JP2004348551A

JP2004348551A - 浴室内挙動検知装置

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Publication number: JP2004348551A
Application number: JP2003146294A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Okamura; 慎一郎岡村; Takehiro Kawai; 武宏河合
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】電波を用いて、浴室内の物体の挙動を検知するセンサにおいて、浴室の形状ごとで個別に設定することなくシャワーや蛇口からの水流に基づくノイズを最小限にする。
【解決手段】浴室内に直線偏波の電波を照射可能なアンテナ部１と、電波の照射領域内の物体の動きを検知可能なセンサ部と、入出力信号の処理を行う信号処理部とを有して浴室内挙動検知装置を構成する。アンテナ部１を、照射する電波の偏波方向がシャワー１３などからの水流に対してほぼ垂直になるように設置する。または、信号処理部によりアンテナ部１から照射する電波の偏波方向を、浴室内の水流に基づくノイズ成分が最小となるようにアクティブに変化させるように、装置を構成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浴室内挙動検知装置に関し、特に、電波を用いて浴室内の人体挙動を検知するセンサを有する装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浴室内の人体検知装置としては、近年、焦電素子やサーモパイルなどの赤外線センサ、可視光や近赤外の光センサ、超音波センサなどを壁や天井に取り付ける方法が提案されている。
【０００３】
ところが、電波を用いて浴室内の人体挙動を検知するセンサにおいては、外乱としてシャワーや蛇口の水流がノイズとなる。そのため、人体の小さな挙動が検知できない、あるいは、誤検知が発生するという問題があった。
【０００４】
これらのシャワーや蛇口からの水流は、上から下へ流れるため、アンテナから照射される電波の照射範囲を上下方向に絞ったとしても、その水流を避けて、ノイズ成分のみを低減することは、極めて困難であった。
【０００５】
そこで、電波の指向範囲からシャワーや蛇口を外すことによって、ノイズを低減する方法が提案された（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９７５６１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特許文献１に記載されたセンサにおいては、シャワーや蛇口とセンサとの位置関係が浴室ごとに異なるため、浴室ごとに指向範囲の設定を行わなければならないという問題があった。
【０００８】
本発明は、従来技術が有する上述の課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、浴室内の物標の挙動を、電波を用いて検知するセンサにおいて、浴室の形状ごとに個別で設定することなくシャワーや蛇口からの水流に基づくノイズを最小限に低減することができる浴室内挙動検知装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の発明による浴室内挙動検知装置は、浴室内に直線偏波の電波を照射するアンテナ部と、電波の照射領域内の物体の動きを検知するセンサ部と、入出力信号の処理を行う信号処理部と、アンテナ部からの照射電波の偏波方向を制御する偏波方向変化手段とを有し、偏波方向変化手段が、アンテナ部から照射される電波の偏波方向を、浴室内の水流に基づくノイズ成分が最小となるように変化可能に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、浴室内の入浴者の挙動に基づく信号に比して、シャワーや蛇口などから放出される水流、いわゆる浴室内の水流に基づくノイズ成分を最小にすることができるため、浴室の形状にかかわらず、検知されるノイズ成分を常に低減させておくことができるので、あらゆる形状の浴室において、その内部の物体に関する挙動、特に入浴者の挙動の検知精度を向上させることが可能となる。
【００１１】
また、電波の偏波方向が、水流方向に対してほぼ垂直になるように制御されることになり、センサ部により検知される水流に基づくノイズ成分を低減可能となる。
【００１２】
本発明の一実施態様においては、偏波方向変化手段による偏波方向の制御を電子的に行うように構成されている。
【００１３】
このような構成によれば、信号処理部により、シャワーや蛇口からの水流に基づくノイズ成分を監視しつつ、このノイズ成分を自動的に低減させておくことができるので、挙動成分をより明確に検知することが可能となる。
【００１４】
