(57)【要約】【課題】  特殊環境下の訓練の際に、生体情報と環境との関係を効果的に関係付けることができる環境模擬装置を提供する。【解決手段】  環境調整手段１２を備えた訓練室１１と、訓練室内の環境データを経時的に計測する環境情報モニタリング部３３と、訓練室内の各被訓練者の生体情報データを経時的に計測する生体情報モニタリング部３４と、各被訓練者の生体情報データと訓練室内の環境データとを関連付けて記憶する訓練データ記憶部３６とを備え、生体情報と環境データを一元的に管理し、これらをリンクさせて表示する。【選択図】図１
2007007171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内環境を調整する環境調整手段を備えた訓練室と、
訓練室内の環境データを経時的に計測する環境情報モニタリング部と、
訓練室内の各被訓練者の生体情報データを経時的に計測する生体情報モニタリング部と、
各被訓練者の生体情報データと訓練室内の環境データとを関連付けて記憶する訓練データ記憶部とを備えたことを特徴とする環境模擬装置。
【請求項２】
生体情報データには被訓練者を映した画像データまたは動画データが含まれることを特徴とする請求項１に記載の環境模擬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工的に特殊な環境を模擬した空間を作り、被訓練者がその環境下で訓練、研究、体験を行う環境模擬装置に関する。環境模擬装置は、具体的には、スポーツ選手の高地トレーニング、登山家の登山訓練、研究機関による心肺機能や運動機能の研究等で気圧、温度、湿度を特殊な環境に意地させた状態に環境での環境制御装置や、航空機の乗務員や添乗員の飛行訓練、あるいはダイバーの潜水訓練等において模擬的に気圧変動を体感する低圧訓練装置、高圧訓練装置等として利用される。
【背景技術】
【０００２】
スポーツ選手は、心肺機能の改善を目的として、減圧下で行う訓練である高地トレーニングを行うことがある。また、登山家は、高地生活に慣れるために、登山前には、高地での訓練を行う。そのような減圧下の訓練を実施するのに適した高地がない日本のような国では、外国に遠征して訓練しなければならない。
これを避けるため、減圧環境のトレーニング空間を人工的に作り出して、擬似的に低圧訓練を行うことがなされている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、航空機搭乗者等の訓練として、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、低酸素症を体験させたりする環境シミュレーションシステムにおいて、訓練室内の圧力（飛行高度）、圧力変化レート（高度変化率）、被訓練者の生体情報を測定し、その際に、訓練室内の被訓練者に向けて、生体情報を測定する際に必要な画像データを、頭部装着型表示装置を用いて表示したり、健康状態の注意や警告を表示したりすることが開示されている（特許文献２参照）。
【０００４】
これによれば、低圧訓練装置を利用して低酸素状態による視認状態の変化を確認するための視覚テストを行う場合に、テスト画像を頭部装着型表示装置に表示し、低圧訓練室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点で被訓練者が入力信号を送ると、その時点の環境情報を被訓練者の生体情報（酸素飽和度等）と対応付けて記憶することが開示されている。
また、被訓練者の健康状態判断のために、顔色や目もとの撮影画像などを、他の被訓練者の頭部装着型表示装置を介して視認させたり、室外の操作部に設けたモニタに表示してオペレータに視認させたりすることが開示されている。
【特許文献１】特開平０８−１１２３７３号公報
【特許文献２】特開２００５−７０４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の環境模擬装置では、訓練中の室内環境データ、すなわち圧力、温度、湿度等の環境データは、被訓練者の生体情報データとは別途に測定しており、環境データと生体情報データとの対応を付けたいときは、必要に応じて訓練オペレータが目視により手作業で対応を記録するか、上述の低酸素症における視覚テストのように被検者の入力信号等により、積極的に生体情報データに環境データと関連付けたデータを取り込む必要がある場合にのみ、対応付けを行ったデータを記憶するのが一般的であった。
