JP4621464B2 - 人体用エアバッグ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば空気呼吸器用のボンベを背負いながら消火活動や救助活動を行う消防士等の作業者が高所から転落した場合に、作業者の人体を落下衝撃から保護するための人体用エアバッグ装置に関するものである。

従来、例えば消防士が火災現場で消火活動や救助活動を行う場合など、周囲の酸素が希薄であったり、有毒ガスや粉塵等が発生している現場では、作業者が空気呼吸器用のボンベを背負うとともに、給気ホースを介してボンベに接続された呼吸用マスクを着用することにより、作業者にボンベの空気を供給するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

また、転落時の落下衝撃を吸収するものとして、人体の所定部位を覆うように膨張可能なエアバッグと、エアバッグを膨張させる膨張手段と、人体の墜落を検知する墜落検知手段とを備え、墜落検知手段によって人体の落下を検知すると、膨張手段を作動してエアバッグを膨張させる人体用エアバッグ装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平９−２８５５５８号公報 特開２００３−２６５６３８号公報

ところで、火災現場等では高所で作業する場合が多く、足場も崩れ易いことから、作業者が作業中に高所から転落するおそれがある。そこで、前記人体用エアバッグ装置を用いれば、作業者が高所から転落した場合でも、膨張したエアバッグにより地面や構造物との直接の衝突による落下衝撃を吸収することができる。しかしながら、消防士等の作業者は空気呼吸器用のボンベを背負っているため、人体の背面側から落下した場合はボンベが地面や構造物と衝突し、ボンベからの落下衝撃を受けることになる。このため、人体用エアバッグ装置を用いる場合、地面や構造物との直接の衝突による落下衝撃のみならず、ボンベから受ける落下衝撃からも作業者を効果的に保護する必要があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高所から転落した場合でも、地面や構造物との直接の衝突による人体への落下衝撃のみならず、ボンベから受ける人体への落下衝撃も吸収することのできる人体用エアバッグ装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１では、人体の所定部位を覆うように膨張可能なエアバッグと、エアバッグを膨張させる充気装置と、人体の墜落を検知する墜落検知手段と、墜落検知手段によって人体の落下を検知すると充気装置を作動してエアバッグを膨張させる制御手段とを備え、吸入マスクに吸入用空気を供給する空気吸入器用ボンベを背負う作業者が使用する人体用エアバッグ装置であって、前記エアバッグを、人体の所定部位及び人体に背負われた空気吸入器用ボンベの所定部位をそれぞれ覆うように形成している。

これにより、エアバッグが人体及びボンベの所定部位をそれぞれ覆うように形成されていることから、高所から転落した場合でも、地面や構造物との直接の衝突による人体への落下衝撃のみならず、ボンベから受ける人体への落下衝撃も吸収することができる。

また、請求項２では、請求項１記載の人体用エアバッグ装置において、前記エアバッグを収納する収納体を、空気吸入器用ボンベを背負うためのハーネスに着脱自在に取付けている。

これにより、請求項１の作用に加え、ボンベを背負うためのハーネスに着脱自在に取付けられることから、エアバッグ用のハーネスを設けることなく人体に装着することができる。

また、請求項３では、請求項１または２記載の人体用エアバッグ装置において、前記エアバッグを、人体の頭部側を覆うように膨張する第１エアバッグ部と、ボンベの上端側を覆うように膨張する第２エアバッグ部と、ボンベの下端側を覆うように膨張する第３エアバッグ部と、人体の腰部側を覆うように膨張する第４エアバッグ部とから構成している。

これにより、請求項１または２の作用に加え、第１及び第４エアバッグ部によって人体の頭部及び腰部への落下衝撃が吸収され、第２及び第３エアバッグ部によってボンベへの落下衝撃が吸収される。

また、請求項４では、請求項３記載の人体用エアバッグ装置において、前記第１及び第２エアバッグ部を互いに連通するように形成し、第３及び第４エアバッグ部を互いに連通するように形成している。

これにより、請求項３の作用に加え、第１及び第２エアバッグ部を一つの充気装置によって膨張させることができ、第３及び第４エアバッグ部を他の一つの充気装置によって膨張させることができる。

また、請求項５では、請求項４記載の人体用エアバッグ装置において、前記第１及び第２エアバッグ部を人体の頭部両側からボンベの後方に亘って連続して延びるように一体に形成している。

