JP2017164274A - 情報処理システム、情報処理装置、順化指標表示装置及び情報処理システムの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 生体情報を用いることで、ユーザーに適切な順化を行わせる情報処理システム、情報処理装置、順化指標表示装置及び情報処理システムの制御方法等を提供すること。【解決手段】 情報処理システム１００は、閉空間６０の中にいるユーザー７０の生体情報を測定する測定部１１０と、生体情報に基づいて閉空間６０の環境状態を制御する処理部１３０を含み、処理部１３０は、生体情報に基づいて、閉空間６０の気圧若しくは酸素分圧である圧力、又は酸素濃度である濃度を制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、情報処理システム、情報処理装置、順化指標表示装置及び情報処理システムの制御方法等に関する。

長距離競技のアスリートは、高地の空気が薄い場所に移動して高所順化、順応することで心肺能力を増強していた。近年では、気密性を上げた閉空間と、当該閉空間内の気圧を制御する装置を設けたシステム（低酸素室）を用いることで、実際に高地に移動しなくても同様の効果を上げること出来る。

例えば特許文献１には、環境調整手段と生体情報モニタリング部とからのデータを使って、生体情報と環境との関係を効果的に関連付ける環境模擬装置が開示されている。

特開２００７−７１７１号公報

実際に高地でトレーニング等を行う場合、比較的標高の低い地点から高地までの移動が必要となるため、標高の変化には必然的にある程度の時間を伴う。しかし、特許文献１のように低酸素室等の環境模擬装置を用いる場合、比較的短い時間で環境を変化させることが可能になる。そのため、生体の応答時間に対して環境変化に要する時間が短く、ユーザーは気圧、又は酸素濃度変化への適切な順化ができず、高山病、減圧症等の健康上の被害が生じるおそれがある。

そのため低酸素室を用いる場合、訓練者の状態確認や安全の確保については、オペレーターが介在する必要があった。オペレーターは常に訓練者を監視している必要があり、低酸素室を導入した事業者や運用管理者、オペレーターにとって負担が大きい。また、低酸素室に対する制御内容は、主にオペレーターの主観によって判断される場合があり、このような時には適切ではない判断や制御をしてしまうおそれがあるし、ヒューマンエラーによる誤制御の危険もあった。

本発明の幾つかの態様によれば、生体情報を用いることで、ユーザーに適切な順化を行わせる情報処理システム、情報処理装置、順化指標表示装置及び情報処理システムの制御方法等を提供できる。

本発明の幾つかの態様によれば、環境状態制御に生体情報を用いることで、ユーザーの状態に応じた適切な閉空間制御を行う情報処理システム、情報処理装置、順化指標表示装置及び情報処理システムの制御方法等を提供できる。

本発明の一態様は、閉空間の中にいるユーザーの生体情報を測定する測定部と、前記生体情報に基づいて前記閉空間の環境状態を制御する処理部と、を含み、前記処理部は、前記生体情報に基づいて、前記閉空間の気圧若しくは酸素分圧である圧力、又は前記閉空間の酸素濃度である濃度を制御する情報処理システムに関係する。

本発明の一態様では、情報処理システムは、ユーザーの生体情報に基づいて、閉空間の圧力制御又は酸素濃度制御を行う。これにより、ユーザーの状態を確認しながら制御を行うことができるため、ユーザーに過剰な負荷をかけることを抑止でき、安全且つ効率的に閉空間内での活動を行わせることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記生体情報の値が所与の制御実行条件を満たした場合に、前記閉空間の前記圧力又は前記濃度を変化させてもよい。

これにより、ユーザーに過剰な負荷をかけないような制御が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たし、且つ、前記閉空間の前記圧力又は前記濃度が所与の設定値に到達していない場合に、前記閉空間の前記圧力又は前記濃度を変化させる制御を行ってもよい。

これにより、ユーザーに過剰な負荷をかけずに、圧力又は濃度を設定値に到達させる制御が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たしていない場合には、前記閉空間の前記圧力又は前記濃度を維持する制御を行ってもよい。

これにより、ユーザーに過剰な負荷をかけないような制御が可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記ユーザーの前記生体情報に基づいて、前記ユーザーの順化指標を求めてもよい。

これにより、ユーザーが環境変化にどの程度順化しているかを表す指標を、生体情報から求めることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなった場合の前記圧力に関する圧力情報、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなった場合の前記濃度に関する濃度情報、及び、前記圧力が前記設定値に到達後、前記生体情報の値が前記圧力変化許容条件を満たしたタイミングに関する時間情報の少なくとも１つを、前記ユーザーの順化指標として求めてもよい。

これにより、圧力情報、濃度情報及び時間情報の少なくとも１つを、順化指標として求めることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなった場合の前記圧力の値、及び、前記圧力の変化開始前から前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなるまでの前記圧力の変化を表す差分情報の少なくとも一方を、前記順化指標である前記圧力情報として求めてもよい。

これにより、圧力の値自体や差分情報を、圧力情報として求めることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなった場合の前記濃度の値、及び、前記濃度の変化開始前から前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなるまでの前記濃度の変化を表す差分情報の少なくとも一方を、前記順化指標である前記濃度情報として求めてもよい。

これにより、濃度の値自体や差分情報を、濃度情報として求めることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記圧力又は前記濃度の変化開始タイミングから、前記圧力又は前記濃度が前記設定値に到達後であり前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たしたタイミングまでの時間を表す第１の時間情報、及び、前記圧力又は前記濃度が前記設定値に到達したタイミングから、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たしたタイミングまでの時間を表す第２の時間情報の少なくとも一方を、前記順化指標である前記時間情報として求めてもよい。

これにより、所与のタイミングから、生体情報の値が制御実行条件を満たしたタイミングまでの時間に基づいて、時間情報を求めることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記ユーザーの睡眠状態における前記生体情報に基づいて、前記圧力又は前記濃度を基準値に戻すか否かの判定を行ってもよい。

これにより、睡眠を伴う閉空間でのユーザーの活動を安全に実行させることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記閉空間の前記圧力又は前記濃度が前記設定値に到達した後の前記生体情報に基づいて、前記圧力又は前記濃度を基準値に戻すか否かの判定を行ってもよい。

これにより、圧力又は濃度が設定値となった閉空間でのユーザーの活動を安全に実行させることが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記処理部は、前記生体情報の値が所与の中断条件を満たした回数が、所定回数以上になったと判定した場合に、前記圧力又は前記濃度を前記基準値に戻す制御を行ってもよい。

これにより、生体情報が中断条件を満たした回数に基づいて、制御を行うことが可能になる。

また、本発明の一態様では、前記生体情報は、動脈血酸素飽和度情報を含んでもよい。

これにより、生体情報として動脈血酸素飽和度情報を用いることが可能になる。

本発明の他の態様は、閉空間の中にいるユーザーの生体情報を測定する測定部と、前記生体情報に基づいて前記閉空間の環境状態を制御する処理部と、を含み、前記生体情報は、動脈血酸素飽和度情報を含み、前記処理部は、前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、前記閉空間の前記環境状態を制御する情報処理システムに関係する。

本発明の他の態様では、情報処理システムは、ユーザーの生体情報である動脈血酸素飽和度情報に基づいて、閉空間の環境状態制御を行う。これにより、ユーザーの状態を確認しながら環境状態制御を行うことができるため、ユーザーに過剰な負荷をかけることを抑止でき、安全且つ効率的に閉空間内での活動を行わせることが可能になる。

また、本発明の他の態様では、前記処理部は前記動脈血酸素飽和度情報の値が所与の閾値以上であることを条件に、前記閉空間の前記環境状態を変化させる制御を行ってもよい。

これにより、ユーザーに過剰な負荷をかけないような環境状態制御が可能になる。

本発明の他の態様は、閉空間の中にいるユーザーの生体情報を取得する取得部と、前記生体情報に基づいて前記閉空間の環境状態を制御する処理部と、を含み、前記生体情報は、少なくとも動脈血酸素飽和度情報を含み、前記処理部は、少なくとも前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、前記閉空間の前記環境状態を制御する情報処理装置に関係する。

本発明の他の態様では、情報処理装置は、動脈血酸素飽和度情報を含むユーザーの生体情報を取得し、取得した生体情報に基づいて、閉空間の環境状態制御を行う。これにより、ユーザーの状態を確認しながら環境状態制御を行うことができるため、ユーザーに過剰な負荷をかけることを抑止でき、安全且つ効率的に閉空間内での活動を行わせることが可能になる。

また、本発明の他の態様では、前記処理部は前記動脈血酸素飽和度情報の値が所与の閾値以上である場合に、前記閉空間の前記環境状態を変化させる制御を行ってもよい。

これにより、ユーザーに過剰な負荷をかけないような環境状態制御が可能になる。

本発明の他の態様は、閉空間の中にいるユーザーの、少なくとも動脈血酸素飽和度情報を含む生体情報に基づいて、前記閉空間の環境状態に対する前記ユーザーの順化度合を表す順化指標を取得する取得部と、前記順化指標を表示する表示部と、を含む順化指標表示装置に関係する。

