(57)【要約】【課題】生体内の温度変化を遅滞なく捉える。【解決手段】生体内部温度測定装置１は、生体１０に向けて超音波を照射する超音波照射部２と、生体１０で反射された超音波を受信する超音波検出部３と、生体１０内の温度変化量を算出する演算部５とを備える。演算部５は、生体１０内で増幅される超音波の周波数を、生体の構造に関する情報に基づいて算出し、超音波検出部３によって受信された超音波を周波数解析して超音波の振幅スペクトルを取得し、生体１０内で増幅される超音波の周波数に最も近いピークの周波数を、振幅スペクトルから求め、２回の超音波照射によって求めた２つのピークの周波数から周波数変化量を算出し、周波数変化量から生体１０内の温度変化量を算出する。【選択図】  図１
2019200118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に向けて超音波を照射する超音波照射部と、
前記生体で反射された超音波を受信する超音波検出部と、
前記生体内で増幅される超音波の周波数を、前記生体の構造に関する情報に基づいて算出する周波数算出部と、
前記超音波検出部によって受信された超音波を周波数解析して超音波の振幅スペクトルを取得する周波数解析部と、
前記周波数算出部によって算出された周波数に最も近いピークの周波数を、前記振幅スペクトルから求める周波数特定部と、
２回の超音波照射によって求められた２つの前記ピークの周波数から周波数変化量を算出する周波数変化算出部と、
前記周波数変化量から前記生体内の温度変化量を算出する温度変化算出部とを備えることを特徴とする生体内部温度測定装置。
【請求項２】
生体に向けて超音波を照射する超音波照射部と、
前記生体で反射された超音波を受信する超音波検出部と、
前記生体内で増幅される超音波の周波数を、前記生体の構造に関する情報に基づいて算出する周波数算出部と、
前記超音波照射部から超音波を照射させる繰り返し周波数を、前記周波数算出部によって算出された周波数を中心とする所定の範囲で掃引する超音波照射制御部と、
前記超音波検出部によって受信された超音波の中から前記繰り返し周波数の超音波を検出するロックイン検出器と、
このロックイン検出器から順次出力される信号の振幅値を収集して超音波の振幅スペクトルを取得する振幅スペクトル取得部と、
前記周波数算出部によって算出された周波数に最も近いピークの周波数を、前記振幅スペクトルから求める周波数特定部と、
前記繰り返し周波数の２回の掃引によって求められた２つの前記ピークの周波数から周波数変化量を算出する周波数変化算出部と、
前記周波数変化量から前記生体内の温度変化量を算出する温度変化算出部とを備えることを特徴とする生体内部温度測定装置。
【請求項３】
生体に向けて超音波を照射する超音波照射部と、
前記生体で反射された超音波を受信する超音波検出部と、
前記生体内で増幅される超音波の周波数を、前記生体の構造に関する情報に基づいて算出する周波数算出部と、
前記超音波照射部から超音波を照射させる繰り返し周波数を、前記周波数算出部によって算出された周波数を中心とする所定の範囲で掃引する超音波照射制御部と、
前記超音波検出部によって受信された超音波の中から前記繰り返し周波数の超音波の位相を検出するロックイン検出器と、
このロックイン検出器から順次出力される位相値を収集して超音波の位相スペクトルを取得する位相スペクトル取得部と、
前記位相スペクトルから、超音波の振幅スペクトルのピークの周波数の位相を求める位相特定部と、
前記繰り返し周波数の２回の掃引によって求められた２つの前記ピークの周波数の位相から位相変化量を算出する位相変化算出部と、
前記位相変化量から前記生体内の温度変化量を算出する温度変化算出部とを備えることを特徴とする生体内部温度測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体内部温度測定装置において、
前記周波数算出部は、前記生体の構造に関する情報と、予め登録された、生体内での音速の値とに基づいて、前記生体内で増幅される超音波の周波数を算出することを特徴とする生体内部温度測定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生体内部温度測定装置において、
