JP2008119288A - 酸素富化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の体調を検出し、使用者の体調を表示する表示手段を設けることで、酸素富化空気の吸引効果を視覚的に提供することを目的としている。
【解決手段】使用者がヘッドセット９を装着することで、検出部１２である電極１５ａ、１５ｂが頸部に接し、頸部より運転者の心拍波形を検出し、これを加工手段で加工して表示部１８に表示する。したがって、酸素富化膜ユニット２を介して生成した酸素富化空気を使用者が吸引する際、その効果を表示部１８の表示で確認できることとなる。
【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使用者に供給する酸素富化装置に関するものである。

心身リフレッシュや集中力のキープを目的として酸素富化空気の継続的な吸引を行なうための酸素富化装置は、空気中の酸素を濃縮して酸素富化空気を発生させる装置本体と、これに接続された酸素吐出口とを基本構成としており、気体分離膜を使用した例がいくつか提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１０−２３４８３６号公報 特開２００４−１１４０３２号公報

しかしながら、酸素富化空気の吸引は継続的に実施して効果が現れるものであるため、酸素富化空気を吸引することによる身体への効果が実感しにくいという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、生体情報収集手段を設け、酸素富化吸引中の生体情報を表示することで、使用者に酸素吸引の効果を視覚的に認知させることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の酸素富化装置は、使用者の生体情報を収集する生体情報収集手段と生体情報を表示する表示手段を設け、酸素富化空気吸引中の生体情報を表示する構成としてある。

本発明の酸素富化装置は、生体情報検出手段により使用者の生体情報を検知し表示手段に表示することで、酸素富化空気の吸引効果を視覚的に提供することができる。

第１の発明は、生体情報収集手段により収集した生体情報を加工手段で加工して表示する表示手段と、酸素富化手段で発生した酸素富化空気を使用者に供給する供給手段とを具備し、酸素富化空気吸引中の生体情報を表示手段を介して表示することで、使用者に酸素吸引の効果を視覚的に認知させるようにしたものである。

したがって、使用者が酸素富化空気を吸引している時、生体情報収集手段で収集した使用者の生体情報を表示手段に表示することができる。そのため、酸素富化吸引中の生体情報の変化を表示することで、使用者に酸素吸引の効果を視覚的に認知させることができる。

第２の発明は、生体情報の基準値を記憶した記憶手段と、使用者の生体情報を記憶手段の基準値と比較して使用者の状態を判定する判定手段を備えた構成とし、使用者の状態を客観的に判定することができる。

第３の発明は、生体情報収集手段を酸素富化空気を使用者に供給する供給手段に備えた構成とし、供給装置に生体情報収集手段を備えたことで使用者の拘束を少なくすることが
できる。

第４の発明は、生体情報収集手段を使用者の末梢部に装着する構成とし、末梢部に現れる生体情報を検出することができる。

第５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し、心拍の間隔や変動から自律神経活動の状態や生体内のゆらぎ状態を検知することができる。

第６の発明は、生体情報収集手段を、血液成分の酸素飽和度を検出する酸素飽和度検出手段とし、体組織での酸素消費状態を検知することができる。

第７の発明は、生体情報収集手段を生体のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段とし、生体インピーダンスから体脂肪の状態を知ることができる。

第８の発明は、生体情報収集手段を脳波を検出する脳波検出手段とし、脳波により使用者の情動や覚醒感を知ることができる。

第９の発明は、生体情報収集手段を体温を検出する体温検出手段とし、体温から体調やストレスを検知することができる。

第１０の発明は、生体情報収集手段を血流を検出する血流検出手段とし、血流の変化から使用者のストレスを検知することができる。

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）
図１，２において、本体１の内部には、酸素の濃度を高め、いわゆる酸素富化空気を発生する酸素富化手段を設けている。

