JP2020007670A - 中継ターミナル及び頭部保護具 - Google Patents

Abstract

【課題】作業用ヘルメット等の頭部保護具に設けた電子機器と頭部保護具を着装した着装者が携行する端末との通信に無線が利用できない場所においても使用することができ、また、頭部保護具に設ける電子機器の数が増えても配線が邪魔にならない頭部保護具着装者支援システムを提供すること。【解決手段】頭部保護具１に配置される電子機器２との有線接続に用いる機器ケーブル４が接続される機器接続部２０と、頭部保護具１の着装者が携帯する情報端末３との有線接続に用いる端末ケーブル５が接続される端末接続部３０と、機器接続部２０及び端末接続部３０を収容する筺体１１とを備え、頭部保護具１に装着して用いられ、情報端末３から電力の供給を受け、機器接続部２０に繋がれた電子機器２と端末接続部３０に繋がれた情報端末３とを電気的に接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、ヘルメット等の頭部保護具に装着して用いる中継ターミナル、及びその中継ターミナルが装着された頭部保護具に関する。

特許文献１には、作業員の状態を感知する状態センサーと、状態センサーから出力される状態データを作業員に携帯される多機能携帯端末に無線送信する送信部とを備えたヘルメットが開示されている。ヘルメットから多機能携帯端末に送信された状態データは、管理サーバーに送信される。
また、特許文献２には、ヘルメットに設けた各種センサーから生体データや外気温等の環境データを取得すると共に、作業者の動作を体動データとして取得し、これらの取得データを逐次無線通信手段によって監視サーバーに送信するスマートヘルメットが開示されている。
また、特許文献３には、ヘルメットに設けられるカメラと、作業者の胸付近に装着されるカメラサーバと、作業者に携行されカメラサーバとの間でデータ通信を行うモバイルルータとを備え、カメラとカメラサーバとが一対一の有線で接続されている作業画像監視システムが開示されている。

特許文献１には、ヘルメットと多機能携帯端末とのデータ送受信に用いる無線通信の例として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や赤外線による通信が挙げられている。しかし、セキュリティ性の観点等から利用可能な無線周波数が制限されている場所においては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）は使用できない場合がある。また、赤外線による通信は指向性が高いため通信が安定しない可能性がある。
また、特許文献２においては、各種センサー、演算回路、及び無線通信デバイスに電力を供給するバッテリーがヘルメットに搭載されるため、ヘルメットの重量増加や、バッテリーの寿命が課題となる。
また、特許文献３においては、カメラとカメラサーバとが一対一の有線で接続されるため、カメラの台数が複数になったときには線の数が増えて作業の邪魔になってしまう。

特開２０１６−３７６７１号公報 特開２０１７−１９７８６６号公報 特開２０１３−１９２２０２号公報

そこで本発明は、頭部保護具に設けられた電子機器と頭部保護具の着装者が携帯する情報端末との通信を無線通信が制限された場所においても可能とし、かつ着装者の負担軽減につながる中継ターミナル及び頭部保護具を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の中継ターミナル１０は、頭部保護具１に配置される電子機器２との有線接続に用いる機器ケーブル４の一端が接続される機器接続部２０と、前記頭部保護具１の着装者が携帯する情報端末３との有線接続に用いる端末ケーブル５の一端が接続される端末接続部３０と、前記機器接続部２０及び前記端末接続部３０を収容する筺体１１とを備え、前記頭部保護具１に装着して用いられ、前記端末接続部３０に前記端末ケーブル５によって繋がれた前記情報端末３から電力の供給を受け、前記機器接続部２０に前記機器ケーブル４によって繋がれた前記電子機器２と、前記端末接続部３０に前記端末ケーブル５によって繋がれた前記情報端末３とを電気的に接続することを特徴とする。

請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の中継ターミナル１０において、前記筺体１１内には、前記着装者の状態又は周囲環境を感知する第１の内部センサー４０と、前記第１の内部センサー４０からの出力データを前記情報端末３で処理可能なデータに変換するデータ変換部５０が設けられていることを特徴とする。

請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の中継ターミナル１０において、前記筺体１１内には、前記着装者の状態又は周囲環境を感知する第２の内部センサー８０をさらに配置可能であり、前記データ変換部５０は、前記第２の内部センサー８０からの出力データを前記情報端末３で処理可能なデータに変換することを特徴とする。

