ヘルメット装置

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【発明の名称】	ヘルメット装置
【発明者】	【氏名】ピーター・ジー・ハートウェル【氏名】ジェイムズ・エイ・ブラッグ
【要約】	【課題】移動体通信を可能とするモジュールを組み込むことによって、機器を最小化し、かつ、安全監視性を向上させるヘルメット装置を提供する。【解決手段】内側シェル部と外側シェル部からなり、内側シェル部に設置され、ユーザの位置を監視し、周囲環境と相互作用するモジュールを備える。モジュールは緊急状況において所定の電話番号を自動的に呼び出すようプログラムされたり、動作中ユーザにリアルタイム位置情報を与えるようプログラムされる。また、モジュールは内側シェル部の内側に取付けられ、衝撃度等ユーザの環境を受動的に監視する。モジュールは更に環境センサ、ＧＰＳシステム、移動通信ネットワーク、小型表示パネル、マイクロホン、スピーカを備え、外部と連絡や会話ができ、ユーザの所定の特性を能動的に監視することもできる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】ユーザの所定の特性を能動的に監視してこれら特性をユーザおよび他者に伝えるモジュールを備えたヘルメットを備えていることを特徴とするヘルメット装置。
【請求項２】ヘルメットと、ヘルメットに設置され、集積回路の動作を制御するプロセッサ回路、少なくとも一つの環境センサ、表示装置、広範囲位置探索システム、移動通信装置、マイクロホンおよび少なくとも一つのスピーカを備えている集積回路とを備え、集積回路がヘルメットのユーザの所定の特性を能動的に監視するようになっていることを特徴とするヘルメット装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般にヘルメットの技術に関するものであり、更に詳細には、ユーザの環境を能動的に監視してさまざまな種類の情報をユーザに提供する組込み電子装置を備えているスマート・ヘルメットに関する。
【０００２】
【従来の技術】ヘルメットおよび他の保護用ヘッドギアは、年中発展を続けている。個人が、たとえば、自転車に乗っているとき、馬に乗っているとき、直列ローラスケートで走行しているとき、フットボールをしているとき、野球をしているとき、ホッケーをしているとき、スキーおよびスケートをしているとき、の他に、その他の一般的安全の目的でも、保護用ヘッドギアを着用することは珍しくない。
【０００３】ヘルメットには、人間の頭部を、作業、スポーツ、および他の活動に従事している間に受けることのある傷害から保護するという主要な機能がある。その上、戸外の活動が一般的に増大するにつれ、一層特殊なヘルメットの必要性さえも出てきた。たとえば、自転車やオートバイを乗り回すことが大衆的になるにつれて、それらに関連する事故から傷害が生じている。年に２０，０００人を超える人々が自転車やオートバイに関連する傷害のため病院に収容されていると推定されている。
【０００４】その結果、多数の州および司法管区は、自転車やオートバイを運転するとき安全ヘルメットの使用を要求している。コロンビア区を含む２０の州および８５の地方に自転車またはオートバイを運転するとき安全ヘルメットの使用を要求する法律がある。ヘルメットを必要とする連邦法規を制定する幾つかの試みがなされてきた。
【０００５】ヘルメットの製造業者は、事故中に生ずる頭部の外傷を減少させるのにさまざまな形式の発泡体および硬質プラスチックを使用して安全の形体を増やしている。ヘルメットには衝撃による強打を和らげるのに丈夫な発泡体の層が必要である。ほぼすべての自転車ヘルメットはこれを、卵やコンピュータを保護するのに使用される白いピクニック・クーラ用発泡体である発泡ポリスチレン（ＥＰＳ）を用いて行なっている。一旦衝撃を受けると、この発泡体は回復しない。快適性および適合のためにスポンジ様発泡体が付加されている。別の発泡体である発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）は、回復するが、その使用の広がりはゆっくりしている。このプラスチックには幾らかの不必要な「跳ね返り」がある。ＧＥＣＥＴという更に強いＥＰＳが１９９２年に出現し、現在広く使用されている。ＥＰＵ（発泡ポリウレタン）という第３の発泡体は台湾製のヘルメットに使用されている。それは一様なセル構造を有し、跳ね返りのない良好な衝撃特性を有するが、製造が困難で、米国ではあまり使用されていない。
