JP4682793B2 - 居眠り防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、居眠り防止装置に関する。

従来より、人間が居眠り状態に陥ることを防止するための装置が提案されている。特に、運転者の顔首付近へ冷気を断続的に与える（以下、提示するという）ことにより居眠り運転を防止しようとするための装置として、断続提示における時間間隔を車輪の回転数に応じたほぼ一定の時間間隔とするもの（例えば、特許文献１参照）や、居眠り防止制御の経過時間に比例して冷風吹出時間を長く、また、経過時間に反比例して吹出間隔、すなわち吹出停止時間を短くするもの（例えば、特許文献２参照）がある。
特公昭５７−３０６８３号公報 特開平６−８７４６号公報

前者の従来技術では、提示期間中の風は一定状態（同一レベルの連続風）で提示されるため、この提示期間中の刺激変化に乏しく、触覚順応、すなわち皮膚感覚に慣れが生じて接触状態にあることの知覚が低下することが生じやすいので十分な覚醒効果が得られない。また、提示−休止の時間が一定であるため、次の風が出るまでの時間や風が出たときのシチュエーションが容易に予想でき、風の単調な繰り返し刺激による慣れが生じて十分な覚醒持続効果が得られない。

後者の従来技術においては、制御の経過時間が長くなると、提示時間は段階的に長くなりかつ休止時間は逆に段階的に短くなる。したがって、長時間経過後には、十分な触覚順応の回復が得られる前に次々と提示時間の長い風が提示されることになる。すなわち、実質的に休止時間のない、断続提示が連続して行われ、風の単調な繰り返し刺激による慣れが生じて十分な覚醒持続効果が得られないことになる。

したがって、制御の継続時間が長く、すなわち運転時間が長く続いて、最も眠気が大きくなるときに十分な覚醒効果を得ることができない。また、各提示期間中は風は一定の状態で提示されるので、この提示中の刺激変化が乏しく触覚順応が生じやすいため十分な覚醒効果が得られない。

本発明は、上記点に鑑み、覚醒効果の高い風の提示を行うことを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、人体に向けて風を吹き出すための吹出口（８）と、
前記吹出口より吹き出す風を生成する送風部（４）と、
オン提示期間でオンとなり、前記オン提示期間の終了によりオフとなる断続提示信号を生成する断続パルス生成手段（１１）と、
前記断続提示信号に応じて前記オンで前記送風部を駆動し前記オフで前記送風部の駆動を停止する風速制御部（１２）と、
前記吹出口の位置を変える吹出口変更手段（１６、１９、２１、２３）とを備え、
前記断続パルス生成手段は、前記オン提示期間の終了から、前記オン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））の半分以上の時間（Ｔ２（ｉ））のオフ期間経過後に、次のオン提示期間を開始するよう前記断続提示信号を生成すると共に、前記断続提示信号の前記オン提示期間を、前記オン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））より短い時間（Ｔ３（ｉ））でオンとオフとを複数回繰り返すよう前記断続提示信号を補正し、
また、前記断続パルス生成手段は前記オン提示期間を複数含むよう前記断続提示信号を生成し、
前記吹出口変更手段は、前記吹出口からの風の吹出方向を前記断続提示信号における各オン提示期間において変化させることを特徴とする。

これにより、吹出口（８）より短い時間（Ｔ３（ｉ））で断続的に風の発生および送風停止を繰り返し、この断続風を人の皮膚に当てることにより、風が当たった皮膚には、短周期のリズム知覚が与えられ覚醒効果を高めることができる。

なお、この短い時間（Ｔ３（ｉ））は、請求項６に記載の発明のようにオンの継続時間およびオフの継続時間をそれぞれ１．５秒以下とすることができる。このとき、オン提示期間は１０秒ないし１分程度、より好ましくは請求項７に記載の発明のように１０秒ないし４０秒程度の長い期間とすることができ、オン提示期間中の短周期のオンは最大値１．５秒を用いて、１０／（１．５×２）≒３回以上含まれることとなる。

また、請求項１に記載の発明では、断続提示信号におけるオン提示期間に駆動される送風部（４）によって吹出口（８）より風を吹き出すものにおいて、一つのオン提示期間の終了時点から、そのオン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））の半分以上の時間（Ｔ２（ｉ））の送風停止期間であるオフ期間が経過した後に、次のオン提示期間を開始するようになっている。

これにより、吹出口よりオン提示期間に断続風を発生させ、オフ期間に送風停止することを順次行い、この発生−停止が繰り返される風を人の皮膚に当てることにより、人に覚醒効果を与えるに際して、特に、送風が停止されるオフ期間の継続時間（Ｔ２（ｉ））をその前に提示されたオン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））の半分以上の比較的長い時間に設定することにより、オン提示期間における断続風に対する順応の回復をオフ期間中に確実に行い、次のオン提示期間での断続風による覚醒効果を高めることができる。
さらに、請求項１に記載の発明では、前記吹出口（８）の位置を変える吹出口変更手段（１６、１９、２１、２３）を備え、前記断続パルス生成手段（１１）は前記オン提示期間を複数含むよう前記断続提示信号を生成し、前記吹出口変更手段は、前記吹出口（８）からの風の吹出方向を前記断続提示信号における各オン提示期間において変化させるようになっている。
これによれば、短い時間（Ｔ３（ｉ））による断続風を吹出口（８）より発生させるオン提示期間が複数設定される場合、このオン提示期間ごとに吹出口（８）の位置を変更して風の吹出方向を変化させることができる。これにより、風の当たる位置の変更により順応し難くすることができ、覚醒効果を高めることができる。さらに、この吹出口の位置をオン提示期間毎にランダムに設定すれば、吹出口の位置の予測困難性により覚醒効果をさらに高めることができる。

