环境控制系统、控制装置、程序的制作方法

环境控制系统、控制装置、程序的制作方法
【专利摘要】可以在无需使用视觉刺激、听觉刺激和嗅觉刺激中的任何刺激的情况下维持或提高使用者的集中度。环境控制系统包括环境形成装置(10)和控制装置(20)。环境形成装置(10)进行作业空间中的气流的形成和作业空间的换气至少之一。控制装置(20)控制环境形成装置(10)的操作。控制装置(20)控制环境形成装置(10)的操作以使得维持或提高集中度，其中该集中度是作业空间中所存在的使用者的注意力集中的程度。
【专利说明】
环境控制系统、控制装置、程序
技术领域
[0001] 本发明通常涉及环境控制系统、控制装置和程序，并且具体涉及被配置为对影响 作业空间中的使用者的作业效率的环境要素进行控制的环境控制系统、该环境控制系统中 要使用的控制装置、以及用于使计算机用作环境控制系统中要使用的控制装置的程序。
【背景技术】
[0002] 通常，在诸如学习空间或办公空间等的作业空间中进行作业的使用者的作业效率 受到注意力集中的程度（以下称为"集中度"）影响。此外，使用者的集中度由于各种环境要 素而改变。因此，提出了用于对影响使用者的集中度的环境要素进行控制的技术(例如，参 见日本特开2009-59677A(以下称为文献1)和日本特开2003-245356A(以下称为文献2))。在 文献1和文献2所述的这两个技术中，对使用者存在的作业空间内的环境要素中的照明环境 进行控制。
[0003] 在文献1所述的技术中，向发出白色光的照明添加单波长光，从而通过提高清醒水 平来提高工作效率。在文献1中，通过采用该结构，可以在无需使点亮能量过大地增加的情 况下提高工作效率。
[0004] 另一方面，文献2公开了如下技术:将午饭之后的时间带的照度设置得高于正常照 度，并且将其它时间带的照度设置得低于正常照度。根据该结构，在文献2中，在午饭之后的 时间带中可以提高作业效率，并且可以抑制总能量消耗量。
[0005] 顺便提及，为了提高使用者的作业效率，在文献1中关注照明光中所包含的波长成 分，并且在文献2中关注照明光的强度，因此由于色调的变化和亮度的变化而导致使用者可 能会产生不适感。此外，存在利用不会产生不适感的程度的视觉刺激将无法充分提高作业 效率的可能性。
[0006]此外，尽管使用嗅觉刺激或听觉刺激以提高使用者的集中度的技术是已知的，但 在针对嗅觉刺激的应答方面，个体差异大，并且施加听觉刺激的技术可能会产生噪声且还 可能妨碍通信。

【发明内容】

[0007] 因此，本发明的目的是提供可以在无需使用视觉刺激、听觉刺激和嗅觉刺激中的 任何刺激的情况下维持或提高使用者的集中度的环境控制系统。此外，本发明的目的是提 供该环境控制系统中要使用的控制装置、以及使计算机用作环境控制系统中所要使用的控 制装置的程序。
[0008] 根据本发明的方面的一种环境控制系统，其特征在于，包括:环境形成装置，其被 配置为进行作业空间中的气流的形成和针对所述作业空间的换气至少之一；以及控制装 置，其被配置为控制所述环境形成装置的操作，其中，所述控制装置被配置为控制所述环境 形成装置的操作，以使得维持或提高集中度，其中所述集中度是所述作业空间中所存在的 使用者的注意力集中的程度。
[0009] 根据本发明的方面的一种控制装置，其要用在上述的环境控制系统中。
[0010] 根据本发明的方面的一种程序，用于使计算机用作在上述的任意环境控制系统中 所使用的控制装置。此外，该方面不限于程序，并且可以是用于存储该程序的计算机可读存 储介质。
[0011] 根据本发明的方面，采用如下结构：使用用于进行作业空间中的气流的形成和针 对作业空间的换气至少之一的环境形成装置，对该环境形成装置进行控制，以使得维持或 提高使用者的集中度。因此，可以在无需使用视觉刺激、听觉刺激和嗅觉刺激中的任何刺激 的情况下维持或提高使用者的集中度。
【附图说明】
[0012]将详细说明根据本发明的优选实施例。通过以下的详细说明以及附图将更好地理 解本发明的其它特征和优点。
[0013]图1是示出实施例的框图。
[0014]图2是示出实施例的示意结构图。
[0015] 图3是示出实施例中的用于对集中度进行量化的测量示例的图。
[0016] 图4是示出实施例的效果示例的图。
[0017] 图5是示出实施例的其它结构示例的框图。
[0018] 图6是示出实施例的操作示例的图。
[0019] 图7是示出实施例的效果示例的图。
【具体实施方式】
[0020] 在以下所述的本实施例中，将使用术语"集中度"。注意，在对集中度进行量化处理 的情况下，例如，可以使用接下来将说明的集中时间比率作为指标。集中时间比率是指在人 进行智力作业的情况下、集中状态的时间相对于作业时间的比率。
[0021] 集中时间比率的概念基于以下模型，其中该模型在人进行智力作业的时间段内包 括将人的认知资源分配至作业对象的状态和没有将该认知资源分配至作业对象的状态。在 该模型中，将认知资源分配至对象且作业在进行中的状态被称为"作业状态"，并且没有将 认知资源分配至对象且使用者将在长时间段内休息的状态被称为"长期休息"。此外，尽管 将认知资源分配至对象、但作业处理无意中停止了短时间段的状态被称为"短期休息"。已 知"短期休息"的状态是在"作业状态"的时间段内按给定概率从生理上发生的。
[0022] "作业状态"和"短期休息"由于将认知资源分配至对象而被视为集中状态，并且 "长期休息"由于没有将认知资源分配至对象而被视为非集中状态。因此，通过分成"作业状 态"、"短期休息"和"长期休息"这三个状态、或者通过分成"作业状态"和"短期休息"的状态 以及"长期休息"的状态这两个状态，可以对集中度进行量化。
