本発明は、建物内作業者活動管理装置、並びにその建物内作業者活動管理装置での使用に好適な室内作業靴に係る。詳しくは、建物内の天井付近並びに床最表面に敷設した導電板の間に形成された容量を測定することで、床最表面導電板上を歩行する作業者の活動状況を把握するようにした建物内作業者活動管理装置、並びにこの建物内作業者活動管理装置に人体の活動を検出させやすくする室内作業靴に関するものである。

(1. 本発明の着想に寄与した発明者による社会的事項の認識) (1.1. 本発明に至る社会的状況) 少子化の加速に伴い、我が国の高齢化はとどまることがなく、未曾有の老若人口構成比に適応した新たな社会国家の仕組み作りは喫緊の課題となっている。また、高齢化の副次的現象として脳血管疾患者数も全国で117万9千人に上り、その医療費は実に1兆8千億円にも迫る高額に至っている。

これを発明者らが居住する埼玉県のみに着目すると、脳血管疾患者数は未だ1万2千人強に留まる。また、このうち寝たきりに至らず日常活動への復帰を期待しうる者も、概ね6割にあたる7千人程度と多数を占める。

もっともこれは、現時点での高齢者率(全人口のうちに高齢者が占める率)が全国で27.3%であるのに対し、埼玉県においては22.7%と低率に止まっているからである。

しかし、首都圏中で最もベットタウン的性格が強いこと、低出生数傾向が持続すること等、他県より顕著な特徴によって、今後飛躍的な伸びを示し、十数年以内には全国的でも一位二位に至ることが予測されている。

このことは、我が国にやがて到来する未曾有の老若人口構成比に適した新たな産業構造を、早期に確立しておかなければならないことを意味している。

(1.2. 現状のおける発明者らの社会的問題意識) 発明者らは、(a)人間がもつ潜在的な社会・環境適応力に期待し、人間が人間であらんと希望してこれを実現しようとする精神的活力を活用することにより、(b)運動機能回復から経済活動に至る連鎖的社会再参画を目指す高齢者・脳血管疾患者を支援するとともに、(c)事業売上げに基づく経済的還元ルートの開拓を図ることで、従来の医療費負担構造の脱却並びに活性的経済循環構造の再構築を実現し、(d)もって高齢化社会におけるひとつの社会構造モデルを提案することが必要であると考えている。

また併せて、経済循環構造の構築においては、第一次産業から第三次産業に渡る一連の活動を包摂し、高齢者・脳血管疾患者が事業に参画できる、新たな第六次産業モデルの確立が急務であると考えている。

(2. 本発明に係る背景技術) (2.1. 社会問題解決のための技術的分野の絞り込み) 上記の社会的問題意識のもと、発明者らは、高齢者・脳血管疾患者のリハビリテーションの場を栽培工場に求めることに着目した。

栽培工場は、各種装置によって植物の育成条件を維持するだけでは十分ではない。日頃から育成阻害状況を把握し、その阻害要因の特定などを行わなければならない。また、各種工程の遷移に合わせた段取りをする必要もある。

これらの作業は、ひとにより見回りをおこない、また人手によって処置することになるものが多い。そして、この作業は、軽作業を主とするもの、重量物の移動を伴う非軽作業を主とするものなど、多岐にわたる。

このような工場内での軽作業には歩行を中心とするものが多く、また非軽作業には各関節を強く動かす動作を中心とするものが多い。このように栽培工場の作業は、高齢者・脳血管疾患者のリハビリテーション科目が多く含まれていて、運動機能回復から経済活動に至る連鎖的社会再参画を目指すことができるのである。

すなわち、栽培工場での作業をリハビリテーションの一環に組み込むならば、ここに従事する高齢者・脳血管疾患者は、単にその作業が自分の運動機能回復のみを目的にすることに留まらず、日々成長を伴う植物ととともに生き、自らが生産活動を担うことを実感することができるようになる。

これら作業が高齢者・脳血管疾患者の生き甲斐になれば、リハビリテーションは単なる運動機能回復にとどまらず、精神的ダメージからの回復にもつなげることができるようになる。一方、栽培された植物が生産物として経済的流通過程に置かれることで、経済循環活動の一翼を担うことにもなるわけである。

このような活動を支える工場を実現するためには、少なくとも ・ 工場となる建物の構築技術と、 ・ リハビリテーションの状況を把握する簡便な情報収集・分析技術と、 を同時に実装することが求められる。

(2.2. 栽培工場に係る背景技術) (2.2.1. 工場となる建物の構築技術に係る先行技術) 栽培工場の構築には、温度管理をする装置を備える必要がある。そして、建物内外間の熱エネルギー交換を低く抑えなければならない。この要請に対しては、様々な技術が提案されている。

たとえば特許文献1には、ガラスクロスの両面にアルミニウム箔をコーティングした遮熱シートによって、床面、壁面、天井面のすべてを密閉した植物栽培用ハウスが提案されている。

この構造によれば、アルミニウム箔による熱エネルギー反射機能も奏功し、建物内外間の熱エネルギー交換が大いに抑えられる。

(2.2.2. リハビリテーションの状況把握に係る先行技術) 一方、高齢者・脳血管疾患者が作業者となった場合には、単なる歩行においても転倒したり息切れしたりするなど、通常の歩行とは異なる動きをすることがある。このため、栽培工場をリハビリテーションの場とするには、作業者の行動をリハビリテーションの視点で管理する必要がある。

この点、たとえば特許文献2には、床部材に発電体を配した見守りシステムが提案されている。 また、特許文献3には、GPSを用いた位置検出を伴う監視装置が提案されている。

さらに、たとえば非特許文献1には、歩行アシストロボットによるリハビリテーション装置であって、リハビリテーションを受けている者の歩行状況をスマートフォンで受信して把握する技術が開示されている。

