JP6477300B2 - 音源装置 - Google Patents

Description

本発明は、音源装置に関する。

近年、体動や、呼吸、心拍などの生体情報を検出するとともに、当該生体情報に応じた音を発生させて、睡眠の改善やリラクゼーション効果を付与する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、被験者のリラックス状態に応じて、発生させる音の種類、音量、テンポのうち、少なくとも１つを調整する技術も提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開平４−２６９９７２号公報 特開２００４−３４４２８４号公報

ところで、音の発生によって睡眠等を改善する場合に、音が単調であったりすると、飽きる、耳につくなどの理由により却って睡眠等を妨害する、という点が指摘された。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発生させる音によって睡眠等を改善する場合に、飽きる、耳につくなどの感じを被験者に与えないようにした音源装置を提供することを解決課題の一つとする。

上記課題を解決するために、本発明に係る音源装置の一態様は、被験者の生体情報を取得する取得部と、前記生体情報に基づいて前記被験者の呼吸周期又は心拍周期の少なくとも一方を特定する制御部と、音データに、前記呼吸周期又は前記心拍周期に応じた周期で変化する周波数特性を付与する効果付与部と、を備える。

この態様によれば、周波数特性の時間的な変化を呼吸周期や心拍周期といった生体リズムに連動するように付与することができるので、音のバリエーションを拡げることが可能となる。さらに、一つの音コンテンツだけで簡単にバリーションに富んだ音を作ることができる。この結果、被験者が再生された音に飽きず、睡眠に誘導することが可能となる。
ここで、呼吸周期又は心拍周期に応じた周期とは、呼吸周期そのもの、あるいは心拍周期そのものである必要はなく、呼吸周期又は心拍周期と一定の関係にある周期であればよい。

上述した音源装置の一態様において、前記効果付与部は、前記音データが入力され、カットオフ周波数を変更可能な時変動フィルターを備え、前記呼吸周期又は前記心拍周期に応じた周期で前記カットオフ周波数を変化させることが好ましい。
この態様によれば、時変動フィルターのカットオフ周波数を呼吸周期又は心拍周期といった生体周期に応じた周期で時間的に変化させるので、多様な音を生成することができる。特に、時変動フィルターがローパスフィルター又はハイパスフィルターである場合、音データに含まれるある音の周波数範囲が、ローパスフィルター又はハイパスフィルターのカットオフ周波数が変化する周波数範囲の一部である場合には、当該音が鳴ったり鳴らなかったりするといったバリエーションを持たせることが可能となる。

上述した音源装置の一態様において、前記生体情報に基づいて睡眠の状態を推定する推定部を備え、前記制御部は、前記推定部で推定した睡眠の状態に応じてビブラート周期を決定し、前記効果付与部は、前記音データに、前記呼吸周期又は前記心拍周期に応じた周期で変化する周波数特性を付与するとともに、前記制御部で決定したビブラート周期に応じたビブラート効果を付与することが好ましい。
この態様によれば、睡眠の状態に応じたビブラート周期のビブラート効果を音データに付与することが可能となる。

上述した音源装置の一態様において、前記制御部は、前記ビブラート周期を、現在の睡眠の状態よりも睡眠が深くなった場合に出現すると予測される脳波の周期に設定することが好ましい。この態様によれば、ビブラート周期は、睡眠がより深くなると出現すると予測される脳波の周期とできるので、被験者を入眠に向かわせることができ、入眠した後は、より深い睡眠に誘導することが可能となる。

上述した音源装置の一態様において、前記制御部は前記ビブラート周期を前記心拍周期又は前記呼吸周期の自然数分の１に設定することが好ましい。この態様によれば、ビブラート周期を被験者の心拍周期又は呼吸周期の自然数分の１に設定するので、再生音を聴いている被験者に由来する生体周期の連動する周波数のゆらぎを再生音に付与することができ、睡眠の質をより改善することが可能となる。

第１実施形態に係る音源装置を含むシステムの全体構成を示す図である。 同音源装置の機能構成を示すブロック図である。 同音源装置の音源の構成例を示すブロック図である。 同音源装置に用いるローパスフィルターのカットオフ周波数の時間変化の一例を示す説明図である。 音データの波形、ローパスフィルターのカットオフ周波数の時間変化、及びトリガ信号の関係を示すタイミングチャートである。 同音源装置の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る音源装置の機能構成を示すブロック図である。 同音源装置の動作を示すフローチャートである。 変形例に係る音源装置における周波数特性の制御パターンを説明するための説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る音源装置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と音源装置２０とスピーカ５１、５２とを含んだ構成である。このシステム１は、ベッド５の上で仰向けの姿勢をとっている被験者Ｅに対し、スピーカ５１、５２から発せられる音を聴かせる、もしくは、感じさせることによって例えば睡眠を改善しようとするものである。

