(57)【要約】  ユーザーの頭部に存在する体液量、前記体液量の変化量のいずれかまたは両方を推定する推定部と、前記推定部が推定した前記体液量、前記変化量のいずれかまたは両方に基づいて前記ユーザーに圧力をかける加圧部と、を備えるＧ耐性向上装置。
2019059332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーの頭部に存在する体液量、前記体液量の変化量のいずれかまたは両方を推定する推定部と、
前記推定部が推定した前記体液量、前記変化量のいずれかまたは両方に基づいて前記ユーザーに圧力をかける加圧部と、
を備えるＧ耐性向上装置。
【請求項２】
前記ユーザーの前記頭部に接する第一の電極を備える第一の電極部と、
前記第一の電極が接する箇所と異なる箇所において前記ユーザーに接する第二の電極を備える第二の電極部と、
をさらに備え、
前記推定部は、前記第一の電極部と前記第二の電極部との間のインピーダンスに基づいて、前記体液量、前記変化量のいずれかまたは両方を推定する、
請求項１に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項３】
前記第一の電極部及び第二の電極部のいずれか一方又は両方が２つ以上の電極を備える、
請求項２に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項４】
前記第一の電極が接する前記頭部が、前記ユーザーの頭頂部又は側頭部のいずれか一方または両方である、
請求項２から３のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項５】
前記第二の電極が接する箇所が、前記ユーザーの頭部、頸部、胸部、腹部、腰部又は臀部のいずれかひとつ又は全部である、
請求項２から４のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項６】
前記推定部が推定する前記体液量が、前記ユーザーの頭蓋内の体液量である、
請求項１から５のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項７】
前記変化量が静脈還流量である、
請求項１から６のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項８】
前記推定部は、前記体液量を推定し、
前記加圧部は、前記体液量が第一の閾値以下である場合に、前記ユーザーに圧力をかける、
請求項１から７のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項９】
前記推定部は、前記変化量をさらに推定し、
前記加圧部は、前記体液量が前記第一の閾値より大きい場合であっても、前記変化量が第二の閾値を超えた場合に前記ユーザーに圧力をかける、
請求項８に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項１０】
前記推定部は、前記変化量を推定し、
前記加圧部は、前記変化量が第二の閾値を超えた場合に、前記ユーザーに圧力をかける、
請求項１から９のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項１１】
前記加圧部は、前記ユーザーの頸部、腋窩、下肢、腹部、腰部、胸部、又は上肢のいずれに圧力をかける、
請求項１から１０のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項１２】
前記加圧部は、圧力をかける期間が所定の期間に達した場合に、加圧量を減少させる、
請求項１から１１のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項１３】
前記加圧部は、前記体液量が第三の閾値以上である場合、加圧量を減少させる、
請求項１から１２のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項１４】
ユーザーにかかる加速度を測定する加速度計をさらに備え、
前記推定部は、前記加速度が第四の閾値より大きい場合に、前記体液量、または前記変化量のいずれかまたは両方を推定する、
請求項１から１３のいずれか一項に記載のＧ耐性向上装置。
【請求項１５】
ユーザーの頭部に存在する体液量、前記体液量の変化量のいずれかを推定し、
推定した前記体液量、前記変化量のいずれかまたは両方に基づいて前記ユーザーに圧力をかける、
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｇ耐性向上装置及び制御方法に関する。
本願は、２０１７年９月２１日に、日本に出願された特願２０１７−１８１３８２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飛行機のパイロットは、飛行機の旋回時に、視力低下、意識喪失、中枢神経障害等の異常状態になる場合があった。これらの異常状態（以下「低酸素脳状態」という。）は、飛行機の旋回によって生じる許容量を超えた遠心加速度が静脈還流量を減少させ、十分な酸素が脳に供給されなくなることによって引き起こされる。そこで、低酸素脳状態の発生を抑制するために、パイロットの遠心加速度への耐性（以下「Ｇ耐性」という。）を上げる装置（以下「Ｇ耐性向上装置」という。）が使用される場合があった。Ｇ耐性向上装置は、下半身のＧ耐性をあげるスーツや、上半身のＧ耐性をあげるベストや、頭部のＧ耐性をあげるヘルメット等のＧ耐性をあげる衣類を含む装置である。特に、Ｇ耐性をあげるスーツは耐Ｇスーツと言われる。Ｇ耐性向上装置は、例えば、コンバットエッジ（COMBAT EDGE、Combined Advanced Technology Enhanced Design G Ensemble）であってもよい。また、飛行機は、例えば、戦闘機であってもよい。【０００３】
従来のＧ耐性向上装置は、圧縮空気を衣類内に送り込みパイロットを圧迫することで、低酸素脳状態の発生を抑制した。具体的には、例えばＧ耐性向上装置の耐Ｇスーツは、ズボン状の浮き輪あるいは救命胴衣のような構造で、搭乗時に操縦席にあるコネクタへホースで接続される。Ｇ耐性向上装置は加速度計を備えており、加速度計によって測定された加速度が所定の大きさを超えると、圧縮空気を耐Ｇスーツ内へ送り込む。このようなＧ耐性向上装置は、圧縮空気を耐Ｇスーツ内へ送り込むことでパイロットの下半身を圧迫して血液の降下を軽減し、視力低下や、意識喪失や、中枢神経障害等の発生を抑制する。
