JP7391073B2 - 電子機器、制御システム、制御方法、および制御プログラム - Google Patents

電子機器、制御システム、制御方法、および制御プログラム Download PDF

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年１２月２８日に日本国において提出された特願２０１７－２５４５９１号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
本開示は、電子機器、制御システム、制御方法、および制御プログラムに関する。
特許文献１には、車両の乗員の睡眠状態に基づいて、乗員を覚醒させるための覚醒機器を動作制御する車両用乗員覚醒装置が開示されている。
特開２０１０－０１８０５５号公報 特開２０１６－０１３２２１号公報 特開２０１６－０５５１５５号公報 特開２０１１－１３００９９号公報 特開２０１７－０４６９６０号公報 特開２００５－０２１３３１号公報
一実施形態に係る電子機器は、
周囲の音波を集音するマイク部と、前記マイク部で集音した周囲の音波と逆位相の音波を出力するスピーカ部と、ユーザの耳に光信号を送信し、前記耳からの光信号を取得するセンサ部とを有し、前記耳に装着される一体型の測定装置を備えるとともに、
前記センサ部により取得された光信号に基づいて得られる、前記耳の血流に関する情報に基づいて前記ユーザの睡眠状態を推定するとともに、前記睡眠状態に基づいて前記スピーカ部から出力する音波を制御する制御部を備える。
一実施形態に係る制御システムは、
周囲の音波を集音するマイク部と、前記マイク部で集音した周囲の音波と逆位相の音波を出力するスピーカ部と、ユーザの耳に光信号を送信し、前記耳からの光信号を取得するセンサ部とを有し、前記耳に装着される一体型の測定装置と、
前記センサ部により取得された光信号に基づいて得られる、前記耳の血流に関する情報に基づいて前記ユーザの睡眠状態を推定するとともに、前記睡眠状態に基づいて前記スピーカ部から出力する音波を制御する制御装置と
を備える。
一実施形態に係る電子機器の外観を示す概略図である。 図１の電子機器の測定装置のＡ－Ａ断面図である。 図１の電子機器が有する機能部を表すブロック図である。 睡眠に関する脳波の推移の一例を表す模式図である。 睡眠に関する血流量の推移の一例を表す模式図である。 ノイズキャンセリングの原理について説明する図である。 図１の電子機器のスピーカ部が出力する音波について説明する図である。 図１の電子機器のスピーカ部が出力する音波について説明する図である。 図１の電子機器のスピーカ部が出力する音波について説明する図である。 図１の電子機器が実行する処理を示すフローチャートである。 他の実施形態に係る電子機器が実行する処理を示すフローチャートである。 一実施形態に係る制御システムが有する機能部を表すブロック図である。
（電子機器）
（一実施形態）
図１に、一実施形態に係る電子機器１の外観の概略図を示す。図２に、図１の測定装置１１のＡ－Ａ断面図を示す。図３に、電子機器１の測定装置１１と制御装置１２が有する機能部を表すブロック図を示す。なお、図２において、測定装置１１の内部機構の詳細は、一部を省略している。
本開示に係る電子機器は、ユーザの被測定部位の血流に関する情報（血流情報）に基づいて、出力する音波を制御することができる。具体的には、電子機器は、血流情報に基づいて、ユーザの睡眠状態を推定し、睡眠状態に応じて出力する音波を調節することができる。
電子機器が測定を行なう被測定部位は、ユーザの耳である。具体的には、被測定部位は、ユーザの耳甲介である。
電子機器１は、測定装置１１と、制御装置１２とを備える。測定装置１１は、ユーザの被測定部位を測定し、被測定部位に関する種々の情報を電気信号として取得することができる。制御部１２１は、測定装置１１が取得した電気信号に基づいて血流情報を測定することができる。制御装置１２は、血流情報に基づいて電子機器１の種々の制御を実行することができる。測定装置１１と制御装置１２は、ケーブル１３により、互いに通信可能に接続されており、各種信号および電力などを送受信することができる。なお、測定装置１１と制御装置１２は、無線または有線と無線との組合せにより、互いに通信可能に接続されていてもよい。なお、電子機器１は、従来周知の方法によって、製造することができる。
電子機器が測定する血流情報は、例えば、血流量、血流波高、心拍間隔、容積脈波または加速度脈波である。血流量は、被測定部位において単位時間あたりに流れる血液の量である。血流波高は、心臓の一回の拍動における血流量の最大値と最小値の差であり、血管拡張の指標となる値である。心拍間隔は、心臓の拍動の間隔であり、ユーザがリラックスしているか否かの指標となる。容積脈波は、心臓の拍動による血流量の変化を波形として表したものであり、血管の膨張、収縮の指標である。加速度脈波は、容積脈波として表される血流量を時間で２階微分し、得られる値をさらに波形として表したものである。
電子機器１の測定装置１１は、センサ部１１１と、マイク部１１２と、スピーカ部１１３と通信部１１４と、を備えている。
測定装置１１のセンサ部１１１は、光信号を送受信することができる。センサ部１１１は、発光部１１１ａと、受光部１１１ｂを有している。発光部１１１ａは、被測定部位に光を照射することができる。受光部１１１ｂは、発光部１１１ａから照射した光のうち、被測定部位で散乱した光を含む干渉光を受光することができる。
