JP2007209446A - 車両用温熱刺激装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能な車両用温熱刺激装置を提供する。
【解決手段】車両用温熱刺激装置１０では、圧電センサ２６によって乗員の周期的な変化を伴う生体リズム（呼吸リズム等）が検出されると、この検出結果に基づいて制御回路１６によってヒータエレメント２２，２４がオンオフされ、このヒータエレメント２２，２４のオンオフにより乗員の呼吸リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激が与えられる。従って、乗員の自律神経（副交感神経）の働きを高めることで生体機能を高めることができる。これにより、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用温熱刺激装置に係り、特に車両の乗員に対し温熱刺激を付与可能な車両用温熱刺激装置に関する。
従来、ヒータ装置としては、次のものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。例えば、特許文献１には、車両用のシートヒータの例が開示されている。この特許文献１に記載の例では、車両用シートに複数のヒータを分割して設け、且つ、この複数のヒータの発熱量を変化させるようにしている。そして、人体の温かさを感じやすい部位を集中して温めることで着座乗員に対し速熱感を与えるようにしている。
また、例えば、特許文献２には、電気カーペットの例が開示されている。この特許文献２に記載の例では、利用者の呼吸数又は心拍数を測定し、この呼吸数又は心拍数の増減に応じてヒータの温度の高低を調節するようにしている。
特開２００３−３３２０３０号公報（図１，図２） 特開２００２−２５０５３２号公報（図１２） 特開昭６４−６７８８６号公報
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の例では、車両の乗員に対し温熱刺激を与えることで例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることについては考慮されていない。従って、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えるようにするためには改善の余地がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能な車両用温熱刺激装置を提供することにある。
前記課題を解決するために、請求項１に記載の車両用温熱刺激装置は、乗員の周期的な変化を伴う生体リズムを検出する生体リズム検出手段と、前記乗員に対して温熱刺激を与える温熱刺激発生手段と、前記温熱刺激発生手段の前記乗員に対する温熱刺激が前記乗員の生体リズムに同期するように前記生体リズム検出手段による検出結果に基づいて前記温熱刺激発生手段を作動させる制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項１に記載の車両用温熱刺激装置では、生体リズム検出手段によって乗員の周期的な変化を伴う生体リズムが検出されると、制御手段によって生体リズム検出手段による検出結果に基づいて温熱刺激発生手段が作動され、この温熱刺激発生手段の作動により乗員の生体リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激が与えられる。
ここで、一般に、人は、例えば呼気時等に皮膚刺激が与えられると自律神経（交感神経および副交感神経）の働きが高まり、生体機能が高まることが知られている（例えば、第５５回日本自律神経学会総会／教育講演 鍼の生体反応と自律神経（伝統医術の心を汲み，科学的視点に立つ鍼灸療法）自律神経 第４０巻 第一号 ２００３年２月１５日 別刷 第２６頁）。
従って、請求項１に記載の車両用温熱刺激装置のように、乗員の生体リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えるようにすれば、乗員の自律神経（副交感神経）の働きを高めることで生体機能を高めることができる。これにより、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
請求項２に記載の車両用温熱刺激装置は、請求項１に記載の車両用温熱刺激装置において、前記生体リズム検出手段は、前記乗員の呼吸リズムを検出し、前記制御手段は、前記温熱刺激発生手段の前記乗員に対する温熱刺激が前記乗員の呼吸リズムに同期するように前記生体リズム検出手段による検出結果に基づいて前記温熱刺激発生手段を作動させることを特徴とする。
請求項２に記載の車両用温熱刺激装置では、生体リズム検出手段によって乗員の呼吸リズムが検出されると、制御手段によって生体リズム検出手段による検出結果に基づいて温熱刺激発生手段が作動され、この温熱刺激発生手段の作動により乗員の呼吸リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激が与えられる。
このように、請求項２に記載の車両用温熱刺激装置によれば、乗員の呼吸リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えることができるので、乗員の自律神経（副交感神経）の働きを高めることで生体機能を高めることができる。これにより、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
請求項３に記載の車両用温熱刺激装置は、請求項１に記載の車両用温熱刺激装置において、前記生体リズム検出手段は、前記乗員の心拍リズムを検出し、前記制御手段は、前記温熱刺激発生手段の前記乗員に対する温熱刺激が前記乗員の心拍リズムに同期するように前記生体リズム検出手段による検出結果に基づいて前記温熱刺激発生手段を作動させることを特徴とする。
請求項３に記載の車両用温熱刺激装置では、生体リズム検出手段によって乗員の心拍リズムが検出されると、制御手段によって生体リズム検出手段による検出結果に基づいて温熱刺激発生手段が作動され、この温熱刺激発生手段の作動により乗員の心拍リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激が与えられる。
このように、請求項３に記載の車両用温熱刺激装置によれば、乗員の心拍リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えることができるので、乗員の自律神経（副交感神経）の働きを高めることで生体機能を高めることができる。これにより、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
