JP7028834B2 - 仮想地震体感システム - Google Patents

Description

本発明は、地震発生時に惹起される事象を模擬的に体験でき、その際に人体に発生する現象及び感覚を仮想的に体感できると共に、定量的に計測することもできる仮想地震体感システムに関するものである。

従来、ビル、マンション等の建築物内において地震が発生した際の人間及び器物の被害を最小限に抑えるため、地震が発生し、火災が発生したことを想定して、建築物内にいる人々が避難訓練をし、消火訓練をすることは一般的に行われている。
しかし、地震が発生したことを想定すると言われても、視覚的、聴覚的、感覚的に実感できないために、避難訓練、消火訓練がお座なりになる場合が多く、又、現実的な被害を想定できず、避難訓練等の実効性があまり高くないという問題があった。

そこで、ビル、マンション等の建築物内において地震が発生した際の映像、音声を生成したり、人体に震動を付与したりして、仮想の地震を視覚的、聴覚的、感覚的に実感する装置又はシステムが提案されるようになってきた。
このような仮想地震を視覚的、聴覚的、感覚的に体験できるシステムとして、仮想地震の映像データ、音響データを被験者に装着したゴーグル型の映像及び音響生成装置に送信すると共に、被験者の着席した椅子を振動生成装置によって縦横に振動させるシステムが開発されている（特許文献１参照）。

上記システムによれば、人々が現実的な被害を想定することができ、避難訓練等の実効性は高まるとしても、仮想地震を体験した人々が身体で得た現象及び感覚は、その体験者の脳裏に感覚的に蓄積されるだけで、実際に地震が発生した場合の対応力を向上させるのに適用することまではできない。
そこで、仮想地震の映像を映像表示装置に表示させ、音響を音響発生装置によって発生させ、又、被験者の着席した椅子を揺動生成装置によって揺動させた状態で、被験者がジョイスティック等の入力装置を操作することにより、仮想空間において対応できるようにしたシステムが開発されている（特許文献２参照）。

特開２０１７－１９８８６７号公報 特開２００２－１０８１９６号公報

特許文献１及び２の何れのシステムにあっても、地震発生時に惹起される事象を模擬的に体験することができ、その際に被験者が自身の身体に発生する現象及び感覚を仮想的に体感できるとしても、その体感した現象及び感覚は被験者の脳裏に感覚的に蓄積されるだけであるから、体験しない人々に適用することは極めて難しかった。

又、被験者が自身で体感した現象及び感覚は被験者の脳裏に感覚的に蓄積されるだけであるから、体験しない人々にも適用する客観的なデータを得ることはできず、体験しない人々へ地震発生時の対応方法等を敷衍することができないし、客観的なデータを基に建築物の構造及び内装を設計する一助とすることもできなかった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたものであって、仮想地震の被験者が体感した現象及び感覚を体験しない人々にも適用することができるようにすると共に、被験者から体感した現象及び感覚に関する客観的なデータを得て、そのデータを基に建築物の構造及び内装を設計する一助とすることもできる仮想地震体感システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の仮想地震体感システムは、仮想地震発生時の映像を生成する映像生成装置と、仮想地震発生時の震動を発生する震動発生装置と、仮想地震発生時における被験者の人体に発生する現象及び感覚を計測する体感計測装置と、から構成されるものであって、
前記映像生成装置は、仮想空間に設置するスクリーンと、被験者に装着するヘッドマウントディスプレイと、から構成してあり、前記スクリーンの略全領域には、建築物内の所定空間の適宜視点から視た広範囲に亘る映像を表示し、前記スクリーンの一隅部には、仮想地震発生時の震動波形及び前記所定空間内の被験者の仮想位置から視た被験者の前方に視認される映像を表示すると共に、前記ヘッドマウントディスプレイからは仮想地震発生時の映像及び音響が生成され、
前記震動発生装置は、前記スクリーンの前方の床面に配設した、被験者が着席するチェアと、このチェアを縦横方向に振動させる振動生成装置と、から構成してあり、
前記体感計測装置は、被験者の身体に装着して、人体に発生する現象及び感覚を定量的に計測する生体センサーを搭載した計測装置であって、
前記体感計測装置によって、仮想地震発生時の時間経過と共に、定量的に体感データを計測することを特徴とするものである。

