特表-19078308IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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再表2019-78308頭部装着装置、熱中症予防システム及び水分補給警告システム
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2019年4月25日
【発行日】2020年11月5日
(54)【発明の名称】頭部装着装置、熱中症予防システム及び水分補給警告システム
(51)【国際特許分類】
   A42B 3/28 20060101AFI20201009BHJP
   A42B 3/30 20060101ALI20201009BHJP
【FI】
   A42B3/28
   A42B3/30
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
【全頁数】22
【出願番号】特願2019-549343(P2019-549343)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2018年10月18日
(31)【優先権主張番号】特願2017-201844(P2017-201844)
(32)【優先日】2017年10月18日
(33)【優先権主張国】JP
(31)【優先権主張番号】特願2018-68477(P2018-68477)
(32)【優先日】2018年3月30日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000125370
【氏名又は名称】学校法人東京理科大学
(71)【出願人】
【識別番号】302060926
【氏名又は名称】株式会社フジタ
(71)【出願人】
【識別番号】399088418
【氏名又は名称】株式会社高環境エンジニアリング
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】橋元 伸晃
(72)【発明者】
【氏名】組田 良則
(72)【発明者】
【氏名】近藤 敏仁
【テーマコード(参考)】
3B107
【Fターム(参考)】
3B107CA02
3B107EA02
3B107EA03
3B107EA04
3B107EA06
3B107EA14
(57)【要約】
頭部装着装置は、外殻と、装着者の頭部と外殻との間の隙間である第1流路と、外殻に設けられ且つ第1流路に繋がる第2流路と、第1流路及び第2流路の一方から他方へ送風するファンと、第1流路及び第2流路の一方に入る吸入空気の絶対湿度を計測するための第1湿度センサと、第1流路及び第2流路の他方から出る排出空気の絶対湿度を計測するための第2湿度センサと、を備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外殻と、
装着者の頭部と前記外殻との間の隙間である第1流路と、
前記外殻に設けられ且つ前記第1流路に繋がる第2流路と、
前記第1流路及び前記第2流路の一方から他方へ送風するファンと、
前記第1流路及び前記第2流路の一方に入る吸入空気の絶対湿度を計測するための第1湿度センサと、
前記第1流路及び前記第2流路の他方から出る排出空気の絶対湿度を計測するための第2湿度センサと、
を備える頭部装着装置。
【請求項2】
前記ファンは、前記排出空気の温度が前記排出空気の露点温度以上となる風量で送風する
請求項1に記載の頭部装着装置。
【請求項3】
前記第1湿度センサは、前記外殻の外部に位置する
請求項1又は2に記載の頭部装着装置。
【請求項4】
第1湿度センサは、前記吸入空気の温度及び相対湿度を計測し、且つ前記外殻の内表面に位置する
請求項1から3のいずれか1項に記載の頭部装着装置。
【請求項5】
前記ファンは、前記第1流路から前記第2流路に向かって空気を送り、且つ前記第1流路の下流側端部に位置し、
前記第2湿度センサは、前記ファンの下流に位置する
請求項1から4のいずれか1項に記載の頭部装着装置。
【請求項6】
前記装着者の体温を計測する体温センサを備える
請求項1から5のいずれか1項に記載の頭部装着装置。
【請求項7】
前記体温センサは、深部体温を計測する
請求項6に記載の頭部装着装置。
【請求項8】
前記装着者の心拍数を計測する心拍センサを備える
請求項1から7のいずれか1項に記載の頭部装着装置。
【請求項9】
前記装着者の周辺の湿球温度及び黒球温度を計測する環境センサを備える
請求項1から8のいずれか1項に記載の頭部装着装置。
【請求項10】
前記第1湿度センサ及び前記第2湿度センサから得た情報に基づき前記装着者の発汗量を演算する制御装置と、
前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に警報を発する警報装置と、
を備える請求項1から9のいずれか1項に記載の頭部装着装置。
【請求項11】
請求項1から9のいずれか1項に記載の頭部装着装置と、管理装置と、を備え、
前記頭部装着装置は、前記第1湿度センサ及び前記第2湿度センサから得られた情報を無線通信により送信する通信装置を備え、
前記管理装置は、前記通信装置から情報を受信し前記装着者の発汗量を記憶する
熱中症予防システム。
【請求項12】
前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、管理者に対して警報を発する警報装置を備える
請求項11に記載の熱中症予防システム。
【請求項13】
前記頭部装着装置は、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、前記装着者に対して警報を発する警報装置を備える
請求項11に記載の熱中症予防システム。
【請求項14】
請求項1から9のいずれか1項に記載の頭部装着装置と、管理装置と、を備え、
前記頭部装着装置は、前記第1湿度センサ及び前記第2湿度センサから得られた情報を無線通信により送信する通信装置を備え、