これにより、請求項４の作用に加え、第１及び第２エアバッグ部を一体的な形状によって形成することができる。

また、請求項６では、請求項１、２、３、４または５記載の人体用エアバッグ装置において、前記墜落検知手段を、人体の落下を検知する落下センサと、人体に重力加速度よりも大きい所定の大きさ以上の加速度が生じたことを検知する加速度センサとから構成し、前記制御手段を、加速度センサによって所定の大きさ以上の加速度が生じたことが検知されておらず、落下センサによって人体の落下が検知された場合、落下センサの検知状態が所定時間Ｔ1 以上継続すると、エアバッグを膨張させ、加速度センサによって所定の大きさ以上の加速度が生じたことが検知され、加速度センサの検知から所定時間Ｔ2 が経過した後、落下センサによって人体の落下が検知されていた場合は、所定時間Ｔ2 が経過してから落下センサの検知状態が所定時間Ｔ1 以上継続すると、エアバッグを膨張させるように構成している。

これにより、請求項１、２、３、４または５の作用に加え、ジャンプや段差の飛び越えなど、墜落以外の上下運動による加速により、所定の大きさ以上の加速度が生じたことを加速度センサが検知してから所定時間が経過するまでの間を除き、落下センサによって人体の落下を検知した状態が所定時間以上継続すると、エアバッグが膨張することから、墜落時以外の誤動作が少なくなる。

請求項１の人体用エアバッグ装置によれば、高所から転落した場合でも、地面や構造物との直接の衝突による人体への落下衝撃のみならず、ボンベから受ける人体への落下衝撃も吸収することができるので、例えば空気呼吸器を使用しながら火災現場等で作業する消防士等、ボンベを背負う作業者を転落事故から効果的に保護することができる。

また、請求項２の人体用エアバッグ装置によれば、請求項１の効果に加え、エアバッグ用のハーネスを設けることなく人体に装着することができるので、構造の簡素化を図ることができる。

また、請求項３の人体用エアバッグ装置によれば、請求項１または２の効果に加え、人体の頭部及び腰部への落下衝撃を吸収することができるとともに、ボンベへの落下衝撃も確実に吸収することができるので、作業者をより効果的に保護することができる。

また、請求項４の人体用エアバッグ装置によれば、請求項３の効果に加え、第１及び第２エアバッグ部と第３及び第４エアバッグ部とをそれぞれ一つずつの充気装置によって膨張させることができるので、構造の簡素化を図ることができる。

また、請求項５の人体用エアバッグ装置によれば、請求項４の効果に加え、第１及び第２エアバッグ部を一体的な形状によって形成することができるので、例えば第１及び第２エアバッグ部を互いに別体に形成して他の部材で連通する場合に比べ、第１及び第２エアバッグ部を容易に製造することができる。

また、請求項６の人体用エアバッグ装置によれば、請求項１、２、３、４または５の効果に加え、墜落時以外の誤動作を少なくすることができるので、信頼性の向上を図ることができる。

図１乃至図１０は本発明の一実施形態を示すもので、図１は人体用エアバッグ装置の備わるハーネスの正面図、図２は制御系を示すブロック図、図３はエアバッグ膨張状態を示す人体用エアバッグ装置の正面図、図４はその背面図、図５はその側面図、図６はその上側平面図、図７はその下側平面図、図８は制御部の動作を示すフローチャート、図９は人体に装着した状態を示すエアバッグ収縮状態の人体用エアバッグ装置の斜視図、図１０は人体に装着した状態を示すエアバッグ膨張状態の人体用エアバッグ装置の斜視図である。

本実施形態の人体用エアバッグ装置は、所定形状に膨張可能なエアバッグ１と、エアバッグ１を収縮状態で収納する第１及び第２の収納体２，３と、エアバッグ１を膨張させる第１及び第２の充気装置４，５と、人体の落下を検知する落下センサ６と、人体に上下方向の加速度が生じたことを検知する加速度センサ７と、落下センサ６及び加速度センサ７の検知信号に基づいて各充気装置４，５を作動させる制御部８と、各センサ６，７を収納するセンサユニット９とから構成され、空気吸入器用のボンベ１０を背負うためのハーネス２０に着脱自在に取付けられるようになっている。

エアバッグ１は、気密性及び耐久性の高い生地（例えば、全芳香族ポリエステル）からなり、このような生地を縫製または熱融着することによって袋状に形成されている。エアバッグ１は、人体Ａの頭部両側を覆うように膨張する左右一対の第１エアバッグ部１ａと、ボンベ１０の上端側を覆うように膨張する第２エアバッグ部１ｂと、ボンベ１０の下端側を覆うように膨張する第３エアバッグ部１ｃと、人体Ａの腰部背面側を覆うように膨張する第４エアバッグ部１ｄとから構成されている。