Ｇ耐性向上装置には、このような耐Ｇスーツと同様の機能が、ベストやヘルメット等の衣類にも備わっている。このようにして、Ｇ耐性向上装置は、下半身、上半身、頭部も圧迫し、低酸素脳状態の発生を抑制した。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】丸山聡、高畑智文、東海林一郎、眞鍋知子、西田育弘、“パイロットの耐Ｇ性向上を目指して”第１９回病態生理学会、日本病態生理学会雑誌、18(1), 39-41,2009-05-20
【非特許文献２】「耐Gスーツ」"ウィキペディア日本語版"［平成２９年８月２３日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%80%90G%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%84＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＧ耐性向上装置は、パイロットの状態を認識できていない場合があった。このため、パイロットに適切に圧力をかけることができないという問題があった。【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、パイロット等のユーザーに適切に圧力をかけることができる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、ユーザーの頭部に存在する体液量、前記体液量の変化量のいずれかまたは両方を推定する推定部と、前記推定部が推定した前記体液量、前記変化量のいずれかまたは両方に基づいて前記ユーザーに圧力をかける加圧部と、を備えるＧ耐性向上装置である。【０００８】
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記ユーザーの前記頭部に接する第一の電極を備える第一の電極部と、前記第一の電極が接する箇所と異なる箇所において前記ユーザーに接する第二の電極を備える第二の電極部と、をさらに備え、前記推定部は、前記第一の電極部と前記第二の電極部との間のインピーダンスに基づいて、前記体液量、前記変化量のいずれかまたは両方を推定する。【０００９】
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記第一の電極部及び第二の電極部のいずれか一方又は両方が２つ以上の電極を備える。【００１０】
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記第一の電極が接する前記頭部が、前記ユーザーの頭頂部又は側頭部のいずれか一方又は両方である。【００１１】
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記第二の電極が接する箇所が、前記ユーザーの頭部、頸部、胸部、腹部、腰部又は臀部のいずれかひとつ又は全部である。【００１２】
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記推定部が推定する前記体液量が、前記ユーザーの頭蓋内の体液量である。【００１３】
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記変化量が静脈還流量である。
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記推定部は、前記体液量を推定し、前記加圧部は、前記体液量が第一の閾値以下である場合に、前記ユーザーに圧力をかける。
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記推定部は、前記変化量をさらに推定し、前記加圧部は、前記体液量が前記第一の閾値より大きい場合であっても、前記変化量が第二の閾値を超えた場合に前記ユーザーに圧力をかける。
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記推定部は、前記変化量を推定し、前記加圧部は、前記変化量が第二の閾値を超えた場合に、前記ユーザーに圧力をかける。
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記加圧部は、前記ユーザーの頸部、腋窩、下肢、腹部、腰部、胸部、又は上肢のいずれに圧力をかける。
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記加圧部は、圧力をかける期間が所定の期間に達した場合に、加圧量を減少させる。
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、前記加圧部は、前記体液量が第三の閾値以上である場合、加圧量を減少させる。
本発明の一態様は、上記のＧ耐性向上装置であって、ユーザーにかかる加速度を測定する加速度計をさらに備え、前記推定部は、前記加速度が第四の閾値より大きい場合に、前記体液量、または前記変化量のいずれかまたは両方を推定する。【００１４】
本発明の一態様は、ユーザーの頭部に存在する体液量、前記体液量の変化量のいずれかを推定し、推定した前記体液量、前記変化量のいずれかまたは両方に基づいて前記ユーザーに圧力をかける、制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、ユーザーに適切に圧力をかけることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態のＧ耐性向上装置１の使用例を示す図。
【図２】実施形態のＧ耐性向上装置１の構成の具体例を示す図。
【図３】実施形態の実施形態のＧ耐性向上装置１が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。
【図４】実施形態のＧ耐性向上装置１が安全機構１を備える場合の機能構成の具体例を示す図。
【図５】実施形態のＧ耐性向上装置１が第一安全機構を備え、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。
