TWI419656B - Capsule - type protective clothing thermal stress monitoring device and its system - Google Patents

Description

膠囊式防護衣熱應力監控裝置及其系統

本發明是有關於一種監控裝置，特別是指一種膠囊式防護衣熱應力監控裝置及其系統。

位於建築工地、精鍊場所、石棉清除場所、化學實驗室、有害毒物清除場所、精密鑄造廠...等等的環境中進行工作的從業人員要求必須要穿著防護衣進行相關作業，進而避免受到外在環境的污染物影響而危害健康，然而，上述環境的溫度及溼度往往遠離20℃~27℃的人體舒適溫度及35%RH~60%RH的人體舒適溼度，且在長時間穿著防護衣的狀態下，人體的散熱速度低於人體的熱產生速度，進而於人體產生熱應力(Heat Stress)，目前已知人體的熱產生來源為前述的環境中的熱源(空氣溫度、溼度、空氣流動速率、太陽能輻射熱或是其他因素的熱來源)和衣物之穿著。

當人體的熱應力長時間無法消除時，就容易產生熱疾病(如熱中暑、熱暈厥、熱衰竭等等)，因此現有的一種解決方式是於環境中安裝一溫度感測器，當環境平均溫度高於39℃時產生警報，此時即可疏散從業人員而避免危害的發生，然而，由於熱應力是長時間累積所造成，因此當環境平均溫度到達警報值時，人體可能已經累積過多的熱應力而來不及釋放。

另一種解決的方式是由一檢查員攜帶一手持式環境測量裝置對每一個從業人員所在的工作環境進行檢測，此法雖可有效檢測從業人員附近的環境溫度，但其缺點在於當環境溫度足以使從業人員產生過多之熱應力時，若該檢查員尚未移動到該熱源附近，則位於該工作環境附近的從業人員即有產生熱疾病的危險。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以檢測人體生理參數及防護衣內環境特性的膠囊式防護衣熱應力監控裝置及其系統。

於是，本發明膠囊式防護衣熱應力監控裝置，適用於一膠囊式防護衣，並包含至少一皮膚溫度感測器、一耳溫感測器、一位於該膠囊式防護衣內側的溫溼度感測器，及一傳輸單元，該傳輸單元與該皮膚溫度感測器、該耳溫感測器及該溫濕度感測器電連接，並將來自該皮膚溫度感測器、該耳溫感測器及該溫溼度感測器的量測訊號轉換成相對應的傳輸訊號後以無線傳輸方式輸出。

於是，本發明膠囊式防護衣熱應力監控系統，適用於一膠囊式防護衣，並包含一膠囊式防護衣熱應力監控裝置、一接收器及一終端機。

該膠囊式防護衣熱應力監控裝置包括至少一皮膚溫度感測器、一耳溫感測器、一位於該膠囊式防護衣內側的溫溼度感測器，及一傳輸單元，該傳輸單元與該皮膚溫度感測器、該耳溫感測器及該溫濕度感測器電連接，並將來自該皮膚溫度感測器、該耳溫感測器及該溫溼度感測器的量測訊號轉換成相對應的傳輸訊號後以無線傳輸方式輸出；該接收器於接收該傳輸訊號後輸出一統合資訊；該終端機電連接該接收器以接收該統合資訊。

本發明之功效在於：該膠囊式防護衣熱應力監控裝置可將人體的生理參數及防護衣內的環境特性傳送至該終端機，以產生即時的熱應力警報。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1與圖2，本發明膠囊式防護衣熱應力監控系統之該較佳實施例適用於一穿著一膠囊式防護衣5的使用者6，該監控系統包含一膠囊式防護衣熱應力監控裝置2、一接收器3及一終端機4。

該膠囊式防護衣熱應力監控裝置2包括四皮膚溫度感測器21、一耳溫感測器22、一溫溼度感測器23、一心跳感測器24，及一傳輸單元25。

該等皮膚溫度感測器21分別貼附於該使用者6之左、右肩膀的三角肌處以及腰部以上肚臍左、右水平方向約10厘米處之皮膚。需說明的是，該等皮膚溫度感測器21的數目可依量測所需皮膚溫度的精確程度而有所調整，例如將該皮膚溫度感測器21的數目調整為一個或六個。

該耳溫感測器22放置於該使用者6的耳道中。

該溫溼度感測器23位於該膠囊式防護衣5內側。於本實施例中，該溫溼度感測器23是安裝於該使用者6右手三角肌位置的膠囊式防護衣5內側，但也可以安裝在該膠囊式防護衣5內側的其他位置。

該心跳感測器24具有一心跳量測模組241，及一脈搏量測模組242，在本實施例中，該心跳量測模組241是一心率傳輸帶且佩帶於該使用者6胸前中央處，而該脈搏量測模組242則是一佩帶於該使用者6手腕處之心搏率手錶。該脈搏量測模組241接收該心跳量測模組241的心跳量測訊號後，與自身的脈搏量測訊號共同轉換成相對應的一傳輸訊號T(n)後以無線傳輸方式輸出。

該傳輸單元25分別與該等皮膚溫度感測器21、該耳溫感測器22及該溫溼度感測器23電連接，並將來自該皮膚溫度感測器21、該耳溫感測器22及該溫溼度感測器23的量測訊號轉換成相對應的另一傳輸訊號T(n)後以無線傳輸方式輸出。

該接收器3於分別接收來自該心跳感測器24及該傳輸單元25的該等傳輸訊號T(n)後輸出一統合資訊D(n)。

該終端機4電連接該接收器3以接收該統合資訊D(n)，並經過運算後判斷該使用者6的生理狀況。

使用時，該終端機4會根據該統合資訊D(n)中對應各種感測器的量測訊號進行運算，並判定該膠囊式防護衣5內的小環境氣候對使用者產生之熱應力是否仍在安全範圍內，其判斷依據如下：

