(57)【要約】【課題】精度良く温冷感制御を行うことができる。【解決手段】内部温度計算部４４によって、熱出力装置により熱を与えたときの熱入力位置における人体皮膚内部の温度受容器周辺の温度を推定する。そして、熱量目標値計算部４６によって、推定された状態と、指定された温冷感とに基づいて、温度勾配の各々に対して熱量目標値を計算し、熱量目標値判定部６２によって、指定された温冷感との絶対値差が一番小さくなる温冷感予測値となる熱量目標値を判定する。熱量制御部５４によって、判定された熱量目標値を用いて、熱出力装置による熱を制御する。【選択図】図３
2018140048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱出力装置により熱を与えたときの熱入力位置における人体皮膚内部の温度受容器周辺の状態を推定する内部状態推定部と、
前記推定された状態と、指定された温冷感とに基づいて、前記熱出力装置による熱を制御する熱制御部と、
を含む熱出力制御装置。
【請求項２】
前記内部状態推定部は、皮膚表面温度、表皮層の熱伝導率、及び厚みに基づいて、前記温度受容器周辺の状態として、前記表皮層より内側の人体内部の温度を推定する請求項１記載の熱出力制御装置。
【請求項３】
前記内部状態推定部は、皮膚表面温度、表皮層の熱伝導率、及び厚みに基づいて、予め設定された、前記人体内部の温度の勾配の各々に対し、前記温度受容器周辺の状態として、前記表皮層より内側の人体内部の温度を推定する請求項２記載の熱出力制御装置。
【請求項４】
前記熱制御部は、前記推定された状態と、皮膚表面温度と、表皮層の熱伝導率、及び厚みとに基づいて、予め設定された、前記人体内部の温度の勾配の各々に対し、熱量目標値を算出し、前記熱量目標値の熱を与えたときの、前記表皮層より内側の人体内部の温度変化を計算し、前記計算された温度変化に基づいて、温冷感予測値を算出し、
前記人体内部の温度の勾配の各々に対する前記温冷感予測値と、指定された温冷感とに基づいて、前記熱量目標値から、前記熱出力装置による熱量を決定し、
前記決定された熱量に基づいて、前記熱出力装置による熱を制御する請求項３記載の熱出力制御装置。
【請求項５】
前記熱出力装置により熱を与えたときの、使用者による温冷感の申告値に基づいて、表皮層より内側の人体内部の温度に対する知覚感度を推定する知覚感度推定部を更に含み、
前記内部状態推定部は、前記推定された前記知覚感度に基づいて、前記温度受容器周辺の状態を推定し、
前記熱制御部は、前記推定された前記知覚感度と、前記推定された状態と、指定された温冷感とに基づいて、前記熱出力装置による熱を制御する請求項１〜請求項４の何れか１項記載の熱出力制御装置。
【請求項６】
前記内部状態推定部は、皮膚表面温度と、前記推定された前記知覚感度と、指定された温冷感とに基づいて、熱出力装置により熱を与えたときの熱入力位置における人体皮膚内部の温度受容器周辺の状態を推定する請求項５記載の熱出力制御装置。
【請求項７】
熱出力装置により熱を与えたときの熱量及び皮膚表面温度に基づいて、表皮層の熱伝導率及び厚みの比を推定する表皮層推定部を更に含み、
前記熱制御部は、皮膚表面温度と、表皮層の熱伝導率及び厚みの比と、前記推定された状態と、指定された温冷感とに基づいて、前記熱出力装置による熱を制御する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の熱出力制御装置。
【請求項８】
前記熱出力装置により熱を与えたときの、熱量及び使用者による温冷感の申告値と、表皮層の熱伝導率及び厚みの比と、皮膚表面温度と、に基づいて、前記表皮層より内側の人体内部の温度に対する知覚感度を推定する知覚感度推定部を更に含み、
前記内部状態推定部は、皮膚表面温度と、前記推定された前記知覚感度と、指定された温冷感とに基づいて、前記温度受容器周辺の状態を推定し、
前記熱制御部は、前記推定された前記知覚感度と、前記推定された状態と、指定された温冷感とに基づいて、前記熱出力装置による熱を制御する請求項７記載の熱出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱出力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、皮膚表面の温度制御を周期状にすることにより温冷感覚を制御する方法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、短時間で実験参加者に対して効果的な温熱刺激を与えることのできるシートヒータ装置が知られている（特許文献２）。このシートヒータ装置では、基準温度Ｔ０から下限許容温度Ｔｂを減算した温度と、上限許容温度Ｔａを加算した温度との間の範囲となる温度振幅を設定する。そして、この温度振幅でヒータエレメントの温度が変化するように制御する。その結果、実験参加者の患部に周期的に温度が変化する効果的な温熱刺激を与えることができ、従来と対比して治療効果を高めることができる。