請求項４記載の本発明は、請求項２又は請求項３に記載の中継ターミナル１０において、前記第１の内部センサー４０又は前記第２の内部センサー８０が温度センサー８１又は湿度センサー８２を有し、前記温度センサー８１及び前記湿度センサー８２は前記筐体内の隅に配置されていることを特徴とする。

請求項５記載の本発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の中継ターミナル１０において、前記機器接続部２０及び前記端末接続部３０は、前記筺体１１のうち、前記頭部保護具１に取り付けた場合に下端となる箇所に配置されていることを特徴とする。

請求項６記載の本発明の頭部保護具１は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の中継ターミナル１０を備えることを特徴とする。

本発明によれば、頭部保護具に設けた電子機器と頭部保護具の着装者が携帯する情報端末との通信を無線通信が制限された場所においても可能とし、かつ着装者の負担軽減につながる中継ターミナル及び頭部保護具を提供することができる。

本実施例による中継ターミナルの使用状態を示す図 同中継ターミナルのブロック図

本発明の第１の実施の形態による中継ターミナルは、頭部保護具に配置される電子機器との有線接続に用いる機器ケーブルの一端が接続される機器接続部と、頭部保護具の着装者が携帯する情報端末との有線接続に用いる端末ケーブルの一端が接続される端末接続部と、機器接続部及び端末接続部を収容する筺体とを備え、頭部保護具に装着して用いられ、端末接続部に端末ケーブルによって繋がれた情報端末から電力の供給を受け、機器接続部に機器ケーブルによって繋がれた電子機器と、端末接続部に端末ケーブルによって繋がれた情報端末とを電気的に接続するものである。
本実施の形態によれば、機器ケーブルと端末ケーブルを用いて電子機器と情報端末を有線接続することができるため、電子機器と情報端末との通信に無線が使用できない場所においても電子機器と情報端末との通信が可能となる。また、中継ターミナル及び電子機器は、情報端末から電力が供給されバッテリー等の電源を搭載する必要が無いため、小型軽量化することができる。さらに、情報端末から頭部保護具にわたるケーブルは、電子機器の数に関わらず端末ケーブルの１本のみとすることができるため、ケーブルが装着者の動作の妨げとなりにくい。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による中継ターミナルにおいて、筺体内には、着装者の状態又は周囲環境を感知する第１の内部センサーと、第１の内部センサーからの出力データを情報端末で処理可能なデータに変換するデータ変換部が設けられているものである。
本実施の形態によれば、着装者の状態又は周囲環境を監視して着装者の身に危険が生じた場合などに迅速に対応することができる。また、中継ターミナルにセンサーを内蔵することで、頭部保護具にセンサーを配置する場合よりも消費電力を少なくすることができる。

本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による中継ターミナルにおいて、筺体内には、着装者の状態又は周囲環境を感知する第２の内部センサーをさらに配置可能であり、データ変換部は、第２の内部センサーからの出力データを情報端末で処理可能なデータに変換するものである。
本実施の形態によれば、中継ターミナルに追加のセンサーも内蔵することで、頭部保護具に追加のセンサーを配置する場合よりも消費電力を少なくすることができる。

本発明の第４の実施の形態は、第２又は第３の実施の形態による中継ターミナルにおいて、第１の内部センサー又は第２の内部センサーが温度センサー又は湿度センサーを有し、温度センサー及び湿度センサーは筐体内の隅に配置されているものである。
本実施の形態によれば、筐体内の他の部品の発熱による温湿度等が温度センサー又は湿度センサーの計測値に影響することを避け、着装者の周囲の温度及び湿度を正確に感知することができる。

本発明の第５の実施の形態は、第１から第４のいずれか一つの実施の形態による中継ターミナルにおいて、機器接続部及び端末接続部は、筺体のうち、頭部保護具に取り付けた場合に下端となる箇所に配置されているものである。
本実施の形態によれば、降雨による筐体内への水の浸入を防ぐことができる。

本発明の第６の実施の形態による頭部保護具は、第１から第５のいずれか一つの実施の形態による中継ターミナルを備えるものである。
本実施の形態によれば、頭部保護具に設けた電子機器と頭部保護具の着装者が携帯する情報端末との通信を無線通信が制限された場所においても可能とし、かつ着装者の負担に軽減につながる中継ターミナルを備えた頭部保護具を提供することができる。