上記したオン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））は、オン下限値とオン上限値との間の値として設定することができる。このオン下限値を１０秒とする、すなわちオン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））を請求項７に記載の発明のように１０秒以上とすることにより、人間の順応しにくい覚醒特性に適応したオン提示期間とすることができ、覚醒効果を高めることができる。さらに、オン上限値を４０秒とする、すなわちオン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））を請求項７に記載の発明のように４０秒以下とすることにより、人間の順応しにくい覚醒感覚に適応したオン提示期間とすることができ、覚醒効果を高めることができる。

さらに、請求項８に記載の発明のようにオン提示期間が複数設定されるとき、各オン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））をランダムに設定することにより、送風状態が一定ではなく、風の提示、特に送風終了時点の予測困難性を高めることができ、これにより覚醒効果を高めることができる。

一方、請求項２に記載の発明のようにオフ上限値を２０秒とする、すなわち、オフ期間の継続時間（Ｔ２（ｉ））を２０秒以下とすることにより、人間の順応しにくい覚醒特性、すなわち、この場合は刺激のない状態に順応してしまわない知覚特性に適応したオフ期間とすることができ、オフ期間終了後の次のオン提示期間開始による覚醒効果を高めることができる。

さらに、請求項９に記載の発明のようにオフ期間が複数設定されるとき、各オフ期間の継続時間（Ｔ２（ｉ））をランダムに設定することにより、送風停止状態が一定ではなく、風の提示、特に送風開始時点の予測困難性を高めることができ、これにより覚醒効果を高めることができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の居眠り防止装置において、前記送風部（４）は椅子のシートクッション部（１）またはシートバック部（２）に設けられ、
前記吹出口（８）は、前記送風部（４）からの風を通すダクト（５、７）の先端部に形成されて、前記シートバック部または前記椅子のヘッドレスト部（３）に設けられていると共に、前記椅子に着座する着座員の頭部に向けて配置され、
前記吹出口（８）から吹き出される風を前記着座員の耳下ないし首筋に向けることを特徴とする。
この構成によれば、吹出口（８）からの風を着座員の頭部の皮膚、特に、耳下から首筋に当たることができ、覚醒効果をより向上させることができる。

さらに、請求項５に記載の発明のように、送風部（４）と吹出口（８）との間のダクト（５、７）内に、空気を加熱または冷却する加熱冷却部（６）を設け、加熱冷却部（６）をオン提示期間に作動し、オフ期間に作動停止するよう制御すれば、特に加熱冷却部（６）の冷却機能を利用して送風部（４）からの風を冷却して吹出口（８）より吹き出し、着座員の頭部に冷風を当てることができ、覚醒効果を高めることができる。

また、請求項３に記載の発明では、人体に向けて風を吹き出すための吹出口（８）と、
前記吹出口より吹き出す風を生成する送風部（４）と、
オン提示期間でオンとなり、前記オン提示期間の終了によりオフとなる断続提示信号を生成する断続パルス生成手段（１１）と、
前記断続提示信号に応じて前記オンで前記送風部を駆動し前記オフで前記送風部の駆動を停止する風速制御部（１２）と、
前記吹出口の位置を変える吹出口変更手段（１６、１９、２１、２３）とを備え、
前記断続パルス生成手段は、前記オン提示期間を複数含むよう前記断続提示信号を生成すると共に、前記断続提示信号の前記オン提示期間を、前記オン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））より短い時間（Ｔ３（ｉ））でオンとオフとを複数回繰り返すよう前記断続提示信号を補正し、
前記吹出口変更手段は、前記吹出口からの風の吹出方向を前記断続提示信号における各オン提示期間において変化させることを特徴とする。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様に短い時間（Ｔ３（ｉ））による断続風を吹出口（８）より発生させるオン提示期間が複数設定される場合、このオン提示期間ごとに吹出口（８）の位置を変更して風の吹出方向を変化させることができる。これにより、風の当たる位置の変更により順応し難くすることができ、覚醒効果を高めることができる。さらに、この吹出口の位置をオン提示期間毎にランダムに設定すれば、吹出口の位置の予測困難性により覚醒効果をさらに高めることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の全体構成を示す図である。第１実施形態の居眠り防止装置は、車両のシート部に配置され、乗員、特に運転者の居眠りを防止するものである。シートクッション部１の下部に送風部４、シートバック部２に加熱冷却部６がそれぞれ配置されている。

送風部４はシートクッション部１の下部より周辺の空気を吸い込み、ダクト５側へ送風するものであり、空気通路をなすケース、後述する制御装置１０の風速制御部１２からの制御信号によって制御される駆動用モータ、および、この駆動モータによって駆動される送風ファン（図示せず）を有している。

具体的には、本実施形態の駆動用モータは周知の直流モータであり、風速制御部１２が制御信号として出力するブロワ電圧を変更することによって回転数制御される。また、送風ファンは遠心式送風ファンであり、空気は矢印Ａ方向に送風される。

送風部４と加熱冷却部６とはダクト５で接続されている。加熱冷却部６は周知のペルチェモジュールを備えている。本実施形態では、このペルチェモジュールの冷却機能を用いて、加熱冷却部６を通過する空気を冷却するようにしている。なお、このときペルチェモジュールが生ずる排熱は、加熱冷却部６の排熱ダクト（図示せず）よりシートバック部２の背面側へ放出されるようになっている。

なお、送風部４はシートバック部２内に設けてもよい。この場合、送風部４と加熱冷却部６とを一つのケース内に収納することができる。

ダクト７は、一方の端部は加熱冷却部６の吹出側に接続され、これより２つに分岐されてシートバック部２の上端部を通って、他方の端部はヘッドレスト３の左右両端側に設けられた一対の吹出口８として開口するよう配置されている。なお、吹出口８はヘッドレスト３内に設けられても、ヘッドレスト３とは別体としてシートバック部２の上端部に固定具（図示せず）により固定配置されるようにしてもよい。

