JP7222158B2 - 頭部装着装置、熱中症予防システム及び水分補給警告システム - Google Patents

Description

本発明は、頭部装着装置、熱中症予防システム及び水分補給警告システムに関する。

工事現場等においては、作業者は高温の環境下で作業に従事することがある。高温の環境下においては、作業者の熱中症を予防することが必要となる。従来から、熱中症を防ぐための、作業者に装着させる装置が知られている。例えば特許文献１には、温度センサ及び湿度センサを備えたヘルメットが記載されている。特許文献１のヘルメットによれば、管理者がヘルメット内の状況を把握できるので、異常発生時には作業者に連絡することが可能となる。非特許文献１には、熱へのばく露を止めることが必要とされている兆候が記載されている。非特許文献２には、熱中症の症状が記載されている。

特開２０１７－１１５２７５号公報

「熱中症を防ごう」、厚生労働省労働基準局、都道府県労働局、労働基準監督署、平成２５年４月 「職場の「熱中症」を防ごう」、東京労働局労働基準部健康課、平成２９年２月

しかしながら、特許文献１のヘルメットは、単にヘルメット内の温度及び湿度を計測するだけである。このため、特に作業者の体内水分量の減少量等、熱中症になる可能性の推定に必要な、作業者である装着者の身体の状態を正確に検出するには限界がある。したがって、熱中症になる可能性の推定精度を向上させることが難しい。

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、熱中症になる可能性の推定に必要な、作業者である装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる頭部装着装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様の頭部装着装置は、外殻と、装着者の頭部と前記外殻との間の隙間である第１流路と、前記外殻に設けられ且つ前記第１流路に繋がる第２流路と、前記第１流路及び前記第２流路の一方から他方へ送風するファンと、前記第１流路及び前記第２流路の一方に入る吸入空気の絶対湿度を計測するための第１湿度センサと、前記第１流路及び前記第２流路の他方から出る排出空気の絶対湿度を計測するための第２湿度センサと、を備える。

頭部装着装置の望ましい態様として、前記ファンは、前記排出空気の温度が前記排出空気の露点温度以上となる風量で送風する。

頭部装着装置の望ましい態様として、前記第１湿度センサは、前記外殻の外部に位置する。

頭部装着装置の望ましい態様として、第１湿度センサは、前記吸入空気の温度及び相対湿度を計測し、且つ前記外殻の内表面に位置する。

頭部装着装置の望ましい態様として、前記ファンは、前記第１流路から前記第２流路に向かって空気を送り、且つ前記第１流路の下流側端部に位置し、前記第２湿度センサは、前記ファンの下流に位置する。

頭部装着装置の望ましい態様として、前記装着者の体温を計測する体温センサを備える。

頭部装着装置の望ましい態様として、前記体温センサは、深部体温を計測する。

頭部装着装置の望ましい態様として、前記装着者の心拍数を計測する心拍センサを備える。

頭部装着装置の望ましい態様として、前記装着者の周辺の湿球温度及び黒球温度を計測する環境センサを備える。

頭部装着装置の望ましい態様として、前記第１湿度センサ及び前記第２湿度センサから得た情報に基づき前記装着者の発汗量を演算する制御装置と、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に警報を発する警報装置と、を備える。

本開示の一態様の熱中症予防システムは、上述した頭部装着装置と、管理装置と、を備え、前記頭部装着装置は、前記第１湿度センサ及び前記第２湿度センサから得られた情報を無線通信により送信する通信装置を備え、前記管理装置は、前記通信装置から情報を受信し前記装着者の発汗量を記憶する。

熱中症予防システムの望ましい態様として、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、管理者に対して警報を発する警報装置を備える。

熱中症予防システムの望ましい態様として、前記頭部装着装置は、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、前記装着者に対して警報を発する警報装置を備える。

本開示によれば、熱中症になる可能性の推定に必要な、作業者である装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる頭部装着装置を提供することができる。

図１は、実施形態の熱中症予防システムの模式図である。 図２は、実施形態の頭部装着装置の平面図である。 図３は、図２におけるＡ－Ａ断面図である。 図４は、図２におけるＢ－Ｂ断面図である。 図５は、制御装置が算出した発汗量と実測した発汗量とを比較した実験結果を示すグラフである。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、実施形態の熱中症予防システムの模式図である。図２は、実施形態の頭部装着装置の平面図である。図３は、図２におけるＡ－Ａ断面図である。図４は、図２におけるＢ－Ｂ断面図である。

本実施形態の熱中症予防システム１は、作業者の熱中症の発症を抑制するためのシステムである。熱中症予防システム１は、例えば建設現場等における作業者に適用される。熱中症予防システム１は、作業者が水分を補給すべきであることを警告する、作業者に水分を補給するよう指示する、又は作業者に休憩をとることを促すもしくは指示する水分補給警告システムでもある。図１に示すように、熱中症予防システム１は、頭部装着装置１０と、管理部９と、を含む。

