(57)【要約】【課題】環境温度変化に対して体温が十分断熱状態にあって保温されているかどうかを監視通報し、併せて深部体温も表示可能な、手軽に使えて、装着時に邪魔にならず、低価格な貼り付け型連続体温計を提供する。【解決手段】測定プローブは一定の熱容量と熱伝導性を有し、生体の体表面に密着して変形可能な素材で出来た円盤状の本体の体表面側の中央部と端部に、それぞれ第１の温度検出手段と第２の温度検出手段を配置し、本体周辺部を薄くすることで生体からの熱伝導を変化させて体温を測定し、両者の温度差により、外部環境温度に対して体温が十分断熱状態にあるかを判断し、体表面温度を深部体温推定値として表示する。【選択図】図１
2009222543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の表面に密着して接触可能な本体と、該本体の前記生体との接触面に配置された第１の温度検出手段と、該第１の温度検出手段が配置された場所に対して前記本体の生体表面と対向する位置に配置された第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段を用いて所定の時間間隔で温度を計測するための制御手段と、計測した温度の時間変化から前記本体および深部の熱伝導特性を推定して、推定した熱伝導特性と、前記温度および前記温度の時間変化から深部体温の時間変化を演算して求める演算手段と、前記深部体温の時間変化を連続して表示する表示手段とを有する体温計。
【請求項２】
生体の表面に密着して接触可能な本体と、該本体の前記生体との接触面に配置された複数の温度検出手段と、前記本体の生体表面と対向する面に配置された複数の温度検出手段と、すべての前記温度検出手段を用いて所定の時間間隔で温度を計測するための制御手段と、計測した温度の時間変化から前記本体および深部の熱伝導特性を推定して、推定した熱伝導特性と、前記温度および前記温度の時間変化から深部体温の時間変化を演算して求める演算手段と、前記深部体温の時間変化を連続して表示する表示手段とを有する体温計。
【請求項３】
前記熱伝導特性は、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段との間の熱抵抗Rｅと、前記第１の温度検出手段と生体深部との間の熱抵抗Rｂと、前記第１の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃであることを特徴とする請求項１に記載の体温計。
【請求項４】
前記熱伝導特性は、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段との間の熱抵抗Ｒｅ１と、前記第１の温度検出手段と生体深部との間の熱抵抗Ｒｂ１と、前記第１の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃ１と、第３の温度検出手段および第４の温度検出手段との間の熱抵抗Ｒｅ２と、前記第３の温度検出手段と前記生体深部との間の熱抵抗Ｒｂ２と、前記第３の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃ２であることを特徴とする請求項２に記載の体温計。
【請求項５】
前記熱伝導特性は、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段との間の熱抵抗Ｒｅ１と、前記第１の温度検出手段と生体深部の間の熱抵抗Ｒｂ１と、前記第１の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃ１と、第３の温度検出手段および第４の温度検出手段との間の熱抵抗Ｒｅ２と、前記第３の温度検出手段と前記生体深部の間の熱抵抗Ｒｂ２と、前記第３の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃ２と、前記第１の温度検出手段と前記第２の温度検出手段を結ぶ経路に近接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱抵抗Ｒｘであることを特徴とする請求項２に記載の体温計。
【請求項６】
前記本体は、粘着性を有する素材を用いて体表面に密着させて使用することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項７】
前記表示手段を含む表示装置は、温度検出手段を含む測定プローブと離れた場所に設置してあることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項８】
前記表示装置と前記測定プローブは無線通信でデータを伝えることを特徴とする請求項７に記載の体温計。
【請求項９】
前記測定プローブは固有の認識番号を有し、無線通信で認識番号を伝えることを特徴とする請求項８に記載の体温計。
【請求項１０】
前記測定プローブは充電可能な蓄電手段を有し、充電により再使用可能なことを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項１１】
前記蓄電手段は電力受信コイルと電力受信手段を有し、前記表示装置は電力送信手段と電力送信コイルを有し、電磁誘導により前記表示装置から蓄電手段を充電することを特徴とする請求項１０に記載の体温計。
【請求項１２】
前記表示装置は所定のタイミングで間欠的に前記電力送信手段と前記電力送信コイルを用いて電磁界を発生させ、前記測定プローブは、前記受信コイルと前記電力受信手段を用いて前記電磁界を検出することで、前記表示装置と前記測定プローブが所定の距離以内に位置していることを判断することを特徴とする請求項１１に記載の体温計。
【請求項１３】
前記測定プローブと前記表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、前記測定プローブを低消費電力状態で動作させることを特徴とする請求項１２に記載の体温計。
【請求項１４】
前記測定プローブと前記表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、前記蓄電手段の充電状態に応じて、前記蓄電手段を充電することを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項１５】
前記蓄電手段の充電状態を前記送信手段、前記送信アンテナ、前記受信アンテナおよび前記受信手段を用いて前記表示装置に伝え、前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項１６】
前記表示手段は、前記表示手段が設置された場所の温度と湿度を検出し、前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の体温計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体温を測定する体温計および体温測定を含む生体情報モニター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭に於ける代表的な体温測定用途は風邪やインフルエンザに感染して発熱した時の体温測定と、婦人体温計としての体温測定である。発熱時の体温測定は、病態の進行や回復の状態を判断する際の有効な手段であるが、布団の中で安静にしている時にも、手軽に、意識せず、連続的に体温を測定することが可能になれば、急な体温上昇を素早く察知したり、逆に回復に向って体温が低下している状況を知って安心することができ、安静休養をサポートする新しいタイプの機器となりえる。また、婦人体温計では起床前の最低体温を継続的に測定することで排卵日を予測することが可能である。
【０００３】