センサ１１は、例えば、シート状の圧電素子からなり、ベッド５のマットレスの下部などに配置される。被験者Ｅがベッド５に横たわると、被験者Ｅの生体情報がセンサ１１によって検出される。被験者Ｅの呼吸や心拍を含む身体の様々なものに起因する体動は、センサ１１によって検出され、これらの成分が重畳した検出信号がセンサ１１から出力される。図では便宜的に検出信号が有線で音源装置２０に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。

音源装置２０では、センサ１１から出力される検出信号（生体情報）に基づいて、被験者Ｅの呼吸周期ＢＲｍ、心拍周期ＨＲｍ、及び体動を取得できるようになっている。音源装置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。

スピーカ５１、５２は、仰向けの姿勢にある被験者Ｅにステレオの音を聴かせる位置に配置され、このうち、スピーカ５１は、音源装置２０から出力されるステレオのレフト（Ｌ）の信号を内蔵アンプで増幅させて放音させる。同様に、スピーカ５２は、音源装置２０から出力されるステレオのライト（Ｒ）の信号を内蔵アンプで増幅させて放音させる。なお、被験者Ｅに対しヘッドフォンによって音を聴かせる構成もあり得るが、本実施形態では、スピーカ５１、５２を用いる構成で説明する。

図２は、システム１のうち、主に音源装置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、音源装置２０は、Ａ／Ｄ変換部２０５、取得部２１０、設定部２２０、制御部２４０、効果付与部２５０、記憶部Ｍ、音源４０、及びＤ／Ａ変換器２６１、２６２を有し、このうち、Ａ／Ｄ変換部２０５及びＤ／Ａ変換器２６１、２６２を除く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。なお、音源４０や効果付与部２５０をＬＳＩ（Large Scale Integration）で構成してもよい。記憶部Ｍは複数の音コンテンツを記憶する。ここで、音コンテンツは音源４０において音データを生成できるのであれば、どのようなデータであってあってもよい。例えば、演奏情報をデータ化した演奏データや、あるいは音源４０を制御するパラメータ等でもよいが、以下の説明では、波形データを音コンテンツの一例として説明する。

Ａ／Ｄ変換部２０５は、センサ１１による検出信号をデジタル信号に変換する。取得部２１０は、変換されたデジタル信号を内部メモリに一旦蓄積するとともに、制御部２４０に供給する。
設定部２２０は、各種設定をするためのものである。音源装置２０は、被験者Ｅを飽きさせないように、多数の楽音を再生可能である。設定部２２０は、被験者Ｅの入力操作に従って、再生すべき楽音を設定することができる。

制御部２４０は、音源４０及び効果付与部２５０の動作を制御する。記憶部Ｍには、複数の波形データが記憶されている。この波形データは、例えば、波の音、鐘の音、ギターやピアノの音などである。制御部２４０は、設定部２２０の設定に基づいて音源４０を制御して、どの波形データを再生するかを指示する。なお、波形データの数は一つであってもよい。

音源４０は、記憶部Ｍに記憶されている波形データに基づいて、各種の楽音を再生する。図３に音源４０の詳細な構成を示す。音源４０は、第１乃至第３の音源部４１０乃至４３０と、ミキサ４５１及び４５２を備える。この例では三種類の音の同時発音が可能である。なお、第１の音源部４１０のみを採用しても良い。
第１乃至第３の音源部４１０乃至４３０は、制御部２４０によって指定されたタイミングで記憶部Ｍに記憶された波形データを再生し、デジタルでステレオの２チャンネルの形式で出力する。

