交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射する第２照射部（５２）と、
   前記第１照射部からの超音波の音圧および前記第２照射部からの超音波の音圧が互いに異なるように前記第１照射部からの超音波の音圧および前記第２照射部からの超音波の音圧を変更する制御部（４８）と、
   を備える超音波発生装置。
2. 前記副交感神経の活性を増大させる部位は、前記ヒトの顔面である請求項１に記載の超音波発生装置。
3. 前記副交感神経の活性を増大させる部位は、前記ヒトの前頭部である請求項１に記載の超音波発生装置。
4. 前記交感神経の活性を増大させる部位は、前記ヒトの後頸部である請求項１に記載の超音波発生装置。
5. 前記超音波の周波数は、２０ｋＨｚ以上である請求項１ないし４のいずれか１つに記載の超音波発生装置。
6. 前記制御部は、前記ヒトの心拍数に関する値に基づいて、前記第１照射部からの超音波の音圧および前記第２照射部からの超音波の音圧を変更する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の超音波発生装置。
7. 前記ヒトの血流に基づいて、前記心拍数を推定する推定部（４０）をさらに備える請求項６に記載の超音波発生装置。
8. 前記ヒトの皮膚の振動に基づいて、前記心拍数を推定する推定部（４０）をさらに備える請求項６に記載の超音波発生装置。
9. 前記制御部は、車両（５）の状態に基づいて、前記第１照射部からの超音波の音圧および前記第２照射部からの超音波の音圧を変更する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の超音波発生装置。

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