従来の水銀体温計や電子体温計、婦人体温計は、一回の測定に数分を要し、また体温計を脇の下や口腔に保持し続ける必要があるため、無意識かつ連続的に体温をモニターする用途には適していいないことは明白である。また、婦人体温計の場合、毎日欠かさず起床前に体温を計測し続けることは容易ではない。
【０００４】
このような目的のためには、体表面に小型の体温計を貼り付けるだけで体温をモニターできる装置があれば非常に便利である。連続体温モニターの場合、貼り付けた体温計からベッドサイドに設置した表示装置あるいは腕時計型表示装置に無線で体温を連続的にモニターできる装置が望まれる。また、婦人体温計の場合、体温計を寝る前に体に貼り付け、朝は普通に起床し、起床後に貼り付けた体温計を剥がして、ハンディータイプの表示装置に体温計をセットすることで自動的に体温計から表示装置に体温データを転送し、表示装置では最低体温を求めて記録し、排卵日を予測、表示できる装置が望まれる。
【０００５】
体表面に体温計を貼り付けて体温を測定する場合の問題点は、貼り付けた体温計の違和感と、体表面温度が外部環境の温度の影響を受けやすく、深部体温とは異なった体温が得られてしまう点である。体表面温度から深部体温を推定する手段は、すでにいくつかの方法が特許として出願されている。
【０００６】
特許文献１は体表面に設置した断熱材を熱伝導体で覆い、その上部に設置したヒーターを用いて、断熱材の体表面側と熱伝導体側の温度差がなくなるように調整して深部体温を推定するものである。温度差がなければ体表面からの熱の放散がなくなり、体表面温度が深部体温と一致するという原理に基づいている。
【０００７】
特許文献２は体表面に断熱材を配置し、断熱材表面から放散される熱流量と、体表面温度の関係を熱平衡状態における一次元熱伝導方程式で近似して求めたもので、ヒーターが不要であるが、体表面付近の生体の熱伝導率や深部までの距離に推定値を用いる必要があり、測定精度に問題があった。
【０００８】
特許文献３は、特許文献２と同じ構成であるが、時間項を含む一次元熱伝導方程式を用いて近似することで、生体の熱伝導率や深部までの距離の項をキャンセルして深部体温を推定することができる。
【０００９】
特許文献４は、特許文献２と同じ構成の体温計を２つ用意し、断熱材の厚さ等の熱的な条件を変えて、体表面上の２ヶ所での体温を測定することで、生体の熱伝導率や深部まで
の距離の項をキャンセルしたものである。
【特許文献１】特開昭５５−２９７９４号公報（４頁、図２）
【特許文献２】特開昭６１−１２００２６号公報（５頁、図１）
【特許文献３】特表２００１−５２２４６６号公報（２５頁、図２）
【特許文献４】特開２００６−３０８５３８号公報（４９頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１から特許文献４に示した深部体温測定法は、いづれも体表面温度から深部体温温度を正確に求めることを目的に発明されたものである。特許文献１の方法は、ヒーター電力を供給するためには体に貼り付けたセンサー部を外部装置と有線で接続する必要があり、安静の邪魔になる。特許文献２の方法は、体表面付近の生体の熱伝導率や深部までの距離に推定値を用いる必要があり、測定精度に問題があった。特許文献３の方法は、非定常状態における体表面温度の変化から深部体温を推定するもの、定常状態に達した後では温度測定精度が低下する恐れがある。特許文献４の方法は、2ヶ所に設置した断熱材の熱伝導特性が予め定めた特性から構造的、あるいは装着時のバラツキ等でずれた場合に深部体温の誤差となってしまう危険がある。また、設置した２ヶ所の生体深部までの熱抵抗が同一であるという条件が課せられており、現実の熱抵抗を同一に保てるかどうかで精度が左右されてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は生体の表面に密着して接触可能な本体と、本体の生体との接触面に配置された第１の温度検出手段と、第１の温度検出手段が配置された場所に対して本体の生体表面と対向する位置に配置された第２の温度検出手段と、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段を用いて所定の時間間隔で温度を計測するための制御手段と、計測した温度の時間変化から本体および深部の熱伝導特性を推定して、推定した熱伝導特性と、温度および温度の時間変化から深部体温の時間変化を演算して求める演算手段と、深部体温の時間変化を連続して表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は生体の表面に密着して接触可能な本体と、本体の生体との接触面に配置された複数の温度検出手段と、本体の生体表面と対向する面に配置された複数の温度検出手段と、すべての前記温度検出手段を用いて所定の時間間隔で温度を計測するための制御手段と、計測した温度の時間変化から本体および深部の熱伝導特性を推定して、推定した熱伝導特性と、温度および温度の時間変化から深部体温の時間変化を演算して求める演算手段と、深部体温の時間変化を連続して表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は生体の表面に密着して接触可能な本体と、本体の生体との接触面に配置された第１の温度検出手段と、第１の温度検出手段が配置された場所に対して本体の生体表面と対向する位置に配置された第２の温度検出手段とを一対として、相互に異なる本体上に配置した複数対の温度検出手段と、すべての温度検出手段を用いて所定の時間間隔で温度を計測するための制御手段と、計測した温度の時間変化から本体および深部の熱伝導特性を推定して、推定した熱伝導特性と、温度および温度の時間変化から深部体温の時間変化を演算して求める演算手段と、深部体温の時間変化を連続して表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
また本発明の熱伝導特性は、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段との間の熱
抵抗Rｅと、第１の温度検出手段と生体深部との間の熱抵抗Rｂと、第１の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃであることが好ましい。
【００１５】
また本発明の複数の温度検出手段は２対であり、熱伝導特性は、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段との間の熱抵抗Ｒｅ１と、第１の温度検出手段と生体深部との間の熱抵抗Ｒｂ１と、第１の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃ１と、第３の温度検出手段および第４の温度検出手段との間の熱抵抗Ｒｅ２と、第３の温度検出手段と生体深部との間の熱抵抗Ｒｂ２と、第３の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃ２であることが好ましい。
【００１６】
また本発明の熱伝導特性は、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段との間の熱抵抗Ｒｅ１と、第１の温度検出手段と生体深部の間の熱抵抗Ｒｂ１と、第１の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃ１と、第３の温度検出手段および第４の温度検出手段との間の熱抵抗Ｒｅ２と、第３の温度検出手段と生体深部の間の熱抵抗Ｒｂ２と、第３の温度検出手段が接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱容量Ｃ２と、第１の温度検出手段と第２の温度検出手段を結ぶ経路に近接する生体表面近傍の生体および本体の等価的な熱抵抗Ｒｘであることが好ましい。
【００１７】
また本発明の本体は、粘着性を有する素材を用いて体表面に密着させて使用することをが好ましい。
【００１８】
