(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
居住者に取りつけられ、前記居住者の加速度を検知する加速度検知手段を有する体動検知手段と、前記居住者の生理状態を検知する生理情報検知手段と、前記体動検知手段と前記生理情報検知手段から出力される情報に基づいて前記居住者の体動の状態によって前記生理情報検知手段の出力を取捨選択して前記居住者の身体状態を特定し、前記身体状態に対応した環境因子の設定値の出力を行う身体情報特定手段と、前記身体情報を通信する通信手段と、前記身体情報に基づいて室内環境を制御する環境因子制御手段とを備えたことを特徴とする環境制御機器。
【請求項２】
生理情報検知手段は心拍数を検知する請求項１記載の環境制御機器。
【請求項３】
身体情報特定手段は時計を有し、体動検知手段と生理情報検知手段から出力される情報に基づいて睡眠時間の判定を行い、睡眠不足と判定された場合には、室内環境を制御する請求項１記載の環境制御機器。
【請求項４】
身体情報特定手段が身体情報記録手段と、身体情報評価手段とを有する請求項１記載の環境制御機器。
【請求項５】
環境因子制御手段が環境因子検知手段を有し、前記環境因子検知手段により検出される環境状態と環境因子設定値との差により環境因子の制御を行う請求項１記載の環境制御機器。
【請求項６】
身体情報特定手段が心拍間隔変動周期の周波数解析手段を有する請求項２記載の環境制御機器。
【請求項７】
環境因子制御手段の制御する因子が温熱、照明光、空質、音の何れかに関わる因子である請求項１記載の環境制御機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、居住者のストレス状態に基づく住宅設備機器の制御を実現する環境制御機器ならびにそれを備えたケア住宅に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、居住者の生理量を参照し、快適感をもたらす刺激として物理量を制御する装置といえば住宅設備機器として多く利用されている。例えば特開平3-95348号公報に記載されているものがある。これは居住者に装着した脳波センサで得られた脳波信号を周波数解析してα波成分のパワーによりエアコンを制御するものである。また、特開平3-137448号公報に記載された人の脈波を検出するものや特開平4-103942号公報に記載された、人の皮膚電位水準を検出しエアコンを制御する技術などがある。これらはいずれも人の生体電気信号によりエアコンの制御を行う技術である。
【０００３】
生体電気信号によらず非接触で居住者の快適性を検出し、住宅設備機器の制御を行う技術もある。例えば特開平7-55226号公報記載の技術がある。これは赤外線検出手段、超音波の送受信手段、撮像手段により居住者の動きを非接触で検出し、動作から生理状態・心理状態を介して快適性の水準を推測しエアコンや照明などの住宅設備機器を制御する技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、身体情報のうち脳波のみ、または動作のみの検出を行う上記技術においては、そもそも身体状態の評価を行うことは困難である。例えば、非接触で動作を検出し居住者の身体状態を推測する前記技術においては、例えば、居住者の仰臥位を検出したとしても、午睡か病臥か区別できないように、行動のみから精度よく居住者の生理的・心理的状態の推測を行うのは困難である。また、複数の居住者の生理的・心理的状態を示すデータの処理・蓄積・評価を同時に行うことは不可能である。
【０００５】
また、温熱、光、空質などの環境因子はそれぞれの複合的な効果となって人体に影響を及ぼすため、人体に対してもっとも効果的な組み合わせが存在する。
【０００６】
