ES2960875T3 - Dispositivo de medición de las dosis de vibración - Google Patents

Abstract

Un aparato de medición de dosis de vibración (10) para la mano de un operador (1) comprende un conjunto sensor (20) conectado a una unidad de control (25). El conjunto sensor (20) comprende un acelerómetro (21), un giroscopio (22) y un sensor de fuerza de agarre (23) y puede estar empaquetado dentro de una carcasa protectora (no mostrada). Al monitorear la salida del conjunto de sensor (20), se puede estimar la dosis de vibración experimentada por la mano (1). En la presente invención, la provisión de un sensor de fuerza de agarre (23) permite ajustar la medición de la dosis de vibración en función de la salida del sensor de fuerza de agarre (23). Por lo tanto, esto puede tener en cuenta la fuerza aplicada por un operador al agarrar la maquinaria, lo que puede afectar significativamente a la dosis de vibración efectiva. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de medición de las dosis de vibración

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a la medición de las dosis de vibración. En particular, la presente invención se refiere a un dispositivo de medición de las dosis de vibración y al uso de dicho dispositivo para monitorizar las dosis de vibración experimentadas por los operarios de máquinas.

Antecedentes de la invención

En muchos trabajos en entornos industriales, los operarios de máquinas deben mantener un control de la maquinaria para controlar su funcionamiento. Como tal, los operarios de estas máquinas están expuestos a las vibraciones generadas por dicha maquinaria. La exposición prolongada a las vibraciones de esta manera puede llevar al operario de la máquina a desarrollar afecciones como el síndrome del dedo blanco inducido por vibración (VWF, por sus siglas en inglés de"vibration white finger"),también conocida como síndrome de vibración de mano y brazo (HAVS, por sus siglas en inglés de"hand-arm vibration syndrome")o dedo muerto.

En vista de estos peligros potenciales, ya se conoce sobre el control de la exposición a vibraciones de los operarios de máquinas utilizando dispositivos sensores de vibraciones. Normalmente, tal dispositivo puede comprender un acelerómetro que está unido a la mano del operario o situado junto a ella. Esto puede proporcionar una medición cuantificable de la exposición a las vibraciones, lo que permite emitir una alarma si la exposición supera un umbral predeterminado. Un ejemplo de tal dispositivo se describe en el documento US2009/0192723. En este documento, una unidad de sensor que comprende un acelerómetro está integrada en un soporte textil para mantener la unidad de sensor cerca de la palma de un operario. De este modo, la unidad de sensor puede encajar entre la palma del operario y la maquinaria durante su uso y controlar así la vibración experimentada por el operario. Otros dispositivos y métodos de medición de las dosis de vibración se describen en el documento DE10119252 A1 y EP3064911 A1. Si bien los dispositivos del tipo analizado anteriormente proporcionan una idea de la exposición a las vibraciones, el riesgo de lesiones no está únicamente relacionado con la magnitud o la duración de la vibración. En muchos casos, el riesgo también depende de otros factores como la posición u orientación de la mano o el brazo del operario, el tamaño de la mano del operario, la fuerza de agarre ejercida por el operario, la dirección de la vibración o las variaciones en la vibración incluyendo la dirección de la vibración máxima o la magnitud de la vibración máxima. El dispositivo de la técnica anterior no es adecuado para proporcionar información adicional en relación con estos factores de riesgo potenciales.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo de medición de las dosis de vibración que supere o alivie al menos parcialmente los problemas anteriores.

Sumario de la invención

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo de medición de las dosis de vibración según la reivindicación 1.

Por lo tanto, el dispositivo de medición de las dosis de vibración de la presente invención es capaz de monitorizar, además de la magnitud y duración de la exposición a la vibración, el componente rotacional de cualquier exposición a la vibración y la fuerza de agarre aplicada por el operario durante la exposición. Esto puede proporcionar una evaluación más precisa del riesgo asociado con la exposición a vibraciones que el dispositivo de la técnica anterior. El soporte puede estar hecho a partir de cualquier material flexible adecuado. Por ejemplo, el soporte puede estar formado a partir de materiales que incluyen, entre otros: spandex, tejidos sintéticos o polímeros que incluyen, entre otros, tereftalato de polietileno (PET), poliuretano termoplástico (TPU) o similares.

El soporte puede estar integrado en un guante, guantelete o similar. Alternativamente, el soporte puede comprender una parte del cuerpo y una o más correas. En tales realizaciones, una o más correas pueden adaptarse para ajustarse alrededor de la mano y/o muñeca del operario para asegurar el soporte en su posición. Las correas pueden ser ajustables.