第１及び第２エアバッグ部１ａ，１ｂは人体Ａの頭部両側からボンベ１０の後方に亘って連続して延びるように形成され、互いに連通するように一体に形成されている。各第１エアバッグ部１ａは人体Ａの頭部両側を前面下方から後部上方に亘って覆うように形成され、その後部上方を幅方向に延びる円筒状の連通部１ｅによって連通している。第２エアバッグ部１ｂはボンベ１０の後方を覆うようにボンベ１０の外周面に沿って形成され、その両端を人体Ａの両肩部分で各第１エアバッグ部１ａに連通している。

第３及び第４エアバッグ部１ｃ，１ｄは上下方向に間隔をおいて配置され、上下方向に延びる連通部１ｆによって互いに連通している。第３エアバッグ部１ｃはボンベ１０の外周面に沿って幅方向に延びるように形成され、その両端はボンベ１０の幅方向両側まで延びている。第４エアバッグ部１ｄは人体Ａの腰部背面側に沿って幅方向に延びるように形成され、その両端は人体Ａの両側まで延びている。

第１の収納体２は、人体Ａの両肩からボンベ１０の後方に亘って延びるように形成され、第１及び第２エアバッグ部１ａ，１ｂを収縮状態で収納している。第１の収納体２はナイロン等の化学繊維からなる生地を縫製することによって形成され、着脱自在な周知のファスナによってハーネス２０に取付られるようになっている。

第２の収納体３は、人体Ａの腰部背面側に配置され、第３及び第４エアバッグ部１ｃ，１ｄを収縮状態で収納している。第２の収納体３は第１の収納体２と同様、ナイロン等の化学繊維からなる生地を縫製することによって形成され、着脱自在な周知のファスナによってハーネス２０に取付られるようになっている。

第１及び第２の充気装置４，５は、例えば圧縮流体を封入した容器を火薬の爆発によって開封することにより高圧ガスをエアバッグ１内に吐出する周知の構成からなる。この場合、第１の充気装置４は第１及び第２エアバッグ部１ａ，１ｂを膨張させるようになっており、第２の充気装置５は第３及び第４エアバッグ部１ｃ，１ｄを膨張させるようになっている。

落下センサ６は、例えば周知の３軸加速度センサからなり、人体の落下による重力加速度の生じない状態（以下、落下状態という。）を検知するようになっている。即ち、落下センサ６は、落下状態を検知するとオフになる常時オン型のセンサを構成している。

加速度センサ７は、例えば周知の３軸加速度センサからなり、人がジャンプしたとき、或いは僅かな段差を飛び越えたときなど、上方向への加速を検知するようになっている。即ち、加速度センサ７は、上方向への加速を検知するとオンになる常時オフ型のセンサを構成している。

制御部８はマイクロコンピュータによって構成され、第１及び第２の充気装置４，５、落下センサ６及び加速度センサ７に接続されている。また、制御部８はタイマ機能を備えるとともに、スイッチ８ａによってオン／オフするようになっている。

センサユニット９は、図示しない基板に取付けられた落下センサ６及び加速度センサ７をケースに収納してなり、ハーネス２０に取付けられている。また、センサユニット９には、制御部８を構成する回路基板や電源等の電装部品が収納されるとともに、第１及び第２の充気装置４，５がそれぞれ図示しないケーブルを介して接続されている。

ボンベ１０は、図示しない吸入マスクに給気ホースを介して接続され、吸入マスクに吸入用空気を供給する周知の空気吸入器に用られるものである。

ハーネス２０は、人体の背面側に配置されるバックプレート２１と、バックプレート２１の上端側から下端側まで人体の肩部及び脇部を介して延びる第１のベルト２２と、バックプレート２１の下端側から人体の胴部に亘って延びる第２のベルト２３と、ボンベ１０をバックプレート２１に固定する第３のベルト２４とからなり、第１及び第２のベルト２２，２３はバックルにより人体の前面側で左右に分離可能に形成されている。

以上のように構成された人体用エアバッグ装置は、第１及び第２の収納体２，３をハーネス２０に装着して使用する。その際、第１の収納体２は第１のベルト２２の肩部に装着されるとともに、第２の収納体３はバックプレート２１の下部に装着される。