そこで、本発明は、生理情報・行動情報を併用することにより居住者の快適度・緊張度などの身体状態を検出し、上記身体状態に対して住宅設備機器を個人にとって最適に制御する環境制御機器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明によるところの環境制御機器は、居住者に取りつけられ、前記居住者の加速度を検知する加速度検知手段を有する体動検知手段と、前記居住者の生理状態を検知する生理情報検知手段と記録している記録手段と、前記体動検知手段と前記生理情報検知手段からの情報に基づいて前記居住者の体動の状態によって前記生理情報検知手段の出力を取捨選択して前記居住者の身体状態を特定し、前記身体状態に対応した環境因子の設定値の出力を行う身体情報特定手段と、前記身体情報を通信する通信手段と、前記身体情報に基づいて室内環境を制御する環境因子制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、生理情報検知手段は心拍数を検知することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、身体情報特定手段は時計を有し、体動検知手段と生理情報検知手段から出力される情報に基づいて睡眠時間の判定を行い、睡眠不足と判定された場合には、室内環境を制御する。
【００１０】
また、本発明は、身体情報特定手段が身体情報記録手段と、身体情報評価手段とを有することを特徴とする。
また、本発明は、環境因子制御手段が環境因子検知手段を有し、前記環境因子検知手段により検出される環境状態と環境因子設定値との差により環境因子の制御を行うことを特徴とする。
また、本発明は、身体情報特定手段が心拍間隔変動周期の周波数解析手段を有することを特徴とする。
また、本発明は、環境因子制御手段の制御する因子が温熱、照明光、空質、音の何れかに関わる因子であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明による環境制御機器のブロック図である。図１において、１は居住者の体動、すなわち姿勢変換、歩行などの移動、躯幹部の微細振動に関する情報、特に抗重力筋の作用である躯幹部の鉛直方向の加速度を検知する体動検知手段、２は居住者の自律神経系機能、特に心機能を検知する生理情報検知手段、３は上記体動検知手段１と、上記生理情報検知手段２とから出力される信号をもとに、精神的緊張や弛緩、卒倒などの異常行動、心機能状態を含む身体状態の特定を行い、それに対応する環境因子の設定値の出力を行う身体情報特定手段、４は上記身体情報特定手段３と環境因子制御手段５とのデータ通信と環境因子制御手段間のデータ通信を媒介する通信手段である。５は発熱体、吸熱体、送風機、除湿器、加湿器、光源、音源、真気発生機の少なくとも一つまたは複数からなる環境因子制御手段である。
【００１２】
人間の自律神経系機能、特に心拍は、身体活動など体動の影響を受けることから、体動検知は、心機能の自動計測には不可欠の用件である。そこで、本発明による環境制御装置における生理情報検知手段２からの出力は上記身体情報特定手段３において居住者の体動の状態によって取捨選択されることを特徴とする。この特徴により、体動、体位の影響を受けることなく心機能の自動検知ならびに自律神経系におけるストレス反応の検知が可能となる。また、通信手段４を介して検知した上記ストレス反応に応じた制御信号を、環境因子制御手段５に送信し、上記制御信号に対応する環境因子制御を行うことで急性ストレスを緩和する。
【００１３】
上記構成において、体動検知手段１は居住者の体動、すなわち姿勢変換、歩行などの移動、躯幹部の微細振動に関する情報を検知し身体情報特定手段３に出力し、生理情報検知手段２は居住者の脳波、眼球運動、筋電位、皮膚電気反射、皮膚温、発汗反射、特に心機能を検知し、身体情報特定手段３に出力し、上記身体情報特定手段３は、上記体動情報ならびに上記生理情報から、居住者の身体が静止しているときの生理情報を抽出し、安静時身体状態を演算・推測する。一例として、身体情報特定手段３において、体動情報と生理情報から急性ストレス反応を検出し、急性ストレスを緩和する環境制御方法を示す。急性ストレス反応を検出する際には、生理情報検知手段２により心電図におけるR波を検出する。