頭部装着装置１０は、作業者の頭部に装着される装置である。以下の説明において、頭部装着装置１０を装着する人間を装着者と記載する。例えば本実施形態の頭部装着装置１０はヘルメットである。図１から図４に示すように、頭部装着装置１０は、内殻３と、外殻２と、スペーサ４０と、ファン６と、バッテリー１６と、第１流路４１と、第２流路４２１と、第２流路４２２と、第２流路４２３と、第２流路４２４と、第１湿度センサ５１と、第２湿度センサ５２と、体温センサ５６と、心拍センサ５８と、環境センサ５４と、制御装置１１と、警報装置１２と、通信装置１３と、アンテナ１４と、を備える。なお、以下の説明において、第２流路４２１、第２流路４２２、第２流路４２３及び第２流路４２４をそれぞれ区別する必要がない場合には、第２流路４２と記載される。

図３に示すように、内殻３は、装着者の頭部に面する部材である。内殻３は、例えば合成樹脂又は布等で形成されている。内殻３は、複数の隙間を備えており、装着者の頭部の一部を覆っている。装着者の頭部で生じる汗は、水蒸気となり、内殻３に遮閉されずに内殻３を通過する。なお、内殻３が頭部の全体を覆っていてもよいが、このような場合は内殻３が透湿性を有する材料で形成される。

図３に示すように、外殻２は、内殻３を覆う部材であって、半球状である。外殻２は、本体２０と、鍔２１と、緩衝材２５と、を備える。本体２０は、例えば合成樹脂で形成されている。鍔２１は、本体２０と一体に形成されており、本体２０の下端部２０１から装着者から離れる方向に突出している。緩衝材２５は、本体２０の内表面２０２に取り付けられている。緩衝材２５の内表面は、内殻３に面している。緩衝材２５は、例えば発泡スチロールで形成されている。緩衝材２５は、独立気泡を有する材料で形成されることが好ましい。これにより、水蒸気が緩衝材２５を通過することが抑制される。以下の説明において、外殻２で囲まれる略半球状の領域に対して外側の領域を外部Ｅとする。

図２から図４に示すように、緩衝材２５は、凹部２５０と、凹部２５１と、凹部２５２と、凹部２５３と、凹部２５４と、を備える。凹部２５０は、緩衝材２５の内表面に設けられた穴である。凹部２５１、凹部２５２、凹部２５３及び凹部２５４は、緩衝材２５の外表面に設けられた溝であって、凹部２５０から本体２０に沿って本体２０の端部側に延びている。

図３に示すように、スペーサ４０は、内殻３と外殻２との間に配置されている。より具体的には、スペーサ４０は、内殻３と緩衝材２５との間に挟まっている。このため、内殻３と緩衝材２５との間には隙間がある。

図３に示すように、ファン６は、外殻２に設けられる。ファン６は、緩衝材２５の凹部２５０に配置されている。例えば本実施形態においては、例えば、ファン６は緩衝材２５よりも内殻３側にある空気を本体２０側に導く。すなわち、ファン６は、空気を下から上に移動させる。ファン６の風量は手動又は後述する制御装置１１に含まれる制御回路で調節できる。ファン６は、第２流路４２から出る排出空気の温度が排出空気の露点温度以上となる風量で送風するように調節される。すなわち、ファン６は、排出空気の周辺のものに結露が生じない風量で送風するように調節される。ファン６の最低風量は、排出空気が露点温度以上となるような風量であることが好ましい。これは、一般的に湿度センサは相対湿度が１００％より高い空気の湿度（露点温度以下である空気の湿度）を計測できないためである。排出空気の相対湿度を１００％以下にするためには、後述する第２湿度センサ５２が計測した温度が露点温度以上になるように制御装置１１がファン６の風量を増加させればよい。一般的な作業環境である排出空気の相対湿度が１００％にならないような環境下（排出空気の周辺のものに結露が生じない環境下）で使用される場合には、装着者の暑さに対する耐性及び発汗量に応じて、簡易的に手動でファン６の風量を好みの風量に設定しても、排出空気は露点以上となる。このため、後述する第２湿度センサ５２は、正確な絶対湿度を計測できる。第２湿度センサ５２の表面の空気が入れ替わるように、ファン６の最低風量は、０．０１ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。ファン６の風量は、０．０１ｌ／ｍｉｎ以上５００ｌ／ｍｉｎ以下であることがより好ましい。

バッテリー１６は、ファン６、第１湿度センサ５１、第２湿度センサ５２、体温センサ５６、心拍センサ５８、環境センサ５４、制御装置１１、警報装置１２、通信装置１３、アンテナ１４に電力を供給する。制御装置１１、警報装置１２、通信装置１３及びアンテナ１４は一体化された基板上に形成されていてもよい。

図３に示すように、第１流路４１は、装着者の頭部と緩衝材２５との間の隙間である。第１流路４１の下端部は、外部Ｅに繋がっている。第１流路４１の上端部は、緩衝材２５の凹部２５０に繋がっている。このため、ファン６は第１流路４１の上端部に位置する。すなわち、ファン６は第１流路４１の下流側端部に位置する。

