CN117016887A - 一种施工人员防护服 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种施工人员防护服，包括内支撑、外服和气囊系统；内支撑，用于使用者背部穿戴，为王字形硬质结构，顶部向前翻折形成肩挂，肩胛骨对应位置扩大为背护，胸部和腰部位置均从两侧向前翻折至身侧位置形成胸护和腰护；外服，为夹克或开襟背心，领口、胸部和腰部均设置有环圈形的气囊容纳夹层，所述内支撑固定连接在外服背部内侧；本施工人员防护服通过设置王字形内支撑，增加对脊椎、肩部、胸部、腰部等重要器官的保护，提升穿戴者在碰撞事故中的存活率，并降低瘫痪率，同时降低对正常工作过程中，对穿戴者行动的影响，保持身体的灵活性。

Description

一种施工人员防护服

技术领域

本发明涉及安全防护穿戴设备技术领域，具体为一种施工人员防护服。

背景技术

高速公路和城市道路施工过程中，多数采用三角锥进行道路隔离，但是依旧存在车辆失控冲撞维修区域造成施工人员伤亡的案例，目前实际施工中，作业人员仅通过佩戴安全帽对头部进行保护，其躯干依旧暴露在危险之中，多数事故为侧碰和背部碰撞，碰撞后，多数会发生四肢骨折、严重者会造成脊柱骨折，脏器受损，四肢骨折可通过后期修养恢复，但是脊柱受损后，多数会造成终身瘫痪，脏器受损则会造成直接死亡，因此，应当研发一种能够在侧碰、背部碰撞中，提升作业人员存活率，降低终身瘫痪率的防护服。

申请号202110926630.1的中国专利，公开了一种防止人身碰撞的震动系统，通过传感器进行碰撞预测和气囊防护，针对速度较慢的碰撞体，具有一定的效果，但是针对高速路况，车速较高，且施工区域周边便是高速路段，碰撞预测会被频繁唤醒，影响正常施工作业，且真实预判碰撞，由于车速较高，留给使用者反应时间依旧较短，并不能有效起到避让碰撞的效果，不适用于高速道路作业人员使用；

申请号为201920651041.5的中国专利，公开了一种气囊防护服，通过在重点位置布置气囊，当设备内传感器检测到自身加速度较大时，判定穿戴者遭到撞击或跌倒，控制气囊快速充气，以缓解二级碰撞造成的伤害，但是对于一次撞击不具备防御能力，且当遭遇碰撞时，由于防护服整体为软质材质，对于脊椎和脏器基本无保护，无法提升穿戴者在碰撞中的存活率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种施工人员防护服，通过设置王字形内支撑，增加对脊椎、肩部、胸部、腰部等重要器官的保护，提升穿戴者在碰撞事故中的存活率，并降低瘫痪率，同时降低对正常工作过程中，对穿戴者行动的影响，保持身体的灵活性，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种施工人员防护服，包括内支撑、外服和气囊系统；

内支撑，用于使用者背部穿戴，为王字形硬质结构，顶部向前翻折形成肩挂，肩胛骨对应位置扩大为背护，胸部和腰部位置均从两侧向前翻折至身侧位置形成胸护和腰护；

外服，为夹克或开襟背心，领口、胸部和腰部均设置有环圈形的气囊容纳夹层，所述内支撑固定连接在外服背部内侧；

气囊系统，包括置于背部的气体发生装置、置于外服领口夹层内的头枕气囊和颈侧气囊、置于胸部夹层的胸护气囊和置于腰部夹层的腰侧气囊和屁垫气囊；

所述气体发生装置内集成有加速度传感器，所述腰护的两侧和背部分别设置有超声波传感器；

当超声波传感器的反射面积值和距离变化率超过设定阈值时，打开对应侧气囊或打开全部气囊；

当加速度传感器测得加速度超过设定阈值时，快速打开所有气囊。

作为本发明的一种优选技术方案，所述内支撑为双层硬支撑结构，且夹层内设置T形加强，所述T形加强内设菱形加强格；

通过双层硬支撑的结构设计，提升背部碰撞时内支撑的刚性，避免脊椎折断，且结合内支撑的王字形设计，和内部的T形加强，进一步对脊椎方向进行加强，当身体发生扭转时，内支撑能够发生部分扭转形变，降低对人体活动的影响。

