JP6750311B2 - System power supply for wearable devices - Google Patents
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Description
本発明は、電子制御装置とバッテリーを備えたスマートヘルメット等のウェアラブル機器におけるシステム電源装置に関するものである。 The present invention relates to a system power supply device in a wearable device such as a smart helmet equipped with an electronic control device and a battery.
帽子やヘルメットに、電極を取付けて生体情報を取得することは公知である(特許文献1〜3参照)。生体情報としては、脳波、心拍数、脈波、体温等が代表される。この生体情報を得るために、生体インピーダンスを計測し、作業者の疲労度、眠気等を検知し、警告し休憩を促すシステムに関して記載されている。 It is publicly known that electrodes are attached to a hat or a helmet to obtain biological information (see Patent Documents 1 to 3). As the biometric information, brain waves, heart rate, pulse waves, body temperature, etc. are representative. In order to obtain this biometric information, a system for measuring bioimpedance, detecting a worker's fatigue level, drowsiness, etc., and issuing a warning to encourage a break is described.
前述のヘルメットを始めウェアラブル機器では、電気機器や電子機器を備え、それらにバッテリーから電力を供給している。特許文献4には、ヘルメットのあご紐のバックルに接続した際に導通し、スイッチ回路をON、OFFする導電線を配設した構造が開示されている。特許文献5には、ヘルメットにワイパやランプ等の電気機器とこの電気機器を駆動させるバッテリーと、バッテリーと電気機器を断続する電源スイッチを備え、ヘルメットのあご紐に設けたバックルにヘルメット装着時にON状態になり、取り外しに伴ってOFF状態になるスイッチ機構を設けた構造が開示されている。特許文献6には、あご紐の止め具を接続したときに両ストラップ片が導通することで、ヘルメット着用を判断する点が開示されている。
Wearable devices such as the aforementioned helmets are equipped with electric devices and electronic devices, and power is supplied to them from a battery.
また、特許文献7には、複数のスイッチによってシステム電源をON、OFFする構成が開示されている。具体的には、あご紐接続スイッチ、あご紐引張スイッチ及び頭部スイッチの全ての導通が検出された場合のみ、ヘルメット帽体が使用者に装着されていると判断されて、システム電源がON状態になる点が開示されている。この場合、あご紐のバックルを接続した状態でヘルメットをフックに引っ掛けて保管しても、頭部スイッチが作動しないので、電源が入ることがないといった利点はある。
In addition,
しかし、特許文献7の頭部スイッチは、使用者の頭頂部によって押圧されて作動するスイッチであるので、常に頭部スイッチが頭部を圧迫し、ヘルメットの装着感が悪く、また長時間になると苦痛である。更に、ヘルメットを装着した後、頭部に対してヘルメットがずれた場合に、頭部スイッチがOFF状態になることも想定され、誤作動の原因となる。
However, since the head switch of
そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、使用者の頭部に装着して使用する電子制御装置とバッテリーを備えたスマートヘルメット等のウェアラブル機器におけるシステム電源装置において、ウェアラブル機器を頭部に装着したときにのみシステム電源がON状態、それ以外の場合にはOFF状態になり、誤作動がなく安定に作動し、また頭部に対する圧迫もないウェアラブル機器におけるシステム電源装置を提供する点にある。 Therefore, in view of the above-mentioned situation, the present invention is to solve the problem in a system power supply device in a wearable device such as a smart helmet equipped with an electronic control device to be mounted on the head of a user for use. The system power supply is turned on only when the device is worn on the head, and is turned off in other cases. The system power supply is suitable for wearable devices without malfunction and stable pressure on the head. It is in the point of providing.
本発明は、前述の課題解決のために、以下の構成のウェアラブル機器における電波シールド装置を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a radio wave shield device in a wearable device having the following configuration.
(1)
使用者の頭部に装着して使用する電子制御装置を備えたウェアラブル機器におけるシステム電源装置であって、
前記ウェアラブル機器には、電子制御装置、バッテリー及びバッテリーからの電力供給をON、OFFするコンビネーションスイッチを備え、
コンビネーションスイッチは、第1スイッチと第2スイッチから構成され、
第1スイッチは、ウェアラブル機器を使用者の頭部に装着するために使用するあご紐のバックルに一体的に組み込まれ、該バックルを構成する第1部材と第2部材を連結した際に自動的にON状態になり、該バックルを外してウェアラブル機器を頭部から外した際に自動的にOFF状態になるものであり、
第2スイッチは、前記ウェアラブル機器を頭部に装着した際に、該頭部の少なくとも一部に接触若しくは接近し、頭部の存在によりインピーダンス変化を検出する接触センサと、該接触センサに基づきウェアラブル機器の着脱を判定するオートパワーオフ回路で構成され、前記第1スイッチがON状態になると、一時的に前記バッテリーから前記接触センサと、それを制御する電子制御装置に電力を供給し、第2スイッチを含めたシステム電源装置の機能が起動し、第1スイッチがON状態のときにのみ、使用者のウェアラブル機器着用を検知したときにON状態になり、ウェアラブル機器未着用を検知したときにはOFF状態となり、一度ON状態になって接続されると、その後のインピーダンスの変化に関係なく接続状態を維持するように設定され、
第1スイッチと第2スイッチが共にON状態のときにのみシステム電源がON状態となり、前記バッテリーから前記電子制御装置に電力を継続供給することを特徴とするウェアラブル機器におけるシステム電源装置。
(1)
A system power supply device in a wearable device equipped with an electronic control device, which is mounted on a user's head and used,
The wearable device includes an electronic control unit, a battery, and a combination switch for turning on and off the power supply from the battery,
The combination switch includes a first switch and a second switch,
The first switch is integrally incorporated into a buckle of a chin strap used for mounting the wearable device on a user's head, and automatically when the first member and the second member forming the buckle are connected. Is turned on when the buckle is removed and the wearable device is removed from the head, it is automatically turned off.
The second switch, when the wearable device is worn on the head, contacts or approaches at least part of the head and detects a change in impedance due to the presence of the head, and a wearable device based on the contact sensor. An automatic power-off circuit that determines whether the device is attached or detached. When the first switch is turned on, power is temporarily supplied from the battery to the contact sensor and an electronic control device that controls the contact sensor. Only when the function of the system power supply unit including the switch is activated and the first switch is in the ON state, it is turned on when it is detected that the wearable device is worn by the user, and when it is detected that the wearable device is not worn, it is turned off. , And once it is turned on and connected, it is set to maintain the connected state regardless of the subsequent change in impedance,
A system power supply device in a wearable device, characterized in that the system power supply is turned on only when both the first switch and the second switch are on, and power is continuously supplied from the battery to the electronic control device.
(2)
前記ウェアラブル機器がヘルメットであり、前記第1スイッチはヘルメット着用時に必ず使用するあご紐を接続するバックルに内蔵した機械的スイッチであり、前記第2スイッチを構成する接触センサは帽体の内側で額に対応する位置に設けてなる請求項1記載のウェアラブル機器におけるシステム電源装置。
( 2 )
The wearable device is a helmet, the first switch is a mechanical switch built into a buckle that connects a chin strap that is always used when wearing a helmet , and the contact sensor that constitutes the second switch is inside the cap body. The system power supply device in the wearable device according to claim 1, wherein the system power supply device is provided at a position corresponding to a forehead.
