JP4980410B2 - Air conditioner and air conditioning system - Google Patents

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Description

本発明は、ヒトの睡眠状態に基づいて空調制御を行う空気調和機及び空気調和システムに関するものである。   The present invention relates to an air conditioner and an air conditioning system that perform air conditioning control based on a human sleep state.

従来より、この種の空気調和機として、例えば「室内に空調機15が設置されこの室内で使用されるベッド10には就寝者の体動を検知する体動検知手段9が設けられている。またこの体動検知手段からの信号により在床を検出する在床判定手段12および入眠を検出する入眠判定手段13が設けられさらに外気温度センサ14と室内温度センサ16と起床タイマ17とからの信号により室内設定温度を演算する演算手段18が設けられ、そしてこの演算手段18からの信号により制御手段19を介して空調機15を制御する。これによって入眠検知時に睡眠中の室内温度を設定し、その後空調機の運転を停止する。」という技術がある(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as this type of air conditioner, for example, “the air conditioner 15 is installed in a room and the bed 10 used in the room is provided with a body movement detecting means 9 for detecting the body movement of a sleeping person. In addition, there are provided occupancy determination means 12 for detecting occupancy by signals from the body motion detection means, and sleep detection means 13 for detecting sleep, and signals from an outside air temperature sensor 14, an indoor temperature sensor 16, and a wake-up timer 17 are provided. The calculation means 18 for calculating the indoor set temperature is provided, and the air conditioner 15 is controlled via the control means 19 by a signal from the calculation means 18. Thereby, the indoor temperature during sleep is set when sleep onset is detected, Then, the operation of the air conditioner is stopped "(for example, see Patent Document 1).

特開平5−92040号公報(要約)JP-A-5-92040 (summary)

従来技術では、入眠検知後は目標温度に一定に制御していた。睡眠中は睡眠状態に応じて体温が変化することが知られており、この体温の変化を考慮せずに室内の温熱環境を一定のままとすると、体温変化の際に目覚めてしまう上に、省エネを考慮したものではなかった。   In the prior art, after sleep onset is detected, the target temperature is controlled to be constant. It is known that body temperature changes according to sleep state during sleep, and if you keep the indoor thermal environment constant without considering this change in body temperature, you will wake up when the body temperature changes, It was not for energy saving.

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、睡眠中に快適で省エネな空調制御が可能な空気調和機及び空気調和システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide an air conditioner and an air conditioning system capable of air conditioning control that is comfortable and energy-saving during sleep.

本発明に係る空気調和機は、室内空間を空調する空調手段と、就寝者の睡眠状態を判定する睡眠状態取得システムと、睡眠状態取得システムにより判定された睡眠状態と運転モードとに応じて、空調手段の設定温度を決定し、室内空間の温度が設定温度となるように空調手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、就寝者が睡眠開始した場合、運転モードが冷房運転であれば、設定温度を、初期設定温度を下回る温度まで徐々に下げ、その後、就寝者が深睡眠に入った場合、設定温度を初期設定温度を上回る温度に設定し、その深睡眠を経て浅睡眠に移行した際、設定温度を深睡眠時のまま所定の時間継続し、所定の時間経過後に所定温度まで設定温度を下げる処理を浅睡眠の間行い、この浅睡眠を抜けて深睡眠に移行した際、設定温度を現在よりも上げる設定を、深睡眠と浅睡眠の間、繰り返すものである。 The air conditioner according to the present invention includes an air conditioner that air-conditions the indoor space, a sleep state acquisition system that determines the sleep state of the sleeper, and a sleep state and a driving mode that are determined by the sleep state acquisition system. Control means for determining the set temperature of the air-conditioning means and controlling the air-conditioning means so that the temperature of the indoor space becomes the set temperature. When the sleeper starts sleeping, the control means may be in the cooling operation mode. If, the set temperature, gradually lowered to a temperature below the initial set temperature, and then, if the sleeping person has entered a deep sleep, and set to a temperature higher than the initial setting temperature setting temperature, in the shallow sleep through the deep sleep When transitioning, the set temperature continues for a predetermined time while in deep sleep, and after the predetermined time has passed, the process of lowering the set temperature to the predetermined temperature is performed during shallow sleep, and when this sleep is passed through and deep sleep is entered ,Preset temperature Setting the current increase than during deep sleep and light sleep, but repeated.

本発明によれば、睡眠状態に応じて空調制御を行うようにし、また、就寝者が深睡眠に入った場合は空調能力を抑える温度設定とするようにしたので、睡眠中に快適で省エネな空調制御が可能な空気調和機を得ることができる。   According to the present invention, the air conditioning control is performed according to the sleep state, and when the sleeper enters deep sleep, the temperature setting is set to suppress the air conditioning capability. An air conditioner capable of air conditioning control can be obtained.

本発明の実施の形態1に係る空気調和機の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 睡眠開始から起床までの睡眠状態の変化と、睡眠と関係が深いとされる体内の深部体温(体の中心部の温度(直腸温度))の変化とを示す図である。It is a figure which shows the change of the sleep state from sleep start to awakening, and the change of the deep body temperature (temperature of the center part of the body (rectal temperature)) considered to be deeply related to sleep. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機における冷房通常運転の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the air_conditioning | cooling normal operation in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機における冷房通常運転の制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating control of the normal cooling operation in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機における冷房省エネ運転の制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating control of the air_conditioning | cooling energy saving driving | operation in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機における冷房省エネ運転のタイムラグ制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the time lag control of the cooling energy saving driving | operation in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機におけるエラー機能付き冷房省エネ運転の制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating control of the cooling energy saving operation with an error function in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機における暑がりさん用運転の制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating control of the operation for hot weather in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機における暖房通常運転の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the heating normal operation in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機における暖房通常運転の制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating control of the heating normal operation in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機におけるリニアモード運転の制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating control of the linear mode driving | operation in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る空気調和機におけるエラー機能付き暖房運転の制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating control of the heating operation with an error function in the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る空気調和システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the air conditioning system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に係る空気調和システムのネットワーク構成を示す図である。It is a figure which shows the network structure of the air conditioning system which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図14のシステムにおいてネットワーク上に公開されたランキング結果画面の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the ranking result screen published on the network in the system of FIG. 本発明の実施の形態4に係る生体状態取得装置を備えた生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the biological condition acquisition system provided with the biological condition acquisition apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. 図16の演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the biological condition acquisition process in the arithmetic unit of FIG. ヒトの呼吸時の体表面の動きに応じた反射波のIQ平面を示す図である。It is a figure which shows IQ plane of the reflected wave according to the motion of the body surface at the time of human respiration. 速度ベクトルのノルムの時系列データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time series data of the norm of a velocity vector. 図19の時系列データから呼吸を検出するための演算処理の説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) of the arithmetic processing for detecting respiration from the time series data of FIG. 図19の時系列データから呼吸を検出するための演算処理の説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) of the arithmetic processing for detecting respiration from the time series data of FIG. 図19の時系列データから呼吸を検出するための演算処理の説明図(その3)である。It is explanatory drawing (the 3) of the arithmetic processing for detecting respiration from the time series data of FIG. 体表面の動きが複雑な場合の体表面の変位量(の平均値)の時系列データの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the time series data of the displacement amount (average value) of the body surface when the motion of the body surface is complicated. 図23の体表面の動きを計測した場合のIQ平面を示す図である。It is a figure which shows IQ plane at the time of measuring the motion of the body surface of FIG. 図24のIQ平面の速度ベクトルのノルムの時系列データを示す図である。It is a figure which shows the time series data of the norm of the velocity vector of IQ plane of FIG. 呼吸カウントが正常に行われている場合の呼吸周期(呼吸時間)とその分布とを示す図である。It is a figure which shows the respiration cycle (breathing time) in case the respiration count is performed normally, and its distribution. 呼吸カウントが正常に行われていない場合の呼吸周期(呼吸時間)とその分布とを示す図である。It is a figure which shows the respiratory cycle (breathing time) in case the respiration count is not performed normally, and its distribution. 図17の補正要否判定処理及び補正処理(補正必要の場合)の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the necessity determination process of correction | amendment of FIG. 17, and a correction process (when correction is required). 図25の速度ベクトルのノルムの時系列データから呼吸をカウントする際の演算処理の説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) of the arithmetic processing at the time of counting respiration from the time series data of the norm of the velocity vector of FIG. 図25の速度ベクトルのノルムの時系列データから呼吸をカウントする際の演算処理の説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) of the arithmetic processing at the time of counting respiration from the time series data of the norm of the velocity vector of FIG. 図25の速度ベクトルのノルムの時系列データから呼吸をカウントする際の演算処理の説明図(その3)である。It is explanatory drawing (the 3) of the arithmetic processing at the time of counting respiration from the time series data of the norm of the velocity vector of FIG. 本発明の実施の形態5に係る生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the biological condition acquisition system which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係る演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the biological condition acquisition process in the arithmetic unit which concerns on Embodiment 5 of this invention. 心拍信号と体動信号とが混在した状態のIQ信号出力を示す図である。It is a figure which shows IQ signal output of the state in which the heart rate signal and the body motion signal were mixed. 図34の信号出力を包絡線処理後、ローパスフィルター処理した後のベクトルノルムの波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the vector norm after performing the low-pass filter process after the envelope process of the signal output of FIG. ローパスフィルター処理後のI信号及びQ信号の信号強度(振幅=I及びQそれぞれの自乗和の平方根)の時系列データを示す図である。It is a figure which shows the time series data of the signal intensity | strength (Amplitude = The square root of each square sum of I and Q) of the I signal and Q signal after a low-pass filter process. 図36の振幅時系列データから心拍を検出するための演算処理の説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) of the arithmetic processing for detecting a heartbeat from the amplitude time series data of FIG. 図36の振幅時系列データから心拍を検出するための演算処理の説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) of the arithmetic processing for detecting a heartbeat from the amplitude time series data of FIG. 図36の振幅時系列データから心拍を検出するための演算処理の説明図(その3)である。It is explanatory drawing (the 3) of the arithmetic processing for detecting a heartbeat from the amplitude time series data of FIG. 1拍の中で体表面が2段階に脈打つ場合の、ローパスフィルター処理後のI信号及びQ信号の信号強度(振幅=I、Qの自乗和の平方根)の時系列データを示す図である。It is a figure which shows the time series data of the signal intensity | strength (amplitude = square root of the square sum of Q) of I signal and Q signal after a low-pass filter process in case a body surface pulsates in two steps in 1 beat. 図40の時系列データから心拍をカウントする際の演算処理の説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) of the arithmetic processing at the time of counting a heart rate from the time series data of FIG. 図40の時系列データから心拍をカウントする際の演算処理の説明図(その2)である。FIG. 41 is an explanatory diagram (part 2) of the arithmetic processing when counting heartbeats from the time series data of FIG. 40. 図40の時系列データから心拍をカウントする際の演算処理の説明図(その3)である。FIG. 41 is an explanatory diagram (No. 3) of the arithmetic processing when counting heartbeats from the time series data of FIG. 40. 図33の補正要否判定処理及び補正処理(補正要の場合)の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the necessity determination process of correction | amendment of FIG. 33, and a correction process (when correction is required). 心拍数カウントが正常に行われている場合の単位期間毎の心拍数とその分布とを示す図である。It is a figure which shows the heart rate for every unit period when the heart rate count is performed normally, and its distribution. 心拍数カウントが正常に行われていない場合の単位期間毎の心拍数とその分布とを示す図である。It is a figure which shows the heart rate for every unit period when the heart rate count is not performed normally, and its distribution. 本発明の実施の形態6に係る生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the biological condition acquisition system which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態6に係る演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the biological condition acquisition process in the arithmetic unit which concerns on Embodiment 6 of this invention. 本発明の実施の形態7に係る生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the biological condition acquisition system which concerns on Embodiment 7 of this invention. 浅睡眠(覚醒含む)、深睡眠及びREM睡眠のそれぞれの場合の体動、呼吸及び心拍の特徴を示した図である。It is the figure which showed the characteristic of the body movement, respiration, and heart rate in each case of shallow sleep (including awakening), deep sleep, and REM sleep. 本発明の実施の形態7に係る演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the biological condition acquisition process in the arithmetic unit which concerns on Embodiment 7 of this invention. 本発明の実施の形態8に係る生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the biological condition acquisition system which concerns on Embodiment 8 of this invention. ある期間内のIQ平面の安定した軌跡(深睡眠)を示す図である。It is a figure which shows the stable locus | trajectory (deep sleep) of IQ plane within a certain period. ある期間内のIQ平面の不安定な軌跡(深睡眠以外)を示す図である。It is a figure which shows the unstable locus | trajectory (except deep sleep) of IQ plane within a certain period. 本発明の実施の形態8に係る演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the biological condition acquisition process in the arithmetic unit which concerns on Embodiment 8 of this invention.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の構成を示すブロック図である。なお、図1には、本発明に関わる要部の構成のみを示しており、空気調和機に通常備わる各種構成部の図示は省略している。
空気調和機1は、室内の空調を行う空調手段2と、室内空間の温度を検出する温度検出手段3と、睡眠状態を判定する睡眠状態取得システム100と、空気調和機全体の制御を行う演算装置4とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an air conditioner according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 shows only the configuration of the main part related to the present invention, and illustration of various components normally provided in the air conditioner is omitted.
The air conditioner 1 includes an air conditioner 2 that air-conditions the room, a temperature detector 3 that detects the temperature of the indoor space, a sleep state acquisition system 100 that determines the sleep state, and a calculation that controls the entire air conditioner. Device 4.

空調手段2は、リモコン5や空気調和機本体に設置されたボタン(図示せず)などによって設定された運転モードに応じた空調運転を行う手段である。運転モードとしては、冷房運転では、冷房通常運転、冷房省エネ運転、冷房省エネ運転(タイムラグ制御)、エラー機能付き冷房省エネ運転及び暑がりさん用運転がある。また、暖房運転では、暖房通常運転、暖房省エネ運転、リニアモード運転、エラー機能付き暖房運転があり、これらはリモコン等5で切り替え可能である。また、例えば省エネ設定ボタンを設け、冷房通常運転又は暖房通常運転をそれぞれ省エネ運転に切り替え可能としてもよい。空調手段2は、温度検出手段3で検出された室内空間の温度が、設定温度となるように空調気体の温度を調節して室内空間に吐出するまでの一連の動作を行う。なお、冷暖房のための具体的な冷凍サイクルなどの構成については従来公知の構成を採用でき、この構成部分に関しては、本発明の趣旨とは関連性がないので詳細説明は省略する。また、本例は特に睡眠中の冷房運転及び暖房運転について説明するものであり、睡眠中以外の一般的な冷房運転及び暖房運転のモードについては従来公知の制御を採用でき、この制御についても本発明の趣旨とは関連性がないので詳細説明は省略する。   The air conditioning means 2 is a means for performing an air conditioning operation according to an operation mode set by a button (not shown) or the like installed on the remote controller 5 or the air conditioner body. As the operation mode, in the cooling operation, there are a normal cooling operation, a cooling energy saving operation, a cooling energy saving operation (time lag control), a cooling energy saving operation with an error function, and a hot summer operation. In the heating operation, there are a heating normal operation, a heating energy saving operation, a linear mode operation, and a heating operation with an error function, which can be switched by a remote controller 5 or the like. Further, for example, an energy saving setting button may be provided so that the cooling normal operation or the heating normal operation can be switched to the energy saving operation. The air conditioning unit 2 performs a series of operations until the temperature of the indoor space detected by the temperature detection unit 3 is adjusted to the set temperature so as to be discharged into the indoor space. In addition, conventionally well-known structure can be employ | adopted about structures, such as a specific refrigeration cycle for an air conditioning, Since detailed relationship is abbreviate | omitted with the meaning of this invention about this component part. In addition, this example particularly explains cooling operation and heating operation during sleep, and conventionally known control can be adopted for general cooling operation and heating operation modes other than during sleep. Since it is not related to the gist of the invention, detailed description is omitted.

睡眠状態取得システム100は、ヒト(就寝者)の睡眠状態を判定し、判定結果を示す睡眠状態信号を演算装置4に出力する。ここで、睡眠状態について説明する。   The sleep state acquisition system 100 determines the sleep state of a human (sleeping person) and outputs a sleep state signal indicating the determination result to the computing device 4. Here, the sleep state will be described.

図2は、睡眠開始から起床までの睡眠状態の変化と、睡眠と関係が深いとされる体内の深部体温(体の中心部の温度(直腸温度))の変化とを示す図である。また、後述の実施形態の参考として、睡眠状態と体動との関係も図示している。
まず、睡眠は、一般的に眠りの浅いREM睡眠と、眠りの深いノンREM睡眠とに大別される。更に細かく睡眠状態が定義されており、覚醒、REM睡眠、睡眠深度1、2、3、4の6つの状態が定義されている。睡眠深度1、2、3、4は、ノンREM睡眠を更に4つの段階に分けたものであり、ノンREM睡眠のなかでは、睡眠深度1が最も眠りが浅く、睡眠深度4が最も深い。
FIG. 2 is a diagram showing changes in sleep state from sleep start to wake-up and changes in body deep body temperature (temperature at the center of the body (rectal temperature)) that is deeply related to sleep. Moreover, the relationship between a sleep state and a body movement is also illustrated as a reference for an embodiment described later.
First, sleep is broadly classified into REM sleep, which is generally light sleep, and non-REM sleep, which is deep sleep. Sleep states are further defined in detail, and six states of awakening, REM sleep, and sleep depths 1, 2, 3, and 4 are defined. The sleep depths 1, 2, 3, and 4 are obtained by further dividing the non-REM sleep into four stages. In the non-REM sleep, the sleep depth 1 is the shallowest and the sleep depth 4 is the deepest.

ヒトが入眠を開始してから次に目覚めるまでの間には、REM睡眠、睡眠深度1、2、3、4と睡眠が深くなるように移行し、その後、睡眠深度3、2、1、REM睡眠へと移行するという睡眠サイクルが通常約90分周期で繰り返されている。   REM sleep, sleep depth 1, 2, 3, 4 and so on until the next awakening from the start of sleep onset, then sleep depth 3, 2, 1, REM The sleep cycle of shifting to sleep is usually repeated with a period of about 90 minutes.

睡眠状態取得システム100はこのような就寝者の睡眠状態を判定しており、浅睡眠(REM睡眠、睡眠深度1及び睡眠深度2)に入ったことを示す浅睡眠信号と、深睡眠に入ったことを示す深睡眠信号と、起床予測信号とを少なくとも出力する。睡眠状態取得システム100から出力する睡眠信号は、各睡眠状態(REM睡眠、睡眠深度1、2、3、4)に移行する度にその睡眠状態を示す睡眠状態信号を演算装置に出力するようにしてもよいし、現在の睡眠状態を示す睡眠状態信号を定期的に演算装置に出力するようにしてもよい。睡眠状態取得システム100の構成については特に限定するものではないが、本例では、呼吸、心拍、体動などの生体状態情報をドップラレーダーセンサーを用いて非接触で取得し、取得した生体状態情報を基に、予め設定された閾値を用いた閾値判定などにより睡眠状態を判定するシステムを採用している。睡眠状態取得システム100の具体的な構成例は後述の実施の形態で説明する。なお、起床予測信号は、起床よりも所定時間(例えば60分)前であることを示す信号である。このような起床予測は、ヒトの生体信号(呼吸信号や心拍信号など)に基づいて行っても良いし、予め就寝者により設定された起床時刻に基づき行ってもよい。   The sleep state acquisition system 100 determines the sleep state of such a sleeper, and enters a deep sleep with a shallow sleep signal indicating that it has entered a shallow sleep (REM sleep, sleep depth 1 and sleep depth 2). At least a deep sleep signal indicating this and a wake-up prediction signal are output. The sleep signal output from the sleep state acquisition system 100 outputs a sleep state signal indicating the sleep state to the arithmetic device every time the sleep state (REM sleep, sleep depth 1, 2, 3, 4) is transferred. Alternatively, a sleep state signal indicating the current sleep state may be periodically output to the arithmetic device. Although the configuration of the sleep state acquisition system 100 is not particularly limited, in this example, biological state information such as respiration, heartbeat, and body movement is acquired in a non-contact manner using a Doppler radar sensor, and the acquired biological state information is acquired. Based on the above, a system is adopted in which a sleep state is determined by threshold determination using a preset threshold. A specific configuration example of the sleep state acquisition system 100 will be described in an embodiment described later. The wake-up prediction signal is a signal indicating that it is a predetermined time (for example, 60 minutes) before wake-up. Such wake-up prediction may be performed based on a human biological signal (such as a respiratory signal or a heartbeat signal), or may be performed based on a wake-up time set in advance by a sleeping person.

温度検出手段3は、サーミスターやそれに類似するものから構成されている。温度検出手段3は室内温度を検出し、その温度を示す温度検出信号を演算装置4に出力する。   The temperature detection means 3 is composed of a thermistor or something similar. The temperature detection means 3 detects the room temperature and outputs a temperature detection signal indicating the temperature to the arithmetic device 4.

演算装置4は、マイクロコンピューターで構成され、内部にCPU、ROM及びRAMを備えており、ROMに記憶されている各種プログラムに従って動作する。CPUがROMに記憶されている制御プログラムを実行することにより、空気調和機全体を制御する。   The arithmetic device 4 is constituted by a microcomputer, and includes a CPU, a ROM, and a RAM inside, and operates according to various programs stored in the ROM. The CPU controls the entire air conditioner by executing a control program stored in the ROM.

また、演算装置4は、睡眠状態取得システム100からの睡眠状態信号及び温度検出手段3からの温度検知信号を受信し、その受信した信号に応じた制御を行う。演算装置4は、各運転モードに応じた空調制御を行うための空調制御データを記憶している。空調制御データとは、運転モードに応じて睡眠状態毎の設定温度を指定したものであり、空調制御手段4aは空調制御データに基づいて、就寝者の睡眠状態に応じて空調手段2の設定温度を変更し、室内空間の温度が設定温度となるように空調手段2を制御する。   Moreover, the arithmetic unit 4 receives the sleep state signal from the sleep state acquisition system 100 and the temperature detection signal from the temperature detection means 3, and performs control according to the received signal. The arithmetic device 4 stores air conditioning control data for performing air conditioning control in accordance with each operation mode. The air-conditioning control data specifies the set temperature for each sleep state according to the operation mode, and the air-conditioning control means 4a sets the set temperature of the air-conditioning means 2 according to the sleep state of the sleeping person based on the air-conditioning control data. And the air conditioning means 2 is controlled so that the temperature of the indoor space becomes the set temperature.

ここで、空気調和機1の具体的な制御を説明するに先だって、睡眠状態に応じた深部体内の温度変化について図2を参照して説明する。
深部体温は、睡眠開始後に一旦上昇した後、睡眠状態が深くなるにつれて徐々に下降する。そして、睡眠状態が浅くなる時期(睡眠深度4から睡眠深度3への移行時期)に深部体温が今度は上昇に転じ、目覚めに向かって徐々に上昇している。
Here, prior to describing the specific control of the air conditioner 1, the temperature change in the deep body according to the sleep state will be described with reference to FIG.
The deep body temperature rises once after the start of sleep, and then gradually decreases as the sleep state becomes deeper. Then, at the time when the sleep state becomes shallow (the transition time from sleep depth 4 to sleep depth 3), the deep body temperature starts to rise this time and gradually rises toward awakening.

このように、睡眠開始後、深部体温が上昇する。従って、睡眠開始時は室内温度を下げて手足からの放熱を促進することにより入眠を促進することが可能となる。また、深睡眠中は室内空間の温熱環境の変化に対する感覚が鈍く、一方で体温調節機能が働く。このため、就寝前に就寝者が設定した設定温度を室内温度が上回っても、中途覚醒が生じる可能性が低い。よって、省エネ性を考慮して深睡眠中は室内温度を上昇させることが好ましい。   Thus, deep body temperature rises after sleep start. Therefore, it is possible to promote sleep onset by lowering the room temperature and promoting heat dissipation from the limbs at the start of sleep. In addition, during deep sleep, the sense of change in the thermal environment of the indoor space is dull, while the body temperature regulation function works. For this reason, even if the room temperature exceeds the set temperature set by the sleeping person before going to bed, there is a low possibility that halfway awakening will occur. Therefore, it is preferable to increase the room temperature during deep sleep in consideration of energy saving.

本実施の形態1の空気調和機1は、上述した睡眠時の深部体温の変化などの特徴を踏まえ、就寝者に対して快適な睡眠を提供可能な空調制御を行う。   The air conditioner 1 according to the first embodiment performs air-conditioning control that can provide comfortable sleep to the sleeper based on the characteristics such as the change in the deep body temperature during sleep described above.

以下、本発明の実施の形態1の空気調和機1の動作を説明する。本実施の形態1の空気調和機1は、冷房運転(冷房通常運転、冷房省エネ運転、冷房省エネ運転(タイムラグ制御)、エラー機能付き冷房省エネ運転、暑がりさん用運転)、暖房運転(暖房通常運転、暖房省エネ運転、リニアモード運転、エラー機能付き暖房運転)を行うもので、以下、それぞれ順に説明する。また、空気調和機1には予め就寝者により就寝者自身にとって快適な温度設定がなされているものとし、以下ではこの温度を初期設定温度T0という。さらに、予め就寝者により起床時刻が設定され、演算装置4内のメモリに設定されているものとする。また、就寝者によるリモコン操作などにより各運転モードの開始が指示されると、睡眠状態取得システムは就寝者の睡眠状態の判定を開始し、睡眠状態判定結果を示す睡眠状態信号を演算装置4に出力しているものとする。   Hereinafter, operation | movement of the air conditioner 1 of Embodiment 1 of this invention is demonstrated. The air conditioner 1 according to the first embodiment includes a cooling operation (cooling normal operation, cooling energy saving operation, cooling energy saving operation (time lag control), cooling energy saving operation with an error function, operation for hot weather), and heating operation (normal heating operation). Heating energy-saving operation, linear mode operation, heating operation with error function), and will be described below in order. The air conditioner 1 is preliminarily set with a comfortable temperature setting for the sleeper by the sleeper. Hereinafter, this temperature is referred to as an initial set temperature T0. Furthermore, it is assumed that the wake-up time is set in advance by the sleeping person and is set in the memory in the arithmetic device 4. Moreover, when the start of each operation mode is instructed by a remote control operation or the like by the sleeper, the sleep state acquisition system starts determination of the sleep state of the sleeper and sends a sleep state signal indicating the sleep state determination result to the arithmetic device 4. Assume that it is outputting.

まず、夏季の冷房運転について順次説明する。   First, the cooling operation in summer will be described sequentially.

(冷房通常運転)
図3は、睡眠状態信号を受信した際の演算装置の処理の流れを示すフローチャートである。また、図4は、冷房通常運転の制御を説明するための波形図である。図4において、一点鎖線が睡眠状態の変化を示しており、ここでは睡眠状態がREM、1、2の浅睡眠と、睡眠状態が3、4の深睡眠の2段階の変化を示している。また、図4において実線が設定温度の制御波形を示している。後述の各波形図においても図の見方は同様である。
(Normal cooling operation)
FIG. 3 is a flowchart showing a processing flow of the arithmetic device when a sleep state signal is received. FIG. 4 is a waveform diagram for explaining the control of the cooling normal operation. In FIG. 4, the alternate long and short dash line indicates the change in the sleep state. Here, the sleep state is REM, the shallow sleep of 1 and 2 and the deep sleep of the sleep state of 3 and 4 are shown. In FIG. 4, the solid line shows the control waveform of the set temperature. The way of reading the diagrams is the same in each waveform diagram described later.

演算装置4の空調制御手段4aは、睡眠状態取得システム100から睡眠状態信号を受信し(S1)、その受信した睡眠状態信号が、睡眠が開始後の最初の浅睡眠信号(最初の深睡眠信号がくるまで)である場合、次の制御を行う。すなわち、空調制御手段4aは、設定温度を、初期設定温度T0を下回る温度(図4では、T0−1℃))まで徐々に下げる(S2,S3)。図4には段階的に下げるようにした例を示している。そして、空調制御手段4aは、室内空間の温度が設定温度(ここでは、T0−1℃)となるように空調手段2を制御する(S4)。そして、ステップS1に戻って次の睡眠状態信号が来るのを待ち、設定温度を維持する。ヒトの体温は、上述したように睡眠開始後上昇するため、睡眠開始後に設定温度を徐々に下げることにより体熱の放熱を促進することができ、入眠を促進することができる。   The air conditioning control means 4a of the computing device 4 receives the sleep state signal from the sleep state acquisition system 100 (S1), and the received sleep state signal is the first shallow sleep signal (first deep sleep signal after the start of sleep). The following control is performed. That is, the air conditioning control means 4a gradually lowers the set temperature to a temperature lower than the initial set temperature T0 (T0-1 ° C. in FIG. 4) (S2, S3). FIG. 4 shows an example of lowering in stages. And the air-conditioning control means 4a controls the air-conditioning means 2 so that the temperature of indoor space becomes preset temperature (here, T0-1 degreeC) (S4). And it returns to step S1 and waits for the next sleep state signal to come, and maintains preset temperature. Since the human body temperature rises after the start of sleep as described above, the heat release of body heat can be promoted by gradually lowering the set temperature after the start of sleep, and sleep can be promoted.

そして、就寝者が深睡眠に入り、空調制御手段4aは睡眠状態取得システム100から深睡眠信号を受信すると(S2)、今度は初期設定温度T0を上回る温度(図4では、T0+2℃)に設定温度を更新する(S5)。深睡眠中は室内空間の温熱環境の変化に対する感度が鈍く、一方で体温調節機能が働くため、設定温度が就寝者の快適な初期設定温度を上回っても、中途覚醒が生じる可能性が低い。よって、省エネ性を考慮して深睡眠中は設定温度を上昇させる。空調制御手段4aは、室内空間の温度が設定温度(ここでは、T0+2℃)となるように空調手段2を制御する(S4)。なお、冷房運転中の夏場では、冷房中の室内よりも外気温が高いため、空調手段2をOFFにすることにより自然と室内空間の温度が上がる。室内空間の温度を設定温度とするための具体的な空調手段2の制御は任意であるが、省エネ性を考えると、空調手段2をOFFにして圧縮機のインバータ制御も止めるようにすればよい。   When the sleeper enters deep sleep and the air-conditioning control means 4a receives a deep sleep signal from the sleep state acquisition system 100 (S2), this time, it is set to a temperature that exceeds the initial set temperature T0 (T0 + 2 ° C. in FIG. 4). The temperature is updated (S5). During deep sleep, the sensitivity to changes in the thermal environment of the indoor space is low, while the body temperature regulation function works. Therefore, even if the set temperature exceeds the comfortable initial set temperature of the sleeping person, there is a low possibility that mid-wake awakening will occur. Therefore, in consideration of energy saving, the set temperature is raised during deep sleep. The air conditioning control means 4a controls the air conditioning means 2 so that the temperature of the indoor space becomes the set temperature (here, T0 + 2 ° C.) (S4). In the summertime during the cooling operation, the outside air temperature is higher than that in the air-conditioned room. Therefore, the temperature of the indoor space naturally increases by turning off the air-conditioning means 2. Specific control of the air-conditioning means 2 for setting the temperature of the indoor space to the set temperature is arbitrary, but considering energy saving, the air-conditioning means 2 may be turned off to stop the inverter control of the compressor. .

