特許 7368660 人検出システム及び床用パネル材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-17

(45)【発行日】2023-10-25

(54)【発明の名称】人検出システム及び床用パネル材

(51)【国際特許分類】

   G01R 29/08 20060101AFI20231018BHJP

【ＦＩ】

G01R29/08 F

G01R29/08 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019164357

(22)【出願日】2019-09-10

(65)【公開番号】P2021043031

(43)【公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-07-04

(73)【特許権者】

【識別番号】304027349

【氏名又は名称】国立大学法人豊橋技術科学大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】星谷 隆嗣

(72)【発明者】

【氏名】大村 廉

(72)【発明者】

【氏名】池田 一貴

【審査官】田口 孝明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１４６２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－０２３４８２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－１８１３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０１５４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２７５０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５７３４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０３３２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

ＩＰＣ Ｇ０１Ｒ ２９／００－２９／２６、

３１／１２－３１／２０、

Ｈ０２Ｊ ５０／００－５０／９０、

Ｇ０８Ｂ ２３／００－３１／００、

１３／００－１５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波源が設置された屋内空間において人を検出するための人検出システムであって、
前記屋内空間の床下地材と床板で構成される床基部に並べて設置される床用パネル材と、人の有無を検出する検出部とを備え、
前記床用パネル材は、
前記電磁波源から発生する電磁波を受信するために該電磁波源の側に配置される検出用アンテナと、
前記検出用アンテナに対して絶縁体を介して対向して配置される接地用アンテナと、
前記検出用アンテナと前記接地用アンテナとの間に電気的に接続され、前記検出用アンテナから入力される前記電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部と
を備え、
前記接地用アンテナは、前記床用パネル材を接地するために、前記検出用アンテナとの間で容量性カップリングを生じさせない間隙を有しており、
前記検出部は、前記センサ回路部の出力信号に基づいて前記検出用アンテナに近接する人の有無を検出するものであることを特徴とする人検出システム。

【請求項2】

前記床用パネル材は、前記接地用アンテナ、前記絶縁体、前記検出用アンテナ及び前記センサ回路部を一体的に構成してなり、前記屋内空間の床面に並べて配置することで床構造体を構成し、
前記検出部は、それぞれの前記床用パネル材の前記センサ回路部からの前記出力信号を受け、前記センサ回路部の出力信号に基づいて、前記床構造体に近接する人の有無を検出する、ことを特徴とする請求項１記載の人検出システム。

【請求項3】

屋内空間の床面に並べて配置された前記床構造体のそれぞれの前記検出部で検出された人の検出結果に基づいて人の移動を推定する演算処理部を更に備えることを特徴とする、請求項２記載の人検出システム。

【請求項4】

前記各床用パネル材において、前記接地用アンテナの面積は３００ｃｍ２以上、且つ、前記検出用アンテナの面積は１ｃｍ２以上２４００ｃｍ２以下である、ことを特徴とする請求項２記載の人検出システム。

【請求項5】

前記各床用パネル材において、前記絶縁体は、２０ｍｍ以上の肉厚を有し、前記接地用アンテナと前記検出用アンテナとの間に前記肉厚と同じ間隙を形成させるものである、ことを特徴とする請求項２又は４に記載の人検出システム。

【請求項6】

前記各床用パネル材において、前記検出用アンテナは矩形状であり、前記接地用アンテナは、前記検出用アンテナと合同形状、又は、前記検出用アンテナより面積の大きい相似形状である、ことを特徴とする請求項２，４，５のいずれかに記載の人検出システム。

【請求項7】

前記センサ回路部は、コッククロフト・ウォルトン回路による整流昇圧回路であり、
前記検出部は、前記センサ回路部から出力された前記出力信号としての出力電圧値の高さを基に、人と検出用アンテナとのカップリングを検出することで前記検出用アンテナに人が接近したことを検出する、こと特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の人検出システム。

【請求項8】

電磁波源が設置された屋内空間において人を検出するための人検出システムに用いる床用パネル材であって、
前記電磁波源から発生する電磁波を受信するために該電磁波源の側に配置される検出用アンテナと、
前記検出用アンテナに対して絶縁体を介して対向して配置される接地用アンテナと、
前記検出用アンテナと前記接地用アンテナとの間に電気的に接続され、前記検出用アンテナから入力される前記電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部とを備え、
前記接地用アンテナは、前記床用パネル材を接地するために、前記検出用アンテナとの間で容量性カップリングを生じさせない間隙を有していることを特徴とする床用パネル材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人の検出システム及び人検出システムに用いる床用パネル材に関する。

【背景技術】

【0002】

公共施設や店舗、住宅等において、人の出入りや移動等を検知するために、カメラや人感センサ等が用いられている。特にプライバシー保護の観点から、床にセンサを設けて、人が踏むことでスイッチが入る機構が一般的に知られている。例えば特許文献１には、床材に圧電素子を設けた人感センサ技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－２０４３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記文献記載の技術では、床材内のセンサ駆動に電源が必要であり、長期に亘って使用しないときには待機電力の無駄が生じる他、敷設には大掛かりな工事が必要であった。

