JP2002024957A - 体温監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】過酷な作業環境において作業を行う作業者の生
体情報を推定することにより、体温異常により生体障害
が発生する危険度を客観的に判断し、作業者の安全性を
未然かつ確実に確保する。 【解決手段】人体熱モデル３に個人情報入力手段１から
は被験者の身長等の個人情報を、温熱環境計測ユニット
２からは温度等の温熱環境要素を入力し、入力された個
人情報を考慮しつつ環境条件と経過時間とから生体情報
を推定する。人体熱モデル３で推定された生体情報に基
づいて、危険度判定手段５で被験者が体温異常により生
体障害を引き起こす危険度を客観的に判定し、生体障害
を引き起こす危険度が有ると判定された場合には警報装
置６により警報を発して退避を促すことにより、被験者
の安全性を未然かつ確実に確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は体温監視装置に関
し、特に冷凍庫内や製鉄所の溶鉱炉付近等の過酷な作業
環境における作業者の体温を監視する体温監視装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
オフィスや工場等において快適な作業環境を提供するた
めに、皮膚温度等の作業者の生理量を測定し、測定され
た生理量に応じて空調制御を行う環境整備システムが提
案されている。

【０００３】例えば、特開平５−２１５３７５号公報に
は、着座作業またはこれに類する定着作業を行う作業域
の温熱環境を熱源機器類によって自動制御するに当た
り、赤外線センサを用いた人体検出器によって作業域内
の作業者の存在または非存在を非接触式に検出すると共
に、通常の温度検出器によって雰囲気温度を計測し、人
体検出器が作業者の存在を検知したときの出力値と温度
検出器の雰囲気温度の検出値とから作業者の皮膚温度を
求め、求められた皮膚温度に基づいて熱源機器類を操作
して作業域の温熱環境を快適範囲に制御する温熱環境制
御のための温度検出法が提案されている。

【０００４】また、特開平４−２８３３４０号公報に
は、予め用意された体温調節数理モデルによって外部環
境に対応する個人の生理量を算出し、得られた生理量と
予め抽出された外部環境に対する感覚のデータとの相関
をとって個人の外部環境に対応する感覚量を予測し、感
覚量の予測に基づいて外部環境をコントロールする周辺
設備の設計を行う快適環境設計方法が提案されている。

【０００５】一方、冷凍庫内や製鉄所の溶鉱炉付近等の
過酷な作業環境において作業を行う作業者は、低体温症
や熱中症等の生体障害が発生する危険性に曝されてい
る。従って、このような作業者にとっては作業環境の快
適性以前に作業環境の安全性が確保されることが重要な
問題である。

【０００６】しかしながら、このような過酷な作業環境
において作業を行う作業者の安全性に配慮した環境整備
システムを検討した例は少ない。例えば、上述の特開平
５−２１５３７５号公報記載の温熱環境制御のための温
度検出法では、赤外線により作業域内の作業者の存在ま
たは非存在を検出しているが、赤外線では冷凍庫内や製
鉄所の溶鉱炉付近等の過酷な作業環境での計測や着座作
業以外の計測は困難である。また、赤外線による検出値
と雰囲気温度の検出値とから作業者の皮膚温度を求める
ため、人体の露出部の皮膚温しか計測することができ
ず、低体温症や熱中症等が発生する危険度を判断する上
で重要になる深部体温を計測することはできない。

【０００７】また、特開平４−２８３３４０号公報記載
の快適環境設計方法では、頭部、腕部、胴部等と大きな
ブロックに区分して生理量を計算しているため、各部分
の平均温度しか算出できず、特定の局部温度を推定する
ことができない。また、生体障害が発生する危険度の判
定を行うロジックが存在せず、作業者の安全性を確保す
ることができない。

【０００８】一方、特殊な計測装置が無ければ、過酷な
作業環境で作業する作業者の体温を直接計測することが
できない、という問題もある。作業者の体温を直接計測
するための装置としては、例えば、特開平７−５５５８
２号公報に、生体表面に長時間装着して用いるのに好適
な体温計測装置が提案されている。この装置では、チッ
プサーミスタで検出された温度は、サンプリング信号Ｓ
Ｇのタイミングに従ってデジタルデータとしてＲＡＭに
順次蓄積される。蓄積されたデータを外部へ取り出す場
合、外部から読出パルス信号ＳＰがフォトトランジスタ
を介して入力されると、その立上りでＲＡＭの読出デー
タＲＤがＰＳインタフェースにラッチする。そして、シ
フトクロック信号Ｆｃに同期して該ラッチした内容をシ
フトアウトする。ＰＳインタフェースよりシフトアウト
された信号はＬＥＤを介して外部へ出力される。これら
の構成は一体化され可撓性の支持体により支持されてい
る。

【０００９】しかしながら、サーミスタによる計測で
は、サーミスタを直接人体に接触させるため作業性の低
下を招き、身体の広範囲な部位での測定が困難である、
という問題がある。また、測定できる体温は皮膚温に限
られ深部体温を計測することができないために、低体温
症や熱中症等の生体障害が発生する危険度を判断するこ
とができない、という問題がある。

