PL226453B1 - Sweat-cloth for industrial protective helmets - Google Patents

Sweat-cloth for industrial protective helmets

Info

Publication number
PL226453B1
PL226453B1 PL411183A PL41118315A PL226453B1 PL 226453 B1 PL226453 B1 PL 226453B1 PL 411183 A PL411183 A PL 411183A PL 41118315 A PL41118315 A PL 41118315A PL 226453 B1 PL226453 B1 PL 226453B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
integrated
sweatband
sensor
helmet
sensors
Prior art date
Application number
PL411183A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL411183A1 (en
Inventor
Łukasz Pochylski
Original Assignee
Intellimotion Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intellimotion Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością filed Critical Intellimotion Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority to PL411183A priority Critical patent/PL226453B1/en
Publication of PL411183A1 publication Critical patent/PL411183A1/en
Publication of PL226453B1 publication Critical patent/PL226453B1/en

Links

Landscapes

  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)
  • Helmets And Other Head Coverings (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest potnik do przemysłowych hełmów ochronnych. Wynalazek jest przeznaczony do ochrony zdrowia i życia pracowników zatrudnionych w gałęziach przemysłu takich jak: budownictwo, górnictwo, produkcja, transport, energetyka, a także w ratownictwie i pożarnictwie. Szczególnie korzystnie, wynalazek może być stosowany przez pracowników dołowych oraz ratowników zatrudnionych w górnictwie, to znaczy tam gdzie panują surowe warunki zagrożenia klimatycznego.The subject of the invention is a sweatband for industrial safety helmets. The invention is intended to protect the health and life of workers employed in industries such as: construction, mining, production, transport, energy, as well as in rescue and firefighting. Particularly advantageously, the invention can be used by underground workers and rescue workers employed in mining, i.e. where severe climatic hazard conditions prevail.

Z opisu zgłoszeniowego nr US 07/107 269 z dnia 9 października 1987 znany jest potnik używany do wspomagania ćwiczeń fizycznych. Urządzenie jest przeznaczone do używania podczas treningów sportowych w celu zminimalizowania ilości przerw podczas ćwiczeń. Urządzenie składa się z potnika w kształcie opaski na głowę, w którym jest umieszczona elastyczna folia z fluorku winylidenu (PVDF film), na której jest umieszczony układ elektroniczny. Układ elektroniczny składa się między innymi z czujnika tętna, czujnika tempa, przycisków aktywujących funkcje, dousznego zestawu słuchawkowego oraz bazuje na mikrokomputerze do przetwarzania danych i sterowania całym urządzeniem. Czujniki są połączone z mikrokomputerem sygnałami analogowymi za pośrednictwem wzmacniaczy operacyjnych lub filtrów. Urządzenie podczas pracy mierzy puls i tempo ćwiczeń oraz nadaje komunikaty głosowe dot. pomiarów oraz ćwiczeń pomocnych podczas treningu. Funkcje są aktywowane za pomocą przycisków umieszczonych na obwodzie potnika.From application description US 07/107 269 of October 9, 1987, a sweat sweat is known to be used to support physical exercise. The device is intended to be used during sports training in order to minimize the number of interruptions during exercise. The device consists of a headband-shaped sweatband in which a flexible vinylidene fluoride (PVDF film) is placed, on which an electronic circuit is placed. The electronic system consists of, among others, a heart rate sensor, a pace sensor, buttons activating functions, an in-ear headset and is based on a microcomputer for data processing and control of the entire device. The sensors are connected to the microcomputer by analog signals via operational amplifiers or filters. During work, the device measures the pulse and pace of exercises and transmits voice messages regarding measurements and exercises helpful during training. The functions are activated by buttons located around the perimeter of the sweatband.

Z opisu chińskiego wzoru użytkowego nr CN 201 928 272 (U) z dnia 8 grudnia 2010 r. znany jest hełm ochronny z bezprzewodowym systemem nadawczym dla górników używany w celu monitorowania stanu zdrowia górników i usprawnienia akcji ratunkowych po wystąpieniu wypadku. Urządzenie składa się z komponentów, takich jak układ sterujący z mikroprocesorem, układ nadawczoodbiorczy wraz z zestawem słuchawkowym i mikrofonem, czujnik gazu, dwa czujniki pulsu, akumulator, latarki LED. Komponenty są umieszczone w różnych miejscach hełmu, zarówno po stronie wewnętrznej, jak i zewnętrznej skorupy hełmu. Czujniki pulsu są zamocowane do pasa głównego hełmu. Latarka LED jest zamocowana do zewnętrznej skorupy hełmu nad daszkiem w celu oświetlania przestrzeni przed górnikiem. Komponenty są ze sobą połączone okablowaniem, które jest mocowane do elementów konstrukcyjnych hełmu. Urządzenie, za pośrednictwem dodatkowych nadajników w tunelach górniczych, przesyła pomiary z czujników do naziemnego centrum zarządzania. Dzięki temu, w sytuacjach awaryjnych, centrum zarządzania posiada informacje dotyczące stanu zdrowia górników w kopalni oraz może się z nimi porozumiewać głosowo. Dodatkowo, w przypadku wykrycia zbyt dużej ilości stężonego gazu, urządzenie zaalarmuje górnika poprzez alarm dźwiękowy w słuchawce.Chinese utility model description no. CN 201 928 272 (U) of 8 December 2010 discloses a safety helmet with a wireless transmission system for miners used to monitor the health of miners and to facilitate rescue operations after an accident. The device consists of components such as a control system with a microprocessor, a transmitting and receiving system with a headset and a microphone, a gas sensor, two pulse sensors, a battery, and LED flashlights. The components are positioned at different locations on the helmet, both on the inside and outside of the helmet shell. The pulse sensors are attached to the helmet's headband. An LED flashlight is attached to the outer helmet shell above the visor to illuminate the space in front of the miner. The components are interconnected by wiring that is attached to the helmet's structural components. The device, via additional transmitters in mining tunnels, sends measurements from sensors to the ground management center. Thanks to this, in emergency situations, the management center has information about the health of miners in the mine and can communicate with them by voice. Additionally, if too much concentrated gas is detected, the device will alert the miner through an audible alarm in the handset.

Z opisu chińskiego wzoru użytkowego nr CN 202 980 317 (U) z dnia 27 listopada 2012 r. znany jest inteligentny hełm do zastosowania przez górników. Urządzenie składa się z układu radiowego, modułu świetlnego opartego na diodach LED, mikrokontrolera, urządzenia komunikacyjnego, czujnika temperatury ciała, czujnika częstości oddechów, czujnika pulsu, trzyosiowego czujnika przyśpieszenia, czujnika temperatury otoczenia, czujnika tlenku węgla, czujnika wilgotności, czujnika gazu, wyświetlacza, mikrofonu, głośnika, pamięci masowej i zasilacza. Komponenty są umieszczone w różnych miejscach na skorupie hełmu oraz na innych elementach konstrukcyjnych. Urządzenie podczas pracy realizuje funkcje bezprzewodowej identyfikacji i lokalizacji górnika w czasie rzeczywistym, śledzi przebytą przez górnika drogę, mierzy środowisko otoczenia i kondycję fizyczną górnika, pozwala na bezprzewodowe monitorowanie górnika oraz przesyłanie bezprzewodowych komunikatów głosowych oraz komunikatów na wyświetlaczu.A smart helmet for use by miners is known from Chinese utility model description No CN 202 980 317 (U) of 27 November 2012. The device consists of a radio system, LED-based light module, microcontroller, communication device, body temperature sensor, respiratory rate sensor, pulse sensor, three-axis acceleration sensor, ambient temperature sensor, carbon monoxide sensor, humidity sensor, gas sensor, display, microphone, speaker, storage and power adapter. The components are located in various places on the helmet shell and on other structural elements. During operation, the device performs the functions of wireless identification and location of the miner in real time, tracks the path traveled by the miner, measures the environment and physical condition of the miner, allows for wireless monitoring of the miner and sending wireless voice messages and messages on the display.

