JP6836488B2 - 気圧調整装置、気圧調整方法及び気圧調整プログラム - Google Patents

Description

本開示は、気圧調整装置、気圧調整方法及び気圧調整プログラムに関する。

従来、天候の変化に伴う気圧変化などにより、痛み（天気痛）などの体調不良が発生することが知られている。気圧変化により生じる耳痛を軽減するため、使用者の耳内を温める耳当て装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、気圧の変動が起こす頭痛などの痛みに注目した、スマートフォンなどで利用可能な体調管理アプリが提供されている（例えば、非特許文献１のｐ２１−ｐ２３，ｐ３３−ｐ３７，ｐ１１２−ｐ１１４参照）。

天気痛は、気圧の変化によって、内耳にある気圧変化を感受する部分が反応するために発生するという研究が報告されている（例えば、非特許文献２参照）。非特許文献２によれば、大気圧から４０ｈＰａ減圧した低気圧環境で、天候悪化時にみられる症状が出現することが報告されている。

特開２０１４−０６８８３１号公報

佐藤 純 著、「天気痛を治せば、頭痛、めまい、ストレスがなくなる！」、初版第２刷、扶桑社、２０１５年１１月１日、ｐ２１−ｐ２３，ｐ３３−ｐ３７、ｐ１１２−ｐ１１４ 佐藤 純 著、「気象変化と痛み」、脊髄外科 Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．２， ｐ１５３−１５６，２０１５年８月

気圧の変化により生じる耳又は頭の痛み等の体調不良を、より効果的に予防又は緩和できることが好ましい。

したがって、本発明の目的は、気圧変化により生じる体調不良を予防又は緩和する気圧調整装置、気圧調整方法及び気圧調整プログラムを提供することにある。

上記目的を達成する気圧調整装置は、密閉体と、固定部と、制御部と、バルブとを含む。密閉体は、使用者の耳の外耳道に連通する内部空間を外部環境から密閉する。固定部は、密閉体を、使用者の耳に対して固定する。バルブは、内部空間と外部環境との間に設けられる。密閉体は、内部空間の気圧を調整する気圧調整機構を含む。気圧調整機構は、前記内部空間の気圧を測定する気圧計と、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプとを含む。制御部は、内部空間の気圧を標準気圧より低い第１閾値及び標準気圧より高い第２閾値の間になるように、ポンプを制御する。制御部は、内部空間の気圧が第１閾値より低い第３閾値よりも低くなったとき、又は、第２閾値より高い第４閾値よりも高くなったとき、バルブを開放する。
上記目的を達成する他の気圧調整装置は、密閉帯と、固定部と、制御部とを備える。密閉帯は、使用者の耳の外耳道に連通する内部空間を外部環境から密閉する。固定部は、密閉体を、使用者の耳に対して固定する。密閉体は、内部空間の気圧を調整する気圧調整機構を含む。気圧調整機構は、内部空間の気圧を測定する気圧計と、内部空間の吸気及び排気を行うポンプとを含む。制御部は、気圧計の測定値に基づいてポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返し、内部空間の気圧の変化に基づいて、第１時間間隔を変化させる。
上記目的を達成する更に他の気圧調整装置は、密閉帯と、固定部と、制御部とを備える。密閉帯は、使用者の耳の外耳道に連通する内部空間を外部環境から密閉する。固定部は、密閉体を、使用者の耳に対して固定する。密閉体は、内部空間の気圧を調整する気圧調整機構を含む。気圧調整機構は、内部空間の気圧を測定する気圧計と、内部空間の吸気及び排気を行うポンプとを含む。密閉体は、動きを検出するセンサを備え、制御部は、気圧計の測定値に基づいてポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返し、センサにより検出される動きの速さに基づいて、第１時間間隔を変化させる。

上記目的を達成する気圧調整方法は、使用者の耳の外耳道に連通する内部空間が外部環境から密閉された状態で、制御部が、内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、内部空間の気圧が標準気圧より低い第１閾値及び標準気圧より高い第２閾値の間になるように、内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御することと、内部空間の気圧が第１閾値より低い第３閾値よりも低くなったとき、又は、第２閾値より高い第４閾値よりも高くなったとき、内部空間と外部環境との間に設けられたバルブを開放することとを含む。
上記目的を達成する他の気圧調整方法は、使用者の耳の外耳道に連通する内部空間が外部環境から密閉された状態で、制御部が、内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する気圧調整方法である。この気圧調整方法において、制御部が、ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返し、前記内部空間の気圧の変化に基づいて、前記第１時間間隔を変化させる。
上記目的を達成する更に他の気圧調整方法は、使用者の耳の外耳道に連通する内部空間が外部環境から密閉された状態で、制御部が、内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する気圧調整方法である。この気圧調整方法において、制御部が、ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返し、動きを検出するセンサにより検出される動きの速さに基づいて、第１時間間隔を変化させる。

上記目的を達成する気圧調整プログラムは、使用者の耳の外耳道に連通し、外部環境から密閉された内部空間の気圧を調整するプログラムである。気圧調整プログラムは、内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、内部空間の気圧を標準気圧より低い第１閾値及び標準気圧より高い第２閾値の間になるように、内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する処理と、内部空間の気圧が第１閾値より低い第３閾値よりも低くなったとき、又は、第２閾値より高い第４閾値よりも高くなったとき、内部空間と外部環境との間に設けられたバルブを開放する処理とをプロセッサに実行させる。
上記目的を達成する他の気圧調整プログラムは、使用者の耳の外耳道に連通し、外部環境から密閉された内部空間の気圧を調整するプログラムである。この気圧調整プログラムは、内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する処理において、ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返す処理と、内部空間の気圧の変化に基づいて、前記第１時間間隔を変化させる処理とをプロセッサに実行させる。
上記目的を達成する更に他の気圧調整プログラムは、使用者の耳の外耳道に連通し、外部環境から密閉された内部空間の気圧を調整するプログラムである。この気圧調整プログラムは、内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する処理において、ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返す処理と、動きを検出するセンサにより検出される動きの速さに基づいて、第１時間間隔を変化させる処理とをプロセッサに実行させる。

