JP2020151383A - 意識障害軽減装置及び意識障害軽減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】意識障害の発生を抑制する技術を提供すること。【解決手段】本発明の一態様は、ユーザーの頭部に存在する体液量に関する情報である体液量情報を推定する第１推定部と、前記ユーザーの脳内の酸素量である酸素供給量に関する情報である酸素供給量情報を推定する第２推定部と、前記ユーザーに取り付けられ、前記第１推定部の推定結果と前記第２推定部の推定結果とに応じた圧力をかける加圧部と、前記第２推定部の推定結果に基づいて前記ユーザーに酸素を供給する酸素供給部と、を備える意識障害軽減装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、意識障害軽減装置及び意識障害軽減方法に関する。

近年、超高齢化社会化とともに脳血管障害、心疾患、動脈硬化症等の病気を患った患者が後期高齢者を中心に増加している。このような、脳血管障害、心疾患、動脈硬化症等の病気を患った患者には、脳虚血を原因とする意識障害や血行力学性脳梗塞、無症候性脳梗塞等の加速度の変化に起因する意識障害が発生する可能性が高いと考えられている（非特許文献１及び非特許文献２）。

岩本 俊彦、木内 章裕、"老年医学的にみた高齢者の脳血管障害"第４５回日本老年医学会学術集会記録＜プレナリーレクチャー＞、日老医誌、２００３；４０：４７６−４７９ 藤島 正敏、"脳血管障害のリスクファクターとしての心疾患"、日本循環器学会専門医誌 循環器専門医第６巻第１号、ｐｐ．１９−２６

意識障害が、例えば、運転等の作業中に発生すると大きな事故に繋がる可能性が高い。そのため、脳血管障害、心疾患、動脈硬化症等の病気を患った患者の意識障害の発生を抑制する技術が期待されている。
また、このような意識障害が発生するという課題は、脳血管障害、心疾患、動脈硬化症等の病気を患った患者に限った話ではなく、シャイ・ドレーガー症候群や糖尿病の神経障害などの血圧調節機能障害を有する患者にも共通する課題である。シャイ・ドレーガー症候群や糖尿病の神経障害などの血圧調節機能障害を有する患者は、立ち上がり動作やエレベーターの上昇などの比較的軽微な加速度変化により失神発作を生じてしまうため、意識障害を抑制する技術が期待されている。さらに、このような意識障害が発生するという課題は、レーシングカーのドライバーや、飛行機のパイロット等の強い加速度変化を受ける操縦者にも共通する課題である。

上記事情に鑑み、本発明は、意識障害の発生を抑制する技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様は、ユーザーの頭部に存在する体液量に関する情報である体液量情報を推定する第１推定部と、前記ユーザーの脳内の酸素量である酸素供給量に関する情報である酸素供給量情報を推定する第２推定部と、前記ユーザーに取り付けられ、前記第１推定部の推定結果と前記第２推定部の推定結果とに応じた圧力をかける加圧部と、前記第２推定部の推定結果に基づいて前記ユーザーに酸素を供給する酸素供給部と、を備える意識障害軽減装置である。

本発明の一態様は、上記の意識障害軽減装置であって、気体状の酸素である酸素気体と前記酸素とは組成の異なる気体である非酸素気体とが混合する気体である混合気体における前記酸素気体の分圧と前記非酸素気体の分圧とを、前記第２推定部の推定結果である前記酸素供給量情報に基づいて調整する分圧制御部と、をさらに備え、前記酸素供給部は、前記ユーザーに前記分圧制御部の制御によって調整された前記混合気体を供給する。

本発明の一態様は、上記の意識障害軽減装置であって、前記第２推定部は、ユーザーの呼気又は吸気中の酸素濃度に基づいて前記酸素供給量情報を推定する。

本発明の一態様は、上記の意識障害軽減装置であって、前記第２推定部は、前記酸素供給量情報として前記酸素供給量を推定し、前記酸素供給部は、前記第２推定部が推定した前記酸素供給量が所定の量よりも低い状態が所定の時間以上継続する場合、所定の圧力の気体状の酸素を前記ユーザーに供給する。

本発明の一態様は、ユーザーの頭部に存在する体液量に関する情報である体液量情報を推定する第１推定ステップと、前記ユーザーの脳内の酸素量である酸素供給量に関する情報である酸素供給量情報を推定する第２推定ステップと、前記ユーザーに取り付けられ、前記第１推定ステップの推定結果と前記第２推定ステップの推定結果とに応じた圧力をかける加圧ステップと、前記第２推定ステップの推定結果に基づいて前記ユーザーに酸素を供給する酸素供給ステップと、を有する意識障害軽減方法である。

本発明により、意識障害の発生を抑制する技術を提供することが可能となる。

第１の実施形態の意識障害軽減装置１の使用例を示す図。 第１の実施形態における加圧部１５の一例を示す図である。 第１の実施形態の意識障害軽減装置１の機能構成の一例を示す図。 第１の実施形態の意識障害軽減装置１が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第１の実施形態における加圧制御処理の具体的な処理の流れを示すフローチャート。 変形例における第１安全機構を備える意識障害軽減装置１が実行する具体的な処理の流れの一例を示す図。 変形例における第２安全機構を備える意識障害軽減装置１の機能構成の一例を示す図。 第１の実施形態の意識障害軽減装置１が第２安全機構を備え、ユーザーの頸部を加圧する具体的な処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態の意識障害軽減装置１ａの機能構成の一例を示す図。 第２の実施形態の意識障害軽減装置１ａが実行する処理の流れの一例を示すフローチャート。 変形例における加圧制御部１４３ａを備える意識障害軽減装置１の機能構成の一例を示す図。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の意識障害軽減装置１の使用例を示す図である。第１の実施形態の意識障害軽減装置１は、ユーザー９１の頭部に電極を介して電流又は電圧を印加し、頭部のインピーダンスを取得することで、頭蓋内の体液量及びその変化量を推定する。第１の実施形態の意識障害軽減装置１は、推定した体液量及びその変化量に基づいた圧力をユーザー９１の頸部にかけて血液の降下を抑制し、ユーザー９１の頭部の体液量を適切な量に維持する。血液量は頭蓋内の体液量と高い相関を有する量である。そのため、頭蓋内の体液量とは、たとえば頭蓋内の血液の量であってもよい。