前記管理装置は、前記通信装置から情報を受信し前記装着者の発汗量を記憶する
水分補給警告システム。
【請求項15】
前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、管理者に対して警報を発する警報装置を備える
請求項14に記載の水分補給警告システム。
【請求項16】
前記頭部装着装置は、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、前記装着者に対して警報を発する警報装置を備える
請求項14に記載の水分補給警告システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、頭部装着装置、熱中症予防システム及び水分補給警告システムに関する。
【背景技術】
【0002】
工事現場等においては、作業者は高温の環境下で作業に従事することがある。高温の環境下においては、作業者の熱中症を予防することが必要となる。従来から、熱中症を防ぐための、作業者に装着させる装置が知られている。例えば特許文献1には、温度センサ及び湿度センサを備えたヘルメットが記載されている。特許文献1のヘルメットによれば、管理者がヘルメット内の状況を把握できるので、異常発生時には作業者に連絡することが可能となる。非特許文献1には、熱へのばく露を止めることが必要とされている兆候が記載されている。非特許文献2には、熱中症の症状が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2017−115275号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】「熱中症を防ごう」、厚生労働省労働基準局、都道府県労働局、労働基準監督署、平成25年4月
【非特許文献2】「職場の「熱中症」を防ごう」、東京労働局労働基準部健康課、平成29年2月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1のヘルメットは、単にヘルメット内の温度及び湿度を計測するだけである。このため、特に作業者の体内水分量の減少量等、熱中症になる可能性の推定に必要な、作業者である装着者の身体の状態を正確に検出するには限界がある。したがって、熱中症になる可能性の推定精度を向上させることが難しい。
【0006】
本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、熱中症になる可能性の推定に必要な、作業者である装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる頭部装着装置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】
【0007】
上記の目的を達成するため、本開示の一態様の頭部装着装置は、外殻と、装着者の頭部と前記外殻との間の隙間である第1流路と、前記外殻に設けられ且つ前記第1流路に繋がる第2流路と、前記第1流路及び前記第2流路の一方から他方へ送風するファンと、前記第1流路及び前記第2流路の一方に入る吸入空気の絶対湿度を計測するための第1湿度センサと、前記第1流路及び前記第2流路の他方から出る排出空気の絶対湿度を計測するための第2湿度センサと、を備える。
【0008】
頭部装着装置の望ましい態様として、前記ファンは、前記排出空気の温度が前記排出空気の露点温度以上となる風量で送風する。
【0009】
頭部装着装置の望ましい態様として、前記第1湿度センサは、前記外殻の外部に位置する。
【0010】
頭部装着装置の望ましい態様として、第1湿度センサは、前記吸入空気の温度及び相対湿度を計測し、且つ前記外殻の内表面に位置する。
【0011】
頭部装着装置の望ましい態様として、前記ファンは、前記第1流路から前記第2流路に向かって空気を送り、且つ前記第1流路の下流側端部に位置し、前記第2湿度センサは、前記ファンの下流に位置する。
【0012】
頭部装着装置の望ましい態様として、前記装着者の体温を計測する体温センサを備える。
【0013】
頭部装着装置の望ましい態様として、前記体温センサは、深部体温を計測する。
【0014】
頭部装着装置の望ましい態様として、前記装着者の心拍数を計測する心拍センサを備える。
【0015】
頭部装着装置の望ましい態様として、前記装着者の周辺の湿球温度及び黒球温度を計測する環境センサを備える。
【0016】
頭部装着装置の望ましい態様として、前記第1湿度センサ及び前記第2湿度センサから得た情報に基づき前記装着者の発汗量を演算する制御装置と、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に警報を発する警報装置と、を備える。
【0017】
本開示の一態様の熱中症予防システムは、上述した頭部装着装置と、管理装置と、を備え、前記頭部装着装置は、前記第1湿度センサ及び前記第2湿度センサから得られた情報を無線通信により送信する通信装置を備え、前記管理装置は、前記通信装置から情報を受信し前記装着者の発汗量を記憶する。
【0018】
熱中症予防システムの望ましい態様として、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、管理者に対して警報を発する警報装置を備える。
【0019】
熱中症予防システムの望ましい態様として、前記頭部装着装置は、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、前記装着者に対して警報を発する警報装置を備える。
【発明の効果】
【0020】
本開示によれば、熱中症になる可能性の推定に必要な、作業者である装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる頭部装着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1図1は、実施形態の熱中症予防システムの模式図である。