ミキサ４５１は、第１乃至第３の音源部４１０乃至４３０のそれぞれから出力されるレフト（Ｌ）の信号を混合（加算）し、同様に、ミキサ４５２は、各音源部のそれぞれから出力されるライト（Ｒ）の信号を混合して、音データＳＤ(L)、ＳＤ(R)を出力する。
図２に示す効果付与部２５０は、音データＳＤに音響効果を付与するものであって、いわゆるエフェクタが含まれる。音響効果としては、時間とともに周波数特性を変化させたり、あるいは、時間とともに歪の大きさが変化するものが含まれる。即ち、効果付与部２５０は、時間とともに変化する音響効果を付与する。この音響効果の変化は、周期的なものであって制御部２４０によって指示される。
この例の効果付与部２５０は、少なくとも周波数特性を変化させることが可能な時変動フィルターＦを備える。ここでは、時変動フィルターＦの一例として、低域の周波数成分を通過させるローパスフィルターを取り上げて説明するが、時変動フィルターＦは高域の周波数成分を通過させるハイパスフィルターであってもよいし、あるいは、所定帯域の周波数成分を通過させるバンドパスフィルターであってもよい。

図４にローパスフィルターのカットオフ周波数の時間変化の一例を示す。この図に示すように、カットオフ周波数は、時刻ｔ0では周波数ｆ１となり、時刻ｔ１で周波数ｆ２まで高くなり、時刻ｔ２で周波数ｆ３となる。この後、カットオフ周波数は低くなり時刻ｔ３で周波数ｆ２となり、更に時刻ｔ４で周波数ｆ１になる。ここで、音データＳＤに周波数ｆ１から周波数ｆ２までの範囲内の周波数成分を有する波の音と、周波数ｆ２から周波数３までの範囲内の周波数成分を有する鐘の音が含まれていたとする。この場合、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間及び時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間では、波の音が聴こえ鐘の音が消音され、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間では、鐘の音と波の音とが聴こえる。このように音データＳＤが、ローパスフィルターのカットオフ周波数が変化する周波数範囲の一部の周波数範囲が有する音を含む場合、当該音を鳴らしたり消音したりすることが可能となる。よって、音コンテンツが仮に一つであっても、再生する音信号にバリエーションを持たせることが可能となる。

また、効果付与部２５０は、制御部２４０から供給されるトリガ信号に従って、周波数特性の時間変化を制御する。効果付与部２５０によって音響効果が付与された音データＳＤ(L)はＤ／Ａ変換器２６１によってアナログ信号に変換されスピーカ５１に供給される。また、効果付与部２５０によって音響効果が付与された音データＳＤ(R)はＤ／Ａ変換器２６２によってアナログ信号に変換されスピーカ５２に供給される。

トリガ信号は被験者Ｅの呼吸周期ＢＲｍに応じた切換周期ＢＲｓでアクティブとなる。図５に音データの波形、ローパスフィルターのカットオフ周波数の時間変化、及びトリガ信号の関係を示す。ここで、呼吸周期ＢＲｍに応じた切換周期ＢＲｓとは、必ずしも検出された呼吸周期ＢＲｍと一致しなくてもよく、検出された呼吸周期と一定の関係があればよいことを意味する。例えば、検出された呼吸周期ＢＲｍを所定期間で平均し、その平均値をＫ倍（Ｋは、１≦Ｋ≦１.１を満たす任意の値）してもよい。この例では、平均値を１.０５倍して切換周期ＢＲｓを定める。この場合、被験者Ｅの平均の呼吸周期ＢＲｍが５秒であるとすれば、切換周期ＢＲｓは５.２５秒となる。人はリラックスすると、呼吸周期ＢＲｍが長くなる傾向がある。このため、測定された呼吸周期ＢＲｍより若干長い切換周期ＢＲｓとすることによって、入眠に向けて誘導することが可能となる。
また、図５に示す例では、トリガ信号の前後で、ロ―パスフィルターのカットオフ周波数が最も小さくなっているので、トリガ信号の前後で音データＳＤが最も減衰する。そのため被験者Ｅには、トリガ信号の前後で音データＳＤの音量が最も小さくなって聴こえる。よって、被験者Ｅは自分自身の呼吸周期ＢＲｍを音の音量の変化で感じることができる。

この例では、カットオフ周波数の時間変化を被験者Ｅの呼吸周期ＢＲｍに応じたものとしたが、被験者Ｅの心拍周期ＨＲｍに応じた切換周期ＨＲｓとしてもよい。ここで、心拍周期ＨＲｍに応じた切換周期ＨＲｓとは、必ずしも検出された心拍周期ＨＲｍと一致しなくてもよく、検出された心拍周期ＨＲｍと一定の関係があればよいことを意味する。例えば、検出された心拍周期ＨＲｍを所定期間で平均し、その平均値をＫ倍（Ｋは、１≦Ｋ≦１.１を満たす任意の値）してもよい。例えば、平均値を１.０２倍して切換周期ＨＲｓを定めてもよい。この場合、被験者Ｅの平均の心拍周期ＨＲｍが１秒であるとすれば、切換周期は１.０２秒となる。人はリラックスすると、心拍周期ＨＲｍが長くなる傾向がある。このように、実際の心拍周期ＨＲｍよりも長い切換周期ＨＲｓを設定することによって、入眠に向けて人をリラックスさせることが可能となる。