本発明の第２の発明による浴室内挙動検知装置は、浴室内に直線偏波の電波を照射するアンテナ部と、電波の照射領域内の物体の動きを検知するセンサ部と、入出力信号の処理を行う信号処理部とを有し、アンテナ部が、アンテナ部から照射される電波の偏波方向が重力方向に対してほぼ垂直方向になるように、設置されていることを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、浴室内の水流を構成する水滴の伸長方向に対して、平行な偏波方向の場合に電波の反射強度が最大となり、垂直な偏波方向の場合に電波の反射強度が最小となるという、本発明者の実験による知見に基づいた特性を利用することができ、重力方向（垂直方向）に落下する水流に対して、電波の偏波方向を垂直にすることができるので、シャワーや蛇口からの水流に基づくノイズ成分を低減することが可能となる。
【００１６】
すなわち、浴室内のシャワーや蛇口など（以下、シャワーなど）から放出される水流は、重力方向に対してほぼ０°〜４５°以下の方向に落下し、この水流を構成する水滴は、重力方向に伸びた縦長の形状をしている。そして、直線偏波の電波における垂直方向に縦長な形状の水滴による反射強度は、垂直偏波の場合が最大であり、水平偏波の場合に最小となるという特性がある。
【００１７】
したがって、アンテナ部からの照射電波を、ほぼ重力方向に沿って落下するシャワーなどからの水流に対して垂直な、水平偏波にすることによって、シャワーなどから放出される水流からの反射波、すなわち水流に基づくノイズ成分を低減することができる。これにより微小な人体挙動をより高精度に検知可能となり、検知精度を向上させることができるので、誤検知の低減を図ることができる。
【００１８】
また、本発明による浴室内挙動検知装置は、浴室内で電波を照射して、浴室内の物体、特に入浴者の動きに伴う電波の変化を観察することにより、浴室内の物体の挙動を検出可能に構成されている。
【００１９】
ここで、電波を利用した検出装置には、パルスレーダ、ＣＷ（連続波）レーダと、ＣＷレーダに変調をかけたＦＭＣＷレーダなどの方式があるが、本発明においては、いずれの方式であっても好適に用いることができる。なお、使用する電波の周波数帯についても特に限定されるものではない。
【００２０】
また、アンテナ部としては、浴室内に電波を送信する送信部と浴室内の電波を受信する受信部とを別個に有するアンテナを採用してもよいし、送受信を兼ねた一体型のアンテナを採用してもよい。
【００２１】
そして、本発明を適用するのに好適な挙動検知方法である、電波の反射現象の変化を観測する方法においては、浴室内の物体、特に入浴者によって反射された電波を受信し、その受信波に基づいて挙動を検出する。その一手法としては、例えば、アンテナ部から浴室内に電波を送信し、入浴者に照射され反射された電波を再びアンテナ部により受信する。そして、入浴者などが動いている場合には、ドップラ効果によって受信波の周波数に変化が生ずるため、送信周波数と受信周波数との差分を検出することにより、入浴者が動作状態にあるか静止状態にあるかを判別することができる。
【００２２】
本発明の技術的思想は、必ずしも上述の組み合わせに限定されるものではなく、上述した複数の発明を、適宜、任意に組み合わせることにより実現される技術的思想をも包含するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２４】
まず、本発明の第１の実施形態による浴室内挙動検知装置について説明する。図１に、この第１の実施形態による浴室内挙動検知装置の構成を示す。
【００２５】
図１に示すように、この第１の実施形態による浴室内挙動検知装置においては、アンテナ部１、センサ部２および信号処理部３を有して構成されている。また、この浴室内挙動検知装置には、信号処理部３からの信号を受信可能な警報部４が接続されている。
【００２６】
センサ部２は、アンテナ部１を介して電波を送受信し、電波照射エリア内の物体の動きを検知し、その動きの大きさに応じて強度が変動する信号を出力する、例えばドップラレーダからなり、発振器やミキサーなどを有して構成される。
【００２７】
信号処理部３は、センサ部２からの出力信号のうちの、人体の挙動が顕著に現われる周波数帯の信号強度を監視し、入浴者の挙動停止などの異常を検知した場合、警報部４に対して警報信号を供給する。
【００２８】
警報部４は、浴室内の入浴者に向けた警報を発する浴室内警報部４ａと、浴室外に向けた警報を発する浴室外警報部４ｂとを有して構成されている。この警報部４は、信号処理部３からの警報信号を受け、浴室内警報部４ａにより浴室内の入浴者に対して挙動を促す警告を報知したり、浴室外警報部４ｂにより、浴室外の、例えば携帯電話や家屋内の他の住人、または所定の連絡先に対して、異常事態の通報を行ったりするためのものである。
【００２９】
アンテナ部１は、直線偏波を発するアンテナから構成されている。また、この第１の実施形態によるアンテナ部１は、直線偏波を照射可能に構成されている。そして、アンテナ部１は、この直線偏波の偏波方向が、重力方向に対してほぼ垂直になるように設置されている。
【００３０】
