CZ30242U1 - Ochranná rukavice, zejména pro hasiče - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká ochranné rukavice, zejména pro hasiče, která obsahuje elektronickou část se soustavou snímačů teploty, které jsou napojeny na napájecí modul a na řídicí jednotku, která je spřažena s komunikační jednotkou, přičemž řídicí jednotka je umístěna na hřbetní straně rukavice.

Dosavadní stav techniky

Záchranné složky, a zejména hasiči, často pracují v nebezpečných podmínkách, které je ohrožují na zdraví a životě. Kromě jiných ochranných prostředků, jako jsou helmy, dýchací masky, speciální obuv, štíty atd. používají i speciální ochranné oděvy, které jsou nejen odolné proti mechanickému poškození, ale zejména jsou odolné proti působení tepla a pronikání tepla ktělu nositele (hasiče). Jedná se o teplo konvekční a sálavé. Ochranné oděvy nebo oděvní součásti se vyrábějí z různých materiálů a obsahují různé vrstvy materiálů, které vykonávají jednotlivé ochranné funkce a které mají ve výsledku synergický účinek v podobě komplexní ochrany nositele (hasiče). Na druhou stranu ale musí ochranný oděv nebo oděvní část poskytnout nositeli dostatečnou možnost mobility a pokud možno i určitého pohodlí (komfortu), aby nositel mohl svoji činnost vykonávat po potřebnou dobu.

Jedním z kritických prvků ochrany, zejména u hasičů, jsou rukavice, které musí zajistit nositeli dostatečnou úroveň ochrany a současně musí poskytnout dostatečnou pohyblivost ruce a zejména prstům.

Z EP 2 407 039 A2 je znám předmět k nošení na těle, zejména část oděvu, se senzorovým zařízením, pomocí kterého lze monitorovat nejméně jednu fyzikální a/nebo chemickou a/nebo fyziologickou vlastnost osoby nosící předmět a/nebo okolní prostředí osoby a s elektronikou pro vyhodnocení, která přeměňuje signály ze senzorů na rádiové signály. Tento nositelný předmět je výhodně provedený jako ochranná rukavice se senzorickým zařízením, se kterou je zjistitelná alespoň fyzikální a/nebo chemická a/nebo fyziologická vlastnost osoby nosící ochrannou rukavici a/nebo okolí osoby. Ze signálů senzorického zařízení vytváří vyhodnocovací elektronika rádiové signály, které pak vysílacím zařízením pro rádiové signály posílá do přijímacího zařízení pro rádiové signály ochranných rukavic nošených na těle jiných osob a/nebo centrály. Senzorické zařízení vykazuje alespoň senzor teploty, který měří teplotu povrchové plochy těla osoby, nebo který měří teplotu okolí osoby. Senzorickým zařízením také může být senzor zrychlení, systém zjištění polohy, barometr (23) a/nebo výškoměr atd. Přitom rukavice je schopna vydávat akustický, optický a/nebo haptický signál. Na hřbetu ochranné rukavice je integrován senzor teploty k detekci teploty kůže, senzor teploty k detekci teploty okolí, alespoň jeden senzor akcelerace a vyhodnocovací elektronika. Rádiová síť vytvářená rukavicemi je přitom vytvořena jako „ad hoc“ rádiová síť, přes kterou jsou přenášeny údaje senzorických zařízení ochranných rukavic a/nebo centrály, přičemž jednotlivé ochranné rukavice tvoří uzel komunikační sítě.

Další ochranné pomůcky, zejména pro hasiče, jsou známé např. z DE 20 2005 021140 Ul, US 2006/022882, DE 100 47 533 AI a DE 103 50 869.

Nevýhodou řešení podle EP 2 407 039 A2 je přílišná automatičnost fungování rukavice a jejích elektronických prvků, které omezují možnosti zasahujícího hasiče na konkrétním místě zásahu použít dle svého uvážení alespoň některé snímače rukavice a současně zachovat funkce automa- . tického sledování stavů, přenosu dat atd. Další nevýhodou je vytváření ad-hoc rádiové sítě, což ’ může být ovlivňováno rádiovým rušením v okolí zásahu, kde každý komunikuje s každým. Takové ad-hoc sítě také zpravidla nejsou zabezpečené proti napadení atd.

