JP2018134137A - 熱中症予防装置 - Google Patents

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潤 硯川
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Abstract

【課題】周囲環境や利用環境に適応して熱中症の危険度を判定可能な熱中症予防装置を提供する。
【解決手段】人体の頭部に装着する頭部装着具であるヘルメット10の内側であって装着者の頭部に当接する位置に付設され装着者の深部体温を測定するための深部体温プローブ200と、深部体温プローブ200により測定された深部体温に基づき装着者が熱中症に罹患する危険度を判定する熱中症危険度判定手段と、熱中症危険度判定手段により判定された危険度に応じて警報を発する警報手段とを備えた。
【選択図】図2

Description

本発明は、熱中症の危険性を警告して罹患を予防する熱中症予防装置に関する。
近年の地球温暖化の影響により夏場の気温が上昇傾向にある。これに伴い熱中症に罹患する人が増えている。建築現場や土木現場などの作業現場においては安全管理の観点から、長袖の作業服やヘルメットの着用が義務づけられている場合が多い。また、高齢者や障害者などは、体調の変化を自覚することが困難であるだけでなく、体調の変化を自覚できても適切な対応を取ることが困難である場合がある。このため、熱中症の危険性をいち早く検出することが重要である。
熱中症の危険性を判定する指標としてWBGT(Wet Bulb Globe Temperature:湿球黒球温度)が提唱されている。WBGTは、人体と外気との熱のやりとり(熱収支)に着目した指標である。WBGTは、人体の熱収支に与える影響が大きい、湿度、日射・輻射など周辺の熱環境、気温という3つの要素を取り入れた指標である。特許文献1には、測定したWBGTに基づき熱中症の危険度を算出して警報を発する装置が記載されている。
上記WBGTはあくまで周囲環境を評価する指標である。しかし、熱中症に罹患する危険度は個人差がある。さらに、その人の着衣状況、活動状況などによっても危険度は異なる。このため、特許文献1に記載の装置では、熱中症の危険度を正確に判定することは困難であるという問題がある。そこで、人の体温や心拍数などの生体情報を計測し、計測した生体情報に基づき熱中症の危険度を判定するシステムが開発されている(例えば特許文献2参照)。
実用新案登録第3157604号 特開2012−187127号公報 特開2015−169551号公報
しかし生体情報として用いる心拍数は、温熱負荷による変動と運動負荷による変動を区別することが困難であり、さらに心拍数の変動は個人差がある。また、生体情報として用いる体温は、体表面を測定した温度であることが一般的である。この計測体温は、体調、周囲環境、着衣状況等により変化する。このため、体温上昇を正確に測定することが困難である。このような事情により、従来のシステムでは、熱中症の危険度を正確に判定することが困難であった。
一方、熱中症の危険度を判定するシステムは、人の利用環境に応じた使いやすいものが求められる。例えば、現場作業の邪魔にならないこと、装置の装着が容易であることなどが求められる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、周囲環境や利用環境に適応して熱中症の危険度を判定可能な熱中症予防装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本願発明に係る熱中症予防装置は、人体の頭部に装着する頭部装着具の内側であって装着者の頭部に当接する位置に付設され装着者の深部体温を測定するための深部体温プローブと、深部体温プローブにより測定された深部体温に基づき装着者が熱中症に罹患する危険度を判定する熱中症危険度判定手段と、熱中症危険度判定手段により判定された危険度に応じて警報を発する警報手段とを備えたことを特徴とする。
本発明に係る熱中症予防装置によれば、装着者の深部体温に基づき熱中症の危険度を判定するので、装着者の周囲環境や利用環境に影響されることなく正確な判定を行うことができる。また、本発明に係る熱中症予防装置によれば、頭部装着具に設けられているので、装着者の活動や作業性に影響を与えることがなく利便性が高いものとなる。
