JP2019121889A - 屋内環境制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の感圧領域を有する感圧シートを用いて、ユーザの反復的または習慣的な行動に起因する荷重パターンを認識して、その荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御することができる屋内環境制御システムを提供することを目的とする。【解決手段】屋内環境制御システムは、センサモジュールおよびデータ処理部を備え、センサモジュールは、制御部と、荷重主体から複数の感圧領域のそれぞれに加わる荷重を測定し、各感圧領域に加わる荷重を示す荷重信号を制御部に出力する感圧シートと、制御部に接続され、荷重信号をデータ処理部に送信する送信部と、を備え、データ処理部は、送信部から送信された各荷重信号に基づいて、荷重主体から感圧シートに加わった荷重の経時的変化を示す荷重パターンを認識するとともに、荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する。【選択図】図９

Description

本発明は、屋内環境制御システムに関し、とりわけ床に感圧シートを設置し、ユーザ（居住者）の床への荷重パターンに基づいて住宅電子機器を制御する屋内環境制御システムに関する。

例えば特許文献１には、人感センサを用いて、夜間等に階段を昇降する者を検知し、昇降時の安全性を確保するために、階段の踏み板に複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を埋め込んだ照明装置が提案されている。また特許文献２には、荷重を受けることにより抵抗値が変化する感応素子等の検知部を用いて、通行人が通過したことを検知したとき、面光源を具備した発光部を発光させる照明装置およびその駆動方法が記載されている。

特許文献３には、要介護者の寝室に設けた寝室温度センサ、寝室湿度センサ、寝室明るさセンサ、寝室人感センサ、および要介護者の姿勢を検出するベッドセンサを用いて、寝室の環境を好適に変化させ、室内にいる要介護者のストレス解消を図る屋内環境制御システムが開示されている。

特許文献１に記載の人感センサおよび特許文献２に記載の感応素子は、階段を昇降する者や通行人等の不特定の者の有無を検知するものに過ぎず、これらの者の反復的に行われる習慣的な行動パターンを参酌して発光部を制御するものではない。また特許文献３において、ベッドセンサは、要介護者の頭、腰、および足等の位置を検出するものに過ぎず、その屋内環境制御システムは、同様に要介護者の反復的に行われる習慣的な行動パターンを予測して屋内環境制御することにより、要介護者のストレス解消を図るものではない。

特開２００２−１３２１３９号公報 特開２０１１−０４０３２５号公報 特開２０１２−１２００３４号公報

そこで本発明は、上記説明した人感センサ、感応素子、およびベッドセンサのように、単に対象者の存在の有無を検知するだけでなく、複数の感圧領域を有する感圧シートを用いて、住宅の複数の居住者等のそれぞれのユーザの反復的または習慣的な行動に起因する荷重パターンを認識して、その荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御することができる屋内環境制御システムを提供することを目的とする。

本発明に係る第１の態様は、屋内環境制御システムに関し、この屋内環境制御システムは、センサモジュールおよびデータ処理部を備え、前記センサモジュールは、制御部と、荷重主体から複数の感圧領域のそれぞれに加わる荷重を測定し、前記各感圧領域に加わる荷重を示す荷重信号を前記制御部に出力する感圧シートと、前記制御部に接続され、前記荷重信号を前記データ処理部に送信する送信部と、を備え、前記データ処理部は、前記送信部から送信された前記各荷重信号に基づいて、前記荷重主体から前記感圧シートに加わった荷重の経時的変化を示す荷重パターンを認識するとともに、前記荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する。

本発明に係る第２の態様は、センサモジュールに関し、このセンサモジュールは、制御部と、荷重主体から複数の感圧領域のそれぞれに加わる荷重を測定し、前記各感圧領域に加わる荷重を示す荷重信号を前記制御部に出力する感圧シートと、を備え、前記制御部は、前記各荷重信号に基づいて、前記荷重主体から前記感圧シートに加わった荷重の経時的変化を示す荷重パターンを認識するとともに、前記荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する。

本発明に係る第３の態様は、屋内環境制御方法に関し、この屋内環境制御方法は、感圧シートを用いて、荷重主体から複数の感圧領域のそれぞれに加わる荷重を測定し、前記各感圧領域に加わる荷重を示す荷重信号を制御部に出力する工程と、前記制御部に接続された送信部を用いて、前記各荷重信号をデータ処理部に送信する工程と、前記データ処理部を用いて、前記送信部から送信された前記各荷重信号に基づいて、前記荷重主体から前記感圧シートに加わった荷重の経時的変化を示す荷重パターンを認識するとともに、前記荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する工程と、を備える。

本発明に係る態様によれば、複数の感圧領域を有する感圧シートを用いて、住宅の複数の居住者等の反復的または習慣的な行動に起因する荷重パターンを認識して、その荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御することができる。

