(57)【要約】【課題】作業員等にとって装着感が良く、作業の邪魔にならず、身体に簡単に装着することができる脈波検出装置付きヘルメットを提供する。【解決手段】  作業員である被検者の脈波を測定する脈波センサと、可撓性の薄板材から成り、一側面に前記脈波センサを取り付け保持するフレキシブル基板と、柔軟性材質から成り、前記フレキシブル基板の、前記脈波センサの取付け面とは反対側の他側面に接着固定された第１層シートと、柔軟性材質から成り、前記フレキシブル基板の、前記脈波センサが取り付けられている一側面の上側から接着固定された第２層シートと、柔軟性材質から成り、前記第２層シートの上側から前記第２層シート及び脈波センサを被覆して接着固定された第３層シートと、前記第１層シートの、前記フレキシブル基板との接合面とは反対側の外側面に設けられた装着部材と、から成る脈波検出装置をヘルメットに装着し、被検者がヘルメットを被った状態で脈波を測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業員である被検者の脈波を測定する脈波センサと、
可撓性の薄板材から成り、一側面に前記脈波センサを取り付け保持するフレキシブル基板と、
柔軟性材質から成り、前記フレキシブル基板の、前記脈波センサの取付け面とは反対側の他側面に接着固定された第１層シートと、
柔軟性材質から成り、前記フレキシブル基板の、前記脈波センサが取り付けられている一側面の上側から接着固定された第２層シートと、
柔軟性材質から成り、前記第２層シートの上側から前記第２層シート及び脈波センサを被覆して接着固定された第３層シートと、
前記第１層シートの、前記フレキシブル基板との接合面とは反対側の外側面に設けられた装着部材と、
から成る脈波検出装置。
【請求項２】
前記フレキシブル基板には、センサを駆動し、センサからの測定信号を外部に取り出す電子回路がプリントされ、また、前記フレキシブル基板のセンサ取付け面には、前記脈波センサに加えて、被検者の動作を測定する加速度センサと、被検者の体表面の温度を測定する体表面温度センサとが取り付け保持されていることを特徴とする請求項１記載の脈波検出装置。
【請求項３】
前記第２層シートは、各センサの高さ寸法と略同じ厚さ寸法を持ち、また、前記第２層シートの、各センサに対応する部位には、各センサが前記第２層シートの上面に露出し得る切欠孔が設けられていることを特徴とする請求項２記載の脈波検出装置。
【請求項４】
作業用ヘルメットと、請求項１乃至３のいずれかに記載の脈波検出装置とからなり、
前記脈波検出装置の装着部材はヘルメットの内側面に取り付けされて、当該ヘルメットを使用する被検者の頭部から脈波を測定することを特徴とする脈波検出装置付きヘルメット。
【請求項５】
前記脈波検出装置の装着部材には、両面テープ又はマジックテープが用いられ、また、脈波センサはヘルメットの、被検者の額に対応する部位に配置されることを特徴とする請求項４に記載の脈波検出装置付きヘルメット。
【請求項６】
ヘアバンドと、請求項１乃至３のいずれかに記載の脈波検出装置とからなり、
前記脈波検出装置の装着部材はヘアバンドの内側面に取り付けされて、当該ヘアバンドを使用する被検者の頭部から脈波を測定することを特徴とする脈波検出装置付きヘアバンド。
【請求項７】
前記脈波検出装置の装着部材には、両面テープ又はマジックテープが用いられ、また、脈波センサはヘアバンドの、被検者の額に対応する部位に配置されることを特徴とする請求項４に記載の脈波検出装置付きヘアバンド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業員の疲労状況評価の要素（バイタルサイン）の一つとされる脈波を検出する装置に関し、特に、被検者である作業員や運動動作中の活動者の動作活動に支障を与えることなく脈波を検出することができる脈波検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
労働環境においては、作業員の、作業中における疲労レベルの把握、朝や休憩時における疲労回復状態の把握、労働効率の改善や安全管理での使用、疲労が重大な事故を招く虞がある職種での予防措置のために、上記作業員の疲労状況を知得したり評価したりする必要性がある。
【０００３】
運動動作中の作業員等の脈波を測定するためのセンサやそれを使った脈波検出装置はすでに実用化され、製品として市販されているものもある。
【０００４】
従来における脈波検出装置の技術としては、例えば特許文献１（特開２０１７−１８４９９８号公報）に記載されたものがある。これは、脈波検出動作を行うセンサユニットを腕巻き用のバンドに取り付け、人体の手首の部分にバンド止めして装着し、脈波検出を行うものである。