作为本发明的一种优选技术方案，所述胸护和腰护对应的体侧位置分别设置有胸侧延和腰侧延，所述胸侧延和腰侧延均为硬质护板，所述胸侧延和腰侧延均通过连接体与内支撑连接；

通过增加胸侧延和腰侧延，且被对应的气囊包裹，当受到碰撞时，气囊所受力道能够被硬质的胸侧延或腰侧延分布到较大受力面积，即减小人体单位面积的受力，降低内部脏器损害，且能够将力道通过内支撑向另一侧的胸侧延或腰侧延传递，即胸侧延或腰侧延和内支撑组成一个半闭环的防撞笼，进一步提升对人体的保护能力，避免脏器受挤压损伤。

所述连接体，包括中间位置的矩形片(112b)和两侧的梯形片(112a)，所述矩形片(112b)和梯形片(112a)的两侧与待连接的物体两端设置有相互插接的插卡和插槽，且插卡与插槽之间留有间隙，所述胸侧延、腰侧延、内支撑和连接体均与外服内壁固定黏连；

当胸护气囊充气后，能够从外侧对胸护和胸侧延进行覆盖；

同时采用连接体将胸侧延或腰侧延与内支撑连接，两者之间在气囊未充气时，具有较大的活动自由度，当气囊重启后，由于气囊的限位，两者的自由度被消除，组成一个较为稳定，且能够相互传力的半封闭防撞笼。

作为本发明的一种优选技术方案，还包括T型或倒L形的髋骨护，所述髋骨护为硬质护板，所述髋骨护顶部通过连接体与腰侧延的底部连接；

当腰侧气囊充气后，能够从外侧对髋骨护和腰侧延进行覆盖；

通过增加髋骨护，增加对腰部一下，盆骨位置的保护，有效增加跑车、轿车等车头碰撞位置较低车型碰撞时的防护能力。

作为本发明的一种优选技术方案，所述胸侧延和腰侧延的自由端分别连接有胸束带和腰束带，所述胸束带和腰束带与外服相对固定；

当外服前端开襟位置闭合后，所述胸束带、胸侧延和胸护形成闭环，所述腰束带、腰侧延和腰护形成闭环。

作为本发明的一种优选技术方案，所述气囊系统内各个气囊均独立不连通，且每组气囊内均设置有超压泄气阀，当气囊内气压超出设定阈值后，气囊内气体能够通过超压泄气阀排出；

各个气囊独立不连通，可进行单独控制充气，即在碰撞即将发生时，优先对碰撞面进行充气，然后对跌落面，也就是二次碰撞面充气，通过对充气顺序的选择，降低碰撞中受伤量，且能够有效压缩气体发生装置的功率，起到缩减气体发生装置功率、体积和成本的目的，进一步降低设备整体重量和对人体灵活度的干扰。

作为本发明的一种优选技术方案，所述屁垫气囊为下钩形气囊，能够从背后对尾骨和髋骨进行包裹；

在人体跌坐过程中，对臀部进行包裹，降低骨盆和尾椎的损伤。

作为本发明的一种优选技术方案，所述头枕气囊为贝壳形，能够从后部对后脑位置进行包裹；所述颈侧气囊小于头枕气囊，充气后能够从两侧对下颌位置进行承托；

头枕气囊主要是对使用者后脑进行防护，有效避免后脑磕碰，两侧的颈侧气囊则是与安全帽相适配，对颈侧进行支撑防护，且抑制安全帽和头部左右摆动，从而对颈椎起到保护，避免折断。