[0023] 这里，代替实时地测量集中度的技术，将说明获得预定时间段中的处于集中状态 的时间段的技术。在这种情况下，例如，向要测量集中度的被检者呈现难易度的变化较小的 许多问题，并且针对所有的问题测量被检者回答各问题所需的时间量（回答时间）。接着，如 图3所示，通过针对回答时间的各分区获得频率来生成直方图。在采用了上述模型的情况 下，估计出该直方图表现包括了集中状态和非集中状态这两者的结果。
[0024] 在给出适当问题的情况下，获得了该直方图具有包含两个以上的峰的形状的实验 结果。也就是说，在直方图中出现两个以上的山形区域。包括回答时间比其它峰的回答时间 短的峰的山形区域可被解释为表示"作业状态"和"短期休息"混合的状态，并且包括其它峰 的山形区域可被解释为表示"作业状态"、"短期休息"和"长期休息"混合的状态。这是因为， 即使在集中状态下，由于问题的难易度的变化，因而回答时间也有可能变长。
[0025] 这里，在假定问题的难易度相同的理想状态的情况下，估计出通过作为回答时间t 的函数的具有对数正态分布的概率密度函数f(t)来近似直方图中出现的山形区域。然而， 实际上，无法完全去除问题的难易度的变化。因此，关于两个山形区域中的平均回答时间较 短的山形区域，仅与峰相比回答时间更短的部位和峰附近的部位被解释为与具有对数正态 分布的概率密度函数f( x)-致。然后，确定概率密度函数f(x)的参数(期望值和方差）以近 似这些部位。
[0026] 在确定了概率密度函数f(x)的参数的情况下，可以确定回答时间的预期值。通过 将所获得的预期值乘以问题数量所获得的结果可被解释为从被检者解决问题开始起直到 结束为止的总时间（总回答时间）中的、处于集中状态的时间的长度。此外，通过从总回答时 间中减去处于集中状态的时间所得到的时间可被解释为处于非集中状态的时间的长度。因 而，将处于集中状态的时间相对于总回答时间的时间比定义为集中时间比率，并且该集中 时间比率越大，判断为集中度越高。
[0027] 上述的集中时间比率是集中度的指标的示例，并且可以使用后面所述的其它指标 来对集中度进行量化。特别地，需要向被检者给予许多问题并且使被检者回答这些问题的 作业，以获得集中时间比率，并且在作业期间难以获得集中度的指标。因此，为了根据集中 度来控制环境形成装置1〇(参考图1)，需要通过使用其它技术来测量与集中时间比率等同 的集中度的指标。
[0028] 顺便提及，已知以下：在相对较长的时间（例如，3小时）内连续向被检者给予问题 的情况下，如果不向作业环境施加变化，则在每个相对较短的时间段(例如，1~10分钟）内 所获得的集中度以图4所示的特性C1的方式改变。即，在智力作业持续了相对较长的时间的 情况下，集中度在每20~40分钟的时间段内以重复增减的方式改变。简言之，集中度具有如 下特性:在连续进行智力作业的情况下，伴随着时间的经过，重复增减，使得集中度从高状 态起下降，之后恢复为上升，并且再次下降。注意，尽管在集中度改变的时间段内存在个体 差异，但可以掌握近似的一般特性。在如上所述、关注集中度随时间经过的变化的情况下， 可以认为需要抑制集中度的下降以提高智力作业的作业效率。
[0029] 顺便提及，已知作业空间中的使用者的集中度根据环境要素而改变。尽管提出了 使应用视觉刺激、听觉刺激或触觉刺激等的环境要素(例如，照明、音乐和香味等)改变的技 术以提高作业效率，但在各情况下，环境要素的变化均可能会妨碍作业。因而，本实施例采 用了在作业空间中要改变空气环境以维持或提高作业空间中的使用者的集中度的结构。
[0030] 空气环境除空气中的（物理的、化学的和生物学的）物质的浓度外，还包括温度、相 对湿度和气流速度。作为空气中的物理物质，已知有灰尘、黄沙和颗粒物(诸如PM10或PM2.5 等）。此外，作为空气中的化学物质，已知有一氧化碳、二氧化碳、醛类(具体是甲醛)和V0C (挥发性有机化合物）。作为空气中的生物学物质，已知有真菌、病毒和花粉等。
[0031 ]因此，可考虑作业空间的换气、作业空间中的气流的形成、作业空间中的温度或湿 度的调节或者空气中的物质的去除等，以改变空气环境。气流的形成以及温度或湿度的调 节还影响使用者的舒适度。在本实施例中，如图2所示，设想使用者Us存在的作业空间Es是 室内的情况。此外，设想环境形成装置10使用换气扇11以及诸如电扇或循环器等的送风机 12这两者的情况，其中换气扇11被配置为通过排出作业空间Es内的空气来将外部空气引入 作业空间，以及送风机12被配置为在作业空间Es内形成气流。当然，环境形成装置10可以包 括换气扇11和送风机12其中之一，并且有可能使用诸如空调或空气净化器等的其它环境形 成装置10。后面将说明使用空调作为环境形成装置10的情况。
[0032] 换气扇11可被配置成：与从外部空间向作业空间Es引入空气同时、从作业空间Es 向外部空间排出空气，并且在进行吸气和排气期间进行热交换。此外，换气所使用的换气装 置除被配置为进行机械换气的换气扇11外，可以是诸如用于进行自然换气的窗等的开口 部。这些环境形成装置10可以单独使用、或者组合使用。
[0033] 如图1所示，环境形成装置10的操作由控制装置20来控制。由于如上所述、在进行 智力作业的时间段内集中度随时间的经过而改变，因此控制装置20根据集中度下降的定时 使环境形成装置10进行工作，以形成维持或提高集中度的空气环境。基于通过使用测量装 置30所监视的使用者的集中度来判断集中度下降的定时。
[0034]控制装置20包括包含被配置为根据程序进行工作的处理部的装置作为主要硬件 元件。作为这种装置，使用一体地设置有存储器的微控制器或单独设置有存储器的微处理 器等。即，控制装置20是通过使用计算机配置成的。程序用于使计算机用作后面要说明的控 制装置20。该程序可被预先存储在ROM(只读存储器）中、由计算机可读存储介质提供、或者 经由诸如因特网等的电气通信网络来提供。
