JP5582417B2 - マイクロ波センサによる生体情報検知システム内蔵型ランプ - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ波センサによって生体情報を検知するシステムを内蔵した照明器具のランプに関し、特にマイクロ波センサによって人体の存在と生体情報を検知して、一定の生体情報を検知したときに、音や光によってアラームを発する照明器具のランプに関する。

近年、住居での入浴中の中高年者や高齢者の突然死が増加している。原因の多くは、心筋梗塞などに代表される循環器系疾患や、脳内出血、クモ膜下出血などの脳血管系疾患である。また、血圧低下による意識障害や、眠り込んでしまうことで顔が浴槽の湯の中に入り、そのまま溺死するといったケースもある。多くの場合、浴室からいつまでも出てこなかったり、静かで物音がしなかったりといったことを家族が不審に思い、様子を見に行って気付くケースがほとんどで、早期に発見することができれば一命を取り留める可能性が大きいが、時間が経過している場合は既に手遅れのことが多い。

また、ビジネスホテルなど宿泊施設の浴室でも宿泊者の前記同様の突然死が増加している。ツインルームであれば同宿者が異常に気付くこともあるが、シングルルームでの単独宿泊の場合、宿泊者が突然死したとしても翌朝のチェックアウト時間まで気付くことはない。チェックアウト時間を大幅に過ぎてもフロントに現れないことで初めて異常に気付くのである。このようなケースでは、時間が経過しているので既に死亡していることが多く、諸々の処理などで暫く部屋が使用できなくなるなど、ビジネスホテルにとっても多大な損害が生じる。

そこで、このような事故を防止するためにマイクロ波センサを用いたシステムが種々発明されている。マイクロ波センサは、空間に向けてマイクロ波を送出し、物体での反射波を受信して物体の移動状態を検出できる。また、マイクロ波は樹脂、セラミックなどを透過するので浴室内面に設置する必要は無く天井裏や壁裏に設置することが可能であるので、浴室内において、天井裏などの水のかからない場所に設置でき、赤外線センサなど他のセンサを用いる場合のように特別の防水処理が不用である。

例えば、特開２００２−１１７４６６号公報（特許文献１）の「浴室システム」は、入浴中に意識を失った人の事故を未然に防ぐシステムで、当該公報の段落番号００２９乃至００３４に記載されているように、浴室の入口に備えた赤外線センサユニットで使用者の入口通過を検出し、樹脂製の天井の上面に備えたマイクロ波センサで浴室内での使用者の体動を検出して、使用者の体動が所定時間以上検出できなかった場合は、使用者が浴室内部にいて動かなくなったと判断して、浴室内部に設置してあるブザーを鳴動させて使用者を覚醒させるように構成したものである。

また、特開２００２−７１８２５号公報（特許文献２）の「マイクロ波利用人体検知装置」は、マイクロ波センサを使用して人体の存在と生体情報を検出するものである。人体の生体情報とは、呼吸や鼓動であり呼吸や鼓動による胸の膨らみをマイクロ波センサで検出して呼吸しているか否か、心臓の鼓動があるか否かを検出する。また、マイクロ波センサは、システムキッチン、洗面台、トイレ、風呂、シャワーなどに組み込まれ、日常の生活シーンで人体の存在と生体情報を検出するもので、マイクロ波センサを組み込む場所の例として、当該公報の段落番号００１４には洗面台の照明器具の並びもしくは内部にマイクロ波センサを組み込むことが記載されている。本文献においては、マイクロ波センサで人体の存在と生体情報を検出することだけが記載され、活用方法についての具体的な説明はないが、特許文献１の技術を鑑みれば、入浴中及びその他の生活シーンでの体調のモニタや事故を防止することに活用することが考えられる。