発光部１１１ａが照射する光は、血液中に含まれる所定の成分を検出可能な波長の光であればよい。例えば、血流を測定する場合、発光部１１１ａが照射する光の波長は、例えば、６００～９００ｎｍであればよい。発光部１１１ａは、例えば１つのＬＤ（レーザダイオード：Laser Diode）により構成される。
受光部１１１ｂは、受光した光信号を電気信号に変換し、制御装置１２に送信することができる。受光部１１１ｂは、例えば、１つのＰＤ（フォトダイオード：Photo Diode）により構成される。
また、受光部１１１ｂは、測定目的に応じた波長の光を受光可能であるものを用いればよい。具体的には、受光部１１１ｂは、静止した物体からの散乱光などのドップラーシフトしていない光と、動いている物体によってドップラーシフトした散乱光とによって生じる干渉光を受光できるものであればよい。受光部１１１ｂは、干渉光のうなりを電気信号として出力することができる。うなりの電気信号（うなり信号）は、うなりの強度と時間の関係であるが、本開示の受光部１１１ｂは、例えば、このうなりの強度の変動を追従可能な時間分解能を持っていればよい。なお、血流を測定する場合、静止した物体は皮膚などの体組織であり、動いている物体は血液である。
測定装置１１のマイク部１１２は、周囲の音波を音信号として集音することができる。マイク部１１２は、音信号を電気信号に変換し、測制御装置１２に送信することができる。なお、マイク部１１２は、従来周知の方法によって、製造することができる。
測定装置１１のスピーカ部１１３は、制御装置１２から入力された電気信号を音信号に変換し、音波を出力することができる。なお、スピーカ部１１３は、従来周知の方法によって、製造することができる。
測定装置１１の通信部１１４は、制御装置１２と通信を行うことにより、各種信号を送受信することができる。具体的には、通信部１１４は、例えば、受光部１１１ｂが取得した光信号を変換した電気信号、およびマイク部１１２が取得した音信号を変換した電気信号を制御装置１２に送信することができる。また、通信部１１４は、例えば、制御装置１２から、センサ部１１１に測定処理を実行させる信号、およびスピーカ部１１３に音波の出力を実行させる信号を受信することができる。なお、通信部１１４は、無線または有線の任意の組合せにより制御装置１２と通信を行えばよい。また、通信部１１４は、従来周知の方法によって、製造することができる。
測定装置１１は、さらに、ケース１１５と、イヤピース１１６を有している。ケース１１５は、内部に配置される部品を保護することができる。また、イヤピース１１６は、ユーザの外耳道に挿入され、測定装置１１の被測定部位に対する接触状態維持することができる。なお、ケース１１５は、例えば合成樹脂または金属などにより構成されればよい。イヤピース１１６は、シリコンなどの樹脂で構成されればよい。
測定装置１１のセンサ部１１１は、被測定部位に接触する位置に設けられている。具体的には、センサ部１１１は、ケース１１５において、イヤピース１１６が外耳道に挿入された状態で、被測定部位に接触する位置に設けられている。ケース１１５は、センサ部１１１の保護部材としても機能することができる。
電子機器１の制御装置１２は、制御部１２１と、記憶部１２２と、入力部１２３と、通信部１２４と、を備えている。
制御装置１２の制御部１２１は、電子機器１を制御することができる。制御部１２１は、図示しないが、電子機器１の各機能ブロックをはじめとして、電子機器１の全体を制御および管理する少なくとも１つのプロセッサを有している。制御部１２１は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサにより機能を実現することができる。なお、このようなプログラムは、例えば記憶部１２２、または電子機器１に接続された外部の記憶媒体などに格納されればよい。
プロセッサは、例えば、単一の集積回路（ＩＣ）として、または複数の通信可能に接続された集積回路および／またはディスクリート回路（discrete circuits）として実施されてもよい。具体的には、プロセッサは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって１以上のデータ計算手続または処理を実行するように構成された１以上の回路またはユニットを含んでもよい。なお、プロセッサは、１以上のデータ計算手続または処理を実行するように構成されたファームウェア（例えば、ディスクリートロジックコンポーネント）であってもよい。
また、プロセッサは、例えば、１以上のプロセッサ、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、デジタル信号処理装置、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ、またはこれらのデバイス若しくは構成の任意の組合せ、または他の既知のデバイス若しくは構成の組合せを含んでもよい。
記憶部１２２は、半導体メモリまたは磁気メモリなどで構成されることができる。記憶部１２２は、各種情報および／または電子機器１を動作させるためのプログラムなどを記憶することができる。なお、記憶部１２２は、ワークメモリとしても機能してもよい。
入力部１２３は、ユーザの操作に基づいて、電子機器１の操作に関する情報（操作情報）を制御部１２１に入力することができる。入力部１２３は、例えば、操作ボタン（操作キー）、またはタッチスクリーンなどにより構成されてもよい。操作情報は、例えば、測定の開始および停止、アラームの設定、またはタイマーの設定などであればよい。