[0035]控制装置20包括被配置为从测量装置30获取与集中度有关的信息的获取部22,并 且被配置为通过处理部21基于经由获取部22所获取到的信息评价集中度来确定环境形成 装置10的操作。控制装置20包括被配置为指示环境形成装置10的操作的指示部23,并且被 配置为基于处理部21所确定的操作来向环境形成装置10指示操作内容。
[0036] 处理部21被配置为使用获取部22从测量装置30获取到的信息来评价使用者的集 中度，并且在集中度从集中度为极大的状态起下降了预定阈值的定时，使环境形成装置10 进行工作，以使得改变空气环境。此外，处理部21可以采用集中度下降为预定基准值的时间 点作为使环境形状装置10进行工作以使得改变空气环境的定时。可选地，处理部21可被配 置为在集中度下降时计算集中度的变化率，并将所计算出的变化率与预定范围进行比较， 并且可以采用集中度急剧下降的时间点作为使环境形成装置10进行工作以使得改变空气 环境的定时。
[0037] 测量装置30需要以非侵入性方式监视使用者的集中度，并且按相对较短的时间间 隔（例如，1~10分钟)检测集中度的变化。尽管测量装置30除非侵入性外、还期望是非接触 的，但可以包括诸如头带或腕带等的与使用者相接触的元件。
[0038] 例如，使用被配置为对使用者进行摄像的照相机作为测量装置30。获取部22被配 置为使用照相机所拍摄到的使用者的图像来获取诸如身体运动、姿势、光瞳直径和眨眼频 率等的信息，并且处理部21被配置为通过单独地或组合地使用这些信息来获得集中度的评 价值。这里，处理部21被配置成使这些信息和上述的集中时间比率相关联并登记在查找表 (存储部24)中。处理部21被配置为在评价集中度时，将从获取部22所获得的信息与查找表 进行对照，并且转换成集中时间比率以对集中度进行量化。
[0039] 注意，如上所述的将从照相机所拍摄到的图像所获得的信息转换成集中时间比率 的技术是对集中度进行量化的技术的示例，并且测量装置30可被配置为监视其它信息，只 要该信息是集中度的表示即可。例如，测量装置30可以采用利用温度记录器来检测使用者 的特定部位处的皮肤温度的变化的结构、或者检测诸如脑波等的生物电流的结构。
[0040] 处理部21例如被配置为采用以下方式，根据所评价的集中度来确定环境形成装置 10的控制内容。在使用送风机12作为环境形成装置10的情况下，在处理部21判断为要维持 或提高集中度的定时已到来时，处理部21使送风机12进行工作，以使得增加要送至使用者 的气流的速度。即，在该定时之前送风机12已停止的情况下，处理部21使送风机12开始工 作，并且在该定时之前送风机12-直工作的情况下，处理部21使送风机12增加来自送风机 12的气流量。在使用者的集中度下降的情况下，清醒度经常也下降。作为对比，如果增加要 从送风机12送至使用者的气流的速度，则向使用者施加了适当的感觉刺激，维持或提高了 清醒度，结果预期维持或提高了集中度。
[0041] 在使用换气扇11作为环境形成装置10的情况下，在处理部21判断为要维持或提高 集中度的定时已到来时，处理部21使换气扇11进行工作，以使得将外部空气引入作业空间。 即，与送风机12的情况相同，在该定时之前换气扇11已停止的情况下，处理部21使换气扇11 开始工作，并且在该定时之前换气扇11 一直工作的情况下，处理部21使换气扇11增加其换 气能力。
[0042] 这里，在外部空气环境与作业空间内的空气环境相比更良好的情况下，作为对作 业空间内的空气进行换气的结果，诸如二氧化碳浓度、温度和相对湿度等的空气环境有所 改善。即，通过换气，不仅向作业空间内的使用者施加了感觉刺激，而且还给使用者带来生 理作用。结果，维持或提高了作业空间内的使用者的清醒度，因而可以预期维持或提高了集 中度。
[0043]在如上所述、基于测量装置30所监视的集中度的变化来控制环境形成装置10的情 况下，如图4的特性C2所示，可以抑制集中度的下降。即，作为由于环境形成装置10的操作因 而维持或提高了集中度的结果，防止了使用者的集中度在相对较长的时间段内大幅下降。 作为抑制了集中度的下降的结果，可以预期提高了作业效率。
[0044] 在上述操作示例中，指示环境形成装置10在要维持或提高集中度的定时改变作业 状态，但没有确定空气环境的目标值。作为对比，可以使环境形成装置10在确定了与空气环 境有关的目标值的情况下进行工作。在这种情况下，设置传感器40(参考图1)，其中该传感 器40用于测量空气环境的参数中的、空气中的物质的浓度。此外，处理部21被配置为通过将 经由获取部22所获取到的物质浓度与目标值(传感器40测量的物质浓度的目标值是预先确 定的)进行比较来控制环境形成装置10的操作。
[0045] 空气中的物质的浓度被称为空气质量，并且空气质量包括诸如二氧化碳浓度、氧 气浓度、相对湿度(水蒸气浓度）、气味成分(挥发成分:包括醛类和V0C等）以及灰尘等的各 种环境要素。传感器40被配置为测量空气质量中所包括的环境要素中的要关注的环境要 素，并且处理部21被配置为使用传感器40所测量到的环境要素的浓度及其目标值来控制环 境形成装置10的操作。该目标值可以是基于测量值而通过统计确定的，其中该目标值是使 用者的集中度下降或上升的值。
[0046] 这里，处理部21被配置为在使环境形成装置10进行工作以维持或提高集中度的时 间段内，在传感器40所测量到的环境要素达到目标值时，使环境形成装置10的操作恢复为 原始状态。例如，在要关注的环境要素是二氧化碳浓度的情况下，可以将目标值设置为 400ppm 等。
[0047] 在这种情况下，操作如下：在使换气扇11进行工作以增加向作业空间的外部空气 的导入量、从而维持或提高集中度的情况下，在二氧化碳浓度下降为400ppm时，使换气扇11 恢复为原始操作。