そして次に就寝者が浅睡眠に入り、空調制御手段4aは睡眠状態取得システム100から浅睡眠信号を受信すると(S2)、設定温度を初期設定温度T0に戻す(S6)。浅睡眠時は温熱環境の変化に敏感であるため、不快温度帯であると、中途覚醒が生じてしまう。このため、就寝者によって設定された初期設定温度T0に戻すことによって、中途覚醒を防止して快適な睡眠を提供することが可能となる。快適な睡眠が得られることで健康状態も良好に維持できる。   Then, when the sleeper enters light sleep and the air conditioning control means 4a receives a light sleep signal from the sleep state acquisition system 100 (S2), the set temperature is returned to the initial set temperature T0 (S6). Since it is sensitive to changes in the thermal environment during light sleep, mid-level awakening occurs in an uncomfortable temperature zone. For this reason, by returning to the initial set temperature T0 set by the sleeping person, it becomes possible to prevent awakening during the middle and provide a comfortable sleep. A good sleep can be obtained, and the health condition can be maintained well.

そして、次に深睡眠に入ると、最初の深睡眠の場合のときと同様にステップS5及びステップS4を行う。空調制御手段4aは深睡眠と浅睡眠の間、以上の制御を繰り返す。そして、空調制御手段4aは睡眠状態取得システム100から起床予測信号(起床時刻よりも所定時間(例えば60分)前を示す信号)を受信すると、設定温度を深睡眠時の設定温度以上の温度(図4では深睡眠時の設定温度と同じ温度T0+2℃にした例を示している)に更新する。深夜には深部体温が下がっているため、設定温度を初期設定温度T0よりも高い温度にし、室内温度を上昇させておくことにより、中途覚醒が少なく就寝者に快適な起床を提供できる。   Then, when deep sleep is entered next, steps S5 and S4 are performed as in the case of the first deep sleep. The air conditioning control means 4a repeats the above control during deep sleep and light sleep. And if the air-conditioning control means 4a receives the wake-up prediction signal (a signal indicating a predetermined time (for example, 60 minutes) before the wake-up time) from the sleep state acquisition system 100, the set temperature is a temperature equal to or higher than the set temperature during deep sleep ( FIG. 4 shows an example in which the temperature is set to the same temperature T0 + 2 ° C. as the set temperature during deep sleep. Since the deep body temperature is lowered at midnight, by setting the set temperature to a temperature higher than the initial set temperature T0 and increasing the room temperature, it is possible to provide a comfortable wake-up for the sleeping person with less awakening.

(冷房省エネ運転)
図5は、冷房省エネ運転の制御を説明するための波形図である。以下、冷房省エネ運転は上記の冷房通常運転と基本的に同様であり、ここでは冷房省エネ運転が冷房通常運転と異なる部分について説明する。
(Cooling energy saving operation)
FIG. 5 is a waveform diagram for explaining control of cooling energy saving operation. Hereinafter, the cooling energy-saving operation is basically the same as the above-described cooling normal operation, and here, a description will be given of portions where the cooling energy-saving operation is different from the cooling normal operation.

図4と図5とを比較して明らかなように、冷房省エネ運転では、深睡眠を抜けて浅睡眠に入っても、設定温度を初期設定温度T0に戻さず、深睡眠時の設定温度(ここでは、T0+2℃)のままとし、これを起床まで継続するようにしている。
これにより、冷房通常運転に比べて更に省エネが可能となる。
As is clear from comparison between FIG. 4 and FIG. 5, in the cooling and energy-saving operation, even if the user goes through deep sleep and goes into shallow sleep, the set temperature is not returned to the initial set temperature T0, and the set temperature during deep sleep ( Here, T0 + 2 ° C. is maintained, and this is continued until getting up.
Thereby, it is possible to further save energy compared to the normal cooling operation.

(冷房省エネ運転(タイムラグ制御))
図6は、冷房省エネ運転のタイムラグ制御を説明するための波形図である。
上記睡眠時省エネ制御では、省エネ効果があるが、最初の深睡眠に入った後、起床まで温熱環境変化がなく、初期設定温度T0よりも高い温度(T0+2℃)が維持される。このため、浅睡眠後、深睡眠に向けて体の末端からの放熱が始まると、就寝者は暑くて中途覚醒する可能性がある。そこで、このタイムラグ制御では、省エネ効果と睡眠時の快適性との両方を兼ね備えた制御を実現するものである。
(Cooling energy-saving operation (time lag control))
FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the time lag control of the cooling energy saving operation.
The above-mentioned sleep energy saving control has an energy saving effect, but after entering the first deep sleep, there is no change in the thermal environment until getting up, and a temperature (T0 + 2 ° C.) higher than the initial set temperature T0 is maintained. For this reason, if heat dissipation from the end of the body starts toward deep sleep after shallow sleep, the sleeper may be hot and awake. Therefore, in this time lag control, a control having both an energy saving effect and a comfort in sleep is realized.

以下、冷房省エネ運転のタイムラグ制御について説明する。ここでは図6に示すタイムラグ制御が図4に示した冷房通常運転と異なる部分を中心に説明する。なお、図6中の数値は時間を示しているが、この時間は一例でありこの時間に限られたものではない。   Hereinafter, the time lag control of the cooling energy saving operation will be described. Here, the time lag control shown in FIG. 6 will be described focusing on the difference from the cooling normal operation shown in FIG. Although the numerical values in FIG. 6 indicate time, this time is an example and is not limited to this time.

タイムラグ制御では、最初の深睡眠に入った際、設定温度を上げて深睡眠時の設定温度(ここでは、T0+2℃)に更新する。そして、この深睡眠を経て浅睡眠に移行した際、設定温度を冷房通常運転の場合のように直ちに設定温度を下げるのではなく、所定のタイムラグ(図6では例えば45分)経過した後、設定温度を下げ(ここでは、T0+1℃に設定)、次の深睡眠へ誘導するようにしている。この温度は、ここではT0+1℃としているが、これに限られたものではなく、省エネ性を考慮して初期設定温度T0以上の温度とする。そして、次の深睡眠に入ると、同様に設定温度をT0+2℃に更新する。そしてこの深睡眠を経て浅睡眠に移行した際、同様に所定のタイムラグ(図6では例えば45分)経過した後、次の深睡眠へ誘導するために設定温度を段階的に下げる。ここでは、初期設定温度T0まで段階的に設定温度を下げる例を示している。そして、段階的に下げた後、冷えすぎないように設定温度をT0+1℃に上昇させている。   In the time lag control, when entering the first deep sleep, the set temperature is raised and updated to the set temperature during deep sleep (here, T0 + 2 ° C.). And when it shifts to shallow sleep through this deep sleep, it does not immediately lower the set temperature as in the case of normal cooling operation, but after a predetermined time lag (for example, 45 minutes in FIG. 6) has elapsed, The temperature is lowered (in this case, set to T0 + 1 ° C.) to induce the next deep sleep. This temperature is set to T0 + 1 ° C. here, but is not limited to this, and is set to a temperature equal to or higher than the initial set temperature T0 in consideration of energy saving. When the next deep sleep is entered, the set temperature is similarly updated to T0 + 2 ° C. And when it shifts to shallow sleep through this deep sleep, after a predetermined time lag (for example, 45 minutes in FIG. 6) elapses, the set temperature is lowered step by step to induce the next deep sleep. Here, an example is shown in which the set temperature is lowered stepwise up to the initial set temperature T0. And after lowering in steps, the set temperature is raised to T0 + 1 ° C. so as not to get too cold.

このようなタイムラグ制御を行うことにより、睡眠時冷房省エネ制御に比べて睡眠時の快適性も維持しつつ、省エネな制御が可能となる。   By performing such time lag control, it is possible to perform energy-saving control while maintaining comfort during sleep as compared to sleep cooling energy-saving control.

(エラー機能付き冷房省エネ運転)
図7は、エラー機能付き冷房省エネ運転の制御を説明するための波形図である。以下、エラー機能付き冷房省エネ運転は上記の冷房省エネ運転と基本的に同様であり、ここではエラー機能付き冷房省エネ運転が冷房省エネ運転と異なる部分について説明する。
(Cooling energy saving operation with error function)
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining control of cooling energy saving operation with an error function. Hereinafter, the cooling energy-saving operation with an error function is basically the same as the above-described cooling energy-saving operation, and here, the difference between the cooling energy-saving operation with an error function and the cooling energy-saving operation will be described.

図7と図5とを比較して明らかなように、エラー機能付き冷房省エネ運転は、睡眠開始後、空調手段2の設定温度を初期設定温度T0を下回る温度(ここでは、T0−1℃)まで徐々に(段階的に)下げた後、一定期間経過すると設定温度を初期設定温度T0に戻すようにしている。この点、冷房省エネ運転と異なっている。実際には就寝者の睡眠状態が深睡眠となっているにも関わらず、何らかのエラーなどで睡眠状態取得システム100から深睡眠信号が演算装置4に入力されない場合、設定温度が初期設定温度T0を下回る温度(ここでは、T0−1℃)に設定されたままとなってしまう。この場合、省エネ性に問題があるばかりでなく、深睡眠後、温熱環境変化に敏感な浅睡眠時に初期設定温度T0よりも低い温熱環境が継続された状態となるため、寒さを感じて中途覚醒が生じ、快適な睡眠が得られない。このようなことから、エラー機能付き冷房省エネ運転では、空調手段2の設定温度をT0−1℃まで下げた後、一定期間経過すると強制的に設定温度を初期設定温度T0に戻すようにしている。その後の動作は、冷房省エネ運転の場合と同様であり、設定温度をT0+2℃に更新する。   As is clear from comparison between FIG. 7 and FIG. 5, in the cooling energy-saving operation with an error function, the temperature lower than the preset temperature T0 of the air conditioning means 2 after the start of sleep (here, T0-1 ° C.). After the temperature is gradually lowered (stepwise), the set temperature is returned to the initial set temperature T0 after a certain period of time. This is different from the cooling energy-saving operation. When the sleep state of the sleeper is actually deep sleep but the deep sleep signal is not input from the sleep state acquisition system 100 to the arithmetic device 4 due to some error or the like, the set temperature is set to the initial set temperature T0. It will remain set at a lower temperature (here, T0-1 ° C.). In this case, not only there is a problem in energy saving, but also after a deep sleep, a thermal environment lower than the initial set temperature T0 is maintained during a shallow sleep that is sensitive to changes in the thermal environment. A comfortable sleep cannot be obtained. For this reason, in the cooling energy saving operation with an error function, the set temperature is forcibly returned to the initial set temperature T0 after a certain period of time has elapsed after the set temperature of the air conditioning means 2 is lowered to T0-1 ° C. . The subsequent operation is the same as in the cooling energy-saving operation, and the set temperature is updated to T0 + 2 ° C.

(暑がりさん用運転)
図8は、暑がりさん用運転の制御を説明するための波形図である。暑がりさん用運転は、図6に示したタイムラグ制御と略同様の波形形状を有し、その波形形状を保ったまま温度が低い方にシフトさせた波形に基づく運転を行っている。ここでは暑がりさん用運転が冷房通常運転のタイムラグ制御と異なる部分について説明する。
(Driving for hot weather)
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the control of the hot summer driving. The operation for hot weather has a waveform shape substantially similar to the time lag control shown in FIG. 6, and performs an operation based on a waveform shifted to a lower temperature while maintaining the waveform shape. Here, a description will be given of the difference between the hot summer operation and the time lag control of the normal cooling operation.

暑がりさん用運転では、睡眠開始時に設定温度を下げる点については冷房通常運転と同様であるが、冷房通常運転の場合よりも更に低い温度(ここでは、T0−2℃)まで設定温度を下げるようにしている。そして、最初の深睡眠に入った際、冷房通常運転では設定温度をT0+2℃としていたのに代えて、暑がりさん用運転では、更に低い温度(ここでは、T0+1℃)としている。   In hot summer driving, the point of lowering the set temperature at the start of sleep is the same as in normal cooling operation, but the set temperature should be lowered to a lower temperature (here, T0-2 ° C.) than in normal cooling operation. I have to. When the first deep sleep is entered, the set temperature is set to T0 + 2 ° C. in the normal cooling operation, but is set to a lower temperature (here, T0 + 1 ° C.) in the hot operation.

この制御により、暑がりなユーザーに対して快適な空調制御を行うことができ、また、省エネが可能である。   With this control, it is possible to perform comfortable air conditioning control for a hot user and to save energy.

次に、冬季の暖房運転について説明する。
(暖房通常運転)
図9は、暖房通常運転において睡眠状態信号を受信した際の演算装置4の処理の流れを示すフローチャートである。図10は、暖房通常運転の制御を説明するための波形図である。また、暖房運転時では、温度検出手段3で検出された室温が設定温度よりもある温度幅(例えば1℃)以上、離れた場合、自動的に空調手段2をON又はOFFにして室温が設定温度となるように空調手段2を制御する処理が空調制御手段4a内に組み込まれているものとする。
Next, the heating operation in winter will be described.
(Heating normal operation)
FIG. 9 is a flowchart showing a processing flow of the arithmetic device 4 when a sleep state signal is received in the heating normal operation. FIG. 10 is a waveform diagram for explaining the control of the heating normal operation. In the heating operation, if the room temperature detected by the temperature detecting means 3 is more than a set temperature (for example, 1 ° C.) or more, the air conditioner 2 is automatically turned on or off to set the room temperature. It is assumed that a process for controlling the air conditioning unit 2 so as to reach the temperature is incorporated in the air conditioning control unit 4a.

演算装置4の空調制御手段4aは、睡眠状態取得システム100から睡眠状態信号を受信し(S11)、その受信した睡眠状態信号が、睡眠が開始後の最初の浅睡眠信号(最初の深睡眠信号がくるまで)である場合、冷房通常運転と同様の処理(S12、S13)を行う。すなわち、空調制御手段4aは、空調手段2の設定温度を、初期設定温度T0を下回る温度(ここでは、T0−1℃)まで徐々に(段階的に)下げる(S13)。図10には2段階で段階的に下げるようにした例を示している。   The air conditioning control means 4a of the computing device 4 receives the sleep state signal from the sleep state acquisition system 100 (S11), and the received sleep state signal is the first shallow sleep signal (first deep sleep signal after sleep starts). If it is, the same processing (S12, S13) as the normal cooling operation is performed. That is, the air conditioning control means 4a gradually (stepwise) lowers the set temperature of the air conditioning means 2 to a temperature lower than the initial set temperature T0 (here, T0-1 ° C.) (S13). FIG. 10 shows an example in which the level is lowered in two stages.

そして、空調制御手段4aは、室内空間の温度が設定温度(ここでは、T0−1℃)となるように空調手段2を制御する(S14)。なお、暖房運転時では外気温は低いため、空調手段2をOFFにすることにより自然と室内空間の温度が下がる。室内空間の温度を設定温度とするための具体的な空調手段2の制御は任意であるが、省エネ性を考えると、空調手段2をOFFにしてインバータ制御も止めるようにすればよい。   And the air-conditioning control means 4a controls the air-conditioning means 2 so that the temperature of indoor space becomes preset temperature (here, T0-1 degreeC) (S14). Since the outside air temperature is low during the heating operation, the temperature of the indoor space naturally decreases by turning off the air conditioning means 2. Specific control of the air conditioning means 2 for setting the temperature of the indoor space to the set temperature is arbitrary, but considering energy saving, the air conditioning means 2 may be turned off to stop the inverter control.

そして、空調制御手段4aは、ステップS1に戻って次の睡眠状態信号が来るのを待ち、深睡眠が検出されるまで温度T0−1℃を維持する。ヒトの体温は、上述したように睡眠開始後上昇するため、睡眠開始後に設定温度を徐々に下げることにより、放熱を促進することができ、入眠を促進することができる。   And the air-conditioning control means 4a returns to step S1, waits for the next sleep state signal to come, and maintains temperature T0-1 degreeC until deep sleep is detected. Since the human body temperature rises after the start of sleep as described above, by gradually lowering the set temperature after the start of sleep, heat dissipation can be promoted and sleep can be promoted.

そして、就寝者が深睡眠に入り、空調制御手段4aは睡眠状態取得システム100から深睡眠信号を受信すると(S11)、現在の設定温度T0−1℃を下回る温度T0−2℃に設定温度を更新する(S15)。すなわち、設定温度を下げて暖房能力を弱める設定を行う。そして、空調制御手段4aは、室内空間の温度がT0−2℃となるように空調手段2を制御する(S14)。ここでの具体的な制御としては、空調制御手段4aは空調手段2をOFFする。これにより室内温度が徐々に下がっていくことになる。なお、寝床内温度は、空調手段2をOFFしても急激には下がらず、徐々にしか下がらないため、睡眠中の就寝者は頭寒足熱の状態になる。冬場は頭寒足熱の状態が好ましいが、ある一定以上の寒冷地になると室内温度が下がりすぎ、頭部が急激に冷える。この刺激により睡眠が妨げられることがあるため、これを防ぐことが重要である。そこで、空調制御手段4aは、温度検出手段3により測定された室温が、設定温度(ここでは、T0−2℃)よりも、ある温度幅(例えば1℃)以上、下がっていないかどうかを定期的にチェックしており、室温が温度幅(例えば1℃)以上、設定温度よりも下がった場合には、これ以上、室温が下がらないように空調手段2をONにし、暖房運転を行う。   When the sleeper enters deep sleep and the air conditioning control means 4a receives a deep sleep signal from the sleep state acquisition system 100 (S11), the set temperature is set to a temperature T0-2 ° C that is lower than the current set temperature T0-1 ° C. Update (S15). That is, the setting is made to lower the heating temperature by lowering the set temperature. And the air-conditioning control means 4a controls the air-conditioning means 2 so that the temperature of indoor space may be T0-2 degreeC (S14). As a specific control here, the air conditioning control means 4a turns off the air conditioning means 2. As a result, the room temperature gradually decreases. In addition, since the temperature in a bed does not fall rapidly even if the air-conditioning means 2 is turned off, and it falls only gradually, the sleeper who sleeps will be in the state of head cold foot heat. In winter, it is preferable to have a fever in the cold, but if it is in a cold region above a certain level, the room temperature is too low and the head cools down rapidly. This stimulation can interfere with sleep, so it is important to prevent this. Therefore, the air-conditioning control means 4a periodically determines whether the room temperature measured by the temperature detection means 3 has fallen by a certain temperature range (for example, 1 ° C.) or more than the set temperature (here, T0-2 ° C.). If the room temperature falls below the set temperature by a temperature range (for example, 1 ° C.) or more, the air-conditioning means 2 is turned on so that the room temperature does not drop any further, and the heating operation is performed.

また、設定温度を変更した場合、寝床内温度が設定温度へ到達するまでの時間は、室温が設定温度に到達するまでの時間に比べて長い。すなわち、就寝者が実感として体感する寝床内温度は、室温よりも変化が遅く、設定温度を多少変更しても、その設定温度が就寝者に体感として伝わるのには時間を要する。このため、所定の温度幅(ここでは、1℃)以上、設定温度よりも室温が下がらない限りは、その後、浅睡眠信号又は深睡眠信号を受信しても、図10に示したように睡眠中の設定温度の変更は行わない。   Further, when the set temperature is changed, the time until the temperature in the bed reaches the set temperature is longer than the time until the room temperature reaches the set temperature. That is, the temperature in the bed that the sleeper feels as a real feeling changes more slowly than the room temperature, and even if the set temperature is slightly changed, it takes time for the set temperature to be transmitted to the sleeper. Therefore, as long as the room temperature does not fall below the set temperature by a predetermined temperature range (here, 1 ° C.), even if a shallow sleep signal or a deep sleep signal is received thereafter, sleep is performed as shown in FIG. The set temperature inside is not changed.

そして、空調制御手段4aは、睡眠状態取得システム100から起床予測信号(起床時刻よりも所定時間(例えば60分)前を示す信号)を受信すると(S11、S12)、起床段階に入ったものと判断し、設定温度を現在の設定温度(ここでは、T0−2℃)を上回る温度(ここでは、T0+1℃)に上昇させ(S16)、起床しやすい環境を作っておく。このように、温度変化により就寝者が起床しない程度に室内空間を徐々に暖めておき、起床時の寒さを軽減する。   And if the air-conditioning control means 4a receives the wake-up prediction signal (a signal indicating a predetermined time (for example, 60 minutes) before the wake-up time) from the sleep state acquisition system 100 (S11, S12), it has entered the wake-up stage. Judgment is made, and the set temperature is raised to a temperature (here, T0 + 1 ° C.) higher than the current set temperature (here, T0-2 ° C.) (S16), thereby creating an environment where it is easy to get up. In this way, the indoor space is gradually warmed to such an extent that the sleeper does not wake up due to a temperature change, and the cold at the time of wakeup is reduced.

(暖房省エネ運転)
暖房省エネ運転は、図10に示す起床予測タイミング(起床段階)において、暖房通常運転では設定温度を初期設定温度T0を上回る温度(ここでは、T0+1℃)としていたところを、初期設定温度T0を超えない範囲で現在より上回る温度(ここでは、T0−1℃(図10の点線))としたものである。この場合も、睡眠中の設定温度T0−2℃よりは設定温度を上昇させているので、起床時の寒さを軽減可能である。この運転では、上記の暖房通常運転に比べて起床時の暖房能力を抑えているので、省エネが可能である。
(Heating energy saving operation)
In the heating energy-saving operation, at the predicted wake-up timing (wake-up stage) shown in FIG. 10, the temperature set in the normal heating operation exceeds the initial set temperature T0 (here, T0 + 1 ° C.) exceeds the initial set temperature T0. The temperature is higher than the current range (T0-1 ° C. (dotted line in FIG. 10)). Also in this case, since the set temperature is raised from the set temperature T0-2 ° C. during sleep, the cold at the time of waking up can be reduced. In this operation, since the heating capacity at the time of getting up is suppressed as compared with the normal heating operation described above, energy saving is possible.

(リニアモード運転)
リニアモード運転は、例えば薄い布団で睡眠する場合などに適用されて快適な睡眠を提供可能な運転である。
(Linear mode operation)
The linear mode driving is a driving that can be applied to sleep with a thin futon, for example, and can provide a comfortable sleep.

図11は、リニアモード運転の制御を説明するための波形図である。ここでは、リニアモード運転が図10に示した暖房通常運転と異なる部分を中心に説明する。
図11と図10とを比較して明らかなように、リニアモード運転では、深睡眠を抜けて浅睡眠に入った際、空調制御手段4aは、設定温度を初期設定温度T0に更新し、そして再び深睡眠に入った際には設定温度をT0−2℃に更新する。そして、この深睡眠を抜けて浅睡眠に入った際は再度、設定温度を初期設定温度T0に更新する。空調制御手段4aは深睡眠と浅睡眠の間、以上の制御を繰り返す。そして、暖房通常運転と同様、起床予測タイミングとなると、設定温度をT0+1℃に更新し、起床時の寒さを軽減するようにしている。薄い布団の場合、設定温度をT0−2℃としたまま浅睡眠に入ると、寒くて中途覚醒してしまう場合がある。リニアモード運転では、上記のように制御することにより、浅睡眠時に中途覚醒してしまう不都合を軽減できる。
FIG. 11 is a waveform diagram for explaining control of linear mode operation. Here, the linear mode operation will be described focusing on the difference from the normal heating operation shown in FIG.
As is obvious from comparison between FIG. 11 and FIG. 10, in the linear mode operation, when the user goes through deep sleep and enters into light sleep, the air conditioning control means 4a updates the set temperature to the initial set temperature T0, and When deep sleep is resumed, the set temperature is updated to T0-2 ° C. Then, when the user goes through this deep sleep and enters a light sleep, the set temperature is updated again to the initial set temperature T0. The air conditioning control means 4a repeats the above control during deep sleep and light sleep. Then, as in the normal heating operation, when the wake-up prediction timing is reached, the set temperature is updated to T0 + 1 ° C., and the cold at the time of wake-up is reduced. In the case of a thin futon, if sleep is entered with the set temperature at T0-2 ° C., it may be cold and awake. In the linear mode operation, by controlling as described above, it is possible to reduce the inconvenience of being awake during sleep.

(エラー機能付き暖房運転)
図12は、エラー機能付き暖房運転の制御を説明するための波形図である。エラー機能付き暖房運転は上記の暖房通常運転と基本的に同様であり、ここではエラー機能付き暖房運転が暖房通常運転と異なる部分について説明する。
(Heating operation with error function)
FIG. 12 is a waveform diagram for explaining the control of the heating operation with an error function. The heating operation with an error function is basically the same as the normal heating operation described above, and here, a description will be given of a portion where the heating operation with an error function is different from the normal heating operation.

図12と図10とを比較して明らかなように、エラー機能付き暖房運転は、睡眠開始後、空調手段2の設定温度を初期設定温度T0を下回る温度(ここでは、T0−1℃)まで徐々に(段階的に)下げた後、一定期間経過すると設定温度を強制的に更に下回る温度(ここでは、T0−2℃)に下げるようにしている。この点、暖房通常運転と異なっている。実際には就寝者の睡眠状態が深睡眠となっているにも関わらず、何らかのエラーなどで深睡眠信号が睡眠状態取得システム100から演算装置4に入力されない場合、空調制御手段4aは空調手段2をOFFしたままの状態となる。この場合、室温が下がり続け、寝床内温度も徐々に下がり続け、寒さを感じて中途覚醒が生じ、快適な睡眠が得られない。このようなことから、エラー機能付き暖房運転では、空調手段2の設定温度をT0−1℃まで下げた後、一定期間経過すると強制的に設定温度を現在よりも更に下げる(ここではT0−2℃)ようにしている。すなわち、設定温度を下げて暖房能力を弱める設定とする。その後の動作は暖房通常運転の場合と同様である。以上の制御を行うことにより、何らかのエラーが発生した場合でも、快適な睡眠と省エネを実現することが可能な空調制御を実現できる。   As apparent from comparison between FIG. 12 and FIG. 10, in the heating operation with an error function, after the sleep is started, the set temperature of the air-conditioning means 2 is reduced to a temperature lower than the initial set temperature T0 (here, T0-1 ° C.). After a gradual (stepwise) decrease, the temperature is forcibly lowered below the set temperature (here, T0-2 ° C.) after a certain period of time. This is different from normal heating operation. If the sleep state of the sleeper is actually deep sleep, but the deep sleep signal is not input from the sleep state acquisition system 100 to the computing device 4 due to some error or the like, the air conditioning control means 4a is the air conditioning means 2 Will remain off. In this case, the room temperature continues to decrease, the temperature in the bed continues to decrease gradually, and the user feels cold and awakes midway, making it impossible to obtain a comfortable sleep. For this reason, in the heating operation with an error function, after the set temperature of the air-conditioning means 2 is lowered to T0-1 ° C., the set temperature is forcibly lowered after a certain period of time (here, T0-2). C). In other words, the setting temperature is lowered to reduce the heating capacity. The subsequent operation is the same as that in the normal heating operation. By performing the above control, air conditioning control capable of realizing comfortable sleep and energy saving even when some error occurs can be realized.

なお、暖房運転のリニアモード運転及びエラー機能付き暖房運転の際に、省エネ設定が成されていた場合には、暖房省エネ運転と組合せるようにしてもよい。すなわち、起床段階において、設定温度を初期設定温度T0を上回る温度(ここでは、T0+1℃)としていたところを、初期設定温度T0を超えない範囲で現在より上回る温度(ここでは、T0−1℃(図10の点線))とするようにしてもよい。   In addition, in the linear mode driving | operation of heating operation and the heating operation with an error function, when the energy saving setting was made, you may make it combine with heating energy saving operation. That is, in the wake-up stage, the temperature that has been set higher than the initial set temperature T0 (here, T0 + 1 ° C.) is changed to a temperature that exceeds the initial set temperature T0 (here, T0-1 ° C. A dotted line in FIG. 10)) may be used.

以上説明したように、本実施の形態1によれば睡眠中の快適な空調制御が可能で且つ省エネ性のある空気調和機1を得ることができる。
なお、上記の説明において、初期設定温度を上回る温度又は下回る温度とするときのその温度幅は一例であり、上記の温度に限られたものではない。
As described above, according to the first embodiment, it is possible to obtain an air conditioner 1 that can perform comfortable air-conditioning control during sleep and has energy saving performance.
In the above description, the temperature range when the temperature is higher or lower than the initial set temperature is an example, and is not limited to the above temperature.

なお、本実施の形態1では就寝者が一人の場合を想定したが、一人に限られたものではなく、複数人であってもよい。この場合、睡眠状態取得システム100におけるセンサ部分を複数配置し、複数人の睡眠状態をそれぞれ判定し、以下のような空調制御を行う。2人を例に説明すると、両者の快適温度の中間又は高い方を初期設定温度T0として設定する。そして、ここでは冷房の例で説明すると、睡眠開始時は、その初期設定温度T0を下回る温度(例えば、T1=T0−1℃)まで設定温度を徐々に下げていく。そして、両者とも深睡眠に入った場合は、初期設定温度T0を上回る温度T1に設定温度を更新する。そして、片方の就寝者が深睡眠を経て浅睡眠に移行しても、もう一方の就寝者がまだ深睡眠状態にあるときには、設定温度を初期設定温度T0に戻さず温度T1のままとする。すなわち、両方の就寝者が深睡眠から浅睡眠に移行するまでは設定温度を初期設定温度T0に戻さない。これにより、体温調整が効かない深睡眠中における室内空間の温度低下を防ぐことができ、中途覚醒を防止できる。   In the first embodiment, it is assumed that there is only one sleeping person. However, the number of sleeping persons is not limited to one, and a plurality of persons may be used. In this case, a plurality of sensor portions in the sleep state acquisition system 100 are arranged, the sleep states of a plurality of persons are determined, and the following air conditioning control is performed. If two people are explained as an example, an intermediate or higher one of both comfortable temperatures is set as the initial set temperature T0. In the example of cooling, here, at the start of sleep, the set temperature is gradually lowered to a temperature lower than the initial set temperature T0 (for example, T1 = T0-1 ° C.). And when both go into deep sleep, the set temperature is updated to a temperature T1 that exceeds the initial set temperature T0. And even if one sleeper goes to deep sleep through deep sleep, when the other sleeper is still in the deep sleep state, the set temperature is not returned to the initial set temperature T0 but remains at the temperature T1. That is, the set temperature is not returned to the initial set temperature T0 until both sleepers transition from deep sleep to shallow sleep. Thereby, the temperature fall of the indoor space during the deep sleep where body temperature adjustment does not work can be prevented, and the awakening in the middle can be prevented.

また、起床を予測することにより、深夜電力時間帯に部屋を暖めておくことが可能になる。例えば部屋の温度追従性能を学習しておき、起床予測時間に室内が快適温度となるように、深夜電力時間帯に通常より設定温度を高めに暖めておく。これにより、起床時は空調手段2がOFFでも快適温度が確保されている。設定温度より高めに設定する場合に熱負荷が大きい場合には室温変化で起床させないように深睡眠の時間帯に運転を始める。   In addition, by predicting the wake-up, the room can be warmed in the late-night power hours. For example, the temperature tracking performance of the room is learned, and the set temperature is warmed higher than usual in the late-night power period so that the room becomes a comfortable temperature during the predicted wake-up time. As a result, a comfortable temperature is ensured even when the air-conditioning means 2 is OFF when waking up. When the temperature is set higher than the set temperature, if the heat load is large, the operation is started during the deep sleep period so as not to wake up due to a change in room temperature.