また本発明の表示手段を含む表示装置は、温度検出手段を含む測定プローブと離れた場所に設置してあることが好ましい。
【００１９】
また本発明の表示装置と測定プローブは無線通信でデータを伝えることが好ましい。
【００２０】
また本発明の測定プローブは固有の認識番号を有し、無線通信で認識番号を伝えることが好ましい。
【００２１】
また本発明の測定プローブは充電可能な蓄電手段を有し、充電により再使用可能なことが好ましい。
【００２２】
また本発明の蓄電手段は電力受信コイルと電力受信手段を有し、表示装置は電力送信手段と電力送信コイルを有し、電磁誘導により表示装置から蓄電手段を充電することが好ましい。
【００２３】
また本発明の表示装置は所定のタイミングで間欠的に電力送信手段と電力送信コイルを用いて電磁界を発生させ、測定プローブは、受信コイルと電力受信手段を用いて電磁界を検出することで、表示装置と測定プローブが所定の距離以内に位置していることを判断することが好ましい。
【００２４】
また本発明の測定プローブと表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、測定プローブを低消費電力状態で動作させることが好ましい。
【００２５】
また本発明の測定プローブと表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、蓄電手段の充電状態に応じて、蓄電手段を充電することが好ましい。
【００２６】
また本発明の蓄電手段の充電状態を送信手段と送信アンテナと受信アンテナと受信手段を用いて表示装置に伝え、表示手段に表示することが好ましい。
【００２７】
また本発明の表示手段は、表示手段が設置された場所の温度と湿度を検出し、表示手段に表示することが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明により、安静状態で睡眠あるいは休息中に、違和感なく、深部体温を容易に連続モニターすることが可能になる。また、本発明では、十分な断熱状態にある場合の深部体温の変化を連続モニターできる。すなわち、非定常状態、定常状態を問わず深部体温を容易かつ安定してモニターすることが可能になる。
【００２９】
また、本発明により、プローブの構造的なバラツキにともなう推定誤差を減らすことが可能となる。また、本発明により、生体深部の熱伝導特性の比均一性に基づく誤差を減らすことが可能となる。
【００３０】
また、使い方に関して、本発明の体温計を表示装置の格納場所から取り外して、体の一部に貼り付けるだけで体温測定が可能で、電源スイッチのオンオフや動作モードの設定、電池交換などのメンテナンスが不要な使いやすい体温計が実現できる。
【００３１】
また、本発明により、睡眠、休息中の体温を看護者が離れた場所でモニター可能となり、安心した看護が可能となる。たとえば、睡眠中に布団がずれて体温が下がったことなどを検知し看護者に知らせることが可能となる。また、急激に体温が上昇したような場合は、離れた場所にいる看護者に緊急事態を知らせることが可能となる。
【００３２】
また、婦人体温計として用いる場合は、毎日体温計を体表面に貼って就寝し、起床後に剥がすだけで、就寝中の最低体温を自動的に収集分析して、排卵日等の情報を手軽に得ることが容易となる。
【００３３】
また、本発明の体温計を複数個、装着することで部位毎の温度情報が容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の体温計は、体表面に貼り付けて体温を測定する測定部と、測定した体温データを元に得られた体表あるいは深部温度、警報などを表示する表示部から構成されている。以下図面を用いて本発明の体温計の最適な実施形態を説明する。
【００３５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の体温計の測定部の構造を示す図である。測定プローブ１の本体２は一定の熱容量と熱伝導を有し、生体５の体表面６に密着して変形可能な素材で出来ている。本体２の形状は円盤状、あるいは矩形状であり、さらに本体２を覆う形で断熱材７が配置されている。本体２の体表面側の中央部に第１の温度検出手段３Ａと、本体をはさんで対向する位置に第２の温度検出手段３Ｂが配置され、本体２の温度が体表面を通じて生体の体温により変化する様子を測定することが出来る。
【００３６】
本体２の素材には、発泡ゴムシートのように体表面に沿って密着し、体の動きに対して容易に変形して違和感のない素材が適している。
【００３７】
第１の温度検出手段３Ａおよび第２の温度検出手段３Ｂには、温度依存性を有する抵抗体であるサーミスタや白金測温体、半導体チップ上に構成された温度センサー回路、たとえば拡散抵抗やポリシリコン薄膜の温度依存性や、ＰＮ接合の順方向電圧の温度依存性、リングオシレータやマルチバイブレータ等の発振回路における発振周波数の温度依存性などを用いることができる。
【００３８】
図１４は、第１の実施形態における体温計の回路ブロックを示す図である。第１および第２の温度検出手段３で測定した温度は演算手段１０で、体表面温度の変化の様子を取得し、深部体温の算出と、各種警報の判定を行う。制御手段１１は、所定の時間間隔で温度を測定し、演算を行い、表示手段１２に結果を表示させるための制御を行う回路である。測定時間間隔は数秒から数分に1回程度が適しているが、それに限られることはない。体温の変化が急な場合は測定時間間隔を短くし、安定な場合は長くすることで、体温情報の精度を犠牲にすることなく、消費電力を下げることが可能である。
【００３９】
図７は、第１の実施形態の体温計が生体に貼り付けられた状態での温度変化を説明するための伝熱回路を示している。伝熱回路においては、熱伝導度の逆数を抵抗で、熱容量を容量で、熱源を電圧源で表す。伝熱回路は本来分布定数回路で表現されるべきものであるが、ここでは近似的に以下のような集中定数回路で表現している。すなわち生体の深部体温を熱源Ｔｂ、第１の温度検出手段３Ａで検出された温度を表面温度Ｔｓ、第２の温度検出手段３Ｂで検出された温度を環境温度Ｔｅとして、生体深部から体表面までの等価的な熱抵抗をＲｂ、本体２の中心部の厚さ方向の等価的な熱抵抗をＲｅとし、第1の温度検出手段３Ａ近傍の本体および生体からなる熱容量をＣとしている。
【００４０】
図７に示す伝熱回路が熱平衡状態に達した状態での深部体温Ｔｂは温度ＴｓとＴｅおよび伝熱回路の等価定数Ｃ、Ｒｂ、Ｒｅを用いて数式１のように表現できる。
【００４１】
【数１】
2009222543.tif 000003
【００４２】
従って、もし生体の熱抵抗Ｒｂ、本体の熱抵抗Ｒe、熱容量Ｃが既知であれば、第1の温度検出手段３Ａおよび第２の温度検出手段３Ｂで計測した温度ＴｓおよびＴｅを用いて深部体温を推定することが可能である。
【００４３】
しかし、実際には生体の熱抵抗Ｒｂをあらかじめ正確に知ることが出来ないため、もっともらしい値を予想して使用するしかなく、深部体温の誤差を生じてしまう。
【００４４】
本発明では、等価定数Ｃ、Ｒｂ、Ｒｅを体温の計測値の変化の様子から推定することによって、等価定数をあらかじめ知る事なしに深部体温を推定する方法を提供するものである。等価定数Ｃ、Ｒｂ、Ｒｅの推定は、実際の温度計測、すなわち体温測定と同時に行われる。表１は体温測定を開始してから、時間の経過に対する体表面温度Ｔｓ、環境温度Ｔｅの変化の様子を表した体温計測データである。このとき、体表面Ｔｓの時間微分ｄＴｓ／ｄＴは熱伝導理論より、数式２で表すことが可能である。
【００４５】
【表１】
2009222543.tif 000004
【００４６】
【数２】
2009222543.tif 000005
【００４７】
右辺第1項は深部から体表面に流れる熱流を表し、第２項は環境から体表面に流れる熱流を表し、体表面への熱流の大きさが体表面温度Ｔｓの温度変化に比例することを示している。右辺の分母は、それぞれ、生体を伝わる熱流の時定数（Ｃ×Ｒｂ）、本体を伝わる熱流の時定数（Ｃ×Ｒｅ）である。