通信部１２４は、測定装置１１の通信部１１４と通信を行ない、各種信号を送受信することができる。一実施形態に係る電子機器において、測定装置１１の通信部１１４と制御装置１２の通信部１２４は、ケーブル１３を介して通信することができる。また、通信部１２４は、例えば受光部１１１ｂが取得した光信号が変換された電気信号、およびマイク部１１２で取得した音信号が変換された電気信号を、測定装置１１から受信することができる。また、通信部１２４は、測定装置１１に、センサ部１１１に測定処理を実行させる信号、およびスピーカ部１１３から音波の出力を実行させる信号を送信することができる。なお、通信部１２４は、無線または有線の任意の組合せにより、測定装置１１と通信を行なえばよい。
制御部１２１は、光のドップラー効果を利用して血流情報を測定することができる。具体的には、制御部１２１は、測定装置１１が取得した光信号に基づき、ユーザの被測定部位における血流情報を測定することができる。
生体の組織内において、流れている血液によって照射光が散乱されると、ドップラー効果によって、血液の流量または流速に応じて周波数がシフト（ドップラーシフト）する。
そのため、ドップラー効果を利用すれば、血流情報を測定することができる。
制御部１２１は、受光部１１２ｂが取得したうなり信号（ビート信号ともいう）にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を行うことで、受光部１１１ｂの出力の周波数と周波数を重み付けした値（周波数強度）との関係を、周波数スペクトルとして取得することができる。この周波数スペクトルでは、流れる血液の量の変化に応じて、周波数強度が変動する。したがって、制御部１２１は、周波数スペクトルの周波数強度に基づいて血流情報を測定することができる。具体的には、周波数スペクトルの周波数と周波数強度との積を任意の周波数範囲で積分した値に基づいて、血流情報を測定することができる。
図４は、睡眠に関する脳波の一例を模式的に示す図である。図４は、睡眠に関する脳波の変化と、優位な脳波を記載したものである。
制御部１２１は、測定した血流情報に基づいて、ユーザの睡眠状態を推定することができる。睡眠状態は、例えば脳波によって分類することができる。
脳波は、波長が長いものから順に、β波、α波、θ波およびδ波の４つに区分される。β波は、例えば３８Ｈｚから１４Ｈｚ程度の周波数の脳波である。α波は、例えば１４Ｈｚから８Ｈｚ程度の周波数の脳波である。θ波は、例えば８Ｈｚから４Ｈｚ程度の周波数の脳波である。δ波は、例えば４Ｈｚから０．５Ｈｚ程度の周波数の脳波である。
θ波およびδ波が、β波およびα波と比べて優位である場合に、人は眠っている。ここで、「優位である」とは、測定された脳波においてある波の割合が多くなることをいう。優位となる脳波は、睡眠時に、θ波およびδ波の範囲で周期的に変化することが知られている（図４）。また、脳波に含まれるθ波の割合が所定未満の場合には、人はレム睡眠の状態にあり、θ波の割合が所定以上の場合、およびδ波が優位な場合には、人はノンレム睡眠の段階にある（図４）。
なお、レム睡眠（Rapid Eye Movement sleep, REM sleep）は、急速眼球運動（Rapid Eye Movement：REM）を伴う睡眠である。ノンレム睡眠（Non-Rapid Eye Movement sleep, Non-REM sleep）とは、急速眼球運動を伴わない睡眠である。
ノンレム睡眠は、眠りの深さによってさらに分類される。ノンレム睡眠は、眠りが浅い順に、ステージ１、ステージ２、ステージ３、およびステージ４と分類してもよい。
制御部１２１は、血流と睡眠状態との関係を利用して、上述した睡眠状態を、血流情報に基づいて推定することができる。具体的には、制御部１２１は、入眠するときに血流が増加し、眠りが深くなるにつれて血流が減少するという、人体の性質を利用して、血流情報に基づいて睡眠状態を推定することができる。一実施形態に係る電子機器１の制御部１２１は、血流量に基づいて、ユーザの睡眠状態を推定することができる。
図５に、睡眠に関する血流量の推移を模式的に表した図を示す。なお、図５には、参考として、優位な脳波についても記載されている。
制御部１２１は、入眠に際して血流量が増加するため、血流量が所定の閾値（第１の閾値）を超えたとき、ユーザが入眠したと推定することができる。図５では、ｔ１において、血流量が第１の閾値を超えている。したがって、制御部１２１は、ｔ１において、ユーザが入眠したと推定することができる。また、制御部１２１は、ｔ１に至るまでの時間において、ユーザが覚醒している状態であると推定し、ｔ１以降の時間において、制御部１２１は、ユーザの睡眠が浅い睡眠であると推定することができる。
制御部１２１は、睡眠が深くなるにつれて血流量は減少するため、血流量が所定の閾値（第２の閾値）以下となったとき、ユーザの睡眠が浅い睡眠から深い睡眠に移行したと推定することができる。図５では、ｔ２において血流量が第２の閾値以下となっている。したがって、また、ｔ２において、制御部１２１はユーザの睡眠が浅い睡眠から深い睡眠に移行したと推定することができる。また、制御部１２１は、ｔ１からｔ２までの時間において、ユーザの睡眠が浅い睡眠であると推定し、ｔ２以降の時間において、ユーザの睡眠が深い睡眠であると推定することができる。
また、睡眠時において、ユーザは、浅い睡眠と深い睡眠を周期的に繰り返す。したがって、制御部１２１は、ｔ２に至った後、血流量が再び第２の閾値に至った場合に、深い睡眠から浅い睡眠に移行したと推定してもよい。また、制御部１２１は、血流量が再び第１の閾値に至った場合に、ユーザが覚醒したと推定してもよい。
