JP5879432B2 - リアルタイムのヒューム曝露警報機能を提供する溶接用ヘルメット、キット及びシステム - Google Patents

Description

いくつかの実施形態は溶接工程におけるヒュームの監視に関する。より詳細には、いくつかの実施形態はリアルタイムの曝露の監視及び警報の機能を提供する溶接用ヘルメット、方法及びキットに関する。

溶接工程（例えばアーク溶接工程）において、ヒュームによる汚染が発生し、溶接工がこれを吸い込むと、溶接工に対して有害であり得る。多くの溶接の場面において（特に室内での場面）、ヒュームを吸い込み及び排出するために換気装置がもちいられる。

しかしながら、時には換気装置が、ある特定の溶接工程又は段取りに対して不適切又は不適当な場合がある。また、換気装置が作業者によって適切に設定されないこと又は適切に使用されないことがあり得る。安全上及び健康上の規制は性能に基づく傾向があるため、産業衛生上の基準の順守は資格ある産業衛生士が作成した実際の作業場所での曝露の決定に依存する。最近の実務は、作業者の呼吸する領域に存在する汚染物質の代表的なサンプルをろ過及び収集するためにサンプリング装置を作業者に身に着けさせる、フルシフトモニタリングを実施することである。目的は８時間の時間荷重平均濃度を得て、そして、規制において許容できる水準と比較することである。しかしながら、往々にして、正式認可を受けた実験施設にサンプルを送付することがしばしば必要となるため、サンプリング実施後数週間後まで結果が得られないことがあった。

従来の、伝統的及び提案されたアプローチの更なる限定や不利益は、図を参照してこれらのアプローチと本出願の残りの部分で説明される本発明の実施形態とを比較することを通じて当業者にとって明らかになるであろう。

本明細書及び添付の特許請求の範囲において、アーク溶接工程中のリアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供する溶接用ヘルメット、システム及びキットが記述されている。溶接工程中に使用者の頭部を保護するように構成された溶接用ヘルメットは、知的警報装置及び空気サンプルのピックアップ及び出口とともに構成されている。空気サンプリングのピックアップ及び出口は溶接用ヘッドギアの内側の呼吸可能な空気を捕集するために空気サンプリング管の基部側端部に接続し、空気サンプリング管の末端側端部は外部エアロゾル監視装置の空気サンプリング吸入口に接続する。
知的警報装置は空気サンプル出力データを外部エアロゾル監視装置から受信するために外部エアロゾル監視装置と通信可能に結合し、そして、所定の曝露レベル設定値に基づいて警報データ及び/又は警報信号及び/又は警報動作モードを生成するために空気サンプル出力データを処理する。結果として、溶接工程中に、溶接工及び/又は例えば溶接工のスーバーバイザーは、溶接工にいかなる有意な障害が起こり得る前に、すぐに溶接工のその溶接工程中の受容できない曝露を知らされる。このようなヘルメット、システム及びキットは、管理及びより効果的な作業現場での曝露の理解の両方のために、強力な日常的なツールとして使用され得る。

特許請求の範囲に記載の発明のこれら及び他の特徴は例示される実施形態の詳細とともに、以下の記載、特許請求の範囲及び図面からより深く理解されるであろう。

図１は、溶接工程中にリアルタイムのヒューム曝露警報機能を提供するための溶接用ヘルメットの第１の実施形態を示す図である。 図２は、溶接工程中にリアルタイムのヒューム曝露警報機能を提供するための溶接用ヘルメットの第２の実施形態を示す図である。 図３は、溶接工程中に図１の溶接用ヘルメット（又は代替として図２の溶接用ヘルメット）をもちいたリアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供するためのシステムの第１の実施形態を示す図である。 図４は、図３のシステムの機能ブロックダイアグラムであり、図１に示される溶接用ヘルメット（又は図２に示される溶接用ヘルメット２００）の知的警報装置の第１の実施形態における機能要素を示している。 図５は、溶接工程中にリアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供するための、溶接用ヘルメットのわずかに改良した実施形態をもちいたシステムの第２の実施形態を示す図である。 図６は、図５のシステムの機能ブロックダイアグラムであり、図５の溶接用ヘルメットにおける知的警報装置の機能要素を示している。

本発明の実施形態はアーク溶接工程におけるリアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供する溶接用ヘルメット、システム及びキットに関する。本発明のいくつかの実施形態によって、少なくとも部分的にこれらの機能は溶接工程を実施する使用者が身に付ける溶接用ヘルメットに提供される。