なお、本実施の形態1では、睡眠状態取得システム100により判定された睡眠状態に基づいて空調制御を行う例を説明したが、更に別のセンサを設け、そのセンサの検出結果と組み合わせて睡眠、快適に有効な空調制御を行うことが可能である。具体的には例えば、赤外線センサ、例えばマトリックス状のサーモパイル、単眼又は複眼サーモパイルを走査させてセンシングした熱画素画像、CMOS、CCD、暗視機能付などのカメラによる画像を用いる。これらのセンサを利用した赤外線技術や画像処理技術により就寝者の着衣量及び布団の量を推定する。例えば熱画素画像なら頭部、手足など体の部位の判別ができ、表面温度も分かる。よって、体が布団から出ている場合、どの部位が布団から出ているかを判別でき、また、着衣量はどの程度かを判別し、空調制御データ(図4などに示す波形図における各設定温度及び一定時間など)を変更するようにしてもよい。例えば冬季の暖房運転時は、頭寒足熱の状態を理想としているため、以下の制御とする。すなわち、本実施の形態1では睡眠開始時に室内空間の温度を下げるようにしているが、手足が布団から出ている場合は、設定温度を通常時の設定温度(本例ではT0−1℃)よりも高めの温度(<初期設定温度T0)に設定するとともに、頭を暖めないように手足に向かって暖気を届けるよう、風向制御を行うフラップ及びベーンを制御する。なお、布団位置は、接触センサ又は非接触センサにより検知した重量及び距離などによる位置推定より推定可能であり、また、布団の状況(布団の量や厚さなど)はサーミスタにより寝床内温度がどのように変化しているのかにより把握可能である。   In addition, in this Embodiment 1, although the example which performs an air-conditioning control based on the sleep state determined by the sleep state acquisition system 100 was provided, another sensor was provided, and sleep combined with the detection result of the sensor, It is possible to perform effective air conditioning control comfortably. Specifically, for example, a thermal pixel image sensed by scanning an infrared sensor, for example, a matrix thermopile, a monocular or a compound eye thermopile, an image by a camera such as a CMOS, a CCD, or a night vision function is used. The amount of clothes and the amount of futon of a sleeping person is estimated by infrared technology and image processing technology using these sensors. For example, in the case of a thermal pixel image, it is possible to discriminate body parts such as the head, limbs, and the surface temperature. Therefore, when the body is out of the futon, it can be determined which part is out of the futon, and the amount of clothing is determined, and the air conditioning control data (each set temperature in the waveform diagram shown in FIG. 4 etc.) And a certain period of time) may be changed. For example, during the heating operation in the winter season, the state of head cold foot heat is ideal, so the following control is performed. That is, in the first embodiment, the temperature of the indoor space is lowered at the start of sleep, but when the limbs are out of the futon, the set temperature is set to the normal set temperature (T0-1 ° C. in this example). The flaps and vanes for controlling the wind direction are controlled so that the temperature is set higher than the initial temperature T0 and the warm air is delivered toward the limbs so as not to warm the head. The futon position can be estimated from the position estimation based on the weight and distance detected by the contact sensor or non-contact sensor, and the condition of the futon (such as the amount and thickness of the futon) is determined by the thermistor. It can be grasped according to how it is changing.

また、空調制御は、上述したように就寝者の睡眠状態を実際に判定しながらその判定結果に応じて制御するようにしてもよいし、基本の睡眠サイクルパターン(睡眠状態遷移パターン)に当てはめて空調制御を行っても良い。基本の睡眠サイクルパターンを用いる場合、予測制御が可能となる。すなわち、基本の睡眠サイクルにより、入眠開始から数時間後に深睡眠となることが予測できるため、深睡眠に入る前に設定温度を下げて深い眠りに誘導するといった制御が可能となる。また、REM睡眠を抜けるタイミングを基本の睡眠サイクルパターンに基づき予測し、早めに設定温度を起床温度に変更するといった制御も可能である。   In addition, as described above, the air conditioning control may be controlled according to the determination result while actually determining the sleep state of the sleeper, or applied to the basic sleep cycle pattern (sleep state transition pattern). Air conditioning control may be performed. When a basic sleep cycle pattern is used, predictive control is possible. That is, since the basic sleep cycle can be predicted to become deep sleep after several hours from the start of falling asleep, it is possible to control to lower the set temperature and induce deep sleep before entering deep sleep. Further, it is possible to perform control such that the timing of exiting REM sleep is predicted based on the basic sleep cycle pattern, and the set temperature is changed to the wake-up temperature early.

しかし、睡眠サイクルパターンは、同一の個人であっても、ライフサイクル(例えば、夜勤労働者の場合、19時に起きて21時〜翌5時まで働き、12時に就寝など)や健康状態によって様々に変化するため、就寝者の睡眠サイクルが、基本の睡眠サイクルとは違ったパターンの睡眠サイクルとなる場合がある。このため、実際にサンプルデータを大量に計測し、睡眠状態変化の特長量をライフサイクルや健康状態別にパターン化してデータベース化しておく。そして、実使用時に、睡眠開始から例えば3時間程度の睡眠初期段階までに得られた睡眠サイクルパターンに基づきデータベースを検索し、合致する睡眠サイクルパターンを抽出し、抽出した睡眠サイクルパターンに基づいて予測制御を行うようにすればよい。パターン化に際しては、ライフサイクルと睡眠制御の組合せ毎、または健康状態と睡眠制御の組合せ毎に、入眠開始までの時間と、深睡眠比率と、サイクル数とでポイント化する。   However, even in the same individual, the sleep cycle pattern varies depending on the life cycle (for example, in the case of a night shift worker, wakes up at 19:00, works from 21:00 to 5:00, and goes to bed at 12:00) and health conditions. Due to the change, the sleep cycle of the sleeper may be a different sleep cycle pattern from the basic sleep cycle. For this reason, a large amount of sample data is actually measured, and the feature amount of the sleep state change is patterned into a database for each life cycle and health state. Then, during actual use, the database is searched based on the sleep cycle pattern obtained from the start of sleep to the initial stage of sleep of, for example, about 3 hours, the matching sleep cycle pattern is extracted, and the prediction is performed based on the extracted sleep cycle pattern Control may be performed. In patterning, for each combination of life cycle and sleep control, or for each combination of health condition and sleep control, points are given by the time until sleep onset, the deep sleep ratio, and the number of cycles.

また、上記では、各運転モード毎に空調制御データが一意に決定されているものとして説明したが、ユーザーが空調制御データの設定温度を、各運転モードの特徴を逸脱しない温度範囲で自分好みの温度にリモコン5などの入力手段により変更可能としてもよい。そして、ユーザー個人毎に空調制御データを切り替えられる構成とする。また、睡眠状態取得システム100として、就寝者の生体状態(呼吸、心拍など)から睡眠状態を判定するシステムを採用した場合には、その生体状態情報から個人を特定し、その個人毎に空調制御データを自動的に切り替えるようにしてもよい。個別に空調制御データを登録することにより、個人に合った最適な空調設定を可能にすることができ、より快適で省エネに効果がある空調制御が期待できる。   In the above description, it is assumed that the air conditioning control data is uniquely determined for each operation mode. However, the user can set the temperature setting of the air conditioning control data in a temperature range that does not deviate from the characteristics of each operation mode. The temperature may be changed by input means such as the remote controller 5. And it is set as the structure which can switch air-conditioning control data for every user individual. Moreover, when the system which determines a sleep state from a sleeper's biological state (respiration, heartbeat, etc.) is adopted as the sleep state acquisition system 100, an individual is specified from the biological state information, and air conditioning control is performed for each individual. Data may be switched automatically. By individually registering the air-conditioning control data, it is possible to make optimum air-conditioning settings suitable for the individual, and it is possible to expect more comfortable and energy-saving air-conditioning control.

また、睡眠状態取得システム100では、睡眠状態を判定するために就寝者の生体状態情報の検出が行われているため、就寝者の生体状態の変化を空調制御に加味するようにしてもよい。例えば、夏場の冷房通常運転では、深睡眠を抜けて浅睡眠となると、図4に示すように設定温度を初期設定温度T0に下げ、浅睡眠の間は初期設定温度T0を継続するようにしている。このような空調制御データに基づく制御中において、睡眠状態取得システム100により検出された生体状態情報から演算装置4が就寝者の快適度を判断し、快適度が高い場合には空調制御を省エネ設定に切り替えるようにしてもよい。快適度の判断の手法は従来既存の方法を採用できるものとする。   In the sleep state acquisition system 100, since the sleeper's biological state information is detected in order to determine the sleep state, a change in the sleeper's biological state may be added to the air conditioning control. For example, in the normal cooling operation in summer, when deep sleep is reached and light sleep is reached, the set temperature is lowered to the initial set temperature T0 as shown in FIG. 4, and the initial set temperature T0 is continued during the shallow sleep. Yes. During control based on such air conditioning control data, the arithmetic device 4 determines the comfort level of the sleeper from the biological state information detected by the sleep state acquisition system 100. If the comfort level is high, the air conditioning control is set to save energy. You may make it switch to. It is assumed that the conventional method can be adopted as a method for determining the comfort level.

ここでの省エネ設定とは、例えば設定温度を初期設定温度T0から徐々に上げるようにし(例えば、15分に0.5℃ずつ上昇させ、最大、深睡眠時の設定温度まで上げる)、冷房能力を抑えて省エネを図るようにする。なお、設定温度を上げることによって就寝者の快適度が低下する場合(後述の実施の形態4のIQ平面の乱れ(体動が多く、呼吸が乱れる)、心拍ならR−R間隔による交感神経の状態が短くなる)には、省エネ設定を解除し、これ以上設定温度を上昇させるのをやめる。このような制御により、快適性や健康性を失わずに省エネモードに自動設定することが可能となる。なお、ここでの省エネ設定はあくまでも一例であり、これに限られたものではない。   The energy-saving setting here means, for example, that the set temperature is gradually increased from the initial set temperature T0 (for example, the temperature is increased by 0.5 ° C. every 15 minutes and increased to the maximum set temperature during deep sleep), and the cooling capacity Reduce energy consumption and save energy. In addition, when the comfort level of the sleeper is lowered by raising the set temperature (IQ plane disturbance (a lot of body movement and breathing is disturbed) in the fourth embodiment described later), if the heart beat, the sympathetic nerve by the RR interval When the condition becomes shorter, cancel the energy saving setting and stop raising the set temperature any more. By such control, it is possible to automatically set the energy saving mode without losing comfort and health. The energy saving setting here is merely an example, and is not limited to this.

また、空気調和機1に表示パネルを設け、省エネ運転中であることや、上記の例のように設定温度を初期設定温度T0のままとせずに徐々に上げたことによる電気代の差額を表示するようにしてもよい。   In addition, the air conditioner 1 is provided with a display panel to display the difference in electricity costs due to the energy-saving operation and by gradually raising the set temperature without changing to the initial set temperature T0 as in the above example. You may make it do.

実施の形態2.
上記実施の形態1は、空気調和機1を室内で独立して利用する形態を想定した構成である。実施の形態2は、空気調和機1をインターネットなどのネットワークに接続するとともに、ネットワーク上にサーバーを設け、空気調和システムを構成したものである。
Embodiment 2. FIG.
The first embodiment is configured assuming an embodiment in which the air conditioner 1 is used indoors independently. In the second embodiment, the air conditioner 1 is connected to a network such as the Internet, and a server is provided on the network to constitute an air conditioning system.

図13は、本発明の実施の形態2に係る空気調和システムの構成を示す図である。
空気調和システムは、実施の形態1の空気調和機1に更に通信機能が備わった空気調和機1と、空気調和機1と通信可能なサーバー101とを備え、空気調和機1とサーバー101とがインターネットなどのネットワークを介して接続されている。ネットワーク接続はEthernet(登録商標)、無線LAN、電話回線などインターネットに接続できればどのような方法でも良く、方式は問わない。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an air conditioning system according to Embodiment 2 of the present invention.
The air conditioner system includes an air conditioner 1 that further includes a communication function in the air conditioner 1 of the first embodiment, and a server 101 that can communicate with the air conditioner 1. Connected via a network such as the Internet. The network connection may be any method as long as it can connect to the Internet, such as Ethernet (registered trademark), wireless LAN, and telephone line, and any method may be used.

また、図13の空気調和システムでは更に、空気調和機1と同じユーザー宅に設置された1又は複数の機器102と、就寝者(ユーザー)が使用するユーザー端末(例えば、携帯電話など)103とがネットワーク上に接続された例を示している。機器102は、例えばマットレスや焦電センサにより体動等の生体情報を取得して睡眠判定を行う機能を備え、睡眠判定結果に基づいて制御される機器であり、例えば除湿器や加湿器などが該当する。図1には機器102が一台のみ接続された例を示しているが、もちろん複数接続されていてもよい。なお、図13のネットワーク構成図は、あくまでも一例であって、この限りではない。   Further, in the air conditioning system of FIG. 13, one or more devices 102 installed in the same user's home as the air conditioner 1, and a user terminal (for example, a mobile phone) 103 used by a sleeper (user) Shows an example of being connected to the network. The device 102 is a device that has a function of acquiring biological information such as body movement by a mattress or a pyroelectric sensor and performing sleep determination, and is controlled based on the sleep determination result. For example, a dehumidifier, a humidifier, or the like is used. Applicable. Although FIG. 1 shows an example in which only one device 102 is connected, of course, a plurality of devices 102 may be connected. Note that the network configuration diagram of FIG. 13 is merely an example, and is not limited to this.

以下、空気調和機1をネットワーク上に接続したことにより実現可能となる利用形態について説明する。なお、以下の説明では、図13のネットワーク構成に対応する利用形態以外にも、適宜多様な利用形態についても説明する。
このように空気調和機1をネットワークに接続した構成とすることにより、空気調和機1にデフォルトで設定されている各種データ(睡眠状態取得システム100における睡眠状態判定に用いる閾値(実施の形態4で説明する)や、各運転モードの空調制御データなど)よりも、更に詳細な睡眠状態判定や、就寝者の体調に応じた快適な空調制御などを可能にする各種データを、ネットワーク上に接続されたサーバー101からダウンロード可能な構成とすることができる。また、空気調和機1をネットワークに接続することにより種々のソフトウェア(例えば、不具合修正プログラムや性能向上のためのパッチプログラム)をサーバー101からダウンロードすることもできる。これにより空気調和機1のソフトウェアを常に最新状態にできる。
Hereinafter, usage forms that can be realized by connecting the air conditioner 1 on a network will be described. In the following description, various usage modes will be described as appropriate in addition to the usage modes corresponding to the network configuration of FIG.
By configuring the air conditioner 1 to be connected to the network in this way, various data set as defaults in the air conditioner 1 (threshold values used for sleep state determination in the sleep state acquisition system 100 (in Embodiment 4) Various data that enable more detailed sleep state determination and comfortable air conditioning control according to the physical condition of the sleeper than the other). The server 101 can be downloaded from the server 101. Various software (for example, a defect correction program or a patch program for improving performance) can be downloaded from the server 101 by connecting the air conditioner 1 to a network. Thereby, the software of the air conditioner 1 can always be updated.

また、空気調和機1は、機器102に搭載されるセンサー(生体情報取得手段)が検知したデータをネットワークを介して機器102から取得し、睡眠状態判定のための閾値を決定する際に利用する構成とすることも可能となる。この睡眠状態判定のための閾値については後述の実施の形態4で説明するが、睡眠状態取得システム100により学習期間を設けて取得した睡眠データを所定のアルゴリズムに基づいて分析することにより睡眠状態判定のための閾値を自動設定するような場合に、機器102に搭載されるセンサー(生体情報取得手段)から得たデータを、その閾値決定に利用することが可能となる。睡眠状態取得システム100において生体状態情報を取得するために必要なセンサー類(ドップラレーダーセンサーを含む生体認証センサー)を空気調和機1に搭載するとコスト高となるため、ネットワーク経由で別の機器102に搭載されているセンサーから同様のデータを取得するようにすれば、空気調和機1の低コスト化が可能である。   In addition, the air conditioner 1 acquires data detected by a sensor (biological information acquisition unit) mounted on the device 102 from the device 102 via the network, and uses it when determining a threshold for sleep state determination. It can also be configured. The threshold for determining the sleep state will be described in the fourth embodiment to be described later, but the sleep state determination is performed by analyzing the sleep data acquired by providing the learning period by the sleep state acquisition system 100 based on a predetermined algorithm. When the threshold value for the automatic setting is automatically set, the data obtained from the sensor (biological information acquisition means) mounted on the device 102 can be used to determine the threshold value. If the air conditioner 1 is equipped with sensors (biometric authentication sensors including a Doppler radar sensor) necessary for acquiring biological state information in the sleep state acquisition system 100, the cost becomes high. If the same data is acquired from the mounted sensor, the cost of the air conditioner 1 can be reduced.

また、人種、性別、年齢などに応じた睡眠状態判定データ(睡眠状態判定のための閾値)を予め用意してネットワーク上のサーバー101に登録しておくようにしてもよい。そして、空気調和機1側で人種、性別、年齢などのパラメーターをユーザーに入力させ、これらのパラメーターとともにサーバー101に閾値を要求して該当の閾値を取得するようにしてもよい。この場合、より正確な睡眠状態判定が可能となる。なお、サーバー101に代えて、空気調和機1のメモリに登録しておき、ネットワークを利用しない構成としてももちろん良い。   Also, sleep state determination data (threshold value for sleep state determination) according to race, sex, age, etc. may be prepared in advance and registered in the server 101 on the network. Then, parameters such as race, sex, and age may be input by the user on the air conditioner 1 side, and a threshold value may be requested from the server 101 together with these parameters to obtain the corresponding threshold value. In this case, more accurate sleep state determination becomes possible. It should be noted that, instead of the server 101, it may be registered in the memory of the air conditioner 1 so as not to use a network.

また、1日の歩数、体調状態(例えば会社の在住時間、通勤の混雑具合など)に加え、それぞれの場所の温熱環境、音、光の状態などの環境情報を加味して、ストレスレベルなどの体調状態を既存のプログラムを利用して空気調和機1が判別するようにしてもよい。環境情報は、ユーザー端末(例えば、携帯電話)103に設けたセンサーから取得してもよいし、電車又は道路などの管理サーバーのAPIを利用して取得してもよい。これらの環境情報は、ネットワークを通してサーバー101で1元管理して、サーバー101から空気調和機1に送信してもよい。また、ユーザー端末103に環境情報を登録しておき、自宅に帰ったときに家庭内ネットワークに接続し、環境情報をユーザー端末103からサーバー101又は空気調和機1へ転送するようにしてもよい。   In addition to the number of steps per day and physical condition (such as company residence time, commuting congestion, etc.), environmental information such as the thermal environment, sound, and light conditions of each location is taken into account. The air conditioner 1 may determine the physical condition using an existing program. The environmental information may be acquired from a sensor provided in the user terminal (for example, a mobile phone) 103, or may be acquired using an API of a management server such as a train or a road. Such environmental information may be centrally managed by the server 101 through the network and transmitted from the server 101 to the air conditioner 1. Alternatively, environmental information may be registered in the user terminal 103, connected to a home network when returning home, and the environmental information may be transferred from the user terminal 103 to the server 101 or the air conditioner 1.

これらの方法により、睡眠状態が変化する度合いを学習、又はパターンとしてデータベースに登録、それを参照し、睡眠状態判定データおよび空調制御データの設定を行うことができる。例えば体調が芳しくないユーザーには、体への負荷を軽減するため冷房の上下設定温度を一定内に抑え、温度変化もゆっくり行い、体への負荷をより軽減するなどの制御に設定する。   By these methods, the degree of change in the sleep state can be learned or registered in the database as a pattern, and the sleep state determination data and the air conditioning control data can be set by referring to it. For example, for a user who does not have a good physical condition, in order to reduce the load on the body, the upper and lower set temperatures of the cooling are kept within a certain range, the temperature is changed slowly, and the control is set to further reduce the load on the body.

また、睡眠状態取得システム100で用いる各種センサー(ドップラレーダーセンサーなど(後述の実施の形態4参照))や別の機器102との連動により取得した、生体情報、健康情報、個人情報(人種、性別、年齢など)および生活情報(ライフサイクルなど)などの個人属性情報をネットワークを介してサーバー101にアップロードし、サーバー101側で分析・管理・蓄積することが可能である。そして、空気調和機1側からネットワークを介してサーバー101に個人属性情報を送信し、就寝者の特徴に合致した睡眠判定データ(睡眠状態判定に必要な閾値など)や空調制御データをサーバー101側に要求して取得することも可能である。また、サーバー101側に蓄積した前記個人属性情報を、同業者、同年代、同性、地域、人種別等に分類して睡眠状態を分析し、睡眠状態判定のための閾値の決定に利用することも可能である。   In addition, various information used in the sleep state acquisition system 100 (Doppler radar sensor or the like (see Embodiment 4 described later)) or biological information, health information, personal information (race, It is possible to upload personal attribute information such as sex, age, etc.) and life information (life cycle, etc.) to the server 101 via the network and analyze / manage / accumulate it on the server 101 side. Then, personal attribute information is transmitted from the air conditioner 1 side to the server 101 via the network, and sleep determination data (such as a threshold necessary for sleep state determination) and air conditioning control data that match the characteristics of the sleeper are transmitted to the server 101 side. It is also possible to obtain upon request. In addition, the personal attribute information accumulated on the server 101 side is classified into the same trader, the same age, the same sex, the region, the person type, etc., and the sleep state is analyzed and used for determining a threshold for determining the sleep state. Is possible.

また、データベースを空気調和機1ではなくサーバー101上に設けるようにすれば、大容量のデータベースを利用できるため、多量のパターンを蓄積することが可能である。また、前記パターンマッチングをサーバー101側で高速に処理することができるので、空気調和機1を安価に構成できる。   If the database is provided not on the air conditioner 1 but on the server 101, a large-capacity database can be used, so that a large amount of patterns can be accumulated. Moreover, since the pattern matching can be processed at high speed on the server 101 side, the air conditioner 1 can be configured at low cost.

また、個人に登録承認を得られた個人属性情報を直ぐにネットワークでサーバー101にアップデートして蓄積し、睡眠判定データを決める参考データとして利用するようにしてもよい。これにより、サーバー101側の睡眠判定データを最新の状態にしておくことが可能となり、空気調和機1側で睡眠状態判定を行う際には、サーバー101から最新の睡眠判定データを取得又は参照可能となる。その結果、より正確な睡眠状態の判定ソフトウェアの作成及び更新が可能になる。   In addition, personal attribute information that has been approved for registration by an individual may be immediately updated and stored in the server 101 via a network and used as reference data for determining sleep determination data. Thereby, it is possible to keep the sleep determination data on the server 101 side in the latest state, and when performing the sleep state determination on the air conditioner 1 side, the latest sleep determination data can be acquired or referred to from the server 101. It becomes. As a result, more accurate sleep state determination software can be created and updated.

また、個人属性情報は、病院などでの健康診断、体内時計による薬剤投与の調整など、医療や健康面でのサポートに利用可能である。また、個人属性情報を電力会社の電力ピークカットなどに利用することもできる。例えば、電力制限すると生体状態が悪化する機器102についてはピークカットを行わない、または制限する、体感温度状態を判断しピークカットレベルを決定するなどである。これにより、健康に影響の出る、または快適性を損なうピークカットを極力避けることができ、不満の出にくい機器102から電力制限をかけることができる。   The personal attribute information can be used for medical and health support, such as a health check in a hospital or the like, and adjustment of drug administration by a body clock. The personal attribute information can also be used for power company peak cuts. For example, the peak cut is not performed or restricted for the device 102 whose biological condition deteriorates when the power is limited, or the peak temperature level is determined by determining the temperature state of sensation. As a result, peak cuts that affect health or impair comfort can be avoided as much as possible, and power can be limited from the device 102 that is less likely to cause dissatisfaction.

なお、個人を特定する方法としては、個人を特定可能な情報を取得可能な各種機器(空気調和機1の睡眠状態取得システム100とは別の生体認証機器、携帯しているIDや服のRFIDなどをリーダーで読み取る機器、カメラを備えた携帯電話など)をユーザー宅に設置し、その機器により取得した個人識別情報を元に個人を特定するようにしてもよい。ユーザー宅で取得した個人識別情報と照合するための照合用の個人識別情報は、空気調和機1に予め登録しておいてもよいし、サーバー101に登録しておきネットワークを介して取得して照合するようにしてもよい。また、ドップラレーダセンサーなど生体情報が取得できる場合にはリラックス時、睡眠時など呼吸/心拍が安定しているときに周波数、RR間隔などの交感神経の動向、呼吸/心拍の振幅などを取得し、これらの情報から従来公知の手法を用いて個人を特定しても良い。また、後述の実施の形態4のIQ平面の軌跡をパターン化し、マッチングして個人を特定するようにしてもよい。   In addition, as a method for specifying an individual, various devices capable of acquiring information that can specify an individual (a biometric authentication device different from the sleep state acquisition system 100 of the air conditioner 1, an ID of a portable device, or an RFID of clothes) Etc. may be installed at the user's home, and an individual may be identified based on the personal identification information acquired by the device. The personal identification information for collation for collating with the personal identification information acquired at the user's home may be registered in the air conditioner 1 in advance, or registered in the server 101 and acquired via the network. You may make it collate. When biological information such as a Doppler radar sensor can be acquired, the frequency, sympathetic nerve trends such as the RR interval, respiratory / heartbeat amplitude, etc. are acquired when breathing / heartbeat is stable, such as when relaxing or sleeping. From these pieces of information, an individual may be specified using a conventionally known method. Further, the locus of an IQ plane according to the fourth embodiment to be described later may be patterned and matched to specify an individual.

ところで、一般的にネットワークで接続されている機器同士は、GPSやRFIDなど互いの存在位置を特定できる機能を持っている場合もあるが、その機能がない場合でも、無線などの通信方式によっては機器同士の距離や存在位置を特定できる。この位置特定機能を空気調和機1に採用して以下のような構成を実現することも可能である。   By the way, in general, devices connected via a network may have a function to identify each other's location, such as GPS and RFID, but even if there is no such function, depending on the communication method such as wireless It is possible to specify the distance and location between devices. It is also possible to employ the position specifying function in the air conditioner 1 to realize the following configuration.

すなわち、睡眠状態取得システム100のうち、就寝者の生体状態情報を検出する検出部を空気調和機1から物理的に独立させて分離型装置とし、空気調和機1と分離型装置とを、互いの位置を特定可能な通信方式でデータ通信可能な構成とする。これにより、空気調和機1は分離型装置の位置を特定できるので、分離型装置を例えば枕元など人の近くに配置しておき、分離型装置の配置位置を避けて気流を送るようにすれば、人に直接気流があたるのを避けることができ、緩やかな対流で人付近を空調することが可能になる。このような制御を行うことにより、人体に気流感を強く感じさせない空調が可能となる。   That is, in the sleep state acquisition system 100, a detection unit that detects biological information of a sleeping person is physically separated from the air conditioner 1 to form a separation type device, and the air conditioner 1 and the separation type device are mutually connected. It is assumed that data communication can be performed by a communication method that can specify the position of. As a result, the air conditioner 1 can identify the position of the separation-type device. Therefore, if the separation-type device is placed near a person such as a bedside and the air flow is sent avoiding the placement position of the separation-type device. Therefore, it is possible to avoid direct air flow to the person and to air-condition the vicinity of the person with gentle convection. By performing such control, air conditioning that does not cause the human body to feel a strong airflow is possible.

また、分離型装置をベビーベットで寝ている子供の近くに置いておき、子供の呼吸数とその振幅などを検知することにより、子供の異常検知(例えば、無呼吸症候群、呼吸不全など)を行うことも可能である。   In addition, a separate device is placed near a child sleeping in a baby bed, and the child's abnormality is detected (for example, apnea syndrome, respiratory failure, etc.) by detecting the respiratory rate and amplitude of the child. It is also possible.

また、子供の睡眠サイクルに合わせて以下のように空調を制御するようにしてもよい。REM睡眠時は脳が活発に活動しており、脳を作っている時間と言われている。また、子供は大人と違い、入眠開始後直ぐにREM睡眠に入る。REM睡眠終盤及び深睡眠時には温度変化に敏感ではないことから、空調制御による温度変化を行う場合には、このタイミング(REM睡眠終盤及び深睡眠時)に行う。一方、子供を起床させたい場合には、温度変化に敏感な、REMに入る直前に温度変更を行うと効果的である。また、空気調和機1から照明や音楽機器を制御し、睡眠リズムを徐々につくっていくことも可能である。   Moreover, you may make it control an air conditioning as follows according to a child's sleep cycle. During REM sleep, the brain is actively active, and it is said to be the time to make the brain. Also, unlike adults, children go to REM sleep immediately after falling asleep. Since it is not sensitive to temperature change at the end of REM sleep and deep sleep, when temperature change by air conditioning control is performed, it is performed at this timing (end of REM sleep and deep sleep). On the other hand, when it is desired to wake up a child, it is effective to change the temperature immediately before entering the REM, which is sensitive to temperature changes. It is also possible to gradually create a sleep rhythm by controlling lighting and music equipment from the air conditioner 1.

ここで、空気調和機1と分離型装置との間の無線通信方式としては、赤外線、または微弱、特定小電力、無線LANなど2.4GHz帯ISM、など様々な方式がある。空気調和機本体と分離型装置の内部時計の同期精度が高ければ、どちらかが送信した信号から一定時間後に相手が返す信号の時間差から互いの距離を特定できる。また、リモコン5を利用して3角法で位置も特定できる。内部時計の同期が正確でなくても送受信の時間差分で判断されるので受信処理を行い、信号を返す処理を最小にしておけば空間を飛ぶ通信速度に比例する時間が算出できる。全二重通信の場合は通信中に送信側信号のbitを反転してから受信側信号のbitが反転するまでの時間でも良い。空中にノイズがある場合はランダム時間後に行うか周波数チャンネルを変更して再度行う方法でも良いし、複数チャンネルの時間上下を除いた値の平均などで距離を算出して決定しても良い。   Here, as a wireless communication system between the air conditioner 1 and the separation type apparatus, there are various systems such as infrared, weak, specific low power, 2.4 GHz band ISM such as a wireless LAN. If the synchronization accuracy between the air conditioner body and the internal clock of the separation-type device is high, the distance between each other can be specified from the time difference between the signals returned by the other party after a certain time from the signal transmitted by either one. Further, the position can be specified by the triangle method using the remote controller 5. Even if the synchronization of the internal clock is not accurate, it is determined by the transmission / reception time difference, and if reception processing is performed and processing for returning signals is minimized, a time proportional to the communication speed flying in space can be calculated. In the case of full-duplex communication, the time from when the bit of the transmission side signal is inverted during communication until the bit of the reception side signal is inverted may be used. If there is noise in the air, it may be performed after a random time, or by changing the frequency channel and performing again, or may be determined by calculating the distance based on the average of values excluding the upper and lower times of a plurality of channels.

また、睡眠状態を基に制御したい家電機器(加湿器、除湿機、空清機、照明など、睡眠判定を行う機能を持たない一般家電機器であって、例えば付属リモコンから赤外線通信により操作が可能な機器)がユーザー宅にある場合には、空気調和機1による睡眠状態判定結果に応じて空気調和機1から家電機器を制御するようにしてもよい。すなわち、家電機器を制御することによって、室内の湿度や明るさ等、快適で快眠できる環境を作り出すことができる。したがって、空気調和機1から睡眠状態に応じた快適な睡眠環境を作り出すための湿度設定信号や照明強度信号などの制御信号を家電機器に送信し、睡眠状態に応じた快適な睡眠環境を作り出すようにしてもよい。   In addition, home appliances (humidifiers, dehumidifiers, air cleaners, lighting, etc.) that do not have a function to make sleep determination, and can be operated by infrared communication from the attached remote controller, for example. When the device is in the user's home, the home appliance may be controlled from the air conditioner 1 according to the sleep state determination result by the air conditioner 1. That is, by controlling home appliances, it is possible to create a comfortable and comfortable sleep environment such as indoor humidity and brightness. Therefore, a control signal such as a humidity setting signal and an illumination intensity signal for creating a comfortable sleep environment according to the sleep state is transmitted from the air conditioner 1 to the home appliance so as to create a comfortable sleep environment according to the sleep state. It may be.

実施の形態3.
実施の形態3は、ユーザーが自由に空調制御データの設定温度を変更可能とするとともに、その変更後の空調制御データをネットワーク上で広く公開して複数のユーザーに提供可能とする空気調和システムに関するものである。
Embodiment 3 FIG.
The third embodiment relates to an air conditioning system that allows a user to freely change the set temperature of air conditioning control data and allows the changed air conditioning control data to be widely disclosed on a network and provided to a plurality of users. Is.