特開2017−42110公報

特開2014−80769公報

国際公開 再表2006/112246公報

「Honda歩行アシストト|歩行アシストとは」[平成30年10月19日検索] インターネット

これら個々の背景技術はいずれも優れているものの、前記2つの技術要素(工場となる建物の構築技術と、リハビリテーションの状況を把握する簡便な情報収集・分析技術)を調和的に実施することは、簡単ではない恨みがある。

すなわち、特許文献1に提案されたような全周を金属で覆う保温機構は、GPSの電波を遮蔽するために、建物内部まで電波が飛来しない。このため、GPSを用いるシステムは適用できないことになる。仮に全周囲を金属箔で覆わず、電磁波が漏れ入るように開口部あったとしても、建物内部では電界強度にムラが生じてしまうことになる。精度向上のために「みちびき(登録商標)」など準天頂衛星システムを用いると、その影響は無視できないものとなる。 よって、特許文献3に示される技術は、この場面で活動位置同定に用いることはできない。

また、特許文献2に提案されるように、床部材に特別なデバイスを埋め込むのは既に完成している建物内では大掛かりな工事になってしまう。

更に、非特許文献1で実現されているようなリハビリテーション装置を用いる技法では、作業者が何らかのデバイスを持つことになる。これは、回復期のリハビリテーションでは許されるものの、完全に自由な状況が求められる維持期のリハビリテーションでは避けるべき状況である。

(1. 文言定義) 課題を解決するための手段の説明に先立ち、説明の便宜上、本願明細書における文言を以下のように定義する。 「パルスパターン」とは、周波数成分の分布で特徴付けられる信号のことをいう。 「容量性パルスパターン」とは、静電容量の時間的変化を周波数解析したときにその周波数成分の分布で特徴付けられる容量変化のことをいう。

(2. 課題を解決するための手段の説明) 本発明は前記2つの技術要素(工場となる建物の構築技術と、リハビリテーションの状況を把握する簡便な情報収集・分析技術)を調和的に実現することを目的とし、その要部とするところは、略対向する導電板の一部に他の導電体が触れたときには両導電板の静電容量が変化するという導電板の性質を積極的に利用し、当該他の導電体にあたる人体の活動状況を把握しようとする点にある。

[請求項1について] 請求項1に記載の発明は、天井導電板と床最表面導電板とを設置した建物内において実施するものであって、入場者識別子入力部と、容量検出部と、容量性パルスパターン検出部と、パルスパターン記録部と、入場者活動状況判定部とを具備する。

建物内空間には、天井導電板と床最表面導電板とが設置される。

ここで、天井導電板は、該建物内空間の天井面に沿って設けられる。 また、床最表面導電板は、上記天井導電板と面が略対向するように、該建物内空間の床最表面に設けられる。これで、天井導電板と床最表面導電板との間で静電容量が形成される。言い換えれば、天井導電板と床最表面導電板とは、それぞれコンデンサの電極板として作用するようになっている。そして、その間を埋める誘電体は空気である。

ここで、床最表面導電板に「絶縁体」を介して人体が触れたときには、その絶縁体を誘電体として床最表面導電板と人体との間でコンデンサが形成される。また、空気を誘電体として人体と天井導電板との間でもコンデンサが形成される。そして、これら両コンデンサは直列したコンデンサとなるので、天井導電板と床最表面導電板との間の容量は変化する。すなわち、天井導電板と床最表面導電板とは、床最表面導電板に絶縁体を介して人体が触れた際に、容量変化するコンデンサとなるように作用する。

また、床最表面導電板に「導電体」を介して人体が触れたときには、空気を誘電体として人体と天井導電板との間でコンデンサが形成される。人体と天井導電板との間の距離は床最表面導電板と天井導電板との間の距離より短いので、天井導電板と床最表面導電板との間の容量は増加する。すなわち、天井導電板と床最表面導電板とは、床最表面導電板に導電体を介して人体が触れた際にも、容量変化するコンデンサとなるように作用する。

入場者識別子入力部は、建物内空間の入り口付近に設けられる。そして、入場者があるときには、その入場者ごとに割り振られた固有の識別子を取得するようになっている。

容量検出部は、上記天井導電板と、床最表面導電板との間で形成されたコンデンサの静電容量を検出するようになっている。

容量性パルスパターン検出部は、上記容量検出部から得られた容量値について、そのパルス状変化を検出する。すなわち、天井導電板と床最表面導電板との間で形成されたコンデンサの容量に変化があったとき、その変化の特徴を抽出するように作用する。

すなわち、人体の歩行は、絶縁体・導電体を介するかどうかはさておき、人体と床最表面導電板との接離を繰り返す。歩行には固有のパターンがあるので、容量検出部から得られた容量性パルスパターンには、人体の歩行があったことや、その歩行の状況など、人体活動を示す手掛かりが含まれている。よって、容量性パルスパターン検出部は、人体の歩行があったこと、並びにその歩行状況を検出する手掛かりを検出するように作用する。

パルスパターン記録部は、特定のひとが歩行したときに、そのひとが本環境内で生成する固有の容量性パルスパターンをそのひとと関連付けて記憶するようになっている。

また、ひとを特定してこれを参照すると、そのひと固有の容量性パルスパターンを読み出すことができるようになっている。

入場者活動状況判定部は、上記パルスパターン記録部と、容量性パルスパターン検出部と、入場者識別子入力部とからの情報を得て、入場者している者の標準的なパルスパターンが建物内空間に敷設されている天井導電板・床最表面導電板間の容量の変化の中に認められるかを判定するようになっている。

このため、入場者活動状況判定部は、まず上記入場者識別子入力部から入場者識別子を得て、これを把握する。次に、この入場者識別子を手掛かりに、上記パルスパターン記録部からその入場者識別子に関連付けて記録されたパルスパターンを取り出す。そして、当該パルスパターンと、該容量性パルス検出部から得られ続けるパルスパターンとを比較して、その類似性を検出する。以上の処理の結果、類似性あると判断したときに当該入場者識別子をもつ入場者が該建物内空間で活動をしていると判定するようになっている。