請求項４に記載の車両用温熱刺激装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置において、前記制御手段は、前記生体リズム検出手段によって検出された前記乗員の生体リズムに同期して前記温熱刺激発生手段を作動させることを特徴とする。
請求項４に記載の車両用温熱刺激装置では、生体リズム検出手段によって乗員の生体リズムが検出されると、制御手段によって生体リズム検出手段による検出結果に基づいて温熱刺激発生手段が乗員の生体リズムに同期して作動される。これにより、乗員の生体リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えることが可能となる。
請求項５に記載の車両用温熱刺激装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置において、前記制御手段は、前記温熱刺激発生手段の前記乗員に対する温熱刺激が前記乗員の生体リズムに同期するように前記生体リズム検出手段によって検出された前記乗員の生体リズムに対して位相差を有して前記温熱刺激発生手段を作動させることを特徴とする。
請求項５に記載の車両用温熱刺激装置では、生体リズム検出手段によって乗員の生体リズムが検出されると、この乗員の生体リズムに温熱刺激発生手段の乗員に対する温熱刺激が同期するように、制御手段によって乗員の生体リズムに対して位相差を有して温熱刺激発生手段が作動される。従って、例えば、温熱刺激発生手段と乗員との間に介在する部材の熱伝導効率の影響で温熱刺激発生手段が作動してから実際に乗員に対し温熱刺激が与えられるまでに時間を要する場合でも、上述のように乗員の生体リズムに対して所定の位相差を有して温熱刺激発生手段を作動させることで、乗員の生体リズムに乗員に対する温熱刺激を同期させることができる。これにより、車両の乗員に与える例えば疲労低減や体質改善等の効果をより一層高めることが可能となる。
請求項６に記載の車両用温熱刺激装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置において、前記温熱刺激発生手段は、熱を発生及び吸収可能に構成されていることを特徴とする。
請求項６に記載の車両用温熱刺激装置では、温熱刺激発生手段が熱を発生するように動作すると乗員に対し温熱刺激が与えられ、温熱刺激発生手段が熱を吸収するように動作すると乗員の温熱刺激が与えられていた部分が冷却される。
従って、請求項６に記載の車両用温熱刺激装置によれば、乗員の温熱刺激が与えられていた部分を冷却した後に温熱刺激を与えることができるので、温熱刺激の付与前後で乗員に対する温度変化を大きくすることができる。これにより、車両の乗員に与える例えば疲労低減や体質改善等の効果をより一層高めることが可能となる。
請求項７に記載の車両用温熱刺激装置は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置において、前記温熱刺激発生手段は、乗員に対して熱源を接離可能に構成されていることを特徴とする。
請求項７に記載の車両用温熱刺激装置では、温熱刺激発生手段が熱源を乗員に接すると乗員に対し温熱刺激が与えられ、温熱刺激発生手段が熱源を乗員から離すと乗員に対する温熱刺激が消滅する。
従って、請求項７に記載の車両用温熱刺激装置によれば、例えば、熱源の温度を一定に保った状態でも、この熱源を乗員に対して接離させることで乗員に対し温熱刺激を与えることができる。これにより、熱源の温度制御が不要となり低コスト化を図ることができる。
また、請求項７に記載の車両用温熱刺激装置において、例えば、熱源を発熱状態と発熱休止状態とに切替可能に構成し、熱源が乗員に接しているときに熱源を発熱状態として乗員に対し温熱刺激を与え、熱源が乗員から離れているときに熱源を発熱休止状態とすれば、熱源が乗員から離れているときには熱源が発熱休止状態となることで熱源を冷却することができるので、乗員に対する温熱刺激の温度変化を大きくすることができる。これにより、車両の乗員に与える例えば疲労低減や体質改善等の効果をより一層高めることが可能となる。
請求項８に記載の車両用温熱刺激装置は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置において、前記温熱刺激発生手段は、車両用シートに設けられていることを特徴とする。
請求項８に記載の車両用温熱刺激装置では、温熱刺激発生手段が車両用シートに設けられている。従って、車両の乗員に対し、車両用シートに着座させた状態で温熱刺激を与えることができる。
以上詳述したように、本発明によれば、車両の乗員に対し温熱刺激を与えることで例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０について説明する。
図１には、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０の全体構成を示すブロック図、図２には本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０の動作を示すフローチャート、図３には本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０の動作を示すタイミングチャートがそれぞれ示されている。
図１に示される本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０は、例えば、乗用自動車等の車両に好適に装備されるものであり、車両用シート１２と、操作スイッチ１４と、制御手段としての制御回路１６とを主要な構成として備えている。
車両用シート１２には、シートバック１８とシートクッション２０とが設けられており、このシートバック１８及びシートクッション２０の各シート表面側には、温熱刺激発生手段としてのヒータエレメント２２，２４が内蔵されている。また、このヒータエレメント２２，２４は、制御回路１６により作動され、作動時には発熱して各シート表面を温めて着座乗員に対し温熱刺激を与える構成である。なお、本実施形態（その他の実施形態も同様）において、温熱刺激とは、例えば、乗員が温熱刺激を与えられたときに皮膚に熱的な刺激が与えられたことを感じ得る刺激のことである。