本発明の他の態様では、閉空間の中にいるユーザーの生体情報に基づいて、閉空間の環境状態に対するユーザーの順化指標を取得、表示する。これにより、環境状態に対する順化の度合いを、実測された生体情報に基づいて求めるとともに、当該順化の度合いを順化指標としてユーザーに提示することが可能になる。

また、本発明の他の態様は、閉空間の中にいるユーザーの生体情報の測定処理を行うことと、前記生体情報に基づいて前記閉空間の気圧若しくは酸素分圧である圧力、又は前記閉空間の酸素濃度である濃度を制御することと、を含む情報処理システムの制御方法に関係する。

また、本発明の他の態様は、閉空間の中にいるユーザーの、動脈血酸素飽和度情報を少なくとも含む生体情報の測定処理を行うことと、前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、前記閉空間の環境状態を制御することと、を含む情報処理システムの制御方法に関係する。

情報処理システムの構成例。 情報処理システムを含むシステム（環境室）の構成例。 ウェアラブル機器の外観例。 ウェアラブル機器の外観例。 動脈血酸素飽和度情報の取得手法の原理を説明する図。 生体情報を用いない場合の圧力制御プロファイルの例。 生体情報に基づく圧力制御プロファイルの例。 本実施形態の環境状態制御を説明するフローチャート。 強制停止制御を説明するフローチャート。 試行回数による圧力変化順化指標の変化例。 生体情報を用いない場合の圧力制御プロファイルの他の例。 生体情報に基づく圧力制御プロファイルの他の例。 本実施形態の環境状態制御を説明する他のフローチャート。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．本実施形態の手法
まず本実施形態の手法について説明する。長距離競技のように、持久力が重要となる競技のアスリートは、心肺機能の強化のために高地トレーニングを行うことがある。高地トレーニングは、空気が薄い環境で活動することで、心肺機能の強化を図るものである。そのため、空気が薄い環境を用意できるのであれば、実際に高地に移動しなくても同様のトレーニング効果が期待できる。

具体的には、気密性の高い閉空間と、当該閉空間内の気圧（狭義には酸素分圧）を制御する装置を含む低酸素室を用い、酸素濃度を薄くした閉空間内で活動を行うことで、高地トレーニングと同様の効果を得ることができる。

しかしこのような低酸素室を用いた場合、実際に高地に移動してトレーニングを行う場合にはない問題が生じうる。具体的には、生体が酸素濃度の変化に順化しようとする反応速度よりも短い時間で、急激に酸素濃度が変化しうる。そのため、頭痛、吐き気、睡眠障害といった高山病症状を発症するリスクがあり、場合によっては脳浮腫や肺水腫といった重篤な症状を引き起こすこともある。

低酸素室の利用時には、例えば図６を用いて後述するように、所定のプロファイルに従って閉空間内の環境（狭義には気圧）を変化させる手法が考えられる。しかし、酸素が薄い環境に対する応答はユーザーごとに個人差があり、同じプロファイルでも異常が発生しないユーザーもいれば、高山病症状を発症するユーザーもいる。そのため、プロファイル通りの制御をすることだけでは、ユーザーの安全を考慮した制御とならない。

また、低酸素室利用時にはオペレーターを配置し、当該オペレーターにより低酸素室の状態を監視させることも考えられる。オペレーターは低酸素室の気圧等の状態をモニターし、ユーザー（低酸素室利用者、訓練者）が安全に活動できるように低酸素室の環境制御を行う。しかし、従来手法では制御内容は、オペレーターの主観によって判断されるため、適切ではない判断や制御をしてしまうおそれがある。また、ヒューマンエラーによる誤制御の危険もあった。

特許文献１では、環境データと生体データの関連づけについての開示はみられるが、ユーザーの安全を考慮した環境模擬装置の適切な制御手法は開示されていない。

以上を鑑みて、本出願人はユーザーの生体情報に基づいて、閉空間の環境を制御する手法を提案する。本実施形態に係る情報処理システム１００は、図１に示したように、閉空間の中にいるユーザーの生体情報を測定する測定部１１０と、生体情報に基づいて閉空間の環境状態を制御する処理部１３０を含む。そして、処理部１３０は、生体情報に基づいて、閉空間の気圧若しくは酸素分圧である圧力、又は閉空間の酸素濃度である濃度を制御する。

ここで、閉空間とは、その内側の環境を、外側の環境と明確に区別可能な程度に変化させることができる閉じた空間を表す。閉空間の内部と外部との境界となる部材は種々の材料により構成することが可能であり、金属等の硬質の部材を用いてもよいし、ビニールや布等の柔らかい部材を用いてもよい。

閉空間の環境状態とは、閉空間の圧力の状態、酸素濃度の状態、気温の状態、湿度の状態、照度の状態等を含む。ここでは閉空間の圧力又は濃度を制御することを想定しているため、閉空間は気密性が高いことが求められる。また、処理部１３０が閉空間の温度の制御を行う場合、閉空間は断熱性が高いことが求められる。また、湿度の制御を行う場合、圧力の例と同様に閉空間の気密性を高くするとよい。また、照度の制御を行う場合、閉空間を構成する部材は光を透過しにくい部材を用いるとよい。

また、生体情報とはユーザーの生体活動の状態を表す情報である。本実施形態における生体情報とは狭義には動脈血酸素飽和度情報を含んでもよい。動脈血酸素飽和度情報とは、動脈の血液中の酸素飽和度（ヘモグロビンと酸素の結合度）を表す情報であり、さらに具体的には経皮的動脈血酸素飽和度であるＳｐＯ２の値（単位：％）であってもよい。ただし、生体情報はこれに限定されず、脈拍数や脈拍間隔（ＲＲ感覚）等の脈波情報であってもよいし、呼吸情報、体温や発汗に関する情報等を含んでもよい。

このようにすれば、閉空間の制御にユーザーの生体情報を用いることが可能になる。生体情報は、上述したようにユーザーの生体活動の状態を表す情報であるため、ユーザーが閉空間の環境状態の変化により何らかの影響を受けた場合、当該影響が生体情報の変化として現れると考えられる。つまり、ユーザーに高山病等の健康リスクが発生しうるか否かを、オペレーターの主観やユーザー自身の主観のみによらず、適切なタイミングで客観的に判定することが可能になる。そして、生体情報に基づき環境状態を制御することで、ユーザーの安全を考慮した適切な制御を実現することが可能になる。

特に、気圧制御又は濃度制御により閉空間中の酸素濃度を変化させる場合、酸素濃度低下により体内の各部に充分な酸素を供給できなくなれば、それはＳｐＯ２の数値の低下として現れることになる。よって、環境状態として圧力又は濃度を制御する場合、生体情報として動脈血酸素飽和度情報を用いることで、より適切な制御が可能になる。

ただし、上述したように本実施形態の環境情報、生体情報は種々の変形実施が可能である。例えば、本実施形態の手法は、閉空間の中にいるユーザーの生体情報を測定する測定部１１０と、生体情報に基づいて閉空間の環境状態を制御する処理部１３０を含み、生体情報は、動脈血酸素飽和度情報を含み、処理部１３０は、動脈血酸素飽和度情報に基づいて、閉空間の環境状態を制御する情報処理システムに適用できる。

このようにすれば、動脈血酸素飽和度情報に基づく環境状態の制御が可能になる。動脈血酸素飽和度情報は、ユーザーの身体の各部に供給される酸素を表す指標値であり、低下した場合には高山病症状の発症リスクが高まる。つまり、動脈血酸素飽和度情報を用いることで、ユーザーの安全を考慮した適切な制御が可能になる。

以下、本実施形態に係る情報処理システム１００の構成例を説明する。また、ユーザーの生体情報の測定（計測）に用いる機器の例として、ウェアラブル機器２００の構成例についても説明する。その後、環境状態として圧力を変化させる場合の具体的な制御例を説明する。さらに、一連の活動結果から環境変化に対するユーザーの順化指標を求める手法を説明し、最後に幾つかの変形例を説明する。

２．システム構成例
情報処理システム１００のシステム構成例は図１に示したとおりである。情報処理システム１００は、測定部１１０と、処理部１３０を含む。

測定部１１０は、閉空間内で活動するユーザーの生体情報を測定する。ユーザーの生体情報を測定するセンサーは、ユーザーの身体に近接または接触して設けられることが望ましい。よって測定部１１０は、例えば図３、図４を用いて後述するような、ユーザーに装着されるウェアラブル機器２００として実現されてもよい。或いは、処理部１３０が設けられる制御装置３００のうち、ウェアラブル機器２００からの情報を取得するインターフェースを測定部１１０としてもよく、この場合の測定部１１０は、ウェアラブル機器２００からの情報をＷＡＮ（Wide Area Network），ＬＡＮ（Local Area Network），短距離無線通信等のネットワークを介して受信する受信処理部（通信部）として実現される。

処理部１３０は、測定部１１０が測定したユーザーの生体情報に基づいて、種々の処理を行う。この処理部１３０の機能は、各種プロセッサー（ＣＰＵ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムなどにより実現できる。

