JP5407051B1

JP5407051B1 - 人体防護装置

Info

Publication number: JP5407051B1
Application number: JP2012230052A
Authority: JP
Inventors: 昌義山田
Original assignee: 防衛省技術研究本部長
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: JP2014079440A

Abstract

【課題】火薬庫や工場などにおいて火薬などが爆発したときに発生する炎又は衝撃波又は爆風（及びこの爆風と共に飛散する破片）などから人体の特定部位を防護する人体防護装置を提供すること。
【解決手段】人体に装着され、人体Ｈの特定部位を包囲するように展開するエアバッグ３と、エアバッグ３を瞬間的に膨張展開させる展開手段４と、人体Ｈの周辺に発生した炎を検知し、その検知に基づいて検知信号を出力する検知手段５と、検知手段５から出力された検知信号が入力されると展開手段４に展開指令信号を出力する制御手段７とを備えた。更に、人体Ｈの周辺に発生した衝撃波又は爆風を検知し、その検知に基づいて検知信号を出力する他の検知手段６を備えた。また、エアバッグ３の素材には炭素繊維などの強化繊維を使用し、エアバッグ３を、展開形状が略円錐形、展開形状におけるその側周面が一枚状となるように形成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、エアバッグ装置を用いた人体防護装置に係り、例えば、火薬庫や工場などで火薬などが爆発したときに発生する炎又は衝撃波又は爆風（及びこの爆風と共に飛散する破片）などから人体の特定部位を防護可能な人体防護装置に関する。

一般に、エアバッグ装置は、コンパクトに折り畳まれたエアバッグに瞬間的に気体を入れてこのエアバッグを膨らませ、これにより、主に対象物が受ける衝撃を緩和するために使用される。従来、エアバッグを用いて人体を守る技術は様々あった。その中でも自動車に搭載されたものがよく知られている。自動車に搭載されたエアバッグは、当該自動車が衝突すると加速度センサが反応してエアバッグが瞬間的に展開し、これにより、搭乗者を保護するものである。また、その他、例えば特許文献１に開示されるエアバッグ装置は、人体に装着され、使用者の音声を検知する音声検知手段を備えており、使用者が建設現場などで高所作業時に転落した場合などに音声によってエアバッグが展開して落下による衝撃を吸収するものである。さらに、同様に人体に装着されるエアバッグ装置であり、例えば特許文献２に開示されるエアバッグ装置は、日常生活や業務中において、使用者が転倒した場合などにその加速度及び角速度を検出することによってエアバッグが展開し、転倒時に使用者が受ける衝撃を吸収するものである。

このようなエアバッグ装置の大きな特性として、各種センサが反応することでエアバッグが瞬間的に展開することが挙げられる。これにより、人が対応することができないきわめて短い時間であっても、エアバッグが展開して対象物（主に人体）を防護することができるようになる。

特開２００３−１２６２８３号公報特開２００８−２２９４３号公報

ところで、本発明の発明者等は、例えば、火薬庫や工場などにおいて火薬などが爆発したときに発生する炎や衝撃波などから人体を守るための手段を模索していたが、有効な手段がないのが現状であった。火薬庫や工場などにおいて火薬が爆発すれば人体に多大な損傷を及ぼす可能性がある。特に肌が露出している顔面においては多大な損傷を受けることがある。爆発による損傷は、炎による火傷、爆風による転倒、爆風によって飛来してきた破片による損傷、更には衝撃波による脳の損傷など多岐にわたる。これらの現象は爆発時のきわめて短い時間で発生する現象であるため、爆発時に近くにいる人が爆発を認識してから避難することは不可能である。

本発明の発明者等は、エアバッグ装置の上述したような特性を、爆発時に発生する炎や衝撃波などから人体を守るために利用することはできないかを検討した。しかしながら、上記特許文献１及び２に開示されるエアバッグ装置は、共に使用者が主体となる事象にセンサが反応するものである。すなわち、使用者の音声（上記特許文献１）や使用者の転倒時の加速度及び角速度（上記特許文献２）にセンサが反応するものであり、爆発時の炎や衝撃波などのような客体的な事象から人体を防護するために用いるには適さない。

