WO2015107607A1 - 環境制御システム、制御装置、プログラム - Google Patents

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WO2015107607A1 PCT/JP2014/006416 JP2014006416W WO2015107607A1 WO 2015107607 A1 WO2015107607 A1 WO 2015107607A1 JP 2014006416 W JP2014006416 W JP 2014006416W WO 2015107607 A1 WO2015107607 A1 WO 2015107607A1
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airflow
user
time
environment
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大林　史明
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present invention generally relates to an environment control system, a control device, and a program, and more particularly, an environment control system that controls environmental elements that affect the work efficiency of a user in a work space, a control device used in the environment control system, and The present invention relates to a program for causing a computer to function as a control device used in an environmental control system.
  • the work efficiency of a user who performs work in a work space is affected by the degree of consciousness concentration (hereinafter referred to as “concentration level”).
  • concentration level the degree of consciousness concentration
  • the concentration level of users varies depending on various environmental factors. For this reason, techniques for controlling environmental factors that affect the concentration of users have been proposed (for example, Japanese Patent Application Publication No. 2009-59677 (hereinafter referred to as Reference 1) and Japanese Patent Application Publication No. 2003). -245356 (hereinafter referred to as Document 2)).
  • the techniques described in Literature 1 and Literature 2 both control the lighting environment among the environmental elements in the work space where the user exists.
  • Document 1 adds single-wavelength light to illumination with white light in order to increase the arousal level and improve work efficiency.
  • Document 1 by adopting this configuration, it is possible to improve the working efficiency without excessively increasing the lighting energy.
  • Document 2 describes a technique for setting the illuminance in the time zone after lunch higher than the normal illuminance and setting the illuminance in other time zones lower than the normal illuminance. With this configuration, Document 2 can improve work efficiency in the time zone after lunch, and can suppress the total energy consumption.
  • Reference 1 focuses on the wavelength component included in the illumination light
  • Reference 2 focuses on the intensity of the illumination light. May cause discomfort to the person.
  • work efficiency cannot be sufficiently increased with a visual stimulus that does not cause a sense of incongruity.
  • an object of the present invention is to provide an environment control system that can maintain or improve a user's concentration without using any of visual stimulation, auditory stimulation, and olfactory stimulation. Furthermore, an object of the present invention is to provide a control device used in the environmental control system and a program that causes a computer to function as the control device of the environmental control system.
  • An environment control system includes an environment formation device that performs at least one of formation of an airflow in a work space and ventilation of the work space, and a control device that controls the operation of the environment formation device.
  • the control device controls the operation of the environment forming device so as to maintain or improve a degree of concentration that is a degree of user's consciousness concentration in the work space.
  • a control device is used in the environment control system described above.
  • a program according to an embodiment of the present invention is for causing a computer to function as the control device used in any of the above-described environmental control systems. Or the said form is not restricted to a program, The computer-readable storage medium which memorize
  • an environment forming apparatus that performs at least one of formation of airflow in the work space and ventilation to the work space is used, and the environment forming apparatus is controlled so as to maintain or improve the user's concentration level.
  • the structure to be adopted is adopted. Therefore, it is possible to maintain or improve the user's concentration without using any of visual stimulation, auditory stimulation, and olfactory stimulation.
  • the term “degree of concentration” is used.
  • concentration time ratio means a ratio of time that is in a state of concentration with respect to work time when a person performs intelligent work.
  • the concept of concentration time ratio is based on a model that includes a state in which cognitive resources are assigned to work targets and a state in which cognitive resources are not assigned to work targets during the period when a person is performing intellectual work. ing.
  • a state in which a cognitive resource is assigned to a target and work is progressing is referred to as a “working state”
  • a state in which a cognitive resource is not allocated to a target and is resting for a long time is referred to as “long-term rest”.
  • a state in which cognitive resources are allocated to a target but work processing is unconsciously stopped for a short time is called “short-term rest”. It is known that the state of “short-term rest” occurs physiologically with a certain probability during the period of “working state”.
  • “Working state” and “Short-term rest” are states where cognitive resources are allocated to the target, so they are considered as concentrated states, and "Long-term rest” is a state where cognitive resources are not allocated to the target. It is considered a decentralized state. Therefore, the degree of concentration can be quantified by separating the three states of “working state”, “short-term rest” and “long-term rest” or two states of “working state” and “short-term rest” and “long-term rest”. I understand.
  • this histogram becomes a shape with two or more peaks when an appropriate problem is given. That is, two or more mountain regions are generated in the histogram.
  • the Yamagata region including the peak with the shortest response time represents a state in which “working state” and “short-term rest” are mixed, and the Yamagata region including the other peaks represents “working state”, “short-term rest” and “ It is interpreted as representing a mixture of “long-term rest”. This is because, even in a concentrated state, the answer time may become longer depending on variations in the difficulty level of the problem.
  • the parameters of the probability density function f (x) are determined, it is possible to obtain the expected response time.
  • the result obtained by multiplying the obtained expected value by the total number of questions can be interpreted as the time of concentration in the total time (total answer time) from when the subject starts to the problem until it finishes.
  • the time obtained by subtracting the time that was in the concentrated state from the total answer time can be interpreted as the time that was in the non-concentrated state. Accordingly, the time ratio of the time of concentration with respect to the total answer time is defined as the concentration time ratio, and it is determined that the greater the concentration time ratio, the higher the concentration degree.
  • the concentration time ratio described above is an example of an index of concentration, and the concentration can be quantified using other indexes described later.
  • concentration time ratio it is necessary to give the subject a number of questions and answer them, and it is difficult to obtain an index of concentration during the operation. Therefore, in order to control the environment forming apparatus 10 (see FIG. 1) according to the concentration level, it is necessary to measure the concentration index equivalent to the concentration time ratio with another technique.
  • the degree of concentration obtained for each relatively short period (for example, 1 to 10 minutes) will be as long as the work environment is not changed. It has been found that the characteristics vary as shown by the characteristic C1 in FIG. That is, when the intelligent work continues for a relatively long time, the concentration degree fluctuates so as to repeat increase and decrease every 20 to 40 minutes. In short, when performing intelligent work continuously, the concentration level decreases from a high state over time, then recovers, increases, and decreases again. is doing. Note that there are individual differences in the period in which the concentration level fluctuates, but it is possible to grasp an approximate general characteristic. Focusing on the variation in the degree of concentration with the passage of time as described above, it can be said that the decrease in the degree of concentration may be suppressed in order to increase the work efficiency of the intelligent work.
  • the concentration of users in the work space varies depending on environmental factors.
  • technologies that change environmental factors for example, lighting, music, fragrance, etc.
  • visual stimuli, auditory stimuli, olfactory stimuli, etc. have been proposed. It can be a hindrance. Therefore, the present embodiment employs a configuration in which the air environment in the work space is changed in order to maintain or improve the degree of user concentration in the work space.
  • the air environment includes the concentration of substances (physical, chemical, biological) in the air, as well as temperature, relative humidity, and air velocity.
  • substances physical, chemical, biological
  • dust, yellow sand, particulate substances PM10, PM2.5, etc.
  • chemical substances in the air carbon monoxide, carbon dioxide, aldehydes (particularly formaldehyde), VOC (Volatile Organic Compounds) and the like are known.
  • biological substances in the air mold, virus, pollen and the like are known.
  • the environment forming apparatus 10 includes both a ventilation fan 11 that takes outside air into the work space by discharging the air in the work space Es, and a fan 12 such as a fan or a circulator that forms an air flow inside the work space Es.
  • a ventilation fan 11 that takes outside air into the work space by discharging the air in the work space Es
  • a fan 12 such as a fan or a circulator that forms an air flow inside the work space Es.
  • the environment forming device 10 may be only one of the ventilation fan 11 and the blower 12, and other environment forming devices 10 such as an air conditioner and an air cleaner can be used. The case where an air conditioner is used as the environment forming device 10 will be described later.
  • the ventilation fan 11 may have a configuration in which air is sucked from the external space into the work space Es, and at the same time, air is discharged from the work space Es to the external space, and heat exchange is performed during the intake and exhaust.
  • the ventilator used for ventilation may be an opening such as a window for natural ventilation in addition to the ventilation fan 11 for mechanical ventilation.
  • the control device 20 controls the operation of the environment forming device 10.
  • the control device 20 uses the air that maintains or improves the degree of concentration in accordance with the timing when the degree of concentration decreases.
  • the environment forming apparatus 10 is operated so that the environment is formed.
  • the timing at which the degree of concentration decreases is determined based on the degree of concentration of the user monitored using the measuring device 30.
  • the control device 20 includes a device including a processor that operates according to a program as a main hardware element.
  • a microcontroller having a memory integrally or a microprocessor having a memory separately is used. That is, the control device 20 is configured using a computer.
  • the program is used for causing the computer to function as a control device 20 described below.
  • This program is stored in a ROM (Read Only Memory) in advance, and is provided by a computer-readable recording medium or provided through a telecommunication network such as the Internet.
  • the control device 20 includes an acquisition unit 22 that acquires information on the concentration level from the measurement device 30, and the processing unit 21 evaluates the concentration level based on the information acquired through the acquisition unit 22, whereby the operation of the environment forming device 10. To decide.
  • the control device 20 includes an instruction unit 23 that instructs the operation of the environment forming device 10, and instructs the environment forming device 10 about the operation content according to the operation determined by the processing unit 21.
  • the processing unit 21 evaluates the user's concentration level using the information acquired by the acquisition unit 22 from the measuring device 30, and changes the air environment at a timing when the concentration level is reduced by a predetermined threshold from a state where the concentration level is maximum.
  • the environment forming apparatus 10 is operated as described above.
  • the process part 21 can employ
  • the processing unit 21 calculates the rate of change when the degree of concentration decreases, and compares the calculated rate of change with a predetermined range, thereby operating the environment forming apparatus 10 to change the air environment.
  • a point in time when the decrease in the concentration level becomes abrupt may be employed.
  • the measuring device 30 needs to monitor the concentration level non-invasively to the user and detect a change in the concentration level at a relatively short time interval (for example, 1 to 10 minutes).
  • the measuring device 30 is desirably not only non-invasive but also non-contact, but may include a configuration that contacts the user, such as a headband or wristband.
  • the measuring device 30 for example, a camera that images a user is used.
  • the acquisition unit 22 acquires information such as body movement, posture, pupil diameter, blinking frequency, and the like using the user image captured by the camera, and the processing unit 21 uses these information alone or in combination.
  • the processing unit 21 is configured to register the relationship between the information and the above-described concentration time ratio in the lookup table (storage unit 24) in association with each other.
  • the processing unit 21 quantifies the concentration level by comparing the information obtained from the acquisition unit 22 with a lookup table and converting the information into a concentration time ratio.
  • the technique for converting information obtained from an image captured by a camera into a concentration time ratio is an example of a technique for quantifying the concentration level
  • the measuring device 30 serves as a standard for the concentration level. If it is information, the structure which monitors other information may be sufficient.
