CN114517976A - 基于人体热响应生化指标检测的空调控制***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人体热响应生化指标检测的空调控制***及控制方法，该控制***包括温度传感器，用于监测室内环境的温度值；温度存储模块用于存储室内环境的温度值，并确定对应的温度感受器指标；脉冲信号存储模块用于存储脉冲信号，并判断人体皮肤温度的变化范围；热感觉预测模块用于根据皮肤温度确定人体的热感觉值；热舒适预测模块用于根据人体的热感觉值确定人体的热舒适度；热舒适记录模块用于存储该室内环境温度值下人体的热舒适度；运算控制模块用于根据热舒适记录模块存储的该室内环境温度值下人体的热舒适度对空调***进行控制。本发明能够在较广范围内表征人体舒适性，同时能够更加准确、科学、可靠的反应人体热舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及室内空气质量控制技术领域，具体涉及一种基于人体热响应生化指标检测的空调控制***及控制方法。
背景技术
随着我国经济及空调技术的发展，空调***在建筑室内得到普遍应用，现有技术中，关于人体在具有空调***的室内环境中的热舒适评价一般采用皮肤温度进行预测，通过皮肤表面温度感受器感知环境温度和人体躯体温度的变化，进而反馈温度信号到体温调节中枢进行处理，再经下丘脑发出相应的信号对人体体温进行调节。因此，皮肤温度在一定温度范围内可以随着环境温度线性变化，反映人体与外界换热变化，最终通过达到人体-环境热平衡，从而实现人员热舒适。
目前，国内外热舒适性的研究多采用温度传感器等，快速有效的测试人体皮肤表面温度变化，进而与人体热舒适建立关联模型，用皮肤温度变化预测不同热环境下人体舒适状况。但是，目前采用温度传感器测试人体皮肤温度缺少深层机理解释，且温度传感器的应用存在一定局限，比如在偏热人体出汗情况下，温度传感器探头无法与皮肤紧密接触，皮肤表面的汗液蒸发也会影响温度传感器测试精度，导致测试得到的皮肤温度无法精确代表或者评价人体热舒适情况；此外，在偏冷环境下由于人体冷战等影响，用皮肤温度预测人员热舒适也存在偏差。因此，采用皮肤温度等生理指标预测人员热舒适只能在一定温度范围内适用，且对于引起皮肤温度变化的内部机理不明，不能作为有效指标在较广温度范围内表征人体热舒适。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够在较广范围内表征人体舒适性，同时能够更加准确、科学、可靠的反应人体热舒适性的基于人体热响应生化指标检测的空调控制***及控制方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种基于人体热响应生化指标检测的空调控制***，包括：
温度传感器，用于监测室内环境的温度值；
温度存储模块的输入端与所述温度传感器的输出端数据连接，用于存储所述温度传感器检测到的室内环境的温度值，并根据室内环境的温度值确定对应的温度感受器指标；
脉冲信号存储模块的输入端与所述温度存储模块的输出端数据连接，用于存储人体在该室内环境温度值下的脉冲信号，并根据该脉冲信号和所述温度存储模块确定的温度感受器指标判断人体皮肤温度的变化范围；
热感觉预测模块的输入端与所述脉冲信号存储模块的输出端数据连接，用于根据人体皮肤温度的变化范围确定人体的热感觉值；
热舒适预测模块的输入端与所述热感觉预测模块的输出端数据连接，用于根据人体的热感觉值确定人体的热舒适度；
热舒适记录模块的输入端与所述热舒适预测模块的输出端数据连接，用于存储该室内环境温度值下人体的热舒适度；
运算控制模块的输入端与所述热舒适记录模块的输出端数据连接，运算控制模块的输出端与空调***连接，用于根据热舒适记录模块存储的该室内环境温度值下人体的热舒适度对空调***进行控制。
本发明的工作原理是：本发明首先利用温度传感器检测室内环境的温度值S1；热舒适记录模块判断该温度值S1是否在热舒适记录模块中已存储有对应的人体热舒适度，若是则运算控制模块判断人体的热舒适值S5是否为舒适，若为舒适则保持此时空调***的运行状况不变，若不是舒适则对空调***进行调节来满足人体热舒适度的要求。
若该温度值S1尚未在热舒适记录模块中存储有对应的人体热舒适度，则温度存储模块存储该温度值S1，并根据该温度值S1确定对应的温度感受器指标，然后由脉冲信号存储模块存储人体在该温度值S1下的脉冲信号S2，并根据该脉冲信号S2和温度存储模块确定的温度感受器指标判断人体皮肤温度的变化范围S3，热感觉预测模块根据人体皮肤温度的变化范围S3确定人体的热感觉值S4，热舒适预测模块根据人体的热感觉值S4确定人体的热舒适值S5，热舒适记录模块存储温度值S1下人体的热舒适度S5；运算控制模块判断人体的热舒适值S5是否为舒适，若是则维持空调***的运行状况，若否则运算控制模块对空调***的运行状况进行调节。