【0005】

本発明は上記課題を鑑みなされたものであり、専用の電源が無くても人の検知が可能な人検出システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明にかかる人検出システムは、電磁波源が設置された屋内空間において人を検出するものであって、前記屋内空間の床面に沿うように敷設又は設置された接地用アンテナと、前記接地用アンテナに対して絶縁体を介して対向して配置される検出用アンテナと、前記検出用アンテナと前記接地用アンテナとの間に電気的に接続され、前記検出用アンテナから入力される前記電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部と、前記センサ回路部の出力信号に基づいて前記検出用アンテナに近接する人の有無を検出する検出部とを備える、ことを特徴とする。

【0007】

前記人検出システムにおいて、前記接地用アンテナ、前記絶縁体、前記検出用アンテナ及び前記センサ回路部を一体的に構成した床用パネル材を、前記屋内空間の床面に並べて配置することで床構造体を構成し、前記検出部は、それぞれの前記床用パネル材の前記センサ回路部からの前記出力信号を受け、前記センサ回路部の出力信号に基づいて、前記床構造体に近接する人の有無を検出する、としてもよい。

【0008】

前記人検出システムにおいて、屋内空間の床面に並べて配置された前記床構造体のそれぞれの前記検出部で検出された人の検出結果に基づいて人の移動を推定する演算処理部を更に備える、としてもよい。

【0009】

前記各床用パネル材において、前記接地用アンテナの面積は３００ｃｍ２以上、且つ、前記検出用アンテナの面積は１ｃｍ２以上２４００ｃｍ２以下であることが好ましい。

【0010】

前記各床用パネル材において、前記絶縁体は、２０ｍｍ以上の肉厚を有し、前記接地用アンテナと前記検出アンテナとの間に前記肉厚と同じ間隙を形成させるものであることが好ましい。

【0011】

前記各床用パネル材において、前記検出用アンテナは矩形状であり、前記接地用アンテナは、前記検出用アンテナと合同形状、又は、前記検出用アンテナより面積の大きい相似形状であることが好ましい。

【0012】

前記センサ回路部は、Ｃｏｃｋｃｒｏｆｔ－Ｗａｌｔｏｎ回路による整流昇圧回路であり、前記検出部は、前記センサ回路部から出力された前記出力信号としての出力電圧値の高さを基に、人と検出用アンテナとのカップリングを検出することで前記検出用アンテナに人が接近したことを検出する、としてもよい。

【0013】

本発明にかかる床材パネルは、電磁波源が設置された屋内空間において人を検出するための人検出システムに用いるものであって、前記屋内空間の床面に敷設又は設置される平板状の接地用アンテナと、前記接地用アンテナに対して絶縁体を介して対向して配置される平板状の検出用アンテナと、前記検出用アンテナと前記接地用アンテナとの間に電気的に接続され、前記検出用アンテナから入力される前記電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部とを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る人検出システムは、電磁波源からの電磁波の電力に基づいて人を検出するので、屋内空間内の環境の影響を受けずに人を検出することができる。また、検出用アンテナから入力される電磁波源からの電磁波の電力で動作するので、省電力で動作することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】人検出システムの主要な構成を示す概略図

【図2】人検出システムに用いる床用パネル材の構成例を示す模式図

【図3】人検出システムのブロック構成図

【図4】センサ回路部の回路構成例を示す回路図

【図5】検出用アンテナのサイズに対する人検出装置の出力電位差を示すグラフ図

【図6】接地用アンテナのサイズに対する人検出装置の出力電位差を示すグラフ図

【図7】検出用アンテナを露出させた場合のセンサ回路部の出力電圧を示すグラフ図

【図8】人検出用アンテナを絶縁体で覆った場合のセンサ回路部の出力電圧を示すグラフ図

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、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。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用範囲あるいはその用途を制限することを意図するものではない。

【0017】

人検出システムは、電磁波源が設置された建物内における空間（以下、屋内空間という）において、人を検出するためのものである。本開示において、屋内空間とは、少なくとも床面５３を備え、例えば、建物内において、床面５３と、天井もしくは屋根と、天井もしくは屋根を支える壁面とにより囲まれた空間である。また、電磁波源とは、屋内空間に電磁波を供給するものであり、屋内空間に元来備えられている家電や照明等の電気製品を用いることができる。具体的に、電磁波源として、例えば、テレビ、パソコン、ＩＨヒーター、蛍光灯からなる群から選択される一種又は二種以上の任意の電気製品が挙げられる。すなわち、本開示の人検出システムでは、システムを動作させるための電磁波源として、電磁波ノイズと呼ばれる微弱な電磁波で十分であり、専用の電源装置を設ける必要がない点に特徴がある。図１では、電磁波源として、屋内空間の天井に蛍光灯１０が互いに所定の間隔をあけて並べて配置されている例を示している。