Cílem technického řešení je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky.

-1 CZ 30242 Ul

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení je dosaženo ochrannou rukavicí, zejména pro hasiče, jejíž podstata spočívá v tom, že jedním snímačem teploty je teplotní čidlo povrchu rukavice, které je umístěno na hřbetě jednoho z prstů rukavice a druhým snímačem teploty je infračervený senzor, který je společně s optickým ukazovátkem uložen na hřbetě rukavice, přičemž na hřbetní straně rukavice je dále umístěn přepínač módů činnosti elektroniky rukavice a optický signalizátor teploty, stavu rukavice nebo módu činnosti elektroniky rukavice, kde přepínač módů i optický signalizátor jsou napojeny na řídicí jednotku.

Výhodou ochranné rukavice podle technického řešení je její vysoký stupeň ochrany i přes zakomponování elektronických prvků, které jsou však univerzálně a jednoduše využitelné a jejichž informace jsou zobrazovány přímo na rukavici jednoduchým a přehledným způsobem. Rukavice je přitom schopna zajistit přísun informací o teplotách jak přímo uživateli na místě bez potřeby dalšího zobrazovacího prostředku, tak i vzdálenému pozorovateli, např. veliteli zásahu atd. Současně dochází automaticky k ukládání dat o průběhu teplot. Další výhodou tohoto řešení je, že rukavice umožňuje měření teplot vzdálených ploch. Toto řešení také umožňuje vytvoření rukavice snadno pratelné běžnými prostředky (běžná pračka, běžný prací prostředek). Další výhodou je, že díky integraci všech elektronických a mechanických částí přímo do konstrukce rukavice je rukavice bezpečná, protože použitá elektronika a další prvky nikde nevyčnívají a nezachycují se. Elektronika a další prvky nijak nepřekáží používání rukavice ani v náročných podmínkách. Další výhodou tohoto řešení je, že rukavici lze použít samostatně nebo i v kombinaci s nadřízeným systémem, např. chytrým zásahovým oblekem apod. Nespornou výhodou je snadný přenos dat do běžných komunikačních prostředků, jako jsou chytré telefony a jejich prostřednictvím pak dále do Internetu (cloudové řešení apod.), kdy je umožněn záznam a analýza dat atd. Další výhodou je, že uživatel rukavice si může signalizační limity (např. změny signalizačních barev atd.) nastavit podle svých preferencí a potřeb.

Objasnění výkresů

Technické řešení je schematicky znázorněno na výkrese, kde obr. 1 ukazuje pohled shora na uspořádání ochranné rukavice, obr. 2 pohled na homí stranu ochranné rukavice, obr. 3 detail do vnitřního prostoru rukavice na uložení baterie, obr. 4 příklad provedení rukavice podle technického řešení s pokročilým vizuálním zobrazováním stavů a obr. 5 provedení rukavice podle technického řešení s řídící jednotkou, infračerveným senzorem, optickým ukazovátkem a optickým signalizátorem zcela uspořádanými pod vnější vrstvou rukavice, tj. bez silikonového ochranného krytu.

Příklady uskutečněné technického řešení

Technické řešení bude popsáno na příkladu uskutečnění celotextilní ochranné rukavice pro hasiče, která je tvořena svrchní vrstvou a soustavou vnitřních vrstev. Všechny vrstvy dohromady zajišťují synergický účinek jak z hlediska mechanické, tak i tepelné a teplotní odolnosti rukavice.

Ochranná rukavice, zejména pro hasiče, je dále opatřena elektronickou částí, která zajišťuje senzorovou a komunikační funkci rukavice. Elektronická část rukavice obsahuje soustavu snímačů fyzikálních veličin, které jsou napojeny na napájecí modul 1 a na řídicí jednotku 2. Řídicí jednotka 2 je opatřena komunikační jednotkou 21 párovaného rádiového přenosu dat v bezlicenčním vysílacím pásmu, která je nej vhodněji tvořena bezdrátovým komunikačním modulem se standardizovaným párovacím a komunikačním protokolem, např. Bluetooth.