  • the measurement device 30 may be configured to detect a change in skin temperature at a specific part of the user with a thermograph, or to detect a bioelectric current other than an electroencephalogram or an electroencephalogram.
  • the processing unit 21 determines the control content of the environment forming apparatus 10 according to the evaluated degree of concentration, for example, as follows.
  • the processing unit 21 increases the speed of the airflow sent to the user.
  • the blower 12 is operated. That is, the processing unit 21 starts the operation of the blower 12 if the blower 12 is stopped before the timing, and increases the air volume from the blower 12 if the blower 12 is operating before the timing.
  • the arousal level often decreases.
  • the processing unit 21 takes in the outside air into the work space. 11 is operated. That is, as in the case of the blower 12, the processing unit 21 starts the operation of the ventilation fan 11 if the ventilation fan 11 is stopped before the timing, and the ventilation fan if the ventilation fan 11 is operated before the timing. Increase the ventilation capacity of 11.
  • the air environment such as carbon dioxide concentration, temperature, and relative humidity is improved by ventilating the air in the work space. That is, ventilation not only provides sensory stimulation to users in the work space, but also provides physiological effects. As a result, the user's arousal level in the work space can be maintained or improved, and as a result, the concentration level can be maintained or improved.
  • the environment forming device 10 When the environment forming device 10 is controlled based on the change in the concentration level monitored by the measuring device 30 as described above, it is possible to suppress the decrease in the concentration level as shown by the characteristic C2 in FIG. . That is, by maintaining or improving the concentration level by the operation of the environment forming apparatus 10, it is possible to prevent the concentration level of the user from greatly decreasing over a relatively long time. As a result of the suppression of the decrease in concentration in this way, improvement in work efficiency can be expected.
  • the environment forming apparatus 10 is instructed to change the operating state at the timing of maintaining or improving the concentration level, but the target value for the air environment is not defined.
  • the target value regarding air environment may be defined and the environment formation apparatus 10 may be operated.
  • the sensor 40 (refer FIG. 1) which measures the density
  • the processing unit 21 controls the operation of the environment forming apparatus 10 by setting a target value for the concentration of the substance measured by the sensor 40 in advance and comparing the concentration of the substance acquired through the acquiring unit 22 with the target value. .
  • the concentration of substances in the air is called air quality, which includes carbon dioxide concentration, oxygen concentration, relative humidity (water vapor concentration), odor components (including volatile components such as aldehydes and VOCs), dust, etc.
  • air quality which includes carbon dioxide concentration, oxygen concentration, relative humidity (water vapor concentration), odor components (including volatile components such as aldehydes and VOCs), dust, etc.
  • Various environmental elements are included.
  • the sensor 40 measures the environmental element of interest among the environmental elements included in the air quality, and the processing unit 21 controls the operation of the environment forming apparatus 10 using the target value for the concentration of the environmental element measured by the sensor 40. To do.
  • the target value may be statistically determined on the basis of the actual measurement value as a value at which the user concentration level decreases or increases.
  • the processing unit 21 it is configured to return the operation to its original state.
  • the target value is set to 400 ppm or the like.
  • the concentration degree of the user is measured by the measurement device 30.
  • a configuration in which a clock unit 25 is provided in the control device 20 as shown in FIG. May be. That is, since the increase / decrease of the concentration level is periodic, if the increase / decrease cycle of the concentration level is obtained in advance, the processing unit 21 uses the clock unit 25 to increase the concentration level of the user for each cycle. It is possible to control the operation of the environment forming apparatus 10 to maintain or improve.
  • the concentration increase / decrease cycle varies from person to person, but it is classified into multiple types according to user attributes (age, gender, personality, etc.), and the concentration increase / decrease cycle is statistically determined for each category. If required, it can be used to control the environment forming apparatus 10.
  • the processing unit 21 can operate the environment forming apparatus 10 according to the time counted by the clock unit 25 so as to maintain or improve the degree of concentration according to the attribute of the user. It is necessary to instruct the clock unit 25 to start timing by using a switch or the like since the time when the time measurement starts needs to be matched with the time when the user starts intelligent work.
  • the environment forming apparatus 10 is a blower 12, and the blower 12 is disposed so as to form an airflow that shines a user. That is, the blower 12 functions as an airflow forming device.
  • the control device 20 performs control so that the blower 12 repeats operation and stop.
  • the parameters that can be controlled by the control device 20 with respect to the blower 12 include the maximum speed of the wind applied to the user, the operation time during which the blower 12 forms an air current, and the stop time during which the blower 12 stops.
  • the parameters that can be controlled by the control device 20 with respect to the blower 12 may include the timing of the first operation start of the blower 12, the portion where the blower 12 applies wind to the user, and the like.
  • control device 20 controls the operation of the blower 12 according to the parameters.
  • this embodiment pays attention to three typical approaches for dealing with changes in the concentration of users who perform intelligent work.
  • refresh only three types of approaches to deal with the change in the degree of concentration are assumed: refresh, prevention of awakening reduction, and adjustment of work rhythm.
  • a parameter for controlling the operation of the blower 12 is set for each approach for dealing with a change in the degree of concentration.
  • the air flow generated by the blower 12 for refreshing is referred to as “refresh air flow”
  • the air flow generated by the blower 12 in response to a decrease in arousal level is referred to as “wake-stimulating air flow”
  • rhythm the air flow that suppresses the disturbance of the work rhythm
  • the refresh air flow is generated so that the wind is applied from behind to the vicinity of the user's head. Concentration is considered to be maintained until 10-15 minutes have passed since the start of the work.
  • the control device 20 controls the refresh airflow after 10 to 15 minutes have elapsed since the start of work. That is, the time when 10 to 15 minutes have elapsed from the start of the work is determined as the time when the control of the blower 12 is started for the refresh air flow, and after the time when the control is started, the concentration is expected to decrease. A refresh air stream is generated.
  • the refresh air flow is determined in the range of several seconds to several tens of seconds for operating the blower 12, and the stop time is selected in the range of 2 to 10 minutes. Furthermore, the maximum velocity of the wind hitting the user is preferably 0.4 to 0.7 m / s. It is desirable to adjust the operation time and the stop time according to the degree of concentration reduction.
  • the operation time is set short (for example, several seconds to several tens of seconds) or the stop time is set long. (For example, more than 5 minutes) or the operation time is set short and the stop time is set long.
  • the operation time is set long (for example, 10 seconds to several tens of seconds) or the stop time is set short. (For example, 5 minutes or less), or the operation time is set long and the stop time is set short.
  • the control apparatus 20 can determine so that a refresh airflow may be produced
  • the wind speed of the refresh airflow applied to the user can be changed with the passage of time in one operation time, and may be constant. Further, the wind speed may be set to be small during a period in which the decrease in concentration is small, and the wind speed may be set to be large in a period in which the decrease in concentration is large. That is, it is desirable to reduce the amount of stimulation to the user due to the refresh airflow at a stage where the decrease in concentration is small, and to increase the amount of stimulation to the user due to the refresh airflow as the decrease in concentration increases.
  • the refresh air flow may change parameters such as wind speed, operation time, and stop time according to environmental factors such as room temperature, room humidity, outside air temperature, outside air humidity, weather, and seasons. For example, if the indoor temperature is high in summer, the refreshing wind speed is set to a large value, the operation time is set to a long time, the stop time is set to a short time, or the wind speed, the operation time, and the stop time are set. Two or three types selected from time are set in combination. On the other hand, when the room temperature is moderate in spring or autumn, the values of 1 to 3 parameters selected from the wind speed, operation time, and stop time of the refresh air flow should be set to the middle of the variable range. Is desirable.
  • the control device 20 controls only the parameter selected from the wind speed of the refresh airflow, the operation time, and the stop time.
  • the control device 20 can control the part to which the wind is applied to the user.
  • the temperature of the wind applied to the user from the blower 12 may be controlled. That is, when using the blower 12 that can change the portion of the wind that is applied to the user, the wind should be applied not only to the vicinity of the user's head but also to the user's back, arm, etc. in one operation time. It is possible to change the part to which the wind is applied.
  • the temperature of the airflow to the user can be adjusted, it is desirable to apply the wind whose temperature has been lowered to the user when the room temperature is high.
  • the refresh airflow does not make the temperature of the airflow applied to the user from the blower 12 higher than the surroundings.
  • the arousal stimulation airflow for a decrease in arousal level will be described.
  • the arousal stimulation airflow is generated so that the wind is applied near the user's head or face.
  • the decrease in arousal level can be considered to have little effect on the work until 10 to 15 minutes have passed since the start of the work. Therefore, the control device 20 controls the arousal stimulation airflow after 10 to 15 minutes have elapsed since the start of work.
  • the time when 10 to 15 minutes have elapsed from the start of the work is determined as the time when the blower 12 starts to be controlled due to the arousal stimulation airflow, and the concentration decreases due to the decrease in the arousal level after the time when the control starts.
  • Arousal stimulation airflow is generated at the timing when is expected.
  • the timing for starting the control of the refresh airflow and the arousal stimulus airflow has a small time difference (for example, within 5 minutes). Therefore, the control device 20 may start the control of the refresh airflow and the wakeful stimulus airflow at the same timing.
  • the awakening stimulation airflow is selected in the range of several seconds to ten seconds for operating the blower 12, and the stop time is selected in the range of 2 to 10 minutes. Furthermore, the maximum velocity of the wind hitting the user is desirably 1.5 to 3 m / s. It is desirable to adjust the operation time and the stop time according to the arousal level.
  • the control apparatus 20 can determine so that an arousal stimulation airflow may be produced
  • the wind speed of the arousal stimulation airflow applied to the user can be changed with the passage of time in one driving time, and may be constant.
  • the wind may be intermittently applied to the user during one operation time.
  • the degree of stimulation becomes higher and the effect of increasing the user's arousal level becomes higher than when the wind is continuously applied to the user.
  • the wind speed may be set to be small during a period in which the decrease in arousal level is small, and the wind speed may be set to be large in a period in which the decrease in arousal level is large.
  • the arousal stimulation airflow increases the user's arousal level by giving the user a stimulus. Generally, repeated stimulations cause habituation. The effect of increasing decreases. Therefore, the control device 20 controls the blower 12 so that the stimulation amount to the user is reduced during the period when the decrease in the arousal level is small and the stimulation amount to the user is increased as the decrease in the arousal level increases. May be.
  • the stimulation amount for the user at least one parameter of wind speed, operation time, and stop time may be changed.
  • a combination of parameters corresponding to the stimulation amount is registered in advance in the storage unit 24 of the control device 20, and the processing unit 21 selects an appropriate combination of parameters from the storage unit 24. .
  • control device 20 controls only the parameter selected from the wind speed, the operation time, and the stop time of the awakening stimulus airflow, but it is possible to control the part to which the wind is applied to the user. Moreover, it is possible to control the temperature of the wind which hits a user from the air blower 12.
