JP4379055B2 - 携帯電話端末，容器水位判定システムおよび容器水位判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、浴槽水位通報システムに関し、特に携帯電話端末を用いた浴槽水位の通報機能に関する。

従来の浴槽水位通報システムの一例が、特許文献１に記載されている。図６に示すように、本システムは、浴槽６１内の水位が所定値以上になると動作する水位検出部６２と、この水位検出部６２を浴槽内の任意の水位検出位置に着脱自在に固定させる着脱手段６３と、浴槽内の水面に一部分が水面上に突出するように浮かぶ浮体６４と、この浮体内に設けられ且つ水位検出部６２の検出動作に基づいて作動する音響警報装置（図示せず）とを備えている。この従来の浴槽水位通報システムにおいては、浴槽内壁面に装着した装置に備えられた裸電極６６に水面Ｌが達したことによる短絡電流の検出あるいは水圧センサによる浴槽内の水圧を検出することで水位を測っている。

また、これに関連する技術として、浴槽等の水面に一部分が出るように浮かぶ浮体構造を有し、水位を検出して報知する水位報知器が開示されている(例えば、特許文献２参照)。さらに、浴槽内の適量水位を、水面に向け発射された超音波により水面までの反響時間から検出する水位検知装置が開示されている(例えば、特許文献３参照)。

特開平７−７１９９６号公報（請求項１、図１）

登録実用新案第３００３６６７号公報（請求項１、段落番号０００６、図２） 実開昭５７−１６２５３１号公報（第１頁、第１図）

しかしながら、上述した従来の浴槽水位通報システムでは、次のような問題がある。第１の問題点は、利用者は専用のシステムを用意しなければならず、既存の装置も利用することができないため導入コストが大きいということである。その理由は、上述した水位検出システムは一般的な家庭には無い特殊な装置を用いるためである。第２の問題点は、既製の浴槽に装着する場合、取り付けが煩雑であり、且つ見映えも良くないことである。その理由は、このシステムに付随する様々なセンサや配線等をあらかじめ浴槽に取り付ける必要があるためである。

第３の問題点は、このシステムの取り付けは、場合によっては素人の取扱は困難なことである。その理由は、電極や水圧センサの取り付け位置は水位検出に影響するため、慎重に行う必要があり、位置を誤ると正確な検出が行えなくなるためである。第４の問題点は、このシステム構成は利用者にとって安全とは言えないということである。その理由は、上述した第１番目のシステムでは裸電極を用いているため、高齢の利用者などの場合、微弱な電流でさえも身体にショックを受ける危険があり、さらにはシステムに付随する配線に躓いて転倒するおそれもあるためである。第５の問題点は、浴槽に注水中に利用者が屋外あるいは別な部屋にいる場合、満水の通報に気が付かない場合があることである。その理由は、従来のシステムでは満水の通報は音や光のみで行っているためである。

本発明の目的は、利用方法が簡単で安価で且つ安全な携帯電話端末，浴槽水位通報システムおよび浴槽水位通報方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、利用者が浴室から離れていても確実に通報を受けることができる携帯電話端末，浴槽水位通報システムおよび浴槽水位通報方法を提供することにある。

請求項１に記載の本発明は、水面に浮く部材により成形された筐体または内部に空気の層を有する浮力構造を備えるとともに、防水ケースあるいは接合部にパッキンを用いた防水型筐体または筐体を一体成形構造とし防水機能を備える。

請求項２に記載の本発明は、請求項１において、浴槽への注水音を採取しその音をレベル成形する音声測定手段と、前記音声測定手段でレベル成形した前記注水音の周波数を分析しあらかじめ定めた閾値と比較し適正水位を検出する演算処理手段とを備える。

請求項３に記載の本発明は、請求項１において、自端末のスピーカから浴槽の底面に与えた音の反射音を採取する反射音採取手段と、前記反射音の戻り時間を計測し浴槽の水位を検出する演算処理手段とを備える。

請求項４に記載の本発明は、基地局と無線信号の送受信および通信制御を行う無線制御部と、外部からの音を取り込むマイクロホンと、前記マイクロホンの利得修正，前記マイクロホンから取り込んだ音声信号に対するフィルタ加工および雑音除去，レベル変換を行う音声測定部と、警報用の通報音を生成するアラーム信号生成部と、前記アラーム信号生成部が生成した信号を出力するスピーカと、自端末へのコマンド操作や制御のための入力を行う操作入力部と、前記各部の動作制御，信号処理およびＦＦＴ手法を用いディジタルフーリエ変換処理により浴槽への注水音の周波数分析を行うと共にあらかじめ記憶した閾値と照合する演算処理部と、前記演算処理部の周波数分析結果および前記閾値を記憶しておく情報記憶部とを備える。

