JP2018145537A - 作業安全対策スーツ及び作業安全対策スーツ用ヘルメット - Google Patents

Abstract

【課題】過酷な放射線事故現場でも、作業者の安全を図りつつ作業の効率化を図ることが可能な作業安全対策スーツ（１０）を提供する。【解決手段】作業者の頭部に装着される、作業者が目視可能なモニタ（２８）を内側に備えたヘルメット（２０）と、作業者が向いた方向を撮像して前記モニタに表示するカメラ（２６）と、作業者の頭部以外を覆うボディスーツ（３４、３６）、手袋及び靴と、前記ボディスーツを装着した作業者の動作を検出するモーションセンサ（４４）と、前記ボディスーツ内の温度を調節する温度調節手段（２２）と、作業者の生体情報を計測する生体情報計測手段（２３）と、該生体情報計測手段で把握した生体情報、前記カメラの映像及び作業者の音声を外部に送信すると共に、外部からの指示を作業者に伝える送受信手段（２４）と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、作業安全対策スーツ及び作業安全対策スーツ用ヘルメットに係り、特に、東京電力福島第一原発のような過酷な放射線事故現場で、作業者の安全を図りつつ作業の効率化を図ることが可能なパワード遮蔽スーツ等として用いるのに好適な作業安全対策スーツ及び作業安全対策スーツ用ヘルメットに関する。

従来の東京電力福島第一原発の作業員は、ポリエチレン製の防護服と、活性炭フィルター付き全面マスクと、ゴム手袋と、プラント内部などで着る専門服と、管理区域用の下着と安全靴を装着して作業をしている。しかしながら、頭部締め付けによる頭痛や、汗等による視界の悪さ、熱中症などによる体力消耗など、事故発生や作業効率低下が問題となっていた。

なお、本願発明に類似する技術としては、特許文献１に、装着者の動作をパワーアシストする装着式動作補助装置が提案されており、特許文献２に、放射線遮蔽体付動作補助装置が記載されている。

特開２０１１−２５０５３号公報 特開２０１３−６８５１５号公報

しかしながら、特許文献１や２に記載の技術は、装着者の動作をパワーアシストするだけであり、前記のような問題点を解決するものではなかった。

本発明は、前記のような問題点を解決するべくなされたもので、放射線の過酷事故現場だけでなく、一般の極限環境作業に際しても作業者の安全を図りつつ作業の効率化を図ることが可能な作業安全対策スーツを提供することを第１の課題とする。

本発明は、又、前記作業安全対策スーツに用いるのに好適な作業安全対策スーツ用ヘルメットを提供することを第２の課題とする。

本発明は、作業者の頭部に装着される、作業者が目視可能なモニタを内側に備えたヘルメットと、作業者が向いた方向を撮像して前記モニタに表示するためのカメラと、作業者の頭部以外を覆うためのボディスーツ、手袋及び靴と、前記ボディスーツを装着した作業者の動作を検出するモーションセンサと、前記ボディスーツ内の温度を調節するための温度調節手段と、作業者の生体情報を計測するための生体情報計測手段と、該生体情報計測手段で把握した生体情報、前記カメラの映像及び作業者の音声を外部に送信すると共に、外部からの指示を作業者に伝えるための送受信手段と、を備えたことを特徴とする作業安全対策スーツを提供することにより、前記第１の課題を解決するものである。

ここで、前記モニタを、ヘッドマウントディスプレイ又は網膜映写機器とすることができる。

又、前記ヘルメット及びボディスーツに、放射線を遮蔽するための遮蔽材を装着することができる。

又、前記ボディスーツを、作業者の放射線の影響を受け易い臓器を保護するためのインナーウェアと、作業者を放射線から十分に保護するための、着脱容易なアウターシェルで構成することができる。

