JP2022086699A - Physical condition evaluation method, and physical condition evaluation system - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、被評価者から得られた生体情報に基づいて、当該被評価者の体調評価を行う体調評価方法、および、体調評価システムに関し、特に、被評価者が高い環境温度下にいて大きな暑熱負荷がかかっている状態での体調評価を行う体調評価方法と体調評価システムに関する。 The present application relates to a physical condition evaluation method for evaluating the physical condition of the evaluated person based on biological information obtained from the evaluated person, and a physical condition evaluation system, in particular, when the evaluated person is in a high environmental temperature and has a large heat. It relates to a physical condition evaluation method and a physical condition evaluation system for evaluating physical condition under load.
近年、無線LANなどインターネットへの接続環境が整備されるとともに、ブルートゥース(登録商標)などの近距離での情報伝達を可能とする手段の発達、さらに、スマートフォンなどの高性能のモバイル機器や、体温や心拍数、発汗量などの身体データを測定することができる小型センサ機器の普及により、センサ機器で取得された被評価者の生体情報に基づいてその体調を評価する評価システムや、評価結果に基づいて被評価者の健康状態を管理して近年問題化している熱中症の発症リスクを軽減させる体調管理システムが実用化されている。 In recent years, the environment for connecting to the Internet such as wireless LAN has been improved, the development of means for transmitting information over short distances such as Bluetooth (registered trademark), high-performance mobile devices such as smartphones, and body temperature. With the widespread use of small sensor devices that can measure body data such as heart rate, sweating rate, etc., evaluation systems that evaluate the physical condition of the evaluated person based on the biometric information of the evaluated person acquired by the sensor device and evaluation results Based on this, a physical condition management system that manages the health condition of the evaluated person and reduces the risk of developing heat stroke, which has become a problem in recent years, has been put into practical use.
このような体調の評価管理を行う体調評価システムとして、発明者らは、被評価者の身体の動きを把握する三次元加速度センサと心拍を検出する生体情報取得部とを備えたウェアラブルな生体信号を検出する検出装置を用いて、被評価者の作業の強度を示す作業負担指数と、被評価者の心拍指数と体力指数、さらに、熱中症発症リスク指数とを算出し、被評価者の熱中症を発症するリスクや体調を評価してその評価結果を被評価者にフィードバックする体調評価・管理システムを提案している(特許文献1参照)。 As a physical condition evaluation system that evaluates and manages such physical condition, the inventors have wearable biological signals equipped with a three-dimensional acceleration sensor that grasps the movement of the body of the evaluated person and a biological information acquisition unit that detects the heartbeat. Using a detection device that detects We are proposing a physical condition evaluation / management system that evaluates the risk of developing illness and physical condition and feeds back the evaluation results to the evaluated person (see Patent Document 1).
上記従来の体調評価システムでは、アンダーシャツの胸元に、着用者の心拍検知する電位計と、着用者の身体の動きを検出可能な3次元加速度センサ、服内温度を検出可能な温度センサを有する生体情報取得部が配置され、この生体情報取得部で取得された生体情報が被測定者の所持するスマートフォンなどの通信機器を介してインターネット上のクラウドサーバの情報処理部に送信される。情報処理部では、検出された心拍データと加速度データとの相関関係から得られる回帰直線に基づいて、当該被評価者の安静時の心拍数であると推定される心拍指数を求めることでその体調を評価する。また、心拍指数と回帰直線の傾きに基づいて求められた作業負担指数と、環境温度や作業者の服内温度の測定結果などから得られる暑熱負荷指数とに基づいて、熱中症発症リスク指数が算出される。 The conventional physical condition evaluation system has a potential meter for detecting the wearer's heartbeat, a three-dimensional acceleration sensor capable of detecting the wearer's body movement, and a temperature sensor capable of detecting the temperature inside the clothes on the chest of the undershirt. A biometric information acquisition unit is arranged, and the biometric information acquired by this biometric information acquisition unit is transmitted to the information processing unit of a cloud server on the Internet via a communication device such as a smartphone possessed by the person to be measured. The information processing unit obtains the heart rate index estimated to be the resting heart rate of the evaluated person based on the regression line obtained from the correlation between the detected heart rate data and the acceleration data, and the physical condition thereof. To evaluate. In addition, the heat stroke risk index is based on the work load index obtained based on the heart rate index and the slope of the regression line, and the heat load index obtained from the measurement results of the environmental temperature and the worker's clothing temperature. It is calculated.
発明者らが、上記の体調評価・管理システムを実際に運用しながらその正確性を検証している中で、下記の新たな課題が発見された
(1)外気温が体温を超える環境においては、熱は温度が高いところから低いところに流れるため、体温以下の外気温を想定した従来の方法ではリスクの判定が難しいこと
(2)気温24℃から35℃、あるいはWBGT(Wet Bulb Globe Temperature:湿球黒球湿度)22℃から33℃の環境においては、温度と熱ストレスが相関するため従来手法が有効であるが、この範囲外では相関しないと考えられる。そのため、温湿度情報のみでは暑熱負荷が正確に評価できないこと
(3)暑さへの耐性は個人差があるため、同一の基準で判断できないこと。
While the inventors are verifying the accuracy of the above physical condition evaluation and management system while actually operating it, the following new problems were discovered (1) In an environment where the outside air temperature exceeds the body temperature. Since heat flows from a high temperature to a low temperature, it is difficult to judge the risk by the conventional method assuming an outside temperature below the body temperature. (2)
したがって、環境温度が体温と同等以上となるような高温状態では環境温度がそれほど高くはない場合とは別の評価手法を適用して被評価者の熱中症発生リスクを評価し、より確実に被評価者を熱中症から守ることができるようにすることが好ましいことが見いだされた。 Therefore, in a high temperature state where the environmental temperature is equal to or higher than the body temperature, the risk of heat stroke of the evaluated person is evaluated by applying a different evaluation method from the case where the environmental temperature is not so high, and the subject is more reliably affected. It was found that it was preferable to be able to protect the evaluator from heat stroke.
従来、環境の暑熱負荷を評価する指標として広く用いられてきた暑さ指数:WBGTにおいても、安全基準として推奨されている上限値33℃を超えるような環境温度が体温と同程度と極めて高い場合における熱中症の発症リスクを正確に判定することができない。このため、被評価者がこのような高温環境下に置かれた場合の熱中症発症リスクを正確に判定できる評価方法を確立することは、極めて有用であると考えられる。 In the heat index: WBGT, which has been widely used as an index for evaluating the heat load of the environment, when the environmental temperature exceeding the upper limit of 33 ° C recommended as a safety standard is as high as the body temperature. The risk of developing heat stroke in Japan cannot be accurately determined. Therefore, it is considered extremely useful to establish an evaluation method that can accurately determine the risk of heat stroke when the evaluated person is placed in such a high temperature environment.
本願は、上記従来技術の有する課題を解決することを目的とするものであり、被評価者の生体情報に基づいて体調評価を行う体調評価方法、体調評価システムにおいて、環境温度が高い高温環境における被評価者の体調評価を正確に行うことができる体調評価方法、ならびに、体調評価システムを提供することを目的とする。 The purpose of the present application is to solve the problems of the above-mentioned prior art, and in a physical condition evaluation method and a physical condition evaluation system for evaluating a physical condition based on the biological information of a person to be evaluated, in a high temperature environment where the environmental temperature is high. It is an object of the present invention to provide a physical condition evaluation method capable of accurately evaluating the physical condition of a person to be evaluated, and a physical condition evaluation system.
上記課題を解決するため、本願で開示する体調評価方法は、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、前記被評価者の周囲温度を示す温度データを検出する温度検出手段とを使用し、得られた前記心拍データと、前記加速度データと、前記温度データとに基づいて、予め前記被評価者の心拍予測モデルを作成し、評価時に検出された前記心拍データと前記心拍予測モデルから算出した予測値との差に基づいて前記被評価者の体調評価を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the physical condition evaluation method disclosed in the present application includes a heartbeat detecting means for detecting the heartbeat data of the evaluated person, an acceleration detecting means for detecting the acceleration data accompanying the movement of the evaluated person, and the subject. A heart rate prediction model of the evaluated person in advance based on the obtained heart rate data, the acceleration data, and the temperature data using a temperature detecting means for detecting temperature data indicating the ambient temperature of the evaluator. Is characterized, and the physical condition of the evaluated person is evaluated based on the difference between the heart rate data detected at the time of evaluation and the predicted value calculated from the heart rate prediction model.
また、本願で開示する体調評価システムは、被評価者の生体情報としての、心拍データを検出する心拍検出手段と、動作に伴う加速度データを検出する加速度検出手段と、周囲温度を示す温度データを検出する温度検出手段と、取得された前記生体情報に基づいて前記被評価者の心拍予測モデルを予め作成するとともに、評価時に測定された前記心拍データと前記心拍予測モデルから算出された予測値との差異を算出するデータ処理部とを備え、前記データ処理部は、前記算出された差異に基づいて、前記被評価者の体調評価を行うことを特徴とする。 Further, the physical condition evaluation system disclosed in the present application includes a heartbeat detecting means for detecting heartbeat data as biological information of the evaluated person, an acceleration detecting means for detecting acceleration data accompanying an operation, and temperature data indicating an ambient temperature. The temperature detecting means to be detected and the heart rate prediction model of the evaluated person are created in advance based on the acquired biological information, and the heart rate data measured at the time of evaluation and the predicted value calculated from the heart rate prediction model are used. The data processing unit is provided with a data processing unit for calculating the difference between the above, and the data processing unit is characterized in that the physical condition of the evaluated person is evaluated based on the calculated difference.
上記構成により、本願で開示する体調評価方法は、被評価者から得られた生体情報に基づいて作成された心拍予測モデルから算出された予測値と、評価時に測定された心拍データとの差に基づいて、被評価者に掛かる暑熱負荷の大きさを正確に判断することができ、暑熱負荷による被評価者の体調の変化を正しく評価することかできる。 With the above configuration, the physical condition evaluation method disclosed in the present application is based on the difference between the predicted value calculated from the heartbeat prediction model created based on the biological information obtained from the evaluated person and the heartbeat data measured at the time of evaluation. Based on this, it is possible to accurately determine the magnitude of the heat load applied to the evaluated person, and it is possible to correctly evaluate the change in the physical condition of the evaluated person due to the heat load.
また、上記構成とすることで、本願で開示する体調評価システムは、暑熱負荷に起因する被評価者の心拍数の上昇から、正確に被評価者の体調を評価することができる。 Further, with the above configuration, the physical condition evaluation system disclosed in the present application can accurately evaluate the physical condition of the evaluated person from the increase in the heart rate of the evaluated person due to the heat load.