El soporte puede comprender una superficie interior que mira hacia la mano del operario durante su uso y una superficie exterior que mira en dirección opuesta a la mano del operario durante su uso. La superficie interior puede estar revestida con un tejido absorbente. Ejemplos de tejidos absorbentes adecuados incluyen, entre otros, uno cualquiera o una combinación de: adiponitrilo (AND), hexametilendiamina (HMD) o ácido adípico (AA) o similares. Esto puede aumentar la comodidad del operario al usar el dispositivo y/o puede ayudar a asegurar el agarre entre el dispositivo y el operario, por ejemplo asegurando que el agarre del operario no se vea impedido por una capa de sudor entre el dispositivo y su palma. Lo más preferible es que la capa de tejido cumpla con la legislación nacional pertinente sobre absorbencia del sudor.

El soporte puede comprender un bolsillo para el sensor. El bolsillo para el sensor puede adaptarse para acomodar el acelerómetro, el giroscopio y el sensor de la fuerza de agarre. El bolsillo para el sensor puede estar definido por un espacio entre dos capas del soporte. Durante su uso, el bolsillo del sensor puede colocarse adyacente a la palma del operario.

El acelerómetro puede ser un acelerómetro MEMS. El giroscopio puede ser un giroscopio MEMS. En una realización, se proporciona un acelerómetro y giroscopio MEMS integrados.

El sensor de la fuerza de agarre puede ser un extensómetro o una resistencia de detección de fuerza. Las resistencias de detección de fuerza suelen tener una menor desviación de calibración de salida con el tiempo que las galgas extensométricas. El sensor de la fuerza de agarre puede funcionar para medir la fuerza de agarre absoluta o la variación en la fuerza de agarre. El sensor de la fuerza de agarre puede estar pegado al soporte. De esta manera, el extensómetro está expuesto a tensiones resultantes de la deformación del soporte por el agarre del operario. El sensor de la fuerza de agarre puede estar unido a parte del soporte que forma el bolsillo.

En otras realizaciones, el sensor de la fuerza de agarre puede estar unido a una base de sujeción alojada dentro del bolsillo. En tales casos, el acelerómetro y/o giroscopio también pueden montarse en dicho sustrato. Esto puede definir un conjunto de detección. Dicho sustrato puede comprender una placa de circuito impreso (PCB, del inglés"printed circuit board")o una PCB flexible. Dicho conjunto de detección puede estar empaquetado dentro de un alojamiento protector.

El dispositivo comprende además un procesador. El procesador está conectado a las salidas del acelerómetro, giroscopio y sensor de la fuerza de agarre.

El procesador funciona para recibir y procesar señales de salida del acelerómetro, giroscopio y sensor de la fuerza de agarre para determinar si se excede una dosis de vibración segura. Esto se logra calculando una dosis de vibración a partir de las señales de salida y comparando dicha dosis calculada con un nivel de dosis umbral. Convencionalmente, la dosis de vibración puede ser el valor A(8). El valor A(8) se calcula a partir de una expresión matemática y es obligatorio, por ejemplo, en la normativa del Reino Unido sobre exposición a vibraciones y en la norma BS E<n>ISO 0841, 2005. El cálculo del valor A(8) se basa en la suma vectorial de las vibraciones experimentadas y el tiempo de exposición a dichas vibraciones. La suma vectorial de vibraciones se puede calcular a partir de la salida del acelerómetro y/o giroscopio.

Según la invención, la dosis de vibración tiene en cuenta salidas de sensores adicionales. Según la invención, el cálculo de la dosis de vibración se basa en un valor A(8) modificado. El valor A(8) modificado incluye un término adicional derivado de la salida del sensor de la fuerza de agarre. El término adicional puede calcularse a partir de la fuerza de agarre medida y el tiempo de exposición a la fuerza de agarre medida. En tales casos, la dosis de exposición a la vibración calculada puede ser mayor que la A(8) calculada convencionalmente cuando la salida del sensor de la fuerza de agarre es mayor para tener en cuenta un mayor potencial de daño a un operario cuando agarra con más fuerza. El término adicional puede tener en cuenta además la posición del operario y/o la naturaleza o localización del contacto entre el operario y la herramienta que se agarra. En tales casos, el término adicional podrá derivarse del área del cuerpo del operario en contacto con la herramienta y del área de la herramienta en contacto con el operario. Las respectivas áreas de contacto pueden tratarse como constantes para combinaciones particulares de operario/máquina. Las respectivas áreas de contacto pueden variar en respuesta a la orientación. Esto permite la variación de la dosis de vibración efectiva en respuesta a la salida del giroscopio y, por tanto, a la orientación de la mano o herramienta del operario. Esto también puede permitir que se tengan en cuenta las resonancias vibratorias que se producen en orientaciones particulares, fuerzas de agarre y frecuencias de vibración para determinar la dosis efectiva. Esto proporciona un mejor reflejo del impacto peligroso de las fuerzas vibratorias para el operario.