作为本发明的一种优选技术方案，所述胸护气囊为半环形气囊，充气后，能够从侧边环绕上肢胸部位置；

通过增加两侧的半闭环胸护气囊，组成一个接近闭环的气囊环，对胸部进行防护，避免胸部受挤压造成内部脏器损伤。

作为本发明的一种优选技术方案，所述外服领口位置两侧均设置有用于与上方安全帽侧边连接的绑带；

当颈侧气囊充气后，能够从内涨紧绑带；

正常穿戴时，绑带处于松弛状态，与安全帽侧边沿固定连接，不影响扭头等动作，当发生碰撞时，两侧的颈侧气囊迅速充气，直接从内部将绑带涨紧，此时直接对安全帽进行限位，避免安全帽脱落，同时限制安全帽左右摆动，即将头部与躯干的相对位置限定，避免颈椎在碰撞甩动过程中错位，从而降低瘫痪的概率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本施工人员防护服采用硬质的内支撑作用仿生外骨骼，对使用者背部进行支撑，增加对脊椎肋骨的防护能力；

且借助王字形结构设计，使内支撑具备一定的扭转形变能力，降低对使用者运动姿态的影响；

同时通过增加胸部、腰部的侧延，结合对应位置的气囊，组成闭环或半闭环的防撞笼，提升撞击过程中对人体的保护能力；

同时通过对颈部的气囊设计，能够与安全帽进行结合使用，限制碰撞过程中头部的摆动，有效提升颈部的保护；

而且本设备引入主动防护，借助超声波传感器较窄的反射角度、精准测定反射面积和反射距离的特性，能够精准判断碰撞即将发生的方向和判断碰撞物体面积、碰撞物接近速度，从而降低误判的几率，提升防护能力；

且引入主动防护后，能够有效降低一次碰撞所造成的损伤，结合加速度传感器，进行碰撞后二次判断，迅速调用其余气囊，降低碰撞跌落时的二次伤害，同时也可用于坠落检测，防御坠落时的一次伤害。

附图说明

图1为本发明正面结构示意图；

图2为本发明背面结构示意图；

图3为本发明内支撑穿戴示意图；

图4为本发明内支撑正面穿戴示意图；

图5为本发明内支撑侧面穿戴示意图；

图6为本发明内支撑背面穿戴示意图；

图7为本发明气囊充气后穿戴示意图；

图8为本发明气囊充气后正面穿戴示意图；

图9为本发明气囊充气后侧面穿戴示意图；

图10为本发明气囊充气后背面穿戴示意图；

图11为发明连接体示意图；

图12为本发明连接体截面示意图。

图中：1、内支撑；101、肩挂；102、背护；103、胸护；104、腰护；105、胸侧延；106、腰侧延；107、胸束带；108、腰束带；109、髋骨护；110、T形加强；111、透气孔；112、连接体；2、外服；201、颈部气囊收纳夹层；202、胸部气囊收纳夹层；203、腰部气囊收纳夹层；3、气囊系统；301、头枕气囊；302、颈侧气囊；303、胸护气囊；304、屁垫气囊；305、腰侧气囊；4、超声波传感器；5、绑带。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图12，本发明提供一种技术方案：一种施工人员防护服，包括内支撑1、外服2和气囊系统3；

内支撑1，用于使用者背部穿戴，为王字形硬质结构，顶部向前翻折形成肩挂101，肩胛骨对应位置扩大为背护102，胸部和腰部位置均从两侧向前翻折至身侧位置形成胸护103和腰护104；

内支撑1内背护102和肩挂101共同组成一个半封闭的保护腔体，对肩胛骨、锁骨位置进行保护，避免肩部骨折，且提升穿戴体验；

外服2，为夹克或开襟背心，领口、胸部和腰部均设置有环圈形的气囊容纳夹层，内支撑1固定连接在外服2背部内侧；

外服2的领口、胸部、腰部位置分别设置双层的颈部气囊收纳夹层201、胸部气囊收纳夹层202、腰部气囊收纳夹层203，分别用于容纳头枕气囊301、颈侧气囊302、胸护气囊303、屁垫气囊304和腰侧气囊305。

