JP4023343B2

JP4023343B2 - 健康管理システム

Info

Publication number: JP4023343B2
Application number: JP2003062860A
Authority: JP
Inventors: 秀弘高野; 祐次中塚
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: JP2004267495A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、浴槽に浸かっている入浴者の体調を検知して報知する健康管理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
入浴環境、特に、入浴者が浴槽に浸かっているときの環境は、日々大きく変動することがないので、従来から、浴槽に設置した電極によって、浴槽に浸かっている入浴者の心電信号を検出し、検出した入浴者の心電信号に基づいて心拍のゆらぎ解析を行うことで、入浴者の自律神経に関する体調を検知するようにした健康管理システムが提案されており、こういった健康管理システムでは、周波数領域解析法によって心拍のゆらぎ解析を行うのが一般的であった。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１４−１２６０３１号公報
【特許文献２】
特開平０７−０３１６５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、入浴者によって好みの湯温はそれぞれ異なっており、全ての入浴者が、入浴時に同一湯温の浴槽に浸かっているわけではないので、浴槽に浸かっている入浴者の心電信号を、浴槽内の湯温に関係なく検出して心拍のゆらぎ解析を行っていたのでは、入浴者の体調を正確に把握することができないという問題がある。
【０００５】
また、上述した周波数領域解析法等による心拍のゆらぎ解析は、心拍数が安定した状態で検出された適正な心電信号に基づいて行わなければならないが、浴槽内の湯温が３８℃を上回ると、浴槽に浸かっている入浴者の心拍数は時間と共に上昇する傾向にあるため、浴槽内の湯温が３８℃以上に設定される通常の入浴状態において、浴槽に浸かっている入浴者の心電信号を検出したのでは、入浴者の適正な心電信号を検出することができず、正確な解析結果を得ることができないという問題もある。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、入浴者の体調を正確に検知することができる健康管理システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、浴槽内の温水の温度を制御可能な給湯器と、浴槽に浸かっている入浴者の心電信号を検出する、浴槽内に設置された電極と、前記電極によって検出された入浴者の心電信号に基づいて、心拍のゆらぎ解析を行う解析装置と、前記解析装置による解析結果に基づいて、入浴者の体調を報知する報知装置とを備え、前記給湯器は、入浴者の体調検知を行う体調検知入浴モードを有しており、前記給湯器が体調検知入浴モードに設定されると、前記給湯器は、浴槽に浸かっている入浴者の心拍のゆらぎ解析を行うための心電信号を検出し終わるまでの間、浴槽内の温水の温度を、不感温度に保持するようにしたことを特徴とする健康管理システムを提供するものである。
【０００８】
以上のように、この健康管理システムでは、浴槽に浸かっている入浴者の心拍のゆらぎ解析を行うための心電信号を検出し終わるまでの間は、浴槽内の温水の温度が、不感温度に保持されるようになっているので、入浴者の心拍数が上昇しにくく、入浴者によって任意に設定される風呂設定温度に拘わらず、常に、一定の湯温条件で入浴者の適正な心電信号を確実に検出することができる。これによって、心拍のゆらぎ解析を適正に行うことができ、入浴者の体調を正確に検知することが可能となる。
【０００９】