[請求項2について] 請求項2に記載の発明は、前記請求項1に記載の発明を基礎として、建物内空間中に敷設された天井導電板・床最表面導電板が複数の組に分割されているとき、作業者がその分割された領域内でどのように移動したかを把握する建物内作業者活動管理装置に係る。

すなわち、請求項2に記載の発明は、建物内空間に前記床最表面導電板と前記天井導電板とが複数組ある場合に、さらに空間移動方向判定部を具備することを要部とする。

空間移動方向判定部は、床最表面導電板・天井導電板の各組での容量性パルスパターン検出部の検出結果に基づいて、ひとつの組の容量性パルスパターン検出部で検出していたパルスパターンが他の組の容量性パルスパターン検出部に移ったことを検出するようになっている。そしてこれを検出したときに、先の組の領域で追跡していた作業者が後の組の領域に移動したと判定するようになっている。

[請求項3について] 請求項3に記載の発明は、主に前記請求項1若しくは請求項2に記載の建物内作業者活動管理装置で管理される作業者が履く室内作業靴に係る。この発明に係る室内作業靴は、靴外底面の接地領域の「一部」と、靴中底面の足接触領域の「一部」とを電気的に接続するとともに、靴外底面と靴中底面間に印加された圧力によって抵抗値が変化する、感圧導電性弾性体を具備する点を要部とする。

感圧導電性弾性体は、電導性があることから、床最表面導電板と人体との間の静電位を一致させるように作用する。

また、弾性体であることから、歩行により床面と人体とが接触する際に生じる衝撃に対する緩衝材として作用するとともに、滑り防止に寄与するように作用する。

更に、感圧導電性弾性体は、その感圧性があることから、ひと固有の歩行パターンの違いが容量性パルスパターンに表れやすくするように作用する。

感圧導電性弾性体が、靴外底面と、靴中底面の足接触領域とを電気伝導させるにあたっては、それぞれの全域ではなく、「一部」に限っている。これは、容量性パルスパターン検出部から得られるパルスパターンを明瞭化するように作用する。

請求項1並びに請求項2に係る発明によれば、GPSの届かない建物内においても、作業者の活動状況を把握できるようにすることができる。また、作業者が特別なデバイスを持たなくても、活動状況を把握できるようにすることができる。

さらに、請求項2に係る発明によれば、作業者が特別なデバイスを持たなくても、移動方向を把握できるようにすることができる。これにより、作業者が意識的に予め決められた行動に沿った作業をできているか、意識が朦朧とした行動を採っていないかなど、意識面の管理をすることができる。

また、請求項3に係る発明によれば、リハビリテーションを主目的とする者が建物内で作業するにあたり、前記請求項1並びに請求項2に係る建物内作業者活動管理装置で活動状況を把握しやすくすることができる。

図1は、第1の実施の形態に係る機能構成図である。

図2は、第1の実施の形態に係るパルスパターン記録部内のハッシュテーブル構成図である。

図3は、室内作業靴の側面図並びに底面図である。

図4は、パルスパターン波形図である。

図5は、第2の実施の形態に係る機能構成図である。

図6は、第1の実施の形態に係る検出パルスパターン波形図である。

図7は、建物概要図である。

図8は、床最表面導電板に別の形状をもたせた建物概要図である。

図9は、床最表面導電板上で人体が歩行する際の等価回路図である。

本考案を実施するための形態については、以下の目次に沿って説明する。 -------------[目次]------------- (1. 本発明を実施する工場の例−シナリオ) (1.1. リハビリテーションを副目的とした工場について) (1.2. 作業をする者について) (1.3. 作業をする者に対するバックアップ体制) (2. 第一の実施の形態について) (2.1. 第一の実施の形態の構成について) (2.2. 第一の実施の形態の動作について) (2.2.1. 作業者入場初期の準備段階) (2.2.2. 作業管理段階) (3. 第二の実施の形態について) (3.1. 第二の実施の形態の構成について) (3.2. 第二の実施の形態の動作について) (4. 使用に好適な作業靴について) (4.1. 個々人の歩行パターンの相違と容量性パルスパターンとの関係) (4.2. リハビリテーション初期の特徴に着目した対応要求) (4.3. 使用に好適な作業靴の構成) (4.3.1. 第一の作業靴構成例) (4.3.2. 第二の作業靴構成例) (4.3.3. 第三の作業靴構成例) (4.4.4. 第四の作業靴構成例) (4.4. 本作業靴の等価回路) (4.5. 本作業靴の挙動) (5. その他の変形例) (5.1. 入場者活動状況判定部におけるDeep Learningの利用) (5.2. 異常検知部の追加) (5.3. 建物内空間内の休憩場所の設置)

-------------[本文]------------- (1. 本発明を実施する工場の例−シナリオ) (1.1. リハビリテーションを副目的とした工場について) 本願発明に係る基本的原理の要部とするところは、導電板に触れた人体の状況によって変化する対向導電板間の静電容量を測定することで、人体の活動状況を把握しようとする点にある。

本願発明は、リハビリテーションを目的とする工場に限られるものではないが、リハビリテーション活動を伴う栽培工場での実施に好適であるため、本願では栽培工場での実施を前提とした説明を行う。もっとも、本願発明の解釈にあたっては、栽培工場に限定されるものではない。

以下、本発明を実施する栽培工場の例について、図7・図8を用いて説明する。

図7の栽培工場は、建物(741)内部にひとつの空間しか描かれていないが、複数の部屋に分けても構わない。

建物(741)には建物入口(743)が設けられている。この入り口付近には後述する入場者識別子入力部を設置することになる。

建物(741)には、その天井に天井導電板(701)、床には、床最表面導電板(702)が敷設されている。天井導電板(701)と床最表面導電板(702)とは、概ね面の法線が一致するように、換言すれば、面が略対向するようになっている。