本願で開示する体調評価方法は、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、前記被評価者の周囲温度を示す温度データを検出する温度検出手段とを使用し、得られた前記心拍データと、前記加速度データと、前記温度データとに基づいて、予め前記被評価者の心拍予測モデルを作成し、評価時に検出された前記心拍データと前記心拍予測モデルから算出した予測値との差に基づいて前記被評価者の体調評価を行う。 The physical condition evaluation method disclosed in the present application indicates a heartbeat detecting means for detecting the heartbeat data of the evaluated person, an acceleration detecting means for detecting the acceleration data accompanying the movement of the evaluated person, and an ambient temperature of the evaluated person. Using the temperature detecting means for detecting the temperature data, a heartbeat prediction model of the evaluated person is created in advance based on the obtained heart rate data, the acceleration data, and the temperature data, and detected at the time of evaluation. The physical condition of the evaluated person is evaluated based on the difference between the obtained heart rate data and the predicted value calculated from the heart rate prediction model.
上記の構成を有することで本願で開示する体調評価方法は、一定の暑熱負荷が掛かっている状況下での被評価者の心拍数を心拍予測モデルとして把握し、評価時に測定された心拍データとの乖離の大きさから、被評価者にかかっている暑熱負荷の大きさを判定して被評価者の体調評価を行うことができる。このため、特に高温環境下に置かれている被評価者の体調を正確に評価することができる。 The physical condition evaluation method disclosed in the present application by having the above configuration grasps the heart rate of the evaluated person as a heart rate prediction model under a situation where a certain heat load is applied, and uses the heart rate data measured at the time of evaluation. It is possible to evaluate the physical condition of the evaluated person by determining the magnitude of the heat load applied to the evaluated person from the size of the deviation. Therefore, it is possible to accurately evaluate the physical condition of the evaluated person, which is particularly placed in a high temperature environment.
上記の体調評価方法において、前記被評価者の周囲温度として前記被評価者の着衣の服内温度を検出することが好ましい。服内温度は周囲温度に比べて変化が少なく、被評価者が置かれている熱的環境をより正確に表すことができる。 In the above-mentioned physical condition evaluation method, it is preferable to detect the temperature inside the clothes of the evaluated person as the ambient temperature of the evaluated person. The temperature inside the clothes does not change much compared to the ambient temperature, and can more accurately represent the thermal environment in which the evaluated person is placed.
また、前記被評価者の心拍予測モデルの作成に用いられる前記周囲温度に上限と下限とが設定されることが好ましい。発明者らの検討の結果、環境温度と心拍レートとの間に線形の関係が現れるのは所定の温度範囲に限られることが確認されたため、正確な体調評価を行うためには周囲温度を区分して、温度範囲に対応したデータ処理を行うことが好ましい。 Further, it is preferable that an upper limit and a lower limit are set for the ambient temperature used for creating the heart rate prediction model of the evaluated person. As a result of the study by the inventors, it was confirmed that the linear relationship between the environmental temperature and the heart rate rate appears only in a predetermined temperature range. Therefore, in order to perform an accurate physical condition evaluation, the ambient temperature is classified. Therefore, it is preferable to perform data processing corresponding to the temperature range.
なお、前記周囲温度が前記被評価者の服内温度である場合には、下限値が29℃から32℃の間の温度に設定され、上限値が34℃から38℃の間の温度に設定されることが好ましい。 When the ambient temperature is the temperature inside the clothes of the evaluated person, the lower limit is set to a temperature between 29 ° C and 32 ° C, and the upper limit is set to a temperature between 34 ° C and 38 ° C. It is preferable to be done.
さらにまた、前記心拍予測モデルが、前記被評価者についての過去の測定データに基づいて定められた、前記心拍データに関連する指標と前記加速度データに関連する指標と前記温度データに関連する指標とにより作成されることが好ましい。評価時の測定データとの差異を求める基準となる心拍予測モデルの作成に当たって、当該被評価者の過去の測定データを用いることでより正確な予測モデルを作成することができる。 Furthermore, the heart rate prediction model includes an index related to the heart rate data, an index related to the acceleration data, and an index related to the temperature data, which are determined based on the past measurement data of the evaluated person. It is preferable to be created by. In creating a heartbeat prediction model that serves as a reference for obtaining a difference from the measurement data at the time of evaluation, a more accurate prediction model can be created by using the past measurement data of the evaluated person.
さらに、体調評価結果として前記被評価者の熱中症発症リスクを判断することが好ましい。暑熱負荷による人体への影響として、社会問題となっている熱中症の発症リスクを正確に判断することが望まれているからである。 Further, it is preferable to judge the risk of developing heat stroke of the evaluated person as a result of physical condition evaluation. This is because it is desired to accurately determine the risk of developing heat stroke, which is a social problem, as an effect on the human body due to heat load.
本願で開示する体調評価システムは、被評価者の生体情報としての、心拍データを検出する心拍検出手段と、動作に伴う加速度データを検出する加速度検出手段と、周囲温度を示す温度データを検出する温度検出手段と、取得された前記生体情報に基づいて前記被評価者の心拍予測モデルを予め作成するとともに、評価時に測定された前記心拍データと前記心拍予測モデルから算出された予測値との差異を算出するデータ処理部とを備え、前記データ処理部は、前記算出された差異に基づいて、前記被評価者の体調評価を行う。 The physical condition evaluation system disclosed in the present application detects heartbeat detecting means for detecting heartbeat data as biological information of the evaluated person, acceleration detecting means for detecting acceleration data accompanying movement, and temperature data indicating ambient temperature. A heart rate prediction model of the evaluated person is created in advance based on the temperature detecting means and the acquired biological information, and the difference between the heart rate data measured at the time of evaluation and the predicted value calculated from the heart rate prediction model. The data processing unit is provided with a data processing unit for calculating the above, and the data processing unit evaluates the physical condition of the evaluated person based on the calculated difference.
このような構成とすることで、本願で開示する体調評価システムは、高い温度環境下にある被評価者の正確な体調評価を行うことができる。 With such a configuration, the physical condition evaluation system disclosed in the present application can accurately evaluate the physical condition of the evaluated person in a high temperature environment.
以下、本願で開示する体調評価方法、および、体調評価システムの実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, the physical condition evaluation method disclosed in the present application and the embodiment of the physical condition evaluation system will be described with reference to the drawings.
(実施の形態)
[システムの全体構成]
まず、本願で開示する体調評価システムの一例についての全体構成を説明する。
(Embodiment)
[Overall system configuration]
First, the overall configuration of an example of the physical condition evaluation system disclosed in the present application will be described.
本実施形態で一例として説明する体調評価システムは、建設現場で働く作業者の生体情報を取得して各作業者の熱中症発症リスクを評価・管理する熱中症発症リスク管理システムに組み込まれて、各作業者を被評価者としてその体調を評価するシステムである。 The physical condition evaluation system described as an example in this embodiment is incorporated in a heat stroke onset risk management system that acquires biometric information of workers working at a construction site and evaluates and manages the heat stroke onset risk of each worker. It is a system that evaluates the physical condition of each worker as an evaluated person.
本願で開示する体調評価システムは、被評価者の生体情報として取得された心拍データと加速度データに基づいて、被評価者の安静時の心拍数に相当する心拍指数を算出することでその体調を評価するものである。このため、本実施形態で例示するような、評価対象者の生体情報として心拍(脈拍)情報と身体の動きを示す加速度情報とを取得して何らかの評価を行う各種の生体情報処理、評価するシステムに容易に組み込むことができ、得られた生体情報を共用して被評価者の体調を評価する機能を発揮するシステムとすることができる。 The physical condition evaluation system disclosed in the present application calculates the heart rate index corresponding to the resting heart rate of the evaluated person based on the heart rate data and the acceleration data acquired as the biological information of the evaluated person. It is something to evaluate. Therefore, as illustrated in this embodiment, various biometric information processing and evaluation systems that acquire heartbeat (pulse) information and acceleration information indicating body movement as biometric information of the evaluation target person and perform some evaluation. It can be easily incorporated into the system, and the obtained biometric information can be shared to provide a system that exerts a function of evaluating the physical condition of the evaluated person.
なお、本願では、特に高温環境下で作業する被評価者の暑熱負荷による体調の変化を正確に把握して、熱中症の発症リスクなどを判定・評価するシステムを説明する。このような、周辺温度が高い高温環境下で作業者が作業する現場としては、例示する建設現場以外にも、溶鉱炉を有する製鉄所や、鋼板や鋼材を加工する高温炉がある機械製作工場などが考えられる。 In this application, a system for accurately grasping the change in physical condition due to the heat load of the evaluated person working in a high temperature environment and determining / evaluating the risk of developing heat stroke will be described. In addition to the illustrated construction sites, the sites where workers work in such a high temperature environment with high ambient temperature include ironworks with blast furnaces and machine manufacturing factories with high temperature furnaces for processing steel plates and steel materials. Can be considered.
図1は、本実施形態で説明する体調評価システムが組み込まれた、熱中症発症リスク管理システムの各部の構成例を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of each part of a heat stroke onset risk management system incorporating the physical condition evaluation system described in the present embodiment.
図1に示すように、体調評価システムが組み込まれた熱中症発症リスク管理システムは、被評価者である作業者10と、作業者10の生体情報に基づいてその体調評価を行うとともに熱中症の発症リスクを評価するインターネット20上のクラウドサーバ21と、一定数の作業者10が含まれる作業グループを監督する管理者である現場監督30と、さらに、複数の現場監督30をその管理下に置いて全体を把握し熱中症発症リスク評価システムの運用と維持管理等を行う事業所40とによって構成されている。
As shown in FIG. 1, the heat stroke onset risk management system incorporating the physical condition evaluation system evaluates the physical condition of the
なお、上記は一般的な建設現場を想定した汎用例であって、一人の現場監督30が管理する作業者10が一人の場合や、現場監督と事業所が不可分の状態となっている場合、事業所が複数含まれてより大規模に建設現場全体を管理する場合など、実際に熱中症発症リスク管理システムが導入される現場の構成に応じて、適宜異なる形態を採り得ることは言うまでもない。
The above is a general-purpose example assuming a general construction site, and when there is only one
本実施形態で説明する体調評価システムでは、作業者10は、自身の生体情報を取得する生体情報取得部である生体センサ11が胸部に配置されたアンダーシャツ18を着用している。
In the physical condition evaluation system described in the present embodiment, the
図2は、本実施形態で説明する体調評価システムで作業者が着用する、生体センサが配置されたアンダーシャツの構成例を示す図である。図2(a)が、アンダーシャツの表面を示し、図2(b)がアンダーシャツの裏面、すなわち、作業者の体表面に対向して接触する側を示している。 FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an undershirt on which a biosensor is arranged, which is worn by an operator in the physical condition evaluation system described in the present embodiment. FIG. 2A shows the front surface of the undershirt, and FIG. 2B shows the back surface of the undershirt, that is, the side facing and contacting the body surface of the worker.