第１の実施形態の意識障害軽減装置１は、第１の電極部１１、第２の電極部１２、加速度計１３、制御装置１４、加圧部１５及び酸素供給部１００を備える。

第１の電極部１１は、ユーザー９１の頭部に接する電極を備える。より詳細には、第１の電極部１１は、第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２を備える。第１の測定電極１１２は、第１の印加電極１１１と第２の電極部１２との間に存在する。第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２は、ユーザー９１の頭部に接していれば、どのような方法で接していてもよい。例えば、第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２は、ヘルメット９２の頭頂部に取り付けられることで、ヘルメット９２を装着するユーザー９１の頭部に接してもよい。あるいは第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２は、ヘルメット９２及びヘッドフォーンのイヤーマフ９３に取り付けられてユーザー９１の側頭部に接してもよい。なお、ヘルメット９２及びヘッドフォーンのイヤーマフ９３がユーザー９１の側頭部を覆うことで、第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２はユーザー９１の側頭部に接する。また、例えば、第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２は、フェイスマスクの頭頂部に取り付けられることで、フェイスマスクを装着するユーザー９１の頭部に接してもよい。なお、ヘルメット９２は衝撃を受ける環境下で使用する衝撃吸収保護具である。ヘルメット９２は、第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２がユーザー９１に接するためだけに存在するのではなく、衝撃を受ける環境下にいるユーザー９１を保護する頭部の保護部材でもある。

また、ユーザー９１は、第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２が取り付けられた頭巾状の布巾を被り、その上からヘルメット９２を被ることで、第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２を自身に接触させてもよい。

なお、第１の印加電極１１１と第２の電極部１２との間にはユーザー９１の頭部のインピーダンスを測定するために電圧が印加される。そのため、第１の測定電極１１２が、第１の印加電極１１１と第２の電極部１２との間に存在する場合には、第１の測定電極１１２が、第１の印加電極１１１と第２の電極部１２との間に存在しない場合と比較して、高い精度で頭部のインピーダンスが測定される。
なお、第１の測定電極１１２が、第１の印加電極１１１と第２の電極部１２との間に存在するとは次のことを意味する。すなわち、第１の印加電極１１１と第２の電極部１２との間に存在するとは、第１の印加電極１１１の中心点と第２の電極部１２の中心点とを結んでユーザー９１の頭部の表面に平行な曲線をＨ線として、第１の測定電極１１２の一部が、第１の印加電極１１１の中心点と第２の電極部１２の中心点との間に挟まれたＨ線上に存在することを意味する。
ただし、第１の測定電極１１２は必ずしも、第１の印加電極１１１と第２の電極部１２との間に存在する必要はなく、頭部のインピーダンスを測定可能な箇所であれば、インピーダンスの測定精度との兼ね合いでどのような箇所に存在してもよい。
第１の実施形態の意識障害軽減装置１においては、第１の測定電極１１２が、第１の印加電極１１１と第２の電極部１２との間に存在することが望ましい。

第２の電極部１２は、ユーザー９１の頸部に接する電極を備える。より詳細には、第２の電極部１２は、第２の印加電極１２１及び第２の測定電極１２２を備える。第２の測定電極１２２は、第２の印加電極１２１と第１の電極部１１との間に存在してもよい。第２の電極部１２は必ずしも頸部に接さなくてもよく、頭部のインピーダンスを測定可能な箇所であればどのような箇所に接してもよい。例えば、第２の電極部１２は、ユーザー９１の腹部、腰部又は臀部に取り付けられてもよい。

なお、第２の印加電極１２１と第１の電極部１１との間にはユーザー９１の頭部のインピーダンスを測定するために電圧が印加される。そのため、第２の測定電極１２２が、第２の印加電極１２１と第１の電極部１１との間に存在する場合には、第２の測定電極１２２が、第２の印加電極１２１と第１の電極部１１との間に存在しない場合と比較して、高い精度で頭部のインピーダンスが測定される。

なお、第２の測定電極１２２が、第２の印加電極１２１と第１の電極部１１との間に存在するとは次のことを意味する。すなわち、第２の印加電極１２１と第１の電極部１１との間に存在するとは、第２の印加電極１２１の中心点と第１の電極部１１の中心点とを結んでユーザー９１の頭部の表面に平行な曲線をＩ線として、第２の測定電極１２２の一部が、第２の印加電極１２１の中心点と第１の電極部１１の中心点との間に挟まれたＩ線上に存在することを意味する。

ただし、第２の測定電極１２２は必ずしも、第２の印加電極１２１と第１の電極部１１との間に存在する必要はなく、頭部のインピーダンスを測定可能な箇所であれば、インピーダンスの測定精度との兼ね合いでどのような箇所に存在してもよい。
第１の実施形態の意識障害軽減装置１においては、第２の測定電極１２２が、第２の印加電極１２１と第１の電極部１１との間に存在することが望ましい。

加速度計１３は、自身にかかる加速度を測定し、加速度の大きさを示す信号（以下「加速度信号」という。）を出力する。加速度計１３は、ユーザー９１にかかる加速度と略同一の加速度がかかる場所に設置されていればどのような場所に存在してもよい。
例えば、加速度計１３は、ユーザー９１が装着するヘルメット９２に取り付けられてもよいし、ユーザー９１が搭乗する飛行機の座席等のユーザー９１と略同一の加速度がかかる物体に取り付けられてもよい。