このように、天井導電板(701)と床最表面導電板(702)とを対向させることによって、両者がコンデンサを形成することとなる。

両極間の容量はこれに対向する導電板の面積と空隙距離から求められる。具体的には導電板の面積に比例し、その空隙距離に反比例する。もっとも、床側の床最表面導電板(702)は最表面が導電体である以上、床面に触れた導電体は床最表面導電板(702)と一体化して電極として作用することになる。

このため、床面上に人体が導電性材料を介して接触すれば、人体と床最表面導電板(702)とが一体として電極として作用し、これと天井導電板(701)との間で形成されるコンデンサの容量が定まることになる。そして、人体は天井導電板(701)と床最表面導電板(702)との間に位置することにより、床最表面導電板(702)の一部が天井導電板(701)に近づくことになる。結果として容量の増加が見込まれるように作用する。

なお、図7では床最表面導電板(702)が床全面に拡がった例を示したが、床の一部だけを導電板としてもよい。その例を図8に示す。

この例では、建物(841)内空間における天井導電板(801)はそのままに、床最表面導電板(802)の形状を作業者が立ち入る領域だけに限ったものとなっている。図では立ち入り領域がL字型になったものを示しているが、天井導電板(801)との間で静電容量が形成されるようになっていれば、形状はどのようなものであっても構わない。

このように床最表面導電板(702)の形状を作業者が立ち入る領域だけに限ったものにすると、電極として天井導電板(801)と対向する面積が減るために、両者で形成される容量は減ることになる。このため、その上に人体が接触歩行しているときの容量変化は相対的により大きいものとなり、その動作検出が容易になる。

なお、床最表面導電板(802)の地面側にさらに別の金属板があったとしても、これを排除する必要はない。この場合、絶縁体によって分離しさえすればよい。

(1.2. 作業をする者について) 本発明を実施した栽培工場では、作業者として、リハビリテーション科目を熟す必要がある高齢者・脳血管疾患者を採ることができる。

(1.3. 作業をする者に対する作業療法士等による支援体制) 仮にリハビリテーション科目を熟す高齢者・脳血管疾患者を作業者とする場合、工場内を歩行している際に息切れして動けなくなってしまったり、転倒して動けなくなってしまったりするなどの事態に対応しなければならない。この場合、作業療法士・理学療法士(以下、単に「療法士」という。)などの支援体制をとる必要がある。考えうる厚い支援体制は、作業者ひとりひとりに療法士を付けておくことである。

しかし、これは現実的ではない。そこで、療法士に工場内乃至工場付近の場所で待機してもらい、工場内での対処必要な事態が発生したときに迅速に対応するのが望ましい。

本願発明にかかる建物内作業者活動管理装置に後述する異常検知部を設けることで、療法士と作業者との間を緩やかに関係づけるとともに、迅速な支援体制をとることができるようになる。

(2. 第一の実施の形態について) 次に本願発明にかかる第一の実施の形態について、図1、図2、及び図4を用いて説明する。 (2.1. 第一の実施の形態の構成について) まず、第一の実施の形態に係る構成について、図1を用いて説明する。図1は、第1の実施の形態に係る機能構成図である。

作業者(131)を管理する領域を提供する栽培工場の内部空間には、天井若しくは天井付近に天井導電板(101)を設置する。また、床面には、床最表面導電板(102)を設置する。

・ 天井導電板(101) 天井導電板(101)は、たとえばアルミニウム板であって、後述する床最表面導電板(102)と略面対向するように配置され、両者をそれぞれ電極板とするコンデンサを形成するようになっている。

ここで、アルミニウムを用いたことによって、電極として機能するとともに、遮熱効果を期待することもできる。これにより、栽培工場として必要な、温度調節機材の効率の向上を図ることが可能となる。

天井導電板(101)は通常の作業において直接人手で触れられることはない。そのため、発泡スチロールやグラスウールを材料とする緩衝材・保温材の少なくとも片面にアルミ箔を貼りつけたような素材であっても、このアルミ箔が破れる心配は少ない。よって、このような保温材は天井導電板(101)の有力な選択肢となる。

・ 床最表面導電板(102) 床最表面導電板(102)は、人体に導電体を介して接離することができるようになっている必要がある。この接離は人体の歩行によって生じるものであるから、人体の質量に基づく足元の運動量がそのまま力積として作用することになる。このため、加圧によって変形する素材の表面に金属箔を付したような構造のままでは、金属箔が破損するなどの障害が発生する。よって、このような用途に耐えうるように加圧によっても変形しない構造であることが求められる。

・ 容量検出部(105) 容量検出部(105)は、天井導電板(101)と床最表面導電板(102)との間で形成されたコンデンサの容量を実時間で検出するようになっている。床最表面導電板(102)上で作業者が歩行により接離を繰り返すため、その都度容量に変化が生じることになる。すなわち、容量検出部(105)は、作業者の歩行を容量変化として検出する検出器として作用する。

容量の検出方法としては、交流ブリッジによる検出技法は勿論、コイルと組み合わせて発振回路を構成し、その発振周波数を測定する方法など、特に制限なく選択することができる。また、後述する作業靴の電気抵抗成分に由来する特徴を利用するために、Q値を補助的に測定することも有利である。

・ 容量性パルスパターン検出部(106) 容量性パルスパターン検出部(106)は、上記容量検出部(105)において検出した容量に基づいて、時系列で一定時間内に現れるパルスパターンを検出する。

・・ パルスパターンの検出処理について ここで、パルスパターンの検出処理について、図4を用いて説明する。図4は、ひとがひとりで床最表面導電板(102)上を歩行した際に現れる容量検出部(105)出力例を、パルスパターン波形図として示した図である。

今仮に、人体が片足に導電体、他の片足に絶縁体を素材とした靴を履いて床最表面導電板(102)上を歩行することを想定する。

この状況の下、人体が歩行することで、導電体を介して片足が、また絶縁体を介して他の片足が、床最表面導電板(102)に接離を繰り返すことになる。導電体を介した片足が床最表面導電板(102)に接離をすると、前述のとおり容量変化が大きく、その影響が容量検出部(105)から大きな容量パルスとして現れる。