図14は、実施の形態3の空気調和システムのネットワーク構成を示す図である。図14の空気調和機1も実施の形態2と同様に、実施の形態1の空気調和機1に通信機能を備えたものであり、ネットワーク上に複数(ここでは2台を例示)されている。
空気調和機1は、運転モード毎に用意された空調制御データの設定温度を、運転モードの特徴を逸脱しない温度範囲でユーザー個人が自分好みの温度に設定可能な構成とする。設定温度の変更はリモコン5などの入力手段により行うようにすればよい。
FIG. 14 is a diagram illustrating a network configuration of the air-conditioning system according to the third embodiment. Similarly to the second embodiment, the air conditioner 1 of FIG. 14 is also provided with a communication function in the air conditioner 1 of the first embodiment, and a plurality of (here, two are illustrated) on the network. .
The air conditioner 1 has a configuration in which the user can set the set temperature of the air-conditioning control data prepared for each operation mode to the user's favorite temperature within a temperature range that does not depart from the characteristics of the operation mode. The set temperature may be changed by input means such as the remote controller 5.

ここで、設定変更の例を説明する。実施の形態1で説明したように暑がりさん用運転では、図6に示したタイムラグ制御と略同様の波形形状を保ったまま、温度が低い方にシフトさせる温度設定としている。このシフト温度を、図8の暑がりさん用運転では1℃としていたが、例えば更に暑がりなユーザーであれば2℃に設定した空調制御データを作成する。   Here, an example of setting change will be described. As described in the first embodiment, in the hot operation, the temperature is set to be shifted to a lower temperature while maintaining the waveform shape substantially the same as the time lag control shown in FIG. The shift temperature is set to 1 ° C. in the hot operation in FIG. 8, but for example, if the user is hotter, air conditioning control data set to 2 ° C. is created.

また、空気調和機1は、ユーザーにより作成された空調制御データをネットワークを介してサーバー101に送信する送信手段を備えている。また、ネットワーク上には、複数の空気調和機1が接続されており、複数のユーザーが同様に自己が作成した空調制御データをネットワーク上に公開可能である。空気調和機1の演算装置4は、ネットワーク上で公開されている複数の空調制御データの中から、ユーザーからの要求に応じて所望の空調制御データをダウンロードし、ダウンロードした空調制御データに基づいて空調制御を実行し、この空調制御における就寝者の睡眠状態変化(睡眠サイクル)を含む睡眠情報を睡眠状態取得システム100により取得してサーバー101に送信する機能を有する。   In addition, the air conditioner 1 includes a transmission unit that transmits the air conditioning control data created by the user to the server 101 via the network. In addition, a plurality of air conditioners 1 are connected on the network, and a plurality of users can similarly disclose the air conditioning control data created by themselves on the network. The arithmetic device 4 of the air conditioner 1 downloads desired air conditioning control data from a plurality of air conditioning control data disclosed on the network in response to a request from the user, and based on the downloaded air conditioning control data. The air conditioning control is executed, and sleep information including a sleeping state change (sleep cycle) of the sleeper in the air conditioning control is acquired by the sleep state acquisition system 100 and transmitted to the server 101.

また、サーバー101は、各空気調和機1から送信されてくる複数の空調制御データをネットワーク上で公開するとともに、公開された空調制御データに基づく空調制御に対する複数ユーザーによる評価結果の投票をネットワークを介して受け付け、投票結果を集計してランキングして公開する制御手段101aを有している。制御手段101aは、空調制御データ毎に、その空調制御データをダウンロードした複数ユーザーからの睡眠情報に基づいて睡眠快適度の平均を算出し、ランキング結果に合わせて公開する機能も有している。睡眠快適度は、入眠時間、深睡眠比率、サイクル数及び睡眠時間を各パラメータ毎に年齢、性別毎に点数化し、足した点数(100点満点)である。また、ユーザーによる評価結果は、例えば10点満点で評価する。   In addition, the server 101 publishes a plurality of air conditioning control data transmitted from each air conditioner 1 on the network, and votes the evaluation results by a plurality of users for the air conditioning control based on the disclosed air conditioning control data. Control means 101a that receives and collects the voting results, ranks them, and discloses them. For each air conditioning control data, the control unit 101a also has a function of calculating an average sleep comfort level based on sleep information from a plurality of users who have downloaded the air conditioning control data and publishing it according to the ranking result. The sleep comfort level is a score obtained by scoring the sleep time, deep sleep ratio, cycle number, and sleep time for each parameter for each age and sex, and adding the scores (100 points maximum). Moreover, the evaluation result by the user is evaluated with a maximum score of 10 points, for example.

図15は、ネットワーク上に公開された複数の空調制御データのランキング結果を示すランキング結果画面の一例である。
図15では、ユーザーが作成した空調制御データのランキングが、その空調制御データを試したユーザーによる評価の平均値及び平均睡眠(睡眠快適度の平均)とともに公開された例を示している。
FIG. 15 is an example of a ranking result screen showing a ranking result of a plurality of air conditioning control data disclosed on the network.
FIG. 15 shows an example in which the ranking of the air conditioning control data created by the user is disclosed together with the average value of evaluation by the user who tried the air conditioning control data and the average sleep (average of sleep comfort level).

このように実施の形態3では、ユーザーが空調制御データを変更できるようにし、また、ユーザー作成の空調制御データをネットワーク上に公開し、また、ランキングするようにした。これにより、空調制御データの改善をコミュニティなどで効率よく進めることが期待できる。また、本実施の形態3の空気調和システムを用いることにより、省エネ運転、暑がりさん用運転などバラエティ豊かな空調制御データの試験を、市場で複数人で改善しながら、ユーザーの評価を反映した空調制御データを短期間で作成するのにも役立つ。   As described above, in the third embodiment, the user can change the air conditioning control data, and the air conditioning control data created by the user is disclosed on the network and ranked. Thereby, it can be expected that the air conditioning control data can be improved efficiently in the community. In addition, by using the air conditioning system of the third embodiment, air conditioning that reflects the user's evaluation while improving the variety of air conditioning control data tests such as energy-saving operation, hot summer operation, etc. in the market It is also useful for creating control data in a short period of time.

実施の形態4.
本実施の形態4及びそれ以降の実施の形態は、実施の形態1の睡眠状態取得システム100の詳細を説明するものである。睡眠状態取得システム100は、ドップラレーダセンサーを備え、睡眠中のヒトに対して電磁波を送信し、その反射波を受信して受信波を用いて非接触で呼吸などの生体状態情報を取得する生体状態検出部としての生体状態取得装置を有している。そして、睡眠状態取得システム100は、生体状態取得装置で取得した生体状態情報に基づいて睡眠状態を判定するものである。睡眠状態取得システム100は、実施の形態4及びそれ以降の実施の形態で説明する構成に限られたものではなく、脳波などその他の生体信号から睡眠状態を判定する装置であってもよい。以下では、睡眠状態取得システム100の一例としての生体状態取得システム100について詳細に説明する。
Embodiment 4 FIG.
The fourth embodiment and the subsequent embodiments will explain details of the sleep state acquisition system 100 of the first embodiment. The sleep state acquisition system 100 includes a Doppler radar sensor, transmits an electromagnetic wave to a sleeping human, receives a reflected wave thereof, and acquires biological state information such as respiration without contact using the received wave. It has a biological state acquisition device as a state detection unit. The sleep state acquisition system 100 determines the sleep state based on the biological state information acquired by the biological state acquisition device. Sleep state acquisition system 100 is not limited to the configuration described in the fourth embodiment and subsequent embodiments, and may be a device that determines a sleep state from other biological signals such as brain waves. Below, the biological state acquisition system 100 as an example of the sleep state acquisition system 100 is demonstrated in detail.

以下に説明する生体状態取得装置では、呼吸、心拍、体動等の生体の活動状態を基礎データとして取得するとともに、この基礎データを基に、更に、自律神経の状態(交感神経優位、副交感神経優位等)と、生体の睡眠状態とを取得する。以下の各実施の形態では、睡眠中の生体(例えば、ヒト)の生体状態を取得する場合を例に説明する。   In the biological state acquisition device described below, the activity state of a living body such as breathing, heartbeat, and body movement is acquired as basic data, and further, based on this basic data, the state of the autonomic nerve (sympathetic dominant, parasympathetic nerve) Superiority) and the sleep state of the living body. In each of the following embodiments, a case where the living state of a living body (for example, a human) during sleep is acquired will be described as an example.

(呼吸検出)
図16は、本発明の実施の形態4に係る生体状態取得装置を備えた生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。実施の形態4では、生体状態の基礎データとして呼吸に関する呼吸情報を取得する。そして、取得した呼吸情報に基づいて自律神経の状態と、ヒトの睡眠状態とを算出(取得)する場合について説明する。
生体状態取得システム100は、睡眠中のヒトに対して電磁波(マイクロ波)を送信し、その送信波のヒトからの反射波を受信するドップラレーダセンサー10と、IQ検波器20と、バンドパスフィルター30と、AD変換器40とを備えている。生体状態取得システム100は更に、生体状態取得装置としての演算装置50と、各種データ(後述の学習データ等)を記憶する記憶装置60とを備えている。
(Respiration detection)
FIG. 16: is a block diagram which shows the structure of the biological condition acquisition system provided with the biological condition acquisition apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. In the fourth embodiment, respiration information related to respiration is acquired as basic data of the biological state. A case where the state of the autonomic nerve and the human sleep state are calculated (acquired) based on the acquired respiratory information will be described.
The biological state acquisition system 100 transmits an electromagnetic wave (microwave) to a sleeping human and receives a reflected wave from the human of the transmitted wave, an IQ detector 20, and a bandpass filter. 30 and an AD converter 40. The biological state acquisition system 100 further includes an arithmetic device 50 as a biological state acquisition device and a storage device 60 that stores various data (such as learning data described later).

ドップラレーダセンサー10は、睡眠中のヒトに向けて電磁波を照射するとともに、ヒト体表面で反射される反射波を取り込み可能に配置されている。ドップラレーダセンサー10は、反射波を受信波として受信するアンテナと、入出力の増幅器と、発振器と、IQミキサ(検波器)と、電源と、周辺部品とを収容したモジュールで構成(何れも図示せず)されている。   The Doppler radar sensor 10 radiates electromagnetic waves toward a sleeping human and is arranged so as to be able to capture reflected waves reflected from the human body surface. The Doppler radar sensor 10 is composed of a module containing an antenna that receives a reflected wave as a received wave, an input / output amplifier, an oscillator, an IQ mixer (detector), a power source, and peripheral components (both shown in FIG. Not shown).

IQ検波器20は、ドップラレーダセンサー10のアンテナで受信した反射波を入射波に対する同相成分(I信号)と直交成分(Q信号)に分解し、バンドパスフィルター30に出力する。バンドパスフィルター30は、呼吸検出用の低域のバンドパスフィルター31を有し、ターゲットとする信号を抽出してAD変換器40に出力する。IQ検波器20の出力は、呼吸だけでなく、心拍及び体動も全て重畳された信号であるため、その信号をバンドパスフィルター31を通すことにより呼吸信号を抽出する。そして、バンドパスフィルター31を通過後の信号をAD変換器40でデジタル信号に変換して演算装置50に出力する。なお、呼吸検出用のバンドパスフィルター31の通過周波数帯域は予め設定されている。   The IQ detector 20 decomposes the reflected wave received by the antenna of the Doppler radar sensor 10 into an in-phase component (I signal) and a quadrature component (Q signal) with respect to the incident wave, and outputs them to the bandpass filter 30. The band-pass filter 30 has a low-frequency band-pass filter 31 for respiration detection, extracts a target signal and outputs it to the AD converter 40. Since the output of the IQ detector 20 is a signal in which not only respiration but also heartbeat and body movement are all superimposed, a respiration signal is extracted by passing the signal through the band-pass filter 31. Then, the signal after passing through the band pass filter 31 is converted into a digital signal by the AD converter 40 and output to the arithmetic unit 50. Note that the pass frequency band of the bandpass filter 31 for respiration detection is set in advance.

演算装置50はマイクロコンピューターで構成され、内部にCPU、ROM及びRAMを備えており、ROMに記憶されている各種プログラムに従って動作する。CPUがROMに記憶されている生体状態取得プログラムを実行することにより、AD変換器40からのIQ信号を取得するIQ信号取得手段51と、生体状態取得手段52とが機能的に構成されている。   The arithmetic device 50 is constituted by a microcomputer and includes a CPU, a ROM and a RAM inside, and operates according to various programs stored in the ROM. When the CPU executes the biological state acquisition program stored in the ROM, the IQ signal acquisition unit 51 that acquires the IQ signal from the AD converter 40 and the biological state acquisition unit 52 are functionally configured. .

生体状態取得手段52は、ドップラレーダセンサー10を睡眠中のヒトに対して適用し、呼吸や心拍、寝返りなどの体動によりヒトの体表面が動くことによるドップラ効果を利用して生体状態(呼吸、自律神経の状態、睡眠状態等)を取得するものである。   The biological state acquisition unit 52 applies the Doppler radar sensor 10 to a sleeping human and uses the Doppler effect caused by the movement of the human body surface by body movement such as breathing, heartbeat, and turning over the biological state (breathing). , Autonomic nerve state, sleep state, etc.).

生体状態取得手段52は、生体の呼吸を検出して呼吸数等の呼吸情報を算出する呼吸検出手段53と、呼吸検出手段53で算出した呼吸情報に基づいて生体の自律神経状態を判定する自律神経状態判定手段54とを備えている。生体状態取得手段52は更に、呼吸検出手段53で算出した呼吸情報に基づいて生体の睡眠状態を判定する睡眠状態判定手段55を備えている。   The biological state acquisition means 52 detects the respiration of the living body and calculates respiration information such as the respiration rate, and the autonomy for determining the autonomic nervous state of the living body based on the respiration information calculated by the respiration detection means 53. And a nerve state determination means 54. The biological state acquisition unit 52 further includes a sleep state determination unit 55 that determines the sleep state of the biological body based on the respiration information calculated by the respiration detection unit 53.

なお、図16ではドップラレーダセンサー10の後段にバンドパスフィルター31及びAD変換器40を設けた例を示したが、バンドパスフィルター31及びAD変換器40は、ドップラレーダセンサー10のモジュールに組み込んでも良い。また、バンドパスフィルター31をディジタルフィルターで構成し、AD変換器40の後段に配置してもよい。また、IQ検波器20の出力が足りない場合にはAD変換器40の前段に更に増幅器を配置するなど、IQ信号が正確にフィルタリングされて演算装置50に入力できれば構成はどのような構成でも良い。   FIG. 16 shows an example in which the band pass filter 31 and the AD converter 40 are provided in the subsequent stage of the Doppler radar sensor 10. However, the band pass filter 31 and the AD converter 40 may be incorporated in the module of the Doppler radar sensor 10. good. Further, the band pass filter 31 may be configured by a digital filter and disposed at the subsequent stage of the AD converter 40. Further, when the output of the IQ detector 20 is insufficient, an amplifier may be further arranged in front of the AD converter 40, and the configuration may be any configuration as long as the IQ signal can be accurately filtered and input to the arithmetic unit 50. .

以下、生体状態取得システム100の動作について説明する。
ドップラレーダセンサー10は、睡眠中のヒトに向けて電磁波を照射し、ヒトからの反射波をアンテナ(図示せず)で受信する。そして、ドップラレーダセンサー10は、受信した反射波を増幅器で増幅してIQ検波器20に出力する。IQ検波器20に入力された信号は、I信号とQ信号に分解された後、バンドパスフィルターにより呼吸信号が抽出され、AD変換器40でデジタル信号に変換された後、演算装置50に出力される。演算装置50には、AD変換器40からの呼吸信号(I信号とQ信号)が時系列に順次入力される。
Hereinafter, the operation of the biological state acquisition system 100 will be described.
The Doppler radar sensor 10 emits electromagnetic waves toward a sleeping human and receives a reflected wave from the human with an antenna (not shown). Then, the Doppler radar sensor 10 amplifies the received reflected wave with an amplifier and outputs it to the IQ detector 20. The signal input to the IQ detector 20 is decomposed into an I signal and a Q signal, a respiratory signal is extracted by a band pass filter, converted into a digital signal by the AD converter 40, and then output to the arithmetic unit 50. Is done. Respiration signals (I signal and Q signal) from the AD converter 40 are sequentially input to the arithmetic device 50 in time series.

演算装置50は、AD変換器40からのI信号及びQ信号をIQ信号取得手段51で取得し、取得した取得信号のIQ平面上の軌跡に基づいて呼吸検出を行う。以下、演算装置50の呼吸検出手段53における呼吸検出方法について詳細に説明する。   The arithmetic device 50 acquires the I signal and the Q signal from the AD converter 40 by the IQ signal acquisition means 51, and performs respiration detection based on the trajectory of the acquired signal on the IQ plane. Hereinafter, the respiration detection method in the respiration detection means 53 of the arithmetic unit 50 will be described in detail.

ここでまず、生体状態の測定原理について簡単に説明する。ヒトは、呼吸による呼吸筋、横隔膜の活動による動作や、心拍による脈動、体動によって体表面が動く。呼吸の場合、呼吸によって胸部分の体表面が動く。このため、ドップラレーダセンサー10のアンテナで受信されるヒトからの反射波には、呼吸による体表面の動きの速度に応じたドップラシフトが生じている。   First, the measurement principle of the biological state will be briefly described. In humans, the body surface moves due to movements of respiratory muscles and diaphragm due to breathing, pulsation due to heartbeat, and body movement. In the case of breathing, the body surface of the chest is moved by breathing. For this reason, a Doppler shift corresponding to the speed of movement of the body surface due to respiration occurs in the reflected wave from the person received by the antenna of the Doppler radar sensor 10.

呼吸時の体表面の挙動を細かく分析すると、呼吸開始(吸い込み開始)前は体表面の動きの速度は略ゼロであり、吸い込み開始後、徐々に速度が上昇してピークに達する。そして、呼吸の端点(吸う吐くの切り替わり時)に向かって今度は速度が下降し、呼吸の端点で略ゼロとなる。そして、吐き出し開始後、体表面の動きの速度は徐々に上昇してピークに達し、その後、吐き出しの端点(吐き出し終了時)に向かうに従って今度は速度が下降し、吐き出しの端点で速度は略ゼロとなる。このような体表面の速度変化をIQ検波の検波結果から検出することにより呼吸を検出する。   When the behavior of the body surface during breathing is analyzed in detail, the speed of movement of the body surface is substantially zero before the start of breathing (start of inhalation), and after the inhalation starts, the speed gradually increases and reaches a peak. Then, the velocity decreases this time toward the end point of breathing (when switching to sucking and exhaling), and becomes substantially zero at the end point of breathing. After the start of exhalation, the speed of movement of the body surface gradually increases and reaches a peak, and then the speed decreases toward the exhalation end point (at the end of exhalation), and the speed is almost zero at the exhalation end point. It becomes. Respiration is detected by detecting such a change in the velocity of the body surface from the detection result of IQ detection.

図17は、図16の演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。以下、図17を参照して生体状態取得処理の流れを説明する。
(S1:I信号及びQ信号取得)
演算装置50のIQ信号取得手段51は、ヒトの体表面の動きに応じてAD変換器40から時系列に順次出力されたIQ信号を取得する。そして、生体状態取得手段52は、取得したI信号及びQ信号のIQ平面上の軌跡に基づき、まず、速度ベクトルのノルムを算出する。以下、速度ベクトルのノルム算出について説明する。
FIG. 17 is a flowchart showing the flow of the biological state acquisition process in the arithmetic device of FIG. Hereinafter, the flow of the biological state acquisition process will be described with reference to FIG.
(S1: I signal and Q signal acquisition)
The IQ signal acquisition means 51 of the arithmetic device 50 acquires IQ signals sequentially output in time series from the AD converter 40 in accordance with the movement of the human body surface. The biological state acquisition unit 52 first calculates the norm of the velocity vector based on the acquired I signal and the locus of the Q signal on the IQ plane. Hereinafter, calculation of the norm of the velocity vector will be described.

(S2:速度ベクトルのノルム算出、S2:呼吸検出)
IQ信号取得手段51で取得した取得信号をIQ平面上にプロットすると、ヒトの体表面の動きに応じて次の図18に示すような軌跡を描く。
(S2: Speed vector norm calculation, S2: Respiration detection)
When the acquired signal acquired by the IQ signal acquiring means 51 is plotted on the IQ plane, a locus as shown in FIG. 18 is drawn according to the movement of the human body surface.

図18は、ヒトの呼吸時の体表面の動きに応じた反射波のIQ平面の一例を示す図である。図18(A)は、体表面がドップラレーダセンサー10に近づく場合、図18(B)は体表面がドップラレーダセンサー10から遠ざかる場合を示している。
図18(A)の反時計回り方向の矢印は、体表面がドップラレーダセンサー10に近づいたときのIQ信号のIQ平面上の座標の軌跡の方向を示している。図18(B)の時計回り方向の矢印は、体表面がドップラレーダセンサー10から遠ざかったときのIQ信号のIQ平面上の座標の軌跡の方向を示している。また、図18(A)の各点1〜9及び図18(B)の各点1〜9はサンプリングタイム毎のIQ信号の座標をプロットしたものである。
呼吸時の体表面の動作は、上述したように吸い込み時は、吸い込み開始後、徐々に速度が上昇してピークに達する。そして、呼吸の端点(吸う吐くの切り替わり時)に向かって今度は速度が下降し、呼吸の端点で略ゼロとなる。体表面の動きが速いと、ドップラ効果による反射波の位相変化が大きくなる。このため、IQ平面上において図18(A)の各点間の間隔が、動作開始時は間隔が狭く、次第に間隔が広くなり、軌跡の中間部分では最も長くなった後、再度間隔が狭くなっていく様子が示されている。吐き出し時も同様の特徴を有するIQ平面となる。
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of an IQ plane of a reflected wave according to the movement of the body surface during human breathing. 18A shows a case where the body surface approaches the Doppler radar sensor 10, and FIG. 18B shows a case where the body surface moves away from the Doppler radar sensor 10.
The arrow in the counterclockwise direction in FIG. 18A indicates the direction of the locus of coordinates on the IQ plane of the IQ signal when the body surface approaches the Doppler radar sensor 10. The arrow in the clockwise direction in FIG. 18B indicates the direction of the locus of the coordinates on the IQ plane of the IQ signal when the body surface moves away from the Doppler radar sensor 10. Further, points 1 to 9 in FIG. 18A and points 1 to 9 in FIG. 18B are plots of IQ signal coordinates for each sampling time.
As described above, the movement of the body surface during breathing reaches a peak when the inhalation is started and the speed gradually increases after the inhalation starts. Then, the velocity decreases this time toward the end point of breathing (when switching to sucking and exhaling), and becomes substantially zero at the end point of breathing. When the body surface moves quickly, the phase change of the reflected wave due to the Doppler effect increases. For this reason, the interval between the points in FIG. 18A on the IQ plane is narrow at the start of operation, gradually increases, and becomes the longest in the middle portion of the trajectory, and then decreases again. The state of going is shown. An IQ plane having similar characteristics is also obtained during discharge.

速度ベクトルは、サンプリング間隔毎に得られたIQ平面上の各点(図中の点1から点9・・・)のベクトル差に相当する。矢印(a)は点5と点6間の速度ベクトルを示している。各点間のベクトル差の長さがそのタイミングにおける速度ベクトルのノルムに相当する。この速度ベクトルのノルムを時系列に図示すると、次の図19に示す図となる。   The velocity vector corresponds to a vector difference between points (point 1 to point 9 in the figure) on the IQ plane obtained at each sampling interval. Arrow (a) indicates the velocity vector between points 5 and 6. The length of the vector difference between each point corresponds to the norm of the velocity vector at that timing. If the norm of the velocity vector is illustrated in time series, the following diagram is shown in FIG.

図19は、速度ベクトルのノルムの時系列データを示す図である。図19において横軸は時間、縦軸は速度ベクトルのノルムを示している。
呼吸によって体表面が動く場合、上述したように吸い込みと吐き出しのそれぞれの動作の略中間で体表面の動きの速度が最も速くなり、また、呼吸の端点(吸う吐くの切り替わり時)で、体表面の速度は略ゼロとなる。よって、速度ベクトルのノルムの時系列データは、図19に示したように、吸い込み動作と吐き出し動作のそれぞれで山型のカーブを描く。従って、速度ベクトルのノルムの時系列データの2山分が1呼吸を示すことになる。よって、IQ信号から速度ベクトルのノルムを順次算出し、ノルムの時系列データから呼吸を検出することが可能となる。
FIG. 19 is a diagram illustrating time-series data of norms of velocity vectors. In FIG. 19, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the norm of the velocity vector.
When the body surface moves due to breathing, as described above, the body surface moves at the highest speed approximately halfway between the inhalation and exhalation operations, and at the end point of breathing (when switching between inhalation and exhalation), the body surface The speed of is almost zero. Therefore, the time-series data of the norm of the velocity vector draws a mountain-shaped curve in each of the suction operation and the discharge operation, as shown in FIG. Therefore, two peaks in the time series data of the norm of the velocity vector indicate one breath. Therefore, it is possible to sequentially calculate the norm of the velocity vector from the IQ signal and to detect respiration from the time series data of the norm.

このように、呼吸による体表面の動きの特徴を利用し、呼吸の端点でIQ平面上の軌跡速度が略ゼロとなることを手がかりにして、呼吸信号から1呼吸を抽出する。すなわち、呼吸の吸い込みと吐き出しの切り替わり時に速度ベクトルのノルムが略ゼロとなることによる、速度ベクトルのノルムの時系列データの波形の周期的な変動に基づいて1呼吸に対応する呼吸信号を検出する。ノルムの算出に際しては周波数解析が不要であるため、簡易且つ低負荷で呼吸を検出できる。   In this way, using the feature of the movement of the body surface due to respiration, one respiration is extracted from the respiration signal, with the trajectory speed on the IQ plane being substantially zero at the end point of respiration. That is, a respiratory signal corresponding to one breath is detected based on periodic fluctuations in the waveform of the time series data of the velocity vector norm due to the velocity vector norm being substantially zero when switching between breathing in and breathing out. . Since no frequency analysis is required when calculating the norm, it is possible to detect respiration with a simple and low load.

速度ベクトルのノルムの時系列データから、2山のカーブを1呼吸分として検出するための具体的な演算処理としては、図20〜図22に示す方法を用いることができる。図20の方法では、速度ベクトルのノルムの時系列データから一定値を引き算し、その引き算後の時系列データのゼロクロス点を検出する。そして、4つのゼロクロス点ごとに1呼吸とカウントする。また別の方法として、図21に示すように速度ノルムベクトルのデータのピークを抽出し、一つのピークが現れてから二つ目のピークが現れるまでを1呼吸とカウントするようにしてもよい。また図21と逆の方法として図22に示すように速度ベクトルノルムのデータの谷の底辺を抽出し、一つの谷が現れてから二つ目の谷が現れるまでを1呼吸とカウントするようにしてもよい。図20の方法では速度ベクトルのノルムの振幅に変動がある場合、一定値の数値の設定次第でゼロクロスしない部分が生じ、その部分の呼吸をカウントできない可能性がある。これに対し、図21及び図22の方法の場合では、速度ベクトルのノルムの振幅が一定とならない場合などでも呼吸をカウント可能である。   The method shown in FIGS. 20 to 22 can be used as a specific calculation process for detecting two mountain curves as one breath from time-series data of the velocity vector norm. In the method of FIG. 20, a constant value is subtracted from the time series data of the velocity vector norm, and the zero cross point of the time series data after the subtraction is detected. One breath is counted for every four zero-cross points. As another method, as shown in FIG. 21, the peak of velocity norm vector data may be extracted, and the time from the appearance of one peak to the appearance of the second peak may be counted as one breath. As the reverse method of FIG. 21, the bottom of the valley of the velocity vector norm data is extracted as shown in FIG. 22, and the time from the appearance of one valley to the appearance of the second valley is counted as one breath. May be. In the method shown in FIG. 20, when the amplitude of the norm of the velocity vector varies, a portion that does not zero-cross occurs depending on the setting of a constant numerical value, and there is a possibility that respiration of that portion cannot be counted. On the other hand, in the case of the method of FIGS. 21 and 22, respiration can be counted even when the amplitude of the norm of the velocity vector is not constant.

(S3:呼吸数、呼吸周期の変動幅(標準偏差)算出)
呼吸検出手段53は、時系列のノルム算出結果から、上述したように2山のカーブを1呼吸として検出し、呼吸情報を算出する。呼吸情報として、一定期間(例えば過去2分間)の呼吸数を算出する。また、一定期間の呼吸周期の変動幅(1呼吸に要する時間の変動幅(標準偏差))を算出する。
(S3: Calculation of respiratory rate and fluctuation range (standard deviation) of respiratory cycle)
The respiration detection means 53 detects two mountain curves as one respiration from the time-series norm calculation result as described above, and calculates respiration information. As the respiration information, the respiration rate for a certain period (for example, the past 2 minutes) is calculated. In addition, the fluctuation width of the respiratory cycle for a certain period (the fluctuation width of the time required for one breath (standard deviation)) is calculated.

(S4:呼吸数の補正要否判定・補正(補正要の場合))
睡眠中において、呼吸による体表面の動きが安定している場合は上記の方法で呼吸を検知できるが、体表面の動きが複雑な場合、呼吸を正確にカウントできないことがある。例えば複数の筋肉が活動してドップラシフトを相殺し、体表面の動きを検知できない場合が考えられる。このような場合、呼吸数の補正が必要である。よって、ステップS4では、呼吸を正確にカウントできているかを判別するための、呼吸数の補正要否判定処理を行う。なお、補正要否判定処理の詳細は後述することにし、ここでは呼吸数を正確にカウントでき、補正不要と判定した場合の生体状態取得処理の説明を続ける。
(S4: Respiratory rate correction necessity determination / correction (if correction is required))
During sleep, when the movement of the body surface due to respiration is stable, respiration can be detected by the above method, but when the movement of the body surface is complicated, the respiration may not be accurately counted. For example, a case where a plurality of muscles are active to cancel the Doppler shift and the movement of the body surface cannot be detected can be considered. In such a case, it is necessary to correct the respiratory rate. Therefore, in step S4, a respiration rate correction necessity determination process is performed to determine whether respiration can be accurately counted. The details of the correction necessity determination process will be described later. Here, the description of the biological state acquisition process when it is determined that the respiration rate can be accurately counted and correction is unnecessary is continued.

(S5:自律神経の状態判定)
自律神経の状態が交感神経優位状態では、呼吸数が多く且つ呼吸周期の変動幅が大きくなり、逆に副交感神経優位状態では、呼吸数が少なく呼吸周期の変動幅が小さくなる特徴がある。よって、呼吸数及び呼吸周期の変動幅を求めることにより、自律神経の状態判定が可能となる。
(S5: Autonomic nerve state determination)
When the state of the autonomic nerve is the sympathetic nerve dominant state, the respiratory rate is large and the fluctuation range of the respiratory cycle is large. On the other hand, when the parasympathetic nerve is dominant, the respiratory rate is small and the fluctuation range of the respiratory cycle is small. Therefore, the state of the autonomic nerve can be determined by obtaining the fluctuation range of the respiratory rate and the respiratory cycle.