それぞれの吹出口８の吹出方向（矢印Ｂ）は、シートに着座する着座員としての運転者の右側および左側の耳下ないし首筋に吹出空気が当たるように向けられている。これにより、吹出口８より加熱冷却部６により冷却された冷房風を吹き出し、この冷房風をシートに着座する着座員の耳下ないし首筋の皮膚に当てることにより、着座員に覚醒効果を生じさせるようにしている。

次に、本第１実施形態の電気制御部について説明する。電気制御部である制御装置１０は、断続パルス生成部１１、風速制御部１２および温度制御部１３をそれぞれ構成するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる３つのマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成されるものである。なお、この制御装置１０は、全体を１つのハードウェア回路で構成してもよい。

断続パルス生成部１１は、図２に示す３つの矩形波状のパルスＡ、Ｂ、Ｃを発生する。

パルスＡは、断続提示信号に相当し、次式で示される条件１および条件２を満足するよう、発生回数ｉに対してランダムな値として設定されるオン提示期間の継続時間Ｔ１（ｉ）、およびオフ期間の継続時間Ｔ２（ｉ）に基づく矩形パルス波形である。

すなわち、発生回数ｉごとに、Ｔ１（ｉ）は条件１で示される範囲内の任意のランダムな数値が選択される。さらに、Ｔ２（ｉ）は、発生回数ごとに上記決定されたＴ１（ｉ）に基づき、条件２で示される範囲内の任意のランダムな数値が選択される。

条件１：オン下限値＝１０ｓｅｃ≦Ｔ１（ｉ）≦オン上限値＝４０ｓｅｃ
条件２：オフ下限値＝Ｔ１（ｉ）／２≦Ｔ２（ｉ）≦オフ上限値＝２０ｓｅｃ
なお、これらオン下限値、オン上限値、オフ下限値、オフ上限値の意義については、後述する。

パルスＢは、パルスＡの立ち上がりと同期して立ち上がり、次式の条件３を満足するよう、発生回数ｉに対してランダムな値として設定される短周期の時間Ｔ３（ｉ）でオンとオフとを繰り返す矩形パルス波形である。すなわち、Ｔ３（ｉ）は発生回数ｉごとに、条件３で示される範囲内の任意のランダムな数値が選択される。なお、Ｔｎｉｎは送風部４が実現できる最短断続時間である。

条件３：Ｔｍｉｎ≦Ｔ３（ｉ）≦１．５ｓｅｃ
また、パルスＣは、断続提示信号であるパルスＡを短周期のパルスＢで補正したもの、すなわち、上記パルスＡとパルスＢとの論理積演算により決定される矩形パルス波形である。したがって、パルスＣは、パルスＡのオン提示期間（継続時間Ｔ１（ｉ）、ｉ＝１、２、・・・）中に、パルスＢの短周期での繰り返しオン、オフを行う、断続提示信号に相当する。

風速制御部１２は、断続パルス生成部１１からのパルスＣに応じて、パルスＣがオン（継続時間Ｔ３（ｉ）：Ｔｍｉｎ≦Ｔ３（ｉ）≦１．５ｓｅｃ）のときに送風部４へブロワ電圧を印加して駆動モータを回転させ、パルスＣがオフのときにブロワ電圧を０として駆動モータを停止させる。なおこのときのブロワ電圧は、駆動モータを短時間（数１００ｍｓｅｃ）に定常速度まで立ち上げる（起動させる）のに必要な電圧が設定される。

したがって、送風部４は、図２に示すように、比較的長い継続時間Ｔ１（ｉ）のオン提示期間中に、短い時間間隔Ｔ３（ｉ）でオン（送風）とオフ（停止）とを繰り返して作動し、その後の継続時間Ｔ２（ｉ）のオフ期間で送風を停止し、さらにその後、次のオン提示期間で継続時間Ｔ１（ｉ＋１）の間、短周期（時間間隔Ｔ３（ｉ＋１））のオンとオフとを繰り返す。

温度制御部１３は、断続パルス生成部１１からのパルスＡに応じて、パルスＡがオン提示期間（継続時間Ｔ１（ｉ）：１０ｓｅｃ≦Ｔ１（ｉ）≦４０ｓｅｃ）中には、加熱冷却部６へ所定量の電力を与えて加熱冷却部６のペルチェモジュールを冷却作動させ、パルスＡがオフ期間（継続時間Ｔ２（ｉ）：Ｔ１（ｉ）／２≦Ｔ２（ｉ）≦２０ｓｅｃ）中には、ペルチェモジュールへの電力供給を停止する。

ここで、上記パルスＡ〜Ｃのパルス幅についての具体的数値範囲について説明する。図３、図４は、本発明者らが行った実験結果を示す図である。実験条件は、１〜６０ｓｅｃの範囲内の一定値として設定される断続提示間隔Δで断続する風を、被験者の首筋位置に提示したときの、被験者が感じる、「目が覚めそう」〜「眠くなりそう」という覚醒感を、それぞれ数値（３〜−３）で表した結果である。

なお、被験者は９名であり、図３は断続風の風が当たっている期間（Ｔｏｎ＝Δ＝Ｔｏｆｆ）における覚醒感の平均値を表し、図４は、同じ断続風の風が休止している期間（Ｔｏｆｆ＝Δ＝Ｔｏｎ）における覚醒感の平均値を表している。

図３において、領域Ｐ１は短い時間間隔（Ｔｏｎ＝１ｓｅｃ）付近において断続風により動的なリズムとしての知覚（以下、リズム知覚という）が生じ、これによる覚醒効果が比較的大きい領域である。また、図３の領域Ｐ２は、断続風の提示期間Ｔｏｎが１０〜４０ｓｅｃの範囲で、静的な環境変化としての知覚により覚醒効果が比較的大きくなっている領域である。

すなわち、この領域Ｐ２では、比較的長い時間、風が提示されることにより覚醒感が高まると考えられる。ただし、風の提示期間Ｔｏｎが長くなりすぎると、覚醒度は低下傾向を示す。これは順応による効果と考えられる。