次に、前記人体用エアバッグ装置の動作について、図８のフローチャートに示す制御部８の動作に従って説明する。

まず、ハーネス２０が作業者の人体Ａに装着され、スイッチ８ａがオンになると（Ｓ１）、以下のプログラムを開始する。即ち、作業者のジャンプや段差の飛び越えなど、上方向への加速が生じておらず、加速度センサ７がオンにならない場合において（Ｓ２）、例えば高所作業中に作業者が転落し、この落下状態により落下センサ６がオフとなり（Ｓ３）、落下センサ６のオフ状態が所定時間Ｔ1 （例えば０．４秒）以上経過した場合には（Ｓ４）、各充気装置４，５を作動する（Ｓ５）。これにより、エアバッグ１が膨張して人体への落下衝撃が吸収される。

その際、人体の頭部及び腰部が第１及び第４エアバッグ部１ａ，１ｄによってそれぞれ覆われることから、地面や構造物との直接の衝突による人体の頭部及び腰部への落下衝撃が第１及び第４エアバッグ部１ａ，１ｄによって吸収される。また、ボンベ１０の上端側及び下端側が第２及び第３エアバッグ部１ｂ，１ｃによってそれぞれ覆われることから、人体が背面側から落下した場合など、ボンベ１０が地面や構造物と衝突した場合には、ボンベ１０への落下衝撃が第２及び第３エアバッグ部１ｂ，１ｃによって吸収される。

一方、作業者がジャンプしたり、僅かな段差を飛び越えた場合など、墜落以外の上方向への加速が生じて加速度センサ７がオンになった場合には（Ｓ２）、所定時間Ｔ2 （例えば０．４秒）が経過した後（Ｓ６）、落下センサ６のオン／オフを判定する（Ｓ３）。即ち、作業者のジャンプ等では、ジャンプ中に落下センサ６がオフになったとしても、通常は時間Ｔ2 が経過した時点では着地しているため、ステップＳ３において落下センサ６がオフであると判定されることは少なく、各充気装置４，５が作動することはない。仮に、使用者が転落した場合にジャンプ等に近い状態が生じて加速度センサ７がオンになったときには（Ｓ２）、所定時間Ｔ2 が経過した後も落下センサ６のオフ状態が継続しているので（Ｓ６，Ｓ３）、所定時間Ｔ1 が経過した後（Ｓ４）、各充気装置４，５が作動する（Ｓ５）。

このように、本実施形態の人体用エアバッグ装置によれば、エアバッグ１を人体Ａ及びボンベ１０の所定部位をそれぞれ覆うように形成したので、高所から転落した場合でも、地面や構造物との直接の衝突による人体Ａへの落下衝撃のみならず、ボンベ１０から受ける人体Ａへの落下衝撃も吸収することができ、ボンベ１０を背負いながら高所で作業する作業者を転落事故から効果的に保護することができる。

また、前記人体用エアバッグ装置は、ボンベ１０を背負うためのハーネス２０に着脱可能に構成されているので、エアバッグ用のハーネスを設けることなく人体Ａに装着することができ、構造の簡素化を図ることができる。

更に、エアバッグ１を、人体Ａの頭部側を覆う第１エアバッグ部１ａと、ボンベ１０の上端側を覆う第２エアバッグ部１ｂと、ボンベ１０の下端側を覆う第３エアバッグ部１ｃと、人体Ａの腰部側を覆う第４エアバッグ部１ｄとから構成したので、人体の頭部及び腰部への落下衝撃を効果的に吸収することができるとともに、ボンベ１０への落下衝撃も確実に吸収することができる。

この場合、第１及び第２エアバッグ部１ａ，１ｂを互いに連通するように形成し、第３及び第４エアバッグ部１ｃ，１ｄを互いに連通するように形成したので、第１及び第２エアバッグ部１ａ，１ｂを第１の充気装置４によって膨張させることができ、第３及び第４エアバッグ部１ａ，１ｂを第２の充気装置５によって膨張させることができる。これにより、４つのエアバッグ部１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを２つの充気装置４，５によって膨張させることができ、構造の簡素化を図ることができる。

また、第１及び第２エアバッグ部１ａ，１ｂを人体の頭部両側からボンベ１０の後方に亘って連続して延びるように形成したので、第１及び第２エアバッグ部１ａ，１ｂを一体的な形状によって形成することができ、例えば第１及び第２エアバッグ部を互いに別体に形成して他の部材で連通する場合に比べ、第１及び第２エアバッグ部１ａ，１ｂを容易に製造することができる。