将气囊容纳与外服2夹层内，避免气囊在日常穿戴中被刺破；

气囊系统3，包括置于背部的气体发生装置、置于外服2领口夹层内的头枕气囊301和颈侧气囊302、置于胸部夹层的胸护气囊303和置于腰部夹层的腰侧气囊305和屁垫气囊304；

气体发生装置内集成有加速度传感器，腰护104的两侧和背部分别设置有超声波传感器4；

当超声波传感器4的反射面积值和距离变化率超过设定阈值时，打开对应侧气囊或打开全部气囊；

当加速度传感器测得加速度超过设定阈值时，快速打开所有气囊。

超声波传感器4作为主动防护的检测单元，当检测到特定方向的来物，面积超过设定阈值，且物体接近速度超过设定阈值，接近距离小于最小阈值时，优先快速打开该侧的气囊，直接迎接来自碰撞物的一次碰撞；

当该侧气囊打开后，快速打开对侧或剩余所有的气囊，以避免被撞击物碰撞后，人体倒地造成的二次碰撞。

加速度传感器，作为被动防御的检测单元，当发生碰撞后，人体发生快速位移，此时能够检测位移方向，优选打开对应方向侧的气囊，承接二次碰撞，随后在打开第三侧的气囊，迎接翻滚造成的碰撞伤害；

如，人体左侧发生碰撞，左侧的超声波传感器4检测到超过阈值面积的撞击物快速接近，且距离小于最小阈值时，快速对左侧的气囊进行充气，并对右侧和背侧气囊依次填充气体，尽管三者时间间隔较近，但当气体发生装置功率较低时，依旧能够提升防碰撞效果。

气体发生装置优选灌装压缩气体，使用较为安全，且无毒无害。

参阅图3和图6，内支撑1为双层硬支撑结构，且夹层内设置T形加强110，T形加强110内设菱形加强格；

通过双层硬支撑的结构设计，提升背部碰撞时内支撑1的刚性，避免脊椎折断，且结合内支撑1的王字形设计，和内部的T形加强，进一步对脊椎方向进行加强，当身体发生扭转时，内支撑1能够发生部分扭转形变，降低对人体活动的影响；

同时在T形的交汇位置，和脊柱中段位置设置透气孔111，以提升背部的透气性能，同时在少量降低背部刚性的前提下，大幅提升内支撑1的可扭转度，从而获得较高的灵活度。

参阅图3-图6，胸护103和腰护104对应的体侧位置分别设置有胸侧延105和腰侧延106，胸侧延105和腰侧延106均为硬质护板，胸侧延105和腰侧延106均通过连接体112与内支撑1连接；

通过增加胸侧延105和腰侧延106，且被对应的气囊包裹，当受到碰撞时，气囊所受力道能够被硬质的胸侧延105或腰侧延106分布到较大受力面积，即减小人体单位面积的受力，降低内部脏器损害，且能够将力道通过内支撑1向另一侧的胸侧延105或腰侧延106传递，即胸侧延105或腰侧延106和内支撑1组成一个半闭环的防撞笼，进一步提升对人体的保护能力，避免脏器受挤压损伤。

参阅图11和图12，连接体112，包括中间位置的矩形片112b和两侧的梯形片112a，矩形片112b和梯形片112a的两侧与待连接的物体两端设置有相互插接的插卡和插槽，且插卡与插槽之间留有间隙，胸侧延105、腰侧延106、内支撑1和连接体112均与外服2内壁固定黏连；

采用该种方式的连接体112连接，在气囊未获得充气时，梯形片112a和矩形片112b尽管是插入两侧的槽体内，但两者位置关系并未固定，仍有相互活动的余量，因此胸侧延105、腰侧延106相对内支撑2具有较大的活动余量，且活动中受外服2布料的限制，同样不会与内支撑2脱离。