一方、図４の休止期間に関する実験結果では、領域Ｐ３の、断続風の休止期間Ｔｏｆｆが４０ｓｅｃ以上では、眠くなりそうという感覚が大きくなっており、休止期間を長くしすぎるとその休止期間中に眠くなりそうになることを示している。

また、図５は、人間の指への接触子による振動的な接触刺激を与えたときの順応および回復の時間についての公知の結果である。図５において、縦軸の閾値は、所定強度の刺激を提示時間を種々に変化させて与えて順応した皮膚表面に、振動刺激の振幅を変えながら提示し、感じられる最小の振動振幅を表している。また、マッチング量は、上記閾値の実験対象の指とは反対側の指に、閾値と同程度の振動感覚に調整された振動振幅を示している。

例えば、図５において、Ｐ４で示すように６００秒の刺激提示により順応した場合、閾値およびマッチング量が刺激提示前の状態の２デシベルに戻るまでに、提示時間の半分の３００秒を要することが示されている。この傾向は、いずれの刺激提示時間においても同様である。

すなわち、触覚は振動刺激に対して順応すること、および、いずれの振動刺激提示時間（１０〜１５００ｓｅｃ）においても、回復に要する時間は提示時間の約半分程度必要なことがわかる。

これらの結果から、図３の領域Ｐ１におけるリズム知覚特性を利用して、風の提示を１．５ｓｅｃ以下の短時間間隔Ｔ３（ｉ）でオンオフを繰り返すことにより、定常的な風の提示を行う場合よりも覚醒度を高めることができる。なお、このリズム知覚における時間間隔Ｔ３（ｉ）の下限値Ｔｍｉｎは、送風部４が実現できる最短断続時間であり、送風部４の駆動モータが小さいほど、あるいは、風速制御部１２が発生するブロワ電圧が大きいほど短くなり、本実施形態では１００ｍｓｅｃないし数１００ｍｓｅｃの値として設定される。

また本実施形態では、パルスＡのオン提示期間の継続時間Ｔ１（ｉ）を、図３の領域Ｐ２に基づきオン下限値を１０ｓｅｃ、オン上限値を４０ｓｅｃに設定している。これにより、オン提示期間を比較的長い継続時間とすることにより、このオン提示期間中の風の提示によって覚醒度を高めることができる。なお、上記動的なリズム知覚を利用したパルスＣの短周期の断続提示は、パルスＡにおけるオン提示期間中はほぼ静的な環境変化としても知覚されるので、この継続時間Ｔ１（ｉ）のオン提示期間中における、短時間Ｔ３（ｉ）の風のオンオフ（断続）提示により、覚醒効果をさらに高めることができる。

一方、風の提示の休止時間については、図５の結果の類推より、オフ期間の継続時間を直前のオン提示期間の継続時間の少なくとも半分以上設けることにより、直前の風の刺激による順応を回復させ、さらに、図４の領域Ｐ３についての知見より、休止時間を２０秒以内に制限することにより眠くなりそうという感覚を回避することができる。

したがって、上記条件３に示すように、オフ期間の継続時間Ｔ２（ｉ）を、直前のオン提示期間の継続時間Ｔ１（ｉ）／２をオフ下限値とし、２０ｓｅｃをオフ上限値として、これらの間の範囲の値とすることにより、オフ期間において確実に順応を回復させて、次のオン提示期間（Ｔ１（ｉ＋１））における風の提示に対して覚醒度を高めることができる。

電気制御部の説明に戻ると、制御装置１０には、断続パルス生成部１１での制御処理を開始させるためのオントリガ信号を発生するものとして、操作部１４と眠気検出部１５とが接続されている。操作部１４は、例えば、車両のステアリング部に設けられたスイッチ（図示せず）により構成され、運転者がこのスイッチのオン操作またはオフ操作を行うことにより、断続パルス生成部１１の制御を開始させるためのオントリガ信号または制御を停止させるためのオフトリガ信号を発生し断続パルス生成部１１へ出力する。

眠気検出部１５は、運転者の心拍数に基づいて運転者の眠気を検出するもので、例えば特開２００４−３５０７７３号公報等により公知になっている。具体的には、ステアリングホイールに設置された電極によって運転者の心拍数を測定し、さらに、眠気検出部１５が備える演算手段により、この心拍数を周波数分析して、予め覚醒時のピーク周波数に基づいて設定された覚醒度合指標帯域と眠気度合指標帯域に属するスペクトル信号の強度によって覚醒低下状態（あるいは眠気状態）にあるか否かを検出できるようになっている。

眠気検出部１５は、この覚醒低下状態が検出、すなわち眠気検出されたときにオントリガ信号を断続パルス生成部１１へ出力し、覚醒低下状態でないこと、すなわち眠気消失が検出されたときにオフトリガ信号を断続パルス生成部１１へ出力するようになっている。

次に、本第１実施形態の作動について説明する。図６のフローチャートは、断続パルス生成部１１、風速制御部１２および温度制御部１３の各マイクロコンピュータが協働して作動するときの、各部の処理手順を示している。なお、各マイクロコンピュータは、電源の投入により作動を開始する。

ステップＳ１００では、操作部１４および眠気検出部１５の少なくとも一方より、オントリガ信号が出力されるまで待機している。オントリガ信号が出力されると、ステップＳ１１０で、演算回数ｉの初期化処理（ｉ＝１）が行われ、次のステップＳ１２０で、断続パルス生成部１１が、条件１〜条件３に基づき、パルスＡ〜Ｃを、１周期分（継続時間Ｔ１（ｉ＝１）＋Ｔ２（ｉ＝１））のみ発生し、これを断続パルス生成部１１のバッファに保持する。

