(57)【要約】      （修正有）【課題】時々刻々に変化する検知状況に応じて、その時点で検知すべき対象物に電波を送信することにより、正確に検知できる吐水制御装置を提供する。【解決手段】吐水制御装置２は、使用者の所定位置での静止状態又は使用状況を検知しようとする検知領域に、送信波を送信する少なくとも２つの送信部１２と、反射波を受信する受信部１３と、送信波と反射波とに基づいてドップラー信号を生成するドップラー信号生成部１４と、ドップラー信号に基づいて使用者の所定位置での静止状態又は使用状況を検知する検知部１５と、検知部１５の検知結果に応じて、吐水部２０から自動吐水するための制御信号出力する制御部１６とを備え、制御部１６は、一方の送信部１２ａから他方の送信部１２ｂに切り替える切り替え部１７を有し、検知部１５の検知結果に応じて、切り替え部１７を制御し、一方の送信部１２ａから他方の送信部１２ｂに切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐水部から自動吐水する吐水制御装置であって、
使用者の所定位置での静止状態又は使用状況を検知しようとする検知領域に、送信波を送信する少なくとも２つの送信部と、
前記検知領域の検知対象によって反射された反射波を受信する受信部と、
前記送信部によって送信された送信波と、前記受信部によって受信された反射波と、に基づいてドップラー信号を生成するドップラー信号生成部と、
前記ドップラー信号に基づいて使用者の所定位置での静止状態又は使用状況を検知する検知部と、
前記検知部の検知結果に応じて、前記吐水部から自動吐水するための制御信号を出力する制御部と、を備え、
前記制御部は、一方の送信部から他方の送信部に切り替える切り替え部を有し、前記検知部の検知結果に応じて、前記切り替え部を制御し、一方の送信部から他方の送信部に切り替えることを特徴とした吐水制御装置。
【請求項２】
一方の送信部から他方への送信部の切り替えを２回以上繰り返すことを特徴とした請求項１に記載する吐水制御装置。
【請求項３】
一方の送信部から他方への送信部の切り替えを２回以上繰り返して検知した結果に応じて、一方の送信部を選択することを特徴とした請求項２に記載する吐水制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定方向に伝播波を送り出すことで使用者の存在を検知して吐水部から自動吐水する吐水制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロ波ドップラーセンサーなどのドップラーセンサーを用いて人体や尿流を検知することが行われている。マイクロ波ドップラーセンサーは、マイクロ波を伝播波として送信し、対象物によって反射したマイクロ波を受信することにより、対象物の動きを検出するものである。
【０００３】
マイクロ波ドップラーセンサーは、センサーから送信するマイクロ波の信号と、センサーから送信したマイクロ波が人体などの対象物によって反射してセンサーにより受信される信号の差分信号からドップラー信号を生成するものである。このドップラー信号は、対象物の動き（例えば、対象物の接近や対象物の離反）を表す信号であり、このドップラー信号から対象物の動きを検出することができる。
【０００４】
マイクロ波ドップラーセンサーにおいては、人や尿などの複数の対象物の動きを検出するため、それぞれの検知対象物のドップラー信号の周波数成分及びその大きさを抽出しなければならない。そのため人体や尿などの複数の対象物のドップラー信号を常時取得するようになっていた。
【０００５】
このように複数の対象物の動きの検出を目的として、ドップラー信号を複数の検知対象物を含む広い領域に送信して、使用者の存在を把握する技術が下記特許文献１に記載されている。下記特許文献１に記載された健康管理装置では、人体、尿の動きを検出できる位置に送信アンテナを設置することで、複数の検知対象物の動きを検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００６−３８８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、複数の対象物の動きを検出する場合、常時複数の全検知対象物に注目して検出しているとは限らない。例えば小便器を例にとれば、まず利用者である人体を検知することにより、利用者が小便器前に静止したかを検知し、その後、尿を検知すれば、排尿が発生したことを確認し、その後で人体信号で小便器からの離反を検知して、洗浄水を吐水すればよい。
【０００８】
しかしながら、従来のマイクロ波ドップラーセンサーは、その時々の検知状態で、検知対象物は変化しているのにも関わらず、その時点で検知すべき対象物以外の対象物の信号も取得しているため、これらの検知対象外の信号はノイズとなってしまい、検知結果の正確さの阻害要因となっていた。
