頭脳活動向上機器及び皮膚老化防止機器

【課題】頭脳活動向上機器及び皮膚老化防止機器を提供する。
【解決手段】気流発生装置を用いて発生させた気流を頭部に吐出させる頭脳活動向上機器を開示する。この頭脳活動向上機器は、ケースと、ケースの一側に形成された空気吸入口と、水素イオンを生成するセラミックプレート部及びこのセラミックプレート部から離間して設けられて電子及びスーパーオキシドアニオンを生成する電子発生部を含む気流発生装置と、該気流発生装置より発生したスーパーオキシドアニオン及び水素原子を頭部に吐出させる吐出口と、を含む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、頭脳活動向上機器に関するもので、より詳細には、気流発生装置を用いて発生させた気流を頭部に吐出させる頭脳活動向上機器に関する。
【0002】
また、本発明は、皮膚老化防止機器に関するもので、より詳細には、水素発生装置を用いて皮膚の老化を防止できるようにした皮膚老化防止機器に関する。
【背景技術】
【0003】
室内空気質は、室内居住者に精神的、心理的にも影響を及ぼすことができる。その例として、室内で複合的な汚染源から発生する汚染物質は、喘息、アレルギー性疾患を引き起こすが、これは注意集中力の減退を招き、結論的に遂行能力を妨害することにつながる。実際に、室内空間で仕事をする作業者にとって室内空気質は作業能率に影響を与えると報告されている(Fisk, 2000; Mendell et al., 2002a)。また、Seppa nen et al, (2006)は、室内空間の換気による室内空気質の改善と作業遂行能力との関係を定量的に分析して報告したことがある。
【0004】
室内環境が室内居住者の身体的な健康の他に精神的、心理的健康までも保障しなければならない等、室内空気の機能と役割は増大しつつあり、このような要求に伴って快適な室内環境を作るための技術開発の必要性も台頭してきた。
【0005】
その中でも学習空間や業務空間は、頭脳活動を向上させて最大の効率をもたらす空間としなければならない。そして、本発明は、このような空間作りのために気流発生装置を用いて人間の頭脳活動を向上させようとしており、このような頭脳活動を評価するための客観的な指標として下の脳波及び心電図特性が活用されている。
【0006】
一般に、脳波とは、頭皮電極から得られた頭皮上脳波(scalp EEG)のことをいう。脳波(electroencephalogram:EEG)は、客観的、非浸襲的、連続的に簡単に大脳機能を評価できる検査法である。
【0007】
脳波からわかることは、簡単に言えば、脳の機能、特に脳の活動性が弱くなっているか、反対に高まっているかという点である。すなわち、脳の活動レベルを示す客観的指標がわかる。したがって、時々刻々変化する脳活動の変動を空間的・時間的に把握できるものとして脳波(EEG)検査の価値は認められている。
【0008】
脳波に反映される脳の電気的活動は神経細胞(neurons)、膠細胞(glial cells)、脳血液関門(blood−brain barrier)により決定されるが、主として神経細胞により発生する。脳の重さの半分を占める膠細胞は、神経細胞が連接している部位であるシナプスでイオン、分子の流れを調整し、神経細胞同士間の構造の維持、支え、補修の役割などを果たす。脳血液関門は、脳血管中の各種物質の中から必要な物質のみを選別して通過させる役割を果たす。膠細胞及び脳血液関門による脳波の変化は少しずつ徐々に起こり、これに比べて神経細胞の活動による脳波の変化は大きく、速く且つ多様に発生する。
【0009】
一般的に、脳波は、振動する周波数の範囲によって人為的にデルタ波(0.2〜3.99Hz)、シータ波(4〜7.99Hz)、アルファ波(8〜12.99Hz)、ベータ波(13〜29.99Hz)、ガンマ波(30〜50Hz)に区分して呼ぶ。
【0010】
デルタ波は主として、正常人の深い睡眠時や新生児において著しく現れる。もし、目覚めている人においてデルタ波が平均範囲よりも非常に多く現れると、大脳皮質部上の悪性腫瘍または麻酔、昏睡状態関連疾病を疑うことができる。もし、健康な正常人であるにもかかわらずデルタ波が目立つと、脳波測定時に目を瞬いたり身体を激しく動いたりした場合が大部分である。このような目の動きや身体の動きにより発生する雑音の周波数領域はデルタ波周波数領域とほとんど一致するから、あたかもデルタ波が増加したかのように見えることができる。したがって、通常、長時間脳波測定実験をする場合には目の動きや身体の動きが必須に発生するので、デルタ波のパワー増減は分析要素として考慮に入れないのが普通である。
【0011】
シータ波は、情緒安定または睡眠につながる過程で主として現れる波で、成人よりは子供に多く分布する。シータ波は、記憶力、超能力、創意力、集中力、不安解消などを含む多くの様々な状態と関連していると報告されている。
【0012】
アルファ波は、緊張弛緩のような安らかな状態で主として現れ、安定で楽な状態であるほど振幅が増加する。一般的にこれは規則的な波動の形態で連続して現れ、頭頂部と後頭部で最も大きく記録され、前頭部に最も小さく現れる特性がある。特に安定したアルファ波が現れる時は目をとじて落ち着くとアルファ波は抑制される。この現象を‘アルファ波阻止’という。アルファ波は脳の発達と密接な関係があり、幼児期には4〜6Hzで測定されるが、その後、年を取るほど周波数も増加し、20歳程度に成人の値に至ることとなる。
【0013】
ベータ波は主に前頭部で多く現れ、覚醒の時、話す時のように全ての意識的な活動をする時に現れる。特に、不安な状態や緊張時、複雑な計算処理時に優勢に現れたりする。
【0014】
ガンマ波は、ベータ波よりも速く振動する形態で、情緒的により焦燥している状態であるか、推理、判断などの高度な認知情報処理と関連が深いと報告されている。
【0015】
デルタ、シータ、アルファ、ベータ、ガンマ波は、便宜のために作為的に分類した脳波の周波数領域である。ある研究者は、Lowアルファ、Middleアルファ、Highアルファ等とより細分化して分析することもある。通常、特定状態の脳波特徴を分析しようとする研究者は、0〜50Hzの各周波数成分に対するパワーの分布を全体的に示すパワースペクトラム分布をまず観察した後、有意に変わる周波数成分を見つけて意味を与えたりもする。