図２から４に示すように、第２流路４２は、外殻２に設けられる流路である。第２流路４２１は、本体２０と緩衝材２５の凹部２５１との間の隙間である。第２流路４２２は、本体２０と凹部２５２との間の隙間である。第２流路４２３は、本体２０と凹部２５３との間の隙間である。第２流路４２４は、本体２０と凹部２５４との間の隙間である。第２流路４２の下端部は、外部Ｅに繋がっている。第２流路４２の上端部は、緩衝材２５の凹部２５０に繋がっている。このため、凹部２５０を介して、第１流路４１が第２流路４２と繋がっている。

ファン６は、第１流路４１から第２流路４２に向かって空気を送る。空気は外部Ｅから第１流路４１に入り、第２流路４２から外部Ｅへ排出される。装着者が汗をかくと、第１流路４１には水蒸気が供給される。汗による水蒸気を含む第１流路４１の空気が、第２流路４２を経て外部Ｅに排出される。

第１湿度センサ５１は、第１流路４１に入る吸入空気の絶対湿度（以下、第１絶対湿度という）を計測するためのセンサである。絶対湿度は、単位体積当たりの空気に含まれる水蒸気の量である。図３に示すように、第１湿度センサ５１は外部Ｅに位置する。例えば、第１湿度センサ５１は、鍔２１の内表面２１１（下側の表面）に取り付けられている。第１湿度センサ５１は、外部Ｅの空気の温度及び相対湿度を計測する。

第２湿度センサ５２は、第２流路４２から出る排出空気の絶対湿度（以下、第２絶対湿度という）を計測するためのセンサである。図３に示すように、第２湿度センサ５２は、第２流路４２に位置する。すなわち、第２湿度センサ５２は、ファン６よりも下流に位置する。例えば、第２湿度センサ５２、第２流路４２１に面する本体２０の内表面２０２に取り付けられる。第２湿度センサ５２は、第２流路４２１の内の空気の温度及び相対湿度を計測する。

体温センサ５６は、装着者の体温を計測するセンサである。体温センサ５６は、図３に示すように、内殻３の内表面に取り付けられている。体温センサ５６は、装着者に接している。また、体温センサ５６は、装着者の深部体温を計測できることがより好ましい。深部体温の指標としては、口腔温、直腸温、鼓膜温が挙げられる。体温センサ５６が深部体温を計測する場合、体温センサ５６の取付位置は適宜調節される。

心拍センサ５８は、装着者の心拍数を計測するセンサである。心拍センサ５８は、図３に示すように、内殻３の内表面に取り付けられている。心拍センサ５８は、装着者に接している。心拍センサ５８は、装着者のこめかみに接することが好ましい。

環境センサ５４は、装着者の周辺の湿球温度、乾球温度及び黒球温度を計測するセンサである。環境センサ５４は、図１に示すように、外殻２の外表面に取り付けられている。

制御装置１１は、コンピュータであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力インターフェース、及び出力インターフェースを含む。制御装置１１は、第１湿度センサ５１、第２湿度センサ５２、体温センサ５６、心拍センサ５８及び環境センサ５４と電気的に接続されており、計測値を受信する。制御装置１１は、各センサから得た情報に基づいて医学的パラメータを演算する。例えば、制御装置１１は医学的パラメータとして発汗量を演算する。制御装置１１は、発汗量変動、深部体温変動及び心拍間隔等を演算することが好ましい。さらに、制御装置１１は、上述した各センサから得た情報及び算出された医学的パラメータから、作業環境及び装着者個人の熱中症の危険度を指数化し、指数に基づき警報装置１２又は通信装置１３を制御することが好ましい。また、制御装置１１は、ファン６と電気的に接続されており、ファン６の風量を制御してもよい。制御装置１１は、図１に示すように鍔２１の内表面２１１に取り付けられている。

制御装置１１は、装着者の体重、年齢、作業場所及び作業工程等の、装着者に関する情報を記憶している。例えば、制御装置１１は、後述する管理装置９１に記憶された装着者に関する情報を通信装置１３を介して得ることができる。または、作業前に装着者に関する情報が制御装置１１に対して直接入力されてもよい。

制御装置１１は、第１湿度センサ５１から受信した吸入空気の温度及び相対湿度に基づいて第１絶対湿度を演算する。相対湿度から絶対湿度を推定するのには各種の近似式があるが、ここでは比較的よく用いられるTenensの式で推定することとし、第１絶対湿度をＸ［ｇ／ｍ^３］、吸入空気の温度をｔ_Ａ［Ｋ］、吸入空気の相対湿度をＲＨ_Ａ［％］、吸入空気の飽和水蒸気圧をｅ_Ａ［ｈＰａ］とした場合、制御装置１１は、下記式（１）及び式（２）からＸを得る。

制御装置１１は、第１絶対湿度（Ｘ）及びファン６の風量に基づき、単位時間当たりに第１流路４１に入る水分の質量を演算する。単位時間当たりに第１流路４１に入る水分の質量をＡ［ｇ／ｍｉｎ］、ファン６の風量をＶ［ｍ^３／ｍｉｎ］とした場合、制御装置１１は、下記式（３）からＡを得る。