図2に示すように、作業者10が着用するアンダーシャツ18の胸部には、生体センサ11が配置されている。より具体的には、生体センサ11は、アンダーシャツ18の表面18aの胸部中央部分に配置された、データ取得送信ユニット11aと、このデータ取得送信ユニット11aに接続され、アンダーシャツ18の裏面18b、つまり、皮膚に接する側の部分に左右方向に延在して配置された心拍センサの電極部11bとから構成されている。
As shown in FIG. 2, a
本実施形態にかかる体調評価システムでは、生体センサ11によって作業者10の心拍、服内温度、動作を検出するものであり、アンダーシャツ18の裏面に配置された心拍検出手段(心拍センサ)である電極が胸部に接触することで、より正確に作業者10の心拍を検出することができるようになっている。また、服内温度を検出する温度検出手段である温度センサ(図示省略)と、3次元方向の加速度を検出する加速度検出手段である加速度センサチップ(図示省略)とが、データ取得送信ユニット11a内に収容されている。
In the physical condition evaluation system according to the present embodiment, the
生体センサ11と作業者11が所持する携帯端末としてのスマートフォン12とは、ブルートゥース(Bluetooth:登録商標)などの短距離間通信によって常時接続されていて、生体センサ11が取得する各種の情報は、随時スマートフォン12に送られている。
The
スマートフォン12は、データ受信部15とデータ送信部16とを備えていて、無線LANや携帯電話の情報キャリアを介して常時ネットワーク環境としてのインターネット20に接続されている。本実施形態の体調評価システムでは、体調評価システムの機能を利用して、スマートフォン12によって各作業者10の識別データと紐つけられるとともに、スマートフォン12が被評価者情報送信部13を有していて、スマートフォン12のデータ送信機能を利用して、作業者の識別情報とリンクした状態での生体情報をインターネット20上に配置されたクラウドサーバ21に送信している。
The
なお、作業者が装着する測定装置と作業自体を識別するIDなどとの紐付けは、作業者が使用する生体センサの名称や管理番号をスマートフォンに入力する方法、スマートフォンの画像認識機能を利用して生体センサに添付された2次元、または、3次元の識別コードを読み込む方法、スマートフォンと生体センサとの間の短距離通信における識別コードを利用する方法、その他作業者がスマートフォン上のアプリケーションを利用して選択する方法など、各種の方法が利用できる。また、スマートフォンが作業者個人の所有物ではなくシステム利用の一環として貸し出されるものの場合には、当該スマートフォンを使用する作業者の識別を、スマートフォンを用いたデータ入力、識別コードの読み込み、顔認証システムの利用、その他の方法を用いて登録することができる。 To link the measuring device worn by the worker with the ID that identifies the work itself, use the method of inputting the name and management number of the biosensor used by the worker into the smartphone, and the image recognition function of the smartphone. A method of reading a two-dimensional or three-dimensional identification code attached to a biosensor, a method of using an identification code in short-distance communication between a smartphone and a biosensor, and other applications on a smartphone by a worker. Various methods can be used, such as the method of selecting. In addition, if the smartphone is rented out as part of the system usage rather than the personal property of the worker, the identification of the worker using the smartphone can be identified by data entry using the smartphone, reading of the identification code, and face recognition system. You can register using the above or other methods.
また、スマートフォン12は、データを受信したり、音声を発したり、画像を表示したりすることができる。この機能を利用して、本実施形態にかかる体調評価システムでは、スマートフォン12の画像表示部17を利用して、作業者10に体調評価結果のフィードバックを行っている。また、スマートフォン12の各機能は、熱中症発症リスク管理システムにおいて、作業者10に対して熱中症の発症リスクを伝達して休憩すること促す警告報知機能を果たすための警告報知部14や、各作業者10自身の体調評価結果、また、熱中症発症リスク管理システムの機能として、作業者10や作業者10が属するグループ全体についての熱中症発症リスクの評価結果を見やすく表示する機能を果たすための画像表示部17として利用される。
In addition, the
クラウドサーバ21は、内部にデータ受信部23とデータ送信部26とを備えていて、インターネット20を介した情報の授受を行う。また、クラウドサーバ21は、データ処理部としての評価判定部22を備えていて、体調評価システムの対象となる作業者10全員の生体情報データを取得し、それぞれの作業者10について、体調の善し悪しを示す体調評価指数を算出する。
The
また、クラウドサーバ21の評価判定部22は、熱中症発症リスク管理システムにおいて、各作業者11が作業により受けている負荷の大きさを示す作業負担指数や、暑熱負荷指数を併せて算出し、これらの指数に基づいて各作業者10が熱中症を発症するリスクの度合いを示す熱中症発症リスク指数を算出する。さらに、評価判定部22では、作業内容や作業環境の共通性などによって形成された作業者10のグループに対しての熱中症の発症リスクを管理することができる。
Further, the
本実施形態で説明する体調評価システムでもある熱中症発症リスク管理システムでは、個々の作業者10の熱中症発症リスクを管理して、特に熱中症発症リスクが高いと判断された場合には、その情報を伝達して当該作業者が熱中症発症リスクを低減する対策を採ることを促す。このため、クラウドサーバ21は、熱中症発症リスクを評価、判定し、熱中症の発症リスクが高まっている場合にはその旨を当該作業者に警告する警告情報を作成する。
The heat stroke onset risk management system, which is also the physical condition evaluation system described in the present embodiment, manages the heat stroke onset risk of each
また、クラウドサーバ21は、気象情報取得部25を有していて、インターネット20を介して気象情報を提供する情報サイトから気象情報を取得して、作業者10が作業している地域での気温や湿度、日照量などの現在時刻での気象条件や、今後数時間内における変化を見込んだ気象予報を取得することができ、熱中症の発症リスクの評価に気象条件を加味することができる。
Further, the
さらに、クラウドサーバ21はデータ記録部24を備えていて、熱中症発症リスク管理システムに登録されている作業者10それぞれからの生体情報の測定データ、体調評価結果、熱中症発症リスク指数、警告情報の作成履歴などを時系列に記録することができる。これにより、例えば、各作業者10の当日の現時点まで、または、前日までの体調評価の結果を踏まえて当日のオンタイムでの体調評価を行うことや、熱中症の発症リスクの管理を行うことができる。また、過去の同じような気象条件における熱中症発症リスクの評価結果を踏まえて、より正確な熱中症の発症リスク評価を行うことができる。
Further, the
クラウドサーバ21は、インターネット20を介して、被評価者である作業者10の作業を建築現場で監督する管理者である現場監督30が使用する管理者情報端末としてのパソコン31と接続されている。このため、作業者10が作業する作業現場にいる現場監督30は、パソコン31のデータ受信部33によって、クラウドサーバ21から随時送信される作業者10の生体情報のデータや、体調評価結果、熱中症発症リスクの評価結果、評価判定部22によって警告情報が生成されたか否かなどを把握することができる。
The
クラウドサーバ21の評価判定部22は、作業者10が装着する生体センサ11から得られた心拍データ、加速度データ、服内温度データに基づいて、作業者10の体調を随時評価する。さらに、作業負担指数を算出して、服内温度情報と、インターネットを経由して取得した作業地の環境温度情報とを加味して作業者10の熱中症発症リスク指数を算出する。
The
なお、評価判定部22で行われる、作業者10の体調を評価する指数である心拍指数の算出や、作業負担指数の算出、ならびに熱中症発症リスク指数の算出と発症リスク評価の具体的な内容については、後に説明する。
The specific contents of the calculation of the heart rate index, which is an index for evaluating the physical condition of the
クラウドサーバ21は、データ記録部24に記録された判定対象の作業者10の過去の履歴情報としての履歴データや、気象情報取得部25で取得した作業地域の気象情報、さらには、判定対象の作業者と同じ現場で働いている、判定対象の作業者以外の作業者から取得された各種情報の変化などの環境情報に基づいて、作業者10個人の熱中症発症リスクの評価結果を補正してより現実に即した熱中症発症リスクの管理を行うことができる。
The
なお、本実施形態で例示する体調評価システムにおいて、評価判定部22を備えるのはクラウドサーバ21に限られない。例えば、管理者情報端末や事業所の管理コンピュータ上に、クラウドサーバ21の各種機能を実装してもよく、その機能が実現できるのであれば、評価判定部が実装される場所や機器は問わない。
In the physical condition evaluation system exemplified in this embodiment, the
現場監督30のパソコン31は、作業者10を含めた当該現場監督30が監督する作業現場に所属する作業者10についての生体センサ11で得られた各種の情報や警告情報が生成されたか否かを管理する情報管理部32を備えている。情報管理部32は、クラウドサーバ21から送信された情報に基づいて、それぞれの作業者10から得られた情報や警告情報が生成されたか否かの熱中症発症リスク評価の基準となる情報を常に最新情報として把握している。また、情報管理部32は、取得した各作業者10の熱中症発症リスクの評価判定結果やその他の環境情報を表示画像処理部35へと出力し、表示画像処理部35で液晶モニタなどの表示デバイス36上に表示される画面内容が調整される。
Whether or not the
このようにして、現場監督30は、自分が監督する作業現場で働く作業者10の情報や熱中症発症リスクなどを、全体として一元的に、または、作業者個々の詳細情報として見やすい画面で把握することができる。なお、表示画像処理部35で処理された表示デバイス36に表示される具体的な画面内容については、適宜形成されるシステムによって求められる情報を見やすく表示できればよいため、本明細書での具体的な詳細の説明は省略する。
In this way, the on-
なお、本実施形態にかかる体調評価システムでは、作業者10の体調評価結果については、作業者10が所持するスマートフォン12の表示画面上に表示されるが、現場監督30のパソコン31では評価結果を把握できないように設定されている。これは、現場監督30としては、各作業者10の熱中症発症リスク評価結果が得られれば、熱中症の発症リスクを低減する対策を採ることができるためシステムとしての目的を達成できるとともに、体調評価結果はむしろ各人が自己管理の一環として把握すべき性質が強く、作業者10が体調評価結果を他人に知られることを嫌う傾向にあることを考慮した結果である。なお、体調評価結果を誰に、どのようにフィードバックすべきかについては、体調評価システムの目的や評価者、管理者の位置づけ等によって異なるものであり、それぞれのシステムにおいて適宜設定すべきものであると考えられる。
In the physical condition evaluation system according to the present embodiment, the physical condition evaluation result of the
現場監督30のパソコン31では、警告情報を通知した後に当該作業者10から得られる生体情報の変化や、作業者10からの警告情報の受領確認を受け取ることで、作業者10が熱中症の発症を予防するための対策を行ったか否かを確認することができ、作業者10が熱中症の発症を予防するための対応をとっていない場合には、対象の作業者10に繰り返して警告情報を伝達するなど、作業者10のさらなる注意喚起を行うことができる。
On the
なお、上記説明では、作業者10に熱中症を発症するリスクが高くなっていることを報知する警告情報を、クラウドサーバ21の評価判定部22で生成する例を説明したが、警告情報を、現場監督30のパソコン31に設置された情報管理部32で生成することができる。また、評価判定部22と、情報管理部32の双方で警告情報を生成するように設定することもできる。このようにすることで、作業現場を実際に監督している現場監督30のパソコン31から、評価判定部22での判定結果に先んじて警告情報を生成して対象となる作業者10に伝達することで、作業現場の実情に応じて熱中症の発症リスクをより低減することができる場合がある。
In the above description, an example in which the
クラウドサーバ21の評価判定部22、または、現場監督30のパソコン31で生成された警告情報は、現場監督30のパソコン31のデータ送信部34から、無線LANなどのローカルネットワークや携帯電話の情報キャリアを含めたネットワークを介して作業者10が装備するスマートフォン12に送信される。警告情報を受け取ったスマートフォン12の警告報知部14は、音声、画面表示、ランプの点灯または点滅、振動などの各種の情報伝達手段を用いて、作業者10に対して、自分が熱中症を発症するリスクが高まっていることを報知する。警告情報を確認した作業者10は、スマートフォン12のタッチパネルまたは操作ボタンなどを通じて警告情報を受け取った旨を報告するとともに、作業を中断して休息をとるなど熱中症を予防するための対策を実行する。
