JP4159921B2

JP4159921B2 - Temperature stimulator

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Publication number: JP4159921B2
Application number: JP2003130382A
Authority: JP
Inventors: 誠川合; 卓菅原; 博植松; 浩二赤塚; 健太郎山田; 真弘木村; 真人星野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: JP2004329611A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人間の覚醒状態を持続させるように、人間の皮膚に温度刺激を与える装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、人間の身体に温度刺激を与えて、該人間の覚醒状態を維持する手法が提案されている。一手法によると、ヘッドホン状の頭部装着具にペルチエ素子を設け、該ペルチエ素子に対して冷却動作と加温動作とを交互に切り換える。ペルチエ素子を介して、人間の頭部には冷却刺激と加温刺激とが交互に与えられる。他の実施形態では、ペルチエ素子の代わりに、自動車のエアコンの流体が利用される。エアコンの流体の温度が低温と高温の間で切り替わるように、該流体の温度を制御する。こうして、人間の頭部に、冷却刺激と加温刺激が交互に与えられる（特許文献１を参照）。
【０００３】
また、人の覚醒状態を維持するために、人の顔部分に冷却刺激を加える手法が提案されている。この手法によると、顔の額の表面温度を検出し、該検出温度に基づいて、与えるべき冷却刺激の形態を決定する（特許文献２を参照）。
【０００４】
また、居眠り運転を防止するため、ドライバの頭部の周辺温度を最適に保つための装置が提案されている。この装置によると、居眠り運転防止スイッチがオンになっているとき、空気調和機を急冷運転させ、ドライバの頭部付近の温度を所定温度以下に制御する（特許文献３を参照）。
【０００５】
また、車両の座席のヘッドレストにペルチエ素子と送風機を設け、該ペルチエ素子を冷却して送風機を作動させることにより、冷風を乗員の後頭部に向けて吹き出す手法がある（特許文献４を参照）。
【０００６】
また、エア吹き出し孔を運転者シートに備え、運転者の居眠り状態を検出したとき、該孔から吹き出す空気の温度を変化させる手法がある（特許文献５を参照）。
【０００７】
また、座席の背もたれ部に導入ダクトを設け、乗員の頭部から下方に向けて、温度調節された空気を吹き出し、着座部分を空調する手法がある（特許文献６を参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−１２５９９３号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平１１−４２２８２号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開平５−２７０２４３号公報
【００１１】
【特許文献４】
特開平２−１０７３５３号公報
【００１２】
【特許文献５】
特開平１０−２７８５４１号公報
【００１３】
【特許文献６】
特開平５−２０１２３６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、温度刺激は、人間に自覚させるように与えられる。このような温度刺激を人間に継続して与えると、人間に不快感を与えることがある。温度刺激に慣れてくると、覚醒状態を維持しにくくなるおそれがある。
【００１５】
この発明は、人間になるべく自覚させないように温度刺激を与えつつ、該人間の覚醒状態を維持することができる装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の一つの側面によると、人間の皮膚に温度刺激を与える装置は、刺激媒体が人間の皮膚に触れるように、該刺激媒体を人間の皮膚に印加する温度刺激源と、温度刺激源に接続された制御ユニットであって、刺激媒体が所定の刺激温度に達するよう該刺激媒体の温度を制御する制御ユニットと、を備える。該刺激温度は、制御ユニットによって温度制御が実施されていない時に人間の皮膚に触れている刺激媒体の温度に対して、加温または冷却の少なくとも一方向に変化させた温度である。
【００１７】
この発明によれば、温度制御が実施されていない時に人間の皮膚に触れている刺激媒体の温度に対して、加温または冷却の少なくとも一方向に変化させた温度の刺激が、人間の皮膚に与えられ、該人間の覚醒状態を促すことができる。
【００１８】
この発明の一実施形態によると、刺激温度は、該刺激温度と、制御ユニットによって温度制御が実施されていない時に人間の皮膚に触れている刺激媒体の温度との差が、人間が識別可能な温度変化を規定するしきい値温度を超えないように設定される。該しきい値温度は、刺激媒体が皮膚に触れる面積に基づいて算出される。この発明によれば、温度刺激の印加を人間に自覚させないようにすることができる。
【００１９】
この発明の一実施形態によると、刺激温度は、人間の冷繊維と温繊維とが同程度発火する無感温度領域内に含まれるよう設定される。無感温度領域内に含まれる温度の刺激を与えることで、人間に温覚および冷覚を生じさせることなく、温度刺激を印加し続けることができる。
【００２０】
この発明の一実施形態では、上記刺激温度は、温度制御が実施されていない時に人間の皮膚に触れている刺激媒体の温度に対して、±５度の範囲内に設定される。このような刺激温度を用いることにより、温度刺激の印加をほとんど人間に自覚させないようにすることができる。
【００２１】
この発明の一実施形態では、温度刺激源は人間の皮膚に接して設けられ、刺激媒体は温度刺激源に一体的に組み込まれる。刺激媒体として、例えばペルチエ素子が用いられる。
【００２２】
この発明の他の実施形態では、温度刺激源は人間の皮膚に接しないように設けられ、刺激媒体は、該温度刺激源から該人間の皮膚に向けて送出される。刺激媒体として、例えば空気が用いられる。
【００２３】
この発明の他の側面によると、制御ユニットは、さらに、上記刺激温度に達した刺激媒体を温度刺激源が人間の皮膚に印加するタイミングを制御する。一実施形態では、該刺激温度に達した刺激媒体の印加は、断続的に実施される。他の実施形態では、該刺激温度に達した刺激媒体の印加の周期は、可変に制御可能である。さらに他の実施形態では、刺激温度を、所定範囲内で可変に設定することができる。このように温度刺激の様々な印加形態を採用することができる。周期および刺激温度を可変にして温度刺激を印加することにより、人間の温度刺激の印加に対する慣れを防止することができる。
【００２４】
この発明の他の側面によると、温度刺激装置は、さらに、刺激媒体の温度を検出する温度センサを備える。制御ユニットは、該検出された温度に基づいて、刺激温度を設定する。この発明によれば、より正確に、刺激媒体の温度を所望の刺激温度に制御することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。人間の温度感覚は、「温」および「冷」の２つの受容器系で伝搬される。人間の皮膚には温度を感じる部位があり、「温」を感じる点は温点、「冷」を感じる点は冷点と呼ばれる。皮膚に温度刺激を与えたとき、冷繊維および温繊維の神経繊維が働く。
【００２６】
図１は、Kandel E.等らの「Principle of Neural Science 4^th」に記載されている、皮膚温度に対する冷繊維および温繊維の平均発火頻度の一例を示す。曲線１１によって示されるように、冷繊維は、約５度から４０度の皮膚温度領域にわたって動作し、曲線１２によって示されるように、温繊維は、約２９度から４５度の皮膚温度領域にわたって動作する。
【００２７】