又、前記カメラが、目視観察カメラと放射線カメラを含むことができる。

又、前記モニタが、前記目視観察カメラにより得られる目視映像と、前記放射線カメラにより得られる放射線分布画像を重畳して表示することができる。

又、前記モーションセンサを、衣類型ウェアラブルモーションセンサとすることができる。

又、前記送受信手段が、作業者の耳に装着されるイヤホンマイクを含むことができる。

又、作業者の動作を助力するためのパワーアシスト手段を更に備えることができる。

又、補助作業ロボットに作業を補助させるための補助作業ロボット協働手段を更に備えることができる。

本発明は、又、作業者の頭部に装着される、作業者が目視可能なモニタを内側に備えたヘルメットと、作業者が向いた方向を撮像して前記モニタに表示するためのカメラと、作業者の生体情報を計測するための生体情報計測手段と、該生体情報計測手段で把握した生体情報、前記カメラの映像及び作業者の音声を外部に送信すると共に、外部からの指示を作業者に伝えるための送受信手段と、を備えたことを特徴とする作業安全対策スーツ用ヘルメットを提供することにより、前記第２の課題を解決するものである。

本発明によれば、目視でなくカメラによる作業環境把握機能、熱中症防止、体調自己管理等のための体温制御機能や生体情報把握機能、必要に応じて遮蔽材や付帯装置の重量を軽減するためのパワーアシスト機能、などを持たせたので、例えばインターネットを介して作業者の作業状況を監視することにより、安全で効率的な作業を実現することができる。

特に、作業者の被曝線量を低減するための放射線遮蔽機能を持たせた場合には、放射線過酷事故現場に有効であり、作業者の目を放射線から保護することができる。

更に、補助作業ロボット協働機能を持たせた場合には、ロボットに作業を補助させて一層の効率化を図ることができる。

放射線量率と可能な作業の関係の例を示す線図 本発明の概要を示す図 本発明の実施形態の構成を示す図 本発明の実施形態における構成機器の組合せの例を示す図 本発明の実施形態の作業環境把握機能を示す図 同じくヘッドマウントディスプレイへの表示画像の例を示す図 同じくイヤホンマイクによる生体情報と音情報のやりとりの例を示す図 同じくインコア型イヤホンマイクによる生体情報と音情報のやりとりの例を示す図 同じく生体情報把握機能の例を示す図 同じくパワーアシスト機能の例を示す図 同じくモーションセンシングスーツの例を示す図 同じく協働作業機能の例を示す図 同じく維持・管理機能の例を示す図 同じく情報管理機能の例を示す図 同じく情報管理システムの例を示す図

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態及び実施例に記載した内容により限定されるものではない。又、以下に記載した実施形態及び実施例における構成要件には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、以下に記載した実施形態及び実施例で開示した構成要素は適宜組み合わせてもよいし、適宜選択して用いてもよい。

放射線量率と、作業者の安全対策高度化システムの関係の例を図１に示す。ステップ１００は、通常防護機材を装備した人間による作業（現状）である。ステップ１０２は、本発明の実施形態によるパワード遮蔽スーツ（ＰＳＳ）１０を装備した人間による作業である。ステップ１０４は、例えばテレイグジスタンス技術によるスレーブロボット制御で遠隔操作を行う人間／アバター作業である。ステップ１０６は、例えばブルドーザ型遠隔操作ロボットなどによる機械作業である。

ここで、ステップ１０２以降は未着手領域であるが、人間による作業が進展しないと廃炉作業は４０年では終わらない。

本発明の概要を図２に示す。パワード遮蔽スーツ１０の機能としては、放射線遮蔽機能、作業性向上機能、作業環境把握機能、生体情報把握機能、パワーアシスト機能、作業者識別機能が設けられている。又、例えばＬＡＮにより、パワード遮蔽スーツ１０を装着した作業員間の意思疎通も可能となっている。更に、協働作業ロボット１２から情報取得して操作制御することにより、陸送ロボットやドローンを含む補助ロボット（協働作業ロボット）と協働作業が可能である。更に、作業の報告・把握・指示は、指令室（中央制御室と称する）１４で行われ、指令室１４では、互いに離れた場所で作業する多数の作業者個々の作業状況及び健康状況を同時に把握し、安全に管理することができる。

