JP4759265B2 - 通信装置及びヘルメット - Google Patents

Description

本発明は、騒々しく危険な環境で作業する作業者による通信を容易にする改良された手段に関する。

騒々しく危険な環境で、消防士等の作業者が特に直面する問題は、ヘルメットや呼吸マスク等の装置を装着している場合、仲間の作業者や他の関係者との明瞭な通信が困難であることである。この問題に対する幾つかのアプローチが先行技術に記載されている。例えば、テムコジャパン社（Ｔｅｍｃｏ Ｊａｐａｎ Ｃｏ., Ｌｔｄ）の日本特許公開公報H１１−２１５５８１−Ａには、ヘルメットの下に着用するのに適した骨導ヘッドセットが記載されている。骨導マイクは、頭部の頂部に装着する。このような装置は、装置の着用者の上に荷物等が落下してきた場合、骨導マイクが着用者の頭蓋骨に食い込むかもしれないので、潜在的に危険であると考えられる。通信を容易にする他のアプローチは、耳を覆うヘッドホンの使用を含む。このようなアプローチは、ヘッドホンからの音を着用者が容易に聞き分けることができるようにする一方、着用者が周囲騒音を聞いたり、近くにいる他の着用者と直接通信するのを妨げる。

人員が、周囲騒音が高い環境で作業する場合、聴覚保護を使用する必要があるかもしれない。しかし、聴覚保護の使用は、典型的に明瞭な通信の提供を妨げる。

消防士用の通信手段の提供において直面する更に別の問題は、作業中の消防士が使用する水によって通信手段が破損するかもしれないことである。

本発明の目的は、上記の問題を重点的に取り上げた通信手段を提供することである。

本発明の第一の態様によれば、安全ヘルメットに固定可能な支持構造と、支持構造によって担持される振動伝達マイクと、やはり支持構造によって担持されるスピーカ筐体とを備え、支持構造が安全ヘルメットに固定された場合、使用に際して振動伝達マイクとスピーカ筐体とが着用者の頭部後部と接触するように、振動伝達マイクとスピーカ筐体とが位置付けられる通信装置が提供される。

支持構造は、安全ヘルメットのうなじストラップ（nape
strap）に固定されるように構成されてもよい。

振動伝達マイクとスピーカ筐体の両方が防水性であることが好ましい。

本発明の第二の態様によれば、ヘルメットの一部に位置付けられる振動伝達マイクと、やはりヘルメットの一部に位置付けられるスピーカ筐体とを備えるヘルメットが提供され、ヘルメットを着用した場合、振動伝達マイクとスピーカ筐体とが着用者の頭部後部と接触するように、振動伝達マイクとスピーカ筐体とが位置付けられる。

本発明の第三の態様によれば、少なくとも1つの開口部を有する、スピーカのまわりに配置されるハウジングと、使用に際して着用者の頭部と接触するようにハウジングに付設された弾力的な振動板（diaphragm）と、少なくとも1つの開口部を密閉してスピーカを水から遮蔽する薄膜とを備えるスピーカ筐体が提供される。

好適な実施の形態では、ハウジングは第1と第2の開口部を有する。弾力的な振動板が、使用に際して着用者の頭部と接触するために、第1の開口部を密閉してもよく、第２の開口部が防水性の薄膜によって密閉される。

第２の開口部が、音響学的に透過性のカバーによって保護されることが好ましい。

好適な実施の形態では、スピーカのコーンが薄膜と音響学的に透過性のカバーに対向して配置される。

使用に際して、弾力的な振動板を介してエネルギーがスピーカから着用者に最大に伝達されるように、ハウジングの寸法が決定されることが望ましい。

典型的に、電気ケーブルがスピーカに接続される。

ハウジングはアパーチャを含むことが好ましく、電気ケーブルがアパーチャを通して接続される。

アパーチャにはシーラントが充填されることが望ましい。

シーラントは電気ケーブルに対してひずみ除去を提供することが好ましい。

ハウジングは、ストラップまたはベルト等を受け入れるように構成できる装着手段を含むことが好ましい。

着用者からの振動を収容すると共に、振動を着用者に伝達するためにスピーカ筐体が使用されるように、ハウジング内部に、弾力的な振動板に隣接して変換器（transducer）を配置してもよい。好ましくは、変換器は加速度計（accelerometer）である。