综上，本发明采用生化指标预测评价人员的热舒适度，揭示了人体皮肤表面温度变化机理，从分子层面预测热舒适度，结果更准确、科学、可靠，适用温度范围也更广。
一种基于人体热响应生化指标检测的控制方法，采用如上述的基于人体热响应生化指标检测的空调控制***，包括以下步骤：
步骤1)所述温度传感器检测室内环境的温度值S1；
步骤2)所述热舒适记录模块判断该温度值S1是否在所述热舒适记录模块中已存储有对应的人体热舒适度，若是则执行步骤8)，若否则执行步骤3)；
步骤3)所述温度存储模块存储该温度值S1，并根据该温度值S1确定对应的温度感受器指标；
步骤4)所述脉冲信号存储模块存储人体在该温度值S1下的脉冲信号S2，并根据该脉冲信号S2和所述温度存储模块确定的温度感受器指标判断人体皮肤温度的变化范围S3；
步骤5)所述热感觉预测模块根据人体皮肤温度的变化范围S3确定人体的热感觉值S4；
步骤6)所述热舒适预测模块根据人体的热感觉值S4确定人体的热舒适值S5；
步骤7)所述热舒适记录模块存储温度值S1下人体的热舒适度S5；
步骤8)所述运算控制模块判断人体的热舒适值S5是否为舒适，若是则执行步骤10)，若否则执行步骤9)；
步骤9)所述运算控制模块对空调***的运行状况进行调节，并返回执行步骤1)；
步骤10)维持空调***的运行状况并结束。
优选的，步骤4)中，取人体在温度值S1下的组织液，按设定的方法获得mRNA表达量，并将获得的mRNA表达量转化为脉冲信号S2存储到所述脉冲信号存储模块中。
优选的，步骤4)中设定的方法包括以下步骤：
步骤4.1)取设定量的人体组织液样本进行RNA提纯，然后将提纯后的RNA样本分为多个分样本进行保存；
步骤4.2)取其中一个分样本采用两步法进行RNA反转录，获得反转录产物cDNA并保存；
步骤4.3)取另一个分样本，采用实时荧光定量PCR技术，对该分样本进行扩增和mRNA浓度的测定，并获得为表达量mRNA。
优选的，步骤3)中，温度感受器包括热感受器和冷感受器，所述热感受器包括TRPV1、TRPV2、TRPV3和TRPV4，所述冷感受器包括TRPM8和TRPA1。
优选的，步骤3)中：
当室内环境的温度值S1≤17℃时，对应的温度感受器指标为TRPM8和TRPA1；
当室内环境的温度值17℃<S1≤25℃时，对应的温度感受器指标为TRPM8；
当室内环境的温度值25℃<S1≤27℃时，对应的温度感受器指标为TRPM8和TRPV4；
当室内环境的温度值27℃<S1≤33℃时，对应的温度感受器指标为TRPV4；
当室内环境的温度值33℃<S1≤42℃时，对应的温度感受器指标为TRPV3和TRPV4；
当室内环境的温度值42℃<S1≤52℃时，对应的温度感受器指标为TRPV1；
当室内环境的温度值52℃≤S1时，对应的温度感受器指标为TRPV2。
优选的，步骤4)中：
当TRPM8≤3次/秒且0次/秒<TRPA1≤6次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为5～15℃；
当3次/秒<TRPM8≤6次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为15～22℃；
当6次/秒<TRPM8≤7次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为22～30℃；
当3次/秒<TRPM8≤6次/秒且0次/秒<TRPV3≤6次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为30～36℃；
当3次/秒<TRPM8≤6次/秒且0次/秒<TRPV4≤6次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为30～36℃；
当0次/秒<TRPM8≤2次/秒且6次/秒<TRPV3≤10次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为36～45℃；
当0次/秒<TRPM8≤2次/秒且6次/秒<TRPV4≤10次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为36～45℃；
当0次/秒<TRPV3≤10次/秒且0次/秒<TRPV1≤5次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为45～52℃；
当0次/秒<TRPV3≤10次/秒且0次/秒<TRPV2≤5次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为45～52℃；