【0018】

屋内空間では、建物に設けられた支持部材（図示省略）に支持された床下地材５１と、床下地材５１の上に敷設された床板５２とにより、床基部５０が構成されている（図２参照）。そして、床基部５０の表面(以下、床面５３という）には、矩形状の床用パネル材Ｃが並べて配置されている。本実施形態では、室内空間の床面５３の全体において、互いの側面同士を突き合わせるように複数の床用パネル材Ｃを並べて配置することで、床構造体５が構成されている例を示している。なお、床基部５０の構成は、上記に限定されるものではない。例えば、床下地材５１のみで床基部５０が構成されてもよい。この場合、床用パネル材Ｃは、床面としての床下地材５１の表面に並べて配置される。また、例えば、床基部５０が、床板５２の表面に敷設された防虫・防水シート等を含んでもよい。この場合、床用パネル材Ｃは、床面としての防虫・防水シート等の表面に並べて配置される。また、床面５３を構成する床基部５０の表材（例えば、床板５２）の材質は、特に限定されず、木、コンクリート、タイル、カーペット等の公知の床材を用いることができる。床下地材５１についても同様である。また、床下地材５１上に床板５２を支持する支柱等（図示省略）を設け、床下地材５１と床板５２との間にケーブル等（図示省略）を通す空間が設けられていてもよい。

【0019】

なお、図１では、屋内空間に、図面左右方向に８枚の床用パネル材Ｃが並べて配置されている例を示している。また、図１において、説明の便宜上、床用パネル材Ｃについて、図面奥から一列目の左側から順に、Ｃ１１，Ｃ１２，…，Ｃ１８の符号を付している。同様に、図面奥から二列目の左側から順に、Ｃ２１，Ｃ２２，…，Ｃ２８の符号を付し、図面奥から三列目の左側から順に、Ｃ３１，Ｃ３２，…，Ｃ３８の符号を付している。

【0020】

図２は、床用パネル材Ｃの構成例を示す模式図であり、床用パネル材Ｃを床面５３に沿う方向の中間位置で破断した図である。また、図３は、人検出システムのブロック構成図である。

【0021】

図２に示すように、床用パネル材Ｃは、床面５３に設置される面形状の接地用アンテナ２１と、接地用アンテナ２１に対して絶縁体２２を介して対向して配置される面形状の検出用アンテナ２３と、検出用アンテナ２３に入力される電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部２４とを備える。

【0022】

接地用アンテナ２１は、床用パネル材Ｃを接地させるためのアンテナであり、例えば、床用パネル材Ｃの床側の端面に、床面５３に沿うように平板状に設けられている。床用パネル材Ｃを天井側から見た平面視における接地用アンテナ２１の形状は、特に限定されず、例えば、矩形状、略多角形状、略円形状等の形状であってもよい。また、接地用アンテナ２１は、螺旋や櫛形等の回路パターン状に形成されていてもよく、面形状以外の不定形状（例えば、棒状）であってもよい。また、接地用アンテナ２１の具体的な形態は、特に限定されないが、例えば、金属板、金属箔、金属蒸着シート及び金属棒からなる群から選択される１種または２種以上を好適に用いることができる。好ましくは、接地用アンテナ２１は、検出用アンテナ２３と合同な形状（平面視において同一形状）、又は、平面視において検出用アンテナ２３よりも面積の大きい相似形状であることが好ましい。

【0023】

接地用アンテナ２１の材質は、導電性を有する素材、例えば、金属であることが好ましい。また、接地用アンテナの面積は、検出精度を高める観点から３００ｃｍ^２以上であるのが好ましく、さらに、設置容易性の観点から３００ｃｍ^２以上かつ９６００ｃｍ^２以下であるのがより好ましい。なお、具体的な図示は省略しているが、接地用アンテナ２１は、耐久性を高める観点から、絶縁フィルム等の絶縁層で表面を覆うようにしてもよい。また、接地用アンテナ２１は、床用パネル材Ｃの床面５３側の端面に設けなくてもよく、床用パネル材Ｃの厚さ方向の中間位置に設けるようにしてもよい。

【0024】

検出用アンテナ２３は、電磁波源（図１では蛍光灯１０）から発生された電磁波を受信するためアンテナであって、接地用アンテナ２１よりも電磁波源側に位置するように配置されている。床用パネル材Ｃの場合、電磁波源が室内空間側にあるため、検出用アンテナ２３は、例えば、床用パネル材Ｃの室内空間側の端面に、接地用アンテナ２１と対向するように平板状に設けられている。

