JP6935889B1 - 温調システムおよびそのコントローラーならびに温調方法 - Google Patents
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Abstract
Description
発明者は、身体表面の温度変化は感情に影響を与えるという仮説のもと、室温を統制可能な環境下で温度差によって生じる身体表面の温度変化などの生理的変化が画像から喚起される感情に与える影響について検討した。本発明は、その検討結果から得られた、感情と体表温度の分布との相関に関する知見に基づいてなされたものである。以下、発明者が当該知見を得るに至った実験の概要とその結果について説明する。
実験には成人男性37名が参加した。参加者の平均年齢は22.6歳、標準偏差は2.60である。参加者には検査着として綿製の半袖Tシャツと紙製の長ズボンを着用してもらい、素足で実験を行った。
図1は、実験環境を示す模式図である。温熱条件をコントロール可能な環境試験室内に外気を想定した気温16℃、湿度63%の環境を作り、そこに室温の異なる2つの部屋を用意して実験を行った。一つは窓を開放して試験室内と同じ温熱環境のCold条件であり、もう一つは窓を閉鎖してガス温水式床暖房で室温25℃(±1.0℃)、PMV(Predicted Mean Vote)=0(±0.5)になるように調整されたWarm条件である。
図2は、実験手続きを示す模式図である。実験はCold条件およびWarm条件の2セッション実施した。参加者を2グループに分け、一方のグループ(19名)はセッション1としてCold条件で実験を行なってその後部屋を移動してセッション2としてWarm条件で実験を行うC−W群とし、他方のグループ(18名)はその逆のW−C群とした。各セッションにおいて最初の10分間は準備期間として、ウェアラブル心拍センサーを用いた心拍および胸部表面温度の測定、熱電対接触計による左足ふくらはぎ表面(足裏面から30cm)の温度測定、サーモカメラによる顔表面温度の測定を開始した。参加者は準備期間中に後述の感情評定課題の練習を20試行行なった。その後30分の順応期間を設け、最初の20分は参加者に自由に過ごしてもらい、最後の10分間は何もせずに安静状態にさせた。順応期間の後、参加者に感情評定課題を行わせた。
感情喚起画像セット(Open Affective Standardized Image Set: OASIS)からポジティブ(快)、ニュートラル(中立)、ネガティブ(不快)の各感情価をもつ画像を120枚ずつ計360枚選び、それを2セットに分けた。刺激セットは2つのセッションで感情価・覚醒度の差がないように作成し、提示する際には参加者間でカウンターバランスした。
1.感情価と上半身の体表温度変化との相関について
感情価と上半身の体表温度変化との相関について考察する。なお、ここでは上半身の体表温度変化として、準備期間から感情評定課題実施期間を通じた鼻の体表温度変化を採用した。図4は、ポジティブ画像、ニュートラル画像、およびネガティブ画像をそれぞれ提示した場合における感情価と上半身(鼻)の体表温度変化との相関を示すグラフである。グラフの横軸は鼻の体表温度変化、縦軸は感情価評定値であり、Cold条件およびWarm条件での結果を混在してプロットし、各条件のプロットの回帰直線を描き込んでいる。グラフの左側にCold条件のプロットが集中しているのは環境温度が低いCold条件では鼻の体表温度が下がって鼻の体表温度変化がマイナス値となりやすいからである。一方、環境温度が高いWarm条件では鼻の体表温度が上がって鼻の体表温度変化がプラス値となりやすくなるためグラフの右側にプロットが集中している。
感情価と下半身の体表温度変化との相関について考察する。なお、ここでは下半身の体表温度変化として、準備期間から感情評定課題実施期間を通じた左足のふくらはぎの体表温度変化を採用した。図5は、ポジティブ画像、ニュートラル画像、およびネガティブ画像をそれぞれ提示した場合における感情価と下半身(ふくらはぎ)の体表温度変化との相関を示すグラフである。グラフの横軸はふくらはぎの体表温度変化、縦軸は感情価評定値であり、Cold条件およびWarm条件での結果を混在してプロットし、各条件のプロットの回帰直線を描き込んでいる。グラフの左側にCold条件のプロットが集中しているのは環境温度が低いCold条件ではふくらはぎの体表温度が下がってふくらはぎの体表温度変化がマイナス値となりやすいからである。一方、環境温度が高いWarm条件ではふくらはぎの体表温度が上がってふくらはぎの体表温度変化がプラス値となりやすくなるためグラフの右側にプロットが集中している。