本明細書で使用されている「一体化する」の用語は、表面に位置すること、物理的に組み込まれた一部分であること、又は、（その後に取り外せる機能の有無によらず）取り付けられていることを指す。本明細書で使用されている「リアルタイム」の用語は、溶接工程中に、溶接工及び/又は例えば溶接工のスーバーバイザーが、溶接工にいかなる有意な障害が起こり得る前に、すぐに溶接工のその溶接工程中の受容できない曝露を知らされるように空気サンプルの出力データを監視し、通信し及び処理することを指す。本明細書で使用されている「エアロゾル」の用語は、ガス中の分散粒子のシステム（例えば、空気中に分散した固体のヒュームや煙の粒子）を参照する。

図１乃至図６を参照して、本発明の様々な実施形態の詳細が以下に記述される。図１は、溶接工程中にリアルタイムのヒューム曝露警報機能を提供するための溶接用ヘルメット１００の第１の実施形態を示す図である。溶接用ヘルメット１００は溶接工程中に使用者を保護するために該使用者の頭部に装着するように構成された溶接用ヘッドギア１１０を有する。溶接用ヘルメット１００はまた溶接用ヘッドギア１１０と一体化された知的警報装置（intelligent warning apparatus （IWA））１２０を有する。IWA１２０は空気サンプル出力データを外部エアロゾル監視（external aerosol monitoring（EAM））装置から受信するためにEAM装置と通信可能に結合する（interface）ように構成されている。IWA１２０はEAM装置からの空気サンプル出力データの受信に応答して警報情報を及び他の環境状態情報を生成する。IWA１２０及びEAM装置の相互作用の詳細は後述する。

図１の実施形態において、IWA１２０は溶接用ヘルメット１００の外側の表面に配置されている。本発明のいくつかの実施形態にあるように、IWA１２０は溶接用ヘッドギア１１０の表面に固定しても良く、又は溶接用ヘッドギア１１０に取り付け、取り外し可能としても良い。IWA１２０は、ユーザーインターフェイス１２１、情報入力ポート１２２（例えば、（ユニバーサルシリアルバス、universal serial bus（USB）ポート）、無線周波数（radio frequency、（RF））アンテナ１２３、及び報知デバイス又は警告デバイス１２４を含んでいる。これらのIWA１２０の構成要素はより詳細に後述する。本発明の代替の実施形態によれば、報知デバイス１２４はIWA１２０と分離していても良く、溶接用ヘルメット１００のその他の部分に一体化されていても良い。このような代替の実施形態において、IWA１２０は報知デバイス１２４を有線又は無線の方法によって起動させることができる。

溶接用ヘルメット１００は溶接用ヘッドギア１１０に一体化されており、溶接用ヘッドギア１１０内の呼吸可能な空気を捕集するために空気サンプリング管の基部側端部に接続するように構成された空気サンプリングのピックアップ及び出口（air-sampling pick-up and output port （ASPOP））１３０を更に含む。ASPOP１３０は溶接用ヘッドギア内の呼吸可能な空気を捕集又は収集し、捕集された空気を収束して溶接用ヘッドギア１１０から送り出すために空気サンプリング管の基部側端部と接続する。空気サンプリング管の末端側端部は後述するようにEAM装置に取り付けられる。本明細書で使用されている「呼吸可能な空気」の用語は、溶接工が溶接用ヘルメット１００を身に着けている場合に溶接工に吸い込まれる空気を空気サンプルが代表することを意味する。図１において、ASPOP１３０は溶接用ヘッドギア１１０の前側付近に示されているが、ASPOP１３０は溶接用ヘッドギア１１０のほぼあらゆる部位に配置することができる（例えば、溶接用ヘッドギア１１０の後方）。

図２は溶接工程中にリアルタイムのヒューム曝露警報機能を提供するための溶接用ヘルメット２００の第２の実施形態を示す図である。図２の溶接用ヘルメット２００は図１の溶接用ヘルメット１００に類似している。しかしながら、溶接用ヘルメット２００は図２において破線で示されたように大部分が溶接用ヘルメット２００の内部に組み込まれて一体化されたIWA１２０を有している。ただし、ユーザーインターフェイス１２１、情報入力ポート１２２、及びRFアンテナ１２３はなお溶接用ヘッドギア１１０の外側からアクセス可能である。報知デバイス又は警告デバイス１２４は溶接用ヘッドギア１１０の内側にある。図２の実施形態においては、IWA１２０の大部分は溶接用ヘッドギア１１０の内側にあることによって保護されている。

図３は、溶接工程中に図１の溶接用ヘルメット１００（又は代替として図２の溶接用ヘルメット２００）をもちいたリアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供するためのシステム３００の第１の実施形態を示す図である。溶接用ヘルメット１００に加えて、システム３００は溶接用ヘルメット１００の外部に外部エアロゾル監視（external aerosol monitoring、EAM）装置３１０を有する。EAM装置３１０は捕集された呼吸可能な空気中の一つ又はそれ以上の汚染物質濃度を測定し、関係する空気サンプル出力データを生成するようにするように構成されている。例えば、EAM装置３１０はレーザー光度計装置をもちいることができる。このようなレーザー光度計装置の例はTSI, Inc.社によって製造されているSIDEPAK(商標)である。システム３００は更に作業者によって身に着けられて、その間EAM装置３１０を保持するためのベルト又はハーネス（図示なし）を有していても良い。