【0025】

検出用アンテナ２３の平面視における形状は、特に限定されず、例えば、矩形状、略多角形状、略円形状等の形状であってもよい。また、接地用アンテナ２１が、螺旋や櫛形等の回路パターン状に形成されていてもよく、面形状以外の不定形状（例えば、棒状）であってもよい。また、検出用アンテナ２３の具体的な形態は、特に限定されないが、例えば、金属板、金属箔、金属蒸着シート及び金属棒からなる群から選択される１種または２種以上を好適に用いることができる。好ましくは、検出用アンテナ２３は、接地用アンテナ２１と合同な形状（平面視において同一形状）、又は、平面視において接地用アンテナ２１よりも面積の小さい相似形状であることが好ましい。

【0026】

検出用アンテナ２３の材質は、導電性を有する素材、例えば、金属であることが好ましい。また、検出用アンテナ２３の面積は、検出精度を高める観点から１ｃｍ^２以上２４００ｃｍ^２以下であるのが好ましく、１ｃｍ^２以上１２００ｃｍ^２以下がより好ましい。さらに、センサ回路部２４の後段に設けられた検出部の入力段の設計容易性を高める観点、例えば、検出部２５の入力段に設けられるトランジスタの閾値を中間電位に設定しやすくする（例えば、３Ｖにする)観点から、検出用アンテナ２３の面積が６００ｃｍ^２以上１２００ｃｍ^２以下であるのがより好ましい。なお、具体的な図示は省略しているが、検出用アンテナ２３は、耐久性を高める観点から、表面を絶縁フィルム等の絶縁層で覆うようにしてもよい。また、検出用アンテナ２３は、床用パネル材Ｃの室内空間側の端面に設けなくてもよく、床用パネル材Ｃの厚さ方向の中間位置に設けるようにしてもよい。

【0027】

絶縁体２２は、検出用アンテナ２３と接地用アンテナ２１との間に介在されるものである。換言すると、検出用アンテナ２３と接地用アンテナ２１とは、絶縁体２２の肉厚の分だけ間隙をもって離間することになる。ここで、検出用アンテナ２３と接地用アンテナ２１とは向かい合わせに配置されており、両者間でカップリングを起こす可能性があるので、両者間に絶縁体２２を挟んでギャップを作るようにしている。また、絶縁体２２でギャップを作ることで、絶縁体２２の内部にセンサや通信モジュールの回路を搭載することできる。

【0028】

絶縁体２２の厚さは、特に限定されないが、例えば２０ｍｍ以上の肉厚を有していることが好ましい。絶縁体２２の厚さを２０ｍｍ以上にすることで、接地用アンテナ２１と検出接地用アンテナ２１との間に２０ｍｍ以上の間隙が確保され、人の検出におけるノイズが低減されるとともに、設置場所毎の校正を必ずしも必要としない。なお、絶縁体２２の種類は、検出用アンテナ２３と接地用アンテナ２１とが短絡しないものであればよいので、特に限定されないが、例えばゴム、木板、タイル、カーペット、コンクリート、レンガ、発泡スチロール、樹脂板からなる群から選択される１種又は２種以上の絶縁物質を用いることができる。

【0029】

センサ回路部２４は、接地用アンテナ２１と検出用アンテナ２３との間に電気的に接続される回路部である。センサ回路部２４は、検出用アンテナ２３から入力される電磁波源（図１では蛍光灯１０）からの電磁波の電力で動作し、検出用アンテナ２３に入力された電磁波の電力に応じた出力信号を出力する。例えば、人体が検出用アンテナ２３に接近した場合に、人体と検出用アンテナ２３とが電気的に結合し、その結果、センサ回路部２４から出力される出力信号（例えば、出力電圧）が変化する。以下の説明では、単に出力電圧の変化として記載する。

【0030】

センサ回路部２４は、接地用アンテナ２１と検出用アンテナ２３とは離間した位置に備えられていることが好ましいが、前述のとおり、接地用アンテナ２１と検出用アンテナ２３との間に介在する絶縁体２２に内蔵されていてもよい。このように構成することで、検出用アンテナ２３、センサ回路部２４、絶縁体２２及び接地用アンテナ２１が、一体的なブロック状に構成され、全体がコンパクトとなる。さらに、人がセンサ回路部２４を踏んで壊してしまうことを防ぐことができる。

【0031】

図４は、センサ回路部２４の構成例を示している。センサ回路部２４は、検出用アンテナ２３に入力された電磁波（環境電磁波）の電力を直流に整流し、且つ昇圧して出力するように構成されている。図４の例では、昇圧回路に、コッククロフト・ウォルトン回路２４１を用いた例を示している。コッククロフト・ウォルトン回路２４１は、入力端子ＩＮから入力された交流入力を整流・昇圧して出力する回路であり、部品点数が少なく、回路構成が単純であるという特徴がある。具体的には、図４に示すように、コッククロフト・ウォルトン回路２４１は、ショットキーダイオード等のダイオード（逆電流０．５μＡ）とポリプロピレンフィルムコンデンサ、セラミックコンデンサ等のコンデンサを用いて構成される。また、図４の例では、カスケード接続の各段と出力端子ＯＵＴとの間にスイッチ２４２を挿入し、昇圧比を変更できるようになっている。また、出力端子ＯＵＴとグランドとの間には、可変抵抗２４３及びコンデンサ２４４が直列に接続されている。