このように効果付与部２５０は、音データＳＤに、呼吸周期ＢＲｍ又は心拍周期ＨＲｍに応じた周期で変化する周波数特性を付与する。これにより、多様な音を再生することが可能となる。なお、上記の説明では、カットオフ周波数を時間的変化させる時変動フィルターＦの一例としてローパスフィルターを取りあげたが、時変動フィルターＦはハイパスフィルターであっても良いし、あるいは、バンドパスフィルターであってもよい。

次に、音源装置２０の動作について説明する。図６は、音源装置２０の動作を示すフローチャートである。まず、制御部２４０は、取得部２１０で取得した被験者Ｅの生体情報を示す検出信号に基づいて、被験者Ｅの心拍周期ＨＲｍ及び呼吸周期ＢＲｍを検出する（Ｓａ１）。検出信号に重畳する呼吸成分の周波数帯域は約０.１Ｈｚ〜０.２５Ｈｚであり、検出信号に重畳する心拍成分の周波数帯域は約０.９Ｈｚ〜１.２Ｈｚである。制御部２４０は、検出信号から呼吸成分に対応する周波数帯域の信号成分を抽出し、抽出した成分に基づいて被験者Ｅの呼吸周期ＢＲｍを検出する。また、制御部２４０は、検出信号から心拍成分に対応する周波数帯域の信号成分を抽出し、抽出した成分に基づいて被験者Ｅの心拍周期ＨＲｍを検出する。なお、制御部２４０は、以下の各処理を実行中にも、被験者Ｅの心拍周期ＨＲｍ及び呼吸周期ＢＲｍを常時検出している。

制御部２４０は、設定部２２０から設定データを取得すると（Ｓａ２）、記憶部Ｍからどの波形データを読み出すべきかを音源４０に指令する（Ｓａ３）。この後、音源４０は、波形データを読み出して音データＳＤの再生を開始する（Ｓａ４）。

次に、制御部２４０は、被験者Ｅの呼吸周期ＢＲｍに応じた切換周期ＢＲｓ又は心拍周期ＨＲｍに応じた切換周期ＨＲｓのトリガタイミングであるか否かを判定する（Ｓａ５）。なお、呼吸周期ＢＲｍに応じた切換周期ＢＲｓを採用するか、心拍周期ＨＲｍに応じた切換周期ＨＲｓを採用するかは、予め定められていてもよいし、あるいは、ステップＳａ３で選択した波形データの種別によって定めてもよい。

ステップＳａ５の判定条件を充足しない場合には、判定条件を充足するまで判定を繰り返し、判定条件が充足されると、制御部２４０はトリガ信号をアクティブにする。これにより、効果付与部２５０は、付与すべき音響効果の時間変化をリセットして、予め定められた音響効果の付与を開始する（Ｓａ６）。具体的には、図４に示す時刻ｔ０からのカットオフ周波数の変化に従って時変動フィルターＦの周波数特性が変化する。

このように本実施形態によれば、音響効果の時間的な変化を呼吸周期ＢＲｍや心拍周期ＨＲｍといった生体リズムに連動するように付与することができるので、音のバリエーションを拡げることが可能となる。つまり、付与する音響効果を変え、さらに音響効果の時間的変化を変えることで、一つの音コンテンツだけで簡単にバリエーションに富んだ音を作ることができる。この結果、本実施形態では被験者が再生された音に飽きず、被験者Ｅを睡眠に誘導させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態は、効果付与部２５０において、呼吸周期ＢＲｍや心拍周期ＨＲｍなどの生体周期に応じた周期で、時間的に変化する音響効果を付与した。これに対して、第２実施形態に係る音源装置２０は、被験者Ｅの生体情報に基づいて睡眠の段階（睡眠の状態）を推定し、推定した睡眠の段階に応じて、効果付与部２５０においてビブラート効果を付与するものである。