Z opisu zgłoszeniowego nr AU 2012 271 910 z dnia 21 grudnia 2012 r. znany jest system monitorowania mózgu montowany w czapce z daszkiem lub innym nakryciu głowy posiadającym potnik. Urządzenie składa się z elastycznego potnika, na którym są umieszczone dyskretne czujniki mierzące impulsy elektryczne odpowiadające falom mózgowym. Sygnał jest przetwarzany przez procesor w układzie sterującym, przetworzone informacje są zapisywane na karcie pamięci SD. Połączenia między komponentami są realizowane poprzez materiały przewodzące. Układ sterujący wraz z gniazdem na kartę pamięci SD jest umieszczony poza potnikiem. Potnik jest przystosowany do czyszczenia i na ten czas może być odłączany od układu sterującego. Urządzenie pozwala na wygodną realizację metody pomiaru fal mózgowych podczas zmęczenia głównie przez operatorów ciężkich maszyn przemysłowych np. górników w kopalniach.From the application description no. AU 2012 271 910 of 21 December 2012, a brain monitoring system is known to be mounted in a cap with a visor or other headgear with a sweatband. The device consists of an elastic sweatband on which there are discrete sensors that measure electrical impulses corresponding to brain waves. The signal is processed by the processor in the control circuit, the processed information is stored on the SD memory card. The connections between the components are made through conductive materials. The control system with the SD memory card slot is located outside the sweatband. The sweatband can be cleaned and can be disconnected from the control system during this time. The device allows for convenient implementation of the method of measuring brain waves during fatigue, mainly by operators of heavy industrial machines, e.g. miners in mines.

Z opisu zgłoszeniowego nr US 12/093 654 z dnia 13 listopada 2006 r. znana jest metoda pomiaru pulsu w zastosowaniach dla hełmów lotniczych. Rozwiązanie opisuje zasadę działania oksymetrycznych czujników pulsu, gdzie diody nadawcze światła widzialnego LED lub podczerwone IR oświePL 226 453 B1 tlają przepływającą w żyłach krew. Zróżnicowana zawartość tlenu we krwi, zależna od pulsu, powoduje inne załamanie i odbicie fali nadawczej dzięki czemu fotodetektor odbiera różne wartości fali odbitej. Opisane elementy są umieszczone w hełmie w obrębie czoła głowy i części skroniowej. Dodatkowo, kask posiada elementy do sygnalizacji przekroczonej wartości pulsu w postaci elektrod stymulujących, zestawu głośnikowego oraz świecącej diody LED. Dioda LED zlokalizowana na bocznej stronie hełmu na wysokości oczu oświetla maskę hełmu. Opisana metoda pomiaru pulsu na przykładzie hełmu lotniczego pozwala na sygnalizowanie pilotowi o przekroczeniu ustawionych progów poprzez sygnały dźwiękowe, impulsy elektryczne oraz sygnały świetlne widoczne na przezroczystej masce hełmu.From application description No. US 12/093 654 of November 13, 2006, a method for measuring the heart rate in aviation helmet applications is known. The solution describes the operating principle of oximetry pulse sensors, where the transmitting LEDs of visible light or the infrared IR illumination illuminate the blood flowing in the veins. The different oxygen content in the blood, depending on the pulse, causes a different refraction and reflection of the transmitting wave, thanks to which the photodetector receives different values of the reflected wave. The described elements are placed in the helmet in the area of the head forehead and the temporal part. In addition, the helmet has elements for signaling the exceeded pulse value in the form of stimulating electrodes, a loudspeaker set and a lit LED diode. An LED located on the side of the helmet at eye level illuminates the helmet's mask. The described method of measuring the pulse on the example of a flight helmet allows the pilot to be signaled about exceeding the set thresholds through sound signals, electrical impulses and light signals visible on the transparent mask of the helmet.

Z opisu zgłoszeniowego nr US 11/344 476 z 31 stycznia 2006 r. znane jest urządzenie do pomiaru temperatury ciała w zastosowaniach dla hełmów lub innych nakryć głowy, takich jak opaski na głowę. Urządzenie jest przeznaczone dla osób uprawiających sporty oraz pracowników przebywających w ciepłych warunkach środowiskowych takich jak górnicy w kopalniach. Urządzenie składa się z czujnika temperatury w postaci termistora, układu sterującego, elementów sygnalizacyjnych w postaci diody LED, wyświetlacza lub głośnika. Termistor mierzy temperaturę na powierzchni skóry głowy w obrębie czoła. Dodatkowo, w celu pomiaru pulsu, urządzenie posiada elektrodę dodatnią i elektrodę ujemną zlokalizowane w obrębie czoła głowy do pomiaru napięcia, które jest skorelowane z pulsem. Wszystkie komponenty są ze sobą połączone przewodami. Układ sterujący jest zmontowany na płytce drukowanej. Elementy sygnalizacyjne są umieszczone w obrębie bocznej strony głowy. Urządzenie na przykładzie hełmu lub opaski, pozwala na monitorowanie stanu zdrowia pracownika lub sportowca pod kątem pomiaru temperatury skóry i pulsu oraz wyświetla wartości mierzone na wyświetlaczu, który jest zlokalizowany na bocznej stronie głowy. Przekroczenie ustawionej wartości temperatury jest sygnalizowane poprzez sygnał dźwiękowy lub sygnał świetlny w postaci diody LED zlokalizowanej na bocznej stronie głowy.From application description No. US 11/344 476 of January 31, 2006, a device for measuring body temperature in applications for helmets or other headgear such as headbands is known. The device is intended for people who practice sports and workers in warm environmental conditions, such as miners in mines. The device consists of a temperature sensor in the form of a thermistor, a control system, signaling elements in the form of a LED, a display or a loudspeaker. A thermistor measures the temperature of the scalp in the forehead area. Additionally, in order to measure the pulse, the device has a positive electrode and a negative electrode located in the forehead to measure the voltage that is correlated with the pulse. All components are connected to each other by wires. The control circuit is assembled on the printed circuit board. The signaling elements are placed on the lateral side of the head. The device, on the example of a helmet or a band, allows you to monitor the health of an employee or athlete in terms of measuring skin temperature and pulse, and displays the measured values on the display, which is located on the side of the head. Exceeding the set temperature value is signaled by an acoustic signal or a light signal in the form of an LED diode located on the side of the head.

Z koreańskiego opisu zgłoszeniowego nr KR 2002 0 043 471 z 10 czerwca 2002 r. znany jest otwarty hełm w postaci pałąka przylegającego do głowy o kształcie zbliżonym do zestawu słuchawkowego służący do pomiaru stanów psychologicznych. Urządzenie posiada czujniki do pomiaru elektrycznego potencjału mózgu, fal mózgowych, rezystancji skóry, temperatury ciała oraz szybkości przepływu krwi. Czujniki są zlokalizowane w obrębie czoła głowy. Ponadto, urządzenie posiada przewodowy i bezprzewodowy system nadawczo-odbiorczy w celu przesyłania informacji do zewnętrznego komputera a także zestaw słuchawkowy z mikrofonem do komunikacji głosowej.From the Korean application description no. KR 2002 0 043 471 of 10 June 2002, an open headband helmet with a shape similar to a headset is known for measuring psychological states. The device has sensors to measure the electrical potential of the brain, brain waves, skin resistance, body temperature and blood flow rate. The sensors are located in the forehead area. In addition, the device has a wired and wireless transceiver system for transmitting information to an external computer as well as a headset with a microphone for voice communication.

Z opisu zgłoszeniowego nr PCT/KR 2009/007 927 z 30 grudnia 2009 r. znany jest hełm ochronny i opaska mierzące parametry fizjologiczne. Hełm ochronny posiada czujnik pulsu, czujnik temperatury ciała, przetwornik wartości nieelektrycznych na sygnały elektryczne oraz układ do komunikacji przewodowej lub bezprzewodowej. Komponenty są umieszczone na pasie głównym hełmu. Urządzenie mierzy puls i temperaturę ciała, przetwarza sygnały oraz je przesyła do innych urządzeń, poza obrębem hełmu. W połączeniu z dodatkowymi elementami systemu takimi jak opaska na rękę lub komputer, urządzenie pozwala na monitorowanie, wykrywanie i sygnalizację stanów zagrożenia zdrowia.From the application description no. PCT / KR 2009/007 927 of 30 December 2009, a protective helmet and a bandage measuring physiological parameters are known. The protective helmet has a pulse sensor, a body temperature sensor, a converter of non-electrical values into electrical signals and a system for wired or wireless communication. The components are placed on the helmet's main strap. The device measures the pulse and body temperature, processes the signals and transmits them to other devices outside the helmet. In conjunction with additional system elements such as a wristband or a computer, the device allows you to monitor, detect and signal health emergencies.