請求項５に記載の本発明は、請求項４において、前記演算処理部は、前記浴槽の底面に向けた音の反射音の到達時間に水中における音の伝達速度を乗算し水位を算出する。

請求項６に記載の本発明は、請求項２〜５いずれか１項において、浴槽の水温を監視する温度検出手段を備える。

請求項７に記載の本発明は、請求項２〜６いずれか１項において、あらかじめ定めた水位に到達した場合、所定の宛先に発呼あるいはメールにて警報通知を行う通知手段を備える。

請求項８に記載の本発明は、請求項２〜７いずれか１項に記載の携帯電話端末と、前記携帯電話端末を水面に浮遊させる浴槽とを備えることを特徴とする浴槽水位通報システム。

請求項９に記載の本発明は、浴槽における適正水位時の水中音を取得し、ＦＦＴ手法を用いディジタルフーリエ変換処理により前記浴槽への注水音の周波数分析を行い、この分析結果を記録しておき、防水・浮力構造の携帯電話端末を水面上に配置して前記浴槽に注水を開始し水中音を採取し、その周波数を前記手法により分析し、あらかじめ記憶している適正水位時の周波数と比較し、同一になった場合にアラームを作動させる。

請求項１０に記載の本発明は、防水・浮力構造の携帯電話端末における音声入出力部を浴槽の底面に向くよう水面上に配置して前記浴槽に注水を開始し、前記浴槽の底面に向けた音の反射音を採取し、この反射音の到達時間に水中における音の伝達速度を乗算し水位を算出し、所定の水位になったときにアラームを作動させる。

請求項１１に記載の本発明は、請求項９または１０において、前記浴槽の水温を検出する。

請求項１２に記載の本発明は、請求項１１において、水位が適正になったときに出力する第１の通報と、水温が所定の温度に到達したときに出力する第２の通報とを選択出力する。

本発明によれば、一般的な携帯電話端末に、浮力構造、防水機能および周波数分析機能を設けたことを特徴としている。この携帯電話端末は、水面に浮遊して浴槽への注水音の周波数分析を実行する。一般的に、容器を満たす液体の量によって水面の共振周波数が変化することが知られている。従って、適正水位時の注水音の周波数情報をあらかじめ記憶しておくことにより、浴槽の注水音から水位を知ることができる。

本発明においては、次のような効果を奏する。第１の効果は、安価に浴槽水位通報機能を実現できることにある。その理由は、一般的な携帯電話端末をシステムの中心要素として構成しているため、別途携帯電話端末用の防水筐体や対応ソフトウェアを導入するだけで容易に機能実現することができるためである。第２の効果は、煩わしい設置作業が不要で安全に機能を実現できることにある。その理由は、利用モード時は本体を水面に浮遊させるだけで済むためである。

第３の効果は、利用者が浴室から離れていても確実に通報を受けることができることにある。その理由は、当システムは携帯電話端末を利用しているため、他の電話端末等への発呼やメール送信が容易であるためである。第４の効果は、利用者にとって安全な浴槽水位通報機能を実現できることにある。その理由は、水位測定方法として音のみを利用しているため、利用者が感電したり、配線に絡まるなどの心配が無用であるためである。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）を参照すると、本発明の第１の実施の形態としての浴槽水位通報システムの構成図が示されており、浴槽１に注水口３から注水し、浴槽１の水面に携帯電話端末２を浮遊させる。

図１（ａ）において、本システムの本体である携帯電話端末２は、一般的な携帯電話端末に浮力構造および防水構造を付加した構成を有する。この浮力構造は、携帯電話端末２を水面に浮上させておくためのものであり、比重の低い樹脂や木材等の素材を携帯電話端末２の筐体成形に用いたり、あるいは内部に空気の層を有する構造を備える構成により実現する。また、防水機能の実現方法としては、携帯電話端末２の筐体接合部に樹脂や粘性素材のパッキンを用いたり、マイクやスピーカ等を極めて目の細かな網またはシートで覆う、あるいは筐体を一体成形構造にすることにより筐体内部の気密性を高めるなどの方法がある。以下に、具体的実現手段の一例を説明する。図１（ｂ）は携帯電話端末２の防水構造の一例を示す図であり、図１（ｃ）はその下から見た断面図である。図１（ｂ）を参照すると、携帯電話端末２の本体（筐体）１１はポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂などを用いる。防水ケース１２は、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂などを用い、本体１１内部に水分が浸入することを防ぎ、且つ携帯電話端末２の筐体の強度を確保する。操作面シート１３はエラストマーフィルム、ポリエチレンなどを用い、防水性を保ちつつシートの外側から携帯電話端末２のボタン操作を可能にし、且つ音声の伝達および携帯電話端末２の画面表示の認識性を確保する。そして、防水ケース１２とウェルダー加工（熱圧着加工）等で接着する。図１（ｃ）を参照すると、本体固定ラバー１４は、シリコンラバー、軟質ゴムなどを用い、本体１１を防水ケース１２内に固定し、且つ外部からの衝撃を和らげる。また、本体１１と防水ケース１２との間に空気層１５を確保する。空気層１５は、乾燥空気、不活性ガスなどを使用し、防水ケース１２の素材自体の浮力に加え、ケース内に空気の層を設けることにより、水面に安定して浮遊するための浮力を確保する。

