JP7769845B2 - 超音波発生装置 - Google Patents

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超音波を照射することにより、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、超音波の照射位置が固定されている場合にヒトの体勢が変わると、超音波が照射される部位が変わる。これにより、活性が増大する神経が変わることで、ハイパーソニック効果にて得たい効果が得られないことがある。

本開示は、ハイパーソニック効果にて得たい効果を得られやすくす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、超音波発生装置であって、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照射部から照射される超音波の音圧、および、第２照射部から照射される超音波の音圧を制御する制御部（４８）と、を備え、副交感神経の活性を増大させる部位は、ヒトの顔面（８１）またはヒトの前頭部（８２）であって、交感神経の活性を増大させる部位は、ヒトの後頸部（８３）、ヒトの手首よりも先端側の部位であるヒトの手、ヒトの胸部およびヒトの背中のいずれかであって、制御部は、カメラ（４４）の画像に映るヒトの身体全体の大きさに対する画像に映る副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が副交感閾値（Ｒ１＿ｔｈ）以上であるとき、画像に映るヒトの身体全体の大きさに対する画像に映る副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が副交感閾値未満であるときと比較して第１照射部からの超音波の音圧を大きくし、画像に映るヒトの身体全体の大きさに対する画像に映る副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が副交感閾値未満であるとき、画像に映るヒトの身体全体の大きさに対する画像に映る副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が副交感閾値以上であるときと比較して第１照射部からの超音波の音圧を小さくし、画像に映るヒトの身体全体の大きさに対する画像に映る交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が交感閾値（Ｒ２＿ｔｈ）以上であるとき、画像に映るヒトの身体全体の大きさに対する画像に映る交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が交感閾値未満であるときと比較して第２照射部からの超音波の音圧を大きくし、画像に映るヒトの身体全体の大きさに対する画像に映る交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が交感閾値未満であるとき、画像に映るヒトの身体全体の大きさに対する画像に映る交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が交感閾値以上であるときと比較して第２照射部からの超音波の音圧を小さくする超音波発生装置である。

これにより、ヒトの体勢が変わると、各割合に関する値が変わることから、ヒトに照射される超音波の音圧が変更される。このため、超音波が照射されるべきヒトの部位に超音波が照射されやすくなる。また、ヒトの体勢が変わることによって生じる、超音波が照射されるべき部位とは異なる部位に超音波が照射されるという超音波の誤照射が抑制される。したがって、ハイパーソニック効果にて得たい効果が得られやすくなる。

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。

一実施形態の超音波発生装置を用いるヒトを示す図。 超音波発生装置の構成図。 ヒトの瞑想を示す図。 画像に映るヒトの身体、顔面、前頭部および後頸部を示す図。 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、図１に示すヒト８に可聴音および超音波を照射することにより、ハイパーソニック効果を得るとともに、その得たい効果を得られるやすくする。具体的には、図２に示すように、超音波発生装置２０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、体勢状態検出部４４、状況推定部４６および制御部４８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、可聴音照射部に相当しており、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に示すヒト８の聴覚系に照射する。

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、超音波用再生回路３６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、ヒト８の生体情報、例えば、血流および心拍数を推定するとともに、血流および心拍数とは異なるヒト８の生体情報、例えば、血糖値に応じた信号を出力する。具体的には、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を有しており、光電脈波や映像脈波を用いて、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、ヒト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、ここでは、ヒト８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、例えば、ヒト８の皮膚の振動に基づいて、心拍数を推定してもよい。

また、生体情報推定部４０は、グルコースセンサ等を有しており、ヒト８の血糖値に応じた信号を後述の解析部４２に出力する。

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、ヒト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制御部４８に出力する。なお、ＬＦは、例えば、心拍間隔の周波数解析によって得られるデータのうち０．０５～０．１５Ｈｚの強度に関する値である。また、ＨＦは、例えば、心拍間隔の周波数解析によって得られるデータのうち０．１５～０．４０Ｈｚの強度に関する値である。さらに、ＨＦは、ヒト８の副交感神経の活性度の指標である。また、ＬＦ／ＨＦは、ＬＦをＨＦで除算した値であって、ヒト８の交感神経の活性度の指標である。さらに、解析部４２によって算出されるＬＦ／ＨＦおよびＨＦは、互いに比較できるように算出されている。

