(57)【要約】【課題】被験者はいつでもどこを向いていても必要な情報を遅滞なく視覚によってストレスを感じることなく認識できる環境シミュレーションシステムを提供する。【解決手段】被検室１内の環境を変化させることができる。被検室１内における被検者Ｈの頭部に装着可能な頭部装着型表示装置を制御することで、画像データに応じた画像が表示される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検室内の環境を変化させる手段を備える環境シミュレーションシステムにおいて、
前記被検室内における被検者の頭部に装着可能な頭部装着型表示装置と、
画像データを生成する手段と、
前記画像データに応じた画像が表示されるように前記頭部装着型表示装置を制御する手段とが設けられていることを特徴とする環境シミュレーションシステム。
【請求項２】
前記被検室内における前記被検者の生体情報を測定する生体情報測定装置を備え、
前記画像データとして、前記生体情報に応じた画像データが生成される請求項１に記載の環境シミュレーションシステム。
【請求項３】
前記画像データとして、前記被検室内の環境変化により前記被験者による視認状態が変化するか否かを判断するためのテスト画像に応じた画像データが生成され、
前記被検室内における前記被検者の生体情報を測定する生体情報測定装置と、
前記被検者により操作されることで視認状態変化信号を出力する入力装置と、
前記視認状態変化信号の出力時に測定された前記生体情報を記憶する手段とを備える請求項１に記載の環境シミュレーションシステム。
【請求項４】
前記画像データとして、前記被検室内の環境変化により前記被験者による視認状態が変化するか否かを判断するためのテスト画像に応じた画像データが生成され、
前記被検室内の環境情報を測定する環境情報測定装置と、
前記被検者により操作されることで視認状態変化信号を出力する入力装置と、
前記視認状態変化信号の出力時に測定された前記環境情報を記憶する手段とを備える請求項１に記載の環境シミュレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工的に環境を変化させることができる被検室を備える環境シミュレーションシステムに関し、低圧訓練装置、環境制御装置、環境創造装置、高地トレーニング装置のような特殊環境を模擬した空間における訓練、研究、体験等を行なうのに適するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば低圧訓練装置は、訓練室内の圧力を低下させることで低酸素環境を模擬的に形成し、航空機搭乗者等に訓練として低酸素症を体験させる。環境制御装置は、高地トレーニングの研究等のため、訓練室における気圧、温度、湿度などを変化させることで、その訓練室において運動負荷装置により運動負荷を与えられるスポーツ選手等の環境変化に対する適応性や運動能力の影響を調査するために利用される。
【０００３】
従来、上記訓練室内の被験者への情報提供手段としては、被検室外のオペレータ等との一般的な音声のみを介する通信手段や、被検室内の壁面や机上等に設けられる一般的な表示装置しかなく、環境シミュレーションシステムに特に適した情報提供手段に関する技術はなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
環境シミュレーションシステムにおける被検室内の圧力（模擬高度）、圧力変化レート（模擬昇降レート）、被験者の生体情報、訓練や体験の経過状態といった情報を、被検者にオペレータ等からの音声交信のみで伝達する場合、被験者は状況を正確かつ迅速に把握するのが困難であった。また、一般的な表示装置により被験者に情報を伝達する場合、被験者は意識的に表示装置の方に顔を向けて視認する必要があるため、ストレスを受けると共に情報伝達に遅れが生じる場合がある。さらに、環境シミュレーションシステムにより模擬される環境の変化が被験者の視覚に与える影響を求めることが要望されているが、その影響を正確に求める手段はなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、被検室内の環境を変化させる手段を備える環境シミュレーションシステムにおいて、前記被検室内における被検者の頭部に装着可能な頭部装着型表示装置と、画像データを生成する手段と、前記画像データに応じた画像が表示されるように前記頭部装着型表示装置を制御する手段とが設けられていることを特徴とする。
これにより、被検室内の被検者に対して頭部装着型表示装置により情報を提供することができる。
【０００６】
前記被検室内における前記被検者の生体情報を測定する生体情報測定装置を備え、前記画像データとして、前記生体情報に応じた画像データが生成されるのが好ましい。
これにより、被験者の健康状態に影響を与える情報を遅滞なく確実に提供することができる。
【０００７】