なお、オン提示期間の継続時間Ｔ１（ｉ）は条件１を満たす範囲の任意のランダム値として設定され、それに続くオフ期間の継続時間Ｔ２（ｉ）は、上記Ｔ１（ｉ）に応じて条件２を満たす範囲の任意のランダム値として設定される。さらに、短周期の継続時間Ｔ３（ｉ）は、予め設定されている最短断続時間Ｔｍｉｎに応じて条件３を満たす範囲の任意のランダム値として設定される。

これらのランダム値は、周知の乱数算出法にて算出することができるが、要は、順次発生する各パルス波形において、着座員にとって予測困難性、あるいは意外性があればよい。

次にステップＳ１３０で、断続パルス生成部１１は、バッファに保存した１周期分のパルスＣを風速制御部１２へ出力するとともに、１周期分のパルスＡを温度制御部１３へ出力する。このＳ１３０の処理により、断続パルス生成部１１のバッファに保持されていた１周期分のパルスＡ〜Ｃは削除され、一方、風速制御部１２のバッファには１周期分のパルスＣが保存され、温度制御部１３のバッファには１周期分のパルスＡが保持される。

ステップＳ１４０では、風速制御部１２が保持している１周期分のパルスＣに応じて送風部４を断続制御するとともに、温度制御部１３が保持している１周期分のパルスＡに応じて加熱冷却部６を制御する。

具体的には、風速制御部１２は、パルスＣのオンにおいて所定のブロワ電圧を送風部４へ出力し、パルスＣのオフにおいてブロワ電圧＝０とする。これにより、送風部４の送風ファンは、オン提示期間Ｔ１（ｉ）の間のみ、短い時間Ｔ３（ｉ）で送風および停止が繰り返される。

一方、温度制御部１３は、パルスＡのオン提示期間にペルチェモジュールを冷却作動させるので、吹出口８から、冷却された風が短い時間間隔で断続的に着座員の頭部（耳下ないし首筋）へ提示されて、着座員の覚醒を促す。

このＳ１４０でのオン提示期間における送風部４および加熱冷却部６の制御が始まると、並行してステップＳ１５０にて断続パルス生成部１１は、次（ｉ＝ｉ＋１）の１周期分のパルスＡ〜Ｃを発生させて、断続パルス生成部１１の上記Ｓ１３０で空になったバッファに保存しておく。

このときの各継続時間Ｔ１（ｉ＋１）、Ｔ２（ｉ＋１）、Ｔ３（ｉ＋１）はそれぞれ、上記Ｓ１２０における処理と同様、条件１〜３を満たすランダムな値として設定される。

ステップＳ１６０にて、時間経過が１周期の時間（Ｔ１（ｉ）＋Ｔ２（ｉ））経過するまではステップＳ１４０にもどる。すなわち、Ｓ１４０の処理は１周期分の時間（Ｔ１（ｉ）＋Ｔ２（ｉ））が経過するまで行われる。

Ｓ１４０にて１周期分の制御が終了すると、風速制御部１２のバッファおよび温度制御部１３のバッファからそれぞれ１周期分のパルスＣおよびパルスＡは破棄される。そして、次のステップＳ１７０でｉがインクリメントされたのち、ステップＳ１８０で操作部１４または眠気検出部１５よりオフトリガ信号が出力されない場合はステップＳ１３０へ戻り、次の周期（ｉ＋１）の処理を行う。

具体的には、Ｓ１３０にて、先のＳ１５０において生成されて断続パルス生成部１１のバッファに保持されている次の周期（ｉ＝ｉ＋１）のパルスＡ〜Ｃのうち、パルスＣを風速制御部１２へ出力し、パルスＡを温度制御部１３へ出力する。その後、Ｓ１４０では周期（ｉ＝ｉ＋１）のパルスＣ、Ａに基づき送風部４、および加熱冷却部６の制御が行われ、並行してＳ１５０でその次の周期（ｉ＝ｉ＋２）のパルスＡ〜Ｃが生成、保持される。この処理が、Ｓ１３〜Ｓ１８０の間で繰り返される。

ステップＳ１８０でオフトリガ信号が出力されていれば、スタートに戻る。これにより、本制御ルーチンは、オントリガ信号が出力される（Ｓ１００）と、処理が開始され、オフトリガ信号が出力される（Ｓ１８０）と処理が停止して、次にオントリガ信号が出力されるまで待機することになる。

以上のように、本第１実施形態では、オン提示期間（継続時間Ｔ１（ｉ））において、それよりも短い時間Ｔ３（ｉ）で送風（オン）および送風停止（オフ）を繰り返すことにより、着座員に刺激の時間変化量が大きいリズム知覚を与え覚醒度を高めることができる。

また、風を提示する期間であるオン提示期間の継続時間Ｔ１（ｉ）を１０ｓｅｃ以上、４０ｓｅｃ以下の範囲の値としたので、静的な環境変化、すなわち順応しにくい風の提示を行って覚醒度を高めることができる。

さらに、風の提示を行わないオフ期間の継続時間Ｔ２（ｉ）を２０ｓｅｃ以下の値としたので、眠くならないうちに次のオン提示期間を開始することができ、覚醒度を高めることができる。

また、オフ期間の継続時間Ｔ２（ｉ）のオフ下限値を、そのオフ期間の直前のオン提示期間の継続時間Ｔ１（ｉ）の半分としているので、あるオン提示期間（継続時間Ｔ１（ｉ））において風に順応していても、その次のオフ期間（継続時間Ｔ２（ｉ））で確実に回復可能にするので、さらに次のオン提示期間（継続時間Ｔ１（ｉ＋１））における風の提示に対して、覚醒度を高めることができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本第２実施形態は、第１実施形態とは、吹出口８の形状が異なっている。すなわち、第１実施形態では、吹出口８は単にダクト７の先端に設けられた開口部として形成されており、吹出口８から吹き出される風は、パルスＣに基づく送風部４のオンオフ作動により断続風として発生するものであった。本第２実施形態では、左右一対の吹出口８の構成は、上記第１実施形態とは異なり、各吹出口８に通風路を開閉して断続風を発生する機構と、風を吹き出す噴出孔の位置を変える機構とを設けている。以下、第１実施形態と異なる構成について説明し、同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。

