JP2006315467A - 酸素富化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度酸素空気を供給する酸素富化装置において、運転中の使用者の疲労状態に応じて、酸素富化空気の噴出し状態を変化させることで、快適な運転環境を提供することを目的とする。
【解決手段】運転者の生体情報をもとに疲労状態を検出し、酸素富化空気の噴出し方法を制御することによって、運転者のドライブ中のストレスや疲労を軽減し、快適な車内空間を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は酸素富化手段を用いて得られる、酸素富化空気を車両内の運転者に供給する酸素富化装置に関するものである。

従来の酸素富化装置は、酸素富化空気を発生させる酸素富化モジュールを備え、酸素センサで車室内の酸素濃度を検出し、検出した酸素濃度と設定値とを比較してコンプレッサーをオンオフ制御する構成となっている。
特開昭５９−２１２６３２号公報

しかしながら、従来の酸素富化装置では、室内の酸素濃度を所定の値に安定させる為に、コンプレッサーのオンオフ制御をしているのみであり、移動車内での使用に最も適した制御はなされておらず、使い勝手の良い酸素富化装置とは言い難かった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、運転時の疲労を検出し、疲労状態に合わせた酸素富化空気を提供することで、快適な運転環境を提供することを目的としている。

上記従来の課題を解決するために、本発明の酸素富化装置は、車両内に設けた運転者の生体情報を収集する生体情報収集手段と、酸素富化空気を発生させる酸素富化手段と、酸素富化手段で発生した酸素富化空気を車両内に噴出する噴出し手段と、生体情報収集手段で得た生体情報より運転者の疲労状態を検知する疲労検知手段を備え、運転者の疲労状態にあわせて噴出し手段からの酸素富化空気の噴出し方法を変化させることで、快適な運転環境を提供することができる。

本発明の酸素富化装置は、運転者の生体情報をもとに酸素富化空気の噴出し方法を制御することによって、運転者のドライブ中のストレスや疲労を軽減し、快適な車内空間を提供することができる。

第１の発明は、車両内に設けた運転者の生体情報を収集する生体情報収集手段と、酸素富化空気を発生させる酸素富化手段と、酸素富化手段で発生した酸素富化空気を車両内に噴出する噴出し手段と、生体情報収集手段で得た生体情報より運転者の疲労状態を検知する疲労検知手段を備え、疲労検知手段は生体情報収集手段で得た生体情報から運転者の疲労状態を検知し、酸素富化手段で発生した酸素富化空気の噴出し方法を変化させることで、運転者の疲労状態に合った酸素富化空気が供給され、運転中の疲労を軽減することができる。

第２の発明は、生体情報収集手段を、心拍を検出する心拍検出手段とすることで、運転者の疲労や緊張を検知することができる。

第３の発明は、心拍検出手段を圧電特性を有する圧電体で構成することで、非侵襲で心拍数を検出することができ、生体情報収集における運転者の負担を軽減することができる。

第４の発明は、心拍検出手段をハンドル部に設けることで、運転時にハンドルをにぎる手のひらから心拍数を検出することで、運転を妨げずに生体情報を収集することができる。

第５の発明は、心拍検出手段を座席シート内に設けることで、運転者はシートに着座するだけで心拍数を検出することが可能となり、運転を妨げずに生体情報を収集することができる。

第６の発明は、疲労検知手段は、心拍のゆらぎにより運転者の疲労を検知することで、運転者の体調を含めた疲労状態を検知することができる。

第７の発明は、疲労検知手段は、運転者の過去の疲労状態を記録する記録手段と、過去の疲労状態と現在の疲労状態を比較する比較手段を備え、運転開始時の疲労状態を過去の疲労状態と比較することで、運転開始時の疲労状態を推定することができ、その状態を運転者に告知することができる。

第８の発明は、運転者の疲労状態により、酸素富化空気を断続的に運転者に向けて噴出することで、疲労時に酸素富化空気が供給され、運転中の疲労軽減効果を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施例について図面を用いて説明する。図１は例えば自動車の車内に配置した酸素富化装置の外観図、図２は回路構成ブロック図である。