さらに、特開２０１１−３４９３８号公報（特許文献３）の「ドップラーセンサ内蔵電球型ＬＥＤ照明器具」は、電球型のＬＥＤ照明器具にマイクロ波センサを内蔵して人体の存在を検知して自動的に照明器具の点灯・消灯を行う照明器具であり、アウターケースの上部に透光性素材からなるドームカバーを備えるとともに、該アウターケースの下部に電球のソケットに装着可能な口金を備えて外観を電球形状とした照明器具本体であって、該照明器具本体の内部に、ＬＥＤを備えるとともに中央部に四角形の開口部を備えたアルミナ基板と、該アルミナ基板の下方には、マイクロ波を送受信するドップラーモジュールを備えるとともに時間調整部と感度ボリュームを備えた該ＬＥＤの点灯制御を行うモジュール基板と、該モジュール基板の駆動電圧を供給するＡＣ−ＤＣユニットを備えて構成したものである。これによって、既存の白熱灯照明器具に使用している白熱灯電球と交換するだけで、容易に人体を検知して照明器具の点灯・消灯ができ、スイッチ操作の煩わしさを解消するとともに、消し忘れによる無駄な点灯を抑止して、省エネルギー及び電気代節約を可能としたものである。ドップラーモジュールから発射されるマイクロ波は、既存の白熱灯照明器具で白熱灯電球が、ガラスや樹脂のカバーやシェードで覆われているようなものであっても確実に透過して人体を検知し、ＬＥＤの点灯制御を行うことができる。これにより、シーリングライト、ブラケット、浴室灯、トイレ灯、スタンドなど照明器具の態様を問わず、既存の照明器具のカバーやシェードを外して白熱灯電球と交換するだけで極めて広範囲、かつ容易に装着することを可能としたものである。

特開２００２−１１７４６６号公報 特開２００２−７１８２５号公報 特開２０１１−３４９３８号公報

特許文献１に示された「浴室システム」は、浴室にシステムを設置する必要があり、水を使う場所であることを配慮した電源や各センサの配線工事が必要となり、電気的な安全性から使用者自ら設置することには難がありコスト面からも普及しづらい。また、ブザーを鳴動させるなどして使用者を覚醒させるシステムであるので、何らかの発作で意識を失った状態では覚醒を期待できず、住居内の離れた場所に家族がいたとしても気付かずに手遅れとなる危険性がある。さらには、ビジネスホテルなど宿泊施設への設置であれば、全室への設置が必要であるのでコスト負担は多大である。

特許文献２に示された「マイクロ波利用人体検知装置」は、マイクロ波センサの特性を利用して人体の存在、呼吸や鼓動などの生体情報を検出するものであるが、単にマイクロ波センサをシステムキッチン、洗面台など日常の生活シーンでの組み込み例を示したに過ぎない。

特許文献３に示された「ドップラーセンサ内蔵電球型ＬＥＤ照明器具」は、マイクロ波ドップラーモジュールを用いているため、既存の白熱灯照明器具で電球がガラスや樹脂のカバーやシェードで覆われているようなものであってあっても確実にマイクロ波が透過して人体を検知し、ＬＥＤの点灯制御を行うことができる。シーリングライト、ブラケット、浴室灯、トイレ灯、スタンドなど照明器具の態様を問わず、既存の照明器具のカバーやシェードを外して白熱灯電球と交換するだけで使用可能であること、容易に装着可能であること、省エネルギー性などといった優れた特徴を有するがＬＥＤの点灯制御を行うに過ぎないものである。

そこで本発明は、前記課題を解決するために、既存の照明器具のカバーやシェードを外して白熱灯電球と交換するだけで、マイクロ波センサによって人体の存在と生体情報を検知して、一定の生体情報を検知したときに音や光によってアラームを発する照明器具のランプを提供することを目的とするものである。

上記課題は、本発明の請求項１によれば、照明器具のソケットに装着可能な口金を備えたＬＥＤを発光部とした電球型のランプであって、該ランプの本体内にマイクロ波センサと報知手段と通信手段として電力線搬送通信（ＰＬＣ）を備え、該マイクロ波センサで人体を検知したときに発光部である該ＬＥＤの点灯制御をするとともに、該マイクロ波センサで、体動、呼吸、心拍をモニタし、呼吸及び心拍の何れか、あるいはその両方が所定の時間以上検知されなかったとき、該報知手段によって発光部である該ＬＥＤを点滅制御するとともに、通信手段としての該電力線搬送通信（ＰＬＣ）によって外部にアラームを報知するようにしたことで解決される。