Napájecí modul 1 je tvořen akumulátorem elektrické energie, který je opatřen připojovacím konektorem 10, jemuž je přiřazen připojovací konektor 20 řídicí jednotky 2, přičemž konektory 10, 20 lze opakovaně rozpojit a spojit. Akumulátor je uložen ve vnitřní kapse Π. rukavice, ve kterém je uzavřen, např. pomocí zdrhovadla či suchého zipu. Nejvhodněji je akumulátor umístěn na straně zápěstí ruky nositele v manžetě rukavice, jak je patrné z obr. 3. Akumulátor lze opakovaně nabíjet rozpojením konektorů 10 a 20, a připojením konektoru W na vhodnou externí nabíječku a to jak přímo v rukavici nebo po vyjmutí akumulátoru z rukavice. Akumulátor je s výhodou typu

CZ 30242 UI

Li-lon, což je technologie umožňující výrobu tvarově uzpůsobených a tenkých akumulátorů potřebné kapacity a výstupního napětí, zejména i akumulátorů schopných nabíjení nabíječkami běžně dostupnými např. pro mobilní telefony.

Řídící jednotka 2 je umístěna v rukavici na vhodném místě, nejvhodněji na hřbetní straně rukavice pod alespoň jednou, lépe však alespoň dvěma, vrstvami rukavice, tj. v případě celotextilní rukavice pod alespoň dvěma textilními vrstvami rukavice. Řídicí jednotka 2 je vytvořena jako plochá destička obsahující potřebné elektronické a elektrické prvky pro zajištění činnosti, včetně rádiové komunikace s párovacím a komunikačním protokolem, např. Bluetooth pracujícím v nelicencovaném pásmu 2,4 GHz až 2,5 GHz.

Řídicí jednotka 2 je spřažena s teplotním čidlem 3 povrchu rukavice, které je umístěno na hřbetě jednoho z prstů rukavice, nejlépe na hřbetě prsteníku 4 rukavice, kde je i relativně dobře chráněn před nadměrným mechanickým zatížením při užívání tohoto prstu uživatelem, tj. při užívání prsteníku. Teplotní čidlo 3 je tvořeno termočlánkem typu K, který je překryt krytkou 30 např. z materiálu Nomex® a je v kontaktu s okolním vzduchem. Teplotní rozsah měřený termočlánkem typu K je typicky v rozmezí od -200 °C do +1250 °C.

Na hřbetě rukavice je dále umístěn infračervený senzor 5, který je ve znázorněném příkladu provedení umístěn ve společném držáku 7 s optickým ukazovátkem 6, příkladně tvořeným laserovou diodou. Infračervený senzor 5 je schopen dálkově měřit teplotu vzdálené plochy, přičemž zaměření infračerveného senzoru 5 na požadovanou vzdálenou plochu (potenciálně nebezpečná horká místa) umožňuje právě optické ukazovátko 6.

Na hřbetní straně rukavice je dále umístěn přepínač 8 módů činnosti elektroniky rukavice a optický signalizátor 9 teploty, stavu rukavice nebo módu činnosti elektroniky rukavice. Přepínač 8 módů i optický signalizátor 9 jsou napojeny na řídicí jednotku 2, která zajišťuje jejich napájení a funkci. Optický signalizátor 9 příkladně obsahuje alespoň jednu svítivou diodu (LED), nejlépe pak RGB LED čip s alespoň třemi barvami svícení, zelená, žlutá (oranžová) červená. Ve výhodném provedení optický signalizátor 9 v jednom okamžiku signalizuje stav zjištěný pouze jedním čidlem. Optický signalizátor 9 také slouží i pro indikaci bezdrátového připojení s nadřízenou jednotkou, která může být tvořena např. řídící jednotkou chytrého zásahového obleku nebo chytrým mobilním telefonem uživatele (nebo jiná přenosná mobilní zařízení), slouží rovněž pro indikaci nutnosti dobití akumulátoru napájecího modulu I atd. Optický signalizátor 9 je tak schopen automaticky na základě pokynu řídicí jednotky 2 měnit barvu svého svícení, např. podle teploty změřené teplotním čidlem 3 na povrchu rukavice, nebo teploty vzdálené plochy změřené infračerveným senzorem 5 atd. Optický signalizátor 9 je případně i schopen měnit barvu i při překročení některé z nastavených prahových hodnot teplot. Prahové teploty si uživatel nastavuje sám.