また、不感温度は、通常の風呂設定温度に比べて５℃程度低くなるので、請求項２に係る発明の健康管理システムのように、浴槽に浸かっている入浴者の心拍のゆらぎ解析を行うための心電信号を検出し終わると、前記給湯器が、浴槽内の温水の温度を風呂設定温度まで上昇させるようにしておくと、体調検知に伴う入浴者の不快感を最小限に抑えることができる。
【００１０】
また、一般的に季節や外気温度（雰囲気温度）によって人体の代謝量が変化し、それに伴って基礎体温も変動しているので、請求項３に係る発明の健康管理システムのように、前記給湯器が、季節または外気温度に応じて変動する人間の基礎体温に合わせるように、季節または外気温度に応じて、前記不感温度を変更するようにしておくと、測定誤差を最小限に抑えることができる。
【００１１】
特に、請求項４に係る発明の健康管理システムのように、前記解析装置または前記報知装置が、入浴者についての心拍のゆらぎ解析の結果と風呂設定温度とに基づいて、その入浴者に適した浴槽内入浴時間を算出し、この浴槽内入浴時間に基づいて、前記報知装置が、入浴者に浴槽からの出浴を促す出浴報知を行うようにしたものにあっては、入浴者毎に、その人の体調に応じた無理のない入浴を行わせることができる。
【００１２】
また、請求項５に係る発明の健康管理システムのように、入浴者が浴室から退室したことを検知する退出検知手段を設け、前記退出検知手段によって、入浴者が浴室から退室したことが検知されると、前記給湯器が、次の入浴者に備えて、浴槽内の温水の温度を前記不感温度まで低下させるようにしておくと、順次入浴する複数の入浴者に対する体調の検知及び報知を迅速かつ正確に行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、この健康管理システム１は、浴室Ｒ内に設置された浴槽Ｂに対する自動お湯張り機能の他、シャワーやカラン等への給湯機能を備えた風呂追焚機能付給湯器（以下、風呂給湯器という）１０と、この風呂給湯器１０を操作するための操作手段として、浴室Ｒ及び台所に設置される浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂと、浴槽Ｂに浸かっている入浴者の心電信号を検出するために浴槽Ｂ内に設置される心拍検出電極３１、３２、３３と、これらの心拍検出電極３１、３２、３３がそれぞれ接続され、心拍検出電極３１、３２、３３によって検出された心電信号に基づいて、トーン・エントロピー法による入浴者の心拍のゆらぎ解析を行う解析装置４０とを備えており、浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂが、解析装置４０による解析結果に基づいて、入浴者の体調を報知するための報知装置として機能するようになっている。なお、解析装置４０と浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂとが、風呂給湯器１０の端子台を介して、浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂの電源となる直流電圧に各操作リモコンと風呂給湯器の制御信号を重畳して伝送する２芯線によって接続されている。
【００１５】
前記風呂給湯器１０、前記浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂには、通信手段であるシリアルインターフェースを介して相互に通信可能なコントローラ１１、２１ａ、２１ｂがそれぞれ搭載されており、これらのコントローラ１１、２１ａ、２１ｂが相互に連携をとりながら、風呂給湯器１０の運転動作を統括的に制御している。
【００１６】
また、浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂは、風呂設定温度、給湯設定温度等の風呂給湯器関連情報の他、入浴者の体調情報を表示する表示部２２ａ、２２ｂをそれぞれ備えており、これらの表示部２２ａ、２２ｂには、入浴者の体調検知を行わない通常入浴モードまたは入浴者の体調検知を行う体調検知入浴モードのいずれかを選択するモード切替（選択）用のメニュースイッチ（図示せず）が表示されるようになっている。
