(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度を測定する第１の温度測定手段と第２の温度測定手段と、
前記第１の温度測定手段と被測定体との間に配置される第１の断熱材と、
前記第２の温度測定手段と被測定体との間に配置され、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、
前記第１の温度測定手段と前記第２の温度測定手段によって所定の時間間隔で測定を行う測定制御手段と、
前記第１の温度測定手段による第１の温度測定値と前記第２の温度測定手段による第２の温度測定値を記憶する測定値記憶手段と、
複数回の測定によって得られた複数組の前記第１の温度測定値と第２の温度測定値を用いて熱伝導方程式の一次元逆問題を解くことにより、生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】
前記第１の温度測定手段、前記第２の温度測定手段、前記第１の断熱材、および前記第２の断熱材を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の電子体温計。
【請求項３】
生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または２に記載の電子体温計。
【請求項４】
生体と接触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３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、生体表面の温度情報から深部体温を推定する温度計に関し、特に、熱伝導方程式を用いて深部体温を推定する電子温度計に関する。
【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では、未知数が非線形の方程式を解かなければならないために解が不安定になり、また、精密解を得るためには計算機の高度の能力が必要となり、計算時間がかかってしまう。または、未知数の一部に近似値を予め持っている必要がある。
【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、生体外部温度を直接リアルタイムで測定し、その結果に基づき熱伝導方程式に従って深部体温を算出することにより、正確かつ短時間で深部体温を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、生体外部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生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。熱伝導方程式を生体外部の温度又は熱流束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。
【００１８】
また、本発明は、温度を測定する第１の温度測定手段と第２の温度測定手段と、前記第１の温度測定手段と被測定体との間に配置される第１の断熱材と、前記第２の温度測定手段と被測定体との間に配置され、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、前記第１の温度測定手段と前記第２の温度測定手段によって所定の時間間隔で測定を行う測定制御手段と、前記第１の温度測定手段による第１の温度測定値と前記第２の温度測定手段による第２の温度測定値を記憶する測定値記憶手段と、複数回の測定によって得られた複数組の前記第１の温度測定値と第２の温度測定値を用いて熱伝導方程式の一次元逆問題を解くことにより、生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。
【００１９】
本発明では、直接測定可能な物理量として、被測定体との間の熱の流れの経路に熱に関して異なる特性を有する物質が存在する場合の少なくとも２点における温度を選択している。これらの物理量を所定の時間間隔で複数回測定することにより、異なる測定値の組が得られれば、これを用いて熱伝導方程式の逆問題を解いて生体内部の温度を推定することができる。
【００２０】
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。また、熱流束測定手段を用いることなく、より廉価な温度測定手段と断熱材を用いることにより、より低コストで電子体温計を構成することができる。
【００２１】
また、前記第１の温度測定手段、前記第２の温度測定手段、前記第１の断熱材、および前記第２の断熱材を加熱する加熱手段を備えることが好適である。
【００２２】
被測定体である生体と環境温度に差がある場合に、生体内部から第１及び第２の温度測定手段までに至る熱の流れの経路上の物質の温度を加熱手段によって加熱し、生体内部との温度差を一定範囲内にあるようにして測定を行うことにより、第１及び第２の温度測定手段を含むセンサ部の温度変化が安定するので、測定精度を向上させることができるとともに、測定完了までの時間をより短縮することができる。
【００２８】
また、生体との接触部位に熱伝導率の大きい部材を備えることが好適である。
【００２９】
また、生体と接触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。
【００３０】
生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。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００３２】
（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。
【００３３】