自律神経状態判定手段54は、呼吸検出手段で算出された呼吸情報に基づいて自律神経の状態を判定するための指標を算出する。この指標は、呼吸数又は呼吸周期の変動幅そのものの値であってもよいし、何らかの関数にそれぞれを代入して得られた値等でもよく、ここでは交感神経が優位なほど大きい値を取るものとする。この指標により自律神経の状態を判定することができる。例えば、指標と予め設定した閾値とを比較し、指標が閾値よりも大きい場合、交感神経優位と判定し、指標が閾値未満の場合、副交感神経優位と判定する。その他、例えば交感神経の活動度合いを判定するようにしてもよい。   The autonomic nerve state determination unit 54 calculates an index for determining the state of the autonomic nerve based on the respiration information calculated by the respiration detection unit. This index may be the value of the fluctuation rate itself of the respiratory rate or the respiratory cycle, or may be a value obtained by substituting each into a certain function, and takes a larger value as the sympathetic nerve is dominant. Shall. The state of the autonomic nerve can be determined by this index. For example, the index is compared with a preset threshold. If the index is larger than the threshold, it is determined that the sympathetic nerve is dominant, and if the index is less than the threshold, it is determined that the parasympathetic nerve is dominant. In addition, for example, the degree of sympathetic nerve activity may be determined.

(S6〜S10:睡眠状態判定)
また、睡眠状態判定手段55は、呼吸情報に基づいて睡眠状態を判定する。次に、睡眠状態判定手段55の動作について説明する。
(S6-S10: Sleep state determination)
Moreover, the sleep state determination means 55 determines a sleep state based on respiratory information. Next, the operation of the sleep state determination unit 55 will be described.

ここで、睡眠状態判定手段55の動作を説明するに先立ち、まず、睡眠状態について説明する。睡眠は、一般的に眠りの浅いREM睡眠と、眠りの深いノンREM睡眠とに大別される。更に細かく睡眠状態が定義されており、覚醒、REM睡眠、睡眠深度1、2、3、4の6つの状態が定義されている。睡眠深度1、2、3、4は、ノンREM睡眠を更に4つの段階に分けたものであり、ノンREM睡眠のなかでは、睡眠深度1が最も眠りが浅く、睡眠深度4が最も深い。   Here, prior to describing the operation of the sleep state determination means 55, the sleep state will be described first. Sleep is generally divided into REM sleep, which is light sleep, and non-REM sleep, which is deep sleep. Sleep states are further defined in detail, and six states of awakening, REM sleep, and sleep depths 1, 2, 3, and 4 are defined. The sleep depths 1, 2, 3, and 4 are obtained by further dividing the non-REM sleep into four stages. In the non-REM sleep, the sleep depth 1 is the shallowest and the sleep depth 4 is the deepest.

ヒトが入眠を開始してから次に目覚めるまでの間には、REM睡眠、睡眠深度1、2、3、4と睡眠が深くなるように移行し、その後、睡眠深度3、2、1、REM睡眠へと移行するという睡眠サイクルが通常約90分周期で繰り返されている。本例では、呼吸数及び呼吸周期の変動幅に基づいてREM睡眠、浅睡眠(例えば睡眠深度1、2)、深睡眠(例えば睡眠深度3、4)の何れかを判定する。   REM sleep, sleep depth 1, 2, 3, 4 and so on until the next awakening from the start of sleep onset, then sleep depth 3, 2, 1, REM The sleep cycle of shifting to sleep is usually repeated with a period of about 90 minutes. In this example, one of REM sleep, shallow sleep (for example, sleep depths 1 and 2), and deep sleep (for example, sleep depths 3 and 4) is determined based on the respiratory rate and the fluctuation range of the respiratory cycle.

睡眠中のヒトの呼吸数は睡眠状態によって様相が変化することが知られている。一般的に深睡眠中の呼吸数は低く安定(呼吸周期の変動幅は小さい)しており、浅い睡眠中の呼吸数は高く不安定(呼吸周期の変動幅が大きい)である。また、REM睡眠中は最も不安定で、呼吸周期の変動幅は更に大きい。よって、REM睡眠、浅睡眠、深睡眠を判定するための第1呼吸数閾値、第2呼吸数閾値(<第1呼吸数閾値)、第1変動幅閾値、第2変動幅閾値(<第1変動幅閾値)を予め実験などにより求めて設定しておき、各閾値との比較により睡眠状態を判定する。   It is known that the aspect of human respiratory rate during sleep changes depending on the sleep state. In general, the respiratory rate during deep sleep is low and stable (the fluctuation range of the respiratory cycle is small), and the respiratory rate during shallow sleep is high and unstable (the fluctuation range of the respiratory cycle is large). Moreover, it is the most unstable during REM sleep, and the fluctuation range of the respiratory cycle is even larger. Therefore, the first respiratory rate threshold value, the second respiratory rate threshold value (<first respiratory rate threshold value), the first variation width threshold value, and the second variation width threshold value (<first variation) for determining REM sleep, shallow sleep, and deep sleep. (Variation width threshold value) is obtained and set in advance by experiments or the like, and the sleep state is determined by comparison with each threshold value.

すなわち、呼吸数が第1呼吸数閾値以上で且つ呼吸周期の変動幅が第1変動幅閾値以上であればREM睡眠と判定する(S6、S8)。呼吸数が第1呼吸数閾値未満で第2呼吸数閾値以上、且つ呼吸周期の変動幅が第1変動幅閾値未満で第2変動幅閾値以上であれば浅睡眠と判定する(S6、S9)。呼吸数が第2呼吸数閾値未満且つ呼吸周期の変動幅が第2変動幅閾値未満であれば深睡眠と判定する(S6、S10)。   That is, if the respiration rate is equal to or greater than the first respiration rate threshold and the variation width of the respiration cycle is equal to or greater than the first variation width threshold, it is determined that REM sleep (S6, S8). If the respiratory rate is less than the first respiratory rate threshold value and greater than or equal to the second respiratory rate threshold value, and the fluctuation range of the respiratory cycle is less than the first fluctuation range threshold value and greater than or equal to the second fluctuation range threshold value, it is determined to be shallow sleep (S6, S9). . If the respiration rate is less than the second respiration rate threshold value and the fluctuation range of the respiration cycle is less than the second fluctuation range threshold value, deep sleep is determined (S6, S10).

これらの各閾値は、学習期間を設けて1睡眠サイクル以上の睡眠データを取得し、その睡眠データに基づいて個人毎に設定するようにしてもよい。また、学習期間の睡眠データを所定のアルゴリズムに基づいて分析し、閾値となる値を判別して自動設定するようにしてもよい。   These threshold values may be set for each individual based on the sleep data obtained by providing a learning period and acquiring sleep data of one sleep cycle or more. Further, sleep data during the learning period may be analyzed based on a predetermined algorithm, and a threshold value may be determined and automatically set.

(図17のステップS4の呼吸数の補正要否判定の詳細説明)
以下、呼吸数の補正要否判定の詳細について説明する。呼吸数の補正が必要な場合とは、上述したように例えば呼吸中の体表面の動きが複雑でドップラシフトを相殺してしまう場合等が該当する。次の図23に、体表面の動きが複雑な場合の体表面の変位量(の平均値)の時系列データの一例を示す。
(Detailed description of determination of necessity of correction of respiration rate in step S4 in FIG. 17)
Hereinafter, details of the determination of necessity / unnecessity of respiration rate will be described. The case where the correction of the respiration rate is necessary corresponds to the case where the movement of the body surface during respiration is complicated and the Doppler shift is canceled as described above. Next, FIG. 23 shows an example of time-series data of the displacement amount (average value) of the body surface when the movement of the body surface is complicated.

図23は、体表面の動きが複雑な場合の体表面の変位量(の平均値)の時系列データの一例を示す図である。実線は体表面の動きが複雑な場合を示している。なお、図23において上下方向に伸びる点線は、参考のために体表面の動きが通常の場合を示したものであり、時間の経過と共に体表面の変位量が徐々に上昇し、その後下降に転じる動作が繰り返される様子が示されている。
図23の例では、体表面の動きが複雑な場合の例として、吸い込み及び吐き出しのそれぞれの動作に際し、体表面全体の動きの平均値が変動しない期間が存在する例を示している。図23の横長の楕円で囲った部分がその期間を示している。図中実線で示す体表面の動きを計測した場合のIQ平面は、次の図23のようになる。
FIG. 23 is a diagram illustrating an example of time-series data of the displacement amount (average value) of the body surface when the movement of the body surface is complicated. The solid line shows the case where the movement of the body surface is complicated. Note that the dotted line extending in the vertical direction in FIG. 23 shows the case where the body surface moves normally for reference, and the amount of displacement of the body surface gradually increases over time, and then starts to decrease. It shows how the operation is repeated.
In the example of FIG. 23, as an example of a case where the movement of the body surface is complicated, an example in which there is a period in which the average value of the movement of the entire body surface does not fluctuate during each of the suction and discharge operations. A period surrounded by a horizontally long ellipse in FIG. 23 indicates the period. The IQ plane when the movement of the body surface indicated by the solid line in the figure is measured is as shown in FIG.

図24は、図23に示すような体表面の動きを計測した場合のIQ平面を示す図である。なお、図24では、図23の1呼吸における吸い込み動作と吐き出し動作を図示している。
体表面全体の動きの平均値が変化しない期間では、体表面全体においてドップラレーダセンサーに近づく動作と離れる動作とが混在し、結果としてドップラシフトが相殺されている。よって、その期間のIQ信号のIQ平面上での速度ベクトルはゼロとなる。図24において縦長の楕円で囲った部分が、速度ベクトルがゼロになる部分を示している。従って、図24に示すような速度ベクトルのノルムの時系列データは次の図25のようになる。
FIG. 24 is a diagram showing an IQ plane when the movement of the body surface as shown in FIG. 23 is measured. Note that FIG. 24 illustrates the suction operation and the discharge operation in one breath of FIG.
In the period in which the average value of the movement of the entire body surface does not change, the movement close to the Doppler radar sensor and the movement away from the Doppler radar sensor are mixed on the entire body surface. As a result, the Doppler shift is offset. Therefore, the velocity vector on the IQ plane of the IQ signal in that period becomes zero. In FIG. 24, a portion surrounded by a vertically long ellipse indicates a portion where the velocity vector becomes zero. Therefore, the time series data of the norm of the velocity vector as shown in FIG. 24 is as shown in FIG.

図25は、図24のIQ平面の速度ベクトルのノルムの時系列データを示す図である。
図24のIQ平面の場合、速度ベクトルのノルムの時系列データでは、図25に示すように吸い込み動作及び吐き出し動作のそれぞれが2山となって現れる。すなわち、1呼吸が4山となって現れる。呼吸検出手段53では、上述したように2山を1呼吸とカウントするアルゴリズムを採用しているため、1呼吸が4山となって現れると、正確には1呼吸である部分が2呼吸としてカウントされてしまうことになる。
FIG. 25 is a diagram showing time-series data of norms of velocity vectors on the IQ plane of FIG.
In the case of the IQ plane of FIG. 24, in the time series data of the norm of the velocity vector, each of the suction operation and the discharge operation appears as two peaks as shown in FIG. That is, one breath appears as four mountains. As described above, the breath detection means 53 employs an algorithm that counts two mountains as one breath. Therefore, if one breath appears as four mountains, the portion that is one breath accurately counts as two breaths. It will be done.

図26及び図27は、呼吸周期(呼吸時間)とその分布とを示す図であり、図26は呼吸カウントが正常に行われている場合、図27は正常に行われていない場合を示している。図26及び図27は、横軸に取った各呼吸順に、各呼吸それぞれの呼吸周期を縦軸としてプロットした図である。
呼吸周期は、図19の速度ベクトルのノルムの場合、時間Ta、Tb、Tcに示される時間である。呼吸周期の頻度分布を取ると、図26に示すように、略正規分布状の形状となる。これに対し、図25の速度ベクトルのノルムの場合、正確には4山を1呼吸としてカウントし、呼吸周期を時間TA+TBとして算出すべきところ、2山を1呼吸としてカウントし、呼吸周期が時間TA、TB・・・と算出される。従って、呼吸周期の頻度分布は、図27に示されるように、明らかに2極化された分布となり、2つの山を持つ形状となる。したがって、呼吸検出手段53は呼吸数カウント後、呼吸周期の頻度分布を算出し、頻度分布が略正規分布状の形状であるか否かによって呼吸カウントが正常に行われているかいないかを判定できる。
26 and 27 are diagrams showing a respiratory cycle (breathing time) and its distribution. FIG. 26 shows a case where the breath count is performed normally, and FIG. 27 shows a case where the breath count is not performed normally. Yes. 26 and 27 are diagrams in which the respiratory cycle of each breath is plotted as the vertical axis in the order of each breath taken on the horizontal axis.
In the case of the norm of the velocity vector in FIG. 19, the respiratory cycle is a time indicated by times Ta, Tb, and Tc. If the frequency distribution of the respiratory cycle is taken, a substantially normal distribution shape is obtained as shown in FIG. On the other hand, in the case of the norm of the velocity vector in FIG. 25, exactly four peaks should be counted as one breath and the breathing cycle should be calculated as time TA + TB. Calculated as TA, TB... Therefore, as shown in FIG. 27, the respiratory cycle frequency distribution is clearly a bipolar distribution with two peaks. Therefore, the respiration detecting means 53 calculates the frequency distribution of the respiration cycle after counting the respiration rate, and can determine whether or not the respiration count is normally performed depending on whether or not the frequency distribution has a substantially normal distribution shape. .

ところで、呼吸による体表面の動きが複雑となる場合とは、具体的には例えば横向きで寝ている場合等が該当し、睡眠時の姿勢等が影響する。よって、一定期間の短い時間内に正常な呼吸カウントと正常でない呼吸カウントとが混在して行われることはあまりない。仮に混在してもその数は少ない。この前提の基、呼吸周期の頻度分布から呼吸カウントが正常に行われているか行われていないかを判定可能としている。   By the way, the case where the movement of the body surface due to breathing is complicated specifically corresponds to, for example, the case where the person is sleeping sideways, and the posture at the time of sleep influences. Therefore, it is unlikely that a normal respiratory count and an abnormal respiratory count are mixed in a short period of time. Even if they are mixed, the number is small. Based on this assumption, it is possible to determine whether respiration counting is normally performed or not from the frequency distribution of the respiration cycle.

図28は、図17の補正要否判定処理及び補正処理(補正必要の場合)の流れを示すフローチャートである。以下、補正要否判定処理及び補正処理(補正必要の場合)の流れを図28を参照して説明する。
呼吸検出手段53は、呼吸周期の頻度分布を算出し(S21)、該分布が略正規分布状の形状であるか否かをチェックする(S22)。分布が略正規分布状の形状であれば、正常な呼吸数カウントが行われているものと判断し、補正不要と判定する(S23)。一方、呼吸周期の分布が略正規分布状の形状から乖離していれば、正常な呼吸数カウントが行われていないものと判断し、補正必要と判定する(S24)。呼吸周期の頻度分布が略正規分布状の形状であるか否かについては、呼吸周期の頻度分布のモーメントを算出し、これを閾値判定することで判定する。具体的には例えば3次モーメントである尖り度を算出し、この尖り度が予め設定した閾値3(正規分布)から乖離していれば、略正規分布状の形状から乖離していると判定する。
FIG. 28 is a flowchart showing the flow of the correction necessity determination process and the correction process (when correction is necessary) in FIG. The flow of the necessity determination process and the correction process (when correction is necessary) will be described below with reference to FIG.
The respiration detection means 53 calculates the frequency distribution of the respiration cycle (S21), and checks whether the distribution has a substantially normal distribution shape (S22). If the distribution is a substantially normal distribution shape, it is determined that normal respiration rate counting is being performed, and it is determined that correction is unnecessary (S23). On the other hand, if the respiratory cycle distribution deviates from the substantially normal distribution shape, it is determined that normal respiration rate count is not performed, and it is determined that correction is necessary (S24). Whether or not the frequency distribution of the respiratory cycle has a substantially normal distribution shape is determined by calculating a moment of the frequency distribution of the respiratory cycle and determining the threshold value. Specifically, for example, the degree of kurtosis, which is a third moment, is calculated, and if the degree of kurtosis deviates from a preset threshold value 3 (normal distribution), it is determined that the degree of kurtosis deviates from a substantially normal distribution shape. .

上記アルゴリズムで補正必要と判定した場合、呼吸検出手段53は呼吸周期の頻度分布の山の個数Nを推定する(例えば最尤推定などで)(S25)。なお、図23〜図27では、N=2の場合を例示して説明したが、体表面の動きによっては2個に限られたものではなく、更に複数個の場合もある。そして、個数Nに基づいてステップS3(図17参照)で算出した過去一定期間の呼吸数及び呼吸周期を補正する(S26)。以下、この補正について具体例で説明する。   When it is determined that correction is required by the above algorithm, the respiration detecting means 53 estimates the number N of peaks in the frequency distribution of the respiration cycle (for example, by maximum likelihood estimation) (S25). 23 to 27 exemplify and explain the case of N = 2, but the number is not limited to two depending on the movement of the body surface, and there may be a plurality of cases. Based on the number N, the respiration rate and the respiration cycle in the past fixed period calculated in step S3 (see FIG. 17) are corrected (S26). Hereinafter, this correction will be described with a specific example.

図29〜図31は、図25の速度ベクトルのノルムの時系列データから呼吸をカウントする際の演算処理の説明図である。図29はゼロクロス点によるカウント、図30はピーク抽出によるカウント、図31は谷抽出によるカウントを示す。なお、ここでは呼吸周期の分布の山の個数N=2とする。
ステップS3では、2山を1呼吸としてカウントするアルゴリズムを採用しているため、図25の測定データの場合、図29〜図31に示すように、正確には1呼吸であるところ、2呼吸とカウントされる。よって、2呼吸を1呼吸としてカウントし直す補正を行うとともに、呼吸周期を補正する。具体的には、一定期間の呼吸数を算出後、その算出結果の呼吸数を2で除算し、補正後の呼吸数とする。なお、一定期間の速度ベクトルのノルムの時系列データそのものから、例えばゼロクロス点によるカウント方法により、4(ゼロクロスの個数)×N(山の数)個分で1呼吸とカウントし直す補正を行うようにしてもよい。また、呼吸周期の補正は、例えば図25の例で説明すると、時間TA+TBを呼吸周期として算出し直す補正を行う。
FIGS. 29 to 31 are explanatory diagrams of calculation processing when counting respiration from the time series data of the norm of the velocity vector of FIG. 29 shows the count by the zero cross point, FIG. 30 shows the count by the peak extraction, and FIG. 31 shows the count by the valley extraction. Here, it is assumed that the number N of peaks in the distribution of the respiratory cycle is N = 2.
In step S3, since an algorithm that counts two mountains as one breath is adopted, in the case of the measurement data in FIG. 25, as shown in FIGS. Be counted. Therefore, correction is performed to recount 2 breaths as 1 breath and the respiratory cycle is corrected. Specifically, after calculating the respiration rate for a certain period, the respiration rate of the calculation result is divided by 2 to obtain a corrected respiration rate. It should be noted that, from the time-series data of the norm of the velocity vector for a certain period, for example, correction is performed by recounting one breath for 4 (number of zero crosses) × N (number of peaks) by a counting method using zero cross points, for example. It may be. In addition, for example, the correction of the respiratory cycle is performed by correcting the time TA + TB as the respiratory cycle, as described in the example of FIG.

以上のように、ステップS24で補正必要と判定した場合には、補正を行う。そして、補正後の呼吸数及び呼吸周期に基づいてステップS5の自律神経の状態判定及びステップS6〜10の睡眠状態の判定を行う。   As described above, if it is determined in step S24 that correction is necessary, correction is performed. Then, based on the corrected respiratory rate and respiratory cycle, the determination of the state of the autonomic nerve in step S5 and the determination of the sleep state in steps S6 to 10 are performed.

演算装置50は以上のようにして判定した自律神経の状態及び睡眠状態の判定結果を例えば空気調和機等の外部機器に出力する。判定結果を受信した機器側では、判定結果に応じた機器制御が行われることになる。機器制御の具体例については後述の実施の形態6で説明する。   The arithmetic device 50 outputs the determination result of the state of the autonomic nerve and the sleep state determined as described above to an external device such as an air conditioner. On the device side that has received the determination result, device control according to the determination result is performed. A specific example of device control will be described in a later-described sixth embodiment.

以上説明したように、本実施の形態4ではIQ平面の軌跡から差分ベクトル(速度ベクトル)を算出し、その差分ベクトルのノルムを算出し、そのノルムの時系列データから呼吸情報(呼吸数及び呼吸周期)を得るようにした。よって、従来のような周波数解析などの負荷が高い処理が不要となり、安価な演算装置50を用いて呼吸情報を得ることができる。また、呼吸情報と相関の深い自律神経の状態及び生体の睡眠状態を高速で判定することができる。なお、自律神経の状態と睡眠状態とには互いに関係性があることから、自律神経の状態を示す前記指標に基づいて睡眠状態を判定するようにしてもよい。呼吸に伴った自律神経の活動を推定することで、生理モデルに沿った睡眠状態の判定が可能になる。   As described above, in the fourth embodiment, a difference vector (velocity vector) is calculated from the trajectory of the IQ plane, a norm of the difference vector is calculated, and respiratory information (respiration rate and respiration) is calculated from the time series data of the norm. Period). Therefore, processing with a high load such as frequency analysis as in the past is not necessary, and respiratory information can be obtained using an inexpensive arithmetic device 50. In addition, the state of the autonomic nerve and the sleep state of the living body that are closely correlated with the respiratory information can be determined at high speed. Since the state of the autonomic nerve and the sleep state are related to each other, the sleep state may be determined based on the index indicating the state of the autonomic nerve. By estimating the activity of the autonomic nerve accompanying breathing, it becomes possible to determine the sleep state according to the physiological model.

また、本実施の形態4によれば、1呼吸を複数呼吸にカウントしてしまうカウント誤りを検出することができ、カウント誤りを検出した場合、呼吸数を補正するようにしたので、呼吸数の算出精度を向上することができる。その結果、自律神経の状態及び睡眠状態の判定精度を向上することができる。   Further, according to the fourth embodiment, it is possible to detect a counting error that counts one breath as a plurality of breaths. When a counting error is detected, the respiratory rate is corrected. Calculation accuracy can be improved. As a result, the determination accuracy of the state of the autonomic nerve and the sleep state can be improved.

また、呼吸数と呼吸周期の変動幅との両方を用いて多次元空間で自律神経の状態判定及び睡眠状態判定を行うようにしているため、高精度に判定することが可能である。なお、多少の精度低下は否めないが、呼吸数と呼吸周期の変動幅のどちらか一方に基づいて自律神経の状態判定及び睡眠状態判定を行うようにしても良い。また、本実施の形態4では、呼吸情報として、呼吸数と呼吸周期の変動幅を例に挙げたが、これに限られたものではなく、呼吸数の変動幅を更に呼吸情報に含めてもよい。   In addition, since the determination of the state of the autonomic nerve and the determination of the sleep state are performed in a multidimensional space using both the respiratory rate and the fluctuation range of the respiratory cycle, it is possible to determine with high accuracy. Although some accuracy degradation cannot be denied, the determination of the state of the autonomic nerve and the determination of the sleep state may be performed based on either the respiratory rate or the fluctuation range of the respiratory cycle. In the fourth embodiment, the respiratory information and the fluctuation range of the respiratory cycle are given as examples of the respiratory information. However, the present invention is not limited to this, and the respiratory information may further include the fluctuation range of the respiratory rate. Good.

また、体表面の移動速度が速い場合、IQ信号の位相が360度以上変化することがある。この場合、IQ平面上の座標は同じとなるため、単なるIQ平面の座標からでは1呼吸をカウントすることが難しい。しかしながら、本実施の形態4では、各サンプリング間のIQ信号の速度ベクトルのノルムを用い、各サンプリング時間の間に体表面が動いたかあるいは止まったかといった事象に基づいて呼吸を検出しているため、体表面の移動速さによらず、呼吸をカウントすることができる。   In addition, when the moving speed of the body surface is fast, the phase of the IQ signal may change by 360 degrees or more. In this case, since the coordinates on the IQ plane are the same, it is difficult to count one breath from simple IQ plane coordinates. However, in the fourth embodiment, since the norm of the velocity vector of the IQ signal between each sampling is used and the respiration is detected based on an event such as whether the body surface has moved or stopped during each sampling time, Respiration can be counted regardless of the moving speed of the body surface.

また、本実施の形態4では、呼吸を検出する場合について説明したが、心拍及び脈波などIQ検波により変化を情報として取得できるものであれば上記と同様の方法で検知できる。なお、呼吸の場合は、心拍や脈波などに比べて体表面の動き幅が大きく、ゆっくりとした動きであるので、呼吸の折り返し点で速度が略ゼロになることを見い出し易い。このため、呼吸の場合は実施の形態4の方法が特に好ましい。また、呼吸の場合、体表面の動き幅が大きいため、体表面から離れた位置でも検出可能である。   In the fourth embodiment, the case of detecting respiration has been described. However, if the change can be acquired as information by IQ detection such as heartbeat and pulse wave, it can be detected by the same method as described above. In the case of respiration, since the body surface has a larger movement range than that of heartbeats and pulse waves and the movement is slow, it is easy to find that the speed becomes substantially zero at the turnaround point of respiration. For this reason, the method of Embodiment 4 is particularly preferable in the case of breathing. In the case of breathing, since the body surface has a large movement width, detection is possible even at a position away from the body surface.

また、本実施の形態4では、睡眠中を中心に呼吸検出する例を説明したが、睡眠中だけではなく、リラックスしている状態、運転中など別の状態でもフィルター変更などにより、呼吸検出が可能である。ディジタルフィルターであれば自動でフィルター変更も可能であり、生体状態を取得するシーンに合わせて自動で設定を変更することも可能である。   In the fourth embodiment, an example of detecting respiration mainly during sleep has been described. However, not only during sleep, but also in a relaxed state or during driving, respiration detection can be performed by changing the filter. Is possible. If it is a digital filter, it is possible to change the filter automatically, and it is also possible to automatically change the setting according to the scene from which the biological state is acquired.

なお、呼吸の複数誤カウントを防止する方法として、例えば、IQ平面上の軌跡自体を移動平均でフィルターをかけて図24の波形において速度がゼロになる部分を吸収し、フィルター処理後の軌跡に基づき呼吸数カウントを行うようにしてもよい。この場合、呼吸が複数誤カウントされてしまうことを抑制できる。フィルターは移動平均としたが、微小変化や急峻な変化を抑制できるフィルターであればどれでも良い。   As a method of preventing multiple false counts of breathing, for example, the locus on the IQ plane itself is filtered with a moving average to absorb the portion where the velocity becomes zero in the waveform of FIG. Based on this, the respiratory rate may be counted. In this case, it is possible to prevent multiple breaths from being erroneously counted. The filter is a moving average, but any filter can be used as long as it can suppress minute changes and steep changes.

実施の形態5.(心拍検出)
実施の形態5は、心拍のように体動による体表面の動きが小さく、また、複雑な動きをする生体状態を取得する場合に好適な方法を説明するものである。
Embodiment 5 FIG. (Heart rate detection)
The fifth embodiment describes a method suitable for acquiring a biological state in which the movement of the body surface due to body movement is small, such as a heartbeat, and the movement is complicated.

図32は、本発明の実施の形態5に係る生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。図32において、図16に示した実施の形態4と同一部分には同一符号を付す。
実施の形態5の生体状態取得システム200は、バンドパスフィルター30が実施の形態4の呼吸用のバンドパスフィルター31に代えて心拍・体動用の高域のバンドパスフィルター32を備えている。また、生体状態取得手段52が、生体の心拍を検出して心拍数等の心拍情報を算出する心拍検出手段56と、自律神経状態判定手段54Aと、睡眠状態判定手段55Aとを備えている。その他の構成は実施の形態4と同様である。
FIG. 32 is a block diagram showing a configuration of the biological state acquisition system according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 32, the same parts as those of the fourth embodiment shown in FIG.
In the biological state acquisition system 200 according to the fifth embodiment, the bandpass filter 30 includes a high-frequency bandpass filter 32 for heartbeat / body movement instead of the respiratory bandpass filter 31 according to the fourth embodiment. The biological state acquisition unit 52 includes a heart rate detection unit 56 that detects a heartbeat of the living body and calculates heart rate information such as a heart rate, an autonomic nerve state determination unit 54A, and a sleep state determination unit 55A. Other configurations are the same as those in the fourth embodiment.

IQ検波器20の出力は、呼吸や心拍並びに体動も全て重畳された信号であるため、この信号を心拍及び体動検出用の高域のバンドパスフィルター32を通すことにより、心拍及び体動の信号を抽出する。抽出された信号は、AD変換器40でデジタル信号に変換されて演算装置50に入力される。なお、バンドパスフィルター32の通過周波数帯域は予め設定されている。   Since the output of the IQ detector 20 is a signal in which all of respiration, heartbeat, and body movement are superimposed, the heartbeat and body movement are obtained by passing this signal through a high-frequency bandpass filter 32 for detecting heartbeat and body movement. Signal is extracted. The extracted signal is converted into a digital signal by the AD converter 40 and input to the arithmetic unit 50. The pass frequency band of the band pass filter 32 is set in advance.

心拍検出手段56は、IQ信号取得手段51で取得された取得信号(I信号及びQ信号)から高域成分を除去するローパスフィルター(図示せず)を備えている。演算装置50に入力された測定データをローパスフィルターに通過させることにより心拍信号を抽出する。そして、心拍検出手段56は、心拍信号の波形の周期的な変動に基づいて1心拍に対応する心拍信号を検出し、単位期間における心拍数を心拍情報として算出する。   The heartbeat detection unit 56 includes a low-pass filter (not shown) that removes high-frequency components from the acquisition signals (I signal and Q signal) acquired by the IQ signal acquisition unit 51. The heartbeat signal is extracted by passing the measurement data input to the arithmetic unit 50 through a low-pass filter. The heartbeat detecting means 56 detects a heartbeat signal corresponding to one heartbeat based on the periodic fluctuation of the waveform of the heartbeat signal, and calculates the heart rate in the unit period as heartbeat information.

自律神経状態判定手段54Aは、心拍検出手段56で算出された心拍情報に基づいて自律神経状態を示す指標を算出する。   The autonomic nerve state determination unit 54 </ b> A calculates an index indicating the autonomic nerve state based on the heartbeat information calculated by the heartbeat detection unit 56.

睡眠状態判定手段55Aは、心拍検出手段56で算出された心拍情報に基づいて睡眠状態を判定する。   The sleep state determination unit 55A determines the sleep state based on the heartbeat information calculated by the heartbeat detection unit 56.

以下、実施の形態5が実施の形態4と異なる部分を中心に説明する。
図33は、本発明の実施の形態5に係る演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。
(S31:I信号及びQ信号取得)
生体状態取得システムにおいてIQ検波器20から出力されたI信号及びQ信号は、呼吸や心拍並びに体動も全て混在した信号である。このため、IQ検波器20から出力されたI信号及びQ信号を心拍及び体動検知用の高域のバンドパスフィルター32に通すことにより、心拍信号及び体動信号を抽出する。そして、この信号がAD変換器40でデジタル信号に変換されてIQ信号取得手段51に入力される。なお、バンドパスフィルター32の通過周波数帯域は予め設定されている。このように、IQ信号取得手段51は、ヒトの体表面の動きに応じてAD変換器40から時系列に順次出力されるIQ信号(心拍及び体動信号)を取得する。
The following description will focus on the differences of the fifth embodiment from the fourth embodiment.
FIG. 33 is a flowchart showing the flow of the biological state acquisition process in the arithmetic device according to Embodiment 5 of the present invention.
(S31: I signal and Q signal acquisition)
The I signal and the Q signal output from the IQ detector 20 in the biological state acquisition system are signals in which respiration, heartbeat, and body motion are all mixed. For this reason, the I signal and Q signal output from the IQ detector 20 are passed through the high-frequency bandpass filter 32 for detecting heartbeat and body motion, thereby extracting the heartbeat signal and body motion signal. This signal is converted into a digital signal by the AD converter 40 and input to the IQ signal acquisition means 51. The pass frequency band of the band pass filter 32 is set in advance. In this way, the IQ signal acquisition means 51 acquires IQ signals (heartbeat and body motion signals) sequentially output in time series from the AD converter 40 according to the movement of the human body surface.