制御装置１１は、第２湿度センサ５２から受信した排出空気の温度及び相対湿度に基づいて第２絶対湿度を演算する。第２絶対湿度をＹ［ｇ／ｍ^３］、排出空気の温度をｔ_Ｂ［Ｋ］、排出空気の相対湿度をＲＨ_Ｂ［％］、排出空気の飽和水蒸気圧をｅ_Ｂ［ｈＰａ］とした場合、制御装置１１は、下記式（４）及び式（５）からＹを得る。

制御装置１１は、第２絶対湿度（Ｙ）及びファン６の風量に基づき、単位時間当たりに第２流路４２１、第２流路４２２、第２流路４２３及び第２流路４２４から出る水分の質量の和を演算する。この水分の質量の和をＢ［ｇ／ｍｉｎ］とした場合、制御装置１１は、下記式（６）からＢを得る。

単位時間当たりに装着者の頭部から蒸発した水分の質量をＣ［ｇ／ｍｉｎ］とした場合、制御装置１１は、下記式（７）からＣを得る。以下の説明において、単位時間当たりに装着者の頭部から蒸発した水分の質量（Ｃ）は発汗量と記載される。

図５は、制御装置が算出した発汗量と実測した発汗量とを比較した実験結果を示すグラフである。制御装置１１が上述した方法で算出した発汗量と実測した発汗量とを比較する実験が、人間の頭部を模した装置（マネキンヘッド）を用いて行われた。図５の縦軸は、発汗量の積算値［ｇ］である。図５の実線は、制御装置１１が算出した発汗量の積算値（計算値）の推移を示す。図５の破線は、実測した発汗量の積算値（実測値）の推移を示す。実測した発汗量は、電子天秤を用いて計測した発汗量である。図５に示すように、計算値と実測値との乖離は小さい。制御装置１１は、高い精度で発汗量を算出することができる。制御装置１１が高い精度で発汗量を算出するためには、ファン６の風量の精度を向上させ、且つ各センサのノイズを低減することが望ましい。図５は、時間積算による発汗相当量を表示するようにしたが、単位時間当たりの発汗相当量を表示するようにしてもよい。このようにすれば、ある時間後の発汗量が異常に増加したなどの異常値から熱中症になる可能性が高い等の兆候を判定することができる。

制御装置１１は、発汗量を所定間隔毎に演算し記憶する。制御装置１１は、発汗量の推移に基づき装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。制御装置１１は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。例えば、制御装置１１は、発汗量に関して予め決められた閾値を記憶しており、発汗量が閾値を超えた場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。または、制御装置１１は、発汗量に関して予め決められた閾値及び閾回数を記憶しており、発汗量が閾値を超えた回数が閾回数を超えた場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。または、制御装置１１は、発汗量を積算し、積算した発汗量が閾値を超えた場合に装着者が熱中症になる可能性があると判定する。この場合の閾値は、例えば、装着者の体重の１．５％に相当する質量である（非特許文献１参照）。装着者の体重の減少量は、装着者の全身発汗量で計測できる。熱中症罹患の予防のためには、上述した閾値よりも小さい値を閾値とすることが好ましい。制御装置１１は、頭部の発汗量を算出できるが、予め頭部の発汗量と全身の発汗量との相関を記憶しておくことで、頭部発汗量から全身発汗量（体重の減少量）を推定できる。または、制御装置１１は、所定時間内で積算した発汗量に関して閾値を記憶しており、所定時間内で積算した発汗量が閾値を超えた場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。または、制御装置１１は、所定時間内での積算した発汗量に関する第１閾値と、装着者の周辺の湿球温度（又は乾球温度）に関する第２閾値を記憶しており、第１閾値と第２閾値に基づいて装着者が熱中症になる可能性を判定する。例えば、制御装置１１は、湿球温度が第２閾値を超え且つ所定時間内で積算した発汗量が第１閾値よりも低い場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。

制御装置１１は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、装着者が水分を補給すべきであると判定する。例えば、制御装置１１は、全身発汗量に関して予め決められた閾値を記憶しており、全身発汗量が閾値を超えた場合に、装着者が水分を補給すべきであると判定する。制御装置１１は、発汗量の情報に基づき、装着者が補給すべき水分の量を算出する。例えば、制御装置１１が算出する装着者が補給すべき水分の量は、全身発汗量に相当する水分の量である。なお、制御装置１１が算出する装着者が補給すべき水分の量は、全身発汗量に相当する水分の量とは異なる量であってもよい。

制御装置１１は、体温の推移に基づき装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。例えば、制御装置１１は、装着者の休憩中に体温センサ５６から受信した体温が作業開始前の体温に戻らない場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する（非特許文献１参照）。

制御装置１１は、心拍数の推移に基づき装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。例えば、制御装置１１は、１分間の心拍数が１８０から装着者の年齢を引いた値を超える状態が数分続く場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する。または、制御装置１１は、装着者の作業強度のピークから１分後における１分間の心拍数が１２０を超える場合に、装着者が熱中症になる可能性があると判定する（非特許文献１参照）。