  • the wind is not only applied to the user's head or face but also to the user's back, arm, etc. in one operation time. It is possible to change the part to which the wind is applied so as to apply.
  • the degree of stimulation perceived by the user differs depending on the part to which the wind hits, it is also effective to change the wind speed according to the part to which the wind is applied. For example, the wind applied to the vicinity of the head may be relatively increased in wind speed, and the wind applied to the vicinity of the face may be decreased relatively.
  • the control device 20 controls the blower 12 so that the wind hits various parts of the user from the blower 12 during the initial setting period. Further, an interface unit (hereinafter referred to as “I / F”) that receives input information from the operating device 50 is provided to the control device 20 so that the control device 20 can be notified that the wind from the blower 12 has hit a specific part of the user. 26) is provided.
  • the operation device 50 is a display operation device, and the control device 20 presents a part to the user through the operation device 50 and instructs the user to perform a specific operation when the part is winded.
  • the operation device 50 can be provided exclusively for the control device 20, a terminal device selected from a smartphone, a tablet terminal, a personal computer, or the like may be used as the operation device 50.
  • the user When the environmental control system having the above configuration is used, the user is presented to the operating device 50 during the initial setting period in which the control device 20 controls the blower 12 to blow the various portions of the user.
  • the operating device 50 When the wind hits the part, the operating device 50 is operated.
  • the control device 20 stores the information given to the blower 12 at the time when the operating device 50 is operated in the storage unit 24.
  • time lag time lag
  • the information after correction is performed after correcting the above information with a certain time as the time lag. Is preferably stored in the storage unit 24.
  • the control device 20 causes the specific part of the user to be blown by performing the above-described operation during the initial setting period.
  • the blower 12 can be controlled.
  • a camera that monitors the user and an image processing device that performs signal processing on an image captured by the camera may be used.
  • the image processing apparatus extracts the user's specific part from the user's image captured by the camera, and uses the positional relationship between the camera and the blower 12 to blow wind on the user's specific part.
  • the structure which extracts the information which controls this may be sufficient.
  • the control device 20 cooperates with the image processing apparatus with information necessary for directing the wind from the blower 12 to a specific part of the user without any work by the user using the operation device 50. Can be generated automatically.
  • the temperature of the airflow to the user when the temperature of the airflow to the user can be adjusted, it is desirable to apply the wind whose temperature is lowered to the user when the room temperature is high.
  • the arousal stimulation airflow is used to suppress a decrease in concentration due to a decrease in the arousal level, the temperature of the airflow applied from the blower 12 to the user is not raised higher than the surroundings.
  • the rhythm airflow to suppress the disturbance of the work rhythm is not particularly limited with respect to the part where the wind is applied to the user, but it can be easily perceived by the user by applying the wind to the part similar to the refreshing airflow or the arousal stimulation airflow. It is possible to give a stimulus. In short, even in the rhythm airflow, it is desirable that the wind hits the face or head not covered with clothes.
  • the duration of concentration when performing intelligent work is about 10 to 20 minutes. Accordingly, the concentration level can be maintained by stimulating the user with the rhythm airflow at intervals of 10 to 20 minutes, which is the timing at which the concentration level decreases.
  • the rhythm airflow may basically have a constant cycle, and for example, the operation time may be set to about several seconds with a cycle of 10 minutes.
  • the maximum velocity of the wind hitting the user is about 0.2 m / s, and is set to a value smaller than the refresh air flow and the awakening stimulus air flow.
  • the rhythm air velocity is kept constant in principle.
  • the control device 20 may control the rhythm airflow after 10 to 20 minutes have elapsed after the start of work. That is, the time when 10 to 20 minutes have elapsed from the start of the work is determined as the time to start controlling the blower 12 due to the rhythm air current, and after the time to start the control, the rhythm air current is generated at intervals of 10 minutes, for example. Is done.
  • Table 1 summarizes the maximum wind speed, operation time, stop time, and wind-applied part of the airflow that is applied to the user for the refresh airflow, arousal stimulus airflow, and rhythm airflow described above.
  • the control device 20 controls the blower 12 so as to independently generate an air flow selected from the refresh air flow, the arousal stimulation air flow, and the rhythm air flow, or a plurality of selections selected from the refresh air flow, the awake stimulation air flow, and the rhythm air flow
  • the blower 12 is controlled to combine the airflow.
  • the control device 20 may control the blower 12 so as to mix a plurality of airflows selected from the refresh airflow, the awakening stimulation airflow, and the rhythm airflow.
  • a plurality of airflows selected from the refresh airflow, the arousal stimulation airflow and the rhythm airflow are generated independently at different times. For example, if at least two time zones of a plurality of time zones that generate multiple types of air currents overlap each other, one of the time zones is shifted so that there is no overlap. Generated independently.
  • the control device 20 sets priorities for the refresh airflow, the awakening stimulus airflow, and the rhythm airflow, generates an airflow having a high priority in the original time zone, and has a low priority. The airflow is generated with a delay from the original time.
  • the refresh airflow is generated in the time zone according to the parameters set in the storage unit 24, but the wakeful stimulus airflow is set in the storage unit 24 so as not to overlap with the time zone in which the refresh airflow is generated. It is generated later than the time zone according to the parameter.
  • a plurality of airflows selected from the refresh airflow, the awakening stimulus airflow, and the rhythm airflow are generated in the same time zone.
  • a part of at least two time zones of a plurality of time zones that respectively generate a plurality of types of air currents overlap one air flow is selected in the overlapping time zones.
  • overlapping of time zones occupied by different types of airflow is allowed.
  • the control device 20 sets priorities for the refresh airflow, the arousal stimulus airflow, and the rhythm airflow, and the airflow having a higher priority in the overlapping time zones. It is desirable to adopt. It is desirable to set the priority order so that the higher the maximum speed, the higher the priority.
  • the control device 20 causes the blower to generate the arousal stimulation airflow in a time zone in which a part of the time zone in which the awakening stimulation airflow is generated overlaps among the time zone in which the refreshing airflow is generated. 12 is controlled.
  • FIG. 6 shows an example in which the control device 20 controls the blower 12 so as to combine three types of the refresh airflow, the awakening stimulus airflow, and the rhythm airflow.
  • the time at the left end of FIG. 6 corresponds to the start time of the intelligent work.
  • the refresh airflow, the arousal stimulus airflow, and the rhythm airflow are generated independently so as not to overlap. Note that the unevenness at the upper end of the bar corresponding to the refresh air flow and the unevenness at the upper end of the bar corresponding to the arousal stimulus air flow indicate that the wind speed of the refresh air flow or the awake stimulus air flow changes with time. Yes.
  • FIG. 7 shows a temporal change in the concentration when no stimulus is given to the user, a temporal change in the concentration when the refresh airflow, the awakening stimulus airflow, and the rhythm airflow are generated individually, and three types of airflows. Shows the temporal change in the degree of concentration when is generated in combination.
  • the timing at which the airflow is generated is indicated by arrows in FIG.
  • the concentration level is maintained at a relatively high level, and the change in the concentration level is reduced. That is, it is possible to maintain a high degree of concentration over the entire period of performing intelligent work, and as a result, it can be said that productivity is improved as compared with the case where no stimulation is given.
  • the ventilation fan 11 and the blower 12 are used as the environment forming device 10, but an air conditioner can be used as the environment forming device 10 as described above.
  • the air conditioner can control the temperature and has a function of forming an air flow.
  • the air conditioner may be configured to control humidity, and a configuration that enables ventilation with outside air is also known.
  • An air conditioner that controls the direction of airflow is also known.
  • an air conditioner when used as the environment forming device 10, it can function as an air flow forming device as with the blower 12. That is, the air conditioner can control the formation of the air current and the stop of the air current, and can control the speed of the air current. For this reason, it is possible to generate a refresh airflow, a wake-up stimulus airflow, and a rhythm airflow by controlling the air conditioner.
  • the temperature of the airflow can be controlled according to the season or room temperature.
  • the perceived temperature decreases. Therefore, considering the perceived temperature, controlling the wind speed and temperature together gives the user more than controlling the wind speed alone. It becomes possible to enhance the effect of stimulation.
  • the sensory temperature may not be lowered sufficiently, and appropriate stimulation may not be given to the user.
  • the temperature of the airflow it is not desirable that the temperature of the airflow be higher than room temperature. Therefore, if the air conditioner forms an air flow below room temperature and applies it to the user, it is possible to lower the sensible temperature and give an appropriate stimulus to the user.
  • the temperature of the airflow blown from the air conditioner is selected in the range from a temperature several degrees C lower than the room temperature to the room temperature.
  • the body temperature of the whole body can be maintained in a comfortable range, and stimulation that affects concentration can be given by the airflow. For example, if the temperature of the wind hitting the upper body is about the same as the room temperature and the temperature of the wind hitting the feet is higher than the room temperature, so-called head-to-head heat can be maintained, and the sensible temperature can be maintained. To maintain or improve concentration.
  • the part that is exposed to the airflow generated by the air conditioner is defined as the user's head.
  • the temperature of the wind may be changed between a period in which the wind hits the upper body and a period in which the wind hits the feet.
  • the air blower 12 when using the air conditioning apparatus which performs the operation
  • the air conditioner and the blower 12 may be used in combination.
  • the room temperature may be controlled by the air conditioner, and the airflow speed may be controlled by the blower 12.
  • the target value set for the environmental element measured by the sensor 40 is applied as in the following example. Operation is possible. Assume that the environment forming apparatus 10 is a ventilation fan 11, the environmental element of interest is the concentration of carbon dioxide, and the target value is 400 ppm. This target value is set to 2/3 or less, preferably 1/2 or less of the standard carbon dioxide concentration in the room. That is, the target value is set to 700 ppm or less, desirably 500 ppm or less. In the example described below, it is assumed that the concentration starts to decrease after 25 minutes have elapsed from the start of the intelligent work.
  • the processing unit 21 attempts to maintain or improve the concentration level by operating the ventilation fan 11 at high (high speed) when 25 minutes have elapsed from the start of the intelligent work. Thereafter, the processing unit 21 waits for 10 minutes after the concentration of carbon dioxide measured by the sensor 40 reaches the target value of 400 ppm, and returns the ventilation fan 11 to the original state.
  • the concentration of the user changes immediately after the blower 12 is controlled.
  • the time from when the operation of the ventilation fan 11 is started until the indoor air quality is improved to a required level is relatively long (for example, 20 Minutes). For this reason, the operation of the ventilation fan 11 may be started ahead of the time period in which the concentration level is expected to decrease until the indoor air quality is improved to a required level.
  • the target value may be determined by the number of rotations of the motor. That is, without using the sensor 40, the timing at which the operation of the ventilation fan 11 is returned may be determined using the rotation speed of the motor as a target value.
  • the processing unit 21 may be configured to vary the operation of the environment forming apparatus 10 according to the degree of concentration.
