JP2009245171A - 飲料水供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】利用者の運動量に応じた適切な量の飲料水を供給し得る飲料水供給装置を提供する。
【解決手段】飲料水の提供を求めた利用者の、少なくとも運動量情報および生体情報を含む利用者情報を入力すると共に、温度や湿度等の環境情報を取得し、前記利用者情報と環境情報とに従って、例えば利用者の発汗量を推定し、推定した発汗量に応じて利用者に提供する飲料水の量を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばゴルフ場等のスポーツ施設や学校、空港、駅等の公共施設に設けられて、利用者の運動量や健康状態等に応じて適切な量の飲料水を提供し得る飲料水供給装置に関する。

自動販売機にてその利用者が選択した飲料水を提供するに際して、利用者の脈拍や虹彩の状態から健康状態を診断し、その診断結果に応じて上記飲料水に各種の漢薬材料を添加することで利用者の健康の増進することが提唱されている［例えば特許文献１を参照］。
特表２００４−５１７３８５号公報

しかしながら飲料水の提供時点において利用者の脈拍等から健康状態を診断しても、必ずしもその診断結果が利用者の健康状態を正確に表していると限らない。特にスポーツをした後のような場合には、脈拍等から診断される健康状態が通常時とは大幅に変わっていることも多く、またその運動量によっても上述した脈拍等から診断される健康状態が変化する。しかもこのようなスポーツ後には、一般的には通常時よりも多量の飲料水を欲することが多く、適切な量の水分を補給しなければ脱水症を引き起こす危険性がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、利用者の行動履歴を踏まえてその運動量を的確に診断し、利用者の健康の増進し得る適切な量の飲料水を適応的に供給することのできる飲料水供給装置を提供することにある。

上述した目的を達成するべく本発明に係る飲料水供給装置は、利用者の状態と利用者が置かれている環境に応じて該利用者に飲料水を提供する装置であって、
<ａ> 少なくとも運動量情報および生体情報を含む利用者情報を入力する情報入力手段と、
<ｂ> 温度や湿度等の環境情報を取得する情報取得手段と、
<ｃ> 前記利用者情報と環境情報とに従って利用者に提供する飲料水の量を決定する提供水量決定手段と、
<ｄ> 決定された量の飲料水を利用者に提供する飲料水提供手段と
を備えたことを特徴としている。

また本発明に係る飲料水供給装置は、更には上記構成に加えて、
<ｅ> 前記利用者情報に従って利用者に提供する飲料水に添加する栄養成分の量を決定する栄養成分量決定手段を備え、
前記提供水量決定手段にて決定された量の飲料水に、前記栄養成分量決定手段にて決定された量の栄養成分を添加して利用者に提供することを特徴としている。

ちなみに前記提供水量決定手段は、例えば前記利用者情報と環境情報とから該利用者の発汗量を推定し、推定した発汗量に応じて前記利用者に提供する飲料水の量を決定するように構成すると良い。また前記利用者の運動量情報としては、例えば利用者が携帯した歩数計により計測された歩数値を用いるようにすれば良い。この際、前記歩数計として加速度センサを備えたものを用い、歩数と共にその運動強度を評価することが望ましい。また前記環境情報としては、気温および／または湿度を用いるようにすれば良く、好ましくは湿球黒球温度計による湿球黒球温度を用いるようにすれば良い。

本発明に係る飲料水供給装置によれば、利用者情報、例えば利用者の体重・脈拍・体温等の生体情報や、歩数・運動の加速度等の運動量情報に加え、温度や湿度等の環境情報を考慮して該利用者に提供すべき飲料水の量、換言すれば利用者が必要としている水分量を求め、決定された量の飲料水を利用者に提供するので、利用者の健康管理に大きく寄与し得る。特に飲料水供給時点での利用者情報のみならず、その行動履歴を示す運動量情報を加味すると共に、気温および／または湿度の環境情報を加味して利用者の発汗量を推定し、その発汗量に応じて飲料水の供給量を決定するので、利用者の運動内容や行動環境に応じた量の飲料水を適切に提供することが可能となる。