身体情報特定手段３は体動検知手段１からの入力を監視し、重心の移動を伴う水準の体動があった場合には生理情報検知手段２を停止させ、体動の停止後、改めて生理情報検知を行う。20分の椅座安静状態を終えると身体情報特定手段３はR波のカウントを開始し心電におけるR-R間隔を計測する。平均R-R間隔が通常値よりも短い、ないしはR-R間隔の標準偏差を平均値で標準化したR-R間隔の変動係数C.V.R-Rが通常値よりも小さい時には、通常よりも自律神経機能が亢進しており、身体の恒常性維持機能に負担が生じていると判断する。この時身体情報特定手段３は通信手段４を介して、急性ストレス解消信号を環境因子制御手段５に伝達する。急性ストレス解消信号を受けた環境因子制御手段５は、空調による室内温熱環境設定値をPMV＝0、または照明の色温度設定値を3500K(電球色)程度、または、居住者近傍の雰囲気に10000個/cc以上の陰イオンの散布の少なくとも一つを行う。
【００１４】
上記作用によれば、本発明の環境制御機器は、身体情報特定手段３において、体動検知手段１から入力された体動情報ならびに生理情報検知手段２から入力された生理情報から居住者の心身の緊張状態・弛緩状態を判別し、上記居住者の心身の緊張状態・弛緩状態にあわせて環境因子設定値を演算し、上記環境因子設定値は通信手段４を介して環境因子制御手段へ伝達され、環境因子制御手段５において、居住者の滞在している環境の環境因子の制御が行われ、居住者の生理的状態に適合した環境因子制御作用を有する。
【００１５】
従来より温熱環境の分野においては、熱的中立状態において自律性体温調節反応は最小になることが知られている。このことはつまり、熱的中立状態より寒くなっても暑くなっても自律神経系活動度は高まり、一種のストレス反応を示すが、熱的中立状態においては自律神経系活動度は低下し、生体のストレス反応が最小になる。また、温熱環境以外では、照明光源の色温度と自律神経系の活動度との対応が示されている。また、生体における神経繊維の活動電位や、筋緊張の陽イオン依存性から、空気中に存在する陰イオンには生体の緊張をほぐす効果が示唆されている。これらのことは空調設備、照明設備、空気清浄器などの住宅設備機器と自律神経により司られる人間の恒常性維持機能特性との密接な関連を示すものである。本発明に関わる環境制御装置は、この関連に着目し人間の恒常性維持機能特性に適合した環境制御を住宅設備機器により実現するものである。
【００１６】
本実施の形態においては、体動検知手段１は、居住者の腰に取りつけられた加速度検出手段と信号変換手段からなり、上記加速度検出手段は加速度情報として検出された居住者の体動を電気信号として信号変換手段へ出力し、上記信号変換手段は一定時間の上記電気信号を離散数値信号に変換し、身体情報特定手段３に出力したが、その他にも体動検知手段の代替としてCCDカメラ、赤外線センサーを用い、画像処理によって体動を検知する手段を用いても同様の効果が得られる。本実施の形態においては、また、生理情報検知手段として複数の電極からなる心電検出手段を用い、心筋の活動電位を身体情報特定手段に出力したが、上記心電検出手段以外にも、心拍動検出手段であるマイクロフォンと計時手段であるタイマーを併用して時間データであるＲ−Ｒ間隔の測定は可能である。
【００１７】
また本発明の環境制御機器における身体情報特定手段4によれば、温熱環境・照明環境・空質など多くの環境因子が複雑に絡み合う複合的な環境制御が一義的な身体情報に置き換えられることで最適制御を簡便に行うことができる。
【００１８】
加速度情報と生理情報とを同時入力された身体情報特定手段３は、体動・生理情報の同期を取ることで活動時心拍数、安静時心拍数、立位心拍数、臥位心拍数などの弁別が可能となり緊張状態、弛緩状態、心機能の異常などの人体状態を検出することができる。
【００１９】