以上にしてなる本発明のウェアラブル機器におけるシステム電源装置によれば、第1スイッチと第2スイッチから構成されるコンビネーションスイッチを備え、第2スイッチは頭部の存在を検出することによりON状態になるので、頭部に装着していないときに、例えばロッカーに吊り下げて保管しているたきに、システム電源がONになるといった誤作動を防止できる。 According to the system power supply device in the wearable device of the present invention as described above, the combination switch including the first switch and the second switch is provided, and the second switch is turned on by detecting the presence of the head. Therefore, it is possible to prevent an erroneous operation in which the system power is turned on when it is not worn on the head, for example, when it is hung in a locker and stored.
前記ウェアラブル機器には、更に第2スイッチを構成する接触センサを備え、前記第1スイッチがON状態になると、一時的に前記バッテリーから前記接触センサと、それを制御する電子制御装置に電力を供給し、第2スイッチを含めたシステム電源装置の機能が起動することにより、ウェアラブル機器を頭部にきつく装着しなくても、接触センサが頭部の適所に接触し、頭部の存在を検知することができ、またウェアラブル機器を頭部から外したときには、接触センサが確実に頭部の不存在を検知できるので、誤作動がない。また、接触センサは頭部の適所に接触するだけであるので、頭部に対する圧迫感はなく、例えば工場における作業者が長時間装着しても苦痛はない。 The wearable device further includes a contact sensor that constitutes a second switch, and when the first switch is turned on, power is temporarily supplied from the battery to the contact sensor and an electronic control device that controls the contact sensor. Then, by activating the function of the system power supply device including the second switch, the contact sensor contacts the proper position of the head and detects the presence of the head without wearing the wearable device tightly on the head. When the wearable device is detached from the head, the contact sensor can reliably detect the absence of the head, so that no malfunction occurs. Further, since the contact sensor only comes into contact with the proper position on the head, there is no feeling of pressure on the head, and there is no pain even if a worker in a factory wears it for a long time.
前記第2スイッチを構成する接触センサは、前記ウェアラブル機器を頭部に装着した際に、該頭部に接触若しくは接近し、頭部の存在によりインピーダンス変化を検出するものであると、頭部に対してウェアラブル機器が多少ずれても、接触センサが頭部、例えば額に接触若しくは接近していれば、十分なインピーダンス変化を検出することができる。また、接触センサによるインピーダンス変化を利用すれば、応答スピードや環境に依存しない点で、温度センサより優れ、赤外線や照度センサのように複雑な構成を必要とせず、低コストで実現できる。また、圧力センサのように頭部を圧迫する事は無く、例えば工場における作業者が長時間装着しても苦痛はない。 When the wearable device is worn on the head, the contact sensor forming the second switch contacts the head or approaches the head and detects a change in impedance due to the presence of the head. On the other hand, even if the wearable device is slightly displaced, if the contact sensor is in contact with or close to the head, for example, the forehead, a sufficient impedance change can be detected. Further, if the impedance change by the contact sensor is used, it is superior to the temperature sensor in that it does not depend on the response speed or the environment, and it can be realized at low cost without requiring a complicated configuration such as an infrared ray or illuminance sensor. In addition, unlike a pressure sensor, the head is not pressed, and for example, a worker in a factory does not have any pain even if it is worn for a long time.
そして、前記第2スイッチは、接触センサに基づきヘルメットの着脱を判定するオートパワーオフ回路で構成され、一度ON状態になって接続されると、その後のインピーダンスの変化に関係なく接続状態を維持するように設定されていることにより、頭部に対してウェアラブル機器が多少ずれても、第1スイッチがON状態であれば、ウェアラブル機器の作動が継続する。 The second switch is composed of an auto power-off circuit that determines the attachment/detachment of the helmet based on the contact sensor. Once the second switch is turned on and connected, the connected state is maintained regardless of the change in impedance thereafter. With this setting, even if the wearable device is slightly displaced from the head, the wearable device continues to operate if the first switch is in the ON state.
前記第1スイッチは、前記ウェアラブル機器を頭部に装着した際にON状態になり、頭部から外した際にOFF状態になる機械的スイッチであると、スイッチ操作の煩わしさから開放される。特に前記ウェアラブル機器がヘルメットであり、前記第1スイッチはヘルメット着用時に必ず使用するあご紐を接続するバックルに内蔵し、前記第2スイッチを構成する接触センサは帽体の内側で額に対応する位置に設けてなると、ヘルメットを頭部に装着すると、自動的にシステム電源がON状態になる。また、ヘルメットに接触センサとともに各種センサを備え、各種センサから生体データや体動データ等を取得して、作業者の異常を検出し、作業者の体調管理や作業の効率化を図るシステムを構築できる。 If the first switch is a mechanical switch that is turned on when the wearable device is worn on the head and turned off when the wearable device is removed from the head, the first switch is released from the troublesome operation of the switch. In particular, the wearable device is a helmet, the first switch is built in a buckle that connects a chin strap that is always used when wearing a helmet, and the contact sensor that constitutes the second switch is located inside the cap body at a position corresponding to the forehead. When the helmet is mounted on the head, the system power is automatically turned on when the helmet is mounted on the head. In addition, the helmet is equipped with various sensors in addition to the contact sensor, and biometric data and body movement data are acquired from various sensors to detect abnormalities in the worker and build a system to manage the physical condition of the worker and improve work efficiency. it can.
本発明のスマートヘルメットは、作業者(使用者)が頭部Mに装着して使用している間、ヘルメットに設けた各種センサから生体データや外気温等の環境データを取得するとともに、作業者の動作を体動データとして取得する。そして、これら各種の取得データをヘルメットに備えた信号処理手段で処理し、逐次無線通信手段によって外部に設置した管理サーバーに送信する。管理サーバーでは、個別IDに関連づけられた個人情報が格納され、送られてきた情報を処理して作業者の疲労度等の体調を監視する。このようなスメートヘルメットを用いた管理システムを用いることにより、作業者の体調管理を行い、未然に不慮の事故を防止し、作業効率の向上を図ることができる。また、作業者の異常を管理サーバーが認識した場合、警告信号を作業者のスマートヘルメットに送信し、作業者に知らせるようにすることも可能である。 The smart helmet of the present invention acquires biometric data and environmental data such as outside temperature from various sensors provided on the helmet while the worker (user) wears the head M and uses the same. The motion of is acquired as body motion data. Then, these various kinds of acquired data are processed by the signal processing means provided in the helmet, and sequentially transmitted to the management server installed outside by the wireless communication means. The management server stores the personal information associated with the individual ID, processes the sent information, and monitors the physical condition such as the fatigue level of the worker. By using such a management system using a smite helmet, it is possible to manage the physical condition of the worker, prevent accidents in advance, and improve work efficiency. Further, when the management server recognizes an abnormality of the worker, it is also possible to send a warning signal to the smart helmet of the worker to notify the worker.
また、生体情報以外の環境情報、体動情報を計測するセンサで同時に計測し、信号処理装置で演算し無線通信デバイスを使い作業者情報を管理サーバーに配信し、画面で状況を知ることができる。管理サーバーは、パソコンであっても、タブレット型端末であっても良い。上記情報を蓄積し、ビッグデータとの関係付けにより、健康悪化の前兆を予知し危険状態から身を守るシステムの提供ができる。 Also, environmental information other than biometric information, sensors that measure body movement information can be measured at the same time, and the signal processing device can be used to calculate and deliver the worker information to the management server using the wireless communication device so that the situation can be known on the screen. .. The management server may be a personal computer or a tablet terminal. By accumulating the above information and associating it with big data, it is possible to provide a system that predicts signs of poor health and protects people from dangerous situations.