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において一次項までを含めることにより（１）式が得られる。
すなわち、深部温度をＴｂ、生体表面温度をＴ1、生体表面における熱流束をｑ1、生体の熱伝導率をλ、生体表面から深部までの距離をｈとすると、
【数１】
0004310962.tif 000002
から、
【数２】
0004310962.tif 000003
が得られる。
【００３４】
ここで、Ｔｂ＝Ｂ，Ｔ1＝Ｙ，−ｈ／λ＝Ａ，ｑ1＝Ｘとおくと、（１）式は
【数３】
0004310962.tif 000004
と表されるので、２個以上のＸ，ＹからＴｂ（＝Ｂ）を得ることができる。
【００３５】
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（２）式が得られる。
【００３６】
すなわち、
【数４】
0004310962.tif 000005
【数５】
0004310962.tif 000006
から、
【数６】
0004310962.tif 000007
が得られる。
【００３７】
ここで、Ｔｂ＝Ｃ，Ｔ1＝Ｙ，−ｈ／λ＝Ａ，ｑ1＝Ｘ1，−（ｈ2／α）＝Ｂ，（ｄＴ／ｄｔ）＝Ｘ2とおくと、（２）式は、
【数７】
0004310962.tif 000008
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。
【００３８】
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。
【００３９】
このとき、生体表面の温度Ｔ1は温度センサにより、生体表面における熱流束は熱流束センサによって測定することができる。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。また、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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、外周を生体に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、カバー６の内周面には温度センサ（温度測定手段）７及び熱流束センサ（熱流束測定手段）８が近接するように配置されている。カバー６の内周には断熱材９が全周にわたって設けられる。後述するように断熱材９の内周面にはヒータ（加熱手段）１０を配置することもできる。ヒータ１０を備える場合については第２の実施形態として説明し、本実施形態ではヒータを備えない場合について説明する。ここで、温度センサ７と熱流束センサ８との位置は同じ温度となるように近接した位置に配置されることが好ましい。このとき、温度センサ７と熱流束センサ８が互いに熱的にも電気的にも絶縁されているのであれば、互いに接して配置することも可能である。また、断熱材９の内周側は中空部９０となっており、温度センサ７及び熱流束センサ８に接続されたリード線（不図示）がこの中空部を経て本体側へ引き出されるようにすることができる。フィルム基板を断熱材として用い、温度センサ７及び熱流束センサ８に接続されたリード線がフィルム基板に沿って本体部２側に引き出されるようにしてもよい。断熱材としては、例えば、アクリル，ナイロン，ポリイミド，ポリエステルあるいはポリエチレン等の樹脂薄膜を用いることができる。このように、温度センサ７と熱流束センサ８とを近接して配置することにより、温度センサ７と熱流束センサ８との配置に必要なスペースが小さくなるので、電子体温計１のプローブ３を小型化することができる。温度センサ７と熱流束センサ８とを含むプローブ３の容積を小さくすることにより、プローブ３の熱容量が減少し、より高速に温度変化が生じるので、測定完了までの時間をより短縮することができる。さらに、温度センサ７と熱流束センサ８を含むプローブ３の形状や、プローブ３内における温度センサ７と熱流束センサ８の配置を設計する際の自由度を高めることができる。また、断熱材９上に温度センサ７と熱流束センサ８とを配置することにより、測定対象である生体からの熱の移動による温度及び熱流束の変化に対する影響を排除又はより少なくし、Ｓ／Ｎ比を向上させることができるので、高精度の測定が可能となる。
【００４３】
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。
【００４４】
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，熱流束センサ８，電源スイッチ５，表示部４，ブザー１８を備える。
【００４５】
制御部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（測定制御手段）１２からの信号に基づいて温度センサ７及び熱流束センサ８から信号を受け取り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（内部温度推定手段）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及び／又はメモリ１６に記憶された温度及び熱流束測定値に基づいて深部温度の推定等の演算処理を行い、処理結果を制御部１２に出力する。すなわち、演算部１５は所定のデータをメモリ（測定値記憶手段）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。後述するように、ヒータ１０を設ける場合には、ヒータ１０は駆動部１３を介して駆動される。
【００４６】
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。
【００４７】