図７は第２実施形態の全体構成を示す図であり、図８は第２実施形態の吹出口８部分の概略構成を示す図である。

送風部４からダクト５、加熱冷却部６およびダクト７までの送風路の構成は、第１実施形態と同じである。第２実施形態の吹出口８は、ダクト７の下流側端に設けられ、気圧緩衝用タンク１７、ステッピングモータ１９、外筒部２０、回転板２２、吹出口シリンダ２３および４つの噴出孔２４ａ〜２４ｄ等を備えている。

気圧緩衝用タンク１７は、ダクト７の下流側端に設けられた所定容量の空間を備え、ダクト７との連通面と直角方向の面に開口部１８が形成されている。開口部１８をおおうように、気圧緩衝用タンク１７の壁面に外筒部２０が固定して設けられており、外筒部２０は開口部１８からの通風路を形成している。

外筒部２０内には、開口部１８の中心位置にステッピングモータ１９が図示しない固定部材により外筒部２０に固定配置されている。このとき、開口部１８から吐出される空気はステッピングモータ１９の外周を通って外筒部２０の下流側へ流れる。

ステッピングモータ１９の回転軸１９ａは外筒部２０の軸心と一致するよう配置される。回転軸１９ａには軸方向に対して垂直な回転板２１が設けられている。回転板２１には、所定の半径位置に円形の通気穴２２が１つ設けられている。したがって、ステッピングモータ１９が指令値に基づき正逆回転するのに応じて、通気穴２２の位置は正逆回転方向に移動する。

外筒部２０における回転板２１の下流側には、吹出口シリンダ２３が外筒部２０の内壁に密着嵌合するように設けられている。吹出口シリンダ２３には、通気のための４つの噴出孔２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄが設けられている。

図９（ａ）は噴出孔２４ａ〜２４ｄの出口側からみた吹出口シリンダ２３の平面図であり、同（ｂ）は送風時の出口側から回転板２１をみた図、同（ｃ）は送風停止時の出口側から回転板２１をみた図である。

これらの噴出孔２４ａ〜２４ｄは、吹出口シリンダ２３において、外筒部２０の軸方向に貫通する円筒状の孔として形成されている。さらに、これらの噴出孔２４ａ〜２４ｄは、図９（ａ）に示すように、通気穴２２の回転板２１上の半径位置と同一周上で、互いに９０度隔てて設けられている。各噴出孔２４ａ〜２４ｄの直径は、回転板２１の通気穴２２の直径に等しく、かつ、吹出口シリンダ２３における中心角で４５度未満となるように設定されている。

次に、第２実施形態の電気制御部について説明する。第２実施形態においても、電気制御部である制御装置１０は、断続パルス生成部１１、風速制御部１２、温度制御部１３および吹出口制御部１６をそれぞれ構成するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる４つのマイクロコンピュータと、その周辺回路にて構成されるものである。なお、この制御装置１０は、全体を１つのハードウェア回路で構成してもよい。

断続パルス生成部１１は、上記第１実施形態と同様、図２に示すパルスＡ、パルスＢ、パルスＣを生成する。これらは、上記第１実施形態と同様の発生条件１〜３に基づき生成されるので、説明を省略する。

さらに、本第２実施形態では、断続パルス生成部１１は、パルスＡのオンに同期して、噴出孔位置信号をランダムに生成する。具体的には、パルスＡの各オン提示期間の立ち上がり時に、噴出孔２４ａ〜２４ｄの位置を表す角度（例えば、−９０度、０度、９０度、１８０度）のうちの１つをランダムに選択して、これを表す信号を噴出孔位置信号とする。これをオン提示期間の開始時に毎回行う。

風速制御部１２は、断続パルス生成部１１からのパルスＡに応じて、パルスＡがオン提示期間（継続時間Ｔ１（ｉ）：１０ｓｅｃ≦Ｔ１（ｉ）≦４０ｓｅｃ）中には送風部４へブロワ電圧を印加して駆動モータを回転させ、パルスＡがオフ期間（継続時間Ｔ２（ｉ）：Ｔ１（ｉ）／２≦Ｔ２（ｉ）≦２０ｓｅｃ）中にはブロワ電圧を０として駆動モータを停止させる。

温度制御部１３は、断続パルス生成部１１からのパルスＡに応じて、パルスＡがオン提示期間（継続時間Ｔ１（ｉ）：１０ｓｅｃ≦Ｔ１（ｉ）≦４０ｓｅｃ）中には、加熱冷却部６へ所定量の電力を与えて加熱冷却部６のペルチェモジュールを冷却作動させ、パルスＡがオフ期間（継続時間Ｔ２（ｉ）：Ｔ１（ｉ）／２≦Ｔ２（ｉ）≦２０ｓｅｃ）中には、ペルチェモジュールへの電力供給を停止する。

したがって、送風部４における送風が行われる間、加熱冷却部６においてペルチェモジュールが通過する空気を冷却することとなる。

吹出口制御部１６は、断続パルス生成部１１からのパルスＣおよび噴出孔位置信号に応じて、ステッピングモータ１９への指令値を出力する。具体的には、パルスＣのオフからオンへの立上がり時に、ステッピングモータ１９を噴出孔位置信号で指定される噴出孔２４ａ〜２４ｄの位置へ回転させ、パルスＣのオンからオフへの立下り時に、噴出孔位置から退避位置である−４５度回転位置へ回転させる。

吹出口制御部１６が、これを、オン提示期間中の短時間（Ｔ３（ｉ））毎に、オン、オフのそれぞれの立上がりに同期して繰り返すことにより、ステッピングモータ１９により回転される回転板２１の通気穴２２の位置は、パルスＣのオン時には、図９（ｂ）に示すように例えば噴出孔２４ａと一致し、パルスＣのオフ時には、図９（ｃ）に示すように、その退避位置である、−４５度の位置（噴出孔２４ａと噴出孔２４ｂとの中間位置）に回転する。