交点１０は、冷繊維と温繊維がほぼ同じ頻度で発火するポイントを示す。交点１０に対応する皮膚温度が、およそ３２．５〜３３．５度の範囲に含まれることが一般に知られている。この範囲に含まれる温度の刺激が人間の皮膚に加えられた場合、冷繊維と温繊維がほぼ同程度に発火するので、人間には冷覚も温覚も生じない。このように、冷繊維と温繊維がほぼ同程度に発火する温度領域は、無感温度（indifferent temperature）領域と呼ばれる。
【００２８】
無感温度領域に含まれる温度の刺激が与えられても、人間は該温度刺激を感じない。しかしながら、該温度刺激により冷繊維と温繊維は共に発火しているので、この発火信号により視床下部が刺激される。視床下部は、発火した冷繊維と温繊維の情報を脳幹の自律中枢へ送る。これにより、脳幹の覚醒中枢が刺激される。すなわち、無感温度領域内の温度の刺激が人間の皮膚に与えられると、人間に冷覚および温覚を生じさせることなく、覚醒を促すことができる。
【００２９】
一方、人間が温度変化を識別する能力は、該温度変化にさらされる皮膚面積に依存する。図２は、人間の前腕の皮膚の温覚について、温度変化を識別することのできるしきい値温度の一例を示す。温度変化にさらされる皮膚面積（刺激面積）が大きくなるほど、しきい値温度が減少する。たとえば、刺激面積が１ｃｍ^２のとき、約９度以上の温度変化を弁別することができる。
【００３０】
冷覚についてのしきい値温度も温覚と同様の傾向を示すが、図２に示される温覚よりも、より緩やかな傾きの曲線になることが知られている。たとえば、冷覚では、刺激面積が１ｃｍ^２のとき、約１度以上の温度変化（すなわち、現在の温度からの１度以上の低下）を識別することができる。
【００３１】
このように、人間の皮膚に触れている媒体の温度を、しきい値温度を超えないよう変化させても、人間には、該媒体の温度変化を識別することができない。さらに、該温度変化の結果として生じる皮膚温度が無感温度領域内にあれば、該人間に温覚も冷覚も生じさせることなく、温度刺激を与え続けることができる。この温度刺激により、人間の覚醒状態を維持することができる。
【００３２】
一般に、皮膚温度が無感温度領域付近にあるとき、温覚も冷覚も生じないので、休息に快適な状態であることが知られている。このような快適な状態は、覚醒状態が低下させるおそれがある状態ともいえる。
【００３３】
たとえば、皮膚の温度が３４度である状態を仮定する。これは、上記の快適な状態に相当する。皮膚に触れる媒体の刺激面積が１ｃｍ^２の場合、冷覚についてのしきい値温度は約１度である。該媒体の温度が１度下がっても、人間は該温度変化を識別できない。また、該媒体により皮膚の温度が１度下がっても、結果としての皮膚温度は３３度であり、これは無感温度領域内に含まれる。該媒体により３３度の温度刺激が皮膚に印加されても、人間には温覚も冷覚も生じない。
【００３４】
本願発明では、しきい値温度を超えないような温度の刺激を皮膚に印加すれば、該温度刺激の印加を人間に自覚させないことができるという特性を利用して、温度刺激装置を構成する。本願発明の温度刺激装置は、好ましくは、温度刺激の結果生ずる皮膚温度が、無感温度領域に含まれる状態で使用される。代替的に、温度刺激の結果生ずる皮膚温度が無感温度領域に含まれるよう、適切な調整手段を備えることもでき、これについては、第１および第２の実施形態を説明した後に記述される。
【００３５】
人間が自覚する温度刺激を与えることは、不快感を生じさせることがある。本願発明によれば、このような不快感をほとんど生じさせることなく、人間の覚醒状態を維持することができる。
【００３６】
図３は、本願発明の第１の実施形態に従う、車両に設けられた温度刺激装置の機能ブロック図を示す。温度刺激源２１には、刺激媒体２０が一体的に組み込まれている。刺激媒体２０は、所定の刺激温度に達するよう制御される。温度刺激源２１は乗員の皮膚に接するよう配置され、これにより、所定の温度の刺激が、刺激媒体２０を介して皮膚に印加される。温度刺激を印加すべき場所は、たとえば、頭部、顔、額、腕などの露出した皮膚である。温度刺激源２１は、刺激媒体２０の皮膚に触れる面積が１ｃｍ^２になるよう設計される。
【００３７】
制御ユニット２２は、温度刺激源２１に通電エネルギーを供給する。通電エネルギーの大きさは、刺激媒体２０の温度が所定の刺激温度に達するよう設定される。この実施形態では、刺激温度は、通電エネルギーが供給される前の（すなわち、定常状態での）刺激媒体２０の温度よりも１度低い温度である。制御ユニット２２から温度刺激源２１に通電エネルギーを供給すると、刺激媒体２０の温度が１度下がり、これにより、該刺激媒体が接する皮膚の温度を１度下げる。制御ユニット２２が通電エネルギーの供給を停止すると、刺激媒体２０の温度は、定常状態の温度に復帰する。
【００３８】
こうして、しきい値温度を超えない温度変化が皮膚に印加されるので、人間は該温度刺激を自覚しない。さらに、該温度刺激の結果生じる皮膚温度が無感温度領域に含まれれば、温覚も冷覚を生じさせることなく、温度刺激を印加しつづけることができる。
【００３９】
図４は、第１の実施形態に従う、温度刺激源２１の一例を示す。温度刺激源２１は、ペルチエ素子を組み込んだペルチエモジュール３０である。ペルチエ素子は、典型的には、２枚の接合用金属片３２ａおよび３２ｂの間に熱伝素子３１を配列することにより実現される。電流を印加することにより、一方の金属片３２ａの面は冷却され、他方の金属片３２ｂの面は加熱される。電流を印加する極性を逆にすることにより、該一方の金属片の面を加熱し、該他方の金属片の面を冷却することができる。
【００４０】
２枚の金属片３２ａおよび３２ｂは、セラミック板３３ａおよび３３ｂにより挟まれている。加熱面３２ｂのセラミック板３３ｂには、放熱フィン３４が取り付けられている。冷却面３２ａのセラミック板３３ａには、ラバーカバー３５が取り付けられており、該ラバーカバー３５を介して、冷却面３２ａを皮膚に接触させ、定常状態よりも１度低い温度の冷刺激を与える。代替的に、加熱する面を皮膚に接触させ、温刺激を与えるようにしてもよい。または、冷刺激と温刺激とを交互に与えるようにしてもよい。刺激面積は、ペルチエ素子が皮膚に接する面積であり、前述したように１ｃｍ^２に設計される。
【００４１】
図５は、第１の実施形態に従う、車両の運転席４０に設けられた温度刺激装置の一例を概略的に示す。ヘッドレスト４１の左右両側には、フレキシブルステー４２が、リンク４３を介して取り付けられている。フレキシブルステー４２は、リンク４３に対して、矢印４４および４５の方向に可動である。温度刺激装置を運転手が使わない時は、フレキシブルステー４２を矢印４４の方向へ動かして、該フレキシブルステー４２をヘッドレスト４１に収容することができる。温度刺激装置を運転手が使う時は、フレキシブルステー４２を、矢印４５の方向に動かすことによって取り出す。
【００４２】
フレキシブルステー４２には、図４に示されるようなペルチエモジュール３０が、温度刺激源２１として取り付けられている。左右のフレキシブルステー４２のそれぞれを運転手の首周りにセットすることにより、左右のペルチエモジュール３０を、運転手の首に接触させる。こうして、ペルチエ素子からの温度刺激が、運転手の首の皮膚に印加される。
【００４３】
ペルチエモジュール３０は、シート４０の内部を通る電気ライン４５を介して制御ユニット２２に接続される。制御ユニット２２は、車両の電力供給系に接続されており、ペルチエ素子の温度を１度下げるようペルチエモジュール３０に通電エネルギーを供給する。通電エネルギーの供給を停止すると、ペルチエ素子の温度は、定常状態の温度に復帰する。
【００４４】
図６の（ａ）は、フレキシブルステー４２の拡大図である。フレキシブルステー４２にはバックル４６が設けられており、矢印４７の方向に、フレキシブルステー４２の長さを調整することができる。
【００４５】
図に示されるペルチエモジュール３０の面は、放熱フィン３４が取り付けられた加熱面である。図に示される面とは反対側の面が冷却面であり、該冷却面が、首の皮膚に接触する。
【００４６】
図６の（ｂ）は、ペルチエモジュール３０が首の皮膚に接触されている様子を、上部から見た図である。フレキシブルステー４２は、首の形状に適合するよう、外向きに少し反っている。