[0048] 尽管在上述操作示例中、利用测量装置30来测量使用者的集中度，但代替使用测 量装置30,如图5所示，可以采用控制装置20设置有计时部25的结构。即，由于集中度的增减 具有周期性，因此如果预先获得了集中度的增减的周期，则处理部21可以控制环境形成装 置10的操作以匹配使用计时部25的周期，由此维持或提高使用者的集中度。
[0049] 尽管在集中度的增减的周期中存在个体差异，但如果根据使用者的属性(诸如年 龄、性别和性格等)将周期分类成多个类型、并且针对各类型通过统计获得集中度的增减的 周期，则可以使用该周期来控制环境形成装置10。即，处理部21能够根据使用者的属性，基 于计时部25进行计时得到的时间来控制环境形成装置10,由此维持或提高集中度。注意，时 间的计时开始的时间点需要匹配使用者开始智力作业的时间点，因此需要使用开关等来指 示计时部25开始计时。
[0050] 将进一步详细说明控制装置20在无需使用测量装置30的情况下控制环境形状装 置10的结构示例。环境形成装置10是送风机12,并且送风机12被配置成形成向使用者送风 的气流。即，送风机12用作气流形成装置。控制装置20控制送风机12以重复工作和停止。控 制装置20针对送风机12可以控制的参数包括向使用者吹送的风的最大速度、送风机12形成 气流的工作时间和送风机12停止的停止时间。此外，控制装置20针对送风机12可以控制的 参数可以包括送风机12第一次开始工作的定时或送风机12送风所针对的使用者的部位等。
[0051] 预先将这些参数登记在控制装置20内所包括的存储部24中。如果在使用者开始作 业的时间点、对开关或远程控制器等进行操作，则控制装置20基于这些参数来控制送风机 12的操作。
[0052]顺便提及，在本实施例中，关注于应对进行智力作业的使用者的集中度的变化的 典型的三种方法。这里，作为用于应对集中度的变化的方法，仅假定提神、清醒度下降的防 止和作业节奏的调整这三种。针对用于应对集中度的变化的各个方法设置用于控制送风机 12的操作的参数。以下将送风机12为了提神所要生成的气流称为"提神气流"，将送风机12 为了应对清醒度的下降所要生成的气流称为"清醒刺激气流"，并且将用于抑制作业节奏的 失调的气流称为"节奏气流"。
[0053]提神气流是以从后方向使用者的头部附近送风的方式生成的。集中度被视为在从 作业开始起、直到经过了 10~15分钟为止的时间段内维持。控制装置20在自作业开始起经 过了 10~15分钟之后，控制提神气流。即，将在作业开始之后经过了 10~15分钟的时间点确 定为为了提神气流而要开始送风机12的控制的时刻，并且在开始送风机12的控制后，按预 料到集中度的下降的定时生成提神气流。
[0054]提神气流被配置成将使送风机12进行工作的工作时间确定在数秒~数十秒的范 围内，并且从2~10分钟的范围内选择停止时间。此外，期望要向使用者吹送的风的最大速 度在0.4~0.7m/s的范围内。期望根据集中度的下降程度来调节工作时间和停止时间。
[0055] 例如，在自控制开始起经过的时间相对较短、并且集中度维持的时间段内，将工作 时间设置得短(例如，数秒~十几秒），将停止时间设置得长(例如，超过5分钟），或者将工作 时间设置得短且将停止时间设置得长。另一方面，在自控制开始起经过的时间相对较长、并 且集中度的下降大的时间段内，将工作时间设置得长(例如，10秒~数十秒），将停止时间设 置得短(例如，5分钟以下），或者将工作时间设置得长且将停止时间设置得短。注意，控制装 置20可以确定要按给定周期生成提神气流。此外，控制装置20可以将停止时间和工作时间 至少之一确定为恒定时间。
[0056] 在一次工作时间内向使用者吹送的提神气流的风速可以根据时间的经过而改变、 或者可以是恒定的。此外，在集中度的下降小的时间段内，可以将风速设置得小，并且在集 中度的下降大的时间段内，可以将风速设置得大。即，期望以下:在集中度的下降小的阶段， 通过提神气流向使用者的刺激量小，并且在集中度的下降增大时，通过提神气流向使用者 的刺激量增大。
[0057]提神气流的诸如风速、工作时间和停止时间等的参数可以根据诸如室内温度、室 内湿度、外部空气温度、外部空气湿度、天气和季节等而改变。例如，在夏季室内温度高的情 况下，将提神气流的风速设置得大，将工作时间设置得长，将停止时间设置得短，或者组合 设置从风速、工作时间和停止时间中所选择的两种或三种参数。另一方面，在春季或秋季室 内温度适中的情况下，期望将从提神气流的风速、工作时间和停止时间中所选择的1~3个 参数的值设置为大致在可变范围的中间。
[0058]在上述示例中，尽管控制装置20仅控制从提神气流的风速、工作时间和停止时间 中所选择的参数，但控制装置20可以控制使用者的被送风的部位，并且还可以控制要从送 风机12向使用者吹送的风的温度。也就是说，在使用可以改变使用者的被送风的部位的送 风机12的情况下，可以在一次工作时间内改变被送风的部位，使得不仅向使用者的头部附 近、而且还向使用者的背部和胳膊等送风。在可以调节向使用者的气流的温度的情况下，期 望在室内温度高的季节向使用者吹送温度下降的风。注意，在提神气流中，在任何情况下， 要从送风机12向使用者吹送的气流的温度均不高于周围区域的温度。
[0059] 接着，将说明与清醒度的下降有关的清醒刺激气流。生成清醒刺激气流以向使用 者的头部附近或面部附近送风。从作业开始起、经过了 10~15分钟为止，清醒度的下降对作 业的影响可被视为小。因此，控制装置20在从作业开始起经过了 10~15分钟之后，进行清醒 刺激气流的控制。即，将从作业开始起经过了 10~15分钟的时间点确定为要开始送风机12 的针对清醒刺激气流的控制的时刻，并且在控制开始的时刻之后，按由于清醒度的下降因 而预料到集中度的下降的定时生成清醒刺激气流。要开始提神气流的控制的定时和要开始 清醒刺激气流的控制的定时之间的时间差小（例如，5分钟以下）。因此，控制装置30可以在 相同定时开始提神气流和清醒刺激气流的控制。