  • the degree of concentration may be divided into a plurality of stages, and the airflow speed or target value may be changed for each stage.
  • a configuration in which the operation of the environment forming device 10 is changed according to a time zone may be employed.
  • the concentration of hydrocarbon compounds or the like may be measured as the air quality instead of the concentration of carbon dioxide.
  • the environment forming device 10 selected from a ventilation device, an air purifier, or the like is used.
  • the sensor 40 is an odor sensor.
  • As an index for quantifying the degree of odor CIAQ (Composite Index of Air Quality) number using a concentration of a hydrocarbon compound or the like is known.
  • the target value is set to 20 or less, preferably 10 or less.
  • Odor is important just before and immediately after the start of intelligent work in terms of its effect on concentration. Therefore, when paying attention to the odor, the control device 20 controls the environment forming device 10 so that the number of CIAQ is as small as possible immediately before and immediately after the start of the intelligent work. In order to enable such control, when focusing on the smell, it is necessary to start the operation of the environment forming apparatus 10 before the start of the intelligent work. That is, the user may start the intelligent work after a predetermined time after instructing the operation of the environment forming apparatus 10. Or the schedule which set the time which starts an intellectual work is set, and the structure which the control apparatus 20 starts the driving
  • control device 20 operates the environment forming device 10 so that the number of CIAQ measured by the sensor 40 does not exceed 20 after the start of the intelligent work.
  • the environment control system of the present embodiment includes the environment forming device 10 and the control device 20.
  • the environment forming apparatus 10 performs at least one of formation of an airflow in the work space and ventilation of the work space.
  • the control device 20 controls the operation of the environment forming device 10.
  • the control device 20 controls the operation of the environment forming apparatus 10 so as to maintain or improve the degree of concentration, which is the degree of user's consciousness concentration in the work space.
  • the concentration level of the user is maintained or improved without using any of visual stimulation, auditory stimulation, and olfactory stimulation. It becomes possible.
  • the environment forming device 10 is an air flow forming device (for example, a blower 12) that forms an air flow so as to apply a wind to a user, and the control device 20 repeats the formation of the air flow and the stop of the air flow. It is desirable that the configuration is controlled so as to be controlled. In this configuration, the maximum speed of the wind applied to the user by the airflow forming device, the operation time for the airflow forming device to form the airflow, and the stop time for the airflow forming device to stop are determined.
  • the range of the maximum wind speed that the airflow forming device applies to the user is selected from the group of 0.2 m / s, 0.4 to 0.7 m / s, 1.5 to 3.0 m / s,
  • the stop time is desirably determined according to the range of the maximum speed.
  • This environmental control system makes it possible to form an air flow according to a factor that lowers the degree of concentration by the air flow forming device, and to suppress the reduction of the degree of concentration due to each factor. Further, since the user is stimulated by the airflow formed by the airflow forming device, if the airflow forming device has an interface with the control device 20, the environmental control system connects the control device 20 and the airflow forming device. It can be easily realized only by
  • the environmental control system includes a measuring device 30 that measures the concentration of users in the work space.
  • the control device 20 controls the operation of the environment forming device 10 so as to maintain or improve the degree of concentration measured by the measurement device 30.
  • this environment control system performs feedback control by monitoring the user's concentration level with the measuring device 30, the environment forming device 10 can be controlled at an appropriate timing to maintain or improve the concentration level.
  • control device 20 may include a clock unit 25 that measures time.
  • the control device 20 stores in advance the relationship between time and the degree of concentration.
  • control apparatus 20 controls the operation
  • this environment control system performs open control using the relationship between the elapsed time and the user's concentration, it can be realized with a simple configuration without using the measuring device 30.
  • the environmental control system may include a sensor 40 that measures an environmental element focused on the air quality of the work space.
  • the control device 20 controls the operation of the environment forming device 10 so that the environmental element measured by the sensor 40 becomes a preset target value.
  • this environment control system controls the operation of the environment forming apparatus 10 in consideration of the air quality of the work space
  • the concentration level is improved by improving the air quality acting on the concentration level such as the concentration of carbon dioxide and the odor. Can be maintained or improved.
  • the environment forming device 10 may be a ventilation device that ventilates the work space, and the sensor 40 may be configured to measure the concentration of carbon dioxide in the work space as an environmental element.
  • the control device 20 desirably controls the ventilator so that the concentration of carbon dioxide in the work space measured by the sensor 40 does not exceed 700 ppm.