【0032】

一般的に、本開示で想定している電磁波源（屋内空間に元来備えられている家電や照明等の電気製品）から検出用アンテナ２３に受信される電磁波の電圧は、数ｍＶ程度であるため、本開示では、センサ回路部２４において、検出用アンテナ２３から受信した交流入力を直流に変換するとともに、昇圧して後段の検出部２５に出力するようにしている。なお、本開示の構成では、人体と検出用アンテナ２３との電気的結合（容量性カップリング、又は単にカップリングともいう）に基づいて、人が近接していることを検出するので、人体と検出用アンテナ２３との間に遮蔽物があるような場合でも検出することができる。また、検出用アンテナ２３に受信（集電）される電力は、人体が検出用アンテナ２３に接触している状態で最大となり、人体が検出用アンテナ２３から離れるのにつれて小さくなる。詳細については、後ほど具体的に説明する。

【0033】

図３に戻り、前述のとおり、検出用アンテナ２３に人Ｐが接近すると、人Ｐと検出用アンテナ２３とが電気的に結合し、検出用アンテナ２３から受信される電磁波の振幅が変化する。すなわち、センサ回路部２４からの出力電圧が変化する。検出部２５では、センサ回路部２４からの出力電圧に基づいて検出用アンテナ２３に人が接近している状態である、すなわち、近接していることを検出する。図３には、検出部２５の回路の一例を示しており、センサ回路部２４からの出力電圧が、所定の閾値を超えると、トランジスタ２５１がオンされ、発光ダイオード２５２が点灯するようになっている。なお、図３では、検出部２５の発光ダイオード２５２を駆動させるために電源を用いているが、他の構成を用いて、検出部２５も電源を用いずに構成することが可能である。

【0034】

各床用パネル材Ｃの検出部２５で検出された結果は、例えば、図１に示すように、床下に設けられた通信装置３０に集約され、ＣＰＵ等の演算処理部４１を有するサーバ装置４０等に転送され、サーバ装置４０に接続されたディスプレイ４２等に表示される。このように、複数の床用パネル材Ｃからの結果を集約して処理することで、屋内空間内の人Ｐの有無のみならず人の行動を検出・推定することが可能となる。具体的には、人Ｐがある床用パネル材Ｃを踏んだ後、隣接する他の床用パネル材Ｃを踏んだことが検出できるので、人Ｐの移動を推定もしくは検出することができる。より具体的に、人ＰがドアＤから屋内空間に進入し、図１の矢印で示すように移動した場合に、演算処理部４１では、まず床用パネル材Ｃ１２からの出力を基に人が検出されたことがわかり、続いて、床用パネル材Ｃ１３，Ｃ１４，Ｃ１５，Ｃ２５，Ｃ３５の順で人が検出されるので、現在床用パネル材Ｃ３５上に人Ｐがいることとともに、人Ｐの屋内空間における移動経路を推定もしくは検出することができる。演算処理部４１による人Ｐの移動経路の演算結果は、例えば、ディスプレイ４２に表示される。

【0035】

（実験例１）
まず検出用アンテナ２３の大きさを検証するために、以下の実験を行った。

【0036】

床上に、センサ回路部２４と接地用アンテナ２１との共通のグランドとして、アルミニウム箔（東洋アルミニウム株式会社製１Ｎ３０、厚さ２０μｍ、大きさ８０ｃｍ×１２０ｃｍ＝９６００ｃｍ^２）を敷いて商用電源のグランドとコンデンサを介して接続した。

【0037】

そして、床上に敷いたアルミニウム箔上に、人が乗るための実験用台（絶縁体２２に相当）を設置した。実験用台は、陶器タイル製であり、サイズが３０ｃｍ×５０ｃｍ、厚さ５ｃｍである。センサ回路部２４は床から１ｍ離し、被験者が絶縁体２２の上に乗ることで人体と接地用アンテナ２１との間にギャップ（６０ｍｍ）を作った。

【0038】

また、実験用台の上方に検出用アンテナ２３を配置し、検出用アンテナ２３のサイズを変えてセンサ回路部２４からの出力電圧（以下、単に出力電圧ともいう）を測定した。検出用アンテナ２３のサイズは、５ｃｍ×７．５ｃｍ、７．５ｃｍ×１０ｃｍ、１０ｃｍ×１５ｃｍ、１５ｃｍ×２０ｃｍ、２０ｃｍ×３０ｃｍ、３０ｃｍ×４０ｃｍ、４０ｃｍ×６０ｃｍ、６０ｃｍ×８０ｃｍ、８０ｃｍ×１２０ｃｍとした。また、測定条件は、「A）被験者が人検出用アンテナに近づいて触れる」、「Ｂ）被験者が人検出用アンテナから１ｍ離れる」の２つとした。