【００４７】
図７は、制御ユニット２２から温度刺激源２１への通電エネルギーの供給タイミングの一例を示す。第１の実施形態（図３）では、温度刺激源２１に通電エネルギーを供給すると、所望の刺激温度に達した（すなわち、１度低下した）刺激媒体２０が皮膚に印加される。したがって、図７は、通電エネルギーの供給形態だけでなく、刺激温度に達した刺激媒体２０の皮膚への印加タイミングをも同時に示している。
【００４８】
温度刺激源２１に通電エネルギーが供給される周期がＴで表されており、周期Ｔには、所望の時間を設定することができる（たとえば、９０秒）。１周期につき、通電エネルギーの供給は所定時間Ｔｅ（たとえば、１０秒）にわたって実施される。すなわち、所定時間Ｔｅにわたり、温度刺激が印加される。通電エネルギーの大きさは、刺激媒体２０の温度が定常状態の温度よりも１度低くなるように調整される。
【００４９】
フリッカーテストは、本願発明の効果を考察するためにのみ実施された。フリッカーテストは、光を断続的に発光させ、これが人間に連続光として見えるか、断続光として見えるかを検査する既知のテスト手法である。一例として、図では、フリッカーテストがｔ１およびｔ２の時点で開始されている。期間Ｔｆ１およびＴｆ２は、フリッカーテストで発せられた光を、人間が断続光として認識するまでの反応時間の一例を示している。
【００５０】
図８に、フリッカーテストの結果の一例を示す。該フリッカーテストでは、所定時間（たとえば、９０秒）にわたってＬＥＤの輝度を変化させ、運転手の反応時間を計測した。反応時間が長いほど、覚醒状態が低下していることを示す。
【００５１】
波形５２は、第１の実施形態に従って温度刺激を皮膚に与えた場合の結果を示す。該温度刺激は、額の皮膚にペルチエ素子を接触させて、該ペルチエ素子の温度を１度下げることにより行われた。さらに、該温度刺激は、該温度刺激の結果生じる皮膚温度が、ほぼ無感温度領域に含まれるような状況で行われた。一方、波形５３は、温度刺激を皮膚に与えない場合の結果を示す。
【００５２】
波形５２と５３を比較して明らかなように、温度刺激がある場合は、短い反応時間を維持することができるが、温度刺激がない場合は、反応時間が長くなる場合が度々起こる。このように、人間にほとんど自覚させない程度の温度刺激を与えることにより、人間の覚醒状態を持続させることができる。
【００５３】
図９は、本願発明の第２の実施形態に従う、車両に設けられた温度刺激装置の機能ブロック図を示す。図３と異なる点についてのみ説明する。
【００５４】
温度センサ２３が、皮膚に接する刺激媒体２０の温度を検出するために設けられる。検出された温度は、制御ユニット２２にフィードバックされる。制御ユニット２２は、検出された温度よりも１度低い温度を刺激温度に設定し、該刺激温度に達するよう刺激媒体２０の温度を制御する。
【００５５】
第２の実施形態において、刺激媒体２０の一例は空気である。温度刺激源２１は、所望の刺激温度に達した空気を搬送する系であり、該系には、該所望の刺激温度に達した空気を運転手の皮膚に送出する吹き出し口が含まれる。吹き出し口は、該吹き出し口からの空気が皮膚に当たる面積（すなわち、刺激面積）が約１ｃｍ^２になるよう設計される。
【００５６】
刺激媒体２０が空気の場合、温度センサ２３は、吹き出し口からの空気が当たる皮膚の近傍に設けられる。温度センサ２３によって検出される温度は、該皮膚に接する空気の現在の温度である。
【００５７】
制御ユニット２２は、高温空気と低温空気を混合し、検出温度よりも１度低い温度の空気を生成する。制御ユニット２２は、たとえば、車両に設けられたヒータによって生成された高温空気と、エアコンディショナー（以下、エアコンと呼ぶ）により生成された低温空気とを用いることができる。生成された空気は、吹き出し口に送られる。
【００５８】
この実施形態では、すでに高温にされた空気と、すでに低温にされた空気の混合量を調節することにより、所望の刺激温度の空気を生成するので、制御ユニット２２は、空気を高温および低温にするための通電エネルギーを供給しない。しかしながら、代替的に、制御ユニット２２は、任意の適切なヒータおよび冷媒蒸発器に通電エネルギーを供給して高温空気および低温空気を生成し、該高温空気と低温空気を混合して所望の刺激温度の空気を生成してもよい。
【００５９】
高温空気と低温空気の生成は、任意の既知の方法で実現されることができる。ペルチエ効果を利用して、高温空気および低温空気を生成してもよい。また、エアコンから、低温空気と高温空気の両方を取り出すようにしてもよい。
【００６０】
図１０に、制御ユニット２２によって実施されるフィードバック制御のフローチャートを示す。ステップＳ６１において、温度センサ２３によって検出された温度Ｔ１を受け取る。ステップＳ６２において、検出温度Ｔ１をしきい値（たとえば、５℃）と比較する。検出温度が低すぎる場合には、所望の刺激温度の空気を生成できないおそれがあるので、ステップＳ６１に戻る。ステップＳ６２において、検出温度Ｔ１がしきい値より大きければ、ステップＳ６３に進む。
【００６１】
ステップ６３において、検出温度Ｔ１よりも１度低い温度が算出され、これが刺激温度Ｔ２に設定される。ステップＳ６４において、高温空気と低温空気の混合割合を調節することにより、該刺激温度の空気を生成する。生成された空気を吹き出し口を介して皮膚に印加するタイミングは、図７に示される印加形態に基づくことができる。フィードバック制御を実施することにより、より良好な精度で、皮膚に印加する空気の温度を、所望の刺激温度に制御することができる。
【００６２】
図１１は、第２の実施形態に従う、車両に設けられた温度刺激装置の一例を概略的に示す。制御ユニット２２には、エアコンからの低温空気用ダクト７３およびヒータからの高温空気用ダクト７４が連結される。制御ユニット２２は、低温空気用ダクト７３からの低温空気と、高温空気用ダクト７４からの高温空気を混合し、温度センサ２３によって検出された温度よりも１度低い温度の空気を生成する。制御ユニット２２は、シート４０の内部を通る空気通路７５を介して吹き出し口７１に連結されている。制御ユニット２２によって温度調節された空気は、吹き出し口７１に送られる。
【００６３】
吹き出し口７１は、ヘッドレスト４１の左右両側に設けられる。制御ユニット２２によって生成された空気は、吹き出し口７１から、運転手の首のサイド部分に向けて送出される。より覚醒効果を高めるため、首の側面から後面にわたって空気が吹き付けるように、吹き出し口７１を配置するのがよい。図１２には、この空気の流れを上部から見た様子が示されている。
【００６４】
ヘッドレスト４１には吸入ファン７２が設けられており、首に当たった空気は、吸入ファン７２に吸い込まれる。空気の流路が形成されるので、首にあたる空気の温度が均一に保たれ、覚醒効果が増すことができる。ヘッドレスト４１には、さらに温度センサ２３が設けられており、吹き出し口７１からの空気が印加される首周りの温度を検出する。
【００６５】
温度センサ２３を用いた上記形態は、ペルチエモジュールを温度刺激源として用いた第１の実施形態にも適用可能である。この場合、温度センサ２３をペルチエモジュールに組み込み、ペルチエ素子の温度を制御ユニット２２にフィードバック制御することができる。
【００６６】
図１３は、温度刺激の印加について他の形態を例示的に示す。図に示される印加形態１〜４は、第１および第２の両方の実施形態に適用可能である。第２の実施形態においては、検出された温度に応じて、適切な印加形態を選択するようにしてもよい。
【００６７】
前述したように、刺激媒体２０の温度は制御ユニット２２によって調節される。所望の刺激温度に達した刺激媒体２０の皮膚への印加の周期も、制御ユニット２２によって決定される。ライン８０は、刺激媒体２０の温度が制御ユニット２２によって制御されていない時の（すなわち定常状態における）、刺激媒体の温度レベルを示す。いずれの形態においても、制御ユニット２２は、刺激媒体２０の温度変化がしきい値温度を超えないように、温度刺激を印加する。
【００６８】