【０００６】
しかしながら、オペレータの目視・手作業による環境データと生体情報データとの対応付けでは正確さ、信頼性にかけており、環境データと生体情報データとを一元的に管理できない。
また、特許文献２に記載されているような、被訓練者からの入力信号を受けた時点に環境データと生体情報データとの対応付けを行う方法では、変化（あるいは異常）があった時点における環境データと被訓練者の生体変化との関係については的確に把握できるが、それらは一時点のデータであり、被訓練者の体調の変化を系統的に把握することができない。
【０００７】
そこで、本発明は、特殊環境下の訓練の際に、生体情報と環境との関係を効果的に関係付けることができる環境模擬装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、各被訓練者について、今回の訓練と過去に同様の訓練を行ったときとの体調変化の比較を容易に行うことができ、各被訓練者の訓練ごとの変化を把握することが容易に行うことができる環境模擬装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明の環境模擬装置は、室内環境を調整する環境調整手段を備えた訓練室と、訓練室内の環境データを経時的に計測する環境情報モニタリング部と、訓練室内の各被訓練者の生体情報データを経時的に計測する生体情報モニタリング部と、各被訓練者の生体情報データと訓練室内の環境データとを関連付けて経時的に記憶する被訓練者訓練データ記憶部とを備えるようにしている。
【０００９】
ここで、環境データは、例えば気圧、温度、湿度等のパラメータである。環境データは１つであっても複数であってもよい。また、実質的にこれら環境データに換算することができるデータであればよい。例えば航空機搭乗員の減圧訓練では、気圧データに代えて飛行高度（飛行高度は気圧に換算することができる）を環境データとしてもよい。さらにこれらに限られず、他のパラメータ（例えば酸素濃度、二酸化炭素濃度等）であってもよい。また、環境を変化させる場合の圧力変化率、温度変化率、湿度変化率等についても環境データに含めてもよい。
また、生体情報データは、血中酸素飽和度、脈拍、血圧、呼吸数等である。生体情報についても１つであっても複数であってもよい。
また、上記発明において、生体情報データには被訓練者の表情を映した画像データまたは動画データが含まれるようにしてもよい。
【００１０】
本発明によれば、環境調整手段により室内環境を一定または予め定めた変化率で調整し、環境情報モニタリング部によって時々刻々の訓練室内の環境データを経時的に計測する。
同時に、生体情報モニタリング部が訓練室内の各被訓練者の生体情報データを経時的に計測する。そして、訓練データ記憶部は、各被訓練者の生体情報データと訓練室内の環境データとを関連付けて経時的に記憶する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、各被訓練者ごとの生体情報データを環境データと関連付けて経時的に記憶することができるので、訓練データを一元管理でき、後で、各被訓練者のデータを検討するときに、経時的なデータを検討することができるので、体調変化があった場合にその直前での前兆変化も含めて検討することができる。また、環境が変化するときの変化率の違いによる生体への影響についても検討することができる。
また、経時変化どうしを比較することができるので、同じ被訓練者が過去に同じ訓練を実施したときの生体情報データと比較することもでき、訓練を繰り返したことによる被訓練者の訓練の成果を検討することもできる。
【００１２】
上記発明において、生体情報データには被訓練者を映した画像データまたは動画データが含まれるようにすれば、被訓練者の生体情報のひとつとして表情等の変化を経時的に記録することができる。これにより、被訓練者の表情等の変化から、被訓練者の健康状態を把握することができる。
また、環境模擬装置による訓練を受ける前に、過去の訓練における被訓練者を映した画像データ、動画データを、これから訓練を行う他の被訓練者に教育用として学習させておくことで、訓練の効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。