【０００９】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、時々刻々に変化する検知状況に応じて、その時点で検知すべき対象物に電波を送信することにより、正確に検知できる吐水制御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】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係ると吐水制御装置は、吐水部から自動吐水する吐水制御装置であって、使用者の所定位置での静止状態又は使用状況を検知しようとする検知領域に、送信波を送信する少なくとも２つの送信部と、前記検知領域の検知対象によって反射された反射波を受信する受信部と、前記送信部によって送信された送信波と、前記受信部によって受信された反射波と、に基づいてドップラー信号を生成するドップラー信号生成部と、前記ドップラー信号に基づいて使用者の所定位置での静止状態又は使用状況を検知する検知部と、前記検知部の検知結果に応じて、前記吐水部から自動吐水するための制御信号を出力する制御部と、を備え、前記制御部は、一方の送信部から他方の送信部に切り替える切り替え部を有し、前記検知部の検知結果に応じて、前記切り替え部を制御し、一方の送信部から他方の送信部に切り替えることを特徴とした。
【００１１】
本発明によれば、ドップラー信号に基づいて、使用者の静止状態又は使用状況を検知し、その検知結果に応じて、少なくとも２つある送信部からの送信を切り替える切り替え部を有して、送信を切り替えるものであるから、実際の使用状況に応じて本来検知したい対象物の信号を精度良く検知することができる。
【００１２】
また、本発明に係る吐水制御装置は、一方の送信部から他方への送信部の切り替えを２回以上繰り返すことを特徴とした。この好ましい態様では、ドップラー信号に基づいて、使用者の静止状態又は使用状況を検知し、その検知結果に応じて、一方の送信部から他方への送信部の切り替えを２回以上繰り返すものであるから、２つ以上の検知対象物の動きを検知する必要があるとき、個々の検知対象物の動作の信号をより確実に検知できる。
【００１３】
また、本発明に係る吐水制御装置は、一方の送信部から他方への送信部の切り替えを２回以上繰り返して検知した結果に応じて、一方の送信部を選択することを特徴とした。この好ましい態様では、一方の送信部から他方への送信部の切り替えを２回以上繰り返して検知した結果に応じて、送信部を選択するので、動いている検知対象物が特定でき、検知対象物に応じた送信部を選択できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、時々刻々に変化する検知状況に応じて、その時点で検知すべき対象物に電波を送信することにより、正確に検知できる吐水制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る吐水制御装置を備えた小便器を示す概略側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る吐水制御装置の機能的な構成を示すブロック構成図である。
【図３】本発明の実施形態１に係るフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態２に係るフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態３に係るフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る送信パターン例１である。
【図７】本発明の実施形態に係る送信パターン例２である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。各図面中、同様の構成要素には同一の符合を付して詳細な説明は適宜省略する。図１は、本発明の実施形態に係る吐水制御装置２を備えた小便器１を示す概略側面図である。
【００１７】
図１に示すように、吐水制御装置２は、例えば小便器１に設置される。吐水制御装置２は、小便器１の前方向に向けてマイクロ波を放射して送信し、このマイクロ波の反射波を受信して、使用者の存在及び行動態様を検知し、その検知結果に応じて吐水部３を制御する装置である。吐水制御装置２は、２つ以上の送信部（アンテナ）を有しており、例えば図１の送信強度パターン４のような送信電波の強度を持つ電波を送信する。
【００１８】
人体接近については、例えば、使用者は、小便器１に対して前方の離れた位置から小便器１に向かって接近するので、吐水制御装置２の送信強度のピーク４ａの電波を反射してドップラー信号を発生しやすくなる。また、使用者が、小便器１の前で静止し、放尿した尿の信号は、吐水制御装置２の送信強度のピーク４ｂの電波を反射しやすくなる。
【００１９】