当胸护气囊303充气后，能够从外侧对胸护103和胸侧延105进行覆盖；

同时采用连接体112将胸侧延105或腰侧延106与内支撑1连接，两者之间在气囊未充气时，具有较大的活动自由度，当气囊重启后，由于气囊的限位，两者的自由度被消除，组成一个较为稳定，且能够相互传力的半封闭防撞笼。

参阅图5和图9，还包括T型或倒L形的髋骨护109，髋骨护109为硬质护板，髋骨护109顶部通过连接体112与腰侧延106的底部连接；

当腰侧气囊305充气后，能够从外侧对髋骨护109和腰侧延106进行覆盖；

通过增加髋骨护109，增加对腰部一下，盆骨位置的保护，有效增加跑车、轿车等车头碰撞位置较低车型碰撞时的防护能力。

参阅图1和图2，胸侧延105和腰侧延106的自由端分别连接有胸束带107和腰束带108，胸束带107和腰束带108与外服2相对固定；

当外服2前端开襟位置闭合后，胸束带107、胸侧延105和胸护103形成闭环，腰束带108、腰侧延106和腰护104形成闭环。

参阅图7-图10，气囊系统3内各个气囊均独立不连通，且每组气囊内均设置有超压泄气阀，当气囊内气压超出设定阈值后，气囊内气体能够通过超压泄气阀排出；

各个气囊独立不连通，可进行单独控制充气，即在碰撞即将发生时，优先对碰撞面进行充气，然后对跌落面，也就是二次碰撞面充气，通过对充气顺序的选择，降低碰撞中受伤量，且能够有效压缩气体发生装置的功率，起到缩减气体发生装置功率、体积和成本的目的，进一步降低设备整体重量和对人体灵活度的干扰。

参阅图9，屁垫气囊304为下钩形气囊，能够从背后对尾骨和髋骨进行包裹；

在人体跌坐过程中，对臀部进行包裹，降低骨盆和尾椎的损伤；

下钩形气囊在充气后，能够对臀部进行塑形，使使用者腿部向前弯曲，即引导人体形成蜷缩的状态，从而降低翻滚造成的伤害。

参阅图9和图8，头枕气囊301为贝壳形，能够从后部对后脑位置进行包裹；颈侧气囊302小于头枕气囊301，充气后能够从两侧对下颌位置进行承托；

头枕气囊301主要是对使用者后脑进行防护，有效避免后脑磕碰，两侧的颈侧气囊302则是与安全帽相适配，对颈侧进行支撑防护，且抑制安全帽和头部左右摆动，从而对颈椎起到保护，避免折断。

参阅图7-图10，胸护气囊303为半环形气囊，充气后，能够从侧边环绕上肢胸部位置；

通过增加两侧的半闭环胸护气囊303，组成一个接近闭环的气囊环，对胸部进行防护，避免胸部受挤压造成内部脏器损伤。

参阅图1和图2，外服2领口位置两侧均设置有用于与上方安全帽侧边连接的绑带5；

当颈侧气囊302充气后，能够从内涨紧绑带5；

正常穿戴时，绑带5处于松弛状态，与安全帽侧边沿固定连接，不影响扭头等动作，当发生碰撞时，两侧的颈侧气囊302迅速充气，直接从内部将绑带5涨紧，此时直接对安全帽进行限位，避免安全帽脱落，同时限制安全帽左右摆动，即将头部与躯干的相对位置限定，避免颈椎在碰撞甩动过程中错位，从而降低瘫痪的概率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种施工人员防护服，包括内支撑(1)、外服(2)和气囊系统(3)，其特征在于：

内支撑(1)，用于使用者背部穿戴，为王字形硬质结构，顶部向前翻折形成肩挂(101)，肩胛骨对应位置扩大为背护(102)，胸部和腰部位置均从两侧向前翻折至身侧位置形成胸护(103)和腰护(104)；