図３に示す如く、前記パワード遮蔽スーツ１０の頭部ヘルメット２０には、生体情報を管理するための深部体温計２２、脈拍スペクトル計２３、作業者間の情報を伝達するためのマイク・スピーカ２４、及び、作業環境を把握するための可視光・γ線等のカメラ２６、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）や網膜映写機器等のモニタ２８が備えられている。

作業着３０には、軽量・高除染性のアウターシェル３４や備品と、遮蔽・筋力補強をすると共に快適性を向上するためのインナーウェア３６が設けられている。

インナーウェア３６は、化学反応を利用して体温上昇や発汗水分を吸収するようにされている。このインナーウェア３６には駆動部を設けずできるだけ軽量化し、作業者の重要臓器を保護する最小限の遮蔽材が設けられている。従って、緊急避難の必要性が生じた時は、作業者はアウターシェル３４を脱ぎ捨て、インナーウェア３６だけで迅速に避難することができる。ここで、インナーウェア３６にも遮蔽材を持たせることで、アウターシェル３４も軽量化することができる。

胴部・脚部４０には、放射線被ばくを管理するための放射線計測器４２と、例えばタングステンＷを主成分とするシート状や織物状の遮蔽体４４と、例えば数十ｋｇに及ぶ重量の遮蔽体４４を人体に負担を与えずに保持しつつ、階段の昇降も含めてスムーズに作業できるようにするためのパワーアシスト機構４６が設けられている。

前記協働作業ロボット１２については、プラットホームを共通化した単純作業ロボット１２ａと、テレイグジスタンス技術により複雑作業を可能とされた複雑作業ロボット１２ｂがある。

又、情報管理システム６０としては、取得情報を管理するための、情報表示・保管機構６２と、作業者１０間及び作業者１０と指令室１４間で情報を伝達するための情報伝送機構６４、６６が設けられている。

本実施形態においては、図４に示す如く、構成機器の組合せにより、パワードアシスト機能や放射線遮蔽機能を加えたパワード遮蔽スーツを含む多種類の作業安全対策スーツを準備することが可能である。この際、放射線遮蔽に関しても、用途に応じて遮蔽体を省略したり、放射線量率に合わせて遮蔽体厚みを変えることが可能である。

前記作業環境把握機能は、図５に示す如く、目視に代わる観察画像を得る機能と、高線量を放つ個所を特定するためのγ線画像を得る機能と、空間線量を測定する機能と、周囲温度を測定する機能と、危険を認知するために音をとらえる機能と、が含まれる。目視に代わる可視光カメラ２６ａによる視覚機能（１）及びγ線カメラ２６ｂによる視覚機能（２）は、ヘッドマウントディスプレイや眼鏡などの網膜投影機器を含むモニタ２８を介して映像化される。又、骨振動センサや小型スピーカにより音がとらえられ、映像と共に建屋内外のアンテナ１６を介して中央制御室１４や他の作業者１８に伝えられる。

前記ヘッドマウントディスプレイの画像イメージを図６に示す。作業員は可視光カメラ２６ａで撮影した映像を視認する。作業員の目に相当する部分は、遮蔽材に覆われており、γ線から保護されている。可視光カメラ２６ａで撮影した画像と、γ線カメラ２６ｂの画像が重ね合せられる。図において、Ａは地図や図面の表示例、Ｂは作業手順の表示例である。なお、ヘッドマウントディスプレイでなく、網膜映写でも同様の効果を得ることができる。