Znany jest prototyp górniczego hełmu ochronnego do pomiaru pulsu, który ogólnie został opisany w magazynie Miro News Organizacji Badań Przemysłu Mineralnego (ang. The Mineral Industry Research Organisation) wydanie V26/1 wiosna/lato 2012 r. Hełm posiada wmontowane bezkontaktowe czujniki optyczne do pomiaru pulsu zwane MiMoS (ang. Mining Industry Mobile Sensor) oraz bezprzewodowy układ nadawczy w celu przesyłania zmierzonej informacji za pośrednictwem sieci lokalnej do odległej stacji monitorującej. Czujniki MiMoS bazują na technologii fotoplyzmogramu (PPG, zmienne pochłanianie światła przez skórę, podobnie do zasady działania pulsoksymetru) i są zainstalowane na pasie głównym hełmu. Hełm został opracowany przez Uniwersytet Nottingham w Wielkiej Brytanii.There is a prototype of a mining protective helmet for pulse measurement, which is generally described in the Miro News magazine of the Mineral Industry Research Organization, edition V26 / 1 spring / summer 2012. The helmet has built-in non-contact optical sensors for pulse measurement called MiMoS (Mining Industry Mobile Sensor), and a wireless transmitting system to transmit the measured information via the local network to a remote monitoring station. The MiMoS sensors are based on the photoplasmogram technology (PPG, variable light absorption through the skin, similar to the principle of the pulse oximeter) and are installed on the headband of the helmet. The helmet was developed by the University of Nottingham, UK.

Znany jest kask rowerowy SMART Cycling Helmet producenta LifeBEAM (Izrael), który jest produktem obecnie dostępnym na rynku. Urządzenie posiada oksymetryczny czujnik pulsu umieszczony w przedniej części kasku w obrębie czoła głowy, 3-osiowy czujnik przyśpieszenia, moduł radiowy przesyłający informacje w standardzie bluetooth oraz układ sterujący bazujący na mikrokontrolerze. Kask, podczas pracy przesyła informacje dotyczące pulsu oraz parametry ruchu rowerzysty do urządzenia mobilnego na którym jest zainstalowana dedykowana aplikacja. Za pośrednictwem aplikacji, użytkownik otrzymuje informacje o odbytym treningu. Analogicznym produktem tej samej firmy o tej same zasadzie działania jest sportowa czapka z daszkiem SMART Hat LifeBEAM, która jest nośnikiem opisanych powyżej komponentów.The SMART Cycling Helmet of the manufacturer LifeBEAM (Israel) is known and is a product currently available on the market. The device has an oximetric pulse sensor located in the front part of the helmet in the forehead area, a 3-axis acceleration sensor, a radio module transmitting information in the bluetooth standard and a control system based on a microcontroller. During operation, the helmet sends information about the pulse and the parameters of the cyclist's movement to the mobile device on which a dedicated application is installed. Through the application, the user receives information about the completed training. A similar product of the same company with the same principle of operation is the sports cap SMART Hat LifeBEAM, which is the carrier of the components described above.

Przedmiotem wynalazku jest potnik do przemysłowych hełmów ochronnych. Składa się on z wymiennego materiału do pochłaniania potu o kształcie pozwalającym na mocowanie go w hełmachThe subject of the invention is a sweatband for industrial safety helmets. It consists of a removable sweat-absorbent material, shaped to be attached to helmets

PL 226 453 B1 ochronnych. Potnik ten posiada wbudowany obwód drukowany z zamontowanym układem elektronicznym. Układ elektroniczny zawiera co najmniej jeden scalony czujnik temperatury otoczenia przed twarzą połączony z co najmniej jednym scalonym czujnikiem temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła i co najmniej jednym scalonym czujnikiem promieniowania podczerwonego lub światła widzialnego do pomiaru pulsu oraz co najmniej jeden silnik wibracyjny do sygnalizacji dotykowej. Przy czym wspomniany układ elektroniczny połączony jest, poprzez przyłącze z zewnętrznym układem sterowania, który za pomocą silnika wibracyjnego sygnalizuje przekroczenie parametrów monitorowanych przez wspomniane czujniki.PL 226 453 B1 protective. The sweatband has a built-in printed circuit with an installed electronic circuit. The electronic circuit comprises at least one integrated face ambient temperature sensor connected to at least one integrated temperature sensor on the skin surface at the forehead area and at least one integrated infrared or visible light sensor for pulse measurement and at least one vibration motor for tactile signaling. The said electronic system is connected, via a connection, to an external control system which, by means of a vibration motor, signals that the parameters monitored by said sensors have been exceeded.

Korzystnie, układ elektroniczny zawiera co najmniej jeden scalony czujnik zbliżeniowy promieniowania podczerwonego.Preferably, the electronic circuit includes at least one integrated infrared proximity sensor.

Korzystnie, obwód drukowany jest umieszczony w potniku na stałe poprzez spoinę z kleju oraz obwód drukowany jest wykonany z materiału sztywno-giętkiego lub elastycznego.Preferably, the printed circuit is permanently attached to the sweatband through an adhesive joint, and the printed circuit is made of a rigid-flexible or flexible material.

Korzystnie, scalony czujnik temperatury do pomiaru temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła jest zalany tworzywem sztucznym o właściwościach termoprzewodzących tworząc osłonę, która przechodzi na wylot przez otwór w materiale odprowadzającym pot w taki sposób, że wystaje ona na odległość od 0,1 do 2 mm.Preferably, the integrated temperature sensor for measuring the temperature on the skin surface at the forehead is molded with thermally conductive plastic to form a shield that passes through an opening in the sweat-wicking material such that it protrudes from 0.1 to 2 mm. .

Potnik do przemysłowych hełmów ochronnych jest przeznaczony do zastosowania z przemysłowym hełmem ochronnym z wbudowanym układem sterującym. Potnik według wynalazku w połączeniu z układem sterującym jest w stanie mierzyć parametry fizjologiczne pracowników, którzy posiadają założony hełm z zamontowanym potnikiem.The sweatband for industrial safety helmets is intended for use with an industrial safety helmet with an integrated control system. The inventive sweatband in conjunction with the control system is able to measure the physiological parameters of workers wearing a helmet with the sweatband attached.

Dzięki zastosowaniu silnika wibracyjnego potnik sygnalizuje pracownikowi zagrożenie zdrowia poprzez wibracje odczuwane przez pracownika. Silnik wibracyjny pozwala na sygnalizację pracownika niezależnie od stopnia zabrudzenia elementów w przypadku standardowej sygnalizacji świetlnej oraz zagłuszania przez dźwięki otoczenia tak jak ma to miejsce w przypadku sygnalizacji dźwiękowej.Thanks to the use of a vibration motor, the sweatband signals the employee's health hazard through vibrations felt by the employee. The vibration motor allows the employee to be signaled regardless of the degree of contamination of the elements in the case of standard traffic lights and jamming by ambient sounds, as is the case with sound signals.

Każdy potnik w hełmie jest to element, który najszybciej ulega zabrudzeniu oraz traci właściwości odprowadzania potu w miarę upływu czasu użytkowania. Ze względu na ten fakt oraz biorąc pod uwagę konieczność umiejscowienia czujników parametrów fizjologicznych w miejscu montażu potnika tak aby punkty pomiarowe były zlokalizowane w okolicach czoła głowy, czujniki te są zamontowane w wymiennym potniku do przemysłowych hełmów ochronnych, będącym przedmiotem niniejszego zgłoszenia.Each helmet sweatband is the element that gets dirty most quickly and loses its sweat-wicking properties over time. Due to this fact and taking into account the need to locate the sensors of physiological parameters in the place where the sweatband is mounted so that the measurement points are located near the forehead, these sensors are mounted in the removable sweatband for industrial protective helmets, which is the subject of this application.