【００１７】
一対の心拍検出電極３１、３２は、浴槽Ｂに浸かった入浴者の心臓を挟むように、浴槽Ｂにおける一端側の左右両側壁に、残りの心拍検出電極（中性点）３３は、浴槽Ｂに浸かった入浴者の足元側（他端側）における浴槽Ｂの側壁にそれぞれ設置されており、各心拍検出電極３１、３２、３３は、浴槽Ｂに貯留された湯水を介して入浴者の心電信号が検出されるように、所定の高さ位置に設置されている。
【００１８】
前記解析装置４０は、通信手段であるシリアルインターフェースを介して、浴室用操作リモコン２０ａや台所用操作リモコン２０ｂに通信可能に接続されており、トーン・エントロピー法による心拍のゆらぎ解析の結果として得られるトーン値及エントロピー値が、浴室用操作リモコン２０ａや台所用操作リモコン２０ｂのコントローラ２１ａ、２１ｂに送信されるようになっている。
【００１９】
トーン・エントロピー法による心拍のゆらぎ解析については、
" Aging Alteration of Cardiac Vagosympathetic Balance Assessed Through The Tone-Entropy Analysis " ( journal of Gerontology : MEDICAL SCIENCES 1999,Vol.54A,No.5,M219-M224 )
に詳細に示されているが、簡単に説明すると、以下の通りである。
【００２０】
まず、トーン・エントロピー法を用いて心拍のゆらぎ解析を行うと、自律神経のバランス（交感神経と副交感神経とのバランス）、即ち、緊張しているのか、リラックスしているのかを示す指標となるトーン値と、自律神経活動（自律神経の調整力で、一般的に加齢により神経伝達力が弱まり、各種の反応に対するヒステリシスが大きくなる）が活発であるのか、減退しているのかを示す指標となるエントロピー値とが算出されることになる。
【００２１】
〔トーン値の算出方法〕
トーン値は、所定時間内に検出された心臓の拍動について、それぞれの拍動に対応する心拍周期の変動から求められるパーセンテージ・インデックス（ＰＩ）の算術平均値であり、各拍動に対するパーセンテージ・インデックス（ＰＩ）は、数１に示す演算式に従って算出される。ここで、ｎは、拍動の続き番号であり、Ｈ（ｎ）は、ｎ番目の拍動の心拍周期、Ｈ（ｎ＋１）は、ｎ＋１番目の拍動の心拍周期である。
【００２２】
【数１】

【００２３】
従って、ＰＩ（ｎ）が正値であるときは、ｎ番目の拍動の心拍周期より、ｎ＋１番目の拍動の心拍周期が短いということ、即ち、心拍数が増加傾向にあることを意味しており、逆に、ＰＩ（ｎ）が負値であるときは、ｎ番目の拍動の心拍周期より、ｎ＋１番目の拍動の心拍周期が長いということ、即ち、心拍数が減少傾向にあるということを意味しているので、それらの算術平均値であるトーン値が小さくなるに従ってリラックス度が増し、逆に、トーン値が大きくなるに従って緊張度が増していると評価することができる。
【００２４】
〔エントロピー値の算出方法〕
エントロピーは、確率分布に含まれる情報の総量として定義されており、ＰＩ（ｎ）の確率分布は以下のようにして求められる。即ち、所定時間内に検出されたそれぞれの拍動に対して、整数ｉを用いて、ｉ≦ＰＩ（ｎ）＜ｉ＋１のときは、その拍動に対するＰＩ（ｎ）をｉとみなして、図２に示すように、整数ｉの最小値から最大値まで、整数ｉ毎に拍動の発生回数を集計し、それぞれの発生回数をｆｉとすると、確率ｐ（ｉ）は、数２に示す演算式に従って算出される。
【００２５】
【数２】

【００２６】
また、エントロピーは、事象の確率について、２を底とする負の対数として定義されるので、上述したように、ｉ≦ＰＩ（ｎ）＜ｉ＋１である事象ｉに対するエントロピーは、−ｌｏｇ_２ｐ（ｉ）となり、分布のエントロピーは、全事象に対する平均値として、数３に示す演算式に従って算出される。
【００２７】
【数３】