システム３００はまた、IWA１２０の通信入力ポート１２２をEAM装置３１０のデータ出力ポート３１１に接続する通信ケーブル３２０（例えば、USBケーブル）を有している。動作中、EAM装置３１０は通信ケーブル３２０を介して空気サンプル出力データをIWA１２０に送信する。EAM装置３１０及びIWA１２０の両方は、例えば電池又は再充電可能な電源パックによって駆動されることができる。代替として、EAM装置３１０及び/又はIWS１２０は、例えば、電源に接続されたACアダプターによって、又は、溶接の動力源又は給電線の補助電源によって駆動するようにしても良い。

システム３００は更に空気サンプリング管３３０を有する。本発明のある実施形態に従って、空気サンプリング管３３０は耐久性、熱抵抗性、柔軟性を有したプラスティックチューブとすることができる。空気サンプリング管３３０の一端はヘルメット１００のASPOP１３０に接続している。空気サンプリング管３３０の他端はEAM装置３１０の空気サンプリング取り入れポート３１２に接続している。EAM装置３１０はヘルメット１００の内側からASPOP１３０、管３３０、及び空気サンプリング取り入れポート３１２を介してEAM装置３１０へ分析のため吸入可能な空気を吸引するための真空を発生させるためのポンプ（図示なし）を有する。本発明のある実施形態によれば、通信ケーブル３２０及び空気サンプリング管３３０は一つのハーネスとして一緒に伸びており、「クリーンな」デザインを実現している。このような実施形態において、空気サンプリング取り入れポート３１２及びデータ出力ポート３１１はEAM装置３１０上に比較的接近してともに配置しても良い。同様に、通信入力ポート及びASPOP１３０はヘッドギア１１０上に比較的接近してともに配置しても良い。

システム３００の動作中に、EAM装置３１０がヘルメット１００から吸引可能な空気を吸い込み、EAM装置３１０は粒子質量濃度を（例えば、エアロゾル計数を介して）測定するため、捕集された吸引可能な空気を分析する。本発明のある実施形態に従って、EAM装置３１０はより長い時間に渡ってリアルタイムの質量濃度及びエアロゾル質量濃度の時間加重平均（time-weighted average、TWA）を測定可能なレーザー光度計装置であり、これらの様々な範囲の粒子径を区別することができる。

EAM装置３１０によって決定された質量濃度は、通信ケーブル３２０を介して、処理及び分析のための空気サンプル出力データとして知的警報装置１２０に送られる。同様に、本発明の様々な実施形態に従って、空気サンプル出力データの他の方法または方式はEAM装置３１０によって生成され、IWA１２０に送信される。例えば、EAM装置３１０はまた、長期間の又は複数の溶接工程期間に渡ってさえも過去の曝露データを生成及び記録する。

図３に示されたシステム３００の様々な要素（溶接用ヘルメット、外部エアロゾル監視装置、空気サンプリング管、通信ケーブル及びハーネス）は使用のために容易かつ迅速に使用者によって組み立てることができ、続いて分解が可能なキットの形式で提供されても良い。

図４は図３のシステム機能ブロックダイアグラムであり、図１に示される溶接用ヘルメット（又は図２に示される溶接用ヘルメット２００）のIWA１２０の第１の実施形態における機能要素を示している。図４に示されるように、IWA１２０はプロセッサー１２５及びRFアンテナ１２３に接続されたRFトランスミッター１２６を有している。プロセッサー１２５はRFトランスミッター１２６、ユーザーインターフェイス１２１、及び、報知デバイス又は警告デバイス１２４に動作的に（operatively）接続されている。本発明の様々な実施形態に従い、プロセッサー１２５はソフトウェア・プログラム可能なマイクロプロセッサー、デジタルシグナルプロセッサー、マイクロコントローラー又はその他のあらゆる本明細書に記述されたプロセッサー１２５の処理機能を提供するように設計又はプログラム可能な処理装置又はチップとすることができる。プロセッサー１２５はまた通信ケーブル３１０を介して動作的にEAM装置３１０と結合しており、空気サンプル出力データを受信することができる。

プロセッサー１２５は空気サンプル出力データを処理し、曝露警報データ及び曝露警報情報を生成する。曝露警報データ及び曝露警報情報は、ある予め定義された曝露レベル限界がいつ超えられたか、及び、例えば汚染物質濃度レベルの推移及び稼働時間平均データを含む他のデータ及び情報を含んでいる。