本発明の実施形態に係る屋内環境制御システムの概略的な構成を示すブロック図である。 屋内環境制御システムの詳細な構成を示すブロック図である。 感圧シートの一部の構成部品を透視した平面図である。 図２のIV-IV線から見た感圧シートの断面図である。 特定の感圧領域に押圧力が加わったときの感圧シートの断面図である。 ユーザの右足から感圧シートの各感圧領域に加わる圧力を示す荷重パターンを示す概念図である。 屋内環境制御システムの設置／準備の各工程を示すフローチャートである。 内壁の一部領域に埋設された感圧シートを部分的に示す断面図である。 屋内環境制御システムの動作の各工程を示すフローチャートである。 ユーザの日常動作の一部を足跡で示す概略的平面図である。 ユーザの別の日常動作の一部を足跡で示す概略的平面図である。 ユーザのさらに別の日常動作の一部を足跡で示す概略的平面図である。 別の屋内環境制御システムの詳細な構成を示すブロック図である。

本発明に係る屋内環境制御システム、これに用いられるセンサモジュール、および屋内環境制御方法の実施形態について以下説明する。本発明に係る屋内環境制御システムは、概略、センサモジュールを構成する感圧シート（感圧センサ）の複数の感圧領域にユーザが与えた荷重（圧力）を測定し、各感圧領域における荷重の経時的変化を示す荷重パターンを認識して、荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御するものである。

より具体的には、本発明に係る屋内環境制御システムは、センサモジュールおよびデータ処理部を備え、センサモジュールは、制御部と、荷重主体から複数の感圧領域のそれぞれに加わる荷重を測定し、各感圧領域に加わる荷重を示す荷重信号を制御部に出力する感圧シートと、制御部に接続され、荷重信号をデータ処理部に送信する送信部と、を備え、データ処理部は、送信部から送信された各荷重信号に基づいて、荷重主体から感圧シートに加わった荷重の経時的変化を示す荷重パターンを認識するとともに、荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御するものであってもよい。ユーザは、通常の動作を行うことにより、データ処理部が荷重パターンを検知して、対象住宅機器の所望する操作を予測してユーザに代わって実行するので、対象住宅機器を操作する煩わしさを排除して、室内での快適性を格段に改善することができる。

データ処理部は、荷重パターンを住宅電子機器に対する荷重主体の操作に関連付けるとともに、荷重主体の操作に関連付けられた荷重パターンを認識したとき、操作を実行するように住宅電子機器を制御してもよい。データ処理部は、人工知能機能を備えるものであってもよく、荷重パターンとユーザによる対象住宅機器に対する操作とを関連付けたビッグデータを機械学習し（教師なし学習）、特定の（機械学習した）操作に関連付けられた荷重パターンを認識したとき、その特定の操作を実行するように対象住宅機器を制御してもよい。

データ処理部は、荷重主体が住宅電子機器に対する特定の操作を入力するための入力部を有し、入力された操作に関連付けられた荷重パターンを認識したとき、操作を実行するように住宅電子機器を制御してもよい。データ処理部の入力表示部を用いて、複数のユーザのそれぞれの識別情報を予めデータ処理部に入力してもよい。こうしてデータ処理部の学習精度を向上させることができる（教師あり学習）。

データ処理部は、クラウドコンピューティング環境で提供されるクラウドサーバーにより実現されてもよい。クラウドサーバーで実現されるデータ処理部は、より複雑な情報処理を、より高速に実施することができ、さらに室内に配置されるデータ処理部に相当する物理的なハードウェアを省略して、省スペース化を図ることができる。

屋内環境制御システムは、計時部をさらに備え、データ処理部は、荷重パターンが操作パターンに合致したとき、計時部で得られた時刻を示す時刻信号および操作パターンに基づいて住宅電子機器を制御してもよい。荷重パターンは、圧力データだけでなく時刻データを含むので、ユーザから押圧された荷重の経時的変化を表すことができ、データ処理部は、ユーザの押圧動作をより正確に認識することができる。

データ処理部は、各荷重信号から荷重主体の重量を検出してもよい。例えばユーザが特定の感圧シートに全体重が加わるような姿勢を取ったとき、データ処理部は、荷重パターンからユーザの体重を測定することができる。すなわちデータ処理部は、任意の感圧シートを用いて、常に体重を管理することができる。

感圧シートを包囲する住宅内装建材の少なくとも一部、および感圧シートの全体は、互いに面一に配置された表面上を連続した保護シートで覆われてもよい。すなわち感圧シートは、床等の住宅内装建材と一体に構成され、外観的に融和するものであり、室内の美観を損ねることなく、すなわち審美性が高く見栄えがよい。

感圧シートは、可撓性を有し、これを支持する支持部材とともに変形可能かつ伸縮可能であってもよい。また感圧シートは、少なくとも一部領域において湾曲した表面を含む支持部材に支持されてもよい。すなわち感圧シートを、住宅内に配置された床、ベッド、家具、テーブル、椅子、座布団、クッション、階段のステップ、手すり、便座、枕、または玩具等の任意の形状を有する身近な物品の上に配置することにより、さまざまな状況において住宅機器を制御することができ、利便性を格段に向上させることができる。

［屋内環境制御システム］
ここで図１および図２を参照しながら、本発明の実施形態に係る屋内環境制御システム１の概略的構成について説明する。この実施形態に係る屋内環境制御システム１は、図１に示すように、概略、住居の複数の床（床Ａ，Ｂ，Ｃ）等に設置されるセンサモジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃおよび集中データ処理装置３０（以下、単に「データ処理部」ともいう。）を備える。