形態１は、一定の刺激温度を一定の周期で印加する形態である。形態２は、一定の刺激温度を、「１／ｆゆらぎ」間隔で、または不定の周期で印加する形態である。
【００６９】
形態３は、刺激温度を変化させて印加する形態である。刺激媒体２０の温度を、定常状態の温度レベル８０に対して下げる（冷却する）または上げる（加熱する）ことができる。形態４は、形態２および３を組み合わせた形態である。
【００７０】
このように、温度刺激の印加は様々な形態をとることができ、制御ユニット２２は、選択された印加形態に適合するよう、刺激媒体２０の温度を設定することができる。第１の実施形態では、ペルチエモジュール３０への通電エネルギーの供給を調節することにより、選択した印加形態に適合するよう刺激媒体２０の温度を調節することができる。第２の実施形態では、高温空気および低温空気の混合量を調節することにより、選択した印加形態に適合するよう刺激媒体の温度を調節することができ、さらに、生成した空気を吹き出し口に送るタイミングを、選択した印加形態に適合するよう制御することができる。
【００７１】
図１４および図１５は、温度刺激源２１の様々な配置例を示す。図１４は、人間の額部分に温度刺激を印加する形態を示す。図１４（ａ）は接触型を示し、図１４の（ｂ）は非接触型を示す。接触型においては、ヘアーバンドや帽子８１等に、ペルチエ素子のような刺激媒体２０を組み込んだ温度刺激源２１を設ける。ヘアーバンドや帽子８１等を装着することにより、温度刺激が額に印加される。非接触型においては、額部分に空気流があたるように、吹き出し口８２が配置される。
【００７２】
図１５は、人間の首部分に温度刺激が印加される形態を示す。図１５の（ａ）は接触型を示し、図１５の（ｂ）は非接触型を示す。接触型においては、ヘッドレストの前面部に、ペルチエ素子のような刺激媒体２０を備える温度刺激源８３を組み込み、首の後ろ部分に該温度刺激源が接触するようにする。非接触型においては、図１５の（ｂ）に示されるように、耳下などの首の側面部分に空気流があたるように、吹き出し口８４が配置される。首の側面部分にあたった空気は、ヘッドレストの側面の張り出し部に設けられた吸入ファン８５により吸い込まれる。
【００７３】
上記の実施形態においては、温度刺激装置を車両に設けた。しかしながら、本願発明の温度刺激装置は、車両の乗員に限定されず、任意の状態に適用することができる。例えば、何らかの作業に従事している人間に適用することができる。また、刺激媒体は、他の適切な媒体を用いてもよい。たとえば、水を用いて、または他の冷却／加熱素子を用いて、温度刺激を与えることができる。
【００７４】
前述したように、温度刺激によって生じる皮膚温度が、無感温度領域に含まれれば、人間に自覚されないように温度刺激を印加し続けることができる。しかしながら、無感温度領域の温度は、個人差があり、また環境によっても変化する。温度刺激によって生じる皮膚温度が無感温度領域に含まれるように、刺激面積および／または刺激媒体の温度を調節する手段を、温度刺激装置に設けることができる。たとえば、テストモードを設定し、該テストモードで温度刺激装置を作動させる。ユーザは、「温」および「冷」を感じないように、刺激媒体への通電エネルギーおよび／または刺激面積を調整することができる。こうして、通電エネルギーが供給されている時の刺激媒体の温度を、無感温度領域内に収めるようにする。
【００７５】
代替的に、テストモードで、段階的にユーザに温度刺激を与え、ユーザが「温」または「冷」を感じるかどうかを調べることができる。「温」も「冷」も感じない温度領域を、無感温度領域として記憶しておくことができる。温度センサにより検出された温度と、無感温度領域の温度とを比較して、刺激面積を調整することができる。たとえば、検出温度が無感温度領域の上限温度よりも１度以上高いときは、刺激面積を１ｃｍ^２以下にし、温度刺激の結果生じる皮膚温度を無感温度領域内に収めるようにすることができる。
【００７６】
刺激面積は、第１の実施形態では、電流を流すペルチエ素子の数によって調整することができ、第２の実施形態では、吹き出し口の開口面積によって調整することができる。
【００７７】
【発明の効果】
この発明によれば、不快感を生じさせることなく、人間の覚醒状態を持続させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】皮膚温度に対する温繊維および冷繊維の平均発火頻度の一例を示す図。
【図２】温度刺激面積に対する、温覚についての温度弁別能力のしきい値温度の一例を示す図。
【図３】この発明の第１の実施形態に従う、温度刺激装置の機能ブロック図。
【図４】この発明の第１の実施形態に従う、温度刺激源の一例としてペルチエモジュールを示す図。
【図５】この発明の第１の実施形態に従う、車両に設けられた温度刺激装置を概略的に示す図。
【図６】この発明の第１の実施形態に従う、ペルチエモジュールの配置を示す図。
【図７】この発明の一実施形態に従う、温度刺激の印加タイミングを示す図。
【図８】この発明の一実施形態に従う、フリッカーテストの結果を示す図。
【図９】この発明の第２の実施形態に従う、温度刺激装置の機能ブロック図。
【図１０】この発明の第２の実施形態に従う、刺激温度をフィードバック制御するフローチャート。
【図１１】この発明の第２の実施形態に従う、車両に設けられた温度刺激装置を概略的に示す図。
【図１２】この発明の第２の実施形態に従う、吹き出し口と吸入ファンの配置を示す図。
【図１３】この発明の一実施形態に従う、温度刺激の印加タイミングの他の例を示す図。
【図１４】この発明の一実施形態に従う、額に温度刺激を印加する形態の温度刺激源の他の配置を示す図。
【図１５】この発明の一実施形態に従う、首に温度刺激を印加する形態の温度刺激源の他の配置を示す図。
【符号の説明】
２０刺激媒体
２１温度刺激源
２２制御ユニット
２３温度センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus for applying a temperature stimulus to human skin so as to maintain human wakefulness.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a technique has been proposed in which a temperature stimulus is applied to a human body to maintain the human arousal state. According to one method, a Peltier element is provided in a headphone-like head wearing tool, and a cooling operation and a heating operation are alternately switched with respect to the Peltier element. Cooling stimulation and warming stimulation are alternately applied to the human head via the Peltier element. In another embodiment, an automotive air conditioner fluid is utilized instead of a Peltier element. The temperature of the fluid of the air conditioner is controlled so as to switch between a low temperature and a high temperature. Thus, a cooling stimulus and a warming stimulus are alternately applied to the human head (see Patent Document 1).
