JP7411948B2 - 衣服、熱中症予防システム及び水分補給警告システム - Google Patents
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Description
本発明は、衣服、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。
「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衣服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、本開示の一態様の衣服は、装着者の身体の少なくとも一部を覆う衣服本体と、前記衣服本体に取り付けられ、前記衣服本体の外部から内部へ送風するファンと、前記ファンから前記衣服本体の内部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、前記衣服本体の内部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。
衣服の望ましい態様として、前記ファンの風量を計測するための風量計測装置を備える。
衣服の望ましい態様として、前記風量計測装置は、前記ファンの空気の入口又は出口に設けられる風量センサである。
衣服の望ましい態様として、前記風量計測装置は、前記ファンの空気の入口及び出口の差圧を計測するための圧力センサを含み、前記圧力センサから得た情報に基づき前記ファンの風量を演算する制御装置を備える。
衣服の望ましい態様として、前記風量計測装置は、前記ファンを駆動する電源電圧を検出する検出機構を含み、前記検出機構から得た情報に基づき前記ファンの風量を演算する制御装置を備える。
衣服の望ましい態様として、前記ファンは、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。
衣服の望ましい態様として、前記衣服本体は、身頃と、前記身頃に接続される袖と、を備え、前記ファンは、前記身頃に位置し、前記第２湿度センサは、前記袖の内表面に位置する。
衣服の望ましい態様として、前記衣服本体は、前記装着者の腰及び臀部を覆う腰部と、前記腰部に接続され前記装着者の脚を覆う脚部と、を備え、前記ファンは、前記腰部に位置し、前記第２湿度センサは、前記脚部２６の内表面に位置する。
衣服の望ましい態様として、前記衣服本体は、身頃と、前記身頃に接続される袖と、前記身頃に接続され前記装着者の腰及び臀部を覆う腰部と、前記腰部に接続され前記装着者の脚を覆う脚部と、を備え、前記ファンは、前記身頃又は前記腰部に位置し、前記第２湿度センサは、前記袖又は前記脚部の内表面に位置する。
衣服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。
衣服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。
衣服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。
衣服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。
衣服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、上述した衣服と、管理装置と、を備え、前記衣服は、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、前記衣服は、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。
本開示の一態様の水分補給警告システムは、上述した衣服と、管理装置と、を備え、前記衣服は、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。
水分補給警告システムの望ましい態様として、前記衣服は、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衣服を提供することができる。
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、実施形態の衣服の断面図である。
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、実施形態の衣服の断面図である。
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、衣服１０と、管理部９と、を含む。
衣服１０は、作業者の上半身に装着される。以下の説明において、衣服１０を装着する人間を装着者と記載する。図１及び図２に示すように、衣服１０は、衣服本体２と、ファン６と、バッテリー１６と、第１湿度センサ５１と、第２湿度センサ５２１と、第２湿度センサ５２２と、第２湿度センサ５２３と、風量センサ６１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。
図１に示すように、衣服本体２は、装着者の身体の一部を覆う。本実施形態の衣服本体２は、長袖の上着である。衣服本体２の材料は、透湿性の低い材料である好ましい。例えば衣服本体２の材料として、綿、ナイロン、ポリエステル等又はそれらの混紡が挙げられる。衣服本体２の全体で形成される空間の温湿度計測を行う方が、発汗量計測精度は向上すると考えられるので、衣服本体２からの空気流出はなるべく防いだ方が好ましい。そのため、さらに衣服本体２の気密性を向上させるため、衣服本体２に防風性又は防水性のコーティング材料を付着させてもよい。衣服本体２は、身頃２０と、袖２１と、袖２２と、襟２３と、を備える。身頃２０は、装着者の胴体を覆う部材である。袖２１、袖２２及び襟２３は、身頃２０に接続される。袖２１及び袖２２は、装着者の腕を覆う部材である。袖２１、袖２２は、裾が装着者の手首周辺に位置するような長さを有する。襟２３は、装着者の首を覆う部材である。以下の説明において、衣服本体２で囲まれる領域を内部Ｉとし、内部Ｉの外側の領域を外部Ｅとする。装着者が汗をかくと、内部Ｉに水蒸気が供給される。