次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本発明を更に詳細に説明する。図1は、本発明のスマートヘルメット1を作業者Mの頭部に被った状態を示し、図2はスマートヘルメット1の側面図を示し、図中符号2は帽体、3はヘッドバンド、4はあご紐を示している。
Next, the present invention will be described in more detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings. FIG. 1 shows a state in which the head of a worker M is covered with the smart helmet 1 of the present invention, and FIG. 2 shows a side view of the smart helmet 1, in which
図1及び図2において、前記ヘッドバンド3の作業者の額に接触する部位に、柔軟性を持つ導電性布からなる生体情報取得用電極5を被せて設けている。この生体情報取得用電極5は、接触センサとしての機能も有している。また、前記帽体2の内部で頭頂部の空間を利用して、温度・湿度センサ6と加速度・角速度センサ7を設け、また前記帽体2の外部、図示したものは後頭部に位置する部位に、温度・湿度センサ8を設けている。更に、前記帽体2の適所に、各種センサからの信号を処理する信号処理手段と、外部の管理サーバーとの間でデータを送受信するための無線通信手段とを備えた電子制御装置9を設け、更に各種センサ6,7,8や信号処理手段9A及び無線通信手段9Bに電力を供給するバッテリー10を備えている。例えば、前記電子制御装置9は、前記帽体2の内部で後頭部の空間を利用して設け、そして前記バッテリー10は、前記帽体2の外部の鍔部に設けているが、その設置場所は限定されない。更に、図示しないが、帽体の鍔部等に作業者の顔画像を取得するイメージセンサも備えている。更に、作業現場の位置情報を取得するために位置情報センサ(GPS)を備えている。ここで、加速度・角速度センサ7やGPSは、最近でスマートフォンや各種無線通信機能を備えた情報端末で搭載されることが多く、小型化や省電力化が進み、汎用部品として提供されている。
1 and 2, a portion of the
前記電子制御装置9は、高周波の電波を発生するため、特に無線通信手段から放射される電波から頭部を保護する必要がある。そのために、前記電子制御装置9の周辺であって、少なくとも頭部側に電波シールド材11を配置する。一方で、前記電子制御装置9の無線通信手段から外部に向けて放射される通信用の電波は遮蔽しないようにする必要がある。尚、前記管理サーバーに備えた無線通信機器から直接又はインターネット通信網若しくは電話網を介して無線基地局や無線ルータ等から放射されて作業者まで到達する電波は、微弱であるため頭部に対する電波シールドは行わない。
Since the
前記電子制御装置9は、前記帽体2の内側の少なくとも一部に前記電子制御装置9を格納するポケットを設ける。具体的には、図1及び図7に示すように、前記帽体2の内部で後頭部にポケット部材12を設け、該ポケット部材12と帽体2の内面とで形成するポケットに格納する。そして、前記電波シールド材11は、前記頭部Mと前記電子制御装置9の間に配置する。具体的には、前記電波シールド材11を前記ポケット部材12に積層して配置する。前記ポケット部材12は、頭部側に対応する基面12Aとその周囲面のうち両側面12B及び下面12Cを有し、周囲の取付片12Dを利用して前記帽体2の内部の後頭部に取付け、帽体2の内面とで上方へ開放した袋状の保持部12Eを形成し、該保持部12Eと帽体2の内面で形成されるポケットに前記電子制御装置9を格納している。それにより、前記電子制御装置9から放射された電波は、前記電波シールド材11よって頭部方向への伝播が遮蔽される。ここで、電波の遮蔽とは、電波を吸収し、若しくは反射し、又は吸収と反射の両方によって、特定の方向への伝播を制限することを意味し、そのような作用のある材料で前記電波シールド材11は構成されている。尚、前記電子制御装置9は電波シールド材11や帽体2等と、接着剤、面ファスナー等で固定する事も可能である。
The
具体的には、前記電波シールド材11は、導電性素材からなる薄膜状であり、板状、針金メッシュ状、繊維織物状等何でも良く、それらの周囲を軟質素材でラミネートした形態とする。その中で皮膚への肌触りの点、頭部を傷つけない点、ラミネートした軟質素材を突き破らない点において、導電性繊維織物が最も好ましい。本実施形態では、前記電波シールド材11としてミツフジ株式会社製のAGposs(登録商標)を採用している。この電波シールド材11は、銀メッキ繊維からなる織物であるが、銀以外にもニッケル、銅ニッケル、アルミニウム等の導電性物質をメッキしたものでも良い。銀は、人体への影響が少ないので最も好ましい。
Specifically, the radio
前記ポケット部材12の素材は、繊維、木材、紙、革、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン、ゴム製のエラストマー素材、ポリウレタン等、柔軟性があれば何でもよいが、衝撃吸収性、傷が付き難い点でポリウレタンが最も優れる。
The
前記ポケット部材12の設置場所は、スマートヘルメット1の場合には、頭部装着物の内側、外側、内部、あご紐等どこでも良いが、帽体2の内部で後頭部周囲が最も好ましい。本発明はスマートヘルメット1に限定されないが、スマートヘルメット1以外の頭部装着ウェアラブル機器としては、帽子、カツラ、お面、着ぐるみ、ヘッドギア、マスク、メガネ、ゴーグル、ヘアバンド、カチューシャ等が挙げられ、これらに無線通信機能が備わったものである。また、前記ポケット部材12に格納する内容物として、トランスミッター、送受信機、通話機、音楽・動画再生機、スマートフォン等の端末、USB接続端子、バッテリー等の電子機器、その他お守り、小銭等の雑貨類、自転車競技用のヘルメットにおいては飲食物等も無線通信手段と併せて格納可能である。
In the case of the smart helmet 1, the location of the
前記スマートヘルメット1は、作業者が装着するヘルメットに装着した各種センサから、作業場での現場作業者の個人の生体データ、作業環境データ、作業者の画像データ、ヘルメットや作業者の動きに関する体動データを計測し、作業者の体調を管理する。典型的には、前記スマートヘルメット1は、現場作業時のデータと、過去に計測蓄積したデータから割り出される異常閾値とを比較することで、作業者の異常状態を検出する。これにより、作業者の健康状態の判定を行い、管理者等へ通報することで作業者の健康や安全の状況把握を容易にする。また、解析データを蓄積することで、健康悪化の前兆を予測することも可能となる。さらに、センサの誤判定、スイッチの誤作動、異常判定の誤判定を作業者又は管理者等が手作業で解除する事も可能であり、前記誤判定及び誤作動のデータを蓄積する事で、当該蓄積データに基づき、前記誤判定及び誤作動が起きないようシステムの校正を自動的に行うプログラムを採用する事も可能である。特に上述の電子制御装置9の固定方法で採用した方法によって、誤判定及び誤作動が生じると考えられる点で、当該システムは有効である。
The smart helmet 1 includes various sensors mounted on a helmet worn by a worker, from the biometric data of the site worker at the work site, the work environment data, the image data of the worker, body movements related to the movement of the helmet and the worker. Measure the data and manage the physical condition of the worker. Typically, the smart helmet 1 detects an abnormal condition of a worker by comparing data during field work with an abnormal threshold value calculated from data measured and accumulated in the past. This makes it possible to judge the health condition of the worker and notify the manager or the like to easily grasp the health or safety condition of the worker. In addition, by accumulating analysis data, it is possible to predict the precursor of health deterioration. Further, it is also possible for an operator or an administrator to manually release the erroneous determination of the sensor, the erroneous operation of the switch, and the erroneous determination of the abnormality determination, and by accumulating the data of the erroneous determination and the erroneous operation, It is also possible to employ a program that automatically calibrates the system based on the accumulated data so that the erroneous determination and the erroneous operation do not occur. In particular, the system is effective in that erroneous determination and erroneous operation may occur due to the method adopted as the method of fixing the
ここで、前記作業環境データが、作業現場の温度、湿度、位置情報であり、前記生体データが、脳波、心拍、脈拍数、体温、体内温度、深部体温、血流、心電図、筋電、発汗であり、前記画像データが、作業者の顔画像であり、ヘルメットや作業者の動きに関する体動データが、加速度、角速度(ジャイロ)である。 Here, the work environment data is temperature, humidity and position information at a work site, and the biological data is brain waves, heartbeats, pulse rates, body temperature, body temperature, deep body temperature, blood flow, electrocardiogram, myoelectricity, sweating. The image data is the face image of the worker, and the body motion data regarding the movement of the helmet or the worker is acceleration and angular velocity (gyro).