図２は本実施形態に係る情報処理システム１００を含む環境室（環境状態が制御可能な空間であり狭義には低酸素室）の構成例である。図２に示したように、環境室は閉空間６０と、ユーザー７０により装着されるウェアラブル機器２００と、閉空間６０の環境状態を制御する制御装置３００を含む。

閉空間６０は、上述したように外部環境に対して内部環境を変化可能な空間であり、圧力制御又は濃度制御を行う場合には高い気密性を有する。閉空間６０は、内部にユーザー７０が入ることが可能であり、例えば照明６５や、トレッドミル等のトレーニング機器８０、或いは図１１、図１２を用いて後述するような睡眠を考慮したベッド９０等が設けられてもよい。

ウェアラブル機器２００は、ユーザー７０により装着される機器であり、少なくともユーザーの生体情報を検出するセンサー部４０を含む。

図３は、ウェアラブル機器２００の外観図の例である。図２に示したように、ウェアラブル機器２００は、ケース部３０と、ケース部３０をユーザーの一部（狭義には手首）に固定するためのバンド部１０を含み、バンド部１０には嵌合穴１２と尾錠１４が設けられる。尾錠１４は、尾錠枠１５及び係止部（突起棒）１６から構成される。

図３は、嵌合穴１２と係止部１６を用いてバンド部１０が固定された状態であるウェアラブル機器２００を、バンド部１０側の方向（ケース部３０の面のうち装着状態において被検体側となる面側）から見た斜視図である。図３のウェアラブル機器２００では、バンド部１０に複数の嵌合穴１２が設けられ、尾錠１４の係止部１６を、複数の嵌合穴１２のいずれかに挿入することでユーザーへの装着が行われる。複数の嵌合穴１２は、図３に示すようにバンド部１０の長手方向に沿って設けられる。

ウェアラブル機器２００のケース部３０には、センサー部４０が設けられる。ここでは、センサー部４０が発光部と受光部を含む光電センサーであることを想定しているため、センサー部４０はケース部３０の外部に露出する位置、特に、装着状態において被検体側に接触する面に設けられている。すなわち、ウェアラブル機器２００の装着状態では、センサー部４０が生体に密着するため、受光部への外光の入射を抑止することや、センサー部４０と生体との距離を小さくすることで光路長を短くし、センサー部４０の検出信号強度を高くすることが可能になる。

図４は、ユーザーが装着した状態でのウェアラブル機器２００を、表示部５０の設けられる側から見た図である。図３からわかるように、本実施形態に係るウェアラブル機器２００は通常の腕時計の文字盤に相当する位置に表示部５０を有する。ウェアラブル機器２００の装着状態では、ケース部３０のうちのセンサー部４０が設けられる面が被検体に密着するとともに、ケース部３０のうちセンサー部４０とは反対側の面に設けられる表示部５０は、ユーザーによる視認が容易な位置となる。

なお、環境室使用者であるユーザー７０に対しても、種々の情報の提示を行うことを想定しているため、図４ではウェアラブル機器２００が表示部５０を有する例を示した。しかし、ウェアラブル機器２００によるユーザーへの報知は表示部５０による表示には限定されず、光、振動、音等を発生させてもよい。

制御装置３００は、ウェアラブル機器２００からの情報（センサー情報、生体情報）を取得し、閉空間６０の環境状態を制御する。上述した処理部１３０は、制御装置３００に設けられ、例えば制御装置３００に含まれるプロセッサー等により実現される。また、制御装置３００は処理部１３０の他に、環境状態の実際の制御に用いるハードウェア構成を含む。

例えば、圧力を変化させる場合には、制御装置３００は、気体の吸引や放出が可能なポンプ等を含み、当該ポンプ等は処理部１３０からの制御信号に基づいて動作を行う。なお、本実施形態における環境状態の制御は、気圧又は酸素分圧の制御、すなわち圧力の制御であってもよい。酸素分圧は、気圧と、気体中の酸素比率の積で決定される。そのため酸素濃度が薄い環境（酸素分圧が低い環境）を実現する場合、気圧自体を低くすること、及び気圧を低下させることで酸素分圧を低くすることで実現できる。

ただし、低酸素状態の実現は圧力制御ではなく、濃度制御、すなわち、気体中の酸素比率を低くすることでも実現できる。気体中の酸素比率を低くする際には、閉空間６０内に人体に有害でない酸素以外の気体（代表的には窒素）を注入すればよい。

つまり酸素濃度が薄い環境は、気圧自体を低くする「低圧低酸素」でもよいし、気圧自体は１気圧（或いはそれに近い値）を維持し酸素比率を低くする「常圧低酸素」でもよい。「常圧低酸素」の場合、閉空間６０内の気圧と外部の気圧の差が小さくなるため、閉空間６０を構成する部材の強度が比較的低くてもよく、実現が容易という利点がある。以下では、気圧を制御して「低圧低酸素」の環境を実現する例について説明するが、以下の本明細書中における圧力制御は、濃度制御に置き換えて考えることが可能である。

また、閉空間６０内の温度や湿度を変化させる場合には、制御装置３００は、広く知られたエアーコンディショナーや除湿器、加湿器と行った空調設備と同様の設備を有してもよい。また、照度を変化させる場合には、制御装置３００は例えば照明６５を制御する信号を出力してもよい。

また、本実施形態の情報処理システム１００では、閉空間６０の環境状態の測定を行ってもよい。制御装置３００における環境状態の制御はオープンループ制御により行ってもよいが、その場合、実際に所望の環境状態を実現できているか不明である。本実施形態における環境状態はユーザーの健康リスクに直結するため、環境状態を精度よく制御することに対する要求も大きい。よって本実施形態の情報処理システム１００は、閉空間６０の環境状態の測定結果を取得し、当該測定結果に基づいて環境状態を制御するというクローズループ制御を行ってもよい。

次に、生体情報の検出手法の例、及びセンサー部４０の構成例について説明する。センサー部４０は、少なくとも動脈血酸素飽和度情報を取得するためのセンサーであり、例えば光電センサーにより実現できる。センサー部４０は、互いに異なる少なくとも２つの波長の光を照射する発光部と、発光部からの光が被検体を透過した透過光、或いは被検体により反射された反射光を受光する受光部と、を含む。一例としては、センサー部４０は、第１の波長の光を照射する第１の発光部と、第２の波長の光を照射する第２の発光部と、第１の発光部からの光の生体での透過光又は反射光を受光する第１の受光部と、第２の発光部からの光の生体での透過光又は反射光を受光する第２の受光部とを含む。第１の波長とは例えば赤外光に対応する波長であり、第２の波長とは赤色光に対応する波長である。ただし、センサー部４０の構成はこれに限定されず種々の変形実施が可能である。例えば受光部を２つ設けるのではなく、１つの受光部を時分割で利用してもよい。

図５は還元ヘモグロビンＨｂの光吸収スペクトルと、酸化ヘモグロビンＨｂＯ２の光吸収スペクトルを示す図である。図５に示すように、酸化ヘモグロビンＨｂＯ２と、還元ヘモグロビンＨｂとでは光吸収スペクトルが異なり、比較的長い波長であるλ１（＞λ）の光を照射した場合、当該光での吸光係数は酸化ヘモグロビンＨｂＯ２の方が大きいため、当該光の生体での透過光又は反射光の強度（受光部の出力値Ｖ１）は血管中の酸化ヘモグロビンの量を表す指標値となる。同様に、比較的短い波長であるλ２（＜λ）の光を照射した場合、当該光での吸光係数は還元ヘモグロビンＨｂの方が大きいため、当該光の生体での透過光又は反射光の強度（受光部の出力値Ｖ２）は血管中の還元ヘモグロビンの量を表す指標値となる。そのため、Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）は酸化ヘモグロビンの比率を表す指標値、すなわち血中酸素飽和度ＳｐＯ２に相関を持つ値となる。

このように、酸化ヘモグロビンＨｂＯ２と、還元ヘモグロビンＨｂとでは光吸収スペクトルが異なるという特性を利用することで、異なる２つの波長の光の透過光、反射光から、動脈血酸素飽和度情報を求めることが可能である。以上では、シンプルな手法について説明したが、赤外光と赤色光を用いてＳｐＯ２、或いはＳｐＯ２に類する情報を求める手法は種々の変形実施が知られており、本実施形態ではそれらを広く適用することが可能である。また、一方の波長での酸化ヘモグロビンＨｂＯ２と還元ヘモグロビンＨｂの吸光度が、他方の波長での吸光度と明確に異なるものであればよく、用いる波長は赤外光と赤色光に限定されない。例えば、一方の光を緑色光に変更するといった変形実施が可能である。

なお、従来広く知られている携帯型のパルスオキシメーターは、指先に装着することで、動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定する。環境室での使用形態としては、例えば、ユーザーは定期的に、或いは体調に異常を感じた場合に、パルスオキシメーターを指先に装着してＳｐＯ２を測定することで、自身の状態を確認する。そして、ＳｐＯ２が低下している場合には、休憩を取ったり、トレーニングを中止するといった対応を行う。