上記1、2で得られた知見を検証するためにWarm条件においてポジティブ画像およびネガティブ画像のそれぞれに対する感情価を目的変数、実験中に測定した各種データを説明変数として線形重回帰分析を行なった。図6は、Warm条件においてポジティブ画像に対する感情価を説明する線形重回帰モデルを表す図である。図7は、Warm条件においてネガティブ画像に対する感情価を説明する線形重回帰モデルを表す図である。図6の線形重回帰モデルによると、Warm条件において鼻の温度(Nose_Thermo_transformed)がポジティブ画像に対する感情価に負の相関があることが示されるとともに、心拍変動の高周波成分(normalizedHF_transformed)もまたポジティブ画像に対する感情価に負の相関があることが示されている。また、図7の線形重回帰モデルによると、Warm条件において鼻の温度(Nose_Thermo_transformed)および足(ふくらはぎ)の温度(Foot_Thermo_transformed)がネガティブ画像に対する感情価に正の相関があることが示されるとともに、心拍変動の高周波成分(normalizedHF_transformed)もまたネガティブ画像に対する感情価に正の相関があることが示されている。心拍変動の高周波成分は副交感神経活動を反映していることが知られている。したがって、上記1、2で得られた知見は副交感神経活動の観点からも支持され得るものである。
上記1、2では上半身および下半身の体表温度をそれぞれ独立に評価したが、上半身および下半身の体表温度を総合的に評価することを試みる。そのために体表温度の分布を表す指標として頭寒足熱度を導入する。頭寒足熱度は、人の下半身と上半身の体表温度の相対関係で定義される。一例として、所定期間における人の下半身の体表温度変化と上半身の体表温度変化との差を頭寒足熱度とすることができる。ここでは上述のふくらはぎの体表温度変化から鼻の体表温度変化を引いたものを頭寒足熱度として感情価と体表温度の分布との相関を特定するものとする。下半身の体表温度と上半身の体表温度の差が広がるように上半身および下半身の各体表温度が変化すれば頭寒足熱度は上がり、下半身の体表温度と上半身の体表温度の差が縮まるように上半身および下半身の各体表温度が変化すれば頭寒足熱度は下がることとなる。
発明者は、上記実験により得られた知見に基づいて、人の感情を誘起・促進する温調システムを発明した。以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、発明者は、当業者が本発明を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
対象者200の1日の生活シーンに合わせてあらかじめ感情価変動スケジュールを決めておけば、コントローラー17はそのスケジュールに従って第2空調装置12および床暖房装置13を制御して対象者200の感情価をコントロールすることができる。以下、シチュエーションごとに対象者200の感情価コントロールの実施例を示す。なお、頭寒足熱度と覚醒度との間にも相関が見られることから、以下の実施例では目標感情価と同様に目標覚醒度も考慮して目標頭寒足熱度を特定している。
起床時:目標感情価=+5、目標覚醒度=+5 →目標頭寒足熱度=+5(爽快、すっきり)
朝食時:目標感情価=+5、目標覚醒度=0 →目標頭寒足熱度=+2(リラックス)
勉強時:目標感情価=+5、目標覚醒度=+5 →目標頭寒足熱度=+5(爽快、すっきり)
夕食時:目標感情価=+5、目標覚醒度=0 →目標頭寒足熱度=+2(リラックス、スローフード)
夕食後の家族団欒:目標感情価=+3、目標覚醒度=+3 →目標頭寒足熱度=+2(おしゃべりタイム)
テレビ鑑賞(ラブストーリー):目標感情価=+5、目標覚醒度=+0 →目標頭寒足熱度=+2(リラックス)
テレビ鑑賞(コメディー):目標感情価=+5、目標覚醒度=+3 →目標頭寒足熱度=+4(爽快、すっきり)
テレビ鑑賞(ホラー):目標感情価=−5、目標覚醒度=+3 →目標頭寒足熱度=+4(恐怖)
就寝時:目標感情価=+1、目標覚醒度=0 →目標頭寒足熱度=+1(リラックス)
B.オフィスの場合
仕事時:目標感情価=+3、目標覚醒度=+5 →目標頭寒足熱度=+4(爽快、生産性向上)
昼食時:目標感情価=+5、目標覚醒度=0 →目標頭寒足熱度=+2(リラックス、スローフード)
C.娯楽施設(例:映画館、遊園地の室内アトラクション)の場合
映画鑑賞(ラブストーリー):目標感情価=+5、目標覚醒度=+0 →目標頭寒足熱度=+2(リラックス)
映画鑑賞(ホラー):目標感情価=−5、目標覚醒度=+5 →目標頭寒足熱度=+5(恐怖)
映画鑑賞(コメディー):目標感情価=+5、目標覚醒度=+5 →目標頭寒足熱度=+5(爽快、すっきり)
D.教育施設(学校)
授業中:目標感情価=+3、目標覚醒度=+5 →目標頭寒足熱度=+4(爽快、活発な議論)
昼食時:目標感情価=+5、目標覚醒度=0 →目標頭寒足熱度=+2(リラックス、スローフード)
E.老人ホーム