本発明の実施形態によれば、気圧変化により生じる体調不良を予防又は緩和することができる。

第１実施形態に係る気圧調整装置の外観を示す図である。 図１の気圧調整装置の概略構成を示す図である。 図１の気圧調整装置の気圧調整機構の機能ブロック図である。 図１の気圧調整装置の気圧調整手順を示すフローチャートである。 図４の内部空間へ空気を導入する手順を示すフローチャートである。 図４の内部空間から空気を排出する手順を示すフローチャートである。 図１のバルブ開閉処理の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る気圧調整装置を示す図である。 第２実施形態に係る気圧調整装置の変形例を示す図である。 図８の弾力調整装置の構成例を示す図である。 第３実施形態に係る気圧調整装置の概略構成を示す図である。 図１１の気圧調整装置の気圧調整機構の機能ブロック図である。 図１１の密閉体を空気密閉クッションの正面側から見た図である。 図１１の弾力調整装置の構成例を示す図である。 ヘッドバンドの弾力の調整手順を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る気圧調整装置の気圧調整処理を実行する時間間隔を調整する方法を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る気圧調整装置の気圧調整機構の機能ブロック図である。 第５実施形態に係る気圧調整装置の気圧調整処理を実行する時間間隔を調整する方法を示すフローチャートである。 第６実施形態に係る気圧調整装置の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る気圧調整装置１０は、ヘッドホン型の形状を有する。この気圧調整装置１０は、密閉体１１とヘッドバンド１２（固定部）とを含む。なお、密閉体１１は、左右の耳に対応して２つ設けることができるが、以下の説明では特に左右の密閉体１１及びその構成要素を区別せずに、同じ符号を付して説明する。密閉体１１は、使用者の耳の外耳道に連通する空間を外部環境から密閉するものである。使用者の耳の外耳道に連通する密閉された空間を、以下に「内部空間」と呼ぶ。また、「外部環境」は、気圧調整装置１０を装着する使用者の周辺の環境を意味する。外部環境は、多くの場合、その場所の天候の影響を受けて気圧が変動する。

密閉体１１は、ハウジング１３と空気密閉クッション１４とを含む。ハウジング１３は、密閉体１１の耳に当接する部分とは反対側の筺体部分である。ハウジング１３には、以下に説明する密閉体１１の構成要素を、内部空間２０（図２参照）とは分離して格納することができる。気圧調整装置１０を、ヘッドホンとして使用する場合には、密閉体１１にはスピーカを内蔵しうる。

空気密閉クッション１４は、使用者による気圧調整装置１０の装着状態において、密閉体１１の使用者の頭又は耳に当接する側に設けられる。空気密閉クッション１４は、気圧調整装置１０の装着状態において、使用者の耳の周りを周回するように設けることができる。空気密閉クッション１４は、柔軟性が高く変形可能な素材で構成される。空気密閉クッション１４は、図２において破線で示されるハウジング１３の耳側の面とともに、使用者の耳の周辺の内部空間２０を外部環境から気密に遮蔽する。

ヘッドバンド１２は、頭部に沿うように湾曲した弾性を有する部材である。ヘッドバンド１２は、使用者の頭部に装着した状態で、左右の密閉体１１を、使用者の耳または頭部に対して押圧して固定する。耳の周囲の頭部に当接され固定される場合も、密閉体１１は耳に対して固定されているということができる。

次に、図２を参照して、密閉体１１の構成について説明する。密閉体１１は、ハウジング１３の内部に、気圧計１５、制御部１６、ポンプ１７及びバルブ１８を含む。

気圧計１５は、内部空間２０の気圧を測定する。気圧計１５は、電気式気圧計を採用しうる。電気式気圧計は、静電容量式気圧計、振動式気圧計、及び、ピエゾ抵抗式気圧計を含む。

制御部１６は、種々の処理を実行するとともに、気圧調整装置１０の各構成要素を制御する。図３に示すように、制御部１６は、気圧計１５の測定値に基づいてポンプ１７を制御する。制御部１６は、バルブ１８を制御してよい。気圧計１５、制御部１６及びポンプ１７は、気圧調整機構２１を構成する。図２では、２つの密閉体１１のそれぞれに、１つの制御部１６が設けられているが、制御部１６は一方の密閉体１１のみに設けてもよい。その場合、１つの制御部１６で、左右の密閉体１１の各構成要素を制御する。制御部１６が実行する制御を遂行させるプログラムコードを有するコンピュータプログラムは、非一時的コンピュータ可読媒体に記憶されて提供されうる。

制御部１６は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の少なくとも１つのプロセッサで構成される。少なくとも１つのプロセッサは、単一の集積回路（ＩＣ）として、又は複数の通信可能に接続された集積回路ＩＣ及び／又はディスクリート回路（Discrete Circuit）として実行されてもよい。少なくとも１つのプロセッサは、種々の既知の技術に従って実行されることが可能である。

一実施形態において、プロセッサは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって１以上のデータ計算手続又は処理を実行するように構成された１以上の回路又はユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続き又は処理を実行するように構成されたファームウェア（例えば、ディスクリートロジックコンポーネント）であってもよい。

種々の実施形態によれば、プロセッサは、１以上のプロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ；Application Specific Integrated Circuit）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ；Digital Signal Processor）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Programmable Logic Device）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ；Field-Programmable Gate Array）、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含む。