前記体感計測装置は、先端部に発汗センサーを接続し、被験者の掌部に固定することによって、被験者の発汗量を計測することができる発汗計測装置であってもよい。

前記体感計測装置は、脳波センサーを装備し、ヘッドセットを被験者の頭部に装着することによって、被験者の脳波を計測することができる脳波計測装置であってもよい。

前記体感計測装置は、近赤外光を照射する照射装置と脳内を透過した反射光を検出する検出装置とをヘッドセットに埋設したものであって、このヘッドセットを被験者の額部に装着することによって、被験者の脳血流量を計測することができる脳血流計測装置であってもよい。

本発明の仮想地震体感システムによれば、仮想地震の被験者が体感した現象及び感覚を体験しない人々にも適用することができる。
又、被験者から体感した現象及び感覚に関する客観的なデータを得て、そのデータを基に建築物の構造及び内装を設計する一助とすることもできる

本発明の仮想地震体感システムの概略構成図である。 スクリーンの正面図である。 ヘッドマウントディスプレイの斜視図である。 震動発生装置の一実施例の斜視図である。 震動発生装置の他実施例の説明図である。 発汗計測装置の斜視図である。 脳波計測装置の斜視図である。 本発明の仮想地震体感システムを仮想空間において構成した状態の説明図である。 仮想地震発生時にスクリーンに投影される映像を示した正面図である。 本発明の仮想地震体感システムにおいて発生させる振動データの刻時変化の（Ａ）は一実施例、（Ｂ）は他実施例を示す図である。 本発明の仮想地震体感システムにおいて収集できる体感データの刻時変化の実施例を示す図である。 本発明の仮想地震体感システムによって収集したデータをコンピュータにおいて処理、分析した状態の説明図である。 脳血流計測装置の斜視図である。

本発明の仮想地震体感システムの好適な実施形態について、以下、図面を参照して説明する。

本発明の仮想地震体感システム１００は、図１に示すように、映像生成装置１０と、震動発生装置２０と、体感計測装置３０と、から構成してある。

映像生成装置１０は、図２に示すようなスクリーン１１、又は図３に示すようなヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１２から構成してある。

スクリーン１１は、建築物内の適宜空間の適宜壁面に設置する等して使用し、図２に示すように、スクリーン１１の略全領域には、適宜オフィスの全体映像を表示できるようになっている。
そして、スクリーン１１の左下隅部には、仮想地震が発生している際の震動波形が表示できるようになっている。

スクリーン１１とヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）１２とを組み合わせて使用する場合には、スクリーン１１の右上隅部には、被験者Ｐがオフィス内の所定チェアに着席してヘッドマウントディスプレイ１２を装着したと仮定した場合に、その前方に視認される映像を表示できるようになっている。

ヘッドマウントディスプレイ１２は、仮想現実（Virtual Reality：ＶＲ）映像を表示することができるゴーグル型ディスプレイ装置であって、図３に示すように、前面部に投影部１２ａを、側面部に視聴部１２ｂを配置してある。
そして、ヘッドマウントディスプレイ１２を被験者Ｐが頭部に装着することによって、投影部１２ａには仮想現実から成る映像が表示され、視聴部１２ｂからは所定の音響が生成されるようになっている。

震動発生装置２０は、図４に示すように、チェア２１と、振動生成装置２２とから構成してある。

チェア２１は、被験者Ｐが着席した際、確実に身体を保持できるように、座席部、背凭部及び肘掛部に亘って、身体に極力沿う曲面状に形成してあり、ベルトによって身体を離反しないようにしてある。