Potnik do przemysłowych hełmów ochronnych, w zależności od rodzaju hełmu, jest mocowany poprzez zamocowanie otworów na zaczepach na pasie głównym hełmu lub poprzez zamocowanie na rzep. Obydwie metody mocowania umożliwiają odczepienie potnika od hełmu i wymianę na nowy. Potnik do przemysłowych hełmów ochronnych posiada wbudowany obwód drukowany z zamontowanym układem elektronicznym, który składa się tylko z elementów niezbędnych do prawidłowego działania to znaczy posiada zamontowane czujniki do pomiaru temperatury, pulsu i odległości, silnik wibracyjny i przyłącze z wyprowadzonymi sygnałami z czujników. Komponenty te są elementami tanimi, w porównaniu do wartości układu sterującego. Dzięki minimalnej ilości elementów w potniku oraz ich małej wartości, możliwa jest wymiana zużytego potnika na nowy bez dużych strat ekonomicznych.The sweatband for industrial safety helmets, depending on the type of helmet, is attached by fixing holes on the hooks on the main helmet strap or by Velcro fastening. Both attachment methods allow the sweatband to be detached from the helmet and replaced with a new one. The sweatband for industrial safety helmets has a built-in printed circuit with an installed electronic system, which consists only of the elements necessary for proper operation, i.e. it has mounted sensors for measuring temperature, pulse and distance, a vibration motor and a connection with signals derived from sensors. These components are inexpensive compared to the value of the control system. Thanks to the minimum number of elements in the sweatband and their low value, it is possible to replace a worn sweatband with a new one without major economic losses.

Dzięki zastosowaniu czujników scalonych i transmisji cyfrowej nie występują zakłócenia sygnału między czujnikami a układem sterującym. Ponadto, czujniki scalone, w przeciwieństwie do czujników i układów pomiarowych analogowych, są bardziej odporne na działanie czynników środowiskowych, jedna obudowa scala wszystkie powyższe komponenty, co sprawia że układ pomiarowy jest mniejszy, posiadają małą bezwładność pomiaru, oraz pobierają mniej energii niezbędnej do prawidłowej pracy.Thanks to the use of integrated sensors and digital transmission, there is no signal interference between the sensors and the control system. In addition, integrated sensors, unlike analog sensors and measuring systems, are more resistant to environmental factors, one housing integrates all the above components, which makes the measuring system smaller, has low measurement inertia, and consumes less energy necessary for proper operation. .

Zastosowanie scalonego czujnika temperatury otoczenia przed twarzą po zewnętrznej stronie potnika pozwala na zrealizowanie automatycznej kompensacji temperatury, a tym samym wyeliminowanie zakłóceń pomiaru temperatury na czole w postaci nagłych skoków temperatury spowodowanych powiewami wiatru w kierunku twarzy o temperaturze znacznie odbiegającej od temperatury ciała w miejscu czoła. Dzięki temu wartość mierzona przez czujnik temperatury w miejscu czoła jest korygowana o wartość temperatury powiewu wiatru. Powiewy mogą mieć charakter długotrwały lub krótkotrwały i mogą pochodzić na przykład od wyjściowych układów wydechowych lub chłodniczych maszyn działających w otoczeniu pracownika. W celu zwiększenia dokładności pomiaru temperatury otoczenia przed twarzą można stosować kilka takich czujników. Zastosowanie czujnika temperatury otoczenia przed twarzą minimalizuje ryzyko uruchomienia sygnalizacji w złym momencie to znaczy w momencie dobrego stanu zdrowia pracownika.The use of an integrated ambient temperature sensor in front of the face on the outer side of the sweatband allows for automatic temperature compensation, thus eliminating disturbances in the temperature measurement on the forehead in the form of sudden temperature jumps caused by wind gusts towards the face with a temperature significantly different from the body temperature in the forehead area. As a result, the value measured by the temperature sensor in the forehead area is corrected by the value of the temperature of the wind gust. The drafts can be long-lasting or short-lived, for example from the exhaust or cooling exhaust systems of machines operating in the worker's environment. Several such sensors may be used to increase the accuracy of the ambient temperature measurement in front of the face. The use of an ambient temperature sensor in front of the face minimizes the risk of triggering the alarm at the wrong time, i.e. when the employee is in good health.

PL 226 453 B1PL 226 453 B1

Scalony czujnik temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła jest zasadniczym i niezbędnym elementem do realizacji funkcji sygnalizacji zagrożenia zdrowia. Pomiar temperatury skóry na czole jest silnie skorelowany z temperaturą wewnętrzną organizmu, co pozwala wykrywać stany przegrzania organizmu, a w połączeniu z pomiarem pulsu oraz dodatkowymi pomiarami temperatury otoczenia, pozwala na wykrycie przegrzania organizmu w wyprzedzeniem. W celu wykluczenia zakłóceń pomiaru wynikających z błędów przypadkowych, takich jak wystąpienie zabrudzeń osłony czujnika, która pośredniczy w pomiarze stosuje się równocześnie trzy czujniki do pomiaru temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła. Czujniki są rozmieszczone w szeregu w odstępie kilku centymetrów od siebie. Pomiary z trzech czujników są uśredniane, jednak w przypadku, kiedy jedna z trzech wartości temperatury znacząco odstaje od pozostałych, nie jest ona brana po uwagę.The integrated temperature sensor on the skin surface in the forehead area is an essential and indispensable element for the health hazard signaling function. The measurement of the skin temperature on the forehead is strongly correlated with the internal temperature of the body, which allows detecting the states of overheating of the body, and in combination with the measurement of the pulse and additional measurements of the ambient temperature, it allows to detect overheating of the body in advance. In order to exclude measurement disturbances due to random errors, such as the presence of dirt on the sensor cover, which mediates the measurement, three sensors are used simultaneously to measure the temperature on the skin surface in the forehead area. The sensors are arranged in series with a distance of a few centimeters from each other. Measurements from three sensors are averaged, but if one of the three temperature values differs significantly from the others, it is not taken into account.

Scalony czujnik promieniowania podczerwonego lub światła widzialnego do pomiaru pulsu jest zasadniczym i niezbędnym elementem do realizacji funkcji sygnalizacji zagrożenia zdrowia. Pomiar pulsu (tętna) jest silnie skorelowany z ogólnym stanem organizmu, stanem przegrzania organizmu, zmęczeniem pracownika. Czujnik jest oksymetrycznym czujnikiem pulsu, w którym diody nadawcze światła widzialnego LED lub podczerwone IR oświetlają przepływającą w naczyniach krwionośnych krew. Zróżnicowana zawartość tlenu we krwi, zależna od pulsu, powoduje inne załamanie i odbicie fali nadawczej dzięki czemu fotodetektor czujnika odbiera różne wartości fali odbitej. Najlepszym punktem pomiaru tętna w obrębie głowy są tętnice skroniowe, które przebiegają blisko skóry i są dobrze widoczne. W celu wykluczenia zakłóceń pomiaru wynikających z błędów przypadkowych takich jak przesunięcie założonego hełmu względem głowy można stosować równocześnie dwa zestawy czujników pulsu odpowiednio dla tętnicy po lewej i prawej stronie głowy. Dodatkowo, z tego samego powodu każdy zestaw czujników pulsu może składać się z matrycy czujników na przykład 1 x 3 to znaczy 3 czujniki w 1 kolumnie pionowej. Pomiary z czujników są uśredniane, jednak wykorzystując fakt że zakres wartości mierzonej jest znany (oczekiwany) oraz fakt że nieprawidłowo ułożony lub zabrudzony czujnik wskazuje pomiar znacznie odbiegający od zakresu wartości oczekiwanych (różnica jest 2-3-krotna), łatwo jest odrzucić pomiar błędny.The integrated sensor of infrared radiation or visible light for pulse measurement is an essential and indispensable element for the implementation of the health hazard signaling function. Pulse (heart rate) measurement is strongly correlated with the general condition of the body, the state of overheating of the body, and employee fatigue. The sensor is an oximetry pulse sensor in which LED or infrared IR emitting diodes illuminate the blood flowing in the blood vessels. The different oxygen content in the blood, depending on the pulse, causes a different refraction and reflection of the transmitting wave, thanks to which the sensor's photodetector receives different values of the reflected wave. The best place to measure the heart rate in the head is the temporal arteries, which run close to the skin and are clearly visible. In order to exclude measurement disturbances resulting from random errors such as the displacement of the helmet on the head, two sets of pulse sensors can be used simultaneously for the arteries on the left and right side of the head. Additionally, for the same reason, each set of heart rate sensors may consist of an array of sensors, e.g. 1 x 3, i.e. 3 sensors in 1 vertical column. Measurements from sensors are averaged, however, taking into account the fact that the range of the measured value is known (expected) and the fact that an incorrectly positioned or dirty sensor indicates the measurement significantly deviates from the range of the expected values (the difference is 2-3 times), it is easy to reject an erroneous measurement.