制御装置１１は、環境センサ５４が計測した情報に基づき、暑さ指数（ＷＢＧＴ：Wet Bulb Globe Temperature）を演算する。制御装置１１は、装着者の作業工程を記憶しているので、装着者が屋外にいるか屋内にいるか把握している。装着者が屋外にいる場合、制御装置１１は、湿球温度、乾球温度及び黒球温度に基づき暑さ指数を演算する。装着者が屋内にいる場合、制御装置１１は、湿球温度及び黒球温度に基づき暑さ指数を演算する。制御装置１１は、装着者が熱中症になる可能性があるか否かの判定に暑さ指数も用いることができる。

また、制御装置１１は、発汗量に、体温センサ５６、心拍センサ５８及び環境センサ５４から得た情報を組み合わせて、装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定してもよい。

警報装置１２は、装着者に自身が熱中症になる可能性があることを認識させるための装置である。警報装置１２は、図１に示すように鍔２１の内表面２１１に取り付けられている。装着者が熱中症になる可能性があると制御装置１１が判定した場合、警報装置１２は警報を発する。警報の種類は特に限定されない。警報の例としては、音、光又は振動が挙げられる。また、警報装置１２は、自身に水分補給が必要であることを認識させるための装置である。警報装置１２は、装着者が水分を補給すべきであると制御装置１１が判定した場合、警報装置１２は警報を発する。警報の種類は特に限定されない。警報の例としては、音、光又は振動が挙げられる。例えば、装着者が水分を補給すべきであると制御装置１１が判定した場合、警報装置１２は、制御装置１１が算出した装着者が補給すべき水分の量を表示する。例えば、装着者が水分を補給すべきであると制御装置１１が判定した場合、警報装置１２は、制御装置１１が算出した装着者が補給すべき量の水分を摂取するよう、装着者に音声等で指示する。また、警報装置１２においては、水分補給の指示と、例えば連続作業時間に基づく休憩を促す指示と、が併用されてもよい。

通信装置１３及びアンテナ１４は、制御装置１１が得た情報を管理部９に送信するための装置である。通信装置１３は、図１に示すように鍔２１の内表面２１１に取り付けられている。アンテナ１４は、図１に示すように鍔２１の外表面に取り付けられている。

管理部９は、装着者を監視する管理者がいる場所である。図１に示すように、管理部９は、管理装置９１と、警報装置９２と、を備える。管理装置９１は、複数の頭部装着装置１０から情報を受信する。管理装置９１は、複数の装着者の作業場所、作業工程及び年齢等の情報を記憶している。

管理装置９１は、制御装置１１から得た発汗量及び各センサから得た情報を記憶する。管理装置９１は、発汗量、体温、心拍数及び熱さ指数の推移に基づき、装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。管理装置９１は、発汗量、体温、心拍数及び熱さ指数の推移に基づき、装着者が水分を補給すべきであるか否かを判定する。具体的な判定方法は、制御装置１１の判定方法と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

警報装置９２は、装着者が熱中症になる可能性があることを、管理者に認識させるための装置である。装着者が熱中症になる可能性があると管理装置９１が判定した場合、警報装置９２は、管理者に対して警報を発する。警報装置９２は、装着者が水分を補給すべきであることを管理者に認識させるための装置である。装着者が水分を補給すべきであると管理装置９１が判定した場合、警報装置９２は、管理者に対して警報を発する。警報装置１２と同様に、警報の種類は特に限定されない。また、警報装置９２においては、水分補給の指示と、例えば連続作業時間に基づく休憩を促す指示と、が併用されてもよい。

内殻３及び外殻２の材質は一例に過ぎず、特に限定されない。また頭部装着装置１０は、必ずしも内殻３を備えていなくてもよい。例えば、スペーサ４０が頭部に接することで、外殻２と頭部との間に隙間が形成されていてもよい。

頭部装着装置１０において、必ずしも外部Ｅの空気が第１流路４１から入らなくてもよい。外部Ｅの空気が第２流路４２から入り、第１流路４１から排出されてもよい。このような場合、第２湿度センサ５２は、第１流路４１の出口付近に配置されることが好ましい。

外殻２の外表面に開口する穴から空気が流出又は流入してもよい。外殻２の外表面に開口する穴から空気が流出する場合、第２湿度センサ５２がこの穴に配置されればよい。外殻２の外表面に開口する穴から空気が流入する場合、第２湿度センサ５２は、例えば第１流路４１の下端部に配置されればよい。第１湿度センサ５１は、鍔２１の内表面２１１に配置されてもよいし、外殻２の外表面に開口する穴から空気が流入する場合にはこの穴に配置されてもよい。このように外殻２の外表面に開口する穴から空気が流出又は流入する場合、この穴が第２流路である。

頭部装着装置１０が備える第２湿度センサ５２の数は、必ずしも１つでなくてもよい。例えば、第２流路４２１、第２流路４２２、第２流路４２３及び第２流路４２４のそれぞれに第２湿度センサ５２が配置されていてもよい。このような場合、制御装置１１は、複数の第２湿度センサ５２の計測結果の平均に基づいて、発汗量を演算することが好ましい。