ユーザーインターフェイス１２１は、例えば、タッチ感応ディスプレイ、又は、スイッチ及び/又はボタンの配置とすることができる。その他の方式のユーザーインターフェイスも同様に適用可能である。一つの実施形態において、ユーザーインターフェイスは溶接工によって一つ又はそれ以上の曝露レベル設定値を設定することにもちいられる。曝露レベル設定値はプロセッサー１２５によって空気サンプル出力データ（又はそれを処理したもの）と比較される値である。空気サンプル出力データは捕集された呼吸可能な空気中の、一つ又はそれ以上の汚染物質の濃度の代表である。使用者は適切な曝露レベル設定値を特定の溶接工程について確認するために、標準最大ヒューム曝露ガイドライン（maximum fume exposure guideline、MFEG）を参考にすることができる。

プロセッサー１２５が汚染物質の濃度が超過したことを確認した場合（例えば、警報を発するべき警報条件が発生したことを確認した場合）は、その後プロセッサー１２５は使用者に警告するために報知デバイス又は警告デバイス１２４を起動するための警報信号を生成するようにしても良い。本発明の様々な実施形態によれば、報知デバイス１２４は可聴的な報知デバイス、視覚的な報知デバイス、又は、これら二つの組み合わせであっても良い。その他の方式の報知デバイス、例えば、振動による報知デバイスもまた適用可能である。本発明の代替的な実施形態によれば、報知デバイス１２４はヘルメット１００から分離しても良く、無線によってヘルメット１００のIWA１２０によって起動させられても良い。さらに、溶接用ヘルメットが溶接工から見ることができる内部ディスプレイを有している場合は、IWAからの警報情報は内部ディスプレイに表示されても良い。

他の実施形態において、ユーザーインターフェイスは溶接工によって所定の警報動作モードを選択するためにもちいられる。所定の警報動作モードは、プロセッサー１２５にプログラム又はコンフィギュエーションされたシステム３００の動作のモードであって、特定の溶接工程及びその特定の溶接工程の一部として生成し得ると考えられる汚染物質に関連する。ある特定の、所定の警報動作モードでは予め設定された曝露レベル設定値及び場合により他のパラメーター及び/又は特定の溶接工程に対応するための動作アルゴリズムを含む。ある所定の警報動作モードは溶接工を汚染物質に関して（例えば、警報を通じて）知らされ、かつ、安全な状況に保つように設計される。

本発明の一つの実施形態によると、RFトランスミッター１２６は警告データ及び情報をプロセッサー１２５から受信し、その警報データ及び情報を外部の警報ステーション（図示なし）に送信する。外部警報ステーションは、例えば、工場の溶接作業環境のすぐ外側の事務所に設置され、曝露ソフトウェアアプリケーションを実行するパーソナルコンピューターであっても良い。外部警報ステーションは溶接のスーパーバイザーによる有人のものとして、溶接作業環境において現在作業をしている一人又はそれ以上の溶接工の曝露レベルの記録をつけるようにしても良い。

本発明の他の実施形態によると、RFトランスミッター１２６は警報データ及び情報をプロセッサー１２５から受信し、関係する指令メッセージ又は信号を現在システム３００の使用者により駆動されている溶接の動力源（図示なし）に送信する。例えば、プロセッサーが汚染物質のレベルが安全でない又は安全でないレベルに近づいていると確認したときは、動力源を停止させる又は電源を落とさせる。同様に、RFトランスミッター１２６は関連する指令メッセージ又は信号を換気システム（図示なし）に送信し、プロセッサーが汚染物質のレベルが安全でない又は安全でないレベルに近づいていると確認したときは、換気システムの動作状態を変化させる（例えば、換気システムのファンの速度を上昇させる）。

本発明の他の実施形態によると、RFトランスミッター１２６はいくつかの他の形式の、例えば、赤外線送信機又は音波送信機のような無線通信装置に置き換えることが可能である。その他の形式の無線通信装置もまた適用可能である。それに応じて、外部の警報ステーション、溶接の動力源及び換気システムはこれらの代替の無線通信装置と通信できるように構成され得る。

図５溶接工程中にリアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供するための、溶接用ヘルメットのわずかに改良した実施形態をもちいたシステムの第２の実施形態を示す図である。図５のシステム５００において、EAM装置の第２の実施形態及びIWAの第２の実施形態の間の通信は無線の手段を介して行われる。図５のEAM装置５３０はデータ出力ポート３１１を有しておらず、代わりに、空気サンプル出力データを図５のIWA５２０に送信するためのRFアンテナ５３１を備える。同様に、図５のIWA５２０は通信入力ポート１２２を有しておらず、代わりに、空気サンプル出力データをEAM装置５３０から受信するためのRFアンテナ１２３を備える。本発明の代替的な実施形態によれば、EAM装置からIWAに空気サンプル出力データを通信する他の無線の手段には、赤外線による手段、音波による手段、又はいくつかの他の無線の手段が含まれる。