【0016】
心電図は、血液循環ポンプ作用をする心臓の電気的活動が反映された信号で、P−Q−R−S−T波に該当する連続した様々なピークの形態で現れる。このうち、通常、両方向の最も高いピークがRピークに該当し、このようなRピークは毎心拍動ごとに反復的に現れる。
【0017】
一般的にPQRSTで構成された各心電図波形の形態検査は、心臓の気質的病変に起因した各種心臓疾患診断時に有用であるのに対し、連続したRピーク間の時間間隔情報は自律神経の機能評価時に有用である。このようなRピーク間の間隔、すなわち心拍間隔変化を心拍変移度と呼び、R−R−interval variabilityとも呼ばれる。普通、心拍間隔は特定誤波範囲条件で脈波、心音などからも間接的な抽出が可能であるが、敢えて心電図を意味するR−R interval variabilityと標準命名された理由は、正確な心拍間隔情報を得るには、他の信号に比べて著しく明快なRピークを利用することが好ましいためである。
【0018】
心電図信号でRピークはあたかも非常に規則的に発生するように見えるが、実際定量的な数値で間隔を調査してみると、毎拍動の度に少しずつ変わる。すなわち、5分間測定した心電図信号でRR間隔の変化をグラフ形態で表示してみると、一定範囲内で少し高くなったり低くなったりする無作為的な振動形態のように見える。国際心臓学会では臨床活用時における定量的変数の正確で高い再現性のために5分間測定することを薦めている。このようなRR間隔の微細な変化パターンは、ストレスに最も敏感に反応する自律神経系(交感及び副交感神経系:sympathetic and parasympathetic nervous system)の活動様相に大きく依存する。したがって、RR間隔変化パターンは、基本的な自律神経異常検査の他にストレス検査時にも有用に活用されている。
【0019】
一般的に、交感神経系は、攻撃、防御的なストレス状況で主に活性度が高くなり、副交感神経系は、安らかで弛緩した状態で活性度が高くなる。たとえば、初期ストレス状態時にはまず交感神経活性が高くなり、このような高い交感神経活性は、心拍動数の増加、血圧及び血糖の増加、自発筋肉への血流量の増加、汗分泌、内部臓器への血流減少などを誘発することとなる。一方、安らかな身体弛緩状態時には副交感神経活性度が増加し、心拍動数及び血圧の減少、唾液分泌増加、腸運動の増加、睡眠などを誘発する。
【0020】
交感及び副交感神経に刺激が加えられた時、交感神経の反応時間は副交感神経に比べて5秒程度遅れて現れる。したがって、交感神経の活性化はRR間隔の遅い変化パターンを誘導し、副交感神経(迷走神経:vagus nerve)は相対的に速い変化パターンを誘導することとなる。この点が、RR間隔変化パターンから、遅く振動する成分のパワー(LF:Low Frequency)及び速く振動する成分のパワー(HF:High frequency)という定量的変数を通じてそれぞれ交感及び副交感神経の活性度を独立的に測定可能にするのである。
【0021】
交感及び副交感神経系は、いずれか一方が過度に活性化された場合にはいずれか他方がそれを阻止してバランスさせようとする相互調整作用をする。このような相互調整機能が正常になされているかを把握するためには、副交感に対する交感神経活性度の割合(自律神経バランス指数)を調べてみなければならない。副交感または交感のいずれか一方へと活性度が偏りすぎた状態が長く続くと、活性度が高く維持された該当の神経がエネルギーを消尽し、結局としてその機能を失う恐れがある。
【0022】
一方、人間の皮膚は絶え間なく変化していき、その最も代表的な例が、老化による皮膚の機能低下及び視覚的な美しさの減少である。皮膚の老化は、主に、遺伝的要素による内的老化と、太陽光線などの外部環境的要素による外的老化とに区別される。このような外的老化には、皮膚にできるシワがあり、シワの代表的な因子として活性酸素、紫外線及びコラーゲンの生合成減少などが挙げられる。
【0023】
皮膚の内的老化は人為的な調節が不可能であるが、外的老化は、活性酸素の除去、繊維芽細胞の増殖及びコラーゲンの生合成促進などによって、内的要因に比べて容易に調節可能である。
【0024】
人の皮膚は、量的・質的な面において非常に大きい経年変化が生じる。このような自然老化の他にも、様々な外部環境によって刺激を受けることになる。すなわち、分子生物学的な変化や外部の物理・化学的因子によって一連の変化が起きる。特に、太陽光線中の紫外線(ultraviolet ray)による損傷を光老化(photo aging)といい、これに関する研究が活発に行われてきている。一般に、紫外線は、その波長によって紫外線A(320〜400nm)、紫外線B(280〜320nm)、そして紫外線C(190〜280nm)の3種類に区別される。太陽光から地表に到達する紫外線のうち、紫外線Cは、大気圏の上層部にあるオゾン層で吸収・散乱されてろ過されるので、自然的光化学反応に特別な影響を及ぼさない。紫外線Aは、一次的には太陽から放出されるが、人工ランプなどからも放出され、皮膚の表皮と真皮層に深く透過する。このため、紫外線Aは、現在、皮膚に最も多い影響を与える要素として注視されている。しかし、紫外線Bの照射は、紫外線Aよりも危険である。すなわち、紫外線Bは紫外線Aよりも波長が短いため皮膚深くまでは侵入できないと知られているが、紫外線Aに比べてはるかに強いエネルギーを持っているため、皮膚表面に鮮明な紅斑を発生させる一方で、皮膚の光老化を促進する波長として知られている。紫外線による皮膚損傷には、紫外線により形成された活性酸素種が、細胞信号体系に信号を送り、結局として皮膚の細胞外物質(extracellular matrix:ECM)の成分であるコラーゲンやゼラチンなどを分解する酵素であるMMP(matrix metalloproteinase)を合成させることでコラーゲンやゼラチンを破壊し、皮膚にシワを招くものがある。
【0025】