(S32:IQベクトルのノルムの時系列データを算出)
そして、心拍検出手段56は、IQ信号取得手段51で取得された取得信号(心拍信号及び体動信号が混在した信号)のIQ平面上の点を原点からのベクトルで表現する(以下、このベクトル(IQ平面上の取得信号の位置ベクトル)をIQベクトルという)。そして、そのIQベクトルのノルム(振幅=I及びQそれぞれの自乗和の平方根)を算出する。
(S32: Calculate time series data of norm of IQ vector)
The heartbeat detecting unit 56 expresses a point on the IQ plane of the acquired signal (a signal in which the heartbeat signal and the body motion signal are mixed) acquired by the IQ signal acquiring unit 51 as a vector from the origin (hereinafter, this vector). (The position vector of the acquired signal on the IQ plane is called the IQ vector). Then, the norm of the IQ vector (amplitude = square root of the sum of squares of I and Q) is calculated.

(S33:心拍信号抽出)
ここで、IQ信号取得手段51で取得された取得信号は、心拍信号及び体動信号が混在した信号であるため、心拍検出手段56は、上述したようにローパスフィルター(図示せず)を通過させる。この結果、心拍による脈動を示す心拍信号の波形が得られる。
(S33: Heartbeat signal extraction)
Here, since the acquisition signal acquired by the IQ signal acquisition unit 51 is a signal in which the heartbeat signal and the body motion signal are mixed, the heartbeat detection unit 56 passes the low-pass filter (not shown) as described above. . As a result, a waveform of a heartbeat signal indicating pulsation due to a heartbeat is obtained.

図34は、心拍信号と体動信号とが混在した状態のIQ信号出力を示す図で、バンドパスフィルター後のIQ信号を示している。図35は、図34の信号出力を包絡線処理後、ローパスフィルター処理した後のベクトルノルムの波形を示す図である。図35には、参考のため、リファレンス(実際の脈動波形)も示している。
図34と図35とを比較して明らかなように、ローパスフィルター(図示せず)を通過させることにより、実際の脈動波形と同期した心拍信号の波形が得られている。
FIG. 34 is a diagram showing an IQ signal output in a state where the heartbeat signal and the body motion signal are mixed, and shows the IQ signal after the band-pass filter. FIG. 35 is a diagram showing a vector norm waveform after the signal output of FIG. 34 is subjected to envelope processing and then low-pass filter processing. FIG. 35 also shows a reference (actual pulsation waveform) for reference.
As apparent from a comparison between FIG. 34 and FIG. 35, a waveform of a heartbeat signal synchronized with an actual pulsation waveform is obtained by passing through a low-pass filter (not shown).

心拍検出手段56は、ローパスフィルター通過後の心拍信号(I信号及びQ信号)の波形の周期的な変動に基づいて1心拍に対応する心拍信号を検出し、単位期間における心拍数を心拍情報として算出する。以下、心拍検出の具体的な処理について説明する。   The heartbeat detecting means 56 detects a heartbeat signal corresponding to one heartbeat based on the periodic fluctuation of the waveform of the heartbeat signal (I signal and Q signal) after passing through the low-pass filter, and uses the heart rate in the unit period as heartbeat information. calculate. Hereinafter, specific processing of heartbeat detection will be described.

(S34:単位期間の心拍数と一定期間の心拍数の変動幅算出)
図36は、ローパスフィルター処理後のI信号及びQ信号の信号強度(振幅=I及びQそれぞれの自乗和の平方根)の時系列データを示す図である。図36は図35の一部拡大図に相当する。
心拍検出手段56は、ローパスフィルター処理後のI信号及びQ信号の信号強度(振幅=I及びQそれぞれの自乗和の平方根)の時系列データ(以下、振幅時系列データという)から心拍数をカウントする。図36に示すように、振幅時系列データのピークから次のピークまでを1拍としてカウントする。
(S34: Calculating fluctuation range of heart rate during unit period and heart rate during certain period)
FIG. 36 is a diagram illustrating time-series data of the signal strength (amplitude = square root of square sum of each of I and Q) of the I signal and the Q signal after the low-pass filter processing. FIG. 36 corresponds to a partially enlarged view of FIG.
The heart rate detecting means 56 counts the heart rate from time series data (hereinafter referred to as amplitude time series data) of the signal intensity (amplitude = square root of sum of squares of I and Q) of the I signal and the Q signal after low pass filter processing. To do. As shown in FIG. 36, the period from the peak of the amplitude time series data to the next peak is counted as one beat.

振幅時系列データから心拍数をカウントするための具体的な演算処理としては、図37〜図39に示す方法を用いることができる。図37の方法では、振幅時系列データから一定値を引き算し、引き算後のデータのゼロクロス点を検出する。そして、3つのゼロクロス点ごとに1拍とカウントする。また、別の方法として、図38に示すように振幅時系列データのピークを抽出し、一つのピークが現れてから次のピークが現れるまでを1拍としてカウントするようにしてもよい。また、更に別の方法として、図39に示すように振幅時系列データの谷の底辺を抽出し、一つの谷底辺が現れてから次の谷底辺が現れるまでを1拍としてカウントするようにしてもよい。   As a specific calculation process for counting the heart rate from the amplitude time series data, the method shown in FIGS. 37 to 39 can be used. In the method of FIG. 37, a constant value is subtracted from the amplitude time-series data, and the zero cross point of the data after subtraction is detected. One beat is counted for every three zero-cross points. As another method, the peak of amplitude time-series data may be extracted as shown in FIG. 38 and counted from one peak to the next peak as one beat. Further, as another method, as shown in FIG. 39, the bottom of the valley of the amplitude time series data is extracted, and the time from when one valley bottom appears until the next valley bottom appears is counted as one beat. Also good.

(心拍数時系列データ生成)
心拍検出手段56は、以上の方法で単位期間(例えば過去1分間)の心拍数を算出する。以上の心拍数の算出を一定期間(例えば3分間)に渡って行い、心拍数時系列データを生成する。また、心拍検出手段56は、一定期間内の心拍数の変動幅(標準偏差)を算出する。以上のように、心拍検出手段56は、心拍数及び心拍数の変動幅を心拍情報として算出する。
(Heart rate time series data generation)
The heart rate detecting means 56 calculates the heart rate for a unit period (for example, the past one minute) by the above method. The above heart rate is calculated over a certain period (for example, 3 minutes) to generate heart rate time-series data. The heart rate detecting means 56 calculates the fluctuation range (standard deviation) of the heart rate within a certain period. As described above, the heart rate detecting means 56 calculates the heart rate and the fluctuation range of the heart rate as the heart rate information.

(S35:心拍数の補正要否判定・補正(補正要の場合))
睡眠中において、心拍による体表面の脈動が複雑である場合、例えば1拍の中で体表面が2段階に脈打つ場合が考えられる。この場合、上記の方法では1拍が複数の拍動としてカウントされる場合がある。この場合、心拍数の補正が必要である。よって、ステップS35では、心拍を正確にカウントできているかを判別するための、心拍数の補正要否判定を行う。なお、補正要不要判定処理の詳細は後述することにし、ここでは心拍数を正確にカウントでき、補正不要と判定した場合の生体状態取得処理の説明を続ける。
(S35: Heart rate correction necessity determination / correction (if correction is required))
During sleep, when the pulsation of the body surface due to a heartbeat is complicated, for example, the body surface may pulsate in two stages in one beat. In this case, in the above method, one beat may be counted as a plurality of beats. In this case, the heart rate needs to be corrected. Therefore, in step S35, it is determined whether or not the heart rate needs to be corrected in order to determine whether the heart rate can be accurately counted. The details of the correction necessity determination process will be described later. Here, the description of the biological state acquisition process when it is determined that the heart rate can be accurately counted and correction is unnecessary is continued.

(S36:自律神経の状態判定)
自律神経状態判定手段54Aは、心拍検出手段56で算出された心拍情報に基づいて自律神経の状態を判定するための指標を算出する。この指標は、単位時間の心拍数又は一定期間における心拍数の変動幅そのものの値であってもよいし、何らかの関数にそれぞれを代入して得られた値等でもよく、交感神経が優位なほど、大きい値を取るものとする。この指標により自律神経の状態を判定することができる。例えば、指標と予め設定した閾値とを比較し、指標が閾値よりも大きい場合、交感神経優位と判定し、指標が閾値未満の場合、副交感神経優位と判定する。その他、例えば交感神経の活動度合いを判定するようにしてもよい。
(S36: Autonomic nerve state determination)
The autonomic nerve state determination unit 54 </ b> A calculates an index for determining the state of the autonomic nerve based on the heartbeat information calculated by the heartbeat detection unit 56. This index may be the value of the heart rate per unit time or the fluctuation range of the heart rate over a certain period, or may be a value obtained by substituting each into a certain function, etc. , Take a large value. The state of the autonomic nerve can be determined by this index. For example, the index is compared with a preset threshold. If the index is larger than the threshold, it is determined that the sympathetic nerve is dominant, and if the index is less than the threshold, it is determined that the parasympathetic nerve is dominant. In addition, for example, the degree of sympathetic nerve activity may be determined.

(S37〜S41:睡眠状態判定)
また、睡眠状態判定手段55Aは、心拍検出手段56で算出された心拍情報に基づいて睡眠状態を判定する。次に、睡眠状態判定手段55Aの動作について説明する。
(S37-S41: Sleep state determination)
The sleep state determination unit 55A determines the sleep state based on the heart rate information calculated by the heart rate detection unit 56. Next, the operation of the sleep state determination unit 55A will be described.

睡眠中のヒトの心拍数は、上述した呼吸数と同様、睡眠状態によって様相が変化することが知られている。一般的に深睡眠中の心拍数は低く安定(心拍数変動幅は小さい)、浅い睡眠中は心拍数が高く不安定(心拍数変動幅が大きい)である。また、REM睡眠中は最も不安定で、心拍数変動幅は更に大きい。よって、REM睡眠、浅睡眠、深睡眠を判定するための第1心拍数閾値、第2心拍数閾値(<第1心拍数閾値)、第1心拍数変動幅閾値、第2心拍数変動幅閾値(<第1心拍数変動幅閾値)を予め設定しておき、各閾値との比較により睡眠状態を判定する。   It is known that the human heart rate during sleep changes in appearance depending on the sleep state, similar to the respiratory rate described above. In general, the heart rate during deep sleep is low and stable (the heart rate fluctuation range is small), and during shallow sleep, the heart rate is high and unstable (the heart rate fluctuation range is large). Moreover, it is the most unstable during REM sleep, and the heart rate fluctuation range is even larger. Therefore, the first heart rate threshold value, the second heart rate threshold value (<first heart rate threshold value), the first heart rate fluctuation range threshold value, and the second heart rate fluctuation range threshold value for determining REM sleep, shallow sleep, and deep sleep. (<First heart rate fluctuation range threshold) is set in advance, and the sleep state is determined by comparison with each threshold.

すなわち、心拍数が第1心拍数閾値以上で且つ心拍数変動幅が第1心拍数変動幅閾値以上であればREM睡眠と判定する(S37、S39)。心拍数が第1心拍数閾値未満で第2心拍数閾値以上、且つ心拍数変動幅が第1心拍数変動幅閾値未満で第2心拍数変動幅閾値以上であれば浅睡眠と判定する(S38、S40)。心拍数が第2心拍数閾値未満且つ心拍数変動幅が第2心拍数変動幅閾値未満であれば深睡眠と判定する(S38、S41)。   That is, if the heart rate is equal to or greater than the first heart rate threshold and the heart rate variation is equal to or greater than the first heart rate variation, the REM sleep is determined (S37, S39). If the heart rate is less than the first heart rate threshold value and greater than or equal to the second heart rate threshold value, and the heart rate fluctuation width is less than the first heart rate fluctuation width threshold and greater than or equal to the second heart rate fluctuation width threshold value, it is determined to be shallow sleep (S38). , S40). If the heart rate is less than the second heart rate threshold value and the heart rate fluctuation range is less than the second heart rate fluctuation range threshold value, it is determined to be deep sleep (S38, S41).

これらの各閾値は、学習期間を設けて1睡眠サイクル以上の睡眠データを取得し、その睡眠データに基づいて個人毎に設定するようにしてもよい。学習期間の睡眠データを所定のアルゴリズムに基づいて分析し、閾値となる値を判別して自動設定するようにしてもよい。   These threshold values may be set for each individual based on the sleep data obtained by providing a learning period and acquiring sleep data of one sleep cycle or more. The sleep data during the learning period may be analyzed based on a predetermined algorithm, and a threshold value may be determined and automatically set.

(図33のステップS35の心拍数の補正要否判定の詳細説明)
以下、心拍数の補正要否判定の詳細について説明する。心拍数の補正が必要な場合とは、上述したように、例えば1拍の中で体表面が2段階に脈打つ場合等が該当する。次の図40に、体表面の動きが複雑な場合の体表面の変位量(の平均値)の時系列データの一例を示す。
(Detailed description of determination of necessity of heart rate correction in step S35 in FIG. 33)
Hereinafter, details of the necessity determination of heart rate correction will be described. The case where the heart rate needs to be corrected corresponds to, for example, the case where the body surface pulsates in two stages in one beat as described above. FIG. 40 shows an example of time-series data of the displacement amount (average value) of the body surface when the movement of the body surface is complicated.

図40は、振幅時系列データを示す図で、1拍の中で体表面が2段階に脈打つ場合の心拍信号を示している。
心拍検出手段56は、振幅時系列データから心拍数をカウントする場合、図40の測定データでは、正確には1拍であるところ、図41〜図43に示すように2拍としてカウントされる。図41〜図43は、それぞれ図37〜図39で示したカウント方法に対応している。心拍数の補正要否判定のアルゴリズムは、基本的に実施の形態4の呼吸数の補正要否判定のアルゴリズムと同様であり、以下、心拍数の補正要否判定処理について簡単に説明する。
FIG. 40 is a diagram showing amplitude time-series data, and shows a heartbeat signal when the body surface pulses in two stages in one beat.
When the heart rate detection means 56 counts the heart rate from the amplitude time series data, the measurement data in FIG. 40 is counted as 2 beats as shown in FIGS. 41 to 43 correspond to the counting methods shown in FIGS. 37 to 39, respectively. The heart rate correction necessity determination algorithm is basically the same as the respiratory rate correction necessity determination algorithm of the fourth embodiment, and the heart rate correction necessity determination process will be briefly described below.

図44は、図33の補正要否判定処理及び補正処理(補正要の場合)の流れを示すフローチャートである。また、図45及び図46は、単位期間毎の心拍数と、心拍数の頻度分布とを示す図であり、図45は心拍数カウントが正常に行われている場合、図46は正常に行われていない場合を示している。
図45及び図46との比較から分かるように、正常に心拍数カウントが行われている場合は略正規分布状の形状となるのに対し、正常に行われていない場合は複数(ここでは2つ)の山を持つ形状となる。
FIG. 44 is a flowchart showing the flow of the necessity determination process and the correction process (when correction is required) in FIG. 45 and 46 are diagrams showing a heart rate for each unit period and a frequency distribution of the heart rate. FIG. 45 shows a case where the heart rate count is normally performed, and FIG. The case where it is not broken is shown.
As can be seen from the comparison with FIGS. 45 and 46, when the heart rate count is normally performed, the shape is substantially normal distribution, whereas when it is not normally performed, a plurality of (here 2 Shape).

よって、心拍検出手段56は心拍数の頻度分布を算出し(S51)、該分布が略正規分布状の形状であるか否かをチェックする(S52)。分布が略正規分布状の形状であれば、正常な心拍数算出が行われているものと判断して補正不要と判定する(S53)。一方、分布が略正規分布状の形状から乖離していれば、正常な心拍数算出が行われていないものと判断して補正必要と判定する(S54)。心拍数の分布が略正規分布状の形状であるか否かの判断は、実施の形態4と同様の方法を使用できる。   Therefore, the heart rate detection means 56 calculates the frequency distribution of the heart rate (S51) and checks whether or not the distribution has a substantially normal distribution shape (S52). If the distribution is a substantially normal distribution shape, it is determined that normal heart rate calculation has been performed, and it is determined that correction is unnecessary (S53). On the other hand, if the distribution deviates from the substantially normal distribution shape, it is determined that normal heart rate calculation has not been performed, and it is determined that correction is necessary (S54). The same method as in the fourth embodiment can be used to determine whether or not the heart rate distribution has a substantially normal distribution shape.

上記アルゴリズムで補正必要と判定した場合(S55)、心拍検出手段56は、心拍数の分布の山の個数Nを推定する(例えば最尤推定などで)(S56)。そして、個数Nに基づいてステップS34(図33参照)で算出した心拍数を過去一定期間に渡って補正する(S57)。具体的には、山の個数がN個であった場合、N拍を1拍としてカウントし直す。これによって正確な心拍数の情報を得ることができる。   When it is determined that correction is required by the above algorithm (S55), the heart rate detecting means 56 estimates the number N of peaks of the heart rate distribution (for example, by maximum likelihood estimation) (S56). Then, based on the number N, the heart rate calculated in step S34 (see FIG. 33) is corrected over the past certain period (S57). Specifically, when the number of peaks is N, N beats are counted again as one beat. Thus, accurate heart rate information can be obtained.

以上のように、ステップS54で補正が必要と判定した場合には、補正を行う。そして、補正後の心拍情報に基づいてステップS36の自律神経の状態判定及びステップS37〜S41の睡眠状態の判定を行う。   As described above, when it is determined in step S54 that correction is necessary, correction is performed. Then, based on the corrected heartbeat information, the state determination of the autonomic nerve in step S36 and the sleep state determination in steps S37 to S41 are performed.

演算装置50は以上のようにして判定した自律神経の状態及び睡眠状態の判定結果を例えば空気調和機等の外部機器に出力する。判定結果を受信した機器側では、判定結果に応じた機器制御が行われることになる。機器制御の具体例については後述の実施の形態6で説明する。   The arithmetic device 50 outputs the determination result of the state of the autonomic nerve and the sleep state determined as described above to an external device such as an air conditioner. On the device side that has received the determination result, device control according to the determination result is performed. A specific example of device control will be described in a later-described sixth embodiment.

以上説明したように、本実施の形態5ではIQベクトルのノルムを算出し、そのノルムの時系列データから心拍数を検出するようにした。よって、従来のような周波数解析などの負荷が高い処理が不要となり、低負荷で高速に心拍数の算出を行うことができる。また、負荷が高い処理が不要となるため、安価な演算装置50を用いて心拍数を得ることができる。また、心拍数と相関の深い自律神経の状態及び生体の睡眠状態を高速に判定することができる。なお、自律神経の状態と睡眠状態とには互いに関係性があることから、自律神経の状態を示す前記指標に基づいて睡眠状態を判定するようにしてもよい。心拍に伴った自律神経の活動を推定することで、生理モデルに沿った睡眠状態の判定が可能になる。   As described above, in the fifth embodiment, the norm of the IQ vector is calculated, and the heart rate is detected from the time series data of the norm. Therefore, the conventional high load processing such as frequency analysis is not required, and the heart rate can be calculated at high speed with low load. In addition, since a process with a high load is not required, the heart rate can be obtained using an inexpensive arithmetic device 50. In addition, the state of the autonomic nerve and the sleep state of the living body that are closely correlated with the heart rate can be determined at high speed. Since the state of the autonomic nerve and the sleep state are related to each other, the sleep state may be determined based on the index indicating the state of the autonomic nerve. By estimating the activity of the autonomic nerve accompanying the heartbeat, it becomes possible to determine the sleep state according to the physiological model.

また、本実施の形態5によれば、1心拍を複数心拍にカウントしてしまうカウント誤りを検出することができ、カウント誤りを検出した場合、心拍数を補正するようにしたので、心拍数の算出精度を向上することができる。その結果、自律神経の状態及び睡眠状態の判定精度を向上することができる。   Further, according to the fifth embodiment, it is possible to detect a counting error that counts one heartbeat into a plurality of heartbeats. When a counting error is detected, the heart rate is corrected. Calculation accuracy can be improved. As a result, the determination accuracy of the state of the autonomic nerve and the sleep state can be improved.

なお、心拍による体表面の脈動は動きが速く、且つ動きが複雑であるため、実施の形態4の方法では心拍信号を抽出できない場合がある。すなわち、心拍の折り返し点以外にも速度がゼロになる点が多い(個人差も大きい)。このため、速度がゼロになることを手がかりとする実施の形態4の方法では、心拍を検出することが難しい。これに対し、実施の形態5の方法では、信号強度の時系列変化から心拍を検出するため、簡易に心拍を検出することができる。   In addition, since the pulsation of the body surface due to the heartbeat moves fast and is complicated, the heartbeat signal may not be extracted by the method of the fourth embodiment. In other words, there are many points where the speed becomes zero other than the turning point of the heartbeat (the individual difference is also large). For this reason, it is difficult to detect the heartbeat with the method of the fourth embodiment, which is based on the fact that the speed becomes zero. On the other hand, in the method of the fifth embodiment, since the heartbeat is detected from the time series change of the signal intensity, the heartbeat can be easily detected.

また、本実施の形態5では、心拍を検出する場合について説明したが、必ずしも心拍に限定されず、呼吸及び脈波などIQ検波により変化を情報として取得できるものであれば同様の方法で検出できる。   In the fifth embodiment, the case of detecting a heartbeat has been described. However, the present invention is not necessarily limited to a heartbeat, and can be detected by a similar method as long as changes such as respiration and pulse wave can be acquired as information by IQ detection. .

また、本実施の形態5では、心拍数と心拍数変動幅との両方に基づいて自律神経の状態判定及び睡眠状態判定を行う例を示したが、心拍数と心拍数変動幅のどちらか一方に基づいて判定を行うようにしても良い。心拍数と心拍数変動幅との両方を用いた場合、多次元空間で判定することで、高精度に判定することが可能である。また、自律神経の状態と睡眠状態とには互いに関係性があることから、自律神経の状態を示す前記指標に基づいて睡眠状態を判定するようにしてもよい。   Further, in the fifth embodiment, an example in which the state determination of the autonomic nerve and the sleep state determination are performed based on both the heart rate and the heart rate fluctuation range is shown, but either the heart rate or the heart rate fluctuation range is shown. The determination may be made based on the above. When both the heart rate and the heart rate fluctuation range are used, it is possible to determine with high accuracy by determining in a multidimensional space. Moreover, since the state of the autonomic nerve and the sleep state are related to each other, the sleep state may be determined based on the index indicating the state of the autonomic nerve.

実施の形態6.(体動検出)
実施の形態6は、生体状態として、特に体動を取得する生体状態取得装置について説明する。
Embodiment 6 FIG. (Body motion detection)
In the sixth embodiment, a biological state acquisition device that acquires body movements as the biological state will be described.

図47は、本発明の実施の形態6に係る生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。図47において、図32に示した実施の形態5と同一部分には同一符号を付す。
実施の形態6の生体状態取得システム300は、生体状態取得手段52が、体動検出手段57と、自律神経状態判定手段54Bと、睡眠状態判定手段55Bとを備えており、その他の構成は実施の形態5と同様である。以下、実施の形態6が実施の形態5と異なる部分を中心に説明する。
体動検出手段57は、IQ信号取得手段51で取得された取得信号(I信号及びQ信号)のIQ平面上の軌跡から例えば寝返りなどの体動を検出するものである。
FIG. 47 is a block diagram showing a configuration of a biological state acquisition system according to Embodiment 6 of the present invention. 47, the same reference numerals are given to the same portions as those in the fifth embodiment shown in FIG.
In the biological state acquisition system 300 according to the sixth embodiment, the biological state acquisition unit 52 includes a body movement detection unit 57, an autonomic nerve state determination unit 54B, and a sleep state determination unit 55B, and other configurations are implemented. This is the same as the fifth embodiment. Hereinafter, the difference between the sixth embodiment and the fifth embodiment will be mainly described.
The body motion detecting unit 57 detects body motion such as turning over from the locus on the IQ plane of the acquired signals (I signal and Q signal) acquired by the IQ signal acquiring unit 51.

体動検出手段57は、IQ信号取得手段51で取得された取得信号(I信号及びQ信号)のIQ平面上の点を原点からのベクトルで表現する(以下、このベクトル(IQ平面上の取得信号の位置ベクトル)をIQベクトルという)。体動が生ずるときは、心拍や呼吸と比べて体表面の動きは変位量が大きく、変位する時間は短い。よって、体動が生じた瞬間のIQベクトルのノルムは大きな値となる。体動検出手段57はこの特徴を利用して体動検出を行う。すなわち、体動検出手段57は、各サンプリング毎のIQベクトルのノルム又はノルムの自乗を算出し、単位期間(例えば5秒間)に得られたこれらの値を積算(積分または総和を算出)する。そして、積算値に対して閾値判定を行い、その単位期間における体動の有無を判定する。また、体動検出手段57は、体動の有無判定の結果に基づいて一定期間(例えば8分)内の体動数を算出する。   The body motion detection means 57 expresses a point on the IQ plane of the acquisition signal (I signal and Q signal) acquired by the IQ signal acquisition means 51 as a vector from the origin (hereinafter referred to as this vector (acquisition on the IQ plane). Signal position vector) is called IQ vector). When body movement occurs, the amount of displacement of the body surface movement is larger than that of heartbeat and respiration, and the displacement time is short. Therefore, the norm of the IQ vector at the moment when the body motion occurs becomes a large value. The body motion detection means 57 performs body motion detection using this feature. That is, the body motion detection means 57 calculates the norm of the IQ vector for each sampling or the square of the norm, and integrates these values obtained in a unit period (for example, 5 seconds) (calculates integration or summation). Then, threshold determination is performed on the integrated value, and the presence or absence of body movement in the unit period is determined. In addition, the body motion detecting unit 57 calculates the number of body motions within a certain period (for example, 8 minutes) based on the result of the presence / absence determination of body motion.

自律神経状態判定手段54Bは、体動検出手段57で算出された体動数に基づいて自律神経の状態を判定する。   The autonomic nerve state determination unit 54 </ b> B determines the state of the autonomic nerve based on the number of body movements calculated by the body motion detection unit 57.

睡眠状態判定手段55Bは、体動検出手段57で算出された体動数に基づいて睡眠状態を判定する。   The sleep state determination unit 55 </ b> B determines the sleep state based on the number of body motions calculated by the body motion detection unit 57.

図48は、本発明の実施の形態6に係る演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。
(S61:I信号及びQ信号取得)
生体状態取得システムにおいてIQ検波器20から出力されたI信号及びQ信号は、呼吸や心拍並びに体動も全て混在した信号である。このため、IQ検波器20から出力されたI信号及びQ信号を心拍及び体動検知用の高域のバンドパスフィルター32に通すことにより、心拍信号及び体動信号を抽出する。そして、この信号がAD変換器40でデジタル信号に変換されてIQ信号取得手段51に入力される。なお、バンドパスフィルター32の通過周波数帯域は予め設定されている。このように、IQ信号取得手段51は、ヒトの体表面の動きに応じてAD変換器40から時系列に順次出力されるIQ信号(心拍及び体動信号)を取得する。
FIG. 48 is a flowchart showing the flow of the biological state acquisition process in the arithmetic device according to Embodiment 6 of the present invention.
(S61: I signal and Q signal acquisition)
The I signal and the Q signal output from the IQ detector 20 in the biological state acquisition system are signals in which respiration, heartbeat, and body motion are all mixed. For this reason, the I signal and Q signal output from the IQ detector 20 are passed through the high-frequency bandpass filter 32 for detecting heartbeat and body motion, thereby extracting the heartbeat signal and body motion signal. This signal is converted into a digital signal by the AD converter 40 and input to the IQ signal acquisition means 51. The pass frequency band of the band pass filter 32 is set in advance. In this way, the IQ signal acquisition means 51 acquires IQ signals (heartbeat and body motion signals) sequentially output in time series from the AD converter 40 according to the movement of the human body surface.

(S62:ノルム積算)
そして、体動検出手段57は、サンプリングタイム毎の取得信号(心拍信号及び体動信号が混在した信号)のIQベクトルのノルム(=I及びQそれぞれの自乗和の平方根)を算出し、単位期間(例えば、5秒)のノルムの積算値を算出する。
(S62: Norm integration)
The body motion detection means 57 calculates the norm (= square root of the sum of squares of I and Q) of the IQ vector of the acquired signal (signal in which the heartbeat signal and the body motion signal are mixed) for each sampling time, and the unit period The integrated value of the norm (for example, 5 seconds) is calculated.

(S63〜66:一定期間の体動数算出)
体動検出手段57は、単位期間のノルムの積算値と予め設定された閾値とを比較し(S63)、単位期間のノルムの積算値が閾値以上であれば体動有りと判定し、体動発生数としてカウントする(S64)。単位期間のノルムの積算値が閾値未満であれば、体動無しと判定する(S65)。ステップS31〜S34までの処理を一定期間(例えば8分)行う(S66)。
(S63-66: calculation of the number of body movements during a certain period)
The body motion detection means 57 compares the norm integrated value of the unit period with a preset threshold value (S63), and determines that there is body motion if the integrated value of the norm of the unit period is equal to or greater than the threshold value. The number of occurrences is counted (S64). If the integrated value of the norm of the unit period is less than the threshold value, it is determined that there is no body movement (S65). The processes from step S31 to S34 are performed for a certain period (for example, 8 minutes) (S66).

(S67:自律神経の状態判定)
一定期間が経過すると、自律神経状態判定手段54Bは、ステップS63〜S66でカウントされた一定期間内の体動数に基づき自律神経の状態を判定するための指標を算出する。この指標は、体動数そのものの値であってもよいし、何らかの関数にそれぞれを代入して得られた値等でもよく、ここでは交感神経が優位なほど、大きい値を取るものとする。この指標により、自律神経の状態を判定することができる。例えば、指標と予め設定した閾値とを比較し、指標が閾値よりも大きい場合、交感神経優位と判定し、指標が閾値未満の場合、副交感神経優位と判定する。その他、例えば交感神経の活動度合いを判定するようにしてもよい。
(S67: Autonomic nerve state determination)
When the certain period has elapsed, the autonomic nerve state determination unit 54B calculates an index for determining the state of the autonomic nerve based on the number of body movements within the certain period counted in steps S63 to S66. This index may be the value of the number of body movements itself, or may be a value obtained by substituting each into a certain function. Here, the larger the sympathetic nerve is, the larger the value is. With this index, the state of the autonomic nerve can be determined. For example, the index is compared with a preset threshold. If the index is larger than the threshold, it is determined that the sympathetic nerve is dominant, and if the index is less than the threshold, it is determined that the parasympathetic nerve is dominant. In addition, for example, the degree of sympathetic nerve activity may be determined.

(S68〜S74:睡眠状態判定)
また、睡眠状態判定手段55Bは、一定期間の体動数に基づいて睡眠状態を判定する。次に、睡眠状態判定手段55Bの動作について説明する。
(S68-S74: Sleep state determination)
Moreover, the sleep state determination means 55B determines a sleep state based on the number of body movements during a certain period. Next, the operation of the sleep state determination unit 55B will be described.

睡眠中のヒトの体動は、睡眠状態によって様相が変化することが知られている。一般的に深睡眠中及びREM睡眠中の体動数は少なく、睡眠が浅くなるほど体動数が多くなり、覚醒状態では最も体動数が多くなる。よって、覚醒、浅睡眠、REM睡眠及び深睡眠をそれぞれ判定するための第1体動数閾値、第2体動数閾値(<第1体動数閾値)及び第3体動数閾値(<第2体動数閾値)を予め実験などにより求めて設定しておき、各閾値との比較により睡眠状態を判定する。   It is known that aspects of human body movement during sleep change depending on the sleep state. Generally, the number of body movements during deep sleep and REM sleep is small, and the number of body movements increases as sleep becomes shallower, and the number of body movements increases most in the awake state. Therefore, the first body motion threshold, the second body motion threshold (<first body motion threshold), and the third body motion threshold (<first motion) for determining awakening, light sleep, REM sleep, and deep sleep, respectively. (2 body motion frequency threshold) is obtained and set in advance by experiments or the like, and the sleep state is determined by comparison with each threshold.

