(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の温度と第２の温度を測定する複数の温度測定手段と、被測定体と当該電子体温計との間で熱の流れを変化させるために前記複数の温度測定手段のうちの少なくともいずれかの温度を変化させる加熱温度を変更可能な可変温度加熱手段と、複数回測定された前記第１の温度測定値と前記第２の温度測定値とに基づいて被測定体内部の温度を推定する内部温度推定手段と、を備えたことを特徴とする電子体温計。
【請求項２】
前記複数の温度測定手段は、前記第１の温度を測定する第１の温度測定手段と前記第２の温度を測定する第２の温度測定手段とを含み、前記第１の温度測定手段と前記第２の温度測定手段との間に設けられる断熱材を備え、前記第１の温度測定手段は前記可変温度加熱手段とほぼ同じ部位の温度を測定し、前記第２の温度測定手段は前記可変温度加熱手段に対して断熱材を挟んで被測定体側の部位の温度を測定することを特徴とする請求項１に記載の電子体温計。
【請求項３】
前記複数の温度測定手段は、前記第１の温度を測定する第１の温度測定手段と前記第２の温度を測定する第２の温度測定手段とを含み、前記可変温度加熱手段と前記第１の温度測定手段との間に設けられる第１の断熱材と、前記可変温度加熱手段と前記第２の温度測定手段との間に設けられ、前記第１の断熱材とは異なる熱定数を有する第２の断熱材と、を備え、前記第１の温度測定手段は前記可変温度加熱手段に対し
て前記第１の断熱材を挟んで被測定体側の部位の温度を測定し、前記第２の温度測定手段は前記可変温度加熱手段に対して前記第２の断熱材を挟んで被測定体側の部位の温度を
測定することを特徴とする請求項１に記載の電子体温計。
【請求項４】
被測定体との接触部位に熱伝導率の大きい部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子体温計。
【請求項５】
被測定体と接するプローブを備え、前記プローブは棒形状又は板形状をなすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子体温計。
【請求項６】
内部温度の推定動作を制御する内部温度推定動作制御手段と、推定された内部温度を記憶する内部温度記憶手段と、を備え、前記内部温度推定制御手段は、内部温度推定を所定の時間間隔で行うとともに、推定された内部温度を前記内部温度記憶手段に記憶させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電子体温計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体外表面の温度情報から熱伝導方程式に従い、深部温度を算出する温度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、体温測定に用いられる水銀体温計等は、常態では深部温度と異なる生体の表面温度を測定するため、体温計を腋に挟んで測定する場合であれば、腋を閉じた状態で深部温度と表面温度が平衡になるまで待つ必要があった。
【０００３】
また、特公平７−１１９６５６号公報に開示されているように、深部温度と表面温度が平衡に達するまでの温度変化の態様を式に当てはめ平衡点を予測し、この平衡点を体温とする方法も提案されている。
【０００４】
また、体温としては、生体内部の温度を直接測定するのが好ましい。このために深部温度を測定する方法が求められている。これについては、生体表面温度から深部体温を推定する、すなわち、計測点から離れた位置の温度を推定する方法として一般的に熱伝導の逆問題として知られている方法がある。特に、異なる２点の温度計測からこの２点間の領域の外部の温度を求める方法の解が、例えば、庄司正弘著「伝熱工学」（東大出版会）ｐ９０に紹介されている。この方法を用いて生体内部の温度を推定する電子体温計がＷＯ９８５０７６６で提案されている。ここで提案されている電子体温計は、表面温度ではなく、生体内部の温度を高速に推定するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表面温度が深部温度と平衡に達するのを待って測定を行う方法であれば、測定完了までに１０分程度の長時間を要する。
【０００６】
また、表面温度と深部温度が平衡に達するまでの温度変化の態様に基づいて体温を予測する方法の場合も、測定に要する時間は短縮されるものの９０秒程度は必要とされ、個人差や環境変化に充分に対応することができず、精度に限界があった。
【０００７】