図2図2は、実施形態の頭部装着装置の平面図である。
図3図3は、図2におけるA−A断面図である。
図4図4は、図2におけるB−B断面図である。
図5図5は、制御装置が算出した発汗量と実測した発汗量とを比較した実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明を実施するための形態(以下、実施形態という)により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【0023】
(実施形態)
図1は、実施形態の熱中症予防システムの模式図である。図2は、実施形態の頭部装着装置の平面図である。図3は、図2におけるA−A断面図である。図4は、図2におけるB−B断面図である。
【0024】
本実施形態の熱中症予防システム1は、作業者の熱中症の発症を抑制するためのシステムである。熱中症予防システム1は、例えば建設現場等における作業者に適用される。熱中症予防システム1は、作業者が水分を補給すべきであることを警告する、作業者に水分を補給するよう指示する、又は作業者に休憩をとることを促すもしくは指示する水分補給警告システムでもある。図1に示すように、熱中症予防システム1は、頭部装着装置10と、管理部9と、を含む。
【0025】
頭部装着装置10は、作業者の頭部に装着される装置である。以下の説明において、頭部装着装置10を装着する人間を装着者と記載する。例えば本実施形態の頭部装着装置10はヘルメットである。図1から図4に示すように、頭部装着装置10は、内殻3と、外殻2と、スペーサ40と、ファン6と、バッテリー16と、第1流路41と、第2流路421と、第2流路422と、第2流路423と、第2流路424と、第1湿度センサ51と、第2湿度センサ52と、体温センサ56と、心拍センサ58と、環境センサ54と、制御装置11と、警報装置12と、通信装置13と、アンテナ14と、を備える。なお、以下の説明において、第2流路421、第2流路422、第2流路423及び第2流路424をそれぞれ区別する必要がない場合には、第2流路42と記載される。
【0026】
図3に示すように、内殻3は、装着者の頭部に面する部材である。内殻3は、例えば合成樹脂又は布等で形成されている。内殻3は、複数の隙間を備えており、装着者の頭部の一部を覆っている。装着者の頭部で生じる汗は、水蒸気となり、内殻3に遮閉されずに内殻3を通過する。なお、内殻3が頭部の全体を覆っていてもよいが、このような場合は内殻3が透湿性を有する材料で形成される。
【0027】
図3に示すように、外殻2は、内殻3を覆う部材であって、半球状である。外殻2は、本体20と、鍔21と、緩衝材25と、を備える。本体20は、例えば合成樹脂で形成されている。鍔21は、本体20と一体に形成されており、本体20の下端部201から装着者から離れる方向に突出している。緩衝材25は、本体20の内表面202に取り付けられている。緩衝材25の内表面は、内殻3に面している。緩衝材25は、例えば発泡スチロールで形成されている。緩衝材25は、独立気泡を有する材料で形成されることが好ましい。これにより、水蒸気が緩衝材25を通過することが抑制される。以下の説明において、外殻2で囲まれる略半球状の領域に対して外側の領域を外部Eとする。
【0028】
図2から図4に示すように、緩衝材25は、凹部250と、凹部251と、凹部252と、凹部253と、凹部254と、を備える。凹部250は、緩衝材25の内表面に設けられた穴である。凹部251、凹部252、凹部253及び凹部254は、緩衝材25の外表面に設けられた溝であって、凹部250から本体20に沿って本体20の端部側に延びている。
【0029】
図3に示すように、スペーサ40は、内殻3と外殻2との間に配置されている。より具体的には、スペーサ40は、内殻3と緩衝材25との間に挟まっている。このため、内殻3と緩衝材25との間には隙間がある。
【0030】
図3に示すように、ファン6は、外殻2に設けられる。ファン6は、緩衝材25の凹部250に配置されている。例えば本実施形態においては、例えば、ファン6は緩衝材25よりも内殻3側にある空気を本体20側に導く。すなわち、ファン6は、空気を下から上に移動させる。ファン6の風量は手動又は後述する制御装置11に含まれる制御回路で調節できる。ファン6は、第2流路42から出る排出空気の温度が排出空気の露点温度以上となる風量で送風するように調節される。すなわち、ファン6は、排出空気の周辺のものに結露が生じない風量で送風するように調節される。ファン6の最低風量は、排出空気が露点温度以上となるような風量であることが好ましい。これは、一般的に湿度センサは相対湿度が100%より高い空気の湿度(露点温度以下である空気の湿度)を計測できないためである。排出空気の相対湿度を100%以下にするためには、後述する第2湿度センサ52が計測した温度が露点温度以上になるように制御装置11がファン6の風量を増加させればよい。一般的な作業環境である排出空気の相対湿度が100%にならないような環境下(排出空気の周辺のものに結露が生じない環境下)で使用される場合には、装着者の暑さに対する耐性及び発汗量に応じて、簡易的に手動でファン6の風量を好みの風量に設定しても、排出空気は露点以上となる。このため、後述する第2湿度センサ52は、正確な絶対湿度を計測できる。第2湿度センサ52の表面の空気が入れ替わるように、ファン6の最低風量は、0.01l/min以上であることが好ましい。ファン6の風量は、0.01l/min以上500l/min以下であることがより好ましい。
【0031】
バッテリー16は、ファン6、第1湿度センサ51、第2湿度センサ52、体温センサ56、心拍センサ58、環境センサ54、制御装置11、警報装置12、通信装置13、アンテナ14に電力を供給する。制御装置11、警報装置12、通信装置13及びアンテナ14は一体化された基板上に形成されていてもよい。