生体データは、脳波、心拍、脈拍数、体温、体内温度、深部体温、血流、心電図、筋電、発汗等による生体インピーダンスの変化を、前記生体情報取得用電極5(接触センサ)で計測することにより取得する。尚、体温は別途温度センサを設けて取得してもよい。また、前記帽体2に装着した各種センサで取得する作業環境データは、温度(気温)、湿度、位置情報あるいは降雨状況であり、体動データは、ヘルメットや身体の動作に関する情報であり、これらを同時に安定して計測し解析を行うために前記電子制御装置9を搭載し、無線通信手段を使って管理サーバーへ情報を配信し画面で状況を知ることができるようにしている。尚、前記生体情報取得用電極5としては、柔軟性、屈曲性に加え、洗濯耐久性を考慮すると、ミツフジ株式会社製のAGposs(登録商標)を採用するのが好ましい。
As the biometric data, changes in bioelectric impedance due to electroencephalogram, heartbeat, pulse rate, body temperature, body temperature, deep body temperature, blood flow, electrocardiogram, myoelectricity, sweating, etc. are measured by the biometric information acquisition electrode 5 (contact sensor). Get by. The body temperature may be acquired by separately providing a temperature sensor. Further, the work environment data acquired by the various sensors attached to the
前記スマートヘルメット1を使用するときには、ヘルメットの適所に設けたコンビネーションスイッチをON状態にする。このコンビネーションスイッチは、第1スイッチと第2スイッチから構成されている。第1スイッチは、スマートヘルメット1を使用者の頭部に装着した際に自動的にON状態になり、頭部から外した際に自動的にOFF状態になる機械的スイッチである。第2スイッチは、第1スイッチがON状態のときにのみ、接触センサの頭部インピーダンスの変化に基づいて使用者のヘルメット着用を検知したときにのみON状態を維持し、ヘルメット未着用を検知したときにはOFF状態となるものである。そして、システム電源は、第1スイッチと第2スイッチが共にON状態のときにのみON状態となり、バッテリー10から各種センサ6,7,8及び電子制御装置9に電力を継続供給する。そして、前記スマートヘルメット1を使用しないときには、前記バッテリー10の蓄電力を節約するために完全に遮断する必要がある。尚、バッテリー10は例えばリチウムバテリーやアルカリバッテリーを採用する事ができる。図示しないが、バッテリー10がトランスミッターやセンサに内蔵されている場合、スマートヘルメット1内の配線を簡素化する事ができ、さらにコネクト部分にパッキン等を設ける必要がないため、防水性も向上する。さらにバッテリー10が小型のボタン型電池やコイン型電池である場合、スマートヘルメット1の全体の重量が軽量化されるため、作業者の負担が軽減される。さらに、スマートヘルメット1は専用の充電台に設置する事で充電する事も可能であり、特にカベに設置された充電台の場合、スマートヘルメット1をカベに引っ掛ける事で、保管と充電を同時に行える点で利便性が高い。また、スマートヘルメット1にはバッテリー残量手段を設ける事も可能であり、例えば、バッテリー残量を無線通信手段によって管理者等へ知らせる手段を採用する事ができ、LEDの点灯等によってバッテリー残量を示す手段も採用できる。
When the smart helmet 1 is used, a combination switch provided at a proper position on the helmet is turned on. This combination switch is composed of a first switch and a second switch. The first switch is a mechanical switch that is automatically turned on when the smart helmet 1 is worn on the user's head, and is automatically turned off when the smart helmet 1 is removed from the head. The second switch maintains the ON state only when the first switch is in the ON state and only when the user wears the helmet based on the change in the head impedance of the contact sensor, and detects the non-wearing of the helmet. Sometimes it is in the OFF state. Then, the system power supply is turned on only when both the first switch and the second switch are on, and the power is continuously supplied from the
以下にシステム電源の具体的構成を説明する。本実施形態では、第1スイッチは、あご紐4のバックル13に一体的に組み込んでいる。前記バックル13は、両側のあご紐4,4の端部に設けた第1部材13Aと第2部材13Bが互いに係脱可能な構造となっており、第1部材13Aと第2部材13Bの何れか一方にリミットスイッチ等の小型スイッチが内蔵され、連結した際に他方の存在を感知して接続するようにしたものである。つまり、ヘルメットを着用し、あご紐4のバックル13を連結すると、第1スイッチが作動してON状態になる。第1スイッチがON状態になると、一時的に前記バッテリー10から少なくとも前記接触センサと、それを制御する電子制御装置9に電力を供給し、第2スイッチを含めたシステム電源装置の機能が起動する。
The specific configuration of the system power supply will be described below. In this embodiment, the first switch is integrally incorporated in the
ところが、この第1スイッチのみで、電源がON、OFFすると、ヘルメットを保管する際に前記バックル13を連結した状態で吊り下げる場合もあり、その状況では保管時に電源が入ったままになる。そこで、実際にヘルメットを作業者が着用しているときにのみシステム電源がONになるようにする必要がある。それには、作業者がヘルメットを着用したことを生体データから認識することが第2スイッチの要となる。この第2スイッチは、ヘルメットの着脱を判定するオートパワーオフ回路で構成されている。具体的には、前記第1スイッチがONになった後、頭部の存在を認識したとき(ヘルメット着用)にホールド回路がON状態を維持し、頭部の存在を認識できないとき(ヘルメット未着用)にホールド回路がOFF状態になるように設定している。ここで、頭部の存在を認識するのに、生体データを利用するのである。
However, when the power is turned on and off only by this first switch, the
本実施形態では、第2スイッチに用いる接触センサには、前記生体情報取得用電極5(接触センサ)が皮膚に接触若しくは接近したときに生じるインピーダンス変化を用いた。図9を用いてシステム電源のON、OFF動作を説明する。先ず、ヘルメットを着用する場合を説明する。ヘルメットを作業者が頭部に装着し、あご紐4のバックル13を接続すると、第1スイッチがONになる。第1スイッチがONになると、前記生体情報取得用電極5に電流が流れ、皮膚に接触若しくは接近していることによるインピーダンスの変化を検出する。インピーダンス変化を検出することにより、ヘルメット着用と判断し、ホールド回路がON状態に維持され、第2スイッチがONとなり、システム電源がONとなる。この判断は、前記電子制御装置9が実行する。第2スイッチは、一度ON状態になって接続されると、その後のインピーダンスの変化に関係なく接続状態を維持するようになっている。ここで、インピーダンスの変化が検出されなかった場合は、ヘルメット未着用と判断し、ホールド回路はOFFとなり、システム電源がOFFとなる。
In the present embodiment, the contact sensor used for the second switch uses an impedance change that occurs when the biometric information acquisition electrode 5 (contact sensor) contacts or approaches the skin. The ON/OFF operation of the system power supply will be described with reference to FIG. First, the case of wearing a helmet will be described. When the worker wears the helmet on the head and connects the
そして、ヘルメットを脱ぐ際に、あご紐4のバックル13を外すと、第1スイッチがOFFになると、自動的にシステム電源がOFFになる。それからヘルメットを作業者の頭部から脱ぐのである。そして、ヘルメットを保管する際に、あご紐4のバックル13を接続した状態(第1スイッチON状態)でロッカーのフックに引っ掛けるが、インピーダンスに変化がないので、ヘルメット未着用と判断し、第2スイッチはON状態とはならず、システム電源はOFFとなる。
When the