【０００６】また、製造業者達は、送受兼用およびＡＭ／ＦＭの無線装置、方向転換信号、バックミラー、および他の安全装置のような別の安全形体を組込むことができる保護ヘルメットを実現している。送受可能通信装置の付いた保護ヘルメットは一般に周知である。これら周知の装置の幾つかは、ヘルメットの内部に送信装置があるが、ベースユニットまでのアンビリカル・コードを使用するという短所がある。このような装置は、完全且つ自蔵式のシステムではない。他の公知の装置は、外部アンテナを備えており、衝撃から保護されていないし、備えているイヤホーンは耳を完全に覆っている。更に別の公知の装置は、電子装置自身に対する適確な緩衝を行なわない。したがって、電子装置がヘルメットに対する衝撃により損傷することがある。
【０００７】組込み電子装置を有するヘルメットは、作業場でおよび休養施設でときどき利用されてきた。このような装置の一つは、米国特許第４，６４８，１３１号に開示されているように川口他により発明されている。このヘルメットは作業者間の他に中央制御室と他の作業者との間の相互通信用である。
【０００８】篠田、他に与えられた米国特許第４，８３３，７２６号に開示されている発明は建設業で作業者が使用する送受兼用無線通信設備の付いたヘルメットを教示している。
【０００９】アイケンベリイ（Ｅｉｋｅｎｂｅｒｒｙ）、他に与えられた米国特許第５，３５３，００８号に開示されている発明は、オートバイに設置された送信機からの無線周波信号を受信するための衝撃係数型受信回路を備えたブレーキ灯の付いたオートバイ用ヘルメットを教示している。
【００１０】ルスティッヒ（Ｌｕｓｔｉｇ）、他に与えられた米国特許第３，５８６，９７７号はオートバイの乗り手と通行人との間の、両者がオートバイ用ヘルメットを着用しているときの、音声通信を開示している。
【００１１】しかし、従来技術で開示されているヘルメットは、受動的であり、ユーザの環境に応答できない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】安全監視フィーチャを組込むことにより、ヘルメットは、緊急の場合に特別なレベルの保護を与える。ヘルメットにナビゲーションおよび通信を組込むことにより、ユーザが保持する必要のある余分な機器（たとえば、セルホーン、オーガナイザなど）の量が少なくなり、同時に機器の利用可能性が増大する。これを実現することが本発明の目的である。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の局面の一つにおいて、本発明は、ユーザの頭に適合する内側シェル部に固着された外側シェル部と、内側シェル部に固着され、ユーザの位置を監視し、周囲環境と相互作用するようになっているモジュールとを備えているスマートヘルメットを提供する。モジュールを、緊急状況において所定の電話番号を自動的に呼び出すようプログラムすることができ、動作中ユーザにリアルタイム位置情報を与えるようプログラムすることができる。
【００１４】ヘルメットの内側シェルは好適に衝撃吸収材料から作られている。外側シェル部は好適に頑丈な耐久性プラスチック材料から作られている。モジュールはヘルメットの内側シェル部の内側に取付けられている。モジュールはユーザの環境を受動的に監視する。