以下、本発明の一実施例による中継ターミナル及び頭部保護具について説明する。

図１は、本実施例による中継ターミナルの使用状態を示す図である。
中継ターミナル１０は、作業用ヘルメットや安全帽等の頭部保護具１に取り付けて用いられる。中継ターミナル１０は、頭部保護具１に簡便に取り付けるためのアタッチメントを有した筺体１１を備える。中継ターミナル１０は、図１においては頭部保護具１の後部に取り付けた状態を示しているが、側部に取り付けることもできる。
頭部保護具１には、複数の電子機器２が取り付けられている。図１においては、電子機器２として、頭部保護具１の前部にカメラ２Ａを取り付け、頭部保護具１の上部に外部センサー２Ｂを取り付け、頭部保護具１の側部にヘッドセット２Ｃを取り付けた状態を示している。頭部保護具１に任意の電子機器２を取り付けることで、装着者が行う作業の記録、補助、又は安全監視等を行うことができる。
情報端末３は、頭部保護具１の着装者が携帯する。情報端末３は、例えば、ノートパソコンやタブレットパソコン等の携帯端末や、着装者が着用するウェアラブル端末である。情報端末３には、電子機器２や中継ターミナル１０との通信を可能にするためのドライバが用意されている。また、情報端末３は、バッテリー等の電源、及び無線通信部を備える。

中継ターミナル１０は、各電子機器２と機器ケーブル４で繋がっている。機器ケーブル４の一端は中継ターミナル１０に接続され、機器ケーブル４の他端は電子機器２に接続されている。このように中継ターミナル１０と各電子機器２とは一対一の関係で接続されるため、機器ケーブル４の本数は、電子機器２の数に応じた数（図１では３本）となる。
また、中継ターミナル１０は、情報端末３と１本の端末ケーブル５で繋がっている。端末ケーブル５の一端は中継ターミナル１０に接続され、端末ケーブル５の他端は情報端末３に接続されている。
中継ターミナル１０は、端末ケーブル５で繋がる情報端末３から電力の供給を受け、機器ケーブル４で繋がる各電子機器２と、端末ケーブル５で繋がる情報端末３とを電気的に接続する。このように、機器ケーブル４と端末ケーブル５を用いて電子機器２と情報端末３を有線接続することができるため、セキュリティ上の問題等により電子機器２と情報端末３との通信に無線が利用できない場所においても電子機器２と情報端末３との通信が可能となる。また、無線通信の場合よりも安定した通信を行いやすい。さらに、頭部保護具１に配置された各電子機器２に繋がる機器ケーブル４の一端を、同じく頭部保護具１に配置された中継ターミナル１０に集約することで、情報端末３から頭部保護具１にわたるケーブルは、電子機器２の数に関わらず、端末ケーブル５の１本のみとすることができるため、情報端末３から頭部保護具１にわたるケーブルが複数本ある場合と比べて、装着者の動作の妨げとなりにくい。
また、中継ターミナル１０及び電子機器２には、情報端末３から電力が供給される。これにより、中継ターミナル１０及び電子機器２は、電源を搭載する必要が無いため小型軽量化することができる。中継ターミナル１０及び電子機器２を小型軽量化することで、中継ターミナル１０及び電子機器２を取り付けることによる頭部保護具１の重量増加を抑えることができる。また、中継ターミナル１０及び電子機器２は、大容量の電源を搭載せずとも長時間の使用が可能となる。なお、情報端末３から中継ターミナル１０又は電子機器２に供給される電力が不足する場合は、給電アダプタを情報端末３と中継ターミナル１０との間に接続して、不足電力を補完することもできる。

図２は、中継ターミナルのブロック図である。
中継ターミナル１０の筐体１１に収納される基板１２には、機器接続部２０と、端末接続部３０と、第１の内部センサー４０と、データ変換部５０と、音声Ａ／Ｄ変換部６０と、ＵＳＢハブ部７０が実装されている。