[0003]
In order to maintain a person's arousal state, a method of applying a cooling stimulus to the human face has been proposed. According to this method, the surface temperature of the forehead of the face is detected, and the form of the cooling stimulus to be applied is determined based on the detected temperature (see Patent Document 2).
[0004]
In addition, in order to prevent a drowsy driving, a device has been proposed to keep the temperature around the head of the driver optimal. According to this device, when the dozing operation prevention switch is turned on, the air conditioner is rapidly cooled to control the temperature near the head of the driver to a predetermined temperature or lower (see Patent Document 3).
[0005]
In addition, there is a method in which a Peltier element and a blower are provided on a headrest of a vehicle seat, and the Peltier element is cooled and the blower is operated to blow cool air toward the back of the occupant (see Patent Document 4).
[0006]
Further, there is a method in which an air blowing hole is provided in the driver's seat and when the driver's dozing state is detected, the temperature of the air blown out from the hole is changed (see Patent Document 5).
[0007]
In addition, there is a method in which an introduction duct is provided in the back portion of the seat, and the temperature-controlled air is blown downward from the passenger's head to air-condition the seating portion (see Patent Document 6).
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-125993 A
[0009]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-42282
[0010]
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-270243
[0011]
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-107353
[0012]
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-278541
[0013]
[Patent Document 6]
JP-A-5-201236
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, a temperature stimulus is given to make a human aware. If such a temperature stimulus is continuously given to a human, it may give a human an uncomfortable feeling. If you get used to temperature stimulation, it may be difficult to maintain an arousal state.
[0015]
An object of the present invention is to provide an apparatus capable of maintaining a human arousal state while giving a temperature stimulus so as to prevent the human being from being aware as much as possible.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
According to one aspect of the present invention, an apparatus for applying temperature stimulation to human skin includes a temperature stimulation source that applies the stimulation medium to the human skin so that the stimulation medium touches the human skin, and a temperature stimulation source. A connected control unit for controlling the temperature of the stimulation medium such that the stimulation medium reaches a predetermined stimulation temperature. The stimulation temperature is a temperature that is changed in at least one direction of heating or cooling with respect to the temperature of the stimulation medium in contact with the human skin when temperature control is not performed by the control unit.
[0017]
According to the present invention, a temperature stimulus that is changed in at least one direction of heating or cooling with respect to the temperature of the stimulation medium touching the human skin when temperature control is not performed is applied to the human skin. Given, it is possible to promote the human arousal state.
[0018]
According to one embodiment of the invention, the stimulation temperature is such that the difference between the stimulation temperature and the temperature of the stimulation medium in contact with the human skin when no temperature control is performed by the control unit is identifiable by the human. It is set so as not to exceed the threshold temperature that defines the temperature change. The threshold temperature is calculated based on the area where the stimulation medium touches the skin. According to the present invention, it is possible to prevent the human being from being aware of the application of the temperature stimulus.
[0019]
According to one embodiment of the present invention, the stimulation temperature is set so as to be included in the insensitive temperature region where human cold fibers and warm fibers ignite to the same extent. By applying a stimulus of the temperature included in the insensitive temperature region, it is possible to continue applying the temperature stimulus without causing a human to feel warm and cold.
[0020]
In one embodiment of the present invention, the stimulation temperature is set within a range of ± 5 degrees with respect to the temperature of the stimulation medium that is touching the human skin when temperature control is not performed. By using such a stimulation temperature, it is possible to make humans hardly notice the application of temperature stimulation.
[0021]
In one embodiment of the present invention, the temperature stimulation source is provided in contact with the human skin, and the stimulation medium is integrated into the temperature stimulation source. As the stimulation medium, for example, a Peltier element is used.
[0022]
In another embodiment of the present invention, the temperature stimulation source is provided so as not to contact the human skin, and the stimulation medium is delivered from the temperature stimulation source toward the human skin. For example, air is used as the stimulation medium.
[0023]
According to another aspect of the present invention, the control unit further controls the timing at which the temperature stimulation source applies the stimulation medium that has reached the stimulation temperature to the human skin. In one embodiment, application of the stimulation medium that reaches the stimulation temperature is performed intermittently. In another embodiment, the period of application of the stimulation medium that has reached the stimulation temperature can be variably controlled. In yet another embodiment, the stimulation temperature can be variably set within a predetermined range. Thus, various application forms of temperature stimulation can be adopted. By applying the temperature stimulus while changing the period and the stimulus temperature, it is possible to prevent the person from getting used to the application of the temperature stimulus.
[0024]
According to another aspect of the present invention, the temperature stimulation apparatus further includes a temperature sensor that detects the temperature of the stimulation medium. The control unit sets the stimulation temperature based on the detected temperature. According to the present invention, the temperature of the stimulation medium can be controlled to a desired stimulation temperature more accurately.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The human temperature sensation is propagated in two receptor systems, “warm” and “cold”. The human skin has a part that feels temperature, the point that feels “hot” is called the hot spot, and the point that feels “cold” is called the cold spot. When temperature stimulation is given to the skin, cold fibers and nerve fibers of warm fibers work.
[0026]
FIG. 1 shows the “Principle of Neural Science 4” by Kandel E. et al. ^th ] Shows an example of the average firing frequency of cold fibers and warm fibers with respect to skin temperature. As shown by curve 11, the cold fiber operates over a skin temperature region of about 5 to 40 degrees, and as shown by curve 12, the hot fiber operates over a skin temperature region of about 29 to 45 degrees. To do.
[0027]
The intersection point 10 indicates a point at which the cold fiber and the warm fiber ignite at substantially the same frequency. It is generally known that the skin temperature corresponding to the intersection point 10 is included in a range of approximately 32.5 to 33.5 degrees. When a temperature stimulus included in this range is applied to human skin, cold fibers and warm fibers ignite to approximately the same extent, so that humans do not have cold or warm sensations. Thus, the temperature region where the cold fiber and the warm fiber ignite to the same extent is called the indifferent temperature region.
[0028]
Even if a stimulus of temperature included in the insensitive temperature region is given, a human does not feel the temperature stimulus. However, since the cold fiber and the warm fiber are both ignited by the temperature stimulation, the hypothalamus is stimulated by this ignition signal. The hypothalamus sends information about the fired cold and warm fibers to the autonomous center of the brainstem. This stimulates the awakening center of the brainstem. That is, when a stimulus of temperature in the insensitive temperature region is applied to the human skin, it is possible to wake up the human without causing cold or warm sensation.