前記生体の構造に関する情報は、生体内の構造物間の距離であることを特徴とする生体内部温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内の温度変化を検出する生体内部温度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、社会的ジェットラグ（時差ぼけ）が問題となっている。社会的ジェットラグは、社会時刻と生活を営む各人の体内時計あるいは体内リズムとの不一致により様々な心身の不調をきたし、生活習慣病にもつながる問題である。人の体内時計は、各種内分泌物等あるいはバイタル情報から知ることができる。このうち、内分泌物の測定には数時間を要するため、精神的にも身体的にも被験者に負荷がかかる。
【０００３】
一方、バイタル情報として深部温度の変動を測定することが人の体内リズムの把握に有用であることが知られている。表皮から核心部に向かってある一定深さを超えると、外気温の変化等に左右されない温度領域が存在し、その部分の温度を深部温度（核心部温度）という。深部温度を計測するためには、体内に温度計のプローブを挿入したり、温度計を飲み込んだりする等の方法があるが、いずれの方法も衛生面の問題があり、また被験者の心身の負担が大きいといえる。そこで、体外から非侵襲的な手法による測定が求められており、中でも経皮的な温度測定法は、手軽で日常的な体温管理に有用であるといえる。例えば直腸温といった、生体の核心部といわれる部位での温度を測定することは有用である。
【０００４】
従来、深部温度を経皮的に測定する手段として、ＭＥＭＳ熱流束センサを用いた体温計が提案されている（非特許文献１参照）。しかしながら、経皮的な体温計では、深部温度の変化を遅滞なく捉えることが難しいという課題があった。深部温度の変化を捉えることが難しい理由は、深部温度が表皮に反映されるまでの遅延時間があることと、血流変化等によって遅延時間が変動することと、外気による表皮温度変化があるためである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】中川慎也他，「ＭＥＭＳ熱流束センサによるウェアラブル深部体温計の提案」，電気学会論文誌Ｅ，Ｖｏｌ．１３５，Ｎｏ．８，ｐ．３４３−３４８，２０１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、生体内の温度変化を遅滞なく捉えることができる生体内部温度測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の生体内部温度測定装置は、生体に向けて超音波を照射する超音波照射部と、前記生体で反射された超音波を受信する超音波検出部と、前記生体内で増幅される超音波の周波数を、前記生体の構造に関する情報に基づいて算出する周波数算出部と、前記超音波検出部によって受信された超音波を周波数解析して超音波の振幅スペクトルを取得する周波数解析部と、前記周波数算出部によって算出された周波数に最も近いピークの周波数を、前記振幅スペクトルから求める周波数特定部と、２回の超音波照射によって求められた２つの前記ピークの周波数から周波数変化量を算出する周波数変化算出部と、前記周波数変化量から前記生体内の温度変化量を算出する温度変化算出部とを備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の生体内部温度測定装置は、生体に向けて超音波を照射する超音波照射部と、前記生体で反射された超音波を受信する超音波検出部と、前記生体内で増幅される超音波の周波数を、前記生体の構造に関する情報に基づいて算出する周波数算出部と、前記超音波照射部から超音波を照射させる繰り返し周波数を、前記周波数算出部によって算出された周波数を中心とする所定の範囲で掃引する超音波照射制御部と、前記超音波検出部によって受信された超音波の中から前記繰り返し周波数の超音波を検出するロックイン検出器と、このロックイン検出器から順次出力される信号の振幅値を収集して超音波の振幅スペクトルを取得する振幅スペクトル取得部と、前記周波数算出部によって算出された周波数に最も近いピークの周波数を、前記振幅スペクトルから求める周波数特定部と、前記繰り返し周波数の２回の掃引によって求められた２つの前記ピークの周波数から周波数変化量を算出する周波数変化算出部と、前記周波数変化量から前記生体内の温度変化量を算出する温度変化算出部とを備えることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の生体内部温度測定装置