[0060] 清醒刺激气流被配置成:将使送风机12进行工作的工作时间确定在约为数秒~10 秒的范围内，并且从2~10分钟的范围内选择停止时间。此外，期望要向使用者吹送的风的 最大速度在1.5~3m/s的范围内。期望根据清醒度来调节工作时间和停止时间。
[0061] 例如，在从控制开始起经过的时间相对较短、并且清醒度的下降小的时间段内，将 工作时间设置得短(例如，数秒），将停止时间设置得长(例如，5分钟以上），或者将工作时间 设置得短且将停止时间设置得长。另一方面，在从控制开始起经过的时间相对较长、并且清 醒度的下降大的时间段内，将工作时间设置得长(例如，约10秒），将停止时间设置得短(例 如，5分钟以下），或者将工作时间设置得长且将停止时间设置得短。注意，控制装置20可以 确定要按给定周期生成清醒刺激气流。此外，控制装置20可以将停止时间和工作时间至少 之一确定为恒定时间。
[0062] 在一次工作时间内向使用者吹送的清醒刺激气流的风速可以根据时间的经过而 改变、或者可以是恒定的。在风速根据时间的经过而改变的情况下，可以在一次工作时间内 间歇地向使用者送风。在间歇地向使用者送风的情况下，与连续地向使用者送风的情况相 比，刺激程度增加，并且提高使用者的清醒度的效果提高。此外，在清醒度的下降小的时间 段内，可以将风速设置得小，并且在清醒度的下降大的时间段内，可以将风速设置得大。
[0063] 清醒刺激气流通过向使用者施加刺激使使用者的清醒度提高。在重复地施加刺激 的情况下，通常使用者变得习惯于该刺激，因此在重复地施加清醒刺激气流的情况下，提高 清醒度的效果下降。因此，控制装置20可以控制送风机12,使得在清醒度的下降小的时间段 内，向使用者的刺激量小，并且在清醒度的下降增大时，向使用者的刺激量增大。为了改变 向使用者的刺激量，可以改变风速、工作时间和停止时间中的至少一个参数。为了改变刺激 量，预先将与刺激量对应的参数的组合登记在控制装置20的存储部24中，并且处理部21可 以从存储部24中选择这些参数的适当组合。
[0064] 在上述的示例中，尽管控制装置20仅控制从清醒刺激气流的风速、工作时间和停 止时间中所选择的参数，但控制装置20可以控制使用者的被送风的部位，并且还可以控制 要从送风机12向使用者吹送的风的温度。
[0065] 即，在送风机12可以改变使用者的被送风的部位的情况下，可以在一次工作时间 内改变被送风的部位，使得不仅向使用者的头部或面部附近、而且还向使用者的背部和胳 膊等送风。此外，由于使用者感受的刺激程度根据被送风的部位而不同，因此根据被送风的 部位来改变风速是有效的。例如，可以使向头部附近吹送的风的风速相对较大，并且可以使 向面部附近吹送的风的风速相对较小。
[0066] 为了向使用者的目标部位送风，控制装置20控制送风机12,使得在初始设置的时 间段内，从送风机12向使用者的各部位送风。此外，控制装置20设置有用以接受来自操作器 50的输入信息的接口（以下称为"I/F"）26,使得使用者可以向控制装置20通知向使用者的 特定部位吹送来自送风机12的风。操作器50是显示操作装置，并且控制装置20经由操作器 50向使用者显示部位，且在向该部位送风时指示使用者进行特定操作。尽管操作器50可以 是针对控制装置20排他地设置的，但可以使用从智能电话、平板终端和个人计算机等中所 选择的终端装置作为操作器50。
[0067] 在使用具有上述结构的环境控制系统的情况下，在控制装置20控制送风机12以使 得向使用者的各部位送风的初始设置的时间段内，使用者在向操作器50中所显示的部位送 风时对操作器50进行操作。控制装置20将在对操作器50进行操作的时间点给予送风机12的 信息存储在存储部24中。这里，在使用者对操作器50进行操作的时间点和送风机12被给予 指示的时间点之间存在延迟(时滞），因此期望在使用给定时间作为时滞来校正上述信息之 后、将校正后的信息存储在存储部24中。
[0068] 如上所述，作为在向使用者的特定部位吹送来自送风机12的风的时间点、使用者 对操作器50进行操作的结果，可以将给予至送风机12的信息与使用者的部位相关联的信息 存储在存储部24中。换句话说，即使送风机12和使用者之间的位置关系改变，控制装置20也 可以控制送风机12,以使得作为使用者在初始设置的时间段内进行上述作业的结果，向使 用者的特定部位送风。
[0069] 可以使用被配置为监视使用者的照相机和被配置为对照相机所拍摄到的图像进 行信号处理的图像处理装置，以从送风机12向使用者的特定部位送风。即，可以采用如下结 构：图像处理装置从照相机所拍摄到的使用者的图像中提取使用者的特定部位，并且使用 照相机和送风机12之间的位置信息来提取用于控制送风机12以向使用者的特定部位送风 的信息。通过采用该结构，控制装置20可以在无需伴随有使用操作器50的使用者的作业的 情况下，与图像处理装置协作地自动生成从送风机12向使用者的特定部位送风所需的信 息。
[0070] 顺便提及，在可以调节向使用者的气流的温度的情况下，在室内温度高的季节，期 望向使用者吹送温度下降的风。注意，由于使用清醒刺激气流来抑制由于清醒度的下降所 引起的集中度的下降，因此在任何情况下，从送风机12向使用者吹送的气流的温度均不高 于周围区域的温度。
[0071] 尽管在用于抑制作业节奏的失调的节奏气流中没有具体限制使用者的被送风的 部位，但可以通过向与提神气流或清醒刺激气流相同的部位送风来施加使用者容易感测到 的刺激。简言之，同样在节奏气流中，期望向未被衣服覆盖的面部或头部送风。