[0029]
On the other hand, the ability of humans to identify temperature changes depends on the area of skin that is exposed to the temperature changes. FIG. 2 shows an example of a threshold temperature at which a temperature change can be identified for the temperature sensation of the human forearm skin. The threshold temperature decreases as the skin area (stimulated area) exposed to temperature changes increases. For example, the stimulation area is 1 cm ² In this case, a temperature change of about 9 degrees or more can be discriminated.
[0030]
The threshold temperature for cold sensation shows a tendency similar to that of warm sensation, but it is known that the curve has a gentler slope than the warm sensation shown in FIG. For example, in cold sense, the stimulation area is 1 cm ² , A temperature change of about 1 degree or more (ie, a drop of 1 degree or more from the current temperature) can be identified.
[0031]
Thus, even if the temperature of the medium in contact with the human skin is changed so as not to exceed the threshold temperature, the human cannot recognize the temperature change of the medium. Furthermore, if the skin temperature generated as a result of the temperature change is in the insensitive temperature range, it is possible to continue to provide temperature stimulation without causing the human to feel warm or cold. By this temperature stimulation, the human awakening state can be maintained.
[0032]
In general, it is known that when the skin temperature is in the vicinity of the insensitive temperature region, neither warm nor cold sensation occurs, so that the skin is comfortable. Such a comfortable state can be said to be a state in which the arousal state may be reduced.
[0033]
For example, assume that the skin temperature is 34 degrees. This corresponds to the above comfortable state. The stimulation area of the medium touching the skin is 1cm ² In this case, the threshold temperature for cold sensation is about 1 degree. Even if the temperature of the medium drops by 1 degree, a human cannot distinguish the temperature change. Further, even if the temperature of the skin is lowered by 1 degree due to the medium, the resulting skin temperature is 33 degrees, which is included in the insensitive temperature region. Even if a temperature stimulus of 33 degrees is applied to the skin by the medium, neither human nor warm sense is generated.
[0034]
In the present invention, the temperature stimulating device is configured by utilizing the characteristic that if a stimulus having a temperature that does not exceed the threshold temperature is applied to the skin, the application of the temperature stimulus cannot be recognized by humans. The temperature stimulation device of the present invention is preferably used in a state where the skin temperature resulting from the temperature stimulation is included in the insensitive temperature region. Alternatively, suitable adjustment means may be provided so that the skin temperature resulting from the temperature stimulus is included in the insensitive temperature region, which will be described after describing the first and second embodiments. .
[0035]
Applying a temperature stimulus that humans are aware of can cause discomfort. According to the present invention, it is possible to maintain a human arousal state with almost no such discomfort.
[0036]
FIG. 3 shows a functional block diagram of the temperature stimulating device provided in the vehicle according to the first embodiment of the present invention. A stimulation medium 20 is integrated into the temperature stimulation source 21. The stimulation medium 20 is controlled to reach a predetermined stimulation temperature. The temperature stimulation source 21 is disposed so as to contact the occupant's skin, whereby a stimulation at a predetermined temperature is applied to the skin via the stimulation medium 20. The place where the temperature stimulus is to be applied is, for example, exposed skin such as the head, face, forehead, and arms. The temperature stimulation source 21 has an area of 1 cm that touches the skin of the stimulation medium 20. ² Designed to be
[0037]
The control unit 22 supplies energization energy to the temperature stimulation source 21. The magnitude of the energization energy is set so that the temperature of the stimulation medium 20 reaches a predetermined stimulation temperature. In this embodiment, the stimulation temperature is a temperature that is one degree lower than the temperature of the stimulation medium 20 before the energized energy is supplied (ie, in a steady state). When energized energy is supplied from the control unit 22 to the temperature stimulation source 21, the temperature of the stimulation medium 20 is decreased by 1 degree, and thereby the temperature of the skin in contact with the stimulation medium is decreased by 1 degree. When the control unit 22 stops supplying the energized energy, the temperature of the stimulation medium 20 returns to the steady state temperature.
[0038]
In this way, since a temperature change that does not exceed the threshold temperature is applied to the skin, a human is not aware of the temperature stimulus. Furthermore, if the skin temperature generated as a result of the temperature stimulation is included in the insensitive temperature region, it is possible to continue to apply the temperature stimulation without causing a cold sensation.
[0039]
FIG. 4 shows an example of the temperature stimulus source 21 according to the first embodiment. The temperature stimulation source 21 is a Peltier module 30 incorporating a Peltier element. The Peltier element is typically realized by arranging the heat transfer element 31 between two joining metal pieces 32a and 32b. By applying an electric current, the surface of one metal piece 32a is cooled, and the surface of the other metal piece 32b is heated. By reversing the polarity to which the current is applied, the surface of the one metal piece can be heated and the surface of the other metal piece can be cooled.
[0040]
The two metal pieces 32a and 32b are sandwiched between the ceramic plates 33a and 33b. Radiation fins 34 are attached to the ceramic plate 33b of the heating surface 32b. A rubber cover 35 is attached to the ceramic plate 33a of the cooling surface 32a, and the cooling surface 32a is brought into contact with the skin via the rubber cover 35 to give a cold stimulus having a temperature one degree lower than the steady state. Alternatively, the surface to be heated may be brought into contact with the skin to give a warm stimulus. Alternatively, cold stimulation and warm stimulation may be alternately applied. The stimulation area is the area where the Peltier element is in contact with the skin, and 1 cm as described above. ² Designed to.
[0041]
FIG. 5 schematically shows an example of the temperature stimulating device provided in the driver's seat 40 of the vehicle according to the first embodiment. Flexible stays 42 are attached to the left and right sides of the headrest 41 via links 43. The flexible stay 42 is movable with respect to the link 43 in the directions of arrows 44 and 45. When the driver does not use the temperature stimulating device, the flexible stay 42 can be moved in the direction of the arrow 44 to accommodate the flexible stay 42 in the headrest 41. When the driver uses the temperature stimulator, the flexible stay 42 is removed by moving it in the direction of the arrow 45.
[0042]
A Peltier module 30 as shown in FIG. 4 is attached to the flexible stay 42 as the temperature stimulation source 21. The left and right Peltier modules 30 are brought into contact with the driver's neck by setting the left and right flexible stays 42 around the driver's neck. Thus, a temperature stimulus from the Peltier element is applied to the skin of the driver's neck.
[0043]
The Peltier module 30 is connected to the control unit 22 via an electric line 45 that passes through the interior of the seat 40. The control unit 22 is connected to the power supply system of the vehicle and supplies energized energy to the Peltier module 30 so as to lower the temperature of the Peltier element once. When the supply of energized energy is stopped, the temperature of the Peltier element returns to the steady state temperature.
[0044]
FIG. 6A is an enlarged view of the flexible stay 42. A buckle 46 is provided on the flexible stay 42, and the length of the flexible stay 42 can be adjusted in the direction of the arrow 47.
[0045]
The surface of the Peltier module 30 shown in the figure is a heating surface to which the radiation fins 34 are attached. The surface opposite to the surface shown in the figure is a cooling surface, which contacts the skin of the neck.
[0046]
FIG. 6B is a view of the state in which the Peltier module 30 is in contact with the skin of the neck as seen from above. The flexible stay 42 is slightly warped outward so as to conform to the shape of the neck.