当0次/秒<TRPV4≤10次/秒且0次/秒<TRPV1≤5次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为45～52℃；
当0次/秒<TRPV4≤10次/秒且0次/秒<TRPV2≤5次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为45～52℃；
当5次/秒<TRPV3≤10次/秒或5次/秒<TRPV4≤10次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3大于52℃。
优选的，步骤5)中：
当人体皮肤温度的变化范围S3为5～15℃，人体的热感觉值S4为冷值-3；
当人体皮肤温度的变化范围S3为15～22℃，人体的热感觉值S4为冷值-2；
当人体皮肤温度的变化范围S3为22～30℃，人体的热感觉值S4为冷值-1；
当人体皮肤温度的变化范围S3为30～36℃，人体的热感觉值S4为中性值0；
当人体皮肤温度的变化范围S3为36～45℃，人体的热感觉值S4为热值+1；
当人体皮肤温度的变化范围S3为45～52℃，人体的热感觉值S4为热值+2；
当人体皮肤温度的变化范围S3大于52℃，人体的热感觉值S4为热值+3。
优选的，步骤6)中：
当人体的热感觉值S4为中性值0时，人体的热舒适度S5为舒适0；
当人体的热感觉值S4为热值+1或冷值-1时，人体的热舒适度S5为不舒适1；
当人体的热感觉值S4为热值+2或冷值-2时，人体的热舒适度S5为不舒适2；
当人体的热感觉值S4为热值+3或冷值-3时，人体的热舒适度S5为不舒适3。
优选的，步骤1)中，所述温度传感器检测室内环境的温度值S1，当该温度值S1稳定后再进行步骤2)；
步骤4)中，人体组织液为口腔唾液、指尖血液或尿液。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明采用生化指标预测人体的热舒适度，避免了采用温度传感器直接测量人体皮肤表面温度时出现接触不紧密、出汗时探头固定不牢、测试不准、极端高温/低温环境下皮肤温度无法测量等问题。
2、本发明提出的生化指标检测可以通过收集口腔唾液、指尖血液、尿液等样本展开测试，方便快捷，且不对人员产生干扰。
3、本发明提出采用生化指标预测评价人员舒适性，揭示了人体皮肤表面温度变化机理，从分子层面预测热舒适，结果更准确、科学、可靠。
4、本发明提出的空调控制方法可以更加准确地判断人体的热舒适特性，减少因为个体差异、热经历的不同造成的热舒适差异，提供舒适的个性化空调环境。
附图说明
图1为本发明基于人体热响应生化指标检测的空调控制***的***框图；
图2为本发明基于人体热响应生化指标检测的控制方法的流程图；
图3为热舒适记录模块记录人体舒适区间与室内温度和湿度的关系图；
图4为本发明实施例一的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
在本方案中，TRP为瞬时受体电位离子通道：Transient Receptor Potential，缩写为TRP。在人体感觉神经元和皮肤表皮细胞存在热敏感瞬时受体电位离子(transientreceptorpotential，TRP)通道，即温度感受器，这些温度敏感的TRP通道主要分布于初级感觉神经元，当环境温度变化时，可以将温度信息以电生理信号的形式传递至神经中枢，从而引起交感神经兴奋，引起外周血管收缩或者舒张，导致人体皮肤表面温度调节变化，进而决定人体热舒适度。
TRP通道通过感受冷热温度的不同，分为热感受器和冷感受器，其中热感受器包括TRPV1、TRPV2、TRPV3和TRPV4，冷感觉器包括TRPM8和TRPA1。不同的温度感受器具有不同的温度响应阈值，在不同的温度刺激下引起调节，其中，不同的温度感受器温度响应阈值如下：
TRPV1≥42℃；
TRPV2≥52℃；
TRPV3≥33℃；
27℃≤TRPV4≤42℃；
TRPM8≤25℃；
TRPA1≤17℃。
另外，本申请涉及的一些生物专业名词术语解释如下：
RNA:存在于生物细胞以及部分病毒、类病毒中的遗传信息载体；
DNA:生物细胞内含有的四种生物大分子之一核酸的一种；
RNA提纯：将获取的样本细胞裂解，释放出RNA，并通过不同方式去除蛋白，DNA等杂质，最终获得高纯度的RNA产物的过程；
反转录：以RNA为模板，通过反转录酶，合成DNA的过程RNA；
cDNA:在体外经过逆转录后与RNA互补的DNA链；
Real-Time荧光定量PCR(qPCR)技术:通过荧光染料或荧光标记的特异性探针，标记跟踪PCR产物进行实时监测反应，利用与之相适应的软件对产物进行分析，计算待测样品模板的初始浓度；
