JP2004030180A - 防護装具のヒートストレス報知システム - Google Patents

Abstract

【課題】防護装具を着用して作業する作業者のヒートストレス状況を客観的に把握し、このヒートストレス状況を作業者自身及び第三者に報知する。
【解決手段】温度センサー２０により人体の基幹温度に比例した防護装具の内側温度を検出し、この温度センサー２０で検出された温度情報に基づいて、この温度情報の出力レベルに応じた人体のヒートストレス状況を表す表示情報を制御手段２２で生成し、このヒートストレス表示情報に応じて報知手段２１を駆動制御する。これにより、防護装具を着用して作業する作業者８のヒートストレス状況を客観的に、かつ正確に把握する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消防員装具や農薬防護服などのように、熱環境や毒性外気環境などから作業者を保護するための防護装具を作業者が着用して活動する時、人体のヒートストレス状況を表示できるようにした防護装具のヒートストレス報知システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火災の熱輻射等から消防員の身を守る消防員装具や農薬等の毒性外気から農薬散布作業員の身を守る農薬防護服、または、漁における魚取り扱い時に受ける外傷等から船上作業者の身を守るためのゴム合羽など、作業者を熱環境や外気環境等から保護する目的で使用される防護用衣服や防護帽は、通気性のない、または通気性の小さい生地を使用して密閉型構造に構成されている。
【０００３】
一般に、人体には、安静時においても約５８Ｗ／ｍ^２の代謝（産熱）があり、また、消火活動などの作業時における人体には、その活動の程度により異なるものの、数百Ｗ／ｍ^２の代謝（産熱）がある。
これに対して、人体を冷却するための放熱要素には、呼吸による対流と潜熱放熱、体表面からの対流と輻射及び体表面に発生する発汗による潜熱放熱がある。したがって、これらの要素から得られる放熱量と上記産熱との熱収支が一致する時は、人体が熱平衡状態に保たれることになる。
【０００４】
ところで、密閉型構造の防護用衣服や防護帽は、その熱抵抗（保温性）が比較的大きいため、これを着用した場合、人体表面からの対流及び輻射放熱が抑制されるほか、発汗による潜熱（気化熱）放熱が抑制されてしまう。その結果、上述する人体の熱平衡状態が崩れ、代謝熱が人体に蓄積され、ヒートストレス発症の要因となる。この傾向は、防護用衣服や防護帽を着用して作業する時の環境気温が大きく影響し、特に環境気温が人体の平均皮膚表面温度に近い３０℃を超える温度になると衣服内温度や防護帽内温度が上昇するとともに、代謝熱の蓄積により人体の基幹温度も上昇し、身体に熱痙攣や熱疲労、熱射病のような熱中症、すなわちヒートストレスが発症し易くなる。このため、防護用衣服や防護帽を着用した作業者のヒートストレス状況を客観的に把握できることが望まれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来、このような作業者のヒートストレス状態は、防護用衣服や防護帽を着用して作業する作業者自身の感覚によって判断するようにしている。
しかし、このような作業者自身の感覚による判断方式では、作業者が防護用衣服や防護帽を着用した状態で作業を行っている場合、代謝熱が人体に蓄熱されることによりヒートストレス状態になっても、自身のヒートストレス状況を正確に判断できない。特に高温環境下で発生する熱痙攣や熱疲労、熱射病のような熱中症状態になった場合、これを正確に判断することが不可能となり、撤退などの適切な判断も困難になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされたもので、防護装具を着用して作業する作業者のヒートストレス状況を客観的に把握し、このヒートストレス状況を作業者自身及び第三者に報知し表示できるようにした防護装具のヒートストレス報知システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【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の発明は、作業者の頭部、胴体部及び四肢を含む人体を熱環境や毒性外気環境等から遮蔽するように覆う防護装具を備え、前記防護装具を作業者が着用して活動する時に人体のヒートストレス状況を表示するようにした防護装具のヒートストレス報知システムであって、前記防護装具の内側に設けられ、人体の基幹温度に比例した前記防護装具の内側温度を検出する温度センサーと、前記防護装具に設けられ、人体のヒートストレス状況を表示する報知手段と、前記温度センサーで検出された温度情報に基づいて該温度情報の出