また利用者が携帯した歩数計を用いれば、利用者の運動量を容易に取得することが可能であり、特に加速度センサを備えた歩数計を用いればその運動強度についても簡易に求めることが可能となるので、必要水分量をより一層的確に求めることが可能となる。尚、歩数計については、例えば飲料水供給装置が設置されるゴルフ場等のスポーツ施設の利用者に貸与すれば良い。また環境情報としては、例えば湿球黒球温度計により求められる、人体の熱収支に影響の大きい湿度・輻射熱・気温の３つの要素を取り入れた湿球黒球温度；ＷＢＧＴ（Wet-Bulb Globe Temperature）を用いるようにすれば、容易に環境に応じた必要水分量を的確に求めることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る飲料水供給装置について説明する。この飲料水供給装置は、例えばゴルフ場やフィットネス・ジム等のスポーツ施設に設置するに好適なものであって、利用者の状態に応じた量のＣaやＭg等のミネラル成分（栄養成分）を添加した飲料水を、利用者の状況に応じた水量だけ提供する自動販売機として実現される。特に、少なくとも利用者の運動量情報および生体情報を含む利用者情報と気温等の環境情報とに応じて、利用者の発汗量に応じた量の飲料水を提供するように構成される。

この発明に係る飲料水供給装置は、図１にその要部概略構成を示すように温度計、湿度計、湿球黒球温度計等の環境センサ１ａ〜１ｃを用いて環境情報を取得する情報取得手段２ａ〜２ｃ、利用者に貸与した歩数計３から利用者の運動量情報（歩数）を入力する第１の情報入力手段４、問診形式で利用者に関する生体情報を、例えばタッチパネル９を介して入力する第２の情報入力手段５を備える。またマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を主体として構成される装置本体６は、利用者に対する飲料水の提供水量決定手段６ａ、飲料水の提供水量制御手段６ｂ、飲料水に添加する栄養成分の添加量を決定する栄養成分量決定手段６ｃ、および栄養成分量制御手段６ｄを備えて構成される。

前記提供水量決定手段６ａは、前記情報取得手段２ａ〜２ｃおよび情報入力手段４,５をそれぞれ介して求められる環境情報、利用者の運動量情報および生体情報に基づいて、後述するように飲料水の提供を求めた利用者の発汗量を推定し、推定された発汗量に応じて利用者に提供する飲料水の量を決定する役割を担う。そして前記提供水量制御手段６ｂは、上記提供水量決定手段６ａにて決定された供給水量に従って、飲料水供給部７から供給される飲料水の量を制御する役割を担う。

また前記栄養成分量決定手段６ｃは、前記情報取得手段２ａ〜２ｃおよび情報入力手段４,５をそれぞれ介して求められる環境情報や利用者の運動量情報、生体情報に基づいて、後述するように利用者に提供する飲料水に添加するＣa,Ｍg等のミネラル成分、アミノ酸類、ビタミン類、糖類等の栄養成分の量を決定する役割を担う。そして前記栄養成分量制御手段６ｄは、上記栄養成分量決定手段６ｃにて決定された栄養成分の添加量に従って、前記飲料水供給部７から供給される飲料水に添加する栄養成分の量を制御する役割を担う。尚、図中８は利用者の情報を情報入力手段５から入力するために利用者に問診情報を提示する情報出力手段である。

そしてこの飲料水供給装置は、図２にその概念を示すように、飲料水の提供を求めた利用者の発汗量を、前述した利用者の運動量情報と生体情報、更には環境情報に基づいて推定し、推定した発汗量に応じた量の飲料水を利用者に提供するものとして実現される。ちなみに発汗量に応じて利用者に提供される飲料水の量は、例えば推定した発汗量の５０〜８０％として設定される。

即ち、この飲料水供給装置では、前述したように利用者に貸与されて利用者が携帯した歩数計２により計測される歩数値に基づいて利用者の運動消費エネルギ（カロリー）、ひいては利用者の発汗量を理論的に推定する。更には前述した問診によって求められる利用者の年令・性別・体重等の生体情報に基づいて個人差に起因する発汗量の補正値を求めると共に、気温・湿度等によって示される環境の違いに依存する発汗量の補正値を求める。この際、心拍計や体温計を用いて利用者の脈拍や体温を計測し、これらの情報を利用者の生体情報に加味して個人差に起因する発汗量の補正値を求めることも、より正確な発汗量の推定に有効である。そして前述したように運動消費エネルギから理論的に計算される発汗量を、利用者の個人情報および環境情報に応じて補正することで利用者の実際の発汗量を推定し、その発汗量に応じた量の飲料水を利用者に供給するものとなっている。

尚、自動販売機として実現される上述した飲料水供給装置は、特に図示しないが利用者が求める飲料水の種別を指定する為の複数の商品選択釦や、飲料水の販売に係る金銭の授受を行う金銭処理部、飲料水の提供に用いられるカップやボトル等の容器を所定の受け口（商品払出口）に送り出す容器供給機構、上記受け口に送り出された容器に前述した飲料水供給部７から吐出される飲料水を注入する販売機構等を備える。これらの各機能については、本発明の要旨とは直接的に関係しないので、その説明は省略する。