【００１４】
図１は本発明の一実施形態である低圧訓練装置（環境模擬装置の一種類）の概略構成を示すブロック図である。この装置は、航空機の乗務員や添乗員を訓練するための低圧訓練装置である。低圧訓練装置１０は、訓練室１１、環境調整機器１２、環境測定機器１３、生体情報測定機器１４、操作部１５、制御部１６により構成される。
【００１５】
訓練室１１は、耐圧性を有する気密構造物であり、訓練室１１には被訓練者が入室するための扉２１と室外のオペレータが監視するための監視窓２２が形成してある。
環境調整機器１２は圧力調整装置２３と温度調節装置２４とからなる。
圧力調整装置２３は、訓練室１１に圧力調整弁を介して接続される真空ポンプ、および圧力調整弁を介して接続される給気管で構成される。これらは操作部１５による操作により給排気速度が調整され、室内の気圧を減圧調整、復圧調整することができるようにしてある。
また、温度調節装置２４には、空気調和機（クーラ）を用いており、温度とともに湿度も調整できるようにしてある。
【００１６】
環境測定機器１３は、室内の環境である気圧および気圧変化率（レート）を計測する気圧センサ、温度を計測する温度計センサ、湿度を計測する湿度センサ、酸素濃度、二酸化炭素濃度を計測するガス濃度計等からなる。
生体情報測定機器１４は、血中酸素濃度を計測するパルスオキシメータ、脈拍を計測する脈拍計等（バイタルセンサ）からなり、センサ部分を各被訓練者に取り付けてある。さらに、これら以外の生体情報測定機器のひとつとして、被訓練者の表情、全体像、上半身像を映すカメラ２５が取り付けてある。カメラ２５は室内に複数台接続してあり、切換操作により順次全員を映すことができるようにしてある。なお各被訓練者ごとにそれぞれカメラを設けて全員を常時撮影できるようにしてもよい。
操作部１５は、訓練室１１の監視窓２２に面する位置に配置してあり、操作パネル２６が設けてある。操作パネル２６により、オペレータが監視窓２２から室内を監視しながら、圧力調整装置２３や温度調節装置２４の操作、カメラ２５などの生体情報機器１４の操作を行うことができるようにしてある。
【００１７】
制御部１６は、ＣＰＵ、メモリ、ハードディスク、入出力機器等を有するコンピュータシステムで構成され、環境模擬装置１０全体の制御を行う。制御部１６の制御内容を機能ごとにブロックに分けて説明すると、信号入力部３１、表示データ出力部３２、環境情報モニタリング部３３、生体情報モニタリング部３４、環境調整部制御部３５、訓練データ記憶部３６とから構成される。
【００１８】
信号入力部３１は、環境測定機器１３から送信される環境情報データや生体情報測定機器１４から送信される生体情報データを受信し入力する。
表示データ出力部３２は、オペレータや被訓練者に情報を送るために、操作部１５あるいは訓練室１１内に設置された遠隔表示用のモニタ１９に環境データや生体情報データを表示する。
環境情報モニタリング部３３は、入力された圧力、レート（圧力変化率）、温度、湿度、酸素濃度、二酸化炭素濃度等の環境データを、一定時間間隔ごとに経時的にモニタリングして取り込む制御を行う。モニタリングの間隔は、訓練内容によって適切な値をセットできるようにしてある。例えば、長期間訓練室内に滞在するような訓練であれば、モニタリングの時間間隔を比較的長くすればよい。また、急激に圧力が変化する場合等には、ほとんど連続的にモニタリングすればよい。
生体情報モニタリング部３４は、環境情報モニタリング部３３のモニタリングのタイミングに連動して、経時的に血中酸素飽和度（ＳＰＯ２）、脈拍数をモニタリングする制御を行う。また、カメラ２５により、被訓練者の表情あるいは全体像あるいは上半身像を映して画像データを取り込む制御を行う。
環境調整部制御部３５は、訓練パターンに基づいて予めプログラムされてある圧力変化、温度変化を行うように、圧力調整装置２３、温度調節装置２４を制御する。
訓練データ記憶部３６は、取り込んだ環境データや生体情報データを一元的に記憶する。
【００１９】
次に、本装置による動作について説明する。計測が開始すると、サンプリング時間であるかを判定し、サンプリング時間が経過していなければ待ち、サンプリング時間になればｓ１０２に進む（ｓ１０１）。