ヘルメットを底面側からみた平面図 ヘルメットを側面側からみた断面図 深部体温プローブの断面図 熱中症予防装置の充電方法を説明する図 第1の実施の形態に係る熱中症予防装置の機能ブロック図 第1の実施の形態に係る熱中症危険度判定部の動作を説明するフローチャート 深部体温プローブの他の付設位置を説明する平面図 深部体温プローブの他の付設位置を説明する平面図 他の例に係る深部体温プローブの断面図 第2の実施の形態に係る熱中症予防装置の機能ブロック図 第1の実施の形態に係る熱中症危険度判定部の動作を説明するフローチャート 第3の実施の形態に係る熱中症予防装置の機能ブロック図 第4の実施の形態に係る熱中症予防装置の機能ブロック図 第5の実施の形態に係る熱中症予防装置の機能ブロック図
(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る熱中症予防装置について図面を参照して説明する。本実施の形態に係る熱中症予防装置は、建築現場や土木現場などの各種作業現場で用いられることを想定する。また、本実施の形態に係る熱中症予防装置は、頭部装着具として装着者が装着するヘルメットに設けることを想定する。図1はヘルメットを底面側からみた平面図、図2はヘルメットの側方からみた断面図である。
ヘルメット10は、各種作業現場等で用いられる従来周知のものと同様の構造を有している。ヘルメット10は保護帽とも呼ばれる。ヘルメット10は、図1及び図2に示すように、合成樹脂や金属などの硬質材で形成される帽体11と、帽体11の内面に設けられた衝撃吸収用のライナー12と、ライナー12の内側に配置された伸縮性のハンモック13と、装着者の頭部周囲を囲繞するヘッドバンド14と、帽体11の内側両側部から下方に延びる顎紐(図示省略)とを備えている。帽体11の前部には、ひさし11aが形成されている。ハンモック13は、複数の脚を放射状に配置して構成されている。ハンモック13の脚の端部は帽体11に付設されている。ヘッドバンド14は、ハンモック13の内側に付設されている。ヘッドバンド14は、図示しない長さ調整機構が付設されている。ハンモック13と帽体11及びライナー12との間には所定の間隙が形成されている。
本実施の形態に係る熱中症予防装置100は、装着者の深部体温を計測するための深部体温プローブ200と、電装品等を収納する箱状の収納部300とを備えている。深部体温プローブ200は、ヘッドバンド14又はハンモック13の内側(装着者側)であって装着者と接触する位置に設けられている。装着者との接触位置は、装着者の額やこめかみ付近など直接体表面と接触しやすい位置が好ましい。しかし、頭髪により体表面(頭皮)への直接的な接触は困難ではあるものの、頭髪のある頭部のいずれかの位置において接触するようにしてもよい。図1及び図2の例では、深部体温プローブ200は、ヘッドバンド14の前方内側に設けられており、装着者の前頭部又は額に当接する。
深部体温プローブ200は、例えば特許文献3に開示されている双熱流法を用いたものである。深部体温プローブ200は、図3に示すように、中央が厚く、周囲が薄い2段円盤状の断熱材210と、断熱材210の厚い部分211・薄い部分212の両面にそれぞれ配置された温度センサ221、223、222、224と、断熱材210の周囲側面及び外気側の面を覆う低放射率材であるアルミニウム板によるカバー230とを備えている。断熱材210の底面、すなわち人体との接触面に形成された温度センサ221及び222は、断熱材210の底面と略面一となっている。深部体温プローブ200の原理及び構造については、前述した特許文献3を参照されたい。なお、同文献の従来技術に開示されているものであっても本願発明を実施できる。