図１に示すように、ファン６は、身頃２０に設けられる。ファン６の数は、例えば２つである。２つのファン６は、身頃２０の後ろ部分（後ろ身頃）に配置される。ファン６は外部Ｅの空気を内部Ｉに送る。すなわち、ファン６は、装着者の身体と衣服本体２との間の空間に向かって送風する。汗による水蒸気を含む内部Ｉの空気が、ファン６によって外部Ｅに排出される。ファン６の風量は、風量センサ６１によって計測される。ファン６は、風量が所定の値になるように、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、内部Ｉ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５０００ｌ／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。
第１湿度センサ５１は、ファン６から内部Ｉ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１に示すように、第１湿度センサ５１は衣服本体２の外表面に位置する。第１湿度センサ５１は身頃２０の外表面に位置する。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５２１、第２湿度センサ５２２及び第２湿度センサ５２３は、内部Ｉ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２に示すように、第２湿度センサ５２１、第２湿度センサ５２２及び第２湿度センサ５２３は、衣服本体２の内表面に位置する。第２湿度センサ５２１は、袖２１の内表面に位置する。第２湿度センサ５２２は、袖２２の内表面に位置する。第２湿度センサ５２３は、襟２３の内表面に位置する。第２湿度センサ５２は、内部Ｉの空気の温度及び相対湿度を計測する。なお、以下の説明において、第２湿度センサ５２１、第２湿度センサ５２２及び第２湿度センサ５２３をそれぞれ区別する必要がない場合には、第２湿度センサ５２と記載される。
風量センサ６１は、ファン６の風量を計測するためのセンサである。風量センサ６１は、ファン６の空気の出口に取り付けられている。風量センサ６１は、ファン６の空気の入口に取り付けられてもよい。ファン６の風量を計測する風量計測装置は、風量センサ６１に限定されない。風量計測装置は、ファン６の差圧を計測するための圧力センサを含んでもよい。ファン６の風量は、後述の制御装置１１によって、圧力センサから得た情報に基づいて演算される。風量計測装置は、ファン６を駆動する電源電圧を検出する検出機構を含んでもよい。ファン６の風量は、後述の制御装置１１によって、検出機構から得た情報に基づいて演算される。
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２に示すように、衣服本体２の内表面に取り付けられている。体温センサ５６は、袖２１の内表面に位置する。体温センサ５６は、装着者の皮膚に面する位置に配置される。体温センサ５６は、装着者の皮膚に接することが好ましい。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２に示すように、衣服本体２の内表面に取り付けられている。心拍センサ５８は、身頃２０の前部分（前身頃）に位置する。心拍センサ５８は、装着者の心臓に近い位置に配置される。心拍センサ５８は、装着者の皮膚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、衣服本体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、風量センサ６１、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に示すように衣服本体２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／ｍ３］、吸入空気の温度をｔＡ［Ｋ］、吸入空気の相対湿度をＲＨＡ［％］、吸入空気の飽和水蒸気圧をｅＡ［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）及び風量センサ６１から受信したファン６の風量に基づき、単位時間当たりに内部Ｉに入る水分の質量を演算する。単位時間当たりに内部Ｉに入る水分の質量をＡ［ｇ／ｍｉｎ］、ファン６の風量をＶ［ｍ３／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５２１、第２湿度センサ５２２及び第２湿度センサ５２３の少なくとも１つ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／ｍ３］、排出空気の温度をｔＢ［Ｋ］、排出空気の相対湿度をＲＨＢ［％］、排出空気の飽和水蒸気圧をｅＢ［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、単位時間当たりに内部Ｉ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上半身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上半身から蒸発した水分の質量（Ｃ）は発汗量と記載される。
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。
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に示すように衣服本体２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に示すように衣服本体２に取り付けられている。アンテナ１４は、図１に示すように衣服本体２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、複数の衣服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。