【００２８】
このようにして算出されたエントロピーは、その値が大きくなるに従って自律神経の活動レベルが上昇し、小さくなるに従って自律神経の活動レベルが低下するという相関関係が成立することが分かっているので、エントロピーを求めることによって、自律神経の活動レベルを把握することが可能となる。
【００２９】
この解析装置４０は、図３に示すように、心拍検出電極３１、３２、３３がそれぞれ接続され、心拍検出電極３１、３２、３３によって検出された心電信号から周波数の高いインパルスノイズを除去する第１フィルタ回路４１と、この第１フィルタ回路４１によってノイズが除去された心電信号を増幅する差動増幅回路４２と、この差動増幅回路４２によって増幅された心電信号から電源周波数以上のノイズを除去する第２フィルタ回路４３と、この第２フィルタ回路４３によってノイズが除去された心電信号を再度増幅する増幅回路４４と、この増幅回路４４によって増幅された心電信号が入力されるマイクロコンピュータ４５とを備えており、このマイクロコンピュータ４５が、入力された心電信号に基づいて、１分間当りの心拍数を算出すると共に上述したトーン・エントロピー法によって心拍のゆらぎ解析を行うことでトーン値及エントロピー値を求め、これらをシリアルインターフェース（Ｉ／Ｆ）４６を介して浴室用操作リモコン２０ａや台所用操作リモコン２０ｂのコントローラ２１ａ、２１ｂに送信するようになっている。
【００３０】
前記風呂給湯器１０は、浴室用操作リモコン２０ａまたは台所用操作リモコン２０ｂによって体調検知入浴モードが選択されると、通常入浴モードで自動お湯張りを行う場合と同様に、浴槽Ｂ内に所定量の温水を貯留した後、これを所定温度に保持することになるが、浴槽Ｂ内に貯留された温水を即座に風呂設定温度に保持しない点で、通常入浴モードとは運転動作が異なっている。以下、体調検知入浴モードが選択された場合における風呂給湯器１０の運転動作について説明する。
【００３１】
まず、体調検知入浴モードが選択されると、風呂給湯器１０は、不感温度の温水を浴槽Ｂ内に供給したり、追い焚きを行ったりすることによって、浴槽Ｂ内に不感温度の温水を貯留し、これを不感温度に保持することになる。ここにいう不感温度とは、浴槽に浸かった入浴者の心拍数が上昇しにくい湯温を意味しており、具体的には、夏期：３６℃、中間期：３７℃、冬期：３８℃に設定されている。なお、不感温度より高い温水が浴槽Ｂ内に貯留されている場合は、差し水を行ったり、浴槽Ｂ内に貯留されている温水を風呂給湯器１０との間で循環させながら、風呂給湯器１０において放熱させることによって、浴槽Ｂ内の温水を不感温度まで低下させることになる。
【００３２】
ここで、湯温が不感温度に保持された状態の浴槽Ｂ内に入浴者が浸かると、入浴者の心電信号が自動的に検出され、解析装置４０によって心拍数が算出されると共に、入浴者が浴槽Ｂに浸かり始めて数十秒経過した時点から所定時間（例えば、３分〜５分）が経過するまでの間に検出された心電信号が全て記憶される。なお、入浴者が浴槽Ｂに浸かり始めた直後に検出された心電信号を記憶させないようにしたのは、入浴直後は体動の影響を受け、心拍数が安定しないからである。
【００３３】
上述したように、所定時間内に検出された入浴者の心電信号が全て記憶されると、解析装置４０（マイクロコンピュータ４５）は、その心電信号に基づいて、上述したトーン・エントロピー法による心拍のゆらぎ解析を行うことで、入浴者の体調の指標となるトーン値及びエントロピー値を算出する。このトーン値及びエントロピー値は、浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂに送信され、浴室用操作リモコン２０ａ及び台所用操作リモコン２０ｂのコントローラ２１ａ、２１ｂは、受信したトーン値及びエントロピー値に基づいて、入浴者の体調を、図４に示すように、自律神経のバランス状態及び自律神経全体の活動レベルとして、表示部２２ａ、２２ｂに表示するようになっている。
【００３４】
