JP2001017397A - 生理量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】無駄な消費電力を防止し、電池の長寿命化を図
る。 【解決手段】人体の発汗を検知して湿度信号を出力する
感湿部（51）を備えている。感湿部（51）の出力信号を
処理するＣＰＵ（54）を備えている。ＣＰＵ（54）の出
力信号を送信する送信部（55）を備えている。感湿部
（51）とＣＰＵ（54）と送信部（55）とに電力供給する
電源部（57）を備えている。ＣＰＵ（54）は、検知信号
のサンプリングに対応して、該サンプリングの所定時間
前からサンプリングが終了するまで電源部（57）から感
湿部（51）及び送信部（55）への電力供給をオンする。
送信部（55）は、空調機を制御するための生理量の情報
信号を空調機（2）のコントローラにワイヤレス送信す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生理量検出装置に
関し、特に、電力供給対策に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より空気調和装置においては、睡眠
中にも快適な空調環境を創出するために、睡眠中も電源
をＯＮにしておき、運転を継続させることが多い。しか
し、睡眠中の人体生理は睡眠サイクルや人体サーカディ
アンリズムによって微妙に変化するものであり、睡眠時
に望まれる空調条件は随時変化するにもかかわらず、空
調条件の設定をユーザの生理状態に追従するように制御
することはできなかった。

【０００３】そこで、このような問題を解決するため
に、本願出願人は、就寝者の発汗量に基づいて入眠を検
出し、この検出結果に基づいて電気機器の電源をＯＦＦ
にしたり、空気調和装置の制御を行う技術を提案した
（特願平１０−０９３５０２号参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の制御装置は、湿度センサを寝具マットとシーツの間に
配置し、発汗量を検出するようにしていた。この湿度セ
ンサなどの検出手段は、就寝者の発汗量を検出しようと
するものであるので、人体に貼付することが好ましい。
そこで、上記出願において、出願人は湿度センサを人体
に直接に貼付することも提案している。

【０００５】上記湿度センサなどの検出手段において
は、電力供給する必要があるので、ボタン電池が組み込
まれることになる。特に、上記検出手段が検出信号をワ
イヤレスでコントローラに送信するようにすると、検出
手段自体に電池を組み込む必要がある。

【０００６】しかしながら、上記電池から湿度センサに
常時電力供給していると、消費電力の無駄が多くなり、
電池寿命が短いという問題ある。特に、空気調和装置を
湿度センサの検出信号で制御する場合、電池の寿命が尽
きてしまうと、当然に空気調和装置が就寝者に対応して
制御されず、寝冷えをするなどの問題が生ずる。

【０００７】また、上記電池寿命が短いと、電池交換を
頻繁に行わなればならず、使い勝手が悪いという問題が
ある。

【０００８】本発明は、斯かる点に鑑みて成されたもの
で、無駄な消費電力を防止し、電池の長寿命化を図るこ
とを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】〈発明の概要〉本発明
は、検知信号のサンプリング時のみ電源部（57）から検
知部（51）へ電力供給するようにした。

【００１０】〈解決手段〉具体的に、図５に示すよう
に、本発明が講じた手段は、人体の生理量を検知する検
知部（51）及び該検知部（51）の電源部（57）を備えた
生理量検出装置を対象としている。そして、上記検知部
（51）が出力する検知信号のサンプリング時に電源部
（57）から検知部（51）へ電力を供給する。

【００１１】また、上記検知部（51）は、該検知部（5
1）の出力信号を処理する信号処理部（54）が接続され
ていてもよい。その際、該信号処理部（54）が、検知信
号のサンプリングに対応して、該サンプリングの所定時
間前からサンプリングが終了するまで上記電源部（57）
から検知部（51）への電力供給をオンする。

【００１２】また、上記信号処理部（54）は、該信号処
理部（54）の出力信号を送信する送信部（55）が接続さ
れていていてもよい。そして、該送信部（55）が、電源
部（57）より電力供給されるようにしてもよい。

【００１３】また、上記送信部（55）が、空調機（2）
を制御するための生理量の情報信号を空調機（2）のコ
ントローラ（1）にワイヤレス送信するようにしてもよ
い。

【００１４】また、上記検知部（51）は、人体の発汗を
検知して湿度信号を出力する感湿部（51）に構成されて
いてもよい。

【００１５】すなわち、本発明では、検知部（51）が各
種の生理量を検出して検知信号を出力するが、その際、
サンプリングの所定時間前からサンプリングが終了する
まで電源部（57）から検知部（51）へ電力供給される。