【０００４】
また、温感覚の従来モデルの知見から、温冷感は部位ごとの皮膚温、深部温、それぞれの温度変化率が重要な因子であることが知られている（非特許文献１）。近年では温度受容器が表皮直下に存在すること（非特許文献２）、長期に暴露された温度によって、受容器の応答温度が変化する現象（非特許文献３）などが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０１０１７８８号明細書
【特許文献２】特開２０１５−４７３８０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Zhang，Human Thermal Sensation and Comfort in Transient and Non-Uniform Thermal Environments ，PhD.，2003
【非特許文献２】富永真琴，「生体はいかに温度をセンスするか : TRPチャネル温度受容体」，日本生理学雜誌 65(4), 130-137, 2003-04-01
【非特許文献３】マンダム、「冷たいと感じる温度が変化するメカニズムを解明」、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.mandom.co.jp/release/2012/src/2012101801.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術では、皮膚表面温度にて温冷感の評価が実施されている。それによって過渡的な温度変化に対しては、精度が低下するという課題が存在する。その原因としては、前述の様に、温度を感じる受容器が皮膚表面でなく表皮直下に存在するため、過渡時にはその温度に差異が生じること、さらに暴露温度の馴化特性が考慮されていないこととが考えられる。
【０００８】
また、特許文献１、２では皮膚表面に温度変化を周期的に加えることによって温冷感を制御できると主張しているが、設置部位の差異や個人差による皮膚の熱的特性の考慮がなされていないため効果的に温冷感を制御することが難しい。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、精度良く温冷感制御を行うことができる熱出力制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の熱出力制御装置は、熱出力装置により熱を与えたときの熱入力位置における人体皮膚内部の温度受容器周辺の状態を推定する内部状態推定部と、前記推定された状態と、指定された温冷感とに基づいて、前記熱出力装置による熱を制御する熱制御部と、を含んで構成されている。
【００１１】
本発明の熱出力制御装置によれば、内部状態推定部によって、熱出力装置により熱を与えたときの熱入力位置における人体皮膚内部の温度受容器周辺の状態を推定する。そして、熱制御部によって、前記推定された状態と、指定された温冷感とに基づいて、前記熱出力装置による熱を制御する。
【００１２】
このように、熱出力装置により熱を与えたときの熱入力位置における人体皮膚内部の温度受容器周辺の状態を推定することにより、精度良く温冷感制御を行うことができる。
【００１３】
本発明に係る内部状態推定部は、皮膚表面温度、表皮層の熱伝導率、及び厚みに基づいて、前記温度受容器周辺の状態として、前記表皮層より内側の人体内部の温度を推定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の熱出力制御装置によれば、熱出力装置により熱を与えたときの熱入力位置における人体皮膚内部の温度受容器周辺の状態を推定することにより、精度良く温冷感制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る熱出力制御システムの構成の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る温度感受性推定装置の構成の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る制御装置の構成の一例を示す概略図である。
【図４】皮膚内温度変化の計算例を示す図である。
【図５】温度感受性推定装置で実行される「温度感受性推定処理」の手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】制御装置で実行される「熱量制御処理」の手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】熱出力制御システムの適用例を示す図である。