制御装置１４は、バスで接続されたプロセッサやメモリや記憶部４１０などを備え、プログラムを実行する。制御装置１４は、プログラムの実行によって装置として機能する。記憶部４１０は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。記憶部４１０は意識障害軽減装置１に関する各種情報を記憶する。制御装置１４は、第１の電極部１１及び第２の電極部１２に電気的に接続され、第１の電極部１１及び第２の電極部１２を制御する。制御装置１４は、第１の電極部１１及び第２の電極部１２に流れる電流と、加速度計１３が出力した加速度信号とに基づいて、加圧部１５が加圧部１５に接する箇所に予め定められた所定の高さの圧力をかけるように制御する。

加圧部１５は、ユーザー９１の身体に接し、制御装置１４の制御によって、ユーザー９１に圧力をかける。加圧部１５はユーザー９１の身体を加圧するものであれば身体の何れの部位に設置しても良い。例えばユーザーの頸部に設置した場合、ユーザー９１の頸部に圧力をかけることでユーザー９１の頭蓋内の体液量の減少が抑制され、ユーザー９１に視力低下、意識喪失、中枢神経障害等の異常状態が発生することが抑制される。加圧部１５は、ユーザー９１に圧力をかけるものであればどのようなものでもよい。例えば、加圧部１５は、エアバッグもしくは伸縮性バンドであってもよい。また、加圧部１５を頸部に設置する場合、内頸静脈を選択的に加圧するものが望ましい。加圧部１５は、頸部の内頸静脈を選択的に加圧するものとして、例えば、図２に示す形状のものであってもよい。

図２は、第１の実施形態における加圧部１５の一例を示す図である。
図２に示す加圧部１５は、頸部加圧部１５１と２つの前頸部ブラダー１５２とを備える。頸部加圧部１５１は、ネックカラー又はネックピローである。図２において、頸部加圧部１５１は、展開した状態である。展開した状態とは、頸部加圧部１５１が膨らんだ状態である。前頸部ブラダー１５２は、胸鎖乳突筋付近に縦に長いエアーバックである。前頸部ブラダー１５２は、胸鎖乳突筋付近に２本縦列に位置する。前頸部ブラダー１５２は、内頸静脈９４を加圧する。加圧部１５は、気管９５の走る中央部を避ける配置が気道の圧迫を避ける点から望ましい。そのため、前頸部ブラダー１５２は、気管９５を圧迫しない位置に位置することが望ましい。このように加圧することで、ユーザー９１の頭部から体幹への血液流出を遅らせることができ、意識消失の発生を抑制することができる。

図１の説明に戻る。
酸素供給部１００は、制御装置１４の制御を受けて、ユーザー９１に気体の酸素（以下「酸素気体」という。）を供給する。酸素供給部１００は、制御弁１６、第１ボンベ１７−１、第２ボンベ１７−２及びマスク１８を備える。酸素供給部１００は、制御装置１４によって動作が制御される。具体的には、制御弁１６の動作が制御装置１４によって制御される。制御弁１６は、第１ボンベ１７−１、第２ボンベ１７−２及びマスク１８に気体を通す管によって接続される。第１ボンベ１７−１は、制御弁１６を介してマスク１８に気体状の酸素（以下「酸素気体」という。）を供給する供給源である。第２ボンベ１７−２は、制御弁１６を介してマスク１８に酸素気体以外の気体であって、ユーザー９１に害の無い気体である気体（以下「非酸素気体」という。）を供給する供給源である。非酸素気体は、酸素気体と組成の異なる気体であって、ユーザー９１に害を及ぼさない気体であればどのような気体であってもよい。非酸素気体は、例えば、窒素や、二酸化炭素を添加した窒素である。

制御弁１６は、制御装置１４の制御によって、第１ボンベ１７−１からマスク１８に供給される酸素気体と第２ボンベ１７−２からマスク１８に供給される非酸素気体とを混合し、マスク１８に供給する。以下、酸素気体と非酸素気体とが混合された気体を混合気体という。制御弁１６は、制御装置１４の制御によって、混合気体中の酸素気体の濃度と非酸素気体の濃度とを制御する。制御弁１６は、制御装置１４の制御によって、混合気体の圧力を制御する。

マスク１８は、ガス放出部１８１及びガスセンサ１８２を備える。ガス放出部１８１は、制御弁１６に混合気体を通す管によって接続され、制御弁１６を介して供給された混合気体を放出する。ガスセンサ１８２は、ユーザー９１の呼気又は吸気中の酸素濃度を測定する。なお、呼気又は吸気中の非酸素濃度とは、酸素以外の成分の呼気又は吸気中の濃度である。以下、ガスセンサ１８２が測定した結果を、換気状態計測結果という。

図３は、第１の実施形態の意識障害軽減装置１の機能構成の一例を示す図である。
制御装置１４は、加速度判定部１４０、印加部１４１、インピーダンス測定部１４２、加圧制御部１４３及びガス制御部１４４を備える。

加速度判定部１４０は、加速度計１３が出力した加速度信号が示す加速度が予め定められた所定の値（以下「基準加速度」という。）未満か否かを判定する。

印加部１４１は、第１の印加電極１１１と第２の印加電極１２１との電極間に電圧を印加する。印加部１４１は、第１の印加電極１１１と第２の印加電極１２１との電極間に電圧を印加することが可能なものであれば、どのようなものであってもよい。例えば、印加部１４１は、電圧源であってもよい。

インピーダンス測定部１４２は、第１の測定電極１１２及び第２の測定電極１２２を流れる電流を取得することで、第１の測定電極１１２と第２の測定電極１２２との間のインピーダンスを測定する。

加圧制御部１４３は、加速度判定部１４０の判定結果と、インピーダンス測定部１４２が測定したインピーダンスとに基づいて、加圧部１５がユーザー９１にかける圧力を制御する。

加圧制御部１４３は、体液関連量推定部３０１及び加圧部動作制御部３０２を備える。
体液関連量推定部３０１は、体液関連量推定処理を実行する。体液関連量推定部３０１は、体液関連量推定処理の実行によって、インピーダンス測定部１４２が測定したインピーダンスに基づき、ユーザー９１の頭蓋内の体液量に関する情報である体液量情報を推定する。体液量の変化量は、例えば、静脈還流量である。体液量情報は、ユーザー９１の頭蓋内の体液量を含んでもよい。体液量情報は、単位時間当たりの体液量の変化量を含んでもよい。