Czujnik pulsu wykorzystuje optyczną metodę pomiaru. Dlatego pomiędzy nim a skórą nie może znajdować się przesłona powodująca tłumienie promieniowania nadawanego lub odbieranego w stopniu uniemożliwiającym prawidłową pracę. Z tego względu w materiale do odprowadzania potu, przy miejscach montażu czujników pulsu, są wykonane prostokątne otwory.The heart rate sensor uses an optical measuring method. Therefore, there must not be a diaphragm between it and the skin that would suppress the transmitted or received radiation to a degree that would prevent proper operation. For this reason, rectangular openings are made in the sweat-evacuation material at the locations where the pulse sensors are installed.

Zastosowany w potniku scalony czujnik zbliżeniowy promieniowania podczerwonego pozwala na wykrywanie przedmiotów w okolicach twarzy pracownika w odległości do 10 cm i sygnalizowanie pracownikowi o możliwości wystąpienia zagrożenia w postaci urazu mechanicznego. Czujnik zbliżeniowy, w swoje strukturze, posiada co najmniej diodę nadawczą do promieniowania podczerwonego IR (ang. infrared) oraz fotodetektor. Czujnik zbliżeniowy działa na zasadzie pomiaru odległości od obiektu poprzez pomiar czasu przejścia fali IR między czujnikiem i najbliższym obiektem w zasięgu. Aby zwiększyć zasięg działania tego rozwiązania, stosuje się więcej niż jeden czujnik zbliżeniowy. W celu monitorowania szerokokątnej przestrzeni przed twarzą, stosuje się dwa skrajne czujniki zbliżeniowe na dwóch końcach potnika oraz jeden czujnik zbliżeniowy na środku długości potnika. Wykorzystując fakt, że głowa jest owalna, tak rozmieszczone czujniki zbliżeniowe są w stanie wykrywać obiekty znajdujące się nie tylko przed twarzą ale także po bocznych stronach głowy. Dzięki tej właściwości, urządzenie jest w stanie ostrzegać pracownika, który wykonuje nagły zwrot głowy w kierunku niebezpiecznego przedmiotu przed zakończeniem tego ruchu. Pozwala to na uniknięcie zderzenia z przedmiotem lub zmniejszenie siły uderzenia i złagodzenie skutków urazu. Ostrzeganie pracownika jest realizowane poprzez silnik wibracyjny.The integrated proximity sensor of infrared radiation used in the sweatband allows the detection of objects in the vicinity of the employee's face at a distance of up to 10 cm and signaling the employee about the possibility of a risk in the form of a mechanical injury. The proximity sensor, in its structure, has at least an infrared emitting diode (IR) and a photodetector. The proximity sensor works by measuring the distance from an object by measuring the transit time of the IR wave between the sensor and the closest object within range. To extend the range of this solution, more than one proximity sensor is used. In order to monitor the wide-angle area in front of the face, two extreme proximity sensors are used at the two ends of the sweatband and one proximity sensor at the middle of the sweatband. Taking advantage of the fact that the head is oval, the proximity sensors arranged in this way are able to detect objects not only in front of the face but also on the sides of the head. Due to this feature, the device is able to alert the worker who suddenly turns his head towards a dangerous object before the end of the movement. This avoids a collision with an object or reduces the force of the impact and reduces the severity of the injury. The worker is alerted by a vibration motor.

Obwód drukowany jest wbudowany w potnik na stałe poprzez spoinę kleju, co eliminuje jego przesunięcia względem materiału do odprowadzania potu. Takie przesunięcia zmieniają położenie punktów pomiarowych czujników. W przypadku scalonego czujnika pulsu, jego pomiar jest najdokładniejszy w położeniu na skórze, pod którą przebiega tętnica skroniowa. W przypadku scalonych czujników temperatury w miejscu czoła, położenie punktów pomiarowych powinno być identyczne jak podczas procesu kalibracji urządzenia. Przesunięcia obwodu drukowanego podczas użytkowania urządzenia są niepożądane ponieważ mogą doprowadzić do zakłóceń pomiarów oraz błędnych odczytów.The printed circuit is permanently embedded in the sweatband through the glue joint, which eliminates its displacement in relation to the sweat-wicking material. Such shifts change the position of the sensor measuring points. In the case of the integrated pulse sensor, its measurement is most accurate in the location on the skin, under which the temporal artery runs. In the case of integrated temperature sensors at the forehead location, the location of the measurement points should be the same as during the device calibration process. Shifts of the printed circuit board during use of the device are undesirable as they can lead to distorted measurements and erroneous readings.

Obwód drukowany jest wbudowany w potniku na stałe poprzez spoinę kleju, która sprawia, że między obwodem drukowanym a materiałem do odprowadzania potu nie występuje przerwa, to znaczy obydwa elementy szczelnie przylegają do siebie. Dzięki tej właściwości, podczas użytkowania hełmu w trudnych warunkach środowiskowych, takich jak kopalnia, gdzie w powietrzu krążą duże za6The printed circuit is permanently embedded in the sweatband through the glue joint, which ensures that there is no gap between the printed circuit board and the sweat wicking material, i.e. the two elements adhere tightly to each other. Thanks to this property, when using the helmet in difficult environmental conditions, such as in a mine, where large loads circulate in the air.

PL 226 453 B1 wartości kurzu, drobne kamienie oraz gazy agresywne chemicznie, zanieczyszczenia te nie oddziaływają na powierzchnie obwodu drukowanego i nie powodują jego zniszczenia mechanicznego lub chemicznego. Pośrednio, właściwość ta zmniejsza awaryjność urządzenia. Do łączenia komponentów elektronicznych oraz w przypadku opisanym powyżej stosuje się kleje termo topliwe, na przykład epoksydowe, akrylowe. Opisane powyżej połączenie przy pomocy kleju może być także zrealizowane z użyciem taśmy dwustronnej, która posiada spoiny kleju.Due to dust values, small stones and chemically aggressive gases, these pollutants do not affect the surfaces of the printed circuit and do not damage it mechanically or chemically. Indirectly, this feature reduces the failure rate of the device. For joining electronic components and in the case described above, hot melt adhesives, for example epoxy, acrylic, are used. The glue connection described above can also be realized with a double-sided tape that has glue joints.