En algunas realizaciones, el procesador puede funcionar para categorizar la gravedad de la dosis excesiva de vibración. Por ejemplo, el exceso de dosis puede clasificarse como leve si excede un primer umbral pero es inferior a un segundo umbral, más alto, y el exceso de dosis puede clasificarse como grave si excede tanto el primer como el segundo umbral.

El dispositivo puede comprender adicionalmente un almacén de datos. El almacén de datos puede funcionar para almacenar datos relacionados con señales de salida del acelerómetro, giroscopio y sensor de la fuerza de agarre. En algunas realizaciones, el procesador puede funcionar para acceder a datos almacenados además de emitir inmediatamente señales desde el acelerómetro, giroscopio y sensor de la fuerza de agarre al determinar una dosis de vibración segura.

El almacén de datos puede funcionar para almacenar datos relacionados con las propiedades físicas del operario. Dichos datos pueden incluir dimensiones de las manos, edad, peso, altura, sexo o similares. Los datos pueden incluir la densidad del tejido cutáneo o la densidad estimada del tejido cutáneo basándose en uno o más de los parámetros anteriores. Los umbrales de exceso de dosis pueden variarse en respuesta a las propiedades físicas del usuario. El almacén de datos puede funcionar para almacenar detalles de las salidas históricas de los sensores. El dispositivo puede comprender adicionalmente un indicador de dosis. El indicador de dosis puede funcionar en respuesta al procesador para emitir una indicación cuando se determina que se excede una dosis de vibración segura. La indicación puede comprender una indicación visual y/o una indicación de audio. Cuando la indicación es una indicación de audio, el indicador de dosis puede comprender un zumbador o un altavoz. Cuando la indicación es una indicación visual, el indicador de dosis puede comprender uno o más ledes. El indicador de dosis puede funcionar para generar una indicación de la gravedad de la dosis. En algunas realizaciones, el indicador de dosis puede comprender un led amarillo que puede iluminarse cuando el exceso de dosis se clasifica como leve. En algunas realizaciones, el indicador de dosis puede comprender un led rojo que puede iluminarse cuando el exceso de dosis se clasifica como grave.

El dispositivo puede comprender adicionalmente una unidad de comunicación. La unidad de comunicación puede funcionar para comunicar señales de salida entre el acelerómetro, el giroscopio y el sensor de la fuerza de agarre y/o el procesador a uno o más dispositivos externos. Los dispositivos externos adecuados incluyen, entre otros, teléfonos, teléfonos inteligentes, tabletas, reproductores multimedia, ordenadores portátiles, ordenadores de sobremesa, servidores, máquinas, controladores de máquinas o similares. Preferiblemente, la unidad de comunicación puede funcionar para comunicar datos de forma inalámbrica. La unidad de comunicación puede funcionar según cualquier formato de transferencia de datos adecuado, incluidos, entre otros, WiFi, Zigbee y similares.

El dispositivo puede comprender adicionalmente una fuente de energía. La fuente de energía puede ser una batería. Además, o como alternativa, la fuente de energía puede comprender una unidad de eliminación de energía. Las unidades de captación de energía adecuadas incluyen, entre otras, generadores piezoeléctricos.

El procesador y uno o más del almacén de datos, indicador de dosis y fuente de energía pueden proporcionarse juntos en una unidad de control. El procesador y uno o más componentes pueden montarse en una PCB. La unidad de control puede estar empaquetada dentro de un alojamiento protector. Cualquier led que comprenda el indicador de dosis puede proporcionarse en aberturas en el alojamiento. El alojamiento puede estar hecho a partir de cualquier material adecuado, incluidos, entre otros: poliuretano termoplástico (TPU) o elastómeros termoplásticos (TE).

El soporte puede comprender un bolsillo para la unidad de control. El bolsillo para la unidad de control puede adaptarse para acomodar la unidad de control. El bolsillo para la unidad de control puede estar definido por un espacio entre dos capas del soporte.

La unidad de control y el conjunto de detección pueden conectarse mediante una conexión por cable. La conexión por cable puede comprender un cable extensible. El cable extensible puede comprender un material de cinta conductora o un cable conductor tejido sobre una tela que se puede estirar. La conexión por cable puede proporcionarse dentro de una funda que se extiende entre el bolsillo para el sensor y el bolsillo para la unidad de control. La funda puede estar definida por un espacio alargado entre dos capas del soporte.

El dispositivo puede comprender adicionalmente un sensor visual. El sensor visual puede comprender una cámara. El sensor visual puede colocarse para captar imágenes de la piel del operario. Normalmente, el sensor visual está dispuesto cerca de uno o más vasos sanguíneos relativamente prominentes. El sensor visual o el procesador pueden funcionar para aplicar descomposición espacial y filtrado temporal a las imágenes captadas. De esta manera, el dispositivo puede proporcionar una salida indicativa del flujo sanguíneo del operario.