は、生体に向けて超音波を照射する超音波照射部と、前記生体で反射された超音波を受信する超音波検出部と、前記生体内で増幅される超音波の周波数を、前記生体の構造に関する情報に基づいて算出する周波数算出部と、前記超音波照射部から超音波を照射させる繰り返し周波数を、前記周波数算出部によって算出された周波数を中心とする所定の範囲で掃引する超音波照射制御部と、前記超音波検出部によって受信された超音波の中から前記繰り返し周波数の超音波の位相を検出するロックイン検出器と、このロックイン検出器から順次出力される位相値を収集して超音波の位相スペクトルを取得する位相スペクトル取得部と、前記位相スペクトルから、超音波の振幅スペクトルのピークの周波数の位相を求める位相特定部と、前記繰り返し周波数の２回の掃引によって求められた２つの前記ピークの周波数の位相から位相変化量を算出する位相変化算出部と、前記位相変化量から前記生体内の温度変化量を算出する温度変化算出部とを備えることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の生体内部温度測定装置の１構成例において、前記周波数算出部は、前記生体の構造に関する情報と、予め登録された、生体内での音速の値とに基づいて、前記生体内で増幅される超音波の周波数を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の生体内部温度測定装置の１構成例において、前記生体の構造に関する情報は、生体内の構造物間の距離である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、生体に向けて超音波を照射し、超音波検出部によって受信された超音波を周波数解析して超音波の振幅スペクトルを取得し、２回の超音波照射によって求めた２つのピークの周波数から周波数変化量を算出することにより、生体内の温度変化量を推定することができ、外気や表皮温などの影響を受けずに、時々刻々と変化する生体内の温度変化を非侵襲的に求めることができる。
【００１２】
また、本発明では、繰り返し周波数を掃引しながら生体に向けて超音波を照射し、超音波検出部によって受信された超音波の中から繰り返し周波数の超音波を検出して超音波の振幅スペクトルを取得し、繰り返し周波数の２回の掃引によって求めた２つのピークの周波数から周波数変化量を算出することにより、生体内の温度変化量を推定することができ、外気や表皮温などの影響を受けずに、時々刻々と変化する生体内の温度変化を非侵襲的に求めることができる。
【００１３】
また、本発明では、繰り返し周波数を掃引しながら生体に向けて超音波を照射し、超音波検出部によって受信された超音波の中から繰り返し周波数の超音波の位相を検出して超音波の位相スペクトルを取得し、繰り返し周波数の２回の掃引によって求めた２つのピークの周波数の位相から位相変化量を算出することにより、生体内の温度変化量を推定することができ、外気や表皮温などの影響を受けずに、時々刻々と変化する生体内の温度変化を非侵襲的に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施例に係る生体内部温度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例に係る生体内部温度測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の第１の実施例に係る生体内部温度測定装置を使用する生体内温度測定方法を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施例に係る生体内部温度測定装置の超音波検出部が検出した超音波受信信号の波形の例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施例に係る生体内部温度測定装置の演算部の構成例を示すブロック図である。
【図６】図６は、超音波受信信号の振幅スペクトルの例を示す図である。
【図７】図７は、温度と音速の関係の１例を示す図である。