The warning information generated by the
作業者10のスマートフォン12は、作業者10が警告情報を確認して作業を中断したことを監督者30のパソコン31に送信し、監督者30は、作業者10が熱中症の発症を予防する対策をとったことを確認できる。
The
さらに、本実施形態で説明する熱中症発症リスク管理システムでは、現場監督30が把握している作業現場での熱中症発症リスクデータを、作業者10のスマートフォン12に送信して、作業者10が、自分が働いている作業現場での熱中症発症リスクの現状を確認することができる。例えば、自分以外の作業者の熱中症発症リスクが高くなっていることが確認できれば、各作業者自身が熱中症の発症を積極的に予防する対応を採ることが可能となる。また、他に熱中症発症リスクの警告情報を受け取って作業を中断した作業者がいることがわかれば、現場監督30からの自分宛の警告情報により素直に応じることが期待できる。
Further, in the heat stroke onset risk management system described in the present embodiment, the heat stroke onset risk data at the work site grasped by the on-
なお、上述したように、作業者10が所有するスマートフォン12では、当該作業者10の現時点での体調評価結果や、過去数日間の体調評価結果の推移などの体調評価結果情報を、作業者が把握しやすい形態で図示して表示することができる。この体調評価結果の表示例については、後に詳述する。また、作業者11が所持するスマートフォン12は、当該作業者10の現在までの熱中症発症リスクの変化や、生体センサ11で取得された自身の心拍数、消費カロリーなどの関連情報を画面に表示して、作業者10自身が参照することができる。なお、体調評価結果以外の情報の表示形態は、それぞれの表示内容や表示する目的に応じて必要事項を見やすく表示することができればよいため、本明細書での詳細な説明は省略する。
As described above, on the
クラウドサーバ21は、インターネット20を通じて作業者10が所属する会社や事業所40内の管理コンピュータ41にも接続されていて、現場監督30のパソコン31に送信された作業者10の測定結果情報や、クラウドサーバ21が熱中症の発症リスクを判断するために用いた各種の情報を、リアルタイムで、事業所40の管理コンピュータ41に対して送信する。事業所40の管理コンピュータ41は、自身のデータ受信部42とデータ送信部43とを備えているため、インターネットを介して現場監督30のパソコン31とも接続されていて、現場監督30から作業者10に対して警告情報が正しく伝達されたか、作業者10が熱中症の予防対策をとったか、などの情報を確認し、必要に応じて所定の指示を行うことができる。このため、作業者10の熱中症発症リスクの回避を効果的にバックアップすることができる。
The
また、クラウドサーバ21、現場監督30のパソコン31、および、事業所40の管理コンピュータ40は、インターネット20環境上で接続されているため、パソコン31や管理コンピュータ40の側からクラウドサーバ21にアクセスすることができ、クラウドサーバ21でのデータ処理内容を制御したり、評価判定部22での判定プログラムを更新したり、クラウドサーバ21から熱中症予防管理に必要な情報を適宜取り出したりすることができる。
Further, since the
なお、上記説明においては、作業者が装備する携帯端末としてスマートフォンを例示したが、作業者の携帯端末はスマートフォンには限られず、携帯電話機やタブレット機器、さらには、熱中症発症リスク管理システムに特化した、情報の送受信が可能な専用の小型端末機器を用いることができる。また、現場監督が操作する管理者情報端末としては、例示したパソコンとして、デスクトップパソコン、ノートパソコン、タブレット型パソコン、小型サーバ機器などの、ネットワークを通じた情報の送受信とデータ表示、データ記録などが可能な各種の情報機器を採用することができる。 In the above description, a smartphone is exemplified as a mobile terminal equipped by a worker, but the mobile terminal of a worker is not limited to a smartphone, and is particularly limited to mobile phones, tablet devices, and heat stroke onset risk management systems. It is possible to use a dedicated small terminal device capable of transmitting and receiving information. In addition, as an administrator information terminal operated by the on-site supervisor, as an example computer, it is possible to send and receive information, display data, record data, etc. through a network such as a desktop computer, a laptop computer, a tablet computer, and a small server device. Various information devices can be adopted.
さらに、上記説明では、現場監督の管理者情報端末から作業者の携帯端末に警告情報を送信する形態を説明したが、警告情報がクラウドサーバの評価判定部で生成される場合には、クラウドサーバから直接作業者の携帯端末に警告情報を送信するようにシステムを構成することもできる。 Further, in the above description, the form of transmitting the warning information from the manager information terminal of the site supervisor to the mobile terminal of the worker has been described, but when the warning information is generated by the evaluation judgment unit of the cloud server, the cloud server. The system can also be configured to send warning information directly to the worker's mobile device.
さらに、作業者、現場監督、事業所内の管理部門を結ぶ情報伝達手段としては、上記例示したものに限られず、データの送受信を行う各種の情報通信手段を利用できることは言うまでもない。 Further, it goes without saying that the information transmission means connecting the worker, the site supervisor, and the management department in the business establishment is not limited to the above-exemplified one, and various information communication means for transmitting and receiving data can be used.
また、本実施形態で説明する体調評価システムにおいて、作業者10の心拍、服内温度、動作を取得する生体センサ11の配置例は、図2に示したアンダーシャツ18に生体センサ11を固着する方法には限られない。たとえば、生体センサ11を接着性の高いシート状の装着カバー内に入れてこれを胸部に直接貼り付ける方法、生体センサ11を体に密着保持することができる伸縮性のある装着ベルトを用いて作業者の胸部に配置する方法などを採用することができる。しかし、図2に示したように生体センサ11を作業者10が着用するアンダーシャツ18に固着する方法によれば、作業者10が、生体センサ11を他の方法で装着する場合と比較して、センサを装着しているという特別な意識を緩和して必要な情報を取得することができる。また、仮に作業者10の発汗や作業中の体のひねりなどが生じた場合でも、アンダーシャツ18に固着された生体センサ11が、作業者10の体表面から外れてしまうことはなく、その装着位置も実質的に変化しない状態を維持することができる。このため、作業者10の心拍の一部を心拍データとして取得できない場合はあるものの、心拍データが全く取得できない状況が継続して続く事態は回避することができる。
Further, in the physical condition evaluation system described in the present embodiment, in the arrangement example of the
なお、作業者10の心拍データと加速度データとを取得するための生体センサ11の配置場所としては、上記した作業者10の胸部以外にも、作業者10の腰部、背中、上腕部や脚部などに配置される形態を採用することができる。また、本実施形態で説明したような、工事現場で働く作業者10を被評価者として熱中症の発症リスクを管理するシステムとしてではなく、たとえば、トレーニングを行うスポーツ選手などの体調評価を行う場合などでは、被評価者がスポーツウェアを着用することが考えられ、この場合も上半身に着用されるウェアの胸部に生体センサ11を配置することが最も合理的である。
In addition to the above-mentioned chest of the
また、本実施形態にかかる体調評価システムにおいて、被評価者の生体情報である心拍データを取得する生体情報取得部として採用可能な生体センサは、上記例示したように電極部で電位の変化を検出して心拍データを取得するものに限られない。例えば、光学的に被評価者の血管の容積変化を検出する方法により脈拍を検出する方式のセンサや、手首に装着して血管の脈動を振動として検出する方式のセンサなど、装着した被評価者の心拍、または脈拍を検出可能な各種のセンサを採用することができる。 Further, in the physical condition evaluation system according to the present embodiment, the biosensor that can be adopted as the biometric information acquisition unit that acquires the heartbeat data that is the biometric information of the evaluated person detects the change in potential at the electrode unit as illustrated above. It is not limited to the one that acquires heart rate data. For example, an evaluated person wearing a sensor that detects a pulse by a method of optically detecting a change in the volume of a blood vessel of the evaluated person, or a sensor that is attached to the wrist and detects the pulsation of a blood vessel as vibration. Various sensors capable of detecting the heartbeat or pulse of the blood vessel can be adopted.
さらに、被評価者の心拍データを取得する部分と被評価者の身体の動きを示す加速度データを検出する部分とは、上記例示したように同じ部材内に配置されている必要は無く、物理的に分離された別々の筐体内に配置されていても良い。被評価者の身体全体の動きを検出する上で、加速度データを検出する加速度センサは被評価者の上半身の体幹に近い部分に配置されていることが好ましい。このため、被評価者の心拍データを取得する脈拍センサとして手首に装着される腕時計型のものを採用する場合には、加速度センサを別の測定部材内に配置して、襟元や胸ポケットなどを利用して被評価者の上半身に装着されるようにすることが考えられる。 Further, the part for acquiring the heart rate data of the evaluated person and the part for detecting the acceleration data indicating the movement of the body of the evaluated person do not have to be arranged in the same member as illustrated above, and are physically. It may be arranged in separate housings separated from each other. In detecting the movement of the entire body of the evaluated person, it is preferable that the acceleration sensor for detecting the acceleration data is arranged in a portion close to the trunk of the upper body of the evaluated person. For this reason, when a wristwatch-type sensor that is worn on the wrist is used as the pulse sensor that acquires the heart rate data of the evaluated person, the acceleration sensor is placed in another measuring member, and the collar, chest pocket, etc. are placed. It is conceivable to use it so that it can be worn on the upper body of the evaluated person.