【００４８】
この体温計測データは数式２に従って変化しているので、観測方程式として数式２を用いた最小二乗法等の数学的手段を用いることで、未知数であるＣ、Ｒｂ、Ｒｅ、Ｔｓを求めることができる。すなわち、観測量がｄＴｓ／ｄｔであり、未知のパラメータがＣ、Ｒｂ、Ｒｅ、Ｔｓである。
【００４９】
ｄＴｓ／ｄｔを観測値として用いるためには、体表面温度Ｔｓの時間微分データが必要となるが、体温計測データは時間に対する体表面温度Ｔｓのデータであるので、時間微分は容易に計算でき、表２のように、体表面温度の時間微分ｄＴｓ／ｄｔ、体表面温度Ｔｓ、環境温度Ｔｅからなる観測データの組に変換できる。
【００５０】
【表２】
2009222543.tif 000006
【００５１】
最小二乗法では、未知数の数よりデータの数が多い必要があるが、ここで体表面温度Ｔｓは時間と共に変化するので、データ数と等しい未知数が存在してしまい、Ｃ、Ｒｂ、Ｒｅを含めた全ての未知数を求めることが出来ない。そこで、深部体温Ｔｂの変動は比較的ゆるやかである事を利用して、ある一定時間内においては、深部体温Ｔｂは一定であると仮定すると、未知数の数をデータ数より減らすことができ、すべての未知数を推定することが出来る。この場合、得られる深部体温Ｔｂは、ある一定時間内における平均深部体温と考えることが出来る。
【００５２】
数式２は、深部体温Ｔｂを含めＣ、Ｒｂ、Ｒｅの４つの未知数を含むが、時定数τｂ＝Ｃ×Ｒｂ、τｅ＝Ｃ×Ｒｅと置き換えることで未知数を３つに減らすことが出来る。後の計算のため、未知数としては時定数の逆数である定数ｖｂ＝１／τｂ、ｖｅ＝１／τｅを用いると観測方程式ｆは数式３のようになる。
【００５３】
【数３】
2009222543.tif 000007
【００５４】
数式３を観測方程式として最小二乗法を用いて未知パラメータを推定するには先ず観測方程式ｆを３つの未知パラメータＴｂ、ｖｂ、ｖｅで微分する必要がある。微分をそれぞれｄｆｄＴｂ、ｄｆｄｖｂ、ｄｆｄｖｅとすると、それぞれ数式４、数式５、数式６のように表される。
【００５５】
【数４】
2009222543.tif 000008
【００５６】
【数５】
2009222543.tif 000009
【００５７】
【数６】
2009222543.tif 000010
【００５８】
未知数による微分の結果、微分式の中に未知数自体（Ｔｂとｖｂ）が含まれているために、非線形最小二乗法の計算手法を取る必要がある。すなわち、微分に含まれる未知数Ｔｂとｖｂの初期値としてＴｂ０とｖｂ０を推定して用い、最小二乗法によりこれら初期値が含む誤差ΔＴｂとΔｖｂを求め、新たな初期値としてＴｂ＝Ｔｂ０＋ΔＴｂ、ｖｂ＝ｖ
ｂ０＋Δｖｂを用いて繰り返し計算を行い、誤差ΔＴｂと誤差Δｖｂが充分に小さくなったところで、計算を終了して最終的な未知数を得る。
【００５９】
未知パラメータの初期値Ｔｂ０およびｖｂは、体温測定開始時の計測データを利用して求めることが出来る。通常、体温計は、室温２５℃程度に保管されているので、体温計を体表面に装着すると、直ちに３７℃程度の深部体温に向って単調に温度が増加する。この時の温度上昇の時定数から未知パラメータｖｂの初期値ｖｂ０を、温度上昇の飽和値から未知パラメータＴｂ０を得ることができる。
【００６０】
以上のような計算手順で未知パラメータＴｂ、ｖｂ、ｖｅを求めることが出来て、これら未知パラメータと温度計則データから深部体温Ｔｂの時間変化を計算することが出来る。数式３を深部体温Ｔｂについて解くと数式７になる。
【００６１】
【数７】
2009222543.tif 000011
【００６２】
すなわち、体温測定データＴｓ、Ｔｅ、およびＴｓの時間微分から深部体温Ｔｂの時間変化を計算することが出来る。
【００６３】
本実施形態では、計算を簡略化するため、未知パラメータＴｂ、ｖｂ、ｖｅを最小二乗法により求めたが、原理的には伝熱回路の回路定数を求めてから深部温度を計算していることに他ならない。
【００６４】
数式７の右辺第３項は、体表面温度Ｔｓの時間微分の寄与であり、平衡状態に近い場合はゼロに近づく。逆に平衡状態から遠くて温度変化が大きい場合は、大きくなる。この時間微分の項は、伝熱回路を集中定数で近似表現したための影響により、非平衡状態では、誤差を含みむので、意識的に時間微分の寄与を調整することで、深部体温の推定精度を上げることが出来る。
【００６５】
以上の手順を図１６にまとめる。
Ｓ１：  体温計を体表面に貼り付け、体温を計測しデータ（表１）を作成し
Ｓ２：  体温計測データ（表１）から未知パラメータｖｂ、ｖｅの初期値ｖｂ０        、ｖｅ０を推定する。
Ｓ３：  体表面温度Ｔｓの時間微分と体表面温度Ｔｓ、および環境温度Ｔｅのデ        ータテーブル（表２）を作成し、数式３を観測方程式として初期値ｖｂ        ０、ｖｅ０を用いて、非線形最小二乗法により、未知の等価定数Ｔｂ、        ｖｂ、ｖｅを求める。
Ｓ４：  求めた等価定数ｖｂ、ｖｅとデータテーブル（表２）を使い、数式７か        ら深部体温Ｔｂの時間変化を計算する。
Ｓ５：  得られた深部体温Ｔｂを表示装置に表示する。
【００６６】
本発明は２つの温度検出手段を用い、非平衡状態における体表面温度Ｔｓおよび環境温度Ｔｅから、温度プローブの伝熱回路の等価定数を推定して深部体温を推定することが可能である。したがって、プローブ本体の熱抵抗Ｒｅや生体の熱抵抗Ｒｂ、体表面近傍の熱容量Ｃが未知であっても深部体温を推定することが可能となる。
【００６７】
この体温計を用いて、深部体温を連続モニターする場合を次ぎに説明する。
【００６８】
本実施形態では本体２の形状は円盤状、あるいは矩形状としてその中央部に温度検出手段を配したが、形状は楕円形や長方形、さらには任意形状でもよく、場所も中央に限るものではない。
【００６９】
また、本実施形態では図１に示す断熱材７が、体表面温度Ｔｓおよび環境温度Ｔｅの変化を緩やかにする働きがあり、これにより、数式７を用いて深部体温を求める際の、微分項の誤差を小さくすることができる。従って、断熱材５は本体２に比較して高い熱抵抗を有する事が好ましい。
【００７０】
断熱材としてはウレタンやポリスチレン等の発泡樹脂が適しているが、綿、羊毛などの天然素材を用いることもできる。
【００７１】
また、本実施形態では、第1の温度検出手段３Ａと第２の温度検出手段３Ｂは本体表面に埋め込まれているが、図２に示すように、本体の上下に金属板や、熱伝導性粒子を練りこんだゴムシートなどの熱伝導層１０３Ａ、１０３Ｂを配置して、本体の広い面積全面での平均的な温度を計測するようにしてもよい。いづれの構造においても、図７に示す等価的な伝熱回路に近似したときの等価定数を求めて深部体温を推定するため、構造的な違いがあっても同様の計算方法を用いることが可能である。
【００７２】
また、本実施形態では、温度検出手段は本体を挟んで上下に1対配置しているが、1対に限られず、複数対の温度検出手段を備え、それぞれの対について深部体温を推定して、その平均を求めてもよい。
【００７３】
（第２の実施形態）
図３は本発明の体温計の第２の実施形態の測定部の構造を示す図である。第１の実施形態と異なり温度検出手段を２対配置したものである。本体２は中心部８の熱抵抗が外周部とは異なる素材を用いて構成され、中心部に一対の温度検出手段、すなわち、第1の温度検出手段３Ａおよび第２の温度検出手段３Ｂと、外周部にもう一対の温度検出手段、すなわち、第３の温度検出手段４Ａ、第４の温度検出手段４Ｂを配置している。温度検出手段３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂはそれぞれ熱伝導層１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂの上に配置され、上下の熱伝導層で挟まれた領域の平均的な温度を計測できるようになっている。