ここで本発明に係る飲料水供給装置における基本的な処理について具体的に説明する。本装置では、基本的には図３に示すように運動量情報として歩数計２により計測された歩数Ａに基づいて利用者の行動（運動）に伴う発汗量Ｂを求めると共に、環境センサ１ａ〜１ｃにて求められた環境情報Ｃに基づいて環境に起因する発汗量の補正係数Ｄを求め、前記発汗量Ｂに補正係数Ｄを掛け合わせることにより、前記補正値を加味した利用者の総合的な発汗量Ｅを求める。そしてこの発汗量Ｅに従って利用者に提供する飲料水の量Ｆを決定すると共に、その飲料水に添加する栄養成分としてのＣaやＭg等のミネラル成分の添加量Ｇを決定するものとなっている。尚、発汗量Ｅに基づいて決定されるミネラル成分の添加量Ｇについては後述する。

ちなみに歩数Ａに基づく発汗量Ｂの推定においては、図４に示すように歩数計３にて求められた歩数Ａと、問診によりタッチパネル９を介して情報入力手段５に入力された利用者の体重とに基づいて、先ずその運動消費カロリーαを、例えば
α＝１.０５×［ＭＥＴｓ数−１］×体重(kg)×［歩数／６０００］
として計算する。

ここで上記ＭＥＴｓ数とは［Metabolic equivalent］の略であって、運動によるエネルギ消費量が安静時代謝の何倍に当たるかを示す単位である。ちなみに運動の種類に対する代表的なＭＥＴｓ数は、次表の通りである。

次いで前記運動消費カロリーαから利用者の発汗量Ｂを、例えば
Ｂ＝α×０.８／［発汗率；０.５８］
として算出する。ここで上記発汗率とは、１ｇの水が気化するのに必要なカロリーの係数を指す。そして、利用者に対する飲料水の供給水量Ｆについては、運動後の水分摂取量としては発汗量の５０〜８０％が適当であると種々報告されていることを鑑みて、例えば
Ｆ＝発汗量Ｂ×０.６５
として求められる。

以上のようにして計算される運動消費カロリーαと運動に伴う発汗量Ｂ、また発汗量Ｂに応じて決定される飲料水の供給水量Ｆは、例えばバッグを手持ちしてゴルフを行った場合には、利用者の体重に応じて次表のように計算される。

上記のように歩数計３による計測値を基に供給水量を決定するに際して加速度センサ付きの歩数計を用いることで、加速度の大きさからＭＥＴｓ数を直接求めることができる。即ち、加速度センサ付歩数計を用いると、例えば表３に示すように計測開始から計測終了までの運動強度を示す指標値（表３中「強度」）が直接出力され、その指標値の平均値（表３中「平均強度」）からＭＥＴｓ数を求めることができるので、より正確な運動強度の値を採用することができる。尚、表３は加速度センサ付歩数計として、(株)スズケン製；ライフコーダPLUS（商品名）を用いた場合の計測値である。

ちなみに表３中の強度とＭＥＴｓ数との関係は、強度をＸとすると
ＭＥＴs数＝０.０４３Ｘ^２＋０.３８Ｘ＋１.３６
として示される。また加速度センサ付歩数計３を用いることにより、図５に示すようにＭＥＴｓ数を求める上で、問診によって運動の種類を情報入力する必要がなくなると共に、より正確に発汗量を推定できるようになる。

上記のように利用者に対する飲料水の供給量Ｆを決定するにあたっては、前述したように気温や湿度等の環境情報Ｃにより決定した補正係数Ｄにより、次のように発汗量Ｂを補正すればより正確な発汗量Ｂの推定が可能となる。即ち、環境情報Ｃとして温度計１ａから気温情報を取得した場合には、気温が高いほど発汗量の推定値を増加させるようにすると好ましい。例えば、予め気温に対する発汗量の補正係数のテーブルまたは検量線をデータベースとして持つことにより、温度計による気温の値に対応する発汗量の推定値、ひいては供給水量を容易に決定することができる。ちなみに気温に対して発汗量Ｂに乗算する補正係数Ｄについては、通常、気温が２８℃を超えると急激に発汗量が増加する傾向があるので、気温が２８℃以上の場合には補正係数Ｄを［１.６］として与え、気温が２８℃未満の場合には、補正係数Ｄを［１(補正なし)］として与えるようにすれば良い。