【００１６】特に、検知部（51）が感湿部（51）の場
合、例えば、就寝者の発汗量を検知することになり、こ
の就寝者に対して空調機（2）を制御する。その際、上
記検知部（51）である感湿部（51）の検知信号を信号処
理部（54）が受け、その信号処理部（54）の出力信号を
送信部（55）がワイヤレスでコントローラ（1）に送信
する。

【００１７】

【発明の効果】したがって、本発明によれば、電源部
（57）から検知部（51）への電力供給を、サンプリング
に対応した所定時間のみ行うようにしたために、消費電
力の無駄を最小限にすることができるので、電源部（5
7）の長寿命化を図ることができる。

【００１８】特に、出力信号をワイヤレスでコントロー
ラ（1）に送信する場合、電池（58）などを設けること
になる。その際、電池（58）の長寿命化に伴って装置自
体の長寿命化を図ることができる。

【００１９】また、上記電池（58）の交換頻度を少なく
することができるので、使い勝手の向上を図ることがで
きる。

【００２０】また、小容量の電池（58）を使用すること
ができるので、装置自体の小型化を図ることができる。
特に、人体に装着する場合、軽量で且つ小型であるの
で、装着性の向上を図ることができる。

【００２１】また、上記検知部（51）が検出する発汗量
によって空調機（2）を制御する場合、該空調機（2）の
温度制御等を正確に行うことができる。この結果、就寝
者に対応した制御を行うことができることから、寝冷え
などを確実に防止することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００２３】図１は、１台のコントローラ（1）が、発
汗センサ（5）の検出情報に基づいて、寝室に設置され
た空調機であるルームエアコン（2）、照明装置（3）、
及びテレビやラジオ等のオーディオ機器（4）の制御を
一括して行うコントロールシステムを示している。

【００２４】上記発汗センサ（5）は、就寝者の発汗量
を検出するためのセンサであり、人体の生理量を検出す
る生理量検出装置の一種である。図２に示すように、発
汗センサ（5）は、感湿部（51）とＣＰＵ（54）と送信
部（55）と電源部（57）を備えている。

【００２５】上記感湿部（51）は、人体近傍の湿度を検
知する感湿部（51）を構成している。該感湿部（51）
は、複数の通気孔（31）が形成された筐体（52）の内部
に湿度センサ（53）が配設されて構成されている。そし
て、上記湿度センサ（53）は、筐体（52）の内部の湿度
に感じて該湿度に対応した電圧信号をＣＰＵ（54）に出
力している。

【００２６】上記ＣＰＵ（54）は、感湿部（51）の出力
信号を適宜補正等の処理を行う信号処理部を構成してい
る。該ＣＰＵ（54）は、感湿部（51）の出力信号を送信
部（55）に送信する一方、感湿部（51）及び送信部（5
5）を制御している。

【００２７】上記送信部（55）は、感湿部（51）の出力
信号をコントローラ（1）に出力するように構成されて
いる。該送信部（55）は、感湿部（51）の出力信号を無
線で送信するためのアンテナ（56）を備えている。

【００２８】上記電源部（57）は、感湿部（51）、ＣＰ
Ｕ（54）及び送信部（55）を駆動するための電力供給部
である。該電源部（57）は、電源としていわゆるボタン
型の電池（58）が設けられている。

【００２９】上記感湿部（51）とＣＰＵ（54）と送信部
（55）と電源部（57）とは、それぞれ独立した別個の基
板（5a）に実装されて別体に形成されている。該感湿部
（51）とＣＰＵ（54）と送信部（55）と電源部（57）と
は、互いに信号線（59）によって接続されている。

【００３０】これら感湿部（51）とＣＰＵ（54）と送信
部（55）と電源部（57）と信号線（59）とが柔軟性材料
のとしてのシリコンゴムの被覆材（60）によって覆われ
てセンサ本体（50）が形成されている。すなわち感湿部
（51）などは、人体への直接接触による不快感を防止す
るために、柔軟性材料によって覆われている。

【００３１】また、上記感湿部（51）とＣＰＵ（54）と
送信部（55）と電源部（57）とは、それぞれ別体に形成
され、且つシリコンゴムの被覆材（60）によって覆われ
ているので、発汗センサ（5）は、全体として容易にた
わみやすくなっており、柔軟性を有している。