  • This environmental control system adjusts so that the concentration of carbon dioxide in the work space does not become high, so it is possible to suppress a decrease in arousal level and consequently a decrease in concentration level.

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Abstract

　視覚刺激、聴覚刺激、嗅覚刺激のいずれも用いることなく利用者の集中度を維持または向上させることを可能にする。環境制御システムは、環境形成装置（１０）と制御装置（２０）とを備える。環境形成装置（１０）は、作業空間における気流の形成と作業空間に対する換気との少なくとも一方を行う。制御装置（２０）は、環境形成装置（１０）の動作を制御する。また、制御装置（２０）は、作業空間に存在する利用者の意識集中の程度である集中度を維持または向上させるように環境形成装置（１０）の動作を制御する。

Description

環境制御システム、制御装置、プログラム
　本発明は、一般に環境制御システム、制御装置、およびプログラムに関し、より詳細には作業空間における利用者の作業効率に影響する環境要素を制御する環境制御システム、この環境制御システムに用いる制御装置、およびコンピュータを環境制御システムに用いる制御装置として機能させるプログラムに関する。
　一般的に、学習空間あるいは執務空間のような作業空間において作業を行う利用者の作業効率は、意識集中の程度（以下、「集中度」という）の影響を受ける。また、利用者の集中度は、様々な環境要素によって変化する。そのため、利用者の集中度に影響を与える環境要素を制御する技術が提案されている（たとえば、日本国特許出願公開番号２００９－５９６７７（以下、文献１と称する）および日本国特許出願公開番号２００３－２４５３５６（以下、文献２と称する）を参照）。文献１、および文献２に記載された技術は、いずれも利用者の存在する作業空間における環境要素のうちの照明環境を制御している。
　文献１に記載された技術は、覚醒水準を高めて作業効率を向上させるために、白色光での照明に単波長光を付加している。文献１では、この構成を採用することにより、点灯エネルギーを過大にすることなく作業効率を向上させることを可能にしている。
　一方、文献２には、昼食後の時間帯の照度を通常照度より高く設定し、その他の時間帯の照度を通常照度より低く設定する技術が記載されている。この構成により、文献２は、昼食後の時間帯における作業効率の向上を図ることができ、かつ総エネルギー消費量を抑制することが可能になっている。
　ところで、利用者の作業効率を高めるために、文献１では照明光に含まれる波長成分に着目し、文献２では照明光の強度に着目しているから、色調の変化や明るさの変化によって利用者にとって違和感が生じる可能性がある。また、違和感が生じない程度の視覚刺激では、作業効率を十分に高めることができない可能性がある。
　また、利用者の集中度を向上させるために、嗅覚刺激あるいは聴覚刺激を利用する技術も知られているが、嗅覚刺激に対する応答は個人差が大きく、聴覚刺激を与える技術は、騒音を生じる場合があり、またコミュニケーションを妨げる可能性もある。
　そこで、本発明の目的は、視覚刺激、聴覚刺激、嗅覚刺激のいずれも用いることなく利用者の集中度を維持または向上させることを可能にした環境制御システムを提供することにある。さらに、本発明の目的は、この環境制御システムに用いる制御装置、およびコンピュータを環境制御システムの制御装置として機能させるプログラムを提供することにある。
　本発明の一形態に係る環境制御システムは、作業空間における気流の形成と前記作業空間に対する換気との少なくとも一方を行う環境形成装置と、前記環境形成装置の動作を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記作業空間に存在する利用者の意識集中の程度である集中度を維持または向上させるように前記環境形成装置の動作を制御することを特徴とする。
　本発明の一形態に係る制御装置は、上述した環境制御システムに用いられることを特徴とする。
　本発明の一形態に係るプログラムは、コンピュータを、上述したいずれかの環境制御システムに用いる前記制御装置として機能させるためのものである。または、当該一形態は、プログラムに限らず、当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であってもよい。
　本発明の一形態によれば、作業空間における気流の形成と作業空間に対する換気との少なくとも一方を行う環境形成装置を用い、利用者の集中度を維持または向上させるように、環境形成装置を制御する構成を採用している。したがって、視覚刺激、聴覚刺激、嗅覚刺激のいずれも用いることなく利用者の集中度を維持または向上させることが可能になる。
　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
実施形態を示すブロック図である。 実施形態を示す概略構成図である。 実施形態において集中度を定量化するための計測例を示す図である。 実施形態の効果の例を示す図である。 実施形態の他の構成例を示すブロック図である。 実施形態の動作例を示す図である。 実施形態の効果の例を示す図である。
　以下に説明する本実施形態では「集中度」という用語を用いる。なお、集中度を定量化して扱う場合は、たとえば、以下に説明する集中時間比率を指標に用いることが可能である。集中時間比率は、人が知的作業を行った場合に、作業時間に対して集中の状態であった時間の比率を意味する。
　集中時間比率の概念は、人が知的作業を実施している期間において、認知資源を作業の対象に割り当てている状態と、認知資源を作業の対象に割り当てていない状態とを含むモデルに基づいている。このモデルにおいて、認知資源を対象に割り当てて作業が進行している状態を「作業状態」とし、認知資源を対象に割り当てず長期間にわたって休息をとっている状態を「長期休息」と呼ぶ。また、認知資源を対象に割り当てているが無意識に作業の処理が短時間停止している状態を「短期休息」と呼ぶ。「短期休息」の状態は、「作業状態」である期間に、一定の確率で生理的に発生することが知られている。
　「作業状態」と「短期休息」とは、認知資源を対象に割り当てている状態であるから、集中の状態とみなされ、「長期休息」は、認知資源を対象に割り当てていない状態であるから、非集中の状態とみなされる。したがって、「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」との３状態、あるいは「作業状態」および「短期休息」と「長期休息」との２状態を分離すると、集中度を定量化できることがわかる。
　ここでは、集中度をリアルタイムで計測する技術ではなく、所定期間のうちで集中の状態であった期間を求める技術について説明する。この場合、たとえば、集中度を計測する被験者に対して、難易度のばらつきが少ない多数の問題を提示し、被験者が問題の回答に要した時間（回答時間）を全問について計測する。次に、図３に示すように、回答時間の区分ごとに度数を求めてヒストグラムを生成する。上述したモデルを採用した場合、このヒストグラムは、集中の状態と非集中の状態とを重ね合わせた結果を表していると推定される。
　適切な問題を与えた場合、このヒストグラムは２つ以上のピークを持つ形状になるという実験結果が得られている。すなわち、ヒストグラムには２個以上の山形領域が生じることになる。回答時間が最短であるピークを含む山形領域は、「作業状態」と「短期休息」とを混合した状態を表し、他のピークを含む山形領域は、「作業状態」と「短期休息」と「長期休息」とを混合した状態を表していると解釈される。これは、集中している状態であっても、問題の難易度のばらつきによっては、回答時間が長くなる可能性があるからである。
　ここで、問題の難易度が一定である理想的な状態を想定すると、ヒストグラムに現れる山形領域は、回答時間ｔの関数として、対数正規分布の確率密度関数ｆ（ｔ）で近似できると推定される。ただし、現実的には問題の難易度のばらつきを完全に排除することはできない。そこで、２つの山形領域のうち回答時間が最短である山形領域について、ピークよりも回答時間の短い部位とピーク付近の部位のみが対数正規分布の確率密度関数ｆ（ｘ）に合致すると解釈する。そして、この部位を近似するように確率密度関数ｆ（ｘ）のパラメータ（期待値と分散）を決定する。
　確率密度関数ｆ（ｘ）のパラメータが決定されると、回答時間の期待値を求めることが可能になる。求めた期待値に全問題数を乗じた結果は、被験者が問題に着手してから終了するまでの総時間（総回答時間）のうち、集中の状態であった時間と解釈することができる。また、総回答時間から、集中の状態であった時間を減算した時間を、非集中の状態であった時間と解釈することができる。そこで、総回答時間に対する集中の状態であった時間の時間比を集中時間比率とし、この集中時間比率が大きいほど集中度が高いと判断する。
　上述した集中時間比率は、集中度の指標の一例であり、集中度は後述する他の指標を用いて定量化することが可能である。とくに、集中時間比率を求めるには、被験者に多数の問題を与えて回答させるという作業が必要であり、作業中に集中度の指標を得ることが困難である。そのため、集中度に応じて環境形成装置１０（図１参照）を制御するには、集中時間比率と等価な集中度の指標を他の技術で計測することが必要である。
　ところで、被験者に比較的長い時間（たとえば、３時間）にわたって問題を与え続けた場合、作業環境に変化を与えなければ、比較的短い期間（たとえば、１～１０分）ごとに得られる集中度は、図４に示す特性Ｃ１のように変動するという知見が得られている。つまり、知的作業が比較的長い時間にわたって継続する場合、集中度は、２０～４０分の期間ごとに増減を繰り返すように変動する。要するに、継続して知的作業を行うと、集中度は、時間の経過に伴って、高い状態から低下し、その後、回復して上昇し、再び低下するというように、増減を繰り返す特性を有している。なお、集中度が変動する期間には、個人差があるが、おおよその一般的な特性は把握することは可能である。上述のような時間の経過に伴う集中度の変動に着目すると、知的作業の作業効率を高めるには、集中度の低下を抑制すればよいと言える。
　ところで、作業空間における利用者の集中度は、環境要素によって変化することが知られている。作業効率を高めるために、視覚刺激、聴覚刺激、嗅覚刺激などを与える環境要素（たとえば、照明、音楽、芳香など）を変化させる技術が提案されているが、いずれも環境要素が変化すると作業の妨げになる可能性がある。そこで、本実施形態は、作業空間における利用者の集中度を維持あるいは向上させるために、作業空間における空気環境を変化させる構成を採用している。
　空気環境は、空気中の物質（物理的、化学的、生物学的）の濃度のほか、温度、相対湿度、気流の速度を含む。空気中の物理的物質は、塵埃、黄砂、微粒子状物質（ＰＭ１０、ＰＭ２．５など）などが知られている。また、空気中の化学的物質は、一酸化炭素、二酸化炭素、アルデヒド類（とくに、ホルムアルデヒド）、ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）などが知られている。空気中の生物学的物質は、カビ、ウィルス、花粉などが知られている。
　したがって、空気環境を変化させるには、作業空間の換気、作業空間における気流の形成、作業空間の温度あるいは湿度の調節、空気中の物質の除去などが考えられる。気流の形成、温度あるいは湿度の調節は、利用者の快適性にも影響を与える。本実施形態では、図２に示すように、利用者Ｕｓが存在する作業空間Ｅｓが室内である場合を想定する。また、環境形成装置１０は、作業空間Ｅｓの空気を排出することによって作業空間に外気を取り入れる換気扇１１と、作業空間Ｅｓの内部で気流を形成する扇風機あるいはサーキュレータのような送風機１２との両方を用いる場合を想定する。もちろん、環境形成装置１０は、換気扇１１と送風機１２との一方のみであってもよく、また、空調装置、空気清浄機のような他の環境形成装置１０を用いることが可能である。空調装置を環境形成装置１０として用いる場合については後述する。
　換気扇１１は、外部空間から作業空間Ｅｓに空気を吸気すると同時に、作業空間Ｅｓから外部空間へ空気を排気し、吸気と排気とを行う間に熱交換を行うようにした構成であってもよい。さらに、換気に用いる換気装置は、機械換気を行う換気扇１１のほか、自然換気を行う窓のような開口部でもよい。これらの環境形成装置１０は、単独で使用されるか組み合わせて使用される。
　図１に示すように、環境形成装置１０の動作は制御装置２０が制御する。上述したように、知的作業を行っている期間において時間の経過に伴って集中度が変動するから、制御装置２０は、集中度が低下するタイミングに合わせて、集中度を維持あるいは向上させる空気環境が形成されるように、環境形成装置１０を動作させる。集中度が低下するタイミングは、計測装置３０を用いて監視した利用者の集中度に基づいて判断する。