なお、本実施形態では、小便器１に吐水制御装置２を設置した例を示すが、小便器１に設置するだけではなく、例えば、手洗器や大便器に設置しても良い。例えば、吐水制御装置２を手洗器に設置する場合には、使用者が手洗器を使用する際の立ち位置を含む領域と手洗い位置を含む２つの領域を含むようにマイクロ波を送信する。また、例えば、吐水制御装置２を大便器に設置する場合には、使用者が大便器を立位使用する際の立ち位置及び着座使用する際の着座位置を含む領域に、伝搬波としてのマイクロ波を送信する。
【００２０】
続いて、図２を参照しながら、図１に示した吐水制御装置２について更に説明する。図２は、実施形態に係る吐水制御装置２の機能的な構成を示すブロック構成図である。図２に示すように、吐水制御装置２は、伝播波の送信部１２と、伝播波の受信部１３と、ドップラー信号生成部１４と、検知部１５と、制御部１６と、送信切り替え部１７を備えている。制御部１６は吐水制御装置２の外部に設置されている吐水部２０を制御する。送信部１２は図２に示す第１送信部１２ａと第２送信部１２ｂのように少なくとも２つ以上の送信部を有している。
【００２１】
伝播波の送信部１２は、検知対象物の動きを検知しようとする検知領域に伝播波を送信する部分である。送信部１２は、送信した伝播波の情報をドップラー信号生成部１４に出力する。
【００２２】
伝播波の受信部１３は、使用者によって反射された伝播波を受信する部分である。受信部１３は、受信した伝播波の情報をドップラー信号生成部１４に出力する。なお、図２では、人体検知装置２を構成する伝播波を送信する送信部１２と、伝播波を受信する受信部１３とが一体とした構成が表されているが、一体の構成に限定されず、伝播波の送信部１２と伝播波の受信部１３とを別体として吐水制御装置２を構成しても良い。
また、送信部１２は２つ以上の送信部から成るので、送信部１２自身も一体の構成に限定されず、個々の送信部を別体として吐水制御装置２を構成しても良い。
【００２３】
ドップラー信号生成部１４は、伝播波の送信部１２によって送信された伝播波と、伝播波の受信部１３によって受信された伝播波とに基づいてドップラー信号を生成する部分である。ドップラー信号生成部４は、生成したドップラー信号を検知部１５に出力する。
【００２４】
検知部１５は、ドップラー信号生成部１４が生成したドップラー信号に基づいて、その周波数から、検知対象物である移動体の速度を数式１に基づき算出し、その信号振幅強度から検知対象物が吐水制御装置までの概略の距離を判断し、その行動を検知することができる。
【００２５】
【数１】
2015158113.tif 000003
【００２６】
制御部１６は、検知部１５の結果に基づいて、外部の吐水部２０を制御し、また送信切り替え部１７を制御して、送信部１２の２つ以上ある送信部の送信可否を制御する。
【００２７】
送信切り替え部１７は制御部１６によって、送信部１２のどの送信部から電波を送信するか否かを切り替える。図２には図示していないが、例えば、送信切り替え部１７は、送信部１２への電源の供給を、接地状態に切り替えるスイッチで実現できる。
【００２８】
制御部１６が、検知部１５の結果に基づいて、外部の吐水部２０を制御し、また送信切り替え部１７を制御して、送信部１２の２つ以上ある送信部の送信可否を制御する流れを、図３、図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。図３、図４及び図５で電波の送信方向を「両方」、「前方」、「下方」と表示しているのは、それぞれ図１、図６、図７の電波の発信パターンになる。
【００２９】
図３は実施例１のフローチャートである。図３に示すように、ステップＳ５０１では、ドップラー信号を用いた、人体の接近の検知を開始する。このとき、検知すべき対象は吐水制御装置１を備えた小便器の前面から接近してくる人体であるので、ステップＳ５０２では、電波の送信パターンを「前方」として設定し、人体の動きによるドップラー信号を受けやすくする。このように、まず前方だけに電波を発信し、下方には電波を発信しないことで、小便器の封水部の揺れによって生じる人体の動きとほぼ同等の周波数のノイズの影響を除去できる。
【００３０】
ステップＳ５０３では、センサデータ値が設定値１以上であるか否かを判断する。センサデータ値が設定値１以上でないと判断した場合、設定値１以上のセンサデータ値を検知するまでステップＳ５０３の処理が繰り返される。一方、検知部１５は、センサデータ値が設定値１以上であると判別した場合、ステップＳ５０４へ進む。
【００３１】
ステップＳ５０４では、大きな信号が得られたことで、検知部１５により移動中の使用者を検知したと判断され、ステップＳ５０５へ進む。
【００３２】
ステップＳ５０５では、検知部１５は、ドップラー信号の周波数と振幅強度とを解析し、ステップＳ５０６へ進む。ステップＳ５０５で実施するドップラー信号の周波数と振幅強度の解析では自己回帰モデルを使った周波数解析の方法、フーリエ変換や信号のピークを求めてその間隔で周波数を、その差でピーク幅を求める方法などを適用する。