第１の閾値および第２の閾値は、予め設定されて記憶部１２２に記憶されていればよい。具体的には、制御部１２１は、例えば、ユーザの就寝時の血流量を予め測定し、その測定結果を用いて第１の閾値および第２の閾値を設定してもよい。なお、制御部１２１は、ユーザが深い睡眠から浅い睡眠に移行したと推定するための閾値、またはユーザが覚醒したと推定するための閾値をそれぞれ同様に設定してもよい。
ここで、ユーザは、深い睡眠あるときに覚醒すると、覚醒直後に眠気または気だるさが強く残り脳の働きが悪い状態（睡眠慣性）に陥りやすい。この場合、ユーザの作業効率は、著しく低下してしまう。しかしながら、睡眠時において、周囲の環境音または何らかの騒音などにより、意図せずユーザが覚醒してしまう場合がある。
これに対して、電子機器１の制御部１２１は、ユーザの睡眠状態と周囲の音波とに基づいてスピーカ部１１３から出力する音波を制御することができる。具体的には、制御部１２１は、スピーカ部１１３から周囲の音波を低減させる音波を出力するように制御することができる。その結果、電子機器１は、睡眠に対する周囲の環境音または騒音などの影響を低減することができるため、ユーザの睡眠の質を向上させることができる。
図６に、一実施形態に係る電子機器１のスピーカ部１１３が出力する音波を表す図を示す。
制御部１２１は、スピーカ部１１３から出力する音波が、マイク部１１２で集音した周囲の音波と逆位相の音波となるように制御することができる。電子機器１は、周囲の音波と逆位相の音波を出力することで、ユーザに聞こえる周囲の環境音または騒音などを低減することができる。その結果、電子機器１は、意図せずユーザが覚醒してしまう可能性を低減することができる。
図６において、周囲の音波を表す波形が波形Ｗａであり、スピーカ部１１３が出力する音波を表す波形が波形Ｗｂである。また、波形Ｗａと波形Ｗｂを重ね合わせた波形が波形Ｗｃである。波形Ｗａの音波に対して、逆位相の波形Ｗｂの音波を重ね合わせると、音の性質により、波形Ｗａと波形Ｗｂが互いに打ち消し合って、波形Ｗｃで表される音波が生成される。つまり、電子機器１は、周囲の音波に対して、逆位相の音波を重ね合わせることにより、周囲の音波を打消す、または低減させることができる。
制御部１２１は、この性質を利用して、スピーカ部１１３をノイズキャンセラとして機能させることができる。具体的には、まず、制御部１２１は、マイク部１１２が集音した周囲の音波を分析する。次に、制御部１２１は、周囲の音波に対して、逆位相となる音波を出力するための音信号を生成する。そして、制御部１２１は、生成した音信号を測定装置１１に送信して、スピーカ部１１３から逆位相の音波を出力するように制御する。その結果、周囲の音波が打消され、あるいは低減される。
制御部１２１は、ユーザが入眠する前から、スピーカ部１１３をノイズキャンセラとして機能させることにより、ユーザは入眠しやすくなる。また、制御部１２１が、ユーザが入眠しているときに、スピーカ部１１３をノイズキャンセラとして機能させることにより、ユーザの睡眠は、妨害されにくくなる。つまり、電子機器１は、このような制御部１２１の制御によりユーザが覚醒しにくくなるため、ユーザの睡眠の質を向上させることができる。
制御部１２１は、推定した睡眠状態に基づいてユーザを覚醒させるタイミングを判定することができる。例えば、制御部１２１は、ユーザの睡眠が浅い睡眠にあるときを、ユーザを覚醒させるタイミングとして判定することができる。具体的には、制御部１２１は、例えば、図５においてｔ１からｔ２の間を覚醒させるタイミングであると判定することができる。その結果、ユーザは睡眠慣性に陥りにくくなるため、電子機器１は、ユーザの睡眠の質を向上させることができる。なお、制御部１２１は、ｔ２以降であっても、再度ユーザの睡眠が浅い睡眠となった場合を、ユーザを覚醒させるタイミングとして判定してもよい。
また、制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定するまで、スピーカ部１１３から周囲の音波と逆位相の音波を出力するように制御することができる。その結果、電子機器１は、意図せずユーザが覚醒してしまう可能性を低減することができるため、電子機器１はユーザの睡眠の質を向上させることができる。なお、言い換えれば、制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングでは、周囲と逆位相の音波を出力しない。その結果、ユーザは、覚醒すべきタイミングで覚醒しやすくなるため、電子機器１は利便性を向上させることができる。
図７Ａから図７Ｃに、スピーカ部１１３から出力される音波を表す図を示す。図７Ａから図７Ｃにおいて、周囲の音波を表す波形を波形Ｗａ、スピーカ部１１３から出力される音波を表す波形を波形Ｗｂで示す。また、ユーザの耳に届く音波を表す波形を波形Ｗｃで示す。
制御部１２１は、推定した睡眠状態に基づいてスピーカ部１１３から出力する音波の強度を制御することができる。具体的には、制御部１２１は、ユーザが睡しているときは、マイク部１１２が集音した周囲の音波と同じ強さの音波を出力することができる。その結果、理想的には周囲の音波が打消されるため、電子機器１は、ユーザの睡眠を妨害しにくくなる。
また、制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したあと、スピーカ部１１３から出力させる逆位相の音波を徐々に弱めることができる。言い換えれば、制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したあと、ノイズキャンセリング機能を徐々に弱めるように制御することができる。したがって、ユーザの耳に届く音波が徐々に大きくなる。その結果、電子機器１は、覚醒のタイミングに突然周囲の音波が強く聞こえるようになる場合と比較して、ユーザが感じるストレスを低減することができる。