[0047]
FIG. 7 shows an example of the supply timing of energization energy from the control unit 22 to the temperature stimulation source 21. In the first embodiment (FIG. 3), when energizing energy is supplied to the temperature stimulation source 21, the stimulation medium 20 that has reached the desired stimulation temperature (that is, decreased once) is applied to the skin. Therefore, FIG. 7 shows not only the supply form of energized energy but also the application timing of the stimulation medium 20 that has reached the stimulation temperature to the skin at the same time.
[0048]
A period in which energization energy is supplied to the temperature stimulation source 21 is represented by T, and a desired time can be set in the period T (for example, 90 seconds). The supply of energized energy is performed for a predetermined time Te (for example, 10 seconds) per cycle. That is, a temperature stimulus is applied for a predetermined time Te. The magnitude of the energization energy is adjusted so that the temperature of the stimulation medium 20 is one degree lower than the steady state temperature.
[0049]
The flicker test was conducted only to consider the effect of the present invention. The flicker test is a known test method that intermittently emits light and inspects whether this appears to humans as continuous light or intermittent light. As an example, in the figure, the flicker test is started at time t1 and t2. The periods Tf1 and Tf2 show an example of the reaction time until the human recognizes the light emitted in the flicker test as intermittent light.
[0050]
FIG. 8 shows an example of the result of the flicker test. In the flicker test, the luminance of the LED was changed over a predetermined time (for example, 90 seconds), and the driver's reaction time was measured. The longer the reaction time, the lower the wakefulness.
[0051]
A waveform 52 shows the result when a temperature stimulus is applied to the skin according to the first embodiment. The temperature stimulation was performed by bringing the Peltier element into contact with the skin of the forehead and lowering the temperature of the Peltier element once. Furthermore, the temperature stimulation was performed in a situation where the skin temperature resulting from the temperature stimulation was included in the almost insensitive temperature region. On the other hand, the waveform 53 shows the result when no temperature stimulus is applied to the skin.
[0052]
As is apparent from comparison between the waveforms 52 and 53, a short reaction time can be maintained in the presence of a temperature stimulus, but in the absence of a temperature stimulus, the reaction time often increases. In this way, the human arousal state can be maintained by applying a temperature stimulus that is hardly noticed by the human.
[0053]
FIG. 9 shows a functional block diagram of a temperature stimulating device provided in a vehicle according to the second embodiment of the present invention. Only differences from FIG. 3 will be described.
[0054]
A temperature sensor 23 is provided to detect the temperature of the stimulation medium 20 in contact with the skin. The detected temperature is fed back to the control unit 22. The control unit 22 sets a temperature one degree lower than the detected temperature as the stimulation temperature, and controls the temperature of the stimulation medium 20 to reach the stimulation temperature.
[0055]
In the second embodiment, an example of the stimulation medium 20 is air. The temperature stimulation source 21 is a system that conveys air that has reached a desired stimulation temperature, and the system includes a blowout port that delivers air that has reached the desired stimulation temperature to the skin of the driver. The outlet has an area where the air from the outlet hits the skin (ie, the stimulation area) is about 1 cm. ² Designed to be
[0056]
When the stimulation medium 20 is air, the temperature sensor 23 is provided in the vicinity of the skin to which the air from the outlet hits. The temperature detected by the temperature sensor 23 is the current temperature of the air in contact with the skin.
[0057]
The control unit 22 mixes high-temperature air and low-temperature air, and generates air having a temperature one degree lower than the detected temperature. The control unit 22 can use, for example, high-temperature air generated by a heater provided in the vehicle and low-temperature air generated by an air conditioner (hereinafter referred to as an air conditioner). The generated air is sent to the outlet.
[0058]
In this embodiment, the control unit 22 generates air at a desired stimulation temperature by adjusting the amount of air that has already been heated and air that has already been cooled, so that the control unit 22 raises the air to a higher temperature and a lower temperature. Do not supply energizing energy to Alternatively, however, the control unit 22 supplies energized energy to any suitable heater and refrigerant evaporator to produce hot and cold air and mix the hot and cold air to obtain the desired stimulation temperature. The air may be generated.
[0059]
The generation of hot air and cold air can be achieved in any known manner. Hot air and cold air may be generated using the Peltier effect. Moreover, you may make it take out both low temperature air and high temperature air from an air conditioner.
[0060]
FIG. 10 shows a flowchart of feedback control performed by the control unit 22. In step S61, the temperature T1 detected by the temperature sensor 23 is received. In step S62, the detected temperature T1 is compared with a threshold value (for example, 5 ° C.). If the detected temperature is too low, there is a possibility that air having a desired stimulation temperature cannot be generated, and the process returns to step S61. If the detected temperature T1 is larger than the threshold value in step S62, the process proceeds to step S63.
[0061]
In step 63, a temperature that is one degree lower than the detected temperature T1 is calculated and set to the stimulation temperature T2. In step S64, air having the stimulation temperature is generated by adjusting the mixing ratio of the high temperature air and the low temperature air. The timing at which the generated air is applied to the skin through the air outlet can be based on the application mode shown in FIG. By performing the feedback control, the temperature of the air applied to the skin can be controlled to a desired stimulation temperature with better accuracy.
[0062]
FIG. 11 schematically shows an example of a temperature stimulating device provided in a vehicle according to the second embodiment. The control unit 22 is connected to a low-temperature air duct 73 from the air conditioner and a high-temperature air duct 74 from the heater. The control unit 22 mixes the low-temperature air from the low-temperature air duct 73 and the high-temperature air from the high-temperature air duct 74, and generates air having a temperature one degree lower than the temperature detected by the temperature sensor 23. The control unit 22 is connected to the outlet 71 via an air passage 75 that passes through the interior of the seat 40. The air whose temperature is adjusted by the control unit 22 is sent to the outlet 71.
[0063]
The outlets 71 are provided on both the left and right sides of the headrest 41. The air generated by the control unit 22 is sent out from the outlet 71 toward the side portion of the driver's neck. In order to enhance the awakening effect, it is preferable to arrange the air outlet 71 so that air blows from the side surface of the neck to the rear surface. FIG. 12 shows the air flow as viewed from above.
[0064]
The headrest 41 is provided with a suction fan 72, and the air hitting the neck is sucked into the suction fan 72. Since the air flow path is formed, the temperature of the air hitting the neck is kept uniform, and the awakening effect can be increased. The headrest 41 is further provided with a temperature sensor 23 for detecting the temperature around the neck to which air from the outlet 71 is applied.
[0065]
The above form using the temperature sensor 23 can also be applied to the first embodiment using a Peltier module as a temperature stimulus source. In this case, the temperature sensor 23 can be incorporated in the Peltier module, and the temperature of the Peltier element can be feedback controlled to the control unit 22.
[0066]
FIG. 13 exemplarily shows another form of application of a temperature stimulus. The application forms 1 to 4 shown in the figure are applicable to both the first and second embodiments. In the second embodiment, an appropriate application form may be selected according to the detected temperature.
[0067]
As described above, the temperature of the stimulation medium 20 is adjusted by the control unit 22. The period of application of the stimulation medium 20 to the skin that has reached the desired stimulation temperature is also determined by the control unit 22. Line 80 shows the temperature level of the stimulation medium when the temperature of the stimulation medium 20 is not controlled by the control unit 22 (ie, in steady state). In any form, the control unit 22 applies the temperature stimulus so that the temperature change of the stimulus medium 20 does not exceed the threshold temperature.