図７は、第２実施形態に係るシステム１の構成例を示すブロック図である。図７に示す第２実施形態の音源装置２０は、推定部２３０を備える点、制御部２４０が推定結果と心拍周期ＨＲｍに応じて効果付与部２５０を制御する点、効果付与部２５０が音響効果として周波数特性の変化に加えてビブラート効果を付与する点を除いて、第１実施形態の音源装置２０と同様に構成されている。ビブラート効果は狭義には、原音にビブラート周期で周波数変調する音響効果の意味であるが、本明細書では、いわゆるトレモロを含む広義の概念で使用する。即ち、ビブラート効果には、原音にビブラート周期で振幅変調する音響効果も含む。

本実施形態において推定部２３０は、センサ１１の検出結果から、被験者Ｅが安静から熟睡に至るまでの睡眠の段階を、例えば、３段階で推定する。一般に人は、安静状態から深い眠りに至るまでの間に、呼吸周期ＢＲｍや心拍周期ＨＲｍが長くなる傾向にある。また、それらの周期の変動が小さくなる傾向がある。加えて、眠りが深くなると体動も減少する。そこで、推定部２３０は、センサ１１の検出信号（生体情報）に基づいて、呼吸周期ＢＲｍ及び心拍周期ＨＲｍの変化、並びに体動の単位時間当たりの回数を組み合わせ、複数の閾値と比較することによって、睡眠の段階を第1段階、第２段階、及び第３段階で推定する。

人が活動している状態の脳波はβ波が殆どを占めており、リララックスするとやがてα波の脳波が出現し始める。α波の周波数は、８Ｈｚ〜１４Ｈｚである。例えば、入床して目を閉じると、α波が出現し始める。そして、よりリラックスするとα波が次第に大きくなる。人がリラックスしてα波が大きくなり始めるまでが、概ね、第1段階に相当する。即ち、第１段階は、α波が優位になる前の段階である。

さらに、睡眠に向かうと人の脳波はα波の割合が大きくなるが、やがて減少して瞑想状態やまどろんだ状態に出るとされるθ波が出現し始める。概ねここまでが第２段階に相当する。即ち、第２段階は、θ波が優位になる前の段階である。θ波の周波数は、４Ｈｚ〜８Ｈｚである。

そして、θ波が優位になりほぼ入眠となる。そして、さらに睡眠が進むと、深い眠りについている状態とされるδ波が出現し始める。概ねここまでが第３段階である。即ち、第３段階は、δ波が優位になる前の段階である。δ波の周波数は、０.５Ｈｚ〜４Ｈｚである。

制御部２４０は、推定部２３０で推定した睡眠の状態に応じてビブラート周期を決定し、当該ビブラート周期でビブラート効果を付与するように、効果付与部２５０を制御する。
第１段階において、制御部２４０は、ビブラート周期がα波の周波数である８Ｈｚ〜１４Ｈｚに相当する周期となるように効果付与部２５０を制御する。上述したように第１段階はα波が優位になる前の段階であるので、ビブラート周期をそのように設定することによって、被験者Ｅに聴かせる音にα波の周波数に相当する周波数揺らぎを付与することができる。これによって、被験者Ｅをよりリラックスさせて入眠に向けて心体状態を誘導することが可能となる。

第２段階において、制御部２４０は、ビブラート周期がθ波の周波数である４Ｈｚ〜８Ｈｚに相当する周期となるように効果付与部２５０を制御する。上述したように第２段階はθ波が優位になる前の段階であるので、ビブラート周期をそのように設定することによって、被験者Ｅに聴かせる音にθ波の周波数に相当する周波数揺らぎを付与することができる。これによって、被験者Ｅをよりリラックスさせて入眠に向けて心体状態を誘導することが可能となる。

第３段階において、制御部２４０は、ビブラート周期がδ波の周波数である０.５Ｈｚ〜４Ｈｚに相当する周期となるように効果付与部２５０を制御する。上述したように第３段階はδ波が優位になる前の段階であるので、ビブラート周期をそのように設定することによって、被験者Ｅに聴かせる音にδ波の周波数に相当する周波数揺らぎを付与することができる。これによって、被験者Ｅを深い眠りに誘導することが可能となる。