好ましくは、例えば粘弾性層によって加速度計が音響学的に防護される。粘弾性層とスピーカ間にスペーサを取り付けてもよい。

本発明の第四の態様によれば、変換器と、加速度計のまわりに配置される音響絶縁体と、ハウジングとを備える振動伝達マイクが提供される。

好ましくは、音響絶縁体は粘弾性の材料を含む。

好ましくは、音響絶縁体は、更に粘弾性の材料を保持するホルダを含む。

好適な実施の形態では、変換器は加速度計を備える。

一実施の形態では、ハウジングは、加速度計と、音響絶縁体と、ホルダとを受け入れる、例えばウレタン製の柔軟な本体を備える。

ハウジングは装着手段を含んでいてもよい。装着手段は、ストラップまたはベルト等を受け入れるように構成することができる。

本発明の別の態様によれば、振動伝達マイク及び／またはスピーカ筐体より成る変換手段を含むヘルメット装着可能通信装置が提供され、使用に際して変換手段が着用者の頭部後部と接触するように、変換手段がヘルメットの後部に装着される。

ヘルメットマウントは、振動伝達マイクとスピーカ伝達両方を含むことが好ましい。

好ましくは、振動伝達マイクは前述のタイプのものである。同様に、スピーカ筐体も前述のタイプのものであることが好ましい。

変換手段は、好都合に、内部ヘッドバンド等のヘルメットの頭部支持部材またはヘルメットのうなじストラップに装着されるか、懸架されてよい。

ヘルメットマウントは、ヘルメットとの組合せで設けられてよいし、あるいはヘルメットに対するリトロフィッティング用に別個に設けられてもよい。

本発明の更に好適な特徴は、多数の図面を参照して為される以下の詳細な説明から自明となるであろう。

図１は本発明の好適な実施の形態によるスピーカ筐体５０の片側の斜視図である。ここで使用する「スピーカ筐体」という用語は、スピーカを詰めた箱、つまりスピーカを包含するものを意味する。スピーカ筐体は、スピーカ筐体５０をベルトやストラップ等に固定するために配置されるスロット３の形態の装着手段を組み込むハウジング２を含む。グリル４の形態のカバーが、ハウジング２の一端を覆う。グリル４は、多数の穿孔５によって音響学的に透明になっており、ハウジング２内に詰め込まれたスピーカから音が出るようにする。ケーブル６が、ハウジング２に形成された出入口７から突出し、後述するように、ハウジング２に位置付けられたスピーカに接続されている。

図２はスピーカ筐体５０の他方の側の斜視図であり、グリル４と対向する、ハウジング２に組み込まれた振動板８を示している。図３Ａは、スピーカ筐体の横断面図であり、内部に配置されたスピーカ９を示しており、図示するように、コーン１０がグリル４と対向している。スピーカコーンとグリル間には防水性の薄膜１１が位置付けられている。出入口７は、ケーブル６を囲み、ケーブルに対してひずみ除去を提供する防水性のシーラント１２で密封されている。スピーカ筐体５０の内部が、薄膜１１と、振動板８と、シーラント１２とによって防水加工されることが解るであろう。

使用に際して、スピーカ筐体５０は、振動板８が頭部の側部と接触するが、好ましくは耳の上にはかぶさらないように、スロット３を通したバンドまたはストラップによって頭部の側部に装着される。例えばウォーキートーキ無線等の通信ソースからの電気信号が、ケーブル６によってスピーカ９に印加される。それに応答して、スピーカコーン１０が振動し、グリル４から発せられる音が聞こえるようになる。同時に、振動板８が頭部の側部に対して振動し、それによって耳の外耳が共鳴して振動し、聞き手が通信を認知できるようになる。図３Ａに寸法Ｄで示されるハウジング２の深さは、振動板８を介してスピーカ９から着用者の頭部へのエネルギー結合を最大にするように調節される。