ここで、心拍数とヒト８の睡眠状態とには相関がある。このため、解析部４２は、ＬＦ／ＨＦおよびＨＦの算出に加えて、生体情報推定部４０から出力された心拍数とマップとから、ヒト８の睡眠状態を推定する。さらに、解析部４２は、この推定した睡眠状態に応じた信号を後述の制御部４８に出力する。なお、睡眠状態は、例えば、覚醒、レム睡眠、ノンレム睡眠である。また、ヒト８の睡眠状態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、解析部４２は、ヒト８の心拍数に基づいてヒト８の睡眠状態を推定するところ、これに限定されない。例えば、生体情報推定部４０がヒト８の心拍数や血糖値を推定することに加えてヒト８の脳波、眼球運動および筋電のデータを計測し、解析部４２は、これらの計測されたヒト８の脳波、眼球運動および筋電のデータを用いて、ヒト８の睡眠状態を推定してもよい。

また、解析部４２は、生体情報推定部４０から出力されたヒト８の血糖値に応じた信号から、ヒト８の血糖値を算出する。さらに、解析部４２は、この算出した血糖値に応じた信号を後述の制御部４８に出力する。

体勢状態検出部４４は、カメラであって、ヒト８を撮像することにより、ヒト８の体勢状態を検出する。また、体勢状態検出部４４は、この撮像画像を後述の状況推定部４６に出力する。

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。これにより、状況推定部４６は、画像認識、教師データおよび機械学習等を用いることで、体勢状態検出部４４によって撮像された画像から、ヒト８の体勢を推定する。さらに、状況推定部４６は、この推定した体勢に応じた信号を後述の制御部４８に出力する。

ここで、ヒト８の体勢とは、例えば、ヒト８の運動中であるときの体勢、ヒト８の運動後の体勢、ヒト８が有酸素運動しているときの体勢、および、ヒト８が無酸素運動しているときの体勢等である。また、ヒト８の体勢とは、例えば、ヒト８が食事するときの体勢、ヒト８の食事が完了するときの体勢、ヒト８が瞑想するときの体勢、ヒト８が睡眠するときの体勢、ヒト８が起床するときの体勢およびヒト８が勉強するときの体勢等である。なお、有酸素運動は、例えば、ウォーキングやヨガ等である。また、無酸素運動は、例えば、筋力トレーニング等である。さらに、ヒト８が瞑想をするときの体勢とは、例えば、図３に示すように、ヒト８が目を閉じて座る体勢である。

また、状況推定部４６は、ヒト８の体勢を推定することに加えて、画像認識等を用いることで、後述のように、体勢状態検出部４４によって撮像された画像から、第１比率Ｒ１および第２比率Ｒ２を算出する。第１比率Ｒ１は、図４に示すように、体勢状態検出部４４によって撮像された画像に映るヒト８の身体全体の大きさに対するその画像に映るヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合である。また、第２比率Ｒ２は、体勢状態検出部４４によって撮像された画像に映るヒト８の身体全体の大きさに対するその画像に映るヒト８の交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合である。なお、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位は、例えば、ヒト８の顔面８１および前頭部８２である。また、ヒト８の交感神経の活性を増大させる部位は、例えば、後頸部８３である。さらに、図４において、体勢状態検出部４４によって撮像された画像が、Ｉｍで示されている。また、画像に映る、ヒト８の身体全体の大きさ、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位の大きさ、および、ヒト８の交感神経の活性を増大させる部位の大きさは、例えば、ピクセル数や面積等で表される。

例えば、状況推定部４６は、画像認識等を用いることにより、体勢状態検出部４４によって撮像された画像から、その画像に映るヒト８の身体全体の大きさを算出する。また、状況推定部４６は、その画像に映るヒト８の顔面８１および前頭部８２の大きさを算出する。さらに、状況推定部４６は、この算出したヒト８の顔面８１および前頭部８２の大きさを、上記算出したヒト８の身体全体の大きさで除算することにより、第１比率Ｒ１を算出する。また、状況推定部４６は、その画像に映るヒト８の後頸部８３の大きさを算出する。したがって、状況推定部４６は、この算出したヒト８の後頸部８３の大きさを、上記算出したヒト８の身体全体の大きさで除算することにより、第２比率Ｒ２を算出する。また、状況推定部４６は、これらの算出した第１比率Ｒ１および第２比率Ｒ２に応じた信号を後述の制御部４８に出力する。