【図８】図８は、温度変化と音波の周波数変化の関係の１例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施例に係る生体内部温度測定装置の効果を説明する図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２の実施例に係る生体内部温度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施例に係る生体内部温度測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、本発明の第２の実施例に係る生体内部温度測定装置の演算部の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３の実施例に係る生体内部温度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、本発明の第３の実施例に係る生体内部温度測定装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の第３の実施例に係る生体内部温度測定装置の演算部の構成例を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、超音波受信信号の位相スペクトルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る生体内部温度測定装置の構成を示すブロック図である。生体内部温度測定装置１は、生体１０に対して超音波を照射する超音波照射部２と、生体１０から戻ってきた超音波を受信する超音波検出部３と、超音波検出部３からの電気信号を増幅する増幅器４と、増幅器４の出力に基づいて生体１０内の温度変化量を算出する演算部５と、演算に必要な各種データおよび演算結果を蓄積する記憶部６と、外部との通信部７とから構成される。
【００１６】
図２は本実施例の生体内部温度測定装置１の動作を説明するフローチャート、図３（Ａ）、図３（Ｂ）は本実施例の生体内部温度測定装置１を使用する生体内温度測定方法を説明する図である。図３（Ａ）は生体内部温度測定装置１と生体１０との位置関係を示す側面図、図３（Ｂ）は背面図である。図３（Ｂ）の１００は生体１０の背骨を示し、１０１は肋骨を示している。
【００１７】
本実施例では、超音波照射部２と超音波検出部３とが設けられた生体内部温度測定装置１の送受信面が生体１０（人体）の背部の肋骨程度の高さの部位に接触するように、生体内部温度測定装置１を配置する（図３（Ａ）、図３（Ｂ））。
超音波照射部２は、生体１０に向けて超音波を照射する（図２ステップＳ１００）。超音波検出部３は、生体１０から戻ってくる超音波を受信する（図２ステップＳ１０１）。
【００１８】
超音波検出部３が検出した超音波受信信号の波形の例を図４に示す。増幅器４は、超音波検出部３で得られた超音波受信信号を増幅する。
図５は演算部５の構成例を示すブロック図である。演算部５は、超音波照射制御部５０と、周波数解析部５１と、周波数算出部５２と、周波数特定部５３と、周波数変化算出部５４と、温度変化算出部５５とから構成される。
【００１９】
演算部５の周波数解析部５１は、超音波検出部３で検出され、増幅器４によって増幅された超音波受信信号の時間変化のデータ（時系列データ）を取得し（図２ステップＳ１０２）、この時系列データを例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform）などの手法により周波数解析することにより超音波受信信号の振幅スペクトルを得る（図２ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。周波数解析部５１によって得られた超音波受信信号の振幅スペクトルの例を図６に示す。図６の６０は例えば１回目の測定結果を示し、６１は例えば２回目の測定結果を示している。
【００２０】
図６から明らかなように、超音波照射部２から照射する超音波は様々な周波数成分を有する。この超音波は生体１０内で反射散乱するが、生体１０の形状や内部の臓器や骨等の生体内構造物により様々な周波数でピークを生ずる。特に、音波は、音響インピーダンスが大きく異なる所で強く反射する。そのため、生体組織と音響インピーダンスが異なる骨と骨の間で反射を繰り返し増幅された音波が強く観測される。観測される音波の周波数は、骨の間隔、脂肪や筋肉といった組織によって異なる。つまり、音波の周波数の違いは、音速の違いによるものである。音速は、同時に温度によっても変化するものであり、骨の間隔や脂質や筋肉といった組織は時間変化するものではない。そのため、観測される超音波のピークの周波数変化は、生体１０内部の温度変化を反映したものであり、周波数変化量は深部温度の変化量に相当する。