また、シートバック１８のヒータエレメント２２よりも上側のシート表面側には、ひずみに応じた信号を出力可能な生体リズム検出手段としての圧電センサ２６が内蔵されている。この圧電センサ２６は、着座乗員の呼吸動作に伴う上半身の変形によってひずむように配置構成されており、例えば、図３（ａ）に示されるように着座乗員の呼気時には正の信号を出力し、着座乗員の吸気時には負の信号を出力可能に構成されている。
操作スイッチ１４は、例えば、インストルメントパネルや車両用シート１２に配置され、着座乗員のオンオフ操作に応じた信号を出力可能に構成されている。
制御回路１６は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた電気回路で構成されており、その入力部に圧電センサ２６、イグニッションスイッチ２８及び操作スイッチ１４が接続されており、その出力部にヒータエレメント２２，２４が接続されている。そして、制御回路１６は、圧電センサ２６、イグニッションスイッチ２８及び操作スイッチ１４から出力された信号に基づいてヒータエレメント２２，２４を作動させる構成である。なお、この制御回路１６の動作については以下に詳述する。
次に、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０の動作と併せてその作用及び効果について説明する。
制御回路１６は、イグニッションスイッチ２８から出力されたスイッチオン信号及び操作スイッチ１４から出力されたスイッチオン信号を入力すると、図２のフローチャートで示されるプログラム処理を開始する。
制御回路１６は、図２のフローチャートで示されるプログラム処理を開始すると、先ず、圧電センサ２６からの出力信号を入力することで着座乗員の呼吸動作を検出し（ステップＳ１）、このときの着座乗員の呼吸動作が吸気の動作であるか呼気の動作であるかを圧電センサ２６からの出力信号に基づいて判定する（ステップＳ２）。
ここで、着座乗員の上半身が呼吸動作に伴って変形すると、圧電センサ２６は、図３（ａ）に示されるように着座乗員の呼気時には正となり着座乗員の吸気時には負となる正弦波信号を出力する。
制御回路１６は、上述のステップＳ１の処理において圧電センサ２６から例えば図３（ａ）の期間Ｔ１で示される如く正の信号を入力した場合には、このときの着座乗員の呼吸動作が呼気であると判定し、ヒータエレメント２２，２４を図３（ｂ）の期間Ｔ１に示される如くスイッチオンとして作動させる（ステップＳ３）。そして、ヒータエレメント２２，２４がスイッチオンとなって作動して発熱すると、車両用シート１２のシートバック１８及びシートクッション２０が温められてこれらの表面の実際の温度が図３（ｃ）に示される如く上昇する。これにより、着座乗員に対して温熱刺激が与えられる。
一方、制御回路１６は、上述のステップＳ１の処理において圧電センサ２６から例えば図３（ａ）の期間Ｔ２で示される如く負の信号を入力した場合には、このときの着座乗員の呼吸動作が吸気であると判定し、ヒータエレメント２２，２４を図３（ｂ）の期間Ｔ２に示される如くスイッチオフとして停止させる（ステップＳ４）。そして、ヒータエレメント２２，２４がスイッチオフとなって停止すると、車両用シート１２のシートバック１８及びシートクッション２０の表面が車室内の空気によって冷却されてこれらの表面の実際の温度が図３（ｃ）に示される如く低下する。
続いて、制御回路１６は、イグニッションスイッチ２８からの出力信号及び操作スイッチ１４からの出力信号に基づいて一連のプログラム処理を終了するか否かを判断し（ステップＳ５）、一連のプログラム処理を終了しない場合には、上述のステップＳ１の処理に戻る。そして、ステップＳ５の処理で終了と判断するまで、上述のステップＳ１〜ステップＳ４の処理を繰り返し行う。これにより、図３に示される如く、乗員の呼吸リズムに同期するようにして着座乗員に対し温熱刺激が繰り返し与えられる。
ここで、一般に、人は、例えば呼気時等に皮膚刺激が与えられると自律神経（交感神経および副交感神経）の働きが高まり、生体機能が高まることが知られている（例えば、第５５回日本自律神経学会総会／教育講演 鍼の生体反応と自律神経（伝統医術の心を汲み，科学的視点に立つ鍼灸療法）自律神経 第４０巻 第一号 ２００３年２月１５日 別刷 第２６頁）。
従って、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０のように、着座乗員の呼吸リズムに同期するように着座乗員に対し温熱刺激を与えるようにすれば、乗員の自律神経（副交感神経）の働きを高めることで生体機能を高めることができる。これにより、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
また、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０では、ヒータエレメント２２，２４が車両用シート１２に設けられている。従って、車両の乗員に対し、車両用シート１２に着座させた状態で温熱刺激を与えることができる。特に、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０を運転座席に設ければ、ドライバに対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
次に、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０の変形例について説明する。
上記実施形態では、制御回路１６が、ステップＳ１の処理において任意のタイミングで圧電センサ２６からの出力信号を入力し、この信号に基づいて着座乗員の呼吸動作の判定を行い、この判定結果に基づいてヒータエレメント２２，２４をオンオフすることで乗員の呼吸リズムに同期するように着座乗員に対し温熱刺激を繰り返し与えるようにしていたが、次のようにしても良い。
すなわち、制御回路１６は、圧電センサ２６から連続して出力される信号を入力し、着座乗員の吸気の動作から呼気の動作に切り替わったとき（つまり図３（ａ）のタイミングｔ１）に、これに同期してヒータエレメント２２，２４をスイッチオンとし、着座乗員の呼気の動作から吸気の動作に切り替わったとき（つまり図３（ａ）のタイミングｔ２）に、これに同期してヒータエレメント２２，２４をスイッチオフとしても良い。このようにしても、図３に示されるように、乗員の呼吸リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えることが可能となる。