力レベルに応じた人体のヒートストレス状況を表す表示情報を生成するとともに該ヒートストレス表示情報に応じて前記報知手段を駆動制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の防護装具のヒートストレス報知システムにおいて、前記防護装具は、作業者の胴体部及び四肢を含む人体部分を覆う防護衣服と、作業者の頭部及び首部周囲を覆う防護帽を備え、前記温度センサーは人体の基幹温度に比例した温度になる作業者の頭頂部と対向する前記防護帽の内側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載の防護装具のヒートストレス報知システムにおいて、前記報知手段は、作業者の耳に近接する前記防護装具の箇所に設けたスピーカから構成されていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１また２記載の防護装具のヒートストレス報知システムにおいて、前記報知手段は、前記防護装具の外面箇所に設けた表示部から構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１また３記載の防護装具のヒートストレス報知システムにおいて、前記制御手段は、前記ヒートストレス表示情報を前記温度センサーで検出された温度情報の出力レベルに応じて警報内容の異なる音声信号を生成する音声合成部を備え、この音声合成部で生成された音声信号により前記スピーカを駆動するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１また４記載の防護装具のヒートストレス報知システムにおいて、前記制御手段は、前記ヒートストレス表示情報を前記温度センサーで検出された温度情報の出力レベルに応じてヒートストレスの表示形態を変える表示駆動制御部を備え、この表示駆動制御部から出力される信号により前記表示部を駆動するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明にかかるヒートストレス報知システムを消防員用の防護装具に適用した場合の一実施の形態を示す一部展開の全体の構成図、図２は本発明の実施の形態における防火帽の説明用断面図、図３は本発明の実施の形態におけるヒートストレス報知システム全体の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１において、消防員用の防護装具は防火服（防護衣服）１０及び防火帽（防護帽）１３を備える。
上記防火服１０は、防火等に従事する消防員の作業者８に悪影響を及ぼす火災等の熱環境から作業者８を保護するもので、作業者８の首部から膝上までの部分を覆う上衣１１と、作業者８の腰部から足首部間での部分全体を覆うズボン１２を備えている。
上記上衣１１は、例えば耐熱・耐火・耐水や透湿・通気性が良好な三層構造の生地から縫製され、前身頃部分１１１で左右に開閉できる構成になっているとともに、左右の長袖部１１２及び襟部１１３を有している。また、上記ズボン１２は、例えば耐熱・耐火・耐水や透湿・通気性が良好な三層構造の生地から縫製されている。
【００１４】
上記防火帽１３は、図１及び図２に示すように、作業者８の頭部８ａを熱環境や毒性外気環境などから遮蔽するように覆うＦＲＰからなるヘッドキャップ（ヘルメット）１３１及び作業者８の頭部側部を含む首部８ｂの周囲を熱環境や毒性外気環境などから遮蔽するように覆う側面カバー（しころ）１３２を有する。上記側面カバー１３２は作業者８の顔面と対向する箇所で左右に開閉できるように構成されている。
また、上記側面カバー１３２の作業者８の目と対向する箇所は、側面カバー１３２を図１の破線に示すように閉めた時に開口されるように構成されており、この開口部分１３２ａは、ヘッドキャップ１３１内に出し入れ可能に設けた透明なシールドカバー１３３により閉鎖されるように構成されている。また、図１において、１４は作業者８の手に装着される手袋、１５は作業者の８の足に装着されるブーツである。
【００１５】
図１及び図３において、防護装具である防火服（防護衣服）１０及び防火帽（防護帽）１３を作業者が着用して活動する時に人体のヒートストレス状況を表示するたもの防護装具のヒートストレス報知システムは、温度センサー２０、報知手段２１、制御手段２２及びこれらの駆動用電池電源２３等を備える。
【００１６】
上記温度センサー２０は、人体の基幹温度（直腸温度：３５℃〜３８℃程度）に比例した防火服１０や防火帽１３の内側温度を検出するもので、熱電対やサーミスタと信号処理回路などとを組み合わせたものから構成され、制御手段２２に接続されている。そして、この温度センサー２０は人体の基幹温度（例えば、直腸温度）に比例した温度雰囲気を確実に生成する箇所、例えば作業者８の頭頂部と対向する上記防火帽１３の内側に配置される。