そして、歩行は周期的に行われるのであるから、このパルスは歩行周期をもって現れることになる(401)。歩行周期は作業者の疾患状況、足の長さ、歩き方の癖など様々な要因から個々人で異なっているので、この周期だけをとってみても、個々人のリハビリ進行状況などの手掛かりが含まれていることになる。

さらに、足の踏み出し方についても個々人で違いがある。これはひとによって靴底の減り方に微妙な差があることを見ても容易に理解できるところである。この影響から、人体が導電体を介して床最表面導電板(102)と接触している際の容量変化パターンにも個々人の相違が生まれることがある(402)。

このように見てくると、個々人の歩行が天井導電板(101)と床最表面導電板(102)との間で形成されたコンデンサの容量変化に与える影響は大きく、そのパターンを認識できれば、その個々人の特定、個々人の活動状況を把握できることが理解できる。

このようなパターンを抽出するには、容量検出部(105)から得られる容量性パルスパターンに対して標準パターンとの相互相関演算をとったり、FFT(Fast Fourier Transform)演算による周波数解析をしたりするなど、多くの選択肢があり、いずれも採用することができる。

もっとも、相互相関演算やFFT演算によれば、複数人が同一領域内に入場しているときでも、個々人のパターンを分離抽出することができるようになり、単にパルスの周測をするより誤検出を低減することが可能となる。さらにこれらを併用することにより、後述する等価回路におけるQ値の影響も含めた結果が得られ、検出精度が向上する。

・ パルスパターン記録部 パルスパターン記録部(107)は、特定の人体が歩行したときに、そのひとが本環境内で生成する固有の容量性パルスパターンをそのひとと関連付けて記録するようになっている。

ここで、ひとの特定には、そのひと毎に割り振られた識別子で代表するのが簡便である。この場合、パルスパターン記録部は、ひとの識別子と、そのひと固有の容量性パルスパターンとを関連付けて記録するようにすればよい。

パルスパターン記録部(107)は、ひとを特定してこれを参照すると、そのひと固有の容量性パルスパターンを読み出すことができるようになっている。

具体的には、パルスパターン記録部(107)には図2に示すようなハッシュテーブルとして実装することが好適である。

ここで、ハッシュキーとして、個々の作業者にあらかじめ割り当てられている識別子をとるとシステム全体として統一的に把握でき、プログラムの見通しが良い。

また、ハッシュバリューとして、それぞれの個々人の典型的な容量性パルスパターンを標準データを採ればよい。

なお、パルスパターン記録部(107)に記録する容量性パルスパターンは、人体と靴底とを導電体で接続する靴を少なくとも片足に履いた状態で歩行した際に得られる、容量検出部(105)出力を所定のフォーマットで記録するのが望ましい。フォーマットをどのように採るかは設計事項として自由である。

・・ 片足履きが好ましい理由 ここに記録する容量性パルスパターンとして、人体と靴底とを導電体で接続する靴を片足に履いた状態で歩行した際に得られる容量性パルスパターンとすることが好ましい理由を説明する。

すなわち人体と靴底とを導電体で接続する靴は、人体と床導電体との間の静電位を同電位にするように作用する。そして、この靴を通して人体と床導電体とが一体の電極として作用するので、天井導電板と床最表面導電板との間の静電容量が歩行によって変わるようになるわけである。

人間の歩行において、両足が地面から離れることは稀であり、両足のうちいずれか一方は常に着地しているのが通常である。つまり、人体と靴底とを導電体で接続する靴を両足に履くと、常に人体は床導電体に接触していることになり、大きな容量変化が得られ難くなる。これは、特徴の際立った容量性パルスパターンを得ることができなくなることを意味する。

よって、人体と靴底とを導電体で接続する靴を片足にのみ履いた状態とすれば、その靴を履いた足が接地したときだけ、容量検出部から得られる容量が大きな変化として引き出すことができるようになる。

もっとも、だからといって片足だけに限ることは必須とまではいえない。たとえば作業者が後述する「4.使用に好適な作業靴」に記載の作業靴を履いて作業するならば、摺り足で歩行しても顕著な容量性パルスパターンが表れる。そうであるならば、両足にこのような靴を履いても、結果として容量性パルスパターンを検出できるようになるからである。

ここで記録する個々人の典型的な容量性パルスパターについては、あらかじめ工場外で測定したデータを用いることができる。

しかし、より好適には、当該個人が作業者として入場するときに、その日の容量性パルスパターンを測定してこれを記録するようにするのが望ましい。日々作業者の運動機能状態が変わるため、作業直前の状態をそのまま用いた方が、その作業者の状態変化を捉えられ易くなるからである。

そこで、栽培工場の入場口付近に本装置と同様のシステムを配置して、入場直前に入場者の容量性パルスパターンを検出、この結果を記録することも設計上の選択肢になりうる。

・ 入場者識別子入力部(109) 入場者識別子入力部(109)は、栽培工場に入場する作業者が、その作業者の識別子を入力することができるようになっている。これにより、自分が入場することをシステムに教示することができる。

識別子を入力するには、(a) 入場者識別子入力部(109)にカメラを備え、識別子を表すQRコード(登録商標)を読み込ませる、(b) 入場者識別子入力部(109)にNFC読込器を備え、識別子を記録したNFCカードを読み込ませる、(c) 入場者識別子入力部(109)にキーボードを備え、単に識別子をキー入力させるようにするなど、その入力手段をどのように採っても構わない。

IDコード(111)について、業務管理の簡素化の観点から、勤務管理をする際に使用する社員コードをそのまま用いることが望ましい。

リハビリ初期の者にあっては、できる限り手持ちの物を排除して身軽にしておきたい。このため、QRコード(登録商標)をプリントしたID布片を作業服に縫いつけ、これをカメラで読ませるようにすることも選択肢になりうる。この場合、QRコード(登録商標)で表現するコードとして、勤務管理をする際に使用するIDそのものを選べば、勤怠管理を含めた統一的なシステムを実現できる。