なお、制御装置１１は、第２湿度センサ５２１、第２湿度センサ５２２及び第２湿度センサ５２３のうち２つ以上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絶対湿度を演算してもよい。例えば、制御装置１１は、第２湿度センサ５２１及び第２湿度センサ５２２の計測結果の平均に基づいて、発汗量を演算する。また、衣服１０は、必ずしも第２湿度センサ５２１、第２湿度センサ５２２及び第２湿度センサ５２３を備えなくてもよい。衣服１０は、第２絶対湿度を計測するためのセンサ（第２湿度センサ）を少なくとも１つ備えていればよい。
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。
衣服１０は、風量センサ６１、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。衣服１０は、風量センサ６１に代えて、ファン６の差圧を計測する圧力センサ又はファン６を駆動する電源電圧を検出する検出機構を備えてもよい。衣服１０は、少なくとも、ファン６の風量を計測することが可能であれば、どのように風量を計測してもよい。衣服１０は、センサとして第１湿度センサ５１と、第２湿度センサ５２１、第２湿度センサ５２２及び第２湿度センサ５２３の少なくとも１つと、を備えていればよい。また、第１湿度センサ５１、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の位置は、身頃２０の外表面に限定されず、例えばファン６の内部等であってもよい。第２湿度センサ５２の位置は、衣服本体２の内表面に限定されず、例えば袖２１又は袖２２の裾等であってもよい。
衣服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、衣服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。このような装置は近赤外線分光法（ＮＩＲＳ：Near Infrared Spectroscopy）脳計測装置と呼ばれる。また、衣服１０は、加速度センサを備えていてもよい。これにより、衣服１０は装着者の眩暈等を検出できる。
装着者が衣服本体２の内側に下着を着る場合、衣服１０は、下着への汗の吸収量を検出する吸収量検出装置を備えていてもよい。この場合、制御装置１１は、算出した発汗量を、吸収量検出装置から得た情報に基づいて補正することができる。
衣服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、衣服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。
衣服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、風量センサ６１、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、衣服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（ＡＩ：Artificial Intelligence）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。
衣服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、衣服１０は、衣服本体２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。衣服本体２は、装着者の身体の少なくとも一部を覆う。ファン６は、衣服本体２に取り付けられ、衣服本体２の外部Ｅから内部Ｉへ送風する。第１湿度センサ５１は、ファン６から衣服本体２の内部Ｉ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、衣服本体２の内部Ｉ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、衣服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、装着者の体の発汗量を得ることができる。その結果、衣服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、衣服１０は、ファン６の風量を計測するための風量計測装置（風量センサ６１）を備える。これにより、風量計測装置（風量センサ６１）によって、リアルタイム計測による風量の補正が可能である。より正確な風量値に基づいて、装着者の発汗量を演算することができるので、より好適に装着者の発汗量を得ることができる。
また、衣服１０は、風量計測装置は、ファン６の空気の入口又は空気出口に設けられる風量センサ６１である。これにより、容易にファン６の風量を計測することができる。
また、衣服１０は、風量センサ６１に代えて、ファン６の空気の入口及び出口の差圧を計測するための圧力センサを備えてもよい。衣服１０は、圧力センサから得た情報に基づきファン６の風量を演算する制御装置１１を備えてもよい。これにより、容易にファン６の風量を計測することができる。
また、衣服１０は、風量センサ６１に代えて、ファン６を駆動する電源電圧を検出する検出機構を備えてもよい。衣服１０は、検出機構から得た情報に基づきファン６の風量を演算する制御装置１１を備えてもよい。これにより、容易にファン６の風量を計測することができる。
また、衣服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、衣服１０は、発汗量の計測精度を向上させることができる。
また、衣服１０において、衣服本体２は、身頃２０と、身頃２０に接続される袖２１（袖２２）と、を備える。ファン６は、身頃２０に位置する。第２湿度センサ５２１（第２湿度センサ５２２）は、袖２１（袖２２）の内表面に位置する。
これにより、第２湿度センサ５２１（第２湿度センサ５２２）は、装着者の脇の下を通過した空気を計測する。このため、衣服１０によって計測される発汗量と実際に装着者の身体から生じた発汗量との乖離が小さくなる。衣服１０は、発汗量の計測精度を向上させることができる。