ポンプ１７は、制御部１６の制御により、外部環境と内部空間２０との間で空気の導入及び排出が可能な、双方向空気ポンプを採用しうる。ポンプ１７は、内部空間２０及び外部環境のそれぞれと管路で接続される。ポンプ１７として、吸気専用のポンプと排気専用のポンプとを組み合わせて用いてもよい。ポンプ１７は、密閉体１１に搭載しうる小型のものである。ポンプ１７としては、圧電素子を用いた圧電ポンプ等を採用しうる。

制御部１６は、内部空間２０の気圧を標準気圧より低い第１閾値及び前記標準気圧より高い第２閾値の間に制御する。標準気圧とは、大気圧の国際標準の気圧であり、１０１３．２５ｈＰａである。第１閾値は、例えば、標準気圧より３０ｈＰａ低い９８３．２５ｈＰａと設定しうる。第２閾値は、例えば、標準気圧より３０ｈＰａ高い１０４３．２５ｈＰａと設定しうる。内部空間２０の気圧が、標準気圧から、これ以上離れると、痛み等の体調不良を発生しうる。

制御部１６による内部空間２０の気圧調整方法の一例を、図４のフローチャートを用いて説明する。

まず、制御部１６は、気圧計１５により、内部空間２０の気圧を測定する（ステップＳ１０１）。気圧計１５の測定値が第１閾値未満の場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、制御部１６は、ポンプ１７により内部空間２０に外部環境から空気を導入する（ステップＳ１０３）。

図５に示すように、内部空間２０へ空気を導入する場合、制御部１６はポンプ１７を駆動して吸気を開始させる（ステップＳ２０１）。吸気中において、制御部１６は、気圧計１５による内部空間２０の気圧測定を継続的に行う（ステップＳ２０２）。気圧の測定値が第５閾値以下のとき（ステップＳ２０３：ＮＯ）、制御部１６はポンプ１７による吸気を継続する。気圧の測定値が第５閾値よりも大きくなると（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、制御部１６は、ポンプ１７を停止させる（ステップＳ２０４）。

第５閾値は、第１閾値以上標準気圧以下の値に設定しうる。第５閾値を第１閾値に設定した場合、外部環境の気圧が第１閾値よりも低ければ、内部空間２０の気圧は、第１閾値まで下がったところで略一定の値となる。この場合、内部空間２０の気圧が異なる第１閾値と第５閾値との間で頻繁に変動することを避けることができる。第５閾値を第１閾値より高く設定した場合、外部環境の気圧が第１閾値よりも低ければ、内部空間２０の気圧は、第１閾値と第５閾値との間となるように調整される。この場合、ポンプ１７が頻繁に起動・停止を繰り返すことを避けることができる。

図４のフローチャートに戻る。ステップＳ１０２において、気圧計１５の測定値が第１閾値以上の場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、制御部１６は、気圧計１５の測定値が第２閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０４）。気圧計１５の測定値が第２閾値よりも大きい場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御部１６は、ポンプ１７により内部空間２０から外部環境へ空気を排出する（ステップＳ１０５）。

図６に示すように、内部空間２０から空気を排出する場合、制御部１６はポンプ１７を駆動して排気を開始させる（ステップＳ３０１）。排気中において、制御部１６は、気圧計１５による内部空間２０の気圧測定を継続的に行う（ステップＳ３０２）。気圧の測定値が第６閾値以上のとき（ステップＳ３０３：ＮＯ）、制御部１６はポンプ１７による排気を継続する。気圧の測定値が第６閾値よりも小さくなると（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、制御部１６は、ポンプ１７を停止させる（ステップＳ３０４）。

第６閾値は、標準気圧以上第２閾値以下の値に設定しうる。第６閾値を第２閾値に設定した場合、外部環境の気圧が第２閾値よりも高ければ、内部空間２０の気圧は、第２閾値まで上がったところで略一定の値となる。この場合、内部空間２０の気圧が異なる第２閾値と第６閾値との間で頻繁に変動することを避けることができる。第６閾値を第２閾値より低く設定した場合、外部環境の気圧が第２閾値よりも高ければ、内部空間２０の気圧は、第２閾値と第６閾値との間となるように調整される。この場合、ポンプ１７が頻繁に起動・停止を繰り返すことを避けることができる。

図４のフローチャートに戻り、ステップＳ１０４で測定値が第２閾値以下であった場合、若しくは、ステップＳ１０３又はステップＳ１０５で空気の導入又は排出が終了したとき、制御部１６は、処理を終了する。

図４のフローチャートに示した、「開始」から「終了」までの一連の処理を気圧調整処理とよぶ。密閉体１１がそれぞれ左右の耳用に２つ存在する場合、気圧調整処理は、左右それぞれの密閉体１１で独立して行うことができる。気圧調整処理は、左右の密閉体１１で同期して行われてよい。なお、制御部１６は、一方の密閉体１１のみに一つだけ設けた場合でも、その中で左右それぞれの制御フローを実行すれば、左右それぞれの密閉体１１の内部空間２０内の気圧をそれぞれ制御することができる。その場合、気圧データは左右の気圧計１５から取得する。制御部１６の数に関係なく、気圧調整処理は同期して行われてよい。また、制御部１６は、左右それぞれの密閉体１１の内部空間２０の気圧を個別に制御することができる。

制御部１６は、気圧調整処理を繰り返し実行する。この繰り返しの実行間隔は、任意に設定しうる。通常の天気の変化による気圧変化により生じる体調不良に対して使用される場合、気圧調整処理の実行間隔は、例えば、１分又は３分とすることができる。飛行機の離着陸時の気圧変化に対応するためには、実行間隔は、例えば１秒間とすることができる。エレベータで昇降する際の気圧変化に対応するためには、実行間隔は、例えば０．１秒とすることができる。これらの実行間隔は、状況に応じて使用者が設定することができる。勿論、内部空間の気圧を常時監視し、図４のそれぞれの閾値を超える時に随時気圧調整してもよい。なお、図４に示されるフローチャートの処理は、「開始」と「終了」との間の処理を順次繰り返す循環した処理として実行しうる。すなわち、図４のフローチャートは、「終了」の直前と「開始」の直後のステップとを矢印で繋ぐように書き換えうる。