また、被評価者の周囲温度を計測する温度センサとしては、上述の生体センサ11のように被評価者の服内温度を計測できるものが好ましい。服内温度は周囲の空気温度と比較して変動が小さく、また、被評価者に最も近い環境温度であるからである。これに対して、腕時計型センサで被評価者の脈拍と環境温度を検出する場合は、温度センサがむき出しとなって主として周辺空気の温度を測定することとなるため、熱源となる炉からの距離による空気温度とその際の服内温度との関係を事前に把握しておくなど、腕時計型の生体センサによって測定された環境温度から被評価者に最も近い温度である服内温度を推定して補正するなどの対応を行うことが好ましい。
Further, as the temperature sensor for measuring the ambient temperature of the evaluated person, the one capable of measuring the temperature inside the clothes of the evaluated person like the above-mentioned
なお、必ずしも温度センサを被評価者が身に着ける必要はない。例えば、作業環境内に設置した環境センサなどから取得した温度を周囲温度としてもよいし、非接触の温度計(例えばサーモカメラなど)で取得した熱画像から被評価者の体表面温度を抽出し、周囲温度としてもよい。 It is not always necessary for the evaluated person to wear the temperature sensor. For example, the temperature acquired from an environment sensor installed in the work environment may be used as the ambient temperature, or the body surface temperature of the evaluated person may be extracted from the thermal image acquired by a non-contact thermometer (for example, a thermo camera). , May be the ambient temperature.
[体調評価方法]
次に、本実施形態にかかる体調評価システムにおける体調評価方法について具体的に説明する。
[Physical condition evaluation method]
Next, the physical condition evaluation method in the physical condition evaluation system according to the present embodiment will be specifically described.
本実施形態にかかる体調評価システムでは、まず、被評価者が装着する測定装置(生体センサ)が備える心拍検出手段によって検出された被評価者の心拍データと、この心拍データが得られた時点での被評価者の身体の動きを表す指標である3次元加速度センサにより取得された加速度データとを取得する。得られた心拍データと加速度データとの関係を示す回帰直線の傾きから外挿して、加速度データが0の状態、すなわち、被評価者が安静状態にある時の心拍数である心拍指数を求め、この心拍指数によって体調評価を行う。 In the physical condition evaluation system according to the present embodiment, first, the heartbeat data of the evaluated person detected by the heartbeat detecting means provided in the measuring device (biological sensor) worn by the evaluated person, and the time when the heartbeat data is obtained. The acceleration data acquired by the three-dimensional acceleration sensor, which is an index showing the movement of the body of the evaluated person, is acquired. By extrapolating from the slope of the regression line showing the relationship between the obtained heart rate data and the acceleration data, the heart rate index, which is the heart rate when the acceleration data is 0, that is, when the evaluated person is in a resting state, is obtained. Physical condition is evaluated by this heart rate index.
また、本実施形態にかかる体調評価システムを、熱中症発症リスクを管理する管理システムとして機能させる場合には、上記求められた心拍指数に基づいて作業者の作業の強度を示す作業負担指数を算出し、さらに、生体センサから得られた作業者の服内温度(Ti)と、作業者が作業している現場の環境温度(T0)とに基づいて、作業者の暑熱負荷指数を算出する。そして、これら算出された作業負担指数と暑熱負荷指数とに基づいて、熱中症を発症するリスクを示す熱中症発症リスク指数を算出する。 Further, when the physical condition evaluation system according to the present embodiment functions as a management system for managing the risk of developing heat stroke, a work load index indicating the work intensity of the worker is calculated based on the heart rate index obtained above. Furthermore, the heat load index of the worker is calculated based on the temperature inside the clothes of the worker (T i ) obtained from the biosensor and the environmental temperature (T 0 ) of the site where the worker is working. do. Then, based on these calculated work load index and heat load index, a heat stroke onset risk index indicating the risk of developing heat stroke is calculated.
作業負担指数Wは、以下のようにして求められる。 The work load index W is obtained as follows.
まず、被評価者である作業者が装着している生体センサによって、各部分区間で得られた心拍データである中央心拍数と加速度データである加速度偏差とに基づいて、所定時間(一例として2時間)以上の期間に取得されたデータから回帰直線を算出し、その傾きを心拍応答係数αr、y軸切片を切片心拍数βrとする。 First, a predetermined time (2 as an example) based on the central heart rate, which is the heart rate data obtained in each partial section, and the acceleration deviation, which is the acceleration data, by the biosensor worn by the worker who is the evaluated person. Time) A regression line is calculated from the data acquired in the above period, the slope is defined as the heart rate response coefficient αr, and the y-axis section is defined as the section heart rate βr.
次に、それぞれの部分区間で得られた中央心拍値HRを、下記の(式1)を用いて標準化心拍数HRsに変換する。 Next, the central heart rate HR obtained in each subsection is converted into standardized heart rate HRs using the following (Equation 1).
HRs=(αs/αr)(HR-βr)+βs (式1)
上記式(1)において、αsは標準応答心拍係数、βsは標準切片心拍数であり、標準的な心拍データと加速度データとの相関関係を示すと考えられる標準心拍応答モデルにおける、回帰直線の傾き(αs)とy軸切片の値(βs)である。
HRs = (αs / αr) (HR-βr) + βs (Equation 1)
In the above equation (1), αs is the standard response heart rate and βs is the standard intercept heart rate, and the slope of the regression line in the standard heart rate response model considered to show the correlation between the standard heart rate data and the acceleration data. (Αs) and the value of the y-axis intercept (βs).
ここで、標準心拍応答モデルとは、大人数を測定対象として得られた大規模データを基に作成された心拍応答モデルである。加速度(身体の動き)に対するヒトの標準的な心拍応答を表したモデルで、各種パラメータ及び所定の数式で表現できる。なお、大規模データは、当該現場における複数の作業員の過去数日間のデータであってもよいし、別の現場で予めサンプリングしておいた蓄積データであってもよい。好ましくは、当該作業者と同様の作業に従事する大人数の作業者を測定対象として得られた大規模データを基に、標準心拍応答モデルを作成するのがよい。これは当該作業に最適化された心拍応答モデルであり、その作業に従事する作業者の典型的な心拍応答を表すと考えられる。大規模データの基になる人数に特に決まりはないが、サンプリング数が多い方がより高精度に心拍応答を近似できる。好ましくは5人以上、より好ましくは50人以上である。蓄積期間についても特に決まりはないが、好ましくは同じ現場で2日以上、より好ましくは5日以上のデータを取得することが好ましい。 Here, the standard heart rate response model is a heart rate response model created based on large-scale data obtained by measuring a large number of people. It is a model that represents the standard human heartbeat response to acceleration (body movement) and can be expressed by various parameters and predetermined mathematical formulas. The large-scale data may be data of a plurality of workers at the site for the past several days, or may be accumulated data sampled in advance at another site. Preferably, it is preferable to create a standard heart rate response model based on a large-scale data obtained by measuring a large number of workers who are engaged in the same work as the worker. This is a heart rate response model optimized for the task and is considered to represent the typical heart rate response of the worker engaged in the task. The number of people on which large-scale data is based is not particularly limited, but the larger the number of samplings, the more accurate the heart rate response can be approximated. The number is preferably 5 or more, more preferably 50 or more. The accumulation period is not particularly limited, but it is preferable to acquire data for 2 days or more, more preferably 5 days or more at the same site.
このように、標準化心拍数HRSを算出することで、被評価者である作業者個々の特性による心拍データから、作業負担指数Wを算出する上での個人差を補正することができる。 By calculating the standardized heart rate HR S in this way, it is possible to correct individual differences in calculating the work load index W from the heart rate data according to the characteristics of each worker who is the evaluated person.
また、心拍データの検出率が低い場合には、加速度データである加速度偏差に適当な係数を掛ける等、所定の数式を用いることで、加速度データのみを用いて作業負担指数を算出することができる。また、加速度偏差の値と、標準心拍応答モデルから算出された心拍データと加速度データとの相関を示す関数(相関曲線)とに基づいて算出された推定標準化心拍数を用いることができる。 Further, when the detection rate of the heartbeat data is low, the work load index can be calculated using only the acceleration data by using a predetermined mathematical formula such as multiplying the acceleration deviation which is the acceleration data by an appropriate coefficient. .. Further, an estimated standardized heart rate calculated based on the value of the acceleration deviation and a function (correlation curve) showing the correlation between the heart rate data calculated from the standard heart rate response model and the acceleration data can be used.
このようにして得られた標準化心拍数と加速度偏差とに基づいて、評価判定部が作業者の作業負担指数を算出する。このとき、評価判定部は、標準化心拍数を用いるかそれとも推定標準化心拍数を用いるかを判定する。また、評価判定部は、標準化心拍応答モデルに基づいて作成された補正マップを利用して、作業負担指数の算出に用いられる補正心拍数HRcを決定することができる。 Based on the standardized heart rate and the acceleration deviation obtained in this way, the evaluation determination unit calculates the work load index of the worker. At this time, the evaluation determination unit determines whether to use the standardized heart rate or the estimated standardized heart rate. Further, the evaluation determination unit can determine the corrected heart rate HRc used for calculating the work load index by using the correction map created based on the standardized heart rate response model.
用いられる補正マップとしては、心拍データと加速度データとの相関が示されるものが用いられ、加速度データの大小によって標準心拍応答モデルを示す相関曲線の上方側のデータと下方側のデータとについて、測定データに基づいて得られた標準化心拍数HRsをそのまま補正心拍数HRcとして用いるか、それとも相関曲線の値、または、マップ上に規定値として示された補正心拍数HRcを用いるかが示される。なお、補正マップとしては、心拍検出率が高い場合に用いるものを別途用意して、心拍検出率が高い状態ではより標準化心拍数を採用する度合いを向上させることで、より正確に実情に沿った作業負担指数の算出を可能とすることができる。 As the correction map used, the one showing the correlation between the heart rate data and the acceleration data is used, and the data on the upper side and the data on the lower side of the correlation curve showing the standard heart rate response model are measured depending on the magnitude of the acceleration data. It is indicated whether the standardized heart rate HRs obtained based on the data is used as it is as the corrected heart rate HRc, or the value of the correlation curve or the corrected heart rate HRc shown as the specified value on the map is used. In addition, as a correction map, a map to be used when the heart rate detection rate is high is prepared separately, and by improving the degree of adopting the standardized heart rate in the state where the heart rate detection rate is high, it is more accurately in line with the actual situation. It is possible to calculate the work load index.