【図８】熱出力制御システムの適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１７】
（熱出力制御システム）
まず、熱出力制御システムの構成について説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る熱出力制御システム１０の構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、熱出力制御システム１０は、入力装置１２と、熱出力装置１４と、センサ１６と、温度感受性推定装置１８と、制御装置２０とを備えている。
【００１９】
入力装置１２は、使用者から、温冷感の申告値を受け付けたり、希望する温冷感の指令値を受け付けたりする。
【００２０】
熱出力装置１４は、使用者の皮膚表面に対して、制御装置２０から指定された熱量の熱を与える。
【００２１】
例えば、熱出力装置１４は、電熱線を透明フィルムの面状に配置した装置あるいはペルチェ素子を用いて，1cm以上の四辺を有する面状の熱出力デバイスを皮膚接触可能な位置にアレイ状に配置した装置である。
【００２２】
衣服に熱出力装置１４を取り付けている場合は、電源とともに衣服の内側面にアレイ状に熱出力デバイスを配置してもよい。また、アレイ状に配置された熱出力デバイスに接触センサ（マルチタッチセンシング装置など）を具備し、接触している箇所の点数から接触面積を推定し、温度感受性推定装置１８に送信する。
【００２３】
センサ１６は、熱出力装置１４により熱を与えられた箇所における皮膚表面温度を検出する。
【００２４】
（温度感受性推定装置１８）
温度感受性推定装置１８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたコンピュータで構成されており、機能的には、図２に示すように、データ取得部３０と、係数推定部３２と、申告値取得部３４と、知覚感度推定部３６とを備えている。なお、係数推定部３２が、表皮層推定部の一例である。
【００２５】
データ取得部３０は、皮膚に接触した熱出力装置１４により熱を与えたときの熱量、接触面積、及びセンサ１６によって検出された皮膚表面温度を取得する。
【００２６】
係数推定部３２は、皮膚に接触した熱出力装置１４により熱を与えたときの熱量、接触面積、及びセンサ１６によって検出された皮膚表面温度に基づいて、表皮層の熱伝導率及び厚みの比である係数を推定する。
【００２７】
具体的には、皮膚に接触した熱出力装置１４により接触面積Ａから皮膚内へ流入した熱量をＱとする。その時のセンサ１６によって検出された皮膚表面の温度をｔsとし、表皮層直下の温度をｔlとすると式(1)が導かれる。
【００２８】
【数１】
2018140048.tif 000003
【００２９】
ここで、係数Ｃは、表皮層の熱伝導率λを表皮層の厚みdで除した比である。
【００３０】
係数Ｃを定数として、式（１）を時間微分すると式(2)となる。
【００３１】
【数２】
2018140048.tif 000004
【００３２】
流入した熱量Ｑが微小で表皮層直下の温度ｔlの時間変化
2018140048.tif 000005
が無視できるほど小さな場合、式(3)となる。
【００３３】
【数３】
2018140048.tif 000006
【００３４】
その場合、係数Ｃを式(4)の様に求めることができる。
【００３５】
【数４】
2018140048.tif 000007
【００３６】
係数推定部３２は、複数回の条件で式(4)により係数Ｃを求め、求めた係数Ｃの平均値Ｃ’を決定する。その値から表皮層直下の温度tlが式(5)で推定される。
【００３７】
【数５】
2018140048.tif 000008
なお、温度感受性推定装置１８以外の計測器、あるいはデータベースを用いて熱伝導率λと表皮層の厚みｄとを求め、係数Ｃを求めてもよい。例えば、非特許文献４に従う方法や超音波計測装置等を用いてもよい。
【００３８】
[非特許文献４]R. Webb, R. Pielak, P. Bastien, et al: Thermal transport characteristics of human skin measured in vivo using ultrathin conformal arrays of thermal sensors and actuators, PLOS ONE, vol.10(2), e0118131, 2015
【００３９】
申告値取得部３４は、入力装置１２によって使用者から受け付けた温冷感の申告値を取得する。
【００４０】
知覚感度推定部３６は、熱出力装置１４により熱を与えたときの、使用者による温冷感の申告値に基づいて、表皮層直下の温度tlに対する知覚感度を推定する。
【００４１】