【0032】
図3に示すように、第1流路41は、装着者の頭部と緩衝材25との間の隙間である。第1流路41の下端部は、外部Eに繋がっている。第1流路41の上端部は、緩衝材25の凹部250に繋がっている。このため、ファン6は第1流路41の上端部に位置する。すなわち、ファン6は第1流路41の下流側端部に位置する。
【0033】
図2から4に示すように、第2流路42は、外殻2に設けられる流路である。第2流路421は、本体20と緩衝材25の凹部251との間の隙間である。第2流路422は、本体20と凹部252との間の隙間である。第2流路423は、本体20と凹部253との間の隙間である。第2流路424は、本体20と凹部254との間の隙間である。第2流路42の下端部は、外部Eに繋がっている。第2流路42の上端部は、緩衝材25の凹部250に繋がっている。このため、凹部250を介して、第1流路41が第2流路42と繋がっている。
【0034】
ファン6は、第1流路41から第2流路42に向かって空気を送る。空気は外部Eから第1流路41に入り、第2流路42から外部Eへ排出される。装着者が汗をかくと、第1流路41には水蒸気が供給される。汗による水蒸気を含む第1流路41の空気が、第2流路42を経て外部Eに排出される。
【0035】
第1湿度センサ51は、第1流路41に入る吸入空気の絶対湿度(以下、第1絶対湿度という)を計測するためのセンサである。絶対湿度は、単位体積当たりの空気に含まれる水蒸気の量である。図3に示すように、第1湿度センサ51は外部Eに位置する。例えば、第1湿度センサ51は、鍔21の内表面211(下側の表面)に取り付けられている。第1湿度センサ51は、外部Eの空気の温度及び相対湿度を計測する。
【0036】
第2湿度センサ52は、第2流路42から出る排出空気の絶対湿度(以下、第2絶対湿度という)を計測するためのセンサである。図3に示すように、第2湿度センサ52は、第2流路42に位置する。すなわち、第2湿度センサ52は、ファン6よりも下流に位置する。例えば、第2湿度センサ52、第2流路421に面する本体20の内表面202に取り付けられる。第2湿度センサ52は、第2流路421の内の空気の温度及び相対湿度を計測する。
【0037】
体温センサ56は、装着者の体温を計測するセンサである。体温センサ56は、図3に示すように、内殻3の内表面に取り付けられている。体温センサ56は、装着者に接している。また、体温センサ56は、装着者の深部体温を計測できることがより好ましい。深部体温の指標としては、口腔温、直腸温、鼓膜温が挙げられる。体温センサ56が深部体温を計測する場合、体温センサ56の取付位置は適宜調節される。
【0038】
心拍センサ58は、装着者の心拍数を計測するセンサである。心拍センサ58は、図3に示すように、内殻3の内表面に取り付けられている。心拍センサ58は、装着者に接している。心拍センサ58は、装着者のこめかみに接することが好ましい。
【0039】
環境センサ54は、装着者の周辺の湿球温度、乾球温度及び黒球温度を計測するセンサである。環境センサ54は、図1に示すように、外殻2の外表面に取り付けられている。
【0040】
制御装置11は、コンピュータであり、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入力インターフェース、及び出力インターフェースを含む。制御装置11は、第1湿度センサ51、第2湿度センサ52、体温センサ56、心拍センサ58及び環境センサ54と電気的に接続されており、計測値を受信する。制御装置11は、各センサから得た情報に基づいて医学的パラメータを演算する。例えば、制御装置11は医学的パラメータとして発汗量を演算する。制御装置11は、発汗量変動、深部体温変動及び心拍間隔等を演算することが好ましい。さらに、制御装置11は、上述した各センサから得た情報及び算出された医学的パラメータから、作業環境及び装着者個人の熱中症の危険度を指数化し、指数に基づき警報装置12又は通信装置13を制御することが好ましい。また、制御装置11は、ファン6と電気的に接続されており、ファン6の風量を制御してもよい。制御装置11は、図1に示すように鍔21の内表面211に取り付けられている。
【0041】
制御装置11は、装着者の体重、年齢、作業場所及び作業工程等の、装着者に関する情報を記憶している。例えば、制御装置11は、後述する管理装置91に記憶された装着者に関する情報を通信装置13を介して得ることができる。または、作業前に装着者に関する情報が制御装置11に対して直接入力されてもよい。
【0042】
制御装置11は、第1湿度センサ51から受信した吸入空気の温度及び相対湿度に基づいて第1絶対湿度を演算する。相対湿度から絶対湿度を推定するのには各種の近似式があるが、ここでは比較的よく用いられるTenensの式で推定することとし、第1絶対湿度をX[g/m]、吸入空気の温度をt[K]、吸入空気の相対湿度をRH[%]、吸入空気の飽和水蒸気圧をe[hPa]とした場合、制御装置11は、下記式(1)及び式(2)からXを得る。
【0043】
【数1】
【0044】
【数2】
【0045】
制御装置11は、第1絶対湿度(X)及びファン6の風量に基づき、単位時間当たりに第1流路41に入る水分の質量を演算する。単位時間当たりに第1流路41に入る水分の質量をA[g/min]、ファン6の風量をV[m/min]とした場合、制御装置11は、下記式(3)からAを得る。
【0046】
【数3】
【0047】
制御装置11は、第2湿度センサ52から受信した排出空気の温度及び相対湿度に基づいて第2絶対湿度を演算する。第2絶対湿度をY[g/m]、排出空気の温度をt[K]、排出空気の相対湿度をRH[%]、排出空気の飽和水蒸気圧をe[hPa]とした場合、制御装置11は、下記式(4)及び式(5)からYを得る。
【0048】
【数4】
【0049】
【数5】
【0050】