センサモジュール１０は、図２に示すように、制御部１２（中央演算処理部）、および制御部１２に接続されたセンサ部１４（以下、「感圧シート」ともいう。）、通信部１６ならびに計時部１８を有する。感圧シート１４は、詳細は後述するが、ユーザ（例えば、住宅の居住者）から複数の感圧領域Ｒ_ｉｊのそれぞれに加わる荷重Ｐ_ｉｊを測定し、各感圧領域Ｒ_ｉｊに付随する複数の荷重信号Ｐ_ｉｊを制御部１２に出力する。すなわち各荷重信号Ｐ_ｉｊとは、対応する感圧領域Ｒ_ｉｊに加えられた圧力または荷重を示す信号であり、感圧シート１４は、荷重信号Ｐ_ｉｊを感圧領域Ｒ_ｉｊに関連付けて（Ｒ_ｉｊ／Ｐ_ｉｊ）制御部１２に出力する。また制御部１２は、通信部１６を介して、各感圧領域Ｒ_ｉｊに付随する複数の荷重信号Ｐ_ｉｊを集中データ処理装置３０に通信するように構成されている。

データ処理部３０は、図１に示すように、センサモジュール１０ａ，１０ｂ，１０ｃにそれぞれ付随する感圧シート１４からの各感圧領域Ｒ_ｉｊに付随する複数の荷重信号Ｐ_ｉｊを受けて、１つまたはそれ以上の住宅機器５０ａ〜５０ｅ（住宅電子機器）を電気的に制御するように構成されている。換言すると、住宅機器５０ａ〜５０ｅは、センサモジュール１０の感圧シート１４の各感圧領域Ｒ_ｉｊで得られた複数の荷重信号Ｐ_ｉｊに基づいて制御される。

図２に示すように、データ処理部３０には、入力表示部３２を設けてもよい。入力表示部３２は、データ処理部３０からのさまざまな情報またはデータに関する複数の選択肢や質問をユーザに表示する（プロンプト）とともに、ユーザによる選択や回答をデータ処理部３０に入力するための汎用ヒューマン・マシン・インタフェース装置であって、例えば画面付きリモコン、コンソール、パソコン用のキーボード（マウス）ならびにディスプレイ、またはタッチパネルであってもよい。また、詳細は後述するが、データ処理部３０は、クラウドコンピューティング環境で提供されるクラウドサーバーにより実現されるものであってもよい（図１３）。クラウドサーバーで実現されるデータ処理部３０は、より複雑な情報処理を、より高速に実施することができ、さらに室内に配置されるデータ処理部３０に相当する物理的なハードウェアを省略して、省スペース化を図ることができる。

［センサモジュールの感圧シート］
次に、図３〜図５を参照しながら、センサモジュール１０の感圧シート１４の基本的構成および動作について説明する。図３は、感圧シート１４の一部の構成部品を透視した平面図であり、図４は、図２のIV-IV線から見た感圧シート１４の断面図である。

感圧シート１４は、図３および図４に示すように、基材２０と、その上に略等間隔で配置された複数のワイヤ電極部２１と、ワイヤ電極部２１の上に配置された複数の短冊状の弾性電極部２２とを備える。図３の紙面上、短冊状の弾性電極部２２は上下方向に延び、ワイヤ電極部２１は左右方向に延び、波状に配置されている。なお、図４の断面図から明らかなように、ワイヤ電極部２１は、弾性電極部２２の下方に配置されているため、図３の平面図では表れないものであるが、図３は、弾性電極部２２とワイヤ電極部２１の配置関係を明確にするため、ワイヤ電極部２１を透視して図示し、弾性電極部２２にはハッチングを付して図示している。また図３は、ワイヤ電極部２１と弾性電極部２２とが交差する複数の感圧領域Ｒ_ｉｊを示す。

弾性電極部２２は、実質的に大きい可撓性および弾性（例えば約１０^６Ｐａの弾性率）を有するため、図３の上下方向に伸縮し、ワイヤ電極部２１は、より小さい弾性（例えば約１０^１１Ｐａの弾性率）を有するものの波状に配置されているため、図３の左右方向に伸縮することができる。したがって、本発明に係る感圧シート１４は、全体として可撓性を有し、ワイヤ電極部２１および弾性電極部２２がそれぞれ左右方向および上下方向に変形および伸縮することができるため、任意の曲面を有する支持部材の上に配置することができる。すなわち本発明に係る感圧シート１４は、全体的または少なくとも部分的に湾曲した表面を含む支持部材の上に配置でき、床だけでなく、階段のステップ、手すり、ベッドならびに枕等の寝具、椅子、座布団、クッション、便座、および玩具等の上にも配置することができる。

ワイヤ電極部２１は、図４に示すように、例えば金または銅等からなるワイヤ本体２３と、その周囲に被膜された誘電体層２４とを有する。誘電体層２４は、特に限定されないが、例えばポリプロピレン系等の樹脂材料で形成されてもよい。

弾性電極部２２は、上述のように、ワイヤ電極部２１より大きな弾性および伸縮性を有する材料で形成され、特に限定されないが、例えばゴム材料および分散した導電性フィラーからなる導電性ゴムで形成されてもよい。