図６は図５に示されるシステムの機能ブロックダイアグラムであり、溶接用ヘルメットに設けられた知的警報装置５２０の機能エレメントを示している。EAM装置５３０はRFアンテナ５３１に動作的に接続されたRFトランスミッター６２０を有している。RFトランスミッター６２０はRFアンテナ５３１を介して空気サンプル出力データをIWA５２０に送信するように機能する。IWA５２０は、RFトランスミッター１２６の代わりに、RFアンテナ１２３を介して空気サンプル出力データを受信するように機能するRFトランシーバー６１０を備えており、処理及び分析のために空気サンプル出力データをプロセッサー１２５に伝える。

また、RFトランシーバー６１０はプロッセッサー１２５からの警報データ及び情報を受信し、警報データ及び情報を外部警報ステーション（図示なし）へ送信するように機能する。外部の警報ステーションは、例えば、曝露ソフトウェアアプリケーションを実行する携帯可能な装置とすることができる。外部の警報ステーションは工場の溶接作業環境の視察をおこなう産業衛生士が身に着けて、現在作業している一人又はそれ以上の溶接工がその溶接作業環境で経験する曝露レベルが現在の工業上の基準を満たしているか否かを測定するためにもちいることができる。

さらに、RFトランシーバー６１０は、警報データ及び情報をプロセッサー１２５から受信し、関係する指令メッセージ又は信号を現在システム５００の使用者により駆動されている溶接の動力源（図示なし）へ送信するように機能させても良い。例えば、プロセッサー１２５が汚染物質のレベルが安全でない又は安全でないレベルに近づいていと確認したときは、RFトランシーバー６１０からの信号により動力源を停止させる又は電源を落とすように機能させても良い。同様に、RFトランシーバー６１０は関係する指令メッセージ又は信号を換気システム（図示なし）に送信し、プロセッサーが汚染物質のレベルが安全でない又は安全でないレベルに近づいていると確認したときは、換気システムの動作状態を変化（例えば、換気システムのファンの速度を上昇させる）させても良い。

本発明の別の実施形態において、RFトランシーバー６１０はいくつかの他の形式の、例えば、赤外線受信機又は音波受信機のような無線通信装置に置き換えることが可能である。その他の形式の無線通信装置もまた適用可能である。それに応じて、外部の警報ステーション、溶接の動力源及び換気システムはこれらの代替の無線通信装置と通信できるように構成され得る。

本発明の一つの実施形態によれば、IWAは過去の曝露データを生成及び/又は分析をするように構成される。例えば、IWAは過去の曝露データをEAM装置から空気サンプル出力データの形式で受け取り、曝露警報データ及び曝露警報情報の形式として統計的な曝露パラメーター及び傾向データを生成するためにこれを処理及び分析をすることができる。このような統計的な曝露パラメーター及び傾向データは、プラント又は工場の（例えば、８時間シフト全体又は週全体に渡っての）環境経営に関して産業衛生士に多くの重要な示唆を提供し得る。

要約すると、本発明の一つの実施形態は、リアルタイムのヒューム曝露警報機能を提供する溶接用ヘルメットを有する。当該溶接用ヘルメットは、溶接工程中に使用者を保護するために該使用者の頭部に装着するように構成された溶接用ヘッドギアを有している。当該溶接用ヘルメットは、該溶接用ヘッドギアに一体化されており、空気サンプル出力データを外部エアロゾル監視装置から受信するために外部エアロゾル監視装置と通信可能に結合するように構成された知的警報装置を有する。該溶接用ヘッドギアはまた、前記溶接用ヘッドギアに一体化されており、前記溶接用ヘッドギアの内側の呼吸可能な空気を捕集するために空気サンプリング管の基部側端部に接続するように構成された空気サンプリングのピックアップ及び出口を有する。前記空気サンプリング管の末端側端部は前記外部エアロゾル監視装置の空気サンプリング吸入口に接続するように構成されている。前記知的警報装置は、少なくとも警報データを生成するために前記外部エアロゾル監視装置から受信した前記空気サンプル出力データを処理するように構成されたプロセッサーを有する。前記知的警報装置はまた、前記プロセッサーに動作的に接続されて使用者が少なくとも一つの曝露レベル設定値を設定できるように構成された、及び/又は、複数の所定の警報動作モードから警報動作モードを選択できるように構成された、ユーザーインターフェイスを更に有しても良い。前記知的警報装置は、前記プロセッサーに動作的に接続されて前記プロセッサーから少なくとも前記警報データを受信し、該警報データを外部の警報ステーションに無線で送信するように構成された無線通信装置を更に有しても良い。前記知的警報装置はまた、前記プロセッサーに動作的に接続されて前記外部エアロゾル監視装置から前記空気サンプル出力データを無線で受信し、該空気サンプル出力データを前記プロセッサーが処理するために提供するように構成された無線通信装置を更に有しても良い。前記知的警報装置は、外部の換気システムに通信可能に結合し、前記警報データに応じて該換気システムの動作状態の変化に影響を及ぼすように構成されても良い。前記知的警報装置は、さらに、溶接の動力源に通信可能に結合し、前記警報データに応じて動作的に前記溶接の動力源の電源を落とすように構成されても良い。前記知的警報装置は、前記プロセッサーに動作的に接続されて該プロセッサーから警報信号を受けた場合に報知するように構成された報知デバイス又は警告デバイスを更に有しても良い。本発明の代替的な実施形態によれば、前記報知デバイス又は警告デバイスは知的警報装置の部分でなく、代わりに、知的警報装置に動作的に結合し知的警報装置から警報起動信号を受信する。