・ 入場者活動状況判定部(108) 入場者活動状況判定部(108)は、入場者識別子入力部から得られた入場者識別子をもつ作業者の標準的なパルスパターンが、現在容量性パルスパターン検出部で検出されているパルスパターンの中にあるかどうかを判定するようになっている。

このため、 (1) 入場者識別子入力部から得られた入場者識別子を把握する、 (2) その入場者識別子を手掛かりとして、パルスパターン記録部にその入場者識別子と対になった標準の容量性パルスパターンを問い合わせ、これを取得する、 (3) その標準の容量性パルスパターンと同じ、若しくは類似するものが容量性パルスパターン検出部で検出されているかを検査する、 (4) 検査の結果、標準の容量性パルスパターンと同じ、若しくは類似するものがあったときには、その入場者は栽培工場内で活動している旨の判定をする、 という処理を行う。

なお、類似性の判断は、たとえばパルスパターン検出をFFTによる周波数解析に拠った場合には、かかる周波数成分と、標準の容量性パルスパターンに基づく周波数成分との相互相関値を求め、一定の閾値を超えたとき若しくは相互相関値の時系列上の傾向に一致が見られたときなどを根拠とすればよい。これらは精度の観点で満足できるものであれば選択は任意である。

ここでの判定結果は、図示しない判定結果表示部によって療法士に伝えることができるようになっている。

(2.2. 第一の実施の形態の動作について) 次に、本実施の形態の動作について、作業者が建物内空間である栽培工場に入場するところから時系列で説明する。

(2.2.1. 入場初期の準備段階) 入場する作業者は、自分が誰かを表すIDコードを所有している。作業者が建物入口(図7の(743))付近に来ると、そこに設置してある入場者識別子入力部(109)に自分のIDコードを読ませて、自分がこれから建物内に入場することを本システムに教示する。

入場者識別子入力部(109)はこれを入場者活動状況判定部(108)に伝える。これにより入場者活動状況判定部(108)は、これからIDコードで特定された者が入場することを把握する。

入場者活動状況判定部(108)は把握したIDコードに基づいて、パルスパターン記録部(107)にそのIDコードを有する者に固有の容量性パルスパターンのテンプレートを提供するように求める。

パルスパターン記録部(107)はその求めに応じ、問い合わせにかかるIDコードをハッシュキーとし、対になるハッシュバリューとして記録されている標準の容量性パルスパターンを入場者活動状況判定部(108)に提供する。

入場者に対応した標準の容量性パルスパターンを受けた入場者活動状況判定部(108)は、ここまでの動作によって、作業者管理を現実に行う準備が整うことになる。

(2.2.2. 作業者管理段階) 上記準備段階での処理によって、作業者管理を現実に行う準備が整った本装置は次に、入場者に対応した標準の容量性パルスパターンに基づいて、同様の容量性パルスパターンが建物内で発生するかを監視して、その作業者の管理をする。

入場した作業者(131)は、作業のため、床最表面導電板(102)上を歩行する。

この歩行は、天井導電板(101)と床最表面導電板(102)とで形成されるコンデンサにおいて、その作業者固有のパルスパターンをもつ容量変化を生み出す。

この容量は実時間で容量検出部(105)によって計測される。 そして計測された時系列の容量データは容量性パルスパターン検出部(106)によって解析され、その作業者固有のパルスパターンが検出される。

検出された容量性パルスパターンは、入場者活動状況判定部(108)により、入場者として把握した作業者の標準の容量性パルスパターンとの類似性を判断する。そのうえで、あらかじめ決められた基準を超えて類似性があるならば、そのパルスパターンは入場者のものであり、その者が活動していると判断する。

一方、入場した作業者(131)があるにも拘らず、容量性パルスパターン検出部(106)から得られたデータにこの作業者固有のパルスパターンがないと判定した場合には、その者は立ち止まって作業をしているか、事故があったかのいずれかということになる。このようなときには図示しない判定結果表示部にその旨を表示して、療法士に知得させる。

(3. 第二の実施の形態について) 次に、本発明に係る第二の実施の形態について図5・図6を用いて説明する。

(3.1. 第二の実施の形態の構成について) 第二の実施の形態の構成について、図5を用いて説明する。この実施の形態では、建物内空間に天井導電板と床最表面導電板との組を複数敷設する。図5は、第2の実施の形態に係る機能構成図であって、組を2つ描いたものとなっている。具体的には、天井導電板A(501)と床最表面導電板A(502)の組、および、天井導電板B(521)と床最表面導電板B(522)の組が描かれている。

空間移動方向判定部(510)を除き、各部位についての構成・作用は第一の実施の形態に記載したものと略同様なので、その説明を割愛する。

なお、天井導電板A(501)と天井導電板B(521)とは独立に描かれているものの、複数組の天井導電板は共通の一部品とすることができる。この場合、それぞれの組の容量を検出する容量検出部A(505)と容量検出部B(525)とが干渉しあわないように、容量検出部の回路実装は、天井導電板をコールド側電極、床最表面導電板をホット側電極となるように構成することになる。

また、容量性パルスパターン検出部A(506)と容量性パルスパターン検出部B(526)についても独立の構成として記載してあるが、この機能をコンピュータによって時分割並列処理をすれば、特に独立したハードウエアとする必要はない。

なお、容量性パルスパターン検出部でのパターン検出アルゴリズムについて、仮に建物内の一領域に高々1〜2名しか入らない場合には、FFTなど多数人を弁別するアルゴリズムは必要ではなく、歩行の一歩が生み出すパルス周期のみで判断することも可能である。