【００３２】上記センサ本体（50）の裏面のシリコンゴ
ム（60）には、薄板状の磁石（61）が貼り付けられてい
る。図３及び図４に示すように、発汗センサ（5）を装
着する際には、磁石（61）が被服（21）に接触するよう
にして被服（21）の内部に発汗センサ（5）を設け、被
服（21）の外側から薄板状の磁石（62）を被服（21）内
部の磁石（61）の貼り合わせる。つまり、磁石（61）と
磁石（62）とによって被服（21）を挟み込む。これによ
り、発汗センサ（5）は脱落することなく常に人体近傍
に位置することになる。そして、上記２つの磁石（61，
62）が取付け手段（6a）を構成されている。なお、正確
かつ安定して湿度を検出するために、発汗センサ（5）
は胸部に設けることが好ましい。

【００３３】更に、上記発汗センサ（5）における電源
部（57）は、図５に示すように、感湿部（51）とＣＰＵ
（54）と送信部（55）とに電源ライン（5b）を介して電
力供給している。そして、上記電源部（57）は、ＣＰＵ
（54）に対しては電源ライン（5b）を介して常時通電し
て常に電力を供給している。

【００３４】一方、上記電源部（57）と感湿部（51）及
び送信部（55）との間の電源ライン（5b）には、スイッ
チ素子（5c）が設けられている。該スイッチ素子（5c）
は、ＣＰＵ（54）によってオン・オフ制御される。

【００３５】つまり、上記ＣＰＵ（54）は、湿度センサ
（53）の検知信号のサンプリングに対応して、該サンプ
リングの所定時間前からサンプリングが終了するまで電
源部（57）の電池（58）から感湿部（51）の湿度センサ
（53）への電力供給をオンする電源制御手段（5N）を構
成している。

【００３６】具体的に、図６に示すように、上記ＣＰＵ
（54）は、例えば、サンプリング周期t1が１分に設定さ
れ、湿度センサ（53）の検知信号を１分毎にサンプリン
グしている。

【００３７】上記電源制御手段（5N）は、サンプリング
タイムＳの１５０ms（１５０ミリセコンド）前からサン
プリングタイムＳまでスイッチ素子（5c）をオンする。
すなわち、スイッチ素子（5c）は１５０msがオン時間t2
となる。

【００３８】そこで、上記湿度センサ（53）への電力供
給を制御するようにした理由について説明する。

【００３９】図７に示すように、通常、電源をオンする
と、湿度センサ（53）の印加電圧は、瞬時に最大値に到
達する。しかしながら、湿度センサ（53）の出力電圧、
つまり、発汗量に対応する検知信号は、電源のオンから
徐々に上昇し、１００msから１５０msが経過すると安定
する（例えば、図７のt3参照）。

【００４０】そこで、本実施形態は、例えば、サンプリ
ングタイムＳの１５０ms（１５０ミリセコンド）前から
サンプリングタイムＳまでスイッチ素子（5c）をオン
し、上記電池（58）から感湿部（51）及び送信部（55）
に電力供給するようにしている。

【００４１】一方、図８に示すように、コントローラ
（1）は、発汗センサ（5）からの無線信号を受信する受
信部（11）と、該受信部（11）からの信号を受けて入眠
判定または覚醒判定を行い、その判定結果に応じてルー
ムエアコン（2）、照明装置（3）及びオーディオ機器
（4）の制御を実行する制御部（12）と、該制御部（1
2）からの信号を受けて各機器（2，3，4）に制御信号を
無線で送信する送信部（13）とを備えている。

【００４２】特に、本実施形態では、赤外線信号により
リモートコントロールが可能な既存の機器をそのまま利
用できるように、送信部（13）は、各機器に応じた赤外
線信号を送信するように構成されている。

【００４３】〈作用〉次に、上述したコントロールシス
テムの制御方法について説明する。始めに、本制御の基
本原理を説明する。

【００４４】図９（ａ）は人体近傍湿度（相対湿度）の
経時変化を示し、図９（ｂ）は睡眠深度の経時変化を示
す。図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、寝床について
から入眠するまでの期間（入眠潜時）Ａでは、人体近傍
湿度はほぼ一定である。ところが、入眠して睡眠深度が
減少する期間Ｂでは、人体近傍湿度は急激に上昇する。
これは、入眠の際には、深部体温を低下させるように発
汗量が増加することに起因する。発汗量がピークに達し
た後の期間Ｃでは、レム睡眠とノンレム睡眠とが交互に
繰り返される。この期間Ｃにおいては、一般的に、レム
睡眠状態では発汗量が減少し、ノンレム睡眠状態では発
汗量は増加する。