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１８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、温度センサ７及び熱流束センサ８を駆動部１３を介して駆動することにより、Ｔ1，ｑ1，ｄＴ1／ｄｔのデータを収集する（ステップ１０７）。このようにして収集されたデータに基づいて演算部１５において深部温度の演算を行う（ステップ１０８）。次に、測定開始フラグが「１」か否かを判定する（ステップ１０９）。ここで、測定開始フラグが「０」であれば、後述する測定開始条件を満足するか否かを判定する（ステップ１１０）。測定開始条件を満足する場合には、表示部４に「℃」を点滅表示（図６（ｂ）参照）させる等により測定中である旨を報知し（ステップ１１１）、測定開始フラグを「１」にセットし（ステップ１１２）、ステップ１０７に戻る。ステップ１０９において、測定開始フラグが「１」であれば、後述するよう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１１３）。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に戻ってデータ収集を繰り返す。ステップ１１３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（ｃ）参照）するとともに「ピッピッ」とブザー１８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１１４）。測定結果が出力されると所定時間の経過により自動的に電源をオフして（ステップ１１５）、測定処理を終了する。
【００４８】
上記手順において、ステップ１０７からステップ１１３までの処理の詳細を図７に示す。
【００４９】
表示部４に測定準備完了を表示した後、Ｔ1，ｑ1，ｄＴ1／ｄｔを３回測定し（ステップ１０７−１）、１回目の深部温度演算処理を行う（ステップ１０８−１）。ここでは、ステップ１０９における測定開始フラグの判定処理において、測定開始フラグは「０」に設定されたままであるので、測定開始条件を満足するか否かを判定する（ステップ１１０）。測定開始条件としては、ステップ１０８−１において算出された深部温度が例えば３５〜４２℃の所定温度範囲内にあるか否かという条件を設定することができるが、これに限られない。ステップ１１０で測定開始条件が満足されない、すなわち、深部温度が所定範囲内にない場合には、ステップ１１３に進ん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１１３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１１３では、測定に充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、データ収集を繰り返す。ステップ１１０で測定開始条件が満足される、すなわち、深部温度が所定範囲内にある場合には、測定中表示を行い（ステップ１１１）、測定開始フラグを「１」にセットする（ステップ１１２）。そして、Ｔ1，ｑ1，ｄＴ1／ｄｔを測定し（ステップ１０７−２）、第２回目以降の深部温度の演算処理を行う（ステップ１０８）。深部温度値を算出した後の測定開始フラグの判定処理（ステップ１０９）において、測定開始フラグは「１」にセットされているので、ステップ１１３に進んで、測定に充分なデータが収集されているか否かを判定し、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１０７−２に戻り、測定に充分なデータが収集されている場合には、測定結果が確定されるとともに深部温度の算出結果が表示される（ステップ１１４）。
【００５０】
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。
【００５１】
図８（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８（ａ）は電子体温計１１の側面図、図８（ｂ）は同下面図である。
【００５２】
電子体温計１１は、扁平な略直方体形状をなし、プローブ２０側の端部は略半円形状に形成されている。電子体温計１１の一方の広面には、略半円形端部のほぼ中央部に略円柱形状のプローブ２０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２０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。
【００５３】
図９（ａ）は、図８（ｂ）のＢ−Ｂ断面におけるプローブ２０の内部構造を示す図である。略円板形状のプローブ２０の上面と側面は薄い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の下面に温度センサ７及び熱流束センサ８が配置されている。カバー２６の上面部２６ａの下方には温度センサ７及び熱流束センサ８を挟んで円板状の断熱材９が配置され、断熱材２９の下面にはヒータ１０を配置することもできる。図９（ｂ）にプローブ２０の構造をカバー上面部２６ａ側からみた構造を示す。円板状のカバー上面部２６ａの中央部に温度センサ７及び熱流束センサ８が近接して配置されている。
【００５４】
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、板形状のプローブ３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。
【００５５】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５６】
第２の実施形態に係る電子体温計２１は、第１の実施形態に係る電子体温計１にヒータ（加熱手段）１０を付加した構成を備える。第１の実施形態と同様の構成については、同様の符号を用いて説明を省略する。電子体温計２１の外観は図２に示す電子体温計１と同様であり、図３に示す内部構造において、断熱材９の内周面にヒータ１０を設けた構造となっている。また、電子体温計２１では、図４のブロック図に示すように、ヒータ１０は制御部１２からの信号に基づき駆動部１３によって駆動される。