Optický signalizátor 9 tvořený trojicí barevných LED, zelenou, žlutou (oranžovou) a červenou, umožňuje signalizovat různé teplotní stavy aktuálně měřené teploty např. tak, že pokud je naměřená teplota do 100 °C, bliká zelená LED, pokud je naměřená teplota v intervalu od 100 °C do 200 °C, kontinuálně svítí žlutá (oranžová) LED a pokud je naměřená teplota nad 200 °C, kontinuálně svítí červená LED. Nastavení zobrazovaných prahových hodnot je možné provést nezávisle pro měření teploty TC okolí rukavice teplotním čidlem 3 (termočlánek) a pro měření teploty IR vzdálené plochy infračerveným sensorem 5.

Naměřené teploty, ať už teploty vzdálené plochy naměřené infračerveným senzorem 5 nebo teploty v okolí rukavice naměřené teplotním čidlem 3 na povrchu rukavice, se přes bezdrátovou komunikační jednotku 21 pomocí standardizovaného párovacího a komunikačního protokolu přenášejí na spárovaný běžný komunikační prostředek (telefon, tablet, nadřazená hlavní jednotka v chytrém ochranném obleku atd.), kde se zaznamenávají a/nebo se on-line přenášejí veliteli zásahu. Tyto zaznamenávané a přenášené teploty jsou přitom teplotami skutečně naměřenými, nejedná se tedy pouze o záznam výskytu mezních hodnot, ale o záznam průběhu teplot po celou dobu zásahu. Při dostatečném výkonu bezdrátové komunikační jednotky 21, nebo pokud má každý nositel rukavice v době zásahu u sebe telefon, tablet, počítač nebo jinou komunikační jednotku spárovanou se svými rukavicemi a nastavenou pro online přenos dat veliteli zásahu, má _ 7 _

CZ 30242 Ul tyto údaje on-line k dispozici také velitel zásahu. Zaznamenané údaje je také možné podrobně analyzovat po zásahu.

Na obr. 4 a 5 je znázorněn příklad provedení rukavice podle technického řešení s pokročilým vizuálním zobrazováním stavů, kdy rukavice obsahuje na své hřbetní straně vedle, resp. podél, společného držáku 7 infračerveného senzoru 5 a optického ukazovátka 6 uspořádaný optický signalizátor 9 vytvořený v podobě zobrazovacího proužku (sloupce), který obsahuje 3 až 10 svítivých diod, které jsou buď stejnobarevné, nebo jsou různobarevné pro názornější optickou signalizaci. Ve znázorněném příkladu provedení obsahuje zobrazovací proužek pět barevných LED, z nichž jedna je zelená, dvě jsou žluté a dvě jsou červené, jimiž se přesněji znázorňují naměřené teploty ze senzorů 3 a 5 a uživatele takto lépe a přesněji informují. Řídicí jednotka 2 je přitom s výhodou nastavena tak, že při nej nižších naměřených teplotách svítí jen jedna zelená dioda, při jakékoli zvýšené teplotě vždy svítí dvě diody. Díky tomu nositel může rozpoznat více teplotních stupňů, ve znázorněném případě s pěti LED se tak rozpozná šest teplotních stupňů oproti třem teplotním stupňům u provedení se třemi LED v barvě silničního dopravního semaforu (zelená, žlutá (oranžová) červená). Příkladné schéma naměřených a pomocí pěti LED indikovaných teplot ukazuje následující tabulka:

LED	TC	IR
od °C	do°C	od °C	do °C
zelená			100		100
zelená	oranžová 1	100	125	100	150
oranžová 1	oranžová 2	125	150	150	200
oranžová 2	červená 1	150	175	200	250
červená 1	červená 2	175	200	250	300
červená 1 bliká	červená 2 bliká	200		300

V příkladu provedení na obr. 4 je rukavice na své hřbetní straně v oblasti vedle přepínače 8 módů opatřena samostatnou stavovou LED 80, která je nezávislá na optickém signalizátoru 9, a která různými typy svícení a blikání zobrazuje stav nabití akumulátoru (nabito, nedostatečně nabito, vybito), stav spárování rukavice s nadřazeným elektronickým prostředkem (spárováno, nespárováno, spojeno, nespojeno), např. chytrým zásahovým oblekem, mobilem atd.

V příkladech provedení na obr. 1 až 4 jsou jednotlivé prvky elektronické výbavy rukavice umístěné na hřbetě ruky rukavice překryty ochranným krytem 23, který je připevněn ke vnější vrstvě rukavice. Ochranný kryt je výhodně vytvořen z flexibilního materiálu s dlouhodobou teplotní odolností (více než 150 °C).

V příkladu provedení na obr. 5 jsou řídící jednotka 2, infračervený senzor 5, optické ukazovátko 6 a optický signalizátor 9 zcela uspořádány pod vnější vrstvou rukavice, tj. jsou bez silikonového ochranného krytu 23, čímž se zvýší životnost rukavice i možnost užití rukavice ještě ve vyšších teplotách, než jaké dovoluje ochranný kryt 23, a současně integrovaná elektronika ještě méně omezuje/obtěžuje uživatele, protože rukavice se svojí skladbou blíží rukavici bez elektroniky.

V tomto příkladu provedení je celá elektronika, tj. řídicí jednotka 2 i s optickým ukazovátkem 6 a infračerveným čidlem 5 vytvořena jako jeden anatomicky tvarovaný dílec 24, který kopíruje tvar hřbetu ruky uživatele. Tento anatomicky tvarovaný dílec 24 je přímo integrován do hřbetních vrstev rukavice a je zcela překrytý materiálem vnější vrstvy hřbetu rukavice a pouze na přední straně tohoto anatomicky tvarovaného dílce 24 je směrem před rukavici vyvedeno optické ukazovátko 6 a infračervené čidlo 5. Materiál vnější vrstvy hřbetu rukavice ve znázorněném příkladu provedení obsahuje pouze průzory pro optický signalizátor 9 v podobě výše popsaného zobrazovacího proužku (sloupce) a průzorem pro samostatnou stavovou LED 80. V neznázoměném příkladu provedení jsou ve švu ukazováčkové hrany (nebo v jiném švu) rukavice vyvedeny alespoň

CZ 30242 Ul stranově vyzařující světlovody (zelený, žlutý (oranžový), červený), které přivádějí světlo LED optického signalizátoru 9 zevnitř rukavice na povrch rukavice.

Elektronika rukavice pracuje tak, že stiskem tlačítka přepínače 8 módů umístěným na hřbetě rukavice se elektronika rukavice uvede do provozu. Při správném zapojení, nabitém akumulátoru a teplotě okolí do 100 °C bliká stavová LED 80 zelenou barvou. Při nedostatečném nabití akumulátoru rukavice začne stavová LED 80 blikat červeně. Vypnutí elektroniky se provede dlouhým stisknutím tlačítka přepínače 8 módů. Během provozu lze krátkým stisknutím tlačítka přepínače 8 módů měnit aktuální mód chodu elektroniky. V základním módu je elektronika nastavena na měření teploty pomocí teplotního čidla 3 na povrchu rukavice. Úroveň naměřené teploty je indikována soustavou LED optického signalizátoru 9. Po stisknutí tlačítka přepínače 8 módů se elektronika přepne do dalšího módu, ve kterém je měřena teplota vzdálených míst pomocí infračerveného senzoru 5 a zároveň je aktivováno přiřazené optické ukazovátko 6. Úroveň naměřené teploty je opět indikována soustavou LED optického signalizátoru 9. Spárování elektroniky rukavice pomocí bezdrátové komunikace s řídicí jednotkou chytrého zásahového obleku nebo s chytrým telefonem uživatele se provádí tak, že po zapnutí elektroniky rukavice do provozu dochází k automatickému pokusu o spárování rukavice s předtím již spárovanými nadřazenými prostředky. V případě, že rukavice není spárována, současně je měřená teplota pod 100 °C a akumulátor je nabitý, stavová LED 80 rychle bliká zelenou barvou. V případě, že elektronika rukavice je spárována, současně je měřená teplota pod 100 °C a akumulátor je nabitý, stavová LED 80 pomalu bliká zelenou barvou.