Wbudowany obwód drukowany jest wykonany z materiału sztywno-giętkiego lub elastycznego, co pozwala na dostosowanie promienia gięcia obwodu do kształtu pasa głównego w miejscu montażu potnika w hełmie. W zależności od rozmiaru hełmu, pasy główne są różnej długości oraz posiadają różne promienie gięcia na długości obwodu, dzięki czemu pas główny przylega do skóry głowy oraz dopasowuje się do jej kształtu zapewniając stabilne umocowanie. Elastyczny jest cały potnik do przemysłowych hełmów ochronnych, to znaczy zarówno obwód drukowany, jak również materiał do odprowadzania potu i inne warstwy potnika takie jak warstwa kleju. Zakres elastyczności potnika nieznacznie ograniczają zamontowane w nim komponenty, na przykład scalone czujniki, których obudowy nie odkształcają się i są twarde. Obwody drukowane sztywno-giętkie są konstrukcją hybrydową zawierającą zarówno część sztywną, jak i giętką połączoną w jedną całość. Są wykonane w technologii wielowarstwowej. Miedziane ścieżki części giętkiej umożliwiają połączenie z fragmentem sztywnym obwodu drukowanego. Fragmenty sztywne są wykonywane z laminatów na podłożach szklanoepoksydowych (FR4), aluminiowych MCPCB (Metal Core Printed Circuit Board), teflonowych i ceramicznych. Natomiast fragmenty giętkie jak również obwody drukowane elastyczne są najczęściej wykonywane na laminacie poliimidowym.The built-in printed circuit is made of a rigid-flexible or flexible material, which allows the bending radius of the circumference to be adjusted to the shape of the main belt at the point where the sweatband is mounted in the helmet. Depending on the size of the helmet, the main belts are of different length and have different bending radii along the circumference, thanks to which the main belt adheres to the scalp and adapts to its shape, ensuring a stable fixation. The entire sweatband for industrial safety helmets is flexible, that is, both the printed circuit as well as the sweat wicking material and other layers of the sweatband such as an adhesive layer. The scope of the sweatband's flexibility is slightly limited by the components mounted in it, for example integrated sensors, the housings of which are non-deformable and hard. Rigid-flexible printed circuits are a hybrid structure containing both a rigid and flexible part connected into one whole. They are made in multi-layer technology. The copper traces of the flexible part enable the connection to the rigid part of the printed circuit. Rigid fragments are made of laminates on glass-epoxy (FR4), aluminum MCPCB (Metal Core Printed Circuit Board), Teflon and ceramic substrates. On the other hand, flexible fragments as well as flexible printed circuits are most often made on a polyimide laminate.

Obudowa scalonego czujnika temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła, który jest przylutowany na obwodzie drukowanym jest zalana tworzywem sztucznym o właściwościach termoprzewodzących tworząc osłonę, która przechodzi na wylot przez otwory w materiale odprowadzającym pot w taki sposób, że osłona wystaje na odległość od 0,1 do 2 mm. Jest to cecha, która umożliwia prawidłowy pomiar. Osłona czujnika w postaci tworzywa sztucznego o właściwościach termoprzewodzących pośredniczy w przepływie ciepła między skórą a polem pomiarowym czujnika. Otwory w materiale odprowadzającym pot umożliwiają wystawanie osłony ponad ten materiał, dzięki czemu jest zapewniony niezbędny kontakt ze skórą. Odległość, na jaką wystaje osłona ponad materiał do oprowadzania potu jest zależna od grubości tego materiału oraz jego zdolności do spłaszczania w miarę stopnia zużycia. Osłona spełnia także funkcję ochronną czujnika przed uszkodzeniami mechanicznymi! oraz czynnikami środowiskowymi takimi jak wilgoć i gaz agresywnie chemicznie. Taki układ pomiarowy umożliwia prawidłowy pomiar temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła głowy.The housing of the integrated temperature sensor on the surface of the skin at the forehead, which is soldered on the printed circuit board, is sealed with a thermally conductive plastic, forming a shield that passes through the holes in the sweat-wicking material, so that the shield protrudes by a distance of 0.1 up to 2 mm. This is a feature that enables correct measurement. The thermally conductive plastic sensor cover mediates the heat flow between the skin and the sensor field. The openings in the sweat-wicking material allow the cover to protrude above the material, thereby ensuring the necessary skin contact. The distance that the cover protrudes from the sweat guide material depends on the thickness of the material and its ability to flatten with wear. The cover also protects the sensor against mechanical damage! and environmental factors such as moisture and chemically aggressive gas. Such a measuring system enables the correct measurement of the temperature on the surface of the skin at the forehead.

Osłona obudowy czujnika w postaci tworzywa sztucznego o właściwościach termoprzewodzących pośredniczy w przepływie ciepła między skórą a polem pomiarowym czujnika, co wprowadza do układu pomiarowego bezwładność czasu pomiaru. Opóźnienie to wynika z czasu potrzebnego do przesyłu ciepła z ciała do pola pomiarowego czujnika. Eliminuje to zakłócenia związane z chwilowymi skokami temperatury pochodzącymi ze źródeł zewnętrznych, które są traktowane jako zakłócenia pomiaru. Skoki temperatury mogą być spowodowane poprzez chwilowe ciepłe lub zimne zewnętrzne podmuchy wiatru, dużą ilość potu lub zanieczyszczeń między osłoną czujnika a ciałem, chwilowym zdjęciem hełmu z głowy w celu na przykład oczyszczenia potnika. Tak więc, osłona czujnika stanowi filtr analogowy przed zakłóceniami pomiarów pochodzącymi ze źródeł zewnętrznych.The thermally conductive plastic cover of the sensor housing mediates the heat flow between the skin and the sensor measuring field, which introduces the measurement time inertia to the measuring system. This delay is due to the time it takes to transfer heat from the body to the sensor's measuring field. This eliminates disturbances related to instantaneous temperature jumps from external sources, which are treated as measurement disturbances. Temperature surges can be caused by temporary warm or cold external gusts of wind, a large amount of sweat or dirt between the sensor cover and the body, temporary removal of the helmet from the head to clean the sweatband, for example. Thus, the sensor sheath provides an analog filter against measurement noise from external sources.

Scalony czujnik temperatury otoczenia przed twarzą, w celu ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz czynnikami środowiskowymi, także może zostać zabezpieczony poprzez osłonę z tworzywa sztucznego o właściwościach termoprzewodzących.The integrated sensor of the ambient temperature in front of the face, in order to protect against mechanical damage and environmental factors, can also be protected by a thermally conductive plastic cover.

Ze względu na technologię produkcji oraz zapewnienie większej szczelności urządzenia w okolicach czujników dopuszcza się, że osłona obudowy czujnika temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła, jak również ewentualna osłona obudowy czujnika temperatury otoczenia przed twarzą nachodzą na materiał do odprowadzania potu.Due to the production technology and ensuring greater tightness of the device in the vicinity of the sensors, it is allowed that the cover of the temperature sensor housing on the skin surface in the forehead area, as well as the possible cover of the ambient temperature sensor housing in front of the face, overlap the sweat-wicking material.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest uwidoczniony na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu elektronicznego potnika do przemysłowych hełmów ochronnych według wynalazku, fig. 2 i fig. 3 - potnik do przemysłowych hełmów ochronnych w dwóch rzutach izometrycznych, fig. 4 - scalony czujnik temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła przedstawiony w przybliżeniu, fig. 5 - przykład realizacji wynalazku w postaci górniczego hełmu ochronnego z zamontowanym potnikiem według wynalazku.The subject of the invention in an exemplary embodiment is shown in the drawing, in which fig. 1 shows a block diagram of the electronic system of a sweatband for industrial safety helmets according to the invention, fig. 2 and fig. 3 - sweatband for industrial safety helmets in two isometric views, fig. 4 - integrated circuit the temperature sensor on the skin surface in the forehead area is shown approximately, Fig. 5 - an embodiment of the invention in the form of a mining protective helmet with an attached sweatband according to the invention.

PL 226 453 B1PL 226 453 B1

Korzystne, postaci wykonania niniejszego wynalazku zostaną w dalszym ciągu opisane w oparciu o rysunki fig. 1, fig. 2, fig. 3, fig. 4 i fig. 5.Preferred embodiments of the present invention will be further described with reference to Figures 1, 2, 3, 4 and 5.

Zasada działania potnika do przemysłowych hełmów ochronnych (fig. 2, 3) opiera się na układzie elektronicznym, którego schemat blokowy (fig. 1) składa się z następujących elementów:The operating principle of the sweatband for industrial safety helmets (Fig. 2, 3) is based on an electronic system, the block diagram of which (Fig. 1) consists of the following elements:

- scalony czujnik temperatury otoczenia przed twarzą (1), scalony czujnik temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła (2), scalony czujnik promieniowania podczerwonego lub światła widzialnego do pomiaru pulsu (3),- an integrated ambient temperature sensor in front of the face (1), an integrated temperature sensor on the skin surface in the forehead area (2), an integrated infrared or visible light sensor for pulse measurement (3),

- scalony czujnik zbliżeniowy promieniowania podczerwonego (4), silnik wibracyjny (5) do sygnalizacji dotykowej, przyłącze (6) z wyprowadzeniami cyfrowych sygnałów binarnych i dwukierunkowej magistrali szeregowej.- integrated proximity sensor of infrared radiation (4), vibration motor (5) for tactile signaling, connection (6) with leads of digital binary signals and bi-directional serial bus.