制御部４８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、制御部４８は、制御部４８のＲＯＭに記憶されたプログラムを実行する。これにより、制御部４８は、解析部４２および状況推定部４６からの信号を取得し、これらの取得した信号に基づいて、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制御する。なお、この制御部４８による制御については、後述する。

第１スピーカ５１は、超音波照射部および第１照射部に相当しており、図１に示すように、例えば、ヒト８の前側に配置されており、図示しない机や支持棒等に取り付けられている。また、第１スピーカ５１は、制御部４８からの信号により、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位に照射する。なお、第１スピーカ５１は、ヒト８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ことに限定されないで、ヒト８の交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射してもよい。また、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位は、上記したように、例えば、ヒト８の顔面８１および前頭部８２である。さらに、ヒト８の交感神経の活性を増大させる部位は、上記したように、例えば、後頸部８３である。

第２スピーカ５２は、超音波照射部および第２照射部に相当しており、例えば、ヒト８の後側に配置されており、図示しない机や支持棒等に取り付けられている。また、第２スピーカ５２は、制御部４８からの信号により、ヒト８の交感神経の活性を増大させる部位に照射する。なお、第２スピーカ５２は、ヒト８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ことに限定されないで、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位に超音波を照射してもよい。

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、例えば、超音波発生装置２０の電源がオンされると、可聴用スピーカ３０からの可聴音がヒト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からの超音波がヒト８の身体に照射される。これにより、ヒト８に対してハイパーソニック効果が得られる。次に、制御部４８による、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の制御について説明する。

ここで、図５に示すように、１０００Ｈｚを越える振動刺激を感じ取るヒト８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８の顔面８１および前頭部８２等に照射するときと、超音波をヒト８の顔面８１および前頭部８２以外、例えば、ヒト８の後頸部８３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６に示すように、超音波をヒト８の顔面８１および前頭部８２等に照射すると、ヒト８の副交感神経の活性が増大する。また、図７に示すように、超音波をヒト８の後頸部８３に照射すると、ヒト８の交感神経の活性が増大する。

しかし、超音波の照射位置が固定されている場合にヒト８の体勢が変わると、超音波が照射される部位が変わる。このため、活性が増大する神経が変わることで、ハイパーソニック効果にて得たい効果が得られないことがある。例えば、リラックス効果等のハイパーソニック効果を得るために、第１スピーカ５１からヒト８の顔面８１および前頭部８２に向かって照射しているとする。この場合に、ヒト８が後ろ向きに振り返ると、第１スピーカ５１から照射されている超音波は、ヒト８の後頸部８３に照射される。このとき、ヒト８の副交感神経の活性が増大されないで、ヒト８の交感神経の活性が増大することで、リラックス効果等のハイパーソニック効果が得られない。

そこで、制御部４８は、ヒト８の体勢に基づいて、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制御する。具体的には、制御部４８は、ヒト８のＬＦ／ＨＦ、ＨＦ、睡眠状態および血糖値を、解析部４２から取得する。また、制御部４８は、ヒト８の体勢、第１比率Ｒ１および第２比率Ｒ２を、状況推定部４６から取得する。さらに、制御部４８は、これらの取得した信号に基づいて、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制御する。

（副交感神経の活性を増大させる場合）
ここで、例えば、解析部４２によって算出されたＬＦ／ＨＦがＨＦよりも大きい、すなわち、ＬＦ／ＨＦ＞ＨＦとする。このとき、ヒト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、ヒト８が集中または緊張した状態である。この場合において、ヒト８の副交感神経の活性を増大させて、ヒト８をリラックスさせるために、制御部４８により、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されているとする。

この場合に、制御部４８は、状況推定部４６によって算出された第１比率Ｒ１が副交感閾値Ｒ１＿ｔｈ以上であるとき、第１比率Ｒ１が副交感閾値Ｒ１＿ｔｈ未満であるときと比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を大きくする。なお、副交感閾値Ｒ１＿ｔｈは、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすい状態であると判定されるように、実験やシミュレーション等により設定される。