制御装置11は、第2絶対湿度(Y)及びファン6の風量に基づき、単位時間当たりに第2流路421、第2流路422、第2流路423及び第2流路424から出る水分の質量の和を演算する。この水分の質量の和をB[g/min]とした場合、制御装置11は、下記式(6)からBを得る。
【0051】
【数6】
【0052】
単位時間当たりに装着者の頭部から蒸発した水分の質量をC[g/min]とした場合、制御装置11は、下記式(7)からCを得る。以下の説明において、単位時間当たりに装着者の頭部から蒸発した水分の質量(C)は発汗量と記載される。
【0053】
【数7】
【0054】
図5は、制御装置が算出した発汗量と実測した発汗量とを比較した実験結果を示すグラフである。制御装置11が上述した方法で算出した発汗量と実測した発汗量とを比較する実験が、人間の頭部を模した装置(マネキンヘッド)を用いて行われた。図5の縦軸は、発汗量の積算値[g]である。図5の実線は、制御装置11が算出した発汗量の積算値(計算値)の推移を示す。図5の破線は、実測した発汗量の積算値(実測値)の推移を示す。実測した発汗量は、電子天秤を用いて計測した発汗量である。図5に示すように、計算値と実測値との乖離は小さい。制御装置11は、高い精度で発汗量を算出することができる。制御装置11が高い精度で発汗量を算出するためには、ファン6の風量の精度を向上させ、且つ各センサのノイズを低減することが望ましい。図5は、時間積算による発汗相当量を表示するようにしたが、単位時間当たりの発汗相当量を表示するようにしてもよい。このようにすれば、ある時間後の発汗量が異常に増加したなどの異常値から熱中症になる可能性が高い等の兆候を判定することができる。
【0055】
制御装置11は、発汗量を所定間隔毎に演算し記憶する。制御装置11は、発汗量の推移に基づき装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。制御装置11は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。例えば、制御装置11は、発汗量に関して予め決められた閾値を記憶しており、発汗量が閾値を超えた場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。または、制御装置11は、発汗量に関して予め決められた閾値及び閾回数を記憶しており、発汗量が閾値を超えた回数が閾回数を超えた場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。または、制御装置11は、発汗量を積算し、積算した発汗量が閾値を超えた場合に装着者が熱中症になる可能性があると判定する。この場合の閾値は、例えば、装着者の体重の1.5%に相当する質量である(非特許文献1参照)。装着者の体重の減少量は、装着者の全身発汗量で計測できる。熱中症罹患の予防のためには、上述した閾値よりも小さい値を閾値とすることが好ましい。制御装置11は、頭部の発汗量を算出できるが、予め頭部の発汗量と全身の発汗量との相関を記憶しておくことで、頭部発汗量から全身発汗量(体重の減少量)を推定できる。または、制御装置11は、所定時間内で積算した発汗量に関して閾値を記憶しており、所定時間内で積算した発汗量が閾値を超えた場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。または、制御装置11は、所定時間内での積算した発汗量に関する第1閾値と、装着者の周辺の湿球温度(又は乾球温度)に関する第2閾値を記憶しており、第1閾値と第2閾値に基づいて装着者が熱中症になる可能性を判定する。例えば、制御装置11は、湿球温度が第2閾値を超え且つ所定時間内で積算した発汗量が第1閾値よりも低い場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。
【0056】
制御装置11は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、装着者が水分を補給すべきであると判定する。例えば、制御装置11は、全身発汗量に関して予め決められた閾値を記憶しており、全身発汗量が閾値を超えた場合に、装着者が水分を補給すべきであると判定する。制御装置11は、発汗量の情報に基づき、装着者が補給すべき水分の量を算出する。例えば、制御装置11が算出する装着者が補給すべき水分の量は、全身発汗量に相当する水分の量である。なお、制御装置11が算出する装着者が補給すべき水分の量は、全身発汗量に相当する水分の量とは異なる量であってもよい。
【0057】
制御装置11は、体温の推移に基づき装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。例えば、制御装置11は、装着者の休憩中に体温センサ56から受信した体温が作業開始前の体温に戻らない場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する(非特許文献1参照)。
【0058】
制御装置11は、心拍数の推移に基づき装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。例えば、制御装置11は、1分間の心拍数が180から装着者の年齢を引いた値を超える状態が数分続く場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。または、制御装置11は、装着者の作業強度のピークから1分後における1分間の心拍数が120を超える場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する(非特許文献1参照)。
【0059】
制御装置11は、環境センサ54が計測した情報に基づき、暑さ指数(WBGT:Wet Bulb Globe Temperature)を演算する。制御装置11は、装着者の作業工程を記憶しているので、装着者が屋外にいるか屋内にいるか把握している。装着者が屋外にいる場合、制御装置11は、湿球温度、乾球温度及び黒球温度に基づき暑さ指数を演算する。装着者が屋内にいる場合、制御装置11は、湿球温度及び黒球温度に基づき暑さ指数を演算する。制御装置11は、装着者が熱中症になる可能性があるか否かの判定に暑さ指数も用いることができる。