【００５７】
電子体温計２１においては、ヒータ１０によってカバー６，温度センサ７及び熱流束センサ８を予め加温しておき、測定対象である生体の深部又は表面温度との差を小さくすることによって測定時間をより短縮することができる。温度センサ７及び熱流束センサ８とヒータ１０との間に断熱材を配置することにより、温度センサ７及び熱流束センサ８とヒータ１０との距離を小さくしても大きな熱勾配を形成することができるので、プローブ３の小型化を図ることができるとともに温度変化を安定させて測定精度を向上させることができる。
【００５８】
図１０を参照し、電子体温計２１を用いて体温測定を行う場合の処理手順について説明する。
【００５９】
電源スイッチオン（ステップ２０１）から温度測定値の判定（ステップ２０３）において所定温度範囲内でない場合の処理（ステップ２０４，２０５）までは図５に示す電子体温計２１におけるステップ１０１からステップ１０５までの処理と同様であるので説明を省略する。電子体温計２１では、ステップ２０２において予備的に測定された温度が所定の温度範囲内である場合に、加温が必要か否かを判定する（ステップ２０６）。ここで、温度測定値が３０℃未満であれば、加温が必要であると判定し、３０℃以上であれば加温不要と判定するように設定することができるが、判定条件はこれに限られない。ステップ２０６において、加温が必要であると判定された場合にはヒータ１０によって加温し（ステップ２０７）、ステップ２０１に戻り、再度温度を測定する。ステップ２０６において、加温が不要であると判定された場合には、測定準備完了表示を行う（ステップ２０８）。ステップ２０８の測定準備完了表示処理から自動的に電源をオフ（ステップ２１７）し、処理を終了するまでの手順は図５に示すステップ１０６からステップ１１５までの処理手順と同様であるので説明を省略する。ここで、ヒータ１０の加温は測定前に終了し、測定時にはヒータ１０が通電されていない。
【００６０】
（第３の実施形態）
図１１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。
【００６１】
生体表面と異なる第１の断熱材の熱伝導率λ1，第２の断熱材の熱伝導率λ2の断熱材を介して接する部位の温度Ｔ1，Ｔ2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。
【００６２】
ここで、
断熱材の厚さ：Ｘ
生体の熱伝導率：λb
第１の断熱材の温度伝導率：α1
第２の断熱材の温度伝導率：α2
第１の断熱材と生体との接触部分の温度：Ｔs1
第２の断熱材と生体との接触部分の温度：Ｔs2
第１の断熱材に流れる熱流束：ｑ1
第２の断熱材に流れる熱流束：ｑ2
とすると、熱伝導の一次元逆問題の基本解の二次項までは、
【数８】
0004310962.tif 000009
となる。ここで、
【数９】
0004310962.tif 000010
を用いて上式を整理すると、
【数１０】
0004310962.tif 000011
が得られる。ここで、温度センサは近接して配置され、かつ第１及び第２の断熱材を生体に接触させた直後の場合には、
ＴS1＝ＴS2
の関係が成立する。
【００６３】
よって（３）式からＴｂ，Ｔ1，Ｔ2，ｄＴ1／ｄｔ，ｄＴ2／ｄｔの関係式が得られ、Ｔ1，Ｔ2，ｄＴ1／ｄｔ，ｄＴ2／ｄｔを測定することでＴbが求められる。
【００６４】
このように、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。
【００６５】
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。
【００６６】
図１２に本発明の第３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。
【００６７】
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、断熱材及び温度センサの構成を除き、図３に示す第１の実施形態と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の内周面には温度センサ（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、断熱材の内周面であり、温度センサ３７ａ及び温度センサ３７ｂと中空部９０を介して対向する位置にヒータ１０を配置することもできる。ヒータ１０を備える場合については第４の実施形態として説明し、本実施形態ではヒータ１０を備えない場合について説明する。中空部９０を通じて温度センサ７及び温度センサ８に接続されるリード線が引き出される構成は第１の実施形態と同様である。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。
【００６８】
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。
【００６９】
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，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。
【００７０】
図１５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。
【００７１】