前記画像データとして、前記被検室内の環境変化により前記被験者による視認状態が変化するか否かを判断するためのテスト画像に応じた画像データが生成され、前記被検室内における前記被検者の生体情報を測定する生体情報測定装置と、前記被検者により操作されることで視認状態変化信号を出力する入力装置と、前記視認状態変化信号の出力時に測定された前記生体情報を記憶する手段とを備えるのが好ましい。
また、前記画像データとして、前記被検室内の環境変化により前記被験者による視認状態が変化するか否かを判断するためのテスト画像に応じた画像データが生成され、前記被検室内の環境情報を測定する環境情報測定装置と、前記被検者により操作されることで視認状態変化信号を出力する入力装置と、前記視認状態変化信号の出力時に測定された前記環境情報を記憶する手段とを備えるのが好ましい。
これにより、テスト画像の視認状態の変化時に被検者が入力装置を操作することで、その視認状態の変化時における生体情報や環境情報を記憶でき、環境変化が被験者の視覚に与える影響を定量的に正確に求めることができる。例えば、その影響を求めるために被験者に大きさの異なる文字を記載した紙面を視認させ、視認可能な大きさの文字にマーキングさせるような場合、視認可能な文字の大きさから環境変化が視覚に与える影響を定性的に判断することはできるが、被験者の眼と紙面との距離を一定に保持するのは困難であるため、その影響を定量的に正確に求めるこのは困難である。これに対し、本願発明ではテスト画像を頭部装着型表示装置により被検者に視認させるので、テスト画像と被検者の眼との距離は一定に保持され、環境変化が視覚に与える影響を定量的に正確に求めることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の環境シミュレーションシステムによれば、被験者の眼前に情報を提示できるので、被験者はいつでもどこを向いていても必要な情報を遅滞なく視覚によってストレスを感じることなく認識でき、さらに、環境変化が視覚に及ぼす影響を正確に求めることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に示す環境シミュレーションシステムは、本実施形態では低圧環境をシミュレーションするために用いられるもので、低圧訓練室（被検室）１と、低圧訓練室１の圧力調節装置２と空調装置３を備える。圧力調節装置２は、例えば低圧訓練室１にバルブを介して接続される真空ポンプを備える公知のものを用いることができ、低圧訓練室１の内圧を外部大気圧未満にすると共に、バルブ開度の調節で減圧速度や復圧速度を変化させることが可能とされている。さらに、空調装置３は低圧訓練室１の温度や湿度を変化させる公知のものを用いることができる。
【００１０】
低圧訓練室１に、低圧訓練室１における被検者の頭部に装着可能な複数の頭部装着型表示装置４が配置されている。各頭部装着型表示装置４は、画像表示部と、その画像表示部を保持する保持部とを有し、その保持部を介して被検者の頭部（顔面を含む）に装着される公知のものを用いることができる。画像表示部は液晶表示装置等の小型画像表示器から出射される画像表示光をミラーやハーフミラー等の光学系を介して被検者の目に導くものから構成でき、保持部は被検者の頭部に着脱可能なヘルメット、バンド、ベルト、眼鏡状フレーム、眼鏡フレームに着脱可能なクリップ状部材等により構成できる。例えば、図２に示すように被検者Ｈの頭部に装着されるヘルメットにより保持部４ａが構成され、保持部４ａにより画像表示部４ｂが保持される。
【００１１】
各頭部装着型表示装置４それぞれは、低圧訓練室１内に配置される内部制御装置５に接続される。各内部制御装置５は、被検者により携帯可能なＰＤＡ（Personal Digital Assistance ）や、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等を備えた被検者の体に着脱可能に装着されるウェアラブルコンピュータや、低圧訓練室１内の机上等に設置されるパーソナルコンピュータ等により構成できる。
【００１２】
各内部制御装置５それぞれに、被検者の生体情報を測定する生体情報測定装置６が接続されている。生体情報測定装置６は、例えば酸素飽和度を測定するパルスオキシメータや血圧測定センサや体温測定用温度センサ等により構成でき、例えば図２に示すように被検者Ｈの手首に装着される。
【００１３】
各内部制御装置５は外部制御装置７に無線あるいは有線のＬＡＮ等を介して接続される。外部制御装置７は、主制御用コンピュータ７′と表示制御用コンピュータ７″とから構成される。主制御用コンピュータ７′に接続される操作盤８を介して圧力調節装置２、空調装置３を制御することで、低圧訓練室１における内圧、温度、湿度を調節し、所望の環境を模擬することが可能とされている。
【００１４】