このようにして、解析装置４０が心拍のゆらぎ解析を終了すると、風呂給湯器１０は、直ちに、追い焚きを開始することによって、浴槽Ｂ内に貯留された温水の温度を風呂設定温度まで上昇させ、風呂設定温度に保持することになる。
【００３５】
一方、浴室用操作リモコン２０ａのコントローラ２１ａは、受信したトーン値及びエントロピー値から評価した入浴者の体調と、浴室用操作リモコン２０ａによって予め設定されている風呂設定温度とに基づいて、その入浴者が浴槽Ｂに浸かっていてもよい最適の入浴時間（以下、浴槽内入浴時間という）を算出する。そして、浴室用操作リモコン２０ａのコントローラ２１ａは、風呂給湯器１０が追い焚きを開始した時点からタイマをスタートさせ、浴槽内入浴時間が経過した時点で、入浴者に対して、浴槽Ｂからの出浴を促す出浴報知を行うようになっている。なお、解析装置４０は、入浴者の心電信号が一定時間検出されなければ、入浴者が出浴したものと判断する。
【００３６】
以上のように、この健康管理システム１では、浴槽Ｂに浸かっている入浴者の心拍のゆらぎ解析を行うための心電信号を検出し終わるまでの間は、浴槽Ｂ内の温水の温度が、入浴者の心拍数が上昇しにくい不感温度に保持されるようになっているので、入浴者によって任意に設定される風呂設定温度に拘わらず、常に、一定の湯温条件で入浴者の適正な心電信号を確実に検出することができる。これによって、心拍のゆらぎ解析を適正に行うことができ、入浴者の体調を正確に検知することが可能となる。
【００３７】
また、この健康管理システム１では、浴槽Ｂに浸かっている入浴者の心拍のゆらぎ解析を行うための心電信号を検出し終わった時点で、即座に風呂給湯器１０が追い焚きを開始することによって、浴槽Ｂ内の温水の温度を風呂設定温度まで上昇させるようにしているので、浴槽Ｂ内の湯温が短時間のうちに風呂設定温度まで上昇し、体調検知のために風呂設定温度よりも５℃程度低い不感温度の温水に浸かっている入浴者の不快感を最小限に抑えることができる。
【００３８】
また、一般的に季節や外気温度（雰囲気温度）によって人体の代謝量が変化し、それに伴って基礎体温も変動しているので、この健康管理システム１では、季節に応じて、不感温度を変更することによって、人間の基礎体温に不感温度を合わせるようにしたため、測定誤差を最小限に抑えることができる。
【００３９】
また、この健康管理システム１では、入浴者についての心拍のゆらぎ解析の結果と風呂設定温度とに基づいて、浴室用操作リモコン２０ａのコントローラ２１ａが、その入浴者についての適正な浴槽内入浴時間を算出し、この浴槽内入浴時間に基づいて、入浴者に浴槽Ｂからの出浴を促す出浴報知を行うようになっているので、入浴者毎に、その人の体調に応じた無理のない入浴を行わせることができる。
【００４０】
また、上述した実施形態では、解析装置４０がトーン・エントロピー法によって、入浴者の心拍のゆらぎ解析を行うようになっているので、自律神経のバランス状態しか検知することができない周波数領域解析法を採用する場合とは異なり、自律神経のバランス状態に加えて、自律神経全体の活動レベルを短時間に検知することが可能になると共に、呼吸の影響を受けることがなく、入浴者の自律神経のバランス状態を、常時、正確に検知することができるという効果が得られる。
【００４１】
なお、上述した実施形態では、入浴者が一人の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、入浴者が浴室から退室したことを検知することができる赤外線センサ等の退室検知手段を浴室に設け、退出検知手段によって、入浴者が浴室から退室したことが検知されると、風呂給湯器１０が、次の入浴者に備えて、浴槽Ｂ内の温水の温度を不感温度まで自動的に低下させるようにしておくと、順次入浴する複数の入浴者に対する体調の検知及び報知を迅速かつ正確に行うことができる。
【００４２】