すなわち、図２に示すように、この第１の実施形態においては、浴槽１１に入浴している入浴者１２に対して、アンテナ部１が、その照射する電波の偏波面が水平になるように設置されている。
【００３１】
これにより、シャワー１３が設置されている状態に対して、その水流の方向と、アンテナ部１から浴室内に照射される偏波面とが垂直になるように構成されている。これにより、図３Ｂに示すように、シャワー１３から放水される水流が重力によって落下した場合に、この落下方向に対して偏波方向が垂直になる。
【００３２】
すなわち、電波が電磁波の一種である波動であるとともに、シャワー１３からの水滴が縦長の形状を有し、また、蛇口からの水流も縦長の形状を有している。そして、この水流方向は、重力に沿った方向、すなわち入浴者から見て、垂直方向となる。
【００３３】
本発明者の知見によれば、直線偏波の電波に関しては、このような重力方向に沿って縦長な形状の水滴による電波の反射強度は、垂直偏波の場合（図３Ａ参照）が最大であり、水平偏波の場合（図３Ｂ）に最小となるという特性がある。すなわち、重力方向に伸びた縦長の水滴においては、垂直偏波に対する反射断面積の方が、水平偏波に対する反射断面積よりも大きくなるため、水平偏波に比して垂直偏波の方が、反射断面積が極めて大きくなる。
【００３４】
そのため、アンテナ部１を、このアンテナ部１から照射される電波の偏波方向が、ほぼ水平になるように設置することにより、ほぼ垂直方向に落下しているシャワーや蛇口の水流に対して、シャワーなどからの反射波、すなわちノイズを低減することが可能となる。
【００３５】
以上のように構成された浴室内挙動検知装置による浴室内の入浴者の挙動検知について説明する。
【００３６】
すなわち、物標が動いている場合には、ドップラ効果により受信波の周波数が変化する。具体的には、物標がアンテナ部１の方向に近づいている場合には、受信波の周波数が高くなり、逆に離れている場合には受信波の周波数が低くなる。そこで、送信周波数と受信周波数との差分を観測することにより、物標が動作状態にあるか静止状態にあるかの判別を行う。
【００３７】
一般的に、浴室の「動きのある物標」は、入浴者１２か、シャワー１３などからの水流である。この第１の実施形態において、アンテナ部１からの送信波は、直線偏波であり、さらに、その偏波方向が重力方向に対して垂直であり、シャワー１３などからの水流の落下方向に対しても垂直方向である。そのため、これらのシャワー１３などからの水流に基づくノイズ成分がほとんど検知されず、また、検知されたとしてもノイズ成分が極めて低減されているので、無視することが可能となる。
【００３８】
したがって、動作状態にある物標が検出された場合には、入浴者１２に異常が生じていないと判断され、動作状態にある物標が検出されなかった場合には、入浴者１２に異常が発生しているものと判断される。
【００３９】
そして、動作状態の物標が検出されず、入浴者１２に異常が発生していると判断された場合、信号処理部３から警報部４に警報信号が供給される。警報信号が入力された警報部４においては、浴室内警報部４ａを通じて、浴室内に設置された警告パネルなどに所定の通知方法によって通知するとともに、浴室外警報部４ｂを通じて、浴室外の同居者や所定の携帯電話などに警報を通知したり、居室などに設置された警報パネルなどに入浴者１２に異常が生じている旨の警告を表示したり、警報を発したりする処理を行う。なお、この第１の実施形態による浴室内挙動検知装置では、入浴中の事故に限らず、浴室掃除中の転倒事故などの入浴中以外の事故を検出することも可能である。
【００４０】
以上説明したように、この第１の実施形態によれば、アンテナ部１を、このアンテナ部１から照射される電波の偏波方向が、ほぼ水平になるように設置するようにしていることにより、ほぼ垂直方向に落下する水流からの反射波、すなわちノイズを低減することが可能となるので、浴室内の挙動検知の精度を大幅に向上させることができ、誤検知の低減を図ることができる。したがって、浴室内挙動検知装置による検知に基づく警報の通知を、より正確に行うことができ、これにより異常事態の早期発見を可能とし、入浴中の不慮の事故や、浴室内での不慮の事故を防止することができる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態による浴室内挙動検知装置について説明する。図４に、この第２の実施形態による浴室内挙動検知装置を示す。
【００４２】
図４に示すように、この第２の実施形態による浴室内挙動検知装置においては、第１の実施形態におけると同様に、アンテナ部２１、センサ部２２および信号処理部２３を有して構成されているとともに、信号処理部２３からの信号を受信可能な警報部２４が接続されている。
【００４３】
センサ部２２は、アンテナ部２１を介して電波を送受信し、電波照射エリア内の物体の動きを検知するとともに、その動きの大きさに応じて強度が変動するような信号を出力可能に構成されたドップラレーダであり、例えば発振器やミキサーなどを有して構成されている。
【００４４】