これにより、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすい場合には、第１スピーカ５１からの超音波の音圧が大きくなる。このため、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。したがって、ヒト８がリラックスしやすくなる。

さらに、制御部４８は、状況推定部４６によって算出された第１比率Ｒ１が副交感閾値Ｒ１＿ｔｈ未満であるとき、第１比率Ｒ１が副交感閾値Ｒ１＿ｔｈ以上であるときと比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を小さくする。

これにより、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されにくい場合には、第１スピーカ５１からの超音波の音圧が小さくなる。このため、第１スピーカ５１からの超音波が、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位に照射されないで、ヒト８の交感神経の活性を増大させる部位に照射されるという誤照射が抑制される。

また、ここで、ヒト８が睡眠中であるとき、ヒト８の副交感神経の活性を増大させることで、ヒト８の睡眠の質が高まる。このため、制御部４８は、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢が睡眠中の体勢であるとき、ヒト８が覚醒しているときと比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。したがって、ヒト８の睡眠の質が高まる。

さらに、ここで、ヒト８がノンレム睡眠中であるとき、ヒト８の副交感神経の活性を増大させることで、ヒト８の睡眠の質が高まる。このため、制御部４８は、解析部４２によって推定されたヒト８の睡眠状態がノンレム睡眠中であるとき、ヒト８が覚醒しているときと比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。よって、ヒト８の睡眠の質が高まる。

また、ここで、ヒト８の血糖値が高いとき、ヒト８の副交感神経の活性を増大させることで、血糖値の上昇が抑制される。これにより、ヒト８の睡眠の質が高まる。このため、制御部４８は、解析部４２によって算出された血糖値に関する値が血糖閾値以上であるとき、血糖値に関する値が血糖閾値未満であるときと比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を大きくする。なお、血糖閾値は、ヒト８の血糖値が比較的高いと判定されるように、実験やシミュレーション等により設定される。

これにより、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。したがって、血糖値の上昇が抑制される。よって、ヒト８の睡眠の質が高まる。

さらに、ここで、ヒト８が運動した後、ヒト８の副交感神経の活性を増大させることで、ヒト８の興奮状態が静まるとともに、ヒト８の疲労が回復する。このため、制御部４８は、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢がヒト８の運動後の体勢であるとき、ヒト８が運動しているときと比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。よって、ヒト８の興奮状態が静まりやすくなるとともに、ヒト８の疲労が回復されやすくなる。また、このため、ヒト８の運動後の体勢であるときに第１スピーカ５１からの超音波の音圧が大きくなることとヒト８の運動後のクールダウンとが併用されると、ヒト８のクールダウンによる効果が向上する。

また、ここで、ヒト８が有酸素運動しているとき、ヒト８の副交感神経の活性を増大させることで、ヒト８がリラックスしやすくなり、ヒト８のストレスが緩和される。これにより、有酸素運動の効果が高まる。このため、制御部４８は、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢がヒト８の有酸素運動の体勢であるとき、ヒト８が有酸素運動をする前と比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。このため、ヒト８がリラックスしやすくなり、ヒト８のストレスが緩和される。したがって、有酸素運動の効果が高まる。

さらに、ここで、ヒト８が食事をするとき、ヒト８の副交感神経の活性を増大させることで、ヒト８の消化吸収能力が高まるとともに、ヒト８の血糖値の上昇が抑制される。このため、制御部４８は、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢がヒト８の食事中の体勢であるとき、ヒト８が食事をする前と比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。よって、ヒト８の消化吸収能力が高まるとともに、ヒト８の血糖値の上昇が抑制される。

また、ここで、ヒト８が食事後においても、ヒト８の副交感神経の活性を増大させることで、ヒト８の消化吸収能力が高まるとともに、ヒト８の血糖値の上昇が抑制される。このため、制御部４８は、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢がヒト８の食事が完了するときの体勢であるときから所定時間を経過するまで、ヒト８が食事をする前と比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を大きい状態にする。なお、この所定時間は、例えば、ヒト８の食事後から血糖値が最大値になるまでの時間等となるように、実験やシミュレーション等により設定される。例えば、この所定時間は、数時間である。