図４は、本発明の別の実施の形態によるスピーカ筐体５２の斜視図である。特記しない限り、図１〜３Ａと同じ参照番号は、同じ部品を示す。

図５Aはスピーカ筐体５２の横断面図である。好ましくはソルボセイン（Ｓｏｒｂｏｔｈａｎｅ、登録商標）等の粘弾性材料を含む音響絶縁体１３が、加速度計１４の形態の変換器を取り囲んでいる。好ましい加速度計はノールズ社(Ｋｎｏｗｌｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の１７７１単軸加速度計である。音響絶縁体１３は更に粘弾性材料を据えつける変換器カップ１５を含み、変換器カップ１５はスピーカ１６の後部に固定されている。加速度計１４から伸びるケーブル配線１７が、スピーカ１６からのケーブル配線１７と共に、出入口１８を通って伸びている。前述したように、弾力的な振動板１９がハウジング２２の一部を形成する。

使用に際して、弾力的な振動板１９は着用者の頭部に寄りかかるように置かれる。着用者に音声信号を伝達するために、スピーカ１６が適宜通電される。スピーカからの信号が弾力的な振動板１９を介して着用者の頭部に伝えられ、外耳の共鳴を引き起こし、それによって着用者は音の骨伝導を介して音声信号を知覚する。スピーカ１６により生じた音波は薄膜２０とグリル２１とを通して発散し、人は通常の方法でそれを聞くことができる。逆に、人が話をすると、振動が弾力的な振動板１９を通り、加速度計１４によってピックアップされ、電気信号に変換され、更なる処理のために電気信号がケーブル１７によって伝えられる。音響絶縁体１３によって、加速度計１４が疑似外部雑音をピックアップしないようになっている。

図６は、本発明の別の態様の好適な一実施の形態による振動伝達マイク５４を示す斜視図である。図７は、振動伝達マイク５４を示す第2斜視図であり、図８Aは振動伝達マイク５４の横断面図である。

ハウジング２２は、着用者の頭部にマイク５４を装着するためのストラップまたはベルトを受け入れるスロット２３を有し、振動板２４を組み込んでいる。ハウジング２２は、例えばウレタン製の柔軟な本体を備えることが好ましく、凹所２６を有している。

ソルボセイン等の粘弾性材料を含む音響絶縁体２５が、加速度計２７の形態の変換器を取り囲んでいる。好ましい加速度計はノールズ社(Ｋｎｏｗｌｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の１７７１単軸加速度計である。音響絶縁体２５はカップ２８の形態の変換器ホルダであり、防水性シーラント（図示せず）によって凹所２６内に固定されている。ハウジング２２に形成された出入口３０を通ってケーブル２９が伸びている。使用中に処理のために加速度計によって生じる電気信号を伝えるために、ケーブル２９が加速度計２７に接続される。柔軟な防水性シーラント３１が出入口３０を密閉する。ハウジング２２内部は振動板２４とシーラント３１によって防水加工されている。

使用に際して、ベルトまたはストラップをスロット２３に通し、振動伝達マイク５４が着用者の頭部に寄りかかるように振動板２４で固定することによって、振動伝達マイク５４が着用者の頭部に固定される。着用者が話をすると、その言葉に対応する振動が生じ、加速度計２７に伝えられ、加速度計２７はその振動を電気信号に変換し、適当な電子回路機構による処理のために、電気信号がケーブル２９によって伝えられる。