空間移動方向判定部(510)は、第一の実施の形態に記載の入場者活動状況判定部(508)と連携する。

すなわち、いずれかの容量性パルスパターン検出部で特定の作業者のパルスパターンを検出し、入場者活動状況判定部(508)がその作業者についての活動があったと判定したとき、空間移動方向判定部(510)は、その入場者識別子と検出した領域とを組み合わせたデータを受け続ける。このデータは各領域での検出が続く限り、繰り返し受け続けられる。そして、同一の入場者識別子について組み合わせて受けていた領域データについて、時系列上、以前に受けたデータと直近に受けた情報とを併せて参照する。ここで、以前に受けた領域データと直近に受けた領域データとが異なった領域を示すことになったとき、空間移動方向判定部(510)は、当該入場者識別子をもつ作業者が、以前の領域から直近の領域に移動したと判定する。

(3.2. 第二の実施の形態の動作について) 次に、第二の実施の形態の動作について、図6を用いて説明する。図6は、第1の実施の形態に係る検出パルスパターン波形図である。

いま、天井導電板と床最表面導電板との組が敷設されている領域A内で床最表面導電板A(602)上を作業者(631)が歩行していると仮定する。ここでの歩行は容量性パルスパターン検出部A(506)からその作業者のパルスパターンが得られることになる。

この作業者(631)が、領域Aから隣接する領域Bへ歩行移動すると、領域Aに対応する容量性パルスパターン検出部A(506)からその作業者に係る容量性パルスパターンが消滅する。そして、足が床最表面導電板B(622)に接すると、到達領域Bに対応する容量性パルスパターン検出部B(526)から、そこでの作業者(632)に係る容量性パルスパターンが検出されるようになる。

空間移動方向判定部(510)は、この状況を把握する。すなわち、空間移動方向判定部(510)は、前記処理内容に従って、複数組より得られる容量性パルスパターンにおける組間で、入場者識別子をもつ作業者を追跡する。この結果は図示しない表示装置に表示することで、療法士に逐次情報を伝えることができる。

本装置が上記一連の動作をすることにより、療法士は作業者が予定通りの作業を意識して行っているかを判断することができるようになる。

(4. 使用に好適な作業靴について) 次に、前述建物内作業者活動管理装置における使用に好適な作業靴の構成について、図3・図9を用いて説明する。

(4.1. 個々人の歩行パターンの相違と容量性パルスパターンとの関係) 歩行のパターンはひと夫々に固有のパターンがある。このことは、靴底にひと固有の圧力変化が生じることを示唆している。

感圧性導電性弾性体の弾性は、圧力による抵抗値にも影響する。このため、靴底に感圧性導電性弾性体が組み込まれていれば、ひとの歩行によって足が床最表面導電板に着地している間においても、天井導電板と床最表面導電板との容量測定値の変化にはひと固有のパターンが顕著に表れることを示唆している。

(4.2. リハビリテーション初期の特徴に着目した対応要求) 作業者が床最表面導電板上を歩行することによって、その影響が容量性パルスパターンとなって表れるのは上記のとおりである。

もっとも、ここでリハビリテーションの初期においては摺り足でしか歩行できない者もある。この場合、靴底が床最表面導電板から離れないことになる。このとき、人体と床最表面導電板との静電位が同じままなので、容量性パルスパターンが顕著に得られにくいことになる。

そこで作業靴には、このような場合でも顕著に容量性パルスパターンの変化が生じるようにすることが求められる。

(4.3. 使用に好適な作業靴の構成) 上記の要求を考慮した本実施の形態における使用に好適な作業靴の構成について、図3を用いて説明する。図3は、(a)が本実施の形態における室内作業靴の側面図並びに底面図、(b)が感圧導電性弾性体付近の変形例構成図である。

(4.3.1. 第一の作業靴構成例) 本例における作業靴(319)の外観は、一般的に用いられる靴とかわるところはないが、靴底部分に特徴がある。

靴底(315)は、作業靴(319)の底面(316)と作業者の足裏とに挟まれる部材である。そして、底面(316)のうち、接地する部位の一部と、足裏が接する部位の一部との間を電気的に繋ぐように、感圧導電性弾性体(317)が組み込まれる。足裏が接する部位は、靴中底面の足接触領域にあることから、土踏まず付近を避け、親指付け根の指尖球付近に当たるように定める。

靴底(315)のうち、感圧導電性弾性体(317)を組み込んだ領域以外では、絶縁性弾性体を用いる。足が接地してから離地するまでの間の圧力変化を感圧導電性弾性体(317)が感知することを妨げないようにするためである。

(4.3.2. 第二の作業靴構成例) 前記作業靴の構成例では感圧導電性弾性体(317)が足裏に接する部位を、親指付け根の指尖球付近に選択したが、踵部付近に採っても構わない。

多くの者の靴が踵付近に顕著な擦減跡があることから、感圧導電性弾性体を踵部に採ることは有力な選択肢である。この場合、個々人の特徴が表れやすいという利点がある一方、消耗が激しく、コスト高に繋がるという不利益もある。よってこの選択を、リハビリテーションの進度によって決するのもひとつの運用指針になりうる。

(4.3.3. 第三の作業靴構成例) なお、作業靴(319)外観デザインによっては、接地する部位の位置と、足裏が接する部位の位置とにズレが生じることがある。この場合、図9(b)に示すように、靴底(315)内部を3層にし、第1層目(最下層)の接地する部位の一部に感圧導電性弾性体、第3層目(最上層)の足裏接触部位の一部にも感圧導電性弾性体を配し、第2層目(中間層)に、これら上層下層に配された感圧導電性弾性体を繋ぐための接続用導電体(320)を配することで位置のズレを吸収するようにすればよい。 (4.4.4. 第四の作業靴構成例) もっとも、単に前記第一の作業靴構成例に示したもののまま、導電体をインソールとして靴底内側に置くだけでも構わない。外観デザイン設計とともに、導電体の硬さ、材質、蒸れ性などを考慮して選択すればよい。

(4.4. 本作業靴の等価回路) 次に、上記実施の形態における使用に好適な作業靴の等価回路について、図9を用いて説明する。図9は、床最表面導電板上で人体が歩行する際の等価回路図である。