振動生成装置２２は、その上面に前記チェア２１の支脚部を強固に固定できるようになっていると共に、その内部に配設した振動部材が縦横方向に適宜振動数及び振幅をもって振動するようになっている。
よって、振動生成装置２２を作動させ、振動部材を駆動させることによって、振動生成装置２２の上面が縦横方向に適宜振動数及び振幅をもって振動し、それに対応して、チェア２１も縦横方向に所定振動数及び振幅で振動するようになっている。

震動発生装置２０に代えて、図５に示すように、適宜画成した仮想空間４００の周囲にスクリーン５１を配設し、その仮想空間４００全体を大型加振台５２上に載置して、大型加振台５２を縦横方向、垂直方向に適宜振動数及び振幅をもって振動させる震動発生装置５０を構成するようにしてもよい。

震動発生装置５０によれば、仮想空間４００内の床面の適宜位置に被験者Ｐを起立させ又は着席させておいて、大型加振台５２を作動させることによって、仮想空間４００全体を縦横方向、垂直方向に振動させることができ、より現実に近い仮想地震を体験させることができる。

体感計測装置３０は、チェア２１に着席した被験者Ｐの身体に装着して、人体に発生する現象及び感覚を定量的に計測するものであって、各種生体センサーを搭載した計測装置を使用することができる。

図６に示すものは、発汗計測装置３１であって、コード３１ｂの先端部に接続した発汗センサー３１ａを被験者Ｐの掌部に固定しておくことによって、仮想地震発生時における被験者Ｐの発汗量を計測することができるようになっている。

図７に示すものは、脳波計測装置３２であって、ヘッドセットに脳波センサー３２ａを装備してあり、ヘッドセットを被験者Ｐの頭部に装着しておくことによって、仮想地震発生時における被験者Ｐの脳波を計測することができるようになっている。

図１３に示すものは、脳血流計測装置３３であって、近赤外光（約８００ｎｍ）を発射する発光ダイオードを備えた照射装置３３ａと脳内を透過した反射光を検出するフォトダイオードを備えた検出装置３３ｂをヘッドセットに埋設したものである。ヘッドセットを被験者Ｐの額部に装着しておくことによって、仮想地震発生時における被験者Ｐの脳血流量を計測することができるようになっている。

尚、体感計測装置３０としては、上記に限定されるものではなく、心電、心拍数、呼吸数等を計測するセンサーを装備し、被験者Ｐに容易に装着できる生体計測装置を使用するようにしてもよい。

本発明の仮想地震体感システム１００は、以上のような構成であって、以下のように設定して使用する。

先ず、図８に示すように、適宜画成した仮想空間２００内の適宜壁面２０１の中央部に映像生成装置１０としてのスクリーン１１を設置する。
又、前記壁面２０１の前方の床面２０２の適宜位置に、チェア２１と振動生成装置２２とから成る震動発生装置２０を配設する。

次に、図８に示すように、チェア２１に被験者Ｐを着席させ、ベルトを係着させて、被験者Ｐが仮想地震発生時にチェア２１から離反して、怪我等しないようにする。
又、被験者Ｐの頭部にヘッドマウントディスプレイ１２を装着させると共に、掌部に発汗計測装置３１の先端部に接続した発汗センサー３１ａを固定する。

次に、仮想地震体感システム１００を作動させ、図９に示すように、スクリーン１１に仮想地震時におけるオフィス内の映像を投影させ、ヘッドマウントディスプレイ１２にチェア２１の前方に視認される映像を表示させ、仮想地震に起因して発生する音響を発生させる。
同時に、振動生成装置２２を作動させ、振動部材を縦横方向に適宜振動数及び振幅をもって振動させることによって、それに対応して、チェア２１も縦横方向に所定振動数及び振幅で振動する。

これによって、被験者Ｐは、あたかも実際の地震を体験しているような感覚を起生すると共に、発汗量、心拍数、呼吸数が増加する、脳波が特異形状を呈する等の通常時には見られない身体的な現象及び感覚も見られるようになる。
そして、これら身体的な現象及び感覚は、体感計測装置３０によって、時間の経過と共に定量的に計測することができて、仮想地震時における体感データとして取得され、収集することができる。