なお、上記実施形態及び上記変形例の如く乗員の呼吸リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えるようにしても、実際には、例えば、ヒータエレメント２２，２４と乗員との間に介在するクッション材やシート表皮等の熱伝導効率の影響で、図３（ａ）に示される乗員の呼吸リズムに対し、図３（ｃ）に示される如く乗員に対する温熱刺激に遅れ（位相差θ）が生じる場合がある。従って、この場合には、次のようにしても良い。
つまり、制御回路１６は、図４（ａ）に示される乗員の呼吸リズムに図４（ｃ）に示される如くヒータエレメント２２，２４の乗員に対する温熱刺激が位相差を有することなく同期するように、図４（ａ）に示される乗員の呼吸リズムに対して、ヒータエレメント２２，２４を図４（ｂ）に示される如く位相差θを有して（位相を進めて）オンオフさせても良い。
このようにすれば、例えば、ヒータエレメント２２，２４と乗員との間に介在するクッション材やシート表皮等の熱伝導効率の影響でヒータエレメント２２，２４が作動してから実際に乗員に対し温熱刺激が与えられるまでに時間を要する場合でも、乗員の呼吸リズムに位相差を有することなく乗員に対する温熱刺激を同期させることができる。これにより、車両の乗員に与える例えば疲労低減や体質改善等の効果をより一層高めることが可能となる。
また、上記実施形態では、乗員によって呼気が行われる毎にヒータエレメント２２，２４を作動させて乗員に対し温度刺激を与えるようにしていたが、例えば、呼気の複数回に１回の割合でヒータエレメント２２，２４を作動させて乗員に対し温度刺激を与えるようにしても良い。
また、上記実施形態では、ヒータエレメント２２，２４を車両用シート１２に内蔵したが、例えば、ヒータエレメント２２，２４をドアトリム、アームレスト、ステアリングハンドル等に内蔵しても良い。また、本発明に係る温熱刺激発生手段は、ヒータエレメント２２，２４に限られず、例えば、温風を発生するエアコンユニットや足元のハロゲンヒータ等で構成しても良い。
また、上記実施形態では、圧電センサ２６により乗員の呼吸リズムを検出するように構成していたが、赤外線センサやその他のセンサにより乗員の呼吸リズムを検出（つまり呼気の温度を検出）するように構成しても良い。
［第二実施形態］
以下、本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０について説明する。
図５には、本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０の全体構成を示すブロック図、図６には本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０の動作を示すフローチャート、図７には本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０の動作を示すタイミングチャートがそれぞれ示されている。
図５に示される本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０は、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０のヒータエレメント２２，２４の代わりに、温熱刺激発生手段としての温冷ユニット４２，４４を設けたものである。従って、本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０において、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０と同一の構成については同一の符号を用いることとしてその説明を省略する。
本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０において、温冷ユニット４２，４４は、例えば、図示しない複数のペルチェ素子を有して構成されている。この温冷ユニット４２，４４に設けられた各ペルチェ素子は、制御回路１６により作動され、例えば、制御回路１６から印加される電圧の極性に応じて熱の発生（加温動作）と熱の吸収（冷却動作）とを行なうように構成されている。そして、温冷ユニット４２，４４に設けられた複数のペルチェ素子が熱を発生したときには各シート表面が温められて着座乗員に対して温熱刺激が与えられ、温冷ユニット４２，４４に設けられた複数のペルチェ素子が熱を吸収したときには各シート表面が冷却される構成である。
また、制御回路１６は、その出力部に温冷ユニット４２，４４が接続されており、圧電センサ２６、イグニッションスイッチ２８及び操作スイッチ１４から出力された信号に基づいて温冷ユニット４２，４４を制御する構成である。なお、この制御回路１６の動作については以下に詳述する。
次に、本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０の動作と併せてその作用及び効果について説明する。
なお、本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０の制御回路１６は、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０の制御回路１６が行う図２のフローチャートで示されるプログラム処理のステップＳ３及びステップＳ４の代わりに、図６に示されるようにステップＳ３Ａ及びステップＳ４Ａを行うようにしたものである。従って、以下、本発明の第二実施形態においては、本発明の第一実施形態と異なる部分について説明し、共通部分は上記第一実施形態の説明を参照することとする。
本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０において、制御回路１６は、ステップＳ１の処理において圧電センサ２６から例えば図７（ａ）の期間Ｔ１で示される如く正の信号を入力した場合には、このときの着座乗員の呼吸動作が呼気であると判定し、温冷ユニット４２，４４の各ペルチェ素子を図７（ｂ）の期間Ｔ１に示される如く熱を発生（加温動作）するように作動させる（ステップＳ３Ａ）。そして、温冷ユニット４２，４４が熱を発生すると、車両用シート１２のシートバック１８及びシートクッション２０が温められてこれらの表面の実際の温度が図７（ｃ）に示される如く上昇する。これにより、着座乗員に対して温熱刺激が与えられる。
一方、制御回路１６は、ステップＳ１の処理において圧電センサ２６から例えば図７（ａ）の期間Ｔ２で示される如く負の信号を入力した場合には、このときの着座乗員の呼吸動作が吸気であると判定し、温冷ユニット４２，４４の各ペルチェ素子を図７（ｂ）の期間Ｔ２に示される如く熱を吸収（冷却動作）するように作動させる（ステップＳ４Ａ）。そして、温冷ユニット４２，４４が熱を吸収すると、車両用シート１２のシートバック１８及びシートクッション２０の表面が冷却されてこれらの表面の実際の温度が図７（ｃ）に示される如く低下する。