　制御装置２０は、プログラムに従って動作するプロセッサを備えるデバイスを主なハードウェア要素として備える。この種のデバイスは、メモリを一体に備えるマイクロコントローラ（microcontroller）、あるいはメモリを別に設けるマイクロプロセッサなどが用いられる。すなわち、制御装置２０は、コンピュータを用いて構成される。プログラムは、このコンピュータを、以下に説明する制御装置２０として機能させるために用いられる。このプログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）にあらかじめ記憶させておくほか、コンピュータで読取可能な記録媒体で提供されるか、インターネットのような電気通信網を通して提供される。
　制御装置２０は、計測装置３０から集中度に関する情報を取得する取得部２２を備え、取得部２２を通して取得した情報に基づいて処理部２１が集中度を評価することにより、環境形成装置１０の動作を決定する。制御装置２０は、環境形成装置１０の動作を指示する指示部２３を備え、処理部２１が決定した動作に従って環境形成装置１０に動作内容を指示する。
　処理部２１は、取得部２２が計測装置３０から取得した情報を用いて利用者の集中度を評価し、集中度が極大である状態から所定の閾値だけ低下したタイミングで、空気環境を変化させるように環境形成装置１０を動作させる。また、処理部２１は、空気環境を変化させるように環境形成装置１０を動作させるタイミングとして、集中度が所定の基準値まで低下した時点を採用することが可能である。あるいはまた、処理部２１は、集中度が低下する際の変化率を算出し、算出した変化率を所定範囲と比較することにより、空気環境を変化させるように環境形成装置１０を動作させるタイミングとして、集中度の低下が急激になった時点を採用してもよい。
　計測装置３０は、利用者に非侵襲（non-invasive）で集中度を監視し、かつ集中度の変化を比較的短い時間間隔（たとえば、１～１０分）で検出する必要がある。計測装置３０は、非侵襲であるだけではなく非接触であることが望ましいが、ヘッドバンドやリストバンドのように利用者に接触する構成を含んでいてもよい。
　計測装置３０としては、たとえば、利用者を撮像するカメラが用いられる。取得部２２は、カメラで撮像した利用者の画像を用いて、体動、姿勢、瞳孔径、まばたきの頻度などの情報を取得し、処理部２１は、これらの情報を単独または組み合わせて用いることにより、集中度の評価値を求める。ここに、処理部２１は、これらの情報と上述した集中時間比率との関係を対応付けてルックアップテーブル（記憶部２４）に登録するように構成される。処理部２１は、集中度を評価する際には、取得部２２から得た情報をルックアップテーブルと照合して集中時間比率に変換することにより集中度を定量化する。
　なお、上述のように、カメラで撮像した画像から得られる情報を集中時間比率に変換する技術は、集中度を定量化する技術の一例であって、計測装置３０は、集中度の目安となる情報であれば他の情報を監視する構成であってもよい。たとえば、計測装置３０は、利用者の特定部位における皮膚温度の変化をサーモグラフで検出する構成、脳波あるいは脳波以外の生体電流を検出する構成であってもよい。
　処理部２１は、評価した集中度に応じて、環境形成装置１０の制御内容を、たとえば以下のように決定する。環境形成装置１０として送風機１２を用いる場合であって、処理部２１が集中度の維持あるいは向上を図るタイミングになったと判断したとき、処理部２１は、利用者に送る気流の速度を高めるように送風機１２を動作させる。つまり、処理部２１は、当該タイミングの前に送風機１２が停止していれば送風機１２の運転を開始させ、当該タイミングの前に送風機１２が運転していれば送風機１２からの風量を増加させる。利用者の集中度が低下する場合、覚醒度も低下することが多い。これに対して、送風機１２から利用者に送る気流の速度を高めると利用者に適切な感覚刺激が与えられ、覚醒度の維持あるいは向上が図られ、結果的に集中度の維持あるいは向上が期待できる。
　環境形成装置１０として換気扇１１を用いる場合であって、処理部２１が集中度の維持あるいは向上を図るタイミングになったと判断したとき、処理部２１は、作業空間に外部の空気を取り込むように換気扇１１を動作させる。つまり、送風機１２の場合と同様に、処理部２１は、当該タイミングの前に換気扇１１が停止していれば換気扇１１の運転を開始させ、当該タイミングの前に換気扇１１が運転していれば換気扇１１の換気能力を増加させる。
　ここにおいて、作業空間の空気環境よりも外部の空気環境のほうが良好である場合、作業空間の空気を換気することによって、二酸化炭素濃度、気温、相対湿度などの空気環境が改善される。すなわち、換気によって、作業空間における利用者に感覚刺激が与えられるだけではなく、生理作用がもたらされる。その結果、作業空間における利用者の覚醒度を維持あるいは向上させ、結果的に、集中度の維持あるいは向上が期待できる。
　上述のように計測装置３０により監視した集中度の変化に基づいて、環境形成装置１０を制御した場合、図４に特性Ｃ２で示すように、集中度の低下を抑制することが可能になった。すなわち、環境形成装置１０の動作により集中度が維持ないし向上されることによって、比較的長い時間にわたって利用者の集中度が大きく低下することが防止された。このように集中度の低下が抑制される結果、作業効率の向上が期待できる。
　上述した動作例では、環境形成装置１０は、集中度の維持または向上を図るタイミングにおいて、運転状態を変化させることが指示されるが、空気環境に対する目標値は定められていない。これに対して空気環境に関する目標値を定めて環境形成装置１０を動作させるようにしてもよい。この場合、空気環境のうち空気中の物質の濃度を計測するセンサ４０（図１参照）が設けられる。また、処理部２１は、センサ４０が計測する物質の濃度に対する目標値があらかじめ定められ、取得部２２を通して取得した物質の濃度を目標値と比較することによって、環境形成装置１０の動作を制御する。
　空気中の物質の濃度は、空気質と呼ばれ、空気質には、二酸化炭素濃度、酸素濃度、相対湿度（水蒸気濃度）、臭気成分（揮発成分：アルデヒド類、ＶＯＣなども含む）、塵埃などの各種の環境要素が含まれる。センサ４０は、空気質に含まれる環境要素のうちで着目する環境要素を計測し、処理部２１は、センサ４０が計測した環境要素の濃度に対する目標値を用いて環境形成装置１０の動作を制御する。目標値は、利用者の集中度が低下するか上昇する値を実測値に基づいて統計的に定めればよい。
　ここでは、処理部２１は、集中度を維持または向上させるように環境形成装置１０を動作させている期間に、センサ４０で計測している環境要素が目標値に達すると、環境形成装置１０の動作を元の状態に復帰させるように構成される。たとえば、着目する環境要素を二酸化炭素の濃度とする場合、目標値は４００ｐｐｍなどに設定される。
　この場合、集中度を維持または向上させるために、作業空間への外部の空気の導入量を増加させるように換気扇１１を動作させている間に、二酸化炭素の濃度が４００ｐｐｍまで低下すると、換気扇１１を元の動作に復帰させるという動作になる。
　上述した動作例において、利用者の集中度を計測装置３０により計測しているが、計測装置３０を用いる代わりに、図５に示すように、制御装置２０に時計部２５を設けた構成を採用してもよい。すなわち、集中度の増減には周期性があるから、集中度の増減の周期があらかじめ求められていれば、処理部２１は、時計部２５を用いて当該周期ごとに、利用者の集中度が維持または向上するように環境形成装置１０の動作を制御することが可能である。
　集中度の増減の周期には個人差があるが、利用者の属性（年齢、性別、性格など）に応じて複数種類に分類しておき、分類ごとに集中度の増減の周期を統計的に求めておけば、環境形成装置１０の制御に用いることが可能である。すなわち、処理部２１は、利用者の属性に応じて、集中度を維持または向上させるように環境形成装置１０を時計部２５が計時する時間に従って動作させることが可能になる。なお、時間の計時を開始する時点は、利用者が知的作業を開始する時点に合わせる必要があるから、スイッチなどを用いて、時計部２５による計時開始を指示する必要がある。
　制御装置２０が計測装置３０を用いずに環境形成装置１０を制御する構成例についてさらに詳しく説明する。環境形成装置１０は送風機１２であり、送風機１２は、利用者に風を当てる気流を形成するように配置される。つまり、送風機１２は気流形成装置として機能する。制御装置２０は、送風機１２が運転と停止とを繰り返すように制御する。送風機１２に関して制御装置２０が制御可能なパラメータは、利用者に当てる風の最大速度と、送風機１２が気流を形成する運転時間と、送風機１２が停止する停止時間とを含む。さらに、制御装置２０が送風機１２に関して制御可能なパラメータは、送風機１２の１回目の運転開始のタイミング、送風機１２が利用者に風を当てる部位などを含んでいてもよい。
　これらのパラメータは、制御装置２０が備える記憶部２４にあらかじめ登録される。利用者が作業を開始する時点で、スイッチあるいはリモコン装置などを操作すれば、その後、制御装置２０は、送風機１２の動作をパラメータに従って制御する。
　ところで、本実施形態は、知的作業を行う利用者の集中度の変化に対処する代表的な３種類のアプローチに着目している。ここでは、集中度の変化に対処するアプローチを、リフレッシュと、覚醒度の低下防止と、作業リズムの調整との３種類だけを想定する。送風機１２の動作を制御するパラメータは、集中度の変化に対処するアプローチごとに設定される。以下、リフレッシュのために送風機１２が生成する気流を「リフレッシュ気流」、覚醒度の低下に対処して送風機１２が生成する気流を「覚醒刺激気流」、作業リズムの乱れを抑制する気流を「リズム気流」と呼ぶ。
　リフレッシュ気流は、利用者の頭部付近に後方から風を当てるように生成される。作業の開始から１０～１５分が経過するまでは集中度は維持されているとみなされる。制御装置２０は、作業開始後に１０～１５分が経過した後からリフレッシュ気流の制御を行う。すなわち、作業の開始から１０～１５分が経過した時点がリフレッシュ気流のために送風機１２の制御を開始する時刻に定められ、制御を開始する時刻の後には、集中度の低下が見込まれるタイミングでリフレッシュ気流が生成される。
　リフレッシュ気流は、送風機１２を運転させる運転時間が数秒間～数十秒間の範囲で定められ、停止時間が２～１０分間の範囲で選択される。さらに、利用者に当たる風の最大速度は、０．４～０．７ｍ／ｓが望ましい。運転時間と停止時間とは、集中度低下の程度に応じて調節することが望ましい。
　たとえば、制御を開始してからの経過時間が比較的短く集中度が維持されている期間には、運転時間が短く設定されるか（たとえば、数秒間～十数秒間）、停止時間が長く設定されるか（たとえば、５分間を超える）、あるいは運転時間が短くかつ停止時間が長く設定される。一方、制御を開始してからの経過時間が比較的長く集中度の低下が大きい期間には、運転時間が長く設定されるか（たとえば、十秒間～数十秒間）、停止時間が短く設定されるか（たとえば、５分間以下）、あるいは運転時間が長くかつ停止時間が短く設定される。なお、制御装置２０は、リフレッシュ気流を一定周期で生成するように定めることが可能である。また、制御装置２０は、停止時間と運転時間との少なくとも一方を一定時間に定めることが可能である。
　利用者に当てるリフレッシュ気流の風速は、１回の運転時間において、時間経過に伴って変化させることが可能であり、また一定であってもよい。さらに、集中度の低下が小さい期間には、風速が小さく設定され、集中度の低下が大きい期間には、風速が大きく設定されてもよい。すなわち、集中度の低下が小さい段階ではリフレッシュ気流による利用者への刺激量を少なくし、集中度の低下が大きくなるほどリフレッシュ気流による利用者への刺激量を多くすることが望ましい。
　リフレッシュ気流は、室内温度、室内湿度、外気温度、外気湿度、天候、季節などの環境要素に応じて、風速、運転時間、停止時間などのパラメータを変化させてもよい。たとえば、夏季であって室内温度が高い場合は、リフレッシュ気流の風速が大きく設定されるか、運転時間が長く設定されるか、停止時間が短く設定されるか、あるいは、風速と運転時間と停止時間とから選択される２種類または３種類が組み合わせて設定される。一方、春季あるいは秋季であって室内温度が中庸である場合、リフレッシュ気流の風速、運転時間、停止時間から選択される１乃至３個のパラメータの値は、可変範囲の中程度に設定されることが望ましい。
　上述した例では、制御装置２０は、リフレッシュ気流の風速、運転時間、停止時間から選択されるパラメータのみを制御しているが、利用者に風を当てる部位を制御することが可能であり、また、送風機１２から利用者に当てる風の温度を制御してもよい。つまり、利用者に風を当てる部位の変更が可能な送風機１２を用いる場合、１回の運転時間において、利用者の頭部付近だけではなく、利用者の背中、腕などにも風を当てるように風を当てる部位を変化させることが可能である。利用者への気流の温度を調節できる場合、室内温度が高い時季には温度を下げた風を利用者に当てることが望ましい。なお、リフレッシュ気流は、送風機１２から利用者に当てる気流の温度を周囲よりも高くすることはない。
　次に、覚醒度の低下に対する覚醒刺激気流について説明する。覚醒刺激気流は、利用者の頭部付近あるいは顔付近に風を当てるように生成される。覚醒度の低下も作業の開始から１０～１５分が経過するまでは作業に対する影響は少ないとみなせる。したがって、制御装置２０は、作業開始後に１０～１５分が経過した後から覚醒刺激気流の制御を行う。すなわち、作業の開始から１０～１５分が経過した時点が覚醒刺激気流のために送風機１２の制御を開始する時刻に定められ、制御を開始する時刻の後に、覚醒度の低下によって集中度の低下が見込まれるタイミングで覚醒刺激気流が生成される。リフレッシュ気流と覚醒刺激気流との制御を開始するタイミングは時間差が少ない（たとえば、５分以内）。したがって、制御装置２０は、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流との制御を同じタイミングで開始してもよい。