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。 Based on the corrected heart rate HR c obtained using the correction map, the work load index W is calculated as follows.
まず、以下の数式(式2)を用いて補正心拍数HRcを代謝当量METs(Metabolic equivalents)に変換する。 First, the corrected heart rate HR c is converted into metabolic equivalents METs (Metabolic equivalents) using the following mathematical formula (Equation 2).
METs=aMETs×HRc+bMETs (式2)
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。
METs = a METs × HR c + b METs (Equation 2)
Here, a METs and b METs are predetermined parameters and can be determined based on a respiratory measurement experiment.
次に、以下の数式(式)を用いて代謝当量METsを作業負担指数Wに変換する。 Next, the metabolic equivalents METs are converted into the workload index W using the following mathematical formula (formula).
W=aW×METs+bW (式3)
ここで、aWとbWは所定のパラメータである。
W = a W × METs + b W (Equation 3)
Here, a W and b W are predetermined parameters.
例えば、aW=0,2、bW=-0.2と設定した場合、作業負担の評価としては、作業負担指数Wが0.6以上であれば高代謝率の作業、すなわち、負担が大きい作業、Wの数値が1以上の場合は、きわめて代謝率の高い作業、すなわち作業者への負担がとても大きな作業とすることができる。 For example, when a W = 0,2 and b W = -0.2 are set, as an evaluation of the work load, if the work load index W is 0.6 or more, the work with a high metabolic rate, that is, the burden is When the work is large and the value of W is 1 or more, the work can be a work having an extremely high metabolic rate, that is, a work having a very heavy burden on the worker.
また、暑熱負荷指数Hは、以下の式4によって求められる。 Further, the heat load index H is obtained by the following equation 4.
H=(2.73Ti+0.05T0-89.2)/10 (式4)
作業現場の環境温度データT0は、クラウドサーバの気象情報取得部により取得された作業現場の周囲の気温データ、作業者が屋内で作業している場合などではその作業場に配置された温度センサから得られる温度情報などとして取得されたものである。上記式1で、暑熱負荷指数Hが0より小さくなった場合はH=0とする。なお、暑熱負荷指数Hが0.6以上の場合は暑熱負荷が比較的高い状態、暑熱負荷指数Hが1以上である場合は暑熱負荷が極めて高い状態であると評価することができる。
H = (2.73T i + 0.05T 0-89.2) / 10 (Equation 4)
The environmental temperature data T 0 of the work site is obtained from the temperature data around the work site acquired by the weather information acquisition unit of the cloud server, and from the temperature sensor placed in the work site when the worker is working indoors. It was acquired as the obtained temperature information. In the
そして、熱中症発症リスク指数Rは、下記式5によって求められる。 Then, the heat stroke onset risk index R is calculated by the following formula 5.
ここで、aは、評価対象の作業者の暑熱順化に対応して規定される数値であり、暑熱順化ありの場合a=-1.8、暑熱順化なしの場合a=-1.3とする。 Here, a is a numerical value defined in response to heat acclimatization of the worker to be evaluated, and is a = -1.8 with heat acclimatization and a = -1 without heat acclimatization. It is set to 3.
以上のようにして求めた熱中症発症リスク評価数値Rについて、一例として、Rが0.6未満の場合は発症リスクが低リスク、Rが0.6以上で1.0未満の場合は要注意の警戒レベル、Rが1.0以上の場合は高リスクであり熱中症発症の危険レベル、と判定することができる。なお、実際に熱中症の発生まで検証することはできないため、熱中症の発症リスクの判断基準を定めるに当たっては、熱中症の発症リスクをより厳しく判断できるように、すなわち、より安全サイドにたって決定すべきである。 Regarding the heat stroke onset risk assessment value R obtained as described above, as an example, if R is less than 0.6, the onset risk is low risk, and if R is 0.6 or more and less than 1.0, caution is required. If the alert level of R is 1.0 or more, it is a high risk and it can be determined that the risk level is the onset of heat stroke. In addition, since it is not possible to actually verify the occurrence of heat stroke, when determining the criteria for determining the risk of developing heat stroke, it is decided so that the risk of developing heat stroke can be judged more strictly, that is, on the safer side. Should.
[高温環境下での体調評価]
(1.高温環境下での心拍数の変化について)
上記本実施形態にかかる体調評価方法や熱中症発症リスク管理方法では、上記式4に示したように、暑熱負荷Hが、作業者の周辺気温の上昇に略比例して大きくなる。これは、Lind [Journal of Applied Physiology 18, 51 (1963)]の古典的研究に基づいており、現在の暑熱負荷の評価(ISO7243:2017など)において広く採用されている仮定である。
[Evaluation of physical condition in a high temperature environment]
(1. Changes in heart rate in a high temperature environment)
In the physical condition evaluation method and the heat stroke onset risk management method according to the present embodiment, as shown in the above formula 4, the heat load H increases substantially in proportion to the increase in the ambient air temperature of the worker. This is based on the classical study of Lind [Journal of
しかし、発明者らの検討の結果、作業者の周囲の環境温度、特に、作業者の服内温度が体温(約36℃)を上回るような高温環境下となると、環境温度が上昇することによる熱的な負担が心拍数の上昇に影響する度合いが比例関係にはないことが確認された。環境温度の上昇にともなう心拍数の上昇は、深部体温の上昇と相関していることが知られており、心拍数の上昇の程度により暑熱負担(環境から体が受けるダメージ)を評価することができる。 However, as a result of the studies by the inventors, the environmental temperature rises when the environment temperature around the worker, especially the temperature inside the worker's clothes, exceeds the body temperature (about 36 ° C.). It was confirmed that the degree to which the thermal burden affects the increase in heart rate is not proportional. It is known that the increase in heart rate with an increase in environmental temperature correlates with the increase in core body temperature, and the degree of increase in heart rate can be used to evaluate the heat burden (damage to the body from the environment). can.
図3は、高温環境下における作業者の服内温度と心拍数の変動率についての測定結果を示している。 FIG. 3 shows the measurement results of the fluctuation rate of the clothes temperature and the heart rate of the worker in a high temperature environment.
図3に示すデータは、高温の建屋内で作業する作業者約10人について34日間の作業を行った際の、のべ約200,000点の測定結果に基づくものである。測定対象となった作業者は、それぞれ図2に示した生体センサを装着した状態で作業を行った。ここでは、生体センサによって取得された心拍データ、加速度データ、服内温度データに基づいて、作業負担が小さい(2.5METs以下)状態における、服内温度と心拍数の関係をプロットした。 The data shown in FIG. 3 is based on the measurement results of a total of about 200,000 points when the work for 34 days was performed for about 10 workers working in the high temperature building. The operator to be measured performed the work with the biosensor shown in FIG. 2 attached. Here, based on the heart rate data, acceleration data, and clothes temperature data acquired by the biosensor, the relationship between the clothes temperature and the heart rate was plotted in a state where the work load was small (2.5 METs or less).
図3中の「×」印(符号31)は、各環境温度において、心拍数の中央値を各作業者の平均心拍数(全計測データの平均値)で割った心拍数の変動率をプロットしたものである。破線(符号32)は、シグモイド型の関数を用いた近似曲線である。 The “x” mark (reference numeral 31) in FIG. 3 plots the fluctuation rate of the heart rate obtained by dividing the median heart rate by the average heart rate of each worker (the average value of all measured data) at each environmental temperature. It was done. The broken line (reference numeral 32) is an approximate curve using a sigmoid type function.
図3に示すように、服内温度が約30.5℃から約36.5℃の領域(領域33)では、服内温度に対する心拍数変化率が単調に増加していていることがわかる。これに対し、服内温度が30.5℃以下と低い領域(領域34)と、服内温度が36.5℃以上の高温領域(領域35)では、服内温度が変化しても心拍数の変化は極めて小さいことがわかる。服内温度に依存した同様の変化傾向は、中程度の作業負担においても観測された。ただし、服内温度に依存した心拍数変化率の増加幅は、作業負担が高いほど小さかった。 As shown in FIG. 3, it can be seen that the rate of change in heart rate with respect to the temperature inside the clothes monotonically increases in the region (region 33) where the temperature inside the clothes is from about 30.5 ° C to about 36.5 ° C. On the other hand, in the region where the temperature inside the clothes is as low as 30.5 ° C or lower (region 34) and in the region where the temperature inside the clothes is as high as 36.5 ° C or higher (region 35), the heart rate is changed even if the temperature inside the clothes changes. It can be seen that the change in is extremely small. A similar trend of change depending on the temperature inside the clothes was also observed at a moderate workload. However, the increase in the heart rate change rate depending on the temperature inside the clothes was smaller as the work load was higher.
心拍数の増加は暑熱負担の上昇を意味するため、衣服内温度が36.5℃を超えるような環境では、環境の温湿度、WBGTあるいは衣服内温度は、暑熱負荷の指標として適切でないことを表している。 Since an increase in heart rate means an increase in heat burden, in an environment where the temperature inside clothes exceeds 36.5 ° C, the temperature and humidity of the environment, WBGT or temperature inside clothes is not appropriate as an index of heat load. Represents.
そこで、発明者らは、暑熱負荷が大きく服内温度が体温レベル以上となることがある作業環境においては、上記式5として示した、従来の熱中症発症リスク指数Rに基づく評価とは異なる新たな体調評価のアルゴリズムを考案した。 Therefore, in a work environment where the heat load is large and the temperature inside the clothes may exceed the body temperature level, the inventors are new to the evaluation based on the conventional heat stroke onset risk index R shown as the above formula 5. I devised an algorithm for evaluating physical condition.
(2.高温環境下での体調評価のアルゴリズム)
a.基本的な考え方
図2に示した生体センサにより取得される被評価者の心拍数HRは、安静時の心拍数HR0に運動によるエネルギー代謝による増加ΔHRM、静的な動きによる増加ΔHRS、暑熱負荷による増加ΔHRT、心理的影響やその他の要因による増加ΔHRNを用いて、下記式6のように表される。
(2. Algorithm for evaluating physical condition in high temperature environment)
a. Basic concept The heart rate HR of the evaluated person acquired by the biosensor shown in Fig. 2 is the resting heart rate HR 0 , an increase ΔHR M due to energy metabolism due to exercise, and an increase ΔHR S due to static movement. Using the increase ΔHR T due to heat load and the increase ΔHR N due to psychological effects and other factors, it is expressed as the following equation 6.