本発明の別の実施形態は、リアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供するキットを有する。当該キットは、空気サンプリングのピックアップ及び排出ポートを一体的に有する溶接用ヘルメットを含む。前記溶接用ヘルメットは、溶接工程中に当該キットの使用者を保護するため該使用者の頭部に装着されるように構成されている。当該キットは、空気サンプリング吸入口を有し、空気サンプル出力データを生成するように構成された外部エアロゾル監視装置を更に有する。当該キットはまた、該外部エアロゾル監視装置と通信可能に結合し、前記空気サンプル出力データに応答して少なくとも警報データを生成するように構成された知的警報装置を有する。該知的警報装置は前記溶接用ヘルメットに物理的に一体化されているか、又は、前記溶接用ヘルメットに取り付け及び取り外しができるようにしても良い。当該キットは、基部側端及び末端側端を有する空気サンプリング管を含む。該空気サンプリング管は該基部側端において前記溶接用ヘルメットの前記空気サンプリングピックアップ及び前記排出ポートと動作的につながるように構成され、さらに、前記末端側端において前記エアロゾル監視装置の前記空気サンプル吸入口と動作的につながるように構成されている。当該キットは、基部側端と末端側端を有する通信ケーブルを更に含む。該通信ケーブルは該基部側端において前記知的警報装置の通信入力ポートとつながるように構成されている。さらに、前記通信ケーブルは末端側端において前記エアロゾル監視装置のデータ出力ポートとつながっている。択一的に、前記通信ケーブルは前記エアロゾル監視装置から前記知的警報装置への有線通信を促進するように構成される。前記エアロゾル監視装置及び前記知的警報装置は互いに無線で通信するように構成されても良い。前記知的警報装置は、当該知的警報装置によって生成された警報情報を外部の警報ステーションに送信するように構成された無線通信機能を有しても良い。前記知的警報装置は、外部の換気システムに通信可能に結合し、前記警報データに応じて該換気システムの動作状態の変化に影響を及ぼすように構成されても良い。前記知的警報装置は、溶接の動力源に通信可能に結合し、前記警報データに応じて動作的に前記溶接の動力源の電源を落とすように構成されても良い。前記知的警報装置は、使用者が少なくとも一つの曝露レベル設定値を設定できるように、及び/又は、複数の所定の警報動作モードから警報動作モードを選択できるように、構成されたユーザーインターフェイスを有しても良い。前記知的警報装置は、当該知的警報装置によって警報条件が確認された場合に起動されるように構成された報知デバイス又は警告デバイスを有しても良い。本発明の代替的な実施形態によれば、報知デバイス又は警告デバイスは知的警報装置の一部分でなく、代わりに、知的警報装置に動作的に結合して知的警報装置から起動させるための警報条件信号を受信するようにしても良い。当該キットは、前記使用者が身に着け、前記エアロゾル監視装置を保持するためのハーネス又はベルトを更に有しても良い。

本発明の更なる実施形態はリアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供するシステムを有する。当該システムは溶接工程中に使用者の頭部を保護する保護手段、該保護手段の内部に一端を有し、空気サンプル出力データを生成し、呼吸可能な空気サンプルを監視する監視手段、及び、前記空気サンプル出力データを処理し、少なくとも警報データを生成する処理手段、を含む。当該システムは前記空気サンプル出力データを前記監視手段から前記処理手段へ通信するための手段を更に有する。当該システムはまた前記警報データに応じて警報又は警告を発する手段を有しても良い。当該システムは使用者が少なくとも一つの曝露レベル設定値を設定するための手段を更に有しても良い。当該システムは使用者が複数の所定の警報動作モードから警報動作モードを選択するための手段を更に有しても良い。当該システムはまた、前記警報データを外部の警報ステーションに通信するための手段を有しても良く、前記警報データに応じて該換気システムの動作状態の変化に影響を及ぼすための手段を有しても良い。当該システムは前記警報データに応じて溶接の動力源の電源を落とすための手段を更に含んでも良く、前記監視手段を使用者の身に着けて保持する手段を含んでも良い。