しかし、従来のパルスオキシメーターは常時装着を考慮していない。具体的には、従来手法におけるＳｐＯ２測定では、一旦活動を停止し、保管場所からパルスオキシメーターを取り出し、指先に装着し、測定完了まで安静にする、という手順を実行する必要がある。言い換えれば、能動的にＳｐＯ２測定を実行しなければ、ユーザーは自身のＳｐＯ２の状態を知ることができない。

このような手法では２つの課題が生じる。第１に、ＳｐＯ２の測定が、ユーザーの活動（運動）を阻害する。上述したように、広く知られたパルスオキシメーターは指先に装着するタイプであり、装着したままでの活動を想定していないため、トレッドミルを用いたトレーニング等の活動を一旦停止して、ＳｐＯ２の測定を実行しなくてはならない。また、測定中は測定に用いている指を使って何かをつかんだりすることは困難である。指先への装着部（測定ユニット、センサー部）と、パルスオキシメーターの本体部（処理部、表示部）とが別体の場合、装着部と本体部とを接続するケーブルが障害物となり、ユーザーの活動が阻害される。

第２に、ユーザーが低酸素状態となってから、実際に高山病症状が現れるまでにタイムラグがあるため、高山病症状の予防が難しい。例えば、比較的軽い症状である頭痛でも、低酸素状態となってから頭痛を自覚するまでに数時間かかるといわれている。また、脳浮腫や肺水腫といった重篤な症状の場合、低酸素状態となってから発症までには数日単位の時間がある。つまり、ユーザーが体調不良を自覚してからＳｐＯ２を測定しても手遅れであり、高山病症状の予防には役立たない。だからといって、高頻度でＳｐＯ２を測定しようとすれば、その度にトレーニング等の活動が阻害されることになり好ましくない。

その点、上述したウェアラブル機器２００を生体情報の測定に用いれば、ユーザーの活動を阻害することなく、ＳｐＯ２を高頻度で（狭義には常時）測定することができるため、上述した２つの課題に対応できる。具体的には、常時計測したＳｐＯ２に基づいて閉空間６０の環境状態を制御することで、高山病症状の予防に寄与することが可能になる。なお、ウェアラブル機器２００は例えばリスト型機器であり、装着部位は足首、上腕などでもよい。

また、センサー部４０は脈拍数等の脈波情報を測定してもよい。脈波は血液の容積の変化として現れるため、脈波センサーは、測定対象となる部位の血量の変化を捉えることによって脈波を測定する。血流量と、血中のヘモグロビンの量とに相関関係があることに鑑みれば、血管に対して光を照射した場合、血流量が多くヘモグロビンの量も多ければ光の吸収量が大きく透過光又は反射光の強度が小さくなる。逆に、血流量が少なくヘモグロビンの量も少なければ光の吸収量が小さく透過光又は反射光の強度が大きくなる。つまり、光電センサーにおける検出信号の時間的な変化に基づいて、脈波情報を検出することが可能である。

なお、脈波センサーの発光部が照射する光は、ヘモグロビンにより吸収されやすい波長とするとよく、一般的には緑色光が用いられる。よって本実施形態のウェアラブル機器２００は動脈血酸素飽和度情報を検出するためのセンサーと、脈波センサーとを別途設けてもよい。この場合、ウェアラブル機器２００は動脈血酸素飽和度情報用の、第１の波長（例えば赤外光）及び第２の波長（赤色光）の光の照射する第１，第２の発光部と、脈波情報用の第３の波長（緑色光）の光を照射する第３の発光部を含む。受光部については、第１〜第３の発光部に対応させて第１〜第３の受光部を設けてもよいし、１又は２つの受光部を設け、時分割で利用してもよい。

或いは、動脈血酸素飽和度情報を検出するためのセンサーを用いて脈波情報を検出してもよい。具体的には、センサーが有する第１の発光部と第２の発光部のいずれかを、脈波情報検出用の発光部として兼用する。この場合、光の波長は２通りとなるため、赤色光を用いて脈波情報を検出し、赤外光と赤色光を用いて動脈血酸素飽和度情報を検出する。或いは、緑色光を用いて脈波情報を検出し、赤外光と緑色光を用いて動脈血酸素飽和度情報を検出する。その他、光の波長は種々の変形実施が可能である。

また、脈波情報は脈拍数には限定されず、脈拍間隔（ＲＲ間隔）であってもよいし、脈拍間隔の変動であってもよいし、脈波を表す他の情報であってもよい。また、脈波情報の変動からユーザーの呼吸に関する情報を取得することが可能である。よって、ウェアラブル機器２００では、脈波センサーからの情報に基づいて、生体情報として呼吸情報を取得してもよい。ただし、呼吸情報については、広く知られた呼気分析用のセンサーを用いて測定することも可能である。

また、ウェアラブル機器２００は温度センサーを含んでもよく、温度センサーの出力に基づいてユーザーの体温を測定してもよい。ただし、赤外線センサー等を用いて温度を推定する手法も知られており、その場合、温度センサーはウェアラブル機器２００以外の箇所に設けられてもよい。

また、ウェアラブル機器２００は加速度センサーやジャイロセンサー等、ユーザーの動きを検出するモーションセンサー（体動センサー）を含んでもよい。測定部１１０は、モーションセンサーに基づいてユーザーの運動強度や、運動種別、歩行走行の歩数、ピッチを求めてもよい。或いは、ユーザーの活動量を消費カロリー、Ｍｅｔｓ等の単位で求めてもよい。さらに、ウェアラブル機器２００は周辺の環境情報を測定することができる環境センサーを含んでも良く、たとえば、温度センサー、湿度センサー、気圧センサー、光量センサー、音響センサー（マイクなど）を備えていても良い。

３．圧力変化制御
次に、本実施形態における具体的な制御例を説明する。ここでは、生体情報とは動脈血酸素飽和度情報（特にＳｐＯ２）であり、生体情報に基づき制御される環境状態とは閉空間６０の圧力（気圧）である例について説明する。

図６は、従来手法における圧力制御のプロファイルの例である。図６の横軸は時間（分）を表し、縦軸は気圧を表す。図６では、スタート時点では、標高０ｍ相当の気圧となっており、１０分の時点から３０分の時点までの２０分間で、標高３０００ｍ相当の気圧まで減圧を行う。３０分の時点から５０分の時点までの２０分間は、標高３０００ｍ相当の気圧を維持する。そして、５０分の時点から７０分の時点までの２０分間で、標高３０００ｍ相当の気圧から標高０ｍ相当の気圧まで戻す（加圧する）。現状行われている低酸素室でのトレーニングにも種々の形態が知られているが、短期的なトレーニングでは数十分〜１時間程度で１回のトレーニングを完了することが多い。例えば、図６に示したトレーニングを数日に１回、数週間にわたって行うことで、心肺機能の強化が図られる。ここで、スタート時点の気圧を「標高０ｍ相当の気圧」と表現したが、これに限定されるものではない。スタート時点の気圧は、その場所の大気圧であっても良いし、オペレーターやユーザーが設定した所与の気圧であっても良い。また、図７では理解を容易にするために縦軸を気圧（ｈｐａ）として記載したが、縦軸として、気圧の代わりに酸素濃度（ｈｐａ、％）を採用し、閉空間の環境制御を行っても良い。

しかし図６では、各タイミングでの気圧が設定されており、気圧の制御は、各タイミングでの気圧値が図６のプロファイルにより規定されている数値となるような制御となる。つまり上述してきたように、ユーザー７０の状態は気圧制御には無関係となるため、ユーザーによっては図６のプロファイルに従った制御でも、低酸素状態となり、高山病症状を発症してしまう、或いはこれから発症する可能性が高い状態に陥ってしまうおそれがある。

ユーザー７０に健康リスクが生じるのは、ユーザー７０が活動する閉空間６０の環境状態が、ユーザー７０の応答（順化）が追いつかない程度に急激に変化することに起因する。そして、健康リスクが生じるおそれがある場合、ユーザー７０の生体情報には当該健康リスクに応じた何らかの変化が生じると考えられる。よって本実施形態では、処理部１３０は、生体情報に基づき環境状態を変化させるか否かを決定する。

具体的には、処理部１３０は生体情報の値が所与の制御実行条件を満たした場合に（満たしたことを条件に）、閉空間６０の環境状態を変化させる制御を行う。動脈血酸素飽和度情報（ＳｐＯ２）は高いほどユーザーの状態に問題が無く、低いほどユーザーに何らかの疾患があることや、高山病症状の発症が疑われる。よって動脈血酸素飽和度情報を用いる場合であれば、処理部１３０は動脈血酸素飽和度情報の値が所与の閾値以上である場合に（閾値以上であることを条件に）、閉空間６０の環境状態を変化させる制御を行う。環境状態を変化させる制御とは、ここでは閉空間６０の圧力を変化させる制御であり、ここでの制御実行条件とは、圧力変化許容条件となる。以下、制御実行条件が圧力変化許容条件であるものとして説明を行うが、環境状態として濃度を制御する場合には、制御実行条件とは濃度変化許容条件となる。その場合、処理部１３０は生体情報の値が所与の制御実行条件（濃度変化許容条件）を満たした場合に、閉空間６０の濃度を変化させる制御を行う。