また、衣服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、衣服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、衣服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、衣服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、衣服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、衣服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、衣服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、衣服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、衣服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）、衣服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、衣服１０は、早期に熱中症を検出できる。衣服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、衣服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、衣服１０と、管理装置９１と、を備える。衣服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、衣服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、衣服１０と、管理装置９１と、を備える。衣服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、衣服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、衣服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。
（第１変形例）
図３は、第１変形例の衣服の背面図である。図３に示すように、第１変形例の衣服１０Ａは、衣服本体２Ａと、第２湿度センサ５２１Ａと、第２湿度センサ５２２Ａと、を備える。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図３は、第１変形例の衣服の背面図である。図３に示すように、第１変形例の衣服１０Ａは、衣服本体２Ａと、第２湿度センサ５２１Ａと、第２湿度センサ５２２Ａと、を備える。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
衣服本体２Ａは、ズボンである。衣服本体２Ａは、腰部２５と、脚部２６と、脚部２７と、を備える。腰部２５は、装着者の腰及び臀部を覆う部材である。脚部２６及び脚部２７は、装着者の脚を覆う部材である。脚部２６及び脚部２７は、筒状であって腰部２５に接続される。脚部２６及び脚部２７は、裾が装着者の足首周辺に位置するような長さを有する。ファン６は、腰部２５に設けられる。ファン６は、腰部２５の後ろ部分（後ろ身頃）に配置される。
第２湿度センサ５２１Ａ及び第２湿度センサ５２２Ａは、衣服本体２の内表面に位置する。第２湿度センサ５２１Ａは、脚部２６の内表面に位置する。第２湿度センサ５２２Ａは、脚部２７の内表面に位置する。なお、以下の説明において、第２湿度センサ５２１Ａ及び第２湿度センサ５２２Ａをそれぞれ区別する必要がない場合には、第２湿度センサ５２Ａと記載される。
制御装置１１は、第２湿度センサ５２１Ａ及び第２湿度センサ５２２Ａの少なくとも１つ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。なお、制御装置１１は、第２湿度センサ５２１Ａ及び第２湿度センサ５２２Ａ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絶対湿度を演算してもよい。例えば、制御装置１１は、第２湿度センサ５２１Ａ及び第２湿度センサ５２２Ａの計測結果の平均に基づいて、発汗量を演算してもよい。
上述したように、衣服本体２は、装着者の腰及び臀部を覆う腰部２５と、腰部２５に接続される脚部２６（脚部２７）と、を備える。ファン６は、腰部２５に位置する。第２湿度センサ５２１Ａ（第２湿度センサ５２２Ａ）は、脚部２６（脚部２７）の内表面に位置する。
これにより、第２湿度センサ５２１Ａ（第２湿度センサ５２２Ａ）は、装着者の股間を通過した空気を計測する。このため、衣服１０Ａによって計測される発汗量と実際に装着者の身体から生じた発汗量との乖離が小さくなる。衣服１０Ａは、発汗量の計測精度を向上させることができる。
（第２変形例）
図４は、第２変形例の衣服の背面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図４は、第２変形例の衣服の背面図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図４に示すように、第２変形例の衣服１０Ｂは、衣服本体２Ｂを備える。衣服本体２Ｂは、衣服本体２Ｂは、上着部１０１と、ズボン部１０２と、を備える。上着部１０１は、実施形態の衣服本体２と同様に、身頃２０と、袖２１と、袖２２と、襟２３と、を備える。ズボン部１０２は、第１変形例の衣服本体２Ａと同様に、腰部２５と、脚部２６と、脚部２７と、を備える。衣服本体２Ｂにおいては、身頃２０と腰部２５とが接続されている。すなわち、上着部１０１及びズボン部１０２が一体となっている。図４に示すように、ファン６は、身頃２０に設けられる。なお、ファン６は、腰部２５に設けられてもよい。