収納部300は、図1及び図2に示すように、帽体11の内面後部であってハンモック13との間隙に配置されている。収納部300は、帽体11の内面後部から内面側部にわたる任意の位置に配置することもできる。収納部300は、帽体11と一体に形成することが好ましいが、帽体11と別体であってもよい。収納部300の前面には充電用電力を伝達するための充電用端子301が付設されている。充電を行う際には、図4に示すように、例えば壁面に設置した充電装置400のフック410にヘルメット10の後部を引っ掛ける。これにより、フック410の上面に形成した充電用端子411と、前記収納部300の充電用端子301とが電気的に接続し、熱中症予防装置100の充電が可能となる。なお、収納部300の充電用端子301及び充電装置400の充電用端子411に替えて、非接触で電力の伝達を行うためのコイル等を設けてもよい。
図5に熱中症予防装置の機能ブロック図を示す。熱中症予防装置100は、前記深部体温プローブ200に加えて、熱中症危険度判定部310と、警報部320と、電源部330とを備えている。深部体温プローブ200は、有線(図示省略)により熱中症危険度判定部310に電気的に接続されている。熱中症危険度判定部310と、警報部320と、電源部330は、収納部300に収納されている。
熱中症危険度判定部310は、深部体温プローブ200の各温度センサで計測した温度に基づき深部体温を算出し、この深部温度に基づき熱中症の危険度を判定し、判定した危険度に応じて警報部320により警報を発するよう制御する。深部体温の算出方法については前述した特許文献3を参照されたい。警報部320は、LEDやLCDなどの表示装置や、スピーカーなどの音声出力装置や、これらを組み合わせたものなど種々のものを用いることができる。電源部330は、周知の安定化回路・二次電池・充電回路を備えている(図示省略)。電源部330の充電回路は、前記充電装置400から供給される電力により二次電池を充電する。
本実施の形態に係る熱中症危険度判定部の動作について図6のフローチャートを参照して説明する。熱中症危険度判定部310は、深部体温プローブ200にエラーがあるか否かのチェックを行い、エラーがある場合には所定のエラー表示を行うよう警報部320を制御する(ステップS1,S5)。次に、熱中症危険度判定部310は、深部体温プローブ200の各温度センサで計測した温度に基づき深部体温を算出し(ステップS2)、算出した深部温度が所定の閾値(例えば38℃)以上の場合には、体温が上昇している旨の表示を行うよう警報部320を制御する(ステップS3,S4)。
このように、本実施の形態に係る熱中症予防装置によれば、装着者の深部体温に基づき熱中症の危険度を判定するので、装着者の周囲環境や利用環境に影響されることなく正確な判定を行うことができる。また、本実施の形態に係る熱中症予防装置によれば、装着者のヘルメットに設けられているので、作業性に影響を与えることがなく利便性が高いものとなる。
なお、上記実施形態では、深部体温プローブ200は、ヘッドバンド14の前方内側に設けられており、装着者の前頭部又は額に当接しているが、その他の場所に配置してもよい。図7の例では、深部体温プローブ200は、ヘッドバンド14の左右何れか一方又は双方の内側に設けられており、装着者のこめかみ付近に当接する。図8の例では、深部体温プローブ200は、ハンモック13の中央内側に設けられており、装着者の頭頂部付近に当接する。
また、例えば図8に示したように深部体温プローブ200が頭頂部など頭髪のある位置に配置する設ける場合には、図9に示すように、温度センサ221及び222に突出部240を設けると、頭髪の隙間から体表面に接触させることができて好適である。この場合、深部体温プローブ200の底面には、接触面を安定させるため、前記突出部240の他にダミーの突出部250を設けると好適である。
(第2の実施の形態)
本発明の第2の形態に係る熱中症予防装置について図面を参照して説明する。図10は第2の実施の形態に係る熱中症予防装置の機能ブロック図である。
本実施の形態に係る熱中症予防装置は、図10に示すように、第1の実施の形態に係る熱中症予防装置に対して、さらにWBGT測定部340を設けたものである。ヘルメット10の構成など他の構成要素については第1の実施の形態と同様である。ここでは相違点のみを説明する。
WBGT測定部340は、従来周知のものが用いられ、外気温度センサ・外気湿度センサ・WBGT算出部を備えたものや、さらに黒球温度センサを備えたものが用いられる。本実施の形態では、外気温度センサ・外気湿度センサ・WBGT算出部を備えたものを用いた。各センサの取り付け形態は、収納部300に形成した通気口の近傍に配置する、収納部300の外面に付設する、又は、ヘルメット10の外側に付設するなど種々の形態が考えられる。