作業者(933)は、天井導電板(901)と床最表面導電板(902)との間にあって、作業靴(953)を履いたまま、床最表面導電板上を歩くことになる。

これらの関係を等価回路としてみると、天井導電板(901)がコンデンサの一の電極(951)、床最表面導電板(902)がコンデンサの他の電極を形成する。また、人体は導電性があるために、別の電極(954)となる。

作業者の歩行は、 ・ 足が床最表面導電板(902)との接離を繰り返すとともに ・ 足が接地してから離地するまで、実接地領域の形状が次第に変化し、 ・ その接地領域にかかる力そのものも変化する という物理的変化を伴う。靴底に設けた感圧電導性弾性体は、人体と接地面とを電気的に繋ぎ、歩行の経過によって抵抗値が変化する可変抵抗(955)として表現される。

これら全体をひとつの等価回路にまとめると、図9(c)のように表現することができる。

すなわち、天井導電板(901)と床最表面導電板(902)とにより構成される第一コンデンサ(957)がある。天井導電板(901)と作業者とにより構成される第二コンデンサ(956)がある。第二コンデンサ(956)には作業者用靴の作用に伴う可変抵抗(958)と、歩行による足の接離におけるスイッチ(959)とが直列になり、第一コンデンサ(957)と並列結合になる。

(4.5. 本作業靴の挙動) 次に、本作業靴の挙動について、図3、図4、図9を用いて説明する。 前述の通り作業者が歩行すると等価回路上、第二コンデンサ(956)が元からある第一コンデンサ(957)に接離を繰り返す。この際、静的には第二コンデンサに直列な可変抵抗は、第一コンデンサと第二コンデンサとによる合成容量には影響はない。

しかし、合成容量を測定するにあたって、第二コンデンサ(956)で電荷の移動を伴うため、この可変抵抗(958)が動的に影響を与えることになる。その結果として、これが容量増加時の波形(402)に影響することになる。

「(2.1. 第一の実施の形態の構成について)」中の「・容量性パルスパターン検出部(106)」「・・パルスパターンの検出処理」において説明したとおり、歩行の際に足底にかかる圧力分布は個々人によって様々である。すなわち、この可変抵抗の抵抗値の変化はひとによって様々である。このため、個々人の歩行によって容量性パルスパターン上の波形(402)にも、その影響が表れることになる。

また、摺り足での歩行によっても接離する頻度が高い限定領域がある。本作業靴には感圧電導性弾性体を足底の一部に限って組み入れているが、これをこの限定領域に配置しておけば、歩行による第二コンデンサ(956)の接離の頻度が上がり、容量性パルスパターンが明瞭に表れることになる。これにより、リハビリテーション初期にありがちな摺り足を伴う歩行でも、検出を容易になる。

(5. その他の変形例) 本章では、前記各実施の形態で説明していない他の変形例等について簡単に触れる。

(5.1. 入場者活動状況判定部におけるDeep Learningの利用) 前記各実施の形態において、容量性パルスパターン検出部には、相互相関、FFTなどを用いたが、ここにDeep Learningを適用することも可能である。これによれば、次第に回復する作業者の歩行が日々変わることを追跡することも容易になる。

(5.2. 異常検知部の追加) 前記「2.1. 第一の実施の形態の構成について」中、「入場者活動状況判定部(108)」で触れた「判定結果表示部」では、入場者活動状況判定部(508)における判定結果を療法士等に提示するようになっている。

しかし、一定期間入場者固有の動作パターンが表れなかったときには、これを検知する異常検知部を追加すると便利である。

異常検知部が異常を検知したときには、異常発生メールを発信したり、異常発生表示をしたり、異常発生ベルを鳴らしたりするなど、警告発信手段を設けると、療法士が異常に気付かずに作業者を放置する重大事態につながる危険を回避することができるようになる。

(5.3. 建物内空間内の休憩場所の設置) 上記異常検知部を追加したときには、単に一定期間入場者固有の動作パターンが表れなかったというだけで警告が発生することになる。

ところが、リハビリテーション中の作業者は休みをいれながら作業をしなければならないときもある。このような場合にまで警告が発生するのは療法士に不要な負担を与えることになり、好ましくない。

これに対応するため、第二の実施の形態において開示した分割された一領域内に休憩所を設けるとともに、その休憩所に立ち入ったときには警告を抑制する警告抑制手段を設けることも、設計事項として選択可能である。

もちろん、特別な領域を休憩所に割り当てずとも、休憩所に入場者識別子入力部類似の装置を配置し、これに作業者がIDを読ませたら、一定期間入場者固有の動作パターンが表れなかったとしても異常ではない旨を装置に教示するようにしても構わない。

本発明は、既存の栽培工場において、その作業者の活動状況を管理する装置として生産することができる。また、これの前提となる建物については、建造の際に本願発明実施を容易にするように、遮熱材に電気端子を設けるなどとすることができる。

図面中の符号は先頭の数値が図面番号を表す。なお、異なる図面においても下位2桁が同一のものは概ね同一のものを意味するように配番してある。

101 天井導電板 102 床最表面導電板 105 容量検出部 106 容量性パルスパターン検出部 107 パルスパターン記録部 108 入場者活動状況判定部 109 入場者識別子入力部 111 IDコード 131 作業者 315 靴底 316 底面 317 感圧導電性弾性体 319 作業靴 320 接続用導電体 402 波形 501 天井導電板A 502 床最表面導電板A 505 容量検出部A 506 容量性パルスパターン検出部A 508 入場者活動状況判定部 510 空間移動方向判定部 521 天井導電板B 522 床最表面導電板B 525 容量検出部B 526 容量性パルスパターン検出部B 602 床最表面導電板A 622 床最表面導電板B 631 作業者 632 作業者 701 天井導電板 702 床最表面導電板 741 建物 743 建物入口 801 天井導電板 802 床最表面導電板 841 建物 901 天井導電板 902 床最表面導電板 933 作業者 951 電極 953 作業靴 954 電極 955 可変抵抗 956 第二コンデンサ 957 第一コンデンサ 958 可変抵抗 959 スイッチ