また、ＷＯ９８５０７６６で提案されている推定方法は、生体からの熱伝導による温度変化に基づくものであり、繰り返し測定するためには、一旦、体温計を生体から離す必要があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、所望のタイミングで、内部温度を高精度かつ短時間で推定できる電子体温計を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、被測定体外表面の温度を直接リアルタイムで測定し、このようにして得られた値に基づいて、直接測定することのできない深部温度のような被測定体内部の温度を推定する。このような推定方法は、熱伝導方程式の逆問題に対応する。熱伝導方程式を被測定体外部の温度等のような直接測定可能な物理量を変数とする一次式等の低次の方程式として評価し、これらの物理量を直接測定することにより深部温度等の内部温度を推定する。少なくとも変数の数だけの異なる測定値が得られれば、内部温度の推定は連立一次方程式の解法に帰着するので、正確かつ短時間で算出することが可能となる。
【００１０】
本発明は、第１の温度と第２の温度を測定する複数の温度測定手段と、被測定体と当該電子体温計との間で熱の流れを変化させるために前記複数の温度測定手段のうちの少なくともいずれかの温度を変化させる加熱温度を変更可能な可変温度加熱手段と、複数回測定された前記第１の温度測定値と前記第２の温度測定値とに基づいて被測定体内部の温度を推定する内部温度推定手段と、を備えたことを特徴とする電子体温計である。
【００１１】
上述のように、熱伝導方程式の逆問題を解いて生体の深部温度等の被測定体の内部の温度を推定する際に、低次の方程式として表現された熱伝導方程式の少なくとも変数の和だけの異なる測定値を得る必要があるが、電子体温計を継続的に被測定体に接触させると、電子体温計と被測定体とは次第に熱平衡に近づいて行く。このため、時間の経過による測定値の変化が小さくなる。本発明では、このように継続的に電子体温計を被測定体に接触させて、熱平衡に近づいて行く場合でも、可変温度加熱手段の加熱温度を変化させることにより、被測定体と電子体温計との間での熱の流れを変化させて、あらたな熱の移動が生じる状態を積極的に出現させ、高精度な内部温度推定が可能な測定値を取得することができる。従って、可変温度加熱手段を駆動制御して、加熱温度を変化させることにより、所望のタイミングで短時間のうちに高精度の内部温度の推定を行うことができる。可変温度加熱手段の駆動制御は連続的に加熱温度を変化させておいて、任意のタイミングで測定指示がなされても内部温度の推定を行えるようにしてもよい。また、所定時間間隔で体温測定を行う場合であれば測定タイミングに合わせて加熱温度を変化させるように可変温度加熱手段を駆動制御してもよい。
【００１２】
また、前記複数の温度測定手段は、第１及び第２の温度測定手段を含み、前記第１の温度測定手段と第２の温度測定手段との間に設けられる断熱材を備え、前記第１の温度測定手段は前記可変温度加熱手段とほぼ同じ部位の温度を測定し、前記第２の温度測定手段は前記可変温度加熱手段に対して断熱材を挟んで被測定体側の部位の温度を測定することが好適である。
【００１３】
熱伝導方程式の逆問題を解くために直接測定される物理量としては、このように異なる部位における温度を選択することができる。また、第１及び第２の温度測定手段の間に断熱材を配することにより、安定した熱勾配を形成し、測定に好適な温度条件下におくことができ、より高精度な測定が可能となる。
【００１４】
また、前記複数の温度測定手段は、第１及び第２の温度測定手段を含み、前記加熱手段と前記第１の温度測定手段との間に設けられる第１の断熱材と、前記加熱手段と前記第２の温度測定手段との間に設けられ、前記第１の断熱材とは異なる熱定数を有する第２の断熱材と、を備え、前記第１の温度測定手段は前記加熱手段に対して前記第１の断熱材を挟んで被測定体側の部位の温度を測定し、前記第２の温度測定手段は前記加熱手段に対して前記第２の断熱材を挟んで被測定体側の部位の温度を測定することが好適である。
【００１５】
熱伝導方程式の逆問題を解くために直接測定される物理量として、加熱手段に対して異なる熱定数の断熱材を挟む部位の温度を選択することができる。また、第１及び第２の温度測定手段と可変温度加熱手段との間に断熱材を配することにより、安定した熱勾配を形成し、測定に好適な温度条件下におくことができ、より高精度な測定が可能となる。ここで、熱に関する特性を表す熱定数には、熱伝導率や比熱等があるがこれらに限られない。また、熱伝導率が同一である場合でも生体内部の被測定部位と直接温度を測定する位置との間に存在する物質の厚みが異なることにより熱に関して異なる特性を有する場合も含まれる。
【００１７】