制御部１２１は、スピーカ部１１３から出力する音波が連続的に弱くなるように制御してもよい。その結果、電子機器１は、ノイズキャンセル効果の変化による、ユーザの音波の聞こえ方に対する違和感を低減することができる。
また、制御部１２１は、スピーカ部１１３から出力する音波が段階的に弱くなるように制御してもよい。その結果、電子機器１は、電圧が変動する回数を抑えることができるため、省エネルギーで作動することができる。
また、制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定した後、所定の時間の経過後に、スピーカ部１１３から音波が出力されなくなるように制御してもよい。その結果、ユーザは覚醒するタイミングを揃えやすくなるため、電子機器１は、利便性を向上させることができる。
図８に、制御部１２１が実行する処理の一例を示すフローチャートを示す。なお、図８に示すフローは、例えば、ユーザが測定装置１１を装着して、制御装置１２の入力部１２３を用いて、処理を開始するための操作を行った場合に開始されてよい。
次に、制御部１２１は、測定装置１１のマイク部１１２を制御して、周囲の音波の集音を開始する（工程Ｓ１１）。そして、制御部１２１は、マイク部１１２で集音された周囲の音波の音信号を取得する（工程Ｓ１２）。
次に、制御部１２１は、取得した音信号を分析し、スピーカ部１１３から周囲の音波の逆位相の音波を出力するように制御する（工程Ｓ１３）。
制御部１２１は、測定装置１１のセンサ部１１１を制御して、ユーザの血流情報の測定を開始する（工程Ｓ１４）。
次に、制御部１２１は、受光部１１１ｂで取得した光信号を取得する（工程Ｓ１５）。そして、制御部１２１は、取得した光信号に基づき、ユーザの血流情報を測定する（工程Ｓ１６）。
次に、制御部１２１は、測定した血流情報に基づき、ユーザの睡眠状態を推定する（工程Ｓ１７）。そして、制御部１２１は、推定した睡眠状態に基づいて、ユーザが入眠したか否かを判定する（工程Ｓ１８）。
制御部１２１は、ユーザが入眠していないと判定した場合（工程Ｓ１８のＮｏ）、工程Ｓ１４に移行し、ユーザが入眠したと判定するまで、工程Ｓ１４から工程Ｓ１８を繰り返す。
制御部１２１は、ユーザが入眠したと判定した場合（工程Ｓ１８のＹｅｓ）、制御部１２１は、工程Ｓ１４～Ｓ１７と同様に、ユーザの血流情報を測定し、血流情報に基づいて、ユーザの睡眠状態を推定する（工程Ｓ１９）。
次に、制御部１２１は、工程Ｓ１９で推定した睡眠状態に基づいて、ユーザを覚醒させるタイミングであるか否かを判定する（工程Ｓ２０）。
制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングでないと判定した場合（工程Ｓ２０のＮｏ）、工程Ｓ１９に移行し、覚醒させるタイミングであると判定するまで、済ユーザの睡眠状態の推定を継続的に実行する。
制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定した場合（工程Ｓ２０のＹｅｓ）、スピーカ部１１３から出力する周囲の音波と逆位相の音波を、徐々に弱めるように制御する（工程Ｓ２１）。
（他の実施形態）
他の実施形態に係る電子機器１のスピーカ部１１３は、ユーザの覚醒を促す音波を出力することができる。具体的には、スピーカ部１１３は、ユーザを覚醒させるために、可聴域の音波を報知音として出力することができる。報知音は、例えば、アラーム音、音楽、川の流れる音などの自然の音などであればよい。
制御部１２１は、推定した睡眠状態に基づいて、スピーカ部１１３が出力する報知音の強度を制御することができる。具体的には、制御部１２１は、スピーカ部１１３が出力する報知音の音量を制御することができる。その結果、電子機器１は、ユーザを覚醒させやすくなる。
また、制御部１２１は、睡眠状態に基づいて、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したときに、報知音を出力させるように制御することができる。その結果、ユーザは睡眠慣性に陥りにくくなるため、電子機器１は、ユーザの睡眠の質を向上させつつ、ユーザを覚醒させやすくなる。
また、制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したあと、出力する報知音の強度を徐々に高めるように制御することができる。具体的には、制御部１２１は、スピーカ部１１３から出力する報知音の音量が徐々に上がるように制御することができる。その結果、電子機器１は、覚醒のタイミングに突然強い音を出力する場合と比較して、ユーザが感じるストレスを低減させることができる。
図９に、本実施形態に係る制御部１２１が実行する処理の一例を示すフローチャートを示す。図９のフローは、制御部１２１が、血流量に基づいてユーザが入眠したと判定した後に実行してもよい。なお、図９のフローの開始時点において、センサ部１１１は起動されており、制御部１２１は、血流情報の測定を開始しているとする。
まず、制御部１２１は、受光部１１１ｂが取得した光信号を取得する（工程Ｓ２１）。そして、制御部１２１は、取得した光信号に基づき、ユーザの血流情報を測定する（工程Ｓ２２）。
次に、制御部１２１は、測定した血流情報に基づき、ユーザの睡眠状態を推定する（工程Ｓ２３）。そして、制御部１２１は、推定した睡眠状態に基づいて、ユーザを覚醒させるタイミングであるか否かを判定する（工程Ｓ２４）。