日中活動中:目標感情価=+5、目標覚醒度=+5 →目標頭寒足熱度=+5(爽快、活動量増)
≪効果≫
本実施形態に係る温熱システム100によると、対象者200の上半身および下半身の体表温度を操作して対象者200に所望の感情を誘起・促進することができる。
(1)下半身の体表温度変化と上半身の体表温度変化との比率を頭寒足熱度としてもよい。
(2)1台の空調装置で第1空調装置11と第2空調装置12の機能を実現するようにしてもよい。
(3)サーモカメラ14で対象者200の全身の体表温度が検知できるようであれば、ウェアラブル温度センサー15を省略してサーモカメラ14で対象者200の上半身および下半身の体表温度を検知するようにしてもよい。
(4)上記説明において環境10は室内を想定しているが、環境10は自動車などの乗り物の車内などであってもよい。その場合、ダッシュボードに埋め込まれたエアコンが第2空調装置12に、足元ヒーターが床暖房装置13にそれぞれ相当することになろう。
(5)コントローラー17が、対象者200の1日の生活パターンを学習して感情価変動スケジュールを修正するようにしてもよい。
Claims (9)
- 対象者の上半身および下半身の体表温度を検知する体表温度検知部と、
前記対象者の上半身または下半身を集中的に温めるまたは冷ます局所温調部と、
前記体表温度検知部により検知された前記対象者の上半身および下半身の体表温度の変化履歴から前記対象者の頭寒足熱度(ただし、頭寒足熱度は人の上半身および下半身の体表温度の相対関係で定義される。)を計算し、頭寒足熱度と感情価との相関に基づいて目標感情価に対応する目標頭寒足熱度を特定し、前記対象者の頭寒足熱度が前記目標頭寒足熱度となるように前記局所温調部を制御するコントローラーとを備えた温調システム。 - 前記対象者がいる環境の温度を検知する環境温度検知部を備え、
前記コントローラーが、環境温度に応じて異なる複数の頭寒足熱度と感情価との相関から前記環境温度検知部により検知された前記環境の温度に対応する一つを選択し、当該選択した頭寒足熱度と感情価との相関に基づいて目標感情価に対応する目標頭寒足熱度を特定し、前記対象者の頭寒足熱度が前記目標頭寒足熱度となるように前記局所温調部を制御する、請求項1に記載の温調システム。 - 前記対象者がいる環境の温度を検知する環境温度検知部と、
前記対象者がいる環境を全体的に温めるまたは冷ます全体温調部と、を備え、
前記コントローラーが、前記環境の温度が頭寒足熱度と感情価との相関の前提となる環境温度と異なる場合には、前記環境の温度が頭寒足熱度と感情価との相関に対応する環境の温度と一致するように前記全体温調部を制御する、請求項1に記載の温調システム。 - 前記局所温調部が前記対象者の下半身を集中的に温める床暖房装置を含む、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の温調システム。
- 前記局所温調部が前記対象者の上半身を集中的に冷ます空調装置を含む、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の温調システム。
- 前記コントローラーが、前記対象者の1日の感情価変動スケジュールに合わせて前記局所温調部を制御する、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の温調システム。
- 前記コントローラーが、前記対象者の1日の生活パターンを学習して前記感情価変動スケジュールを修正する、請求項6に記載の温調システム。
- 温調システムのコントローラーであって、
対象者の上半身および下半身の体表温度を検知する体表温度検知部により検知された前記対象者の上半身および下半身の体表温度の変化履歴から前記対象者の頭寒足熱度(ただし、頭寒足熱度は人の上半身および下半身の体表温度の相対関係で定義される。)を計算する頭寒足熱度計算部と、
頭寒足熱度と感情価との相関に基づいて目標感情価に対応する目標頭寒足熱度を特定し、前記対象者の頭寒足熱度が前記目標頭寒足熱度となるように、前記対象者の上半身または下半身を集中的に温めるまたは冷ます局所温調部を制御する制御部とを備えたコントローラー。 - 対象者の上半身および下半身の体表温度を取得するステップと、
前記取得された前記対象者の上半身および下半身の体表温度の変化履歴から前記対象者の頭寒足熱度(ただし、頭寒足熱度は人の上半身および下半身の体表温度の相対関係で定義される。)を計算するステップと、
頭寒足熱度と感情価との相関に基づいて目標感情価に対応する目標頭寒足熱度を特定するステップと、
前記対象者の頭寒足熱度が前記目標頭寒足熱度となるように前記対象者の上半身または下半身を集中的に温めるまたは冷ますステップとを備えた温調方法。
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