Czujniki (1, 2, 3, 4) są podłączone do przyłącza (6) poprzez dwukierunkową magistralę szeregową, taką jak na przykład 12C (ang. Inter-lntegrated Circuit) lub SPI (ang. Serial Peripheral Interface). Silnik wibracyjny (5) jest podłączony do przyłącza (6) poprzez sygnał binarny na przykład taki, w których stan logiczny „0” odpowiada napięciu 0 V, natomiast stan logiczny „1” odpowiada napięciu 3,3 V. Wszystkie czujniki (1, 2, 3, 4) są czujnikami scalonymi, to znaczy posiadającymi w swojej strukturze analogowy czujnik wielkości nieelektrycznych, przetwornik analogowo-cyfrowy, układ cyfrowy do przetwarzania zdigitalizowanej wartości zmierzonej i komunikacji z zewnętrznym sterownikiem poprzez dwukierunkową magistralę szeregową i pojedyncze linie binarne.The sensors (1, 2, 3, 4) are connected to the terminal (6) via a bi-directional serial bus, such as for example 12C (Inter-Integrated Circuit) or SPI (Serial Peripheral Interface). The vibration motor (5) is connected to the connection (6) via a binary signal, for example one where the logic state "0" corresponds to a voltage of 0 V and the logic state "1" corresponds to a voltage of 3.3 V. All sensors (1, 2 , 3, 4) are integrated sensors, i.e. they have in their structure an analog sensor of non-electrical quantities, an analog-to-digital converter, a digital circuit for processing the digitized measured value and communication with an external controller via a bidirectional serial bus and single binary lines.

Do prawidłowego działania potnika według wynalazku, przemysłowy hełm ochronny posiada zamontowany układ sterujący (12).For the correct operation of the sweatband according to the invention, the industrial protective helmet has an installed control system (12).

Przykładem realizacji wynalazku jest jego zastosowanie w górniczym hełmie ochronnym (fig. 5), który jest przeznaczony do ochrony głowy dla pracowników dołowych (górników).An embodiment of the invention is its use in a mining protective helmet (Fig. 5), which is intended to protect the head of underground workers (miners).

Potnik według wynalazku w połączeniu z układem sterującym (12) uzyskuje nowe funkcje w postaci monitorowania stanu zdrowia górnika podczas wykonywania pracy oraz ostrzegania go przed zagrożeniem zdrowia. Potnik taki montuje się w hełmie ochronnym. Ze względu na surowe warunki środowiskowe, w tym wysokie temperatury otoczenia podczas wykonywania pracy oraz charakter pracy wymuszający duży wysiłek fizyczny, dużym zagrożeniem dla górników jest ryzyko wystąpienia hipotermii, to znaczy przegrzania organizmu oraz stanów wycieńczenia organizmu spowodowanych np. odwodnieniem. Takie zagrożenia zdrowia są z wyprzedzeniem wykrywane przez potnik i sygnalizowane poprzez wyczuwalne wibracje, sygnały świetlne lub dźwiękowe. Pracownik dołowy, po wykryciu sygnalizacji, powinien przerwać wykonywanie pracy, opuścić stanowisko pracy i udać się do wyznaczonego miejsca na odpoczynek. W wielu kopalniach miejsca te są dodatkowo chłodzone. Takie miejsca są rozmieszczone w różnych miejscach kopalni w wyrobiskach poziomych pod ziemią. Do innych przypadków zagrożenia zdrowia należą urazy mechaniczne głowy, takie jak na przykład uderzenie w wyniku szybkiego odwrócenia głowy na bok w stronę niebezpiecznych przedmiotów, W takich sytuacjach hełm ochronny (fig. 5) jest w stanie ostrzec pracownika przed możliwym uderzeniem głową o otaczające przedmioty. Wykrywanie tych przedmiotów realizują scalone czujniki zbliżeniowe promieniowania podczerwonego (4).The sweatband according to the invention, in conjunction with the control system (12), obtains new functions in the form of monitoring the health of the miner during work and warning him against health hazards. Such a sweatband is mounted in a protective helmet. Due to the harsh environmental conditions, including high ambient temperatures during the work and the nature of the work requiring high physical effort, the risk of hypothermia, i.e. overheating of the body and exhaustion of the body caused by e.g. dehydration, is a great threat to miners. Such health hazards are detected in advance by the sweatband and signaled by perceptible vibrations, light or sound signals. After detecting the signaling, the underground worker should stop working, leave the workplace and go to the designated place to rest. In many mines, these places are additionally cooled. Such places are located in different places of the mine in horizontal workings underground. Other cases of health hazards include mechanical injuries to the head, such as, for example, a blow by quickly turning the head sideways towards dangerous objects. In such situations, the protective helmet (fig. 5) is able to warn the worker of a possible head bump against surrounding objects. Detection of these objects is carried out by integrated proximity sensors of infrared radiation (4).

Dzięki temu, że potnik do przemysłowych hełmów ochronnych jest elastyczny, montaż odbywa się w taki sam sposób jak w przypadku zakładania standardowego potnika. Potnik do przemysłowych hełmów ochronnych zakłada się na pas główny hełmu (19) w miejscu standardowego montażu potnika (16). Założenie odbywa się poprzez nasunięcie potnika na pas główny w kierunku od dołu hełmu w taki sposób, że obwód drukowany (9) oraz materiał do odprowadzania potu (7) znajdują się po dwóch stronach pasa głównego hełmu w miejscu montażu potnika (16), to znaczy po stronie wewnętrznej i zewnętrznej. Następnie, potnik jest montowany poprzez zamocowanie otworów (8) na zaczepach na pasie głównym hełmu (19). Rozmieszczenie otworów (8) na potniku i odpowiadających im zaczepów na pasie głównym (19) jest zależne od modelu hełmu.Due to the fact that the sweatband for industrial safety helmets is flexible, it is installed in the same way as when putting on a standard sweatband. The sweatband for industrial safety helmets is put on the main helmet belt (19) in the place of the standard installation of the sweatband (16). It is put on by sliding the sweatband over the main belt towards the bottom of the helmet in such a way that the printed circuit (9) and the sweat drainage material (7) are on both sides of the main helmet belt in the place where the sweatband (16) is mounted, i.e. on the inside and outside. Then, the sweatband is mounted by fixing the holes (8) on the hooks on the headband of the helmet (19). The location of the holes (8) on the sweatband and the corresponding hooks on the main belt (19) depends on the helmet model.

W przedstawionym przykładzie realizacji wynalazku rozmiary obwodu drukowanego (9) są mniejsze od rozmiarów materiału do odprowadzania potu (7). Dlatego, na przedstawionych rysunkach na fig. 2 i fig. 3 obwód drukowany (9) jest widoczny jedynie poprzez otwory w materiale (7) w okolicach czujników. W innych przykładach realizacji wynalazku, kształt i rozmiary obwodu drukowanego (9) mogą być inne, na przykład mniejsza długość obwodu drukowanego (9) wynosząca 1/4 długości materiału (7). Także kształt obwodu drukowanego (9) może być inny na przykład może on uwzględniać wiązkę kablową (13). Wtedy kształt obwodu drukowanego (9) jest powiększony o wystający elastyczny pasek obwodu drukowanego z umieszczonym na końcu przyłączem (6) w postaci wtyku. Wtyk umożliwia podłączenie potnika do gniazda w układzie sterującym (12).In the illustrated embodiment of the invention, the dimensions of the printed circuit (9) are smaller than the dimensions of the sweat wicking material (7). Therefore, in the figures 2 and 3 shown, the printed circuit (9) is only visible through the holes in the material (7) in the vicinity of the sensors. In other embodiments of the invention, the shape and size of the printed circuit (9) may be different, for example a smaller length of the printed circuit (9) of 1/4 of the length of the material (7). Also, the shape of the printed circuit (9) can be different, for example it can include a cable harness (13). The shape of the printed circuit (9) is then enlarged by a projecting flexible strip of the printed circuit with a connector (6) in the form of a plug at its end. The plug allows you to connect the sweatband to the socket in the control system (12).