そして、制御回路１６は、ステップＳ５の処理で終了と判断するまで、上述のステップＳ１〜ステップＳ４Ａの処理を繰り返し行う。これにより、図７に示される如く、乗員の呼吸リズムに同期するようにして着座乗員に対し温熱刺激が繰り返し与えられる。
このように、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０では、着座乗員の呼吸リズムに同期するように着座乗員に対し温熱刺激を与えることができるので、乗員の自律神経（副交感神経）の働きを高めることで生体機能を高めることができる。これにより、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
また、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０では、温冷ユニット４２，４４が熱を発生するように動作すると乗員に対し温熱刺激が与えられ、温冷ユニット４２，４４が熱を吸収するように動作すると乗員の温熱刺激が与えられていた部分が冷却される。従って、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０によれば、乗員の温熱刺激が与えられていた部分を冷却した後に温熱刺激を与えることができるので、温熱刺激の付与前後で乗員に対する温度変化を大きくすることができる。
つまり、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０のように、ヒータエレメント２２，２４のオンオフ動作だけでは、乗員に対する温度変化の幅はαである（図３参照）。これに対し、本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０のように、温冷ユニット４２，４４により熱の発生と吸収をすると、乗員に対する温度変化の幅をαよりも大きいβとすることができる（図７参照）。これにより、車両の乗員に与える例えば疲労低減や体質改善等の効果をより一層高めることが可能となる。
また、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０においても、温冷ユニット４２，４４は車両用シート１２に設けられている。従って、車両の乗員に対し、車両用シート１２に着座させた状態で温熱刺激を与えることができる。
次に、本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０の変形例について説明する。
上記実施形態では、制御回路１６が、ステップＳ１の処理において任意のタイミングで圧電センサ２６からの出力信号を入力し、この信号に基づいて着座乗員の呼吸動作の判定を行い、この判定結果に基づいて温冷ユニット４２，４４を温冷動作させることで乗員の呼吸リズムに同期するように着座乗員に対し温熱刺激を繰り返し与えるようにしていたが、次のようにしても良い。
すなわち、制御回路１６は、圧電センサ２６から連続して出力される信号を入力し、着座乗員の吸気の動作から呼気の動作に切り替わったとき（つまり図７（ａ）のタイミングｔ１）に、これに同期して温冷ユニット４２，４４を加温動作させ、着座乗員の呼気の動作から吸気の動作に切り替わったとき（つまり図７（ａ）のタイミングｔ２）に、これに同期して温冷ユニット４２，４４を冷却動作させても良い。このようにしても、図７に示されるように、乗員の呼吸リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えることが可能となる。
また、制御回路１６は、図８（ａ）に示される乗員の呼吸リズムに図８（ｃ）に示される如くシート表面の実際の温度（温冷ユニット４２，４４の乗員に対する温熱刺激）が位相差を有することなく同期するように、図８（ａ）に示される乗員の呼吸リズムに対して、温冷ユニット４２，４４を図８（ｂ）に示される如く位相差θを有して（位相を進めて）温冷動作させても良い。
このようにすれば、例えば、温冷ユニット４２，４４と乗員との間に介在するクッション材やシート表皮等の熱伝導効率の影響で温冷ユニット４２，４４が作動してから実際に乗員に対して温度変化が与えられるまでに時間を要する場合でも、乗員の呼吸リズムに位相差を有することなく乗員に対する温熱刺激を同期させることができる。これにより、車両の乗員に与える例えば疲労低減や体質改善等の効果をより一層高めることが可能となる。
また、上記実施形態では、乗員によって呼気が行われる毎に温冷ユニット４２，４４を加温動作させて乗員に対し温度刺激を与えるようにしていたが、例えば、呼気の複数回に１回の割合で温冷ユニット４２，４４を加温動作させて乗員に対し温度刺激を与えるようにしても良い。
また、上記実施形態では、温冷ユニット４２，４４を車両用シート１２に内蔵したが、例えば、温冷ユニット４２，４４をドアトリム、アームレスト、ステアリングハンドル等に内蔵しても良い。
なお、本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置５０において、上記第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０と同一の構成については上記第一実施形態と同様に変形することができることは勿論である。
［第三実施形態］
以下、本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０について説明する。
図９には、本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０の全体構成を示すブロック図、図１０には本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０の動作を示すフローチャート、図１１には本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０の動作を示す説明図、図１２には本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０の動作を示すタイミングチャートがそれぞれ示されている。