HR=HR0+ΔHRM+ΔHRS+ΔHRT+ΔHRN (式6)
なお、ΔHRSとΔHRNとは影響が小さく無視できるので、暑熱負荷による心拍数の増加は、
ΔHRT≒HR-(HR0+ΔHRM) (式7)
と表すことができる。なお、深部体温の変化は心拍数の変化に影響することが知られていること(日本人の場合は、20bpm/℃程度と考えられる)から、暑熱負荷時の心拍数の変化(増大)を把握することで深部体温の変化(上昇)、すなわち暑熱負荷の変化(上昇)を検出することができる。さらに、(式7)の心拍数HRの予測モデルを個人ごとに当てはめて平常時の予想心拍数を推定し、リアルタイムで計測される心拍数と予測心拍数の差を評価することで、体調不良と関連した心拍数の異常変化を検出することができる。
HR = HR 0 + ΔHR M + ΔHR S + ΔHR T + ΔHR N (Equation 6)
Since the effects of ΔHR S and ΔHR N are small and can be ignored, the increase in heart rate due to heat load is
ΔHR T ≈ HR- (HR 0 + ΔHR M ) (Equation 7)
It can be expressed as. Since it is known that changes in core body temperature affect changes in heart rate (in the case of Japanese, it is considered to be about 20 bpm / ° C), changes (increases) in heart rate during heat load are used. By grasping it, it is possible to detect a change (rise) in core body temperature, that is, a change (rise) in heat load. Furthermore, by applying the heart rate HR prediction model of (Equation 7) to each individual to estimate the expected heart rate in normal times and evaluating the difference between the heart rate measured in real time and the predicted heart rate, the patient is in poor physical condition. It is possible to detect abnormal changes in heart rate associated with.
本願で開示する体調評価方法、および体調評価システムでは、上記式7で示した前提に基づいて、生体センサにより実際に計測された被評価者の心拍数HRと、その心拍数が計測された時点での身体の動き(活動量)を示す加速度偏差を使って求められた予測値としての心拍数との差異を求める。そして、この心拍数の差異が、暑熱負荷によって引き起こされた心拍数の上昇であると判断し、この上昇度合いから被評価者に掛かっている暑熱負荷の大きさによる体調変化のリスクを評価するものである。 In the physical condition evaluation method and the physical condition evaluation system disclosed in the present application, the heart rate HR of the evaluated person actually measured by the biological sensor and the time when the heart rate is measured are based on the premise shown by the above formula 7. The difference from the heart rate as a predicted value obtained by using the acceleration deviation indicating the movement (activity amount) of the body in. Then, it is judged that this difference in heart rate is an increase in heart rate caused by a heat load, and the risk of physical condition change due to the magnitude of the heat load applied to the evaluated person is evaluated from the degree of this increase. Is.
b.心拍数の予測
上述のように、本実施形態に示す体調評価方法、体調評価システムでは、被評価者の活動量に基づいて、測定されるべき心拍数を予測した予測モデルを作製する。この予測モデルは、使用される体調評価日ごとに更新される。
b. Prediction of heart rate As described above, in the physical condition evaluation method and the physical condition evaluation system shown in the present embodiment, a prediction model for predicting the heart rate to be measured is created based on the activity amount of the evaluated person. This predictive model is updated every physical condition evaluation date used.
心拍数HRの予測モデルは、下記式8で表される。 The prediction model of heart rate HR is expressed by the following equation 8.
加速度偏差ARMSは、生体センサから心拍データが検出された際に同時に取得された加速度データの偏差であり、加速度データが過去1分間の平均値ΔAとして求められるため、1分間の平均値として以下の手続きによって算出される。 Acceleration deviation A RMS is the deviation of the acceleration data acquired at the same time when the heartbeat data is detected from the biosensor, and since the acceleration data is obtained as the average value ΔA for the past 1 minute, the average value for 1 minute is as follows. It is calculated by the procedure of.
まず、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6sec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の範囲で身体の動きの特徴、および加速度センサの性能に応じて適宜決定すればよい。 First, for the acceleration data {Ax (t)}, {Ay (t)}, {Az (t)} in each of the x-axis, y-axis, and z-axis directions, the time constant is set to 6 sec, which is a statistical method. The exponential moving average of the acceleration data in each axial direction is calculated using the exponential moving average method. The time constant is not particularly limited, but may be appropriately determined in the range of, for example, 5 to 10 sec according to the characteristics of body movement and the performance of the acceleration sensor.
ここでは、x軸、y軸、z軸それぞれの方向の指数移動平均を、それぞれ{Sx(t)}、{Sy(t)}、{Sz(t)}とする。 Here, the exponential moving averages in the x-axis, y-axis, and z-axis directions are {Sx (t)}, {Sy (t)}, and {Sz (t)}, respectively.
次に、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。
Next, the above-mentioned exponential moving average is removed from the acceleration data of each axis to obtain the trend-removed time-series acceleration. For example, in the case of the x-axis, "Ax (t) -Sx (t)" is obtained.
そして、トレンド除去された時系列加速度について、以下の式(式9)を用いて各時刻での2乗を計算して和を求める Then, for the time-series acceleration from which the trend has been removed, the square at each time is calculated using the following equation (Equation 9) to obtain the sum.
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。このΔAaveが速度偏差ARMSである。なお、非数値データとなった場合は、異常値として除外する。 The average value “ΔA 2 ave ” for each minute of the sum of squares “ΔA 2 (t)” obtained above is calculated. Here, the average value is obtained by dividing by the number of data points. Also, the square root "ΔA ave " of the squared average of acceleration "ΔA 2 ave " is calculated. This ΔA ave is the velocity deviation A RMS . If the data is non-numerical, it is excluded as an abnormal value.
服内温度Tinは、生体センサから取得された温度データをそのまま用いることができる。なお、図3に示した、作業者の服内温度と心拍数の変動率についての測定結果を反映させて、上記式8の右辺第3項では「f(Tin)」としている。具体的には、服内温度Tinの上限Tmaxと下限Tminとをあらかじめ定めて、上限Tmaxを上回る場合は上限の一定値を、下限Tminを下回る場合には下限の一定値になる。 As the clothing temperature T in , the temperature data acquired from the biosensor can be used as it is. In addition, reflecting the measurement results of the worker's clothes temperature and the volatility of the heart rate shown in FIG. 3, the term “f (T in )” is used in the third term on the right side of the above equation 8. Specifically, the upper limit T max and the lower limit T min of the internal temperature T in are set in advance, and when the upper limit T max is exceeded, the upper limit is constant, and when the temperature is lower than the lower limit T min , the lower limit is constant. Become.
一例として、図3に示した測定結果を踏まえてTmax=36.5℃、Tmin=30.5℃とすることができ、服内温度Tinが30.5℃~36.5℃の間ではf(Tin)は単調増加関数(例えば区分線形関数)であるが、服内温度Tinが30.5℃以下の場合、あるいは服内温度Tinが36.5℃以上の場合には、それぞれ一定値をとるものとして計算する。 As an example, based on the measurement results shown in FIG. 3, T max = 36.5 ° C. and T min = 30.5 ° C. can be set, and the internal temperature T in is 30.5 ° C. to 36.5 ° C. In between, f (T in ) is a monotonically increasing function (for example, a piecewise linear function), but when the in-clothes temperature T in is 30.5 ° C or lower, or when the in-clothing temperature T in is 36.5 ° C or higher. Is calculated assuming that each takes a constant value.
c.具体的な計算例
まず、本実施形態にかかる体調評価方法による体調評価の適用初日については、被評価者本人の過去のデータが存在しないため、本体調評価システムにおける過去の運用例によって得られた代表的データとしての下記式10の値を、上述の式8に代入して心拍数モデルを作製する。
c. Specific calculation example First, on the first day of application of the physical condition evaluation by the physical condition evaluation method according to this embodiment, since the past data of the evaluated person does not exist, it was obtained by the past operation example in the main body condition evaluation system. A heart rate model is created by substituting the value of the following
本実施形態にかかる体調評価を行う2日目以降の場合は、被評価者である当該作業者の過去のデータを用いて、以下の方法で式8で用いるパラメータを算出する。ここでは、まず、測定されている過去のデータ数を確認して、信用できる測定データの数に応じて、予測モデルの推定方法を異ならせている。これは、データ数が少ない場合にデータ数が多い場合と同じ推定方法を用いて誤った結果が得られてしまうことを回避する一方で、データ数が少ない場合でも実際に当該作業者から得られたデータに基づいて予測モデルを作製することでより適切な体調評価を行うためである。 In the case of the second day or later when the physical condition is evaluated according to the present embodiment, the parameters used in Equation 8 are calculated by the following method using the past data of the worker who is the evaluated person. Here, first, the number of past data measured is confirmed, and the estimation method of the prediction model is different depending on the number of reliable measurement data. This avoids erroneous results being obtained using the same estimation method as when the number of data is large when the number of data is small, while it is actually obtained from the worker even when the number of data is small. This is to perform a more appropriate physical condition evaluation by creating a prediction model based on the collected data.
図4に、測定データ数の評価に用いる服内温度Tinと加速度偏差ARMSとの評価マップを示す。 FIG. 4 shows an evaluation map of the in-clothing temperature T in and the acceleration deviation A RMS used for evaluating the number of measured data.
図4に示すように、生体センサから有効に測定された服内温度Tinのデータについて75%点(Tin
(3Q):第3四分位点、)を上下方向の境界線41として、Tmin=30.5℃を下限42、Tmax=36.5℃を上限43とする領域を定める。また、加速度偏差ARMSについては、安静状態ではなく静的ではあるが作業を行っていると考えられるARMS=0.05を下限44、比較的大きな動きを伴う中程度以上の作業を行っていると考えられるARMS=0.25を中間の境界線45とする。なお、加速度偏差ARMSについては、上限は設けない。
As shown in FIG. 4, the 75% point (T in (3Q) : third quartile) of the data of the in-clothing temperature T in effectively measured from the biosensor is set as the
このようにして、縦方向(服内温度Tin)と横方向(加速度偏差ARMS)に2つ、全部で4つに分けられた領域(図4に示す領域A、領域B、領域C、領域D)それぞれに含まれる測定点について、中央値を求める。そして、下記式11に示す4点に対して上記の式8を最小二乗法で当てはめる。
In this way, the regions (region A, region B, region C, shown in FIG. 4) are divided into two in the vertical direction (internal temperature T in ) and two in the horizontal direction (acceleration deviation A RMS ). Area D) Obtain the median value for each measurement point included. Then, the above equation 8 is applied to the four points shown in the following
ただし、計算の結果、αHR<20[bpm/G]、または、βT<2[bpm/℃]となった場合は、上述の式11を用いてそれぞれのパラメータを決定する。
However, if the result of the calculation is αHR <20 [bpm / G] or βT <2 [bpm / ° C], each parameter is determined using the
d.暑熱リスクの評価
最後に式8に基づいて求められた各測定時点での推定心拍数と、実際に生体センサで測定された心拍数の差異に基づいて、当該作業者の測定時点での暑熱負荷リスクを判定する。
d. Evaluation of heat risk Finally, based on the difference between the estimated heart rate at each measurement time obtained based on Equation 8 and the heart rate actually measured by the biosensor, the heat load at the time of measurement by the worker concerned. Determine the risk.