PL 226 453 B1PL 226 453 B1

Układ sterujący (12) posiada co najmniej źródło zasilania, takie jak akumulator lub bateria, blok zasilania do kondycjonowania zasilania, mikrokontroler do sterowania silnikiem wibracyjnym (5) oraz przetwarzania danych i komunikacji z czujnikami (1, 2, 3, 4), elementy bierne niezbędne do jego prawidłowej pracy, układ do dwukierunkowej komunikacji przewodowej.The control system (12) has at least a power source, such as a battery or a battery, a power supply unit for conditioning the power supply, a microcontroller for controlling the vibration motor (5) and for data processing and communication with sensors (1, 2, 3, 4), passive components necessary for its proper operation, a system for two-way wired communication.

Układ sterujący (12) jest zamontowany w obrębie hełmu po wewnętrznej stronie skorupy (14) hełmu nad głową poprzez mocowanie paskami na rzep do górnej strony więźby (15). Układ sterujący (12) jest połączony z przyłączem (6) potnika (fig. 2, 3) poprzez wiązkę kablową (13). Przyłącze (6) pośredniczy w wymianie informacji między scalonymi czujnikami (1, 2, 3, 4) i silnikiem wibracyjnym (5) a układem sterującym (12) oraz doprowadza zasilanie. Zmierzone wartości z czujników są przetwarzane przez mikrokontroler w układzie sterującym (12), który aktywuje uruchomienie silnika wibracyjnego (5). Więźba hełmu (15) jest mocowana do pasa głównego za pomocą zaczepu pasa więźby (18). Standardowy zaczep (17) służy do założenia dodatkowego paska podbródkowego.The control system (12) is mounted within the helmet on the inside of the helmet shell (14) overhead by fastening with Velcro straps to the upper side of the harness (15). The control unit (12) is connected to the connector (6) of the sweatband (Figs. 2, 3) via a cable harness (13). The connection (6) mediates the information exchange between the integrated sensors (1, 2, 3, 4) and the vibration motor (5) and the control circuit (12) and supplies power. The measured values from the sensors are processed by a microcontroller in the control circuit (12) which activates the actuation of the vibration motor (5). The harness of the helmet (15) is attached to the main belt with the harness hook (18). The standard clip (17) is used to attach an additional chinstrap.

Claims (5)

1. Potnik do przemysłowych hełmów ochronnych składający się z wymiennego materiału do pochłaniania potu o kształcie pozwalającym na mocowanie go w hełmach ochronnych, znamienny tym, że posiada wbudowany obwód drukowany (9) z zamontowanym układem elektronicznym, który zawiera co najmniej jeden scalony czujnik temperatury otoczenia przed twarzą (1) połączony z co najmniej jednym scalonym czujnikiem temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła (2) i co najmniej jednym scalonym czujnikiem promieniowania podczerwonego lub światła widzialnego do pomiaru pulsu (3) oraz co najmniej jeden silnik wibracyjny (5) do sygnalizacji dotykowej, przy czym wspomniany układ elektroniczny połączony jest, poprzez przyłącze (6) z zewnętrznym układem sterowania (12), który za pomocą silnika wibracyjnego (5) sygnalizuje przekroczenie parametrów monitorowanych przez wspomniane czujniki.1. A sweatband for industrial safety helmets consisting of a removable material for absorbing sweat, shaped to be attached to safety helmets, characterized in that it has an integrated printed circuit (9) with an integrated electronic circuit, which includes at least one integrated ambient temperature sensor in front of the face (1) combined with at least one integrated temperature sensor on the skin surface at the forehead area (2) and at least one integrated infrared or visible light sensor for pulse measurement (3) and at least one vibration motor (5) for signaling touchscreen, said electronic system being connected, via a connection (6), to an external control system (12) which, by means of a vibration motor (5), signals that the parameters monitored by said sensors have been exceeded. 2. Potnik według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że układ elektroniczny zawiera co najmniej jeden scalony czujnik zbliżeniowy promieniowania podczerwonego (4).Sweatshirt according to claim 1, characterized in that the electronic circuit comprises at least one integrated infrared proximity sensor (4). 3. Potnik według zastrzeżenia 1 albo 2, znamienny tym, że wbudowany obwód drukowany (9) jest umieszczony w potniku na stałe poprzez spoinę z kleju.Sweatshirt according to Claim 1 or 2, characterized in that the built-in printed circuit (9) is permanently attached to the sweatband by means of an adhesive joint. 4. Potnik według zastrzeżenia 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że wbudowany obwód drukowany (9) jest wykonany z materiału sztywno-giętkiego lub elastycznego.A sweatshirt according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the built-in printed circuit (9) is made of a rigid-flexible or flexible material. 5. Potnik według zastrzeżenia 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że scalony czujnik temperatury do pomiaru temperatury na powierzchni skóry w miejscu czoła (2) jest zalany tworzywem sztucznym o właściwościach termoprzewodzących tworząc osłonę (10), która przechodzi na wylot przez otwór (11) w materiale odprowadzającym pot (7) w taki sposób, że wystaje ona na odległość od 0,1 do 2 mm.Sweatshirt according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the integrated temperature sensor for measuring the temperature on the skin surface at the forehead (2) is flooded with thermally conductive plastic, forming a cover (10) that passes onto the skin (10). outlet through the opening (11) in the sweat-wicking material (7) such that it protrudes by a distance of 0.1 to 2 mm.
PL411183A 2015-02-06 2015-02-06 Sweat-cloth for industrial protective helmets PL226453B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL411183A PL226453B1 (en) 2015-02-06 2015-02-06 Sweat-cloth for industrial protective helmets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL411183A PL226453B1 (en) 2015-02-06 2015-02-06 Sweat-cloth for industrial protective helmets

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL411183A1 PL411183A1 (en) 2016-08-16
PL226453B1 true PL226453B1 (en) 2017-07-31

Family

ID=56617327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL411183A PL226453B1 (en) 2015-02-06 2015-02-06 Sweat-cloth for industrial protective helmets

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL226453B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL411183A1 (en) 2016-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI656456B (en) Integrated smart headset
US20150032021A1 (en) Safety monitoring system and fatigue monitoring apparatus and fatigue detecting helmet thereof
US8025432B2 (en) Helmet LED lighting system
US9339073B2 (en) Impact awareness device
KR102185224B1 (en) Helmet for monitoring worker and working environment and work site monitoring system using it
CA2648721C (en) Power cord mounted electronic module for portable lamp
US9717457B2 (en) Sensor, system and method for measuring and tracking impacts sustained by wearer
US20070177651A1 (en) Body temperature measuring device for helmet or head gear
AU2008203236A1 (en) Eletronic module adapter for headgear
JP6874279B2 (en) Radio wave shielding device in wearable devices
US10123582B2 (en) Flexible impact sensor for use with a headpiece
US20190380646A1 (en) Electronic headwear
CN106617454A (en) Safety helmet
JP6750311B2 (en) System power supply for wearable devices
CN109833047A (en) Information acquisition terminal, system and the helmet
CN102657523A (en) Flight helmet physiological parameter detector
KR102151978B1 (en) The Monitoring System for Wearing Safety Cap of Worker
EP3315037B1 (en) Protective glove, especially for firefighters
US11617407B2 (en) Helmet and sensor attachment structure
US11857339B2 (en) Headgear-type device for hazardous air quality warning and air quality improvement
PL226453B1 (en) Sweat-cloth for industrial protective helmets
WO2020145362A1 (en) Apparatus for detecting wearing of body protection gear
PL226454B1 (en) Industrial protective helmet for warning about health hazard
KR102045935B1 (en) Clothes with monitoring and protecting function
CN208490975U (en) Multifunctional mining safety helmet