図７に本実施形態の手法による制御が行われた場合の、具体的な圧力制御のプロファイルを示す。図７は生体情報であるＳｐＯ２の値の時間変化、及びＳｐＯ２に基づき制御される閉空間６０の気圧の時間変化を表す。図７の横軸は時間を表し、縦軸はＳｐＯ２の値（単位％）、及び気圧を表している。本実施形態の制御は、例えば図６に示したようなプロファイルを、生体情報に基づく判定により修正することにより実現してもよい。

図７の例でも、図６の例と同様に、１０分の時点において標高０ｍ相当の気圧から、標高３０００ｍ相当の気圧を目標として減圧を開始する。この減圧にともなって、図７に示したようにユーザーのＳｐＯ２は低下する。そして、ＳｐＯ２の値が閾値未満となった場合（タイミングｔ０）、圧力変化許容条件が満たされなくなる。つまり、ユーザーは圧力の変化に対応できておらず、結果としてＳｐＯ２が閾値を下回ったと判定する。この状態からさらに減圧を継続してしまえば、ユーザーは低酸素状態となり高山病症状を発症するリスクが高まる。

よって処理部１３０は、生体情報の値が制御実行条件を満たしていない場合には、閉空間６０の圧力又は濃度を維持する制御を行う。ここでは処理部１３０は、生体情報の値が圧力変化許容条件を満たしていない場合には、閉空間６０の圧力を維持する制御を行う。図７の例であれば、ＳｐＯ２が閾値未満となったタイミングｔ０以降は、タイミングｔ０での気圧を維持し、減圧を行わない。このようにすれば、ユーザーが対応できないほど急激に環境状態を変化させてしまうことを抑止できる。つまり、環境室（閉空間６０内）でのユーザーの活動を安全に行わせることが可能になる。

圧力を維持する制御が行われることで、ユーザーは当該圧力に順化していき、ＳｐＯ２の値は上昇していくと考えられる。そして、ＳｐＯ２が閾値以上となった場合（タイミングｔ１）、圧力変化許容条件が満たされるため、タイミングｔ１から、再度、標高３０００ｍ相当の気圧を目標として減圧が開始される。

減圧が再開されればＳｐＯ２も低下すると考えられる。場合によっては、再度ＳｐＯ２が閾値未満となり、圧力変化が抑制される。図７の例であれば、タイミングｔ２でＳｐＯ２が閾値未満となったため、タイミングｔ２での圧力を維持してＳｐＯ２の回復を待つ。そして、タイミングｔ３でＳｐＯ２が閾値以上となったため再度減圧を開始し、タイミングｔ４において目標である標高３０００ｍ相当の気圧までの減圧が完了する。

なお、生体情報が圧力変化許容条件を満たしていたとしても、目標値を超えて圧力を変化させる必要性はないし、ユーザーの安全を考慮すれば過剰な圧力変化はむしろ避けるべきである。つまり、生体情報が圧力変化許容条件を満たすか否かだけでなく、現在の圧力が所与の設定値（目標値）に達しているか否かも、圧力を変化させる条件となる。言い換えれば、処理部１３０は、生体情報の値が制御実行条件を満たし、且つ、閉空間６０の圧力又は濃度が所与の設定値に到達していない場合に、閉空間の圧力又は濃度を変化させる制御を行う。ここでは、処理部１３０は、生体情報の値が圧力変化許容条件を満たし、且つ、閉空間の圧力が所与の設定値に到達していない場合に、閉空間の圧力を変化させる制御を行う。

ここでの設定値は、図７の例であれば減圧における目標値である標高３０００ｍ相当の気圧に対応する。ただし、設定値はこれに限定されない。例えば加圧方向での目標値を設定値としてもよい。或いは、減圧を複数のフェーズに分けて実行し、各フェーズごとの目標値を設定値としてもよい。或いは、より細かく各タイミングにおいて目標となる圧力を設定しておき、それを設定値としてもよい。

そのため、例えばタイミングｔ５ではＳｐＯ２が閾値以上であり圧力変化許容条件を満たしているが、圧力を変化させる制御は行われない。なぜなら、タイミングｔ５は標高３０００ｍ相当の気圧を２０分間維持するという段階に含まれるため、ここでの設定値は標高３０００ｍ相当の気圧であり、現在の気圧は設定値に到達しているためである。

なお、タイミングｔ４において圧力は設定値に到達するが、タイミングｔ３からｔ４までの減圧による影響でＳｐＯ２は一旦閾値未満まで低下すると考えられる。そのため、図７の例では、タイミングｔ４〜ｔ５の間では、ＳｐＯ２は閾値未満となっている。

そして図７に示したように、タイミングｔ４から２０分が経過したタイミングｔ６からは、図６の５０分〜７０分に示した例と同様に、２０分間で気圧を標高０ｍ相当まで戻す加圧制御が行われる。タイミングｔ６以降では、時間とともに閉空間６０内の酸素濃度は上昇する。つまり、ＳｐＯ２は圧力変化に伴い上昇していくと考えられる。

そのため、図７に示したように生体情報（動脈血酸素飽和度情報）が圧力変化許容条件を満たさなくなることは考えにくく、加圧方向の制御は、タイミングｔ６を起点として２０分間で終了する。ただし、加圧についても短時間で急激な圧力変化が生じてしまうと、やはりユーザーに対する負荷が大きい。よってここでは２０分という時間をかけて加圧制御を行っている。換言すれば、スタート時点の気圧から所与の気圧まで変化させる第１の工程に掛ける時間よりも、所与の気圧からスタート時点の気圧に変化させる第２の工程に掛ける時間は、短いともいえる。あるいは、第１の工程における気圧、あるいは酸素濃度の変化速度よりも、第２の工程における気圧、あるいは酸素濃度の変化速度の方が大きいということもできる。このように制御することで、必要最小限の時間で気圧を制御することができる。

図８は、図７を用いて上述した本実施形態の制御を説明するフローチャートである。図８の各処理は処理部１３０により実行される。この処理が開始されると、まず処理部１３０は経過時間をカウントする（Ｓ１０１）。経過時間のカウントは、情報処理システム１００自身が有するタイマーを用いて行ってもよいし、ネットワーク等を介して外部機器から時間情報を取得することで行ってもよい。

そして処理部１３０は、生体情報が圧力変化許容条件を満たしているかを判定する。ここでは、ＳｐＯ２の値が閾値以上であるかを判定する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２でＮｏの場合には、圧力を変化させる制御を実行できないため、そのときの気圧値と時刻を記憶して（Ｓ１０３）、Ｓ１０１に戻る。

Ｓ１０２でＹｅｓの場合には、時刻を記憶し（Ｓ１０４）、気圧値が設定値に到達しているかを判定する（Ｓ１０５）。図８では設定値とは減圧の目標値であり、標高３０００ｍ相当の気圧を表す数値である。Ｓ１０５でＮｏの場合とは、圧力変化許容条件が満たされ、且つ現在の気圧は設定値に到達していない場合に相当する。よって処理部１３０は、気圧を低下させる制御を行う（Ｓ１０６）。なお、上述してきたように急激な圧力変化はユーザーの健康リスクを高めるため、Ｓ１０６における圧力の変化量が過剰に大きくならないような制御を行うとよく、例えばＳ１０６での圧力の単位時間当たりの減少値を一定値とするとよい。

Ｓ１０５でＹｅｓの場合には、目標としている設定値までの減圧が完了したことになる。よって、その気圧を一定時間維持する（Ｓ１０７）。Ｓ１０７での一定時間とは、図７の例であれば２０分である。さらに、気圧を平常時の気圧、すなわち標高０ｍ相当の気圧まで２０分かけて戻す加圧制御を行い（Ｓ１０８）、一連の圧力制御を終了する。

また、以上の処理とは別に、処理部１３０では、圧力制御の強制停止が必要な異常が発生していないかを監視している。図９は、強制停止判定を説明するフローチャートである。強制停止判定では、処理部１３０は、経過時間が所与の時間をオーバーしているかのタイムアウト判定（Ｓ２０１）、オペレーターによる強制終了入力があるかの判定（Ｓ２０２）、制御装置３００による圧力制御に異常が生じているかの判定（Ｓ２０３）を行う。そして、Ｓ２０１〜Ｓ２０３の少なくとも一つでＹｅｓと判定された場合、すなわちタイムアウト、強制終了入力、圧力制御異常の少なくとも１つが発生したと判定された場合には、これ以上のトレーニングの継続は危険であるため、処理部１３０は、一連の圧力制御を強制停止する。

具体的には、現在気圧から標高０ｍ相当の気圧まで所定時間をかけて戻す（Ｓ２０４）。なおこの場合、できるだけ速く平常状態まで戻してユーザーの安全を確保したいという要求がある一方、急激な圧力変化はユーザーに負荷を与えるため好ましくない。そのため、Ｓ２０４での所定時間は状況に応じて種々の設定が可能である。例えば、Ｓ１０８と同様に、標高３０００ｍ相当から０ｍ相当までを２０分かけて変化させる場合の変化幅で、現在気圧からの圧力変化制御を実行してもよい。