mRNA：信使RNA，中文译名信使核糖核酸，是由DNA的一条链作为模板转录而来的、携带遗传信息能指导蛋白质合成的一类单链核糖核酸。
此外，本发明中所使用的专业词汇和缩写如下：
ST：皮肤温度；
TSV：热感觉值，对应七级标尺值：冷(痛)-3，冷-2，凉-1，中性0，暖+1，热+2，热(痛)+3；
TCV：热舒适度，对应四级标尺值：舒适0，稍不舒适+1，不舒适+2，不可忍受+3
如附图1所示，一种基于人体热响应生化指标检测的空调控制***，包括：
温度传感器，用于监测室内环境的温度值；
温度存储模块的输入端与温度传感器的输出端数据连接，用于存储温度传感器检测到的室内环境的温度值，并根据室内环境的温度值确定对应的温度感受器指标；
脉冲信号存储模块的输入端与温度存储模块的输出端数据连接，用于存储人体在该室内环境温度值下的脉冲信号，并根据该脉冲信号和温度存储模块确定的温度感受器指标判断人体皮肤温度的变化范围；
热感觉预测模块的输入端与脉冲信号存储模块的输出端数据连接，用于根据人体皮肤温度的变化范围确定人体的热感觉值；
热舒适预测模块的输入端与热感觉预测模块的输出端数据连接，用于根据人体的热感觉值确定人体的热舒适度；
热舒适记录模块的输入端与热舒适预测模块的输出端数据连接，用于存储该室内环境温度值下人体的热舒适度；
运算控制模块的输入端与热舒适记录模块的输出端数据连接，运算控制模块的输出端与空调***连接，用于根据热舒适记录模块存储的该室内环境温度值下人体的热舒适度对空调***进行控制。
本发明的工作原理是：本发明首先利用温度传感器检测室内环境的温度值S1；热舒适记录模块判断该温度值S1是否在热舒适记录模块中已存储有对应的人体热舒适度，若是则运算控制模块判断人体的热舒适值S5是否为舒适，若为舒适则保持此时空调***的运行状况不变，若不是舒适则对空调***进行调节来满足人体热舒适度的要求。
若该温度值S1尚未在热舒适记录模块中存储有对应的人体热舒适度，则温度存储模块存储该温度值S1，并根据该温度值S1确定对应的温度感受器指标，然后由脉冲信号存储模块存储人体在该温度值S1下的脉冲信号S2，并根据该脉冲信号S2和温度存储模块确定的温度感受器指标判断人体皮肤温度的变化范围S3，热感觉预测模块根据人体皮肤温度的变化范围S3确定人体的热感觉值S4，热舒适预测模块根据人体的热感觉值S4确定人体的热舒适值S5，热舒适记录模块存储温度值S1下人体的热舒适度S5；运算控制模块判断人体的热舒适值S5是否为舒适，若是则维持空调***的运行状况，若否则运算控制模块对空调***的运行状况进行调节。
综上，本发明采用生化指标预测评价人员的热舒适度，揭示了人体皮肤表面温度变化机理，从分子层面预测热舒适度，结果更准确、科学、可靠，适用温度范围也更广。
如附图2和附图3所示，一种基于人体热响应生化指标检测的控制方法，采用如上述的基于人体热响应生化指标检测的空调控制***，包括以下步骤：
步骤1)温度传感器R1检测室内环境的温度值S1；
步骤2)热舒适记录模块R6判断该温度值S1是否在热舒适记录模块R6中已存储有对应的人体热舒适度，若是则执行步骤8)，若否则执行步骤3)；
步骤3)温度存储模块R2存储该温度值S1，并根据该温度值S1确定对应的温度感受器指标(即TRPs指标)；
步骤4)脉冲信号存储模块R3存储人体在该温度值S1下的脉冲信号S2，并根据该脉冲信号S2和温度存储模块R2确定的温度感受器指标判断人体皮肤温度的变化范围S3；
步骤5)热感觉预测模块R4根据人体皮肤温度的变化范围S3确定人体的热感觉值S4；
步骤6)热舒适预测模块R5根据人体的热感觉值S4确定人体的热舒适值S5；
步骤7)热舒适记录模块R6存储温度值S1下人体的热舒适度S5；
步骤8)运算控制模块判断人体的热舒适值S5是否为舒适，若是则执行步骤10)，若否则执行步骤9)；
步骤9)运算控制模块对空调***的运行状况进行调节，并返回执行步骤1)；
步骤10)维持空调***的运行状况并结束。
在本实施例中，步骤4)中，取人体在温度值S1下的组织液，按设定的方法获得mRNA表达量，并将获得的mRNA表达量转化为脉冲信号S2存储到脉冲信号存储模块R3中。
在本实施例中，步骤4)中设定的方法包括以下步骤：
步骤4.1)取设定量的人体组织液样本进行RNA提纯，然后将提纯后的RNA样本分为多个分样本进行保存；当提取的人体组织液为固体时，先对其进行研磨，研磨后置于离心管中进行保存，然后再进行RNA提纯，并将提纯后的RNA样本分为多个分样本进行保存；
步骤4.2)取其中一个分样本采用两步法进行RNA反转录，获得反转录产物cDNA并保存；
步骤4.3)取另一个分样本，采用实时荧光定量PCR技术，对该分样本进行扩增和mRNA浓度的测定，并获得为表达量mRNA。