コラーゲンは、皮膚の繊維芽細胞で生成される主要基質タンパク質で、細胞外間質に存在し、生体タンパク質の総重量の30%を占める重要なタンパク質で、堅固な3重らせん構造を持っている。主な機能としては、皮膚の機械的堅固性、結合組織の抵抗力及び組織の結合力、細胞接着の支持、細胞分割及び分化の誘導などが知られている。コラーゲンは、皮膚老化の外因とされる紫外線への露出によっても破壊され、紫外線による変化は、紫外線に露出された時間に比例すると知られている。紫外線は、皮膚真皮層において弾力繊維性物質を蓄積させるとともに膠原線維を変性させ、皮膚にシワの発生及び弾力性の低下を招く。
【0026】
一方、MMPは、多形核好中球(Polymorphonuclear neutrophil)、大食細胞(Macrophage)、歯肉線維芽細胞(Fibroblast)、骨細胞(Bone cell)などのような細胞から分泌されるカルシウム及び亜鉛依存性エンドペプチダーゼ(Endopeptidase)であり、中性pHで作用し、基質として様々な細胞外基質を利用する。このようなタンパク質分解酵素は、胚発生、組織の形成、癌転移、歯周疾患、関節リウマチ、炎症、糖尿病、角膜潰瘍、骨多孔症、胃潰瘍、外傷、皮膚老化及びシワ、火傷及び傷の治療のような病理学的過程と各種疾患に関与するものと知られている。
【0027】
また、シワの予防及び治療のための研究の発展に伴って皮膚におけるコラーゲンの重要な機能が明らかにされつつあり、これらの研究から、皮膚内コラーゲンの合成促進によりコラーゲンの代謝が活発になると、真皮マトリクスの成分が増加し、シワの改善、弾力増進、皮膚強化などの効果があるものとされている。
【0028】
皮膚老化過程について簡略に説明すると、紫外線への露出は、真皮内タンパク質(コラーゲン)の生成を減少させ、タンパク質分解酵素(collagenase)であるMMPを増加させる。皮膚のシワは、真皮内コラーゲン欠乏と直接関連しており、皮膚老化によるコラーゲン欠乏やタンパク質分解酵素の増加によって発生する。したがって、生体でコラーゲン合成を阻害するMMPの濃度を低減させる方案が要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0029】
本発明の一側面は、学習効率及び業務能率が向上するように頭部に快適な気流を吐出させ、頭脳活動を向上させる頭脳活動向上機器を開示する。
【0030】
また、皮膚(主に顔)の老化を防止できる皮膚老化防止機器を開示する。
【課題を解決するための手段】
【0031】
本発明の思想による頭脳活動向上機器は、脳波及び心電図の変化をもたらす気流発生装置を含むことを特徴とする。
【0032】
前記気流発生装置は、水素イオンを生成させるセラミックプレート部と、前記セラミックプレート部から離間して設けられ、電子及びアニオンを生成する電子発生部と、を含む。
【0033】
前記セラミックプレート部は放電電極及び誘導電極を含み、前記放電電極と誘導電極との間にプラス成分の高電圧が印加されると水素イオンが生成される。
【0034】
前記電子発生部は針状電極を含み、前記針状電極にマイナス成分の高電圧が印加されると電子が空気中に放出され、前記電子は、空気中の酸素分子と結合してスーパーオキシドアニオン(O)を生成し、前記水素イオン(H)と結合して水素原子(H)を生成する。
【0035】
また、本発明の思想による頭脳活動向上機器は、ケースと、前記ケースの一側に形成された空気吸入口と、水素イオンを生成させるセラミックプレート部と、前記セラミックプレート部から離間して設けられ、電子及びスーパーオキシドアニオンを生成する電子発生部とを含む気流発生装置と、前記気流発生装置より発生したスーパーオキシドアニオンと水素原子を頭部に吐出させる吐出口と、を含むことを特徴とする。
【0036】
前記頭脳活動向上機器は、送風装置をさらに含むことができる。
【0037】
前記頭脳活動向上機器は、頭部を認識する認識センサーをさらに含むことができる。
【0038】
前記頭脳活動向上機器は、動作を制御する制御部をさらに含むことができる。
【0039】
前記頭脳活動向上機器は、前記空気吸入口にホコリフィルターをさらに含むことができる。
【0040】
前記認識センサーは頭部前面を認識することができる。
【0041】
前記認識センサーは頭部右側面を認識することができる。
【0042】
前記頭脳活動向上機器は、前記認識センサーの認識部位にしたがって吐出口の方向を回転させる回転モーターをさらに含むことができる。
【0043】
また、本発明の思想に基づく皮膚老化防止機器は、ケースと、前記ケースの一側に形成された空気吸入口と、水素原子を発生させる水素発生装置と、前記水素発生装置より発生した水素原子を皮膚に吐出させる吐出口と、を含み、前記水素発生装置は、水素イオンを生成させるセラミックプレート部と、前記セラミックプレート部から離間して設けられて電子を生成させる電子発生部と、を含むことを特徴とする。
【0044】
前記セラミックプレート部は、放電電極及び誘導電極を含み、前記放電電極と誘導電極との間にプラス成分の高電圧が印加されると水素イオンが生成されることを特徴とする。
【0045】
前記電子発生部は針状電極であり、該針状電極にマイナス成分の高電圧が印加されると電子が空気中に放出され、該電子は前記水素イオンと結合して水素原子を生成することを特徴とする。
【0046】
前記水素原子は皮膚内MMP(matrix metalloproteinase)の濃度を低減させることを特徴とする。
【0047】
前記皮膚老化防止機器は、前記セラミックプレート部で生成された水素イオンを、前記針状電極から放出された電子側へ送るための送風装置をさらに含むことができる。
【0048】
前記皮膚老化防止機器は、前記水素発生装置及び送風装置を制御する制御部をさらに含むことができる。
【0049】
前記皮膚老化防止機器は、顔に着用するためのヘアーバンドをさらに含むことができる。
【発明の効果】
【0050】
以上で説明した本発明の一実施例による頭脳活動向上機器は、気流発生装置で生成された気流を頭部に吐出させることによって、頭脳活動を向上させ、学習能率及び業務効率を改善させることができる。
【0051】
また、以上で説明した本発明の一実施例による皮膚老化防止機器によると、水素発生装置で生成された水素原子が皮膚に吐出され、該吐出された水素原子により皮膚内MMP(matrix metalloproteinase)の濃度が低減することによって、皮膚の老化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】気流発生装置を含む頭脳活動向上機器を示す概念図である。