【図６】実施形態のＧ耐性向上装置１が第二安全機構を備え、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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、実施形態のＧ耐性向上装置１の使用例を示す図である。実施形態のＧ耐性向上装置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。実施形態のＧ耐性向上装置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。
【００１８】
実施形態のＧ耐性向上装置１は、第一の電極部１１、第二の電極部１２、加速度計１３、制御装置１４及び加圧部１５を備える。
【００１９】
第一の電極部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、第一の電極部１１は、第一の印加電極１１１及び第一の測定電極１１２を備える。第一の測定電極１１２は、第一の印加電極１１１と第二の電極部１２との間に存在する。第一の印加電極１１１及び第一の測定電極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、第一の印加電極１１１及び第一の測定電極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。あるいは第一の印加電極１１１及び第一の測定電極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、第一の印加電極１１１及び第一の測定電極１１２はユーザー９１の側頭部に接する。また、例えば、第一の印加電極１１１及び第一の測定電極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、第一の印加電極１１１及び第一の測定電極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。
【００２０】
また、ユーザー９１は、第一の印加電極１１１及び第一の測定電極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、第一の印加電極１１１及び第一の測定電極１１２を自身に接触させてもよい。
【００２１】
なお、第一の印加電極１１１と第二の電極部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、第一の測定電極１１２が、第一の印加電極１１１と第二の電極部１２との間に存在する場合には、第一の測定電極１１２が、第一の印加電極１１１と第二の電極部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、第一の測定電極１１２が、第一の印加電極１１１と第二の電極部１２との間に存在するとは次のことを意味する。第一の印加電極１１１の中心点と第二の電極部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線と仮定する。第一の印加電極１１１と第二の電極部１２との間に存在するとは、第一の測定電極１１２の一部が、第一の印加電極１１１の中心点と第二の電極部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。つまり、第一の測定電極１１２は、図１に示される位置より下方の位置に存在してもよい。
ただし、第一の測定電極１１２は必ずしも、第一の印加電極１１１と第二の電極部１２との間に存在する必要はない。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。
本実施形態のＧ耐性向上装置１においては、第一の測定電極１１２が、第一の印加電極１１１と第二の電極部１２との間に存在することが望ましい。
【００２２】
第二の電極部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、第二の電極部１２は、第二の印加電極１２１及び第二の測定電極１２２を備える。第二の測定電極１２２は、第二の印加電極１２１と第一の電極部１１との間に存在してもよい。第二の電極部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、第二の電極部１２は、ユーザー９１の胸部、腹部、腰部又は臀部に取り付けられてもよい。また第二の電極部１２は、第一の電極部と異なる、頭部のいずれかの場所に取り付けられてもよい。
【００２３】
なお、第二の印加電極１２１と第一の電極部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、第二の測定電極１２２が、第二の印加電極１２１と第一の電極部１１との間に存在する場合には、第二の測定電極１２２が、第二の印加電極１２１と第一の電極部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、第二の測定電極１２２が、第二の印加電極１２１と第一の電極部１１との間に存在するとは次のことを意味する。第二の印加電極１２１の中心点と第一の電極部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線と仮定する。第二の印加電極１２１と第一の電極部１１との間に存在するとは、第二の測定電極１２２の一部が、第二の印加電極１２１の中心点と第一の電極部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。つまり、第二の測定電極１２２は、図１に示される位置より上方の位置に存在してもよい。
ただし、第二の測定電極１２２は必ずしも、第二の印加電極１２１と第一の電極部１１との間に存在する必要はない。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。
本実施形態のＧ耐性向上装置１においては、第二の測定電極１２２が、第二の印加電極１２１と第一の電極部１１との間に存在することが望ましい。
【００２４】
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。
【００２５】
制御装置１４は、第一の電極部１１及び第二の電極部１２に電気的に接続され、第一の電極部１１及び第二の電極部１２を制御する。制御装置１４は、第一の電極部１１及び第二の電極部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。