具体的には、熱出力装置１４により面積Ａの接触面から皮膚内へ流入する熱量Ｑを変動させ、使用者に温冷感の申告を実施させた際の計測データを用いて知覚感度を推定する。  推定には式(5)、式(6)、及び式(7)を用いる
【００４２】
【数６】
2018140048.tif 000009
【００４３】
温冷感として、ASHRAE7段階温冷感申告尺度のスケール（非特許文献5参照）を用い、各スケールに対して複数の申告値Ｓ（n回）が得られたのちに、下記の式（７）をもとに最小二乗法にて係数α、β、γ、δを決定する。
【００４４】
【数７】
2018140048.tif 000010
【００４５】
ただし、申告値Ｓ(n)は、ｎ回目の申告値であり、ｔs(n)は、ｎ回目においてセンサ１６によって検出された皮膚表面の温度であり、ｔl(n)は、上記式（５）で推定された表皮層直下の温度tlであり、
2018140048.tif 000011
は、ｎ回目における表皮層直下の温度ｔlの時間変化である。
【００４６】
［非特許文献５］田辺新一，「住宅における温熱快適性の評価」，住宅総合研究財団，研究年報No.23，1996
【００４７】
温度感受性推定装置１８は、上記式(7)により決定された係数α,β,γ,δ、皮膚表面の温度ｔs、接触面積Ａ、係数Ｃ’を制御装置２０へ送信する
【００４８】
なお、制御装置２０へ送信するデータを、通信を用いて制御装置２０以外のデータベースに蓄積し、次回以降そのデータベースからデータを取得するようにしてもよい。
【００４９】
（制御装置２０）
制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたコンピュータで構成されており、機能的には、図３に示すように、設定パラメータ取得部４０と、温冷感設定部４２と、内部温度計算部４４と、熱量目標値計算部４６と、皮膚内温度変化計算部４８と、温冷感予測値算出部５０と、熱量目標値判定部５２と、熱量制御部５４とを備えている。なお、内部温度計算部４４は、内部状態推定部の一例であり、熱量目標値計算部４６、皮膚内温度変化計算部４８、温冷感予測値算出部５０、熱量目標値判定部５２、及び熱量制御部５４は、熱制御部の一例である。
【００５０】
設定パラメータ取得部４０は、温度感受性推定装置１８から送信された係数α,β,γ,δ、皮膚表面の温度ｔs、接触面積Ａ、係数Ｃ’を取得する。
【００５１】
温冷感設定部４２は、入力装置１２によって使用者から受け付けた、希望する温冷感の指令値S’を設定する。
【００５２】
内部温度計算部４４は、係数α,β,γ,δと、指定された温冷感S’と、皮膚表面温度tsと、接触面積Ａと、表皮層の熱伝導率及び厚みの比である係数Ｃ’とに基づいて、予め設定された、表皮層直下の温度tlの勾配の各々に対し、熱出力装置１４により熱を与えたときの熱入力位置における温度受容器周辺の状態として、表皮層直下の温度tlを推定する。
【００５３】
具体的には、まず、表皮層直下の温度tlの勾配
2018140048.tif 000012
の各々を設定したベクトル
2018140048.tif 000013
を用いて、式（８）により、表皮層直下の温度tlを要素としたベクトル
2018140048.tif 000014
を計算する。
【００５４】
【数８】
2018140048.tif 000015
【００５５】
熱量目標値計算部４６は、計算された表皮層直下の温度tlのベクトルと、皮膚表面温度ｔsと、表皮層の熱伝導率及び厚みの比である係数Ｃ’と、接触面積Ａとに基づいて、表皮層直下の温度tlの勾配の各々に対し、熱量目標値を算出する。
【００５６】
具体的には、皮膚表面の温度tsより流入させる熱量目標値のベクトルを式（９）で算出する。
【００５７】
【数９】
2018140048.tif 000016
【００５８】
皮膚内温度変化計算部４８は、熱量目標値のベクトルから選択された熱量目標値ｑの熱を与えたときの、表皮層直下の温度tlの変化を計算する。
【００５９】
具体的には、熱量目標値のベクトルから熱量ｑを順に選択し、非特許文献６に紹介されている生体伝熱方程式を用いて熱量ｑに対する皮膚内温度変化を計算する。計算に用いるパラメータは文献値を使用してもよい。例えば、非特許文献６で示されている式(10)の解析解を、熱量ｑに対する皮膚内温度変化として計算する。
【００６０】
【数１０】
2018140048.tif 000017
【００６１】
ただし、T(x,t)は、表皮からの深さｘ、時間tの時の温度であり、Taは、体内深部の温度であり、例えば36.5℃である。кは、皮膚の熱伝導率λと等価であり、上記非特許文献６では0.23である。cbは、血液の比熱であり、上記非特許文献６では3770J/(kg・℃)である。Wbは、皮膚内の血液質量流量であり、上記非特許文献６では0.5kg/（s・m3）である。ctは、皮膚の比熱であり、非特許文献６では3590J/(kg・℃)である。ρtは、皮膚の密度であり、非特許文献６では1200kg/m3 である。erfcは、相補誤差関数であり、 数学におけるシグモイド形状の特殊関数（非初等関数）の一種である。qは、流入する熱量J/(s・m3 )を表す。