また本発明の環境制御機器における環境因子制御手段５は通信手段４を介して複数接続することにより、住宅内全館同時の環境制御も可能である。本実施の形態においては身体情報評価手段３としてパーソナルコンピュータを用いて身体情報の特定を行ったが、記録媒体に記された同様の身体情報特定プログラムを実行する機器であればパーソナルコンピュータには限る必要はない。
【００２０】
（実施の形態２）
図２は本発明による環境制御機器のブロック図である。図２において、１は居住者の体動、すなわち姿勢変換、歩行などの移動、躯幹部の微細振動に関する情報、特に抗重力筋の作用である躯幹部の鉛直方向の加速度を検知する体動検知手段、２は居住者の自律神経系機能、特に心機能を検知する生理情報検知手段、３は上記体動検知手段１と、上記生理情報検知手段２とから出力される信号をもとに、精神的緊張や弛緩、卒倒などの異常行動、心機能状態を含む身体状態の特定を行い、それに対応する環境因子の設定値の出力を行う身体情報特定手段、４は上記身体情報特定手段３と環境因子制御手段５とのデータ通信と環境因子制御手段間のデータ通信を媒介する通信手段である。５は発熱体、吸熱体、送風機、除湿器、加湿器、光源、音源、真気発生機の少なくとも一つまたは複数からなる環境因子制御手段である。６は上記体動検知手段１と上記生理情報検知手段２における検知を実行する時間間隔を設定する検知間隔設定手段である。
【００２１】
本発明による環境制御装置における検知間隔設定手段６によれば、上記体動検知手段１による体動検知、および、上記生理情報検知手段２による生理情報の検知の検知間隔を任意に設定することが可能となる。一例として、本実施の形態において検知間隔設定手段６による検知間隔を設定することで、７２時間の居住者の日常生活行動における異常行動として、睡眠異常の検知を行ったものを示す。本実施の形態の身体情報特定手段３における睡眠時間の判定は、２０時から翌日１０時の間に連続４時間以上の臥位が連続し、かつ、連続９０分間の心拍の最低値が過去１２時間の最低値を示す時間帯を睡眠時間とした。かかる睡眠時間計測において、６時間未満の睡眠を睡眠不足と判定した。また、本実施の形態においては時刻の計測は身体情報特定手段３の有する時計によって行い、居住者の臥位姿勢は体動検知手段１により行い、心拍数の検知は生理情報検知手段２により行った。この時、体動検知手段１および生理情報検知手段２は、検知間隔設定手段６により、４分３０秒ごとに３０秒間の計測を行うように設定した。体動については３０秒間の加速度の変化、心拍については３０秒間の心臓の拍動数を２倍したものを心拍数とした。以上の計測により、７２時間のうち夜間の睡眠と判定されるものが2サイクルあり、うち１サイクルは８時間の正常睡眠、他方の１サイクルは４時間３０分の睡眠不足と判定された。この時、身体情報特定手段３において睡眠不足が特定されたならば上記身体情報特定手段３は、それ以後の環境制御が居住者にとって自律神経系の緊張をもたらさないように急性ストレス解消信号を通信手段４を介して環境因子制御手段５に伝達する。急性ストレス解消信号を受けた環境因子制御手段５は、空調による室内温熱環境設定値をPMV＝0、または照明の色温度設定値を3500K(電球色)程度、または、居住者近傍の雰囲気に10000個/cc以上の陰イオンの散布、あらかじめ居住者の指定した音楽の再生の少なくとも一つを行う。本実施の形態においては身体情報特定手段３としてパーソナルコンピュータを用いて身体情報の特定を行ったが、記録媒体に記された同様の身体情報特定プログラムを実行する機器であればパーソナルコンピュータには限る必要はない。
【００２２】
（実施の形態３）