すなわち、一定期間の体動数が第1体動数閾値以上であれば覚醒と判定する(S68、S69)。一定期間の体動数が第1体動数閾値未満で且つ第2体動数閾値以上であれば浅睡眠と判定する(S70、S71)。一定期間の体動数が第2体動数閾値未満で且つ第3体動数閾値以上であればREM睡眠と判定する(S72、S73)。一定期間の体動数が第3体動数閾値未満であれば深睡眠と判定する(S72、S74)。   That is, if the number of body motions during a certain period is equal to or greater than the first body motion number threshold value, it is determined that the user is awake (S68, S69). If the number of body motions in a certain period is less than the first body motion number threshold and greater than or equal to the second body motion number threshold, it is determined that the sleep is shallow (S70, S71). If the number of body motions in a certain period is less than the second body motion number threshold value and greater than or equal to the third body motion number threshold value, it is determined as REM sleep (S72, S73). If the number of body motions during a certain period is less than the third body motion number threshold, it is determined that the sleep is deep (S72, S74).

これらの各閾値は、学習期間を設けて1睡眠サイクル以上の睡眠データを取得し、その睡眠データに基づいて個人毎に設定するようにしてもよい。また、学習期間の睡眠データを所定のアルゴリズムに基づいて分析し、閾値となる値を判別して自動設定するようにしてもよい。   These threshold values may be set for each individual based on the sleep data obtained by providing a learning period and acquiring sleep data of one sleep cycle or more. Further, sleep data during the learning period may be analyzed based on a predetermined algorithm, and a threshold value may be determined and automatically set.

演算装置50は以上のようにして判定された自律神経の状態及び睡眠状態の判定結果を上記実施の形態1〜3で説明したように空気調和機1に出力する。   The arithmetic unit 50 outputs the determination result of the state of the autonomic nerve and the sleep state determined as described above to the air conditioner 1 as described in the first to third embodiments.

以上説明したように、本実施の形態6ではIQベクトルのノルムの積算値から体動の有無を検出するようにした。すなわち、従来のような周波数解析などの負荷が高い処理が不要となり、低負荷で高速に体動の有無検出及び一定期間内の体動数算出を行うことができる。また、負荷が高い処理が不要となるため、安価な演算装置50を用いて体動情報を得ることができる。また、体動情報と相関の深い自律神経の状態及び睡眠状態を高速に判定することができる。なお、自律神経の状態と睡眠状態とには互いに関係性があることから、自律神経の状態を示す前記指標に基づいて睡眠状態を判定するようにしてもよい。心拍に伴った自律神経の活動を推定することで、生理モデルに沿った睡眠状態の判定が可能になる。   As described above, in the sixth embodiment, the presence or absence of body movement is detected from the integrated value of the norm of the IQ vector. That is, the conventional high-load processing such as frequency analysis is not required, and it is possible to detect the presence / absence of body movement and calculate the number of body movements within a certain period of time with a low load. Further, since a process with a high load is not required, body motion information can be obtained using an inexpensive arithmetic device 50. In addition, the state of the autonomic nerve and the sleep state that are closely correlated with the body motion information can be determined at high speed. Since the state of the autonomic nerve and the sleep state are related to each other, the sleep state may be determined based on the index indicating the state of the autonomic nerve. By estimating the activity of the autonomic nerve accompanying the heartbeat, it becomes possible to determine the sleep state according to the physiological model.

実施の形態7.(呼吸、心拍及び体動の組合せ)
上記実施の形態4〜6では、生体状態取得手段52がそれぞれ呼吸検出手段53、心拍検出手段56、体動検出手段57を別々に備えた例を説明した。実施の形態7の生体状態取得システムにおける生体状態取得手段52は、これら全ての検出手段を備えた構成としたものである。
Embodiment 7 FIG. (Combination of breathing, heart rate and body movement)
In Embodiments 4 to 6 described above, examples have been described in which the biological state acquisition unit 52 includes a respiration detection unit 53, a heartbeat detection unit 56, and a body motion detection unit 57, respectively. The biological state acquisition unit 52 in the biological state acquisition system of the seventh embodiment is configured to include all these detection units.

図49は、本発明の実施の形態7に係る生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。図49において、図16、図32、図47に示した実施の形態4〜6のブロック図と同一部分には同一符号を付す。
実施の形態7の生体状態取得システム400は、生体状態取得手段52が、実施の形態4〜6と同様の呼吸検出手段53、心拍検出手段56及び体動検出手段57を備えている。更に、生体状態取得手段52は、各検出手段53,56,57の検出結果(ヒト(生体)の呼吸数、呼吸周期変動(呼吸数変動)、心拍数、心拍数変動、体動数)を適宜組み合わせて自律神経状態を判定する自律神経状態判定手段54Cを備えている。また、生体状態取得手段52は、各検出手段53,56,57の検出結果(ヒト(生体)の呼吸数、呼吸周期変動(呼吸数変動)、心拍数、心拍数変動、体動数)を適宜組み合わせてヒトの睡眠状態を判定する睡眠状態判定手段55Cを備えている。これら複数の検出結果を組み合わせて自律神経の状態及び睡眠状態を判定することにより、心拍、呼吸及び体動のそれぞれのみを用いて自律神経の状態及び睡眠状態を判定する方法と比べて、高精度な判定が可能である。以下、実施の形態7が実施の形態4〜6と異なる部分を中心に説明する。
FIG. 49 is a block diagram showing a configuration of the biological state acquisition system according to Embodiment 7 of the present invention. In FIG. 49, the same components as those in the block diagrams of the fourth to sixth embodiments shown in FIGS. 16, 32, and 47 are denoted by the same reference numerals.
In the biological state acquisition system 400 of the seventh embodiment, the biological state acquisition unit 52 includes a respiration detection unit 53, a heartbeat detection unit 56, and a body movement detection unit 57 similar to those in the fourth to sixth embodiments. Furthermore, the biological state acquisition means 52 obtains the detection results (respiration rate of human (living body), respiratory cycle fluctuation (respiration rate fluctuation), heart rate, heart rate fluctuation, body motion number) of each detection means 53, 56, 57. An autonomic nerve state determination unit 54C that determines an autonomic nerve state in an appropriate combination is provided. In addition, the biological state acquisition unit 52 obtains the detection results (respiration rate of human (living body), respiratory cycle variation (respiration rate variation), heart rate, heart rate variation, body motion number) of the detection units 53, 56, and 57. A sleep state determination unit 55C that determines a human sleep state in an appropriate combination is provided. By combining these multiple detection results to determine the state of the autonomic nerve and the sleep state, it is more accurate than the method of determining the state of the autonomic nerve and the sleep state using only the heartbeat, respiration, and body movement. Judgment is possible. The following description will focus on the differences of the seventh embodiment from the fourth to sixth embodiments.

図50は、浅睡眠(覚醒含む)、深睡眠及びREM睡眠のそれぞれの場合の体動、呼吸及び心拍の特徴を示した図で、単位期間の体動数、呼吸数及び心拍数をそれぞれ時系列にプロットした図である。なお、体動についてはIQベクトルのノルムの時系列データも図50と同様の特徴を示す線図となる。浅睡眠と覚醒とは、体動、呼吸及び心拍のそれぞれにおいて同様の特徴を有していることから、一つの項目にまとめている。なお、覚醒時の体動は、浅睡眠の場合に比べて更に体動の動きが大きく、また発生数も多い特徴を有しており、図中に点線で示している。   FIG. 50 is a diagram showing the characteristics of body movement, breathing, and heart rate in each case of shallow sleep (including awakening), deep sleep, and REM sleep. It is the figure plotted to the series. As for body motion, the time series data of the norm of the IQ vector is also a diagram showing the same characteristics as in FIG. Since light sleep and awakening have the same characteristics in each of body movement, breathing, and heart rate, they are combined into one item. The body movement at the time of awakening has a feature that the movement of the body movement is larger and the number of occurrences is larger than that in the case of shallow sleep, and is indicated by a dotted line in the figure.

図50から明らかなように、体動は、浅睡眠(覚醒含む)の場合、深睡眠及びREM睡眠の場合に比べて動きが大きくまた発生回数も多い。このため、体動情報により浅睡眠である第1状態か、深睡眠又はREM睡眠のどちらかである第2状態かを区別できる。また、実施の形態6で説明したように、体動数のみで深睡眠とREM睡眠とを区別することも可能ではあるが、両睡眠状態共、体動の動きが小さくまた発生回数が少ないため、高精度な睡眠状態の判定は難しい。しかし、図50の呼吸及び心拍に着目すると、呼吸及び心拍は深睡眠では安定し、REM睡眠では不安定であるという特徴がある。よって、呼吸と心拍のうち少なくとも一方を更に用いることにより深睡眠とREM睡眠とを区別することが可能である。
実施の形態7の演算装置50は、以上の特徴を踏まえた睡眠状態の判定を行う。
As is clear from FIG. 50, the body movement is larger and more frequently generated in shallow sleep (including awakening) than in deep sleep and REM sleep. For this reason, it can distinguish from the 1st state which is a shallow sleep, or the 2nd state which is either deep sleep or REM sleep by body motion information. In addition, as described in the sixth embodiment, it is possible to distinguish deep sleep and REM sleep only by the number of body movements, but since both sleep states have small movements and the number of occurrences is small. It is difficult to determine a sleep state with high accuracy. However, focusing on the respiration and heartbeat in FIG. 50, the respiration and heartbeat are stable in deep sleep and unstable in REM sleep. Therefore, deep sleep and REM sleep can be distinguished by further using at least one of respiration and heartbeat.
The computing device 50 according to the seventh embodiment determines the sleep state based on the above characteristics.

図51は、本発明の実施の形態7に係る演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。
(S81〜S83:体動、呼吸、心拍に関する情報取得)
生体状態取得手段52の体動検出手段57、呼吸検出手段53及び心拍検出手段56のそれぞれは、ある睡眠状態判定期間(例えば8分間)内において、体動、呼吸及び心拍をそれぞれ検出する。体動検出手段57、呼吸検出手段53及び心拍検出手段56のそれぞれの動作は上記実施の形態と同様であり、体動検出手段57は体動数を算出し(S81)、呼吸検出手段53は呼吸数及び呼吸周期の変動幅を算出する(S82)。心拍検出手段56は心拍数及び心拍数変動幅を算出する(S83)。
FIG. 51 is a flowchart showing the flow of the biological state acquisition process in the arithmetic device according to Embodiment 7 of the present invention.
(S81-S83: Acquisition of information on body movement, breathing, heart rate)
Each of the body motion detection unit 57, the respiration detection unit 53, and the heart rate detection unit 56 of the biological state acquisition unit 52 detects the body motion, respiration, and heart rate within a certain sleep state determination period (for example, 8 minutes). The operations of the body motion detection unit 57, the respiration detection unit 53, and the heart rate detection unit 56 are the same as those in the above embodiment. The body motion detection unit 57 calculates the number of body motions (S81), and the respiration detection unit 53 The fluctuation range of the respiratory rate and the respiratory cycle is calculated (S82). The heart rate detecting means 56 calculates a heart rate and a heart rate fluctuation range (S83).

(S84:自律神経状態判定)
そして、自律神経状態判定手段54Cは、体動、呼吸及び心拍に関する各種算出結果に基づき自律神経の状態を判定する。すなわち、体動発生数、呼吸数、呼吸周期の変動幅、心拍数及び心拍数の変動幅を複数組み合わせて用い、自律神経の状態を判定するための指標を算出する。この指標は何らかの関数にそれぞれを代入して得られた値等でもよく、交感神経が優位なほど、大きい値を取るものとする。この指標により、自律神経の状態を判定することができる。例えば、指標と予め設定した閾値とを比較し、指標が閾値よりも大きい場合、交感神経優位と判定し、指標が閾値未満の場合、副交感神経優位と判定する。その他、例えば交感神経の活動度合いを判定するようにしてもよい。
(S84: Autonomic state determination)
Then, the autonomic nerve state determination unit 54C determines the state of the autonomic nerve based on various calculation results related to body movement, respiration, and heartbeat. That is, an index for determining the state of the autonomic nerve is calculated using a combination of the number of body movement occurrences, the number of breaths, the fluctuation range of the respiratory cycle, the heart rate, and the fluctuation range of the heart rate. This index may be a value obtained by substituting each into some function, and takes a larger value as the sympathetic nerve is more dominant. With this index, the state of the autonomic nerve can be determined. For example, the index is compared with a preset threshold. If the index is larger than the threshold, it is determined that the sympathetic nerve is dominant, and if the index is less than the threshold, it is determined that the parasympathetic nerve is dominant. In addition, for example, the degree of sympathetic nerve activity may be determined.

(S85〜S91:睡眠状態判定)
また、睡眠状態判定手段55Cは、体動検出手段57で算出された一定期間の体動数に基づいて、まず、睡眠状態が覚醒又は浅睡眠の第1状態か、REM睡眠又は深睡眠のどちらかである第2状態かを区別する。すなわち、体動数が第2体動数閾値(実施の形態6の図48参照)以上で、且つ体動信号のIQベクトルのノルムの積算値が予め設定された第1体動積算値閾値よりも大きいか否かを判断する(S85)。この判断がYESであれば、睡眠状態が第1状態と判定し、覚醒又は浅睡眠のどちらかであると判断できる。
(S85-S91: Sleep state determination)
In addition, the sleep state determination unit 55C first determines whether the sleep state is the first state of awakening or shallow sleep, REM sleep or deep sleep based on the number of body movements for a certain period calculated by the body motion detection unit 57. The second state is distinguished. That is, the number of body motions is greater than or equal to the second body motion number threshold (see FIG. 48 of the sixth embodiment), and the integrated value of the norm of the IQ vector of the body motion signal is greater than the preset first body motion integrated value threshold. It is determined whether or not is larger (S85). If this determination is YES, the sleep state is determined to be the first state, and it can be determined that it is either awake or shallow sleep.

この場合、続いて、睡眠状態が覚醒と浅睡眠のどちらであるかを区別するための判断を行う。すなわち、一定期間の体動数が第1体動数閾値(実施の形態6の図48参照)以上で、且つ体動信号のIQベクトルのノルムの積算値が予め設定された第2体動積算値閾値(>第1体動積算値閾値)以上の場合(S86)、覚醒と判定する(S87)。一方、このステップS87の判断がNOであれば、浅睡眠と判定する(S88)。   In this case, subsequently, a determination is made to distinguish whether the sleep state is awake or shallow sleep. That is, the second body motion integration in which the number of body motions during a certain period is equal to or greater than the first body motion number threshold (see FIG. 48 of the sixth embodiment) and the norm integrated value of the IQ vector of the body motion signal is preset. When the value is greater than or equal to the value threshold (> first body motion integrated value threshold) (S86), it is determined that the user is awake (S87). On the other hand, if the determination in step S87 is NO, it is determined to be light sleep (S88).

また、ステップS85の判断がNOであり、第2状態と判定した場合、続いて、睡眠状態判定手段55Cは睡眠状態がREM睡眠又は深睡眠のどちらであるかを判定する。すなわち、呼吸と心拍の少なくとも一方が安定であるか、又は不安定であるかを判断する。不安定と判断した場合、REM睡眠と判定し(S90)、安定と判断した場合、深睡眠と判定する(S91)。安定又は不安定の判定は、呼吸数及び呼吸周期の変動幅、又は心拍数及び心拍数変動幅に基づいて行うようにすればよい。   If the determination in step S85 is NO and the second state is determined, then the sleep state determination means 55C determines whether the sleep state is REM sleep or deep sleep. That is, it is determined whether at least one of respiration and heartbeat is stable or unstable. If it is determined to be unstable, it is determined to be REM sleep (S90), and if it is determined to be stable, it is determined to be deep sleep (S91). The determination of stable or unstable may be made based on the fluctuation rate of the respiratory rate and the respiratory cycle, or the heart rate and the fluctuation rate of the heart rate.

以上説明したように、本実施の形態7では、呼吸検出手段53、心拍検出手段56及び体動検出手段57の算出結果を組み合わせて自律神経の状態及び睡眠状態を判定する。これにより、心拍、呼吸及び体動のそれぞれのみを用いて自律神経の状態及び睡眠状態を判定する方法と比べて高精度で詳細な判定が可能である。すなわち、上記実施の形態6の体動検出手段57の算出結果のみでは高精度な判定が難しかった深睡眠とREM睡眠との判定精度を高めることが可能となる。なお、図51のフローチャートでは、呼吸及び心拍の両方を検出するようにしているが、少なくともどちらか一方を検出し、ステップS89では、検出した側の安定又は不安定を判定すればよい。   As described above, in the seventh embodiment, the state of the autonomic nerve and the sleep state are determined by combining the calculation results of the respiration detection unit 53, the heartbeat detection unit 56, and the body motion detection unit 57. Thereby, it is possible to make a detailed determination with higher accuracy than the method of determining the state of the autonomic nerve and the sleep state using only the heartbeat, the respiration, and the body movement. That is, it becomes possible to improve the determination accuracy of deep sleep and REM sleep, which is difficult to determine with high accuracy only by the calculation result of the body motion detection unit 57 of the sixth embodiment. In the flowchart of FIG. 51, both respiration and heartbeat are detected, but at least one of them may be detected, and in step S89, it may be determined whether the detected side is stable or unstable.

ところで、上記実施の形態4〜7で用いる各閾値(第1呼吸数閾値、第2呼吸数閾値、第1心拍数閾値等)の設定は、例えば脳波等の測定データと組み合わせて、例えば以下のようにして求めることもできる。すなわち、脳波等の別装置の測定データに基づく睡眠状態の判別結果を基に、以下の方法で各閾値を求める。
数日間睡眠状態を測定する学習期間を設けて入眠から起床までの睡眠状態サイクルを学習し、その学習期間における学習データが、脳波等の別装置の測定データに基づく睡眠状態の判別結果と一致するように各閾値を設定する。
By the way, the setting of each threshold value (first respiratory rate threshold value, second respiratory rate threshold value, first heart rate threshold value, etc.) used in the above embodiments 4 to 7 is combined with measurement data such as an electroencephalogram, for example, It can also be obtained in this way. That is, each threshold value is obtained by the following method based on a sleep state discrimination result based on measurement data of another device such as an electroencephalogram.
Learn a sleep state cycle from sleep onset to wake up by measuring a sleep state for several days, and the learning data in that learning period matches the sleep state discrimination result based on the measurement data of another device such as brain waves Each threshold is set as follows.

また、睡眠状態判定手段55は、学習期間を設けて入眠から起床までの睡眠状態サイクルを学習し、その学習期間における睡眠状態サイクルが基本の睡眠状態サイクルに近づくように各閾値を変更するようにしてもよい。具体的には例えば、深睡眠の時間が全体の2〜3割の割合になるように各閾値を調整する。閾値の設定次第でREM睡眠、浅睡眠及び深睡眠それぞれの割合が変化するため、閾値の値を少しずつ変更しながら深睡眠の割合が全体の2〜3割となるように閾値を決定するようにしてもよい。   The sleep state determination means 55 provides a learning period to learn the sleep state cycle from sleep onset to wake-up, and changes each threshold so that the sleep state cycle in the learning period approaches the basic sleep state cycle. May be. Specifically, for example, each threshold is adjusted so that the deep sleep time is 20 to 30% of the total time. Since the ratios of REM sleep, shallow sleep, and deep sleep change depending on the setting of the threshold, the threshold is determined so that the ratio of deep sleep becomes 20-30% of the whole while changing the threshold value little by little. It may be.

また、体動のみで睡眠状態を判定する場合に、体動のみでは区別し難いREM睡眠と深睡眠とを区別するための閾値を決定する際には、以下のように設定してもよい。例えば深睡眠の割合を深睡眠とREM睡眠との合計に対して3〜4割(前記全体の2〜3割よりも少し高い値)となるように閾値を設定する。   Moreover, when determining a sleep state only by a body motion, when determining the threshold value for distinguishing REM sleep and deep sleep which are hard to distinguish only by a body motion, you may set as follows. For example, the threshold value is set so that the ratio of deep sleep is 30 to 40% (a value slightly higher than 20 to 30% of the total) with respect to the sum of deep sleep and REM sleep.

また、学習期間における睡眠状態サイクルが基本の睡眠状態サイクルに近づくように各閾値を変更する例として、他に例えば、睡眠中の90分の睡眠サイクルの繰り返し回数から各閾値を設定することも可能である。90分の睡眠サイクルの繰り返し回数を何回かに設定(例えば4回)し、その回数となるように各閾値を設定する。また、深睡眠の割合と睡眠サイクルの繰り返し回数から決定しても良い。また、例えば年齢などに応じて、深睡眠の割合や睡眠サイクルの繰り返し回数の傾向が異なる場合には、その年齢に応じた傾向に基づいて各閾値を設定するようにしてもよい。   In addition, as an example of changing each threshold so that the sleep state cycle in the learning period approaches the basic sleep state cycle, for example, it is also possible to set each threshold from the number of 90-minute sleep cycles repeated during sleep It is. The number of repetitions of the 90-minute sleep cycle is set to several times (for example, four times), and each threshold value is set so as to be the number of times. Moreover, you may determine from the ratio of deep sleep and the repetition frequency of a sleep cycle. Further, for example, when the tendency of the deep sleep ratio or the number of repetitions of the sleep cycle varies depending on the age, each threshold value may be set based on the tendency corresponding to the age.

実施の形態8.(IQ平面上の軌跡の安定度に基づく自律神経の状態及び睡眠状態判定)
上記各実施の形態では、呼吸、心拍、体動に基づいて自律神経の状態及び睡眠状態を判定していたが、実施の形態8では、IQ平面上に描かれる軌跡から直接自律神経の状態及び睡眠状態を判定する生体状態取得システムについて説明する。
Embodiment 8 FIG. (Autonomic nerve state and sleep state determination based on stability of locus on IQ plane)
In each of the above embodiments, the state of the autonomic nerve and the sleep state are determined based on respiration, heartbeat, and body movement. However, in Embodiment 8, the state of the autonomic nerve directly from the trajectory drawn on the IQ plane and A biological state acquisition system for determining a sleep state will be described.

図52は、本発明の実施の形態8に係る生体状態取得システムの構成を示すブロック図である。図52において、図16に示した実施の形態4と同一部分には同一符号を付す。
実施の形態8の生体状態取得システム500は、生体状態取得手段52が、安定度算出手段58と、自律神経状態判定手段54Dと、睡眠状態判定手段55Dとを備えている。また、バンドパスフィルター30Aの通過周波数帯域は、安定度算出手段58における安定算出処理に適した帯域として予め設定されている。その他の構成は実施の形態4と同様である。以下、実施の形態8が実施の形態4と異なる部分を中心に説明する。
安定度算出手段58は、IQ信号取得手段51で取得された取得信号(I信号及びQ信号)のIQ平面上の軌跡の安定度を算出する。安定度の算出方法については後述する。測定対象となる生体が深睡眠中にあるときは筋肉の活動が安定するため、図53に示すように、取得信号はIQ平面上でほぼ同じ軌跡を繰り返し描く。一方、深睡眠以外の場合は、取得信号はIQ平面上に図54のような不安定な軌跡を描く。このように、軌跡の安定度は、覚醒、REM睡眠、浅睡眠、深睡眠の順に高くなり、睡眠状態と相関がある。よって、軌跡の安定度から睡眠状態を判定することが可能である。
FIG. 52 is a block diagram showing a configuration of the biological state acquisition system according to Embodiment 8 of the present invention. In FIG. 52, the same parts as those of the fourth embodiment shown in FIG.
In the biological state acquisition system 500 according to the eighth embodiment, the biological state acquisition unit 52 includes a stability calculation unit 58, an autonomic nerve state determination unit 54D, and a sleep state determination unit 55D. Further, the pass frequency band of the band pass filter 30 </ b> A is set in advance as a band suitable for the stability calculation processing in the stability calculation means 58. Other configurations are the same as those in the fourth embodiment. The following description will focus on the differences of the eighth embodiment from the fourth embodiment.
The stability calculation means 58 calculates the stability of the trajectory on the IQ plane of the acquisition signals (I signal and Q signal) acquired by the IQ signal acquisition means 51. A method for calculating the stability will be described later. Since the muscle activity is stable when the living body to be measured is in deep sleep, the acquired signal repeatedly draws substantially the same locus on the IQ plane as shown in FIG. On the other hand, in cases other than deep sleep, the acquired signal draws an unstable locus as shown in FIG. 54 on the IQ plane. Thus, the stability of the trajectory increases in the order of awakening, REM sleep, shallow sleep, and deep sleep, and is correlated with the sleep state. Therefore, the sleep state can be determined from the stability of the trajectory.

以下、安定度の算出方法の具体例について説明する。
(安定度の算出方法1)
IQ平面をM×M個の画素からなる量子化した有限平面で表現する。一定期間内に測定データがIQ平面上に描く軌跡に用いられる画素数をカウントし、この逆数を軌跡の安定度の指標とする。量子化したIQ平面上で用いられる画素数は、軌跡が不安定である度合いに応じて多くなる。よって、不安定であるほど安定度の指標は小さな値となり、これを安定度の指標とする。
Hereinafter, a specific example of the stability calculation method will be described.
(Stability calculation method 1)
The IQ plane is expressed by a quantized finite plane composed of M × M pixels. The number of pixels used in the trajectory drawn by the measurement data on the IQ plane within a certain period is counted, and this reciprocal is used as an index of the stability of the trajectory. The number of pixels used on the quantized IQ plane increases according to the degree to which the locus is unstable. Accordingly, the stability index becomes a smaller value as it becomes unstable, and this is used as the stability index.

(安定度の算出方法2)
IQ平面上に一定期間に描かれる軌跡と、この直後に描かれる軌跡の類似度を算出し、これを軌跡の安定度の指標とする。類似度は相互情報量、相関係数などを用いる。
(Stability calculation method 2)
The similarity between the trajectory drawn on the IQ plane for a certain period and the trajectory drawn immediately after this is calculated, and this is used as an index of the stability of the trajectory. The degree of similarity uses mutual information, correlation coefficient, and the like.

睡眠状態判定手段55Dは、安定度算出手段58で算出した軌跡の安定度の指標を閾値判定することで睡眠状態を判定する。判定に用いる閾値(第1安定度閾値、第2安定度閾値及び第3安定度閾値)は、予め演算装置50内のメモリに記憶されていても良いし、個人別に自動設定するようにしてもよい。自動設定する場合には、学習期間を設けて1睡眠サイクル以上の睡眠データを取得し、その睡眠データから軌跡の安定度の分布推定を行い、その分布に基づいて適宜閾値を設定する。   The sleep state determination unit 55D determines the sleep state by determining the threshold value of the stability index of the trajectory calculated by the stability calculation unit 58. The threshold values (first stability threshold value, second stability threshold value, and third stability threshold value) used for the determination may be stored in advance in the memory in the arithmetic device 50, or may be automatically set for each individual. Good. In the case of automatic setting, sleep data of one sleep cycle or more is acquired by providing a learning period, the distribution of the stability of the trajectory is estimated from the sleep data, and a threshold is appropriately set based on the distribution.

図55は、本発明の実施の形態8に係る演算装置における生体状態取得処理の流れを示すフローチャートである。
(S101:I信号及びQ信号取得)
生体状態取得システム500においてIQ検波器20から出力されたI信号及びQ信号は、呼吸や心拍並びに体動も全て混在した信号であるため、その信号をバンドパスフィルター30Aに通すことにより安定度算出に適した信号が抽出される。そして、この信号がAD変換器40でデジタル信号に変換されてIQ信号取得手段51に入力される。このように、IQ信号取得手段51は、ヒトの体表面の動きに応じてAD変換器40から時系列に順次出力されるIQ信号を取得する。
FIG. 55 is a flowchart showing the flow of the biological state acquisition process in the arithmetic device according to Embodiment 8 of the present invention.
(S101: I signal and Q signal acquisition)
Since the I signal and the Q signal output from the IQ detector 20 in the biological state acquisition system 500 are signals in which respiration, heartbeat, and body motion are all mixed, the stability is calculated by passing the signal through the bandpass filter 30A. A signal suitable for is extracted. This signal is converted into a digital signal by the AD converter 40 and input to the IQ signal acquisition means 51. As described above, the IQ signal acquisition unit 51 acquires the IQ signals sequentially output in time series from the AD converter 40 in accordance with the movement of the human body surface.

(S102:一定期間の測定データをIQ平面上にプロット)
安定度算出手段58は、一定期間内にサンプリングタイム毎に得られる取得信号(I信号及びQ信号)をIQ平面上にプロットする。
(S102: Plot measurement data for a certain period on the IQ plane)
The stability calculation means 58 plots the acquired signals (I signal and Q signal) obtained at each sampling time within a certain period on the IQ plane.

(S103:軌跡の安定度算出)
安定度算出手段58は、IQ平面上にプロットされたサンプリングタイム毎の取得信号が描く軌跡の安定度を算出する。なお、軌跡の安定度そのものを自律神経の状態を判定するための指標としてもよい。この指標により自律神経の状態を判定することができる。例えば、指標と予め設定した閾値とを比較し、指標が閾値よりも大きい場合、交感神経優位と判定し、指標が閾値未満の場合、副交感神経優位と判定する。その他、例えば交感神経の活動度合いを判定するようにしてもよい。
(S103: locus stability calculation)
The stability calculation means 58 calculates the stability of the trajectory drawn by the acquired signal for each sampling time plotted on the IQ plane. The stability of the trajectory itself may be used as an index for determining the state of the autonomic nerve. The state of the autonomic nerve can be determined by this index. For example, the index is compared with a preset threshold. If the index is larger than the threshold, it is determined that the sympathetic nerve is dominant, and if the index is less than the threshold, it is determined that the parasympathetic nerve is dominant. In addition, for example, the degree of sympathetic nerve activity may be determined.

(S104〜S110:睡眠状態判定)
睡眠状態判定手段55Dは、安定度算出手段58で算出された安定度と予め設定された第1安定度閾値、第2安定度閾値(<第1安定度閾値)、第3安定度閾値(<第2安定度閾値)とを比較し、睡眠状態を判定する。すなわち、安定度が第1安定度閾値以上であれば覚醒と判定し(S104、S105)、第1安定度閾値未満で且つ第2安定度閾値以上であればREM睡眠と判定する(S106、S107)。また、安定度が第2安定度閾値未満で且つ第3安定度閾値以上であれば浅睡眠と判定し(S108、S109)、第3安定度閾値未満であれば深睡眠と判定する(S108、S110)。
(S104-S110: Sleep state determination)
The sleep state determination unit 55D includes the stability calculated by the stability calculation unit 58, a preset first stability threshold, a second stability threshold (<first stability threshold), and a third stability threshold (< The second stability threshold) is compared to determine the sleep state. That is, if the stability is equal to or higher than the first stability threshold, it is determined that the user is awake (S104, S105), and if the stability is lower than the first stability threshold and equal to or higher than the second stability threshold, it is determined that the sleep is REM (S106, S107). ). Further, if the stability is less than the second stability threshold and not less than the third stability threshold, it is determined as shallow sleep (S108, S109), and if it is less than the third stability threshold, it is determined as deep sleep (S108, S110).

演算装置50は以上のようにして判定された睡眠状態の判定結果を上記実施の形態1〜3で説明したように空気調和機1に出力する。   The arithmetic unit 50 outputs the determination result of the sleep state determined as described above to the air conditioner 1 as described in the first to third embodiments.