【0060】
また、制御装置11は、発汗量に、体温センサ56、心拍センサ58及び環境センサ54から得た情報を組み合わせて、装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定してもよい。
【0061】
警報装置12は、装着者に自身が熱中症になる可能性があることを認識させるための装置である。警報装置12は、図1に示すように鍔21の内表面211に取り付けられている。装着者が熱中症になる可能性があると制御装置11が判定した場合、警報装置12は警報を発する。警報の種類は特に限定されない。警報の例としては、音、光又は振動が挙げられる。また、警報装置12は、自身に水分補給が必要であることを認識させるための装置である。警報装置12は、装着者が水分を補給すべきであると制御装置11が判定した場合、警報装置12は警報を発する。警報の種類は特に限定されない。警報の例としては、音、光又は振動が挙げられる。例えば、装着者が水分を補給すべきであると制御装置11が判定した場合、警報装置12は、制御装置11が算出した装着者が補給すべき水分の量を表示する。例えば、装着者が水分を補給すべきであると制御装置11が判定した場合、警報装置12は、制御装置11が算出した装着者が補給すべき量の水分を摂取するよう、装着者に音声等で指示する。また、警報装置12においては、水分補給の指示と、例えば連続作業時間に基づく休憩を促す指示と、が併用されてもよい。
【0062】
通信装置13及びアンテナ14は、制御装置11が得た情報を管理部9に送信するための装置である。通信装置13は、図1に示すように鍔21の内表面211に取り付けられている。アンテナ14は、図1に示すように鍔21の外表面に取り付けられている。
【0063】
管理部9は、装着者を監視する管理者がいる場所である。図1に示すように、管理部9は、管理装置91と、警報装置92と、を備える。管理装置91は、複数の頭部装着装置10から情報を受信する。管理装置91は、複数の装着者の作業場所、作業工程及び年齢等の情報を記憶している。
【0064】
管理装置91は、制御装置11から得た発汗量及び各センサから得た情報を記憶する。管理装置91は、発汗量、体温、心拍数及び熱さ指数の推移に基づき、装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。管理装置91は、発汗量、体温、心拍数及び熱さ指数の推移に基づき、装着者が水分を補給すべきであるか否かを判定する。具体的な判定方法は、制御装置11の判定方法と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0065】
警報装置92は、装着者が熱中症になる可能性があることを、管理者に認識させるための装置である。装着者が熱中症になる可能性があると管理装置91が判定した場合、警報装置92は、管理者に対して警報を発する。警報装置92は、装着者が水分を補給すべきであることを管理者に認識させるための装置である。装着者が水分を補給すべきであると管理装置91が判定した場合、警報装置92は、管理者に対して警報を発する。警報装置12と同様に、警報の種類は特に限定されない。また、警報装置92においては、水分補給の指示と、例えば連続作業時間に基づく休憩を促す指示と、が併用されてもよい。
【0066】
内殻3及び外殻2の材質は一例に過ぎず、特に限定されない。また頭部装着装置10は、必ずしも内殻3を備えていなくてもよい。例えば、スペーサ40が頭部に接することで、外殻2と頭部との間に隙間が形成されていてもよい。
【0067】
頭部装着装置10において、必ずしも外部Eの空気が第1流路41から入らなくてもよい。外部Eの空気が第2流路42から入り、第1流路41から排出されてもよい。このような場合、第2湿度センサ52は、第1流路41の出口付近に配置されることが好ましい。
【0068】
外殻2の外表面に開口する穴から空気が流出又は流入してもよい。外殻2の外表面に開口する穴から空気が流出する場合、第2湿度センサ52がこの穴に配置されればよい。外殻2の外表面に開口する穴から空気が流入する場合、第2湿度センサ52は、例えば第1流路41の下端部に配置されればよい。第1湿度センサ51は、鍔21の内表面211に配置されてもよいし、外殻2の外表面に開口する穴から空気が流入する場合にはこの穴に配置されてもよい。このように外殻2の外表面に開口する穴から空気が流出又は流入する場合、この穴が第2流路である。
【0069】
頭部装着装置10が備える第2湿度センサ52の数は、必ずしも1つでなくてもよい。例えば、第2流路421、第2流路422、第2流路423及び第2流路424のそれぞれに第2湿度センサ52が配置されていてもよい。このような場合、制御装置11は、複数の第2湿度センサ52の計測結果の平均に基づいて、発汗量を演算することが好ましい。
【0070】
頭部装着装置10は、必ずしも複数の第2流路42を有していなくてもよく、少なくとも1つの第2流路42を有していればよい。すなわち、頭部装着装置10は、第2流路421、第2流路422、第2流路423及び第2流路424の少なくとも1つを有していればよい。
【0071】
ファン6の風量が制御装置11により自動で調節される場合、制御装置11は、排出空気の温度が露点温度未満となった場合にファン6の風量を大きくしてもよい。また、制御装置11は、発汗量の増加にしたがってファン6の風量を大きくしてもよい。また、ファン6は、第2流路42から第1流路41へ送風してもよい。
【0072】