図２に示すバルブ１８は、内部空間２０と外部環境との間に設けられる。バルブ１８は、何らかの異常の発生により内部の気圧が高くなり過ぎたとき、及び、低くなり過ぎたとき、安全弁として機能するものである。バルブ１８は、内部空間２０の気圧に応じて機械的な機構により開閉するものを採用しうる。バルブ１８は、内部空間２０の気圧が第１閾値より低い第３閾値よりも低くなったとき、又は、第２閾値より高い第４閾値よりも高くなったとき、開放される。第３閾値は、例えば標準気圧よりも１００ｈＰａ低い、９１３．２５ｈＰａと設定しうる。第４閾値は、例えば標準気圧よりも１００ｈＰａ高い１１１３．２５ｈＰａと設定しうる。バルブ１８が解放されると、内部空間２０の気圧は外部環境の気圧と略等しくなる。

バルブ１８は、外部からの制御が不要な機械式のものに限られず、制御部１６からの電子制御により開閉されてよい。制御部１６は、例えば、図７のフローチャートに従いバルブ１８を制御することができる。以下に、図７のフローチャートについて説明する。

まず、制御部１６は、気圧計１５により、内部空間２０の気圧を測定する（ステップＳ４０１）。この気圧の測定は、図４のフローチャートのステップＳ１０１で行う測定と同じ測定を用いることができる。気圧計１５の測定値が、第３閾値未満又は第４閾値より大きい場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、制御部１６はバルブ１８を開放させる（ステップＳ４０３）。

制御部１６は、内部空間２０の気圧を測定し（ステップＳ４０４）、気圧計１５の測定値が、第３閾値未満又は第４閾値より大きい間（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）は、バルブ１８を開放状態とする。制御部１６は、気圧計１５の測定値が、第３閾値以上第４閾値以下となったことが確認されると（ステップＳ４０５：ＮＯ）、バルブ１８を閉める（ステップＳ４０６）。

図２において、密閉体１１の各構成要素は、密閉体１１の内部又は外部から電力の供給を受ける。気圧調整装置１０は、電力を供給するためのバッテリ１９を有することができる。例えば、バッテリ１９は、何れか１つの密閉体１１に設けることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る気圧調整装置１０によれば、使用者の外耳道に連通する内部空間２０の気圧を調整する気圧調整機構２１を設けたので、使用者の耳に加わる気圧の変動を、第１閾値と第２閾値との間に制御することができる。これにより、痛み等の体調不良の原因となる内耳への気圧の変化を遮断及び制御することが可能になる。したがって、気圧変化により生じる体調不良を予防又は緩和することができる。また、安全弁として機能するバルブ１８を設けたので、装置が異常な動作をしたときにも、内部空間２０の気圧が高く又は低くなり過ぎることが無く、安全が確保される。さらに、飛行機の離着陸時に一部の人が感じる耳の痛みも気圧変動によるものであるから、本気圧調整装置１０は、この耳の痛みも緩和することが期待できる。

（第２実施形態）
本開示の気圧調整装置１０は、使用者の耳又は頭部に対して密閉体１１をヘッドバンド１２の弾力によって押圧している。しかし、内部空間２０と外部環境との間には、気圧差が発生するため、内部空間２０の気圧が外部環境の気圧よりも高い場合が生じうる。その場合、密閉体１１と耳又は頭部との間を離間させようとする方向の力が働きうる。例えば、内部空間２０と外部環境との間に１０ｈＰａの気圧差がある場合、１ｃｍ^２当たり約１０ｇの圧力が発生する。この力に対抗して密閉体１１を耳又は頭部に密着させるため、ヘッドバンド１２の耳又は頭部への押し付け弾力は、強く調整できるとよい。

また、内部空間２０の気圧が外部環境の気圧よりも低い場合、ヘッドバンド１２の有する弾力に、外部環境と内部空間２０との圧力差により密閉体１１が押される力が加わり、使用者の耳または頭部が強く押圧されうる。耳又は頭部が過剰に強く押圧されると、使用者は不快感を覚えうる。このような場合、ヘッドバンド１２の耳又は頭部への押し付け弾力は、弱く調整できるとよい。

上記のような目的から、図８に示す複数の実施形態の１つである第２実施形態に係る気圧調整装置１０は、弾力調整装置３０を有する。弾力調整装置３０は、ヘッドバンド１２の耳又は頭部への押し付け弾力を調整するものである。

図８に示すように、弾力調整装置３０は、左右の密閉体１１をつなぐヘッドバンド１２の中央に位置してよい。しかし、弾力調整装置３０の配置はこれに限られない。図９に示すように、弾力調整装置３０は、複数の弾力調整装置３０ａ及び３０ｂにより構成されてよい。以下では、図８の弾力調整装置３０について、より詳細に説明をする。

図１０に示すように、一例として、弾力調整装置３０は、回転つまみ３１、第１ピストン３２ａ及び第２ピストン３２ｂ、第１レバー３３ａ及び第２レバー３３ｂ、並びに、第１バネ３４ａ及び第２バネ３４ｂを含んで構成される。なお、「第１」及び「第２」はそれぞれ図１０における左側及び右側に対応する。「第１」及び「第２」を、それぞれ、「左側」及び「右側」と読み替えてよい。