以上説明したように、実施の形態8では、一定期間内に取得信号がIQ平面上で描く軌跡の安定度を指標とし、これを基に自律神経の状態及び睡眠状態を判定するようにした。このため、上記実施の形態4〜7の場合と同様に、周波数解析などが不要で、低負荷、高速に自律神経の状態及び睡眠状態の判定が行える。また、心拍数又は呼吸数を算出することなく、軌跡の安定度から直接的且つ簡易に自律神経の状態及び睡眠状態を判定することができる。よって、体表面の動きが複雑で心拍数、呼吸数の誤算出が避けられないような場合でも、その影響を受けることなく自律神経の状態及び睡眠状態の判定が可能である。   As described above, in the eighth embodiment, the stability of the trajectory drawn on the IQ plane by the acquired signal within a certain period is used as an index, and the state of the autonomic nerve and the sleep state are determined based on this. For this reason, as in the case of the fourth to seventh embodiments, frequency analysis or the like is unnecessary, and the determination of the state of the autonomic nerve and the sleep state can be performed with low load and high speed. Further, the state of the autonomic nerve and the sleep state can be determined directly and simply from the stability of the trajectory without calculating the heart rate or the respiratory rate. Therefore, even when the movement of the body surface is complicated and erroneous calculation of the heart rate and the respiration rate cannot be avoided, it is possible to determine the state of the autonomic nerve and the sleep state without being affected by it.

また軌跡の安定度に基づいて数値で閾値判定する方法だけでなく、以下の方法を用いても良い。IQ平面上に描かれた軌跡のうち、一定期間内にIQ平面上に描かれる軌跡のパターンを各睡眠状態毎(又は自律神経の状態毎)に予め記憶装置60に保持しておく。そして、記憶装置60に保持された軌跡パターンと、測定データ(IQ信号)による軌跡パターンとを照合し、最も似ているものを探索することで、睡眠状態を判定する。安定度の指標の数値的には同程度の軌跡を描く場合でも、このようにパターン判定することにより、軌跡の形状によって更に詳細に睡眠状態を分類することができる。また、照合用の軌跡パターンを各年代別、性別毎や、更には利用者毎に用意するようにすれば、より高精度に睡眠状態を判定することができる。なお、自律神経の状態も同様に、例えば交感神経優位や副交感神経優位等のそれぞれの状態に応じた軌跡パターンを予め保持しておくことで、詳細で高精度な自律神経状態の判定が可能となる。   In addition to the method of determining the threshold value numerically based on the stability of the trajectory, the following method may be used. Of the trajectories drawn on the IQ plane, a trajectory pattern drawn on the IQ plane within a certain period is stored in advance in the storage device 60 for each sleep state (or for each autonomic nerve state). Then, the sleep state is determined by comparing the trajectory pattern held in the storage device 60 with the trajectory pattern based on the measurement data (IQ signal) and searching for the most similar one. Even when the trajectories of the same degree as the stability index are drawn numerically, the sleep state can be classified in more detail according to the shape of the trajectory by determining the pattern in this way. Moreover, if the locus pattern for verification is prepared for each age, sex, and further for each user, the sleep state can be determined with higher accuracy. Similarly, the state of the autonomic nerves can be determined in advance, for example, by storing in advance a trajectory pattern corresponding to each state such as sympathetic nerve dominance and parasympathetic nerve dominance. Become.

また、取得信号に基づく軌跡を、利用者毎の睡眠状態に応じた軌跡データと照合することにより、睡眠中の利用者が誰であるかを同定することが可能となる。このため、後述の実施の形態6で説明するように、生体状態取得装置の出力(睡眠状態)を機器(例えば空気調和機)の制御に使用する場合に、利用者に合わせた機器制御が可能となる。   Further, by comparing the trajectory based on the acquired signal with the trajectory data corresponding to the sleep state of each user, it is possible to identify who the user is sleeping. For this reason, as will be described later in Embodiment 6, when the output (sleep state) of the biological state acquisition device is used to control a device (for example, an air conditioner), device control tailored to the user is possible. It becomes.

ところで、上記実施の形態4〜8の生体状態取得システムの睡眠状態判定手段は、ヒトの起床状態(一番目覚めかけている状態)を判定することも可能である。一般的に、REM睡眠の前後は目覚めやすく、REM睡眠後に起床すると快適に起床できる、また、自然と起床するとされている。このため、起床状態を検出し、そのタイミングで例えば目覚まし機能を有する機器を駆動するなどしてヒトを目覚めさせるようにすると、快適な起床を提供できる。   By the way, the sleep state determination means of the biological state acquisition systems of Embodiments 4 to 8 described above can also determine a person's wake-up state (first waking state). Generally, it is said that it is easy to wake up before and after REM sleep, and can wake up comfortably when getting up after REM sleep. For this reason, if a person is awakened by detecting a wake-up state and driving a device having an alarm function at that timing, for example, a comfortable wake-up can be provided.

以下、起床状態の判定方法について簡単に説明する。
入眠開始から一定時間後、又は睡眠サイクルの所定回数繰り返し後のREM睡眠の後、又はREM睡眠時間がある一定以上の時間となる場合の3つの条件のうち、少なくとも1以上の条件が満たされる状態を、起床状態(一番目覚めかけている状態)と判定する。入眠から起床までの睡眠中に、複数回、REM睡眠状態となるが、その各REM睡眠の時間は、起床に向けて徐々に長くなる。このため、REM睡眠の時間がある一定以上の時間となる場合を条件として、その条件を満たすREM睡眠後が起床状態にあると判定できる。起床状態を判定するための各条件は、学習機能に基づいて設定しても良い。
Hereinafter, a method for determining the wake-up state will be briefly described.
A state in which at least one of three conditions is satisfied after a certain period of time from the start of falling asleep, after a REM sleep after repeating a predetermined number of sleep cycles, or when the REM sleep time is a certain time or more. Are determined to be in the wake-up state (the state of waking up first). During sleep from sleep onset to wake up, the REM sleep state is entered multiple times, but the duration of each REM sleep gradually increases toward wake up. Therefore, on the condition that the REM sleep time is a certain time or more, it can be determined that the REM sleep condition that satisfies the condition is in the wake-up state. Each condition for determining the wake-up state may be set based on a learning function.

また、実施の形態8のようにIQ平面上の軌跡パターンを用いて睡眠状態を判定する装置の場合、次のようにして起床状態を判定することも可能である。学習期間を設けて、少なくとも就寝から起床までを含む睡眠データを収集し、起床より一定期間前に現れるIQ平面上の軌跡を取得しておく。そして、その軌跡データを起床予兆データとして保持しておき、この起床予兆データに合致(類似)する測定データが得られるタイミングを起床状態と判定する。   Moreover, in the case of the apparatus which determines a sleep state using the locus | trajectory pattern on IQ plane like Embodiment 8, it is also possible to determine a wake-up state as follows. A learning period is provided, sleep data including at least from bedtime to waking up is collected, and a trajectory on the IQ plane that appears a certain period before waking up is acquired. Then, the trajectory data is held as wake-up sign data, and the timing at which measurement data that matches (similar) the wake-up sign data is obtained is determined as the wake-up state.

以上のようにして得られた起床状態は、上述したように例えば目覚まし機能を有する機器の制御に利用することができる。具体的には、起床状態にあるときに目覚めさせるよう、例えば室内の照度を徐々に上げたり、音を発生させるなど、目覚めを促す制御を行うようにすればよい。なお、目覚まし設定時刻で強制的に目覚めを促す制御を行うと、ヒトの睡眠状態が起床状態でない場合には快適な目覚めが得られない。よって、目覚まし設定時刻より前の起床状態のときに目覚めを促す制御を行うようにする。これにより、快適に起床できる上、設定時刻より前に起床できるため、時間も有効に利用できる。   As described above, the wake-up state obtained as described above can be used for controlling a device having a wake-up function, for example. Specifically, control for prompting awakening, such as gradually increasing the illuminance in the room or generating a sound, may be performed so that the user wakes up while in the wake-up state. Note that if control for forcibly waking up at the wake-up time is performed, a comfortable awakening cannot be obtained if the human sleep state is not a wake-up state. Therefore, control for prompting the user to wake up is performed when the user wakes up before the wake-up time. This makes it possible to wake up comfortably and to wake up before the set time, so that time can also be used effectively.

なお、生体状態取得機能を備えた機器としては、上述したように目覚まし時計や空気調和機の他、例えば照明、芳香機能など5感を刺激する機能を有する機器、TVや音楽プレーヤーなどのAV機器、湯たんぽ、加湿器、除湿機、空気清浄機などの空調機器としても良い。   In addition to the alarm clock and the air conditioner as described above, the device having the biological state acquisition function is a device having a function of stimulating five senses such as lighting and aroma function, and an AV device such as a TV or a music player. It may be an air conditioner such as a hot water bottle, a humidifier, a dehumidifier, or an air purifier.

また、快適な睡眠環境を提供する機器として、以下のような制御を行う機器を構成してもよい。入眠時に音や光を一定時間(例えば30分)かけて徐々に下げていき、入眠リズムを誘発する。睡眠中はノイズキャンセルなどの機能で周囲雑音を下げる。照度は起床に必要な条件である生体リズムをコントロールする作用があるため、起床時刻の前に、一定時間(例えば30分)かけて光の照度を上げていく。音は起床時間に大きくするように調整し、設定により不快な音量にまでコントロール可能とする。また、人体検知手段を設け、光がヒトに直接当たらないように調節する。調節方法はレンズのシボ、アクチュエータ、複数LEDのON/OFFのどの様な方法でも良い。人体検知でドップラレーダセンサー10のアンテナをヒトの方に向けるようにし、LEDはその方向とは違う位置に向けておけばよい。   Moreover, you may comprise the apparatus which performs the following controls as an apparatus which provides comfortable sleep environment. When falling asleep, sound and light are gradually lowered over a certain period of time (for example, 30 minutes) to induce a sleep rhythm. During sleep, the ambient noise is reduced by functions such as noise cancellation. Since the illuminance has the effect of controlling the biological rhythm, which is a necessary condition for getting up, the illuminance of light is increased over a certain time (for example, 30 minutes) before the wake-up time. The sound is adjusted to increase during the wake-up time and can be controlled to an unpleasant volume by setting. In addition, a human body detecting means is provided and adjusted so that light does not directly hit a human. The adjusting method may be any method such as lens wrinkles, actuators, and ON / OFF of a plurality of LEDs. In the human body detection, the antenna of the Doppler radar sensor 10 may be directed toward the person, and the LED may be directed to a position different from that direction.

また、湯たんぽの場合は温度を徐々に下げていき、起床時に再び上昇させる。温湿度センサなどで発汗しない程度に温める事も可能である。   In the case of hot water bottles, the temperature is gradually lowered and raised again when getting up. It is also possible to warm to a level that does not sweat with a temperature and humidity sensor.

また、深睡眠時は、音、光、温度変化などの外来ノイズで目覚める確率が少ないので、機器としてノイズになるような制御を深睡眠時に行うようにしてもよい。例えば、空気調和機では、お掃除機能、風向変更、換気ファン駆動等を行うことができる。   Further, since there is a low probability of waking up by external noise such as sound, light, and temperature change during deep sleep, control that causes noise as a device may be performed during deep sleep. For example, an air conditioner can perform a cleaning function, a wind direction change, a ventilation fan drive, and the like.

なお、上記各実施の形態では、ドップラレーダセンサー10により常にセンシングしている場合を想定した説明を行ったが、省電力化のためにドップラレーダセンサー10を一定間隔で停止し、睡眠状態の判定間隔を空けるようにしてもよい。この場合、常にセンシングしている場合に比べ、消費電力を削減できる。しかし、停止時間が長い場合には睡眠状態判定に支障が出る。深睡眠の状態では体動がほとんどなく、起き辛い状態であるので、次の睡眠状態へと移行する確率が低い。このため、深睡眠の状態において停止時間を長く設定してセンシング間隔を長くするようにすれば、睡眠状態の判定に支障を出さずに省電力化が可能である。また、深睡眠時間が所定時間以上続いた場合には、センシングを一時停止するなどの方式にしてもよい。センシング時間を短くすることにより、更に省エネを行うことができる。また、浅睡眠ではその逆でセンシング間隔を短くすることにより睡眠状態判定に支障が出ないように制御を行う。このような制御を行う場合、通電する時間も短くなるので長寿命化にも効果がある。   In each of the above embodiments, the description has been made assuming that the sensing is always performed by the Doppler radar sensor 10. However, the Doppler radar sensor 10 is stopped at regular intervals to save power, and the sleep state is determined. An interval may be provided. In this case, power consumption can be reduced as compared with the case where sensing is always performed. However, when the stop time is long, the sleep state determination is hindered. Since there is almost no body movement in the deep sleep state and it is difficult to get up, the probability of transition to the next sleep state is low. For this reason, if the stop time is set longer in the deep sleep state and the sensing interval is made longer, it is possible to save power without hindering the determination of the sleep state. Moreover, when deep sleep time continues more than predetermined time, you may make it the system of stopping a sensing temporarily. By shortening the sensing time, further energy saving can be performed. In shallow sleep, on the contrary, the sensing interval is shortened so that the sleep state determination is not hindered. When such control is performed, the energization time is shortened, which is effective in extending the life.

生体状態取得装置50で取得した生体状態情報は、睡眠状態判定の他、操作開始のトリガーとしても使用できる。例えば、意図的に呼吸を何秒間か停止し、これを生体状態取得装置50で検知して、例えばお休みタイマを起動するようにしてもよい。呼吸を意図的に停止した場合、生体状態取得装置50では心拍の検知は継続されるものの、呼吸のみが検知できなくなる状態となる。よって、この状態を生体状態取得装置50は意図的な呼吸停止と認識することができる。また、通常の呼吸から、敢えて大きな深呼吸を行うようにし、この呼吸の変化をトリガーとして生体状態取得装置50で検知し、機器操作を行うようにしてもよい。   The biological state information acquired by the biological state acquisition device 50 can be used as a trigger for starting operation in addition to the sleep state determination. For example, breathing may be intentionally stopped for a few seconds, and this may be detected by the biological state acquisition device 50 and, for example, a sleep timer may be started. When the breathing is intentionally stopped, the biological state acquisition device 50 continues to detect the heartbeat but cannot detect only the breathing. Therefore, the biological state acquisition device 50 can recognize this state as intentional respiratory stop. Further, it is also possible to dare to take a large deep breath from normal breathing, detect the change in breathing as a trigger with the biological state acquisition device 50, and perform the device operation.

上記実施の形態4〜8では、ドップラレーダセンサーを主に用いて説明しているが、IQ検波可能なセンサーであればどのセンサーでもよく、睡眠状態判定は生体状態情報が取れるセンサーであれば接触型センサーでも何でもよい。
また、上記の生体状態取得装置50は、睡眠状態以外でも生体状態情報を正確に取れる利点を活かし、リラックス状態の把握又は健康状態の把握などを必要とする装置に組み込むことが可能である。例えば、老人介護のシステムに組み込むようにすれば、介護を必要とするユーザーの負担にならないよう非接触で生体状態情報を取得でき、上述したような健康管理、異常検知(例えば、無呼吸症候群、呼吸不全など)に利用できる。また、空気調和機1の設定も健康に支障が出ないよう、生体状態情報に応じて空調設定を自動的に変更するようにしてもよい(例えば、呼吸が乱れる場合は、風よけモードに設定するなど)。
In Embodiments 4 to 8 described above, the Doppler radar sensor is mainly used for description. However, any sensor that can detect IQ may be used, and sleep state determination may be performed by any sensor that can obtain biological state information. Any type sensor can be used.
In addition, the above-described biological state acquisition device 50 can be incorporated into a device that requires grasping of a relaxed state or grasping of a healthy state, taking advantage of the fact that biological state information can be accurately obtained even in a state other than a sleeping state. For example, if it is incorporated in a system for elderly care, it can acquire biological state information in a non-contact manner so as not to be a burden on the user who needs care, such as health management, abnormality detection (for example, apnea syndrome, It can be used for respiratory failure). In addition, the air conditioner 1 may be automatically changed according to the biological state information so that the health of the air conditioner 1 does not affect health (for example, when breathing is disturbed, the windshield mode is set). Etc.).

また、生体状態取得装置50を宅内ペット向けに使用し、ペットの生体状態を取得することで、ペットの異常検知(生死、荒い呼吸(病気又は熱中症))を行うことも可能である。また、留守番のときに生体状態取得装置50を動作させることで、外来進入者などの検知も可能である。   Moreover, it is also possible to detect abnormalities of a pet (life and death, rough breathing (disease or heat stroke)) by using the biological state acquisition device 50 for home pets and acquiring the biological state of the pet. In addition, it is possible to detect an outpatient or the like by operating the biological state acquisition device 50 when there is an answering machine.

動物と人間とでは、呼吸/心拍周波数及び体動の振幅(積算量)に差異があるため、これらの計測値から計測対象の生体が動物なのか人間なのかの識別は可能である。このため、室外機にドップラレーダセンサーなど生体状態情報取得可能なセンサーを設け、人間と判断した場合のみ、ファン、ブザー、LEDなどセキュリティに有効な報知機能を駆動するなど、宅外セキュリティに活用することも可能である。室外機へ生体状態情報を取得可能なセンサーの配置する場合には、分離型装置として配置してもよく、この場合も同様の効果がある。   Since there is a difference in the respiratory / heartbeat frequency and the amplitude (integrated amount) of body motion between animals and humans, it is possible to identify whether the living body to be measured is an animal or a human from these measured values. For this reason, a sensor capable of acquiring biological state information such as a Doppler radar sensor is provided in the outdoor unit, and only when it is determined that the person is a human being, it is used for outdoor security such as driving a warning function effective for security such as a fan, buzzer, and LED. It is also possible. In the case where a sensor capable of acquiring biological state information is arranged in the outdoor unit, it may be arranged as a separate type device, and in this case, the same effect is obtained.

1 空気調和機、2 空調手段、3 温度検出手段、4 演算装置、4a 空調制御手段、5 リモコン、10 ドップラレーダセンサー、20 IQ検波器、30 バンドパスフィルター、30A バンドパスフィルター、31 バンドパスフィルター、32 バンドパスフィルター、40 AD変換器、50 演算装置(生体状態取得装置)、51 IQ信号取得手段、52 生体状態取得手段、53 呼吸検出手段、54 自律神経状態判定手段、54A 自律神経状態判定手段、54B 自律神経状態判定手段、54C 自律神経状態判定手段、54D 自律神経状態判定手段、55 睡眠状態判定手段、55A 睡眠状態判定手段、55B 睡眠状態判定手段、55C 睡眠状態判定手段、55D 睡眠状態判定手段、56 心拍検出手段、57 体動検出手段、58 安定度算出手段、60 記憶装置、100 睡眠状態取得システム(生体状態取得システム)、101 サーバー、101a 制御手段、102 機器、103 ユーザー端末、200 生体状態取得システム、300 生体状態取得システム、400 生体状態取得システム、500 生体状態取得システム、600 空気調和機、610 空調手段、620 演算装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air conditioner, 2 Air conditioning means, 3 Temperature detection means, 4 Arithmetic unit, 4a Air conditioning control means, 5 Remote control, 10 Doppler radar sensor, 20 IQ detector, 30 band pass filter, 30A band pass filter, 31 band pass filter , 32 band pass filter, 40 AD converter, 50 arithmetic unit (biological state acquisition device), 51 IQ signal acquisition unit, 52 biological state acquisition unit, 53 respiratory detection unit, 54 autonomic state determination unit, 54A autonomic state determination Means, 54B autonomic state determination means, 54C autonomic state determination means, 54D autonomic state determination means, 55 sleep state determination means, 55A sleep state determination means, 55B sleep state determination means, 55C sleep state determination means, 55D sleep state Determination means, 56 Heart rate detection means, 57 Body movement Detection means, 58 Stability calculation means, 60 Storage device, 100 Sleep state acquisition system (biological state acquisition system), 101 server, 101a Control means, 102 device, 103 user terminal, 200 biological state acquisition system, 300 biological state acquisition system , 400 biological state acquisition system, 500 biological state acquisition system, 600 air conditioner, 610 air conditioning means, 620 arithmetic unit.

Claims (17)

室内空間を空調する空調手段と、
就寝者の睡眠状態を判定する睡眠状態取得システムと、
前記睡眠状態取得システムにより判定された睡眠状態と運転モードとに応じて、空調手段の設定温度を決定し、室内空間の温度が設定温度となるように前記空調手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
就寝者が睡眠開始した場合、運転モードが冷房運転であれば、設定温度を、初期設定温度を下回る温度まで徐々に下げ、その後、就寝者が深睡眠に入った場合、設定温度を前記初期設定温度を上回る温度に設定し、その深睡眠を経て浅睡眠に移行した際、設定温度を深睡眠時のまま所定の時間継続し、前記所定の時間経過後に所定温度まで設定温度を下げる処理を浅睡眠の間行い、この浅睡眠を抜けて深睡眠に移行した際、設定温度を現在よりも上げる設定を、深睡眠と浅睡眠の間、繰り返すことを特徴とする空気調和機。
Air-conditioning means for air-conditioning the indoor space;
A sleep state acquisition system for determining a sleep state of a sleeper;
Control means for determining the set temperature of the air conditioning means according to the sleep state determined by the sleep state acquisition system and the operation mode, and controlling the air conditioning means so that the temperature of the indoor space becomes the set temperature. ,
The control means includes
When the sleeper starts sleeping, if the operation mode is cooling operation, the set temperature is gradually lowered to a temperature lower than the initial set temperature, and then the set temperature is set to the initial setting when the sleeper goes into deep sleep. When the temperature is set higher than the temperature, and after transitioning to deep sleep through the deep sleep, the set temperature is continued for a predetermined time while in deep sleep, and the process of lowering the set temperature to the predetermined temperature after the predetermined time elapses is shallow. An air conditioner characterized by repeating the setting of raising the set temperature from the current level during deep sleep and shallow sleep when sleeping and moving from deep sleep to deep sleep .
寝者が睡眠開始した場合、運転モードが暖房運転であれば、設定温度を、初期設定温度を下回る温度まで徐々に下げ、その後、就寝者が深睡眠に入った場合、設定温度を現在よりも更に下回る温度に設定することを特徴とする請求項1記載の空気調和機。 If the就 Nesha has started sleep, if the heating operation is operation mode, the set temperature, gradually lowered to a temperature below the initial set temperature, and then, if the sleeping person has entered a deep sleep, than the current set temperature 2. The air conditioner according to claim 1, wherein the air conditioner is set to a temperature lower than. 前記制御手段は、暖房運転時において最初の深睡眠に入って以降、起床段階に入るまで、設定温度を深睡眠時の設定温度のまま継続することを特徴とする請求項記載の空気調和機。 3. The air conditioner according to claim 2 , wherein the control unit continues the set temperature at the set temperature at the time of deep sleep after entering the first deep sleep during the heating operation until entering the wake-up stage. . 前記制御手段は、起床段階に入ると、設定温度を、初期設定温度を上回る温度に設定することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の空気調和機。 The air conditioner according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit sets the set temperature to a temperature that exceeds the initial set temperature when entering the wake-up stage. 前記制御手段は、暖房運転時において省エネ設定が成されている場合、起床段階に入ると、初期設定温度を超えない範囲で設定温度を現在よりも上げることを特徴とする請求項又は請求項記載の空気調和機。 The said control means raises preset temperature in the range which does not exceed initial preset temperature, if it enters into the wake-up stage when the energy-saving setup is made at the time of heating operation, The claim 2 or Claim characterized by the above-mentioned. 3. The air conditioner according to 3 . 前記制御手段は、暖房運転時において深睡眠を抜けて浅睡眠に入った際、設定温度を初期設定温度に更新し、そして再び深睡眠に入った際、前回の深睡眠と同じ温度に設定する設定を、深睡眠と浅睡眠の間、繰り返すことを特徴とする請求項、請求項及び請求項の何れか一項に記載の空気調和機。 The control means updates the set temperature to the initial set temperature when going into deep sleep after taking deep sleep during heating operation , and sets the same temperature as the previous deep sleep when going into deep sleep again The air conditioner according to any one of claims 2 , 4 and 5 , wherein the setting is repeated during deep sleep and light sleep. 前記制御手段は、暖房運転時において睡眠開始後に設定温度を初期設定温度を下回る温度まで徐々に下げた後、一定時間経過すると強制的に設定温度を現在よりも下げることを特徴とする請求項、請求項及び請求項の何れか一項に記載の空気調和機。 Wherein, after lowering gradually the set temperature after sleep onset during the heating operation to a temperature below the initial set temperature, claim, characterized in that lower than the current forcibly set temperature predetermined time elapses 2 The air conditioner according to any one of claims 4 and 5 . 就寝者の着衣量を検出する手段と、寝床内温度を検出する手段とを有し、前記制御手段は、前記各検出手段の検出結果に基づいて前記設定温度を変更することを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の空気調和機。 It has means for detecting the amount of clothes of a sleeping person and means for detecting the temperature in the bed, and the control means changes the set temperature based on the detection result of each detection means. The air conditioner according to any one of claims 1 to 7 . 前記制御手段は、空気調和機においてノイズを発生する制御を就寝者が深睡眠中に行うことを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の空気調和機。 The air conditioner according to any one of claims 1 to 8 , wherein the control means performs control for generating noise in the air conditioner while the sleeping person is in deep sleep. 前記睡眠状態取得システムは就寝者の生体状態情報を検出する検出部を有し、前記制御手段は、前記検出部により検出した生体状態情報から就寝者を特定し、就寝者個別の空調制御データとして予め登録された空調制御データに基づき前記空調手段を制御することを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の空気調和機。 The sleep state acquisition system has a detection unit that detects biological state information of a sleeping person, and the control unit identifies the sleeping person from the biological state information detected by the detection unit, and serves as air conditioning control data for the individual sleeping person. The air conditioner according to any one of claims 1 to 9 , wherein the air conditioning unit is controlled based on air conditioning control data registered in advance. 前記睡眠状態取得システムは就寝者の生体状態情報を検出する検出部を有し、検出部は一定間隔毎に検出を行うものであり、その一定間隔の長さは深睡眠中の場合、浅睡眠中に比べて長いことを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の空気調和機。 The sleep state acquisition system includes a detection unit that detects biological state information of a sleeping person, and the detection unit performs detection at regular intervals, and the length of the regular interval is deep sleep when deep sleep is in progress. The air conditioner according to any one of claims 1 to 9 , wherein the air conditioner is longer than the inside. 前記睡眠状態取得システムは就寝者の生体状態情報を検出する検出部を有し、前記制御手段は、前記検出部により検出された生体状態情報に基づいて快適度を判断し、快適度が高い場合には空調制御を省エネ設定に切り替え、省エネ設定に切り替え後に前記快適度が低下した場合には省エネ設定を解除することを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の空気調和機。 The sleep state acquisition system has a detection unit that detects biological state information of a sleeping person, and the control unit determines a comfort level based on the biological state information detected by the detection unit, and the comfort level is high. switching the air-conditioning control energy saving setting, the air according to any one of claims 1 to 9 wherein the comfort after switching to the energy saving setting and cancels the energy-saving setting when lowered Harmony machine. 前記睡眠状態取得システムは就寝者の生体状態情報を検出する検出部を有し、前記検出部により検出された生体状態情報から睡眠状態を判定するものであり、前記検出部を空気調和機から物理的に独立させて分離型装置とし、空気調和機と分離型装置とを、互いの位置を特定可能な通信方式でデータ通信可能とし、前記制御手段は、前記分離型装置の位置を反映した空調制御を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の空気調和機。 The sleep state acquisition system has a detection unit that detects biological state information of a sleeping person, and determines a sleep state from the biological state information detected by the detection unit. The detection unit is physically operated from an air conditioner. The air conditioner and the separation device can be communicated with each other by a communication method capable of specifying the position of each other, and the control means reflects the position of the separation device. Control is performed, The air conditioner as described in any one of Claim 1 thru | or 9 characterized by the above-mentioned. 前記睡眠状態取得システムは就寝者の生体状態情報を検出する検出部を有し、前記検出部により検出された生体状態情報から睡眠状態を判定するものであり、前記制御手段は、前記検出部により検出された生体状態情報の所定の変化を空気調和機の操作トリガーとして利用することを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載の空気調和機。 The sleep state acquisition system includes a detection unit that detects biological state information of a sleeping person, and determines a sleep state from the biological state information detected by the detection unit, and the control means includes the detection unit. The air conditioner according to any one of claims 1 to 9 , wherein a predetermined change in the detected biological state information is used as an operation trigger for the air conditioner. 空調制御データを管理するサーバーとネットワークを介して接続するための通信手段を備え、前記制御手段は、前記空調手段を制御するための空調制御データを前記サーバーからダウンロードし、ダウンロードした空調制御データに基づいて空調制御を実行することを特徴とする請求項1乃至請求項1の何れか一項に記載の空気調和機。 Communication means for connecting to a server that manages air conditioning control data via a network, the control means downloads air conditioning control data for controlling the air conditioning means from the server, and downloads the air conditioning control data to the downloaded air conditioning control data based air conditioner according to any one of claims 1 to 1 4, characterized in that running the air-conditioning control. 請求項1乃至請求項1の何れか一項に記載の複数の空気調和機と、前記空気調和機とネットワークを介して接続されたサーバーとを有し、
前記空気調和機は、運転モードに応じて睡眠状態毎の設定温度を指定した空調制御データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記空調制御データの設定温度を変更して新たな空調制御データを作成するためのユーザー操作可能な入力手段と、
前記ユーザーにより作成された空調制御データをネットワークを介して前記サーバーに送信し、ネットワーク上で公開させる送信手段とを有し、
前記空気調和機の前記制御手段は、前記ネットワーク上で公開されている空調制御データをユーザーからの要求に応じてダウンロードし、ダウンロードした空調制御データに基づいて空調制御を実行し、
前記サーバは、
前記空気調和機から送信されてくる複数の空調制御データをネットワーク上で公開するとともに、公開された空調制御データに基づく空調制御に対する複数ユーザーによる評価結果の投票をネットワークを介して受け付け、投票結果を集計してランキングして公開する制御手段を有することを特徴とする空気調和システム
A plurality of air conditioners according to any one of claims 1 to 15 , and a server connected to the air conditioner via a network,
The air conditioner stores air conditioning control data that specifies a set temperature for each sleep state according to an operation mode;
User-operable input means for changing the set temperature of the air conditioning control data stored in the storage means and creating new air conditioning control data;
Transmission means for transmitting the air conditioning control data created by the user to the server via a network and making the data public on the network;
The control means of the air conditioner downloads air conditioning control data published on the network in response to a request from a user, executes air conditioning control based on the downloaded air conditioning control data,
The server
A plurality of air conditioning control data transmitted from the air conditioner is disclosed on the network, and a vote of an evaluation result by a plurality of users for the air conditioning control based on the disclosed air conditioning control data is accepted via the network, and the vote result is displayed. An air conditioning system characterized by having control means that aggregate, rank, and disclose.
前記空気調和機の制御手段は、前記ダウンロードした空調制御データに基づく空調制御を行った際の就寝者の睡眠サイクルを含む睡眠情報を前記睡眠状態取得システムにより取得して前記サーバーに送信し、
前記サーバーの制御手段は、空調制御データ毎に、その空調制御データをダウンロードした複数ユーザーからの睡眠情報に基づいて睡眠快適度の平均を算出し、前記ランキング結果に合わせて公開することを特徴とする請求項1記載の空気調和システム。
The control unit of the air conditioner acquires sleep information including a sleep cycle of a sleeper when performing air conditioning control based on the downloaded air conditioning control data by the sleep state acquisition system and transmits the sleep information to the server,
The control means of the server calculates an average of sleep comfort based on sleep information from a plurality of users who downloaded the air conditioning control data for each air conditioning control data, and publishes it according to the ranking result. The air conditioning system according to claim 16 .
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