【００１５】モジュールは更に、環境センサ、広範囲位置探索システム、移動通信ネットワーク、小型表示パネル、マイクロホンおよびスピーカを備えている。環境センサは好適には加速度計またはジャイロスコープである。広域位置探索システムは広域位置決定システム（ＧＰＳ）である。移動通信機はセル式電話であり、小型表示パネルは、ユーザがタッチスクリーンを使用して装置と対話できるようにしたＬＣＤドットマトリックス・スクリーンである。
【００１６】別の局面では、本発明は、ヘルメットとヘルメットに固着された集積回路とを備えた装置である。集積回路は、集積回路の動作を制御するプロセッサ回路、少なくとも一つの環境センサ、表示装置、広域位置探索システム、移動通信装置、マイクロホン、および少なくとも一つのスピーカを備えている。集積回路はヘルメットのユーザの所定の特性を能動的に監視する。
【００１７】ヘルメットは、ユーザの頭に適合し、衝撃吸収材料から作られるようになっている内側シェル部を備えている。ヘルメットは、内側シェル部に固着された外側シェル部を備え、外側シェル部は頑丈な耐久性材料から作られている。モジュールはヘルメットの内側シェル部に設置されている。環境センサは加速度計またはジャイロスコープである。広域位置探索システムは広域位置決定システム（ＧＰＳ）である。移動通信装置は移動電話装置である。表示装置はＬＣＤドットマトリックス表示装置である。
【００１８】モジュールはＬＣＤパネル表示装置を備えているので、ユーザは表示装置に組込まれたタッチスクリーンを使用して情報を入力する。モジュールをプログラムするステップはユーザにリアルタイムのナビゲーションおよび進路の情報を与え、「ハンズフリー」通信を可能にするためのものである。
【００１９】公知の従来技術と比較して、本発明の一実施形態は、下記の幾つかまたはすべてを含む一定の長所を達成することができる。すなわち、（１）緊急状況において特別なレベルの保護を与えること、（２）活動中に保持する余分な機器（たとえば、セルホーン、オーガナイザなど）の量を減らし、活動の実行中ユーザに対する注意散漫を減らすこと、および（３）広範囲で多様な電子装置を利用可能にするという便利を付加すること、である。当業者は、好適実施形態の下記詳細説明を下に挙げた図面を参照して本発明の各実施形態のこれらのおよび他の長所および利益を認識することができる。
【００２０】本発明およびその長所の一層完全な理解は、本発明の諸例を図示した付図に関連して行なう下記詳細説明から明らかである。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下の詳細な説明では、本発明の十分な理解を与えるために多数の特殊な細目を示してある。しかし、当業者には本発明を実施するのにそれら特殊な細目を使用する必要はないことが明らかであろう。別の例では、本発明を不必要に不明瞭にしないために周知の構造、インターフェース、およびプロセスを図示しなかった。
【００２２】図面、特に図１を参照すると、本発明は一般に数字１０で示されている。本発明は、外側シェル部１２および内側シェル部１４を有するヘルメットを備えている。内側シェル部１４を、衝撃吸収特性を有する緩衝材料の発泡体のコアから作ることができる。内側シェル部１４はユーザの頭に快適に適合するよう設計されている。外側シェル部は硬質絶縁プラスチック材料または同様の耐久性材料から作ることができ、内側シェル部１４を覆って適合するようになっている。外側シェル部１２は、各シェル部（図示せず）の周辺に配置されたＶＥＬＣＲＯ（商標）、スナップ、および接着剤のような固着材料により内側シェル部１４に固着されている。内側シェル部１４に固着されているものには、側面と後方との両構成要素を備えているあご紐（図示せず）があり、構成要素は双方とも内側シェル部１４から張り出してヘルメット１０をユーザの頭に固定する。