　覚醒刺激気流は、送風機１２を運転させる運転時間が数秒～十秒間程度に定められ、停止時間が２～１０分間の範囲で選択される。さらに、利用者に当たる風の最大速度は、１．５～３ｍ／ｓが望ましい。運転時間と停止時間とは、覚醒度に応じて調節することが望ましい。
　たとえば、制御を開始してからの経過時間が比較的短く覚醒度の低下が小さい期間は、運転時間が短く設定されるか（たとえば、数秒間）、停止時間が長く設定されるか（たとえば、５分間以上）、あるいは運転時間が短くかつ停止時間が長く設定される。一方、制御を開始してからの経過時間が比較的長く覚醒度の低下が大きい期間は、運転時間が長く設定されるか（たとえば、十秒間程度）、停止時間が短く設定されるか（たとえば、５分間以下）、あるいは運転時間が長くかつ停止時間が短く設定される。なお、制御装置２０は、覚醒刺激気流を一定周期で生成するように定めることが可能である。また、制御装置２０は、停止時間と運転時間との少なくとも一方を一定時間に定めることが可能である。
　利用者に当てる覚醒刺激気流の風速は、１回の運転時間において、時間経過に伴って変化させることが可能であり、また一定であってもよい。時間経過に伴って風速を変化させる場合、１回の運転時間において、利用者に風を断続的に当てるようにしてもよい。利用者に当てる風が断続されると、利用者に風を連続的に当てるよりも、刺激の程度が高くなり、利用者の覚醒度を高める効果が高くなる。さらに、覚醒度の低下が小さい期間に、風速が小さく設定され、覚醒度の低下が大きい期間に、風速が大きく設定されてもよい。
　覚醒刺激気流は、利用者に刺激を与えることにより利用者の覚醒度を高めているが、一般的に、刺激を繰り返していると慣れが生じるから、覚醒刺激気流を繰り返して与えると覚醒度を高める効果は低下する。そのため、制御装置２０は、覚醒度の低下が小さい期間には利用者への刺激量を小さくし、覚醒度の低下が増加するに従って利用者への刺激量を大きくするように、送風機１２を制御してもよい。利用者に対する刺激量を変化させるには、風速、動作時間、停止時間の少なくとも１種類のパラメータを変化させればよい。刺激量を変化させるには、制御装置２０の記憶部２４に刺激量に応じたパラメータの組み合わせをあらかじめ登録しておき、処理部２１は、記憶部２４からパラメータの適宜の組み合わせを選択すればよい。
　上述した例では、制御装置２０は、覚醒刺激気流の風速、運転時間、停止時間から選択されるパラメータのみを制御しているが、利用者に風を当てる部位を制御することが可能であり、また、送風機１２から利用者に当てる風の温度を制御することが可能である。
　つまり、利用者に風を当てる部位の変更が可能な送風機１２を用いる場合、１回の運転時間において、利用者の頭部付近あるいは顔付近だけではなく、利用者の背中、腕などにも風を当てるように風を当てる部位を変化させることが可能である。また、風が当たる部位に応じて利用者が知覚する刺激の程度が異なるので、風を当てる部位に応じて風速を変化させることも有効である。たとえば、頭部付近に当てる風は風速を相対的に大きくし、顔面付近に当てる風は風速を相対的に小さくすればよい。
　利用者において目的とする部位に風を当てるには、制御装置２０は、初期設定の期間において、送風機１２から利用者の様々な部位に風が当たるように送風機１２を制御する。また、送風機１２からの風が利用者の特定部位に当たったことを制御装置２０に通知できるように、制御装置２０には操作器５０からの入力情報を受け付けるインターフェイス部（以下、「Ｉ／Ｆ部」という）２６が設けられる。操作器５０は表示操作装置であって、制御装置２０は、操作器５０を通して利用者に部位を提示し、当該部位に風があたったときに特定の操作を行うように指示する。操作器５０は、制御装置２０に専用に設けることが可能であるが、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータなどから選択される端末装置を操作器５０として用いてもよい。
　上記構成の環境制御システムを使用する場合、制御装置２０が送風機１２を制御して利用者の様々な部位に風を当てている初期設定の期間に、利用者は、操作器５０に提示された部位に風が当たると操作器５０を操作する。制御装置２０は、操作器５０が操作された時点において送風機１２に与えていた情報を記憶部２４に記憶する。ここに、送風機１２に指示を与えてから利用者が操作器５０を操作するまでの時間には遅延（タイムラグ）があるから、一定時間をタイムラグとして上述の情報を補正した後に、補正後の情報を記憶部２４に記憶させることが望ましい。
　上述のように、送風機１２からの風が利用者の特定の部位に当たった時点で、利用者が操作器５０の操作することにより、送風機１２に与える情報と利用者の部位とを対応させた情報を記憶部２４に記憶させることが可能になる。言い換えると、送風機１２と利用者との位置関係が変化しても、初期設定の期間において、利用者が上述した作業を行うことにより、制御装置２０は利用者の特定部位に風を当てるように送風機１２を制御することが可能になる。
　送風機１２からの風を利用者の特定部位に当てるには、利用者を監視するカメラと、カメラが撮像した画像に対する信号処理を行う画像処理装置とを用いてもよい。すなわち、画像処理装置が、カメラが撮像した利用者の画像から利用者の特定部位を抽出し、カメラと送風機１２との位置関係を用いて、利用者の特定部位に風を当てるために送風機１２を制御する情報を抽出する構成であってもよい。この構成を採用すると、操作器５０を用いた利用者による作業を伴わずに、制御装置２０は利用者の特定部位に送風機１２からの風を当てるために必要な情報を、画像処理装置と連携して自動的に生成することが可能になる。
　ところで、利用者への気流の温度を調節できる場合、室内温度が高い時季には温度を下げた風を利用者に当てることが望ましい。なお、覚醒刺激気流は、覚醒度の低下による集中度の低下を抑制するために用いられるから、送風機１２から利用者に当てる気流の温度を周囲よりも高くすることはない。
　作業リズムの乱れを抑制するためのリズム気流は、利用者に風を当てる部位に関する制限はとくにないが、リフレッシュ気流あるいは覚醒刺激気流と同様の部位に風を当てることにより、利用者に知覚しやすい刺激を与えることが可能である。要するに、リズム気流においても、衣服に覆われていない顔あるいは頭部に風が当たることが望ましい。
　一般的に、知的作業を行う際に集中度が持続する時間は１０～２０分程度であることが知られている。したがって、集中度が低下するタイミングである１０～２０分間隔で、リズム気流を利用者に当てて刺激することによって集中度の維持が可能になる。リズム気流は、基本的には一定周期でよく、たとえば、１０分周期で運転時間を数秒程度に設定しておけばよい。また、利用者に当たる風の最大速度は０．２ｍ／ｓ程度であって、リフレッシュ気流および覚醒刺激気流よりも小さい値に設定される。また、リズム気流の風速は原則として一定に保たれる。
　リズム気流は、たとえば１０分周期であるから、制御装置２０は、作業開始後に１０～２０分が経過した後からリズム気流の制御を行えばよい。すなわち、作業の開始から１０～２０分が経過した時点がリズム気流のために送風機１２の制御を開始する時刻に定められ、制御を開始する時刻の後には、たとえば１０分間隔でリズム気流が生成される。
　以上説明したリフレッシュ気流、覚醒刺激気流、リズム気流について、利用者に当てる風の最大速度、運転時間、停止時間、風を当てる部位をまとめると、表１のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　制御装置２０は、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とから選択される気流を単独で生成するように送風機１２を制御するか、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とから選択される複数の気流を組み合わせるように送風機１２を制御する。あるいは、制御装置２０は、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とから選択される複数の気流を混合するように送風機１２を制御してもよい。
　複数の気流を組み合わせる場合、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とから選択される複数の気流は個々に独立して異なる時間帯に生成される。たとえば、複数種類の気流をそれぞれ生成する複数の時間帯の少なくとも２つの時間帯の一部同士が重複している場合は、重複がなくなるように何れか一方の時間帯がずらされ個々の気流が独立して生成される。上記のように時間帯をずらす場合、制御装置２０は、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とに優先順位を設定し、優先順位が高い気流を元の時間帯に生成し、優先順位が低い気流を元の時間から遅らせて生成する。
　いま、リフレッシュ気流に覚醒刺激気流よりも高い優先順位が設定され、リフレッシュ気流を生成する時間帯と覚醒刺激気流を生成する時間帯との一部が重複している場合を想定する。この場合、リフレッシュ気流は、記憶部２４に設定されたパラメータに従う時間帯に生成されるが、覚醒刺激気流は、リフレッシュ気流が生成される時間帯と重複しないように、記憶部２４に設定されたパラメータに従う時間帯よりも遅れて生成される。
　一方、複数の気流を混合する場合、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とから選択される複数の気流が同じ時間帯に生成される。たとえば、複数種類の気流をそれぞれ生成する複数の時間帯の少なくとも２つの時間帯の一部同士が重複している場合は、重複した時間帯において一方の気流が選択される。つまり、異なる種類の気流が占有する時間帯の重複が許容される。異なる種類の気流を生成する時間帯の重複が許容される場合、制御装置２０は、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とに優先順位を設定し、重複する時間帯において、優先順位が高い気流を採用することが望ましい。優先順位は、最大速度が速いほうが高くなるように設定することが望ましい。
　いま、リフレッシュ気流を生成する時間帯に覚醒刺激気流を生成する時間帯の一部が重複している場合を想定する。最大速度は、リフレッシュ気流よりも覚醒刺激気流のほうが速いから、ここでは覚醒刺激気流にリフレッシュ気流よりも高い優先順位が設定されると仮定する。この条件では、制御装置２０は、リフレッシュ気流が生成される時間帯のうち、覚醒刺激気流が生成される時間帯の一部が重複している時間帯に、覚醒刺激気流を生成するように送風機１２を制御する。
　図６は、制御装置２０が、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流との３種類を組み合わせるように送風機１２を制御する例を示している。図６の左端の時刻は知的作業の開始時刻に対応する。図６において、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とは重複しないように独立して生成されている。なお、リフレッシュ気流に対応するバーの上端部における凹凸と、覚醒刺激気流に対応するバーの上端部における凹凸とは、リフレッシュ気流あるいは覚醒刺激気流の風速が時間経過に伴って変化することを表している。
　図７は、利用者に刺激を与えない場合の集中度の時間変化と、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とがそれぞれ単独で生成された場合の集中度の時間変化と、３種類の気流が組み合わせて生成された場合の集中度の時間変化とを示す。リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とがそれぞれ単独で生成された場合について、気流が生成されるタイミングは図７に矢印で示されている。
　図７によれば、リフレッシュ気流のみが単独で用いられた場合には、利用者に刺激を与えない場合と比較して集中度の低下は抑制される。ただし、集中度の変化の傾向は刺激を与えない場合と類似した傾向を示している。一方、覚醒刺激気流が単独で用いられた場合には、集中度が急激に変化する期間が生じる。ただし、集中度は総じて高い状態に維持される。また、リズム気流が単独で用いられた場合には、集中度はリズム気流に合わせて周期的に変化する。
　リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流とが組み合わせて用いられた場合は、集中度は比較的高い状態に維持され、集中度の変化も少なくなっている。すなわち、知的作業を行う期間の全般に亘って、集中度を高い状態に維持することが可能になり、結果的に刺激を与えない場合よりも生産性が向上すると言える。