【００６２】
皮膚内温度変化計算部４８では、ｘ=d（表皮層の厚みd）として時刻ｔごとのT(x,t)をを計算し、表皮層直下の温度tlの変化とすればよい。
【００６３】
また事前にモデル化した対象に対して有限要素法を実施し、熱量ｑに対する表皮層直下の温度tlの変化を算定してもよい。例えば、図４に示す。
【００６４】
[非特許文献6] Ferras, L. L., Ford, N. J., Morgado, M. L., Nobrega, J. M., & Rebelo, M. S. (2015). Fractional Pennes’ Bioheat Equation: Theoretical and Numerical Studies. Fractional Calculus and Applied Analysis, 18(4), 1080-1106
【００６５】
温冷感予測値算出部５０は、熱量目標値のベクトルから順に選択された熱量ｑの各々に対して、計算された、当該熱量ｑに対する表皮層直下の温度tlの変化に基づいて、温冷感予測値を算出する。
【００６６】
具体的には、計算された、当該熱量ｑに対する表皮層直下（深さｄ）の温度tl、およびその時間変化率と、皮膚表面温度ｔsとを用いて、式(11)にて温冷感予測値SPを算出する。算出時の時間T1,T2は例えば加温開始からの２秒後から10秒後とすればよい。
【００６７】
【数１１】
2018140048.tif 000018
【００６８】
熱量目標値判定部５２は、熱量目標値のベクトルから順に選択された熱量ｑの各々に対する温冷感予測値ＳＰと、指定された温冷感Ｓ’とに基づいて、熱量目標値のベクトルから、熱出力装置１４による熱量を決定する。
【００６９】
具体的には、目標値S’とSPの絶対値差（DSP，式(12)）を、熱量目標値のベクトルから順に選択された熱量ｑの各々に対して計算する。
【００７０】
【数１２】
2018140048.tif 000019
【００７１】
そして、絶対値差ＤＳＰが最も小さくなる熱量ｑであって、絶対値差ＤＳＰが閾値（が例えば0.2）以下となる熱量ｑを、熱出力装置１４による熱量として決定し、決定した熱量ｑを、熱量制御部５４へ出力する。なお、熱量目標値のベクトルから順に選択された熱量ｑのすべてにおいて、絶対値差ＤＳＰが閾値以下にならなかった場合はエラーメッセージ出力要請信号と、熱量ｑ＝０とを、熱量制御部５４を介して熱出力装置１４へ出力する。
【００７２】
熱量制御部５４は、決定された熱量ｑに基づいて、熱出力装置１４による熱を制御する。
【００７３】
ここで、熱出力装置１４が、可変面積および可変時間で温度刺激出力を制御する機能を有する場合、熱量制御部５４により指定された熱量ｑを与えるように、熱出力装置１４において電源を供給する面積及び時間を制御する。
【００７４】
（温度感受性推定処理）
次に、「温度感受性推定処理」の手順について説明する。
【００７５】
図５は温度感受性推定装置１８で実行される「温度感受性推定処理」の手順の一例を示すフローチャートである。
【００７６】
まず、ステップＳ１００で、複数回の条件で熱を出力したときの、熱出力装置１４により与えた熱量、接触面積、及びセンサ１６によって検出された皮膚表面温度を取得する。
【００７７】
ステップＳ１０２では、上記ステップＳ１００で取得したデータに基づいて、複数回の条件の各々について、式(4)で係数Ｃを求め、係数Ｃの平均値Ｃ’を算出する。
【００７８】
ステップＳ１０４では、熱出力装置１４により面積Ａの接触面から皮膚内へ流入する熱量Ｑを変動させ、使用者に温冷感の申告を実施させた際の計測データを取得する。
【００７９】
ステップＳ１０６では、上記ステップＳ１０４で取得した計測データに基づいて、式（７）をもとに最小二乗法にて係数α、β、γ、δを推定する。
【００８０】
そして、上記で得られた係数α,β,γ,δ、皮膚表面温度ｔs、接触面積Ａ、係数Ｃ’を制御装置２０へ送信し、温度感受性推定処理を終了する。
【００８１】
（熱量制御処理）
次に、「熱量制御処理」の手順について説明する。
【００８２】
まず、制御装置２０は、温度感受性推定装置１８から送信された係数α,β,γ,δ、皮膚表面の温度ｔs、接触面積Ａ、係数Ｃ’を取得する。また、制御装置２０は、希望する温冷感Ｓ’の指定を受け付ける。
【００８３】
図６は制御装置２０で実行される「熱量制御処理」の手順の一例を示すフローチャートである。
【００８４】
ステップＳ１２０において、係数α,β,γ,δと、指定された温冷感S’と、皮膚表面温度tsと、接触面積Ａと、表皮層の熱伝導率及び厚みの比である係数Ｃ’とに基づいて、予め設定された、表皮層直下の温度tlの勾配の各々に対し、表皮層直下の温度tlを推定する。