[0072]已知通常在进行智力作业时维持集中度的时间段约为10~20分钟。因此，作为通 过按与集中度下降的定时匹配的10~20分钟的间隔向使用者吹送节奏气流来刺激使用者 的结果，可以维持集中度。节奏气流基本可以具有恒定周期，并且例如可被设置成该周期是 10分钟且工作时间是数秒。此外，要向使用者吹送的风的最大速度约为〇.2m/s，并且被设置 为比提神气流和清醒刺激气流的值小的值。此外，原则上，使节奏气流的风速保持恒定。
[0073] 由于例如节奏气流的周期为10分钟，因此控制装置20可以在自作业开始起经过了 10~20分钟之后开始进行节奏气流的控制。也就是说，将从作业开始起经过了 10~20分钟 的时间点确定为要开始送风机12的针对节奏气流的控制的时刻，并且在开始控制的时刻之 后，例如按10分钟的间隔生成节奏气流。
[0074] 在表1中概述针对上述的提神气流、清醒刺激气流和节奏气流、要向使用者吹送的 风的最大速度、工作时间和停止时间以及被送风的部位。
[0077]控制装置20控制送风机12,以使得仅生成从提神气流、清醒刺激气流和节奏气流 中所选择的一个气流，或者控制送风机12,以使得组合从提神气流、清醒刺激气流和节奏气 流中所选择的两个以上的气流。可选地，控制装置20可以控制送风机12,以使得混合从提神 气流、清醒刺激气流和节奏气流中所选择的两个以上的气流。
[0078] 在组合两个以上的气流的情况下，从提神气流、清醒刺激气流和节奏气流中所选 择的两个以上的气流是在不同的时间带内单独生成的。例如，在分别生成两种以上的气流 的时间带中的至少两个时间带的一部分重叠的情况下，使这些时间带其中之一移位以消除 重叠，并且单独生成各个气流。在如上所述、时间带移位的情况下，控制装置20被配置为针 对提神气流、清醒刺激气流和节奏气流设置优先级，在原始时间带中生成优先级高的气流， 并且在相对于原始时间发生了延迟的时间带中生成优先级低的气流。
[0079] 这里，假定以下情况:提神气流被设置成具有比清醒刺激气流的优先级高的优先 级，并且要生成提神气流的时间带和要生成清醒刺激气流的时间带的一部分重叠。在这种 情况下，尽管要在与存储部24中所设置的参数相对应的时间段中生成提神气流，但在相对 于根据存储部24中所设置的参数所确定的时间带发生了延迟而不与要生成提神气流的时 间带重叠的时间带中生成清醒刺激气流。
[0080] 另一方面，在两个以上的气流混合的情况下，在同一时间带中生成从提神气流、清 醒刺激气流和节奏气流中所选择的两个以上的气流。例如，在分别生成两个以上的气流的 多个时间带中的至少两个时间带的一部分重叠的情况下，在时间带重叠的时间段内选择这 些气流其中之一。即，允许分别被不同类型的气流所占据的时间带的重叠。在允许分别生成 不同类型的气流的时间带的重叠的情况下，期望控制装置20被配置为针对提神气流、清醒 刺激气流和节奏气流设置优先级，并且在时间带重叠的时间段内采用优先级高的气流。期 望将优先级设置成最大速度较高的气流具有较高的优先级。
[0081] 这里，假定要生成清醒刺激气流的时间带的一部分与要生成提神气流的时间带重 叠的情况。由于清醒刺激气流的最大速度大于提神气流的最大速度，因此这里，假定将清醒 刺激气流设置成具有比提神气流的优先级高的优先级。在该条件下，控制装置20控制送风 机12,以使得在要生成提神气流的时间带与要生成清醒刺激气流的时间带的一部分重叠的 时间段中，生成清醒刺激气流。
[0082] 图6示出控制装置20控制送风机12以使得将提神气流、清醒刺激气流和节奏气流 这三种气流组合的示例。图6的左端的时刻与智力作业的开始时刻相对应。在图6中，以彼此 不重叠的方式单独生成提神气流、清醒刺激气流和节奏气流。注意，与提神气流相对应的条 形的上端部的凹凸和与清醒刺激气流相对应的条形的上端部的凹凸表示提神气流和清醒 刺激气流的风速随时间的经过而改变。
[0083] 图7示出在不向使用者施加刺激的情况下的集中度的时间变化、在分别生成仅提 神气流、仅清醒刺激气流和仅节奏气流的情况下的集中度的时间变化、以及在组合生成这 三种气流的情况下的集中度的时间变化。利用图7中的箭头来表示在分别生成仅提神气流、 仅清醒刺激气流和仅节奏气流的情况下生成气流的定时。
[0084] 根据图7,在仅使用提神气流的情况下，与不向使用者施加刺激的情况相比，可以 抑制集中度的下降。然而，集中度的变化的趋势表现出与不施加刺激的情况相似的趋势。另 一方面，在仅使用清醒刺激气流的情况下，发生集中度急剧改变的时间段。集中度在多数情 况下维持为高状态。此外，在仅使用节奏气流的情况下，集中度根据节奏气流而周期性地改 变。
[0085] 在组合使用提神气流、清醒刺激气流和节奏气流的情况下，集中度维持处于相对 较高的状态，并且集中度的变化小。即，可以使集中度在进行智力作业的整个时间段内维持 处于尚状态，结果可以认为生广性与不施加刺激的情况相比有所提尚。
[0086] 尽管在上述的结构示例中使用换气扇11和送风机12作为环境形成装置10,但如上 所述，可以使用空调作为环境形成装置10。空调可以控制温度，并且还包括形成气流的功 能。此外，空调可被配置为进行湿度的控制，并且能够与外部空气进行换气的结构也是已知 的。此外，对气流的方向进行控制的空调是已知的。
[0087] 即，在使用空调作为环境形成装置10的情况下，与送风机12相同，可以使空调用作 气流形成装置。即，空调可以控制气流的形成和气流的停止，并且可以控制气流速度。因此， 作为对空调进行控制的结果，可以生成提神气流、清醒刺激气流和节奏气流。
[0088] 此外，在使用空调作为环境形成装置10的情况下，可以根据季节或室温来控制气 流的温度。由于通常已知体感温度随着风速的增加而下降，因此与仅控制风速的情况相比， 在考虑到体感温度而组合控制风速和温度的情况下，可以提高施加至使用者的刺激的效 果。