また、上述した実施形態では、浴室用操作リモコン２０ａのコントローラ２１ａが、受信した入浴者の体調情報と風呂設定温度とに基づいて、最適の浴槽内入浴時間を算出するようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、風呂給湯器１０のコントローラ１１から解析装置４０に風呂設定温度を送信し、解析装置４０が最適の浴槽内入浴時間を算出するようにしてもよい。
【００４３】
また、上述した実施形態では、入浴者の体調の報知装置として機能する浴室用操作リモコン２０ａや台所用操作リモコン２０ｂと、心拍のゆらぎ解析を行う解析装置４０とを、個別に設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、報知装置に心拍のゆらぎ解析機能を付与するといった具合に、両者を一体化させることも可能である。
【００４４】
また、上述した実施形態では、入浴者の体調の報知装置として、風呂給湯器１０の操作手段である浴室用操作リモコン２０ａや台所用操作リモコン２０ｂを利用しているが、これに限定されるものではなく、専用の報知装置を別途設けることも可能である。
【００４５】
また、上述した実施形態では、解析装置４０がトーン・エントロピー法によって心拍のゆらぎ解析を行うようになっているが、これに限定されるものではなく、従来から採用されている周波数領域解析法によって心拍のゆらぎ解析を行ってもよいことはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる健康管理システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上の健康管理システムにおいて採用されている心拍のゆらぎ解析法を説明するための説明図である。
【図３】同上の健康管理システムに使用されている解析装置を示すブロック図である。
【図４】同上の健康管理システムにおける入浴者の体調の報知画面を示す図である。
【符号の説明】
１健康管理システム
１０風呂追焚機能付給湯器
１１コントローラ
２０ａ浴室用操作リモコン（報知装置）
２０ｂ台所用操作リモコン（報知装置）
２１ａ、２１ｂコントローラ
２２ａ、２２ｂ表示部
３１、３２、３３心拍検出電極
４０解析装置
４１第１フィルタ回路
４２差動増幅回路
４３第２フィルタ回路
４４増幅回路
４５マイクロコンピュータ
４６シリアルインターフェース
Ｂ浴槽
Ｒ浴室

Claims

浴槽内の温水の温度を制御可能な給湯器と、
浴槽に浸かっている入浴者の心電信号を検出する、浴槽内に設置された電極と、
前記電極によって検出された入浴者の心電信号に基づいて、心拍のゆらぎ解析を行う解析装置と、
前記解析装置による解析結果に基づいて、入浴者の体調を報知する報知装置とを備え、
前記給湯器は、入浴者の体調検知を行う体調検知入浴モードを有しており、
前記給湯器が体調検知入浴モードに設定されると、前記給湯器は、浴槽に浸かっている入浴者の心拍のゆらぎ解析を行うための心電信号を検出し終わるまでの間、浴槽内の温水の温度を、不感温度に保持するようにしたことを特徴とする健康管理システム。
浴槽に浸かっている入浴者の心拍のゆらぎ解析を行うための心電信号を検出し終わると、前記給湯器は、浴槽内の温水の温度を風呂設定温度まで上昇させるようにした請求項１に記載の健康管理システム。
前記給湯器は、季節または外気温度に応じて変動する人間の基礎体温に合わせるように、季節または外気温度に応じて、前記不感温度を変更するようにした請求項１または２に記載の健康管理システム。
前記解析装置または前記報知装置が、入浴者についての心拍のゆらぎ解析の結果と風呂設定温度とに基づいて、その入浴者に適した浴槽内入浴時間を算出し、
前記報知装置は、この浴槽内入浴時間に基づいて、入浴者に浴槽からの出浴を促す出浴報知を行うようになっている請求項１、２または３に記載の健康管理システム。
入浴者が浴室から退室したことを検知する退出検知手段を設け、
前記退出検知手段によって、入浴者が浴室から退室したことが検知されると、前記給湯器は、次の入浴者に備えて、浴槽内の温水の温度を前記不感温度まで低下させるようにした請求項２、３または４に記載の健康管理システム。