酸素富化手段は酸素富化膜ユニット２を設けたものである。この酸素富化膜ユニット２は有機高分子の平膜より構成し、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ため、比較的高い酸素濃度の、いわゆる酸素富化空気が得られるものである。

通常の空気において酸素が占める割合は約２１％（窒素約７９％）であるが、本実施例の酸素富化膜ユニット２を通過後の酸素富化空気においては、酸素が占める割合が約３０％（窒素約７０％）となる。

また、本体１の背面に設けた吸気口３から本体１内に外気を吸引し、酸素富化膜ユニット２に送った後、本体１の側面に設けた排気口４から外部に排出するようにしてある。そのために、本体１内には送風手段５が設けてある。

６はポンプ等の吸引手段（以下、「ポンプ」と称す）で、酸素富化膜ユニット２の下方に設けられ、酸素富化膜を通過した後の酸素富化空気を本体１の側面に設けられた吐出口部７に送り込んでいる。

吐出口部７には使用者の近傍まで酸素富化空気を導くチューブ８が接続してあり、このチューブ８に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９が接続されている。

前記ヘッドセット９の一部には酸素富化空気を使用者に供給する吐出口１０が設けられ、ヘッドセット９の一部すなわち使用者の頸部（耳下付近の頚動脈付近）に接触する部位には生体情報収集手段１１の検出部１２を設けている。

生体情報収集手段１１は、前記検出部１２、この検出部１２により収集した生体情報を増幅する増幅部１３、同増幅部１３で増幅した生体情報からノイズを除去するフィルター１４で構成されており、検出部１２としては、ヘッドセット９に電極１５ａ、１５ｂを設け、使用者の頸部より心拍波形を検出する構成となっている。

１６は加工手段で、心拍波形の加工を行い、心拍数および心拍間隔を得ることができる。

本体１の上部には、運転スイッチ１７および運転状態および生体情報収集手段１１で検出した使用者の生体情報を表示する表示部１８が設けられている。

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。

使用者がヘッドセット９を装着することで、検出部１２である電極１５ａ、１５ｂが頸部に接し、頸部より運転者の心拍波形を検出し、増幅器１３により心拍波形を増幅、フィルター１４でノイズを取り除く。

図３に心拍波形の一例を示す。横軸は時間、縦軸は心拍波形の出力である。

得られた心拍波形は加工手段１６により加工される。生体情報の加工として本実施の形態では、心拍波形の出力が閾値を越えた（図３中ＡおよびＡ’）時間を検出し、ＲＲ間隔（図３中Ａ−Ａ’間）を検出し、ＲＲ間隔の標準偏差よりＲＲ間隔のゆらぎを計算する方法を用いている。

疲労やストレスがかかると、ＲＲ間隔のゆらぎは減少し、リラックスしているときにはＲＲ間隔はゆらぎを有するため、ＲＲ間隔ゆらぎ状態の変化により、使用者の状態を検知することができる。

ゆらぎが大きい時にはリラックスした状態であり、ゆらぎが小さく規則正しい時には、緊張状態であると判定し、使用者の状態を表示部１８に表示する。

表示の方法としては、ゆらぎの数値そのものを表示する方法や、棒グラフで表示する方法、数値によって分類し、段階に分けて表示する方法などがある。

なお、別の加工手段としては、検出した第一のＲＲ間隔を横軸にとり、次のＲＲ間隔を縦軸に取り、ＲＲ間隔のゆらぎを２次元に構成する。

ＲＲ間隔のゆらぎを２次元に構成した一例を図４に示す。ＲＲ間隔の時間変化で形成された楕円は、ゆらぎの大きさを示しており、重心は心拍数の大小を表し、楕円の面積はゆらぎの大きさを示している。このように、心拍波形によるＲＲ間隔の時間変化を２次元に構成することで、数値のみを示す場合などと比較して、酸素富化空気の吸引効果をより効果的に表示することができる。