図5は、推定心拍数と測定結果としての心拍数との違いを示すイメージ図である。 FIG. 5 is an image diagram showing the difference between the estimated heart rate and the heart rate as a measurement result.
図5に示すように、暑熱負荷が掛かっている状態では、各測定時点の測定データを上述の式8に代入して得られた推定心拍数51に対して、実際に生体センサで測定された心拍数52が高い値となる。本実施形態にかかる体調評価では、図5中に黒矢印で示した、測定された心拍数52の推定心拍数51からの上昇度合いに基づいて、測定時点での暑熱負荷のリスクを評価する。
As shown in FIG. 5, in a state where a heat load is applied, the estimated
評価時点をt=tkとすると、まず直前の測定時点t=t[k-1]の加速度偏差ARMS (60s)[k-1]、服内温度Tin[k-1]、および、現時点での中央心拍数HR(60s)[k-1]を参照する。 Assuming that the evaluation time point is t = tk, the acceleration deviation A RMS (60s) [k-1] at the immediately preceding measurement time point t = t [k-1], the internal temperature T in [k-1], and the current time point. Central heart rate at HR (60s) [k-1].
式12で求められたΔHRT[k-1]>10bpmで、かつ、式13で求められたΔHR[k]>15bpmであれば、高温負荷に晒されている「注意」状態であると判断し、長時間の作業とならないように注意を促す。 If ΔHR T [k-1]> 10 bpm obtained by Eq. 12 and ΔHR [k]> 15 bpm obtained by Eq. 13, it is determined that the patient is in a “caution” state exposed to a high temperature load. However, be careful not to work for a long time.
また、上記のT’inを、以下の式14と式15に代入する。
Further, the above T'in is substituted into the following
式14で求められたΔHRT[k-1]>10bpmで、かつ、式13で求められたHR[k-1]を用いて、中央心拍数HR(60s)[k]がHR(60s)[k]>HR[k-1]+15bpmの状態が一定以上、一例として3分間継続した場合には、心拍数が異常に上昇する「異常検知(危険)」状態であると判断する。
Central heart rate HR (60s) [k] is HR (60s) using ΔHR T [k-1]> 10 bpm determined by
判定結果である「注意」状態、または、「異常検知(危険)」状態であることは、作業者が所持する携帯端末としてのスマートフォンなどで表示して当該作業者への注意喚起を行うとともに、現場監督者や作業者全体を管理している部門に通報して、該当する作業者が適切な対応を行ったかの確認を行うことが好ましい。 The "Caution" state or "Abnormality detection (danger)" state, which is the judgment result, is displayed on a smartphone as a mobile terminal owned by the worker to alert the worker. It is preferable to notify the site supervisor or the department that manages the entire worker to confirm whether the relevant worker has taken appropriate measures.
以上のように、本願で開示する体調評価方法、および体調評価システムでは、被評価者が高温環境下に置かれ高い暑熱負荷か掛かっている状態であっても、それぞれの被評価者の体調を正確に判定することができる。 As described above, in the physical condition evaluation method and the physical condition evaluation system disclosed in the present application, the physical condition of each evaluated person can be determined even when the evaluated person is placed in a high temperature environment and is subject to a high heat load. It can be determined accurately.
なお、本実施形態で示した体調評価システム、および体調評価方法は、常に高温環境下に置かれていと想定できる被評価者に対して主たる体調評価手段として適用することができる。また、本実施形態で開示する体調評価システム、体調評価方法を、従来の中央心拍数に基づいて被評価者の体調を評価する体調評価システムと組み合わせて、生体センサが測定した被評価者の周囲温度を示す温度データから被評価者が高温環境下に置かれていると判断できる場合には、データ処理を上記実施例のように切り替えてより正確な体調評価を行う評価方法として付属的に適用することができる。 The physical condition evaluation system and the physical condition evaluation method shown in the present embodiment can be applied as the main physical condition evaluation means to the evaluated person who can be assumed to be constantly placed in a high temperature environment. In addition, the physical condition evaluation system and the physical condition evaluation method disclosed in the present embodiment are combined with the physical condition evaluation system that evaluates the physical condition of the evaluated person based on the conventional central heart rate, and the surroundings of the evaluated person measured by the biological sensor. If it can be determined from the temperature data indicating the temperature that the evaluated person is in a high temperature environment, it is additionally applied as an evaluation method for performing more accurate physical condition evaluation by switching the data processing as in the above embodiment. can do.
なお、生体センサで取得される被評価者の心拍データには、個々の体調不良に関する心拍数の増加分ΔHRが含まれている。例えば、風邪やインフルエンザなどの感染症に罹患している場合や体内に炎症がある場合に、心拍数が増大して現れるものである。本評価法は、これら別要因による心拍数の上昇も検出可能であるため熱的要因以外の体調変化の評価も可能である。 The heart rate data of the evaluated person acquired by the biosensor includes the increase ΔHR of the heart rate related to each poor physical condition. For example, if you have an infectious disease such as a cold or influenza, or if you have inflammation in your body, your heart rate will increase. Since this evaluation method can detect an increase in heart rate due to these other factors, it is also possible to evaluate changes in physical condition other than thermal factors.
なお、上記実施形態では、本願で開示する体調評価システムが、建設現場などで働く作業者を被評価者とした熱中症発症リスク管理システムに搭載された例を示したが、上記例示したものには限られず、体調評価のみを行うためのシステムや、取得された生体情報に基づいてそれぞれの被評価者の作業負担指数、体調評価指数、暑熱負荷指数、運動負荷指数、その他の各指数を評価する生体情報処理システムに搭載することができる。 In the above embodiment, an example in which the physical condition evaluation system disclosed in the present application is mounted on a heat stroke onset risk management system in which a worker working at a construction site or the like is used as an evaluated person is shown. The system for evaluating only physical condition and the work load index, physical condition evaluation index, heat load index, exercise load index, and other indexes of each evaluated person are evaluated based on the acquired biometric information. It can be installed in a biometric information processing system.
このため、例えば運動選手のトレーニング時における体調管理や、高齢者施設での入所者の体調管理システムなど、被評価者や測定される生体情報、その評価目的が異なる幅広い内容での生体情報処理を行うシステムにおける体調評価のための手段として利用できる。 For this reason, for example, biometric information such as physical condition management during training of athletes and physical condition management system for residents in facilities for the elderly, biometric information to be evaluated and measured, and biometric information with different evaluation purposes is performed. It can be used as a means for evaluating physical condition in the system to be performed.
本願で開示する体調評価方法、および、体調評価システムは、被評価者が高温環境下にあって、従来の中央心拍数である心拍指数を用いた体調評価では正しい評価ができない場合に適用して、暑熱負荷時における正確な体調評価を行うことができる。このため、被評価者に大きな暑熱負荷が掛かっていることが想定される場合に限らず、被評価者の周囲温度が一定以上となった場合に切り替えて適用される体調評価手法として、作業現場等において作業者の体調を評価するものをはじめとして、各種の被評価者を評価対象とする体調評価方法、および、そのシステムとして極めて有用である。 The physical condition evaluation method and the physical condition evaluation system disclosed in the present application are applied when the evaluated person is in a high temperature environment and the physical condition evaluation using the heart rate index, which is the conventional central heart rate, cannot be correctly evaluated. , It is possible to perform accurate physical condition evaluation under heat load. For this reason, it is not limited to the case where it is assumed that a large heat load is applied to the evaluated person, but it is a work site as a physical condition evaluation method that is applied by switching when the ambient temperature of the evaluated person exceeds a certain level. It is extremely useful as a physical condition evaluation method for various evaluated persons, including a system for evaluating the physical condition of a worker, and as a system thereof.
10 作業者(被評価者)
11 生体センサ(生体情報取得部)
11a データ取得送信ユニット(加速度検出手段、温度検出手段)
11b 心拍センサ電極部(心拍検出手段)
22 評価判定部(データ処理部)
10 Worker (evaluated person)
11 Biosensor (Biological information acquisition unit)
11a Data acquisition and transmission unit (acceleration detection means, temperature detection means)
11b Heart rate sensor electrode (heart rate detection means)
22 Evaluation judgment unit (data processing unit)
Claims (7)
得られた前記心拍データと、前記加速度データと、前記温度データとに基づいて、予め前記被評価者の心拍予測モデルを作成し、
評価時に検出された前記心拍データと前記心拍予測モデルから算出した予測値との差に基づいて前記被評価者の体調評価を行うことを特徴とする、体調評価方法。 A heartbeat detecting means for detecting the heartbeat data of the evaluated person, an acceleration detecting means for detecting the acceleration data accompanying the movement of the evaluated person, and a temperature detecting means for detecting the temperature data indicating the ambient temperature of the evaluated person. Using,
Based on the obtained heart rate data, the acceleration data, and the temperature data, a heart rate prediction model of the evaluated person is created in advance.
A physical condition evaluation method, characterized in that the physical condition of the evaluated person is evaluated based on the difference between the heartbeat data detected at the time of evaluation and the predicted value calculated from the heartbeat prediction model.
取得された前記生体情報に基づいて前記被評価者の心拍予測モデルを予め作成するとともに、評価時に測定された前記心拍データと前記心拍予測モデルから算出された予測値との差異を算出するデータ処理部とを備え、
前記データ処理部は、前記算出された差異に基づいて、前記被評価者の体調評価を行うことを特徴とする、体調評価システム。 A heartbeat detecting means for detecting heartbeat data as biological information of the evaluated person, an acceleration detecting means for detecting acceleration data accompanying an operation, a temperature detecting means for detecting temperature data indicating an ambient temperature, and a temperature detecting means for detecting an ambient temperature.
Data processing that creates a heartbeat prediction model of the evaluated person in advance based on the acquired biometric information and calculates the difference between the heartbeat data measured at the time of evaluation and the predicted value calculated from the heartbeat prediction model. With a department,
The data processing unit is a physical condition evaluation system characterized by performing physical condition evaluation of the evaluated person based on the calculated difference.
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