【００２６】
加圧部１５は、ユーザー９１の頸部に接し、制御装置１４の制御によって、ユーザー９１の頸部に圧力をかける。圧力をかける部位は、図１の例に限定されるものではない。加圧部１５は、頸部に代えて、または頸部に加えて、他の部位に圧力を加えてもよい。他の部位は、例えば、腋窩、下肢、腹部、腰部、胸部、上肢等である。下肢、腹部、腰部、胸部、上肢は、例えば、耐Ｇスーツによって加圧されてもよい。なお、圧力をかける部位は、頸部、腋窩、下肢、腹部、腰部、胸部、上肢のいずれか、または組み合わせであってもよい。
加圧部１５がユーザー９１の頸部等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の頸部等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、エアバッグであってもよい。また、加圧部１５は例えば頸部の全周を均一に加圧しても良く、頸部の前面（前頸部）を選択的に加圧しても良く、頸静脈周囲を選択的に加圧しても良い。
【００２７】
図２は、実施形態のＧ耐性向上装置１の構成の具体例を示す図である。
制御装置１４は、印加部１４１、インピーダンス測定部１４２及び加圧制御部１４３を備える。
【００２８】
印加部１４１は、第一の印加電極１１１と第二の印加電極１２１との電極間に電圧を印加する。印加部１４１は、第一の印加電極１１１と第二の印加電極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。
【００２９】
インピーダンス測定部１４２は、第一の測定電極１１２及び第二の測定電極１２２を流れる電流を取得することで、第一の測定電極１１２と第二の測定電極１２２との間のインピーダンスを測定する。
【００３０】
加圧制御部１４３は、加速度計１３が出力した加速度信号と、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。より詳細には、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によって、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を推定する。加圧制御部１４３は、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がユーザー９１に圧力をかけるか否かを制御する。体液量の変化量は、例えば、静脈還流量であってもよい。
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、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が予め定められた所定のインピーダンスよりも大きい場合には、頭蓋内の体液量が少ないと推定する。
【００３１】
図３は、実施形態のＧ耐性向上装置１が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。
【００３２】
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）。加圧制御部１４３は、加速度信号を取得し、予め定められた所定の値（以下「基準加速度」という。）よりも小さいか否かを判定する（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）、印加部１４１は、第一の印加電極１１１と第二の印加電極１２１との電極間に電圧を印加する（ステップＳ１０３）。インピーダンス測定部１４２は、第一の測定電極１１２と第二の測定電極１２２とを流れる電流を取得する。第一の測定電極１１２と第二の測定電極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、第一の測定電極１１２と第二の測定電極１２２との間のインピーダンスを測定する（ステップＳ１０４）。
【００３３】
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Ｓ１０５）。加圧制御部１４３は、推定した体液量（以下「推定体液量」という。）が、予め定められた所定の体液量（以下「基準体液量」という。）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。
推定体液量が基準体液量より大きい場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、加圧制御部１４３は、体液量の推定された変化量（以下「推定変化量」という。）が、予め定められた所定の値（以下「最小許容変化量」という。）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０７）。
推定変化量は、減少量を指してもよいし、増加量を指してもよい。推定変化量が減少量を示す場合、最小許容変化量は、推定変化量が最小許容変化量よりも大きい場合、ユーザー９１に視力低下、意識障害、中枢神経障害等が起きる危険性が高いことを示す量である。推定変化量が増加量を示す場合、最小許容変化量は、推定変化量が最小許容変化量よりも大きい場合、ユーザー９１に頭蓋内圧の上昇、脳障害等が起きる危険性が高いことを示す量である。逆Ｇが生じた場合、体液量が速やかに増加する場合がある。逆Ｇは、上方向のＧを示す。
推定変化量が最小許容変化量より大きい場合（ステップＳ１０７：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Ｓ１０８）。
より具体的に、下方向のＧがかかっている場合であって推定変化量が減少量を示す場合、加圧制御部１４３は、ユーザー９１に圧力をかける。または、既に圧力がかかっている場合、加圧制御部１４３は、加圧量を高くする。上方向のＧ（逆Ｇ）がかかっている場合であって推定変化量が増加量を示す場合、加圧制御部１４３は、ユーザー９１に圧力をかける。または、既に圧力がかかっている場合、加圧制御部１４３は、加圧量を高くする。
このように、加圧制御部１４３は、推定体液量が基準体液量より大きい場合であっても、推定変化量が最小許容変化量より大きい場合、加圧制御部１４３は、ユーザー９１にかける加圧量を高くする。これによって頭部への体液の移動を抑制する。体液量の変化量に基づくことにより、体液量の個人差に影響を受けることなく、加圧量を適切に制御できる。