【図2A】気流発生装置の概略図である。
【図2B】気流発生装置の気流発生原理を示す詳細図である。
【図3A】本発明に係る気流発生装置の一実施例である。
【図3B】本発明に係る気流発生装置の他の実施例である。
【図3C】本発明に係る気流発生装置のさらに他の実施例である。
【図3D】本発明に係る気流発生装置のさらに他の実施例である。
【図3E】本発明に係る気流発生装置のさらに他の実施例である。
【図3F】本発明に係る気流発生装置のさらに他の実施例である。
【図4】本発明による頭脳活動向上機器の使用状態図である。
【図5】本発明のさらに他の実施例による水素発生装置を示す斜視図である。
【図6】本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器の概念図である。
【図7A】本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器の斜視図である。
【図7B】本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器の斜視図である。
【図8A】本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器を使用した場合とそうでない場合におけるMMP(matrix metalloproteinase)の相対的な濃度を示す実験データである。
【図8B】本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器を使用した場合とそうでない場合におけるmRNAの相対的な濃度を示す実験データである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0053】
以下、本発明に係る一実施形態を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0054】
図1は、気流発生装置を含む頭脳活動向上機器を示す概念図であり、図2Aは、気流発生装置の概略図であり、図2Bは、気流発生装置の気流発生原理を示す詳細図であり、図3Aは、本発明に係る気流発生装置の他の実施例であり、図3Bは、本発明に係る気流発生装置のさらに他の実施例であり、図3Cは、本発明に係る気流発生装置のさらに他の実施例であり、図3Dは、本発明に係る気流発生装置のさらに他の実施例であり、図3Eは、本発明に係る気流発生装置のさらに他の実施例であり、図3Fは、本発明に係る気流発生装置のさらに他の実施例であり、図4は、本発明に係る頭脳活動向上機器の使用状態図である。
【0055】
図1乃至図3Aを参照すると、本発明の一実施形態による頭脳活動向上機器は、ケース20と、ケース20の下部に形成されて空気の吸入通路となる空気吸入口21と、空気吸入口の内側に設けられてホコリをろ過するホコリフィルター23と、頭脳活動を向上させる気流発生装置100と、気流発生装置100の一側に設けられた送風装置200と、頭脳活動向上機器の動作を制御する制御部400と、気流発生装置100より発生した気流を頭部に吐出させる吐出口26と、吐出口26の内側に設けられて頭部を認識する認識センサー300と、認識センサー300と電気的に連結され、認識センサー300の認識部位にしたがって上部ケース28を回転させる回転モーター500と、を含む。
【0056】
ケース20は、上部ケース28と下部ケース29とで構成される。上部ケース28には、気流の吐出のための吐出口26が形成されており、その内側に認識センサー300が取り付けられている。下部ケース29には下部に空気吸入口21が形成されており、その内側にホコリフィルター23、送風装置200及び気流発生装置100が設置されており、下部ケース29の外側面には制御部400が設けられている。そして、上部ケース28は、下部ケース29に対して回転自在に結合されており、その結合部には回転モーター500が設けられ、認識センサー300の認識部位(頭部の前面または右側面)に従って上部ケース28を回転させることで吐出口26の方向を変更させることが可能である。
【0057】
制御部400は、頭脳活動向上機器の作動状態を表示するディスプレイ部410と、気流発生装置100及び送風装置200の作動及び送風速度を調節する操作部420と、頭脳活動向上機器に電源を供給する電源供給部430と、を含む。
【0058】
気流発生装置100は、図1、図2A及び図2Bに示すように、ボディー110の上面に設けられたセラミックプレート部111と、セラミックプレート部111から所定距離離間して設けられる針状電極112と、を含む。
【0059】
ボディー110の上面にはセラミックプレート部111を設置するために陥没した空間が設けられ、この空間にセラミックプレート部111を嵌設する。セラミックプレート部111は水素イオンを発生させるための部分で、セラミックプレート部111の内部上部には放電電極114が設けられ、内部中央には誘導電極115が設けられる。また、放電電極114と誘導電極115以外の部分はセラミックで保護層を形成する。
【0060】
放電電極114と誘導電極115との間には、プラス成分の高電圧が印加されるが、このように放電電極114と誘導電極115との間にプラス成分の高電圧が印加されると、セラミックプレート111ではプラズマ放電により空気中の水分(HO)が電離されて水素イオン(H)が発生する。
【0061】
一方、針状電極112と接地電極117との間には、マイナス成分の高電圧が印加される。針状電極112にマイナス成分の高電圧が印加されると、プラズマ放電によって針状電極112の周囲にはカチオンが集積し、針状電極112から多量の電子が空気中に放出される。空気中に放出された多量の電子は非常に不安定なことから酸素分子(O)に捕らえられ、スーパーオキシドアニオン(O)を形成する。したがって、針状電極112にマイナス成分の高電圧が印加されると電子(e)及びスーパーオキシドアニオン(O)が発生する。
【0062】