以下、説明の簡単のため、体液量情報は、ユーザー９１の頭蓋内の体液量と、単位時間当たりの体液量の変化量とを含むと仮定する。以下、体液関連量推定部３０１が推定したユーザー９１の頭蓋内の体液量を、推定体液量という。以下、体液関連量推定部３０１が推定したユーザー９１の頭蓋内の体液量の単位時間当たりの変化量を推定体液変化量という。

加圧部動作制御部３０２は、加速度判定部１４０の判定結果が加速度信号が示す加速度が基準加速度以上であるという判定結果である場合に、体液関連量推定部３０１によって推定された体液量と単位時間当たりの体液量の変化量とに基づいて、加圧部１５の動作を制御する。具体的には、加圧部動作制御部３０２は、まず加圧部動作を決定する。加圧部動作は、加圧制御部１４３が加圧部１５に実行させる動作であって、ユーザー９１に印加する圧力に関する動作である。加圧部動作は、例えば、ユーザー９１に印加する圧力を上げる動作や、下げる動作や、印加する圧力を維持する動作である。加圧部動作制御部３０２は、次に、決定した加圧部動作を加圧部１５に実行させる。

加圧部動作制御部３０２は、加速度判定部１４０の判定結果が加速度信号が示す加速度が基準加速度未満であるという判定結果である場合に、加圧部１５に基準加圧動作を実行させる。基準加圧動作は、加圧部１５が予め定められた基準圧力をユーザー９１に印加する動作である。すなわち、基準加圧動作は、加圧部１５によってユーザー９１に印加される加圧量を予め定められた基準値に変更する加圧部１５の動作である。基準圧力は、例えば、０ｐａであってもよい。

なお、頭蓋内の体液量が少ない場合には頭蓋に電流は流れにくくなるため、頭部のインピーダンスは、体液量が多い場合と比較して大きくなる。そのため、例えば、インピーダンス測定部１４２が測定したインピーダンスが予め定められた所定のインピーダンス以上の場合には、体液関連量推定部３０１が推定する推定体液量は少ない。

以下、加速度計１３が出力した加速度信号が示す加速度が基準加速度以上である場合に、体液関連量推定部３０１及び加圧部動作制御部３０２によって実行される処理を加圧制御処理という。

ガス制御部１４４は、加速度判定部１４０の判定結果と、ガスセンサ１８２の測定結果である換気状態計測結果とに基づいて、ガス放出部１８１から放出される混合気体中の酸素気体の分圧と非酸素気体の分圧とを制御する。

ガス制御部１４４は、酸素関連量推定部４０１と、制御弁制御部４０２とを備える。
酸素関連量推定部４０１は、酸素関連量推定処理を実行する。酸素関連量推定部４０１は、酸素関連量推定処理の実行によって、換気状態計測結果に基づいて、ユーザー９１の脳内の酸素量（以下「酸素供給量」という。）に関する情報である酸素供給量情報を推定する。酸素供給量情報は、酸素供給量を含んでもよい。酸素供給量情報は、単位時間当たりの酸素供給量の変化量を含んでもよい。

以下、説明の簡単のため、酸素供給量情報は、酸素供給量と、単位時間当たりの酸素供給量の変化量とを含むと仮定する。以下、酸素関連量推定部４０１が推定した酸素供給量を、推定酸素供給量という。以下、酸素関連量推定部４０１が推定した酸素供給量の単位時間当たりの変化量を推定酸素変化量という。

制御弁制御部４０２は、酸素関連量推定部４０１が推定した推定結果である推定酸素供給量及び推定酸素変化量に基づいて、ガス放出部１８１から放出される混合気体中の酸素気体の分圧と非酸素気体の分圧とを制御する。具体的には、制御弁制御部４０２は、酸素関連量推定部４０１が推定した推定酸素供給量及び推定酸素変化量に基づいて制御弁１６の動作を制御することで、ガス放出部１８１から放出される酸素気体の分圧と非酸素気体の分圧とを制御する。制御弁制御部４０２による、酸素気体の分圧を上昇させる制御は、ボーラス注入である。

制御弁制御部４０２は、加速度判定部１４０の判定結果が加速度信号が示す加速度が基準加速度未満であるという判定結果である場合に、基準分圧制御を実行する。基準分圧制御は、制御弁１６を制御することで混合気体における酸素気体の分圧を第１基準分圧にし、非酸素気体の分圧を第２基準分圧にする制御であって、制御弁制御部４０２が実行する制御である。第１基準分圧は、酸素気体の分圧と同じ次元の物理量の大きさであって、予め定められた物理量の大きさである。第２基準分圧は、非酸素気体の分圧と同じ次元の物理量の大きさであって、予め定められた物理量の大きさである。すなわち、基準分圧制御は、酸素気体の分圧と非酸素気体の分圧とを予め定められた基準値に調整する制御である。

図４は、第１の実施形態の意識障害軽減装置１が実行する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。以下、図４に示す処理を第１意識障害軽減処理という。

加速度計１３が加速度を測定し、加速度信号を出力する（ステップＳ１０１）。加速度判定部１４０は、加速度信号を取得し、加速度信号が示す加速度が基準加速度未満か否かを判定する（ステップＳ１０２）。

加速度が基準加速度以上である場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、加圧制御部１４３は、加圧制御処理を実行する（ステップＳ１０３）。
ステップＳ１０３の次に、酸素関連量推定部４０１はガスセンサ１８２の測定結果である換気状態計測結果を取得する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４の次に、酸素関連量推定部４０１は、換気状態計測結果に基づいて推定酸素供給量及び推定酸素変化量を取得する（ステップＳ１０５）。換気状態計測結果に基づいて推定酸素供給量及び推定酸素変化量を取得するとは、酸素供給量と、単位時間当たりの酸素供給量の変化量とを推定することを意味する。