熱伝導方程式の逆問題を解くために直接測定される物理量として、可変温度加熱手段に対して断熱材を挟む部位の温度及び熱流束を選択することができる。また、可変温度加熱手段と温度測定手段、可変温度加熱手段と熱流束測定手段との間に断熱材を配することにより、安定した熱勾配を形成し、測定に好適な温度条件下におくことができ、より高精度な測定が可能となる。
【００１８】
また、被測定体との接触部位に熱伝導率の大きい部材を備えたことが好適である。
【００１９】
また、被測定体と接するプローブを備え、前記プローブは棒形状又は板形状をなすようにしてもよい。
【００２０】
被測定体に接触するプローブは種々の形状とすることができるが、対象者が体温の測定に必要な状態を維持できる場合であれば、深部温度に比較的近い腋の下や舌下での測定に適した棒形状とすればよく、乳幼児のように対象者が体温の測定に必要な状態を維持するのが難しい場合には、板形状のように対象者の皮膚等に容易に接触させることができる形状とすればよい。
【００２１】
また、内部温度の推定動作を制御する内部温度推定動作制御手段と、推定された内部温度を記憶する内部温度記憶手段と、を備え、前記内部温度推定制御手段は、内部温度推定を所定の時間間隔で行うとともに、推定された内部温度を前記内部温度記憶手段に記憶させることが好適である。
【００２２】
本発明に係る電子体温計は、上述のように、継続的に被測定体に接触する場合でも、任意のタイミングで体温を測定することができるので、所定の時間間隔で体温測定を行い、体温測定値を記憶することにより、ＩＣＵや術後患者のモニター・管理を行うことができる。また、本発明に係る電子体温計を常時装着しておくことにより、発熱が気になる場合に測定操作を行うことなく、リアルタイムで体温を知ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
まず、図１を参照して本発明の第１の実施形態に係る電子体温計の測定原理について説明する。
【００２５】
すなわち、深部温度をＴｂ、生体表面における温度及び熱流束をそれぞれＴ1及びｑ1、断熱材９を介して生体表面と接する部位の温度及び熱流束をＴ2及びｑ2、断熱材の密度及び比熱をそれぞれρ及びｃ、断熱材の熱伝導率をλ２、生体の熱伝導率をλ１、生体深部の厚みｈ１、断熱材の厚みｈ２とすると、熱量保存則と熱流束の定義式から、
【数１】
0004207470.tif 000002
【００２６】
これをｄＴ１／ｄｔについて整理すると、
【数２】
0004207470.tif 000003
が得られる。ここで、前式（数１）でｄｘはｈ１、ｈ２とおけるので、ω１＝λ１／（ρｃｈ１ｈ２），ω２＝λ２／（ρｃｈ２２）である。
【００２７】
ここで、Ｔ１，ｄＴ１／ｄｔ，Ｔ２が得られれば、深部温度Ｔｂを算出することができる。このとき、Ｔ2を可変温度ヒータによって変化させれば、任意のタイミングでＴ１，ｄＴ１／ｄｔ，Ｔ２を変化させることができる。すなわち、生体からの熱伝導による温度変化に基づいて深部温度を算出する場合であれば、体温計を継続的に装着していると、温度センサと生体が熱平衡に近づき、温度変化が生じなくなるため、Ｔ１，ｄＴ１／ｄｔの異なる測定値が得られなくなり、精度の良い深部温度推定が困難になる。しかし、上述のように、Ｔ２を積極的に変化させれば、体温計を継続的に装着している場合でも、Ｔ１，ｄＴ１／ｄｔ，Ｔ2の異なる測定値を任意のタイミングで得ることができ、精度の良い深部温度推定が可能となる。
【００２８】
図２に本発明の第１の実施形態に係る電子体温計の外観を示す。
【００２９】
電子体温計１は、主として略直方体形状の本体部２と、本体部２から長手方向に突出形成されたプローブ３からなる。使用者は本体部２を持ち、プローブ３を腋に挟み、又は、舌下に挿入して測定を行う。
【００３０】
本体部２にはＬＣＤ等から構成され、測定値等の情報を表示する表示部４と電源スイッチ５とが設けられている。プローブ３は図３に模式的に示すような内部構造を有する。図３は、プローブ３の延長方向に略直交するＡ−Ａ断面（図２参照）を含み、生体に周りを覆われた状態を示す。断面略円形状のプローブ３の外周は薄いＳＵＳ材等の熱伝導率の高い材料からなるカバー６によって覆われている。カバー６の内周面に温度センサ（第２の温度測定手段）７が配置され、さらに内周側には温度センサ７をカバーとの間に挟むようにして断熱材９が配置されている。断熱材９は円筒状に形成され、内周側は中空部となっている。断熱材９の内周面には、断熱材９を介して温度センサ７と対向する位置に可変温度ヒータ（可変温度加熱手段）１０及び温度センサ（第１の温度測定手段）８が近接して配置されている。中空部を通じて温度センサ７，８及び可変温度ヒータ１０に接続されるリード線が引き出されるようにしてもよい。このとき、温度センサとしては、例えば、白金抵抗体， サーミスタ，熱電対，トランジスタ等の温度特性を利用したＩＣ温度センサ等を用いることができる。