El soporte puede comprender un bolsillo para el sensor visual. El bolsillo para el sensor visual puede adaptarse para acomodar el sensor visual. El bolsillo para el sensor visual puede estar definido por un espacio entre dos capas del soporte y provisto de una abertura en la capa más interna de manera que el sensor visual pueda captar imágenes de la piel del operario. El sensor visual puede conectarse a la unidad de control y/o al conjunto de detección mediante una conexión por cable. En algunas de estas realizaciones, la conexión por cable y la funda asociada pueden discurrir entre el conjunto de detección, el sensor visual y la unidad de control.

El procesador puede funcionar para recibir las señales emitidas por el sensor visual. Las señales pueden procesarse para determinar la frecuencia del pulso del operario y/o la tasa de flujo másico sanguíneo. El procesador puede funcionar para incluir señales emitidas por el sensor visual al determinar la dosis de vibración. Adicional o alternativamente, el procesador puede funcionar para determinar que se excede una dosis de vibración segura si la frecuencia del pulso o la tasa de flujo másico sanguíneo cae fuera de un rango de umbral seguro. De esta manera, el dispositivo puede funcionar para tener en cuenta los cambios en la frecuencia del pulso y/o la tasa de flujo másico sanguíneo de un operario para determinar si se ha excedido una dosis segura. Por ejemplo, una frecuencia de pulso alta puede indicar que un operario está cansado y, por lo tanto, una dosis de vibración más baja puede ser perjudicial. Adicional o alternativamente, una reducción en la tasa de flujo másico sanguíneo puede indicar contracción en los vasos sanguíneos, particularmente en las extremidades de la mano del operario. Tales contracciones están asociadas con VWF, HAVS, síndromes del túnel carpiano y similares. En algunas realizaciones, el procesador puede funcionar para comparar la salida actual del sensor visual con una salida del sensor visual almacenada para un operario particular. Esto puede proporcionar una indicación sobre si las tasas de pulso y/o la tasa de flujo másico sanguíneo varían para una dosis de vibración determinada y, por lo tanto, si se justifica una investigación adicional.

Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para controlar la dosis de vibración experimentada por un operario de máquina según la reivindicación 12.

El método puede incluir la etapa adicional de enviar una señal de apagado a una máquina cuando se excede un umbral de las dosis de vibración.

El método puede incluir la etapa de almacenar datos de las dosis de vibración relacionados con operarios y/o máquinas particulares. En tales casos, el método puede incluir la etapa adicional de comparar los datos de las dosis de vibración con los datos de las dosis de vibración almacenados. Esto puede ayudar a identificar posibles problemas con los operarios, como una técnica deficiente o fatiga. También puede ayudar a identificar posibles problemas de mantenimiento de las máquinas.

Descripción detallada de la invención

Para que la invención pueda entenderse más claramente, ahora se describirán realizaciones de la misma, sólo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, de los cuales:

La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático del dispositivo de medición de las dosis de vibración de la presente invención.

La figura 2 es un diagrama esquemático despiezado de una primera realización del dispositivo de medición de las dosis de vibración de la presente invención.

La figura 3 muestra (a) vistas superior, (b) lateral e (c) inferior del soporte de guantelete de la realización de la figura 2.

La figura 4 muestra una realización alternativa de un dispositivo de medición de las dosis de vibración según la presente invención.

La figura 5a muestra otra realización alternativa de un dispositivo de medición de las dosis de vibración según la presente invención.

La figura 5b muestra el dispositivo de medición de las dosis de vibración de la figura 5a montado en la mano del operario de una máquina.

La figura 6 muestra otra realización alternativa de un dispositivo de medición de las dosis de vibración según la presente invención.

La figura 7 muestra otra realización alternativa más de un dispositivo de medición de las dosis de vibración según la presente invención.

Volviendo a la figura 1, un dispositivo de medición de las dosis de vibración 10 para la mano de un operario 1 comprende un conjunto de detección 20 conectado a una unidad de control 25. Opcionalmente, como se muestra en la figura 1, se puede proporcionar adicionalmente un sensor visual separado 24.

El conjunto de detección 20 comprende un acelerómetro 21, un giroscopio 22 y un sensor de la fuerza de agarre 23, conjunto que puede estar empaquetado dentro de un alojamiento protector (no se muestra). El acelerómetro 21 y el giroscopio 22 permiten detectar el movimiento lineal, el movimiento rotacional y la orientación del conjunto de detección 20. Al monitorizar la magnitud y dirección de este movimiento, así como la orientación del conjunto de detección 20, se puede determinar la dosis de vibración experimentada por el conjunto de detección 20 y, por lo tanto, se puede estimar la dosis de vibración recibida por la mano 1.