【００７４】
本実施形態では、本体２の中心部８の熱伝導率を外周部と変えることで、体表面温度および環境温度がお互いに異なる条件下で共通の深部体温を推定することによって、以下に説明するように推定精度を向上することが可能となる。
【００７５】
図８は、第２の実施形態の体温計が生体に貼り付けられた状態での温度変化を説明するための伝熱回路を示している。第１の実施形態と同様、熱伝導度の逆数を抵抗で、熱容量を容量で、熱源を電圧源で表し、近似的に集中定数回路で表現している。生体の深部体温を熱源Ｔｂ、本体２の中心部８に配置した第１の温度検出手段３Ａで検出された温度を表面温度Ｔｓ１、第２の温度検出手段３Ｂで検出された温度を環境温度Ｔｅ１とし、本体２の外周部分は第３の温度検出手段４Ａで検出された温度を外周表面温度Ｔｓ２、第４の温度検出手段４Ｂで検出された温度を外周環境温度Ｔｅ２とする。
【００７６】
生体深部から体表面までの等価的な熱抵抗は中心部と外周部でそれぞれＲｂ１、Ｒｂ２とし、本体２の中心部の厚さ方向の等価的な熱抵抗をＲｅ１、外周部８での熱抵抗をＲｅ
２とし、中心部の第1の温度検出手段３Ａ近傍の本体および生体からなる熱容量をＣ１、外周部での熱容量をＣ２としている。
【００７７】
図８に示す伝熱回路が熱平衡状態に達した状態での深部体温Ｔｂは温度Ｔｓ１、Ｔｅ１、Ｔｓ２およびＴｅ２、伝熱回路の等価定数Ｃ１およびＣ２ならびに熱抵抗Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｅ１およびＲｅ２を用いて数式８ａおよび８ｂのように表現できる。
【００７８】
【数８ａ】
2009222543.tif 000012
【００７９】
【数８ｂ】
2009222543.tif 000013
【００８０】
第１の実施形態と同様、伝熱回路の等価定数を体温の計測値の変化の様子から推定することによって、等価定数をあらかじめ知る事なしに深部体温を推定する。表３は体温測定を開始してから、時間の経過に対する温度Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｅ１、Ｔｅ２の変化の様子を表した体温計測データである。このとき、体表面温度Ｔｓ１の時間微分ｄＴｓ１／ｄｔおよび外周体表面温度Ｔｓ２の時間微分ｄＴｓ２／ｄｔは熱伝導理論より、数式９ａおよび９ｂで表すことが可能である。
【００８１】
【表３】
2009222543.tif 000014
【００８２】
【数９ａ】
2009222543.tif 000015
【００８３】
【数９ｂ】
2009222543.tif 000016
【００８４】
ここで、速度定数ｖｂ１、ｖｂ２、ｖｅ１、ｖｅ２はそれぞれ数式１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄのように定義する。
【００８５】
【数１０ａ】
2009222543.tif 000017
【００８６】
【数１０ｂ】
2009222543.tif 000018
【００８７】
【数１０ｃ】
2009222543.tif 000019
【００８８】
【数１０ｄ】
2009222543.tif 000020
【００８９】
体温計測データは数式９ａおよび９ｂに従って変化しているので、観測方程式として数式９ａ、９ｂの両方を用いた最小二乗法等の数学的手段を用いることで、未知数であるＣ１、Ｃ２、ｖｂ１、ｖｂ２、ｖｅ１、ｖｅ２を求めることができる。すなわち、本実施形態では、２対の温度計測データから共通の深部体温Ｔｂを推定することになるので、温度推定精度を向上させることができる。
【００９０】
第１の実施形態と同様、体表面温度Ｔｓ１およびＴｓ２の時間微分データは体温計測データから計算し、ある一定時間内において深部体温Ｔｂは一定であると仮定する。
【００９１】
第１の実施形態と同様に、未知数Ｔｂとｖｂ１、ｖｂ２の初期値としてＴｂ０とｖｂ０１、ｖｂ０２を元に繰り返し最小二乗法計算を行うことで、未知のパラメータ、すなわち
伝熱回路の回路定数を得ることが出来る。
【００９２】
未知定数Ｔｂ、ｖｂ１、ｖｅ１、ｖｂ２、ｖｅ２が求まれば、この定数を用いて、深部体温Ｔｂの時間変化を計算することが出来る。数式９ａおよび９ｂを深部体温Ｔｂについて解くと、Ｔｂについても数式１１ａ、数式１１ｂに示すように２つの式が得られる。
【００９３】
【数１１ａ】
2009222543.tif 000021
【００９４】
【数１１ｂ】
2009222543.tif 000022
【００９５】
２つの深部温度は本来、一致する筈であるが、計算に用いた伝熱回路があくまで近似であることでから誤差を生じている。深部体温としては、２つの深部温度の平均を計算することで誤差を減らすことが出来る。逆に、２つの深部温度が一致していれば、深部体温の推定結果の信頼性が高い事が期待でき、その指標として利用することが出来る。
【００９６】
本実施形態は、複数対の非平衡状態における体表面温度および環境温度のデータから、共通の深部体温を推定するため、第１の実施形態より高い精度で深部温度を推定することが可能である。
【００９７】
また、本実施形態では、２対の温度検出手段を用いたが、３対以上の複数の温度検出手段に拡張することも容易であり、さらに深部体温の推定精度を向上することが可能である。３対の温度検出手段を設ける場合は、同心円状に中心、中間、外周での温度を計測してもよいし、熱伝導層を設けず、任意の３点で、それぞれ回路定数がことなる（熱抵抗が異なる）ような配置をすることも可能である。
【００９８】
また、本実施形態では、本体２の中心部８と外周部は同じ厚さの素材を用いているが、図４に示すように、中心部と外周部で同じ素材を用いて、その厚さを変化させることで熱抵抗を変化させてもよい。
【００９９】
また、本体２の中心部は厚く、周辺部にかけて徐々に薄くするような形状を用いることも可能である。さらには、任意の形状であっても伝熱回路の定数が異なる形状であれば用いることが可能である。
【０１００】
図５は、本体２および中心部８と外周は本実施形態と同様であるが、上面の熱伝導層を第２の温度検出手段３Ｂおよび第４の温度検出手段４Ｂで共通化したものである。この場合、環境温度Ｔｅ１およびＴｅ２が同一になり、第２の温度検出手段３Ｂまたは第４の温度検出手段４Ｂのどちらかを省くことが可能になる。この時の伝熱回路は図９に示すように環境温度がＴｅに共通化される。深部体温の推定に関しては、本実施形態においてＴｅ１とＴｅ２の代わりにＴｅを共通して用いることで容易に計算可能である。
【０１０１】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態は、体温計プローブの構造は図３あるいは図４に示した第２の実施形態と同じものを用いるが、モデル化した伝熱回路は図８に示した第２の実施形態のものとは異なる。図１０に本実施形態の伝熱回路を示す。図７との違いは、中央体表面温度Ｔｓ１と、周辺体表面温度Ｔｓ２の間に、熱抵抗Ｒｘが存在していることである。この熱抵抗は、第１の温度検出手段３Ａを搭載した熱伝導層１０３Ａと第３の温度検出手段４Ａを搭載した熱伝導層１０４Ａの間の体表面近傍の生体および本体２の中央部２Ａおよび周辺部の等価的な熱抵抗である。第１の温度計測手段３Ａ、第３の温度検出手段４Ａおよび熱抵抗Ｒｘ以外は図７の説明と同じなので詳細は省略する。
【０１０２】
第１の実施形態と同様、伝熱回路の等価定数を体温の計測値の変化の様子から推定することによって、等価定数をあらかじめ知る事なしに深部体温を推定することが可能である。体表面温度Ｔｓ１の時間微分ｄＴｓ１／ｄｔおよび外周体表面温度Ｔｓ２の時間微分ｄＴｓ２／ｄｔは熱伝導理論より、数式１２ａおよび１２ｂで表すことが可能である。時定数の逆数ｖｂ１、ｖｂ２、ｖｅ１、ｖｅ２、ｖｘ１、ｖｘ２は数式１３ａ、数式１３ｂ、数式１３ｃ、数式１３ｄ、数式１３ｅ、数式１３ｆに示す。