制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングでないと判定した場合（工程Ｓ２４のＮｏ）、工程Ｓ２１に移行し、覚醒させるタイミングであると判定するまで、工程Ｓ２１から工程Ｓ２４を継続的に実行する。
制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定した場合（工程Ｓ２４のＹｅｓ）、報知音の出力を開始する（工程Ｓ２５）。
そして、制御部１２１は、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したあと、報知音の強度を徐々に高める（工程Ｓ２６）。
本開示を完全かつ明瞭に開示するためにいくつかの実施形態に関し説明してきた。しかし、添付の請求項は、上記で説明した実施形態に限定されるべきものでなく、本明細書に示した基礎的事項の範囲内で当該技術分野の当業者が創作しうるすべての変形例および代替可能な構成を具現化するように構成されるべきである。また、いくつかの実施形態に示した各要件は、自由に組み合わせが可能である。
例えば、上記の実施形態では、被測定部位が耳甲介であると説明したが、これに限られない。具体的には、被測定部位は、シャントの分布が少なく、自律神経による血管の拡張収縮を受けにくい部位であればよい。被測定部位は、例えば耳珠であってもよい。
また、被測定部位は、耳以外の部位であってもよい。例えば、被測定部位は、指、手首、額、鼻頭などであってもよい。言い換えれば、被測定部位は、血流情報を測定するための生体情報を取得可能な任意の部位とすることができる。
なお、スピーカ部１１３は、周囲の音波と逆位相の音波、またはユーザを覚醒させる音波のいずれかを出力することができればよい。すなわち、スピーカ部１１３は、ノイズキャンセリング機能、または報知機能のいずれかの機能を実施可能であればよい。
また、本開示の実施形態に係る電子機器１は、音波によってユーザの覚醒を促しているが、必ずしもこれに限られない。すなわち、電子機器１は、音波以外の手段によって、ユーザの覚醒を促してもよい。具体的には、電子機器１は、例えば、発光などによる視覚的な方法、音声などの聴覚的な方法、振動などの触覚的な方法またはそれらの組合せによって、ユーザの覚醒を促してもよい。その結果、ユーザは、自身に適した方法で覚醒することができるため、電子機器１は、有用性を向上させることができる。
電子機器１は、例えば、振動によって、ユーザの覚醒を促してもよい。この場合、電子機器１は、図示しないが、振動を発生可能な振動部をさらに備えていればよい。制御部１２１は、推定したユーザの睡眠状態に基づいて、ユーザを覚醒させるタイミングであると判定した場合、振動部に振動を開始させることができる。そして、制御部１２１は、振動部の振動を徐々に強くすることができる。その結果、電子機器１は、覚醒のタイミングに突然強い振動を出力する場合と比較して、ユーザが感じるストレスを低減することができる。なお、電子機器１は、振動部とスピーカ部１１３の両方を用いて、ユーザの覚醒を促してもよい。
上記で説明した実施形態では、スピーカ部１１３から逆位相の音波を出力することにより、ユーザの耳に届く騒音を低減すると説明した。しかし、ユーザの耳に届く騒音を低減する方法は、これに限られない。例えば、イヤピース１１６に代えて、騒音を低減可能な部品を用いてユーザの耳に届く騒音を低減してもよい。具体的には、例えば、イヤピース１１６に代えて、耳栓を用いてもよい。この場合、耳栓は、防音の程度を変化させることができる機構を有していてもよい。
（制御システム）
上記の実施形態で説明した電子機器の発明は、制御システムの発明として解釈されてもよい。例えば、上記実施形態で説明した制御装置１２の機能は、１つの機能として他の装置に備えられていてもよい。具体的には、上記実施形態で説明した制御装置１２の機能は、スマートフォンなどの携帯端末に備えられていてもよい。その結果、制御システムは、設計の自由度を向上させることができる。なお、当該携帯端末と、上記実施形態で説明した測定装置１１は、無線により互いに通信可能に接続されればよい。また、制御システムの各構成は、上記で説明した電子機器と同様の部品を有していてもよい。
図１０に、一実施形態に係る制御システム２が有する機能部を表すブロック図を示す。
一実施形態に係る制御システム２は、音波を出力するスピーカ部、およびユーザの被測定部位において血流に関する光信号を取得するセンサ部、を有する測定装置と、光信号に基づいて、被測定部位の血流情報を測定する制御部、を有する制御装置と、を含む。そして、制御部は、血流情報に基づいて、ユーザの睡眠状態を推定するとともに、ユーザの睡眠状態に基づいて、スピーカ部から出力する音波を制御することができる。
上記の制御システムは、測定装置は、周囲の音波を集音するマイク部、をさらに有していてもよい。そして、制御装置は、周囲の音波と、ユーザの睡眠状態とに基づいて、スピーカ部から出力する音波を制御してもよい。
上記の制御システムにおいて、制御装置は、睡眠状態に基づいて、スピーカ部からユーザを覚醒させる報知音を出力させてもよい。
（制御方法）
上記の実施形態で説明した電子機器の制御装置が実行する処理は、制御方法の発明として解釈されてもよい。一実施形態に係る制御方法は、ユーザの被測定部位において、血流に関する光信号を取得する工程と、光信号に基づいて、被測定部位の血流情報を測定する工程と、血流情報に基づいて、ユーザの睡眠状態を推定する工程と、睡眠状態に基づいて出力する音波を制御する工程と、制御に基づいて音波を出力する工程と、を備える。