このように、ヘルメット着用時に必ず操作する第1スイッチと、ヘルメットの着脱を判定するオートパワーオフ回路で構成される第2スイッチと、を組み合わせてシステム電源をON、OFFするようにしたので、ヘルメット未着用時にバッテリーから電力を供給するといった誤作動を防止できる。また、接触センサは頭部の周辺一部に設けられているので、ヘルメットをきつく締め付ける必要がなく、作業時においてヘルメットがずれても額に接触若しくは接近していれば、スマートヘルメットは作動し続ける。また、ヘルメット着用、未着用を判断するのに、接触センサによるインピーダンス変化を利用すれば、応答スピードや環境に依存しない点で、温度センサより優れ、赤外線や照度センサのように複雑な構成を必要とせず、低コストで実現できる。また、第2スイッチは、一度接続したら、インピーダンスの変化に関係なく接続状態を維持するようにすれば、ヘルメットがずれて接触センサが額から外れても、第1スイッチが接続されている限り、スマートヘルメットは作動を継続する。そして、第1スイッチをOFFにするとシステム電源が自動でOFFになるようにすれば、自動で電源が切れるため、バッテリーの電力消費を抑えることができ、また個別の手動スイッチを設ける必要がなく、電源OFFの煩わしい操作が不要になる。また、接触センサをヘッドバンド3の額対応箇所に設けることにより、他の部分に比べて安定して確実に接触させることができる。
In this way, the system power supply is turned on and off by combining the first switch that is always operated when wearing the helmet and the second switch that is configured with an auto power-off circuit that determines whether the helmet is attached or removed. It is possible to prevent malfunctions such as supplying power from the battery when not worn. Also, since the contact sensor is provided in a part of the periphery of the head, it is not necessary to tighten the helmet tightly, and even if the helmet shifts during work, the smart helmet will continue to operate if it contacts or approaches the forehead. .. Moreover, if the impedance change by the contact sensor is used to judge whether the helmet is worn or not, it is superior to the temperature sensor in that it does not depend on the response speed and the environment, and requires a complicated configuration such as an infrared ray or illuminance sensor. It can be realized at low cost. Also, once the second switch is connected, if the connection state is maintained regardless of the change in impedance, even if the contact sensor comes off the forehead due to the displacement of the helmet, as long as the first switch is connected, The smart helmet continues to operate. Then, if the system power supply is automatically turned off when the first switch is turned off, the power is automatically turned off, so that power consumption of the battery can be suppressed and it is not necessary to provide an individual manual switch. The troublesome operation of turning off the power becomes unnecessary. Further, by providing the contact sensor at a position corresponding to the forehead of the
第1スイッチを設ける位置は、マスクのゴム紐、メガネのフレームにも応用可能であり、スイッチのON、OFF動作の他の形態としては、ボタン式、紐を手動で結ぶ等、左右のあご紐が接続する形式全般に適用可能である。また、あご紐とバックルを導電性素材で作成し、接続するこことにより通電可能とすることも可能である。その場合、あご紐自体を導電性繊維で作成する場合と、あご紐内に導電線を配設する場合がある。また、第1スイッチに各種センサや手動スイッチを採用することも可能であり、例えばメガネのフレーム部分に接触センサを配置するようにしても良い。 The position where the first switch is provided can also be applied to the rubber band of the mask and the frame of the glasses, and other forms of ON/OFF operation of the switch include a button type, a manual tie of the string, etc. It is applicable to all types of connection. It is also possible to energize the jaw strap and the buckle by making them with a conductive material and connecting them. In that case, the chin strap itself may be made of conductive fibers, or the chin strap may be provided with conductive wires. It is also possible to employ various sensors or a manual switch for the first switch, and for example, a contact sensor may be arranged on the frame portion of the glasses.
第2スイッチ(接触センサ)としては、前述のようにミツフジ株式会社製のAGposs(登録商標)を採用したが、素材としては、銀、ニッケル、銅ニッケル等、導電性繊維であれば何でも良いが、人体への影響が少ない銀が最も良い。また、形態としては、板状、針金状、繊維形状等何でも良いが、皮膚への肌触りの点で繊維状が最も良い。外形は、長方形、円形、三角形等、一定の面積があれば何でも良い。大きさは、特に問わないが、皮膚への接触率とコスト面のバランスをとって決定する。本実施形態では、生体データを取得するのに、接触によりインピーダンスが変化する接触センサを用いたが、その他、温度センサ、照度センサ、赤外線によって頭部の存在を検知する赤外線センサでも良い。また、接触センサを設ける位置は、額、耳、うなじ、頬、首等、頭部周囲であればどこでも良いが、安定して皮膚への接触が望める点で、ヘルメット内側の額周囲が最も好ましい。更に、あご紐に接触センサを設けた場合、頬、首、耳の接触を検知可能である。更に、メガネの鼻当てに接触センサを設けることも可能である。 As the second switch (contact sensor), AGposs (registered trademark) manufactured by Mitsufuji Corporation was adopted as described above, but the material may be any conductive fiber such as silver, nickel, copper nickel, etc. , Silver is the best because it has less effect on the human body. The form may be plate-like, wire-like, fiber-like or the like, but the fiber-like is the best in terms of the feel to the skin. The outer shape may be rectangular, circular, triangular, or any other shape as long as it has a certain area. The size is not particularly limited, but it is determined by balancing the contact rate with the skin and the cost. In the present embodiment, a contact sensor whose impedance changes due to contact is used to acquire the biometric data, but other than that, a temperature sensor, an illuminance sensor, or an infrared sensor that detects the presence of the head by infrared rays may be used. The position of the contact sensor may be anywhere on the forehead, ears, nape, cheeks, neck, etc. around the head, but it is most preferable around the forehead inside the helmet in terms of stable contact with the skin. .. Furthermore, when a contact sensor is provided on the chin strap, contact with the cheeks, neck, and ears can be detected. Further, it is possible to provide a contact sensor on the nose pad of the glasses.