頭部装着装置10は、体温センサ56、心拍センサ58及び環境センサ54を備えていなくてもよい。頭部装着装置10は、センサとして少なくとも第1湿度センサ51及び第2湿度センサ52を備えていればよい。また、第1湿度センサ51及び第2湿度センサ52は、必ずしも温度及び相対湿度を計測するセンサでなくてもよく、絶対湿度を計測できればよい。例えば、第1湿度センサ51及び第2湿度センサ52は、光(近赤外光)を利用した水分計(赤外線水分計)であってもよい。水分には特定の波長の近赤外光を吸収する性質がある。赤外線水分計は、吸光度の大きさに基づいて絶対湿度を計測する。第1湿度センサ51は、必ずしも内表面211に配置されなくてもよく、例えば緩衝材25の内表面に配置されてもよい。また、ファン6が第2流路42から第1流路41へ送風する場合は、第1湿度センサ51が内表面202に配置されてもよい。この場合、第2湿度センサ52は、例えば緩衝材25の内表面に配置される。
【0073】
頭部装着装置10は、上述したセンサ以外のセンサを備えていてもよい。例えば、頭部装着装置10は、装着者の脳血流を計測する脳血流センサを備えていてもよい。脳血流センサとしては、近赤外光を用いて頭皮上から非侵襲的に脳機能を計測する装置が知られている。このような装置はNIRS(Near Infrared Spectoroscopy)脳計測装置と呼ばれる。また、頭部装着装置10は、加速度センサを備えていてもよい。これにより、頭部装着装置10は装着者の眩暈等を検出できる。
【0074】
頭部装着装置10は、通信装置13及びアンテナ14を備えていなくてもよい。このような場合であっても、頭部装着装置10が警報装置12を備えているので、装着者は自身が熱中症になる可能性があることを認識することができる。
【0075】
頭部装着装置10は、制御装置11を備えていなくてもよい。このような場合、第1湿度センサ51、第2湿度センサ52、体温センサ56、心拍センサ58及び環境センサ54が計測した情報は、通信装置13を介して管理装置91に送信される。そして、管理装置91は、上述した式(1)から式(7)に基づいて発汗量を演算し、装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。なお、頭部装着装置10が制御装置11を備えている場合でも、管理装置91が発汗量を演算してもよい。
【0076】
制御装置11及び管理装置91は、過去に各センサが計測した情報を蓄積し、その情報に基づいて熱中症になる可能性があるか否かの判定基準を変更してもよい。また、制御装置11及び管理装置91は、人工知能(Artificial Intelligence:AI)を有していてもよい。蓄積した情報を人口知能に学習させることで、熱中症になる可能性があるか否かの判定精度を向上させることができる。
【0077】
頭部装着装置10は、警報装置12を備えていなくてもよい。管理部9は、警報装置92を備えていなくてもよい。ただし、熱中症予防システム1は、警報装置12及び警報装置92の少なくとも一方を有していることが好ましい。
【0078】
以上で説明したように、頭部装着装置10は、外殻2と、第1流路41と、第2流路42と、ファン6と、第1湿度センサ51と、第2湿度センサ52と、を備える。ファン6は、外殻2に設けられる。第1流路41は、装着者の頭部と外殻2との間の隙間である。第2流路42は、外殻2に設けられ且つ第1流路41に繋がる。ファン6は、第1流路41及び第2流路42の一方から他方へ送風する。第1湿度センサ51は、第1流路41及び第2流路42の一方に入る吸入空気の絶対湿度を計測するための装置である。第2湿度センサ52は、第1流路41及び第2流路42の他方から出る排出空気の絶対湿度を計測するための装置である。
【0079】
これにより、頭部装着装置10は、第1湿度センサ51及び第2湿度センサ52から得る情報に基づき、装着者の頭部の発汗量を得ることができる。その結果、頭部装着装置10は、熱中症になる可能性の推定に必要な、作業者である装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。
【0080】
また、頭部装着装置10において、ファン6は、排出空気の温度が排出空気の露点温度以上となる風量で送風する。
【0081】
これにより、排出空気の相対湿度が100%未満となる。排出空気に含まれる水分による結露が抑制される。このため、第2湿度センサ52によって得られる絶対湿度の精度が向上する。その結果、頭部装着装置10は、発汗量の計測精度を向上させることができる。
【0082】
また、頭部装着装置10において、第1湿度センサ51は、外殻2の外部Eに位置する。
【0083】
これにより、第1湿度センサ51は、装着者の発汗による水蒸気の影響を受けにくくなる。このため、第1湿度センサ51によって得られる絶対湿度の精度が向上する。
【0084】
また、頭部装着装置10において、第1湿度センサ51は、吸入空気の温度及び相対湿度を計測し、且つ外殻2の内表面(例えば内表面211)に位置する。
【0085】
これにより、外殻2に日射が遮られることで、第1湿度センサ51に日射が当たりにくくなる。第1湿度センサ51が計測する吸入空気の温度に誤差が生じにくくなるので、第1湿度センサ51によって得られる絶対湿度の精度が向上する。
【0086】
また、頭部装着装置10において、ファン6は、第1流路41から第2流路42に向かって空気を送り、且つ第1流路41の下流側端部に位置する。第2湿度センサ52は、ファン6の下流に位置する。
【0087】
これにより、汗による水蒸気を含む空気がファン6で撹拌されるので、ファン6の下流では絶対湿度の分布が均一になりやすい。また、第2流路42が複数ある場合には、第2流路42間での絶対湿度の差が抑制される。したがって、第2湿度センサ52によって得られる絶対湿度の精度が向上する。
【0088】
また、頭部装着装置10は、装着者の体温を計測する体温センサ56を備える。これにより、頭部装着装置10は、装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。
【0089】