在本实施例中，步骤3)中，温度感受器包括热感受器和冷感受器，热感受器包括TRPV1、TRPV2、TRPV3和TRPV4，冷感受器包括TRPM8和TRPA1。
在本实施例中，步骤3)中：
当室内环境的温度值S1≤17℃时，对应的温度感受器指标为TRPM8和TRPA1；
当室内环境的温度值17℃<S1≤25℃时，对应的温度感受器指标为TRPM8；
当室内环境的温度值25℃<S1≤27℃时，对应的温度感受器指标为TRPM8和TRPV4；
当室内环境的温度值27℃<S1≤33℃时，对应的温度感受器指标为TRPV4；
当室内环境的温度值33℃<S1≤42℃时，对应的温度感受器指标为TRPV3和TRPV4；
当室内环境的温度值42℃<S1≤52℃时，对应的温度感受器指标为TRPV1；
当室内环境的温度值52℃≤S1时，对应的温度感受器指标为TRPV2。
在本实施例中，步骤4)中：
当TRPM8≤3次/秒且0次/秒<TRPA1≤6次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为5～15℃；
当3次/秒<TRPM8≤6次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为15～22℃；
当6次/秒<TRPM8≤7次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为22～30℃；
当3次/秒<TRPM8≤6次/秒且0次/秒<TRPV3≤6次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为30～36℃；
当3次/秒<TRPM8≤6次/秒且0次/秒<TRPV4≤6次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为30～36℃；
当0次/秒<TRPM8≤2次/秒且6次/秒<TRPV3≤10次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为36～45℃；
当0次/秒<TRPM8≤2次/秒且6次/秒<TRPV4≤10次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为36～45℃；
当0次/秒<TRPV3≤10次/秒且0次/秒<TRPV1≤5次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为45～52℃；
当0次/秒<TRPV3≤10次/秒且0次/秒<TRPV2≤5次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为45～52℃；
当0次/秒<TRPV4≤10次/秒且0次/秒<TRPV1≤5次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为45～52℃；
当0次/秒<TRPV4≤10次/秒且0次/秒<TRPV2≤5次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3为45～52℃；
当5次/秒<TRPV3≤10次/秒或5次/秒<TRPV4≤10次/秒时，人体皮肤温度ST的变化范围S3大于52℃。
在本实施例中，步骤5)中：
当人体皮肤温度的变化范围S3为5～15℃，人体的热感觉值S4为冷(痛)值-3；
当人体皮肤温度的变化范围S3为15～22℃，人体的热感觉值S4为冷值-2；
当人体皮肤温度的变化范围S3为22～30℃，人体的热感觉值S4为冷值-1；
当人体皮肤温度的变化范围S3为30～36℃，人体的热感觉值S4为中性值0；
当人体皮肤温度的变化范围S3为36～45℃，人体的热感觉值S4为热值+1；
当人体皮肤温度的变化范围S3为45～52℃，人体的热感觉值S4为热值+2；
当人体皮肤温度的变化范围S3大于52℃，人体的热感觉值S4为热(痛)值+3。
在本实施例中，步骤6)中：
当人体的热感觉值S4为中性值0时，人体的热舒适度S5为舒适0；
当人体的热感觉值S4为热值+1或冷值-1时，人体的热舒适度S5为不舒适1，此时为稍不舒适；
当人体的热感觉值S4为热值+2或冷值-2时，人体的热舒适度S5为不舒适2，此时为较不舒适；
当人体的热感觉值S4为热值+3或冷值-3时，人体的热舒适度S5为不舒适3，此时为极为不舒适，不可忍受。
在本实施例中，步骤1)中，温度传感器检测室内环境的温度值S1，当该温度值S1稳定后再进行步骤2)；
步骤4)中，人体组织液可以为口腔唾液、指尖血液或尿液。