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３１５）、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。但し、本実施形態では、ステップ３０２における予備的な温度測定で温度センサ３７ａ又は温度センサ３７ｂのいずれかを用いて測定を行う点と、データ収集処理（ステップ３０７）において、Ｔ1，Ｔ2，ｄＴ1／ｄｔ，ｄＴ2／ｄｔの４つのデータを収集する点で第１の実施形態における手順と異なる。
【００７２】
上記手順のうち、ステップ３０７からステップ３１３までの処理の詳細を図１６に示す。ステップ３０７−１からステップ１１４までの処理は図７に示す第１の実施形態の場合と同様である。但し、本実施形態では、ステップ３０７−１及び３０７−２において、Ｔ1，Ｔ2，ｄＴ1／ｄｔ，ｄＴ2／ｄｔの４つのデータを収集するとともに、求めるべき変数がＴ1，Ｔ2，ｄＴ1／ｄｔ，ｄＴ2／ｄｔの４つであるので４回のデータ収集を行う点が第１の実施形態と異なる。
【００７３】
また、ステップ３１３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。
【００７４】
図１７（ａ），（ｂ）に本発明の第３の実施形態の変形例に係る電子体温計３０１の外観を示す。図１７（ａ）は電子体温計３０１の側面図、図１７（ｂ）は同下面図である。
【００７５】
電子体温計３０１は、扁平な略直方体形状をなす。電子体温計３０１の一方の広面には、長手方向端部のほぼ中央部に略四角柱形状のプローブ３２０が突出形成されている。電子体温計３０１の他方の広面には、プローブ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。
【００７６】
図１８（ａ）は、図１７（ｂ）のＤ−Ｄ断面におけるプローブ３２０の内部構造を示す図である。略四角柱柱状のプローブ３２０の上面と側面は薄いＳＵＳ材等からなるカバー３２６によって覆われており、カバーの上面部３２６ａの下方には略直方体形状の熱伝導率の異なる断熱材３９ａ，３９ｂが長手方向に隣接して配置されている。断熱材３９ａ，３９ｂの下面に接してそれぞれ温度センサ３７ａ及び温度センサ３７ｂが配置されている。断熱材３９ａ，３９ｂの下面にはヒータ１０を配置することもできる。図１８（ｂ）にプローブ３２０の構造をカバー上面部３２６ａ側からみた構造を示す。略直方体状の断熱材３９ａ，３９ｂのそれぞれの中央部に温度センサ３７ａ及び温度センサ３７ｂが配置されている。
【００７７】
このような構成の電子体温計３０１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、板形状のプローブ３２０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。
【００７８】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００７９】
第４の実施形態に係る電子体温計４１は、第３の実施形態に係る電子体温計３１にヒータ１０を付加した構成を備える。第３の実施形態と同様の構成については、同様の符号を用いて説明を省略する。電子体温計４１の外観は図１２に示す電子体温計と同様であり、図１３に示す内部構造において、断熱材３９ａの内周面の、中空部９０を挟んで温度センサ３７ａ及び温度センサ３７ｂと対向する位置にヒータ１０を設けた構造となっている。また、図１４のブロック図に示すように、ヒータ１０は制御部１２からの信号に基づき駆動部１３によって駆動される。
【００８０】
電子体温計４１においては、ヒータ１０によってカバー６，温度センサ３７ａ及び温度センサ３７ｂ，断熱材３９ａ，３９ｂを予め加温しておき、測定対象である生体の表面温度との差を小さくすることによって測定時間を短縮することができる。
【００８１】
図１９を参照し、電子体温計４１を用いて体温測定を行う場合の処理手順について説明する。
【００８２】
電源スイッチオン（ステップ４０１）から温度測定値の判定（ステップ４０３）において所定温度範囲内でない場合の処理（ステップ４０４，４０５）までは図５に示す電子体温計１におけるステップ１０１からステップ１０５までの処理と同様であるので説明を省略する。電子体温計４１では、ステップ４０２において予備的に測定された温度が所定の温度範囲内である場合に、加温が必要か否かを判定する（ステップ４０６）。ここで、温度測定値が３０℃未満であれば、加温が必要であると判定し、３０℃以上であれば加温不要と判定するように設定することができるが、判定条件はこれに限られない。ステップ４０６において、加温が必要であると判定された場合にはヒータによって加温し（ステップ４０７）、ステップ４０１に戻り、再度温度を測定する。ステップ４０６において、加温が不要であると判定された場合には、測定準備完了表示を行う（ステップ４０８）。ステップ４０８の測定準備完了表示処理から自動的に電源をオフ（ステップ４１７）し、処理を終了するまでの手順は図５に示すステップ１０６からステップ１１５までの処理手順と同様であるので説明を省略する。
【００８３】
（第５の実施形態）
まず、図２０を参照して本発明の第５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。
【００８４】
本実施形態では、生体表面に接した温度センサによって検出される温度Ｔ3と断熱材を介して温度センサが接する生体表面と接する一定温度Ｔ4のヒータによって、生体表面からｈの距離の部位の温度Ｔｂを推定する。
【００８５】
ここで、
断熱材の密度：ρ
断熱材の比熱：Ｃ
断熱材の厚さ：Ｘ
断熱材の熱伝導率：λ
生体の熱伝導率：λb
生体の厚さ：ｈ
断熱材の熱流束：ｑ3
断熱材の熱流束：ｑb
とすると、
【数１１】
0004310962.tif 000012
を整理すると、
【数１２】
0004310962.tif 000013
【００８６】
ここで、
【数１３】
0004310962.tif 000014
である。
Ｔ4＝τ（定数）とおくと、
【数１４】
0004310962.tif 000015