【０１０３】
【数１２ａ】
2009222543.tif 000023
【０１０４】
【数１２ｂ】
2009222543.tif 000024
【０１０５】
【数１３ａ】
2009222543.tif 000025
【０１０６】
【数１３ｂ】
2009222543.tif 000026
【０１０７】
【数１３ｃ】
2009222543.tif 000027
【０１０８】
【数１３ｄ】
2009222543.tif 000028
【０１０９】
【数１３ｅ】
2009222543.tif 000029
【０１１０】
【数１３ｆ】
2009222543.tif 000030
【０１１１】
本実施形態においては、中央体表面温度Ｔｓ１と、周辺体表面温度Ｔｓ２との間に熱流経路を熱抵抗Ｒｘとして取り入れることで、両者（Ｔｓ１とＴｓ２）の間に関連性が生じることになる。数式１１ａ、１１ｂから体表面温度Ｔｓ１とＴｓ２の関係を解くと、数式１４が得られる。数式１４には深部体温Ｔｂが含まれていないことが注目すべき点である。すなわち、数式１４を観測方程式として用いることで、深部体温Ｔｂとは無関係に等価定数ｖｂ１、ｖｂ２、ｖｅ１、ｖｅ２、ｖｘ１、ｖｘ２を最小二乗法により求めることが可能である。これは、第１の実施形態および第２の実施形態で必要となっていた仮定「深部温度Ｔｂがある一定時間内は一定である」を必要としないため、より正確な未知パラメータ、すなわち回路定数を求めることが可能である。
【０１１２】
【数１４】
2009222543.tif 000031
【０１１３】
非線形最小二乗法の繰り返し計算のための未知パラメータの初期値は、第１の実施形態と同様に、得る事ができる。その初期値を用いて未知パラメータｖｂ１、ｖｂ２、ｖｅ１、ｖｅ２、ｖｘ１、ｖｘ２が求まれば、この定数を用いて、深部体温Ｔｂの時間変化を計算することが出来る。数式１１ａおよび１１ｂを深部体温Ｔｂについて解くと、Ｔｂについても１つの式が得られ、これを数式１５に示す。
【０１１４】
本実施形態によれば深部体温とは独立に未知パラメータ、あるいは回路定数を全て求めることが可能となり、より精度の高い深部体温を推定することが可能である。
【０１１５】
また、本実施形態において、図５に示すプローブ構造を用いた場合は、環境温度Ｔｅ１およびＴｅ２の代わりに共通の環境温度Ｔｅを用いることで深部体温の推定が可能である。
【０１１６】
深部体温Ｔｂとは無関係に、回路定数を求めることが出来る類似する伝熱回路の例を図１２および図１３に示す。
【０１１７】
図１２の例は、体表面温度Ｔｓ１が本体を挟んで対向する面での環境温度Ｔｅ１だけでなく、Ｔｅ２からも、同時にＴｓ２はＴｅ２だけでなくＴｅ１からも温度の影響も受けているとしてモデル化したものである。
【０１１８】
図１３の例は、本体の上面側において、同心円状に３ヶ所の温度を測定して、それぞれＴｅ１、Ｔｅ２、Ｔｅ３とした時の伝熱回路である。
【０１１９】
図１３の伝熱回路に相当するプローブの構造を図６に示す。本体中心部の一対の温度検出手段３Ａおよび３Ｂと、本体外周部にもう一対の温度検出手段４Ａ、４Ｂを配置し、さらに本体上面側の温度検出手段３Ｂと４Ｂの間に別の検出手段１０５および熱伝導層１０６を配置している。
【０１２０】
ここで一対の温度検出手段４Ｂおよび４Ｂは本体を挟んで対向した位置からずれているが、伝熱回路としては図６に示す回路でモデリングすることが可能であり、ずれた状態に回路定数を求めることで深部体温を計算することが可能である。
【０１２１】
この様に、本実施形態においては、一対の温度検出手段を本体を挟んで対向して配置する必要は必ずしも必要ではなく、本体の体表面側と本体表面側に複数の温度検出手段を設
置し、対応する伝熱回路をモデリングすることで深部体温を求めることが可能である。このように複数の温度検出手段を設置した場合は、体表面側温度検出手段と本体上面側温度検出手段との間の複数の組み合わせからなる熱流経路と、体表面側温度検出手段同士の間の複数の組み合わせからなる熱流経路をモデル化することで、深部体温Ｔｂとは独立して未知パラメータを求めることが可能となり、かつ温度検出手段の数が増えることで、よりより正確にプローブの伝熱回路を表現することが可能である。
【０１２２】
さらに、本体プローブの体表面と上面の温度だけでなく、本体の内部における温度を測定してモデリングすることも容易である。本体内部の温度を用いてモデリングした場合は、生体側の時定数と、本体側の時定数がより明確に分離しても求めることが可能になり、より正確な深部体温の推定が可能となる。
【０１２３】
（第４の実施形態）
図１５は本発明の体温計の第４の実施形態の回路ブロックを示す図である。図１４における演算手段１０と温度表示手段１２の間のデータのやり取りを無線化することで、温度表示手段１２を分離して任意の場所に設置できるようにした形態である。測定プローブ１側は演算手段１０Ｔで予備的な演算処理、例えば計測データの平均化などを行って得られたデータを送信手段１３を用いて搬送波を変調し、アンテナ１４から電波として送信する。表示装置４０側ではアンテナ１５で受信した電波を受信手段１６でデータに復調し、演算装置１０Ｒで深部体温を求め、結果を表示手段１２に表示する。測定プローブ１側の回路は制御回路１１Ｔで制御し、表示装置４０側の回路は制御手段１６Ｒで制御する。無線には、生体への電磁波の影響が小さい微弱な電波を使うことが望ましい。周波数は、アンテナの小型化に有利なＵＨＦ帯、例えば３００から９００ＭＨｚ帯が適している。搬送波の変調方式は、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｉｎｇ）やＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｉｎｇ）方式が回路が容易で適している。演算手段１０は、測定プローブ側に搭載されているが、一部あるいは、すべての機能を分離して表示手段側に搭載してもよい。ただし、体表面温度が平衡状態に到達したかどうかを判断して、その結果により温度測定のタイミングを変えたり、急激な温度変化を生じた際に温度測定のタイミングを短くする等の処理を実現するには、測定プローブ側に演算手段の一部あるいは全部を搭載しておくことが望ましい。
【０１２４】
環境温度検出手段５０と環境湿度検出手段５１は表示装置を設置してある場所の温度および湿度を測定し、表示手段１２に表示する。環境温度および環境湿度を体温と同時にグラフ表示することで体温変化への影響を読み取ることが出来る。
【０１２５】
同一周波数で複数の測定プローブ１の同時使用を可能にするためは、固有の認識番号を与え、測定データと一緒に送信するようにする。表示装置側では、認識番号によって発信元の測定プローブを識別することが可能になる。データ送信のタイミングをランダムにすることで、複数測定プローブから混信を防ぐことが可能である。もちろん測定プローブ毎に使用する周波数を変えても良い。その場合は、表示装置４０は、一定時間毎に使用した周波数を走引する必要がある。
【実施例】
【０１２６】
本発明の実施例を図面を用いて説明する。図１８および図１９は測定プローブ１の構造を示す図である。図１８は測定プローブ１の平面図を示し、Ａ−Ａ’部分の断面図を図１９に示す。構造は第３の実施形態を基本にしており、第４の実施形態に記載の無線化に対応させたものである。本体２は直径４０ｍｍ、中心部厚さ６ｍｍ、周辺部厚さ３ｍｍの発泡ゴムシートを用いた。回路基板２０は電子部品を実装した厚さ０．１ｍｍの両面フレキシブル基板であり、本体２の表面を包むように上面側と裏面（体表面）側に位置Ｂ−Ｂ’およびＣ−Ｃ’部分で折り曲げて接着されている。第１から第４の温度検出手段３Ａ、３
Ｂ、４Ａ、４Ｂはそれぞれ、フレキシブル基板上の銅箔配線パターンを利用した熱伝導層１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂの上に配置されている。