【００１０】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みな
されたものであり、本発明の目的は、過酷な作業環境に
おいて作業を行う作業者の生体情報を推定することによ
り、体温異常により生体障害が発生する危険度を客観的
に判断し、作業者の安全性を未然かつ確実に確保するこ
とができる体温監視装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の体温監視装置は、被験者の個人情
報を入力する個人情報入力手段と、被験者周囲の温熱環
境要素を計測する温熱環境計測手段と、入力された個人
情報を考慮した人体熱モデルにより温熱環境及び環境滞
在時間に応じた生体情報を推定する生体情報推定手段
と、推定された生体情報に基づいて体温異常により生体
障害が発生する危険度を判定する危険度判定手段と、を
含んで構成したことを特徴とする。

【００１２】請求項１の体温監視装置では、個人情報入
力手段が被験者の個人情報を入力し、温熱環境計測手段
が被験者周囲の温熱環境要素を計測すると、生体情報推
定手段において、入力された個人情報を考慮した人体熱
モデルにより温熱環境及び環境滞在時間に応じた生体情
報が推定される。次に、危険度判定手段は、推定された
生体情報に基づいて体温異常により生体障害が発生する
危険度を判定する。

【００１３】このように被験者周囲の温熱環境要素に基
づいて、被験者の個人情報を入力し、入力された個人情
報を考慮した人体熱モデルにより生体情報を推定するの
で、既存のセンサによる計測とは異なり、人体の表面温
度のみならず従来計測が困難だった深部体温を含めた任
意位置での作業中の体温も推定することができる。ま
た、推定された生体情報に基づいて体温異常により生体
障害が発生する危険度を判定するので、低体温症、熱中
症等の生体障害が発生する危険度を客観的に判断するこ
とができる。これにより判断の遅れや間違いが少なくな
り、人身事故を未然に防止できるなど作業者の安全性を
確実に確保することができる。

【００１４】請求項２に記載の体温監視装置は、請求項
１の発明において、生体障害が発生する危険度が高い場
合に警報を発生する警報発生手段を更に備えたことを特
徴とする。請求項２の体温監視装置では、危険度判定手
段が推定された生体情報に基づいて体温異常により生体
障害が発生する危険度を判定し、生体障害が発生する危
険度が高い場合には、警報発生手段が警報を発生する。

【００１５】このように生体障害が発生する危険度を客
観的に判断し、主観的な判断に頼らず客観的な判断基準
により警報を発生するので、誤報による作業の中断等が
なく作業能率を損なうこともない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。

【００１７】本実施の形態に係る体温監視装置は、図１
に示すように、被験者（作業者）の身長、体重、体脂肪
率、性別、年齢等の個人情報を入力する個人情報入力手
段１、風速計、温度計、湿度計、及び日射計から構成さ
れ作業環境の風速、温度、湿度、及び日射量を計測する
温熱環境計測ユニット２、個人情報入力手段１及び温熱
環境計測ユニット２に接続され個人情報入力手段１から
入力された個人情報を考慮し、温熱環境計測ユニット２
から得られた環境条件と経過時間から生体情報（体温、
皮膚温、血流量等）を推定する生体情報推定手段として
の人体熱モデル３、人体熱モデル３に接続され人体熱モ
デル３で推定された生体情報の履歴を記録する記録装置
４、人体熱モデル３に接続され人体熱モデル３で推定さ
れた生体情報に基づいて被験者が体温異常により低体温
症、熱中症、凍傷、熱傷等の生体障害を引き起こす危険
度を判定する危険度判定手段５、及び危険度判定手段５
に接続され生体障害を引き起こす危険度が有ると判定さ
れた場合に警報を発する警報発生手段としての警報装置
６を備えている。

【００１８】本実施の形態では、危険度判定手段５は、
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す危険度判定ロジックに基づ
き生体障害を引き起こす危険度を判定する。この危険度
判定ロジックでは、低体温症、熱中症を発症する危険が
あるか否かは、図２（Ａ）に示すように、予め設定され
た深部体温の閾値により判定し、深部体温が低体温症に
ついて予め設定された閾値温度ｂ以下になると低体温症
発症の危険があると判断され、深部体温が熱中症につい
て予め設定された閾値温度ａ以上になると熱中症発症の
危険があると判断される。また、凍傷、熱傷を負う危険
があるか否かは、図２（Ｂ）に示すように、標準皮膚温
からの皮膚温度変化量と経過時間の関数により判定し、
皮膚温度変化量が予め設定された凍傷領域ｄに入ると凍
傷を負う危険があると判断され、皮膚温度変化量が予め
設定された熱傷領域ｃに入ると熱傷を負う危険があると
判断される。