(1)依核心體溫判斷：該等皮膚溫度感測器21所分別量測到的體溫會於平均之後產生一皮膚溫度，該皮膚溫度並與該耳溫感測器22所量測到的耳溫平均後產生一核心體溫，當該核心體溫超過38.5℃時，該終端機4會產生警告訊息，以提醒該使用者6需離開工作環境進行休息。

(2)依綜合溫度熱指數(Wet Bule Globe Temperature Index，WBGT)判斷：該終端機4利用該溫溼度感測器23所量測到該膠囊式防護衣5內的小環境氣候溫溼度進行計算，以求得公定的綜合溫度熱指數，接著配合一綜合溫度熱指數閥值表(見表1)進行運算，其中，該綜合溫度熱指數閥值表是依使用者6的工作休息比例及工作時的負荷所分別產生的對照表，當該使用者6的綜合溫度熱指數大於相對應的綜合溫度熱指數閥值時，該終端機4同樣會產生警告訊息。

舉例說明，當該使用者6為於一小時內連續作業者，且工作的負荷為重度工作，則當該使用者6的綜合溫度熱指數大於25.0℃時，該終端機4即會產生警告訊息。

(3)依據使用者心跳判斷：該終端機4將該心跳量測模組241及該脈搏量測模組242所分別量測到的心跳數及脈搏數於平均後產生一平均心跳，當該使用者6的平均心跳大於每分鐘110下時，該終端機4同樣會產生警告訊息。

綜上所述，該終端機4可分別將該等皮膚溫度感測器21、該耳溫感測器22、該溫溼度感測器23及該心跳感測器24所分別量測到的量測訊號進行運算，並分別於該使用者6的核心體溫、平均心跳及綜合溫度熱指數的其中一者高出標準時產生警報，進而避免該使用者6累積過多熱應力而對身體健康產生危害，相較於現有於大環境中量測溫度的方法，本發明針對該膠囊式防護衣5內所量測的小環境氣候溫溼度及人體生理參數，更能直接且迅速反映人體的熱應力狀況，同時，該膠囊式防護衣熱應力監控裝置2的構件相當輕巧，也便於該使用者6隨身攜帶使用，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2．．．膠囊式防護衣熱應力監控裝置

21．．．皮膚溫度感測器

22．．．耳溫感測器

23．．．溫溼度感測器

24．．．心跳感測器

241．．．心跳量測模組

242．．．脈搏量測模組

25．．．傳輸單元

3．．．接收器

4．．．終端機

5．．．膠囊式防護衣

6．．．使用者

T(n)．．．傳輸訊號

D(n)．．．統合資訊

圖1是一本發明膠囊式防護衣熱應力監控裝置及其系統的一較佳實施例的系統方塊圖；及

圖2是該較佳實施例應用於一人體的擺放位置示意圖。

2．．．膠囊式防護衣熱應力監控裝置

21．．．皮膚溫度感測器

22．．．耳溫感測器

23．．．溫溼度感測器

24．．．心跳感測器

241．．．心跳量測模組

242．．．脈搏量測模組

25．．．傳輸單元

3．．．接收器

4．．．終端機

T(n)．．．傳輸訊號

D(n)．．．統合資訊

Claims (8)

1. 一種膠囊式防護衣熱應力監控裝置，適用於一膠囊式防護衣，並包含：至少一皮膚溫度感測器、一耳溫感測器、一位於該膠囊式防護衣內側的溫溼度感測器，及一傳輸單元，該傳輸單元與該皮膚溫度感測器、該耳溫感測器及該溫濕度感測器電連接，並將來自該皮膚溫度感測器、該耳溫感測器及該溫溼度感測器的量測訊號轉換成相對應的傳輸訊號後以無線傳輸方式輸出。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之膠囊式防護衣熱應力監控裝置，其中，皮膚溫度感測器的數量為複數個。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之膠囊式防護衣熱應力監控裝置，還包含一心跳感測器。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之膠囊式防護衣熱應力監控裝置，其中，該心跳感測器包括一心跳量測模組，及一脈搏量測模組，該脈搏量測模組接收該心跳量測模組的量測訊號並轉換成相對應的傳輸訊號後以無線傳輸方式輸出。
5. 一種膠囊式防護衣熱應力監控系統，適用於一膠囊式防護衣，並包含：一膠囊式防護衣熱應力監控裝置，包括至少一皮膚溫度感測器、一耳溫感測器、一位於該膠囊式防護衣內側的溫溼度感測器，及一傳輸單元，該傳輸單元與該皮膚溫度感測器、該耳溫感測器與該溫度感測器電連接，並將來自該皮膚溫度感測器、該耳溫感測器及該溫溼度感測器的量測訊號轉換成相對應的傳輸訊號後以無線傳輸方式輸出；一接收器，於接收該傳輸訊號後輸出一統合資訊；及一終端機，電連接該接收器以接收該統合資訊。
6. 根據申請專利範圍第5項所述之膠囊式防護衣熱應力監控系統，其中，皮膚溫度感測器的數量為複數個。
7. 根據申請專利範圍第6項所述之膠囊式防護衣熱應力監控系統，其中，該膠囊式防護衣熱應力監控裝置還包括一心跳感測器。
8. 根據申請專利範圍第7項所述之膠囊式防護衣熱應力監控系統，其中，該心跳感測器具有一心跳量測模組，及一脈搏量測模組，該脈搏量測模組接收該心跳量測模組的量測訊號並轉換成相對應的傳輸訊號後以無線傳輸方式輸出至該接收器。