与现有技术相比：本发明采用生化指标预测人体的热舒适度，避免了采用温度传感器直接测量人体皮肤表面温度时出现接触不紧密、出汗时探头固定不牢、测试不准、极端高温/低温环境下皮肤温度无法测量等问题。本发明提出的生化指标检测可以通过收集口腔唾液、指尖血液、尿液等样本展开测试，方便快捷，且不对人员产生干扰。本发明提出采用生化指标预测评价人员舒适性，揭示了人体皮肤表面温度变化机理，从分子层面预测热舒适，结果更准确、科学、可靠。本发明提出的空调控制方法可以更加准确地判断人体的热舒适特性，减少因为个体差异、热经历的不同造成的热舒适差异，提供舒适的个性化空调环境。
实施例一：
下面，以一个具体实施例来对本发明的控制方法进行说明：现有一间办公室，温度传感器R1监测到室内环境温度值，随后与温度存储模块R2，脉冲信号存储模块R3，热感觉预测模块R4，热舒适预测模块R5相连；一名人员在办公室办公1小时后，提取该人员口腔唾液10mL，用以判断人员热舒适度。
如附图4所示，为实现上述目的，本发明提出测试指标及测试方法包括以下步骤：
1、将温度传感器R1安装在室内标准高度(房间中心位置，距离地面高度0.75m，远离室内辐射源)，设置采集频率5min，实时测试并显示环境空气温度值S1。在本具体实施例中，温度传感器R1检测的数值为S1＝26℃。
2、设置温度存储模块R2，存入温度值S1，温度存储模块R2根据不同的温度范围对应的推荐检测的TRPs(温度感受器)指标，并据此判断应选用的生化检测指标，如表1所示：
表1：温度存储模块R2根据温度值S1确定TRPs指标的原则
| 温度 | 需要检测的TPRs指标 |
| ≤17℃ | TRPA1，TRPM8 |
| 17℃-25℃ | TRPM8 |
| 25℃-27℃ | TRPM8，TRPV4 |
| 27℃-33℃ | TRPV4 |
| 33℃-42℃ | TRPV3，TRPV4 |
| 42℃-52℃ | TRPV1 |
| ≥52℃ | TRPV2 |
本具体实施例中，温度存储模块R2判断后应选取生化检测指标TRPM8、TRPV4。
3、取人体在该环境空气温度值S1暴露下的口腔唾液10ml(备选：指尖血液或尿液)。
3.1、将获取的人员口腔唾液样本取1ml样本进行RNA提纯，随后将提纯后的RNA样本以每个2μL的分样本进行分装，并放置于-80℃冰箱中保存；
3.2、取2μL样本采用两步法进行RNA反转录，获得反转录产物cDNA，并放置于-80℃冰箱中保存；
3.3、取10μL cDNA样本，采用实时荧光定量PCR技术，对样本进行扩增并进行mRNA浓度测定，并转化为相对表达量mRNA；
3.4、每一模板cDNA均重复3次以尽量减少实验偶然误差；
3.5、将获得的mRNA(TRPM8/TRPV4)，转化为脉冲信号(S2)表达。在本具体实施例中，脉冲信号S2对应的TRPM8＝5次/秒，TRPV1＝1次/秒。
4、设置脉冲信号存储模块R3，存入脉冲信号S2，脉冲信号存储模块R3内置不同TRP脉冲强度对应的皮肤表面温度，如表2所示：
表2：脉冲信号存储模块R3判断皮肤温度变化范围S3的原则
| 冷受器、热受器的脉冲频率 | 皮肤表面温度MST |
| TRPM8≤3次/秒，且TRPA1∈0-6次/秒 | 5℃-15℃ |
| TRPM8∈3-6次/秒 | 15℃-22℃ |
| TRPM8∈6-7次/秒 | 22℃-30℃ |
| TRPM8∈≤3-6次/秒，且TRPV3/V4∈0-6次/秒 | 30℃-36℃ |
| TRPM8∈0-2次/秒，且TRPV3/V4∈6-10次/秒 | 36℃-45℃ |
| TRPV3/V4∈0-10次/秒，且TRPV1/V2∈0-5次/秒 | 45℃-52℃ |
| TRPV3/V4∈5-10次/秒 | ＞52℃ |
在脉冲信号存储模块R3中对脉冲信号S2值判断后，得出皮肤温度的变化范围S3，在本具体实施例中，读取表2中不同脉冲强度对应的皮肤温度，得到皮肤温度＝33℃。
5、设置热感觉预测模块R4，存入皮肤温度的变化范围S3，热感觉预测模块R4内置已有数据库中不同的皮肤温度变化范围下对应的人体热感觉值，如表3所示：
表3：热感觉预测模块R4判断热感觉值S4的原则
| 皮肤温度sT | 热感觉TSV |
| 5℃-15℃ | 冷(痛)-3 |
| 15℃-22℃ | 冷-2 |
| 22℃-30℃ | 凉-1 |
| 30℃-36℃ | 中性0 |
| 36℃-45℃ | 暖+1 |
| 45℃-52℃ | 热+2 |
| ＞52℃ | 热(痛)+3 |
在热感觉预测模块R4中对皮肤温度的变化范围S3判断后，得出热感觉值S4，在本具体实施例中，读取表3中不同皮肤温度对应的热感觉变化，得到TSV＝0。
6、设置热舒适预测模块R5，存入热感觉值S4，热舒适预测模块R5内置不同热感觉值对应的人员热舒适度，如表4所示：