４．順化指標
本実施形態に係る情報処理システム１００を含む環境室（低酸素室）は、心肺機能の強化等に用いられる。そのため、環境室を用いたトレーニングにより、どの程度の効果が出ているかを知ることに対するユーザーの要求は大きい。しかし従来手法では、トレーニング効果の明確な提示はなく、例えば実際に長距離走を行ってタイムが短縮されたかを判定するしかなかった。そのため、効果の確認に労力が必要であるし、タイムが短縮されたとしても、それが環境室でのトレーニングの効果であるか、他のトレーニングの効果であるかの判別が難しい。

そこで本実施形態では、ユーザーにとってわかりやすい形態で、環境室を用いた活動による効果を提示可能な情報を求める。具体的には、処理部１３０は、ユーザーの生体情報に基づいて、ユーザーの順化指標を求める。以下、圧力の変化に対するユーザーの順化指標である圧力変化順化指標の例について説明する。

上述してきたように、生体情報は環境変化に対するユーザーの状態の変化を表す情報となる。つまり、環境変化に素早く対応できているか、或いは対応するまでに時間がかかるかといった判定を、実測された生体情報から行うことが可能になる。特に、環境状態を変化させるか否かの判定、具体的には圧力変化許容条件の判定に生体情報を用いているため、同じ生体情報を圧力変化順化指標の算出にも流用できるという利点もある。

生体情報からどのように圧力変化順化指標を求めるかは種々の手法が考えられる。例えば、環境を変化させていったときに、どの程度の環境変化まで、生体情報が正常範囲を維持できるかは１つの指標となる。より大きな変化に耐えられるほど、順化が進んでおり、トレーニングの効果が出ていると判定できる。或いは、高負荷の環境にあり、且つ、生体情報が正常範囲となったタイミングも指標として利用可能である。あるいは、環境を変化させていったときに、生体情報の変化量が所定値よりも小さい、あるいは生体情報の変化量が所定の範囲内にあるか否かなどによって、圧力変化順化指標を求め、トレーニングの効果を判定することもできる。高負荷でありながら生体情報に異常がないということは、環境変化への対応が完了したということであるため、より速くこのような状態に移行できるほど、順化が進んでおり、トレーニングの効果が出ていると判定できる。

図７を用いて上述したように、圧力変化の例を考えるのであれば、処理部１３０は、生体情報の値が圧力変化許容条件を満たさなくなった場合の圧力に関する圧力情報、及び、圧力が設定値に到達後、生体情報の値が圧力変化許容条件を満たしたタイミングに関する時間情報の少なくとも一方を、ユーザーの圧力変化順化指標として求めればよい。

図７において、生体情報の値が圧力変化許容条件を満たさなくなった場合の圧力に関する圧力情報とは、圧力ｐａ、或いはｐａに基づく情報である。圧力ｐａは、環境変化（減圧）の開始後、初めて生体情報が圧力変化許容条件を満たさなくなった場合（タイミングｔ１）での圧力の値を表す。ｐａの値が小さいほど、ユーザーは圧力が低下しても生体情報が正常範囲を維持できることになり、順化が進んでいることになる。或いは、圧力の絶対値ではなく、減圧開始時の圧力とｐａとの差分値を用いてもよい。その場合、差分が大きいほど、大きな圧力変化にも耐えられるということになるため、順化が進んでいることになる。

まとめると、処理部１３０は、生体情報の値が圧力変化許容条件を満たさなくなった場合の圧力の値、及び、圧力の変化開始前から生体情報の値が圧力変化許容条件を満たさなくなるまでの圧力の変化を表す差分情報の少なくとも一方を、圧力変化順化指標である圧力情報として求める。圧力の値とは上記ｐａであり、差分情報とは標高０ｍ相当の気圧とｐａの差分に関する情報である。

このようにすれば、圧力の値が小さいほど、或いは差分情報により表される差分が大きいほど、ユーザーの順化が進んでいることがわかるため、ユーザーに対して環境室を用いて活動を行ったことによる効果を、わかりやすく提示すること等が可能になる。

また、図７において、圧力が設定値に到達後、生体情報の値が圧力変化許容条件を満たしたタイミングとはタイミングｔ５に対応する。つまり図７の例では、タイミングｔ５においてユーザーは負荷の高い環境状態への対応が完了したと考えられる。上述したように、できるだけ速く高負荷環境への対応が完了することが好ましい。よって指標値としては、図７に示したｔａ、或いはｔｂを用いればよい。ｔａは減圧開始時からタイミングｔ５までの時間を表し、ｔｂは圧力が設定値へ到達したタイミング（タイミングｔ４）からタイミングｔ５までの時間を表す。

まとめると、処理部１３０は、圧力の変化開始タイミングから、圧力が設定値に到達後であり生体情報の値が圧力変化許容条件を満たしたタイミングまでの時間を表す第１の時間情報ｔａ、及び、圧力が設定値に到達したタイミングから、生体情報の値が圧力変化許容条件を満たしたタイミングまでの時間を表す第２の時間情報ｔｂの少なくとも一方を、圧力変化順化指標である時間情報として求める。

第１の時間情報ｔａは、減圧開始前から減圧完了までという全体的な圧力変化への対応に要した時間を表し、第２の時間情報は設定値である低い気圧にさらされている中での対応に要した時間を表す。いずれを用いるにせよ、時間が短いほど、ユーザーの順化が進んでいることがわかるため、ユーザーに対して環境室を用いて活動を行ったことによる効果を、わかりやすく提示すること等が可能になる。

なお、以上の圧力変化順化指標は、１回のトレーニングにより求められた値を提示するものであってもよい。例えば標準的な値を求めておき、当該標準的な値に対する高低によりユーザーの心肺能力をわかりやすく提示する。或いは、多くのユーザーのデータを保持しておき、他のユーザーと比較した場合に対象ユーザーがどのような位置にいるかを提示してもよい。あるいは、ユーザーの目的に応じて所定環境における生体情報の目標値や目標範囲を設定し、それに対するトレーニング時に計測された生体情報の値を比較することで、トレーニング効果を示すだけでなく、進捗状況や目標達成度合いを提示することができる。

ただし、上述したように環境室を用いたトレーニングはある程度繰り返して実行することが想定される。そのため、同じユーザーがトレーニングを繰り返したことで、圧力変化順化指標がどのように変化していったか、という圧力変化順化指標の経時変化に関する情報も非常に重要である。

図１０は、継続的なトレーニングによる圧力変化順化指標の変化例を示す図である。図１０の横軸はトレーニングの試行回数を表し、縦軸は圧力変化順化指標の値を表す。ここでは圧力の値ｐａ、第１の時間情報ｔａ、第２の時間情報ｔｂを圧力変化順化指標としている。図１０の例では、試行を重ねることによって、ｐａ、ｔａ、ｔｂの値がそれぞれ減少している。つまり、ｐａ、ｔａ、ｔｂの値の時系列的な変化を提示することで、ユーザーに対して圧力変化への順化がどの程度進んでいるか、トレーニングの効果がどの程度でているかをわかりやすく提示できる。なお、処理部１３０は、図１０そのものの表示処理を行ってもよいし、異なる形態で圧力変化順化指標に関する情報を提示してもよい。

また、図１０に示したように、能力の向上度合いは、ｐａ、ｔａ、ｔｂの値の減少量に対応する。よって処理部１３０では、圧力変化順化指標として、ｐａ、ｔａ、ｔｂの少なくともいずれかの値の変化量、或いはそれに類する情報を求めてもよい。

また、上述してきたように、以上の説明における圧力は濃度（酸素濃度）に置き換えて考えることができる。処理部１３０は、生体情報の値が制御実行条件（濃度変化許容条件）を満たさなくなった場合の濃度に関する濃度情報を、ユーザーの順化指標として求めてもよい。具体的には、処理部１３０は、生体情報の値が制御実行条件を満たさなくなった場合の濃度の値、及び、濃度の変化開始前から生体情報の値が制御実行条件を満たさなくなるまでの濃度の変化を表す差分情報の少なくとも一方を、順化指標である濃度情報として求めればよい。

５．変形例
以下、幾つかの変形例について説明する。

５．１ ＳｐＯ２以外の生体情報を用いる例
以上では、生体情報として動脈血酸素飽和度情報、特にＳｐＯ２の値を用いる手法について説明した。しかし本実施形態で用いる生体情報は動脈血酸素飽和度情報に限定されず、他の情報を用いてもよい。例えば、生体情報としてＳｐＯ２とともにユーザーの呼吸情報を用いてもよい。呼吸情報は、スパイロメーター等の呼吸機能の検査機器を用いて取得してもよいし、脈波情報に基づいて求めてもよい。例えば、脈波波形のエンベロープ等を用いて呼吸の状態を推定することが可能である。