これにより、食事後においても、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。よって、食事後においても、ヒト８の消化吸収能力が高まるとともに、ヒト８の血糖値の上昇が抑制される。

また、ここで、ヒト８が瞑想をするとき、ヒト８の副交感神経の活性を増大させることで、ヒト８がリラックスしやすくなり、ヒト８のストレスが緩和される。これにより、瞑想の効果が高まる。このため、制御部４８は、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢がヒト８の瞑想中の体勢であるとき、ヒト８が瞑想をする前と比較して第１スピーカ５１からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。このため、ヒト８がリラックスしやすくなり、ヒト８のストレスが緩和される。したがって、瞑想の効果が高まる。

（交感神経の活性を増大させる場合）
さらに、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、ヒト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、ヒト８がリラックスした状態である。この場合において、ヒト８の交感神経の活性を増大させて、ヒト８を集中または緊張した状態とさせるために、制御部４８により、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されているとする。

この場合に、制御部４８は、状況推定部４６によって算出された第２比率Ｒ２が交感閾値Ｒ２＿ｔｈ以上であるとき、第２比率Ｒ２が交感閾値Ｒ２＿ｔｈ未満であるときと比較して第２スピーカ５２からの超音波の音圧を大きくする。なお、交感閾値Ｒ２＿ｔｈは、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されやすい状態であると判定されるように、実験やシミュレーション等により設定される。

これにより、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されやすい場合には、第２スピーカ５２からの超音波の音圧が大きくなる。このため、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されやすくなる。したがって、ヒト８の交感神経の活性が増大しやすくなる。よって、ヒト８が集中または緊張した状態になりやすくなる。

さらに、制御部４８は、状況推定部４６によって算出された第２比率Ｒ２が交感閾値Ｒ２＿ｔｈ未満であるとき、第２比率Ｒ２が交感閾値Ｒ２＿ｔｈ以上であるときと比較して第２スピーカ５２からの超音波の音圧を小さくする。

これにより、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されにくい場合には、第２スピーカ５２からの超音波の音圧が小さくなる。このため、第２スピーカ５２からの超音波が、ヒト８の交感神経の活性を増大させる部位に照射されないで、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位に照射されるという誤照射が抑制される。

また、ここで、ヒト８がレム睡眠中であるとき、ヒト８の交感神経の活性を増大させることで、ヒト８の睡眠の質が高まる。このため、制御部４８は、解析部４２によって推定されたヒト８の睡眠状態がレム睡眠中であるとき、ヒト８の睡眠状態がノンレム睡眠中であるときと比較して第２スピーカ５２からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されやすくなる。このため、ヒト８の交感神経の活性が増大しやすくなる。したがって、ヒト８の睡眠の質が高まる。

さらに、ここで、ヒト８が起床するとき、ヒト８の交感神経の活性を増大させることで、ヒト８が覚醒しやすくなる。このため、制御部４８は、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢が起床するときの体勢であるとき、ヒト８が睡眠中であるときと比較して第２スピーカ５２からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されやすくなることから、ヒト８の交感神経の活性が増大しやすくなる。よって、ヒト８が覚醒しやすくなる。また、ヒト８が起床するときに第２スピーカ５２からの超音波の音圧が大きくなることとアラーム音等が併用されると、ヒト８がより覚醒しやすくなる。

また、ここで、ヒト８が無酸素運動しているとき、ヒト８の交感神経の活性を増大させることで、無酸素運動の効果が高まる。このため、制御部４８は、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢がヒト８の無酸素運動の体勢であるとき、ヒト８が無酸素運動をする前と比較して第２スピーカ５２からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されやすくなる。このため、ヒト８の交感神経の活性が増大しやすくなる。したがって、無酸素運動の効果が高まる。

さらに、ここで、ヒト８がコーヒー等のカフェインを含む飲料を飲むとき、ヒト８の交感神経の活性を増大させることで、ヒト８が覚醒しやすくなる。このため、制御部４８は、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢がコーヒー等のカフェインを含む飲料を飲むときの体勢であるとき、その飲料を飲む前と比較して第２スピーカ５２からの超音波の音圧を大きくする。