【0039】

図５は、横軸に各検出用アンテナ２３のサイズをとり、それぞれのサイズ毎に、条件Ａ）及び条件Ｂ）における出力電圧、並びに、条件Ａ），Ｂ）の出力電圧差を示したものである。換言すると、条件Ａ），Ｂ）の出力電圧差は、人Ｐの有無による出力電圧の差を示している。

【0040】

図５に示すように、条件Ａ）、Ｂ）のどちらにおいても、検出用アンテナ２３のサイズを大きくするほど出力電圧は高くなった。条件Ａ）、Ｂ）の出力電圧差については、検出用アンテナ２３のサイズを大きくするほど電圧差は小さくなった。また、人検出用アンテナのサイズが６０ｃｍ×８０ｃｍ及び８０ｃｍ×１２０ｃｍでは、出力電圧は、人が近くに居ない場合の方が高かった。

【0041】

出力電圧差に関し、検出用アンテナ２３のサイズが大きくなるのにしたがって、人の有無による出力電圧差が小さくなることから、検出用アンテナ２３のサイズが小さい方が人検出センサとしては適している。しかし、原理上、人が検出用アンテナ２３のアンテナ面にいなければ検出できないため、検出用アンテナ２３が小さいと狭い範囲の検出しかできない。

【0042】

ここで、出力電圧差は、３０ｃｍ×４０ｃｍでは０．７６Ｖであり、４０ｃｍ×６０ｃｍでは０．１２Ｖである。したがって、検出用アンテナ２３のサイズは、３０ｃｍ×４０ｃｍ＝１２００ｃｍ^２までの大きさが好ましい。

【0043】

なお、検出部２５として３V系の回路を用いる場合、センサ回路部２４からは３V程度の出力電圧が必要となる。これに対し、検出用アンテナ２３のサイズが５ｃｍ×７．５ｃｍの場合に条件Ａ）の出力電圧は２．７２Ｖであるが、例えば、コッククロフト・ウォルトン回路２４１の昇圧段数を増やすことで、出力電圧は調整することができる。

【0044】

（実験例２）
次に、接地用アンテナ２１の大きさを検証するために以下の実験を行った。実験例１では、センサ回路部２４のグランドを商用電源のグランドに接続していたが、実験例２では、センサ回路部２４のグランドをアルミニウム箔製の接地用アンテナ２１（東洋アルミニウム製１Ｎ３０、２０μｍ厚、大きさは後述する）に接続し、床の上に置いている。

【0045】

実験例２では、接地用アンテナ２１の面積を変更して実験を行った。具体的に、接地用アンテナ２１のサイズは、５ｃｍ×７．５ｃｍ、７．５ｃｍ×１０ｃｍ、１０ｃｍ×１５ｃｍ、１５ｃｍ×２０ｃｍ、２０ｃｍ×３０ｃｍ、３０ｃｍ×４０ｃｍ、４０ｃｍ×６０ｃｍ、６０ｃｍ×８０ｃｍ、８０ｃｍ×１２０ｃｍとして実験を行った。また、接地用アンテナ２１がない場合と、接地用アンテナ２１を設置する代わりに商用電源のグランドに接続した場合の評価も行った。また、検出用アンテナ２３のサイズは、３０ｃｍ×４０ｃｍとし、実験用台のサイズは検出用アンテナ２３のサイズ以上とした。

【0046】

上記以外の実験環境、測定条件は、上記の「実験例１」と同様であり、ここでは、その詳細説明を省略する。

【0047】

図６は、横軸に各接地用アンテナ２１のサイズをとり、それぞれのサイズ毎に、条件Ａ）及び条件Ｂ）における出力電圧、並びに、条件Ａ），Ｂ）の出力電圧差を示したものである。「実験例１」と同様に、条件Ａ），Ｂ）の出力電圧差は、人の有無による出力電圧の差を示している。

【0048】

図６に示すように、センサ回路部２４の出力電圧が３Ｖ以上となったのは、接地用アンテナ２１のサイズが１５ｃｍ×２０ｃｍ以上のときであった。また、人が近くに居ない条件Ｂにおいて、接地用アンテナ２１のサイズが８０ｃｍ×１２０ｃｍのときにセンサ回路部２４の出力電圧が２．１２Ｖであった。したがって、接地用アンテナのサイズは、１５ｃｍ×２０ｃｍ以上８０ｃｍ×１２０ｃｍ以下のサイズとすることが好ましい。人の有無による出力電圧差は、接地用アンテナ２１のサイズを大きくするほど大きくなったことから、接地用アンテナ２１のサイズは、上記範囲のうちできる限り大きくすることが好ましい。