音を検出するものとしては、例えば図７に例示するような高機能のイヤホンマイク２４ａを用いることができ、例えばイヤホンで検出可能な脈波や深部体温（鼓膜直下に流れる内頚動脈の温度）、耳孔温度から生体情報をセンシングすると共に、ノイズをキャンセルして会話を補助することができる。又、深部体温を使って熱中症警報を出すことができる。又、脈波や深部体温から疲労に関わる何らかの情報を取り出して警報を出すことができる。更に、周囲との会話によるコミュニケーションが取れる。

あるいは、イヤホンマイクとして、図８に例示するようなインコア型イヤホンマイク２４ｂを用いることもできる。図において、２４ｃはマイク、２４ｄはスピーカ、２４ｅは防音壁、２４ｆは防音パッド、２４ｇは無線回路である。

人は声を出すとき、口だけでなく耳からも声が発せられているので、耳に付けたインコアだけでハンズフリー通話が可能となる。スピーカ２４ｄから出る相手の声がマイク２４ｃに入って発振、エコーを起こすことがないようにされているので、会話が不可能な大騒音の中でも、相手の声を明瞭に聞くことができ、小さい声でも自分の声を相手に伝えることが可能である。

生体情報把握機能で把握する生体情報としては、図９に示す如く、血圧、脈拍、呼吸速度、体温がある。血圧は、例えば心電と脈波から常時計測可能である。疲労を最も検出しやすい信号は自律神経（生体機能を調整している神経）信号であり、具体的部位は、脳幹の間脳の「視床下部」と「前帯状回」である。従って、可能であれば自律神経信号を計測して予防診断し、できなくても、脈拍スペクトルを把握すればよい。更に、熱中症も深部体温測定によって予防診断できる。

パワーアシスト機能は、図１０に示す如く、制御用ＰＣ、モータ動力、計測装置、ＬＡＮカードなどを収納したバックパック７０と、電源７２と、アクチュエータ７４と、角度センサ７６と、足裏力センサ７８で構成することができる。なお、図１１に例示するようなモーションセンシングスーツ８０を用いることもできる。

協働作業機能としては、図１２に例示するように、パワード遮蔽スーツ装着作業者が、協働作業ロボット１２を無線で呼び出して操作することができる。単純作業ロボット１２ａ、例えば、通常陸送ロボットであれば単純作業を行わせることができ、複雑作業ロボット１２ｂ、例えば、アバター搭載陸送ロボットであれば、複雑作業を行わせることができる。単純作業としては、重量物等運搬作用、パワード遮蔽スーツ作業者救助、通路確保作業、配管単純切断作業、配線・配管作業、機器設置などが挙げられる。

一方、複雑作業としては、ボルト取り外し作業、ロボット作業監督、ロボット等現場修理、レーザ取扱作業、現場でのロボット操作、設置機器内配線などが挙げられる。

前記維持・管理機能としては、図１３に示す如く、警告警報コンピュータ８２や、主酸素タンク８４や、汚染物質除去カートリッジ８６や、バッテリー８８や、二次酸素タンク９０や、生命維持装置９２や、水タンク９４や、ファン／水分離器９６などを装備することができる。この際、使用後の維持管理対策、使用後のスーツ除染等のような保守管理機能についても考慮することが望ましい。又、使用後のスーツ内面洗浄対策、長期保管対策等のような衛生管理機能についても考慮することが望ましい。特に、使用後の脱衣時クロスコンタミ防止等に留意した脱着機能についても考慮することが望ましい。

パワード遮蔽スーツ装着作業者１０、協働作業ロボット１２、中央制御室１４、協働作業者１８間の情報管理機能の具体例を図１４に、情報管理システム６０の具体例を図１５に示す。