信号処理部２３は、センサ部２２からの出力信号のうちの、人体の挙動が顕著に現われる周波数帯の信号強度を監視可能に構成されている。そして、センサ部２２により、入浴者の挙動停止などの異常が検知された場合、この信号処理部２３から警報部２４に対して警報信号が供給される。
【００４５】
また、信号処理部２３は、センサ部２２からの出力信号のうちの、人体の挙動が顕著に現われる周波数帯の信号強度を監視し、入浴者の挙動停止などの異常を検知した場合、警報部２４に対して警報信号を発生する。
【００４６】
また、信号処理部２３は、第１の実施形態と異なり、アンテナ部２１に対して制御信号を供給することにより、アンテナ部２１から照射される電波の偏波方向の角度を調整可能に構成されている。なお、この第２の実施形態によるアンテナ部２１の具体的な詳細については後述する。
【００４７】
また、警報部２４は、第１の実施形態と同様に、浴室内警報部２４ａと浴室外警報部２４ｂとを有して構成され、信号処理部２３から警報信号が供給されると、浴室内の入浴者に警告を報知したり、例えば携帯電話や家屋内の他の住人、または所定の連絡先に対して、異常事態の通報を行ったりするためのものである。
【００４８】
また、アンテナ部２１は、直線偏波の電波を放出可能に構成されており、その偏波方向を電子的に制御する機能を有して構成されている。具体的に、この第２の実施形態によるアンテナ部２１において、偏波方向を電子的に制御させて変化させる偏波方向変化手段は、例えば方形パッチアンテナで実現可能である。この方形パッチアンテナの一例を図５に示す。
【００４９】
図５に示すように、この第２の実施形態によるアンテナ部２１としての方形パッチアンテナは、ほぼ正方形の互いに隣接する２つの辺に対して、給電点３２，３４が設定されている。そして、アンテナ部２１における給電点３２，３４に、それぞれ同位相で電力を給電可能に構成されているとともに、増幅器または減衰器などの電力調整器３１，３３によって、それぞれの給電点３２，３４の相互の給電電力比を相互に制御可能に構成されている。
【００５０】
すなわち、アンテナ部２１としての方形パッチアンテナにおけるそれぞれの給電点３２，３４に給電が行われると、互いに直交する２つの偏波成分が発生する。これにより、アンテナ部２１の全体としては、２つの偏波の合成ベクトルの方向の直線偏波となる。
【００５１】
したがって、給電点３２，３４の給電電力比を変化させることによって、アンテナ部２１から照射される電波の偏波方向を制御することが可能である。また、第２の実施形態において、これらの給電点３２，３４に対する給電電力比の制御は、後述するように、信号処理部２３により行われる。なお、アンテナ部２１を構成する方形パッチアンテナは、図５に示すアンテナ素子を、単数で構成しても、複数素子をアレイ状に並べて構成してもよい。
【００５２】
また、信号処理部２３は、第１の実施形態と同様に、センサ部２２から出力される信号のうちで、人体の挙動成分が顕著に現われる周波数帯の信号強度を監視するためのものであるとともに、この監視により入浴者１２の挙動に異常が検知された場合、警報部２４に警報信号を供給するためのものである。
【００５３】
また、この第２の実施形態による信号処理部２３は、さらに、シャワー１３や蛇口などからの水流に基づいた成分が顕著に表れる周波数帯を監視するとともに、アンテナ部２１に信号を供給することにより、このアンテナ部２１が照射する電波の偏波方向を変化させるためのものである。
【００５４】
具体的には、センサ部２２により、浴室内の水流に基づくノイズ成分が検知されると、信号処理部２３により、ノイズ成分が監視されるとともに、アンテナ部２１から照射される電波の偏波方向が変化され、この変化に伴うノイズ成分の変化が検知される。
【００５５】
そして、アンテナ部２１から照射される電波の偏波方向が、シャワー１３などからの水流に基づくノイズ成分が最小になる角度に設定される。
【００５６】
すなわち、例えば、電波の照射される領域がシャワー１３の放水口近くである場合などは、図６Ａに示すように、シャワー１３などからの水流は、重力方向（垂直方向）に対して斜めに傾斜していたりする。
【００５７】
この場合、斜めの水流に対して偏波方向が垂直になるように、アンテナ部２１から照射される電波の偏波方向が変化される。これにより、浴室内において検知される物体の挙動成分に比して、シャワー１３や蛇口からの水流に基づくノイズ成分が低減される。
【００５８】
また、例えば、電波の照射されている領域がシャワー１３の放水口からは離れている場合などは、図６Ｂに示すように、シャワー１３などからの水流は、重力方向に沿っている。そのため、信号処理部２３により、アンテナ部２１から放射される電波の偏波方向が、重力方向に対して垂直になるように変化される。
【００５９】
以上のように構成された、この第２の実施形態の浴室内挙動検知装置による浴室内の入浴者の挙動検知は、第１の実施形態と同様にして、アンテナ部２１から浴室内に電波が送信され、指向性の範囲内に帰ってきた反射波がアンテナ部２１により受信される。そして、送信周波数と受信周波数との差分を観測することにより、物標が動作状態にあるか静止状態にあるかの判別が行われる。
【００６０】