上述したような従来の脈波検出装置（特許文献１）は人間の手首に装着して脈波測定を行うタイプのものであるが、この他にも人間の指先や耳たぶ、或いは耳孔に装着して脈波測定を行うタイプのものもある。また、従来の脈波検出装置は測定時は安静状態にすることを要求される場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１８４９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来の脈波検出装置は、人間の手首、指先や耳たぶ、或いは耳孔等に装着しなければならない。そのため、例えば指先にセンサユニットを付けた状態で建設作業を行うことは無理がある。また、耳孔にセンサユニットを挿入したままで建設作業を行うことは、周囲の音や声を聞こえにくくする恐れがあり危険である。また、耳たぶに取り付けるタイプのセンサユニットは、クリップで耳たぶを挟む構成となっており、装着感が悪く、作業中に外れる恐れがある。特許文献１のように、リストバンドにセンサユニットを取り付け手首に装着するタイプでは、作業中は手首の動きが激しく、測定値にノイズが入り易い、などの不具合があった。
【０００７】
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業員等にとって装着感が良く、作業の邪魔にならず、身体に簡単に装着することができる脈波検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するため、本件第１発明は、脈波検出装置を、作業員である被検者の脈波を測定する脈波センサと、可撓性の薄板材から成り、一側面に前記脈波センサを取り付け保持するフレキシブル基板と、柔軟性材質から成り、前記フレキシブル基板の、前記脈波センサの取付け面とは反対側の他側面に接着固定された第１層シートと、柔軟性材質から成り、前記フレキシブル基板の、前記脈波センサが取り付けられている一側面の上側から接着固定された第２層シートと、柔軟性材質から成り、前記第２層シートの上側から前記第２層シート及び脈波センサを被覆して接着固定された第３層シートと、前記第１層シートの、前記フレキシブル基板との接合面とは反対側の外側面に設けられた装着部材と、により構成したことを要旨とする。
【０００９】
上記脈波検出装置において、前記フレキシブル基板には、センサを駆動し、センサからの測定信号を外部に取り出す電子回路がプリントされ、また、前記フレキシブル基板のセンサ取付け面には、前記脈波センサに加えて、被検者の動作を測定する加速度センサと、被検者の体表面の温度を測定する体表面温度センサとが取り付け保持されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記第２層シートは、各センサの高さ寸法と略同じ厚さ寸法を持ち、また、前記第２層シートの、各センサに対応する部位には、各センサが前記第２層シートの上面に露出し得る切欠孔が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本件第２発明は、作業用ヘルメットと、上記第１発明の脈波検出装置とからなり、前記脈波検出装置は装着部材によりヘルメットの内側面に取り付けされて、当該ヘルメットを使用する被検者の頭部から脈波を測定することを特徴とする。
【００１２】
本件第３発明は、ヘアバンドと、上記第１発明の脈波検出装置とからなり、前記脈波検出装置は装着部材によりヘアバンドの内側面に取り付けされて、当該ヘアバンドを使用するヘアバンド着用者の頭部から脈波を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１発明によれば、脈波センサおよびフレキシブル基板を支持する第１層シートの外側（裏側）に装着部材を取り付けているため、脈波検出装置は基体となる物品のあらゆる部位に取り付けることができ、汎用性の高い脈波検出装置となる。
【００１４】
また、脈波センサが載置されたフレキシブル基板の上方から設置される第２層シートは脈波センサの高さ寸法と略同じ厚さ寸法を持ち、また、この第２層シートの、センサに対応する部位には、センサが第２層シートの上面に露出し得る切欠孔が設けられている。これにより、第２層シートが脈波センサ部分で膨らむことがなく、脈波検出装置全体の厚みを薄く抑えることができる。
【００１５】
第２発明によれば、上記構成の脈波検出装置を装備したヘルメットが実現されるから、作業員がヘルメットを着用しただけで身体の一部に脈波検出装置を装着した状態となり、脈波検出装置を身体に簡単に装着することができる。
【００１６】
また、脈波検出装置は実質的にシート材から成る薄い板体構造を有しており、ヘルメットの内壁に沿って取り付けられるから、作業員等にとって装着感が良く、作業の邪魔にならないという効果がある。
【００１７】
第３発明によれば、上記構成の脈波検出装置を装備したヘアバンドが実現されるから、利用者（ヘアバンド着用者）がヘアバンドを着用しただけで身体の一部に脈波検出装置を装着した状態となり、脈波検出装置を身体に簡単に装着することができる。
【００１８】