次に、スマートヘルメット1のハード構成を図6にブロック図を用いて簡単に説明する。また、前述の第1スイッチとなる着脱スイッチ20の元に各種センサが接続され、バッテリー10から電力が供給される。センサとしては、温度/湿度センサ21、生体情報センサ22、加速度センサ23、角速度センサ24、画像センサ25等がある。温度/湿度センサ21と生体情報センサ22の情報は、生体情報検出部26に送られ、生体データを取得する。加速度センサ23と角速度センサ24の情報は、衝撃情報検出部27に送られ、体動データを取得する。また、画像センサ25の情報は、画像情報検出部28に送られ、画像データを取得する。
Next, the hardware configuration of the smart helmet 1 will be briefly described with reference to the block diagram of FIG. In addition, various sensors are connected to the
前記生体情報検出部26で検出された生体データは、生体情報処理部29で処理され、生体異常検出部30で生体異常が検出されると、ペルティエ素子等の冷却システム31を作動させて頭部を冷却するともに、生体異常処理部32が通報判断部33に情報を送り、該通報判断部33が必要に応じて異常通報部34に異常情報を送り、無線通信手段35により外部の管理サーバー等の通報先36に、位置情報センサ37で取得した位置情報とともに送信する。そして、通報先36から必要に応じて、無線通信手段35を介してスマートヘルメットの使用者の状況を確認するための確認を行う。これがアンサーバック機能38である。
The biometric data detected by the biometric
一方、前記衝撃情報検出部27で検出された体動データは、衝撃情報処理部39で処理され、衝撃異常検出部40で体動異常が検出されると、衝撃異常処理部41が通報判断部33に情報を送り、該通報判断部33が必要に応じて異常通報部34に異常情報を送り、無線通信手段35により外部の管理サーバー等の通報先36に、位置情報センサ37で取得した位置情報とともに送信する。また、画像情報検出部28で検出された画像データは、画像情報処理部42で処理され、前記通報判断部33が異常通報部34に顔画像情報を送り、無線通信手段35により外部の管理サーバー等の通報先36に送信する。顔画像情報は、サンサーバック機能38による作業者の状態確認に利用される。
On the other hand, the body movement data detected by the impact
次に、前記スマートヘルメットの基本動作を簡単に説明する。本実施形態では、前記生体データ、作業環境データ、作業者の顔画像データについては、決められた時刻又は時間の間隔で間歇的に計測することにより、常時計測しないため、バッテリーの消費が抑えられ、バッテリーを小型化にできる。 Next, the basic operation of the smart helmet will be briefly described. In the present embodiment, the biometric data, the work environment data, and the face image data of the worker are intermittently measured at a predetermined time or time interval, and are not constantly measured, so that battery consumption is suppressed. , The battery can be miniaturized.
また、本実施形態では、作業者がヘルメットを装着後、一定時間作業者の作業開始時の初期データを測定し、過去の閾値のデータと照合して異常閾値を割り出すので、作業者の体調に応じて異常値が変化する点を踏まえ、異常閾値の設定を精度良くできる。 Further, in the present embodiment, after the worker puts on the helmet, the initial data at the start of the work of the worker for a certain period of time is measured, and the abnormal threshold value is calculated by collating with the data of the past threshold value. In consideration of the fact that the abnormal value changes accordingly, the abnormal threshold can be set accurately.
また、本実施形態では、温度センサが検出した値が異常閾値を超えた場合、頭部の一部を冷やす冷却システムが起動するようにすれば、頭部冷却により、作業者が熱中症になることを防止できる。ここで、冷却システムとしては、ペルティエ素子を用いることで容易に構成できる。 Further, in the present embodiment, when the value detected by the temperature sensor exceeds the abnormal threshold value, if the cooling system for cooling a part of the head is activated, the head is cooled and the worker becomes heat stroke. Can be prevented. Here, the cooling system can be easily configured by using a Peltier element.
また、本実施形態では、異常閾値を超えた値を検出した場合、作業者又は作業者を管理する管理システムへ通報するようにすれば、迅速に対応することができる。 Further, in the present embodiment, when a value exceeding the abnormal threshold value is detected, it is possible to promptly respond by notifying the worker or the management system that manages the worker.
また、本実施形態では、個別IDによって個人データを管理するようにすれば、個人設定をその都度行う必要がなく、閾値管理が容易となる。 Further, in the present embodiment, if the personal data is managed by the individual ID, it is not necessary to make the personal setting each time, and the threshold value management becomes easy.
そして、本実施形態では、測定データを無線通信で、管理パソコンサーバー、モバイルパソコン、スマートフォンに送信するようにすれば、データ管理が容易になり、大規模なシステム構築も可能である。 In this embodiment, if the measurement data is transmitted wirelessly to the management personal computer server, mobile personal computer, and smartphone, data management becomes easy and a large-scale system can be constructed.
次に、前記スマートヘルメットの動作を図7に示したフローチャートで概要を説明する。先ず、前述の通りシステム電源を入れてスタートする。それから、各種センサにより温度や湿度情報、生体情報を取得し、直近や前回データと比較する。温度や湿度が異常閾値と比較して異常であれば、温度・湿度異常フラグを発し、次に生体情報が異常閾値と比較して異常であれば、生体異常フラグを発する。それらに異常がなければ次のステップに移る。 Next, the operation of the smart helmet will be outlined with reference to the flowchart shown in FIG. First, as described above, the system power is turned on to start. Then, temperature and humidity information and biometric information are acquired by various sensors and compared with the latest or previous data. If the temperature or humidity is abnormal compared with the abnormal threshold, a temperature/humidity abnormal flag is issued, and if the biological information is abnormal compared with the abnormal threshold, the biological abnormal flag is issued. If they are normal, move to the next step.
それから、温度・湿度又は生体情報に異常があるかどうかを判断し、異常があれば異常発生処理ルーチンが作動し、顔画像データを取得して生体反応確認状態検出を行い、生体反応を確認した場合には、再度温度や湿度、生体情報を取得し、生体反応を確認できない場合には通報処理して終了する。また、温度・湿度又は生体情報に異常がなければ、温度・生体情報データを判定し、再度温度や湿度、生体情報を取得する。 Then, it is judged whether there is an abnormality in the temperature/humidity or biological information, and if there is an abnormality, the abnormality generation processing routine operates, the face image data is acquired, the biological reaction confirmation state is detected, and the biological reaction is confirmed. In this case, the temperature, the humidity, and the biological information are acquired again, and if the biological reaction cannot be confirmed, a notification process is performed and the process ends. If there is no abnormality in the temperature/humidity or the biometric information, the temperature/biological information data is determined and the temperature/humidity or the biometric information is acquired again.