本出願の特許請求の範囲の対象物はいくつかの実施形態を参照して説明されたが、本出願の特許請求の範囲の対象物の範囲から離れることなく、様々な変更を加えることが可能であり、均等物によって代用することが可能であることが、当業者に理解されるであろう。加えて、ある特定の状況又は材料を適合するために特許請求の範囲の対象物の開示に、特許請求の範囲の対象物の範囲から離れることなく、多くの改良が加えうる。従って、特許請求の範囲の対象物は開示された特定の実施形態に限定されず、しかし、特許請求の範囲の対象物は添付の特許請求の範囲に含まれることになる全ての実施形態を含む。

１００ 溶接用ヘルメット
１１０ 溶接用ヘッドギア
１２０ インテリジェント警報装置
１２１ ユーザーインターフェイス
１２２ 通信入力ポート
１２３ 無線周波数アンテナ（RFアンテナ）
１２４ 報知デバイス（警告デバイス）
１２５ プロセッサー
１２６ 無線周波数トランスミッター（RFトランスミッター）
１３０ 出力ポート
２００ 溶接用ヘルメット
３００ システム
３１０ 外部エアロゾル監視装置（EAM装置）
３１１ データ出力ポート
３１２ 空気サンプリング取り入れポート
３２０ 通信ケーブル
３３０ 空気サンプリング管
５００ システム
５１０ 溶接用ヘルメット
５２０ インテリジェント警報装置
５３０ （外部）エアロゾル監視装置
５３１ 電波/無線周波数アンテナ
６１０ 電波/無線周波数トランシーバー/受信機
６２０ 電波/無線周波数トランスミッター

Claims (28)