WBGT測定部340のWBGT算出部は、次式によりWBGTを算出する。
WBGT=0.735×Ta
+0.0374×RH
+0.00292×Ta×RH
+7.619×SR−4.557×SR
−0.0572×WS−4.064
ここでTaは気温(℃)、RHは相対湿度(%)、SRは全天日射量(KW/m)、WSは平均風速(m/s)となる。本実施の形態では、全天日射量と平均風速の測定手段を有していないので、これらの値は所定の係数を用いる。本実施の形態では、全天日射量と平均風速は室内での作業を想定してSR=0(kW・m),WS=0(m/s)として計算する。なお、この所定の係数は、例えば切替スイッチ等を用いて周囲環境に応じて適切な値を選択できるようにしてもよい。
本実施の形態に係る熱中症危険度判定部の動作について図11のフローチャートを参照して説明する。熱中症危険度判定部310は、深部体温プローブ200にエラーがあるか否かのチェックを行い、エラーがある場合には所定のエラー表示を行うよう警報部320を制御する(ステップS11,S21)。次に、熱中症危険度判定部310は、深部体温プローブ200の各温度センサで計測した温度に基づき深部体温を算出し(ステップS12)、算出した深部温度が所定の閾値(例えば38℃)以上の場合には、体温が上昇している旨の表示を行うよう警報部320を制御する(ステップS13,S14)。
次に、熱中症危険度判定部310は、WBGT測定部340を用いてWBGTを測定する(ステップS15)。そして熱中症危険度判定部310は、測定値を複数の閾値を用いて所定の複数の帯域に区分し、各帯域に応じて段階的に異なる危険度の表示をするよう警報部320を制御する。具体的には、25℃未満、25℃以上28℃未満、28℃以上31℃未満、31℃以上に区分けし、それぞれ、注意表示、警戒表示、厳重警戒表示、危険表示を行うように警報部320を制御する(ステップS16〜S20)。
このように、本実施の形態に係る熱中症予防装置によれば、装着者の深部体温及びWBGTに基づき熱中症の危険度を判定するので、装着者の周囲環境や利用環境に影響されることなく正確な判定を行うことができる。他の作用効果については第1の実施の形態と同様である。
(第3の実施の形態)
本発明の第3の形態に係る熱中症予防装置について図面を参照して説明する。図12は第3の実施の形態に係る熱中症予防装置の機能ブロック図である。
本実施の形態に係る熱中症予防装置は、図12に示すように、第1の実施の形態に係る熱中症予防装置に対して、装着者の活動量を測定するとともに装着者の転倒を検出する手段である加速度センサ350を設けたものである。ヘルメット10の構成など他の構成要素については第1の実施の形態と同様である。ここでは相違点のみを説明する。なお、第2の実施の形態に係る熱中症予防装置に対して同様の変形を適用してもよい。
熱中症危険度判定部310は、加速度センサ350により検出された加速度を集計し、直近所定時間における装着者の活動量を算出する。そして、熱中症危険度判定部310は、熱中症危険度の判定時に用いられる各種閾値(第1の実施の形態では深部体温との比較で用いる閾値、第2の実施の形態ではさらにWBGTとの比較で用いられる閾値)を補正する。具体的には、活動量が大きいほど閾値を小さくするよう調整する。これにより、装着者の活動量に応じた適切な警報が可能となる。
また、熱中症危険度判定部310は、加速度センサ350により検出された加速度に基づき装着者の転倒を検出する。転倒検出のアルゴリムは従来周知の種々のものを用いることができる。そして、熱中症危険度判定部310は、装着者の転倒を検出すると、転倒検出表示を行うよう警報部320を制御する。
このように、本実施の形態に係る熱中症予防装置によれば、装着者の深部体温及びWBGT並びに活動量に基づき熱中症の危険度を判定するので、装着者の周囲環境や利用環境に影響されることなく正確な判定を行うことができる。他の作用効果については第1及び第2の実施の形態と同様である。
(第4の実施の形態)
本発明の第4の形態に係る熱中症予防装置について図面を参照して説明する。図13は第4の実施の形態に係る熱中症予防装置の機能ブロック図である。