【００３３】
ステップＳ５０６では、ドップラー信号の振幅強度値と設定値２とを比較し、ドップラー信号の振幅強度値が設定値２より大きいかを判断する。ステップＳ５０６での判断は、使用者が小便器１の近傍に接近したか否かの判断に相当する。つまり、ドップラー信号の振幅強度値が設定値２より大きい場合には、使用者が小便器１の近傍に接近したと判断することができ、ドップラー信号の振幅強度値が設定値２以下の場合には、使用者が小便器１の近傍に接近していないと判断することができる。なお、設定値２（接近基準値）は、ステップＳ５０３における設定値１より大きく、小便器１の近傍に人が接近したときに現れる振幅強度を判断する基準となる値として予め所定値に設定されるものである。
【００３４】
ステップＳ５０６で判断した結果、ドップラー信号の振幅強度値が設定値２より大きいと判別した場合に、ステップＳ５１０へ進み、設定値２以下であると判断した場合には、ステップＳ５０８へ進む。
【００３５】
まず、ドップラー信号の振幅強度値が設定値２以下である場合、すなわち、小便器１の近傍に使用者が接近していない場合について説明する（ステップＳ５０６のＮＯからステップＳ５０８）。ステップＳ５０７では、ドップラー信号の振幅強度が、継続して設定値１以下となっているか否かを判別する。継続して設定値１以下となっていないと判別された場合、すなわち、ドップラー信号の振幅強度がまだ大きい値が存在することから使用者が小便器１付近から離れていないと判別された場合、ステップＳ５０６へ戻る。一方、継続して設定値１以下となっている場合、すなわち、使用者が小便器１に十分に接近していない場合には、ステップＳ５０８へ進む。ステップＳ５０８では、  使用者は小便器１の前を通り抜けていなくなった、すなわち不在と判断する。使用者が不在と判断された場合には、ステップＳ５１１へ進み、はじめに戻りステップＳ５０１以降の処理を繰り返す。
【００３６】
続いて、ドップラー信号の振幅強度値が設定値２より大きい場合、すなわち、小便器１の近傍に使用者が接近している場合について説明する（ステップＳ５０６のＹＥＳからステップＳ５１０）。ステップＳ５１０では、使用者が小便器１の近傍に接近していると判断され、ステップＳ５１１へ進む。ステップＳ５１１では、ドップラー信号の周波数から計算できる使用者の速度及びドップラー信号の振幅強度値から、使用者が小便器１の近傍で静止したか否かが判断され、ステップＳ５１２へ進む。なお、ステップＳ５１１における静止判断としては、ドップラー信号の振幅強度値が静止基準値以下であり、かつ、周波数が所定の周波数閾値以下であるかを判断する。
【００３７】
ステップＳ５１２では、Ｓ５１１の静止判断に基づき、使用者が小便器１の近傍で静止したと判断された場合に、ステップＳ５１３へ進み、使用者が小便器１の近傍で静止していないと判断された場合には、ステップＳ５０７に戻り、Ｓ５０７以降の処理を繰り返す。
【００３８】
ステップＳ５１３では、使用者が小便器前に静止し、用便する前に洗浄水を流す、いわゆる前洗浄という操作が設定されているかどうかを確認する。前洗浄は使用者に清潔感を与えるが、節水には不利なことから、小便器の設置管理者が前洗浄を選択して設定するようになっていることが多い。
【００３９】
ステップＳ５１３で、前洗浄が設定されているときはＳ５１５に、前洗浄が設定されていないときはＳ５１４に進む。前洗浄が設定されていないＳ５１５では、電波の送電パターンの切り替えが即座に行われずに、前洗浄が開始されてから、洗浄水が流れきる時間を予め設定しておき、この時間だけ遅れて、電波の送信パターンを「両面」に切り替える。
ここで「両面」の送信パターンにすることにより、放尿なしに立ち去る人の人体の動きもとらえることができるようになる。送電パターンを「両面」に切り替えて、ステップＳ５１６に進む。なお、送信の切り替えは、各送電部の給電部を接地するか、オープンにするようなスイッチングを行うことで切り替える。
【００４０】
ステップＳ５１３で、前洗浄が設定されていないときはＳ５１４に進み、ステップＳ５１４では、電波の送信パターンを即座に「両面」に変更し、ステップＳ５１１６へ進む。
【００４１】
ステップＳ５１６では、小便器近傍での人体の動きを判断する。小便器近傍での人体の移動開始は、人体が小便器に接近したと判断する振幅強度の設定値２に近い値になることで判断する。
【００４２】
ステップＳ５１６で、人体の移動の動きを判断したら、ステップＳ５１９に進む。ステップＳ５１９ではステップＳ５０９に進んで人が退出するか、あるいは再接近するかの判断を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ５１６で人体の移動の動きを判断できないとき、ステップＳ５１８において
尿が検知されるか確認する。尿は人体の動きより速い速度で動くために、人体のドップラー信号より高周波となる。また、振幅強度は暗ノイズよりも大きく、振幅強度の設定値２より小さな値となれば、尿検知と判断できる。