この第２の実施形態においては、アンテナ部２１から送出される電波が直線偏波であるとともに、その偏波方向が、シャワーや蛇口からの水流に基づくノイズ成分が最小になるように、アクティブに変化される。
【００６１】
そのため、センサ部２２においては、シャワーや蛇口からの水流に基づくノイズ成分は、ほとんど検知されないか、極めて低減されているので、そのノイズ成分を無視することが可能となる。そのため、挙動成分のみを明確に検知することができる。そして、信号処理部２３により、センサ部２２によって動作状態にある物標が検出されると、入浴者１２に異常なしと判断され、動作状態にある物標が検出されないと入浴者１２に異常ありと判断される。
【００６２】
そして、入浴者１２に異常ありと判断されると、信号処理部２３から警報部２４に警報信号が供給され、浴室内警報部２４ａを通じて、浴室内の警告パネルなどに、例えば、挙動を促す通知を行ったり、浴室外警報部２４ｂを通じて、例えば、浴室外の同居者や所定の携帯電話などに警報を通知したりして、警報を発したりする。なお、入浴中の事故に限らず、浴室掃除中の転倒事故などの入浴事故以外の事故の検出も可能である。
【００６３】
以上説明したように、この第２の実施形態によれば、アンテナ部２１から照射される電波の偏波方向を、浴室内の水流に基づくノイズ成分が最小になる方向になるように、具体的には、例えば、アンテナ部２１からの電波の偏波方向を、浴室内の水流の方向に対してほぼ垂直になるようにアクティブに変化させていることにより、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００６５】
例えば、上述の実施形態において挙げたアンテナ部の構成、シャワーや浴槽などの配置は、あくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成や配置を採用することも可能である。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の発明によれば、アンテナ部から照射される直線偏波の電波の偏波方向が、水流に基づくノイズ成分が最小となるように変化可能に構成されていることにより、電波を用いて浴室内の物標の挙動を検知するセンサを、浴室の形状ごとで個別に設定することなく、シャワーや蛇口からの水流に基づくノイズを最小限に低減することができる。
【００６７】
また、本発明の第２の発明によれば、アンテナ部を、照射する電波の偏波方向が重力方向に対してほぼ垂直方向になるように設置していることにより、電波を用いて浴室内の物標の挙動を検知するアンテナ部やセンサ部の設置を、浴室の形状ごとで個別に設定することなく、シャワーや蛇口からの水流に基づくノイズ成分を最小限に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による浴室内挙動検知装置および警報部を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による浴室内挙動検出装置の一設置態様を示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による浴室内挙動検知装置における電波の偏波方向と水流との位置関係を示す概略図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による浴室内挙動検知装置および警報部を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による浴室内挙動検知装置のアンテナ部の構成を示す略線図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による浴室内挙動検知装置における電波の偏波方向と水流との相対関係を示す略線図である。
【符号の説明】
１，２１アンテナ部
２，２２センサ部
３，２３信号処理部
４，２４警報部
４ａ，２４ａ浴室内警報部
４ｂ，２４ｂ浴室外警報部
１１浴槽
１２入浴者
１３シャワー
３１，３３電力調整器
３２，３４給電点

Claims

浴室内に直線偏波の電波を照射するアンテナ部と、
前記電波の照射領域内の物体の動きを検知するセンサ部と、
入出力信号の処理を行う信号処理部と、
前記アンテナ部からの照射電波の偏波方向を制御する偏波方向変化手段とを有し、
前記偏波方向変化手段が、前記アンテナ部から照射される電波の前記偏波方向を、浴室内の水流に基づくノイズ成分が最小となるように変化可能に構成されている
ことを特徴とする浴室内挙動検知装置。
前記偏波方向変化手段による偏波方向の制御を電子的に行うように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の浴室内挙動検知装置。
浴室内に直線偏波の電波を照射するアンテナ部と、
前記電波の照射領域内の物体の動きを検知するセンサ部と、
入出力信号の処理を行う信号処理部とを有し、
前記アンテナ部は、照射する電波の偏波方向が重力方向に対してほぼ垂直方向になるように設置されている
ことを特徴とする浴室内挙動検知装置。