機器接続部２０には、頭部保護具１に配置される電子機器２との有線接続に用いる機器ケーブル４の一端が接続される。
機器接続部２０は、ＵＳＢ３．０ Ｔｙｐｅ−Ａ規格等の複数のＵＳＢ（Universal Serial Bus）コネクタ２１と、イヤホンジャック（φ３．５、４極等）２２を有する。各ＵＳＢコネクタ２２の電流容量値は規格値に合致している（ＵＳＢ３．０部：９００ｍＡ、ＵＳＢ２．０部：５００ｍＡ）。
ＵＳＢコネクタ２１には、カメラ２Ａと中継ターミナル１０とを繋ぐ機器ケーブル４Ａの一端と、外部センサー２Ｂと中継ターミナル１０とを繋ぐ機器ケーブル４Ｂの一端がそれぞれ接続される。なお、カメラ２Ａ及び外部センサー２Ｂは任意の機器とすることができる。例えば、カメラ２ＡはＵＶＣ規格のウェブカメラ又は赤外線カメラとすることができ、外部センサー２Ｂは着装者の状態又は周囲環境を感知するセンサーとすることができる。ＵＳＢコネクタ２１は、ＵＳＢハブ部７０を介して端末接続部３０に電気的に接続されており、カメラ２Ａ及び外部センサー２Ｂから出力されたデータは、情報端末３へ送信される。
イヤホンジャック２２には、アナログのヘッドセット２Ｃと中継ターミナル１０とを繋ぐ機器ケーブル４Ｃの一端が接続される。イヤホンジャック２２は、ＵＳＢハブ部７０を介して端末接続部３０に電気的に接続されている。イヤホンジャック２２とＵＳＢハブ７０との間には、ＵＳＢ−Ａｕｄｉｏ規格のドライバとして音声のアナログ／デジタル変換を行う音声Ａ／Ｄ変換部６０が配置されている。ヘッドセット２Ｃの音声信号は、音声Ａ／Ｄ変換部６０でアナログデータとＵＳＢ−Ａｕｄｉｏデータに相互に変換可能であり、パソコン等で使用することができる。なお、ヘッドセット２Ｃの音声信号レベルは情報端末３側で調整する。

端末接続部３０には、頭部保護具１の着装者が携帯する情報端末３との有線接続に用いる端末ケーブル５の一端５ａが接続される。
端末接続部３０においては、端末ケーブル５の一端５ａがスルーホールに半田付けで結線されている。なお、端末ケーブル５の他端５ｂは、上述のように情報端末３に接続される。他端５ｂは、例えば、ＵＳＢ３．０ Ｔｙｐｅ−Ｃ規格等のＵＳＢプラグとすることができる。

中継ターミナル１０は、機器接続部２０及び端末接続部３０を、筺体１１のうち頭部保護具１に取り付けた場合に下端となる箇所に配置し、筺体１１内に降雨が入り込まない防水構造としている。これにより降雨の可能性がある屋外においても中継ターミナル１０を使用することができる。

第１の内部センサー４０は、着装者の状態を感知するセンサーとしている。着装者の状態とは、着装者の姿勢や動静等である。本実施形態では、第１の内部センサー４０が加速度センサー４１及びジャイロセンサー４２を備えている。中継ターミナル１０に第１の内部センサーを内蔵することで、ＵＳＢコネクタ２１を介して外部センサー２Ｂを頭部保護具１に取り付ける場合よりも消費電力を少なくすることができる。
第１の内部センサー４０とＵＳＢハブ７０との間には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えたデータ変換部５０が配置されている。データ変換部５０は、第１の内部センサー４０側のインターフェイスがＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）であり、内部センサー４０から入力されたデータをＵＳＢ規格のデータとして扱えるようにＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）を用いて変換し、情報端末３へ向けて出力する。
このように、加速度センサー４１及びジャイロセンサー４２によって取得されたデータは情報端末３へ送信される。情報端末３では受信したデータを予め記憶されている基準値と比較すること等により、着装者に異常が発生したか否かを判断し、異常が発生したと判断した場合には、監視センター等に無線通信部を介して通報する。これにより、着装者に病気や怪我等の異変が発生したことを管理者等が早期に把握することができ適切な対処が可能となるため、特に夜間の一人作業の見守りに適している。