また、針状電極112から電子が放出されると、これら電子は、セラミックプレート部111から発生して針状電極112の周囲を通る水素イオンと結合し、水素原子(または活性水素)を生成する。この時、気流発生装置100の一側に設けられた送風装置200は、セラミックプレート部111より発生した水素イオンが針状電極112より発生した電子とよく結合するように、強制に水素イオンを針状電極112の方に送る。この送風装置200は、送風ファン220と、これを回転させるモーター210とを含む。
【0063】
針状電極112は、セラミックプレート部111から所定距離離間して設けられるが、針状電極112とセラミックプレート部111との離隔距離によって、セラミックプレート部111より発生した水素イオンが水素原子へと変換する数が変わるので、セラミックプレート部111の大きさ、針状電極の高さなどに基づいて両者の離隔距離を調節することが好ましい。
【0064】
このようにセラミックプレート部111より発生した水素イオンが針状電極112より放出された電子と結合して水素原子が生成されることによって、気流発生装置100から最終的に排出される物質は水素原子(H)とスーパーオキシドアニオン(O)となる。
【0065】
そして、上記水素原子とスーパーオキシドアニオンが頭部800へ排出可能なように吐出口26が設けられる。この吐出口26は、図3Aには複数の穴が形成された円形面のものが示されているが、頭部への気流排出を容易にする形状のいずれにしても良い。また、吐出口26は、必要によって他の形状に取り替えて使用しても良い。
【0066】
以下、本発明に係る好ましい第1実施例によって、頭脳活動向上機器の動作過程及び頭脳活動向上方法について説明する。
【0067】
使用者が制御部400に設けられた操作部420を操作して頭脳活動向上機器を作動させると、空気吸入口21から吸い込まれた空気が気流発生装置100に送られる。セラミックプレート111の放電電極114と誘導電極115にプラス成分の高電圧を印加することで空気から水素イオンを発生させ、針状電極112にはマイナス成分の高電圧を印加することで電子及びスーパーオキシドアニオンを発生させる。そして、送風装置200の送風によって水素イオンが針状電極112または針状電極112周囲を通るようにする。針状電極112に近づいた水素イオンは針状電極112周囲に存在する電子と結合して水素原子となり、針状電極112より生成されたスーパーオキシドアニオンと共に吐出口26から外部に排出される。
【0068】
排出された水素原子とスーパーオキシドアニオンは、人体の頭部800に吐出される。この時、認識センサー300は頭部800の前面または右側面を認識し、吐出口26の方向が頭部800の前面または右側面に向けるように回転モーター500を回転させる。認識センサー300が頭部800の前面または右側面を認識するようにしたのは、気流が頭部800の前面または右側面に向けるようにした場合に頭脳活動向上効果が最も高いからである。これについては後で詳述する。
【0069】
そして、気流発生装置100より発生した気流は、頭部と50cm〜150cm隔てて0.3m/s〜0.5m/sの速度で吐出させることが好ましい。同様に、この場合も頭脳活動向上効果が目立つからである。これについても後述する。
【0070】
以下では、頭脳活動向上機器を用いた実験及び実験結果について説明する。
【0071】
実験は、高校生8人(男4人、女4人)、中学生8人(男4人、女4人)、小学生6人(男3人、女3人)に対して学習中の気流露出による脳波を測定し、その測定結果を分析して比較した。気流への露出を刺激と見なし、気流に露出されない状態での学習時の脳波特性と気流露出時の脳波特性に対する比較分析を実施した。分析に使われた脳波特性は、相対パワー、SEF−90、集中力指標、安定指標である。
【0072】
相対パワーは、全体領域に対する該当領域の振動成分が出現した相対的な比率を意味する。したがって、相対パワー分析のために相対シータ、相対アルファ、相対ベータ、相対ガンマパワーという分析変数を使用した。相対パワー値は分子、分母の単位が互いに約分されて単位がないし、0〜1間の値を表す。SEF−90とは、パワースペクトラムグラフにおいて周波数の左側(Low−edge)から特定周波数までの面積が全体周波数領域に対する面積の90%を占める特定周波数値のことをいい、脳波覚醒を定量化するのに意味がある分析変数である。また測定された脳波を用いて集中力指標と安定指標を算出したが、集中力指標は、シータパワーに対するSMR(遅いベータパワー)とM−Beta(中間ベータパワー)の割合で算出して、安定指標は、High−Beta(高いベータパワー)に対するアルファパワーの割合で算出した。
【0073】
学生達を対象に脳波、心電図、学習活動を測定して、それぞれの指標の特性を把握し、それを総合的に分析するために各指標間の相関関係を分析した。
【0074】
実験に参加した22人に対して個人当たり17回の脳波測定をした結果に基づいて合計254個の測定データに対する各指標間の相関関係分析を実施して、その結果を下の表1.1に示す。相対シータに対する相対ベータ、相対ガンマ、集中指標、SEF90の相関係数はそれぞれ−0.88、−0.78、−0.81、−0.84と強い陰の相関関係を表し、安定指標との相関係数は0.58と陽の相関関係を表した。シータ波は眠気と関連した脳波で、強い頭脳活動及び学習と関連付けて説明されうるベータ波、ガンマ波、集中指標、SEF90指標とは陰の相関関係を見せたことが確認できる。
【0075】
アルファ波は安定指標と陽の相関関係(r=0.59)を示して、ベータ波はガンマ波(r=0.66)、集中指標(r=0.81)、SEF90(r=0.75)と陽の相関関係を見せ、安定指標(r=−0.71)とは陰の相関関係を示した。また、安定指標とSEF90は、強い陰の相関関係(r=−0.81)を示しており、これは脳波覚醒が高くなるほど安定度が減少するということを示唆している。
【0076】
【表1】

【0077】
次に、心電図測定は、気流に露出されない場合と気流に露出された場合(0.5m/s)に対して気流露出方向によって個人当たり合計5回の測定を実施して、全体110個のデータ資料に基づく各指標間の相関関係分析結果を下の表1.2に示す。平均RR間隔は副交感神経細胞であるHFと陽の相関関係(r=0.51)を見せ、平均心拍間隔(SDNN)は、交感神経指標であるLF、副交感神経指標であるHF、そしてRSAと陽の相関関係を見せる。また、副交感神経指標のHFはRSAと陽の相関関係(r=0.72)を見せたことが確認できる。