本発明は、センサが反応するとエアバッグが瞬間的に展開するというエアバッグ装置の特性を利用して、例えば、火薬庫や工場などにおいて火薬などが爆発したときに発生する炎又は衝撃波又は爆風（及びこの爆風と共に飛散する破片）などから人体の特定部位を防護する人体防護装置を提供することを目的としている。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明に係る請求項１記載の人体防護装置は、人体Ｈの回りに装着される環状の本体２と、
展開前の状態では前記本体２の内部に収納され、展開状態では前記人体Ｈの特定部位の周囲を円筒形又は円錐形に包囲するように展開するエアバッグ３と、
前記エアバッグ３を瞬間的に膨張展開させる展開手段４と、
前記人体Ｈの周辺において発生した炎を検知し、当該検知に基づいて検知信号を出力する検知手段５と、
前記検知手段５から出力された前記検知信号を受け、該検知信号が入力されると前記展開手段４に展開指令信号を出力する制御手段７と、
を備え、
前記検知手段５は、前記本体２の環状部分に前記人体Ｈを中心に３６０度検知可能に複数設けられていることを特徴としている。

これまで、エアバッグ装置は、防護対象物（この場合は人体）とこの人体が衝突する物などの間でバッグを瞬間的に展開させて人体への衝撃を緩和するために用いられていたが、この場合、炎を検知する検知手段（具体的にはＩＲセンサ）５を備えていることにより、爆発時に炎あるいはこの炎の熱が人体Ｈに到達するよりも前に人体Ｈの特定部位を包囲するようにエアバッグ３が展開してこれを防護する。

請求項２記載の人体防護装置は、上記請求項１記載の人体防護装置において、
更に、前記人体Ｈの周辺において発生した衝撃波又は爆風を検知し、当該検知に基づいて検知信号を出力する他の検知手段６を備え、
前記制御手段７は、前記他の検知手段６から出力された前記検知信号を受け、該検知信号が入力されると前記展開手段４に展開指令信号を出力することを特徴としている。

爆発時には炎以外にも人体に損傷を及ぼすものがある。それが衝撃波又は爆風及びこの爆風と共に飛散する破片などである。この場合、炎を検知する検知手段（ＩＲセンサ）５に加えて衝撃波又は爆風を検知する他の検知手段（具体的には圧力センサ）６を備えていることにより、爆発時に衝撃波又は爆風及びこの爆風によって飛散する破片などが人体Ｈに到達するよりも前に人体Ｈの特定部位を包囲するようにエアバッグ３が展開してこれを防護する。

請求項３記載の人体防護装置は、上記請求項１又は２記載の人体防護装置において、
前記エアバッグ３の素材には炭素繊維などの強化繊維を使用していることを特徴としている。

エアバッグ３の素材に炭素繊維などの強化繊維を使用しているため、エアバッグ３は炎や衝撃波などに耐える十分な強度を有する。

請求項４記載の人体防護装置は、上記請求項１乃至３の何れかに記載の人体防護装置において、
前記エアバッグ３は、展開形状が円筒形又は円錐形であり、該展開形状におけるその側周面が一枚状に形成されていることを特徴としている。

エアバッグ３は、膨張展開したときに円筒形又は円錐形となるため、人体Ｈの頭、四肢、胴体などの特定部位を包囲することができる。また、エアバッグ３は、その展開形状（円筒形又は円錐形）における側周面が一枚状であるため、展開したエアバッグ３の側周面に隙間などはない。

本発明に係る人体防護装置によれば、例えば、火薬庫や工場などにおいて火薬などが爆発したときに、炎を検知する検知手段を備えていることにより、爆発時に炎あるいはこの炎の熱が人体に到達するよりも前に検知手段が炎を検知して、人体の特定部位を包囲するようにエアバッグが展開して炎や熱からこれを防護する。これにより、火薬などの爆発による負傷及び死亡事故の減少を図ることができる。

また、炎を検知する検知手段に加えて衝撃波又は爆風を検知する他の検知手段を備えていることにより、爆発時に衝撃波又は爆風及びこの爆風と共に飛散する破片などが人体に到達するよりも前に他の検知手段が衝撃波又は爆風を検知して、人体の特定部位を包囲するようにエアバッグが展開してこれを防護する。また、このように、炎以外を検知する他の検知手段を備えていることにより、例えば、人体と炎の間に物体が存在して炎を検知することができなかった場合でもエアバッグが展開して人体を防護することができる。

さらに、エアバッグの素材に炭素繊維などの強化繊維を使用しているため、エアバッグは炎や衝撃波などに耐える十分な強度を有する。したがって、展開したエアバッグが破損するなどの事態が起きることはない。

また、エアバッグは、膨張展開したときに円筒形又は円錐形となるため、人体の頭、四肢、胴体などの特定部位を包囲することができるとともに、その展開形状（円筒形又は円錐形）における側周面が一枚状であるため、展開したエアバッグの側周面に隙間などはなく、隙間から炎や衝撃波が入り込んで人体が損傷することを防ぐことができる。すなわち、確実な人体防護が可能となる。