制御弁制御部４０２は、ステップＳ１０５において取得された推定酸素供給量が、基準酸素供給量以上か否かを判定する（ステップＳ１０６）。基準酸素供給量は、推定酸素供給量と同じ次元の物理量の大きさであって、予め定められた物理量の大きさである。

推定酸素供給量が基準酸素供給量以上である場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、制御弁制御部４０２は、推定酸素変化量が、基準酸素変化量以上か否かを判定する（ステップＳ１０７）。基準酸素変化量は、推定酸素変化量と同じ次元の物理量の大きさであって、予め定められた物理量の大きさである。

推定酸素変化量が基準酸素変化量以上である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、ステップＳ１０１の処理に戻る。一方、推定酸素変化量が基準酸素変化量未満である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、加圧部動作制御部３０２は加圧部１５に基準加圧動作を実行させ、制御弁制御部４０２は基準分圧制御を実行する（ステップＳ１０８）。

一方、ステップＳ１０６において推定酸素供給量が基準酸素供給量未満である場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、加圧部動作制御部３０２は加圧部１５に加圧調整動作を実行させ、制御弁制御部４０２は分圧調整制御を実行する（ステップＳ１０９）。加圧調整動作は、ユーザー９１に印加する圧力を推定酸素供給量及び推定酸素変化量に応じた圧力にする加圧部１５の動作である。分圧調整制御は、制御弁１６を制御することで、酸素気体の分圧と非酸素気体の分圧とをそれぞれ推定酸素供給量及び推定酸素変化量に応じた圧力にする制御である。

推定酸素供給量及び推定酸素変化量に応じた酸素気体の分圧と非酸素気体の分圧とは、例えば、推定酸素供給量が所定の値よりも低い場合に、混合気体における酸素の濃度を所定の値以上に上昇させるような分圧である。より具体的には、混合気体における酸素気体の分圧と非酸素気体の分圧との比が所定の値以上であるような酸素気体の分圧と非酸素気体の分圧とである。
ステップＳ１０９の次に、ステップＳ１０１の処理に戻る。

一方、ステップＳ１０２において、加速度が基準加速度未満である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８の処理が実行される。なお、ステップＳ１０８においては、加圧部１５がユーザー９１に圧力をかけていない場合には、加圧部１５の圧力はそれ以上に低くはならない。

図５は、第１の実施形態における加圧制御処理の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
印加部１４１は、第１の印加電極１１１と第２の印加電極１２１との電極間に電圧を印加する（ステップＳ２０１）。インピーダンス測定部１４２は、第１の測定電極１１２と第２の測定電極１２２とを流れる電流を取得する。第１の測定電極１１２と第２の測定電極１２２とを流れる電流は、印加部１４１が印加した電圧によって生じた電流である。インピーダンス測定部１４２は、取得した電流の電流値と印加部１４１が印加した電圧とに基づいて、第１の測定電極１１２と第２の測定電極１２２との間のインピーダンスを測定する（ステップＳ２０２）。

加圧制御部１４３は、インピーダンス測定部１４２が測定したインピーダンスを取得し、ユーザー９１の頭蓋内の体液量と、その単位時間の変化量とを推定する（ステップＳ２０３）。加圧制御部１４３は、推定体液量が、予め定められた所定の体液量（以下「基準体液量」という。）以上か否かを判定する（ステップＳ２０４）。推定体液量が基準体液量以上である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、加圧制御部１４３は、推定体液変化量が、予め定められた所定の値（以下「最小許容体液変化量」という。）以上か否かを判定する（ステップＳ２０５）。最小許容体液変化量は、推定体液変化量がその量以上である場合、ユーザー９１に視力低下、意識消失、中枢神経障害等の障害が起きる危険性が高いことを示す量である。推定体液変化量が最小許容体液変化量以上である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）、加圧制御部１４３は、加圧部１５を制御して、ユーザー９１に圧力をかける（ステップＳ２０６）。

一方、ステップＳ２０４において、推定体液量が基準体液量未満である場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、加圧制御部１４３は、加圧部１５を制御して、ユーザー９１に圧力をかける（ステップＳ２０６）。

一方、ステップＳ２０５において、推定体液変化量が最小許容体液変化量未満である場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）、加圧制御部１４３は、加圧部１５を制御して、加圧部１５がユーザー９１にかける圧力を低くする（ステップＳ１０９）。なお、加圧部１５がユーザー９１に圧力をかけていない場合には、加圧部１５の圧力はそれ以上に低くはならない。

このように構成された第１の実施形態の意識障害軽減装置１は、加圧制御部１４３及びガス制御部１４４を備える。そのため、意識障害軽減装置１は、大きな加速度によって生じる意識消失等の低酸素脳状態に起因する意識障害の発生を抑制することができる。

なお、混合気体は必ずしも組成の異なる２つの気体だけを含む必要は無い。混合気体は組成の異なる３つ以上の気体を含んでもよい。

なお、ユーザー９１が上記の危険な状態になる可能性を下げるため、意識障害軽減装置１は、インピーダンス値から体液の過剰な貯留が検出された場合には速やかに加圧量を減少させる安全機構（以下「第１安全機構」という。）を備えることが望ましい。なお、体液の過剰な貯蓄とは、許容体液量を超えて体液が頭蓋内に貯蓄されることを意味する。許容体液量とは、頭蓋内に貯蓄された体液量であって人体が危険な状態に陥る体液量の最低値である。頭蓋内の体液の貯蓄量が許容体液量以上になると、人体は危険な状態になる。第１安全機構は、例えば、加圧制御部１４３が推定体液量が許容体液量以上か否かを判定し、推定体液量が許容体液量以上である場合には、加圧制御部１４３が加圧量を減少させることで機能してもよい。