頭部装着装置１０は、必ずしも複数の第２流路４２を有していなくてもよく、少なくとも１つの第２流路４２を有していればよい。すなわち、頭部装着装置１０は、第２流路４２１、第２流路４２２、第２流路４２３及び第２流路４２４の少なくとも１つを有していればよい。

ファン６の風量が制御装置１１により自動で調節される場合、制御装置１１は、排出空気の温度が露点温度未満となった場合にファン６の風量を大きくしてもよい。また、制御装置１１は、発汗量の増加にしたがってファン６の風量を大きくしてもよい。また、ファン６は、第２流路４２から第１流路４１へ送風してもよい。

頭部装着装置１０は、体温センサ５６、心拍センサ５８及び環境センサ５４を備えていなくてもよい。頭部装着装置１０は、センサとして少なくとも第１湿度センサ５１及び第２湿度センサ５２を備えていればよい。また、第１湿度センサ５１及び第２湿度センサ５２は、必ずしも温度及び相対湿度を計測するセンサでなくてもよく、絶対湿度を計測できればよい。例えば、第１湿度センサ５１及び第２湿度センサ５２は、光（近赤外光）を利用した水分計（赤外線水分計）であってもよい。水分には特定の波長の近赤外光を吸収する性質がある。赤外線水分計は、吸光度の大きさに基づいて絶対湿度を計測する。第１湿度センサ５１は、必ずしも内表面２１１に配置されなくてもよく、例えば緩衝材２５の内表面に配置されてもよい。また、ファン６が第２流路４２から第１流路４１へ送風する場合は、第１湿度センサ５１が内表面２０２に配置されてもよい。この場合、第２湿度センサ５２は、例えば緩衝材２５の内表面に配置される。

頭部装着装置１０は、上述したセンサ以外のセンサを備えていてもよい。例えば、頭部装着装置１０は、装着者の脳血流を計測する脳血流センサを備えていてもよい。脳血流センサとしては、近赤外光を用いて頭皮上から非侵襲的に脳機能を計測する装置が知られている。このような装置はＮＩＲＳ（Near Infrared Spectoroscopy）脳計測装置と呼ばれる。また、頭部装着装置１０は、加速度センサを備えていてもよい。これにより、頭部装着装置１０は装着者の眩暈等を検出できる。

頭部装着装置１０は、通信装置１３及びアンテナ１４を備えていなくてもよい。このような場合であっても、頭部装着装置１０が警報装置１２を備えているので、装着者は自身が熱中症になる可能性があることを認識することができる。

頭部装着装置１０は、制御装置１１を備えていなくてもよい。このような場合、第１湿度センサ５１、第２湿度センサ５２、体温センサ５６、心拍センサ５８及び環境センサ５４が計測した情報は、通信装置１３を介して管理装置９１に送信される。そして、管理装置９１は、上述した式（１）から式（７）に基づいて発汗量を演算し、装着者が熱中症になる可能性があるか否かを判定する。なお、頭部装着装置１０が制御装置１１を備えている場合でも、管理装置９１が発汗量を演算してもよい。

制御装置１１及び管理装置９１は、過去に各センサが計測した情報を蓄積し、その情報に基づいて熱中症になる可能性があるか否かの判定基準を変更してもよい。また、制御装置１１及び管理装置９１は、人工知能（Artificial Intelligence：ＡＩ）を有していてもよい。蓄積した情報を人口知能に学習させることで、熱中症になる可能性があるか否かの判定精度を向上させることができる。

頭部装着装置１０は、警報装置１２を備えていなくてもよい。管理部９は、警報装置９２を備えていなくてもよい。ただし、熱中症予防システム１は、警報装置１２及び警報装置９２の少なくとも一方を有していることが好ましい。

以上で説明したように、頭部装着装置１０は、外殻２と、第１流路４１と、第２流路４２と、ファン６と、第１湿度センサ５１と、第２湿度センサ５２と、を備える。ファン６は、外殻２に設けられる。第１流路４１は、装着者の頭部と外殻２との間の隙間である。第２流路４２は、外殻２に設けられ且つ第１流路４１に繋がる。ファン６は、第１流路４１及び第２流路４２の一方から他方へ送風する。第１湿度センサ５１は、第１流路４１及び第２流路４２の一方に入る吸入空気の絶対湿度を計測するための装置である。第２湿度センサ５２は、第１流路４１及び第２流路４２の他方から出る排出空気の絶対湿度を計測するための装置である。

これにより、頭部装着装置１０は、第１湿度センサ５１及び第２湿度センサ５２から得る情報に基づき、装着者の頭部の発汗量を得ることができる。その結果、頭部装着装置１０は、熱中症になる可能性の推定に必要な、作業者である装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。

また、頭部装着装置１０において、ファン６は、排出空気の温度が排出空気の露点温度以上となる風量で送風する。

これにより、排出空気の相対湿度が１００％未満となる。排出空気に含まれる水分による結露が抑制される。このため、第２湿度センサ５２によって得られる絶対湿度の精度が向上する。その結果、頭部装着装置１０は、発汗量の計測精度を向上させることができる。