1. リアルタイムのヒューム曝露警報機能を提供する溶接用ヘルメットであって、
   溶接工程中に使用者を保護するために該使用者の頭部に装着するように構成された溶接用ヘッドギア、
   該溶接用ヘッドギアに一体化されており、空気サンプル出力データを受信するために外部エアロゾル監視装置と通信可能に結合するように構成された知的警報装置であり、前記外部エアロゾル監視装置は、リアルタイムのエアロゾル質量濃度を測定するように構成され、様々な範囲の粒子径を区別することができる、知的警報装置、及び、
   前記溶接用ヘッドギアに一体化されており、前記溶接用ヘッドギアの内側の呼吸可能な空気を捕集するために空気サンプリング管の基部側端部に接続するように構成された空気サンプリング捕集及び排出ポート、を有し、
   前記空気サンプリング管の末端側端部は前記外部エアロゾル監視装置の空気サンプリング吸入口に接続するように構成されており、
   前記知的警報装置は、少なくとも警報データを生成するために前記外部エアロゾル監視装置から受信した前記空気サンプル出力データを処理するように構成されたプロセッサーを有する、
   溶接用ヘルメット。
2. 前記知的警報装置は、前記プロセッサーに動作的に接続されて使用者が少なくとも一つの曝露レベル設定値を設定できるように構成されたユーザーインターフェイスを更に有する、請求項１記載の溶接用ヘルメット。
3. 前記知的警報装置は、前記プロセッサーに動作的に接続されて使用者が複数の所定の警報動作モードから警報動作モードを選択できるように構成されたユーザーインターフェイスを更に有する、請求項１又は請求項２記載の溶接用ヘルメット。
4. 前記知的警報装置は、前記プロセッサーに動作的に接続されて前記プロセッサーから少なくとも前記警報データを受信し、該警報データを外部の警報ステーションに無線で送信するように構成された無線通信装置を更に有する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の溶接用ヘルメット。
5. 前記知的警報装置は、前記プロセッサーに動作的に接続されて前記外部エアロゾル監視装置から前記空気サンプル出力データを無線で受信し、該空気サンプル出力データを前記プロセッサーが処理するために提供するように構成された無線通信装置を更に有する、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の溶接用ヘルメット。
6. 前記知的警報装置は、前記プロセッサーに動作的に接続されて該プロセッサーから警報信号を受けた場合に報知するように構成された報知デバイスを更に有する、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の溶接用ヘルメット。
7. 前記知的警報装置は、さらに、外部の換気システムに通信可能に結合し、前記警報データに応じて該換気システムの動作状態の変化に影響を及ぼすように構成されている、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の溶接用ヘルメット。
8. 前記知的警報装置は、さらに、溶接の動力源に通信可能に結合し、前記警報データに応じて動作的に前記溶接の動力源の電源を落とすように構成されている、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の溶接用ヘルメット。
9. リアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供するキットであって、
   空気サンプリングの捕集及び排出ポートを一体的に有し、溶接工程中に当該キットの使用者を保護するため該使用者の頭部に装着されるように構成された溶接用ヘルメット、
   空気サンプリング吸入口を有し、空気サンプル出力データを生成するように構成された外部エアロゾル監視装置であり、当該外部エアロゾル監視装置は、リアルタイムのエアロゾル質量濃度を測定するように構成され、様々な範囲の粒子径を区別することができる、外部エアロゾル監視装置、
   該外部エアロゾル監視装置と通信可能に結合し、前記空気サンプル出力データに応答して少なくとも警報データを生成するように構成された知的警報装置、及び、
   基部側端及び末端側端を有し、該基部側端において前記溶接用ヘルメットの前記空気サンプリング捕集及び排出ポートと動作的につながるように構成され、さらに、前記末端側端において前記外部エアロゾル監視装置の前記空気サンプリング吸入口と動作的につながるように構成されている空気サンプリング管、を有するキット。
10. 基部側端と末端側端を有し、該基部側端において前記知的警報装置の通信入力ポートとつながるように構成され、さらに、末端側端において前記外部エアロゾル監視装置のデータ出力ポートとつながることで前記外部エアロゾル監視装置から前記知的警報装置への有線通信を促進するように構成された通信ケーブルを更に有する、請求項９記載のキット。
11. 前記外部エアロゾル監視装置及び前記知的警報装置は互いに無線で通信するように構成された、請求項９記載のキット。
12. 前記知的警報装置は前記溶接用ヘルメットに物理的に一体化されているか、又は、
    前記知的警報装置は前記溶接用ヘルメットに取り付け及び取り外しできるように構成されている、請求項９乃至請求項１１のいずれか１項に記載のキット。
13. 前記知的警報装置は、当該知的警報装置によって生成された警報情報を外部の警報ステーションに送信するように構成された無線通信機能を有する、請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載のキット。
14. 前記知的警報装置は、さらに、外部の換気システムに通信可能に結合し、前記警報データに応じて該換気システムの動作状態の変化に影響を及ぼすように構成されている、請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載のキット。
15. 前記知的警報装置は、さらに、溶接の動力源に通信可能に結合し、前記警報データに応じて動作的に前記溶接の動力源の電源を落とすように構成されている、請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に記載のキット。
16. 前記知的警報装置は、使用者が少なくとも一つの曝露レベル設定値を設定できるように構成されたユーザーインターフェイスを更に有する、請求項９乃至請求項１５のいずれか１項に記載のキット。
17. 前記知的警報装置は、使用者が複数の所定の警報動作モードから警報動作モードを選択できるように構成されたユーザーインターフェイスを更に有する、請求項９乃至請求項１５のいずれか１項に記載のキット。
18. 前記知的警報装置は、当該知的警報装置によって警報条件が確認された場合に起動されるように構成された報知デバイスを有する、請求項９乃至請求項１７のいずれか１項に記載のキット。
19. 前記使用者が身に着け、前記外部エアロゾル監視装置を保持するためのハーネスを更に有する請求項９乃至請求項１８のいずれか１項に記載のキット。
20. リアルタイムのヒューム曝露監視機能及びヒューム曝露警報機能を提供するシステムであって、
    溶接工程中に使用者の頭部を保護する手段、
    該保護する手段の内部に一端を有し、空気サンプル出力データを生成し、呼吸可能な空気サンプルを監視する手段であり、当該呼吸可能な空気サンプルを監視する手段は前記使用者の頭部を保護する手段の外側に位置し、当該監視する手段は、リアルタイムのエアロゾル質量濃度を測定するように構成され、様々な範囲の粒子径を区別することができる、監視する手段、及び、
    前記空気サンプル出力データを処理し、少なくとも警報データを生成する処理手段、を有するシステム。
21. 前記空気サンプル出力データを前記監視する手段から前記処理手段へ通信するための手段を更に有する、請求項２０記載のシステム。
22. 前記警報データに応じて警報を発する手段をさらに有する、請求項２０又は請求項２１記載のシステム。
23. 使用者が少なくとも一つの曝露レベル設定値を設定するための手段を更に有する、請求項２０乃至請求項２２のいずれか一項に記載のシステム。
24. 使用者が複数の所定の警報動作モードから警報動作モードを選択するための手段を更に有する、請求項２０乃至請求項２３のいずれか一項に記載のシステム。
25. 前記警報データを外部の警報ステーションに通信するための手段を更に有する、請求項２０乃至請求項２４のいずれか一項に記載のシステム。
26. 前記警報データに応じて外部の換気システムの動作状態の変化に影響を及ぼすための手段を更に有する、請求項２０乃至請求項２５のいずれか一項に記載のシステム。
27. 前記警報データに応じて溶接の動力源の電源を落とすための手段を更に有する、請求項２０乃至請求項２６のいずれか一項に記載のシステム。
28. 前記監視する手段を使用者の身に着けて保持する手段を更に有する、請求項２０乃至請求項２６のいずれか１項記載のシステム。

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