人体防護装置の実施形態（エアバッグの展開前）を示す正面図である。人体防護装置の実施形態（エアバッグの展開後）を示す正面図である。（ａ）エアバッグの収納状態を示す模式的な断面図である。（ｂ）エアバッグの展開状態を示す模式的な断面図である。人体防護装置の実施形態における機能ブロック図である。人体防護装置の実施形態において、爆発発生からエアバッグが展開するまでの処理手順を示す説明図である。（ａ）他の実施形態を示す正面図である。（ｂ）他の実施形態を示す正面図である。他の実施形態を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して具体的に説明する。
この実施形態（人体防護装置）は、人体に装着されるように構成されており、その対象は例えば、火薬庫や工場などで作業する作業者などであり、また、図１及び２に示すように、人体の特定部位（この実施形態では頭部）を防護するものである。

図１乃至３に示すように、人体防護装置１は、エアバッグ装置であり、人体（使用者）Ｈの首回りに装着される環状の本体２と、本体２に収納されているエアバッグ３と、エアバッグ３を展開させる展開手段４と、検知手段５（６）と、制御手段７と、を備えている。

図３に示すように、エアバッグ３は、生地の素材には炭素繊維などの強化繊維が使用されており、収納状態ではコンパクトに折り畳まれ、本体２の環状部分の内部に収納されている。図２に示すように、エアバッグ３は、使用者Ｈの頭部Ｈ₁を包囲するように膨張展開し、展開状態では環状部分から上方に広がる所定厚さの略円錐形となる。このとき、使用者の頭部は略円錐形となったエアバッグ３の内部に収容されている。また、エアバッグ３は、展開形状におけるその側周面（すなわち、略円錐の側周面）が一枚状に形成されており、繋ぎ目や隙間などはない。なお、この実施形態では、エアバッグ３の展開形状は略円錐形であるが、頭部Ｈ₁を包囲可能なその他の形状（例えば円筒形）に展開するように構成されてもよい。

図１及び２に示すように、展開手段としてのインフレータ４は、本体２に設けられており、火薬を爆発させることでエアバック３に気体（圧縮空気）を入れてこのエアバック３を瞬間的に膨らませて展開させる。

本体２にはその環状部分を一周するように複数の検知手段５が設けられている。この検知手段５は、爆発時に発生する炎を検知するＩＲセンサであり、使用者Ｈを中心に３６０°を検知可能に構成されているため、どの方向で爆発が起きても炎を確実に検知することができる。ＩＲセンサ５は、炎を検知するとその検知に基づいて後述する制御部７に検知信号を出力する。

また、本体２にはその環状部分を一周するように複数の他の検知手段６が設けられている。この他の検知手段６は、爆発時に発生する衝撃波又は爆風を検知する圧力センサであり、ＩＲセンサ５と同様に使用者Ｈを中心に３６０°を検知可能に構成されているため、どの方向で爆発が起きても衝撃波又は爆風を確実に検知することができる。圧力センサ６は、衝撃波又は爆風を検知するとその検知に基づいて、ＩＲセンサ５と同様に後述する制御部７に検知信号を出力する。

さらに、本体２には制御手段（制御部）７が設けられている。図４及び５に示すように、制御部７は、ＩＲセンサ５及び圧力センサ６に対して、また、インフレータ３に対して電気的に接続されており、ＩＲセンサ５又は圧力センサ６から出力された検知信号を受け、この検知信号が入力されるとインフレータ４にエアバッグ３を展開させるように展開指令信号を出力する。

ここで、爆発が起きたときの人体防護装置１の動作について説明する。図５に示すように、火薬庫や工場における任意の場所で爆発が発生すると、複数のＩＲセンサ５（５ａ〜５ｎ）のうち、１つのＩＲセンサ５ｂが爆発により生じた炎を検知する。ＩＲセンサ５ｂは、炎を検知すると制御部７に検知信号を出力する。制御部７は、ＩＲセンサ５ｂからの検知信号が入力されるとインフレータ３（図４参照）に展開指令信号を出力する。インフレータは展開指令信号を受けると起爆装置において火薬を爆発させてエアバッグ３に圧縮空気を送り込む。これにより、エアバッグ３は、使用者Ｈの頭部Ｈ₁を包囲するように膨張展開して頭部Ｈ₁を炎から守ることができる。また、エアバッグ３が一度展開することにより、炎だけでなく、衝撃波又は爆風及びこの爆風と共に飛散する破片などからも頭部Ｈ₁を守ることができる。なお、検知手段であるＩＲセンサ５及び圧力センサ６は、通常は爆発時に発生する炎を検知するＩＲセンサ５が先に反応して制御部７に検知信号を出力するが、例えば、爆発場所と使用者Ｈの間に物体があり、ＩＲセンサ５が反応しなかったり反応が遅れたりした場合には圧力センサ６が衝撃波又は爆風を検知することでエアバッグ３が展開する。このように二重に検知することで防護性能を高めている。