上記の制御方法は、周囲の音波を取得する工程と、周囲の音波と、睡眠状態とに基づいて、出力する音波を制御する工程と、をさらに備えていてもよい。
上記の制御方法は、睡眠状態に基づいて、ユーザを覚醒させる報知音を出力する工程、をさらに備えていてもよい。
（制御プログラム）
上記の実施形態で説明した電子機器の制御装置が実行する処理は、制御プログラムの発明として解釈されてもよい。一実施形態に係る制御プログラムは、コンピュータに、ユーザの被測定部位において、血流に関する光信号を取得させ、光信号に基づいて、被測定部位の血流情報を測定させ、血流情報に基づいて、ユーザの睡眠状態を推定させ、睡眠状態に基づいて、出力する音波を制御させ、制御された音波を出力させる。
上記の制御プログラムは、コンピュータに、さらに、周囲の音波を集音させ、周囲の音波と、睡眠状態に基づいて、出力する音波を制御させてもよい。
上記の制御プログラムは、コンピュータに、さらに、睡眠状態に基づいて、ユーザを覚醒させる報知音を出力させてもよい。
以上説明したように、一実施形態に係る電子機器は、
音波を出力可能なスピーカ部と、
ユーザの耳において、血流に関する光信号を取得可能なセンサ部と、
前記光信号に基づいて、前記耳の血流情報を測定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記血流情報に基づいて前記ユーザの睡眠状態を推定するとともに、前記睡眠状態に基づいて前記スピーカ部から出力する音波を制御する。
一例において、前記電子機器は、
周囲の音波を集音可能なマイク部、をさらに備え、
前記制御部は、前記周囲の音波と、前記睡眠状態とに基づいて前記スピーカ部から出力する音波を制御する。
一例において、
前記制御部は、前記スピーカ部から出力する前記音波が、前記周囲の音波と逆位相の音波となるように制御する。
一例において、
前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定するまで、前記スピーカ部から前記逆位相の音波を出力させる。
一例において、
前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて、前記スピーカ部から出力する前記逆位相の音波の強度を制御する。
一例において、
前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したあと、前記スピーカ部から出力する前記逆位相の音波の強度が、徐々に弱まるように制御する。
一例において、
前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて、前記スピーカ部から前記ユーザの覚醒を促す報知音を出力させる。
一例において、
前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて、前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したとき、前記報知音を出力させる。
一例において、
前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したあと、前記スピーカ部から出力する前記報知音の強度を徐々に高める。
一例において、前記電子機器は、
前記睡眠状態に基づいて、前記ユーザの覚醒を促す振動を発生可能な振動部、をさらに備える。
一例において、
前記センサ部は、前記ユーザの耳に光を照射可能な発光部と、前記耳で散乱した光を含む干渉光を受光可能な受光部とを有する。
また、一実施形態に係る制御システムは、
音波を出力するスピーカ部、およびユーザの耳において血流に関する光信号を取得するセンサ部、を有する測定装置と、
前記光信号に基づいて、前記耳の血流情報を測定する制御部、を有する制御装置と、を含み、
前記制御部は、前記血流情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態を推定するとともに、前記ユーザの睡眠状態に基づいて、前記スピーカ部から出力する音波を制御する。
一例において、
前記測定装置は、周囲の音波を集音するマイク部、をさらに有し、
前記制御装置は、前記周囲の音波と、前記ユーザの睡眠状態とに基づいて、前記スピーカ部から出力する音波を制御する。
一例において、
前記制御装置は、前記睡眠状態に基づいて、前記スピーカ部から前記ユーザを覚醒させる報知音を出力させる。
また、一実施形態に係る制御方法は、
ユーザの耳において、血流に関する光信号を取得する工程と、
前記光信号に基づいて、前記耳の血流情報を測定する工程と、
前記血流情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態を推定する工程と、
前記睡眠状態に基づいて出力する音波を制御する工程と、
前記制御に基づいて音波を出力する工程と、を備える。
一例において、前記制御方法は、
周囲の音波を取得する工程と、
前記周囲の音波と、前記睡眠状態とに基づいて、出力する音波を制御する工程と、をさらに備える。
一例において、前記制御方法は、
前記睡眠状態に基づいて、前記ユーザを覚醒させる報知音を出力する工程、をさらに備える。
また、一実施形態に係る制御プログラムは、
コンピュータに、
ユーザの耳において、血流に関する光信号を取得させ、
前記光信号に基づいて、前記耳の血流情報を測定させ、
前記血流情報に基づいて、前記ユーザの睡眠状態を推定させ、
前記睡眠状態に基づいて、出力する音波を制御させ、
前記制御された音波を出力させる。
一例において、前記制御プログラムは、
コンピュータに、