弾性電極部２２と、誘電体層２４と、誘電体層２４を介して弾性電極部２２に近接配置されたワイヤ本体２３とは、コンデンサ要素Ｃ_ｉｊを構成する（図４）。また、上述のように、各ワイヤ電極部２１は、各弾性電極部２２と交差するように配置されており、これらの交差する領域が、各コンデンサ要素Ｃ_ｉｊに対応する感圧領域_ｉｊを構成する。図３において、感圧領域Ｒ_ｉｊは、各弾性電極部２２を示す上下方向の実線と、各ワイヤ電極部２１の両端に示す左右方向の仮想線（破線）で画定されている。

各弾性電極部２２および各ワイヤ電極部２１は、図３の端子Ｈ_ｉ，Ｌ_ｊに接続される制御部１２の複数のＸ端子およびＹ端子（ともに図示せず）に接続されている。制御部１２は、Ｘ端子およびＹ端子に入力される各弾性電極部２２および各ワイヤ電極部２１の端子Ｈ_ｉ，Ｌ_ｊの電位に基づいて、各感圧領域Ｒ_ｉｊにおける各コンデンサ要素Ｃ_ｉｊの静電容量を測定することができる。制御部１２は、自動平衡ブリッジ法等を用いて、各ワイヤ電極部２１（Ｙ端子）に適当な電位を順次印加することにより測定することができる。このとき、各弾性電極部２２に対するノイズを極力抑えるために弾性電極部２２（端子Ｈ_ｉまたはＸ端子）を接地電位に維持してもよい。感圧領域Ｒ_ｉｊの大きさは、特に限定されないが、例えば１ｃｍｘ１ｃｍであってもよい。また制御部１２が各コンデンサ要素Ｃ_ｉｊの静電容量を測定する際のサンプリングレートは、感圧領域Ｒ_ｉｊの大きさにも依存するが、例えば１０ｍｓであってもよい。

感圧シート１４の特定の感圧領域Ｒ_ｉｊにおいて、弾性電極部２２からワイヤ電極部２１に向かう方向に押圧力または圧力Ｐ_ｉｊが加わると、図５に示すように、弾性電極部２２がワイヤ電極部２１に比して大きく撓み、弾性電極部２２と誘電体層２４との接触面積が増大する。本発明に係る感圧シート１４の弾性電極部２２、誘電体層２４、およびワイヤ本体２３により構成される各コンデンサ要素Ｃ_ｉｊの静電容量は、各弾性電極部２２と各ワイヤ電極部２１の誘電体層２４との接触面積に線形（一次関数的）に比例する。したがって本発明に係る感圧シート１４において、弾性電極部２２とワイヤ本体２３との間の静電容量を測定することにより、図３に示すように、複数の（マトリックス状に配置された）感圧領域Ｒ_ｉｊのそれぞれに加わる圧力Ｐ_ｉｊを精緻に、かつリアルタイムで検知することができる。

データ処理部３０は、人工知能（ＡＩ）機能を備えるものであってもよい。図６は、例えばユーザ（居住者）が感圧シート１４の上に立ったとき、ユーザの右足から感圧シート１４の各感圧領域Ｒ_ｉｊに加わる圧力Ｐ_ｉｊを示す荷重パターンを示す概念図である。図６は、ユーザの右足の輪郭を破線で示し、格子状に画定された各感圧領域Ｒ_ｉｊに加わる圧力Ｐ_ｉｊ（相対圧力）を１〜１０の数字で表している。こうした荷重パターン（Ｒ_ｉｊ／Ｐ_ｉｊ）は、ユーザの体重および足の大きさに大きく依存する。データ処理部３０は、感圧シート１４で得られた荷重パターンに基づき、ユーザを容易に識別することができる。

さらに、ユーザが感圧シート１４の上を歩くとき、データ処理部３０は、計時部１８で得られた時刻を示す時刻信号を参照して、感圧シート１４に加わった荷重の経時的変化、すなわちユーザの歩行動作（歩幅および歩く速度）を認識することができる。このように、データ処理部３０が検知する荷重パターン（Ｒ_ｉｊ／Ｐ_ｉｊ／ｔ）は、感圧シート１４で得られた各感圧領域Ｒ_ｉｊにおける圧力データＰ_ｉｊおよび計時部１８で得られた時刻データｔを含み、感圧シート１４で得られた圧力データＰ_ｉｊおよび計時部１８で得られた時刻ｔを示す時刻信号に基づいて、より正確にユーザを特定するとともに、経時的に変化するユーザの歩行動作を認識することができる。

必要に応じて、データ処理部３０の入力表示部３２を用いて、複数のユーザ（居住者）の足から加わる荷重パターンに対して、ユーザの識別情報を予めデータ処理部３０に入力してもよい。例えば図６に示す荷重パターンは、特定のユーザの足によるものであること、およびそのユーザの性別、年齢、ならびに体重等を予めデータ処理部３０に入力してもよい。また、ユーザが子供である場合、成長に応じて足から加わる荷重パターンが変化するため、入力表示部３２を用いて、ユーザの識別情報を定期的に更新してもよい。

また、上述のとおり、感圧シート１４は、床だけでなく、階段のステップ、手すり、ベッドならびに枕等の寝具、椅子、座布団、クッション、便座、および玩具等の上にも配置することができるので、データ処理部３０は、歩行動作だけでなく、階段の昇降動作、就寝中の体動（ベッドおよび枕）、着席中の姿勢（椅子、座布団、クッション）、排便／排尿のトイレ動作（便座）等、ユーザのさまざまな「動作」を認識することができる。