【００１７】
上記報知手段２１は、人体のヒートストレス状況を作業者自身及び第三者に聴覚または視覚的に表示するためのもので、小型のスピーカ２１１及び発光ダイオード等の発光素子からなる表示部２１２を備えている。このうち、スピーカ２１１は、図１および図２に示すように、作業者８の耳に近接する防火帽１３の側面カバー（しころ）１３２の内側箇所に配設され、表示部２１２は防火帽１３のヘッドキャップ１３１の外表面に取り付けられている。また、スピーカ２１１及び表示部２１２はそれぞれの駆動回路２４，２５を介して制御手段２２に接続されている。
【００１８】
上記制御手段２２は、図３に示すように、温度センサー２０で検出された温度情報に基づいて該温度情報の出力レベルに応じた人体のヒートストレス状況を表す表示情報を生成し、このヒートストレス表示情報に応じて上記スピーカ２１１及び表示部２１２を駆動制御するものであり、この制御手段２２は、図３に示すように、ヒートストレス表示情報を温度センサー２０で検出された温度情報の出力レベルに応じた案内メッセージを含む警報内容の異なる音声信号を生成してスピーカ２１１の駆動回路２４に出力する音声合成部２２１と、ヒートストレス表示情報を温度センサー２０で検出された温度情報の出力レベルに応じたヒートストレスの表示形態を変える表示駆動制御部２２２とを備え、この表示駆動制御部２２２から出力される信号は表示部２１２の駆動回路２５に供給されるように構成されている。
【００１９】
上記電池電源２３は、複数の単３等の一次電池または二次電池からなり、図１に示すように携帯可能に電池ケース（図示省略）内に収容され、そして、電池ケースを含む電池電源２３は、図１に示すように、上衣１１の内側に設けられた内ポケット１１４に収納できるように構成されている。
また、上記制御手段２２を構成する基板及びこれに実装された回路素子は上記電池ケース内に装着される構成になっており、そして、電池電源２３から制御手段２２への電力は直接供給できるように構成されている。また、上記スピーカ２１１と表示部２１２は、電源及び信号供給用にリード線２６、２７を介して制御手段２２及び電池電源２３に分離可能に接続されている。
また、温度センサー２０は、電源及び信号供給用にリード線２８を介して制御手段２２及び電池電源２３に分離可能に接続されている。
【００２０】
次に、上記のように構成された本実施の形態に示す防護装具におけるヒートストレス報知システムの動作について説明する。
図１に示すように、作業者８が防火服１０及び防火帽１３に加えて手袋１４及びブーツ１５を装着した状態で消防活動を行った場合、人体の代謝による産熱の衣服外部への放散が抑制されているため、防火服１０及び防火帽１３の内側は代謝熱が人体に蓄積されるとともに温度が上昇し、人体の熱平衡状態が崩れて熱中症のようなヒートストレス状態へ移行されていく。
【００２１】
この時、人体の基幹温度に比例した温度は温度センサー２０により常時監視されているため、この温度センサー２０で検出された温度情報が制御手段２２に取り込まれると、この制御手段２２では、取り込まれ温度が熱痙攣や熱疲労、熱射病のようなヒートストレスを発症するような温度、例えば３６℃以上に達したか否かを判断する。ここで、温度センサー２０で検出された温度が３６℃以下の場合は、音声合成部２２１において、この温度の出力レベルに応じたヒートストレスの状況を表す案内メッセージを生成し、この案内メッセージ情報を駆動回路２４を介してスピーカ２１１に出力する。これにより、スピーカ２１１から作業者に対して、例えば「現在の防護装具内温度はヒートストレスを発症する温度以下で、安全です」なる案内を行う。また、この場合、表示部２１２は非動作状態におかれる。
【００２２】
一方、制御手段２２に取り込まれた温度センサー２０からの温度が３６℃以上であると判断された場合は、まず、その検出温度がヒートストレス発症温度（例えば３６℃）より何℃上昇しているか判断する。ここで、例えば１℃上昇していると判断された場合は、この１℃の温度情報に応じた一次警報メッセージを音声合成部２２１で生成し、この一次警報メッセージを駆動回路２４を介してスピーカ２１１に出力する。これにより、スピーカ２１１から作業者に対して、例えば、「現在のあなたのヒートストレスはのぼせ状態にあります」なる旨を案内するか、またはスピーカ２１１からビーブ音が発するように音声合成部２２１を動作させる。
また、制御手段２２に取り込まれた検出温度がヒートストレス発症温度より１℃上昇していると判断された場合、この１℃の温度情報が表示駆動制御部２２２に入力されることにより、表示駆動制御部２２２から１℃の温度情報に応じた表示駆動信号が駆動回路５を介して表示部２１２に出力される。これにより、表示部２１２を比較的長い周期で点滅して、作業者のヒートストレスがのぼせ状態にあることを作業者以外の第三者に報知する。