さらに、周囲の音波を集音させ、
前記周囲の音波と、前記睡眠状態に基づいて、出力する音波を制御させる。
一例において、前記制御プログラムは、
コンピュータに、
さらに、前記睡眠状態に基づいて、前記ユーザを覚醒させる報知音を出力させる。
１ 電子機器
１１ 測定装置
１１１ センサ部
１１１ａ 発光部
１１１ｂ 受光部
１１２ マイク部
１１３ スピーカ部
１１３ａ 報知部
１１４ 通信部
１１５ ケース
１１６ イヤピース
１２ 制御装置
１２１ 制御部
１２２ 記憶部
１２３ 入力部
１２４ 通信部
１３ ケーブル
２ 制御システム
２１ 測定装置
２１１ センサ
２１２ マイク部
２１３ スピーカ部
２１３ａ 報知部
２２ 制御装置
２２１ 制御部
２２２ 記憶部
２２３ 入力部
２２４ 通信部

Claims (9)

  1. 周囲の音波を集音するマイク部と、前記マイク部で集音した周囲の音波と逆位相の音波を出力するスピーカ部と、ユーザの耳に光信号を送信し、前記耳からの光信号を取得するセンサ部とを有し、前記耳に装着される一体型の測定装置を備えるとともに、
    前記センサ部により取得された光信号に基づいて得られる、前記耳の血流に関する情報に基づいて前記ユーザの睡眠状態を推定し、その推定した睡眠状態に基づいて前記スピーカ部から出力する音波を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定するまで、前記スピーカ部から前記逆位相の音波を出力させる、電子機器。
  2. 周囲の音波を集音するマイク部と、前記マイク部で集音した周囲の音波と逆位相の音波を出力するスピーカ部と、ユーザの耳に光信号を送信し、前記耳からの光信号を取得するセンサ部とを有し、前記耳に装着される一体型の測定装置を備えるとともに、
    前記センサ部により取得された光信号に基づいて得られる、前記耳の血流に関する情報に基づいて前記ユーザの睡眠状態を推定し、その推定した睡眠状態に基づいて前記スピーカ部から出力する音波を制御する制御部を備え、
    前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したあと、前記スピーカ部から出力する前記逆位相の音波の強度を徐々に弱める、電子機器。
  3. 請求項１又は２に記載の電子機器であって、
    前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したとき、前記スピーカ部から前記ユーザの覚醒を促す報知音を出力させる、電子機器。
  4. 請求項３に記載の電子機器であって、
    前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したあと、前記スピーカ部から出力する前記報知音の強度を徐々に高める、電子機器。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電子機器であって、
    前記ユーザの覚醒を促す振動を発生させる振動部を更に備え、
    前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したとき、前記振動部に前記振動を開始させる、電子機器。
  6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電子機器であって、
    前記センサ部は、前記耳に光を照射する発光部と、前記耳で散乱した光を含む干渉光を受光する受光部とを有する、電子機器。
  7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の電子機器であって、
    前記一体型の測定装置は、イヤピースと、前記マイク部、前記スピーカ部、及び前記センサ部を保持するケースとを更に有し、
    前記センサ部は、前記ケースにおいて、前記イヤピースが前記ユーザの外耳道に挿入された状態で、前記ユーザの耳甲介又は耳珠に接触する位置に設けられている、電子機器。
  8. 周囲の音波を集音するマイク部と、前記マイク部で集音した周囲の音波と逆位相の音波を出力するスピーカ部と、ユーザの耳に光信号を送信し、前記耳からの光信号を取得するセンサ部とを有し、前記耳に装着される一体型の測定装置と、
    前記センサ部により取得された光信号に基づいて得られる、前記耳の血流に関する情報に基づいて前記ユーザの睡眠状態を推定し、その推定した睡眠状態に基づいて前記スピーカ部から出力する音波を制御する制御装置と
    を備え、
    前記制御装置は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定するまで、前記スピーカ部から前記逆位相の音波を出力させる、制御システム。
  9. 周囲の音波を集音するマイク部と、前記マイク部で集音した周囲の音波と逆位相の音波を出力するスピーカ部と、ユーザの耳に光信号を送信し、前記耳からの光信号を取得するセンサ部とを有し、前記耳に装着される一体型の測定装置と、
    前記センサ部により取得された光信号に基づいて得られる、前記耳の血流に関する情報に基づいて前記ユーザの睡眠状態を推定し、その推定した睡眠状態に基づいて前記スピーカ部から出力する音波を制御する制御装置と
    を備え、
    前記制御装置は、前記睡眠状態に基づいて前記ユーザを覚醒させるタイミングであると判定したあと、前記スピーカ部から出力する前記逆位相の音波の強度を徐々に弱める、制御システム。
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