また、脈波検出装置は実質的にシート材から成る薄い板体構造を有しており、ヘアバンドの内側面に沿って取り付けられるから、着用者にとって装着感が良く、その活動の邪魔にならないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る脈波検出装置の構成を示す断面図である。
【図２】上記実施の形態に係る脈波検出装置において、フレキシブル基板から上方の構成を示す平面図である。
【図３】上記実施の形態に係る脈波検出装置において、フレキシブル基板から上方の構成を示す断面図である。
【図４】上記実施の形態に係る脈波検出装置において、第２層シートの構成を示す平面図である。
【図５】上記実施の形態に係る脈波検出装置の外観全体の構成を示す斜視図である。
【図６】上記実施の形態に係る脈波検出装置を作業用ヘルメットに装着して成る脈波検出装置付きヘルメットの構成を示す斜視図である。
【図７】上記実施の形態に係る脈波検出装置をヘアバンドに装着して成る脈波検出装置付きヘアバンドの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図１から図５を用いて本発明の脈波検出装置の一実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る脈波検出装置の構成を示す断面図である。図１に示された脈波検出装置Ａにおいて、符号１は作業員である被検者の脈波を測定する脈波センサ、２は可撓性の薄板材から成り、一側面（上面）に前記脈波センサを取り付け保持するフレキシブル基板である。脈波センサ１は被検者の脈波を測定する。脈波は、心臓が血液を送り出すことに伴って発生する、血管の容積変化のことを言う。脈波の測定方法はいくつかあるが、血管の容積変化に伴って変化するヘモグロビン量を検知することで容易に測定できる。血中ヘモグロビンは特定の波長の光を強く吸収するので、この波長の光を照射したときの反射光や透過光はヘモグロビン量によって変化する。反射光または透過光の強度を電気信号に変えれば脈波が測定できる。
【００２１】
３はフレキシブル基板２を支持する第１層シートであり、この第１層シートは柔軟性材質から成り、フレキシブル基板２の下側面すなわち、脈波センサ１の取付け面とは反対側の他側面に接着固定される。４はフレキシブル基板２を被覆する第２層シートであり、この第２層シート４は柔軟性材質から成り、フレキシブル基板２の、脈波センサ１が取り付けられている一側面の上側から接着固定される。また、第２層シート４はフレキシブル基板２を上面側から支持する一方で、脈波センサ１をフレキシブル基板２上に確実に位置決めする機能も有する。５は第３層シートであり、この第３層シート５は柔軟性材質から成り、第２層シートの４上側から第２層シート４及び脈波センサ１を被覆して接着固定される。第３層シート５は第２層シート４及び脈波センサ１を機密に被覆することにより、脈波センサ１を湿気や外部からの衝撃から保護する機能を持つ。また、脈波検出装置Ａの全体からみて、第３層シート５の側に被検者の脈波測定部位が対面するように配置されて脈波の測定が行われる。６は装着部材であり、この装着部材６は第１層シートの下側面すなわち、前記フレキシブル基板との接合面とは反対側の外側面に設けられる。
【００２２】
上記脈波検出装置Ａにおいて、フレキシブル基板２には、脈波センサ１を駆動し、脈波センサ１からの測定信号を外部に取り出す電子回路がプリントされている。また、フレキシブル基板２のセンサ取付け面には、脈波センサ１に加えて、被検者の動作を測定する加速度センサ７と、被検者の体表面の温度を測定する体表面温度センサ８とが取り付け保持されている。
【００２３】
脈波センサ１、加速度センサ７、及び体表面温度センサ８はいずれも平面形状は四角形をし、また概略同じ高さ寸法を持っており、第２層シート４は、脈波センサ１、加速度センサ７、及び体表面温度センサ８の高さ寸法と略同じ厚さ寸法を持つ。第２層シート４はまた、図４に示されるように、各センサ１，７，８に対応する部位は、各センサ１，７，８が第２層シート４の上面に露出し得る切欠孔９が設けられている。切欠孔９は、図２及び図３に示されるように、脈波センサ１に対しては切欠孔９ａ、加速度センサ７に対しては切欠孔９ｂ、及び体表面温度センサ８に対しては切欠孔９ｃのように各センサ１，７，８に対応して設けられている。また、それぞれの切欠孔９ａ、９ｂ、９ｃは、各センサ１，７，８の平面形状よりもやや大きい寸法の四角形に成形されている。第２層シート４の一辺には、その端縁からフレキシブル基板２まで延びる切欠または中空孔から成るケーブル導出部１０が形成され、フレキシブル基板２に接続されたセンサケーブル１１が脈波検出装置Ａの外部へ延びている。
【００２４】
図５は、上記のような構成を有する脈波検出装置Ａの外観全体を示す斜視図である。図５において見えている脈波検出装置Ａの面は被検者の身体に対面または対接する側の面である。センサとしては図５中左側から、加速度センサ７、脈波センサ１、体表面温度センサ８のように整列配置されている。センサケーブル１１の先端にはコンピュータ接続用のコネクタ１２が取り付けられているが、その先端にはデータ処理用の小型化された携帯用マイコン装置が接続されていてもよい。