図６は、変形例における第１安全機構を備える意識障害軽減装置１が実行する具体的な処理の流れの一例を示す図である。以下、図６に示す処理を第２意識障害軽減処理という。
図６に示すフローチャートは、ステップＳ１０６とステップＳ１０７との間にステップＳ１１０が実行される点で、図４に示すフローチャートと異なる。
以下、説明の簡単のため、第１の実施形態の意識障害軽減装置１が実行する処理と同様の処理については図４と同じ符号を付すことで説明を省略する。

ステップＳ１０６の次に、加圧制御部１４３は、推定体液量が、許容体液量以上か否かを判定する（ステップＳ１１０）。
ステップＳ１１０において、推定体液量が許容体液量以上である場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０８の処理が実行される。ステップＳ１１０において、推定体液量が許容体液量未満である場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１０７の処理が実行される。

このように構成された変形例における第１安全機構を備える意識障害軽減装置１は、第１安全機構を備えるため、ユーザー９１が上記の危険な状態になる可能性を低減することができる。ここまでで、図６の説明を終了する。

なお、頸部に長時間連続して加圧部１５から圧力を加えると頭部や頸部に過剰な体液が貯留し、ユーザー９１は危険な状態になる可能性がある。そのため、意識障害軽減装置１は図３の機能部にくわえてさらにタイマー１５０を備え、加圧開始からタイマーにより一定時間（以下「限界時間」という。）を経過すると自動的に加圧部１５による加圧量を減少させる安全機構（以下「第２安全機構」という。）を備えることが望ましい。

図７は、変形例における第２安全機構を備える意識障害軽減装置１の機能構成の一例を示す図である。以下、第１の実施形態の意識障害軽減装置１と同様の機能をもつものについては、同じ符号を付すことで説明を省略する。

第２安全機構を備える意識障害軽減装置１は、図２の機能部にくわえてタイマー１５０を備える。タイマー１５０は、意識障害軽減装置１がユーザー９１に加圧を開始した時刻を時間原点として、時間原点からの時間を測定する。タイマー１５０は、加圧制御部１４３及びガス制御部１４４に測定した時間を出力する。タイマー１５０は、例えば、加圧制御部１４３が加圧部１５の制御を開始した時を時間原点として、時間原点からの時間を測定する。

図８は、第１の実施形態の意識障害軽減装置１が第２安全機構を備え、ユーザーの頸部を加圧する具体的な処理の流れを示すフローチャートである。図８のフローチャートは、図４のフローチャートにくわえて、ステップＳ１０９の処理の次にステップＳ１１１の処理を備える点で、図４のフローチャートと異なる。なお、図８の処理において、図４と同様の処理については、同じ符号を付して説明を省略する。以下、図８に示す処理を第３意識障害軽減処理という。

以下、ステップ１０３において加圧制御部１４３が加圧部１５を制御してユーザー９１に圧力をかけて以降の経過時間をタイマー時間という。タイマー時間はタイマー１５０が測定する。ステップＳ１０９の次に、加圧制御部１４３及びガス制御部１４４は、タイマー時間を取得し、タイマー時間が限界時間以上か否かを判定する（ステップＳ１１１）。

タイマー時間が、限界時間以上である場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０８の処理が実行される。一方、タイマー時間が、限界時間より短い時間である場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、ステップＳ１０１の処理に戻る。

このように構成された、変形例における第２安全機構を備える意識障害軽減装置１は、ユーザーの頸部に接する加圧部１５と、ユーザー９１の頭部のインピーダンスを測定するインピーダンス測定部１４２と、測定されたインピーダンスに基づいてユーザー９１の頭蓋内の体液量及びその単位時間の変化量を推定し、その推定した値に基づいて加圧部１５を制御する加圧制御部１４３とを備えるため、ユーザー９１の体調に応じてユーザー９１に圧力をかけることができる。

なお、意識障害軽減装置１は、タイマー１５０によって制御弁制御部４０２による制御弁１６の制御の時間経過ならびに制御の周期を測定し、ガスセンサ１８２によって単位時間当たりのマスク１８から肺へのガス供給量をモニタリングすることによって、前述の推定脳酸素供給量に応じて予め定めた酸素気体の供給量の上限量あるいは下限量を超えない範囲に供給量を規制してもよい。このように制御することで、意識障害軽減装置１は、例えば高濃度酸素暴露による気道障害などを防ぐこともできる。

（第２の実施形態）
図９は、第２の実施形態の意識障害軽減装置１ａの機能構成の一例を示す図である。意識障害軽減装置１ａは、制御装置１４に代えて制御装置１４ａを備える点で意識障害軽減装置１と異なる。

制御装置１４ａは、判定部１４５を備える点で、タイマー１５０を備える制御装置１４と異なる。以下、意識障害軽減装置１と同様の機能を有するものについては、図１〜図３と図７と同じ符号を付すことで説明を省略する。

判定部１４５は、酸素供給量と、タイマー１５０が測定する時間とに基づいて、酸素供給量が所定の量よりも低い状態が所定の時間以上継続するという条件（以下「意識消失時間条件」という。）が満たされるか否かを判定する。
判定部１４５によって意識消失時間条件が満たされると判定された場合、制御装置１４は酸素供給部１００の動作を制御し、加速度判定部１４０の判定結果に依らず、第１ボンベ１７−１から所定の圧力の酸素気体をユーザー９１に供給する。所定の圧力の酸素気体がユーザー９１に供給されることによって強制的に酸素供給量が増加する。

意識障害軽減装置１ａは、第１意識障害軽減処理、第２意識障害軽減処理又は第３意識障害軽減処理の少なくとも一つの処理を実行するとともに、図１０に示す第４意識障害軽減処理を実行する。第４意識障害軽減処理は、第１意識障害軽減処理、第２意識障害軽減処理及び第３意識障害軽減処理の実行中に実行される。