図９に示される本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０は、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０のヒータエレメント２２，２４の代わりに、温熱刺激発生手段としてのヒータ付き可動式ランバーサポート５２を設けたものである。従って、本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０において、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０と同一の構成については同一の符号を用いることとしてその説明を省略する。
本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０において、ヒータ付き可動式ランバーサポート５２は、ヒータ部５４と駆動部５６とを有して構成されている。ヒータ部５４は、制御回路１６により作動され、作動時には発熱してシートバック１８のランバーサポート部１８Ａのシート表面を温める構成である。また、駆動部５６は、制御回路１６により制御されてヒータ部５４を乗員に対し接離する方向に押し引きして移動させるように構成されている。
また、車両用シート１２では、駆動部５６によりヒータ部５４が乗員に近づく側に押されて移動されると、図１１（ａ）に示される如くシートバック１８のランバーサポート部１８Ａがヒータ部５４と共に乗員に近づき（接し）、駆動部５６によりヒータ部５４が乗員から離れる側に引かれて移動されると、図１１（ｂ）に示される如くシートバック１８のランバーサポート部１８Ａもヒータ部５４と共に乗員から離れる構成である。
そして、本実施形態では、ヒータ付き可動式ランバーサポート５２のヒータ部５４が発熱した状態で乗員に近づくと着座乗員に対して温熱刺激が与えられ、ヒータ部５４が乗員から離れると着座乗員に対する温熱刺激が消滅する構成である。
また、制御回路１６は、その出力部にヒータ付き可動式ランバーサポート５２が接続されており、圧電センサ２６、イグニッションスイッチ２８及び操作スイッチ１４から出力された信号に基づいてヒータ付き可動式ランバーサポート５２を制御する構成である。なお、この制御回路１６の動作については以下に詳述する。
次に、本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０の動作と併せてその作用及び効果について説明する。
なお、本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０の制御回路１６は、本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０の制御回路１６が行う図２のフローチャートで示されるプログラム処理のステップＳ１、ステップＳ３及びステップＳ４の代わりに、図１０に示されるようにステップＳ１Ａ，ステップＳ１Ｂ、ステップＳ３Ｂ及びステップＳ４Ｂを行うようにしたものである。従って、以下、本発明の第三実施形態においては、本発明の第一実施形態と異なる部分について説明し、共通部分は上記第一実施形態の説明を参照することとする。
本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０において、制御回路１６は、図１０のフローチャートで示されるプログラム処理を開始すると、先ず、ヒータ付き可動式ランバーサポート５２のヒータ部５４を作動させ発熱させる（ステップＳ１Ａ）。これにより、シートバック１８のランバーサポート部１８Ａのシート表面が温められる。
続いて、制御回路１６は、圧電センサ２６からの出力信号を入力することで着座乗員の呼吸動作を検出し（ステップＳ１Ｂ）、このときの着座乗員の呼吸動作が吸気の動作であるか呼気の動作であるかを圧電センサ２６からの出力信号に基づいて判定する（ステップＳ２）。
そして、制御回路１６は、ステップＳ１Ｂの処理において圧電センサ２６から例えば図１２（ａ）の期間Ｔ１で示される如く正の信号を入力した場合には、このときの着座乗員の呼吸動作が呼気であると判定し、ヒータ付き可動式ランバーサポート５２の駆動部５６を図１２（ｂ）の期間Ｔ１に示される如く押し方向に作動させる（ステップＳ３Ｂ）。そして、駆動部５６が押し方向に作動すると、図１１（ａ）に示される如くシートバック１８のランバーサポート部１８Ａがヒータ部５４と共に乗員に近づき、これにより、図１２（ｃ）に示される如く着座乗員に対して温熱刺激が与えられる。
一方、制御回路１６は、ステップＳ１Ｂの処理において圧電センサ２６から例えば図１２（ａ）の期間Ｔ２で示される如く負の信号を入力した場合には、このときの着座乗員の呼吸動作が吸気であると判定し、ヒータ付き可動式ランバーサポート５２の駆動部５６を図１２（ｂ）の期間Ｔ２に示される如く引き方向に作動させる（ステップＳ４Ｂ）。そして、駆動部５６が引き方向に作動すると、図１１（ｂ）に示される如くシートバック１８のランバーサポート部１８Ａがヒータ部５４と共に乗員から離れ、これにより、図１２（ｃ）に示される如く着座乗員に対する温熱刺激が消滅する。
そして、制御回路１６は、ステップＳ５の処理で終了と判断するまで、上述のステップＳ１Ａ〜ステップＳ４Ａの処理を繰り返し行う。これにより、図１２に示される如く、乗員の呼吸リズムに同期するようにして着座乗員に対し温熱刺激が繰り返し与えられる。
このように、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０では、着座乗員の呼吸リズムに同期するように着座乗員に対し温熱刺激を与えることができるので、乗員の自律神経（副交感神経）の働きを高めることで生体機能を高めることができる。これにより、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
また、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０では、上述のように駆動部５６の温度を一定に保った状態でも、この駆動部５６を乗員に対して接離させることで乗員に対し温熱刺激を与えることができる。これにより、熱源の温度制御が不要となり低コスト化を図ることができる。
また、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０では、呼吸リズムに同期するようにランバーサポート部１８Ａを乗員に押し当てることで温熱刺激に加えて押し当てるという物理的刺激も与えることができるので、温熱刺激との相乗効果も得ることができる。