表4：热舒适预测模块R5判断热舒适度S5的原则
| 热感觉TSV | 热舒适TCV |
| 中性0 | 舒适0 |
| 凉/暖-1/+1 | 稍不舒适1 |
| 冷/热-2/+2 | 不舒适2 |
| 冷(痛)/热(痛)-3/+3 | 不可忍受3 |
在热舒适预测模块R5中对热感觉值S4判断后，得出人体的热舒适度S5：舒适。
7、运算控制模块根据热舒适预测模块R5的最终结果，判断人员热响应情况为：舒适。
8、设置人员热舒适记录模块R6，根据室人员在不同环境、不同活动水平、不同季节下的生化指标测试结果，将其输出结果为舒适的温度区间、湿度区间建立二维坐标系，存储在热舒适记录模块R6中，并在后续的空调使用过程中，根据在室人员的舒适区间进行温湿度调控，同时热舒适记录模块R6还应对不同的季节进行独立的存储，额外的，应当能由在室人员自主选择活动模式：如静息状态、运动状态、家务状态等，从而对不同的服装热阻、人体代谢率进行细化，营造更加舒适的室内环境。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种基于人体热响应生化指标检测的空调控制***，其特征在于，包括：
温度传感器，用于监测室内环境的温度值；
温度存储模块的输入端与所述温度传感器的输出端数据连接，用于存储所述温度传感器检测到的室内环境的温度值，并根据室内环境的温度值确定对应的温度感受器指标；
脉冲信号存储模块的输入端与所述温度存储模块的输出端数据连接，用于存储人体在该室内环境温度值下的脉冲信号，并根据该脉冲信号和所述温度存储模块确定的温度感受器指标判断人体皮肤温度的变化范围；
热感觉预测模块的输入端与所述脉冲信号存储模块的输出端数据连接，用于根据人体皮肤温度的变化范围确定人体的热感觉值；
热舒适预测模块的输入端与所述热感觉预测模块的输出端数据连接，用于根据人体的热感觉值确定人体的热舒适度；
热舒适记录模块的输入端与所述热舒适预测模块的输出端数据连接，用于存储该室内环境温度值下人体的热舒适度；
运算控制模块的输入端与所述热舒适记录模块的输出端数据连接，运算控制模块的输出端与空调***连接，用于根据热舒适记录模块存储的该室内环境温度值下人体的热舒适度对空调***进行控制。
2.一种基于人体热响应生化指标检测的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的基于人体热响应生化指标检测的空调控制***，包括以下步骤：
步骤1）所述温度传感器检测室内环境的温度值S1；
步骤2）所述热舒适记录模块判断该温度值S1是否在所述热舒适记录模块中已存储有对应的人体热舒适度，若是则执行步骤8），若否则执行步骤3）；
步骤3）所述温度存储模块存储该温度值S1，并根据该温度值S1确定对应的温度感受器指标；
步骤4）所述脉冲信号存储模块存储人体在该温度值S1下的脉冲信号S2，并根据该脉冲信号S2和所述温度存储模块确定的温度感受器指标判断人体皮肤温度的变化范围S3；
步骤5）所述热感觉预测模块根据人体皮肤温度的变化范围S3确定人体的热感觉值S4；
步骤6）所述热舒适预测模块根据人体的热感觉值S4确定人体的热舒适值S5；
步骤7）所述热舒适记录模块存储温度值S1下人体的热舒适度S5；
步骤8）所述运算控制模块判断人体的热舒适值S5是否为舒适，若是则执行步骤10），若否则执行步骤9）；
步骤9）所述运算控制模块对空调***的运行状况进行调节，并返回执行步骤1）；
步骤10）维持空调***的运行状况并结束。
3.根据权利要求2所述的基于人体热响应生化指标检测的控制方法，其特征在于，步骤4）中，取人体在温度值S1下的组织液，按设定的方法获得mRNA表达量，并将获得的mRNA表达量转化为脉冲信号S2存储到所述脉冲信号存储模块中。
4.根据权利要求3所述的基于人体热响应生化指标检测的控制方法，其特征在于，步骤4）中设定的方法包括以下步骤：
步骤4.1）取设定量的人体组织液样本进行RNA提纯，然后将提纯后的RNA样本分为多个分样本进行保存；
步骤4.2）取第一设定量的样本采用两步法进行RNA反转录，获得反转录产物cDNA并保存；
步骤4.3）取第二设定量的反转录产物cDNA样本，采用实时荧光定量PCR技术，对该分样本进行扩增和mRNA浓度的测定，并获得为表达量mRNA。
5.根据权利要求2所述的基于人体热响应生化指标检测的控制方法，其特征在于，步骤3）中，温度感受器包括热感受器和冷感受器，所述热感受器包括TRPV1、TRPV2、TRPV3和TRPV4，所述冷感受器包括TRPM8和TRPA1。
6.根据权利要求5所述的基于人体热响应生化指标检测的控制方法，其特征在于，步骤3）中：
当室内环境的温度值S1≤17℃时，对应的温度感受器指标为TRPM8和TRPA1；