実施の形態２においては、睡眠不足の判定を直前の睡眠時間から行ったが、図３のように本発明による環境制御装置における身体情報特定手段３が、体動情報と生理情報の記録手段７と身体情報の評価手段８を有することで、通常の睡眠時間に関する履歴を保持し、上記履歴と最新の睡眠時間データを比較することで睡眠異常の検知を行うことが可能である。例えば上記記録手段７に保持される過去１５週の一連続睡眠時間が最低５．５時間以上にもかかわらず、一連続睡眠時間５．５時間未満の日が一週間に二日以上現れた場合を睡眠異常とし、急性ストレス解消信号を通信手段４を介して環境因子制御手段５に伝達する。急性ストレス解消信号を受けた環境因子制御手段５は、空調による室内温熱環境設定値をPMV＝0としそれに加えて、照明の色温度設定値を3500K(電球色)程度、または、居住者近傍の雰囲気に10000個/cc以上の陰イオンの散布、鎮静作用のある樹木の精油を用いた香り成分の散布の少なくとも一つを行う。本実施の形態においては身体情報評価手段３としてパーソナルコンピュータを用いて身体情報の特定を行ったが、記録媒体に記された同様の身体情報特定プログラムを実行する機器であればパーソナルコンピュータには限る必要はない。
【００２３】
（実施の形態４）
図４は本発明による環境制御機器のブロック図である。図４において、１は居住者の体動、すなわち姿勢変換、歩行などの移動、躯幹部の微細振動に関する情報、特に抗重力筋の作用である躯幹部の鉛直方向の加速度を検知する体動検知手段、２は居住者の自律神経系機能、特に心機能を検知する生理情報検知手段、３は上記体動検知手段１と、上記生理情報検知手段２とから出力される信号をもとに、精神的緊張や弛緩、卒倒などの異常行動、心機能状態を含む身体状態の特定を行い、それに対応する環境因子の設定値の出力を行う身体情報特定手段、４は上記身体情報特定手段３と環境因子制御手段６とのデータ通信と環境因子制御手段間のデータ通信を媒介する通信手段である。５は発熱体、吸熱体、送風機、除湿器、加湿器、光源、音源、真気発生機の少なくとも一つまたは複数からなる環境因子制御手段である。９は上記身体情報特定手段３における身体情報特定の結果を居住者に提示する情報提示手段である。例えば、本発明による環境制御装置における情報提示手段９によれば、身体情報特定手段３に記録保持される心機能の異常である期外収縮、心房細動の履歴や睡眠異常の情報を上記情報提示手段１０により居住者に対して表示することで、身体異常に対する早期の予防を促すことができる。本実施の形態においては身体情報特定手段３としてパーソナルコンピュータを用いて身体情報の特定を行ったが、記録媒体に記された同様の身体情報特定プログラムを実行する機器であればパーソナルコンピュータには限る必要はない。
【００２４】
（実施の形態５）
図５は本発明による環境制御機器のブロック図である。図５において、１は居住者の体動、すなわち姿勢変換、歩行などの移動、躯幹部の微細振動に関する情報、特に抗重力筋の作用である躯幹部の鉛直方向の加速度を検知する体動検知手段、２は居住者の自律神経系機能、特に心機能を検知する生理情報検知手段、３は上記体動検知手段1と、上記生理情報検知手段2とから出力される信号をもとに、精神的緊張や弛緩、卒倒などの異常行動、心機能状態を含む身体状態の特定を行い、それに対応する環境因子の設定値の出力を行う身体情報特定手段、４は上記身体情報特定手段４と環境因子制御手段６とのデータ通信と環境因子制御手段間のデータ通信を媒介する通信手段である。５は発熱体、吸熱体、送風機、除湿器、加湿器、光源、音源、真気発生機の少なくとも一つまたは複数からなる環境因子制御手段である。１０は上記身体情報特定手段３に対して、上記体動検知手段１と上記生理情報検知手段２により入力を行う居住者に対して個人識別を行い、体動情報と生理情報に個人識別情報を付与し、上記身体情報特定手段３に出力する個人情報特定手段である。本構成によれば、本発明の環境制御機器は、身体情報特定手段４において、体動検知手段１から入力された体動情報ならびに生理情報検知手段２から入力された生理情報に対して、個人識別手段3によって個人識別情報が付与され、上記個人識別情報を付与された上記体動情報ならびに生理情報から居住者の心身の緊張状態・弛緩状態を各個人について判別し、上記居住者の心身の緊張状態・弛緩状態にあわせて環境因子設定値が演算され、上記環境因子設定値は通信手段を介して環境因子制御手段へ伝達され、環境因子制御手段６において、環境因子検知手段７により検出される現在の環境状態と上記環境因子設定値との差により居住者の滞在している環境の環境因子の制御が行われるという作用を有する。本実施の形態においては身体情報評価手段３としてパーソナルコンピュータを用いて身体情報の特定を行ったが、記録媒体に記された同様の身体情報特定プログラムを実行する機器であればパーソナルコンピュータには限る必要はない。