本発明の請求項１によれば、照明器具のソケットに装着可能な口金を備えたＬＥＤを発光部とした電球型のランプであって、該ランプの本体内にマイクロ波センサと報知手段と通信手段として電力線搬送通信（ＰＬＣ）を備え、該マイクロ波センサで人体を検知したときに発光部である該ＬＥＤの点灯制御をするとともに、該マイクロ波センサで、体動、呼吸、心拍をモニタし、呼吸及び心拍の何れか、あるいはその両方が所定の時間以上検知されなかったとき、該報知手段によって発光部である該ＬＥＤを点滅制御するとともに、通信手段としての該電力線搬送通信（ＰＬＣ）によって外部にアラームを報知することで、使用者が万が一浴槽で寝てしまっても、ＬＥＤの点滅に使用者自身や家族が気付いて覚醒するので、顔が浴槽の湯の中に入りそのまま溺死しまうといった事故を防止することが可能となる。さらに、使用者が何らかの疾患の発作によって意識を失った場合は、ＬＥＤの点滅や電力線搬送通信（ＰＬＣ）によって外部に報知されたアラームによって家族が異変に気付くことで、早期に発見して救命処置を施すことができるので、最悪の事態を回避することも可能となる。また、人体を検出して自動で点灯・消灯するので、消し忘れによる無駄な点灯を抑止して、電力不足が叫ばれる昨今、省エネルギーで電力使用量の削減も実現した。

マイクロ波センサによる生体情報検知システム内蔵型ランプの中央縦断面図である。 マイクロ波センサによる生体情報検知システム内蔵型ランプの分解斜視図である。 マイクロ波センサで検知した正常な生体情報の波形図である。 マイクロ波センサで検知した異常な生体情報の波形図である。 マイクロ波センサによる生体情報検知システム内蔵型ランプの動作フローチャートである。 マイクロ波センサによる生体情報検知システム内蔵型ランプの動作フローチャートである。

発明を実施させるための形態

以下、本発明の第１の実施例を、図面を参照して説明する。図１は、マイクロ波センサによる生体情報検知システム内蔵型ランプ本体（１）（以下、本体（１）という）の中央縦断面図、図２は本体（１）の分解斜視図である。

本体（１）は、ＡＢＳなどの樹脂素材やアルミなどの金属素材で形成されるアウターケース（１ａ）、ＡＢＳやポリカーボネートなどの透明または半透明の透光性樹脂素材からなるドームカバー（１ｂ）、照明器具への装着手段であるソケットに装着可能な口金（１ｃ）とからなり、ドームカバー（１ｂ）の下縁円周部に備えたネジ部（１ｆ）とアウターケース（１ａ）の上縁円周部に備えたネジ部（１ｆ）とで結合される。また、アウターケース（１ａ）の下縁円周部に備えたネジ部（１ｆ）と口金（１ｃ）の上縁円周部に備えたネジ部（１ｆ）とで結合され、その外観を一般的な電球形状として構成する。なお、本実施例において、照明器具への装着手段は、一般的な回し込み式の口金で示しているが、差し込み式の口金など、特に口金の形状を限定するものではない。

電球形状として構成された本体（１）の内部には、ＡＣ−ＤＣユニット（１ｄ）、ＬＥＤ（１ｅ）、マイクロ波センサ（２）、報知手段（３）、制御ユニット（４）、通信手段（５）として電力線搬送通信（ＰＬＣ）を備えて、マイクロ波センサによる生体情報検知システム内蔵型ランプとして構成される。ＡＣ−ＤＣユニット（１ｄ）は口金（１ｃ）から供給されるＡＣ１００Ｖ電源をＤＣ電源に変換して、ＬＥＤ（１ｅ）、マイクロ波センサ（２）、報知手段（３）、制御ユニット（４）、通信手段（５）に駆動電圧を出力する。ＬＥＤ（１ｅ）は、ランプとしての発光部で照明用として高輝度のものを複数備える。マイクロ波センサ（２）は、人体の体動、呼吸、心拍を常時検知し、１０．５２５ＧＨｚのマイクロ波の送受信回路と伝送路とからなるマイクロ波回路を基板に配設して備える。報知手段（３）は、ＬＥＤ（１ｅ）自体を点滅制御する。制御ユニット（４）は、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリ回路を含む一般的なマイクロプロセッサを用い、マイクロ波センサ（２）で検知された人体の体動、呼吸、心拍をモニタし、体動、呼吸、心拍の何れかあるいは複数が、所定時間検知されなかったときに報知手段（３）にＬＥＤ（１ｅ）の点滅制御信号を発する。通信手段（５）は電力線搬送通信（ＰＬＣ）を用いたもので通信用ＰＬＣモデムで構成されて、住居内やビジネスホテルなど宿泊施設において本体（１）の装着場所から離れた場所であっても、アラームを受けることができる。また、電力線搬送通信（ＰＬＣ）は、電力線を通信回線として利用する技術で、通信手段（５） として通信用ＰＬＣモデムを備えた本体（１）を住居内やビジネスホテルなど宿泊施設の白熱灯照明器具の白熱灯電球と交換装着するだけで、住居内やビジネスホテルなど宿泊施設のＡＣ１００Ｖの電気配線網に接続され、なおかつ同じ電気配線網の例えば住居であればリビング、ビジネスホテルなど宿泊施設であればフロントにアラームを受信するパーソナルコンピュータや受信装置を設置することで、容易かつ低コストでアラームの通信網を構築することが可能となる。特に、ビジネスホテルなど宿泊施設においては、複数の部屋がある。新たにアラーム報知用のシステムを構築する場合は、各部屋にセンサの取付工事、ケーブルの敷設工事など多大な部品や工事費用などのコストを要するが、本実施例によれば極めて低コストで宿泊客の安全を確保することが可能となる。