【００２３】
また、制御手段２２に取り込まれた検出温度が、ヒートストレス発症温度より１．５℃上昇していると判断された場合は、この１．５℃の温度情報に応じた二次警報メッセージを音声合成部２２１で生成し、この二次警報メッセージを駆動回路２４を介してスピーカ２１１に出力する。これにより、スピーカ２１１から作業者に対して、例えば、「現在のあなたのヒートストレスは作業現場から撤退すべき状態にあります」なる旨を案内するか、またはスピーカ２１１から音色を変えたビーブ音が発するように音声合成部２２１を動作させる。
また、制御手段２２に取り込まれた検出温度が、ヒートストレス発症温度より１．５℃上昇していると判断された場合は、この１．５℃の温度情報が表示駆動制御部２２２に入力されることにより、表示駆動制御部２２２から１．５℃の温度情報に応じた表示駆動信号が駆動回路５を介して表示部２１２に出力される。これにより、表示部２１２を上記二次警報時より短い周期で点滅して、作業者のヒートストレスが作業現場から撤退すべき状態にあることを作業者以外の第三者に報知する。
【００２４】
また、制御手段２２に取り込まれた検出温度が、ヒートストレス発症温度より２℃上昇していると判断された場合は、この２℃の温度情報に応じた最終警報メッセージを音声合成部２２１で生成し、この最終警報メッセージを駆動回路２４を介してスピーカ２１１に出力する。これにより、スピーカ２１１から作業者に対して、例えば、「直ちに作業現場から撤退して下さい」なる旨を案内するか、またはスピーカ２１１から音色及び音量を変えたビーブ音が発するように音声合成部２２１を動作させる。
また、制御手段２２に取り込まれた検出温度が、ヒートストレス発症温度より２℃上昇していると判断された場合は、この２℃の温度情報が表示駆動制御部２２２に入力されることにより、表示駆動制御部２２２から２℃の温度情報に応じた表示駆動信号が駆動回路５を介して表示部２１２に出力される。これにより、表示部２１２を上記最終警報時より更に短い周期で点滅して、作業者のヒートストレスが作業現場から直ちに撤退すべき状態にあることを作業者以外の第三者に報知する。
【００２５】
このような本実施の形態によれば、温度センサー２０により人体の基幹温度に比例した防護装具の内側温度を検出し、この温度センサー２０で検出された温度情報に基づいて、この温度情報の出力レベルに応じた人体のヒートストレス状況を表す表示情報を制御手段２２で生成し、このヒートストレス表示情報に応じて報知手段２１を駆動制御する構成にしたので、防護装具を着用して作業する作業者８のヒートストレス状況を客観的に、かつ正確に把握することができるとともに、ヒートストレス状況に応じた対処が可能になる。
【００２６】
また、この実施の形態によれば、制御手段２２の音声合成部２２１において、ヒートストレス表示情報を温度センサー２０で検出された温度情報の出力レベルに応じた案内メッセージを含む警報内容の異なる音声信号を生成し、この音声信号をスピーカ２１１に出力して、スピーカ２１１を駆動することによりヒートストレスの状況を作業者に報知するように構成したので、作業者自身のヒートストレス状況を正確に知ることができる。
また、この実施の形態によれば、制御手段２２の表示駆動制御部２２２において、ヒートストレス表示情報を温度センサー２０で検出された温度情報の出力レベルに応じたヒートストレスの表示形態を変え、この表示駆動制御部２２２から出力される信号により表示部２１２を駆動するように構成したので、作業者のヒートストレス状況を作業者以外の第三者に知られることができ、かつ作業者のヒートストレス状況を第三者が監視することができる。
【００２７】
上記実施の形態では、本発明のヒートストレス報知システムを消防用の防火服に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、農薬等の毒性外気から農薬散布作業員の身を守る農薬防護服、または、漁における魚取り扱い時に受ける外傷等から船上作業者の身を守るためのゴム合羽等のように作業者に悪影響を及ぼす熱環境や毒性外気環境などから作業者を保護する防護装具にも本発明にかかるヒートストレス報知システムを使用することができる。
【００２８】
また、本発明における防護装具は、図１に示すように、上衣１１とズボン１２に分離し、かつ防護帽も別構造のものに限定されず、上衣、ズボン、及びヘッドキャップを一体化したつなぎ構造の防護装具であってもよい。