【0049】

（実験例３）
次に、検出用アンテナ２３と接地用アンテナ２１との間に介在する絶縁体２２の厚みを検証するための実験を行った。絶縁体の中にセンサ回路を埋め込む場合、絶縁体２２の厚みはセンサ回路部２４の厚みより大きくなければいけない。また、検出用アンテナ２３と接地用アンテナ２１との間のカップリングを防ぐ観点から、両者間に十分なギャップを作ることが好ましい。検出用アンテナ２３と接地用アンテナ２１とを向かい合わせて配置した場合、両アンテナ２３，２１によりコンデンサが形成される。そして、検出用アンテナ２３と接地用アンテナ２１と間のカップリングのしやすさは、両アンテナ２３，２１間の静電容量に依存する、すなわち、両アンテナ２３，２１の面積と両者間の距離に依存する。以上の背景から、両アンテナ２３，２１間に、どれぐらいのギャップがあると安定して人Ｐが検出できるかを評価した。

【0050】

実験例３では、実験例１と同様の実験環境において、絶縁体の厚みを４ｍｍ、２０ｍｍ、４０ｍｍ、６０ｍｍ、８０ｍｍ、１００ｍｍとしたときのセンサ回路部２４の出力電圧を評価した。また、実験例３では、測定条件として、「Ａ）人が床用パネル材Ｃの上で立つ」及び「Ｂ）人が床用パネル材Ｃから１ｍ離れた場所に立つ」の２つとした。なお、人検出用アンテナが露出することによる劣化を防止する観点から、検出用アンテナ２３を露出させた場合に加えて、検出用アンテナ２３を厚さ４ｍｍの絶縁層で覆った場合について評価した。

【0051】

図７及び図８は、横軸に絶縁体２２の厚さをとり、それぞれの厚さ毎に、条件Ａ）及び条件Ｂ）における出力電圧を示したものである。図７は、検出用アンテナ２３を露出させた場合のグラフであり、図８は、検出用アンテナ２３を厚さ４ｍｍの絶縁層で覆った場合のグラフである。

【0052】

図７に示すように、条件Ａ）について、絶縁体２２の厚さを大きくすることで、出力電圧が高くなることが確認された。また、絶縁体２２の厚さが４ｍｍでは、条件Ａ）と条件Ｂ）との出力電圧がほとんど変わらなかった。そのため、絶縁体２２の厚さは、４ｍｍを超えることが好ましく、特に２０ｍｍ以上であることが好ましい。なお、人が存在する条件Ａ）では、絶縁体２２の厚さが４０ｍｍ以上の際に出力電圧が３Ｖを超えたことから、４０ｍｍ以上がさらに好ましい。なお、絶縁体２２の厚さ４０ｍｍは、センサ回路部２４を搭載する空間としては十分な厚さである。

【0053】

図８に示すように、検出用アンテナ２３を厚さ４ｍｍの絶縁体２２で覆った場合でも、若干の出力電圧低下は見られるものの、図７の場合と同じような出力電圧が得られた。具体的に、絶縁体２２の厚さ４０ｍｍにおいて、出力電圧が２．８４Ｖであった。この出力電圧は、３Ｖを下回っているが、３Ｖ系の回路においても十分利用できることが示唆された結果である。

【0054】

（実験例４）
次に、接地用アンテナ２１、絶縁体２２、検出用アンテナ２３及びセンサ回路部２４を一体化したセンサノードの評価実験を行った。具体的には、屋内空間への設置を想定して、センサノードの上に室内マット（非導体製、厚さ５ｍｍ）を敷き、センサノードの上に人Ｐが乗った場合（近接している場合に相当）と、本を乗せた場合について検出の有無を評価した。人は、靴下をはいた状態と、靴を履いた状態について評価した。また、電磁波源として、蛍光灯、ＩＨクッキングヒーター（アイリスオーヤマ製ＩＨクッキングヒーターＩＨＫ－Ｔ４１－Ｂ、１４００Ｗ出力）、ＰＣ（株式会社ユニットコム社製ＢＴＯデスクトップパソコン）、ＴＶ（シャープ社製ＬＣ－４０Ｕ４５）を用意し、それぞれの電源をオン／オフさせて評価をおこなった。また、蛍光灯１０以外の電磁波源については、電磁波ノイズ源から検出用アンテナ２３までの距離を２０ｃｍ、５０ｃｍとを変えて評価した。