【００８７】
ここで、Ｔｂ＝Ｂ，Ｔ3＝Ｙ，ｄＴ3／ｄｔ＝Ｚ，１＋（ω2／ω1）＝Ａとすれば、
【数１５】
0004310962.tif 000016
となり、２個以上のＹ，ＺからＢ（すなわちＴb）を得ることができる。
【００８８】
図２１に本発明の第５の実施形態に係る電子体温計５１の外観を示す。電子体温計５１の外観は、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。
【００８９】
電子体温計５１のプローブ５３は図２２に模式的に示すような内部構造を有する。図２２は、プローブ５３の延長方向に略直交するＥ−Ｅ断面（図２１参照）を含み、生体に周囲を覆われた状態を示す。プローブ５３は、温度センサ及びヒータの構成を除き、図３に示す第１の実施形態と同様の構成を有する。電子体温計５１では、カバー６の内周面に温度センサ７が配置され、さらに内周側には温度センサ７をカバー６との間に挟んだ状態で断熱材９が配置されている。断熱材は円筒状に形成され、内周側は中空部９０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と対向する位置に一定温度ヒータが配置されている。中空部を通じて温度センサ及び一定温度ヒータ（一定温度加熱手段）５２に接続されるリード線が引き出される構成は第１の実施形態と同様である。
【００９０】
図２３は電子体温計５１の内部の回路構成を示すブロック図である。
電子体温計５１は、制御部１２，駆動部１３，Ａ／Ｄ部１４，演算部１５，メモリ（記憶手段）１６，電源部１７，電源スイッチ５，表示部４，ブザー１８に加え、温度センサ７及び一定温度ヒータ５２を備える。温度センサ７及び一定温度ヒータ５２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。
【００９１】
生体と環境温度に差がある場合に、生体深部から温度センサ７までに至る熱の流れの経路上の物質の温度を加熱手段によって加熱し、生体深部との温度差を一定範囲内にあるようにして測定を行うことにより、温度センサ７を含むプローブ５３の温度変化が安定するので、測定精度を向上させることができるとともに、測定完了までの時間をより短縮することができる。また、このようにすれば、プローブ５３の構成も温度センサ７と一定温度ヒータ５２という簡素な構成となり、各部材の配置の自由度が高まる。また、一定温度ヒータ５２と温度センサ７との間に断熱材９を配置し、安定した熱勾配が形成されるので、温度センサを測定に好適な温度条件下におくことができるので、より高精度な測定が可能となる。
【００９２】
図２４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。
【００９３】
電源スイッチオン（ステップ５０１）から電源オフ（ステップ５０５）までの処理は図５に示す第１の実施形態と同様である。本実施形態では、ステップ５０３において、温度測定値が所定の測定温度範囲内であれば、一定温度ヒータ５２をオンし（ステップ５０６）、温度センサ７によって温度を測定する。温度が安定しているか否かを判定し（ステップ５０７）、温度が安定していなければステップ５０６に戻り、安定していれば準備完了表示処理（ステップ５０９）を行う。以下、データ収集処理（ステップ５１０）から自動的に電源オフ（ステップ５１８）し、処理を終了するまでの手順は図５に示すステップ１０７からステップ１１５までの処理と手順と同様であるので説明を省略する。但し、本実施形態では、ステップ５１０におけるデータ収集処理において、Ｔ1，ｄＴ1／ｄｔの２つのデータを収集する点で第１の実施形態における手順と異なる。ここでは、測定中も一定温度ヒータ５２は一定温度に加温されている。一定温度ヒータ５２は一定温度に維持されていればよく、オン・オフを繰り返すようにしてもよい。
【００９４】
上記手順のうち、ステップ５１０からステップ５１７までの処理の詳細を図２５に示す。ステップ５１０−１からステップ５１７までの処理は図７に示す第１の実施形態の場合と同様である。但し、本実施形態では、ステップ５１０−１及び５１０−２において、Ｔ1，ｄＴ1／ｄｔの２つのデータを収集するとともに、求めるべき変数がＴ1，ｄＴ1／ｄｔの２つであるので２回のデータ収集を行う点が第１の実施形態と異なる。
【００９５】
また、ステップ５１６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。
【００９６】
図２６（ａ），（ｂ）に本発明の第５の実施形態の変形例に係る電子体温計５０１の外観を示す。図２６（ａ）は電子体温計５０１の側面図、図２６（ｂ）は同下面図である。
【００９７】
電子体温計５０１は、扁平な略直方体形状をなす。電子体温計５０１の一方の広面には、長手方向端部のほぼ中央部に略四角柱形状のプローブ５２０が突出形成されている。電子体温計５０１の他方の広面には、プローブ５２０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。
【００９８】
図２７（ａ）は、図２６（ｂ）のＦ−Ｆ断面におけるプローブ５２０の内部構造を示す図である。略四角柱柱状のプローブ５２０の上面及び下面と側面は薄いＳＵＳ材等からなるカバー５２６によって覆われており、カバー５２６の上面部５２６ａの下方には温度センサ７が配置されている。カバー５２６の上面部５２６ａの下方には、カバー上面部５２６ａ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５９が配置されている。断熱材５９の下面に接して一定温度ヒータ５２が配置され、断熱材５９とカバー５２６の下面との間は中空部５３となっている。図２７（ｂ）にプローブ５２０の構造をカバー５２６条面部５２６ａ側からみた構造を示す。略直方体の断熱材５９の中央部に温度センサ７が配置されている。
【００９９】