【００２５】
（実施の形態６）
図６は本発明による環境制御機器のブロック図である。図６において、１は居住者の体動、すなわち姿勢変換、歩行などの移動、躯幹部の微細振動に関する情報、特に抗重力筋の作用である躯幹部の鉛直方向の加速度を検知する体動検知手段、２は居住者の自律神経系機能、特に心機能を検知する生理情報検知手段、３は上記体動検知手段１と、上記生理情報検知手段２とから出力される信号をもとに、精神的緊張や弛緩、卒倒などの異常行動、心機能状態を含む身体状態の特定を行い、それに対応する環境因子の設定値の出力を行う身体情報特定手段、４は上記身体情報特定手段３と環境因子制御手段６とのデータ通信と環境因子制御手段間のデータ通信を媒介する通信手段である。５は発熱体、吸熱体、送風機、除湿器、加湿器、光源、音源、真気発生機の少なくとも一つまたは複数からなる環境因子制御手段である。１１は居住空間の環境因子である気温、放射温度、湿度、風速、照度、マイナスイオン量の少なくとも一つの指示値を検知し、上記環境因子制御手段５に対して上記指示値を出力する環境因子検知手段である。本発明に関わる環境制御装置における上記構成によれば、環境因子検知手段により検出される現在の環境状態と上記環境因子設定値との差により居住者の滞在している環境の環境因子の相対的な制御が可能になる。本実施の形態においては身体情報評価手段３としてパーソナルコンピュータを用いて身体情報の特定を行ったが、記録媒体に記された同様の身体情報特定プログラムを実行する機器であればパーソナルコンピュータには限る必要はない。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように本発明の環境制御装置によれば、居住者の行動を検知する体動検知手段と、居住者の生理状態を検知する生理情報検知手段と、前記居住者の行動と前記居住者の生理状態との組み合わせのパターンを、単数または複数個記録している記録手段と、前記体動検知手段と前記生理情報検知手段からの情報により、記録手段における前記居住者の身体状態を特定する身体情報特定手段と、前記身体情報を通信する通信手段と、前記身体情報に基づいて室内環境を制御する環境因子制御手段とを備えることにより、以下の優れた効果が得られる。すなわち居住者の身体情報が記憶・検出されているため、上記身体状態に対して住宅設備機器を各個人にとって最適に制御され、緊張の緩和、心身の賦活、安静などに最適な環境因子制御を行うことができる。
【００２７】
またこのような本発明に係る環境制御機器は、居住者の身体情報に基づき室内の環境因子を制御することから、温熱環境・照明環境・空質など多くの環境因子の複雑な組合せの中から適切な組合せを居住者に提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における環境制御機器のブロック図
【図２】本発明の実施の形態２における環境制御機器のブロック図
【図３】本発明の実施の形態３における環境制御機器のブロック図
【図４】本発明の実施の形態４における環境制御機器のブロック図
【図５】本発明の実施の形態５における環境制御機器のブロック図
【図６】本発明の実施の形態６における環境制御機器のブロック図
【符号の説明】
１  体動検知手段
２  生理情報検知手段
３  身体情報特定手段
４  通信手段
５  環境因子制御手段
６  検知間隔設定手段
７  記録手段
８  評価手段
９  情報提示手段
１０  個人情報特定手段
１１  環境因子検知手段
【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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