回転つまみ３１は、内側の面にネジ山３５が設けられた中空の円筒状部材である。第１ピストン３２ａ及び第２ピストン３２ｂは、円筒又は円柱状の部材である。第１ピストン３２ａ及び第２ピストン３２ｂの外周面には、互いに逆向きのネジ山３６ａ及び３６ｂが設けられている。ピストン３２ａは、回転つまみ３１の第１の側（左側）に、ネジ山３５に対してネジ山３６ａが部分的に螺合した状態で接続される。ピストン３２ｂは、回転つまみ３１の第１の側とは反対側の第２の側（右側）に、ネジ山３５に対してネジ山３６ｂが部分的に螺合した状態で接続される。これにより、第１ピストン３２ａ及び第２ピストン３２ｂの回転が規制された状態で、回転つまみ３１を一方向に回転させると、第１ピストン３２ａ及び第２ピストン３２ｂは、互いに異なる方向に進退する。

第１レバー３３ａは、少なくとも一方向に延びる剛体の部材である。第１レバー３３ａは、この少なくとも一方向に第１端部ｅ１と第２端部ｅ２とを有する。第１レバー３３ａの第１端部ｅ１は、ヘッドバンド１２の一箇所に互いの角度が固定された状態で固定される。第１レバー３３ａの第２端部ｅ２は、第１バネ３４ａを介して第１ピストン３２ａの回転つまみ３１と螺合していない側の面に接続される。第２レバー３３ｂ及び第２バネ３４ｂは、第１レバー３３ａ及び第１バネ３４ａと同様に、ヘッドバンド１２及び第２ピストン３２ｂに固定又は接続される。第１レバー３３ａと第２レバー３３ｂとは、ヘッドバンド１２の左右の中心を中心として左右対称に配置することができる。

以上のような構成により、弾力調整装置３０は、回転つまみ３１を一方向に回転させると、第１ピストン３２ａ及び第２ピストン３２ｂが、回転つまみ３１から外方向（間が広がる方向）へ向けて移動する。これによって、第１バネ３４ａ及び第２バネ３４ｂを介して、第１レバー３３ａ及び第２レバー３３ｂの第２端部ｅ２が押されて、互いに外向きに押し広げられる方向の力が作用する。その結果、第１レバー３３ａ及び第２レバー３３ｂの２つの第１端部ｅ１の間で、ヘッドバンド１２の湾曲が大きくなる方向に力が働く。これによって、ヘッドバンド１２の弾力が強くなる。

また、弾力調整装置３０の回転つまみ３１を、上記とは逆方向に回転させると、第１ピストン３２ａ及び第２ピストン３２ｂが、内方向（間が狭まる方向）に向けて移動する。これによって、第１バネ３４ａ、第２バネ３４ｂを介して、第１レバー３３ａ及び第２レバー３３ｂの第２端部ｅ２が引っ張られ、互いに内向きに狭められる方向の力が作用する。その結果、第１レバー３３ａ及び第２レバー３３ｂの２つの第１端部ｅ１の間で、ヘッドバンド１２の湾曲が小さくなる方向に力が働く。これによって、ヘッドバンド１２の弾力が弱まる。

したがって、本実施形態の気圧調整装置１０によれば、弾力調整装置３０の回転つまみ３１を手動調整することによって、ヘッドバンド１２の弾力を適切な値に調整することができる。

（第３実施形態）
図１１に示す、第３実施形態に係る気圧調整装置１０は、空気密閉クッション１４と使用者の耳又は頭部との間の圧力に基づいて、ヘッドバンド１２の弾力を自動調整することができる弾力調整装置４０を有するものである。

気圧調整装置１０は、図２の第１実施形態に係る気圧調整装置１０に対して、弾力調整装置４０と圧力計４１（圧力センサ）とを付加したものである。圧力計４１及び弾力調整装置４０は、制御部１６と電気的に接続される。制御部１６が左右の密閉体１１にそれぞれ存在する場合、各圧力計４１と弾力調整装置４０は、一方の制御部１６のみと接続されてよい。

図１２に示すように、弾力調整装置４０は、駆動装置４２とピストン４３とを含む。制御部１６は、圧力計４１の測定する圧力に応じて、弾力調整装置４０の駆動装置４２を駆動して弾力を調整する。図１２における、気圧計１５、制御部１６及びポンプ１７による気圧調整は、図３に示す気圧調整機構２１と同じなので、説明を省略する。

図１３に示すように、圧力計４１は、空気密閉クッション１４の使用者の耳又は頭と当接する部分に設けられた圧電素子４１ａ〜４１ｃを含む。圧電素子４１ａ〜４１ｃは、圧電効果により圧力を電圧に変換する。従って、圧電素子の出力する電圧から圧力を測定できる。図１３では、３つの圧電素子４１ａ〜４１ｃを設けているが、圧電素子の数は任意に設定できる。圧電素子４１ａ〜４１ｃが複数の場合、各圧電素子４１ａ〜４１ｃで測定される圧力の平均値を、圧力計４１の測定値とすることができる。

図１４に示すように、弾力調整装置４０は、駆動装置４２（図１４において図示せず）、ピストン４３、シリンダ４４、第１バネ３４ａ及び第２バネ３４ｂ、並びに第１レバー３３ａ及び第２レバー３３ｂを含む。第１バネ３４ａ及び第２バネ３４ｂ、並びに、第１レバー３３ａ及び第２レバー３３ｂは、第１実施形態の同じ名称の構成要素と同じ構成及び作用を有するので、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

ピストン４３は、シリンダ４４に供給される空気圧又は油圧により、シリンダ４４に対して進退する。図１３の駆動装置４２は、シリンダ４４内の空気又は油に空気圧又は油圧を供給する。これによって、弾力調整装置４０は、第２実施形態の弾力調整装置３０と同様に、第１レバー３３ａ及び第２レバー３３ｂの第２端部ｅ２に力を作用させ、ヘッドバンド１２の弾力を調整することが可能となる。