ここで、図１０（Ａ）に示すように、ある建築物内のある構造Ａが震動するとした振動データを振動生成装置２２に送信すれば、チェア２１をこれに対応した振動モードで振動させることができる。
又、図１０（Ｂ）に示すように、ある建築物内のある構造Ｂが震動するとした振動データを振動生成装置２２に送信すれば、チェア２１をこれに対応した振動モードで振動させることができる。

そして、図１１に示すように、構造Ａの振動モード、又、構造Ｂの振動モードに対応した体感データを取得することができる。

上記のように、被験者Ｐの仮想地震体験によって、時間の経過と共に定量的に計測された体感データは、図１２に示すように、コンピュータ３００に入力、記録して、収集することができる。
そして、収集した体感データを適宜処理することによって、仮想地震体験をしない人々にも適用できる客観的なデータを取得することができて、体験しない人々へ地震発生時の対応方法等を敷衍して助言する等ができるようになる。

又、仮想地震発生時における映像データ、音響データ、震動データ及び体感データを多数被験者に亘って収集し、総合的に解析することによって、これら客観的なデータを基に建築物の構造及び内装を設計する一助とすることもできる。

上記の実施形態においては、震動発生装置２０として、チェア２１と振動生成装置２２とから構成したものを使用したが、適宜画成した仮想空間４００の全体を縦横方向、垂直方向に振動させる震動発生装置５０を使用しても良いこと、勿論である。

１００ 仮想地震体感システム
１０ 映像生成装置
１１ スクリーン
１２ ヘッドマウントディスプレイ
２０ 震動発生装置
２１ チェア
２２ 振動生成装置
３０ 体感計測装置
３１ 発汗計測装置
３２ 脳波計測装置
３３ 脳血流計測装置
２００ 仮想空間
２０１ 壁面
２０２ 床面
Ｐ 被験者

Claims (4)

1. 仮想地震発生時の映像を生成する映像生成装置と、仮想地震発生時の震動を発生する震動発生装置と、仮想地震発生時における被験者の人体に発生する現象及び感覚を計測する体感計測装置と、から構成される仮想地震体感システムであって、
   前記映像生成装置は、仮想空間に設置するスクリーンと、被験者に装着するヘッドマウントディスプレイと、から構成してあり、前記スクリーンの略全領域には、建築物内の所定空間の適宜視点から視た広範囲に亘る映像を表示し、前記スクリーンの一隅部には、仮想地震発生時の震動波形及び前記所定空間内の被験者の仮想位置から視た被験者の前方に視認される映像を表示すると共に、前記ヘッドマウントディスプレイからは仮想地震発生時の映像及び音響が生成され、
   前記震動発生装置は、前記スクリーンの前方の床面に配設した、被験者が着席するチェアと、このチェアを縦横方向に振動させる振動生成装置と、から構成してあり、
   前記体感計測装置は、被験者の身体に装着して、人体に発生する現象及び感覚を定量的に計測する生体センサーを搭載した計測装置であって、
   前記体感計測装置によって、仮想地震発生時の時間経過と共に、定量的に体感データを計測することを特徴とする仮想地震体感システム。
2. 前記体感計測装置は、先端部に発汗センサーを接続し、被験者の掌部に固定することによって、被験者の発汗量を計測することができる発汗計測装置であることを特徴とする請求項１に記載の仮想地震体感システム。
3. 前記体感計測装置は、脳波センサーを装備し、ヘッドセットを被験者の頭部に装着することによって、被験者の脳波を計測することができる脳波計測装置であることを特徴とする請求項１に記載の仮想地震体感システム。
4. 前記体感計測装置は、近赤外光を照射する照射装置と脳内を透過した反射光を検出する検出装置とをヘッドセットに埋設したものであって、このヘッドセットを被験者の額部に装着することによって、被験者の脳血流量を計測することができる脳血流計測装置であることを特徴とする請求項１に記載の仮想地震体感システム。
   

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