これにより、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されやすくなることから、ヒト８の交感神経の活性が増大しやすくなる。よって、ヒト８が覚醒しやすくなる。

（他の例）
ここで、例えば、解析部４２によって算出されたＬＦ／ＨＦがＨＦよりも大きい、すなわち、ＬＦ／ＨＦ＞ＨＦとする。このとき、ヒト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、ヒト８が過度な緊張した状態である可能性が高い。さらに、状況推定部４６によって推定されたヒト８の体勢が勉強するときの体勢であるとする。このとき、ヒト８の副交感神経の活性を増大させることにより、ヒト８がリラックスして勉強することで、勉強の効率が高まる。このため、制御部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大きくする。

これにより、ヒト８が過度な緊張した状態である可能性が高く、勉強の効率を高めたいときに、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなる。このため、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。したがって、ヒト８がリラックスをして勉強しやすくなる。よって、ヒト８の勉強の効率が高まる。

さらに、制御部４８は、例えば、ヒト８が勉強開始後から第１所定時間内において、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大きくする。また、制御部４８は、第１所定時間経過後から第２所定時間内において、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大きくする。なお、第１所定時間は、例えば、９０分である。第２所定時間は、例えば、２０分である。

これにより、第１所定時間内において、第２スピーカ５２からの超音波がヒト８の後頸部８３に照射されやすくなることから、ヒト８の交感神経の活性が増大しやすくなる。したがって、第１所定時間内において、ヒト８が比較的高い覚醒状態、例えば、集中状態となる。また、第１所定時間経過後から第２所定時間内において、第１スピーカ５１からの超音波がヒト８の顔面８１および前頭部８２に照射されやすくなることから、ヒト８の副交感神経の活性が増大しやすくなる。このため、第１所定時間経過後から第２所定時間内において、ヒト８が比較的低い覚醒状態、例えば、リラックス状態となる。よって、この一連の状態により、ヒト８のウルトラディアンリズムが発生しやすくなる。このウルトラディアンリズムと併せてヒト８が勉強をすることで、ヒト８の勉強の効率が高まる。

以上のように、制御部４８は、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制御する。次に、本実施形態の超音波発生装置２０では、ハイパーソニック効果にて得たい効果が得られやすいことについて説明する。

超音波発生装置２０の制御部４８は、ヒト８の体勢に基づいて、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制御する。

これにより、ヒト８の体勢に基づいて、ヒト８に照射される超音波の音圧が変更される。このため、超音波が照射されるべきヒト８の部位に超音波が照射されやすくなる。また、ヒト８の体勢が変わることによって生じる、超音波が照射されるべき部位とは異なる部位に超音波が照射されるという超音波の誤照射が抑制される。したがって、ハイパーソニック効果にて得たい効果が得られやすくなる。

（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８の交感神経の活性を増大させる部位として、後頸部８３が挙げられている。これに対して、ヒト８の交感神経の活性を増大させる部位は、後頸部８３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。

上記実施形態において、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位およびヒト８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超音波照射部の数が２つ以上であってもよい。超音波照射部の数が増加することに伴って、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位およびヒト８の交感神経の活性を増大させる部位に超音波が照射されやすくなる。

上記実施形態において、制御部４８は、ヒト８の体勢に基づいて、第１スピーカ５１および第２スピーカ５２から超音波を照射する時間を制御してもよい。

例えば、制御部４８は、第１比率Ｒ１が副交感閾値Ｒ１＿ｔｈ未満であるとき、第１比率Ｒ１が副交感閾値Ｒ１＿ｔｈ以上であるときと比較して第１スピーカ５１から超音波を照射する時間を短くする、例えば、その時間をゼロにする。また、制御部４８は、第２比率Ｒ２が交感閾値Ｒ２＿ｔｈ未満であるとき、第２比率Ｒ２が交感閾値Ｒ２＿ｔｈ以上であるときと比較して第２スピーカ５２から超音波を照射する時間を短くする、例えば、その時間をゼロにする。