次に、第３実施形態に係る気圧調整装置１０の弾力調整の方法を、図１５のフローチャートを用いて説明する。

まず、制御部１６は、圧力計４１により、耳又は耳周辺の頭部と、空気密閉クッション１４との間の圧力を測定する（ステップＳ５０１）。

測定した圧力が、第７閾値よりも低いとき（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、制御部１６は、弾力調整装置４０の駆動装置４２を、シリンダ４４に対しピストン４３が伸長する方向に作動させる。第７閾値は、例えば、３０ｇ／ｃｍ^２に設定することができる。これにより、ヘッドバンド１２の弾力が強くなり、空気密閉クッション１４と使用者の耳又は頭部との接触圧力を高めることができる。

測定した圧力が、第７閾値以上のとき（ステップＳ５０２：ＮＯ）、制御部１６は測定した圧力が第８閾値より大きいか判定する（ステップＳ５０４）。第８閾値は、例えば、５０ｇ／ｃｍ^２に設定することができる。測定した圧力が、第８閾値より大きいとき（ステップＳ５０４：ＹＥＳ）、制御部１６は、弾力調整装置４０の駆動装置４２を、シリンダ４４に対しピストン４３が縮む方向に作動させる。これにより、ヘッドバンド１２の弾力が弱くなり、空気密閉クッション１４と使用者の耳又は頭部との接触圧力を低減することができる。

なお、図１５のフローチャートに基づく圧力調整は、所定の時間間隔で繰り替えし行うことができる。所定の時間間隔は、１秒、１０秒、１分又は１０分等任意の時間間隔に設定することができる。

本実施形態によれば、第２実施形態と同様に、ヘッドバンド１２の弾力を適切な値に調整することができる。さらに、ヘッドバンド１２の弾力調整を、使用者が手動で調整すること無く、自動的に行うことができるので、利便性が向上する。

（第４実施形態）
第１実施形態において、気圧調整処理の実行間隔は使用者が設定できるものとした。第４実施形態において、実行間隔は、気圧計１５により測定される内部空間２０の気圧変動に基づいて、自動的に調整される。第４実施形態に係る気圧調整装置１０は、第１実施形態に係る気圧調整装置１０の制御部１６が実行する処理に、気圧調整処理の実行間隔を調整する機能を付加したものである。以下に図１６のフローチャートを用いて説明する。なお、図１６のフローチャートの処理は、図４の気圧調整処理と並行して実行してよい。あるいは、図１６のフローチャートの処理は、図４の気圧調整処理を実行していないときに実行することができる。なお、図１６に示されるフローチャートの処理は、「開始」と「終了」との間の処理を順次繰り返す循環した処理として実行しうる。すなわち、図１６のフローチャートは、「終了」の直前と「開始」の直後のステップとを矢印で繋ぐように書き換えうる。

まず、制御部１６は、気圧調整処理を実行する実行間隔である第１時間間隔をデフォルト値に設定する（ステップＳ６０１）。デフォルト値は、例えば、１分、３分又は１０分等の任意の値とすることができる。

制御部１６は、気圧計１５により第２時間間隔で内部空間２０の気圧を測定し、所定時間当たりの気圧変動を監視する（ステップＳ６０２）。ここで、「気圧変動」は、正負の符号のない所定時間当たりの気圧差の絶対値である。第２時間間隔は、例えば０．１秒又は１秒等の、第１時間間隔以下の任意の時間間隔とすることができる。例えば、第２時間間隔が１秒の場合、１秒毎の気圧変動を監視することができる。

制御部１６は、気圧変動が第９閾値よりも大きい場合（ステップＳ６０３：ＹＥＳ）、第１時間間隔をより短い値に再設定する（ステップＳ６０４）。例えば、第９閾値は、０．１ｈＰａ／秒とすることができる。再設定する第１時間間隔は、元の第１時間間隔から所定の時間短い時間間隔とすることができる。所定の時間は、任意に設定できる。例えば、第１時間間隔のデフォルト値が３分の場合、所定の時間は３０秒とすることができる。

再設定した第１時間間隔が予め定められた最小値よりも短くなった場合（ステップＳ６０５：ＹＥＳ）、制御部１６は、第１時間間隔を最小値に設定する（ステップＳ６０６）。これにより、制御部１６は、第１時間間隔を最小値より小さい時間間隔に設定することが無くなる。ステップＳ６０４で再設定した第１時間間隔が、最小値以上の場合（ステップＳ６０５：ＮＯ）、新たに設定された第１時間間隔が第１時間間隔となる。

ステップＳ６０３において、気圧変動が第９閾値以下場合、制御部１６は、気圧変動が第１０閾値より小さいか判断する（ステップＳ６０７）。制御部１６は、気圧変動が第１０閾値よりも小さい場合（ステップＳ６０７：ＹＥＳ）、第１時間間隔をより長い値に再設定する（ステップＳ６０８）。例えば、第１０閾値は、０．０３ｈＰａ／秒とすることができる。再設定する第１時間間隔は、元の第１時間間隔から所定の時間長い時間間隔とすることができる。所定の時間は、任意に設定できる。所定の時間は、ステップＳ６０４における第１時間間隔を短くする際の所定の時間と同じ時間としうる。

再設定した第１時間間隔が予め定められた最大値よりも長くなった場合（ステップＳ６０９：ＹＥＳ）、制御部１６は、第１時間間隔を最大値に設定する（ステップＳ６１０）。これにより、制御部１６は、第１時間間隔を最大値より大きい時間間隔に設定することが無くなる。ステップＳ６０８で再設定した第１時間間隔が、最大値以下の場合（ステップＳ６０９：ＮＯ）、新たに設定された第１時間間隔が第１時間間隔となる。