【００３１】
図４は電子体温計１の内部の回路構成を示すブロック図である。
【００３２】
電子体温計１は、制御部１２，駆動部１３，Ａ／Ｄ部１４，演算部１５，メモリ１６，電源部１７，温度センサ７，温度センサ８，可変温度ヒータ１０，電源スイッチ５，表示部４，ブザー１８を備える。
【００３３】
制御部（内部温度推定手段，内部温度推定動作制御手段）１２は、ＣＰＵ等からなり体温計全体の制御を行う。駆動部１３は、制御部１２からの信号に基づいて温度センサ７，温度センサ８及び可変温度ヒータ１０を駆動する。駆動部１３からの出力信号はＡ／Ｄ部１４においてアナログ信号からデジタル信号に変換されて演算部１５に入力される。演算部１５はＡ／Ｄ部１４からのデジタル信号に基づいて演算処理を行い、処理結果を制御部１２に出力する。また、演算部１５は温度等の測定値や内部温度の推定値等の所定のデータをメモリ（内部温度記憶手段）１６に記憶させ、メモリ１６に記憶されたデータを読み出して所定の処理を行う。電源部１７は電池等を含み、制御部１２及び駆動部１３に対して電力を供給する。電源スイッチ５は電源の投入・切断を行う。ブザー１８は制御部１２からの指示に基づいて音を発し、使用者に対する報知を行う。
【００３４】
図５に示すフローチャートを参照して、体温測定を行う場合の処理手順について説明する。
【００３５】
まず、電源スイッチ５がオンされると（ステップ１０１）、温度センサ７又は温度センサ８によって予備的に温度測定を行う（ステップ１０２）。そして、温度測定値が所定の測定温度範囲内（例えば５℃〜４５℃）か否かを判定する（ステップ１０３）。ここで、温度測定値が所定の測定温度範囲内でなければ、表示部４に測定温度外であることを示す表示を行い（ステップ１０４）、電源をオフする（ステップ１０５）。ステップ１０３において、温度測定値が所定の温度範囲内であれば、表示部４に「ＲＥＡＤＹ」等の測定準備完了を示す表示（図６（ａ）参照）を行うとともに「ピッ」とブザーを鳴らして使用者に対して測定準備完了を報知する（ステップ１０６）。次に、ヒータ１０を駆動部１３を介して駆動し（ステップ１０７）、Ｔ１，Ｔ２，ｄＴ１／ｄｔのデータを収集する（ステップ１０８）。このようにして収集されたデータに基づいて深部温度の演算を行う（ステップ１０９）。次に、測定に充分なデータが収集されたか否かを判定する（ステップ１１０）。測定に充分なデータが収集されていない場合には、ステップ１０７に戻ってヒータ１０を駆動する。ステップ１１０において、測定に充分なデータが収集されている場合には、表示部４に測定温度を表示（図６（ｂ）参照）するとともに「ピッピッ」とブザーを鳴らすことにより測定結果の出力を報知する（ステップ１１１）。測定結果が出力されると、電源スイッチ５がオンか否かを判定する（ステップ１１２）。電源スイッチ５がオンであれば、電源をオフして（ステップ１１３）、測定処理を終了する。電源スイッチ５がオフであれば、ヒータ１０をオフして所定時間待機し（ステップ１１４）、ステップ１０７に戻ってヒータ１０を駆動する。
【００３６】
上記手順において、ステップ１０６からステップ１１１までの処理の詳細を図７に示す。
【００３７】
表示部４に測定準備完了を表示した後、ヒータ１０を駆動し、Ｔ１，Ｔ２，ｄＴ１／ｄｔを複数回測定し（ステップ１０８−１）、１回目の深部温度演算処理を行う（ステップ１０９−１）。ここで、測定に充分なデータが収集されているか否かを判定する。ステップ１１０における測定に充分なデータが収集されているか否かを、連続して算出された複数の深部温度値が（例えば小数点以下２桁まで）同じか否かという条件に基づいて判定している。ここでは、第１回目の深部温度算出を経たのみであり、比較すべき深部温度算出値がないので、ステップ１１０では、測定に十分なデータが収集されていないと判定され、ステップ１０７に戻り（図７では省略）、ヒータ１０を駆動し、データ収集（ステップ１０８−２）及び２回目以降の深部温度演算処理を行う（ステップ１０９−２）。ここで、連続して算出された複数の深部温度値が同じか否かを判定し（ステップ１１０）、連続して算出された複数の深部温度値が同じでなければ、ステップ１０７に戻り（図７では省略）、同じであれば、測定結果を確定するとともに表示部４等に出力する（ステップ１１１）。
【００３８】
上述の手順では、測定に充分なデータが収集されているか否かを、深部温度の算出値が連続して同じであるか否かによって判定しているが、連続して算出された複数の深部温度値の差が０．０１℃以内であるか否かによって判定するようにすることもできる。
【００３９】
ここで、本実施形態に係る電子体温計１におけるヒータ１０の駆動方法としては、例えば、図８に示すような方法がある。
【００４０】