El acelerómetro 21 y el giroscopio 22 son habitualmente dispositivos MEMS. Opcionalmente, se puede utilizar un acelerómetro y giroscopio MEMS combinados en lugar de sensores dedicados separados.

El sensor de la fuerza de agarre 23 generalmente es una resistencia de detección de fuerza. El sensor de la fuerza de agarre 23 está montado en un sustrato, normalmente una placa de circuito impreso sobre la que también están montados el acelerómetro 21 y el giroscopio 22. Como se describirá con más detalle a continuación, el sensor de la fuerza de agarre 23 está colocado de manera que experimente la fuerza aplicada por la fuerza de agarre de la mano del operario 1. La fuerza aplicada por la mano 1 se puede tener en cuenta al calcular la dosis de vibración experimentado por la mano 1 o al calcular un umbral de las dosis de vibración segura.

En el ejemplo de la figura 1, la unidad de control 25 comprende un procesador 26, una unidad de comunicación 27 y una unidad de almacenamiento de datos opcional 28. Normalmente, cada uno de dichos componentes está montado en una placa de circuito impreso común. En muchos casos, la unidad de control incorporará opcionalmente además una fuente de energía tal como una batería (no mostrada)

El procesador 26 funciona para recibir las salidas de los sensores 21-24, habitualmente por medio de un cable común 30. Estas salidas de los sensores generalmente son procesadas mediante el procesador 26 para determinar la dosis de vibración y para determinar si la dosis de vibración excede o no un umbral seguro. Alternativamente, las salidas del sensor pueden simplemente ser recopiladas por el procesador 26 y pasadas a la unidad de comunicación 27.

La determinación de la dosis de vibración se lleva a cabo calculando un valor A(8) convencional como se conoce en la técnica. En este contexto:

donde ahv es el vector vibratorio total que caracteriza una vibración particular, T es el tiempo que un operario está expuesto a la vibración caracterizada por ahv y To es un valor de tiempo de referencia. Generalmente To se puede definir con referencia a un turno de trabajo, digamos 8 horas (28800 segundos). El valor de ahv puede determinarse a partir de las salidas del acelerómetro 21 y del giroscopio 22. En particular, el valor de ahv se puede determinar a partir de la raíz cuadrada de la suma de los valores cuadráticos medios (RMS) de los componentes del vector ortogonal af. Más particularmente

En la presente invención, la provisión de un sensor de la fuerza de agarre 23 permite ajustar la medición de la dosis de vibración en función de la salida del sensor de la fuerza de agarre 23. Por lo tanto, esto puede tener en cuenta la fuerza aplicada por un operario en la maquinaria que se agarra, que puede impactar significativamente en la dosis efectiva de vibración. Esto se logra agregando un término adicional a la ecuación (1) anterior al calcular la dosis de vibración. En consecuencia, la dosis de vibración se calcula a partir de

donde Vet del este es la energía vibratoria transmitida, que puede determinarse a partir de la salida del sensor de la fuerza de agarre 23; p es la densidad del tejido de la piel de la palma del operario (normalmente ~110 kgm-3); As es la zona de la piel del operario en contacto con la maquinaria; y Ah es el área de sujeción [empuñadura] de la maquinaria. Normalmente, p, As y Ah pueden tratarse como constantes para combinaciones específicas de operario/maquinaria. En algunas realizaciones, As puede variar en respuesta a la orientación. esto reflejaría una diferencia en el agarre de la empuñadura por parte del operario. En este contexto, la energía vibratoria transmitida V se puede calcular a partir de la fuerza de agarre medida F mediante:

El dispositivo 1 está provisto de un indicador de salida opcional 29, que puede comprender uno o más ledes. Si se excede una dosis de vibración segura, el indicador de salida puede proporcionar al operario una indicación adecuada, como encender un Led rojo o similar.

La unidad de comunicación 28 funciona para comunicar datos con uno o más dispositivos externos 40. Estos datos pueden incluir datos relacionados con las salidas de los sensores 21-24. En realizaciones en las que el procesador 26 funciona para calcular una dosis de vibración y/o si la dosis de vibración excede un umbral seguro, la unidad de comunicación 27 puede comunicar adicionalmente estos datos a uno o más dispositivos externos 40.

Los dispositivos externos 40 pueden incluir un dispositivo personal asociado con el operario, tal como un teléfono inteligente o la máquina que se está operando. En el caso de un teléfono inteligente, esto se puede adaptar para funcionar con el dispositivo descargando una aplicación de software dedicada. Esto permite así al operario tener acceso a un registro personal de exposición a vibraciones. Adicional o alternativamente, el teléfono inteligente puede funcionar para emitir una alarma si la dosis de vibración excede un umbral seguro. En el caso de una máquina, además de emitir una alarma local al operario, la máquina puede emitir una alarma al supervisor del operario y/o apagarse automáticamente.