また、本発明における温度センサー２０の配置箇所は、上記実施の形態に示すように防火帽１３の内側に配置するものに限らず、防火服１０の内側に配置するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる防護装具のヒートストレス報知システムによれば、温度センサーにより人体の基幹温度に比例した防護装具の内側温度を検出し、この温度センサーで検出された温度情報に基づいて、この温度情報の出力レベルに応じた人体のヒートストレス状況を表す表示情報を制御手段で生成し、このヒートストレス表示情報に応じて報知手段を駆動制御する構成にしたので、防護装具を着用して作業する作業者８のヒートストレス状況を客観的に、かつ正確に把握することができるとともに、ヒートストレス状況に応じた対処が可能になる。
【００３０】
また、本発明によれば、制御手段の音声合成部において、ヒートストレス表示情報を温度センサーで検出された温度情報の出力レベルに応じた案内メッセージを含む警報内容の異なる音声信号を生成し、この音声信号をスピーカに出力して、スピーカを駆動することによりヒートストレスの状況を作業者に報知するように構成したので、作業者自身のヒートストレス状況を正確に知ることができる。また、本発明によれば、制御手段の表示駆動制御部において、ヒートストレス表示情報を温度センサーで検出された温度情報の出力レベルに応じたヒートストレスの表示形態を変え、この表示駆動制御部から出力される信号により表示部を駆動するように構成したので、作業者のヒートストレス状況を作業者以外の第三者に知られることができ、かつ作業者のヒートストレス状況を第三者が監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるヒートストレス報知システムを消防員用の防護装具に適用した場合の一実施の形態を示す一部展開の全体の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態における防火帽の説明用断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるヒートストレス報知システム全体の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
８　　　作業者
１０　　防火服
１１　　上衣
１２　　ズボン
１３　　防火帽
１４　　手袋
１５　　ブーツ
２０　　温度センサー
２１　　報知手段
２２　　制御手段
２３　　電池電源
２１１　スピーカ
２１２　表示部
２２１　音声合成部
２２２　表示駆動制御部

Claims (6)

1. 作業者の頭部、胴体部及び四肢を含む人体を熱環境や毒性外気環境等から遮蔽するように覆う防護装具を備え、前記防護装具を作業者が着用して活動する時に人体のヒートストレス状況を表示するようにした防護装具のヒートストレス報知システムであって、
   前記防護装具の内側に設けられ、人体の基幹温度に比例した前記防護装具の内側温度を検出する温度センサーと、
   前記防護装具に設けられ、人体のヒートストレス状況を表示する報知手段と、
   前記温度センサーで検出された温度情報に基づいて該温度情報の出力レベルに応じた人体のヒートストレス状況を表す表示情報を生成するとともに該ヒートストレス表示情報に応じて前記報知手段を駆動制御する制御手段とを備えることを特徴とする防護装具のヒートストレス報知システム。
2. 前記防護装具は、作業者の胴体部及び四肢を含む人体部分を覆う防護衣服と、作業者の頭部及び首部周囲を覆う防護帽を備え、前記温度センサーは人体の基幹温度に比例した温度になる作業者の頭頂部と対向する前記防護帽の内側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の防護装具のヒートストレス報知システム。
3. 前記報知手段は、作業者の耳に近接する前記防護装具の箇所に設けたスピーカから構成されていることを特徴とする請求項１記載の防護装具のヒートストレス報知システム。
4. 前記報知手段は、前記防護装具の外面箇所に設けた表示部から構成されていることを特徴とする請求項１また２記載の防護装具のヒートストレス報知システム。
5. 前記制御手段は、前記ヒートストレス表示情報を前記温度センサーで検出された温度情報の出力レベルに応じて警報内容の異なる音声信号を生成する音声合成部を備え、この音声合成部で生成された音声信号により前記スピーカを駆動するように構成したことを特徴とする請求項１また３記載の防護装具のヒートストレス報知システム。
6. 前記制御手段は、前記ヒートストレス表示情報を前記温度センサーで検出された温度情報の出力レベルに応じてヒートストレスの表示形態を変える表示駆動制御部を備え、この表示駆動制御部から出力される信号により前記表示部を駆動するように構成したことを特徴とする請求項１また４記載の防護装具のヒートストレス報知システム。

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