制御装置１１は、第２湿度センサ５２１、第２湿度センサ５２２、第２湿度センサ５２３、第２湿度センサ５２１Ａ及び第２湿度センサ５２２Ａの少なくとも１つ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。なお、制御装置１１は、第２湿度センサ５２１、第２湿度センサ５２２、第２湿度センサ５２３、第２湿度センサ５２１Ａ及び第２湿度センサ５２２Ａのうち２つ以上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絶対湿度を演算してもよい。
上述したように、衣服本体２は、身頃２０と、身頃２０に接続される袖２１（袖２２）と、身頃２０に接続され装着者の腰及び臀部を覆う腰部２５と、腰部２５に接続される脚部２６（脚部２７）と、を備える。ファン６は、身頃２０又は腰部２５に位置する。第２湿度センサ（第２湿度センサ５２又は第２湿度センサ５２Ａ）は、袖２１（袖２２）又は脚部２６（脚部２７）の内表面に位置する。
これにより、第２湿度センサ５２又は第２湿度センサ５２Ａは、装着者の脇の下又は装着者の股間を通過した空気を計測する。このため、衣服１０Ｂによって計測される発汗量と実際に装着者の身体から生じた発汗量との乖離が小さくなる。衣服１０Ｂは、発汗量の計測精度を向上させることができる。
１ 熱中症予防システム、水分補給警告システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ 衣服
１０１ 上着部
１０２ ズボン部
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、２Ａ、２Ｂ 衣服本体
２０ 身頃
２１、２２ 袖
２３ 襟
２５ 腰部
２６、２７ 脚部
５１ 第１湿度センサ
５２（５２１、５２２、５２３）、５２Ａ（５２１Ａ、５２２Ａ） 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
６１ 風量センサ（風量計測装置）
９ 管理部
９１ 管理装置
９２ 警報装置
Ｉ 内部
Ｅ 外部
１０、１０Ａ、１０Ｂ 衣服
１０１ 上着部
１０２ ズボン部
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、２Ａ、２Ｂ 衣服本体
２０ 身頃
２１、２２ 袖
２３ 襟
２５ 腰部
２６、２７ 脚部
５１ 第１湿度センサ
５２（５２１、５２２、５２３）、５２Ａ（５２１Ａ、５２２Ａ） 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
６１ 風量センサ（風量計測装置）
９ 管理部
９１ 管理装置
９２ 警報装置
Ｉ 内部
Ｅ 外部
Claims (17)
- 装着者の身体の少なくとも一部を覆う衣服本体と、
前記衣服本体に取り付けられ、前記衣服本体の外部から内部へ送風するファンと、
前記ファンから前記衣服本体の内部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、
前記衣服本体の内部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、
前記衣服本体は、身頃と、前記身頃の左右に接続される一対の袖と、前記身頃の上部に接続される襟とを有し、
前記ファンは、前記身頃に配置され、
前記第１湿度センサは、前記身頃の外表面に配置され、
前記第２湿度センサは、前記一対の袖と、前記襟のそれぞれの内表面に配置される衣服。 - 前記ファンの風量を計測するための風量計測装置を備える
請求項１に記載の衣服。 - 前記風量計測装置は、前記ファンの空気の入口又は出口に設けられる風量センサである
請求項２に記載の衣服。 - 前記風量計測装置は、前記ファンの空気の入口及び出口の差圧を計測するための圧力センサを含み、
前記圧力センサから得た情報に基づき前記ファンの風量を演算する制御装置を備える
請求項２に記載の衣服。 - 前記風量計測装置は、前記ファンを駆動する電源電圧を検出する検出機構を含み、
前記検出機構から得た情報に基づき前記ファンの風量を演算する制御装置を備える
請求項２に記載の衣服。 - 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から５のいずれか１項に記載の衣服。 - 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６のいずれか１項に記載の衣服。 - 前記体温センサは、深部体温を計測する
請求項７に記載の衣服。 - 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８のいずれか１項に記載の衣服。 - 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９のいずれか１項に記載の衣服。 - 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１０のいずれか１項に記載の衣服。 - 請求項１から１０のいずれか１項に記載の衣服と、管理装置と、を備え、
前記衣服は、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。 - 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１２に記載の熱中症予防システム。 - 前記衣服は、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１２に記載の熱中症予防システム。 - 請求項１から１０のいずれか１項に記載の衣服と、管理装置と、を備え、
前記衣服は、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。 - 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１５に記載の水分補給警告システム。 - 前記衣服は、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１５に記載の水分補給警告システム。
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