本実施の形態に係る熱中症予防装置は、図13に示すように、第1の実施の形態に係る熱中症予防装置に対して、所定の管理装置500に各種情報を送信する手段である無線通信部360を設けたものである。ヘルメット10の構成など他の構成要素については第1の実施の形態と同様である。ここでは相違点のみを説明する。なお、第2及び第3の実施の形態に係る熱中症予防装置に対して同様の変形を適用してもよい。
無線通信部360は、上述したように熱中症危険度判定部310が警報部320を制御して各種警報を発する際に、ネットワーク510を介して所定の管理装置500に同警報を送信する。無線通信部360は、警報部320による全ての警報を送信してもよいし、一部の警報のみを送信してもよい。また、無線通信部360は警報を送信する際に、深部体温やWBGTなど計測値や算出値を一緒に送信することができる。また、無線通信部360は、定期的に又は管理装置500からの要求に応じて、深部体温やWBGTなど計測値や算出値、並びに、熱中症危険度判定部310による判定された危険度を、管理装置500に送信することができる。
管理装置500は、一以上の熱中症予防装置100を管理する装置であって、その実装形態は不問である。例えば、管理装置500は、いわゆるクラウドサーバに実装されたものであってもよいし、管理者が自社設備に設置したコンピュータに実装したものであってもよいし、管理者が有する携帯端末であってもよい。管理装置500は、熱中症予防装置100から警報を受信すると所定の警報を発する。例えば、コンピュータ上に警報表示を行ってもよいし、管理装置500からさらに所定の連絡先に通知を送信してもよい。
熱中症予防装置100と管理装置500とを接続するためのネットワーク510の形態や通信プロトコルは不問である。例えば、無線通信部360が移動体通信網との通信インタフェイスを有している場合は、当該移動体通信網を介して管理装置500と通信することができる。また例えば、無線通信部360が無線LANインタフェイスを有している場合は、作業現場に構築した無線LANを介して管理装置500と通信することができる。
このように、本実施の形態に係る熱中症予防装置によれば、熱中症の危険度の警報が所定の管理装置に送信されるので、管理者が装着者の体調を管理することができる。他の作用効果については第1〜第3の実施の形態と同様である。
(第5の実施の形態)
本発明の第5の形態に係る熱中症予防装置について図面を参照して説明する。図14は第5の実施の形態に係る熱中症予防装置の機能ブロック図である。
本実施の形態に係る熱中症予防装置は、第1の実施の形態に係る熱中症予防装置の各部を分散配置したものである。すなわち、本実施の形態に係る熱中症予防装置100は、図14に示すように、ヘルメット10には、深部体温プローブ200と、電源部330及び近距離無線通信部370を備えた収納部300とを設ける。一方、前記収納部300とは別の第2の装置600に、近距離無線通信部610と、電源部620と、前記熱中症危険度判定部310及び警報部320を実装する。ここでは相違点のみを説明する。なお、第2〜第4の実施の形態に係る熱中症予防装置に対して同様の変形を適用してもよい。
第2の装置600は専用のハードウェアで実装してもよいし、汎用的な携帯コンピュータに実装してもよい。後者の場合の典型例としては、いわゆるスマートフォンと呼ばれる多機能携帯電話を用いると好適である。この場合、近距離無線通信部370,610は例えばBluetooth(登録商標)などの標準的な通信規格を用いることができる。また、警報部320は、多機能携帯電話のディスプレイやスピーカーなどを用いることができる。第2の装置600は、装着者が携帯していればよく装着位置は不問である。例えば、腰ベルトに装着することができる。
なお、第2の実施の形態に本変形を適用する場合には、WBGT測定部340は収納部300に設けると好適である。さらに、第3の実施の形態に本変形を適用する場合には、加速度センサ350は第2の装置600に配置すると好適である。具体的には多機能携帯電話が有する加速度センサを用いると好適である。さらに、第3の実施の形態に本変形を適用する場合には、無線通信部360は第2の装置600に配置すると好適である。具体的には多機能携帯電話が有する通信機能を用いると好適である。