また、頭部装着装置１０において、第１湿度センサ５１は、外殻２の外部Ｅに位置する。

これにより、第１湿度センサ５１は、装着者の発汗による水蒸気の影響を受けにくくなる。このため、第１湿度センサ５１によって得られる絶対湿度の精度が向上する。

また、頭部装着装置１０において、第１湿度センサ５１は、吸入空気の温度及び相対湿度を計測し、且つ外殻２の内表面（例えば内表面２１１）に位置する。

これにより、外殻２に日射が遮られることで、第１湿度センサ５１に日射が当たりにくくなる。第１湿度センサ５１が計測する吸入空気の温度に誤差が生じにくくなるので、第１湿度センサ５１によって得られる絶対湿度の精度が向上する。

また、頭部装着装置１０において、ファン６は、第１流路４１から第２流路４２に向かって空気を送り、且つ第１流路４１の下流側端部に位置する。第２湿度センサ５２は、ファン６の下流に位置する。

これにより、汗による水蒸気を含む空気がファン６で撹拌されるので、ファン６の下流では絶対湿度の分布が均一になりやすい。また、第２流路４２が複数ある場合には、第２流路４２間での絶対湿度の差が抑制される。したがって、第２湿度センサ５２によって得られる絶対湿度の精度が向上する。

また、頭部装着装置１０は、装着者の体温を計測する体温センサ５６を備える。これにより、頭部装着装置１０は、装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。

また、頭部装着装置１０において、体温センサ５６は、深部体温を計測する。これにより、頭部装着装置１０は、装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。

また、頭部装着装置１０は、装着者の心拍数を計測する心拍センサ５８を備える。これにより、頭部装着装置１０は、装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。

また、頭部装着装置１０は、装着者の周辺の湿球温度及び黒球温度を計測する環境センサ５４を備える。これにより、頭部装着装置１０は、装着者の身体の状態をより高い精度で計測できる。

また、頭部装着装置１０は、制御装置１１と、警報装置１２と、を備える。制御装置１１は、第１湿度センサ５１及び第２湿度センサ５２から得た情報に基づき装着者の発汗量を演算する。警報装置１２は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に警報を発する。

大量の発汗は熱中症の初期症状であるため（非特許文献２参照）、頭部装着装置１０は、装着者に熱中症の初期症状が出ているか否かを検出できる。すなわち、頭部装着装置１０は、早期に熱中症を検出できる。頭部装着装置１０は、熱中症になる可能性の推定精度を向上させることができる。警報装置１２により、装着者は、自身が熱中症になる可能性があることを早期に認識することができる。したがって、頭部装着装置１０は、熱中症の重症化を抑制できる。

また、熱中症予防システム１は、頭部装着装置１０と、管理装置９１と、を備える。頭部装着装置１０は、第１湿度センサ５１及び第２湿度センサ５２から得られた情報を無線通信により送信する通信装置１３を備える。管理装置９１は、通信装置１３から情報を受信し装着者の発汗量を記憶する。

これにより、管理装置９１は、離れた場所にいる装着者に熱中症の初期症状が出ているか否かを検出できる。すなわち、熱中症予防システム１は、早期に熱中症を検出できる。熱中症予防システム１は、熱中症になる可能性の推定精度を向上させることができる。管理者は、装着者が熱中症になる可能性があることを管理装置９１によって認識することができる。したがって、熱中症予防システム１は、熱中症の重症化を抑制できる。

また、熱中症予防システム１は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に管理者に対して警報を発する警報装置９２を備える。

これにより、管理者は、装着者が熱中症になる可能性があることを早期に認識することができる。したがって、熱中症の重症化が抑制される。

また、熱中症予防システム１において、頭部装着装置１０は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に装着者に対して警報を発する警報装置１２を備える。

これにより、装着者は、自身が熱中症になる可能性があることを早期に認識することができる。したがって、熱中症の重症化が抑制される。

水分補給警告システム１は、頭部装着装置１０と、管理装置９１と、を備える。頭部装着装置１０は、第１湿度センサ５１及び第２湿度センサ５２から得られた情報を無線通信により送信する通信装置１３を備える。管理装置９１は、通信装置１３から情報を受信し装着者の発汗量を記憶し、表示する。

これにより、管理装置９１は、離れた場所にいる装着者に水分補給が必要か否かを検出できる。管理者は、装着者に水分補給が必要であることを管理装置９１によって認識することができ、装着者に水分補給や休憩を指示することができる。したがって、水分補給警告システム１は、装着者の発汗による体内水分減少に起因する熱中症罹患を予防することができる。水分補給警告システム１は、頭部装着装置１０を着用する装着者の安全な労務管理に資する。

また、水分補給警告システム１は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、管理者に対して警報を発する警報装置９２を備える。

これにより、管理者は、装着者に水分補給が必要であることを早期に認識することができる。したがって、装着者の発汗による体内水分減少に起因する熱中症罹患を予防することができる。

また、水分補給警告システム１において、頭部装着装置１０は、発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、装着者に対して警報を発する警報装置１２を備える。