まず、図８（ａ）に示すように、ヒータ１０のオン・オフを等時間間隔（例えば５秒間）で繰り返す。この場合には、温度センサ８の温度は鋸刃状に変化する。
【００４１】
次に、図８（ｂ）に示すように、ヒータ１０のオン時間を短く、オフ時間を長くしてオン・オフを繰り返す。このとき、温度センサ８の温度は正弦波状に変化する。
【００４２】
他には、図８（ｃ）に示すように、ヒータ１０がオフの状態から所定時間ヒータ１０をオンの状態で保持し、その後間欠的にオン・オフを繰り返し、再び所定時間ヒータ１０をオンの状態で保持する。次に、間欠的にオン・オフを繰り返した後に、所定時間ヒータをオフの状態で保持し、さらに間欠的にオン・オフを繰り返す駆動を行う。ここで、ヒータをオンの状態で保持する期間を間に挟んでオン・オフを間欠的を繰り返す制御を行っている期間のうち、間欠的にオン・オフを繰り返す期間では温度センサ８の温度は一定温度に保持され、オンの状態で保持される期間では温度センサ８の温度は上昇する。一方、ヒータをオフの状態で保持する期間を間に挟んでオン・オフを間欠的を繰り返す制御を行っている期間のうち、間欠的にオン・オフを繰り返す期間では温度センサ８の温度は一定温度に保持され、オフの状態で保持される期間では温度センサ８の温度は低下する。
【００４３】
図８の駆動方法は例示であり、ヒータ１０の駆動により深部温度算出に用いられるＴ１，ｄＴ１／ｄｔ，Ｔ２の測定値を異ならしめればよいので、ヒータ１０の駆動方法は上述の駆動方法に限られない。
【００４４】
また、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）のような波形の一周期分又は一周期の一部の波形を所定の時間間隔をおいて間欠的に繰り返し、加熱温度を変化させるタイミングに合わせて測定を行うようにしてもよい。
【００４５】
このように、本実施形態に係る電子体温計１では、可変温度ヒータ１０を制御し、加熱温度を積極的に変化させることにより、電子体温計と生体とが熱平衡となることが妨げられる。従って、電子体温計で継続的に測定を行う場合、あるいは、電子体温計で十分な時間間隔を置かずに再度測定する場合でも、精度の高い内部温度の推定が可能であり、任意のタイミングで内部温度の推定を行うことができる。
【００４６】
図９（ａ），（ｂ）に第１の実施形態の変形例に係る電子体温計１１の外観を示す。図９（ａ）は電子体温計１１の側面図、図９（ｂ）は同下面図である。
【００４７】
電子体温計１１は、扁平な略直方体形状をなす。電子体温計１１の一方の広面には、端部のほぼ中央部に略四角柱形状のプローブ２３が突出形成されている。電子体温計１１の他方の広面には、プローブ２３とは反対側の端部にＬＣＤからなる表示部４及び電源スイッチ５が配置されている。電子体温計１１の長手方向の両端部から固定ベルト２４が延びている。固定ベルト２４を巻きつけることにより、プローブ２３を生体の額等の所定部位に接触した状態で連続的に測定を行うことができる。表示部４には、例えば、１０分前の測定値と現在の測定値とを並べて表示するようにしてもよい。このようにすれば、連続的に体温を測定し、その変化を認識することもできる。ＩＣＵ内に収容されている患者や術後患者のモニターや管理等のほか、常時装着しておくことにより、発熱に注意する必要がある場合に特別な測定動作を行うことなく、リアルタイムで体温を知ることができる。
【００４８】
図１０は、図９（ｂ）のＢ−Ｂ断面におけるプローブの内部構造を示す図である。略四角柱柱状のプローブ２３は、上面部２６ａ及び下面部２６ｂと側面部２６ｃとからなり、薄いＳＵＳ材等からなるカバー２６によって覆われており、カバー２６の上面部２６ａの下方には温度センサ７が配置されている。カバー２６の上面部２６ａの下方には、カバー上面部２６ａとの間に温度センサ７を挟んだ状態で略直方体形状の断熱材２９が配置されている。断熱材２９の下面に接して可変温度ヒータ１０が配置され、断熱材２９とカバー２６の下面部２６ｃとの間は中空部３０となっている。
【００４９】
このような構成の電子体温計１１であれば、乳幼児のように腋の下や舌下にプローブを安定的に保持することが困難な場合であっても、プローブ２３を額等の平坦な皮膚表面に接触させることによって容易に測定を行うことができる。また、電子体温計には固定ベルトが設けられているので、常時装着しておくことができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図１１を参照して本発明の第２の実施形態に係る電子体温計の測定原理について説明する。
【００５１】
温度Ｔ０の可変温度ヒータ１０から、異なる熱伝導率λ１，λ２の断熱材３９ａ，３９ｂをそれぞれ介して生体表面側に位置する部位の温度Ｔ１，Ｔ２、熱流束ｑ１，ｑ２とを測定することにより、生体表面からの距離ｈの内部における温度Ｔｂを求める。ここで、断熱材３９ａ，３９ｂの厚さをＸ、生体の熱伝導率をλｂ、生体の温度伝導率をαｂとすると、