また、本実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０においても、車両の乗員に対し、車両用シート１２に着座させた状態で温熱刺激を与えることができる。
次に、本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０の変形例について説明する。
上記実施形態では、制御回路１６が、ステップＳ１Ｂの処理において任意のタイミングで圧電センサ２６からの出力信号を入力し、この信号に基づいて着座乗員の呼吸動作の判定を行い、この判定結果に基づいてヒータ付き可動式ランバーサポート５２のヒータ部５４を乗員に対し接離させて乗員の呼吸リズムに同期するように着座乗員に対し温熱刺激を繰り返し与えるようにしていたが、次のようにしても良い。
すなわち、制御回路１６は、圧電センサ２６から連続して出力される信号を入力し、着座乗員の吸気の動作から呼気の動作に切り替わったとき（つまり図１２（ａ）のタイミングｔ１）に、これに同期してヒータ付き可動式ランバーサポート５２の駆動部５６を押し方向に作動させ、着座乗員の呼気の動作から吸気の動作に切り替わったとき（つまり図１２（ａ）のタイミングｔ２）に、これに同期してヒータ付き可動式ランバーサポート５２の駆動部５６を引き方向に作動させても良い。このようにしても、図１２に示されるように、乗員の呼吸リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えることが可能となる。
また、上記実施形態では、ヒータ付き可動式ランバーサポート５２のヒータ部５４を発熱させた状態で乗員に対し接離させていたが、次のようにしても良い。
すなわち、例えば、ヒータ付き可動式ランバーサポート５２のヒータ部５４を発熱状態と発熱休止状態とに切替可能に構成し、ヒータ部５４が乗員に接しているときにヒータ部５４を発熱状態として乗員に対し温熱刺激を与え、ヒータ部５４が乗員から離れているときにヒータ部５４を発熱休止状態としても良い。このようにすれば、ヒータ部５４が乗員から離れているときにはヒータ部５４が発熱休止状態となることでヒータ部５４を冷却することができるので、乗員に対する温熱刺激の温度変化を大きくすることができる。これにより、車両の乗員に与える例えば疲労低減や体質改善等の効果をより一層高めることが可能となる。
また、この場合に、制御回路１６は、図１３（ａ）に示される乗員の呼吸リズムに図１３（ｄ）に示される如くシート表面の実際の温度（温冷ユニット４２，４４の乗員に対する温熱刺激）が位相差を有することなく同期するように、図１３（ａ）に示される乗員の呼吸リズムに対して、ヒータ付き可動式ランバーサポート５２のヒータ部５４を図１３（ｃ）に示される如く位相差θを有して（位相を進めて）オンオフ動作させても良い。
このようにすれば、例えば、ヒータ部５４と乗員との間に介在するクッション材やシート表皮等の熱伝導効率の影響でヒータ部５４が作動して発熱状態となってから実際に乗員に対して温度変化が与えられるまでに時間を要する場合でも、乗員の呼吸リズムに位相差を有することなく乗員に対する温熱刺激を同期させることができる。これにより、車両の乗員に与える例えば疲労低減や体質改善等の効果をより一層高めることが可能となる。
また、上記実施形態では、乗員によって呼気が行われる毎にヒータ付き可動式ランバーサポート５２の駆動部５６を押し方向に作動させて乗員に対し温度刺激を与えるようにしていたが、例えば、呼気の複数回に１回の割合でヒータ付き可動式ランバーサポート５２の駆動部５６を押し方向に作動させて乗員に対し温度刺激を与えるようにしても良い。
また、上記実施形態では、ヒータ部５４を車両用シート１２のランバーサポート部１８Ａに内蔵してこのヒータ部５４を接離させることで乗員に対し温熱刺激を与えるようにしていたが、その他にも、例えば、ヒータ部５４を車両用シート１２のサイサポート部（太もも裏のサポート部）等に内蔵してこのヒータ部５４を接離させることで乗員に対し温熱刺激を与えるようにしても良い。また、ヒータ部５４を車両用シート１２以外の例えばドアトリム、アームレスト、ステアリングハンドル等に内蔵してこのヒータ部５４を接離させることで乗員に対し温熱刺激を与えるようにしても良い。
なお、本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置６０において、上記第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０と同一の構成については上記第一実施形態と同様に変形することができることは勿論である。
［各実施形態に共通の変形例］
以下、上記各実施形態に共通の変形例について説明する。
（変形例１）
上記第一実施形態乃至第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０，５０，６０では、乗員の呼気と吸気の切り換りを呼吸リズムとし、この呼吸リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えるようにしていたが、乗員の呼吸数の変化の移り変わりを呼吸リズムとし、この呼吸リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えるようにしても良い。
すなわち、図１４（ａ）の期間Ｔ１で示される如く呼吸数が多いときには、図１４（ｂ）に示される如くヒータオンとして、図１４（ｃ）に示される如く乗員に対し温熱刺激を与え、図１４（ａ）の期間Ｔ２で示される如く呼吸数が少ないときには、図１４（ｂ）に示される如くヒータオフとして、図１４（ｃ）に示される如く乗員に対する温熱刺激を休止状態としても良い。
また、この場合に、例えば、ステアリングハンドルに組み込んだ心電センサの出力のゆらぎから乗員の呼吸数の変化の移り変わりの呼吸リズムを推定するようにしても良い。
（変形例２）
また、上記第一実施形態乃至第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置１０，５０，６０では、乗員の生体リズムの一例として乗員の呼吸リズムを検出し、この呼吸リズムに同期するように乗員に対して温熱刺激を与えるように構成されていたが、その他の生体リズムを検出し、この生体リズムに同期するように乗員に対して温熱刺激を与えるように構成されていても良い。
例えば、図１５に示される車両用温熱刺激装置７０のように、乗員の心電波形を検出可能な生体リズム検出手段としての心電計６６を設け、制御回路１６が、図１６（ａ）に示される如く乗員から検出した心電波形のうちＲ波（波形のピーク）に図１６（ｂ）に示される如くシート表面の実際の温度のピークが一致するように、心電計６６から検出された信号に基づいてヒータエレメント２２，２４を作動させ、乗員に対し温熱刺激を与えるように構成されていても良い。