【００２３】図２は、ヘルメット１０の内部を示し、ヘルメット１０の内殻１４の内側に取付けられたモジュール２０を示し、表示装置３２およびマイクロホン４０がユーザに対して露出するようになっている。モジュール２０は集積回路（ＩＣ）である。また、内側シェル部１４に埋め込まれ、その中で有効に浮動するのは、ヘルメット１０の着用者の耳に接触するように設置されている一対の小型スピーカ４２である。当業者は、モジュール２０をヘルメットのどこにでも取付けることができ、図２に示した特定の位置は例示目的だけのためのものであることを認識できる。
【００２４】ヘルメット１０の内側シェル部１４の一部であるモジュール２０を埋め込むことができる。モジュール２０を、高強度接着剤またはプラスチック材のような便宜の方法により内側シェル部１４に固定することができる。本発明の好適実施形態では、乗り手の快適を妨害したり不慮の事故を起こしたりする機会を減らすようにモジュール２０をヘルメットの頂部に設置する必要がある。しかし、当業者は回路を埋め込むことができるさまざまな場所（たとえば、内側シェル部または外側シェル部）を構想することができる。
【００２５】図３は、モジュール２０の好適実施形態のブロック図を示す。モジュール２０は、プロセッサ３０、小型パネル表示装置３２、広域位置探索受信機３４、環境センサ３６、移動通信装置３８、マイクロホン４０、およびスピーカ４２を備えている。各要素はプロセッサ３０に接続された母線により接続されている。装置２０がヘルメットの内殻１４に適合するよう十分小さいように、大きさを小型にすることができる。
【００２６】ヘルメットのモジュール２０はユーザの所定の特性を能動的に監視してそれら特性をユーザおよび他者に伝える。所定の特性とは、限定しないが、ユーザの位置、ユーザの瞬時スピードおよび走行距離を決定し監視する能力、および移動通信装置３８を使用して他者と交信する能力である。当業者は他の特性を利用できることを認識できる。
【００２７】プロセッサ３０は、モジュール２０の動作を制御する。プロセッサ３０は、信号をモジュール２０にある他の装置に対して送受する。プロセッサ３０はまた、さまざまな装置により検索された情報を格納しておく少なくとも一つの記憶装置（図示せず）を備えている。また、プロセッサ３０は、装置に関連して使用されるソフトウェアを格納している。プロセッサ３０を電源（図示せず）に接続してもよい。
【００２８】パネル表示装置３２はユーザがモジュール２０と対話できるようにする。好適なパネル表示装置３２をＬＣＤドットマトリックス・スクリーンとすることができるが、当業者は他の形式の表示技術を構想することができる。パネル表示装置３２はタッチパッドまたはタッチスクリーンを備えて、ヘルメットがユーザの頭に載っている間不慮の事故が起こらないようにすることができる。パネル表示装置３２はユーザが表示、収集、および格納しようとする情報を選択できるようにする。タッチパッドまたはタッチスクリーンを使用してモジュールの多数の形体を構成し、それと対話することができる。
【００２９】広域位置探索受信機３４は、ユーザまたは公認された者にリアルタイム位置情報を与える。広域位置探索受信機３４は、ＧＰＳおよびＬＯＲＡＮのような公知の広域位置決定システムを使用できる。しかし、当業者は他の形式の位置決定技術の使用を考えることができる。また、ヘルメット１０は、ユーザの位置および状態に関して情報を他者に送ることができる。広域位置探索受信機３４に第三者がアクセスすることができ、たとえば、両親にヘルメットを着用している子供の位置を監視させることができる。
【００３０】環境センサ３６を加速度計、ジャイロスコープ、または物理量を測定する他の装置とすることができる。環境センサ３６は、ユーザの周囲環境を監視し、走行スピードおよび走行距離のような情報を与える。当業者はセンサにより測定される他の形式の情報を構想することができ、スピードおよび距離は例示目的で説明しただけである。環境センサ３６は、所要機能を実行するソフトウェアを組込んだ通常のマイクロプロセッサ回路を備えている。