また環境情報Ｃとして湿度計１ｂから湿度情報を取得した場合には、湿度が高いほど発汗量が多くなるので、湿度に応じて発汗量の推定値を増加させるようにすると好ましい。例えば、温度の場合と同様に、予め湿度に対する発汗量の補正係数のテーブルまたは検量線をデータベースとして持っておくことにより、湿度計による湿度の値に対応する発汗量の推定値、ひいては供給水量を決定することができる。表４は相対湿度による発汗量Ｂに乗算する補正係数Ｄを示すテーブルの一例である。湿度は気温に比べて発汗量への影響は小さいため、前述したＭＥＴｓ数が大きい場合に発汗量Ｂの推定値を大きくするように補正係数Ｄを決定すると好ましい。

また、環境情報Ｃとして湿球黒球温度計１ｃを用いてＷＢＧＴを計測し、ＷＢＧＴに基づいて補正係数Ｄを算出することも有用である。具体的には上記ＷＢＧＴは、乾球温度、湿球温度および黒球温度に基づいて、屋外の場合には
ＷＢＧＴ＝０.７×湿球温度＋０.２×黒球温度＋０.１×乾球温度
として計算され、また屋内の場合には
ＷＢＧＴ＝０.７×湿球温度＋０.３×黒球温度
として計算される。ちなみに気温とＷＢＧＴとは概略的には次のような関係にある。

ＷＢＧＴが大きいと発汗量は著しく増加するため、ＷＢＧＴが大きいほど供給水量を多くするよう制御することが好ましい。またＷＢＧＴが２１度を超えると表５のとおり積極的な水分補給が必要となるため、飲料水供給装置に設けた画面に水分補給を促す表示を出力するようにすると好ましい。その他、問診により衣服の種類を入力し、それに応じて適宜発汗量を補正することもより正確な発汗量を推定するのに有用である。

以上のようにして利用者の発汗量を推定し、その発汗量に応じて利用者に提供する飲料水の供給量を決定する本飲料水供給装置によれば、運動によって失われた水分を適切に補給することが可能となるので、利用者の健康維持に大きく寄与することができる。特に過剰な水分の摂取を防止すると共に、水分不足による脱水状態から利用者を効果的に保護することが可能となる。

ところで本装置においては、利用者の状態に応じて、飲料水に添加する栄養成分の量を調整する機能も備えている。栄養成分としてミネラル成分を添加する場合には、図３に示すように発汗量の推定値から、そのベースとなるＣa,Ｍgの添加量を決定すると良い。例えばＣaを４０ｍg／Ｌ-発汗量、Ｍgを１.９５ｍｇ／Ｌ-発汗量として、発汗量に見合ったミネラル成分の添加量を決定すれば良い。

この際、前述した問診によってアルコールを摂取したか否か、更にはダイエット中であるか否か等を利用者に問い合わせ、図６に示すように発汗量に応じて決定されるミネラル成分の添加量に加えて、アルコールの摂取量に応じて決定されるミネラル成分の添加量やダイエットや運動形態に応じて決定されるミネラル成分の添加量をそれぞれ求めて、最終的に飲料水に添加するミネラル成分の量を決定すれば良い。

即ち、利用者がアルコールを摂取している場合には、図６に示すようにアルコールの摂取量に応じてＣaおよびＭgの追加添加量を決定すれば良い。具体的には図７に示すアルコール量とミネラル添加量との関係に従って、Ｃa添加量を
Ｃa添加量[mg]＝１３.５５×アルコール量[g]＋６.６８５
として算出し、またＭg添加量を
Ｍg添加量[mg]＝１４.０６×アルコール量[g]−１.８５７
として算出すれば良い。ちなみにビールを摂取した場合のミネラル成分の添加量は、例えば次のように求められる。

またダイエットの有無や運動強度に応じたミネラル成分の添加量については、図８に示すように前述した加速度センサ付き歩数計３から求められる運動強度、心拍数に基づく運動量強度、または問診により求められる運動種別に応じた運動強度を求めることができる。例えば心拍数に基づく運動強度が８７％以上である場合にＣaを４００[ｍｇ]追加して添加するとして求めれば良い。また問診によりダイエットの有無を入力を促し、利用者がダイエット中である場合にも、Ｃaを４００[ｍｇ]追加して添加するとして決定すれば良い。但し、運動強度が８７％以上であり、且つダイエット中の場合でも、Ｃaの添加量を４００[ｍｇ]とすることが好ましい。

尚、上記心拍数に基づく運動強度とは、利用者の最大心拍数[ＨＲmax]を
最大心拍数[ＨＲmax]＝２２０−年令
としたとき、
心拍数に基づく運動強度［％］＝（心拍数−安静時心拍数）
÷(最大心拍数−安静時心拍数)×１００
として計算されるものである。この演算で用いられる利用者の心拍数については、予め利用者に脈拍計や心拍計を装着して計測し、その平均脈拍数を算出する等して求めるようにすれば良い。またミネラル成分以外のアミノ酸、ビタミン類、糖類等の栄養成分の添加量は、基本的には図４および図５に示したように、前述した如く求められた運動消費カロリーαを利用者供給すべき補充カロリー量β（＝α）として求め、そのカロリー量に相当するアミノ酸、ビタミン類、糖類等の栄養成分の量として決定される。