このようにしても、着座乗員の心拍リズムに同期するように着座乗員に対し温熱刺激を与えることができるので、乗員の自律神経（副交感神経）の働きを高めることで生体機能を高めることができる。これにより、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
なお、本変形例では、乗員から心電波形のうちＲ波が検出される毎にヒータエレメント２２，２４を作動させて乗員に対し温度刺激を与えるようにしていたが、例えば、乗員から検出された心電波形のＲ波の複数回に１回の割合でヒータエレメント２２，２４を作動させて乗員に対し温度刺激を与えるようにしても良い。
（変形例３）
また、上記変形例２では、乗員から心電波形のうちＲ波が検出される毎に乗員に対し温熱刺激を与えるようにしていたが、乗員の心拍数の変化の移り変わりを心拍リズムとし、この心拍リズムに同期するように乗員に対し温熱刺激を与えるようにしても良い。
すなわち、図１７（ａ）に示されるように、乗員から心電波形を連続して検出してこの心電波形からＲ波の間隔を周波数解析する。このとき、乗員においては、例えば、図１７（ｂ）に示されるように、例えば、心電波形のＲ波の間隔（周波数）は、交感神経の影響によるゆらぎ又は呼吸に連動したゆらぎ等が生じる。
そして、図１７（ｃ）に示されるように、乗員から検出された心電波形のＲ波の間隔の粗密に応じて、例えば、図１７（ｄ）に示されるように、乗員の心拍数の変化の移り変わりによる心拍ゆらぎのリズムを得て、そして、図１７（ｅ）に示されるように、この心拍ゆらぎのリズムに同期するように乗員に対して温熱刺激を与えるようにしても良い。
このようにしても、着座乗員の心拍リズムに同期するように着座乗員に対し温熱刺激を与えることができるので、乗員の自律神経（副交感神経）の働きを高めることで生体機能を高めることができる。これにより、車両の乗員に対し例えば疲労低減や体質改善等の効果を与えることが可能となる。
本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第一実施形態に係る車両用温熱刺激装置の変形例の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第二実施形態に係る車両用温熱刺激装置の変形例の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置の動作を示す説明図である。 本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置の変形例の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第一乃至第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置の変形例の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第一乃至第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置の変形例の全体構成を示すブロック図である。 本発明の第一乃至第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置の変形例の動作を示すタイミングチャートである。 本発明の第一乃至第三実施形態に係る車両用温熱刺激装置の変形例を説明する図である。
符号の説明
１０，５０，６０，７０ 車両用温熱刺激装置
１２ 車両用シート
１６ 制御回路（制御手段）
２２，２４ ヒータエレメント（温熱刺激発生手段）
２６ 圧電センサ（生体リズム検出手段）
４２，４４ 温冷ユニット（温熱刺激発生手段）
５２ 可動式ランバーサポート（温熱刺激発生手段）
６６ 心電計（生体リズム検出手段）

Claims (8)

  1. 乗員の周期的な変化を伴う生体リズムを検出する生体リズム検出手段と、
    前記乗員に対して温熱刺激を与える温熱刺激発生手段と、
    前記温熱刺激発生手段の前記乗員に対する温熱刺激が前記乗員の生体リズムに同期するように前記生体リズム検出手段による検出結果に基づいて前記温熱刺激発生手段を作動させる制御手段と、
    を備えたことを特徴とする車両用温熱刺激装置。
  2. 前記生体リズム検出手段は、前記乗員の呼吸リズムを検出し、
    前記制御手段は、前記温熱刺激発生手段の前記乗員に対する温熱刺激が前記乗員の呼吸リズムに同期するように前記生体リズム検出手段による検出結果に基づいて前記温熱刺激発生手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用温熱刺激装置。
  3. 前記生体リズム検出手段は、前記乗員の心拍リズムを検出し、
    前記制御手段は、前記温熱刺激発生手段の前記乗員に対する温熱刺激が前記乗員の心拍リズムに同期するように前記生体リズム検出手段による検出結果に基づいて前記温熱刺激発生手段を作動させることを特徴とする請求項１に記載の車両用温熱刺激装置。
  4. 前記制御手段は、前記生体リズム検出手段によって検出された前記乗員の生体リズムに同期して前記温熱刺激発生手段を作動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置。
  5. 前記制御手段は、前記温熱刺激発生手段の前記乗員に対する温熱刺激が前記乗員の生体リズムに同期するように前記生体リズム検出手段によって検出された前記乗員の生体リズムに対して位相差を有して前記温熱刺激発生手段を作動させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置。
  6. 前記温熱刺激発生手段は、熱を発生及び吸収可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置。
  7. 前記温熱刺激発生手段は、乗員に対して熱源を接離可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置。
  8. 前記温熱刺激発生手段は、車両用シートに設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の車両用温熱刺激装置。
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