【００３１】また、モジュール２０が備えているのは移動通信装置３８である。移動通信装置３８を通常の送受兼用通信装置またはセル式通信装置とすることができる。移動通信装置３８は、パネル表示装置２２およびマイクロホン４０、およびスピーカ４２と関連して動作する。ユーザは通常の移動電話と同様の仕方で移動通信装置３８を操作する。ユーザは入力装置としてタッチスクリーン、音声作動またはキーパッドを使用することになるが、装置３８は公知の移動電話のすべての形体を採用することができる。
【００３２】マイクロホン４０は、移動電話装置に使用されている通常のマイクロホンと同様である。マイクロホン４０はモジュール２０の面に、表示装置３２に比較的近接して設置されている。安全の理由から、ユーザはマイクロホン４０に話しかけるために、ヘルメット１０を取り外さなければならない。この形体によりユーザは、活動している間、気を散らすことがない。しかし、当業者は、ヘルメットがユーザの頭に固定されていてユーザがマイクロホンに話しかけることができるようにヘルメットに取付けられたマイクロホンを構想することができる。
【００３３】スピーカ４２は、移動電話装置に使用されている通常のスピーカと同様である。スピーカ４２は移動通信装置３８と関連して動作する。また、スピーカ４２を、プロセッサ３０に格納されている所定のメッセージをユーザに伝えるのに使用できる。スピーカ４２は内側シェル部１４に埋め込まれた電線（図示せず）により接続されている。スピーカ４２はユーザの耳の近くにあって、ユーザが特定の活動に従事している間、ユーザが気を散らすことがないようにし、ユーザを保護している。
【００３４】本発明の好適実施形態では、ヘルメット１０はユーザの周囲環境を知っている。たとえば、ヘルメット１０はユーザの位置を検知し、環境と対話する。ヘルメット１０はユーザの位置、スピード、および方向のような情報をユーザに提供する。ヘルメット１０はまたユーザの行動および物理的状態を監視する。これらの機能はモジュール２０に入っているセンサ（図示せず）により行なわれる。しかし、当業者は、情報を集めるセンサがヘルメットの内部または外部またはその近くに設置されているヘルメットを構想することができる。センサは当技術で周知の形式のものである。本発明の好適実施形態は、加速度計またはジャイロスコープのような環境センサ３６を備えている。当業者は、色々な形式の力を測定するさまざまな他の公知の形式のセンサを構想することができる。
【００３５】上の説明は本発明の好適実施形態を参照しているが、当業者はヘルメットの様式を特定の活動での使用に適応できることを容易に認識することができる。少なくとも自転車、オートバイ、車輪付き装置（スケートボード、スクータなどのような）およびスキーについて特注のヘルメットを作ることができる。
【００３６】また、当業者は、ヘルメット１０の機能を特定の活動に適合させることができるということを認識することができる。ヘルメット１０を、たとえば、ユーザが活動を行なっている間にユーザが衝突した場合、低価格の緊急応答を与えるよう構成することができる。モジュールの環境センサ３６は、衝撃の力を測定し、この測定値をプロセッサ３０に伝える。プロセッサ３０が、力が所定のしきい値より大きいことを確認すれば、プロセッサは、信号を移動通信装置３８に伝え、格納されているメッセージを拡声器４２で放送する（「大丈夫か？」）。ユーザが所定時間内に音声か表示パネル３２による入力かで応答すれば、プロセッサはヘルメット１０を正常動作に戻す。しかし、所定時間内に応答がなければ、モジュールの移動通信装置３８が、責任ある個人または緊急係員の所定の番号（たとえば、９１１または雇用者の番号）を呼び出す。連絡がつくと、モジュール２０に入っている広域位置探索システム３４がヘルメット１０の位置（それだけでユーザの位置）を適切な機関に伝える。