同様に、制御部４８は、上記記載した各条件において、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小さくすることに代えて、第１スピーカ５１および第２スピーカ５２から超音波を照射する時間を短くする。例えば、制御部４８は、第１スピーカ５１および第２スピーカ５２から超音波を照射する時間をゼロにする。このように、第１スピーカ５１および第２スピーカ５２から超音波が照射される時間が制御されても、上記と同様に、ハイパーソニック効果にて得たい効果が得られやすくなる。

上記実施形態において、制御部４８は、超音波照射部からヒト８までの距離に基づいて、超音波照射部から照射される超音波の音圧を制御してもよい。

例えば、制御部４８は、体勢状態検出部４４によって撮像された画像および画像認識を用いて、体勢状態検出部４４からその画像に映るヒト８までの距離を算出する。また、制御部４８は、この算出した体勢状態検出部４４からその画像に映るヒト８までの距離と、予め設定された体勢状態検出部４４から超音波照射部までの距離とに基づいて、超音波照射部からヒト８までの距離を算出する。

そして、制御部４８は、この算出した超音波照射部からヒト８までの距離が第１距離閾値未満であるとき、第１距離閾値以上第２距離閾値未満であるときと比較して超音波照射部からの超音波の音圧を小さくする。また、制御部４８は、この算出した超音波照射部からヒト８までの距離が第１距離閾値以上、第２距離閾値未満であるとき、超音波照射部からヒト８までの距離が第１距離閾値未満であるときと比較して超音波照射部からの超音波の音圧を大きくする。なお、第１距離閾値は、超音波照射部からヒト８までの距離が比較的大きく、超音波照射部とヒト８とが比較的離れており、超音波がヒト８に照射されにくい状況であると判定されるように、実験やシミュレーション等により設定される。第２距離閾値は、第１距離閾値よりも大きい値であって、超音波照射部からヒト８までの距離が大幅に離れており、ヒト８が超音波を照射したくない状態であると判定されるように、実験やシミュレーション等により設定される。

これにより、超音波照射部とヒト８とが比較的離れているとき、超音波照射部からの超音波の音圧が大きくなることから、ヒト８の副交感神経の活性を増大させる部位またはヒト８の交感神経の活性を増大させる部位に超音波が照射されやすくなる。このため、ヒト８の副交感神経の活性またはヒト８の交感神経の活性が増大しやすくなる。したがって、ハイパーソニック効果にて得たい効果が得られやすくなる。

また、制御部４８は、上記算出した超音波照射部からヒト８までの距離が第２距離閾値以上であるとき、超音波照射部からヒト８までの距離が第１距離閾値以上、第２距離閾値未満であるときと比較して超音波照射部からの超音波の音圧を小さくする。例えば、このとき、制御部４８は、超音波照射部からの超音波の音圧をゼロにする。

これにより、超音波照射部からヒト８までの距離が離れておりヒト８が超音波を照射したくない状態であるとき、超音波照射部からの超音波の音圧が小さくなることから、ヒト８に超音波が照射されにくくなる。

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 体勢状態検出部
４６ 状況推定部
４８ 制御部
５１ 第１スピーカ
５２ 第２スピーカ

Claims (13)