上述した実施形態によれば、火薬庫や工場などにおいて火薬などが爆発したときに、炎あるいはこの炎の熱が使用者Ｈに到達するよりも前にＩＲセンサ５が炎を検知して、作業者Ｈの頭部Ｈ₁を包囲するようにエアバッグ３が展開して炎や熱からこれを防護する。これにより、爆発による負傷及び死亡事故の減少を図ることができる。

また、衝撃波又は爆風及びこの爆風と共に飛散する破片などが使用者Ｈに到達するよりも前に圧力センサ６が衝撃波又は爆風を検知して、作業者Ｈの頭部Ｈ₁を包囲するようにエアバッグ３が展開してこれを防護する。そして、このように、ＩＲセンサ５の他に圧力センサ６を備えていることにより、例えば、使用者Ｈと炎の間に物体が存在してＩＲセンサ５が炎を検知することができなかった場合でもエアバッグ３が展開して使用者Ｈを防護することができる。

さらに、エアバッグ３の素材に炭素繊維などの強化繊維を使用しているため、エアバッグ３は炎や衝撃波などに耐える十分な強度を有する。したがって、展開したエアバッグ３が破損するなどの事態が起きることはない。

また、エアバッグ３は、膨張展開したときに略円錐形であるため、使用者Ｈの頭部Ｈ₁を包囲するのに適しており、さらに、その展開形状における側周面が一枚状であるため、展開したエアバッグ３の側周面に隙間などはなく、隙間から炎や衝撃波が入り込んで着用者Ｈが損傷することを防ぐことができる。すなわち、確実な人体防護が可能となる。

図６には本発明の他の実施形態を示している。上述した実施形態では人体Ｈの特定部位のうち、頭部Ｈ₁を防護するように構成されているが、例えば、図６（ａ）に示すように、エアバッグ３が展開すると使用者Ｈの胴体部Ｈ₂を包囲するように構成されてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、エアバッグ３が展開すると使用者Ｈの各腕部Ｈ₃を包囲するように構成されてもよい。さらに、頭部Ｈ₁を防護する上述した実施形態と組み合わせて、使用者Ｈの全身を防護するように構成されてもよい。

なお、本発明に係る人体防護装置１の技術は、人体防護だけでなく、図７に示すように、爆発による炎や衝撃波などから自動車１０などの人体以外を防護する防護装置に用いることも可能である。

１…人体防護装置
３…エアバッグ
４…展開手段（インフレータ）
５…検知手段（ＩＲセンサ）
６…他の検知手段（圧力センサ）
７…制御手段（制御部）
Ｈ…人体

Claims

人体の回りに装着される環状の本体と、
展開前の状態では前記本体の内部に収納され、展開状態では前記人体の特定部位の周囲を円筒形又は円錐形に包囲するように展開するエアバッグと、
前記エアバッグを瞬間的に膨張展開させる展開手段と、
前記人体の周辺において発生した炎を検知し、当該検知に基づいて検知信号を出力する検知手段と、
前記検知手段から出力された前記検知信号を受け、該検知信号が入力されると前記展開手段に展開指令信号を出力する制御手段と、
を備え、
前記検知手段は、前記本体の環状部分に前記人体を中心に３６０度検知可能に複数設けられていることを特徴とする人体防護装置。
更に、前記人体の周辺において発生した衝撃波又は爆風を検知し、当該検知に基づいて検知信号を出力する他の検知手段を備え、
前記制御手段は、前記他の検知手段から出力された前記検知信号を受け、該検知信号が入力されると前記展開手段に展開指令信号を出力することを特徴とする請求項１記載の人体防護装置。
前記エアバッグの素材には炭素繊維などの強化繊維を使用していることを特徴とする請求項１又は２記載の人体防護装置。
前記エアバッグは、展開形状が円筒形又は円錐形であり、該展開形状におけるその側周面が一枚状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の人体防護装置。