JP2019185386A - 作業負担推定方法、体調評価方法、熱中症発症リスク評価方法、および、プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態では、本願で開示する熱中症発症リスク評価方法を用いて被管理者の熱中症発症リスク指数を算出し、算出した熱中症発症リスク指数に基づいて、管理者が、熱中症を発症するリスクが高く危険な状態になりつつある被管理者に警告し、熱中症の発症を回避することができる熱中症発症リスク管理システムを示して説明する。
図1は、本実施形態においで説明する熱中症発症リスク管理システムの概略構成を説明するためのイメージ図である。
次に、本願で開示する熱中症発症リスク評価方法の具体的内容について説明する。
ここで、
・中央心拍数データ :HR[k]
・標準化心拍数 :HRS[k]
・心拍応答係数 :αr
・切片心拍数 :βr
・標準心拍応答係数 :αs
・標準切片心拍数 :βs
である。なお、ここでkは、部分区間の番号を表す。
上記、図4のフローチャートを用いて説明した評価判定部22での判定動作、また、後述する、作業負担指数、暑熱負荷指数、熱中症発症リスク指数の算出や、体調評価のアルゴリズムは、評価判定部22として用いたコンピュータを動作させるコンピュータプログラムとして実現することができる。
ここで、本実施形態にかかる熱中症発症リスク管理システムにおいて用いられている熱中症発症リスク評価方法の、熱中症発症リスク指数を算出するアルゴリズムについて説明する。
<a.前処理>
まず、心拍データと加速度データについて、作業負担指数を算出する前処理を行う。
x軸、y軸、z軸それぞれの方向の加速度データ{Ax(t)}、{Ay(t)}、{Az(t)}について、時定数を10secとして、統計学の手法である指数移動平均法を用いてそれぞれの軸方向における加速度データの指数移動平均を求める。時定数は特に限定されないが、例えば5〜10secの範囲で加速度センサの性能に応じて適宜決定すればよい。
各軸の加速度データから、上述の指数移動平均を除去し、トレンド除去された時系列加速度を求める
たとえば、x軸の場合は、「Ax(t)−Sx(t)」となる。
トレンド除去された時系列加速度について、以下の式(式2)を用いて各時刻での2乗を計算して和を求める
上記求めた2乗和「ΔA2(t)」の1分ごとの平均値「ΔA2 ave」を計算する。ここでは、データ点数の数で割って平均値とする。また、加速度の2乗平均「ΔA2 ave」の平方根「ΔAave」を計算する。ここで、ΔAaveは加速度偏差ARMSである。
心拍データから得られた心拍数のデータについて、非数値データと、心拍数が40以下のものと180以上のものとを異常値として除去する。
履歴データの集合に関して、加速度偏差に対して中央心拍数が線形に変化する線形応答区間を設定し、その線形応答区間に含まれるデータに対して回帰直線を求める。この回帰直線の傾きが心拍応答係数αr、切片が切片心拍数βrとなる。
図4において、ステップS108で示したように、被測定者である作業者10の履歴データがある場合は、この履歴データと標準心拍応答モデルとに基づいて、標準化心拍数HRSが計算される。標準化心拍数HRSを算出することで、被測定者個々の特性による心拍データから作業負担指数を算出する上での個人差を補正することができる。
補正マップを用いて得られた補正心拍数HRcに基づいて、以下のように作業負担指数Wを計算する。
ここで、aMETsとbMETsは所定のパラメータであり、呼吸計測実験に基づいて決定することができる。
ここで、aWとbWは所定のパラメータである。
測定装置11により得られた服内温度Tiと、環境温度として得られた外気温Toとを用いて、暑熱負荷指数Hを以下の式(式5)によって求める。
上記計算によって得られた作業負担指数Wと暑熱負荷指数Hとを用いて、下記式(式6)として示すように、評価対象の作業者10の熱中症発症リスク評価指数Rを求める。
作業者10が装着する測定装置である生体センサ11から得られる測定結果などに基づいて、当該作業者の熱中症発症リスクを連続的に評価する場合には、暑熱負荷指数Hと作業負担指数Wそれぞれの指数移動平均値を、サンプリングの間隔を1分間として以下の式(式7)、(式8)から求める。
上記の式(式6)からわかるように、本実施形態にかかる熱中症発症リスク管理システムにおいて熱中症発症リスクを表す指数Rは、作業者10に対する暑熱負荷指数Hと、作業負担指数Wとの線形和として表現される。
上記実施形態では、熱中症発症リスク管理システムにおいて、発症リスク評価を行うアルゴリズムについて説明した。このアルゴリズムは、熱中症発症リスクの一要因としての被評価者の作業負担を、被評価者である作業者の心拍と3次元加速度センサによる動作内容とを、作業者が装着した測定装置が検出することで評価した。このような、被評価者の身体状況について、熱中症発症リスクの評価に限らず、より広い状況下での被評価者の体調評価を行う手段として用いることができる。