図１１は、睡眠（就寝）を伴う低酸素トレーニングを行う場合の、圧力制御の標準的なプロファイルを示した図である。実際の高地トレーニングでは、標高の高い場所に数週間滞在し、日中の活動（運動）と睡眠を繰り返しながら心肺機能を強化する。そのため、低酸素室を用いる場合にも、図６の例に比べて比較的長時間にわたって低酸素室に入り続け、トレーニング中に睡眠を取る手法が考えられる。例えば、図１１に示したように、標高０ｍ相当の気圧から設定値（ここでは標高２０００ｍ相当の気圧）まで２０分かけて減圧し、設定値の状態を約１５時間という比較的長い時間維持する。そして、気圧が設定値となっている間に睡眠を取り、起床後に２０分かけて標高０ｍ相当の気圧まで戻す。

しかし、高山病症状の具体的な症状例には睡眠障害も含まれる。そのため、実際の高地トレーニングでも見られることであるが、酸素が薄い環境で睡眠がうまくとれず、結果としてかえって体調を崩してしまう場合もある。

よってトレーニング等の閉空間６０での活動が睡眠を伴う場合、処理部１３０は、ユーザーの睡眠状態における生体情報に基づいて、圧力を基準値に戻すか否かの判定を行うとよい。ユーザーが適切に睡眠をとれているか否かを判定することが効率的なトレーニングの実現には重要であるし、睡眠に関する判定を行うことで、トレーニングをより安全に実行できる。また、危険な状態と判定した場合に、圧力を基準値（例えば標高０ｍ相当の気圧）に戻すことで、ユーザーの安全を確保することが可能になる。つまり、生体情報に基づいて、ＳｐＯ２の値だけでなく、睡眠時間や、睡眠の深さ、睡眠の質、呼吸の状態などを計測することで、より正確にユーザーの状態を把握することができる。

図１２に、本変形例の手法による制御が行われた場合の、具体的な圧力制御のプロファイルを示す。図１２は生体情報である呼吸情報とＳｐＯ２の時間変化、及び生体情報に基づき制御される閉空間６０の気圧の時間変化を表す。図１２の横軸は時間を表し、縦軸は１分当たりの呼吸数、ＳｐＯ２の値（単位％）、及び気圧を表している。

まず処理部１３０は、図１２に示したように、１０分の時点から気圧が設定値となるまで減圧する制御を行う。この際、図７を用いて上述したように、ＳｐＯ２が閾値以上であることを圧力変化の条件とする。図１２の例では、標高２０００ｍ相当の気圧に到達するまでにＳｐＯ２が閾値未満とならなかったため、圧力は連続的に減少している。

圧力が設定値に到達した後、ユーザーは準備時間を経て睡眠を開始する。トレーニングの効果を考えれば、睡眠は圧力が設定値に到達した後に開始されることが望ましい。そのため、処理部１３０は、閉空間の圧力が設定値に到達した後の生体情報に基づいて、圧力を基準値に戻すか否かの判定を行うことになる。

具体的には、処理部１３０は、生体情報の値が所与の中断条件を満たした回数が、所定回数以上になったと判定した場合に、圧力を基準値に戻す制御を行う。図１２の例では、生体情報とは呼吸情報及びＳｐＯ２であり、中断条件とは、呼吸及びＳｐＯ２が低呼吸（狭義には無呼吸）の状態となっていることに対応する。

低呼吸、無呼吸になった場合、単位時間当たりの呼吸数が減少する。さらに呼吸数が低下することで血液中の酸素も減少し、ＳｐＯ２の値も低下することになる。よってここでの中断条件とは、例えば呼吸数が低下しており、且つＳｐＯ２の値も低下しているという条件を用いればよく、さらに具体的には呼吸数が閾値以下且つＳｐＯ２が閾値以下の場合に、中断条件が満たされていると判定すればよい。なお、ここでのＳｐＯ２の閾値は、図７の実施形態で用いた閾値、すなわち圧力変化許容条件を判定する際の閾値と同じであってもよいし、異なる値であってもよい。言い換えれば、中断条件は圧力変化許容条件と同じであってもよいし異なってもよい。

なお、図１２にも示したように、呼吸数が低下するタイミングと、それに伴いＳｐＯ２が低下するタイミングには、ずれがある。よって、呼吸数の低下とＳｐＯ２の低下は同じタイミングで発生していない場合にも、中断条件が満たされるようにしておくとよい。例えば、呼吸数とＳｐＯ２の一方の値が低下した後、所定時間内に他方の値が低下した場合に、中断条件が満たされたと判定してもよい。

また、睡眠時の低呼吸、無呼吸については、健康なユーザー（睡眠障害でないユーザー）でも１時間当たり数回生じることが知られている。つまり、呼吸数とＳｐＯ２が低下したとしても、その回数が少ないのであれば、トレーニングを中断するほど深刻な事態とは言えない。よって本実施形態では、中断条件を満たした回数を計測し、当該回数が所定値を超えた場合にトレーニングを強制停止する。より具体的には、所定時間内に所定回数以上の中断条件が満たされた場合や、中断条件が満たされた回数を睡眠開始（或いはトレーニング開始）から累計しておき、累計回数が所定回数以上となった場合に、処理部１３０はトレーニングを強制停止する制御を行う。図１２の例であれば、ｔ１０〜ｔ１１の間で呼吸数とＳｐＯ２の値の低下が所定回数以上生じたことが検出されたため、処理部１３０はトレーニングを強制停止し、２０分等の所定時間をかけて気圧を現在値から標高０ｍ相当の気圧まで戻す制御を行う。

図１３は、図１２を用いて上述した本実施形態の制御を説明するフローチャートである。図１３の各処理は処理部１３０により実行される。図１３のＳ３０１〜Ｓ３０６については、図８のＳ１０１〜Ｓ１０６と同様の減圧制御であるため、説明は省略する。

Ｓ３０５でＹｅｓの場合には、目標としている設定値までの減圧が完了したことになる。よって、設定時間が経過したか（設定値である気圧を所定時間維持できたか）を判定する（Ｓ３０７）。Ｓ３０７でＹｅｓの場合には、図８のＳ１０８と同様に、所定の時間をかけて気圧を標高０ｍ相当の気圧まで戻し、トレーニングを正常終了する（Ｓ３０８）。Ｓ３０７でＮｏの場合、予定のプロファイルは終了していないため、トレーニングを継続しても問題無いかの判定を行う。

具体的には、上述したように呼吸数が低下しているかの判定（Ｓ３０９）、ＳｐＯ２の値が低下しているかの判定（Ｓ３１０）を行い、少なくとも一方がＮｏであれば、トレーニング継続に問題がないためＳ３０７に戻る。Ｓ３０９とＳ３１０の両方でＹｅｓであれば、無呼吸・低呼吸状態の出現回数を計測し（Ｓ３１１）、所与の閾値以上であるかを判定する（Ｓ３１２）。

Ｓ３１２でＮｏの場合には、無呼吸・低呼吸状態は発生しているかもしれないが、即座に強制停止を実行するほどではないため、Ｓ３０７に戻って処理を継続する。Ｓ３１２でＹｅｓの場合には、ユーザーは適切な睡眠をとれていないと判定し、強制停止を行う。強制停止は、図９のＳ２０４と同様に、現在の気圧から所定時間かけて標高０ｍ相当の気圧に戻す制御により実現される。また、図１３の場合にも、処理部１３０は、図９のＳ２０１〜Ｓ２０３と同様に、タイムアウト、強制終了入力、圧力制御異常を監視しておき、少なくとも１つが発生したと判定された場合には、一連の圧力制御を強制停止する。すなわち図１３の例では、図９に示した強制停止判定に加えて、ユーザーの睡眠状態に基づく強制停止判定を実行していると考えることもできる。

また、以上では動脈血酸素飽和度情報以外の生体情報として呼吸情報を用いる例を示したが、他の生体情報を用いることも可能である。例えば、脈拍数や脈拍間隔等の脈波情報を用いてもよいし、体温や発汗に関する情報を用いてもよい。

５．２ 加圧制御
以上では、閉空間６０の圧力を低下させる方向（減圧方向）での圧力制御において、圧力変化許容条件の判定を行う手法を説明した。しかし、本実施形態の手法はこれに限定されず、加圧時にも圧力変化許容条件を判定し、圧力変化許容条件が満たされたことを条件に、加圧を行ってもよい。加圧の場合も、圧力が変化することでユーザーに対して負荷がかかるが、このようにすれば安全に加圧を行うことが可能になる。

例えば、図７におけるタイミングｔ６から２０分の間の加圧のように、低酸素室でのトレーニングにおける平常状態への復帰期間で、圧力変化許容条件の判定を行ってもよい。ただし、加圧を行う場合、酸素濃度が相対的に高くなるため、ＳｐＯ２の値は上昇すると考えられる。ＳｐＯ２の値は１００％が上限であり、仮に酸素濃度が濃くなりすぎたとしても、過剰に大きい値をとることはない。よって、加圧時に圧力変化許容条件を設定する場合には、ＳｐＯ２とは異なる生体情報を利用することが望ましい。