【０１２７】
その他必要な回路を1チップ化したＩＣ２１、二次電池２２、水晶振動子２３が搭載されている。温度検出手段３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂは両面配線を利用して、熱伝導層１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂとは電気的に絶縁された状態でＩＣ２１に接続されている。断熱材７には厚さ５ｍｍの発泡ゴムを用い、回路基板２０と本体２を覆うように接着した。測定プローブ１を体表面に貼り付けるため、本体２の体表面側にはシリコーンを原材料とした自己粘着性ゲル８を塗布した。自己粘着性を持つため、測定プローブを体表面から何度でも剥がしたり、貼り付けたりすることが可能である。温度検出手段も含めて、電子部品は生体に触れない構造となっている。接着面はシリコーン系の素材であるため、生体に対する安全性が高い。
【０１２８】
次に本実施例の、回路ブロックを図２０を用いて説明する。基本構成は、第４の実施形態と同じである。温度検出手段３Ａ、３Ｂ、４Ａおよ４Ｂには、抵抗値１０ＫΩ、サイズ１．０×０．５×０．５ｍｍのチップサーミスタを用いた。サーミスタと同じ抵抗値をもつチップ抵抗をサーミスタと直列接続して電源−グランド間に配線し、電源電圧をサーミスタと抵抗で分圧した信号をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータを用いて１０ｂｉｔデジタル信号に変換した。デジタル信号に変換された信号は、あらかじめ取得しておいた校正データを用いて、演算手段１０により０．００１℃の分解能で温度へ変換し、送信手段１３および送信アンテナ２４で無線送信した。無線には３１５ＭＨｚの微弱電波を用い、ＡＳＫ変調を行った。制御手段１１は、８ｂｉｔのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用い、温度検出のタイミングと演算手段、送信手段を制御した。温度測定間隔は、１０秒に１回のタイミングで行った。
【０１２９】
本実施例の回路ブロックにおいて、第３の実施形態との違いは蓄電手段として二次電池２２を搭載して、電磁誘導を用いて非接触で充電が可能な点である。二次電池２２には直径１２ｍｍ、厚さ１．６ｍｍの３Ｖリチウムコインバッテリーを用いた。
【０１３０】
充電は、電力送信手段１７で発生させた１３．５６ＭＨｚの高周波電流を電力送信コイル１９に流して電磁界を発生させ、測定プローブ１を電力送信コイル１９の近傍に近づけることで、電力受信コイル２５に電磁誘導で高周波電流を誘起し、電力受信手段１８で整流後、二次電池２２に充電する。
【０１３１】
測定プローブ１の動作時間を延ばすために、温度測定中およびデータを無線送信している時以外は、不要回路の電源を切って低電力化した。
【０１３２】
体温計ＩＣ２１には、図９に示す実施例の演算手段１０、制御手段１１Ｔ、送信手段１３、電力受信手段１８の各回路が搭載されている。送信アンテナ１４および電力受信コイル２５は、フレキシブル基板の配線パターンを用いて形成した。表示装置４０は受信手段１５、表示手段１２、制御手段１６および電力送信手段１７と電力送信コイル１９から構成されている。
【０１３３】
図２１は、表示装置４０の外観を示す図である。表示装置には、受信アンテナ１４、体温グラフ表示部４１、スピーカー４５、動作モード切替用のスイッチ４６、測定プローブ１を未使用時あるいは、充電時に格納する測定プローブ格納部４７がある。測定プローブ格納部４７に測定プローブ１を格納すると、自動的に体温測定は機能を停止し、二次電池２２が充電されるように構成されている。格納部４７から測定プローブを取り出すと、自動的に体温測定を開始し、演算手段１１Ｔで深部体温を演算により求めて、得られた深部体温データを送信手段１３を用いて送信し、結果を体温表示装置４０の体温グラフ表示部
４１に表示する。
【０１３４】
次に、体温測定が自動的に開始されてから、温度計測を開始し、深部体温を演算により求めるまでの動作を図１７のフローチャートを用いて説明する。深部体温の推定には、第３の実施形態で説明した手法を用いる。すなわち、図９に示す伝熱回路を用いて温度計測データより未知の回路定数を最小二乗法により推定し、得られた回路定数から深部体温を演算により求める。最小二乗法の観測方程式には数式１４を用い、深部体温Ｔｂの計算には数式１５を用いる。
【０１３５】
【数１５】
2009222543.tif 000032
【０１３６】
（ステップＳ１）
プローブ１側の制御手段１１Ｔにより温度検出手段３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂを用いて各部の温度を1秒に1回測定し、１０回分の平均値を演算装置１０Ｔで求めて１０秒に１回の時間間隔で表示装置４０へ送る。
（ステップＳ２Ａ、Ｓ２Ｂ）
表示装置４０側では受信した温度計測データを演算手段１０Ｒに送り、最初に最小二乗法で深部体温を計算するために必要な初期値を求める。初期値は、測定開始後に一度だけ求めればよいので、ステップＳ２Ａですでに初期値を持っているかどうかの判断を行い、初期値がない場合に初期値の推定を行う。
【０１３７】
初期値を求めるには、プローブ１の温度が測定開始前の環境温度（通常、０℃〜３０℃の範囲、代表的には２５℃程度）から、体表面に貼り付けた後に体温で暖められてある一定値に飽和するまでのプローブ各部の温度変化の時定数を利用する。従って、初期値を求めるのに充分な量、例えば最初の５分間は初期値を求めるために体温計測データを収集する。この初期値用のデータ収集期間は、深部体温を求めることが出来ないので、表示装置には、測定したプローブ各部の温度を体温グラフ４２として表示する。この際、深部体温ではなくプローブの測定温度そのものであることが区別できるよう、グラフは点線で表示し、メッセージ表示部４４はプローブの測定温度である旨を表示する。
【０１３８】
初期値は数式１３ａから数式１３ｆに示すようにここで求めた時定数の逆数を用いる。初期値は全部で６個（ｖｂ１、ｖｅ１、ｖｘ１、ｖｂ２、ｖｅ２、ｖｘ２）必要となるが、初期値の精度はあまり高い必要はなく、第１の温度検出手段３Ａから得た初期値を他のすべての初期値として代用することが可能である。
（ステップＳ３Ａ、Ｓ３Ｂ）
ステップＳ２Ｂで求めた初期値と、温度計測データおよびその時間微分から最小二乗法
により回路定数を求める。体表面温度Ｔｓ１およびＴｓ２の時間微分データは、ある時間に対して、その前後の複数のデータから温度の傾きを求める。典型的には前後１分から１０分程度のデータから求める。最小二乗法は、繰り返し計算を行い誤差が十分小さくなったところで繰り返しを終了する。誤差が規定の値に達しないか、あるいは計算が発散してしまう場合は、初期値の精度が不足していると判断して、ステップ２Ｂに戻り初期値の計算をやり直す。計算が収束した場合は、得られた回路定数を次の計算の初期値として保存しておく。
（ステップ４）
ステップ３で求めた回路定数と、これまでに得られている温度計測データを用いて時間経過に対する深部体温の変化を数式１５に従って演算する。
（ステップ５）
ステップ４で得られる深部体温は、測定開始から現在までのすべての測定に対して、深部体温が計算できるので、いままで体温グラフ表示部４１に表示されていたデータを一旦消去してから表示を行う。あるいは、すでに表示されている深部体温と、新たに得られた深部体温の平均値を表示することも出来る。
（ステップ６）
測定プローブ格納部４７に測定プローブ１が格納された場合は、深部体温の表示を終了して、その旨メッセージを表示する。プローブ１が格納されていない場合は、引き続きステップＳ１から繰り返す。
【０１３９】
以上の説明したように、初期値を取得するまでの時間は、体温グラフが点線で表示され、取得後は、深部体温が実線で表示される。