[0089] 例如，在夏季室温高的情况下，如果仅进行气流的形成，则存在无法使体感温度充 分下降、并且无法向使用者施加适当刺激的情况。特别地，在施加清醒刺激气流的情况下， 不期望气流温度高于室温。因此，如果空调形成温度为室温以下的气流、并且向使用者吹送 该气流，则体感温度下降，并且可以施加适合使用者的刺激。在夏季将空调用于该目的的情 况下，从比室温低数度的温度~室温的范围中选择从空调吹出的气流的温度。
[0090] 另一方面，在冬季室温低的情况下，可以通过使用空调来将身体全身的体温维持 在舒适范围内、并且利用气流来施加影响集中力的刺激。例如，通过使吹向上半身的风的温 度与室温大致相同、并且使吹向脚的风的温度高于室温，可以实现使头保持凉爽且使脚保 持温暖的状态，因此可以维持体感温度，并且还可以通过利用风向使用者施加刺激来维持 或提尚集中力。
[0091] 这里，在难以利用一台空调同时向使用者的两个以上的部位分别吹送具有不同温 度的气流的情况下，可以将空调所产生的气流吹送至的部位从使用者的头部改变为脚或者 从脚改变为头部。在这种情况下，向上半身送风的时间段内的空气的温度可能不同于向脚 送风的时间段内的空气的温度。
[0092] 注意，在使用进行上述操作的空调作为环境形成装置10的情况下，可以省略送风 机12,并且如果空调配备有换气功能，则还可以省略换气扇11。即，环境形成装置10可以仅 由空调配置成。另一方面，可以组合使用空调和送风机12,并且例如，利用空调控制室温并 且利用送风机12控制气流速度的结构是可以的。
[0093] 顺便提及，在将针对传感器40测量到的环境要素所设置的目标值适用于根据计时 部25进行计时得到的经过的时间来控制环境形成装置10的操作的结构中的情况下，可以进 行诸如以下示例等的操作。这里，假定环境形成装置10是换气扇11、正关注的环境要素是二 氧化碳浓度并且目标值是400ppm的情况。将该目标值设置为标准的室内二氧化碳浓度的2/ 3以下、或者期望为1/2以下。即，将目标值设置为700ppm以下、或者期望设置为500ppm以下。 此外，在以下所述的示例中，假定在从智力作业开始时经过了25分钟的情况下，集中度开始 下降。
[0094]在这种情况下，在从智力作业开始起经过了25分钟的时间点，处理部21尝试通过 使换气扇11以高功率(高速气流)进行工作来维持或提高集中度。之后，例如，在从传感器40 所测量到的二氧化碳浓度达到了作为目标值的400ppm起经过了 10分钟的情况下，处理部21 使换气扇11恢复为原始状态。
[0095] 此外，在通过送风向使用者施加刺激的情况下，使用者的集中度在对送风机12进 行控制之后立即改变。另一方面，在使用换气扇11来调节室内空气质量的情况下，自换气扇 11开始操作起直到室内空气质量改善为期望质量为止，需要相对较长的时间（例如，20分 钟）。因此，可以相对于预料到集中度的下降的时间带提前使室内空气质量改善为期望质量 所需的时间量开始换气扇11的操作。
[0096] 注意，在环境形成装置10如换气扇11那样使用转动马达作为动力源的情况下，可 以利用马达的转数来确定目标值。即，在无需使用传感器40的情况下，使用马达的转数作为 目标值来确定使换气扇11的操作恢复为原始状态的定时。
[0097] 此外，处理部21可被配置成根据集中度来改变环境形成装置10的操作。例如，将集 中度分类成两个以上的阶段，并且可以针对各个阶段改变气流速度或目标值等。此外，可以 采用考虑诸如昼夜节律等的生物节律并且根据时间带来改变环境形成装置10的操作的结 构。
[0098] 注意，在关注气味的情况下，作为空气质量，代替二氧化碳浓度，可以测量烃类化 合物等的浓度。在这种情况下，使用从换气装置和空气净化器等中所选择的环境形成装置 10。此外，使用气味传感器作为传感器40。作为用于以数值方式示出气味的程度的指标，已 知有使用经类化合物等的浓度的CIAQ(Composite Index of Air Quality，空气质量综合 指数)数。在传感器40是将CIAQ数作为输出值的气味传感器的情况下，将目标值设置为20以 下、或者期望设置为10以下。
[0099] 从针对集中度的作用的观点，紧挨在开始智力作业的时间点之前和之后的时间段 内，气味很重要。因此，在关注气味的情况下，控制装置20控制环境形成装置10,以使得在开 始智力作业的时间点之前和之后的时间段内，CIAQ数尽可能小。为了使这种控制成为可能， 在关注气味的情况下，需要在开始智力作业之前开始环境形成装置10的操作。即，使用者可 以在指示环境形成装置10的操作之后经过了预定时间的情况下，开始智力作业。可选地，可 以采用如下结构:设置确定要开始智力作业的时刻的时间表，并且在要开始智力作业的时 刻的预定时间量之前，控制装置20自动开始环境形成装置10的操作。
[0100] 在采用该结构的情况下，控制装置20期望在智力作业开始之后使环境形成装置10 进行工作，使得传感器40所测量到的CIAQ数不超过20。
[0101] 如上所述，本实施例的环境控制系统包括环境形成装置10和控制装置20。环境形 成装置10被配置为进行作业空间中的气流的形成和针对作业空间的换气至少之一。控制装 置20被配置为控制环境形成装置10的操作。这里，控制装置20被配置为控制环境形成装置 10的操作，以使得维持或提高集中度，其中该集中度是作业空间中所存在的使用者的注意 力集中的程度。
[0102] 上述的环境控制系统使气流的形成和换气至少之一作用于集中度，因此可以在无 需使用视觉刺激、听觉刺激和嗅觉刺激中的任何刺激的情况下维持或提高使用者的集中 度。