1. 超音波発生装置であって、
   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照射部から照射される超音波の音圧、および、前記第２照射部から照射される超音波の音圧を制御する制御部（４８）と、
   を備え、
   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（８１）または前記ヒトの前頭部（８２）であって、
   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（８３）、前記ヒトの手首よりも先端側の部位である前記ヒトの手、前記ヒトの胸部および前記ヒトの背中のいずれかであって、
   前記制御部は、
   カメラ（４４）の画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が副交感閾値（Ｒ１＿ｔｈ）以上であるとき、前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が前記副交感閾値未満であるときと比較して前記第１照射部からの超音波の音圧を大きくし、
   前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が前記副交感閾値未満であるとき、前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が前記副交感閾値以上であるときと比較して前記第１照射部からの超音波の音圧を小さくし、
   前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が交感閾値（Ｒ２＿ｔｈ）以上であるとき、前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が前記交感閾値未満であるときと比較して前記第２照射部からの超音波の音圧を大きくし、
   前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が前記交感閾値未満であるとき、前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が前記交感閾値以上であるときと比較して前記第２照射部からの超音波の音圧を小さくする超音波発生装置。
2. 前記第１照射部の数は、２つ以上であって、
   前記第２照射部の数は、２つ以上である請求項１に記載の超音波発生装置。
3. 前記超音波の周波数は、２０ｋＨｚ以上である請求項１または２に記載の超音波発生装置。
4. 前記超音波発生装置は、前記ヒトの心拍数に関する値に基づいて、前記ヒトの睡眠状態を推定する解析部（４２）をさらに備え、
   前記制御部は、前記睡眠状態に基づいて、前記第１照射部から照射される超音波の音圧、および、前記第２照射部から照射される超音波の音圧を制御する請求項１または２に記載の超音波発生装置。
5. 前記制御部は、前記ヒトが睡眠中であるとき、前記ヒトが覚醒しているときと比較して前記第１照射部からの超音波の音圧を大きくする請求項４に記載の超音波発生装置。
6. 前記制御部は、前記ヒトがノンレム睡眠中であるとき、前記ヒトが覚醒しているときと比較して前記第１照射部からの超音波の音圧を大きくする請求項４に記載の超音波発生装置。
7. 前記制御部は、前記ヒトがレム睡眠中であるとき、前記ヒトがノンレム睡眠中であるときと比較して前記第２照射部からの超音波の音圧を大きくする請求項４に記載の超音波発生装置。
8. 前記超音波発生装置は、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４に記載の超音波発生装置。
9. 前記超音波発生装置は、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４に記載の超音波発生装置。
10. 前記制御部は、前記ヒトの血糖値に関する値が血糖閾値以上であるとき、前記血糖値に関する値が前記血糖閾値未満であるときと比較して前記第１照射部からの超音波の音圧を大きくする請求項１または２に記載の超音波発生装置。
11. 前記制御部は、
    第１所定時間内において、前記第２照射部からの超音波の音圧を、前記第１照射部からの超音波の音圧よりも大きくし、
    前記第１所定時間経過後から第２所定時間内において、前記第１照射部からの超音波の音圧を、前記第２照射部からの超音波の音圧よりも大きくする請求項１または２に記載の超音波発生装置。
12. 前記制御部は、
    前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が前記副交感閾値（Ｒ１＿ｔｈ）以上であるとき、前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が前記副交感閾値未満であるときと比較して前記第１照射部から超音波を照射する時間を長くし、
    前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記副交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ１）が前記副交感閾値未満であるとき、前記割合に関する値が前記副交感閾値以上であるときと比較して前記第１照射部から超音波を照射する時間を短くし、
    前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が前記交感閾値（Ｒ２＿ｔｈ）以上であるとき、前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が前記交感閾値未満であるときと比較して前記第２照射部から超音波を照射する時間を長くし、
    前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が前記交感閾値未満であるとき、前記画像に映る前記ヒトの身体全体の大きさに対する前記画像に映る前記交感神経の活性を増大させる部位の大きさの割合に関する値（Ｒ２）が前記交感閾値以上であるときと比較して前記第２照射部から超音波を照射する時間を短くする請求項１または２に記載の超音波発生装置。
13. 前記制御部は、
    前記第１照射部から前記ヒトまでの距離が第１距離閾値以上、第２距離閾値未満であるとき、前記第１照射部から前記ヒトまでの距離が前記第１距離閾値未満であるときと比較して前記第１照射部からの超音波の音圧を大きくし、
    前記第１照射部から前記ヒトまでの距離が前記第２距離閾値以上であるとき、前記第１照射部から前記ヒトまでの距離が第前記第１距離閾値以上、前記第２距離閾値未満であるときと比較して前記第１照射部からの超音波の音圧を小さくし、
    前記第２照射部から前記ヒトまでの距離が第３距離閾値以上、第４距離閾値未満であるとき、前記第２照射部から前記ヒトまでの距離が前記第３距離閾値未満であるときと比較して前記第２照射部からの超音波の音圧を大きくし、
    前記第２照射部から前記ヒトまでの距離が前記第４距離閾値以上であるとき、前記第２照射部から前記ヒトまでの距離が第前記第３距離閾値以上、前記第４距離閾値未満であるときと比較して前記第２照射部からの超音波の音圧を小さくする請求項１または２に記載の超音波発生装置。