熱伝導の一次元逆問題の基本解の二次項まで含めることにより
【数３】
0004207470.tif 000004
が得られる。ここで、
【数４】
0004207470.tif 000005
を用いて上式を整理すると、
【数５】
0004207470.tif 000006
が得られる。ここで、Ｔ０を消去することで、Ｔｂ，Ｔ１，Ｔ２，ｄＴ１／ｄｔ，ｄＴ２／ｄｔの関係式が得られ、
Ｔ１，Ｔ２，ｄＴ１／ｄｔ，ｄＴ２／ｄｔを測定することにより、Ｔｂを求めることができる。
【００５２】
このように、可変温度ヒータに対して熱伝導率の異なる断熱材を介して配置され、生体表面に接する部位の温度及びその時間変化を測定することにより、深部温度のような生体内部の温度を測定することができる。
【００５３】
ここでは、熱伝導率の異なる断熱材を介して生体表面に接する部位の温度を及びその時間変化を測定し、深部温度を推定しているが、同じ熱伝導率を有し異なる厚さの断熱材を介して、それぞれ生体表面に接する部位の温度及びその時間変化を測定することにより、深部温度を推定するようにしてもよい。
【００５４】
図１２に本発明の第２の実施形態に係る電子体温計３１の外観を示す。外観は、図２に示す第１の実施形態に係る電子体温計１と同じであるので、同様の符号を用いて説明を省略する。
【００５５】
電子体温計３１のプローブ３３は図１３に模式的に示すような内部構造を有する。図１３は、プローブ３３の延長方向に略直交するＣ−Ｃ断面（図１２参照）を含み、生体に周囲を覆われた状態を示す。プローブ３３は、図３に示す第１の実施形態とほぼ同様の構成を有する。電子体温計３１では、カバー６の内周に径方向に分割された半円筒状の熱伝導率の異なる断熱材（第１の断熱材）３９ａ，断熱材（第２の断熱材）３９ｂが配置されている。それぞれの断熱材３９ａ，３９ｂとカバー６との間には温度センサ（第１の温度測定手段）３７ａ及び温度センサ（第２の温度測定手段）３７ｂが配置されている。そして、断熱材の内周面には、それぞれの断熱材３９ａ，３９ｂにまたがるように、可変温度ヒータ１０が配置されている。このように、温度センサ３７ａ，３７ｂ及び断熱材３９ａ，３９ｂを用いれば、熱流束センサを用いる場合に比べてより低コストで電子体温計３１を提供することができる。
【００５６】
図１４は電子体温計３１の内部の回路構成を示すブロック図である。
【００５７】
電子体温計３１は、制御部１２，駆動部１３，Ａ／Ｄ部１４，演算部１５，メモリ１６，電源部１７，可変温度ヒータ１０，電源スイッチ５，表示部４，ブザー１８に加え、温度センサ３７ａ及び温度センサ３７ｂを備える。温度センサ３７ａ及び温度センサ３７ｂは制御部１２からの信号に基づいて駆動部１３によって駆動される。
【００５８】
図１５に電子体温計３１の測定処理手順、図１６にデータ収集処理の詳細を示す。電子体温計３１における測定処理手順及びデータ収集処理は、第１実施形態に係る電子体温計１における場合と同様であるので、説明は省略する。
【００５９】
図１６に示すフローチャートのステップ２１０において、連続して算出された複数の深部温度値の差が０．０１℃以内であるか否かによって判定するようにすることができる点も第１の実施形態に係る電子体温計の場合と同様である。
【００６０】
本実施形態に係る電子体温計のヒータ１０も図８に示すように駆動することができる。
【００６１】
このように、本実施形態に係る電子体温計３１においても、可変温度ヒータ１０を制御し、加熱温度を積極的に変化させることにより、電子体温計と生体とが熱平衡となることが妨げられる。従って、電子体温計を継続的に耳に挿入して測定を行う場合、あるいは、耳から取り出した電子体温計を十分な時間間隔を置かずに再度耳に挿入する場合でも、精度の高い内部温度の推定が可能であり、所望のタイミングで内部温度の推定を行うことができる。
【００６２】
また、本実施形態に係る電子体温計のプローブ３３における温度センサ３７ａ及び３７ｂ、断熱材３９ａ及び３９ｂ、並びに可変温度ヒータ１０の構成は、図９及び図１０に示す第１の実施形態の変形例に係る電子体温計にも同様に適用することができる。
【００６３】
（第３の実施形態）
図１７を参照して本発明の第３の実施形態に係る電子体温計の測定原理について説明する。
【００６４】
温度Ｔ０の可変温度ヒータ１０から、熱伝導率λの断熱材４９を介して生体表面側に位置する部位の温度Ｔ１，熱流束ｑ１を測定することにより、生体表面からの距離ｈの内部における温度Ｔｂを求める。
【００６５】
熱流束の定義式から、又は熱伝導の一次元逆問題の基本解の一次項までを含めることにより、