環境情報測定機器１３により、環境データである気圧、レート、温度、湿度、酸素濃度、二酸化炭素濃度を計測し、蓄積する（ｓ１０２）。
同時に、各被訓練者について、生体情報測定機器１４により、血中酸素濃度データ、脈拍数データを計測するとともに、上半身像を映し、血中酸素濃度データ、脈拍数データとともに画像データを蓄積する（ｓ１０３）。このとき、各時間ごとに、環境データと生体情報データとを関係付けながら蓄積する。
訓練の全工程が終了したかどうかを判定し、終了していなければｓ１０１に戻り、終了していれば、測定を終える（ｓ１０４）。
このようにして経時的な環境データおよび生体情報データを関連付けながら、一元化して蓄積する。
【００２０】
次に、蓄積されたデータを出力表示する場合について説明する。図３は、蓄積された生体情報データをモニタに表示した画面（表情画面を表示）を示す図である。また、図４は同じく蓄積された生体情報データをモニタに表示した他の画面（経時変化を表示）を示す図である。また、図５は環境データをモニタに表示した画面を示す図である。
【００２１】
図３の生体情報の画面には、ある時点でのカメラ２５で撮影した特定の被訓練者の上半身画像データが表示される。画像データは複数の被訓練者を並べて表示することもできる。さらに各被訓練者の血中酸素濃度（ＳＰＯ２）と脈拍数とが一覧できるように表示される。
また、この表示において、同時に、リンクして記憶した環境データである圧力（気圧）、温度、および訓練日時や訓練開始からの経過時間が同じ画面上に表示されている。
経過時間が異なる他の時点のデータについても同様の表示を行うことができるので、これらデータを時間経過とともに表示していくことにより、被訓練者ごとに、系統的なデータに基づいて訓練結果を検討することができる。
また、過去の同じ被訓練者のデータが蓄積されているときは、そのデータとの比較することにより、繰り返しの訓練による変化を検討することもできる。
【００２２】
また、図４の生体情報の画面は、特定の被訓練者の血中酸素濃度および脈拍数の経時変化をグラフ表示したものである。右上にはこれらの現在値を表示している。図３と図４とを同時にリンクさせて表示することにより、特定の被訓練者の体調変化を、表情と、血中酸素濃度および脈拍数との関係から検討することもできる。
【００２３】
また、図３と図５に示した環境データとを同時に表示することにより、あるいは図４と図５とを同時にリンクさせて表示することにより、環境データの経時変化と生体情報の経時変化と対応させて検討することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、環境模擬装置に利用することができ、具体的には、航空機の乗務員や添乗員の低圧訓練、ダイバーの高圧訓練、スポーツ選手や登山家の高地トレーニングを模擬する装置に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態である低圧訓練装置（気圧変動訓練装置）の構成を示すブロック図。
【図２】図１の低圧訓練装置による動作フロー図。
【図３】低圧訓練装置が蓄積した生体情報データの表示画面の一例を示す図。
【図４】低圧訓練装置が蓄積した生体情報データの表示画面の他の一例を示す図。
【図５】低圧訓練装置が蓄積した環境データの表示画面の一例を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１０：  低圧訓練装置（環境模擬装置）
１１：  訓練室
１２：  環境調整部（環境調整手段）
１３：  環境測定機器
１４：  生体情報測定機器
１５：  操作部
１６：  制御部
１９：  モニタ画面
２３：  圧力調整装置
２４：  温度調節装置
２５：  カメラ
３３：  環境情報モニタリング部
３４：  生体情報モニタリング部
３５：  環境調整部制御部
３６：  訓練データ記憶部
【図１】
2007007171.tif 000003
【図２】
2007007171.tif 000004
【図３】
2007007171.tif 000005
【図４】
2007007171.tif 000006
【図５】
2007007171.tif 000007