通気穴２２の位置が噴出孔２４ａ〜２４ｄのいずれかと一致すれば、その一致した噴出孔から着座員に向けて冷風が吹き出される。また、通気穴２２が−４５度の位置に回転移動することにより、回転板２１は吹出口シリンダ２３の全ての噴出孔を塞いで、着座員への送風を停止させる。

なお、吹出口８の外筒部２０におおわれた、ステッピングモータ１９、通気穴２２を備えた回転板２１、噴出孔２４ａ〜２４ｄを備えた吹出口シリンダ２３および吹出口制御部１６が吹出口変更手段に相当する。

断続パルス生成部１１には、オントリガ信号およびオフトリガ信号を発生する操作部１４と眠気検出部１５とが接続されている。なお、これらは第１実施形態と同様であるので説明は省略する。

次に、本第２実施形態の作動について説明する。図１０のフローチャートは、第１実施形態と同様、断続パルス生成部１１、風速制御部１２、温度制御部１３および吹出口制御部１６の各マイクロコンピュータが協働して作動するときの、各部の処理手順を示している。なお、各マイクロコンピュータは、電源の投入により作動を開始する。なお、第１実施形態と同様の処理を行うステップには同一符号を付して説明を省略する。

ステップＳ１００からステップＳ１２０までは、第１実施形態と同様である。次のステップＳ１３２では、断続パルス生成部１１は、バッファに保存した１周期分（継続時間Ｔ１（ｉ）＋Ｔ２（ｉ））のパルスＡを風速制御部１２および温度制御部１３へ出力する。

また、本第２実施形態においては、断続パルス生成部１１は、パルスＡのオン提示期間の立ち上がりに対応して、４つの噴出孔２４ａ〜２４ｄの一つをランダムに選択することにより噴出孔位置信号を生成し、この噴出孔位置信号と１周期分のパルスＣとを吹出口制御部１６へ出力する。

このＳ１３２の処理により、断続パルス生成部１１のバッファに保持されていた１周期分のパルスＡ〜Ｃは削除され、一方、風速制御部１２および温度制御部１３の各バッファには１周期分のパルスＡが保持され、吹出口制御部１６のバッファには１周期分のパルスＣと噴出孔位置信号とが保持される。

ステップＳ１４２では、風速制御部１２が保持している１周期分のパルスＡに応じて送風部４を制御し、同時に温度制御部１３が保持している１周期分のパルスＡに応じて加熱冷却部６を制御する。

具体的には、パルスＡのオン提示期間（継続時間Ｔ１（ｉ））の間、送風部４は送風を継続するとともに、加熱冷却部６のペルチェモジュールは冷却作動して、この間、吹出口８に設けた気圧緩衝用タンク１７内に冷風が送られる。

次のステップＳ１４４では、吹出口制御部１６が保存している１周期分のパルスＣおよび噴出孔位置信号に基づき回転板２１の位置制御を行う。具体的には、パルスＣの立上がり時に、ステッピングモータ１９を噴出孔位置信号で指定される位置（−９０度、０度、９０度、１８０度のいずれか）まで回転させ、パルスＣの立下り時にその指定位置から−４５度の退避位置へ回転させることを、パルスＣの短時間（Ｔ３（ｉ））のオンオフ毎に繰り返す。

すなわち、このオンオフの繰り返しは１周期中のオン提示期間（継続時間Ｔ１（ｉ））の間継続され、これにより、指定された噴出孔２４ａ〜２４ｄのうちの１つより、短時間Ｔ３（ｉ）冷風の吹き出しが繰り返し行われ、この冷風が断続的に着座員の頭部（耳下ないし首筋）へ提示されて、着座員の覚醒を促す。

なお、ステップＳ１６０での判定に基づき、Ｓ１４２、Ｓ１４４にて１周期分の制御が終了すると風速制御部１２、温度制御部１３および吹出口制御部１６の各バッファに保持されていた１周期分のパルスＡ、パルスＣおよび噴出孔位置信号は削除される。

このＳ１４２およびＳ１４４でのオン提示期間における送風部４、加熱冷却部６および吹出口制御部１６の制御が始まると、第１実施形態と同様、並行してステップＳ１５０にて断続パルス生成部１１は、次（ｉ＝ｉ＋１）の１周期分のパルスＡ〜Ｃを発生させて、断続パルス生成部１１の上記Ｓ１３２で空になったバッファに保持しておく。このパルスＡ〜Ｃの各継続時間Ｔ１（ｉ＋１）、Ｔ２（ｉ＋１）、Ｔ３（ｉ＋１）も第１実施形態と同様条件１〜３を満たすランダムな値として設定される。

なお、ステップＳ１６０、Ｓ１７０、Ｓ１８０での処理は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

以上のように、本第２実施形態では、第１実施形態と同様の効果を奏する。

さらに、本第２実施形態では、噴出孔位置をオン提示期間毎にランダムに変化させるので、着座員の風に当たる位置を変化させて風の提示に対して順応しにくくすることができるとともに、着座員にどの部位に風が当たるかの予測を困難にさせることができる。これにより、着座員の覚醒度を高めることができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態では、ステップＳ１８０において、操作部１４または眠気検出部１５からオフトリガ信号が出力されるまで、繰り返しオン提示期間を設ける例を示したが、これに限らず、１回のオントリガ信号の出力（Ｓ１００）毎に、オン提示期間を１回分のみ生成し、この１回のオン提示期間における制御が終了したら、動作を終了するようにしてもよい。すなわち、１回のオン提示期間が終了して、着座員がさらに覚醒度を高めたいと判断したときに操作部１４のスイッチ操作により制御を再度開始させることは、その操作自体、着座員の覚醒度を高める効果があり有効である。