[0068]
Form 1 is a form in which a constant stimulation temperature is applied at a constant period. Form 2 is a form in which a constant stimulation temperature is applied at “1 / f fluctuation” intervals or at an indefinite period.
[0069]
Form 3 is a form in which the stimulation temperature is changed and applied. The temperature of the stimulation medium 20 can be lowered (cooled) or raised (heated) relative to the steady state temperature level 80. Form 4 is a combination of forms 2 and 3.
[0070]
In this manner, the application of the temperature stimulus can take various forms, and the control unit 22 can set the temperature of the stimulation medium 20 to suit the selected application form. In the first embodiment, by adjusting the supply of energization energy to the Peltier module 30, the temperature of the stimulation medium 20 can be adjusted to suit the selected application form. In the second embodiment, by adjusting the mixing amount of hot air and cold air, the temperature of the stimulation medium can be adjusted to suit the selected application form, and the generated air is sent to the outlet. The timing can be controlled to suit the selected application form.
[0071]
14 and 15 show various arrangement examples of the temperature stimulation source 21. FIG. FIG. 14 shows a form in which a temperature stimulus is applied to the human forehead. FIG. 14A shows a contact type, and FIG. 14B shows a non-contact type. In the contact type, a temperature stimulation source 21 incorporating a stimulation medium 20 such as a Peltier element is provided in a hair band, a hat 81 or the like. By wearing a hair band, a hat 81 or the like, a temperature stimulus is applied to the forehead. In the non-contact type, the air outlet 82 is arranged so that an air flow is applied to the forehead portion.
[0072]
FIG. 15 shows a form in which a temperature stimulus is applied to the human neck. FIG. 15A shows a contact type, and FIG. 15B shows a non-contact type. In the contact type, a temperature stimulation source 83 including a stimulation medium 20 such as a Peltier element is incorporated in the front portion of the headrest so that the temperature stimulation source contacts the back portion of the neck. In the non-contact type, as shown in FIG. 15 (b), the air outlet 84 is arranged so that an air flow is applied to a side surface portion of the neck such as under the ear. The air hitting the side surface portion of the neck is sucked in by a suction fan 85 provided in a protruding portion on the side surface of the headrest.
[0073]
In the above embodiment, the temperature stimulation device is provided in the vehicle. However, the temperature stimulation device of the present invention is not limited to a vehicle occupant and can be applied to any state. For example, it can be applied to a person engaged in some work. Moreover, you may use another suitable medium for a stimulation medium. For example, temperature stimulation can be provided using water or other cooling / heating elements.
[0074]
As described above, if the skin temperature generated by the temperature stimulus is included in the insensitive temperature range, the temperature stimulus can be continuously applied so as not to be noticed by humans. However, the temperature in the insensitive temperature region varies among individuals and varies depending on the environment. Means for adjusting the temperature of the stimulation area and / or the stimulation medium can be provided in the temperature stimulation apparatus so that the skin temperature generated by the temperature stimulation is included in the insensitive temperature region. For example, a test mode is set and the temperature stimulator is operated in the test mode. The user can adjust the energization energy to the stimulation medium and / or the stimulation area so as not to feel “warm” and “cold”. In this way, the temperature of the stimulation medium when the energization energy is supplied is set within the insensitive temperature range.
[0075]
Alternatively, in test mode, the user can be given a temperature stimulus step by step to see if the user feels “hot” or “cold”. A temperature range where neither “warm” nor “cold” is felt can be stored as an insensitive temperature range. The stimulation area can be adjusted by comparing the temperature detected by the temperature sensor with the temperature in the insensitive temperature region. For example, when the detected temperature is 1 degree or more higher than the upper limit temperature of the insensitive temperature region, the stimulation area is 1 cm. ² In the following, the skin temperature resulting from the temperature stimulation can be set within the insensitive temperature range.
[0076]
In the first embodiment, the stimulation area can be adjusted by the number of Peltier elements through which a current flows. In the second embodiment, the stimulation area can be adjusted by the opening area of the outlet.
[0077]
【The invention's effect】
According to this invention, it is possible to maintain a human awakening state without causing discomfort.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the average firing frequency of warm fibers and cold fibers with respect to skin temperature.
FIG. 2 is a view showing an example of a threshold temperature of a temperature discrimination capability for temperature perception with respect to a temperature stimulation area.
FIG. 3 is a functional block diagram of the temperature stimulating device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a Peltier module as an example of a temperature stimulation source according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a temperature stimulation device provided in a vehicle according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an arrangement of Peltier modules according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing application timing of a temperature stimulus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing the results of a flicker test according to one embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a functional block diagram of a temperature stimulating device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart for feedback control of the stimulation temperature according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram schematically showing a temperature stimulation device provided in a vehicle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing the arrangement of air outlets and suction fans according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view showing another example of the application timing of the temperature stimulus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing another arrangement of a temperature stimulation source configured to apply a temperature stimulation to the forehead according to one embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing another arrangement of a temperature stimulation source configured to apply a temperature stimulation to the neck according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
20 Stimulation medium
21 Temperature stimulus source
22 Control unit
23 Temperature sensor

Claims

A device for applying temperature stimulation to human skin,
A temperature stimulus source that applies the stimulation medium to the human skin such that the stimulation medium touches the human skin;
A control unit connected to the temperature stimulation source, the control unit controlling the temperature of the stimulation medium so that the stimulation medium reaches a predetermined stimulation temperature,
The stimulation temperature for the temperature of the stimulation medium touching the human skin when the temperature controlled by the control unit is not being performed, Ri least temperature der was changed to one-way warming or cooling The temperature stimulation device is set such that the stimulation temperature is included in an insensitive temperature region in which human cold fibers and warm fibers ignite to the same extent .

The temperature stimulus of claim 1, wherein the stimulus temperature is set within a range of ± 5 degrees with respect to the temperature of the stimulus medium touching human skin when temperature control is not performed by the control unit. apparatus.

The temperature stimulation apparatus according to claim 1, wherein the temperature stimulation source is provided in contact with human skin, and the stimulation medium is integrally incorporated in the temperature stimulation source.

The temperature stimulation device according to claim 1, wherein the temperature stimulation source is provided so as not to contact the human skin, and the stimulation medium is delivered from the temperature stimulation source toward the human skin.

The temperature stimulation apparatus according to claim 3 , wherein the stimulation medium is a Peltier element.

The temperature stimulation apparatus according to claim 4 , wherein the stimulation medium is air.

The temperature stimulation device according to claim 1, wherein the control unit further controls timing of application of the stimulation medium that has reached the stimulation temperature to the human skin by the temperature stimulation source.

The temperature stimulation apparatus according to claim 7 , wherein the control unit intermittently performs the application of the stimulation medium that has reached the stimulation temperature.

The temperature stimulation apparatus according to claim 7 , wherein the control unit is capable of variably controlling the application cycle of the stimulation medium that has reached the stimulation temperature.

The temperature stimulation device according to claim 1, wherein the control unit can variably set the stimulation temperature within a predetermined range.

Furthermore, a temperature sensor for detecting the temperature of the stimulation medium is provided,
The temperature stimulation device according to claim 1, wherein the control unit sets the stimulation temperature based on the detected temperature.