【数６】
0004207470.tif 000007
が得られ、これをＴｂについて整理すると、
【数７】
0004207470.tif 000008
となる。
ここで、Ｔｂ＝Ｂ，Ｔ１＝Ｙ，−ｈ／λ＝Ａ，ｑ１＝Ｚとおくと、
【数８】
0004207470.tif 000009
と表されるので、２個以上のＺ，ＹからＢ（すなわちＴｂ）を得ることができる。
【００６６】
また、熱伝導方程式の差分法から又は熱伝導の一次元逆問題の基本解の二次項までを含めることにより、
【数９】
0004207470.tif 000010
から、
【数１０】
0004207470.tif 000011
が得られる。
ここで、Ｔｂ＝Ｃ，Ｔ１＝Ｙ，−ｈ／λ＝Ａ，ｑ１＝Ｘ1，−（ｈ2／α）＝Ｂ，（ｄＴ／ｄｔ）＝Ｘ２とおくと、
【数１１】
0004207470.tif 000012
と表されるので、３個以上のＸ１，Ｘ２，Ｙから、Ｔｂ（＝Ｃ）を得ることができる。
【００６７】
０次式であれば、時間変化を追わなくてもよいので、最少１回の測定で深部温度を推定することができる。複数回の測定を行えば０次式でも精度を向上させることができ、高次の式を用いればさらに精度を向上させることができる。
【００６８】
熱流束センサとしては、例えば、積層構造や平面展開型の作動型サーモパイル等を用いることができる。
【００６９】
図１８に本発明の第３の実施形態に係る電子体温計４１の外観を示す。外観は図２に示す第１の実施形態に示す電子体温計１と同様であるので、同様の符号を用いて説明を省略する。
【００７０】
電子体温計４１のプローブ４３は図１８に模式的に示すような内部構造を有する。図１９は、プローブ４３の延長方向に略直交するＣ−Ｃ断面（図１７参照）を含み、生体に周囲を覆われた状態を示す。プローブ４３は、図３に示す第１の実施形態とほぼ同様の構成を有する。断面略円形状のプローブ３の外周はカバー６によって覆われている。カバー６の内周面に温度センサ（温度測定手段）４７及び熱流束センサ（熱流束測定手段）４８が配置され、さらに内周側には温度センサ４７及び熱流束センサ４８をカバー６との間に挟むようにして断熱材４９が配置されている。断熱材４９は円筒状に形成され、内周側は中空部となっている。断熱材９の内周面には、断熱材４９を介して温度センサ４７及び熱流束センサ４８と対向する位置に可変温度ヒータ１０が配置されている。
【００７１】
図２０は電子体温計４１の内部の回路構成を示すブロック図である。
【００７２】
電子体温計４１は、制御部１２，駆動部１３，Ａ／Ｄ部１４，演算部１５，メモリ１６，電源部１７，可変温度ヒータ１０，電源スイッチ５，表示部４，ブザー１８に加え、温度センサ４７及び熱流束センサ４８を備える。温度センサ４７及び熱流束センサ４８は制御部１２からの信号に基づいて駆動部１３によって駆動される。
【００７３】
図２１に示すフローチャートを参照して、体温測定を行う場合の処理手順について説明する。
【００７４】
電源スイッチオン（ステップ３０１）から電源オフ（ステップ３０５）までの処理、及び自動的に電源をオフし（ステップ３１３）、処理を終了するまでの手順は図５に示す第１の実施形態と同様である。
【００７５】
また、ステップ３１０において、連続して算出された複数の深部温度値の差が０．０１℃以内であるか否かによって判定するようにすることもできる点も第１の実施形態と同様である。
【００７６】
また、図２２のデータ収集処理の詳細フローは、第１の実施形態の図７と同様である。
【００７７】
本実施形態に係る電子体温計の可変温度ヒータ１０も図８に示すように駆動することができる。
【００７８】
このように、本実施形態に係る電子体温計４１においても、可変温度ヒータ１０を制御し、加熱温度を積極的に変化させることにより、電子体温計と生体とが熱平衡となることが妨げられる。従って、電子体温計で継続的に測定を行う場合、あるいは、一度測定した電子体温計で十分な時間間隔を置かずに再度測定する場合でも、精度の高い内部温度の推定が可能であり、所望のタイミングで内部温度の推定を行うことができる。
【００７９】
また、本実施形態に係る電子体温計のプローブ４３における温度センサ４７及び熱流束センサ４８、断熱材４９、並びに可変温度ヒータ１０の構成は、図９及び図１０に示す第１の実施形態の変形例に係る電子体温計にも同様に適用することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、所望のタイミングで、内部温度を高精度かつ短時間で推定できる電子体温計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る電子体温計の測定原理を説明する図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施形態に係る電子体温計の外観を示す図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態に係る電子体温計のプローブの内部構造を示す図である。