【００２１】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示したように生体１０（人体）の背部の肋骨程度の高さの部位に生体内部温度測定装置１を配置すると、超音波照射部２から照射された超音波は、生体１０の肋骨間で繰り返し反射され、適当な周波数の超音波が増幅される。肋骨間の距離をＬ、温度がＴのときの音速をＶ（Ｔ）とすると、肋骨間の反射で増幅される音波の周波数ｆは、一般に下式で与えられる。
【００２２】
【数１】
2019200118.tif 000003
【００２３】
式（１）のｎは定数である。生体１０内での平均的な音速Ｖを１４９０ｍ／ｓ、肋骨の間隔Ｌを１ｃｍとすると、およそ２９８ｋＨｚの周波数の超音波およびその整数倍の周波数の超音波が増幅される。生体は様々な組織によって構成されるが、生体の代表的な成分は水である。図７に示すように水中の音速Ｖは温度Ｔによってほぼ線形に変化する。このように音速Ｖが温度Ｔによって線形に変化するときの温度変化ΔＴと音波の周波数変化Δｆとの関係は、下記の式に従って図８のように変化する。
【００２４】
【数２】
2019200118.tif 000004
【００２５】
超音波照射部２から照射された超音波は生体１０内で反射散乱し、その一部が超音波検出部３によって観測され、上記のような周波数解析によって図６のような振幅スペクトルが得られる。図６の６０の振幅スペクトルが、生体１０内の温度が変化する前の振幅スペクトルを示しており、図６の６１の振幅スペクトルが、生体１０内の温度が変化した後の振幅スペクトルを示している。上記のように生体１０内で超音波が増幅されると、振幅スペクトルにピークが現れる。
【００２６】
式（２）および図６から明らかなように、生体１０内の温度がΔＴ変化すると、振幅スペクトルのピークの周波数がΔｆ変化する。このとき、生体１０内の温度変化ΔＴと振幅スペクトルのピークの周波数変化Δｆとの関係は、下記の式のようになる。
【００２７】
【数３】
2019200118.tif 000005
【００２８】
式（３）のＣは定数である。こうして、振幅スペクトルのピークの周波数変化Δｆを求めることができれば、生体１０内の温度変化ΔＴを推定できることが分かる。超音波は、周波数が高いほど減衰が大きいため、基底音の整数倍の高調波ではなく、式（１）で規定される基底音を用いた方がよい。振幅スペクトルのピークの周波数変化Δｆは、生体１０内の脂肪の割合等に影響されるが、生体１０内の温度変化ΔＴとピークの周波数変化Δｆとがほぼ線形な応答を得ることができる。また、ピークの周波数変化Δｆは、生体１０内の構造物間の距離によっても変化するが、上記のように温度変化ΔＴと周波数変化Δｆとがほぼ線形な応答を得ることができる。
【００２９】
本実施例での具体的な処理は以下のようになる。演算部５の周波数算出部５２は、生体１０内で増幅される超音波の周波数ｆを式（１）により算出する（図２ステップＳ１０５）。このとき、周波数算出部５２は、生体１０内の温度Ｔが未定であるため、温度がＴのときの音速Ｖ（Ｔ）の代わりに、生体１０内での平均的な音速Ｖを用いる。この音速Ｖの値と生体１０内の構造物間の距離Ｌ（本実施例では肋骨間の距離）の値と定数ｎとは、記憶部６に予め登録されている。なお、定数ｎの値は、例えば生体に超音波を照射して超音波の振幅スペクトルのピークの周波数を求める事前の実験によって確定することができる。
【００３０】
演算部５の周波数特定部５３は、周波数算出部５２によって算出された周波数ｆに最も近いピークの周波数を、周波数解析部５１によって得られた振幅スペクトルから求める（図２ステップＳ１０６）。そして、演算部５は、ステップＳ１０６のピークの周波数の特定を２回終えていない場合（図２ステップＳ１０７においてＮＯ）、ステップＳ１００に戻る。こうして、ステップＳ１００〜Ｓ１０４，Ｓ１０６の処理が２回繰り返される。
【００３１】
演算部５の周波数変化算出部５４は、ピークの周波数変化量Δｆ、すなわち周波数特定部５３によって求められた２回目のピークの周波数ｆ２と１回目のピークの周波数ｆ１との差Δｆ＝ｆ２−ｆ１を算出する（図２ステップＳ１０８）。
【００３２】
そして、演算部５の温度変化算出部５５は、ピークの周波数変化量Δｆから生体１０内の温度変化量ΔＴを式（３）により算出する（図２ステップＳ１０９）。定数Ｃは、記憶部６に予め登録されている。なお、定数Ｃの値は、例えば生体内に温度計のプローブを挿入して深部温度の変化を求める事前の実験によって確定することができる。