【0078】
【表2】

【0079】
次に、下の表1.3の学習能力評価結果において各指標間の相関関係評価結果を見ると、集中力と作業負荷度のみが相関係数0.59の強い陽の相関関係を見せている。これは、集中力が増加する時に脳波覚醒が高くなりつつ脳が活発に活動する状態となるためと判断される。
【0080】
【表3】

【0081】
次いで、4つの方向変数(前、後、左、右)と風速変数(0.1、0.3、0.5、1.0m/s)でもって学習活動に肯定的な影響を与える気流方向と気流の強度を調べてみた結果、学習者の前方向と右方向から気流を露出させた場合、眠気と関連している“シータ波”は減少したのに対し、学習能力と関連している“ベータ波/ガンマ波”及び“集中指標”は増加した。そして、前方向からの気流露出時には気流強度0.3m/sで、右方向からの気流露出時には気流強度0.3m/sと0.5m/sで集中指標が大きく増加した。これは下の表1.4に示す。
【0082】
【表4】

【0083】
以上説明してきた如く、頭脳活動向上機器を学習空間に適用することによって、気流発生装置より発生する快適な気流が学生達の頭脳活動と集中力向上に肯定的な影響を与え、心電図測定結果においても身体的・生理的に肯定的影響を与えたことがわかる。
【0084】
図3B〜図3Fは、様々な室内環境と調和するように頭脳活動向上機器ケースの形状を多様化した実施例である。
【0085】
図3Bはボックス状のケース、図3Cは蜂の巣の形状のケース、図3Dは‘└’状のケース、図3Eは円錐状のケース、図3Fはスピーカー状のケースとされている。図3B〜図3Fにはいずれも、図示してはいないが、気流発生装置100、送風装置200、制御部400、ホコリフィルターが備えられている。
【0086】
以下では、本発明に係るさらに他の実施例を、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0087】
図5は、本発明のさらに他の実施例による水素発生装置を示す斜視図であり、図6は、本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器の概念図であり、図7Aは、本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器の斜視図であり、図7Bは、本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器の斜視図であり、図8Aは、本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器を使用した場合とそうでない場合におけるMMP(matrix metalloproteinase)の相対的な濃度を示す実験データであり、図8Bは、本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器を使用した場合とそうでない場合におけるmRNAの相対的な濃度を示す実験データである。
【0088】
図5〜図7Aを参照すると、本発明の一実施例による皮膚老化防止機器は、ケース10aと、ケース10aの下部に形成されて空気の吸入通路とされる空気吸入口11aと、水素を発生させる水素発生装置100aと、水素発生装置100aの一側に設けられた送風装置200aと、水素発生装置100a及び送風装置200aを制御する制御部300aと、水素発生装置100aより発生した水素原子を皮膚に吐出させる吐出口15aと、を含む。
【0089】
制御部300aは、皮膚老化防止機器の作動状態を知らせるディスプレイ部310aと、水素発生装置100a及び送風装置200aの作動及び送風速度を調節する操作部320aと、水素発生装置100a及び送風装置200aに電源を供給する電源供給部330aと、を含む。
【0090】
水素発生装置100aは、図5及び図6に示すように、ボディー110aの上面に設けられたセラミックプレート部111aと、セラミックプレート部111aから所定距離離間して設けられる針状電極112aを含む。
【0091】
ボディー110aの上面にはセラミックプレート部111aを設置するための凹入空間が設けられ、この空間にセラミックプレート部111aを挿設する。セラミックプレート部111aは、水素イオンを発生させるための部分で、セラミックプレート部111内の上部には放電電極114aが設けられ、内部中央には誘導電極115aが設けられる。また、放電電極114a及び誘導電極115a以外の部分は、セラミックで保護層を形成する。
【0092】
放電電極114aと誘導電極115aとの間にはプラス成分の高電圧が印加される。このように放電電極114aと誘導電極115aとの間にプラス成分の高電圧が印加されると、セラミックプレート111aではプラズマ放電により空気中の水分(HO)が電離し、水素イオン(H)が発生する。
【0093】
一方、針状電極112aと接地電極117aとの間には、マイナス成分の高電圧が印加される。針状電極112aにマイナス成分の高電圧が印加されると、プラズマ放電により針状電極112aの周囲にはカチオンが集積し、針状電極112aから多量の電子が空気中に放出される。空気中に放出された多量の電子は、非常に不安定なため酸素分子(O)に捕捉されてスーパーオキシドアニオン(O)を形成する。したがって、針状電極112aにマイナス成分の高電圧が印加されると、電子及びスーパーオキシドアニオンが発生する。
【0094】
また、針状電極112aから電子が放出されると、これらの電子は、セラミックプレート部111aより発生して針状電極112aの周囲を通る水素イオンと結合し、水素原子(または活性水素)を生成することとなる。この時、水素発生装置100aの一側に設けられた送風装置200aは、セラミックプレート部111aより発生した水素イオンが、針状電極112aより発生した電子とよく結合するように、強制に水素イオンを針状電極112aの方に送る。
【0095】