図１０は、第２の実施形態の意識障害軽減装置１ａが実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。
酸素関連量推定部４０１はガスセンサ１８２の測定結果である換気状態計測結果を取得する（ステップＳ３０１）。ステップＳ３０１の次に、酸素関連量推定部４０１は、換気状態計測結果に基づいて推定酸素供給量を取得する（ステップＳ３０２）。
判定部１４５が、意識消失時間条件が満たされるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。
意識消失時間条件が満たされる場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、制御弁制御部４０２は制御弁１６を駆動し、第１ボンベ１７−１から酸素気体をユーザー９１に加圧注入する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４において、第１意識障害軽減処理、第２意識障害軽減処理又は第３意識障害軽減処理は停止する。
意識消失時間条件が満たされない場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、ステップＳ３０１の処理に戻る。

このように構成された第２の実施形態の意識障害軽減装置１ａは、酸素供給量が減少している状態が継続する時間が所定の時間を経過した場合に、第１ボンベ１７−１から酸素気体をユーザー９１に加圧注入することによって強制的に酸素供給量を増加させる。酸素供給量が低下している場合、時間の経過とともに意識消失が発生する確率が高くなる。また、脳血流の障害や換気障害による血中酸素飽和度の低下に伴う脳組織への酸素供給量の急激な減少は、数秒以内で意識障害を生じ、さらに脳梗塞などの不可逆性の障害を発生させる。そのため、このように構成された第２の実施形態の意識障害軽減装置１ａは、ユーザー９１の脳内の酸素供給量の減少に伴うユーザー９１の意識の低下や意識消失の発生を抑制することができる。

（変形例）
なお、意識障害軽減装置１ａは、制御弁１６の動作の制御によって、酸素気体の加圧注入と減圧（解放）のサイクルを連続して実施し、強制的に肺の換気を繰り返し（人工呼吸）てもよい。このように肺の換気を繰り返すことで、第２の実施形態の意識障害軽減装置１ａは、ユーザー９１の意識の回復を早めることができる。

なお、加圧部１５は必ずしも頸部だけを加圧しなくてもよい。加圧部１５は、頸部への加圧と連動して身体の頸部以外の部位を加減圧しても良い。加圧部１５は、例えば四肢や腹部への圧を頸部への加圧と同時もしくは時間差を取って加減圧しても良い。

意識障害軽減装置１及び１ａは、第２の電極部１２を必ずしも頸部に接する必要はなく、腹部や腰部に接してもよい。

意識障害軽減装置１及び１ａの第１の電極部１１は必ずしも電極を２つ備える必要はなく、第１の印加電極１１１及び第１の測定電極１１２と同様の機能を持つ一つの電極であってもよい。また、意識障害軽減装置１及び１ａの第２の電極部１２は必ずしも電極を２つ備える必要はなく、第２の印加電極１２１及び第２の測定電極１２２と同様の機能を持つ一つの電極であってもよい。
さらに、意識障害軽減装置１及び１ａの第１の電極部１１は必ずしも電極を２つ備える必要はなく、３つ以上備えてもよい。
さらに、意識障害軽減装置１及び１ａの第２の電極部１２は必ずしも電極を２つ備える必要はなく、３つ以上備えてもよい。
なお、実施形態のインピーダンスの測定方法は、いわゆる４端子法であるが、第１の電極部１１及び第２の電極部１２がどちらもひとつの電極のみを備える場合におけるインピーダンスの測定方法は、いわゆる二端子法である。

なお、意識障害軽減装置１及び１ａは必ずしも２つの電極部を備える必要はなく、１つ又は３つ以上であってもよい。

なお、印加部１４１、インピーダンス測定部１４２、加圧制御部１４３、ガス制御部１４４は必ずしもひとつの筐体として実装されなくてもよく、一部又は全部の機能部がそれぞれ個別に実装されてもよい。

なお、図５のステップＳ２０１における電圧の印加は、必ずしもステップＳ２０１に行われる必要はなく、ステップＳ２０４におけるインピーダンスの測定より前であれば、いつ印加されてもよい。

なお、第１の測定電極１１２と第２の測定電極１２２との間には、必ずしも電圧が印加される必要はなく、電流が印加されてもよい。また、インピーダンス測定部１４２は、必ずしも第１の測定電極１１２及び第２の測定電極１２２を流れる電流を取得することでインピーダンスを測定する必要はなく、インピーダンス測定部１４２は、第１の測定電極１１２及び第２の測定電極１２２を流れる電圧を取得することでインピーダンスを測定してもよい。

なお、意識障害軽減装置１及び１ａによる体液量の推定の方法は、必ずしもインピーダンスに基づいた方法でなくてもよく、ユーザー９１の頭部の体液量を推定可能な方法であればどのような方法であってもよい。例えば、ユーザー９１の頭部に照射された赤外線等の電磁波の反射率又は透過率の変化によって推定されてもよい。

赤外線等の電磁波による推定方法において、意識障害軽減装置１及び１ａは、第１の電極部１１、第２の電極部１２、インピーダンス測定部１４２に変えて、受光素子を備えてもよい。また、赤外線等の電磁波による推定方法において、意識障害軽減装置１及び１ａは、印加部１４１に代えて赤外線等の電磁波を放射する光源を備えてもよい。さらに、赤外線等の電磁波による推定方法において、意識障害軽減装置１及び１ａは、加圧制御部１４３に代えて、加圧制御部１４３ａを備えてもよい。受光素子は、光源が発した電磁波であって、ユーザー９１の頭部において反射された電磁波を受光する。受光素子は、受光した光の強度を示す信号を出力する。加圧制御部１４３ａは、加速度計１３が出力した加速度信号と、受光素子が出力した信号とに基づいて、加圧部１５がユーザー９１にかける圧力を制御する。

例えば、加圧制御部１４３ａは、受光素子が受光する電磁波の強度によって、頭蓋内の体液量を推定する。加圧制御部１４３ａが推定する体液量は、以下の物理現象を根拠とした推定方法で推定される。すなわち、光源が発する赤外線等の電磁波は頭蓋内の体液によって吸収されるため、受光素子が受光する電磁波の強度は、頭蓋内の体液が多いほど弱いという現象である。