なお、加圧部１５は、推定変化量が減少量と増加量のいずれかを指すかに応じて、圧力をかける部位や圧力のかけ方を調整してもよい。例えば、逆Ｇがかかっている場合であって推定変化量が増加量を示す場合、加圧部１５は、頸部の両側に圧力をかける。この場合、加圧部１５は、頸部の両側を圧迫するとともに、下肢や腹部への加圧量を減少してもよい。これにより、体液の移動を適切に抑制することができる。
【００３４】
一方、ステップＳ１０６において、推定体液量が基準体液量以下である場合（ステップＳ１０６：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Ｓ１０８）。
このように、加圧制御部１４３は、推定体液量が基準体液量以下の場合、または、推定変化量が最小許容変化量より大きい場合に、ユーザー９１に圧力をかける。
【００３５】
一方、ステップＳ１０７において、推定変化量が最小許容変化量以下である場合（ステップＳ１０７：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、加圧制御部１４３は、ユーザー９１に圧力をかけている場合、推定変化量が最小許容変化量以下に収まると、加圧量を減少させる。または、加圧制御部１４３は、ユーザー９１に圧力をかけていない場合、推定変化量が最小許容変化量以下に収まっている間は、ユーザー９１に圧力をかけない。
【００３６】
一方、ステップＳ１０２において、加速度が基準加速度よりも小さい場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、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、加圧制御部１４３は、加速度が基準加速度以上である場合に、推定した体液量及び変化量に応じて、ユーザー９１に圧力をかける。これにより、加速度が基準加速度未満である場合にユーザー９１に圧力をかけることを抑制できる。また、加圧制御部１４３は、加速度が基準加速度未満である場合における処理の負荷を低減することができる。
また、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。このため、Ｇ耐性向上装置１は図３の機能部にくわえてさらにタイマー１４４を備える。Ｇ耐性向上装置１は、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１４による加圧量を減少させる安全機構（以下「第一安全機構」という。）を備えることが望ましい。また、Ｇ耐性向上装置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「第二安全機構」という。）を備えることが望ましい。これにより、ユーザー９１が上記の危険な状態になる可能性を下げることができる。なお、体液の過剰な貯蓄とは、所定の体液量（以下「許容体液量」という。）を超えて体液が頭蓋内に貯蓄されることを意味する。
【００３７】
図４は、実施形態のＧ耐性向上装置１が安全機構１を備える場合の機能構成の具体例を示す図である。
安全機構１を備えるＧ耐性向上装置１は、図２の機能部にくわえてタイマー１４４を備える。タイマー１４４は、Ｇ耐性向上装置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１４４は、加圧制御部１４３に測定した時間を出力する。タイマー１４４は、例えば、加圧制御部１４３が加圧部１５を、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。
【００３８】
図５は、実施形態のＧ耐性向上装置１が第一安全機構を備え、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５のフローチャートは、図３のフローチャートに加えて、ステップＳ１０８の処理の直後にステップＳ１１０の処理を備える点で、図３のフローチャートと異なる。なお、図５の処理において、図３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。
【００３９】
ステップ１０８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に圧力をかけた後、加圧制御部１４３は、タイマー１４４が測定した時間（以下「タイマー時間」という。）を取得する。加圧制御部１４３は、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Ｓ１１０）。タイマー時間が、限界時間以上である場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）には、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）。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Ｓ１１０：Ｎｏ）には、Ｇ耐性向上装置１の処理は、ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００４０】
図６は、実施形態のＧ耐性向上装置１が第二安全機構を備え、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６のフローチャートは、図３のフローチャートに加えて、ステップＳ１０６の処理とステップＳ１０７の処理との間にステップＳ１１１の処理を備える点で、図３のフローチャートと異なる。なお、図６の処理において、図３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。
【００４１】