【００３３】
温度変化算出部５５が算出した温度変化量ΔＴの値は、通信部７を介して外部に送信される。こうして、生体内部温度測定装置１は、例えばユーザから測定中止の指示があるまで、ステップＳ１００〜Ｓ１０４，Ｓ１０６〜Ｓ１０９の処理を繰り返し実施する。
図９は本実施例の効果を説明する図である。図９の９０は例えば生体内に温度計のプローブを挿入することで求めた生体の深部温度を示しており、９１は本実施例で求めたピークの周波数変化を示している。図９によれば、深部温度の変化とピークの周波数変化とが良く一致していることが分かる。
【００３４】
［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図１０は本発明の第２の実施例に係る生体内部温度測定装置の構成を示すブロック図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の生体内部温度測定装置１ａは、超音波照射部２と、超音波検出部３と、ロックイン検出器４ａと、演算部５ａと、記憶部６と、通信部７とから構成される。
【００３５】
図１１は本実施例の生体内部温度測定装置１ａの動作を説明するフローチャート、図１２は本実施例の演算部５ａの構成例を示すブロック図である。演算部５ａは、超音波照射制御部５０ａと、振幅スペクトル取得部５１ａと、周波数算出部５２ａと、周波数特定部５３と、周波数変化算出部５４と、温度変化算出部５５とから構成される。
【００３６】
本実施例では、最初に演算部５ａの周波数算出部５２ａが、ステップＳ１０６と同様に生体１０内で増幅される超音波の周波数ｆを算出する（図１１ステップＳ２００）。
第１の実施例では、演算部５の超音波照射制御部５０は超音波照射部２を制御して超音波を送信させるだけでよい。一方、本実施例の超音波照射制御部５０ａは、超音波照射部２から超音波を照射させる繰り返し周波数を、周波数算出部５２ａによって算出された周波数ｆ±α（αは所定幅）の範囲で掃引する（図１１ステップＳ２０１）。
【００３７】
ロックイン検出器（位相増幅器）４ａは、超音波検出部３で得られた超音波受信信号の中から上記繰り返し周波数の超音波受信信号を検出する（図１１ステップＳ２０２）。
こうして、繰り返し周波数を掃引しながら超音波を照射して各繰り返し周波数で超音波受信信号を検出し、ロックイン検出器４ａから順次出力される信号の振幅値（音圧）を収集することにより、振幅スペクトル取得部５１ａは、超音波受信信号の振幅スペクトルを取得することができる（図１１ステップＳ２０４）。このとき得られる振幅スペクトルは、例えば図６に示した振幅スペクトルと同様である。
【００３８】
演算部５ａの周波数特定部５３は、周波数算出部５２ａによって算出された周波数ｆに最も近いピークの周波数を、振幅スペクトル取得部５１ａによって取得された振幅スペクトルから求める（図１１ステップＳ２０５）。
周波数変化算出部５４と温度変化算出部５５の動作（図１１ステップＳ２０６〜Ｓ２０８）は、ステップＳ１０７〜Ｓ１０９で説明したとおりである。
【００３９】
生体内部温度測定装置１ａは、例えばユーザから測定中止の指示があるまで、ステップＳ２０１〜Ｓ２０８の処理を繰り返し実施する。こうして、本実施例では、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例について説明する。図１３は本発明の第３の実施例に係る生体内部温度測定装置の構成を示すブロック図であり、図１、図１０と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施例の生体内部温度測定装置１ｂは、超音波照射部２と、超音波検出部３と、ロックイン検出器４ｂと、演算部５ｂと、記憶部６と、通信部７とから構成される。
【００４１】
図１４は本実施例の生体内部温度測定装置１ｂの動作を説明するフローチャート、図１５は本実施例の演算部５ｂの構成例を示すブロック図である。演算部５ｂは、超音波照射制御部５０ａと、位相スペクトル取得部５１ｂと、周波数算出部５２ａと、位相特定部５３ｂと、位相変化算出部５４ｂと、温度変化算出部５５ｂとから構成される。
【００４２】
演算部５ｂの周波数算出部５２ａと超音波照射制御部５０ａの動作（図１４ステップＳ３００，Ｓ３０１）は、ステップＳ２００，Ｓ２０１で説明したとおりである。