なお、上記フローチャートによる手順は、一例である。第１時間間隔は、条件に応じてより多くの閾値を設けて、より細かく調整してよい。例えば、気圧変動が０．２ｈＰａ／秒よりも速い場合、１５秒単位で第１時間間隔を短くすることができる。また、気圧変動が０．０１ｈＰａ／秒よりも遅い場合、１分単位で制御フローチャートの実行間隔を長くすることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る気圧調整装置１０によれば、内部空間２０の気圧変動に応じて、気圧調整処理を実行する実行間隔を変化させることができる。これにより、気圧の変動が大きい場合は、短い間隔で気圧を調整することが可能になる。したがって、気圧調整装置１０がより精度良く外部気圧の変動に対応することが可能になる。また、気圧の変動が小さいと予想される場合は、気圧を調整する間隔を長くして、電力等のリソースの消費を低減できる。

（第５実施形態）
第４実施形態では、内部空間２０の気圧を監視することにより、気圧調整処理の実行間隔を変化させた。これとは別に、気圧調整装置１０を装着する使用者の動きを検出することにより、実行間隔を調整することができる。例えば、鉛直方向の動きが速ければ、外部環境の気圧変動が大きいと考えられるので、実行間隔を短くすることができる。このため、第５実施形態に係る気圧調整装置１０は、図１７に示すように、動きを検出する動きセンサ５１を備える。動きセンサ５１により検出される動きの速さに基づいて、制御部１６は、気圧調整処理の実行間隔を変化させる。なお、他の構成要素は、第１実施形態と同じなので、同一符号を付して説明を省略する。

動きセンサ５１は、鉛直方向若しくは水平方向の速さ、又は、回転等の動きを検出するセンサである。動きセンサ５１は、加速度センサ及びジャイロセンサを含む。加速度センサにより重力方向の加速度を検出することにより、鉛直方向の加速度を検出することができる。加速度センサの出力を積分することにより、速さが得られる。

図１８に示すように、第５実施形態の気圧調整装置１０の気圧調整処理の実行間隔の調整処理は、第４実施形態において示した図１６のフローチャートと、ステップＳ７０２、Ｓ７０３及びステップＳ７０７のみが異なっている。図１８と図１６のフローチャートとは、他のステップの処理内容において共通する。なお、図１８に示されるフローチャートの処理は、「開始」と「終了」との間の処理を順次繰り返す循環した処理として実行しうる。すなわち、図１８のフローチャートは、「終了」の直前と「開始」の直後のステップとを矢印で繋ぐように書き換えうる。

ステップＳ７０２において、制御部１６は、動きセンサ５１により垂直方向の速度である垂直速度を測定する。「垂直速度」は、絶対値で表した速度である。

制御部１６は、垂直速度が第１１閾値よりも大きい場合（ステップＳ７０３：ＹＥＳ）、ステップＳ７０４に進む。第１１閾値の値は任意に設定することができる。例えば、第１１閾値は、３０ｍ／分に設定しうる。

ステップＳ７０３において、垂直速度が第１１閾値以下の場合、制御部１６は、垂直方向の速度が第１２閾値より小さいか判断する（ステップＳ７０７）。第１２閾値の値は、第１１閾値より小さい値で任意に設定しうる。例えば、第１２閾値は、１０ｍ／分に設定しうる。制御部１６は、垂直方向の速度が第１２閾値よりも小さい場合（ステップＳ７０７：ＹＥＳ）、ステップＳ７０８へ進む。

ステップＳ７０１、Ｓ７０４〜Ｓ７０６、Ｓ７０８〜Ｓ７１０は、第４実施形態と同様なので説明を省略する。

以上説明したように、本実施形態に係る気圧調整装置１０によれば、使用者の移動する速さに応じて、気圧調整処理を実行する実行間隔を変化させることができる。これにより、動きによって気圧の変動が大きくなると予想される場合は、短い間隔で気圧を調整することが可能になる。したがって、気圧調整装置１０がより精度良く外部気圧の変動に対応することが可能になる。また、気圧の変動が小さいと予想される場合は、気圧を調整する間隔を長くして、電力等のリソースの消費を低減できる。

（第６実施形態）
上記各実施形態では、気圧調整装置１０は独立した装置として説明した。第６実施形態に係る気圧調整装置１０は、外部の情報機器と連携することができる。外部の情報機器は、スマートフォン及び携帯型情報端末を含む。

一例として、図１９に示すように、気圧調整装置１０は、スマートフォン６０とケーブル６１を介して接続される。第１実施形態の制御部１６は、密閉体１１に搭載されず、スマートフォン６０のプロセッサ６２を用いて実現される。すなわち、制御部１６は、密閉体１１とは別体に設けられてよい。スマートフォン６０は、第１実施形態において説明した制御部１６の機能を実現する気圧調整プログラムを実装する。気圧調整プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体に記録されうる。また、密閉体１１は、バッテリ１９を備えず、スマートフォン６０のバッテリ６３から電力の供給を受けることができる。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので、同一または対応する構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。

なお、スマートフォン６０と気圧調整装置１０との間は、ケーブル接続ではなく、無線通信手段により接続することも可能である。その場合は、バッテリ１９が密閉体１１側に必要となる。

本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

また、上記各実施形態で、気圧調整装置１０は、ヘッドホン型の形状を有するものとして説明した。気圧調整装置１０の形状は、ヘッドホン型に限られず、頭部全体を覆うようなヘルメット型、又は、耳の穴の周辺に直接当接するようなイヤホン型のものも実現可能である。また、気圧調整機構２１はポンプを用いたものに限られない。気圧調整機構２１は、ハウジング１３の内部空間２０側の形状を変化させること、または、空気密閉クッション１４の厚さを変えることにより内部空間２０を変形させて、体積変化により気圧調整を行うものを採用することも可能である。