指令室１４では、次のことが行われる。
（１）スーツ内で作業者１０が見ている映像と同じものを指令室１４のディスプレイに表示。
（２）音声による作業者１０への指示。
（３）指令室１４のディスプレイで指示するポインタを作業者１０に伝送。
（４）指令室１４から作業者１０のモニタ２８に図面データを送信。
（５）作業者１０のバイタルサインを表示。
（６）パワード遮蔽スーツが装備している空間線量計及び温度計の測定値を表示。
（７）パワード遮蔽スーツの位置のトレース。
（８）パワード遮蔽スーツの動作状況の表示。
（９）パワード遮蔽スーツの緊急停止の表示など。

なお、前記実施形態は放射線事故現場の作業に好適であるが、本発明の適用対象はこれに限定されない。

１０…パワード遮蔽スーツ（ＰＳＳ）（装着作業者）
１２、１２ａ、１２ｂ…協働作業ロボット
１４…中央制御室（指令室）
１６…建屋内外のアンテナ
１８…他の作業者（協働作業者）
２０…頭部ヘルメット
２２…深部体温計
２３…脈拍スペクトル計
２４…マイク・スピーカ
２６…カメラ
２６ａ…可視光カメラ
２６ｂ…γ線カメラ
２８…モニタ
３０…作業着
３４…アウターシェル
３６…インナーウェア
４０…胴部・脚部
４２…放射線計測器
４４…遮蔽体
４６…パワーアシスト機構
６０…情報管理システム
８０…モーションセンシングスーツ

Claims (11)

1. 作業者の頭部に装着される、作業者が目視可能なモニタを内側に備えたヘルメットと、
   作業者が向いた方向を撮像して前記モニタに表示するためのカメラと、
   作業者の頭部以外を覆うためのボディスーツ、手袋及び靴と、
   前記ボディスーツを装着した作業者の動作を検出するモーションセンサと、
   前記ボディスーツ内の温度を調節するための温度調節手段と、
   作業者の生体情報を計測するための生体情報計測手段と、
   該生体情報計測手段で把握した生体情報、前記カメラの映像及び作業者の音声を外部に送信すると共に、外部からの指示を作業者に伝えるための送受信手段と、
   を備えたことを特徴とする作業安全対策スーツ。
2. 前記モニタが、ヘッドマウントディスプレイ又は網膜映写機器であることを特徴とする請求項１に記載の作業安全対策スーツ。
3. 前記ヘルメット及びボディスーツに、放射線を遮蔽するための遮蔽材が装着されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の作業安全対策スーツ。
4. 前記ボディスーツが、作業者の放射線の影響を受け易い臓器を保護するためのインナーウェアと、作業者を放射線から十分に保護するための、着脱容易なアウターシェルで構成されていることを特徴とする請求項３に記載の作業安全対策スーツ。
5. 前記カメラが、目視観察カメラと放射線カメラを含むことを特徴とする請求項３に記載の作業安全対策スーツ。
6. 前記モニタが、前記目視観察カメラにより得られる目視映像と、前記放射線カメラにより得られる放射線分布画像を重畳して表示するようにされていることを特徴とする請求項５に記載の作業安全対策スーツ。
7. 前記モーションセンサが、衣類型ウェアラブルモーションセンサであることを特徴とする請求項１に記載の作業安全対策スーツ。
8. 前記送受信手段が、作業者の耳に装着されるイヤホンマイクを含むことを特徴とする請求項１に記載の作業安全対策スーツ。
9. 作業者の動作を助力するためのパワーアシスト手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業安全対策スーツ。
10. 補助作業ロボットに作業を補助させるための補助作業ロボット協働手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の作業安全対策スーツ。
11. 作業者の頭部に装着される、作業者が目視可能なモニタを内側に備えたヘルメットと、
    作業者が向いた方向を撮像して前記モニタに表示するためのカメラと、
    作業者の生体情報を計測するための生体情報計測手段と、
    該生体情報計測手段で把握した生体情報、前記カメラの映像及び作業者の音声を外部に送信すると共に、外部からの指示を作業者に伝えるための送受信手段と、
    を備えたことを特徴とする作業安全対策スーツ用ヘルメット。