図１において、本体１には、周囲の空気を取り入れる吸入部２と、本体１内部で酸素濃度が高められた酸素富化空気が吐出される吐出部３が設けられている。吐出部３には、切り替え手段４を介して運転者である使用者の近傍まで酸素富化空気を導くチューブ５および車内空間に酸素富化空気を吐出する吐出部（図示せず）が接続されている。チューブ５には、使用者が本装置を使用して酸素富化空気を吸引するときに頭部近傍に装着するヘッドセット６が接続され、ヘッドセット６の一部には酸素富化空気を使用者に排出する吐出口７が設けられている。さらに、手動で本体を運転させるための運転スイッチ８および運転状態を知らせる表示部９が上部に設けられている。

車内の座席シート１０には、生体情報検出手段１１（図示せず）として座席硬質ウレタンフォーム１２と座席カバー１３の間に設けたシート状圧電センサ１４が設けられ、着座した運転者の心拍を臀部より検出する構成となっている。

図２において、生体情報検出手段１１で検出した生体情報より、疲労検知手段１５で運転者の疲労状態を検出し、空気搬送手段１６の運転を制御するとともに、運転時の疲労状態を記録する記録手段１７と、記録手段１７に記録した過去の疲労状態と現在の疲労状態を比較手段１８で比較することで、運転開始時の疲労状態を推定することができ、その状態を運転者に告知することができる。

本体１は車両内の例えば、座席シート１０の横に据え付けられ、電源部としては、例えばシガーライターの直流電圧ジャックと連結されている。本体１内部には、図示していないが空気搬送手段１６としての真空ポンプ、酸素富化手段として酸素と窒素を分離する酸素富化膜が内蔵されており、空気搬送手段１６が動作することで、酸素濃度が高められた空気（酸素富化空気）が吐出部３から吐出され、チューブ５を通って吐出口７から使用者の口元近傍へ排出される構成である。

つぎに、酸素富化膜により酸素富化空気が得られる原理について説明する。酸素富化膜は有機高分子の平膜により構成され、膜を通過する分子の速度の差を利用するもので、空気中の窒素に比べ酸素をよく通す膜を使用することで、膜通過前よりも酸素濃度が高い酸素富化空気を得ることができる。通常の空気において酸素濃度は約２１％（窒素約７９％）であり、生成される酸素富化空気の酸素濃度や風量は、酸素富化膜の形態、大きさなどによって変わるが、本実施例では、酸素富化膜を通過後の酸素富化空気の酸素濃度が約３０％（窒素約７０％）となるものを用いている。

以上のように構成された酸素富化装置の動作について説明する。運転者は座席シート１０に着座しエンジンを始動させて運転を行う。換気不足等により車内の酸素濃度が低下すると、集中力が低下することが分かっており運転時には、車内の酸素濃度を一定に保つため、酸素濃度が高められた空気（酸素富化空気）を車内全体に向けて吐出し、車内の酸素濃度を一定に保っている。

つぎに、座席シート１０の座席カバー１３の下に設けたシート状圧電センサ１４により、運転者の心電波形を検出する。疲労検知手段１５では得られた心電波形より、ピークを検出し、心拍のＲ−Ｒ間隔から、心拍のゆらぎを検出し疲労度を算出する。疲労やストレスがかかると、Ｒ−Ｒ間隔のゆらぎは減少し、リラックスしているときにはＲ−Ｒ間隔はゆらぎを有するため、心拍ゆらぎ状態の変化により、運転者の疲労状態を判定することができる。

また、心拍ゆらぎ状態は個人差もあるため、より正確な判定を行うため、過去の個人のデータを記録手段１７に記録し、比較手段１８に現在の状態と比較することや、記録手段１７に蓄積したデータと比較することで、運転開始時の疲労状態を判定することも可能となり、すでに疲労状態にある場合には、運転時の注意を促すこともできる。