【図４】図４は本発明の第１の実施形態に係る電子体温計の回路構成を示すブロック図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施形態に係る電子体温計の測定処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図６（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る電子体温計の表示部の表示例を示す図である。
【図７】図７は本発明の第１の実施形態に係る電子体温計のデータ収集処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第１の実施形態に係る電子体温計のヒータの駆動方法を示す図である。
【図９】図９（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施形態の変形例に係る電子体温計の外観を示す図である。
【図１０】図１０は本発明の第１の実施形態の変形例に係る電子体温計のプローブの内部構造を示す図である。
【図１１】図１１は本発明の第２の実施形態に係る電子体温計の測定原理を説明する図である。
【図１２】図１２は本発明の第２の実施形態に係る電子体温計の外観を示す図である。
【図１３】図１３は本発明の第２の実施形態に係る電子体温計のプローブの内部構造を示す図である。
【図１４】図１４は本発明の第２の実施形態に係る電子体温計の回路構成をブロック図である。
【図１５】図１５は本発明の第２の実施形態に係る電子体温計の測定処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は本発明の第２の実施形態に係る電子体温計のデータ収集処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１７】図１７は本発明の第３の実施形態に係る電子体温計の測定原理を説明する図である。
【図１８】図１８は本発明の第２の実施形態に係る電子体温計の外観を示す図である。
【図１９】図１９は本発明の第３の実施形態に係る電子体温計のプローブの内部構造を示す図である。
【図２０】図２０は本発明の第３の実施形態に係る電子体温計の回路構成を示すブロック図である。
【図２１】図２１は本発明の第３の実施形態に係る電子体温計の測定処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】図２２は本発明の第３の実施形態に係る電子体温計のデータ収集処理の詳細を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，１１，３１      電子体温計
２      本体部
３，２３，３３      プローブ
４      表示部
７，８，３７ａ，３７ｂ，４７      温度センサ
９，２９，３９ａ，３９，４９    断熱材
１０    ヒータ
１２    制御部
１３    駆動部
１５    演算部
１６    メモリ
４８    熱流束センサ
【図１】
0004207470.tif 000013
【図２】
0004207470.tif 000014
【図３】
0004207470.tif 000015
【図４】
0004207470.tif 000016
【図５】
0004207470.tif 000017
【図６】
0004207470.tif 000018
【図７】
0004207470.tif 000019
【図８】
0004207470.tif 000020
【図９】
0004207470.tif 000021
【図１０】
0004207470.tif 000022
【図１１】
0004207470.tif 000023
【図１２】
0004207470.tif 000024
【図１３】
0004207470.tif 000025
【図１４】
0004207470.tif 000026
【図１５】
0004207470.tif 000027
【図１６】
0004207470.tif 000028
【図１７】
0004207470.tif 000029
【図１８】
0004207470.tif 000030
【図１９】
0004207470.tif 000031
【図２０】
0004207470.tif 000032
【図２１】
0004207470.tif 000033
【図２２】
0004207470.tif 000034