En algunas realizaciones, el dispositivo externo 40 es un ordenador [computador] informático o servidor que proporciona monitoreo de las dosis de vibración al operario. Tal ordenador informático o servidor puede generar alarmas automáticamente si se excede una dosis de vibración segura y/o emitir una señal de apagado a una máquina donde un operario ha excedido una dosis de vibración segura. Adicional o alternativamente, tal ordenador informático o servidor puede mantener registros de exposición a dosis de vibración para múltiples operarios. Esto puede permitir que en el futuro se realicen auditorías de la dosis de vibración. Los datos de las dosis de vibración almacenados también pueden permitir realizar comparaciones de la dosis de vibración experimentada por diferentes operarios. Esto podría ayudar a identificar a los operarios que necesitan más formación. Los datos de las dosis de vibración almacenados también se pueden comparar con análisis de calidad del trabajo realizado utilizando máquinas específicas. Las lecturas de vibración inusuales pueden indicar que una máquina requiere servicio o que un operario está manejando una máquina de manera insegura o se ha fatigado.

En realizaciones que comprenden un sensor visual 24 opcional, este normalmente comprendería una cámara 8 montada adyacente a la muñeca del operario donde hay vasos sanguíneos fácilmente visibles debajo de la piel. El sensor visual 24 funciona para captar una serie de imágenes de la piel del operario. Posteriormente, se aplica descomposición espacial y filtrado temporal a las imágenes captadas para proporcionar una indicación de la frecuencia del pulso y/o de la tasa de flujo másico sanguíneo inmediatamente debajo de la piel. La frecuencia del pulso y/o la tasa de flujo másico sanguíneo se pueden tener en cuenta al determinar la dosis de vibración aparente experimentada por el operario o al calcular un umbral de las dosis de vibración segura.

En un ejemplo, el procesador 26 puede funcionar para comparar la tasa de flujo másico sanguíneo determinado procesando la salida del sensor visual 24 con uno o más valores umbral o rangos. Los valores umbral normalmente se basan en características biológicas promedio de un operario, pero pueden basarse en capacidades específicas de un operario en particular. Por ejemplo, un operario masculino típico tendrá una masa sanguínea de aproximadamente entre el 7% y el 8% de la masa corporal total. Por lo tanto, un hombre típico que pesa 75 kg tendrá aproximadamente 5,6 kg de sangre. Teniendo en cuenta que los diámetros habituales de las venas de la muñeca de un sistema sano de mano-brazo son de 2,5 mm, la tasa de circulación sanguínea promedio de todo el cuerpo es de 23 segundos por ciclo y la frecuencia auditiva promedio de un hombre sano es de 72 lpm, se podría esperar que un hombre sano típico pueda tener una transferencia de masa sanguínea a la mano de, digamos, 70 g por latido del corazón y, por lo tanto, una tasa de flujo másico sanguíneo típico del orden de 5,04 kg de sangre que ingresa a la mano por minuto. Según la estimación anterior, se puede determinar que se excede una dosis de vibración segura si el flujo másico sanguíneo cae fuera del rango umbral de 4,9 kg/min a 5,9 kg/min. De manera similar, basándose en la estimación anterior, se puede determinar que se ha experimentado una dosis de vibración inmediatamente peligrosa si el flujo másico sanguíneo cae fuera del rango umbral de 4,6 kg/min a 6,2 kg/min.

En otro ejemplo, el procesador 26 puede funcionar para comparar la salida actual del sensor visual 24 con la salida histórica del sensor visual 24 para un operario particular almacenado en la unidad de almacenamiento de datos 28. En este contexto, una reducción en la tasa de flujo másico sanguíneo para el mismo operario durante la misma dosis de vibración puede indicar contracción de los vasos sanguíneos en las extremidades de la mano del operario 1. Dichas contracciones están asociadas con daños por vibración y, por lo tanto, pueden proporcionar una indicación temprana de que un operario puede estar sufriendo una excesiva dosis de vibración acumulativa.

Volviendo ahora a las figuras 2 y 3, se ilustra una posible realización del dispositivo 10. En este ejemplo, el conjunto de detección 20 está dispuesto sobre un soporte 11 en forma de guantelete extendido sin dedos. El soporte 11 está formado a partir de un material flexible adecuado, normalmente un tejido sintético o similar. El soporte 11 está opcionalmente revestido con una capa absorbente (no mostrada) para la comodidad del operario. El experto apreciará que otras formas de soporte 11 son aplicables a la presente invención.

El soporte 11 tiene un bolsillo para el sensor 12 formado entre dos capas que se mantiene contra la palma 9 del operario durante su uso. El bolsillo para el sensor 12 localiza así el conjunto de detección 20 y lo impulsa hacia la palma 9 del operario. Esto permite que el conjunto de detección 20 genere una determinación precisa de las vibraciones aplicadas a la mano del operario 1 y la fuerza de agarre aplicada por la mano del operario 1.