［屋内環境制御システムの設置／準備］
図７は、屋内環境制御システム１の設置／準備の各工程を示すフローチャートである。屋内環境制御システムの設置工程において、住居等の床（住宅内装建材）の全面または一部領域にセンサモジュール１０の感圧シート１４、制御部１２および通信部１６を埋設する（ステップＳＴ０１）。図８は、床６０の一部領域に埋設された感圧シート１４を部分的に示す断面図である。具体的には、床６０に設けた凹部６２は、感圧シート１４を埋設したとき、感圧シート１４の弾性電極部２２の表面と、凹部６２が形成されない領域における床６０の表面とが面一に配置されるように形成される。感圧シート１４を床６０に設けた凹部６２に埋設した後、連続した保護シート６４が、面一に配置された両者の表面上を覆うように配置される（貼り付けられる）。このように配置された感圧シート１４は、床６０と一体に構成され、外観的に融和するため、審美性が高く見栄えがよい。

センサモジュール１０を床６０に埋設した後、センサモジュール１０の制御部１２を、無線ＬＡＮ機能（IEEE802.11に準拠）を有する集中データ処理装置３０（データ処理部）に接続する。すなわち、１つまたはそれ以上のセンサモジュール１０に付随する感圧シート１４を、単一のデータ処理部３０に認証させる。例えば住居が寝室ａ、寝室ｂ、居間、便所、および廊下からなる区画で構成され、複数の感圧シート１４がそれぞれの区画の床全体に配置された場合、各感圧シート１４に付随する制御部１２を、無線ＬＡＮ機能による無線通信機能を用いてデータ処理部３０に接続する。このとき、データ処理部３０の入力表示部３２を用いて、センサモジュール１０ａに付随する感圧シート１４は、例えば寝室ａの床６０に配置されたものであることを関連付けるようにデータ処理部３０に記憶させる（ステップＳＴ０２）。なお入力表示部３２は、上述のとおり、ユーザがさまざまな情報またはデータを、データ処理部３０に入力するための汎用ヒューマン・マシン・インタフェース装置である。

同様に、無線ＬＡＮ機能による無線通信機能を用いて、制御すべき住宅電子機器５０（対象住宅機器）のそれぞれをデータ処理部３０に接続する。すなわち、データ処理部３０を各区画にある対象住宅機器５０とペアリングして、各部屋の感圧シート１４で得られた荷重パターンに基づいて、対象住宅機器５０を制御できるようにデータ処理部３０を設定する（ステップＳＴ０３）。例えば寝室ａ、寝室ｂ、居間、便所、および廊下には、室内灯ａ、室内灯ｂ、テレビ、便所灯、および廊下灯が対象住宅機器５０として配置され、データ処理部３０は、住居の各区画に配置された感圧シート１４で得られた荷重パターンに基づいて、これらの対象住宅機器５０を制御できるように構成される。

［屋内環境制御システムの学習および動作］
図９は、屋内環境制御システムの学習および動作の各工程を示すフローチャートである。屋内環境制御システムの学習および動作において、データ処理部３０は、まずユーザ（居住者）が感圧シート１４に与える荷重パターン（各感圧領域Ｒ_ｉｊにおける圧力データＰ_ｉｊおよび時刻ｔ：Ｒ_ｉｊ／Ｐ_ｉｊ／ｔ）と、ユーザによる対象住宅機器５０に対する操作とを関連付けたビッグデータを蓄積する（ステップＳＴ１１）。

図１０は、寝室ｂ、寝室ｃ、居間、便所、および廊下の区画を有する住居において、ユーザＡの日常動作の一部を足跡１〜１１で示す概略的平面図である。例えば、図１０の足跡１〜１１に示すように、ユーザＡには、帰宅すると直ぐに、玄関から廊下を通って便所に行って便所灯を作動させる習慣がある場合、データ処理部３０は、ユーザＡが感圧シート１４に与える荷重パターン（ユーザＡの足により各感圧領域Ｒ_ｉｊに加わる圧力データＰ_ｉｊおよび通常の帰宅時刻ｔ：Ｒ_ｉｊ／Ｐ_ｉｊ／ｔ）と、便所灯の作動とを関連付けた数多くの情報を反復的に収集する（ビッグデータを蓄積する）。

次に、データ処理部３０は、上述の人工知能機能を用いて、ビッグデータを解析して、ユーザの荷重パターンを、対象住宅機器５０に対するユーザの操作と関連付けるように機械学習する（ステップＳＴ１２、教師なし学習）。上記具体例では、データ処理部３０は、ビッグデータの解析により、ユーザＡは帰宅後、玄関から廊下を通って便所灯を作動させる習慣があることを機械学習または認識する。

上記説明したように、データ処理部３０の入力表示部３２を用いて、複数のユーザのそれぞれの識別情報を予めデータ処理部３０に入力してもよい。例えばユーザＡの足から加わる典型的な荷重パターン、性別、帰宅時刻、年齢、ならびに体重を予めデータ処理部３０に入力することにより、データ処理部３０の学習精度を向上させることができる（教師あり学習）。