また、利用者の運動強度や脈拍に基づいて、飲料水にミネラル成分以外のアミノ酸類、ビタミン類、糖類等の栄養成分を添加することも可能である。この場合には、例えば図９に示すように運動強度や脈拍等に基づいて有酸素運動であるか、無酸素運動であるかを判定し、その判定結果に応じて追加成分を決定すれば良い。或いは上記判定結果に基づいて利用者の脂肪燃焼量を推定し、推定した脂肪燃焼量に追加成分を決定するようにしても良い。

具体的には脈拍に基づいて乳酸値を
乳酸値[pmol]＝０.０７２×脈拍[回／分]−５.３９０
として計算し、乳酸値が［４］に満たない場合には、これを有酸素運動であると判定して追加成分なしとする。また乳酸値が［４］以上である場合には、これを無酸素運動であると判定して栄養成分の追加を行うようにすれば良い。このようにして利用者の運動量に応じて適宜飲料水に栄養成分を添加すれば、これによって利用者の体内バランスを効果的に保つことが可能となるので、疲労回復効果も期待することが可能となる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば利用者に関する身長や体重・年令等の生体情報は、前述したタッチパネル９の他に、利用者情報を記録したＩＤカードから読み込ませて入力するようにしてもよい。歩数計による給水量の決定については、歩数に対応する給水量のテーブルや検量線データベースを検索して、計測された歩数に応じた供給水量を求めるようにしても良い。その際においても、気温や湿度等の環境情報に基づいて、上述した如く求められる給水量を補正することが望ましい。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態に係る飲料水供給装置の腰部概略構成図。 本発明に係る飲料水供給装置の機能を概念的に示す図。 本発明に係る飲料水供給装置の基本的な処理形態を示す図。 歩数と問診結果とに基づく供給水量の決定手順を示す図。 歩数と運動強度とに基づく供給水量の決定手順を示す図。 飲料水に添加するミネラル成分の量を決定する手順を示す図。 アルコール摂取量とミネラル成分の添加との関係を示す図。 運動強度およびダイエットの有無に応じたミネラル成分の添加量の決定手順を示す図。 運動強度および脈拍値に基づくエネルギ成分の追加の判断手順を示す図。

符号の説明

１ 環境センサ
２ 情報取得手段
３ 歩数計
４,５ 情報入力手段
６ 装置本体（ＣＰＵ）
６ａ 提供水量決定手段
６ｂ 提供水量制御手段
６ｃ 栄養添加量決定手段
６ｄ 栄養添加量制御手段
７ 飲料水供給部

Claims (7)

1. 利用者に飲料水を提供する飲料水供給装置であって、
   少なくとも運動量情報および生体情報を含む利用者情報を入力する情報入力手段と、
   環境情報を取得する情報取得手段と、
   前記利用者情報と前記環境情報とに従って利用者に提供する飲料水の量を決定する提供水量決定手段と、
   決定された量の飲料水を利用者に提供する飲料水提供手段と
   を具備したことを特徴とする飲料水供給装置。
2. 前記提供量決定手段は、前記利用者情報と環境情報とから該利用者の発汗量を推定し、推定した発汗量に応じて前記利用者に提供する飲料水の量を決定するものである請求項１に記載の飲料水提供装置。
3. 請求項１または２に記載の飲料水供給装置において、
   更に前記利用者情報に従って利用者に提供する飲料水に添加する栄養成分の量を決定する栄養成分量決定手段を備え、
   前記提供水量決定手段にて決定された量の飲料水に、前記栄養成分量決定手段にて決定された量の栄養成分を添加して利用者に提供することを特徴とする飲料水供給装置。
4. 前記利用者の運動量情報は、利用者が携帯した歩数計により計測された歩数値である請求項１〜３のいずれかに記載の飲料水供給装置。
5. 前記歩数計は、運動強度評価用の加速度センサを備えたものである請求項４に記載の飲料水供給装置。
6. 前記環境情報は、温度計により計測される気温および／または湿度計により計測される湿度である請求項１〜５のいずれかに記載の飲料水供給装置。
7. 前記環境情報は、湿球黒球温度計により計測される湿球黒球温度である請求項１〜５のいずれかに記載の飲料水供給装置。

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