当室内环境的温度值17℃<S1≤25℃时，对应的温度感受器指标为TRPM8；
当室内环境的温度值25℃<S1≤27℃时，对应的温度感受器指标为TRPM8和TRPV4；
当室内环境的温度值27℃<S1≤33℃时，对应的温度感受器指标为TRPV4；
当室内环境的温度值33℃<S1≤42℃时，对应的温度感受器指标为TRPV3和TRPV4；
当室内环境的温度值42℃<S1≤52℃时，对应的温度感受器指标为TRPV1；
当室内环境的温度值52℃≤S1时，对应的温度感受器指标为TRPV2。
7.根据权利要6所述的基于人体热响应生化指标检测的控制方法，其特征在于，步骤4）中：
当TRPM8≤3次/秒且0次/秒<TRPA1≤6次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为5~15℃；
当3次/秒<TRPM8≤6次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为15~22℃；
当6次/秒<TRPM8≤7次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为22~30℃；
当3次/秒<TRPM8≤6次/秒且0次/秒<TRPV3≤6次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为30~36℃；
当3次/秒<TRPM8≤6次/秒且0次/秒<TRPV4≤6次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为30~36℃；
当0次/秒<TRPM8≤2次/秒且6次/秒<TRPV3≤10次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为36~45℃；
当0次/秒<TRPM8≤2次/秒且6次/秒<TRPV4≤10次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为36~45℃；
当0次/秒<TRPV3≤10次/秒且0次/秒<TRPV1≤5次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为45~52℃；
当0次/秒<TRPV3≤10次/秒且0次/秒<TRPV2≤5次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为45~52℃；
当0次/秒<TRPV4≤10次/秒且0次/秒<TRPV1≤5次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为45~52℃；
当0次/秒<TRPV4≤10次/秒且0次/秒<TRPV2≤5次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3为45~52℃；
当5次/秒<TRPV3≤10次/秒或5次/秒<TRPV4≤10次/秒时，人体皮肤温度的变化范围S3大于52℃。
8.根据权利要求7所述的基于人体热响应生化指标检测的控制方法，其特征在于，步骤5）中：
当人体皮肤温度的变化范围S3为5~15℃，人体的热感觉值S4为冷值-3；
当人体皮肤温度的变化范围S3为15~22℃，人体的热感觉值S4为冷值-2；
当人体皮肤温度的变化范围S3为22~30℃，人体的热感觉值S4为冷值-1；
当人体皮肤温度的变化范围S3为30~36℃，人体的热感觉值S4为中性值0；
当人体皮肤温度的变化范围S3为36~45℃，人体的热感觉值S4为热值+1；
当人体皮肤温度的变化范围S3为45~52℃，人体的热感觉值S4为热值+2；
当人体皮肤温度的变化范围S3大于52℃，人体的热感觉值S4为热值+3。
9.根据权利要求8所述的基于人体热响应生化指标检测的控制方法，其特征在于，
步骤6）中：
当人体的热感觉值S4为中性值0时，人体的热舒适度S5为舒适0；
当人体的热感觉值S4为热值+1或冷值-1时，人体的热舒适度S5为不舒适1；
当人体的热感觉值S4为热值+2或冷值-2时，人体的热舒适度S5为不舒适2；
当人体的热感觉值S4为热值+3或冷值-3时，人体的热舒适度S5为不舒适3。
10.根据权利要求3所述的基于人体热响应生化指标检测的控制方法，其特征在于，步骤1）中，所述温度传感器检测室内环境的温度值S1，当该温度值S1稳定后再进行步骤2）；
步骤4）中，人体组织液为口腔唾液、指尖血液或尿液。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220520 |
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