また、頭部装着装置10において、体温センサ56は、深部体温を計測する。これにより、頭部装着装置10は、装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。
【0090】
また、頭部装着装置10は、装着者の心拍数を計測する心拍センサ58を備える。これにより、頭部装着装置10は、装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。
【0091】
また、頭部装着装置10は、装着者の周辺の湿球温度及び黒球温度を計測する環境センサ54を備える。これにより、頭部装着装置10は、装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。
【0092】
また、頭部装着装置10は、制御装置11と、警報装置12と、を備える。制御装置11は、第1湿度センサ51及び第2湿度センサ52から得た情報に基づき装着者の発汗量を演算する。警報装置12は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に警報を発する。
【0093】
大量の発汗は熱中症の初期症状であるため(非特許文献2参照)、頭部装着装置10は、装着者に熱中症の初期症状が出ているか否かを検出できる。すなわち、頭部装着装置10は、早期に熱中症を検出できる。頭部装着装置10は、熱中症になる可能性の推定精度を向上させることができる。警報装置12により、装着者は、自身が熱中症になる可能性があることを早期に認識することができる。したがって、頭部装着装置10は、熱中症の重症化を抑制できる。
【0094】
また、熱中症予防システム1は、頭部装着装置10と、管理装置91と、を備える。頭部装着装置10は、第1湿度センサ51及び第2湿度センサ52から得られた情報を無線通信により送信する通信装置13を備える。管理装置91は、通信装置13から情報を受信し装着者の発汗量を記憶する。
【0095】
これにより、管理装置91は、離れた場所にいる装着者に熱中症の初期症状が出ているか否かを検出できる。すなわち、熱中症予防システム1は、早期に熱中症を検出できる。熱中症予防システム1は、熱中症になる可能性の推定精度を向上させることができる。管理者は、装着者が熱中症になる可能性があることを管理装置91によって認識することができる。したがって、熱中症予防システム1は、熱中症の重症化を抑制できる。
【0096】
また、熱中症予防システム1は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に管理者に対して警報を発する警報装置92を備える。
【0097】
これにより、管理者は、装着者が熱中症になる可能性があることを早期に認識することができる。したがって、熱中症の重症化が抑制される。
【0098】
また、熱中症予防システム1において、頭部装着装置10は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に装着者に対して警報を発する警報装置12を備える。
【0099】
これにより、装着者は、自身が熱中症になる可能性があることを早期に認識することができる。したがって、熱中症の重症化が抑制される。
【0100】
水分補給警告システム1は、頭部装着装置10と、管理装置91と、を備える。頭部装着装置10は、第1湿度センサ51及び第2湿度センサ52から得られた情報を無線通信により送信する通信装置13を備える。管理装置91は、通信装置13から情報を受信し装着者の発汗量を記憶し、表示する。
【0101】
これにより、管理装置91は、離れた場所にいる装着者に水分補給が必要か否かを検出できる。管理者は、装着者に水分補給が必要であることを管理装置91によって認識することができ、装着者に水分補給や休憩を指示することができる。したがって、水分補給警告システム1は、装着者の発汗による体内水分減少に起因する熱中症罹患を予防することができる。水分補給警告システム1は、頭部装着装置10を着用する装着者の安全な労務管理に資する。
【0102】
また、水分補給警告システム1は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、管理者に対して警報を発する警報装置92を備える。
【0103】
これにより、管理者は、装着者に水分補給が必要であることを早期に認識することができる。したがって、装着者の発汗による体内水分減少に起因する熱中症罹患を予防することができる。
【0104】
また、水分補給警告システム1において、頭部装着装置10は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、装着者に対して警報を発する警報装置12を備える。
【0105】
これにより、装着者は、自身の発汗による体内水分減少によって自身に水分補給が必要な状態になったことを早期に認識することができる。これにより、装着者は、適切な量の水分を自発的に摂取したり、休憩を取ったりすることができる。したがって、装着者の発汗による体内水分減少による熱中症罹患を予防することができる。水分補給警告システム1においては、警報装置92を用いた管理者による水分摂取の指示と、警報装置12を用いた装着者への自発的な水分摂取の指示と、が併用されてもよい。
【符号の説明】
【0106】
1 熱中症予防システム、水分補給警告システム
10 頭部装着装置
11 制御装置
12 警報装置
13 通信装置
14 アンテナ
16 バッテリー
2 外殻
21 鍔
211 内表面
20 本体
201 下端部
202 内表面
25 緩衝材
250、251、252、253、254 凹部
3 内殻
40 スペーサ
41 第1流路
42、421、422、423、424 第2流路
51 第1湿度センサ
52 第2湿度センサ
54 環境センサ
56 体温センサ
58 心拍センサ
6 ファン
9 管理部
91 管理装置
92 警報装置
E 外部
図1
図2
図3
図4
図5
【国際調査報告】