このように、本実施の形態に係る熱中症予防装置によれば、ヘルメット10に配置する収納部300を小型化ができるので利便性が向上する。また、汎用的な多機能携帯電話を流用することができるのでコストを削減することができる。他の作用効果については第1〜第4の実施の形態と同様である。
以上本発明の第1〜第5の実施の形態について詳述したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記第1〜第5の実施の形態では、頭部装着具としてヘルメットを用いる場合について説明したが、他のものを用いてもよい。例えば、頭部に身につける装身具であるヘアバンドを用いることができる。ヘアバンドは、伸縮性のある帯状の布やゴム等を環状に形成したものであってもよいし、硬質樹脂や金属を略C字状に形成した所謂カチューシャと呼ばれるものであってもよい。深部体温プローブ200は、前頭部、額、こめかみなどに当接するようにヘアバンドに付設される。なお、ヘアバンドを用いる場合、上記第5の実施の形態の変形例として実装すると好ましい。
その他、現場用ヘルメットとは異なり内部にハンモックやヘッドバンドを備えていない、介護用ヘルメット、野球用ヘルメット、自動車用ヘルメット、自動二輪用ヘルメット、自転車用ヘルメットなど、他の種類のヘルメットを用いることもできる。また、介護用や医療用のヘルメットやヘッドギアを用いることもできる。また、はちまきや、その他一般的な各種帽子を用いることもできる。
10…ヘルメット
11…帽体
12…ライナー
13…ハンモック
14…ヘッドバンド
200…深部体温プローブ
210…断熱材
221,222,223,224…温度センサ
230…カバー
240…突出部
250…ダミー突出部
300…収納部
301…充電用端子
310…熱中症危険度判定部
320…警報部
330…電源部
340…WBGT測定部
350…加速度センサ
360…無線通信部
370…近距離無線通信部
400…充電装置
410…フック
411…充電用端子
500…管理装置
510…ネットワーク
600…第2の装置
610…近距離無線通信部

Claims (7)

  1. 人体の頭部に装着する頭部装着具の内側であって装着者の頭部に当接する位置に付設され装着者の深部体温を測定するための深部体温プローブと、
    前記深部体温プローブにより測定された深部体温に基づき装着者が熱中症に罹患する危険度を判定する熱中症危険度判定手段と、
    前記熱中症危険度判定手段により判定された危険度に応じて警報を発する警報手段とを備えた
    ことを特徴とする熱中症予防装置。
  2. 前記頭部装着具は、帽体と、この帽体の内側に配置されたハンモック及ヘアバンドを備えたヘルメットからなり、
    前記深部体温プローブは、前記ヘアバンド又はハンモックに付設されている
    ことを特徴とする請求項1記載の熱中症予防装置。
  3. 前記熱中症危険度判定手段は、前記帽体の後部内側であって前記ハンモックとの間隙に配置した収納部内に設けられている
    ことを特徴とする請求項2記載の熱中症予防装置。
  4. さらに、前記収納部内に配置された二次電池と、
    前記収納部に設けられ前記二次電池の充電用電力を外部から供給するための電力伝達手段とを備えた
    ことを特徴とする請求項3に記載の熱中症予防装置。
  5. さらに、WBGT測定手段を備え、
    前記熱中症危険度判定手段は、前記深部体温プローブにより測定された深部体温及び前記WBGT測定手段により測定されたWBGTに基づき装着者が熱中症に罹患する危険度を判定する
    ことを特徴とする請求項1乃至4何れか1項記載の熱中症予防装置。
  6. さらに、加速度センサを備え、
    前記熱中症危険度判定手段は、加速度センサの検出値に基づき、熱中症に罹患する危険度の判定処理で用いられるパラメータを調整する
    ことを特徴とする請求項1乃至5何れか1項記載の熱中症予防装置。
  7. 前記頭部装着具は、ヘアバンドからなる
    ことを特徴とする請求項1記載の熱中症予防装置。
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