以上の計測動作は、ヘルメットを装着している間、繰り返して実行し、あご紐4を外してヘルメットを脱ぐと、第1スイッチがOFFになってシステム電源が落ちる。
The above measurement operation is repeatedly performed while wearing the helmet. When the
図8に温度測定の詳細をブロック図で示している。この測定は省電力モードとなっている。先ず、温度センサによって取得した現在の温度データを、過去の測定データの蓄積から平熱を算出し、閾値を決定する。そして、ヘルメット着用後5分間は継続して測定し、初期値を決定する。温度の初期値が閾値内であれば、測定タイミングを30分/回にしてバッテリーの消耗を抑える。温度の初期値が閾値外であれば、その後30分間連続測定し、閾値内になれば測定タイミングを30分/回にしてバッテリーの消耗を抑える。30分に1回の測定した温度が閾値外になれば、再度30分間連続測定し、それでも閾値外であれば、管理サーバー又は作業者へ通報する。尚、過去のデータが蓄積されてない、スマートヘルメット使用初期の一定期間(例えば使用開始1ヶ月間)は、測定タイミングを5分/回にして多少の省電力をしつつも、データの蓄積を優先することも可能である。 FIG. 8 is a block diagram showing details of temperature measurement. This measurement is in the power saving mode. First, for the current temperature data acquired by the temperature sensor, normal heat is calculated from the accumulation of past measurement data, and the threshold value is determined. Then, the initial value is determined by continuously measuring for 5 minutes after wearing the helmet. If the initial value of the temperature is within the threshold, the measurement timing is set to 30 minutes/time to suppress the battery consumption. If the initial value of the temperature is outside the threshold value, continuous measurement is performed for 30 minutes thereafter, and if it is within the threshold value, the measurement timing is set to 30 minutes/time to suppress battery consumption. If the temperature measured once every 30 minutes is outside the threshold value, continuous measurement is performed again for 30 minutes, and if it is still outside the threshold value, the management server or the operator is notified. It should be noted that during a certain period of the initial use of the smart helmet (for example, one month after the start of use), in which past data has not been accumulated, the measurement timing is set to 5 minutes/times to save some power, while accumulating data. It is also possible to give priority.
次に、ヘルメットや作業者の体動データを取得する加速度・角速度センサによる加速度・角速度測定の詳細を図9に示したブロック図で説明する。加速度・角速度センサによる測定は、作業者の転倒等の動作異常を検知するものであるから、常時測定が基本である。先ず、サンプリングタイム10msec内で10回測定し、その平均値を100msec毎に送信する。それから、常時測定に入り10msec毎にサンプリングし、このときの値(絶対値)が閾値外であれば、転倒判定に移り、予め転倒パターンを複数設定しており、それと照合して転倒を判定する。ここで、転倒判定となった場合には、管理サーバー又は作業者へ通報する。また、転倒判定で、判定外、つまり転倒とは見なされなかった場合には、常時測定に戻る。 Next, details of the acceleration/angular velocity measurement by the acceleration/angular velocity sensor for acquiring the body movement data of the helmet or the worker will be described with reference to the block diagram shown in FIG. The measurement with the acceleration/angular velocity sensor is to detect an abnormal operation such as a fall of an operator, and therefore the measurement is always performed at a basic level. First, measurement is performed 10 times within a sampling time of 10 msec, and the average value is transmitted every 100 msec. Then, the measurement is started at regular intervals, and sampling is performed every 10 msec. If the value (absolute value) at this time is outside the threshold value, the fall determination is performed, and a plurality of fall patterns are set in advance, and the fall pattern is compared with that to determine the fall. .. If the fall is determined, the management server or the worker is notified. Further, in the fall determination, if the result is not the determination, that is, the fall is not considered, the measurement is always returned to.
尚、前述の測定時間及び測定間隔は前述の値に限定されず、作業環境や作業内容等に応じて適宜設定されるべきである。 The above-mentioned measurement time and measurement interval are not limited to the above-mentioned values, and should be appropriately set according to the work environment, work content, and the like.
前記電波シールド材11による電波の遮蔽実験を行った。試験体は、銀メッキ繊維織物、銀メッキ繊維不織布、銀メッキ繊維ニット編み、ニッケル−銅繊維織物、銅メッシュである。先ず、測定周波数が100kHz〜1GHzの範囲は、KEC(関西電子工業振興センター)で開発された電磁シールド評価法で行った。この評価法は、150mm×150mmの平板状の試験体を、近傍電界シールド効果測定用、近傍磁界シールド効果測定用の治具で挟んでそれぞれ測定した。また、測定周波数が1GHz〜15GHzの範囲は、楕円の内部形状を持つDFFC(2焦点型扁平空洞:Dual-Focus Flat Cavity)フィクスチャに、300mm×30mmの平板状試験体を挟んで測定する。この評価法は、楕円の2つの焦点にある送受信点にネットワークアナライザを接続して行う。
A radio wave shielding experiment using the radio
この測定結果、測定周波数が100kHz〜1GHzの範囲で、電界シールド特性において、銀メッキ繊維織物の1枚試験体、ニッケル−銅繊維織物の1枚試験体、銅メッシュの1枚試験体でも40dBを超えるシールド性能を有するが、銀メッキ繊維不織布の2枚重ね試験体では、約80MHzを超えると40dB以下に低下する傾向がある。当然、枚数を重ねることによりシールド性能は向上する。また、磁界シールド特性において、各試験体とも周波数が上がるにつれてシールド性能も向上し、銅メッシュの1枚試験体は全体的に高いシールド性能を有しているが、銀メッキ繊維織物の3枚重ね試験体は1GHzにおいて30dB程度のシールド性能になる。尚、ニッケル−銅繊維織物の3枚重ね試験体は、約50MHzの範囲でシールド性能が40dBを超えるが、銀メッキ繊維不織布の2枚重ね試験体は全くシールド性能がないことがわかった。 As a result of this measurement, in the electric field shielding property in the range of the measurement frequency of 100 kHz to 1 GHz, the one-piece test piece of the silver-plated fiber woven fabric, the one-piece test piece of the nickel-copper fiber woven cloth, and the one-piece test piece of the copper mesh show 40 dB. Although it has a shielding performance exceeding the above range, the double-layered test piece of the silver-plated fiber non-woven fabric tends to decrease to 40 dB or less when it exceeds about 80 MHz. Naturally, the shield performance is improved by stacking the number of sheets. Regarding the magnetic field shield characteristics, the shielding performance of each test specimen also improved as the frequency increased, and one copper mesh test specimen had high overall shield performance, but three layers of silver-plated fiber woven fabric were stacked. The test body has a shielding performance of about 30 dB at 1 GHz. Incidentally, it was found that the three-layer test piece of the nickel-copper fiber woven fabric had a shielding performance of more than 40 dB in the range of about 50 MHz, but the two-layer test piece of the silver-plated fiber non-woven fabric had no shield performance at all.
次に、測定周波数が1GHz〜15GHzの範囲では、特に無線通線で使用する2.4GHz近傍では、シールド性能が40dBを超えるのは、低い方から順に、銅メッシュの1枚試験体、銀メッキ繊維織物の2枚重ね試験体、ニッケル−銅繊維織物の1枚試験体、ニッケル−銅繊維織物の2枚重ね試験体である。一方、銀メッキ繊維織物の1枚試験体は、シールド性能が40dBを若干下回り、更に銀メッキ繊維不織布の3枚重ね試験体、銀メッキ繊維不織布の2枚重ね試験体、銀メッキ繊維不織布の1枚試験体の順で低くなり、銀メッキ繊維ニット編み1枚試験体も20dB以下である。 Next, when the measurement frequency is in the range of 1 GHz to 15 GHz, especially in the vicinity of 2.4 GHz used in wireless communication lines, the shield performance exceeds 40 dB in order from the lower one, a copper mesh test piece, and silver plating. They are a two-ply test piece of a fiber woven fabric, a one-ply test piece of a nickel-copper fiber woven cloth, and a two-ply test piece of a nickel-copper fiber woven cloth. On the other hand, the one-piece test piece of the silver-plated fiber woven fabric has a shielding performance slightly lower than 40 dB, and further, the three-ply test piece of the silver-plated fiber non-woven fabric, the two-ply test piece of the silver-plated fiber non-woven fabric, and the one of the silver-plated fiber non-woven fabric. It becomes lower in the order of the one-piece test body, and the silver-plated fiber knitted one-piece test body is 20 dB or less.