【００４４】
ステップＳ５１８で、尿を検知できなければ、ステップＳ５１６へ戻り、放尿せずに退去したか、放尿を開始したかの処理を繰り返す。
【００４５】
ステップＳ５１８で、尿を検知すれば、ステップＳ５１９で放尿の完了を検知する。放尿完了は尿信号である人体信号より高周波の信号の振幅強度が放尿開始を判断した値より小さくなれば放尿完了と判断し、ステップＳ５２０へ進む。尿を検知したときは再びステップＳ５１８を放尿完了まで繰り返す。
【００４６】
ステップＳ５２０では、この時点で放尿が完了しているために尿検知は必要なく、人体の動きを検知すればよいので、電波の送信パターンを「前方」に切り替え、人体の動きを確認できるようにする。このようにすることで、その後の退去時に便器洗浄のために小便器に流される洗浄水の動きの影響を小さくできる。ステップＳ５２０で放信パターンを切り替えた後、ステップＳ５２１へ進む。
【００４７】
ステップＳ５２１では、ドップラー信号の振幅強度が設定値１以下の時間が一定以上継続したことを人体の退去判断としている。この退去判断基準を満たしていれば、ステップＳ５２２に進み、利用者が退去したと判断し、退去判断基準を満たしていないときは、ステップＳ５２１を継続して、退去を確認する一方、ステップＳ５０７に戻り、新たに人体が接近してきていないかを確認する。これは、退去者と新規利用者が入れ替わるなどの場合に、新規利用者の検知に有効となる。また、ここでは退去判断基準の設定値を設定値１としたが、設定値１より大きく、設定値２より小さな値に変更すれば、退去判断が早期に可能で、退去判断後の便器洗浄も早期に実施できる。
【００４８】
ステップＳ５２２で人体の退去を判断したら、ステップＳ５２３に進み、吐水制御装置２が吐水部２０を吐水し、便器洗浄を実施し、ステップＳ５２４で初期の検知スタートであるステップＳ５０１に戻る。この時点で新規利用者が現れても、電波の送信パターンは「前方」となっているので、洗浄水の動きの影響を受けることなく、新規利用者を検知できる。
【００４９】
図４は実施例２のフローチャートである。ステップＳ５０１からステップＳ５１８までは実施例１と同じ工程を実施し、ステップＳ５１８で、一旦尿を検知すると、ステップＳ５５０で電波の送信パターンを「下方」にして尿だけのドップラー信号を取得するようにする。このようにすることで放尿中の人体の揺れの影響を除くことができ、正確な尿検知が可能となる。
【００５０】
実施例２のステップＳ５１９で、前述の判断基準で放尿完了を検知すると、以下の工程は実施例１と同じように進めていく。
【００５１】
図５は実施例３のフローチャートである。ステップＳ５１３の前洗浄の有無確認までは、実施例１と同じ工程を実施し、前洗浄が必要ないときはステップＳ５５１で、電波の送信パターンを一定周期で「前方」、「下方」に切り替える。この切り替える周期は、便器近傍での人体の移動速度と送電電波の周波数から予め決定でき、例えば１０ＧＨｚの送信電波周波数のとき、便器近傍での人体のドップラー周波数は２０Ｈｚ程度になることから、切り替え周期を２５msecより長くすれば、ドップラー信号の最大振幅値（振幅強度に相当）を計測することができる。
【００５２】
図５の実施例３のステップＳ５５２では、前洗浄がある場合で、この場合、実施例１と同じように洗浄水の動きが、「下方」送信のドップラー信号に影響を与えなくなる時間を経過させて、電波の送信パターンを一定周期で「前方」、「下方」に切り替え、それぞれの電波の方向で尿、人体を検知する。ここで、洗浄水が流れているときも「前方」には電波を送信しているので、排尿しないで退去する人体の動きも検知できる。
【００５３】
このように、設定値３を増加させることで、使用者が小便器１００に接近したか否かを判別する基準となる値が大きくなるため、外部ノイズや便器から遠くの人を検知しにくくすることができる。
【００５４】
実施例３ではステップＳ５１６移行のステップは、実施例２と同じ工程で進める。
【００５５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の実施形態でも実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１：小便器
２：吐水制御部
４：送信電波のパターン（電波強度）
１２：送信部
１３：受信部
１４：ドップラー信号生成部
１５：検知部
１６：制御部
１７：切り替え部
２０：吐水部
【図２】
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【図１】
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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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