このような構成の電子体温計５０１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、板形状のプローブ５２０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。
【０１００】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、生体外部温度を直接リアルタイムで測定し、その結果に基づいて熱伝導方程式に従って深部体温を算出するので、正確かつ短時間で深部体温を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断面図である。
【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），（ｃ）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）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プローブの内部構造を示す図である。
【図１０】図１０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１１】図１１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について説明する図である。
【図１２】図１２は本発明の第３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１４】図１４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１５】図１５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１６】図１６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。
【図１７】図１７（ａ），（ｂ）は本発明の第３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１８】図１８（ａ），（ｂ）は本発明の第３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１９】図１９は本発明の第４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２０】図２０は本発明の第５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２１】図２１は本発明の第５の実施形態に係る電子体温計の外観を示す図である。
【図２２】図２２は本発明の第５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２３】図２３は本発明の第５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２４】図２４は本発明の第５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２５】図２５は本発明の第５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２６】図２６（ａ），（ｂ）は本発明の第５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２７】図２７（ａ），（ｂ）は本発明の第５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。
【符号の説明】
１，１１，３０１，５１      電子体温計
２      本体部
３，２０，３３，３２０，５３，５２０      プローブ
４      表示部
５      電源スイッチ
６，２６      カバー
７，３７ａ，３７ｂ      温度センサ
８      熱流束センサ
９，３９ａ，３９ｂ      断熱材
１０    ヒータ
１２    制御部
１３    駆動部
１５    演算部
１６    メモリ
５２    一定温度ヒータ
【図１】
0004310962.tif 000017
【図２】
0004310962.tif 000018
【図３】
0004310962.tif 000019
【図４】
0004310962.tif 000020
【図５】
0004310962.tif 000021
【図６】
0004310962.tif 000022
【図７】
0004310962.tif 000023
【図８】
0004310962.tif 000024
【図９】
0004310962.tif 000025
【図１０】
0004310962.tif 000026
【図１１】
0004310962.tif 000027
【図１２】
0004310962.tif 000028
【図１３】
0004310962.tif 000029
【図１４】
0004310962.tif 000030
【図１５】
0004310962.tif 000031
【図１６】
0004310962.tif 000032
【図１７】
0004310962.tif 000033
【図１８】
0004310962.tif 000034
【図１９】
0004310962.tif 000035
【図２０】
0004310962.tif 000036
【図２１】
0004310962.tif 000037
【図２２】
0004310962.tif 000038
【図２３】
0004310962.tif 000039
【図２４】
0004310962.tif 000040
【図２５】
0004310962.tif 000041
【図２６】
0004310962.tif 000042
【図２７】
0004310962.tif 000043