図２を参照すると、本システムにおける携帯電話端末２のブロック図が示されている。携帯電話端末２は、ごく一般的な携帯電話端末を構成するブロックから成っている。まず、マイク２８は外部音を取り込むデバイスであり、音声測定部２７は、マイク２８のゲイン調整を行ったり、取り込んだ音声信号に対するフィルタ加工、雑音除去、レベル変換などを行う。また、スピーカ２５は携帯電話端末２内部で処理した信号を音に変換して出力するデバイスであり、アラーム信号生成部２６は呼出音や通報音等の音を生成する。操作入力部２３は、この携帯電話端末２へのコマンド操作や制御を行うための入力デバイスであり、ボタンやスイッチ、タッチパネルなどで実現される。無線制御部２１は基地局との無線交信や通信制御を行う。また演算処理部２２は、マイクロプロセッサで構成され、上述した各部の制御や信号処理計算等を司り、情報記憶部２４は演算処理部２２の演算結果や、本システムに用いられる情報を記憶させるためのデバイスである。

上述した構成を用いることにより、マイク２８から採取した音声信号を音声測定部２７で信号成形を行い、音声信号のレベルを一定にすることができ、この音声信号を演算処理部２２にてＦａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＦＦＴ：高速フーリエ変換）等の手法を用いてディジタルフーリエ変換処理することにより、周波数分析を行うことができる。これを利用して、取り込んだ外部音の周波数特徴を分析し、その分析結果を情報記憶部２４に記憶させておき、次に取り込んだ外部音の分析結果と比較することにより、外部環境音の変化を察知することができる。

次に、第１の実施の形態の動作について説明する。本システムには２つのモードが存在し、あらかじめ登録モードで浴槽適正水位時の注水音を本システムの携帯電話端末２に記憶させておき、次に利用モードにて実際に浴槽水位の監視を行う。この各動作について詳細に説明する。

まず図１〜図３を用いて登録モードの動作を説明する。あらかじめ水栓を施した浴槽１に注水を行い、適正な水位まで水量が達したところで、浴槽水面に浮遊させたシステム本体の携帯電話端末２を登録モードとして動作させる。ここでマイク２８から水中の注水音を採取し、音声測定部２７で採取した注水音のレベル成形を行い、演算処理部２２にこの音声データ信号を送る（ステップ３１：Ｓ３１と略称、以下同様）。演算処理部２２では、ＦＦＴ等の手法を用いてディジタルフーリエ変換を行い、採取した注水音の周波数分析を行い特徴を抽出する（Ｓ３２）。一般的に、容器を満たす液体の量に応じて水面の共振周波数が変化することが知られている。このことから、注入された浴槽の水位と水中の注水音とは相関関係があるといえる。従って、適正水量時の注水音の周波数をあらかじめ記憶させておくことにより、浴槽の注水音から適正水位を判断することができる。この周波数分析結果を浴槽が適正水位になったときの注水音の特徴データとして、情報記憶部２４に保存する（Ｓ３３）。