さらに意識障害軽減装置１及び１ａによる体液量の推定の方法は、電磁波だけでなく超音波による推定の方法であってもよい。超音波による推定の方法においては、超音波によって頚部または頭部の血管の径、血流、圧、静脈洞や脳脊髄液腔の大きさ等を測定し、その測定データに基づいて頭部の体液量を推定してもよい。具体的には、超音波による体液量の推定の方法は超音波エコーに代表される方法であってもよく、体内の反射点、深度や距離の経時変化から体液量を推定する方法であってもよいし、ドップラーエコーによる流速や圧力差から推定してもよい。

図１１は、変形例における加圧制御部１４３ａを備える意識障害軽減装置１の機能構成の一例を示す図である。
図１１に示す意識障害軽減装置１は、加圧制御部１４３に代えて加圧制御部１４３ａを備える点で、図３に示す意識障害軽減装置１と異なる。

なお、加圧制御部１４３及び１４３ａは、必ずしも、頭蓋内の体液量と、その単位時間の変化量とを推定する必要はなく、いずれか一方だけを推定してもよい。また、加圧制御部１４３及び１４３ａは、必ずしも、頭蓋内の体液量と、その単位時間の変化量とに基づいて、加圧部１５を制御する必要はなく、いずれか一方のみに基づいて加圧部１５を制御してもよい。

なお、酸素供給部１００は、必ずしもマスク１８に接続されるひとつの第１ボンベ１７−１及び制御弁１６を備える必要はなく、マスク１８に接続される複数の第１ボンベ１７−１及び制御弁１６を備えてもよい。このような場合、第１意識障害軽減処理、第２意識障害軽減処理又は第３意識障害軽減処理において動作が制御される制御弁１６と、第４意識障害軽減処理において動作が制御される制御弁１６とは、それぞれ異なる制御弁１６であってもよい。

（適用先）
意識障害軽減装置１及び１ａは、頭部血液量の減少に伴う立ちくらみや失神発作を回避する用途に用いられてもよい。意識障害軽減装置１及び１ａは、例えばシャイ・ドレーガー症候群や糖尿病の神経障害などの血圧調節機能障害を有する患者に認められる、立ち上がり動作やエレベーターの上昇などの比較的軽微なＧ変化により失神発作を生じるような、耐Ｇ能力の低下している対象者に対して用いられてもよい。なお、耐Ｇ能力とは加速度による体への負担に耐える能力であり、耐Ｇ能力が高いユーザー９１ほど加速度による体への負担に耐えることができる。その他にも、意識障害軽減装置１及び１ａは、例えば、航空機などの特殊な高Ｇ環境下にあるパイロットやドライバー等の操縦者に対して用いられてもよい。

なお、体液関連量推定部３０１は、第１推定部の一例である。なお、酸素関連量推定部４０１は、第２推定部の一例である。なお、制御弁制御部４０２は、分圧制御部の一例である。

上述した実施形態における印加部１４１と、インピーダンス測定部１４２と、加圧制御部１４３及び１４３ａと、ガス制御部１４４と、判定部１４５の一部又は全部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…意識障害軽減装置、 １１…第１の電極部、 １２…第２の電極部、 １３…加速度計、 １４…制御装置、 １５…加圧部、 １００…酸素供給部、 １１１…第１の印加電極、 １１２…第１の測定電極、 １２１…第２の印加電極、 １２２…第２の測定電極、 １４０…加速度判定部、 １４１…印加部、 １４２…インピーダンス測定部、 １４３、１４３ａ…加圧制御部、 １４４…ガス制御部、１４５…判定部、 １５１…頸部加圧部、 １５２…前頸部ブラダー、 ９１…ユーザー、 ９２…ヘルメット、９３…イヤーマフ、 ９４…内頸静脈、 ９５…気管

Claims (5)

1. ユーザーの頭部に存在する体液量に関する情報である体液量情報を推定する第１推定部と、
   前記ユーザーの脳内の酸素量である酸素供給量に関する情報である酸素供給量情報を推定する第２推定部と、
   前記ユーザーに取り付けられ、前記第１推定部の推定結果と前記第２推定部の推定結果とに応じた圧力をかける加圧部と、
   前記第２推定部の推定結果に基づいて前記ユーザーに酸素を供給する酸素供給部と、
   を備える意識障害軽減装置。
2. 気体状の酸素である酸素気体と前記酸素とは組成の異なる気体である非酸素気体とが混合する気体である混合気体における前記酸素気体の分圧と前記非酸素気体の分圧とを、前記第２推定部の推定結果である前記酸素供給量情報に基づいて調整する分圧制御部と、
   をさらに備え、
   前記酸素供給部は、前記ユーザーに前記分圧制御部の制御によって調整された前記混合気体を供給する、
   請求項１に記載の意識障害軽減装置。
3. 前記第２推定部は、ユーザーの呼気又は吸気中の酸素濃度に基づいて前記酸素供給量情報を推定する、
   請求項１又は２に記載の意識障害軽減装置。
4. 前記第２推定部は、前記酸素供給量情報として前記酸素供給量を推定し、
   前記酸素供給部は、前記第２推定部が推定した前記酸素供給量が所定の量よりも低い状態が所定の時間以上継続する場合、所定の圧力の気体状の酸素を前記ユーザーに供給する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の意識障害軽減装置。
5. ユーザーの頭部に存在する体液量に関する情報である体液量情報を推定する第１推定ステップと、
   前記ユーザーの脳内の酸素量である酸素供給量に関する情報である酸素供給量情報を推定する第２推定ステップと、
   前記ユーザーに取り付けられ、前記第１推定ステップの推定結果と前記第２推定ステップの推定結果とに応じた圧力をかける加圧ステップと、
   前記第２推定ステップの推定結果に基づいて前記ユーザーに酸素を供給する酸素供給ステップと、
   を有する意識障害軽減方法。

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