Elektronika rukavice je chráněna před působením vlhkosti, takže rukavici je možno běžně prát a sušit.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (10)

1. Ochranná rukavice, zejména pro hasiče, která obsahuje elektronickou část se soustavou snímačů teploty (3, 5), které jsou napojeny na napájecí modul (1) a na řídicí jednotku (2), která je spřažena s komunikační jednotkou (21), přičemž řídicí jednotka (2) je umístěna na hřbetní straně rukavice, vyznačující se tím, že jedním snímačem teploty je teplotní čidlo (3) povrchu rukavice, které je umístěno na hřbetě jednoho z prstů rukavice a druhým snímačem teploty je infračervený senzor (5), který je společně s optickým ukazovátkem (6) uložen na hřbetě rukavice, přičemž na hřbetní straně rukavice je dále umístěn přepínač (8) módů činnosti elektroniky rukavice a optický signalizátor (9) teploty, stavu rukavice nebo módu činnosti elektroniky rukavice, kde přepínač (8) módů i optický signalizátor (9) jsou napojeny na řídicí jednotku (2).

2. Ochranná rukavice podle nároku 1, vyznačující se tím, že infračervený senzor (5) a optické ukazovátko (6) jsou uspořádány ve společném pouzdru (7).

3. Ochranná rukavice podle nároku 1, vyznačující se tím, že optický signalizátor (9) obsahuje alespoň jednu svítivou diodu.

4. Ochranná rukavice podle nároku 3, vyznačující se tím, že optický signalizátor (9) obsahuje zobrazovací proužek se třemi až deseti svítivými diodami.

5. Ochranná rukavice podle nároku 1, vyznačující se tím, že teplotní čidlo (3) je tvořeno termočlánkem, který je překryt ochrannou krytkou (30) a je v kontaktu s okolním vzduchem.

6. Ochranná rukavice podle nároku 1, vyznačující se tím, že řídicí jednotka (2) je spřažena s rádiovou komunikační jednotkou (21) s párovacím a komunikačním protokolem pro přenos a záznam naměřených hodnot na spárované zařízení.

-5CZ 30242 Ul

7. Ochranná rukavice podle nároku 1, vyznačující se tím, že na hřbetní straně rukavice je umístěna samostatná stavová svítivá dioda (80), která je nezávislá na optickém signalizátoru (9) pro zobrazení stavu elektroniky rukavice.

8. Ochranná rukavice podle kteréhokoli z nároků laž7, vyznačující se tím, že 5 infračervený senzor (5), optické ukazovátko (6), přepínač (8) módů, optický signalizátor (9) teploty a stavová svítivá dioda (80) jsou na hřbetě rukavice překryty ochranným krytem (23), který je připevněn ke vnější vrstvě rukavice.

9. Ochranná rukavice podle kteréhokoli z nároků laž8, vyznačující se tím, že infračervený senzor (5), optické ukazovátko (6), přepínač (8) módů, optický signalizátor (9) teplo loty a stavová svítivá dioda (80) jsou na hřbetě rukavice zcela uspořádány pod vnější vrstvou rukavice.

10. Ochranná rukavice podle nároku 9, vyznačující se tím, že optická signalizace je realizována světlovody, které jsou umístěné na povrchu rukavice.