データ変換部５０には、センサーを追加するための端子が設けられており、中継ターミナル１０の筺体１１内には、着装者の状態又は周囲環境を感知する第２の内部センサー８０をさらに配置可能である。本実施形態では、着装者の周囲環境を感知するセンサーとして、温度センサー８１、湿度センサー８２、照度センサー８３、及び気圧センサー８４を備えている。
第２の内部センサーは、基板１２とは異なる補助基板１３に実装されており、補助基板１３を基板１２に取り付けることにより、第２の内部センサー８０をデータ変換部５０の端子に接続することができる。データ変換部５０は、第２の内部センサー８０から入力されたデータをＵＳＢ規格のデータとして扱えるようにＵＡＲＴを用いて変換し、情報端末３へ向けて出力する。
このように、第１の内部センサーとは感知対象が異なる第２の内部センサーを必要に応じて追加できるようにすることで、ニーズに応じて着装者の状態又は周囲環境に関する情報をより多く取得することができる。また、第２の内部センサー８０も中継ターミナル１０に内蔵することで、ＵＳＢコネクタ２１を介して外部センサー２Ｂを頭部保護具１に取り付ける場合よりも消費電力を少なくすることができる。
第２の内部センサー８０によって取得されたデータは情報端末３へ送信される。情報端末３では受信したデータを予め記憶されている基準値と比較すること等により、熱中症や酸欠などの警告水準に達したか否かを判断し、警告水準に達したと判断した場合には、監視センター等に無線通信部を介して通報するか、又は着装者に対して警告音を発する。これにより、病気や事故を未然に防ぐことができる。

なお、温度センサー８１及び湿度センサー８２は、中継ターミナル１０に組み込まれている他の部品の発熱による温湿度等が計測値に影響しないように、筺体１１の隅に実装することが好ましい。これにより、着装者の周囲の温度及び湿度を正確に感知することができる。

また、本実施形態においては、第１の内部センサー４０を着装者の状態を感知するセンサーとし、第２の内部センサー８０を着装者の周囲環境を感知するセンサーとしたが、第１の内部センサー４０を着装者の周囲環境を感知するセンサーとし、第２の内部センサー８０を着装者の状態を感知するセンサーとすることもできる。また、第１の内部センサー４０又は第２の内部センサー８０を着装者の状態及び周囲環境を感知するセンサーとすることもできる。

１ 頭部保護具
２ 電子機器
３ 情報端末
４ 機器ケーブル
５ 端末ケーブル
１０ 中継ターミナル
１１ 筺体
１２ 基板
１３ 補助基板
２０ 機器接続部
３０ 端末接続部
４０ 第１の内部センサー
５０ データ変換部
６０ 音声Ａ／Ｄ変換部
７０ ＵＳＢハブ部
８０ 第２の内部センサー
８１ 温度センサー
８２ 湿度センサー

Claims (6)

1. 頭部保護具に配置される電子機器との有線接続に用いる機器ケーブルの一端が接続される機器接続部と、
   前記頭部保護具の着装者が携帯する情報端末との有線接続に用いる端末ケーブルの一端が接続される端末接続部と、
   前記機器接続部及び前記端末接続部を収容する筺体とを備え、
   前記頭部保護具に装着して用いられ、
   前記端末接続部に前記端末ケーブルによって繋がれた前記情報端末から電力の供給を受け、
   前記機器接続部に前記機器ケーブルによって繋がれた前記電子機器と、前記端末接続部に前記端末ケーブルによって繋がれた前記情報端末とを電気的に接続することを特徴とする中継ターミナル。
2. 前記筺体内には、前記着装者の状態又は周囲環境を感知する第１の内部センサーと、
   前記第１の内部センサーからの出力データを前記情報端末で処理可能なデータに変換するデータ変換部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の中継ターミナル。
3. 前記筺体内には、前記着装者の状態又は周囲環境を感知する第２の内部センサーをさらに配置可能であり、前記データ変換部は、前記第２の内部センサーからの出力データを前記情報端末で処理可能なデータに変換することを特徴とする請求項２に記載の中継ターミナル。
4. 前記第１の内部センサー又は前記第２の内部センサーが温度センサー又は湿度センサーを有し、
   前記温度センサー及び前記湿度センサーは前記筐体内の隅に配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の中継ターミナル。
5. 前記機器接続部及び前記端末接続部は、前記筺体のうち、前記頭部保護具に取り付けた場合に下端となる箇所に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の中継ターミナル。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の中継ターミナルを備えることを特徴とする頭部保護具。