針状電極112aは、セラミックプレート部111aから所定距離離間して設けられ、この針状電極112aとセラミックプレート部111aとの離間距離によって、セラミックプレート部111aより発生した水素イオンが水素原子に変換する数が異なってくるので、セラミックプレート部111aの大きさ、針状電極の高さなどによって両者の離間距離を調節することが好ましい。
【0096】
このようにセラミックプレート部111aより発生した水素イオンが針状電極112aより放出された電子と結合して水素原子を生成することによって、水素発生装置100aから最終的に排出される物質は、水素原子(H)及びスーパーオキシドアニオン(O)となる。
【0097】
そして、水素原子及びスーパーオキシドアニオンが皮膚に排出されるように吐出口15aが設けられる。吐出口15aは、図7Aでは複数の穴が形成された円形面としたが、皮膚への水素原子の排出を容易にする形状のいずれにしても良い。また、吐出口15aは、必要に応じて他の形状のものに交換して使用することもできる。
【0098】
以下、本発明にさらに他の実施例によって、皮膚老化防止機器の動作過程について説明する。
【0099】
使用者が制御部300aに設けられた操作部320aを操作して皮膚老化防止機器を作動させると、空気吸入口11aを通して吸入された空気が、水素発生装置100aに送られる。セラミックプレート111aの放電電極114a及び誘導電極115aにプラス成分の高電圧を印加して空気より水素イオンを発生させ、針状電極112aにはマイナス成分の高電圧を印加して電子及びスーパーオキシドアニオンを発生させる。そして、送風装置200aの送風により水素イオンが針状電極112aまたは針状電極112aの周囲を通るようにする。水素イオンが針状電極112aに近づくと、水素イオンは針状電極112aの周囲に存在する電子と結合して水素原子となり、針状電極112aにより生成されたスーパーオキシドアニオンと共に吐出口15aから外部に排出される。
【0100】
外部に排出された水素原子は、人体の皮膚と接触する。この水素原子は、皮膚内タンパク質分解酵素であるMMPを発生させる遺伝子であるmRNAの濃度を低減させ、該mRNAの濃度が低減すると、それにつれて皮膚内MMPの濃度も低減する。したがって、皮膚内タンパク質であるコラーゲンの生産を阻害するMMP濃度が低減するので、コラーゲン欠乏現象は防止され、皮膚老化現象の一つであるシワ生成が抑制される。図8A及び図8Bは、皮膚を紫外線に露出する際に、皮膚へ水素原子を排出させる場合とそうでない場合におけるMMP及びmRNAの相対的な濃度を示す実験データである。横軸のC(対照群)は、皮膚老化防止機器を使用しない場合であり、H(実験群)は、皮膚老化防止機器を使用した場合である。実験結果によると、皮膚に水素原子を排出させた場合、MMP及びmRNAの濃度低減効果が著しい。
【0101】
図7Bは、本発明のさらに他の実施例による皮膚老化防止機器の斜視図であり、本発明の一実施例と異なる部分のみについて説明し、同一の部分については説明を省略する。
【0102】
図7Bの実施例による皮膚老化防止機器は、ケース20aと、ケース20aの後面に形成された空気吸入口21aと、水素を発生させる水素発生装置100aと、ケースの一側に形成された制御部300aと、水素発生装置100aより発生した水素原子を皮膚に吐出させる吐出口25aと、ケース20aに付着されたヘアーバンド28aと、を含む。
【0103】
本実施例による皮膚老化防止機器は、人の頭800aに着用可能なようにヘアーバンド28aを備えている。ヘアーバンド28aは、頭800aに着用可能な長さとし、頭800aへの着脱を容易にするために弾性材質で形成することが好ましい。そして、吐出口25aは、顔に集中して水素原子が放出されるように顔に向かって形成する。
【0104】
以上では本発明を特定の好適な実施例に上げて図示及び説明してきた。しかし、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を持つ者にとっては、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の技術的思想の要旨を逸脱しない限度内で様々に変更して実施可能である。
【符号の説明】
【0105】
20,30,40,50,60,70:ケース
21,31,41,51,61,71:空気吸入口
26,36,46,56,66,76:吐出口
100:気流発生装置
110:ボディー
111:セラミックプレート部
112:針状電極
114:放電電極
115:誘導電極
200:送風装置
210:送風ファン
220:モーター
300:認識センサー
400:制御部
410:ディスプレイ部
420:操作部
430:電源供給部
500:回転モーター
800:頭部
10a,20a:ケース
11a,21a:空気吸入口
15a,25a:吐出口
100a:水素発生装置
110a:ボディー
111a:セラミックプレート部
112a:針状電極
114a:放電電極
115a:誘導電極
200a:送風装置
300a:制御部
310a:ディスプレイ部
320a:操作部
330a:電源供給部
800a:頭

【特許請求の範囲】
【請求項1】
脳波及び心電図の変化をもたらす気流発生装置を含むことを特徴とする頭脳活動向上機器。
【請求項2】
前記気流発生装置は、
水素イオンを生成させるセラミックプレート部と、
前記セラミックプレート部から離間して設けられ、電子及びアニオンを生成する電子発生部と、
を含むことを特徴とする、請求項1に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項3】
前記セラミックプレート部は放電電極及び誘導電極を含み、前記放電電極と誘導電極との間にプラス成分の高電圧が印加されると水素イオンが生成されることを特徴とする、請求項2に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項4】
前記電子発生部は針状電極を含み、前記針状電極にマイナス成分の高電圧が印加されると電子が空気中に放出され、
前記電子は、空気中の酸素分子と結合してスーパーオキシドアニオン(O)を生成し、前記水素イオン(H)と結合して水素原子(H)を生成することを特徴とする、請求項2に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項5】