１０ 気圧調整装置
１１ 密閉体
１２ ヘッドバンド（固定部）
１３ ハウジング
１４ 空気密閉クッション
１５ 気圧計
１６ 制御部
１７ ポンプ
１８ バルブ
１９ バッテリ
２０ 内部空間
２１ 気圧調整機構
３０，３０ａ，３０ｂ，４０ 弾力調整装置
３１ 回転つまみ
３２ａ，３２ｂ ピストン
３３ａ，３３ｂ レバー
３４ａ，３４ｂ バネ
３５，３６ａ，３６ｂ ネジ山
４１ 圧力計（圧力センサ）
４１ａ〜４１ｃ 圧電素子
４２ 駆動装置
４３ ピストン
４４ シリンンダ
５１ 動きセンサ
６０ スマートフォン
６１ ケーブル
６２ プロセッサ
６３ バッテリ

Claims (12)

1. 使用者の耳の外耳道に連通する内部空間を外部環境から密閉する密閉体と、
   前記密閉体を、前記使用者の前記耳に対して固定する固定部と、
   制御部と、
   前記内部空間と前記外部環境との間に設けられたバルブと
   を備え、
   前記密閉体は、前記内部空間の気圧を調整する気圧調整機構を含み、
   前記気圧調整機構は、前記内部空間の気圧を測定する気圧計と、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプとを含み、
   前記制御部は、前記内部空間の気圧を標準気圧より低い第１閾値及び前記標準気圧より高い第２閾値の間になるように、前記ポンプを制御し、
   前記制御部は、前記内部空間の気圧が前記第１閾値より低い第３閾値よりも低くなったとき、又は、前記第２閾値より高い第４閾値よりも高くなったとき、前記バルブを開放する
   気圧調整装置。
2. 使用者の耳の外耳道に連通する内部空間を外部環境から密閉する密閉体と、
   前記密閉体を、前記使用者の前記耳に対して固定する固定部と、
   制御部と
   を備え、
   前記密閉体は、前記内部空間の気圧を調整する気圧調整機構を含み、
   前記気圧調整機構は、前記内部空間の気圧を測定する気圧計と、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプとを含み、
   前記制御部は、前記気圧計の測定値に基づいて前記ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返し、前記内部空間の気圧の変化に基づいて、前記第１時間間隔を変化させる
   気圧調整装置。
3. 使用者の耳の外耳道に連通する内部空間を外部環境から密閉する密閉体と、
   前記密閉体を、前記使用者の前記耳に対して固定する固定部と、
   制御部と
   を備え、
   前記密閉体は、前記内部空間の気圧を調整する気圧調整機構を含み、
   前記気圧調整機構は、前記内部空間の気圧を測定する気圧計と、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプとを含み、
   前記密閉体は、動きを検出するセンサを備え、前記制御部は、前記気圧計の測定値に基づいて前記ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返し、前記センサにより検出される動きの速さに基づいて、前記第１時間間隔を変化させる
   気圧調整装置。
4. 前記制御部は、前記密閉体とは別体に設けられる請求項１乃至３のいずれか一項に記載の気圧調整装置。
5. 前記固定部に設けられ、前記密閉体が前記内部空間を密閉する弾力を調整する弾力調整装置をさらに備える請求項１乃至４のいずれか一項に記載の気圧調整装置。
6. 前記密閉体は、前記使用者の前記耳の周りで前記使用者の頭部と当接する当接部に加わる圧力を測定する圧力センサを備え、前記弾力調整装置は前記圧力センサの測定値に基づいて駆動される請求項５に記載の気圧調整装置。
7. 使用者の耳の外耳道に連通する内部空間が外部環境から密閉された状態で、
   制御部が、
   前記内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、前記内部空間の気圧が標準気圧より低い第１閾値及び前記標準気圧より高い第２閾値の間になるように、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御し、
   前記内部空間の気圧が前記第１閾値より低い第３閾値よりも低くなったとき、又は、前記第２閾値より高い第４閾値よりも高くなったとき、前記内部空間と前記外部環境との間に設けられたバルブを開放する
   気圧調整方法。
8. 使用者の耳の外耳道に連通する内部空間が外部環境から密閉された状態で、制御部が、前記内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する気圧調整方法であって、
   前記制御部が、
   前記ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返し、
   前記内部空間の気圧の変化に基づいて、前記第１時間間隔を変化させる
   気圧調整方法。
9. 使用者の耳の外耳道に連通する内部空間が外部環境から密閉された状態で、制御部が、前記内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する気圧調整方法であって、
   前記制御部が、
   前記ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返し、
   動きを検出するセンサにより検出される動きの速さに基づいて、前記第１時間間隔を変化させる
   気圧調整方法。
10. 使用者の耳の外耳道に連通し、外部環境から密閉された内部空間の気圧を調整するプログラムであって、
    前記内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、前記内部空間の気圧を標準気圧より低い第１閾値及び前記標準気圧より高い第２閾値の間になるように、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する処理と、
    前記内部空間の気圧が前記第１閾値より低い第３閾値よりも低くなったとき、又は、前記第２閾値より高い第４閾値よりも高くなったとき、前記内部空間と前記外部環境との間に設けられたバルブを開放する処理と
    をプロセッサに実行させる気圧調整プログラム。
11. 使用者の耳の外耳道に連通し、外部環境から密閉された内部空間の気圧を調整するプログラムであって、
    前記内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する処理において、
    前記ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返す処理と、
    前記内部空間の気圧の変化に基づいて、前記第１時間間隔を変化させる処理と
    をプロセッサに実行させる気圧調整プログラム。
12. 使用者の耳の外耳道に連通し、外部環境から密閉された内部空間の気圧を調整するプログラムであって、
    前記内部空間の気圧を測定する気圧計の測定値に基づいて、前記内部空間の吸気及び排気を行うポンプを制御する処理において、
    前記ポンプの制御を行う処理を第１時間間隔で繰り返す処理と、
    動きを検出するセンサにより検出される動きの速さに基づいて、前記第１時間間隔を変化させる処理と
    をプロセッサに実行させる気圧調整プログラム。

Images