次に、図１、図２および図４を用いて利用モードの動作を説明する。まず空の浴槽１に注水を開始し、携帯電話端末２を浴槽水面に浮遊させ利用モードとして動作させる（Ｓ４１）。ここで、登録モード時と同様にマイク２８から注水音を採取し（Ｓ４２）、この採取した注水音を演算処理部２２で周波数分析を行う（Ｓ４３）。次に、この分析結果データを、情報記憶部２４にあらかじめ記憶させておいた適正水位時の注水音の特徴データと比較する（Ｓ４４）。もし、比較結果が異なる場合は再度注水音を取得して周波数分析を行う。こうして、適正水位時の注水音の特徴データと同じ結果が得られるまでこのフローを繰り返す（Ｓ４２〜Ｓ４４）。採取した注水音の特徴データが、あらかじめ登録されている適正時の注水音データと一致したところで自動的にアラーム信号生成部２６を制御してスピーカ２５から通報音を発することにより、浴槽が適正水位に達したことを利用者へ通報する（Ｓ４５）。利用者はこの通報音を聴き、浴槽1から携帯電話端末２を取り出しアラーム停止操作を行う（Ｓ４６）。なお、この利用者への通報方法としては、スピーカ２５から通報音を発する以外の方法として、無線制御部２１を使用して、あらかじめ設定してある電話端末に向けて通報の電話を発呼したり、あるいは通報メールを送信したりする方法を用いても良い。この無線制御部２１を利用した通報方法を用いることで、浴室から離れた場所に居る利用者へも確実に通報が可能になる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、その基本的システム構成は上述した図１および図２の通りであるが、水位検出方法についてさらに工夫しており、その構成を図５に示す。本第２の実施の形態では、携帯電話端末４は浴槽１の底面側にスピーカ２５およびマイク２８が配置されるように構成する。そして、利用時に浴槽水面に浮遊させ、水中の浴槽１の底面に向けて断続的にスピーカ２５から特定周波数の単音を発し、浴槽１底面からの水中反射音をマイク２８で採取する。次に、音声測定部２７で採取音にフィルタ処理を施してスピーカ２５から直接マイク２８に届いた音信号や注水音の信号などを除去し、浴槽１底面からの反射音信号のみを抽出する。このとき、スピーカ２５から発してからマイク２８で採取するまでの水中音の到達時間を算出し、水中における音の伝達速度を掛け合わせることにより、浴槽水位を計算する。この水位検出方法を用いれば、あらかじめ適正水位時の状態をシステム記憶させておく必要が無いため、より使い易いシステムを利用者に提供することができる。

本発明の第３の実施の形態として、携帯電話端末に温度検出デバイスを装備した構成も考えられる。温度検出デバイスを持つことにより、注水中の浴槽の水位を監視すると同時に浴槽の水温を監視することができる。水温が適温に達した時は上述した第１または第２の実施の形態の場合と同様にアラーム、電話、メールなどで通知するものとする。このとき、水位の通知音または通知方法と、温度の通知音または通知方法を別な内容にしておけば、利用者はどちらの通報であるか容易に識別することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施の形態としての浴槽水位通報システムを説明するための図である。（ｂ）は携帯電話端末の防水構造の一例を示す図である。（ｃ）は携帯電話端末の下から見た断面図である。 図１（ａ）における携帯電話端末の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における登録モード時の動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態における利用モード時の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態を説明するための図である。 従来の浴槽水位通報システムの一例を示す図である。

符号の説明

１ 浴槽
２，４ 携帯電話端末
３ 注水口
１１ 本体
１２ 防水ケース
１３ 操作面シート
１４ 本体固定ラバー
１５ 空気層
２１ 無線制御部
２２ 演算処理部
２３ 操作入力部
２４ 情報記憶部
２５ スピーカ
２６ アラーム信号生成部
２７ 音声測定部
２８ マイク

Claims (7)

1. 防水ケース、接合部にパッキンを用いた防水型筐体、または一体成形構造の筐体のうち何れか一つの防水構造と、
   水面に浮く部材により成形された筐体、または内部に空気の層を有する浮力構造と、
   容器の適正水位時における水中の注水音の周波数である、第１の周波数を記録する記録手段と、
   前記容器の第２の水位時における水中の注水音を採取し、前記第２の水位時における水中の注水音の周波数である、第２の周波数を算出する音声測定手段と、
   前記記録手段に記録された前記第１の周波数と前記音声測定手段で算出された前記第２の周波数とが、同じであるか否かを判定する演算処理手段と、を有し、
   前記第２の水位とは、注水音の採取時の水位であることを特徴とする携帯電話端末。
2. 前記容器の水温を監視する温度検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の携帯電話端末。
3. 前記演算処理手段によって、前記第１の周波数と前記第２の周波数とが同じであると判定された場合、所定の宛先に警報通知を行う通知手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の携帯電話端末。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の携帯電話端末と、
   前記容器と、
   前記容器に水を注ぐ注水器具と、を備え、
   前記携帯電話端末は、前記容器の水面に浮遊することを特徴とする容器水位判定システム。
5. 容器の適正水位時における水中の注水音の周波数である、第１の周波数を記録する記録工程と、
   前記容器の第２の水位時における水中の注水音を採取し、前記第２の水位時における水中の注水音の周波数である、第２の周波数を算出する音声測定工程と、
   前記記録工程によって記録された前記第１の周波数と前記音声測定工程で算出された前記第２の周波数とが、同じであるか否かを判定する演算処理工程と、を有し、
   前記第２の水位とは、注水音の採取時の水位であることを特徴とする容器水位判定方法。
6. 前記容器の水温を監視する温度検出工程を備えることを特徴とする請求項１に記載の容器水位判定方法。
7. 前記演算処理工程によって、前記第１の周波数と前記第２の周波数とが同じであると判定された場合、所定の宛先に警報通知を行う通知工程を備えることを特徴とする請求項５または６に記載の容器水位判定方法。

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