また、ここでの加圧は低酸素室の場合に限定されず、高酸素状態を実現する環境室の場合であってもよい。例えば、広く知られた酸素カプセルのように、体力回復や減圧症の治療等に用いられる装置の制御に本実施形態の情報処理システム１００を用いてもよい。その場合、平常状態から、高酸素状態を実現するまでの圧力（酸素分圧）変化を、圧力変化許容条件が満たされることを条件に実行する。当然、高酸素状態から平常状態に戻る際の圧力変化（減圧）において、本実施形態の手法を適用することも妨げられない。

５．３ 情報処理装置、順化指標表示装置
また本実施形態の手法は、閉空間の中にいるユーザーの生体情報を取得する取得部と、生体情報に基づいて前記閉空間の環境状態を制御する処理部と、を含む情報処理装置に適用できる。生体情報は、少なくとも動脈血酸素飽和度情報を含み、処理部は、少なくとも動脈血酸素飽和度情報に基づいて、閉空間の前記環境状態を制御する。

ここでの情報処理装置は、図３における制御装置３００であってもよい。この場合、情報処理装置の取得部とは、ウェアラブル機器２００からの生体情報を取得するためのインターフェースであり、例えば受信処理部（通信部）である。また、情報処理装置の処理部とは、上述してきた制御装置３００に設けられる処理部１３０に対応する。

上述したように、情報処理装置の処理部は、動脈血酸素飽和度情報の値が所与の閾値以上である場合に、閉空間の環境状態を変化させる制御を行う。

ただし、ここでの情報処理装置は、図３の制御装置３００には限定されない。例えば、ネットワークを介して接続されるＰＣやサーバーシステム等の他の装置であってもよい。つまり、閉空間６０（低酸素室）が設けられる場所とは異なる場所に、低酸素室のモニタリングや管理を行う情報処理装置を設けてもよい。このようにすれば、１つの情報処理装置により、複数の低酸素室の制御を行うこと等が可能になる。そのため、低酸素室の管理（オペレーション、モニタリング）のノウハウを有する業者が、情報処理装置を設置し、当該情報処理装置を用いてユーザーが利用する多数の低酸素室を集中的に管理、制御すること等が可能になる。

また、本実施形態の手法は、閉空間６０の中にいるユーザーの、少なくとも動脈血酸素飽和度情報を含む生体情報に基づいて、閉空間６０の環境状態に対するユーザーの順化度合を表す順化指標を取得する取得部と、順化指標を表示する表示部と、を含む順化指標表示装置に適用できる。

ここでの順化指標表示装置は、図３における制御装置３００や上記の情報処理装置であってもよい。つまり、順化指標装置では、圧力や濃度の制御を行うとともに、当該制御により取得された順化指標を図１０等の形式でユーザーに対して表示してもよい。

ただし、順化指標表示装置では、求められた順化指標の取得及び表示が行えればよく、閉空間６０の環境制御や、順化指標の演算等は必須ではない。つまり本実施形態に係る順化指標表示装置は、制御装置３００とは異なる機器であってもよく、具体的にはユーザーにより利用されるＰＣやスマートフォンにより実現されてもよい。

以上、本発明を適用した実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は、各実施形態やその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記した各実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、各実施形態や変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態や変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。また、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。

１０…バンド部、１２…嵌合穴、１４…尾錠、１５…尾錠枠、１６…係止部、
３０…ケース部、４０…センサー部、５０…表示部、６０…閉空間、６５…照明、
７０…ユーザー、８０…トレーニング機器、９０…ベッド、１００…情報処理システム、
１１０…測定部、１３０…処理部、２００…ウェアラブル機器、３００…制御装置

Claims (20)

1. 閉空間の中にいるユーザーの生体情報を測定する測定部と、
   前記生体情報に基づいて前記閉空間の環境状態を制御する処理部と、
   を含み、
   前記処理部は、
   前記生体情報に基づいて、前記閉空間の気圧若しくは酸素分圧である圧力、又は前記閉空間の酸素濃度である濃度を制御することを特徴とする情報処理システム。
2. 請求項１において、
   前記処理部は、
   前記生体情報の値が所与の制御実行条件を満たした場合に、前記閉空間の前記圧力又は前記濃度を変化させる制御を行うことを特徴とする情報処理システム。
3. 請求項２において、
   前記処理部は、
   前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たし、且つ、前記閉空間の前記圧力又は前記濃度が所与の設定値に到達していない場合に、前記閉空間の前記圧力又は前記濃度を変化させる制御を行うことを特徴とする情報処理システム。
4. 請求項２又は３おいて、
   前記処理部は、
   前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たしていない場合には、前記閉空間の前記圧力又は前記濃度を維持する制御を行うことを特徴とする情報処理システム。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記処理部は、
   前記ユーザーの前記生体情報に基づいて、前記ユーザーの順化指標を求めることを特徴とする情報処理システム。
6. 請求項３において、
   前記処理部は、
   前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなった場合の前記圧力に関する圧力情報、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなった場合の前記濃度に関する濃度情報、及び、前記圧力が前記設定値に到達後、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たしたタイミングに関する時間情報の少なくとも１つを、前記ユーザーの順化指標として求めることを特徴とする情報処理システム。
7. 請求項６において、
   前記処理部は、
   前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなった場合の前記圧力の値、及び、前記圧力の変化開始前から前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなるまでの前記圧力の変化を表す差分情報の少なくとも一方を、前記順化指標である前記圧力情報として求めることを特徴とする情報処理システム。
8. 請求項６において、
   前記処理部は、
   前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなった場合の前記濃度の値、及び、前記濃度の変化開始前から前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たさなくなるまでの前記濃度の変化を表す差分情報の少なくとも一方を、前記順化指標である前記濃度情報として求めることを特徴とする情報処理システム。
9. 請求項７又は８において、
   前記処理部は、
   前記圧力又は前記濃度の変化開始タイミングから、前記圧力又は前記濃度が前記設定値に到達後であり前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たしたタイミングまでの時間を表す第１の時間情報、及び、前記圧力又は前記濃度が前記設定値に到達したタイミングから、前記生体情報の値が前記制御実行条件を満たしたタイミングまでの時間を表す第２の時間情報の少なくとも一方を、前記順化指標である前記時間情報として求めることを特徴とする情報処理システム。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
    前記処理部は、
    前記ユーザーの睡眠状態における前記生体情報に基づいて、前記圧力又は前記濃度を基準値に戻すか否かの判定を行うことを特徴とする情報処理システム。
11. 請求項３において、
    前記処理部は、
    前記閉空間の前記圧力又は前記濃度が前記設定値に到達した後の前記生体情報に基づいて、前記圧力又は前記濃度を基準値に戻すか否かの判定を行うことを特徴とする情報処理システム。
12. 請求項１０又は１１において、
    前記処理部は、
    前記生体情報の値が所与の中断条件を満たした回数が、所定回数以上になったと判定した場合に、前記圧力又は前記濃度を前記基準値に戻す制御を行うことを特徴とする情報処理システム。
13. 請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
    前記生体情報は、動脈血酸素飽和度情報を含むことを特徴とする情報処理システム。
14. 閉空間の中にいるユーザーの生体情報を測定する測定部と、
    前記生体情報に基づいて前記閉空間の環境状態を制御する処理部と、
    を含み、
    前記生体情報は、動脈血酸素飽和度情報を含み、
    前記処理部は、
    前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、前記閉空間の前記環境状態を制御することを特徴とする情報処理システム。
15. 請求項１４において、
    前記処理部は
    前記動脈血酸素飽和度情報の値が所与の閾値以上である場合に、前記閉空間の前記環境状態を変化させる制御を行うことを特徴とする情報処理システム。
16. 閉空間の中にいるユーザーの生体情報を取得する取得部と、
    前記生体情報に基づいて前記閉空間の環境状態を制御する処理部と、
    を含み、
    前記生体情報は、少なくとも動脈血酸素飽和度情報を含み、
    前記処理部は、
    少なくとも前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、前記閉空間の前記環境状態を制御することを特徴とする情報処理装置。
17. 請求項１６において、
    前記処理部は、
    前記動脈血酸素飽和度情報の値が所与の閾値以上である場合に、前記閉空間の前記環境状態を変化させる制御を行うことを特徴とする情報処理装置。
18. 閉空間の中にいるユーザーの、少なくとも動脈血酸素飽和度情報を含む生体情報に基づいて、前記閉空間の環境状態に対する前記ユーザーの順化度合を表す順化指標を取得する取得部と、
    前記順化指標を表示する表示部と、
    を含むことを特徴とする順化指標表示装置。
19. 閉空間の中にいるユーザーの生体情報の測定処理を行うことと、
    前記生体情報に基づいて前記閉空間の気圧若しくは酸素分圧である圧力、又は前記閉空間の酸素濃度である濃度を制御することと、
    を含むことを特徴とする情報処理システムの制御方法。
20. 閉空間の中にいるユーザーの、動脈血酸素飽和度情報を少なくとも含む生体情報の測定処理を行うことと、
    前記動脈血酸素飽和度情報に基づいて、前記閉空間の環境状態を制御することと、
    を含むことを特徴とする情報処理システムの制御方法。