図９は、多数の頭部サポートストラップ３４と３５を含む、典型的な呼吸マスク３３を着用した人３２を示している。ストラップ３４に取り付けられているのは、図６を参照して説明したタイプの振動伝達マイク３６である。ストラップ３５に取り付けられているのは、図１を参照して説明したタイプのスピーカ筐体である。マイク３６とスピーカ筐体３８からのケーブル配線３７が、図示しない適当な電子通信モジュールに接続されている。

通信の明瞭さを改善するために、通信モジュールは、フィルタ等の信号調整回路機構を含んでいてもよい。着用者の耳３９はスピーカ筐体３８によって覆われておらず、着用者が容易に周囲の音を聞くことができるし、あるいは周囲雑音が高い場所では、着用者は聴覚保護を身に付けることができることに気づくであろう。

図１０は、本発明の別の態様の一実施の形態による通信装置５６を示す第1の斜視図である。

図１１は、通信装置５６を示す第２の斜視図である。図１２Aは装置５６のスピーカ筐体４３を示す横断面図である。筐体４３は筐体５０と同様のものである。図１２Bは装置５６の振動伝達マイク４２を示す横断面図である。振動伝達マイク４２はマイク５４と同様のものである。特記しない限り、図１〜９と同じ参照番号は同じ部品を示す。

通信装置５６は、（図１４においてヘルメットマウントとして示されている）支持構造４１を含む。図１０〜１２に見られるように、スピーカ筐体４３とマイク４２は、支持構造４１内に位置付けられる。

図１３は、例えば消防士が使用するような代表的なヘルメット５８の外観図である。図１４は、図１０のヘルメットに装着可能な通信装置の位置決めを示す、代表的なヘルメット５８の内部を示す図である。

通信装置５６は、ヘルメット５８のうなじ調整ストラップ４０から懸架される。支持構造４１は、うなじ調整ストラップ４０に接続されるように構成される。振動伝達マイク４２の振動板２４とスピーカ筐体４３の振動板８とが着用者の頭部後部と接触するように、スピーカ筐体４３とマイク４２が支持構造４１に位置付けられる。

本発明者達は、振動伝達マイク及び／またはスピーカ筐体を頭部後部に位置付けられることを見出した。前述のように、この位置決めは、潜在的に危険な位置である頭部頂部に骨導変換器を装着するという先行技術のアプローチと対照的である。また、図１４に示した配置の場合にも、着用者の耳は組み込まれたスピーカ筐体によって覆われておらず、着用者は容易に周囲の音を聞くことができるし、あるいは周囲雑音が高い場所では、着用者は聴覚保護を身に付けることができる。本発明者達は、驚くべきことに、図１４に示すように装着された場合、本発明によるスピーカ筐体及び／または骨導マイクが非常にうまく作用することを見出した。

本発明の原理を説明するために、実施の形態を説明してきたが、添付請求の範囲に限定される発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって多くの変更を為しえるので、実施の形態は発明の範囲を制限するものであると考えるべきではない。

本発明の一態様の一実施の形態によるスピーカ筐体の第1斜視図である。 図１のスピーカ筐体の第２斜視図である。 図１と図２に示したスピーカ筐体の平面図である。 図１と図２に示したスピーカ筐体の横断面図である。 本発明の更に別の実施の形態によるスピーカ筐体の斜視図である。 図４に示したスピーカ筐体の平面図である。 図４と図５に示したスピーカ筐体の横断面図である。 本発明の別の態様の実施の形態による振動伝達マイクを示す第１斜視図である。 図６の振動伝達マイクを示す第２斜視図である。 図６と図７に示した振動伝達マイクの平面図である。 図６と図７に示した振動伝達マイクの横断面図である。 図１に示したスピーカ筐体と図６に示した振動伝達マイクの使用中の状態を示す。 本発明の別の態様によるヘルメット装着を示す第１斜視図である。 図１０に示したヘルメット装着を示す第２斜視図である。 図１０と図１１に示したヘルメット装着を示す平面図である。 横断面図である。 横断面図である。 代表的なヘルメットの外観図である。 図１０に示した使用中のヘルメット装着位置を示す、代表的なヘルメットの内部を示す図である。