ステップＳ１０６において、推定体液量が基準体液量より大きいと判定された場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、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Ｓ１１１）。前述したとおり、許容体液量は、頭蓋内に体液が過剰に貯蓄される場合における限界量である。下方向のＧがかかっている場合であって推定体液量が許容体液量以上である場合（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、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）。このように、頭蓋内の体液の過剰な貯留が検出されたことを検知し加圧量を減少させることで、体液の減少を図ることができる。一方、推定体液量が許容体液量より小さい値である場合（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、Ｇ耐性向上装置１は、ステップＳ１０７の処理を行う。
【００４２】
このように構成された、実施形態のＧ耐性向上装置１によれば、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とを備える。また、Ｇ耐性向上装置１は、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をさらに備える。このため、パイロットごとの体調に応じてパイロットに圧力をかけることができる。
【００４３】
（変形例）
Ｇ耐性向上装置１は、第二の電極部１２を必ずしも頸部に接触させる必要はなく、腹部や腰部に接触させてもよい。
【００４４】
Ｇ耐性向上装置１の第一の電極部１１は必ずしも電極を２つ備える必要はなく、第一の印加電極１１１及び第一の測定電極１１２と同様の機能を持つ一つの電極であってもよい。また、Ｇ耐性向上装置１の第二の電極部１２は必ずしも電極を２つ備える必要はなく、第二の印加電極１２１及び第二の測定電極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、Ｇ耐性向上装置１の第一の電極部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、Ｇ耐性向上装置１の第二の電極部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、第一の電極部１１及び第二の電極部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。
【００４５】
なお、Ｇ耐性向上装置１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。
【００４６】
なお、印加部１４１、インピーダンス測定部１４２、加圧制御部１４３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。
【００４７】
なお、図３のステップＳ１０３における電圧の印加は、必ずしもステップＳ１０３に行われる必要はなく、ステップＳ１０４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。
【００４８】
なお、第一の測定電極１１２と第二の測定電極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、必ずしも第一の測定電極１１２及び第二の測定電極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い。インピーダンス測定部１４２は、第一の測定電極１１２及び第二の測定電極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。
【００４９】
なお、Ｇ耐性向上装置１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。ユーザー９１の頭部の体液量は、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、Ｇ耐性向上装置１は、第一の電極部１１、第二の電極部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、Ｇ耐性向上装置１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、Ｇ耐性向上装置１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Ｇ耐性向上装置１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い。例えば、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体液量を推定してもよい。
【００５０】
なお、上述の実施形態において、加圧制御部１４３が、推定体液量及び推定変化量を取得する場合を例示した。ただし、加圧制御部１４３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。
【００５１】
さらにこの発明は航空機などの特殊な高Ｇ環境のみに限定されるものではなく、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も用いることができる。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も用いることができる。
【００５２】
上述した実施形態におけるインピーダンス測定部１４２及び加圧制御部１４３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。
【００５３】
なお、インピーダンス測定部１４２及び加圧制御部１４３は推定部の一例である。
【００５４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
ユーザーに適切に圧力をかけることが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
１…Ｇ耐性向上装置、  １１…第一の電極部、  １２…第二の電極部、  １３…加速度計，  １４…制御装置、  １５…加圧部、  １１１…第一の印加電極、  １１２…第一の測定電極、  １２１…第二の印加電極、  １２２…第二の測定電極、  １４１…印加部、  １４２…インピーダンス測定部、  １４３…加圧制御部、  ９１…ユーザー、  ９２…ヘルメット、９３…イヤーマフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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