そしてデータ処理部３０は、ビッグデータの解析の後、ユーザによる特定の（機械学習した）操作に関連付けられた荷重パターンを認識したか否かを判断する（ステップＳＴ１３）。例えば、データ処理部３０は、便所灯の作動に関連付けられたユーザＡによる荷重パターン（ユーザＡが通常の帰宅時刻に玄関から廊下を歩行する際の荷重パターン）を認識したか否かを判断する。

データ処理部３０は、ユーザによる特定の（機械学習した）操作に関連付けられた荷重パターンを認識した場合、その特定の操作を実行するように対象住宅機器５０を制御する（ステップＳＴ１４）。上記具体例では、データ処理部３０は、図１０に示す荷重パターンを認識したとき、ユーザＡが便所灯を作動させることを予測して、ユーザに代わって便所灯を点灯させる。

また例えば、ユーザＡが男性であることを機械学習するか、入力表示部３２で入力された場合、図１０で示すように、ユーザＡが便座に対して向かい合うように立ったとき、データ処理部３０は、ユーザＡが立小便をするものと認識し、立小便をしやすいように、便座の蓋に設けた蓋開閉アクチュエータ（対象住宅機器、図示せず）を作動させて、便座の蓋を開けるように制御してもよい。ユーザＡが便所から立ち去った後、便座の蓋を閉じるように蓋開閉アクチュエータを作動させ、便所灯を消灯する。
他方、データ処理部３０は、便所内の床に設けた感圧シート１４により図１０の数字１０，１１で示すユーザＡの足の向きが便座に対して逆向きであることを検知したとき、または便座に設けた感圧シート１４によりユーザＡが便座に座り、所定の時間が経過したことを検知したとき、ユーザＡが大便をしているものと認識し、便所の換気扇（対象住宅機器、図示せず）を作動させてもよい。同様に、ユーザＡが便所から離れると、便所の換気扇を停止させ、便所灯を消灯させてもよい。

またデータ処理部３０は、ユーザＡが便座に設けた感圧シート１４に全体重が加わるように座った場合、荷重パターンからユーザＡの体重を測定して、任意の表示装置に表示させるか、図示しないメモリで記憶するように構成してもよい。

［荷重パターンに関連付けられた他のユーザ操作の具体例］
図１１〜図１２を参照しながら、本発明に係る屋内環境制御システム１において、荷重パターンに関連付けられた他のユーザ操作の具体例について以下説明する。図１１は、寝室ｂ、寝室ｃ、居間、便所、および廊下の区画を有する住居において、ユーザＢの日常動作の一部を足跡１〜２７で示す概略的平面図である。
ユーザＢは、例えば年配の女性であり、２階の寝室ｂにて就寝するため、通常午後１０時頃に１階から階段を上って寝室ａに向かうとき階段を上る前に階段灯を点灯させ、階段を上った後に階段灯を点灯させ、寝室ｂに入るとき寝室ｂの室内灯を点灯させる。このときデータ処理部３０は、図１１の足跡１〜９に示す荷重パターン（Ｒ_ｉｊ／Ｐ_ｉｊ／ｔ）を検知するとともに、階段灯の点灯／消灯および寝室ｂの室内灯の点灯のユーザ操作を日々反復的に検知する（ステップＳＴ１１）。データ処理部３０は、こうしたビッグデータを解析して、ユーザＢの図１１の足跡１〜９に示す荷重パターン（Ｒ_ｉｊ／Ｐ_ｉｊ／ｔ）を上記ユーザ操作と関連付けるように機械学習する（ステップＳＴ１２）。データ処理部３０は、機械学習した後、ユーザＢの図１１の足跡１〜９に示す荷重パターンを認識したとき（ステップＳＴ１３）、上記ユーザ操作を予測して、ユーザＢが階段を上る前に階段灯を点灯させ、階段を上った後に階段灯を点灯させ、寝室ｂに入る前に寝室ｂの室内灯を点灯させる。

ユーザＢが就寝するベッドａの上にも本発明に係る感圧シート１４を設置してもよい。このときデータ処理部３０は、ユーザＢがベッドｂの上で横たわっている時間が長いほど、寝室ｂの室内灯の照度を小さくし、ベッドｂの上でのユーザＢの体動が検知されなくなったとき、寝室ｂの室内灯を消灯させるとともに、寝室ａのフットライト（図示せず）を点灯させてもよい。

またユーザＢは、習慣的に、午前２時頃に便所に向かい、便所の便所灯を点灯／消灯させ、寝室ａに戻る。このときデータ処理部３０は、図１１の足跡１０〜２７に示す荷重パターン（Ｒ_ｉｊ／Ｐ_ｉｊ／ｔ）を検知するとともに、便所灯を点灯／消灯のユーザ操作を日常的に検知する（ステップＳＴ１１）。データ処理部３０は、こうしたビッグデータを解析して、ユーザＢの図１１の足跡１０〜２７に示す荷重パターンを上記ユーザ操作と関連付けるように機械学習する（ステップＳＴ１２）。データ処理部３０は、機械学習した後、ユーザＢの図１１の足跡１０〜２７に示す荷重パターンを認識したとき（ステップＳＴ１３）、上記ユーザ操作を予測して、便所灯を点灯／消灯させる。