疲労検知手段１５により、運転者が疲労状態にあると検知した場合には、酸素濃度が高められた空気（酸素富化空気）が吐出部３から吐出され、切り替え手段４によりチューブ５に切り替えられ、チューブ５を通って吐出口７から使用者の口元近傍へ噴出される。車内全体に吐出する場合より、運転者には高濃度の酸素富化空気が供給され、運転者は酸素富化空気の覚醒作用およびリフレッシュ作用により、リフレッシュすることで、疲労を軽減することが可能である。つまり、疲労検知手段１５の検知するデータにより、酸素富化空気の濃度を変化させたり、送り出す量を変化させたりして酸素富化空気の送り出し方を変化させている。

また、運転時のみでなく、運転終了後や休憩中に酸素富化空気を吸引することでも、同様の効果を得ることができ、さらに酸素富化空気を吸引することで、筋肉疲労により生成した乳酸の分解を促進する効果も期待されるため、長時間運転後に生じやすい肩こり等を軽減することができる。

なお、本実施例では生体情報として、非侵襲センシングが可能で運転者の負担を軽減する心拍を用いているが、生体情報として脈波、脳波、体温、血圧等を用いた場合でも同様の効果を得ることができる。

なお、心拍検出手段は、ハンドル部に設け手のひらより心拍を検出することや、背もたれシートに設けた場合でも同様の効果を得ることができる。

とくに、ハンドル部に設けた場合には、着衣の影響を受けず、直接心拍を検出することが可能となり、検出精度を高めることができる。

なお、運転者が疲労状態にあると検知した場合に吐出口７から使用者の口元近傍へ噴出される酸素富化空気の供給頻度は本実施例によって限定されるものでなく、連続的もしくは断続的に空気の刺激として運転者に吐出することも含まれている。

以上のように本発明にかかわる酸素富化装置は、運転者の疲労状態を検知して、酸素富化空気によるリフレッシュ作用で疲労を軽減することができ、快適な運転を提供することができる。自動車車両の運転者のみならず、電車、航空機や船舶の運転操作等の用途にも応用が可能である。

本発明の実施の形態１における酸素富化機本体の外観図 本発明の実施の形態１における回路構成ブロック図

符号の説明

１ 本体
２ 吸入部
３ 吐出部
４ 切り替え手段
５ チューブ
６ ヘッドセット
７ 吐出口
１０ 座席シート
１４ 圧電センサ
１６ 空気搬送手段

Claims (8)

1. 車両内に設けた運転者の生体情報を収集する生体情報収集手段と、酸素富化空気を発生させる酸素富化手段と、前記酸素富化手段で発生した酸素富化空気を車両内に噴出する複数の噴出し手段と、前記生体情報収集手段で得た生体情報より運転者の疲労状態を検知する疲労検知手段を備え、運転者の疲労状態により前記噴出し手段からの酸素富化空気の噴出し方法を変化させる酸素富化装置。
2. 生体情報収集手段は、心拍を検出する心拍検出手段とする請求項１記載の酸素富化装置。
3. 心拍検出手段は、圧電特性を有する圧電体を備え非侵襲で心拍数を検出する請求項２記載の酸素富化装置。
4. 心拍検出手段をハンドル部に設け、手のひらから心拍数を検出する請求項２または３記載の酸素富化装置。
5. 心拍検出手段を座席シート内に設けた請求項２または３記載の酸素富化装置。
6. 疲労検知手段は、心拍数のゆらぎにより疲労を検知する請求項１〜５のいずれか１項記載の酸素富化装置。
7. 疲労検知手段は、運転者の疲労状態を記録する記録手段と、過去の疲労状態と現在の疲労状態を比較する比較手段を備えた請求項６記載の酸素富化装置。
8. 運転者の疲労状態により、酸素富化空気を運転者に向けて噴出する請求項１〜７のいずれか１項記載の酸素富化装置。

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