【００４５】このように、就寝時の発汗量と睡眠深度と
の間には、一定の相関関係が見られる。したがって、就
寝時の発汗量、または発汗量の増加率を検出することに
より、入眠を高精度に推定することができる。そこで、
本コントローラ（1）の制御部（12）では、上記相関関
係を利用して、発汗量に基づいて入眠を検出することと
している。

【００４６】この検出のため、就寝者は、発汗センサ
（5）を被服（21）に装着して就寝する。その際、上記
発汗センサ（5）は、２つの磁石（61，62）によって被
服（21）を挟み込んで取り付ける。そして、発汗センサ
（5）は、感湿部（51）等が柔軟性材料によって覆われ
ているので、就寝者は、さほど違和感を感じることはな
い。

【００４７】また、上記発汗センサ（5）の出力信号
は、ワイヤレスでコントローラ（1）に送信される。そ
の際、該発汗センサ（5）のＣＰＵ（54）は、湿度セン
サ（53）の検知信号のサンプリングＳに対応して、該サ
ンプリングＳの１５０ms前からサンプリングＳが終了す
るまでスイッチ素子（5c）をオンする。この結果、上記
電源部（57）の電池（58）から湿度センサ（53）及び送
信部（55）へは１５０msの間のみ電力供給される。尚、
上記電池（58）からＣＰＵ（54）へは常時電力供給され
ている。

【００４８】次に、ルームエアコン（2）、照明装置
（3）及びオーディオ機器（4）の動作を経時的に説明す
る。

【００４９】先ず、就寝者の就寝に際し、ルームエアコ
ン（2）の運転モードはお休み運転モードに設定され
る。その結果、ルームエアコン（2）は覚醒時と同様、
比較的低温の冷房運転を行う。つまり、深部体温を低下
させて快適かつ速やかに入眠を促すような初期温度Ｔ１
を設定温度とした冷房運転を行う。一方、照明装置
（3）及びオーディオ機器（4）は、電源がＯＮの状態に
維持される。

【００５０】その後、就寝者は発汗し、人体近傍湿度が
上昇すると共に、睡眠深度が徐々に深まる。発汗センサ
（5）は所定の時間間隔で湿度検出を行い、その検出情
報はコントローラ（1）に送信される。

【００５１】本実施形態では、睡眠深度が１以上の状態
は覚醒状態であり、睡眠深度が１よりも小さい状態は睡
眠状態であると判断することとしている。したがって、
制御部（12）における入眠判定の基準となる所定値は、
睡眠深度が１の場合の人体近傍湿度と見なされる相対湿
度８０％に設定されている。そのため、発汗センサ
（5）から送信された人体近傍湿度が相対湿度８０％を
越えると、コントローラ（1）は就寝者は入眠したと判
定する。

【００５２】入眠を判定すると、コントローラ（1）は
ルームエアコン（2）、照明装置（3）及びオーディオ機
器（4）に制御信号を送信し、これらのルームエアコン
（2）などはそれぞれ以下のように制御される。

【００５３】すなわち、ルームエアコン（2）では、設
定温度が初期温度Ｔ１からΔＴだけ高い寝冷え防止温度
Ｔ２に変更される。その結果、寝室内の温度は上昇し、
入眠後の寝冷えが確実に防止される。

【００５４】一方、照明装置（3）は電源がＯＦＦにさ
れ、消灯する。なお、消灯する代わりに、照度を低下す
るように制御を行ってもよいことは勿論である。これに
より、快適な睡眠環境が提供される。

【００５５】また、オーディオ機器（4）も電源がＯＦ
Ｆにされる。これにより、寝室内は静寂化し、就寝者の
睡眠が促進される。したがって、快適な睡眠環境が提供
される。

【００５６】〈実施形態の効果〉以上のように、本実施
形態によれば、電源部（57）から感湿部（51）と送信部
（55）への電力供給は、サンプリングに対応した所定時
間のみ行うようにしたために、消費電力の無駄を最小限
にすることができるので、電源部（57）の電池（58）の
長寿命化を図ることができる。