【0055】

以下の表１と表２は、実験例４の評価結果を示している。表１は、電磁波源から検出用アンテナ２３までの距離が２０ｃｍの場合の評価結果、表２は同５０ｃｍの場合の評価結果である。表１，２では、屋内空間に何も無いとき、人Ｐが靴下を履いて検出用アンテナ２３上に存在していたとき、人Ｐが靴下に加えて靴を履いて検出用アンテナ２３上に存在していたとき、人に代えて重さ５ｋｇの本を検出用アンテナ２３上に載せたときについての結果を記載している。また、感圧式センサ（Ｔａｉｗａｎ Ａｌｐｈａ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ社製ＭＦ０２－Ｎ－２２１－Ａ０１）で測定した場合と、本実施形態の方式（表では、「電磁波ノイズ式」と記載する）で測定した場合の結果を示している。本開示の人検出システム（電磁波ノイズ式）については、センサ回路部２４の出力電圧が２．０Ｖ以上となって検出と判断されたものを「○」、出力電圧が２．０Ｖ以下となって検出と判断されなかったものを「×」として評価した。

【0056】

【表1】

【0057】

【表2】

【0058】

表１に示すように、従来技術の感圧式人感センサは、人を検出することができる一方で、本等の重いものを乗せた時に誤検出することがわかる。これに対して、本開示の人検出システムでは、電気製品からの距離間２０ｃｍにおいて、蛍光灯とＰＣ、ＩＨ、ＴＶをそれぞれオンさせたときに、期待どおりの検出ができた。また、全ての電気製品の電源を入れた場合（表では、「ＡＬＬ」と記載）に、人Ｐがセンサノードの上に居ない時に誤検出することがあった。

【0059】

また、表２に示す様に、電気製品からの距離が５０ｃｍにおいて、蛍光灯とＰＣ、全ての電気製品の電源が入っている時は期待どおりの検出結果だった。一方で、ＩＨについては人が居ても検出できなかった。ＴＶについては、人が靴下の状態では検出でき、靴を履いた状態では検出しないという結果が得られた。

【0060】

以上の結果より、本開示の人検出システムは、専用の電源が無くても人の検知が可能である。さらに、電磁波源の種類や配置によっては、従来の感圧式人感センサよりも人の検出精度を高めることができる。

【0061】

以上をまとめると、本実施形態では、電磁波源（例えば、蛍光灯１０）が設置された屋内空間において人を検出するための人検出システムを対象として、屋内空間の床面５３に沿うように敷設又は設置された接地用アンテナ２１と、接地用アンテナ２１に対して絶縁体２２を介して対向して配置される検出用アンテナ２３と、検出用アンテナ２３と接地用アンテナ２１との間に電気的に接続され、検出用アンテナ２３から入力される電磁波源からの電磁波の電力で動作し且つ当該電磁波の電力に応じた出力信号を出力するセンサ回路部２４と、センサ回路部２４の出力信号に基づいて検出用アンテナ２３に近接する人の有無を検出する検出部２５とを備えることを特徴とする。

【0062】

本構成によると、電磁波源からの電磁波の電力に基づいて人を検出するので、屋内空間内の環境の影響を受けずに人を検出することができる。また、検出用アンテナ２３から入力される電磁波源からの電磁波の電力で動作するので、省電力で動作することができる。

【0063】

上記の人検出システムにおいて、接地用アンテナ２１、絶縁体２２、検出用アンテナ２３及びセンサ回路部２４を一体的に構成した床用パネル材Ｃを、屋内空間の床面５３に並べて配置することで床構造体５を構成し、検出部２５は、それぞれの床用パネル材Ｃのセンサ回路部２４からの出力信号を受け、センサ回路部２４の出力信号に基づいて、床構造体に近接する人の有無を検出する、としてもよい。

【0064】

このように、床用パネル材Ｃに一体化することにより、床面５３への設置が容易になる。また、人の検出結果に基づいて人の移動を推定する演算処理部を更に備えることで、人の移動を推定、検出することができる。

【0065】

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態において、人の移動を推定もしくは検出するための演算処理部４１は、床用パネル材Ｃの外側に設けられているものとしたが、これに限定されない。例えば、演算処理部４１が、センサ回路部２４に組み込まれていてもよい。すなわち、１つまたは複数の床用パネル材Ｃに、演算処理部４１が組み込まれていてもよい。

【0066】

また、上記の実施形態では、床用パネル材Ｃに、接地用アンテナ２１、検出用アンテナ２３及びセンサ回路部２４を内蔵する例を示したが、これに限定されず、接地用アンテナ２１、検出用アンテナ２３及びセンサ回路部２４をそれぞれ別体に構成し、それぞれ床面５３に設置するようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0067】

本発明は、専用の電源が無くても人の検知が可能であり、極めて有用である。

【符号の説明】

【0068】

５ 床構造体
１０ 蛍光灯（電磁波源）
２１ 接地用アンテナ
２２ 絶縁体
２３ 検出用アンテナ
２４ センサ回路部
２４１ コッククロフト・ウォルトン回路
２５ 検出部
５３ 床面
Ｃ 床用パネル材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】