更に、加速度センサ７によって所定の大きさ以上の加速度が生じたことを検知した後、所定時間Ｔ2 が経過するまでの間を除き、落下センサ６によって人体Ａの落下を検知した状態が所定時間Ｔ1 以上継続すると、エアバッグ１を膨張させるようにしたので、墜落時以外の誤動作を少なくすることができ、信頼性の向上を図ることができる。

尚、前記実施形態では、墜落検知手段としての落下センサ６及び加速度センサ７を二つの３軸加速度センサによって構成したものを示したが、一つの３軸加速度センサによって落下状態の検知と上方向への加速度の検知の両方を行うように構成することも可能である。また、前記実施形態では、墜落検知手段を３軸加速度センサからなる落下センサ６及び加速度センサ７によって構成したものを示したが、人体の墜落を検知するものであれば、前記実施形態に示したものに限られない。

本発明の一実施形態を示す人体用エアバッグ装置の備わるハーネスの正面図 制御系を示すブロック図 エアバッグ膨張状態を示す人体用エアバッグ装置の正面図 エアバッグ膨張状態を示す人体用エアバッグ装置の背面図 エアバッグ膨張状態を示す人体用エアバッグ装置の側面図 エアバッグ膨張状態を示す人体用エアバッグ装置の上側平面図 エアバッグ膨張状態を示す人体用エアバッグ装置の下側平面図 制御部の動作を示すフローチャート 人体に装着した状態を示すエアバッグ収縮状態の人体用エアバッグ装置の斜視図 人体に装着した状態を示すエアバッグ膨張状態の人体用エアバッグ装置の斜視図

符号の説明

１…エアバッグ、２…第１の収納体、３…第２の収納体、４…第１の充気装置、５…第２の充気装置、６…落下センサ、７…加速度センサ、８…制御部、１０…ボンベ、２０…ハーネス、Ａ…人体。

Claims (6)

1. 人体の所定部位を覆うように膨張可能なエアバッグと、エアバッグを膨張させる充気装置と、人体の墜落を検知する墜落検知手段と、墜落検知手段によって人体の落下を検知すると充気装置を作動してエアバッグを膨張させる制御手段とを備え、吸入マスクに吸入用空気を供給する空気吸入器用ボンベを背負う作業者が使用する人体用エアバッグ装置であって、
   前記エアバッグを、人体の所定部位及び人体に背負われた空気吸入器用ボンベの所定部位をそれぞれ覆うように形成した
   ことを特徴とする人体用エアバッグ装置。
2. 前記エアバッグを収納する収納体を、空気吸入器用ボンベを背負うためのハーネスに着脱自在に取付けた
   ことを特徴とする請求項１記載の人体用エアバッグ装置。
3. 前記エアバッグを、人体の頭部側を覆うように膨張する第１エアバッグ部と、ボンベの上端側を覆うように膨張する第２エアバッグ部と、ボンベの下端側を覆うように膨張する第３エアバッグ部と、人体の腰部側を覆うように膨張する第４エアバッグ部とから構成した
   ことを特徴とする請求項１または２記載の人体用エアバッグ装置。
4. 前記第１及び第２エアバッグ部を互いに連通するように形成し、第３及び第４エアバッグ部を互いに連通するように形成した
   ことを特徴とする請求項３記載の人体用エアバッグ装置。
5. 前記第１及び第２エアバッグ部を人体の頭部両側からボンベの後方に亘って連続して延びるように一体に形成した
   ことを特徴とする請求項４記載の人体用エアバッグ装置。
6. 前記墜落検知手段を、人体の落下を検知する落下センサと、人体に重力加速度よりも大きい所定の大きさ以上の加速度が生じたことを検知する加速度センサとから構成し、
   前記制御手段を、加速度センサによって所定の大きさ以上の加速度が生じたことが検知されておらず、落下センサによって人体の落下が検知された場合、落下センサの検知状態が所定時間Ｔ1 以上継続すると、エアバッグを膨張させ、加速度センサによって所定の大きさ以上の加速度が生じたことが検知され、加速度センサの検知から所定時間Ｔ2 が経過した後、落下センサによって人体の落下が検知されていた場合は、所定時間Ｔ2 が経過してから落下センサの検知状態が所定時間Ｔ1 以上継続すると、エアバッグを膨張させるように構成した
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の人体用エアバッグ装置。

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