　上述した構成例では、環境形成装置１０として換気扇１１と送風機１２とを用いているが、上述したように、環境形成装置１０として空調装置を用いることが可能である。空調装置は、温度の制御が可能であり、気流を形成する機能も備えている。さらに、空調装置は、湿度の制御を行うように構成される場合があり、外気との換気を可能にした構成も知られている。また、気流の向きを制御する空調機器も知られている。
　すなわち、環境形成装置１０として空調装置を用いると、送風機１２と同様に気流形成装置として機能させることができる。すなわち、空調装置は、気流の形成と気流の停止との制御が可能であり、気流の速度の制御が可能である。そのため、空調装置の制御によって、リフレッシュ気流と覚醒刺激気流とリズム気流との生成も可能になる。
　さらに、空調装置を環境形成装置１０として用いると、季節ないし室温に応じて、気流の温度を制御することが可能になる。一般に、風速が速くなると、体感温度が下がることが知られているから、体感温度を考慮して、風速と温度とを併せて制御すると、風速の制御のみを行う場合よりも、利用者に与える刺激の効果を高めることが可能になる。
　たとえば、夏季であって室温が高い場合には、気流の形成のみを行うと、体感温度を十分に下げることができずに、適切な刺激を利用者に与えることができない場合がある。とくに、覚醒刺激気流を与える場合には、気流の温度が室温より高くなることは望ましくない。そこで、空調装置が室温以下の気流を形成して利用者に当てるようにすれば、体感温度を下げて、利用者にとって適切な刺激を与えることが可能になる。夏季において、この目的で空調装置を用いる場合、空調装置から送風する気流の温度は、室温より数℃低い温度から室温までの範囲で選択される。
　一方、冬季であって室温が低い場合には、空調装置を用いることによって、身体全体の体温を快適な範囲に維持し、かつ集中力に影響を与える刺激を気流によって与えることが可能である。たとえば、上半身に当たる風の温度を室温と同程度にし、足元に当たる風の温度を室温より高くすれば、いわゆる頭寒足熱が実現されるから体感温度の維持が可能であり、しかも、風による刺激を利用者に与えて集中力の維持または向上が実現される。
　ここに、利用者の複数の部位に温度の異なる風を同時に当てることが、１台の空調装置では実現することが困難である場合、空調装置が生成した気流が当たる部位を、利用者の頭部と足元との間で変化させてもよい。この場合、上半身に風が当たる期間と足元に風が当たる期間とで風の温度を変化させるようにすればよい。
　なお、上述した動作を行う空調装置を環境形成装置１０として用いる場合に、送風機１２を省略することが可能であり、空調装置に換気の機能があれば換気扇１１を省略することも可能である。すなわち、空調装置のみで環境形成装置１０を構成することが可能である。一方、空調装置と送風機１２とを組み合わせて用いてもよく、たとえば、室温については空調装置で制御し、気流の速度については送風機１２で制御するように構成することが可能である。
　ところで、環境形成装置１０の動作を時計部２５が計時する時間の経過に応じて制御する構成において、センサ４０で計測する環境要素について設定した目標値を適用する場合には、以下の例のような動作が可能である。いま、環境形成装置１０が換気扇１１であり、着目する環境要素が二酸化炭素の濃度であって、目標値が４００ｐｐｍである場合を想定する。この目標値は、室内の標準的な二酸化炭素の濃度に対して３分の２以下、望ましくは２分の１以下に設定される。すなわち、目標値は、７００ｐｐｍ以下、望ましくは５００ｐｐｍ以下に設定される。また、以下に説明する例では、知的作業の開始から２５分が経過すると集中度が低下し始めると仮定する。
　この場合、処理部２１は、知的作業の開始から２５分が経過した時点で、換気扇１１を強（高速）で運転させることにより、集中度の維持あるいは向上を図る。その後、処理部２１は、たとえば、センサ４０で計測される二酸化炭素の濃度が目標値である４００ｐｐｍに達してから１０分間が経過するまで待ち、換気扇１１を元の状態に復帰させる。
　また、利用者に風を当てることにより利用者を刺激する場合は、送風機１２を制御した直後に利用者の集中度に変化が生じる。一方、換気扇１１を用いて室内の空気質を調節する場合は、換気扇１１の動作が開始されてから室内の空気質が所要の程度に改善されるまでの時間は比較的長時間（たとえば、２０分間）になる。そのため、集中度の低下が見込まれる時間帯に対して、室内の空気質が所要の程度に改善されるまでに要する時間だけ先行して換気扇１１の運転を開始してもよい。
　なお、環境形成装置１０が換気扇１１のように回転型のモータを動力源とする場合、目標値をモータの回転数によって定めるようにしてもよい。つまり、センサ４０を用いることなく、モータの回転数を目標値に用いて換気扇１１の動作を復帰させるタイミングを定めるようにしてもよい。
　さらに、処理部２１は、集中度に応じて、環境形成装置１０の動作を異ならせるように構成されていてもよい。たとえば、集中度を複数段階に分け、段階ごとに気流の速度あるいは目標値などを変更するようにしてもよい。さらには、サーカディアンリズムのような生体リズムを考慮し、時間帯に応じて環境形成装置１０の動作を変更する構成を採用してもよい。
　なお、においに着目する場合、空気質として二酸化炭素の濃度ではなく、炭化水素系化合物などの濃度を計測してもよい。この場合、換気装置、空気清浄機などから選択される環境形成装置１０が用いられる。また、センサ４０は、においセンサが用いられる。においの度合を数値化する指標としては、炭化水素系化合物などの濃度を用いるＣＩＡＱ（Composite Index of Air Quality）数が知られている。センサ４０がＣＩＡＱ数を出力値とするにおいセンサである場合、目標値は２０以下、望ましくは１０以下に設定される。
　においは、集中度への作用という観点では、知的作業を開始する時点の直前および直後において重要である。したがって、においに着目する場合は、制御装置２０は、知的作業を開始する時点の直前および直後において、ＣＩＡＱ数をできるだけ小さくするように、環境形成装置１０を制御する。このような制御を可能にするために、においに着目する場合には、知的作業の開始前に環境形成装置１０の運転を開始させる必要がある。つまり、利用者は、環境形成装置１０の運転を指示してから所定時間後に知的作業を開始すればよい。または、知的作業を開始する時刻を定めたスケジュールが設定され、知的作業を開始する時刻の所定時間前に制御装置２０が自動的に環境形成装置１０の運転を開始する構成を採用してもよい。
　この構成を採用する場合、制御装置２０は、知的作業の開始後は、センサ４０が計測するＣＩＡＱ数が２０を超えないように環境形成装置１０を運転することが望ましい。
　以上説明したように、本実施形態の環境制御システムは、環境形成装置１０と制御装置２０とを備える。環境形成装置１０は、作業空間における気流の形成と作業空間に対する換気との少なくとも一方を行う。制御装置２０は、環境形成装置１０の動作を制御する。ここに、制御装置２０は、作業空間に存在する利用者の意識集中の程度である集中度を維持または向上させるように環境形成装置１０の動作を制御する。
　上述した環境制御システムは、気流の形成と換気との少なくとも一方を集中度に作用させているから、視覚刺激、聴覚刺激、嗅覚刺激のいずれも用いることなく利用者の集中度を維持または向上させることが可能になる。
　環境形成装置１０は、利用者に風を当てるように気流を形成する気流形成装置（たとえば、送風機１２）であり、制御装置２０は、気流形成装置を、気流の形成と気流の停止とが繰り返されるように制御する構成であることが望ましい。この構成では、気流形成装置が利用者に当てる風の最大速度と、気流形成装置が気流を形成する運転時間と、気流形成装置が停止する停止時間とが定められる。気流形成装置が利用者に当てる風の最大速度の範囲は、０．２ｍ／ｓ、０．４～０．７ｍ／ｓ、１．５～３．０ｍ／ｓの群から選択され、運転時間と停止時間とは、最大速度の範囲に応じて定められることが望ましい。
　この環境制御システムは、集中度を低下させる要因に応じた気流を気流形成装置で形成することが可能になり、各要因による集中度の低下を抑制することが可能になる。また、気流形成装置により形成した気流で利用者を刺激するから、気流形成装置が制御装置２０とのインターフェイスを備えていれば、この環境制御システムは、制御装置２０と気流形成装置とを接続するだけで容易に実現することが可能である。
　環境制御システムは、作業空間における利用者の集中度を計測する計測装置３０を備えることが望ましい。この構成において、制御装置２０は、計測装置３０が計測した集中度を維持または向上させるように環境形成装置１０の動作を制御する。
　この環境制御システムは、利用者の集中度を計測装置３０で監視してフィードバック制御を行うから、集中度を維持ないし向上させる適切なタイミングで、環境形成装置１０を制御することが可能になる。
　また、制御装置２０は、時間を計時する時計部２５を備えていてもよい。この構成において、制御装置２０は、時間と集中度との関係を予め記憶する。そして、制御装置２０は、当該関係を用いることにより、時計部２５が計時する時間に応じて、利用者の集中度を維持または向上させるように環境形成装置１０の動作を制御する。
　この環境制御システムは、経過時間と利用者の集中度との関係を用いてオープン制御を行うから、計測装置３０を用いることなく、簡単な構成で実現することができる。
　環境制御システムは、作業空間の空気質について着目する環境要素を計測するセンサ４０を備えていてもよい。この構成では、制御装置２０は、センサ４０が計測する環境要素が、予め設定された目標値となるように、環境形成装置１０の動作を制御する。
　この環境制御システムは、作業空間の空気質を考慮して環境形成装置１０の動作を制御するから、二酸化炭素の濃度、においのように集中度に作用する空気質を改善することによって、集中度の維持ないし向上を図ることができる。
　環境形成装置１０は、作業空間に対する換気を行う換気装置であり、センサ４０は、環境要素として作業空間の二酸化炭素の濃度を計測する構成であってもよい。この構成では、制御装置２０は、センサ４０により計測される作業空間の二酸化炭素の濃度が、７００ｐｐｍを超えないように、換気装置を制御することが望ましい。
　この環境制御システムは、作業空間における二酸化炭素の濃度が高濃度にならないように調節するから覚醒度の低下を抑制し、結果的に集中度の低下を抑制することが可能になる。
　なお、上述した実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。

Claims (8)

  1. 　作業空間における気流の形成と前記作業空間に対する換気との少なくとも一方を行う環境形成装置と、
    　前記環境形成装置の動作を制御する制御装置とを備え、
    　前記制御装置は、
    　　前記作業空間に存在する利用者の意識集中の程度である集中度を維持または向上させるように前記環境形成装置の動作を制御する
    　ことを特徴とする環境制御システム。
  2. 　前記環境形成装置は、前記利用者に風を当てるように気流を形成する気流形成装置であり、
    　前記制御装置は、
    　　前記気流形成装置を、気流の形成と気流の停止とが繰り返されるように制御する構成であって、
    　　前記気流形成装置が前記利用者に当てる風の最大速度と、前記気流形成装置が気流を形成する運転時間と、前記気流形成装置が気流を停止させる停止時間とが定められ、
    　　前記気流形成装置が前記利用者に当てる風の最大速度の範囲は、０．２ｍ／ｓ、０．４～０．７ｍ／ｓ、１．５～３．０ｍ／ｓの群から選択され、
    　前記運転時間と前記停止時間とは、前記最大速度の範囲に応じて定められる
    　請求項１記載の環境制御システム。
  3. 　前記作業空間における前記利用者の前記集中度を計測する計測装置をさらに備え、
    　前記制御装置は、
    　　前記計測装置が計測した前記集中度を維持または向上させるように前記環境形成装置の動作を制御する
    　請求項１又は２記載の環境制御システム。
  4. 　前記制御装置は、
    　時間を計時する時計部を備え、
    　時間と集中度との関係を予め記憶し、
    　前記関係を用いることにより、前記時計部が計時する時間に応じて、前記利用者の前記集中度を維持または向上させるように前記環境形成装置の動作を制御する
    　請求項１又は２記載の環境制御システム。
  5. 　前記作業空間の空気質について着目する環境要素を計測するセンサをさらに備え、
    　前記制御装置は、前記センサが計測する前記環境要素が、予め設定された目標値となるように、前記環境形成装置の動作を制御する
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の環境制御システム。
  6. 　前記環境形成装置は、前記作業空間に対する換気を行う換気装置であり、
    　前記センサは、前記環境要素として前記作業空間の二酸化炭素の濃度を計測する構成であって、
    　前記制御装置は、
    　　前記センサにより計測される前記作業空間の二酸化炭素の濃度が、７００ｐｐｍを超えないように、前記換気装置を制御する
    　請求項５記載の環境制御システム。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の環境制御システムに用いられることを特徴とする制御装置。
  8. 　コンピュータを、請求項１～６のいずれか１項に記載の環境制御システムに用いる前記制御装置として機能させるためのプログラム。
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