Una funda 13 formada entre dos capas del soporte 11 va desde el bolsillo 12 hasta la unidad de control 25. La funda 13 puede proporcionar espacio para que el cable 30 conecte el conjunto de detección 20 y la unidad de control 25 sin presentar riesgo de engancharse. El cable 30 puede terminar en un conector hembra 31. Esto puede facilitar la extracción inmediata de la unidad de control 25. De manera beneficiosa, esto podría facilitar la reparación, sustitución o recarga de la unidad de control 25 después de su uso.

La unidad de control 25 puede estar prevista en un bolsillo para la unidad de control 14. El bolsillo de la unidad de control 14 puede formarse entre dos capas de soporte 11 y/o entre caras opuestas 32, 33 de un alojamiento protector de unidad de control.

En una realización alternativa, mostrada en la figura 4, el soporte 11 está provisto adicionalmente de un bolsillo para el sensor visual 15 adaptado para alojar el sensor visual 24. El bolsillo para el sensor visual 15 está provisto entre dos capas de soporte 11 y proporciona una abertura que permite al sensor visual 24 captar imágenes de la piel del operario. Normalmente, esto se proporciona en las proximidades de la muñeca 8, donde los vasos sanguíneos principales de la mano 1 están cerca de la piel. En el ejemplo mostrado, la funda 13 está dividida en diferentes secciones 13a, 13b y 13c según sea necesario para alojar las respectivas secciones del cable 30.

Volviendo a la figura 5a, otro dispositivo alternativo de medición de las dosis de vibración 10 comprende un soporte 101 formado por un cuerpo principal 111 y correas 112. El cuerpo 111 es sustancialmente más plano con un bolsillo abultado hacia afuera 113 en el lado frontal 111a, alojando el bolsillo 113 el conjunto de detección 20 y opcionalmente el conjunto de control 25. El soporte 101 está formado a partir de un material flexible tal como poliuretano termoplástico (TPU) o similar. Como se muestra en la figura 1, las correas 112 están formadas integralmente con el cuerpo 111. Sin embargo, el experto apreciará que las correas 112 pueden formarse por separado del cuerpo 111 y unirse al cuerpo 111. En tales circunstancias, las correas 112 pueden estar hechas de un material diferente al del cuerpo 111.

Las correas 112 pueden estar provistas de medios de fijación y ajuste liberables (no mostrados) de modo que las correas opuestas 112 puedan conectarse entre sí para mantener el soporte 101 en su lugar. Normalmente, los medios liberables de fijación y ajuste pueden comprender parches de tela con ganchos y bucles, hebillas, correderas, clips, cierres o similares.

Durante su uso, como se ilustra en la figura 5b, el dispositivo 1 se ajusta a la mano 1 de un operario. El soporte 101 está orientado de manera que el hueco en la parte posterior del bolsillo 13 esté orientado hacia la palma 9 del operario. Esto asegura que el conjunto de detección 20 esté colocado lo más cerca posible del centro de vibración de la mano 1. Un par de correas 112 está conectado entre sí en el extremo de la muñeca 8 de la mano 1, el otro par de correas 112 está conectado entre sí al final de la mano adyacente a los dedos 2-5. El pulgar 6 sobresale entre los dos pares de correas 112. Al apretar los medios de ajuste y fijación liberables de las correas 112, se puede impulsar el cuerpo 111 para que entre en contacto con la palma 9, asegurando además que el conjunto de detección 20 experimente una dosis de vibración lo más cercana posible a la experimentada por la mano 1.

Para aumentar la comodidad y seguridad del operario mientras se instala el dispositivo 1, el soporte 101 o al menos el lado del cuerpo 111 que mira hacia la palma 101 puede estar forrado con tela. En particular, el tejido puede ser adecuado para absorber el exceso de sudor.

Volviendo ahora a las figuras 6 y 7, se muestran dos realizaciones alternativas del dispositivo. En estas realizaciones alternativas, la diferencia clave es esa forma del soporte. En la figura 6, el soporte 102 comprende correas 112 con forma de 'X' de manera que las cuatro correas 112 se pueden conectar usando un único medio de fijación y ajuste liberable. La realización de la figura 7 proporciona un soporte 103 con una única correa 112 de una sola pieza y tiene una parte de cuerpo 111 mucho más pequeña. Esto proporciona una versión más simple y de menor costo del dispositivo. Opcionalmente, la correa de una sola pieza 112 en la figura 7 se puede reemplazar por dos correas 112 conectadas por un medio de fijación y ajuste liberable.