体調評価を行う被評価者の心拍と3次元センサによる動作の検出は、上記実施形態で説明した作業者が装着する測定装置11によって行うことができる。特に、図3に示したような、裏側(体表に対向する側)に心拍を検出する電極11bが配置されたアンダーシャツを用いることで、被評価者の体の動きに追従して電極11bが被評価者の胸部に接触することができ、安定して高い精度で心拍を検出することができる。
健康状態を評価するアルゴリズムは、基本的には、上述した熱中症発症リスクの評価における作業負担指数を算出するアルゴリズムと同じである。
まず、心拍データと加速度データについて、評価数値を算出する前の前処理を行う。
異常値の除去も同様に、加速度については、非数値データを除去し、ΔAが0.05以下、もしくは、0.55以上のデータを除外する。また、心拍データについては、非数値データと心拍数が40以下、もしくは、180以上のものを除外する。
上述の作業負担指数の算出と同様に中央心拍数と加速度偏差との相関を表示するグラフから回帰直線を求めて、その回帰直線の切片である心拍指数HR0と、回帰直線の傾きαを基に求められる体力指数PIとを得る。
ここで、αsは標準心拍応答モデルのパラメータである標準心拍応答係数である。
11 生体センサ(測定装置)
22 リスク判定部
30 現場監督(管理者)
31 パソコン(管理者情報端末)
35 表示画像処理部
36 表示デバイス
Claims (12)
- 被評価者の心拍データを検出する心拍検出手段と、前記被評価者の動作に伴う加速度データを検出する加速度検出手段とを備えた測定装置を用い、
前記測定装置により取得された前記被評価者の前記心拍データと前記加速度データとの少なくともいずれか一方に基づいて、
前記被評価者が行った作業の強度を示す作業負担指数を算出することを特徴とする、作業負担推定方法。 - 複数人を測定対象として得られた前記心拍データと前記加速度データとに基づいて標準心拍応答モデルを作成し、前記作業負担指数を算出する際に前記標準心拍応答モデルを用いる、請求項1に記載の作業負担推定方法。
- 前記標準心拍応答モデルは、同じ作業に従事する複数人を測定対象として作成された、請求項2に記載の作業負担推定方法。
- 過去の所定期間における当該被評価者の前記心拍データと前記加速度データである履歴データと、前記標準心拍応答モデルと、に基づいて前記被評価者の前記心拍データを補正した標準化心拍数を算出し、前記標準化心拍数に基づいて前記被評価者の前記作業負担指数を算出する、請求項2または3に記載の作業負担推定方法。
- 前記被評価者の前記加速度データと前記標準心拍応答モデルとに基づいて前記被評価者の推定標準化心拍数を算出し、前記推定標準化心拍数に基づいて前記被評価者の前記作業負担指数を算出する、請求項2または3に記載の作業負担推定方法。
- 当該被評価者について初めて前記作業負担指数を算出する場合には、前記加速度データにのみ基づいて前記作業負担指数を算出する、請求項1に記載の作業負担推定方法。
- 被評価者の心拍データを検出する心拍検出手段と、前記被評価者の動作に伴う加速度データを検出する加速度検出手段とを備えた測定装置を用い、
前記測定装置により取得された所定期間における前記被評価者の心拍データと加速度データとに基づいて、
前記被評価者の心拍指数と体力指数とを算出することを特徴とする、体調評価方法。 - 前記所定期間における前記心拍データの集合と前記所定期間における前記加速度データの集合とに対する回帰直線から前記心拍指数と前記体力指数とを算出する、請求項7に記載の体調評価方法。
- 前記被評価者の服内温度を検出する温度検出手段をさらに備えた前記測定装置を用い、
請求項1〜6のいずれかに記載された作業負担推定方法により算出された前記作業負担指数と、
前記測定装置が測定した前記服内温度と、環境温度とに基づいて算出された前記被評価者の暑熱負荷指数とに基づいて、
前記被評価者の熱中症発症リスク指数を算出することを特徴とする、熱中症発症リスク評価方法。 - 請求項7または8に記載された前記心拍指数と前記体力指数とを用いて前記熱中症発症リスク指数を補正する、請求項9に記載の熱中症発症リスク評価方法。
- 前記作業負担指数と前記暑熱負荷指数とをそれぞれ軸とする2次元マップ上に、前記被評価者の熱中症発症リスク指標を表示する、請求項9または10に記載の熱中症発症リスク評価方法。
- コンピュータを制御手段として用い、請求項1〜6のいずれかに記載された作業負担推定方法、請求項7または8に記載された体調評価方法、請求項9〜11のいずれかに記載された熱中症発症リスク評価方法のいずれかを前記制御手段に実行させることを特徴とする、コンピュータプログラム。
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