ロックイン検出器（位相増幅器）は、振幅だけでなく、同時に角周波数によって位相も検出できる。そこで、本実施例のロックイン検出器４ｂは、超音波検出部３で得られた超音波受信信号の中から上記繰り返し周波数の超音波受信信号の位相を検出する（図１４ステップＳ３０２）。
【００４３】
こうして、繰り返し周波数を掃引しながら超音波を照射して各繰り返し周波数で超音波受信信号の位相を検出し、ロックイン検出器４ｂから順次出力される位相値を収集することにより、位相スペクトル取得部５１ｂは、超音波受信信号の位相スペクトルを取得することができる（図１４ステップＳ３０４）。
位相スペクトル取得部５１ｂが取得する超音波受信信号の位相スペクトルの例を図１６に示す。図１６の１６０の位相スペクトルが、生体１０内の温度が変化する前の位相スペクトルを示しており、図１６の１６１の位相スペクトルが、生体１０内の温度が変化した後の位相スペクトルを示している。
【００４４】
次に、演算部５ｂの位相特定部５３ｂは、位相スペクトル取得部５１ｂが取得した位相スペクトルから、振幅スペクトルのピークの周波数の位相φを求める（図１４ステップＳ３０５）。具体的には、位相特定部５３ｂは、位相スペクトルの変曲点の位相を、振幅スペクトルのピークの周波数の位相φとして求めるようにすればよい。そして、演算部５ｂは、ステップＳ３０５の位相φの特定を２回終えていない場合（図１４ステップＳ３０６においてＮＯ）、ステップＳ３０１に戻る。こうして、ステップＳ３０１〜Ｓ３０５の処理が２回繰り返される。
【００４５】
演算部５ｂの位相変化算出部５４ｂは、ピークの周波数の位相変化量Δφ、すなわち位相特定部５３ｂによって求められた２回目のピークの周波数の位相φ２と１回目のピークの周波数の位相φ１との差Δφ＝φ２−φ１を算出する（図１４ステップＳ３０７）。
【００４６】
そして、演算部５ｂの温度変化算出部５５ｂは、ピークの周波数の位相変化量Δφから生体１０内の温度変化量ΔＴを次式により算出する（図１４ステップＳ３０８）。
【００４７】
【数４】
2019200118.tif 000006
【００４８】
式（４）のＫは定数である。定数Ｋは、記憶部６に予め登録されている。なお、定数Ｋの値は、例えば生体内に温度計のプローブを挿入して深部温度の変化を求める事前の実験によって確定することができる。
【００４９】
温度変化算出部５５ｂが算出した温度変化量ΔＴの値は、通信部７を介して外部に送信される。生体内部温度測定装置１ｂは、例えばユーザから測定中止の指示があるまで、ステップＳ３０１〜Ｓ３０８の処理を繰り返し実施する。こうして、本実施例では、第１の実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、第１〜第３の実施例では、生体内部温度測定装置１，１ａ，１ｂを生体１０（人体）の背部に配置する例を挙げて説明しているが、これに限るものではなく、生体内部温度測定装置１，１ａ，１ｂを例えば生体１０の前腕部に接触するように配置してもよい。この場合、生体１０内の構造物間の距離Ｌは、橈骨と尺骨間の距離とすればよい。
【００５１】
第１〜第３の実施例で説明した生体内部温度測定装置１，１ａ，１ｂのうち、演算部５，５ａ，５ｂと記憶部６とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第１〜第３の実施例で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、生体内の温度変化を検出する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１，１ａ…生体内部温度測定装置、２…超音波照射部、３…超音波検出部、４…増幅器、４ａ，４ｂ…ロックイン検出器、５，５ａ，５ｂ…演算部、６…記憶部、７…通信部、１０…生体、５０，５０ａ…超音波照射制御部、５１…周波数解析部、５１ａ…振幅スペクトル取得部、５１ｂ…位相スペクトル取得部、５２，５２ａ…周波数算出部、５３…周波数特定部、５３ｂ…位相特定部、５４…周波数変化算出部、５４ｂ…位相変化算出部、５５，５５ｂ…温度変化算出部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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