これにより、装着者は、自身の発汗による体内水分減少によって自身に水分補給が必要な状態になったことを早期に認識することができる。これにより、装着者は、適切な量の水分を自発的に摂取したり、休憩を取ったりすることができる。したがって、装着者の発汗による体内水分減少による熱中症罹患を予防することができる。水分補給警告システム１においては、警報装置９２を用いた管理者による水分摂取の指示と、警報装置１２を用いた装着者への自発的な水分摂取の指示と、が併用されてもよい。

１ 熱中症予防システム、水分補給警告システム
１０ 頭部装着装置
１１ 制御装置
１２ 警報装置
１３ 通信装置
１４ アンテナ
１６ バッテリー
２ 外殻
２１ 鍔
２１１ 内表面
２０ 本体
２０１ 下端部
２０２ 内表面
２５ 緩衝材
２５０、２５１、２５２、２５３、２５４ 凹部
３ 内殻
４０ スペーサ
４１ 第１流路
４２、４２１、４２２、４２３、４２４ 第２流路
５１ 第１湿度センサ
５２ 第２湿度センサ
５４ 環境センサ
５６ 体温センサ
５８ 心拍センサ
６ ファン
９ 管理部
９１ 管理装置
９２ 警報装置
Ｅ 外部

Claims (18)

1. 外殻と、
   装着者の頭部と前記外殻との間の隙間である第１流路と、
   前記外殻に設けられ且つ前記第１流路に繋がる第２流路と、
   前記第１流路及び前記第２流路の一方から他方へ送風するファンと、
   前記第１流路及び前記第２流路の一方に入る吸入空気の絶対湿度を計測するための第１湿度センサと、
   前記第１流路及び前記第２流路の他方から出る排出空気の絶対湿度を計測するための第２湿度センサと、
   を備え、
   前記第２流路は、前記第１流路よりも外側の前記外殻の内部に形成され、前記外殻の下端部に排出空気を排出し、
   前記第２湿度センサは、前記第２流路に配置される頭部装着装置。
2. 前記ファンは、前記排出空気の温度が前記排出空気の露点温度以上となる風量で送風する
   請求項１に記載の頭部装着装置。
3. 前記第１湿度センサは、前記外殻の外部に位置する
   請求項１又は２に記載の頭部装着装置。
4. 第１湿度センサは、前記吸入空気の温度及び相対湿度を計測し、且つ前記外殻の内表面に位置する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の頭部装着装置。
5. 前記ファンは、前記第１流路から前記第２流路に向かって空気を送り、且つ前記第１流路の下流側端部に位置し、
   前記第２湿度センサは、前記ファンの下流に位置する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の頭部装着装置。
6. 前記装着者の体温を計測する体温センサを備える
   請求項１から５のいずれか１項に記載の頭部装着装置。
7. 前記体温センサは、深部体温を計測する
   請求項６に記載の頭部装着装置。
8. 前記装着者の心拍数を計測する心拍センサを備える
   請求項１から７のいずれか１項に記載の頭部装着装置。
9. 前記装着者の周辺の湿球温度及び黒球温度を計測する環境センサを備える
   請求項１から８のいずれか１項に記載の頭部装着装置。
10. 前記第１湿度センサ及び前記第２湿度センサから得た情報に基づき前記装着者の発汗量を演算する制御装置と、
    前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に警報を発する警報装置と、
    を備える請求項１から９のいずれか１項に記載の頭部装着装置。
11. 請求項１から９のいずれか１項に記載の頭部装着装置と、管理装置と、を備え、
    前記頭部装着装置は、前記第１湿度センサ及び前記第２湿度センサから得られた情報を無線通信により送信する通信装置を備え、
    前記管理装置は、前記通信装置から情報を受信し前記装着者の発汗量を記憶する
    熱中症予防システム。
12. 前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、管理者に対して警報を発する警報装置を備える
    請求項１１に記載の熱中症予防システム。
13. 前記頭部装着装置は、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、前記装着者に対して警報を発する警報装置を備える
    請求項１１に記載の熱中症予防システム。
14. 請求項１から９のいずれか１項に記載の頭部装着装置と、管理装置と、を備え、
    前記頭部装着装置は、前記第１湿度センサ及び前記第２湿度センサから得られた情報を無線通信により送信する通信装置を備え、
    前記管理装置は、前記通信装置から情報を受信し前記装着者の発汗量を記憶する
    水分補給警告システム。
15. 前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、管理者に対して警報を発する警報装置を備える
    請求項１４に記載の水分補給警告システム。
16. 前記頭部装着装置は、前記発汗量の推移が所定の条件を満たした場合に、前記装着者に対して警報を発する警報装置を備える
    請求項１４に記載の水分補給警告システム。
17. 前記第１湿度センサ及び前記第２湿度センサから得た情報に基づき前記装着者の頭部発汗量を演算し、前記頭部発汗量から全身発汗量を推定する制御装置を備える
    請求項１から９のいずれか１項に記載の頭部装着装置。
18. 前記制御装置は、前記頭部発汗量と前記全身発汗量との相関を記憶している
    請求項１７に記載の頭部装着装置。

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