上述したように、制御部２４０は推定した睡眠の段階に応じて、効果付与部２５０においてビブラートを付与した。ビブラート周期については、脳波（α波、θ波、δ波）に基づいて決められており、特に、呼吸周期ＢＲｍや心拍周期ＨＲｍに連動するものではなかったが、以下に述べるように連動させてもよい。
まず、第１段階においては、ビブラート周期をα波の周波数に設定する。α波の周波数は８Ｈｚ〜１４Ｈｚであり、これは音楽テンポ４８０〜８４０の一拍と次の一拍の間隔に相当する。一拍を４分音符とした場合、これを音楽テンポ６０〜１０５で換算すると隣り合う３２分音符間の間隔になる。安静時の心拍周期ＨＲｍは、音楽テンポに換算すると６０〜７５程度である。これを被験者Ｅに聴かせる音のテンポとした場合に、４分のＸ拍子換算で、３２分音符間隔のビブラートを被験者Ｅに聴かせる音に対し付加することで、α波に相当する周波数揺らぎを実現する。
また、ビブラート周期をＶＩｓとすれば、ビブラート周期ＶＩｓは、以下の式１で与えられる。
ＶＩｓ＝ＨＲｍ／Ｎ１…式１
但し、Ｎ１は６以上１４以下の自然数である。Ｎ１＝８の場合、３２分音符間隔に相当するビブラートになる。このように、心拍周期ＨＲｍを適切な範囲の自然数Ｎ１で除算することで、心拍周期ＨＲｍに連動し（心拍周期の自然数分の１）かつα波の周波数８Hz〜１４Hzの範囲に入るビブラート周期ＶＩｓが求められる。

次に、第２段階においては、ビブラート周期をθ波の周波数に設定する。θ波の周波数は４Ｈｚ〜８Ｈｚであり、これは音楽テンポ２４０〜４８０の一拍と次の一拍の間隔に相当する。一拍を４分音符とした場合、これを音楽テンポ６０〜１０５で換算すると隣り合う１６分音符間の間隔になる。安静時の心拍周期ＨＲｍは、音楽テンポに換算すると６０〜７５程度である。これを被験者Ｅに聴かせる音のテンポとした場合に、４分のＸ拍子換算で、１６分音符間隔のビブラートを被験者Ｅに聴かせる音に対し付加することで、θ波に相当する周波数揺らぎを実現する。
また、ビブラート周期ＶＩｓは、以下の式２で与えられる。
ＶＩｓ＝ＨＲｍ／Ｎ２…式２
但し、Ｎ２は２以上８以下の自然数である。Ｎ２＝４の場合、１６分音符間隔に相当するビブラートになる。このように、心拍周期ＨＲｍを適切な範囲の自然数Ｎ２で除算することで、心拍周期ＨＲｍに連動し（心拍周期の自然数分の１）かつθ波の周波数の範囲に入るビブラート周期ＶＩｓが求められる。なお、Ｎ１とＮ２の範囲は適宜変更が可能である。

次に、第３段階においては、δ波の周波数は０.５Ｈｚ〜４Ｈｚで、音楽テンポ３０〜２４０の一拍と次の一拍の間隔に相当する。４分のＸ拍子換算で、４分音符の間隔となる。つまり、これは心拍周期ＨＲｍそのものとなるので、心拍周期ＨＲｍをそのままビブラート周期ＶＩｓとすればよい。ここで、上述した第１実施形態で説明した心拍周期ＨＲｍに応じた周期で音響効果が付与されている場合には、既に音信号がδ波に相当する周波数揺らぎを有することになる。この場合、制御部２４０は、ビブラート効果を付与するように効果付与部２５０を制御しない。一方、効果付与部２５０が呼吸周期ＢＲｍに応じた周期で第１実施形態の効果付与を実行している場合には、これに加えて、心拍周期ＨＲｍをビブラート周期ＶＩｓとするビブラート効果を付与するように効果付与部２５０を制御してもよい。
このように制御部２４０は、ビブラート周期ＶＩｓを、現在の睡眠の状態よりも睡眠が深くなった場合に出現すると予測される脳波の周期に設定することが可能となる。