【００３７】またはヘルメット１０を旅行用ヘルメットとして構成することもできる。旅行用ヘルメットは上に記述したすべての緊急応答形体およびナビゲーションおよび通信の形体を備えている。旅行の前に走行経路をプロセッサ３０にプログラムするかダウンロードすることができる。モジュール２０に入っている広域位置探索システム３４が、旅行が進むにつれてユーザを追跡し、やがて現われる方向転換、風景、および交通状態についてユーザに注意する。車両（オートバイのような）を運転している間、地図を見る必要なしにナビゲーションが可能である。ユーザが移動通信装置３８を使用して「ハンズフリー」モードで電話の呼び出しを受け、または電話をかけることが可能である。または移動通信装置３８を送受兼用通信機として使用し、乗り手グループ内の他者と会話することが可能である。
【００３８】これら二つの例は本発明の色々な能力という性格から見て例である。当業者は、本発明の更に多数の用途が存在することを認識できる。
【００３９】本発明の好適実施形態のこれまでの説明は、例示および説明の目的で提示してきた。本発明を徹底的に説明したり開示した精密な形態に限定したりするつもりはなく、修正案および変態が上の教示に照らして可能であり、または本発明の実践から得ることができる。実施形態は、本発明の原理およびその実用的用途を説明して当業者がさまざまな実施形態を成す、およびさまざまな修正案による本発明を考えられる特定の用途に適しているとして利用できるようにするために選定し、説明した。本発明の範囲は、「特許請求の範囲」およびそれらの同等事項によって決められるように記述した。
【００４０】以上、本発明の実施例について詳述したが、以下、本発明の各実施態様の例を示す。
（実施態様１）ユーザの所定の特性を能動的に監視してこれら特性をユーザおよび他者に伝えるモジュール（２０）を備えたヘルメット（１０）を備えていることを特徴とするヘルメット装置。
（実施態様２）前記ヘルメット（１０）が、衝撃吸収材料から作られるようにユーザの頭に適合するようになっている内側シェル部（１４）を備えていることを特徴とする前項１に記載の装置。
（実施態様３）ヘルメット（１０）が、内側シェル部（１４）に固着され且つ頑丈な耐久性材料から作られている外側シェル部（１２）を備えていることを特徴とする前項１に記載の装置。
（実施態様４）モジュール（２０）がヘルメットのシェルに固着されていることを特徴とする前項１に記載の装置。
（実施態様５）ヘルメット（１０）と、ヘルメット（１０）に固着され、集積回路（２０）の動作を制御するプロセッサ回路（３０）、少なくとも一つの環境センサ（３６）、表示装置（３２）、広範囲位置探索システム（３４）、移動通信装置（３８）、マイクロホン（４０）および少なくとも一つのスピーカ（４２）を備えている集積回路（２０）とを備え、集積回路（２０）がヘルメット（１０）のユーザの所定の特性を能動的に監視するようになっていることを特徴とするヘルメット装置。
（実施態様６）ヘルメット（１０）が、衝撃吸収材料から作られるようにユーザの頭に適合するようになっている内側シェル部（１４）を備えていることを特徴とする前項５に記載の装置。
（実施態様７）ヘルメット（１０）が、内側シェル部（１４）に固着され且つ頑丈な耐久性材料から作られている外側シェル部（１２）を備えていることを特徴とする前項５に記載の装置。
（実施態様８）集積回路（２０）がヘルメットの殻に固着されていることを特徴とする前項５に記載の装置。
（実施態様９）環境センサ（３６）が加速度計またはジャイロスコープであることを特徴とする前項１３に記載の装置。
（実施態様１０）広範囲位置探索システム（３４）が広範囲位置決定システム（ＧＰＳ）であることを特徴とする前項１３に記載の装置。

【出願人】	【識別番号】３９８０３８５８０【氏名又は名称】ヒューレット・パッカード・カンパニー【氏名又は名称原語表記】ＨＥＷＬＥＴＴ－ＰＡＣＫＡＲＤＣＯＭＰＡＮＹ
【出願日】	平成１４年１０月１０日（２００２．１０．１０）
【代理人】	【識別番号】１０００８２９４６【弁理士】【氏名又は名称】大西昭広
【公開番号】	特開２００３－１１９６１２（Ｐ２００３－１１９６１２Ａ）
【公開日】	平成１５年４月２３日（２００３．４．２３）
【出願番号】	特願２００２－２９７８０７（Ｐ２００２－２９７８０７）