このように構成された本体（１）は、住居やビジネスホテルなど宿泊施設の浴室、トイレ、リビング、寝室など場所を選ばず、照明器具の白熱灯電球と交換するだけで極めて容易に設置することができる。特に、温度差などによって血圧変化が大きくなることで、何らかの疾患の発作が起きやすくなる浴室やトイレに設置することが望ましい。

そこで、本体（１）を浴室に設置した場合を想定して動作を説明する。まず、浴室の白熱灯照明器具のガラスや樹脂製のカバーやシェードを取り外して予め装着されている白熱灯電球と本体（１）を交換装着し、取り外したカバーやシェードを装着する。本体（１）は、浴室の白熱灯照明器具のガラスや樹脂製のカバーやシェードの内側に装着されるが、マイクロ波センサ（２）が送受信するマイクロ波は、浴室の白熱灯照明器具のガラスや樹脂製のカバーやシェートを何ら問題なく透過するので、浴室の水滴や湿気を何ら気にする必要なく電気的に安全に使用することができる。そして本体（１）は、白熱灯照明器具のソケットから給電されることで、常時マイクロ波センサ（２）が作動して人体の存在の有無をモニタし、人体の存在を検知したとき制御ユニット（４）は、ＬＥＤ（１ｅ）を点灯制御する。マイクロ波センサ（２）は、継続して浴室の人体の体動、呼吸、心拍をモニタする。

図３は、マイクロ波センサ（２）で検知した正常な生体情報の波形図、図４は、マイクロ波センサ（２）で検知した異常な生体情報の波形図で、何れも浴室で浴槽に浸かっている状態の人体の体動、呼吸、心拍とする。体動は、人体が浴槽に静かに浸かっているときであっても微妙に身体が動いていることで検知される。呼吸は、胸部や腹部の動きを検知するが、浴槽の湯の中に胸部や腹部がすべて浸かっていたとしても、呼吸により湯面が上下するのでこれを検知する。心拍は、人体の皮膚を透過して心臓の鼓動を検知するが、浴槽の湯の中に胸部が浸かっていたとしてもマイクロ波は湯を透過して人体の心臓の鼓動を検知するができる。

図３に示された生体情報の波形図は、正常に人体が生存していることを示している。他方、図４に示された生体情報の波形図は、途中で体動、呼吸、心拍が停止していることを示している。このように図４のような異常な状態がマイクロ波センサ（２）によって検知された場合、制御部（４）は、報知手段（３）にアラーム信号を出力し、報知手段（３）は、ＬＥＤ（１ｅ）の点滅制御信号を発してＬＥＤ（１ｅ）自体を点滅させるとともに、通信用ＰＬＣモデムで電力線搬送通信（ＰＬＣ）によって外部にアラームを報知する。人体にこのような異常が生じた場合、如何に早期に救命処置を施すか否かで生存率が変わってくる。入浴中に、何らかの疾患によって意識不明となり呼吸や心拍が停止したときや、血圧低下による意識障害や、疲労や飲酒によって眠り込んでしまうことで顔が浴槽の湯の中に入りそのまま溺死するといったケースも想定されるため、人体の入浴中の異常を早期に発見して救命処置を施すことができる。