【００１９】次に、図４に示すフローチャートを参照し
て、本実施の形態の体温監視装置の人体熱モデル３及び
危険度判定手段５における処理動作をまとめて説明す
る。

【００２０】ステップ１００で、被験者の身長、体重、
体脂肪率、性別、年齢等の個人情報が初期データとして
個人情報入力手段１から人体熱モデル３に入力され、ス
テップ１０２で、風速計、温度計、湿度計、日射計にお
いて検出された風速、温度、湿度及び日射量の検出信号
が人体熱モデル３に入力されると、ステップ１０４で、
人体熱モデル３は、入力された個人情報を参酌して、風
速計、温度計、湿度計、日射計の各々から得られた風
速、温度、湿度及び日射量の温熱環境要素及び経過時間
から生体情報（深部体温、皮膚温、血流量等）を推定す
る。推定された生体情報は、ステップ１０６で記録装置
４に記録される。

【００２１】次のステップ１０８で、危険度判定手段５
は、推定された生体情報から、図２に示す危険度判定ロ
ジックに基づき、推定された深部体温を用いて低体温
症、熱中症を引き起こす危険があるかを判定し、推定さ
れた皮膚温を用いて凍傷、熱傷を引き起こす危険がある
かを判定し、危険があると判定された場合には、ステッ
プ１１０で、警報装置６に被験者および外部に警報を発
し避難を促すための信号を出力する。一方、危険が無い
と判定された場合には、ステップ１００に戻り、ステッ
プ１００〜１０８の処理動作を繰り返す。

【００２２】以上の通り、本実施の形態の体温監視装置
は、被験者周囲の温熱環境要素に基づいて、被験者の個
人情報を入力し、入力された個人情報を考慮した人体熱
モデルにより生体情報を推定するので、既存のセンサに
よる計測とは異なり、人体の表面温度のみならず従来計
測が困難だった深部体温など人体の任意位置での体温を
推定することができる。

【００２３】また、人体熱モデルにより推定された生体
情報に基づいて体温異常により生体障害が発生する危険
度が有るか否かを判定するので、低体温症、熱中症等の
生体障害発症の危険性を客観的に判断することができる
ようになる。これにより生体障害の発症の危険性を客観
的に判断し、主観的な判断に頼らず客観的な判断基準に
より警報を発するので、判断の遅れや誤りが少なくな
り、作業者の安全性を未然にしかも確実に確保すること
ができる。

【００２４】上記では、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す危
険度判定ロジックに基づき生体障害を引き起こす危険度
を判定する例について説明したが、他の危険度判定ロジ
ックに基づき生体障害を引き起こす危険度を判定するこ
ともできる。図３（Ａ）及び（Ｂ）に、他の危険度判定
ロジックの例を示す。この例では、低体温症、熱中症を
発症する危険があるか否かは、人体から環境への放熱量
と人体内部産熱量とから人体熱容量を計算し、図３
（Ａ）に示すように、予め設定された人体熱容量の閾値
により判定し、人体熱容量が低体温症について予め設定
された閾値熱容量ｅ以下になると低体温症発症の危険が
あると判断され、人体熱容量が熱中症について予め設定
された閾値熱容量ｆ以上になると熱中症発症の危険があ
ると判断される。なお、人体熱容量の閾値は、体温Ｔｃ
と体温変化率ΔＴｃに基づいて下記式（１）より算出さ
れた危険度Ｄに基づいて設定することができる。但し、
Ａ及びは定数である。

【００２５】 Ｄ＝Ａ・（Ｔｃ−Ｂ）・ΔＴｃ … 式(1) また、凍傷を負う危険があるか否かは、図３（Ｂ）に示
すように、標準皮膚血流量からの皮膚血流変化量と経過
時間の関数により判定し、皮膚血流変化量が予め設定さ
れた凍傷領域ｇに入ると凍傷を負う危険があると判断さ
れる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の体温監視装置は、過酷な作業環
境において作業を行う作業者の生体情報を推定すること
により、体温異常により生体障害が発生する危険度を客
観的に判断し、作業者の安全性を未然かつ確実に確保す
ることができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る体温監視装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、危険度判定ロジックの例
を示す線図である。

【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、危険度判定ロジックの他
の例を示す線図である。

【図４】本実施の形態の体温監視装置の主要部分の処理
動作を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１ 個人情報入力手段 ２ 温熱環境計測ユニット ３ 人体熱モデル ４ 記録装置 ５ 危険度判定手段 ６ 警報装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茨木 克也 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 望月 美代 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 2F056 EM09 3L060 AA08 CC01 CC11 DD08 EE45 5C086 AA06 AA07 AA22 BA20 CB01 DA27 EA11 EA13 EA41 EA45

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被験者の個人情報を入力する個人情報入力
   手段と、 被験者周囲の温熱環境要素を計測する温熱環境計測手段
   と、 入力された個人情報を考慮した人体熱モデルにより温熱
   環境及び環境滞在時間に応じた生体情報を推定する生体
   情報推定手段と、 推定された生体情報に基づいて体温異常により生体障害
   が発生する危険度を判定する危険度判定手段と、 を含む体温監視装置。
2. 【請求項２】生体障害が発生する危険度が高い場合に警
   報を発生する警報発生手段を更に備えた請求項１に記載
   の体温監視装置。