【００２５】
かかる構成を有する脈波検出装置Ａにおいて、動作開始の起動がなされると（スイッチオン）、脈波センサ１によって脈波の測定が行われ、測定信号はセンサケーブル１１およびコネクタ１２を通してコンピュータ等のデータ処理装置に送られ、脈波データの解析が行われる。或いは、測定信号はセンサケーブル１１の先端に接続された携帯用マイコン装置に接続送られて脈波データの解析が行われてもよい。また、加速度センサ７によって被検者の行動（身体の動き）が測定され、体表面温度センサ８によって被検者の体表面温度が測定される。これらの行動測定信号及び体表面温度測定信号もまた、センサケーブル１１およびコネクタ１２を通してコンピュータ等のデータ処理装置に送られ、行動データ及び体表面温度データの解析が行われる。或いは、行動測定信号及び体表面温度測定信号はセンサケーブル１１の先端に接続された携帯用マイコン装置に接続送られて行動データ及び体表面温度データの解析が行われてもよい。
【００２６】
図６は本実施の形態に係る脈波検出装置Ａを作業用ヘルメットに装着することにより構成される脈波検出装置付きヘルメットの構成を示す斜視図である。図６に示されるように、脈波検出装置Ａはヘルメット１５の前頭部１６の内側面１６ａ、すなわち、ヘルメット１５の装着者の額の部分が対応する位置に装着部材６等を用いて取り付けられている。
【００２７】
そして、被検者である作業者が上記ヘルメット１５を被って顎ひも１７等の固定部材で固定すれば、脈波検出装置Ａは脈波センサ１により作業者の額の部分に対面し、脈波、すなわち人体の毛細血管を流れるヘモグロビンの増減を測定する。同様に、脈波検出装置Ａは、加速度センサ７によって作業者の行動を測定し、また、体表面温度センサ８によって作業者の体表面温度を測定する。ヘルメット１５は作業の安全のためには必須とされる道具であるから、このヘルメット１５が邪魔であるということはない。また、作業者は、その作業中はヘルメット１５を脱ぐことはほとんどないから、作業中にわたって脈波、作業者の行動、及び体表面温度を測定でき、さらに、ヘルメット１５は顎ひも１７によって作業者の頭部に固定されているから、作業中に外れ落ちるなどのトラブルも起きない。
【００２８】
図７は本実施の形態に係る脈波検出装置Ａをヘアバンドに装着することにより構成される脈波検出装置付きヘアバンドの構成を示す斜視図である。図７に示されるように、脈波検出装置Ａは帯状の構造を有するヘアバンド２０の所定の部位に取り付けられる。ヘアバンド２０がループ状構造であるときは脈波検出装置Ａの取付位置は特に限定されないが、ヘアバンド２０の両端がフリーの紐構造である場合は、脈波検出装置Ａはヘアバンド２０の略中央部分、すなわち、ヘアバンド２０装着者の額の部分が対応する位置に固定、もしくは装着部材６等を用いて着脱自在に取り付けられることが好ましい。
【００２９】
そして、被検者が上記ヘアバンド２０を頭部に装着した状態で何らかの活動（種々の作業、スポーツなど）をすれば、脈波検出装置Ａは脈波センサ１により被検者の額の部分に対面し、脈波を測定する。同様に、脈波検出装置Ａは、加速度センサ７によって被検者の行動を測定し、また体表面温度センサ８によって被検者の体表面温度を測定する。ヘアバンド２０は汗を吸い取るなどの目的で被検者の頭部に巻き付けられるものであるから、このヘアバンド２０が邪魔であるということはない。また、被検者は、その活動中はヘアバンド２０を脱ぐことはほとんどないから、活動中にわたって脈波、被検者の行動、及び体表面温度を測定でき、さらに、ヘアバンド２０はそれが本来有する固定作用によって被検者の頭部に固定されているから、活動中に外れ落ちるなどのトラブルも起きない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明による脈波検出装置は、ヘルメットに装着されて被検者の身体の一部（額など）から脈波などの身体情報を取得するものであり、作業員等にとって装着感が良く、作業の邪魔にならず、身体に簡単に装着することができる。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ  脈波検出装置
１  脈波センサ
２  フレキシブル基板
３  第１層シート
４  第２層シート
５  第３層シート
６  装着部材
７  加速度センサ
８  体表面温度センサ
９  切欠孔
１０  ケーブル導出部
１１  センサケーブル
１２  コネクタ
１５  ヘルメット
１６  顎ひも
２０  ヘアバンド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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