【００５７】特に、上記発汗センサ（5）の出力信号を
ワイヤレスでコントローラ（1）に送信するので、電池
（58）を発汗センサ（5）に設けることになる。その
際、電池（58）の長寿命化に伴って発汗センサ（5）自
体の長寿命化を図ることができる。

【００５８】また、上記電池（58）の交換頻度を少なく
することができるので、使い勝手の向上を図ることがで
きる。

【００５９】また、小容量の電池（58）を使用すること
ができるので、発汗センサ（5）自体の小型化を図るこ
とができる。特に、人体に装着する場合、軽量で且つ小
型であるので、装着性の向上を図ることができる。

【００６０】また、上記発汗センサ（5）が検出する発
汗量によってルームエアコン（2）を制御するので、該
ルームエアコン（2）の温度制御等を正確に行うことが
できる。この結果、就寝者に対応した制御を行うことが
できることから、寝冷えなどを確実に防止することがで
きる。

【００６１】

【発明の他の実施の形態】上記実施形態においては、発
汗センサ（5）について説明したが、本発明は、温度セ
ンサなど各種の生理量を検出するものであってもよい。

【００６２】また、電力供給時間は、各種のセンサの特
性に対応して設定するればよいことは勿論である。

【００６３】また、本発明は、出力信号をワイヤレス送
信するものに限定されるものではなく、また、就寝者に
装着するものに限定されるものではない。

【００６４】また、上記発汗センサ（5）の取付け手段
（6a）は、２つの磁石（61，62）を備えるようにした
が、１つの磁石と該磁石が吸着する金属板とによって構
成してもよい。つまり、磁石と金属板とによって被服
（21）を挟み込むようにしてもよい。

【００６５】また、上記実施形態においては、人体近傍
湿度が所定値を越えると就寝者が入眠したと判定してい
た。しかし、入眠判定は、人体近傍湿度そのものではな
く、当該湿度の単位時間当たりの増加率に基づいて行っ
てもよい。つまり、コントローラ（1）は、単位時間当
たりの人体近傍湿度の増加率が所定値を越えると入眠し
たと判定するように構成されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】機器コントロールシステムの構成図である。

【図２】発汗センサの構成図である。

【図３】発汗センサの取付方法を説明する図である。

【図４】発汗センサの取付方法を説明する図である。

【図５】発汗センサの電力供給系を示すのブロック図で
ある。

【図６】電源部から感湿部と送信部への電力供給のタイ
ミング図である。

【図７】湿度センサの印加電圧と出力電圧の特性図であ
る。

【図８】機器コントロールシステムのブロック図であ
る。

【図９】就寝者の睡眠状態を示す図であり、（ａ）は人
体近傍湿度の経時変化、（ｂ）は睡眠深度の経時変化を
示す図である。

【符号の説明】

1 コントローラ 2 ルームエアコン 5 発汗センサ（生理量検出装置） 50 センサ本体 51 感湿部（検知部） 52 筐体 53 湿度センサ 54 ＣＰＵ（信号処理部） 55 送信部 57 電源部 5b 電源ライン 5c スイッチ素子 5N 電源制御手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 人体の生理量を検知する検知部（51）及
   び該検知部（51）の電源部（57）を備えた生理量検出装
   置であって、 上記検知部（51）が出力する検知信号のサンプリング時
   に電源部（57）から検知部（51）へ電力を供給する生理
   量検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 検知部（51）は、該検知部（51）の出力信号を処理する
   信号処理部（54）が接続され、 該信号処理部（54）は、検知信号のサンプリングに対応
   して、該サンプリングの所定時間前からサンプリングが
   終了するまで電源部（57）から検知部（51）への電力供
   給をオンする生理量検出装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 信号処理部（54）は、該信号処理部（54）の出力信号を
   送信する送信部（55）が接続され、 該送信部（55）は、電源部（57）より電力供給されてい
   る生理量検出装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、 送信部（55）は、空調機（2）を制御するための生理量
   の情報信号を空調機（2）のコントローラ（1）にワイヤ
   レス送信する生理量検出装置。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４の何れか１におい
   て、 検知部（51）は、人体の発汗を検知して湿度信号を出力
   する感湿部（51）に構成されている生理量検出装置。