図１２は、寝室ｂ、寝室ｃ、居間、便所、および廊下の区画を有する住居において、ユーザＣの日常動作の一部を足跡１〜２７で示す概略的平面図である。
ユーザＣは、例えば男子学生であり、学校からの帰宅したとき、玄関から廊下を通って一旦寝室ｃに入って鞄を置いた後、居間に入って座布団またはクッションの上に座って、テレビを鑑賞することが習慣になっている。このときデータ処理部３０は、図１２の足跡１〜１６に示す荷重パターン（Ｒ_ｉｊ／Ｐ_ｉｊ／ｔ）を検知するとともに、テレビの電源がオン入力されることを反復的に検知する（ステップＳＴ１１）。データ処理部３０は、一連のビッグデータを解析して、ユーザＣの図１２の足跡１〜１６に示す荷重パターンを上記ユーザ操作（テレビの電源のオン入力）と関連付けるように機械学習する（ステップＳＴ１２）。データ処理部３０は、機械学習した後、ユーザＣの図１２の足跡１〜１５に示す荷重パターンを認識したとき（ステップＳＴ１３）、上記ユーザ操作を予測して、テレビの電源を入れる。

なお、上記実施形態では、ユーザは感圧シート１４上を裸足で歩くものとして説明したが、本発明は、これに限定されず、スリッパまたは靴を履いて住居の各区画の感圧シート１４上を歩く場合にも適用される。ユーザが履いたスリッパまたは靴から感圧シート１４に加わる圧力データＰ_ｉｊの分布は、図６に示すように裸足の場合に比べると、より均一なものとなり、ユーザを識別しにくくなるが、入力表示部３２を用いて、複数のユーザ（居住者）の靴から加わる荷重パターンＰ_ｉｊに対して、各ユーザの識別情報をデータ処理部３０に予め入力してもよい。またデータ処理部３０は、データ処理部３０にユーザの識別情報が予め入力されていない靴から加わる荷重パターンＰ_ｉｊを検知した場合、不審者が侵入したものと判断して、警告音を発し、または不審者の侵入をユーザの携帯電話等に通知してもよい。

上記説明したように、本発明に係る屋内環境制御システム１によれば、ユーザは、通常の動作を行うことにより、データ処理部３０が荷重パターンを検知して、対象住宅機器５０の所望する操作を予測してユーザに代わって実行するので、対象住宅機器５０を操作する煩わしさを排除して、室内での快適性を格段に改善することができる。

なお、上記実施形態および上記変形例では、センサモジュール１０およびデータ処理部３０は別体のものとして説明したが、センサモジュール１０の制御部１２がデータ処理部３０の上記機能を兼ね備え、データ処理部３０を省略してもよいし、データ処理部３０をクラウドサーバーで構成してもよい。データ処理部３０をクラウドサーバーで構成する場合、センサモジュール１０は、図１３に示すように、制御部１２に接続された入力表示部３２を備え、上記説明した屋内環境制御システム１を実現することができる。

本発明は、感圧シートを用いて、住宅電子機器を制御することができる屋内環境制御システムに利用することができる。

１…屋内環境制御システム、１０…センサモジュール、１２…制御部（中央演算処理部）、１４…センサ部（感圧シート）、１６…通信部、１８…計時部、２０…基材、２１…ワイヤ電極部、２２…弾性電極部、２３…ワイヤ本体、２４…誘電体層、３０…集中データ処理装置（データ処理部）、３２…入力表示部、５０…住宅電子機器（対象住宅機器）、６０…床、６２…凹部、６４…保護シート、Ｃ_ｉｊ…コンデンサ要素、Ｒ_ｉｊ…感圧領域、Ｐ_ｉｊ…荷重信号（圧力データ）

Claims (27)