図５は、本体（１）の動作フローチャートである。
Ｓ１ マイクロ波センサ（２）が人体の存在の有無のモニタをスタートする。
Ｓ２ マイクロ波センサ（２）が人体の存在の有無をモニタする。
人体を検知しないときはＮＯとしてＳ３へ。そしてＳ２に戻りモニタを継続。
人体を検知したときはＹＥＳとしてＳ４へ。
Ｓ３ 人体を検知せず。Ｓ２に戻ってモニタを継続。
Ｓ４ ＬＥＤ（１ｅ）点灯処理。
Ｓ５ マイクロ波センサ（２）が人体の体動、呼吸、心拍をモニタする。
所定時間、体動、呼吸、心拍の何れかを検知しなかったときＳ６へ。
体動、呼吸、心拍を検出しているときＳ７へ。そしてＳ５に戻りモニタを継続。
Ｓ６ 制御ユニット（４）から報知手段（３）にＬＥＤ（１ｅ）の点滅制御信号を出力。ＬＥＤ（１ｅ）が点滅。同時に制御ユニット（４）からアラーム信号を通信手段（５）に出力。電力線搬送通信（ＰＬＣ）によって外部にアラームを報知。
Ｓ７ ＬＥＤ（１ｅ）点灯処理。そしてＳ５に戻り体動、呼吸、心拍のモニタを継続。

以上のように構成された第１実施例においては、マイクロ波センサ（２）によって人体の存在を検知してＬＥＤ（１ｅ）を点灯させるとともに、体動、呼吸、心拍を検知するとともにモニタし、その検知状況に応じて使用者の異変を検知したときにＬＥＤ（１ｅ）が点滅するとともに通信手段（５）としての該 電力線搬送通信（ＰＬＣ）によって外部にアラームを報知することで、入浴中に、何らかの疾患によって意識不明となり呼吸や心拍が停止したときや、血圧低下による意識障害や、眠り込んでしまうことで顔が浴槽の湯の中に入りそのままの状態に陥った場合でも、いち早く異変に気付くことで、早期に救命処置を施すことができるので、最悪の事態を回避することが可能となった。

また、人体を検出してＬＥＤ（１ｅ）は自動で点灯・消灯するので、消し忘れによる無駄な点灯を抑止して、省エネルギー及び電力使用量の削減も実現した。

図６は、本体（１）の動作フローチャートである。なお、図６は、図５の動作フローチャート中のＳ６のＬＥＤ（１ｅ）の点滅のステップをＳ６として、電力線搬送通信（ＰＬＣ）による外部へのアラーム報知のステップをＳ７としたもので、図６と図５は、実質的には同一である。
Ｓ１ マイクロ波センサ（２）が人体の存在の有無のモニタをスタートする。
Ｓ２ マイクロ波センサ（２）が人体の存在の有無をモニタする。
人体を検知しないときはＮＯとしてＳ３へ。そしてＳ２に戻りモニタを継続。
人体を検知したときはＹＥＳとしてＳ４へ。
Ｓ３ 人体を検知せず。Ｓ２に戻ってモニタを継続。
Ｓ４ ＬＥＤ（１ｅ）点灯処理。
Ｓ５ マイクロ波センサ（２）が人体の体動、呼吸、心拍をモニタする。
所定時間、体動、呼吸、心拍の何れかを検知しなかったときＳ６及びＳ７へ。
体動、呼吸、心拍を検出しているときＳ８へ。そしてＳ５に戻りモニタを継続。
Ｓ６ 制御ユニット（４）から報知手段（３）にＬＥＤ（１ｅ）の点滅制御信号を出力。ＬＥＤ（１ｅ）が点滅。
Ｓ７ 制御ユニット（４）からアラーム信号を通信手段（５）に出力。電力線搬送通信（ＰＬＣ）によって外部にアラームを報知。
Ｓ８ ＬＥＤ（１ｅ）点灯処理。そしてＳ５に戻り体動、呼吸、心拍のモニタを継続。

１ 本体
１ａ アウターケース
１ｂ ドームカバー
１ｃ 口金
１ｄ ＡＣ−ＤＣユニット
１ｅ ＬＥＤ
１ｆ ネジ部
２ マイクロ波センサ
３ 報知手段
４ 制御ユニット
５ 通信手段

Claims (1)

1. 照明器具のソケットに装着可能な口金を備えたＬＥＤを発光部とした電球型のランプであって、該ランプの本体内にマイクロ波センサと報知手段と通信手段として電力線搬送通信（ＰＬＣ）を備え、該マイクロ波センサで人体を検知したときに発光部である該ＬＥＤの点灯制御をするとともに、該マイクロ波センサで、体動、呼吸、心拍をモニタし、呼吸及び心拍の何れか、あるいはその両方が所定の時間以上検知されなかったとき、該報知手段によって発光部である該ＬＥＤを点滅制御するとともに、通信手段としての該電力線搬送通信（ＰＬＣ）によって外部にアラームを報知することを特徴とするマイクロ波センサによる生体情報検知システム内蔵型ランプ。

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