さらに、別の加工方法としては、ＲＲ間隔の時系列データの周波数解析を行い、低周波成分と高周波成分から、リラックスや興奮状態など自律神経の状態を表示することもでき
る。

なお、本実施の形態では生体情報収集手段１１として、使用者の拘束を少なくする目的で、頸部から心拍波形を検出する方法を用いたが、心拍波形を検出するための電極の装着部位は、手首、足首、耳朶、胸部など心拍波形が得られる部位であれば同様の効果を得ることができる。さらに、心拍波形の検出方法としても、電極による電位差を検出する方法を用いたが、光学センサにより脈波を検出する方法や圧電センサを用いた方法でも心拍波形を得ることが可能であり、同様の効果を得ることができる。

心拍波形とは心電図の波形のみではなく、心臓の拍動に応じて現れ、心拍に対応したデータを得ることができる波形のことである。

なお、本実施の形態では体調の表示方法としては、ゆらぎの数値そのものを表示する方法や、棒グラフで表示する方法、一般的な基準値を記憶して基準値によって分類し、段階に分けて表示する方法、基準値と比較して使用者の状態を判定し判定結果を表示する方法、横軸に時間の経過を表示し、酸素富化空気吸引中の体調変化を表示する方法なども可能であり、本実施の形態により表示の方法が限定されるものではない。

このように、心拍を生体情報として用いて加工することで、酸素富化空気を吸引した際のリフレッシュ効果を数値的、視覚的に表すことができる。

なお、生体情報収集手段として、脳波を検出する脳波検出手段を設け前額部等から脳波を検出し、特定周波数帯の出現頻度や、平均周波数を表示する方法でも、リフレッシュ効果を表すことができる。

さらに、末梢部の体温や血流量を生体情報として用いた場合でにおいても、末梢部の体温や血流量には自律神経の状態が反映するため、リフレッシュ効果を数値的、視覚的に表すことができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態１と異なる点は、生体情報収集手段を酸素飽和度検知手段で構成した点、生体情報検出手段を指先に装着する点である。

実施の形態２の生体情報収集手段は、酸素富化装置本体と連結し、生体情報検出手段は発光部と受光部を備えた酸素飽和度検知手段としてある。血液中の酸素飽和度を演算する加工手段と、演算した酸素飽和度を表示部に表示する構成となっている。

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。

酸素飽和度は、酸素飽和度検知手段により、血液での光の吸収を発光部の光と受光部で検出した光量により、酸素飽和度演算手段で演算し、血液は酸素が不足してくると赤色の吸収が増えることを利用して血液中の酸素飽和度を検出するものである。

例えば、酸素富化装置を使用しながら運動機器を使用した場合など、使用者が運動を開始すると、運動によって体組織での酸素消費量が増加し組織で消費した酸素を補うために、酸素の供給源である血液の循環量が増え、心拍数が上昇する。さらに組織での酸素の消費量が多くなると、心拍数の上昇で対応した酸素の供給が間に合わなくなり、体組織が必要とする酸素が不足してくる。

運動時の体組織の酸素の不足状態は、運動後の疲労感に関係する乳酸の生成や運動時の
脂肪燃焼ともかかわりがあるため、運動中の体組織の酸素の不足状態を知ることは大切なことである。酸素富化装置を使用しながら運動機器を使用した場合には、酸素富化空気を吸引することにより、組織への酸素供給量を増加させることができ、組織の酸素不足を防止することができる。

酸素富化装置を使用しながら運動機器を使用する際などに、体組織の酸素不足の指標となる血液中の酸素飽和度を表示することで、視覚的にも酸素が身体に行き渡っていることが認知されるため、運動継続意欲を高めることができる。

なお、本実施の形態では生体情報検出手段を指先に装着する構成としてが、酸素飽和度検知手段の装着部位としては耳朶等のように光が透過する部位であれば同様の結果を得ることができる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態１ないし２と異なる点は、生体情報収集手段をインピーダンス検出手段で構成した点である。