次に、第２実施形態の音源装置２０の動作について説明する。図８は、音源装置２０の動作を示すフローチャートである。ステップＳｂ１〜Ｓｂ３の処理は、図６を参照して説明した第１実施形態の音源装置２０のステップＳａ1〜Ｓａ３の動作と同様であるので、説明を省略する。
ステップＳｂ４において、推定部２３０は生体情報に基づいて睡眠の段階を推定し、制御部２４０は推定結果に応じてビブラート周期を設定する（Ｓｂ５）。この後、制御部２４０は音源４０に対して再生開始を指示する（Ｓｂ６）。これにより、楽音の再生が開始される。
次に、制御部２４０は、睡眠の段階が変化したか否かを判定し（Ｓｂ７）、睡眠の段階が変化すると、制御部２４０は、変化後の睡眠の段階に応じたビブラート周期に変更する（Ｓｂ８）。この後、制御部２４０は、再生終了か否かを判定し（Ｓｂ９）、判定条件を充足しない場合は、処理をステップＳｂ７に戻し、ステップＳｂ７からステップＳｂ９までの処理を繰り返し、判定条件を充足すると処理を終了する。

このように本実施形態によれば、睡眠の段階を推定して、推定した睡眠の段階に応じてビブラート周期で音データＳＤにビブラート効果を付与した。ここで、ビブラート周期は、次の睡眠の段階における脳波の周波数に応じたものとなっているので、被験者Ｅを入眠に向かわせることができ、入眠した後は、より深い睡眠に誘導することができる。さらに、ビブラート周期ＶＩｓを心拍周期ＨＲｍに応じたもの（自然数分の１）とすることで、再生音を聴いている被験者Ｅに由来する生体周期に連動する周波数のゆらぎを再生音に付与することができ、睡眠の質をより改善することが可能となる。

＜変形例＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば次に述べるような各種の応用・変形が可能である。また、次に述べる応用・変形の態様は、任意に選択された一又は複数を適宜に組み合わせることもできる。

＜変形例１＞
上述した各実施形態では、シート状のセンサ１１を用いて、被験者Ｅの生体情報を検出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、生体情報が検出できるのであれば、どのようなセンサを用いてもよい。例えば、被験者Ｅの額に第１のセンサの電極を取り付け、当該被験者Ｅの脳波（α波、β波、δ波、θ波など）を検出してもよい。また、被験者Ｅの手首に第２のセンサを装着し、例えば橈骨動脈の圧力変化、すなわち脈波を検出してもよい。脈波は心拍に同期しているので、間接的に心拍を検出していることになる。また、被験者Ｅの頭部と枕との間に、加速度を検出する第３のセンサを設け、当該被験者Ｅの体動、具体的には呼吸や心拍など検出してもよい。
また、上述した各実施形態では、センサ１１から出力される生体情報に基づいて、呼吸周期ＢＲｍと心拍周期ＨＲｍを特定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被験者の呼吸周期ＢＲｍ又は心拍周期ＨＲｍの少なくとも一方を特定し、音データＳＤに、呼吸周期ＢＲｍ又は心拍周期ＨＲｍに応じた周期で変化する周波数特性を持つ音響効果を付与してもよい。

＜変形例２＞
上述した第１実施形態では、呼吸周期ＢＲｍ又は心拍周期ＨＲｍに応じた周期で、時間的に変化する音響効果を音データＳＤに付与したが、そのような音響効果の時間的な変化は例えば、図４に示すものであって、固定であった。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、制御部２４０は、音響効果の時間的な変化を示す複数の制御パターンの中からランダムで制御パターンを選択してもよい。例えば、図９に示すように１０個の制御パターンを予め用意しておき、呼吸周期ＢＲｍ又は心拍周期ＨＲｍに応じた周期で、これをランダムで切り換えてもよい。なおランダムとは、いわゆる擬似ランダムを含む概念であり、例えば、Ｍ系列発生器で生成される擬似ランダム信号を用いて、各種の選択を行ってもよい。このように制御パターンをランダムで切り換えることにより、再生する音のバリエーションを増加させることができる。このため、記憶部Ｍに記憶する波形データの数が少なくても、被験者Ｅに飽きさせない再生音を聴かせることが可能である。
また、上述した第１実施形態では、効果付与部２５０において、呼吸周期ＢＲｍや心拍周期ＨＲｍに応じた周期で、時間的に変化する音響効果を付与した。本発明はこれに限定されるものではなく、被験者Ｅの生体活動に起因する生体周期であれば、効果付与部２５０はその生体周期に応じた周期で、時間的に変化する音響効果を付与すればよい。