表示制御用コンピュータ７″は、生体情報測定装置６により測定された生体情報が主制御用コンピュータ７′を介して伝送されると、その生体情報に応じた画像データを生成し、生体情報や画像データを内部制御装置５に伝送する。内部制御装置５は伝送された生体情報や画像データに応じた画像が表示されるように頭部装着型表示装置４を制御する。例えば、生体情報として酸素飽和度を測定する場合、頭部装着型表示装置４により図２に示すような三角形画像１０を被検者Ｈに視認させ、酸素飽和度の測定値に応じた面積だけ三角形画像１０に色彩を付し、さらに、酸素飽和度が設定値（図示例では７０％）以下になるとその旨の表示画像１１を被検者Ｈに視認させ、健康状態の注意や警告を行うようにする。
【００１５】
低圧訓練室１内の圧力、温度、湿度等の環境情報を測定するの圧力サンサ、温度センサ、湿度センサ等の環境情報測定装置１２が主制御用コンピュータ７′に接続されている。表示制御用コンピュータ７″は、主制御用コンピュータ７′を介して伝送される測定された環境情報に応じた画像データを生成し、内部制御装置５により頭部装着型表示装置４を制御することで、その環境情報に応じた画像を表示する。例えば、環境情報として低圧訓練室１の圧力を測定する場合、頭部装着型表示装置４により図２に示すように測定圧力に対応する高度表示画像１３を被検者Ｈに視認させる。
【００１６】
各内部制御装置５に被検者Ｈにより操作される押しボタンスイッチやマウス等により構成される入力装置９が接続されている。操作盤８から視覚テストの指示信号が入力されることで、主制御用コンピュータ７′は表示制御用コンピュータ７″に視覚テストのためのテスト画像に応じた画像データを生成させる。そのテスト画像は、低圧訓練室１内の環境変化により被検者Ｈによる視認状態が変化するか否かを判断するための画像である。例えば、アルファベットの「Ｅ」の文字を表示倍率が次第に小さくなるように表示させる画像データが生成され、その画像データに応じたテスト画像が頭部装着型表示装置４により表示される。低圧訓練室１内の圧力が次第に低下してテスト画像の視認状態が変化した時、被検者Ｈは入力装置９を操作し、その操作により入力装置９は視認状態変化信号を出力する。例えば、その「Ｅ」の文字が明確に視認できなくなった時点で被検者Ｈが入力装置９を操作すると、視認状態変化信号の出力時点に測定された低圧訓練室１における圧力等の環境情報がテスト結果として主制御用コンピュータ７′に記憶される。これにより、被検者Ｈが低酸素症状に陥る時点の環境情報を定量的に得ることができる。この際、テスト画像を頭部装着型表示装置４により被検者Ｈに視認させるので、被検者Ｈの目とテスト画像との距離は一定に維持され、そのテスト結果を定量的に正確に求めることができる。なお、被検者Ｈが入力装置９を操作した時点で測定された被検者Ｈの酸素飽和度等の生体情報を、環境情報に代えてテスト結果として記憶するようにしてもよいし、被検者Ｈが入力装置９を操作した時点での環境情報を被検者Ｈの酸素飽和度等の生体情報と対応付けて記憶するようにしてもよい。
【００１７】
上記実施形態によれば、低圧訓練室１内の環境情報や被検者Ｈの健康状態に影響を与える生体情報を、低圧訓練室１内の被検者Ｈに対して頭部装着型表示装置４により遅滞なく確実に提供することができる。すなわち、頭部装着型表示装置４によって被検者Ｈの眼前に情報を提示できるので、被検者Ｈはいつでもどこを向いていても情報伝達の遅れなく必要な情報を視覚によってストレスを感じることなく認識できる。また、被検者Ｈの健康状態に悪影響がある時は警告表示等を行うことで被検者Ｈの健康管理の適正を図ることができる。さらに、環境変化が被検者Ｈの視覚に与える影響を定量的に正確に求めることができる。
【００１８】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では被検室は単一とされたが複数であってもよい。頭部装着型表示装置により、その頭部装着型表示装置を装着した以外の他の複数の被検者の生体情報を表示するようにしてもよい。さらに、被検者の頭部等にカメラを装着し、その撮影データを表示制御用コンピュータに伝送して画像データを生成し、被検者の健康状態判断のための顔色や目もとの撮影画像や、被検者が視認する情景と同じ画像を、他の被検者に頭部装着型表示装置を介して視認させたり、低圧訓練室の外部において表示制御用コンピュータに接続される外部モニタによりオペレータや訓練教官等に視認させるようにしてもよい。また、被検室内の環境を変化させる手段は上記のような圧力調節装置や空調装置に限定されず、例えば被検室に振動を与える加振装置により被検室内の環境を変化させ、地震が生じた場合の環境をシミュレーションするシステムにも本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態の環境シミュレーションシステムの構成説明図
【図２】本発明の実施形態の環境シミュレーションシステムにおける被検者の斜視図
【符号の説明】
【００２０】
１  被検室
４  頭部装着型表示装置
５  内部制御装置
６  生体情報測定装置
７  外部制御装置
９  入力装置
１２  環境情報測定装置
Ｈ  被検者
【図１】
2005070451.tif 000003
【図２】
2005070451.tif 000004