ケースと、
前記ケースの一側に形成された空気吸入口と、
水素イオンを生成させるセラミックプレート部と、前記セラミックプレート部から離間して設けられ、電子及びスーパーオキシドアニオンを生成する電子発生部とを含む気流発生装置と、
前記気流発生装置より発生したスーパーオキシドアニオンと水素原子を頭部に吐出させる吐出口と、
を含むことを特徴とする頭脳活動向上機器。
【請求項6】
前記頭脳活動向上機器は、送風装置をさらに含むことを特徴とする、請求項5に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項7】
前記頭脳活動向上機器は、頭部を認識する認識センサーをさらに含むことを特徴とする、請求項5に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項8】
前記頭脳活動向上機器は、動作を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項9】
前記頭脳活動向上機器は、前記空気吸入口にホコリフィルターをさらに含むことを特徴とする、請求項8に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項10】
前記認識センサーは頭部前面を認識することを特徴とする、請求項8に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項11】
前記認識センサーは頭部右側面を認識することを特徴とする、請求項8に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項12】
前記頭脳活動向上機器は、前記認識センサーの認識部位にしたがって吐出口の方向を回転させる回転モーターをさらに含むことを特徴とする、請求項10または11に記載の頭脳活動向上機器。
【請求項13】
ケースと、前記ケースの一側に形成された空気吸入口と、水素原子を発生させる水素発生装置と、前記水素発生装置より発生した水素原子を皮膚に吐出させる吐出口と、を含み、
前記水素発生装置は、水素イオンを生成させるセラミックプレート部と、前記セラミックプレート部から離間して設けられ、電子を生成させる電子発生部と、を含むことを特徴とする皮膚老化防止機器。
【請求項14】
前記セラミックプレート部は、放電電極及び誘導電極を含み、前記放電電極と誘導電極との間にプラス成分の高電圧が印加されると水素イオンが生成されることを特徴とする、請求項13に記載の皮膚老化防止機器。
【請求項15】
前記電子発生部は針状電極であり、前記針状電極にマイナス成分の高電圧が印加されると電子が空気中に放出され、前記電子が前記水素イオンと結合することで水素原子が生成されることを特徴とする、請求項13に記載の皮膚老化防止機器。
【請求項16】
前記水素原子は、皮膚内MMP(matrix metalloproteinase)の濃度を低減させることを特徴とする、請求項15に記載の皮膚老化防止機器。
【請求項17】
前記皮膚老化防止機器は、前記セラミックプレート部で生成された水素イオンを、前記針状電極から放出された電子側へ送るための送風装置をさらに含むことを特徴とする、請求項15に記載の皮膚老化防止機器。
【請求項18】
前記皮膚老化防止機器は、前記水素発生装置及び送風装置を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする、請求項17に記載の皮膚老化防止機器。
【請求項19】
前記皮膚老化防止機器は、顔に着用するためのヘアーバンドをさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の皮膚老化防止機器。

【図1】
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【図2A】
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【図2B】
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【図3A】
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【図3B】
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【図3C】
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【図3D】
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【図3E】
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【図3F】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7A】
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【図7B】
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【図8A】
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【図8B】
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【公開番号】特開2010−137047(P2010−137047A)
【公開日】平成22年6月24日(2010.6.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−258140(P2009−258140)
【出願日】平成21年11月11日(2009.11.11)
【出願人】(390019839)三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】SAMSUNG ELECTRONICS CO.,LTD.
【住所又は居所原語表記】416,Maetan−dong,Yeongtong−gu,Suwon−si,Gyeonggi−do 442−742(KR)
【Fターム(参考)】