我々は、これまでから酸素富化空気を毎日吸引することで、体脂肪率が高めの人の（ＢＭＩ＞２５）体脂肪率を減少することができるとの知見を得てきた。

体脂肪率計では、人間の身体を１本の棒と仮定し、電流は水分を多く含む筋肉組織などでは流れやすく、水分をほとんど含まない脂肪組織では流れにくい性質を利用するものである。生体インピーダンスは体内水分量や体脂肪などの身体組成を反映するものであり、生体インピーダンスから体脂肪率を算出する方法としては、身長および体重をパラメータとして、生体インピーダンスと体密度との相関式を統計的手法によって求め、Brozek（ブロゼク）の式 、体脂肪率＝（（４．５７０／体密度）−４．１４２）×１００により計算する方法が一般的である。

しかしながら体脂肪率は変化が小さく、市販されている体脂肪率計を用いて測定しても酸素吸引の効果が実感しにくく、体脂肪率減少を目的として継続的に吸引を続けるのが困難であった。

そこで、本実施の形態では、体脂肪率を計算する元となる生体インピーダンスを検出することで、酸素富化空気の吸引による僅かな変化を視覚的に表示することができる。

そのため、使用者はすこしずつではあっても、体脂肪率が減少していることを認識することができる。

このように、生体インピーダンスを生体情報として用いて加工することで、酸素富化空気を吸引した際の体脂肪率減少効果を数値的、視覚的に表すことができる。

なお、測定周波数を変化させることで、体脂肪率以外にも、発汗状態や肌水分等を検出することもできる。

以上のように本発明にかかわる酸素富化装置は、体調検知手段により使用者の生体情報に基づいた体調を検知し表示手段に表示することで、酸素富化空気の吸引効果を視覚的に提供することができる。

本発明の実施の形態１における酸素富化装置の構成図 同回路構成ブロック図 心拍波形の一例を示す説明図 ＲＲ間隔のゆらぎを２次元に構成した一例を示す説明図

符号の説明

２ 酸素富化膜ユニット
１１ 生体情報収集手段
１６ 加工手段
１８ 表示部

Claims (10)

1. 生体情報収集手段により収集した生体情報を加工手段で加工して表示する表示手段と、酸素富化手段で発生した酸素富化空気を使用者に供給する供給手段とを具備し、酸素富化空気吸引中の生体情報を表示手段を介して表示することで、使用者に酸素吸引の効果を視覚的に認知させるようにした酸素富化装置。
2. 生体情報の基準値を記憶した記憶手段と、使用者の生体情報を前記記憶手段の基準値と比較して使用者の状態を判定する判定手段を備えた請求項１記載の酸素富化装置。
3. 生体情報収集手段を酸素富化空気を使用者に供給する供給手段に備え、生体情報を耳朶、頸部、前額部など使用者の頭部付近から検出する請求項１または２記載の酸素富化装置。
4. 生体情報収集手段を使用者の末梢部に装着する構成とした請求項１または２記載の酸素富化装置。
5. 生体情報収集手段は、心拍を検出する心拍検出手段とした請求項１〜４のいずれか１項記載の酸素富化装置。
6. 生体情報収集手段は、血液中の酸素飽和度を検出する酸素飽和度検出手段とした請求項１〜４のいずれか１項記載の酸素富化装置。
7. 生体情報収集手段は、生体のインピーダンスを検出するインピーダンス検出手段とした請求項１〜４いずれか１項記載の酸素富化装置。
8. 生体情報収集手段は、脳波を検出する脳波検出手段とした請求項１〜３のいずれか１項記載の酸素富化装置。
9. 生体情報収集手段は、血流を検出する血流検出手段とした請求項１〜４のいずれか１項記載の酸素富化装置。
10. 生体情報収集手段は、体温を検出する体温検出手段とした請求項１〜４のいずれか１項記載の酸素富化装置。