Las realizaciones anteriores se describen únicamente a modo de ejemplo. Son posibles muchas variaciones sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de medición de las dosis de vibración (10) adecuado para uso por el operario de una máquina, comprendiendo el dispositivo (10): un conjunto de detección (20); y un soporte (11) que funciona, durante su uso, para impulsar el conjunto de detección (20) hacia la palma del operario en el que el conjunto de detección (20) comprende un acelerómetro (21) que funciona para detectar movimiento lineal; y un sensor de la fuerza de agarre (23) que funciona para detectar la fuerza de agarre aplicada por el operario,

caracterizado por que el dispositivo (10) comprende un giroscopio (22) que funciona para detectar movimiento giratorio, y

en el que el dispositivo (10) comprende un procesador (26) conectado a las salidas del acelerómetro (21), giroscopio (22) y sensor de la fuerza de agarre (23), siendo que el procesador (26) funciona para recibir y procesar señales de salida del acelerómetro (21), giroscopio (22) y sensor de la fuerza de agarre (23), así como para calcular una dosis de vibración a partir de estas señales de salida y comparar dicha dosis calculada con un nivel de dosis umbral para determinar si se excede una dosis de vibración segura, y en el que la dosis de vibración se calcula basándose en un valor A(8) modificado que incluye un término adicional derivado de la salida del sensor de la fuerza de agarre (23).

2. Dispositivo (10) de medición de las dosis de vibración según la reivindicación 1, en el que el término adicional se calcula a partir de la fuerza de agarre medida y el tiempo de exposición a la fuerza de agarre medida.

3. Dispositivo (10) de medición de las dosis de vibración según la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en el que el término adicional tiene en cuenta la posición del operario y/o la naturaleza o localización del contacto entre el operario y la herramienta que se agarra.

4. Dispositivo (10) de medición de las dosis de vibración según la reivindicación 3, en el que el término adicional se deriva del área del cuerpo del operario en contacto con la herramienta y del área de la herramienta en contacto con el operario.

5. Dispositivo (10) de medición de las dosis de vibración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el soporte (11) comprende una superficie interior que mira hacia la mano del operario durante su uso y una superficie exterior que mira en dirección opuesta a la mano del operario durante su uso, estando la superficie interior revestida con tela.

6. Dispositivo de medición de las dosis de vibración (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el soporte (11) comprende una bolsillo para el sensor (12) adaptado para alojar un conjunto de detección (20) definido por el acelerómetro (21), el giroscopio (22) y el sensor de la fuerza de agarre (23).

7. Dispositivo de medición de las dosis de vibración (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sensor de la fuerza de agarre (23) es una resistencia de detección de fuerza.

8. Dispositivo (10) de medición de las dosis de vibración según la reivindicación 6, en el que el sensor de la fuerza de agarre (23) está unido a una base de sujeción alojada dentro del bolsillo (12).

9. Dispositivo de medición de las dosis de vibración (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo (10) comprende un indicador de dosis que funciona en respuesta al procesador (26) para emitir una indicación cuando se determina que se excede una dosis de vibración segura.

10. Dispositivo (10) de medición de las dosis de vibración según cualquier reivindicación anterior, en el que el dispositivo (10) comprende un sensor visual (24) que funciona para captar una serie de imágenes de la piel del operario y en el que el sensor visual (24) o el procesador (26) funciona para aplicar descomposición espacial y filtrado temporal a imágenes captadas para proporcionar una salida indicativa del flujo sanguíneo del operario.

11. Dispositivo (10) de medición de las dosis de vibración según la reivindicación 10, en el que el procesador (26) funciona para recibir señales emitidas por el sensor visual (24) y procesar dichas señales para determinar la frecuencia del pulso y/o la tasa de flujo másico sanguíneo del operario, así como para determinar que se excede una dosis de vibración segura si la frecuencia del pulso o la tasa de flujo másico sanguíneo cae fuera de un rango de umbral seguro.

12. Método para controlar la dosis de vibración que experimenta el operario de una máquina, comprendiendo el método las etapas de: proporcionar al operario un dispositivo de medición de las dosis de vibración (10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11; monitorizar la dosis de vibración detectada por el dispositivo (10); y emitir una advertencia si la dosis detectada excede un umbral.

13. Método según la reivindicación 12, en el que un sensor visual (24) funciona para captar imágenes con el fin de determinar la frecuencia del pulso o la tasa de flujo másico sanguíneo de un operario y determinar que se excede una dosis de vibración segura si la frecuencia del pulso o la tasa de flujo másico sanguíneo cae fuera de un rango de umbral seguro.

14. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, que incluye la etapa de enviar una señal de apagado a una máquina cuando se excede un umbral de las dosis de vibración.

15. Método según cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, que incluye la etapa de almacenar datos de las dosis de vibración relacionados con operarios y/o máquinas particulares y/o la etapa adicional de comparar datos de las dosis de vibración con datos de las dosis de vibración almacenados para identificar problemas potenciales.