Claims (15)

1. 振動伝達マイクと、
   スピーカを含みかつ該スピーカから着用者の骨へ振動を伝えるように構成されたスピーカ筐体と、
   前記振動伝達マイクおよび前記スピーカ筐体のそれぞれに結合され、使用に際して前記振動伝達マイクおよび前記スピーカ筐体が着用者の頭部後部へ設置されるように、ヘッドギアのストラップまたはベルト等を受け入れるように構成できる装着手段、あるいは該振動伝達マイクおよび該スピーカ筐体を支持するための支持構造（４１）を備える装着手段と
   を備えた通信装置であって、
   前記スピーカ筐体は、
   該スピーカから着用者の頭部の骨へ振動を伝える第一の領域と、
   着用者による従来の聴取のために前記スピーカから大気へ振動を伝える第二の領域と
   を含むことを特徴とする、前記通信装置。
2. 前記装着手段は、
   前記振動伝達マイクと固定され、該ヘッドギアのストラップを受けるためのスロット（２３）の形態の第一の装着手段と、
   前記振動伝達スピーカ筐体と固定され、該ヘッドギアのストラップを受けるためのスロット（３）の形態の第二の装着手段と
   を備えることを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
3. 前記装着手段が、該振動伝達マイクおよび該スピーカ筐体を支持するための支持構造（４１）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
4. 前記ヘッドギアがヘルメットからなり、そして、前記支持構造が該ヘルメットのヘルメットマウントであることを特徴とする、請求項３に記載の通信装置。
5. 前記ヘッドギアがヘルメットからなり、そして、前記支持構造が該ヘルメットのうなじストラップに固定されるように構成されることを特徴とする、請求項３に記載の通信装置。
6. 前記スピーカ筐体は、
   スピーカのまわりのハウジングと、
   該ハウジングに付設され、該スピーカから着用者の頭部の骨へ振動を伝える第一の領域を含む弾力的な振動板と
   を含み、
   該ハウジングは、着用者による従来の聴取のために前記スピーカ筐体から大気へ振動を伝える第二の領域を備えた少なくとも１つの開口部を規定することを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
7. 前記少なくとも１つの開口部を密閉するために薄膜がスピーカコーンの上に配置され、これによりスピーカを水から遮蔽することを特徴とする、請求項６に記載の通信装置。
8. 前記開口部のための音響学的に透過性のカバーを備えたことを特徴とする、請求項７に記載の通信装置。
9. 電気ケーブルが該スピーカに接続されて電気信号を該スピーカに伝達し、該ハウジングが電気ケーブルを収容するためのアパーチャを規定し、該ケーブルと該ハウジングとの間にシーラントが挿入され、該シーラントは、電気ケーブルに対してひずみ除去を提供することを特徴とする、請求項６に記載の通信装置。
10. 着用者からの振動をピックアップすると共に、振動を着用者に伝達するために該スピーカ筐体が使用されるように、該ハウジング内部に、弾力的な振動板（１９）に隣接して変換器（１４）が配置されることを特徴とする、請求項６に記載の通信装置。
11. 前記振動伝達マイクは、
    ハウジングと、
    該ハウジング内に位置づけられる変換器（２７）と、
    該ハウジング内に位置づけられ該変換器（２７）のまわりに配置される音響絶縁体（２５）と
    を備えることを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
12. 前記音響絶縁体は、粘弾性の材料を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の通信装置。
13. 前記音響絶縁体は、該粘弾性の材料を保持するホルダを更に含むことを特徴とする、請求項１２に記載の通信装置。
14. 前記変換器（２７）は、加速度計を備えることを特徴とする、請求項１３に記載の通信装置。
15. 前記ハウジングは、加速度計、音響絶縁体およびホルダを受け入れる柔軟な本体を備えることを特徴とする、請求項１４に記載の通信装置。

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