【００８５】
ステップＳ１２２において、上記ステップＳ１２０で計算された表皮層直下の温度tlのベクトルと、皮膚表面温度ｔsと、表皮層の熱伝導率及び厚みの比である係数Ｃ’と、接触面積Ａとに基づいて、表皮層直下の温度tlの勾配の各々に対し、熱量目標値を算出する。
【００８６】
ステップＳ１２４において、上記ステップＳ１２２で算出された熱量目標値ｑのいずれか一つを選択する。
【００８７】
ステップＳ１２６において、上記ステップＳ１２４で選択された熱量目標値ｑの熱を与えたときの、表皮層直下（深さｄ）の温度tlの変化を計算する。
【００８８】
ステップＳ１２８において、上記ステップＳ１２６で計算された表皮層直下（深さｄ）の温度tlの変化に基づいて、算出時の時間T1,T2における、当該熱量目標値ｑに対する表皮層直下（深さｄ）の温度tl、およびその時間変化率と、皮膚表面温度ｔsとから、温冷感予測値SPを算出する。
【００８９】
ステップＳ１３０では、全ての熱量目標値について、上記ステップＳ１２４〜ステップＳ１２８の処理を実行したか否かを判定する。
【００９０】
ステップＳ１３２では、指定された温冷感S’と温冷感予測値SPとの絶対値差DSPを、順に選択された熱量目標値ｑの各々に対して計算し、指定された温冷感S’との絶対値差DSPが一番小さくなるときの熱量目標値ｑを選択する。
【００９１】
ステップＳ１３４において、上記ステップＳ１３２で選択された熱量目標値ｑを与えるように熱出力装置１４を制御し、熱量制御処理を終了する。
【００９２】
以上の通り、本発明の実施の形態に係る熱出力制御システムよれば、熱出力装置により熱を与えたときの熱入力位置における表皮層直下の温度を推定することにより、精度良く温冷感制御を行うことができる。
【００９３】
また、人体の皮膚表面でなく、皮膚内の温度受容器付近の温度および温度勾配を制御目標値として用いる。また、部位間、個人間の皮膚特性を考慮した熱出力装置の制御が実施される。これにより、個人の特性、暴露環境、および皮膚特性に基づいた熱出力制御を行うことができ、精度の高い温冷感制御が達成可能となる。
【００９４】
例えば、図７のようにブレスレット型の装置に、上記実施の形態で説明した熱出力制御システムを適用することにより、ブレスレット型の装置を装着した使用者に対して、希望した温冷感を与えることができる。
【００９５】
また、図８のように、ディスプレイ部分に、上記実施の形態で説明した熱出力制御システムを適用することにより、ディスプレイに触れた使用者に対して、希望した温冷感を与えることができる。
【００９６】
なお、上記各実施の形態で説明した熱出力制御システムの構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。
【００９７】
例えば、表皮層の熱伝導率及び厚みの比である係数を推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、表皮層の熱伝導率及び厚みをそれぞれ推定した上で、表皮層の熱伝導率及び厚みの比である係数を推定してもよい。また、熱出力装置からの出力結果をもとに、表皮層の熱伝導率及び厚みの推定結果を補正するようにしてもよい。
【００９８】
また、知覚感度である係数を、事前に推定してもよいし、知覚感度である係数を、データベースから取得するようにしてもよい。
【００９９】
また、指定された温冷感を与えるための熱量目標値を、クラウドサーバー等へ送信して、データベースを作成し、熱力学計算あるいはニューラルネットなどの手法を用いた熱量目標値の学習を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１０   熱出力制御システム
１２   入力装置
１４   熱出力装置
１６   センサ
１８   温度感受性推定装置
２０   制御装置
３０   データ取得部
３２   係数推定部
３４   申告値取得部
３６   知覚感度推定部
４０   設定パラメータ取得部
４２   温冷感設定部
４４   内部温度計算部
４６   熱量目標値計算部
４８   皮膚内温度変化計算部
５０   温冷感予測値算出部
５２   熱量目標値判定部
５４   熱量制御部
【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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【図７】
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【図８】
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