外服(2)，为夹克或开襟背心，领口、胸部和腰部均设置有环圈形的气囊容纳夹层，所述内支撑(1)固定连接在外服(2)背部内侧；

气囊系统(3)，包括置于背部的气体发生装置、置于外服(2)领口夹层内的头枕气囊(301)和颈侧气囊(302)、置于胸部夹层的胸护气囊(303)和置于腰部夹层的腰侧气囊(305)和屁垫气囊(304)；

所述气体发生装置内集成有加速度传感器，所述腰护(104)的两侧和背部分别设置有超声波传感器(4)；

当超声波传感器(4)的反射面积值和距离变化率超过设定阈值时，打开对应侧气囊或打开全部气囊；

当加速度传感器测得加速度超过设定阈值时，快速打开所有气囊。

2.根据权利要求1所述的施工人员防护服，其特征在于：所述内支撑(1)为双层硬支撑结构，且夹层内设置T形加强(110)，所述T形加强(110)内设菱形加强格。

3.根据权利要求1所述的施工人员防护服，其特征在于：所述胸护(103)和腰护(104)对应的体侧位置分别设置有胸侧延(105)和腰侧延(106)，所述胸侧延(105)和腰侧延(106)均为硬质护板，所述胸侧延(105)和腰侧延(106)均通过连接体(112)与内支撑(1)连接；

所述连接体(112)，包括中间位置的矩形片(112b)和两侧的梯形片(112a)，所述矩形片(112b)和梯形片(112a)的两侧与待连接的物体两端设置有相互插接的插卡和插槽，且插卡与插槽之间留有间隙，所述胸侧延(105)、腰侧延(106)、内支撑(1)和连接体(112)均与外服(2)内壁固定黏连；

当胸护气囊(303)充气后，能够从外侧对胸护(103)和胸侧延(105)进行覆盖。

4.根据权利要求3所述的施工人员防护服，其特征在于：还包括T型或倒L形的髋骨护(109)，所述髋骨护(109)为硬质护板，所述髋骨护(109)顶部通过连接体(112)与腰侧延(106)的底部连接；

当腰侧气囊(305)充气后，能够从外侧对髋骨护(109)和腰侧延(106)进行覆盖。

5.根据权利要求3所述的施工人员防护服，其特征在于：所述胸侧延(105)和腰侧延(106)的自由端分别连接有胸束带(107)和腰束带(108)，所述胸束带(107)和腰束带(108)与外服(2)相对固定；

当外服(2)前端开襟位置闭合后，所述胸束带(107)、胸侧延(105)和胸护(103)形成闭环，所述腰束带(108)、腰侧延(106)和腰护(104)形成闭环。

6.根据权利要求1所述的施工人员防护服，其特征在于：所述气囊系统(3)内各个气囊均独立不连通，且每组气囊内均设置有超压泄气阀，当气囊内气压超出设定阈值后，气囊内气体能够通过超压泄气阀排出。

7.根据权利要求1所述的施工人员防护服，其特征在于：所述屁垫气囊(304)为下钩形气囊，能够从背后对尾骨和髋骨进行包裹。

8.根据权利要求1所述的施工人员防护服，其特征在于：所述头枕气囊(301)为贝壳形，能够从后部对后脑位置进行包裹；所述颈侧气囊(302)小于头枕气囊(301)，充气后能够从两侧对下颌位置进行承托。

9.根据权利要求1所述的施工人员防护服，其特征在于：所述胸护气囊(303)为半环形气囊，充气后，能够从侧边环绕上肢胸部位置。

10.根据权利要求1所述的施工人员防护服，其特征在于：所述外服(2)领口位置两侧均设置有用于与上方安全帽侧边连接的绑带(5)；

当颈侧气囊(302)充气后，能够从内涨紧绑带(5)。