以上の電波シールド試験により、前記銀メッキ繊維織物であれば2枚重ね以上用いることにより、通常の無線通信手段で用いる周波数の電波を40dB以上のシールド性能で遮蔽することが可能であることが分かる。ここで、シールド性能が40dB以上というのは、電波シールドが99%以上であること意味するので、このシールド性能が40dBが電波シールドの要求基準となる。今回の測定試験に用いた試験体は、それぞれ繊維密度や、目付け重量が異なるため、単純な性能比較は難しいが、Wi-Fi(登録商標)やBluetooth(登録商標)等の2.4GHz帯ではニッケル−銅繊維織物や銀メッキ繊維織物で電波をシールドすることができることが分かる。 From the above radio wave shield test, it is understood that it is possible to shield the radio wave of the frequency used in the normal wireless communication means with the shielding performance of 40 dB or more by using two or more silver-plated fiber woven fabrics. .. Here, the shield performance of 40 dB or more means that the radio wave shield is 99% or more, and thus the shield performance of 40 dB is the required standard of the radio wave shield. Since the test bodies used in this measurement test have different fiber densities and areal weights, it is difficult to compare the performances, but in the 2.4GHz band such as Wi-Fi (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark). It can be seen that the nickel-copper fiber woven fabric and the silver plated fiber woven fabric can shield radio waves.
最後に、前記スマートヘルメット1を着用して、作業者がいくつかの典型的な動作を行ったときの試験結果を示す。図10は、通常の歩く動作における加速度・角速度の3軸(x,y,z)の測定データである。3軸のうち、x軸は作業者の前後方向、y軸は高さ上下方向、z軸は作業者の横方向を示す。図11は、お辞儀の動作における加速度・角速度の3軸の測定データである。図12は、前にこける動作における加速度・角速度の3軸の測定データである。転倒する場合と通常の動作時では、加速度・角速度データのパターンは明らかに相違し、これらを転倒判定によって見分けることが可能である。 Finally, test results are shown when the worker wears the smart helmet 1 and performs some typical actions. FIG. 10 shows measurement data of acceleration/angular velocity on three axes (x, y, z) in a normal walking motion. Of the three axes, the x-axis indicates the operator's front-back direction, the y-axis indicates the height up-down direction, and the z-axis indicates the operator's lateral direction. FIG. 11 shows triaxial measurement data of acceleration and angular velocity in bowing motion. FIG. 12 shows three-axis measurement data of acceleration and angular velocity in a forward motion. The pattern of the acceleration/angular velocity data is obviously different between the case of a fall and the normal operation, and it is possible to distinguish them by the fall determination.
1 スマートヘルメット(ウェアラブル機器)
2 帽体
3 ヘッドバンド
4 あご紐
5 生体情報取得用電極(接触センサ)
7 加速度・角速度センサ
8 温度・湿度センサ
9 電子制御装置
9A 信号処理手段
9B 無線通信手段
10 バッテリー
11 電波シールド材
12 ポケット部材(ポケット)
13 バックル(第1スイッチ)
20 着脱スイッチ(第1スイッチ)
21 湿度センサ
22 生体情報センサ(第2スイッチ)
23 加速度センサ
24 角速度センサ
25 画像センサ
26 生体情報検出部
27 衝撃情報検出部
28 画像情報検出部
29 生体情報処理部
30 生体異常検出部
31 冷却システム
32 生体異常処理部
33 通報判断部
34 異常通報部
35 無線通信手段
36 通報先
37 位置情報センサ
38 アンサーバック機能
39 衝撃情報処理部
40 衝撃異常検出部
41 衝撃異常処理部
42 画像情報処理部
M 頭部
1 Smart helmet (wearable equipment)
2
7 Acceleration/
13 Buckle (first switch)
20 Detachable switch (first switch)
21
23
Claims (2)
前記ウェアラブル機器には、電子制御装置、バッテリー及びバッテリーからの電力供給をON、OFFするコンビネーションスイッチを備え、
コンビネーションスイッチは、第1スイッチと第2スイッチから構成され、
第1スイッチは、ウェアラブル機器を使用者の頭部に装着するために使用するあご紐のバックルに一体的に組み込まれ、該バックルを構成する第1部材と第2部材を連結した際に自動的にON状態になり、該バックルを外してウェアラブル機器を頭部から外した際に自動的にOFF状態になるものであり、
第2スイッチは、前記ウェアラブル機器を頭部に装着した際に、該頭部の少なくとも一部に接触若しくは接近し、頭部の存在によりインピーダンス変化を検出する接触センサと、該接触センサに基づきウェアラブル機器の着脱を判定するオートパワーオフ回路で構成され、前記第1スイッチがON状態になると、一時的に前記バッテリーから前記接触センサと、それを制御する電子制御装置に電力を供給し、第2スイッチを含めたシステム電源装置の機能が起動し、第1スイッチがON状態のときにのみ、使用者のウェアラブル機器着用を検知したときにON状態になり、ウェアラブル機器未着用を検知したときにはOFF状態となり、一度ON状態になって接続されると、その後のインピーダンスの変化に関係なく接続状態を維持するように設定され、
第1スイッチと第2スイッチが共にON状態のときにのみシステム電源がON状態となり、前記バッテリーから前記電子制御装置に電力を継続供給することを特徴とするウェアラブル機器におけるシステム電源装置。 A system power supply device in a wearable device equipped with an electronic control device, which is mounted on a user's head and used,
The wearable device includes an electronic control unit, a battery, and a combination switch for turning on and off the power supply from the battery,
The combination switch includes a first switch and a second switch,
The first switch is integrally incorporated into a buckle of a chin strap used for mounting the wearable device on the user's head , and is automatically connected when the first member and the second member forming the buckle are connected. Is turned on when the buckle is removed and the wearable device is removed from the head, it is automatically turned off.
The second switch, when the wearable device is worn on the head, contacts or approaches at least part of the head and detects a change in impedance due to the presence of the head, and a wearable device based on the contact sensor. An automatic power-off circuit that determines whether the device is attached or detached, and when the first switch is turned on, power is temporarily supplied from the battery to the contact sensor and an electronic control device that controls the contact sensor. Only when the function of the system power supply unit including the switch is activated and the first switch is in the ON state , the system is turned on when it is detected that the user wears the wearable device, and is turned off when it is detected that the wearable device is not worn. , And once it is turned on and connected, it is set to maintain the connected state regardless of the subsequent change in impedance,
A system power supply device in a wearable device, characterized in that the system power supply is turned on only when both the first switch and the second switch are on, and power is continuously supplied from the battery to the electronic control device.
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