[0103] 环境形成装置10是被配置为形成气流、以使得向使用者送风的气流形成装置(诸 如送风机12等），并且期望控制装置20被配置为控制该气流形成装置，以使得重复进行气流 的形成和气流的停止。在该结构中，期望控制装置20被配置为进行以下操作:确定气流形成 装置向使用者吹送的风的最大速度、气流形成装置形成气流的工作时间和气流形成装置停 止气流的停止时间；从0.2m/s、0.4~0.7m/s、1.5~3. Om/s的组中选择气流形成装置向使用 者吹送的风的最大速度的范围；以及基于该最大速度的范围来确定工作时间和停止时间。
[0104]利用该环境控制系统，可以利用气流形成装置形成依赖于使集中度下降的要素的 气流，结果可以抑制由于各个要素所引起的集中度的下降。此外，由于利用气流形成装置所 形成的气流向使用者施加刺激，因此如果气流形成装置设置有与控制装置20的接口，则可 以通过使控制装置20与气流形成装置相连接来容易地实现环境控制系统。
[0105] 环境控制系统期望包括测量装置30,其中该测量装置30被配置为测量作业空间中 的使用者的集中度。在该结构中，控制装置20被配置为控制环境形成装置10的操作，以使得 维持或提高通过测量装置30测量的集中度。
[0106] 环境控制系统通过利用测量装置30监视使用者的集中度来进行反馈控制，因此可 以按要维持或提高集中度的适当定时控制环境形成装置10。
[0107] 此外，控制装置20可以包括计时部25,其中该计时部25被配置为对时间进行计时。 在该结构中，控制装置20预先存储时间和集中度之间的关系。控制装置20被配置为根据该 关系、基于计时部25进行计时得到的时间来控制环境形成装置10的操作，以使得维持或提 高使用者的集中度。
[0108] 环境控制系统使用经过时间和使用者的集中度之间的关系来进行开路控制，因而 可以在无需使用测量装置30的情况下利用简单结构实现环境控制系统。
[0109] 环境控制系统可以包括传感器40,其中该传感器40被配置为测量关注于作业空间 中的空气质量的环境要素。在该结构中，控制装置20被配置为控制环境形成装置10的操作， 以使得传感器40所测量到的环境要素变为预设的目标值。
[0110] 在环境控制系统中，考虑到作业空间内的空气质量来控制环境形成装置10,因此 作为改善作用于集中度的诸如二氧化碳浓度或气味等的空气质量的结果，可以维持或提高 集中度。
[0111] 环境形成装置10是被配置为对作业空间进行换气的换气装置，并且传感器40可被 配置为将作业空间中的二氧化碳浓度作为环境要素进行测量。在该结构中，控制装置20期 望控制换气装置，以使得通过传感器40测量的作业空间中的二氧化碳浓度不超过700ppm。
[0112] 在环境控制系统中，将作业空间内的二氧化碳浓度调节成没有达到高浓度，因此 可以抑制清醒度的下降，结果可以抑制集中度的下降。
[0113] 注意，上述实施例是本发明的示例。本发明不限于上述实施例，并且应当显而易 见，除上述实施例外，可以根据设计等进行各种修改，只要这些修改没有背离本发明的技术 概念即可。
【主权项】
1. 一种环境控制系统，其特征在于，包括： 环境形成装置，其被配置为进行作业空间中的气流的形成和针对所述作业空间的换气 至少之一；以及 控制装置，其被配置为控制所述环境形成装置的操作， 其中，所述控制装置被配置为控制所述环境形成装置的操作，以使得维持或提高集中 度，其中所述集中度是所述作业空间中所存在的使用者的注意力集中的程度。2. 根据权利要求1所述的环境控制系统，其中， 所述环境形成装置是被配置为形成气流、以使得向所述使用者送风的气流形成装置， 所述控制装置被配置为控制所述气流形成装置，以使得重复进行气流的形成和气流的 停止， 所述控制装置被配置为确定所述气流形成装置向所述使用者吹送的风的最大速度、所 述气流形成装置形成气流的工作时间和所述气流形成装置停止气流的停止时间， 所述控制装置被配置为从〇. 2m/s、0.4~0.7m/s、1.5~3 .Om/s的组中选择所述气流形 成装置向所述使用者吹送的风的最大速度的范围，以及 所述控制装置被配置为基于所述最大速度的范围来确定所述工作时间和所述停止时 间。3. 根据权利要求1或2所述的环境控制系统，其中，还包括测量装置，所述测量装置被配 置为测量所述作业空间中的所述使用者的集中度， 其中，所述控制装置被配置为控制所述环境形成装置的操作，以使得维持或提高通过 所述测量装置测量的集中度。4. 根据权利要求1或2所述的环境控制系统，其中， 所述控制装置包括被配置为对时间进行计时的计时部， 所述控制装置预先存储时间和集中度之间的关系，以及 所述控制装置被配置为根据所述关系、基于所述计时部进行计时得到的时间来控制所 述环境形成装置的操作，以使得维持或提高所述使用者的集中度。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的环境控制系统，其中，还包括传感器，所述传感器 被配置为测量关注于所述作业空间中的空气质量的环境要素， 其中，所述控制装置被配置为控制所述环境形成装置的操作，以使得通过所述传感器 测量的所述环境要素变为预设的目标值。6. 根据权利要求5所述的环境控制系统，其中， 所述环境形成装置是被配置为对所述作业空间进行换气的换气装置， 所述传感器被配置为将所述作业空间中的二氧化碳浓度作为所述环境要素来进行测 量，以及 所述控制装置被配置为控制所述换气装置，以使得通过所述传感器测量的所述作业空 间中的二氧化碳浓度不超过700ppm。7. -种控制装置，其用在根据权利要求1至6中任一项所述的环境控制系统中。8. -种程序，用于使计算机用作根据权利要求1至6中任一项所述的环境控制系统中所 使用的所述控制装置。
【文档编号】A61M21/02GK105916540SQ201480073225
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年12月24日
【发明人】大林史明
【申请人】松下知识产权经营株式会社