＜変形例３＞
上述した第２実施形態では、ビブラート周期ＶＩｓを生体周期と無関係な固定周期、あるいは心拍周期ＨＲｍに連動する周期としたが、本発明はこれに限定されるものではなく生体情報から得られる被験者Ｅの生体活動に起因して生じる何らかの生体周期に連動するものであってもよい。例えば、呼吸周期ＢＲｍに連動させてもよい。この場合、脳波のα波を誘導する第１段階ではビブラート周期ＶＩｓは、以下の式３で与えられる。
ＶＩｓ＝ＢＲｍ／Ｎ３…式３
但し、Ｎ３は３０以上７０以下の自然数である。
また、第２段階のビブラート周期ＶＩｓは、以下の式４で与えられる。
ＶＩｓ＝ＢＲｍ／Ｎ４…式４
但し、Ｎ４は１０以上４０以下の自然数である。
さらに、第３段階のビブラート周期ＶＩｓは、以下の式５で与えられる。
ＶＩｓ＝ＢＲｍ／Ｎ５…式５
但し、Ｎ５は５以上１０以下の自然数である。ここで、式３〜式５において、呼吸周期ＢＲｍをＮ３、Ｎ４、Ｎ５（それぞれ示される範囲の何れかの自然数）で除算することで、呼吸周期ＢＲｍに連動する（呼吸周期の自然数分の１となる）適切なビブラート周期ＶＩｓが求められる。なお、Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５の各範囲は適宜変更が可能である。

＜変形例４＞
上述した第２実施形態の効果付与部２５０は、第１実施形態における音響効果に加えてビブラート効果を付与するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１実施形態の音響効果を付与せずに、第２実施形態のビブラート効果を付与してもよい。即ち、音源装置は、被験者の生体情報を取得する取得部と、前記生体情報に基づいて睡眠の状態を推定する推定部と、前記推定部で推定した睡眠の状態に応じてビブラート周期を決定する制御部と、前記制御部で決定したビブラート周期に応じたビブラート効果を付与する効果付与部とを備えるものであってもよい。
また、ビブラート効果を効果付与部２５０で付与するのではなく、音源４０で付与してもよい。この場合、音源４０が、図３に示すように複数の音源部から構成される場合は、そのうちの少なくとも１つでビブラート効果を付与すればよい。
また、上述した推定部２３０は睡眠の状態を３つの段階に分けて推定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２以上の段階を推定してもよく、あるいは、睡眠の深さの程度を示す指標を推定してもよい。要は、睡眠の状態を推定できればよく、推定された睡眠の状態に応じて、時間的に変化する音響効果（例えば、ビブラート周期）を制御できればよい。
くわえて、第１実施形態の時間的に変化する音響効果としては、音の定位(PAN)を変えてもよい。具体的には切換周期ＢＲｓ又はＨＲｓにおいて、音の定位の位置をＬ→Ｒ→Ｌ→Ｒ→…といったように切り換えてもよい。また、時間的に変化する音響効果としては、音のピッチを切換周期ＢＲｓ又はＨＲｓで変更するピッチチェンジであってもよい。

１…システム、１１…センサ、２０…音源装置、４０…音源、５１,５２…スピーカ、２１０…取得部、２２０…設定部、２３０…推定部、２４０…制御部、２５０…効果付与部、Ｍ…記憶部、Ｆ…時変動フィルター。

Claims (5)

1. 被験者の生体情報を取得する取得部と、
   前記生体情報に基づいて前記被験者の呼吸周期又は心拍周期の少なくとも一方を特定する制御部と、
   音データに、前記呼吸周期又は前記心拍周期に応じた周期で変化する周波数特性を付与する効果付与部と、
   を備えた音源装置。
2. 前記効果付与部は、
   前記音データが入力され、カットオフ周波数を変更可能な時変動フィルターを備え、
   前記呼吸周期又は前記心拍周期に応じた周期で前記カットオフ周波数を変化させる、
   請求項１に記載の音源装置。
3. 前記生体情報に基づいて睡眠の状態を推定する推定部を備え、
   前記制御部は、前記推定部で推定した睡眠の状態に応じてビブラート周期を決定し、
   前記効果付与部は、
   前記音データに、前記呼吸周期又は前記心拍周期に応じた周期で変化する周波数特性を付与するとともに、前記制御部で決定したビブラート周期に応じたビブラート効果を付与する、
   請求項１に記載の音源装置。
4. 前記制御部は、前記ビブラート周期を、現在の睡眠の状態よりも睡眠が深くなった場合に出現すると予測される脳波の周期に設定する請求項３に記載の音源装置。
5. 前記制御部は、前記ビブラート周期を前記心拍周期又は前記呼吸周期の一方の自然数分の１に設定する、請求項３又は４に記載の音源装置。
   
   

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