【０１４０】
メッセージ表示部４４には深部体温が得られているかどうかの情報や、急激な温度低下が生じた際のメッセージを表示し、急激な温度の上昇が生じた場合は、発熱の危険を報知するためのメッセージが表示されると同時に、同時にスピーカ４５からは音声メッセージが発せられる。スイッチ４６を切り替えることで、緊急性の高いメッセージ以外の音声メッセージを停止することができる。また、測定プローブ１を格納部４７から取り外した際に、二次電池２２の充電が不足している場合も、充電不足のメッセージを発する。表示装置４０に時計機能を持たせることも可能である。
【０１４１】
次に、測定プローブ１と表示装置４０の連係動作をフローチャートで説明する。
【０１４２】
図２２は本実施例の体温計の動作を説明するためのフローチャートである。左側のフローチャートが測定プローブ１の動作を示し、右側が表示装置の動作を示している。測定プローブおよび表示装置の動作は、ループ５１およびループ５２を無限にループとしている。
【０１４３】
はじめに、測定プローブ１の二次電池２２が充電されている状態での動作を説明する。測定プローブ１はステップＳＴ１で充電完了かどうかを自身で検査する。今は充電された状態なのでステップＳＴ４へ進み、無線を通じて表示装置４０に充電完了信号を送り次のステップに進む。ステップＳＴ５では、表示装置４０からのビーコン信号が受信できたかを調べ、もし過去一定時間（ビーコン周期）以内に受信されていたら、測定プローブ１が格納状態にあると判断して、次のステップＳＴ６の温度測定をキャンセルしてループ５１の1周を終了する。ステップＳＴ５でビーコンが受信されていなかった場合は、測定プローブが体に貼り付けられていると判断し、ステップＳＴ６で体温を測定しデータを表示装置に送信してループ５１の1周が終了する。
【０１４４】
ビーコン信号は、電力送信手段１７から送られてくる二次電池充電用の高周波信号を利用する。ステップＳＴ６で温度測定データを送信する際、およびステップＳＴ２での充電
要求を送信する際には、それ以前にビーコンを受信したかどうかの情報も併せて送信することで、表示装置４０に格納状態にあるかどうかを通知する。この処理をビーコンのアンサーバック処理と呼ぶ。
【０１４５】
表示装置４０では、ステップＳＲ１で充電完了の信号を受けていたので、次のステップＳＲ４へ進む。ＳＲ４ではビーコン信号を発信する。ビーコン信号は、一定時間間隔で電力送信手段１７を動作させることで実現している。次にステップＳＲ５で体温データを受信する。もしデータが受信できたら、ステップＳＲ６で受信中のメッセージを表示し、ステップＳＲ７で体温判定、すなわち熱平衡状態にあるかどうかを判定し、ステップＳＲ８で体温表示とグラフ表示を更新し、ステップＳＲ９で必要なメッセージを判定して表示する。以上で表示装置４０のループ５２の1周分の処理を終了する。
【０１４６】
次に測定プローブ１の二次電池２２の充電が完了していない場合を説明する。充電が完了していない場合は、ステップＳＴ２で充電要求を無線通信経路で送信して、ステップＳＴ３で充電用の高周波を電力受信手段１８が受信していれば、二次電池２２を充電する。もし、測定プローブ１が格納状態になければ充電用高周波は受信できないので充電は行われない。
【０１４７】
表示装置が充電要求信号を受け取った場合は、ステップＳＲ２で直ちに充電メッセージを表示して電力送信手段１７を動作させる。充電メッセージの際、ビーコンのアンサーバック情報をもとに、格納時は、「充電中」のメッセージを、非格納時は「至急プローブを格納して充電してください」のメッセージを表示する。
【０１４８】
以上説明した処理により、測定プローブ１は電源スイッチがなくても自動的に体温測定をオンオフすることが出来る。また、メッセージ通りに操作すれば、測定プローブ１の二次電池２２を常に充電状態に維持できる。
【０１４９】
表示装置は本実施例では移動可能な据え置き型であるが、腕時計型にして被測定者自身が身につけて使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】本発明の体温計の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の体温計の第１の実施形態の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の体温計の第２および第３の実施形態の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の体温計の第２および第３の実施形態の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の体温計の第２および第３の実施形態の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の体温計の第３の実施形態の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の体温計の伝熱回路を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の体温計の伝熱回路を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の体温計の伝熱回路を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の体温計の伝熱回路を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の体温計の伝熱回路を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態の体温計の伝熱回路を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態の体温計の伝熱回路を示す図である。
【図１４】本発明の体温計の回路ブロックを示す図である。
【図１５】本発明の体温計の第４の実施形態の回路ブロックを示す図である。
【図１６】本発明の体温計の動作を説明するフローチャートである。
【図１７】本発明の体温計の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】本発明の体温計の実施例の構造を示す平面図である。
【図１９】本発明の体温計の実施例の構造を示す断面図である。
【図２０】本発明の体温計の実施例の回路ブロックを示す図である。
【図２１】本発明の体温計の実施例の表示装置の概観を示す図である。
【図２２】本発明の体温計の実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１５１】
１  測定プローブ
２  本体
３Ａ  第１の温度検出手段
３Ｂ  第２の温度検出手段
４Ａ  第３の温度検出手段
４Ｂ  第４の温度検出手段
１０３Ａ、１０３Ｂ、１０４Ａ、１０４Ｂ、１０６  熱伝導層
５  生体
６  体表面
７  断熱材
１０、１０Ｔ、１０Ｒ  演算手段
１１、１１Ｔ、１１Ｒ  制御手段
１２  表示手段
１３  送信手段
１４  送信アンテナ
１５  受信アンテナ
１６  受信手段
１７  電力送信手段
１８  電力受信手段
１９  電力送信コイル
２０  回路基板
２１  ＩＣ
２２  二次電池
２３  水晶振動子
２５  電力受信コイル
２６、２７  プリント配線
４０  表示装置
４１  体温グラフ表示部
４２  体温グラフ
４３  体温表示
４４  メッセージ表示
４５  スピーカー
４６  スイッチ
４７  測定プローブ収納部
５０  環境温度検出手段
５１  環境湿度検出手段
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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