上記各実施形態では、吹出口８はヘッドレスト３の左右両端部に一対設け、これらから吹き出される風を同様に生成する例を示したが、これに限らない。すなわち、吹出口８は１つのみでもよい。あるいは、一対設けた場合は、左右でそれぞれ異なった風の生成を行ってもよい。例えば、パルスＣにおけるオンオフを左右で逆にし、左の吹出口８から風を吹き出しているときに、右の吹出口８からは風を停止するようにしてもよい。

さらには、吹出口８を、車室天井やセンターピラー部に設けて、これらの吹出口から運転者の頭部へ断続風（冷風）を吹き出すようにしてもよい。この場合は、フロントエアコンの空調ユニットを送風部として利用することができる。

また、上記各実施形態では、車両のシートに着座する運転者の居眠り防止装置に適用した例を示したが、これら車両用に限らない。例えば、室内で、椅子に着座して、あるいは立ったまま、作業行為や学習行為などを行う作業者や学生等に対して、これらの行為者が着座している椅子や行為者近傍の机、柱等の構造物に上記実施形態の吹出口を設けて、これによりこれら行為者の眠気を防止することが可能である。

第１実施形態の全体構成を示す図である。 パルスＡ、Ｂ、Ｃの各波形と、生成条件を示す図である。 断続提示間隔と提示時の知覚との関係の実験結果を示す図である。 断続提示間隔と停止時の知覚との関係の実験結果を示す図である。 振動接触刺激に対する順応時間および回復時間に関する公知の実験結果を示す図である。 第１実施形態の全体の処理手順を示す図である。 第２実施形態の全体構成を示す図である。 第２実施形態の吹出口の概略構成を示す図である。 （ａ）は噴出孔の出口側から見た吹出口シリンダの平面図、（ｂ）は同方向から見た送風時の回転板の平面図、（ｃ）は同方向からみた送風停止時の回転板の平面図である。 第２実施形態の全体の処理手順を示す図である。

符号の説明

４…送風部、５、７…ダクト、６…加熱冷却部（ペルチェモジュール）、８…吹出口、
１０…制御装置、１１…断続パルス生成部、１２…風速制御部、１３…温度制御部、
１４…操作部（操作スイッチ）、１５…眠気検出部。

Claims (9)

1. 人体に向けて風を吹き出すための吹出口（８）と、
   前記吹出口より吹き出す風を生成する送風部（４）と、
   オン提示期間でオンとなり、前記オン提示期間の終了によりオフとなる断続提示信号を生成する断続パルス生成手段（１１）と、
   前記断続提示信号に応じて前記オンで前記送風部を駆動し前記オフで前記送風部の駆動を停止する風速制御部（１２）と、
   前記吹出口の位置を変える吹出口変更手段（１６、１９、２１、２３）とを備え、
   前記断続パルス生成手段は、前記オン提示期間の終了から、前記オン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））の半分以上の時間（Ｔ２（ｉ））のオフ期間経過後に、次のオン提示期間を開始するよう前記断続提示信号を生成すると共に、前記断続提示信号の前記オン提示期間を、前記オン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））より短い時間（Ｔ３（ｉ））でオンとオフとを複数回繰り返すよう前記断続提示信号を補正し、
   また、前記断続パルス生成手段は前記オン提示期間を複数含むよう前記断続提示信号を生成し、
   前記吹出口変更手段は、前記吹出口からの風の吹出方向を前記断続提示信号における各オン提示期間において変化させることを特徴とする居眠り防止装置。
2. 前記オフ期間の時間（Ｔ２（ｉ））の上限値は２０秒であることを特徴とする請求項１に記載の居眠り防止装置。
3. 人体に向けて風を吹き出すための吹出口（８）と、
   前記吹出口より吹き出す風を生成する送風部（４）と、
   オン提示期間でオンとなり、前記オン提示期間の終了によりオフとなる断続提示信号を生成する断続パルス生成手段（１１）と、
   前記断続提示信号に応じて前記オンで前記送風部を駆動し前記オフで前記送風部の駆動を停止する風速制御部（１２）と、
   前記吹出口の位置を変える吹出口変更手段（１６、１９、２１、２３）とを備え、
   前記断続パルス生成手段は、前記オン提示期間を複数含むよう前記断続提示信号を生成すると共に、前記断続提示信号の前記オン提示期間を、前記オン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））より短い時間（Ｔ３（ｉ））でオンとオフとを複数回繰り返すよう前記断続提示信号を補正し、
   前記吹出口変更手段は、前記吹出口からの風の吹出方向を前記断続提示信号における各オン提示期間において変化させることを特徴とする居眠り防止装置。
4. 前記送風部（４）は椅子のシートクッション部（１）またはシートバック部（２）に設けられ、
   前記吹出口（８）は、前記送風部（４）からの風を通すダクト（５、７）の先端部に形成されて、前記シートバック部または前記椅子のヘッドレスト部（３）に設けられていると共に、前記椅子に着座する着座員の頭部に向けて配置され、
   前記吹出口（８）から吹き出される風は前記着座員の耳下ないし首筋に向けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の居眠り防止装置。
5. 前記ダクト内（５、７）には空気を加熱または冷却するよう作動する加熱冷却部（６）が設けられており、前記加熱冷却部（６）は前記オン提示期間に作動し、前記オフ期間に作動停止するよう制御されることを特徴とする請求項４に記載の居眠り防止装置。
6. 前記短い時間のオンおよびオフの各継続時間（Ｔ３（ｉ））の最大値は１．５秒として設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の居眠り防止装置。
7. 前記オン提示期間の継続時間（Ｔ１（ｉ））は１０秒〜４０秒の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の居眠り防止装置。
8. 前記オン提示期間が複数設定されるとき、前記オン提示期間の各継続時間（Ｔ１（ｉ））はランダムに設定されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の居眠り防止装置。
9. 前記オフ期間が複数設定されるとき前記オフ期間の各継続時間はランダムに設定されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の居眠り防止装置。

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