1. センサモジュールおよびデータ処理部を備えた屋内環境制御システムであって、
   前記センサモジュールは、
   制御部と、
   荷重主体から複数の感圧領域のそれぞれに加わる荷重を測定し、前記各感圧領域に加わる荷重を示す荷重信号を前記制御部に出力する感圧シートと、
   前記制御部に接続され、前記荷重信号を前記データ処理部に送信する送信部と、を備え、
   前記データ処理部は、前記送信部から送信された前記各荷重信号に基づいて、前記荷重主体から前記感圧シートに加わった荷重の経時的変化を示す荷重パターンを認識するとともに、前記荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する、屋内環境制御システム。
2. 前記データ処理部は、前記荷重パターンを前記住宅電子機器に対する前記荷重主体の操作に関連付けるとともに、前記荷重主体の前記操作に関連付けられた前記荷重パターンを認識したとき、前記操作を実行するように前記住宅電子機器を制御する、請求項１に記載の屋内環境制御システム。
3. 前記データ処理部は、前記荷重主体が前記住宅電子機器に対する特定の前記操作を入力するための入力部を有し、入力された前記操作に関連付けられた前記荷重パターンを認識したとき、前記操作を実行するように前記住宅電子機器を制御する、請求項２に記載の屋内環境制御システム。
4. 前記データ処理部は、クラウドコンピューティング環境で提供されるクラウドサーバーにより実現される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の屋内環境制御システム。
5. 前記データ処理部は、計時部を有し、
   前記データ処理部は、前記計時部で得られた時刻を示す時刻信号および前記各荷重信号に基づいて、前記荷重パターンを認識するとともに、前記荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の屋内環境制御システム。
6. 前記データ処理部は、前記各荷重信号から前記荷重主体の重量を検出する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の屋内環境制御システム。
7. 前記感圧シートを包囲する前記住宅内装建材の少なくとも一部、および前記感圧シートの全体は、互いに面一に配置された表面上を連続した保護シートで覆われている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の屋内環境制御システム。
8. 前記感圧シートは、可撓性を有し、これを支持する支持部材とともに変形可能かつ伸縮可能である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の屋内環境制御システム。
9. 前記感圧シートは、少なくとも一部領域において湾曲した表面を含む支持部材に支持される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の屋内環境制御システム。
10. 前記感圧シートは、住宅内に配置された床、階段のステップ、手すり、家具、テーブル、ベッド、枕、椅子、座布団、クッション、便座、および玩具からなる群のうちの少なくとも１つの支持部材の上に設置される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の屋内環境制御システム。
11. 制御部と、
    荷重主体から複数の感圧領域のそれぞれに加わる荷重を測定し、前記各感圧領域に加わる荷重を示す荷重信号を前記制御部に出力する感圧シートと、を備え、
    前記制御部は、前記各荷重信号に基づいて、前記荷重主体から前記感圧シートに加わった荷重の経時的変化を示す荷重パターンを認識するとともに、前記荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する、センサモジュール。
12. 前記制御部は、前記荷重パターンを前記住宅電子機器に対する前記荷重主体の操作に関連付けるとともに、前記荷重主体の前記操作に関連付けられた前記荷重パターンを認識したとき、前記操作を実行するように前記住宅電子機器を制御する、請求項１１に記載のセンサモジュール。
13. 前記荷重主体が前記住宅電子機器に対する特定の前記操作を入力するための入力部をさらに備え、
    前記制御部は、入力された前記操作に関連付けられた前記荷重パターンを認識したとき、前記操作を実行するように前記住宅電子機器を制御する、請求項１２に記載のセンサモジュール。
14. 計時部をさらに備え、
    前記制御部は、前記計時部で得られた時刻を示す時刻信号および前記各荷重信号に基づいて、前記荷重パターンを認識するとともに、前記荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
15. 前記制御部は、前記各荷重信号から前記荷重主体の重量を検出する、請求項１１〜１４のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
16. 前記感圧シートを包囲する前記住宅内装建材の少なくとも一部、および前記感圧シートの全体は、互いに面一に配置された表面上を連続した保護シートで覆われている、請求項１１〜１５のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
17. 前記感圧シートは、可撓性を有し、これを支持する支持部材とともに変形可能かつ伸縮可能である、請求項１１〜１６のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
18. 前記感圧シートは、少なくとも一部領域において湾曲した表面を含む支持部材に支持される、請求項１１〜１７のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
19. 前記感圧シートは、住宅内に配置された床、階段のステップ、手すり、家具、テーブル、ベッド、枕、椅子、座布団、クッション、便座、および玩具からなる群のうちの少なくとも１つの支持部材の上に設置される、請求項１１〜１８のいずれか１項に記載のセンサモジュール。
20. 感圧シートを用いて、荷重主体から複数の感圧領域のそれぞれに加わる荷重を測定し、前記各感圧領域に加わる荷重を示す荷重信号を制御部に出力する工程と、
    前記制御部に接続された送信部を用いて、前記各荷重信号をデータ処理部に送信する工程と、
    前記データ処理部を用いて、前記送信部から送信された前記各荷重信号に基づいて、前記荷重主体から前記感圧シートに加わった荷重の経時的変化を示す荷重パターンを認識するとともに、前記荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する工程と、を備えた屋内環境制御方法。
21. 前記データ処理部を用いて、前記荷重パターンを前記住宅電子機器に対する前記荷重主体の操作に関連付けるとともに、前記荷重主体の前記操作に関連付けられた前記荷重パターンを認識したとき、前記操作を実行するように前記住宅電子機器を制御する工程をさらに備えた、請求項２０に記載の屋内環境制御方法。
22. 入力部を用いて、前記荷重主体が前記住宅電子機器に対する特定の前記操作を入力する工程と、
    入力された前記操作に関連付けられた前記荷重パターンを認識したとき、前記操作を実行するように前記住宅電子機器を制御する工程と、を備えた請求項２１に記載の屋内環境制御方法。
23. 前記データ処理部を用いて、計時部で得られた時刻を示す時刻信号および前記各荷重信号に基づいて、前記荷重パターンを認識するとともに、前記荷重パターンに応じて住宅電子機器を制御する工程を備えた請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の屋内環境制御方法。
24. 前記データ処理部を用いて、前記各荷重信号から前記荷重主体の重量を検出する工程を備えた、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の屋内環境制御方法。
25. 前記感圧シートを包囲する前記住宅内装建材の少なくとも一部、および前記感圧シートの全体は、互いに面一に配置された表面上を連続した保護シートで覆われている、請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の屋内環境制御方法。
26. 前記感圧シートは、可撓性を有し、これを支持する支持部材とともに変形可能かつ伸縮可能である、請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の屋内環境制御方法。
27. 感圧シートは、少なくとも一部領域において湾曲した表面を含む支持部材に支持される、請求項２０〜２６のいずれか１項に記載の屋内環境制御方法。
    
    

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