JP4207470B2

JP4207470B2 - Electronic thermometer

Info

Publication number: JP4207470B2
Application number: JP2002173308A
Authority: JP
Inventors: 宗雄時田; 聡中嶋; 茂巻田
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 2001-06-18
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-06-13
Also published as: JP2003075262A

Description

【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】

【００２６】
これをｄＴ_１／ｄｔについて整理すると、
【数２】

が得られる。ここで、前式（数１）でｄｘはｈ_１、ｈ_２とおけるので、ω_１＝λ_１／（ρｃｈ_１ｈ_２），ω_２＝λ_２／（ρｃｈ_２ ^２）である。
【００２７】
ここで、Ｔ_１，ｄＴ_１／ｄｔ，Ｔ_２が得られれば、深部温度Ｔ_ｂ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Ｔ_１，ｄＴ_１／ｄｔ，Ｔ_２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、Ｔ_１，ｄＴ_１／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、Ｔ_２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、Ｔ_１，ｄＴ_１／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）、Ｔ_１，Ｔ_２，ｄＴ_１／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、Ｔ_１，Ｔ_２，ｄＴ_１／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Ｔ_１，ｄＴ_１／ｄｔ，Ｔ_２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Ｔ_０の可変温度ヒータ１０から、異なる熱伝導率λ_１，λ_２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Ｔ_１，Ｔ_２、熱流束ｑ_１，ｑ_２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Ｔ_ｂ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λ_ｂ、生体の温度伝導率をα_ｂ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】

が得られる。ここで、
【数４】

を用いて上式を整理すると、
【数５】

が得られる。ここで、Ｔ_０を消去することで、Ｔ_ｂ，Ｔ_１，Ｔ_２，ｄＴ_１／ｄｔ，ｄＴ_２／ｄｔの関係式が得られ、
Ｔ_１，Ｔ_２，ｄＴ_１／ｄｔ，ｄＴ_２／ｄｔを測定することにより、Ｔ_ｂ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Ｔ_０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Ｔ_１，熱流束ｑ_１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Ｔ_ｂ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】

が得られ、これをＴ_ｂについて整理すると、
【数７】

となる。
ここで、Ｔ_ｂ＝Ｂ，Ｔ_１＝Ｙ，−ｈ／λ＝Ａ，ｑ_１＝Ｚとおくと、
【数８】

と表されるので、２個以上のＺ，ＹからＢ（すなわちＴ_ｂ）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】

から、
【数１０】

が得られる。
ここで、Ｔ_ｂ＝Ｃ，Ｔ_１＝Ｙ，−ｈ／λ＝Ａ，ｑ_１＝Ｘ1，−（ｈ²／α）＝Ｂ，（ｄＴ／ｄｔ）＝Ｘ_２とおくと、
【数１１】

と表されるので、３個以上のＸ_１，Ｘ_２，Ｙから、Ｔ_ｂ（＝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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thermometer that calculates a deep temperature according to a heat conduction equation from temperature information of an in vitro surface.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, mercury thermometers and the like used for body temperature measurement normally measure the surface temperature of a living body, which is different from the deep temperature. It was necessary to wait until the temperature reached equilibrium.
[0003]
Further, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 7-119656, a method of predicting an equilibrium point by applying a mode of temperature change until the deep part temperature and the surface temperature reach equilibrium is used as a body temperature. Has also been proposed.
[0004]
As body temperature, it is preferable to directly measure the temperature inside the living body. Therefore, a method for measuring the deep temperature is required. Regarding this, there is a method generally known as an inverse problem of heat conduction as a method of estimating the deep body temperature from the surface temperature of the living body, that is, estimating the temperature at a position away from the measurement point. In particular, a solution of a method for obtaining an external temperature in a region between two points from two different temperature measurements is introduced in, for example, Masahiro Shoji, “Heat Transfer Engineering” (Tokyo University Press) p90. An electronic thermometer that estimates the temperature inside the living body using this method is proposed in WO 9850766. The electronic thermometer proposed here estimates not the surface temperature but the temperature inside the living body at high speed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the measurement is performed after waiting for the surface temperature to reach equilibrium with the deep temperature, it takes a long time of about 10 minutes to complete the measurement.
[0006]
Also, in the case of a method for predicting body temperature based on the mode of temperature change until the surface temperature and deep temperature reach equilibrium, the time required for measurement is reduced, but about 90 seconds are required. There was a limit in accuracy because it could not cope with the change sufficiently.
[0007]
In addition, the estimation method proposed in WO 9850766 is based on a temperature change due to heat conduction from a living body, and it has been necessary to once separate the thermometer from the living body in order to repeatedly measure.
[0008]
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object thereof is to provide an electronic thermometer capable of estimating the internal temperature with high accuracy and in a short time at a desired timing. It is in.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention directly measures the temperature of the outer surface of the object to be measured in real time, and based on the value thus obtained, it is not possible to directly measure the temperature to be measured such as a deep temperature. Estimate the temperature inside the body. Such an estimation method corresponds to the inverse problem of the heat conduction equation. Evaluate the heat conduction equation as a low-order equation such as a linear equation with a directly measurable physical quantity such as the temperature outside the object to be measured as a variable, and directly measure these physical quantities to determine the internal temperature such as the deep temperature. Is estimated. If at least different measured values corresponding to the number of variables are obtained, the estimation of the internal temperature is reduced to the solution of the simultaneous linear equations, so that it can be calculated accurately and in a short time.
[0010]
  The present inventionFirst temperature and secondMeasure temperaturepluralTemperature measuring means;Changing the temperature of at least one of the plurality of temperature measuring means to change the flow of heat between the measurement object and the electronic thermometer.Variable temperature heating means capable of changing the heating temperature;The first temperature measurement value measured a plurality of times and the second temperature measurement valueAn electronic thermometer comprising: an internal temperature estimating means for estimating a temperature inside a measurement object based on a temperature measurement value.
[0011]
As described above, when solving the inverse problem of the heat conduction equation and estimating the internal temperature of the measured object such as the deep temperature of the living body, at least the sum of the variables of the heat conduction equation expressed as a low-order equation However, when the electronic thermometer is continuously brought into contact with the object to be measured, the electronic thermometer and the object to be measured gradually approach thermal equilibrium. For this reason, the change of the measured value with progress of time becomes small. In the present invention, even when the electronic thermometer is continuously brought into contact with the object to be measured and approaches the thermal equilibrium in this way, the heating temperature of the variable temperature heating means is changed to change between the object to be measured and the electronic thermometer. It is possible to obtain a measurement value capable of estimating the internal temperature with high accuracy by changing the flow of heat between them and causing a new state of heat transfer to appear actively. Therefore, by driving and controlling the variable temperature heating means to change the heating temperature, it is possible to estimate the internal temperature with high accuracy in a short time at a desired timing. The drive control of the variable temperature heating means may be such that the heating temperature is continuously changed and the internal temperature can be estimated even if a measurement instruction is given at an arbitrary timing. If body temperature is measured at predetermined time intervals, the variable temperature heating means may be driven and controlled to change the heating temperature in accordance with the measurement timing.
[0012]
  Also, the abovepluralThe temperature measurement means includes first and second temperature measurement means, and includes a heat insulating material provided between the first temperature measurement means and the second temperature measurement means, and the first temperature measurement means It is preferable that the temperature of the part approximately the same as the variable temperature heating means is measured, and the second temperature measuring means measures the temperature of the part on the measured object side with a heat insulating material interposed between the variable temperature heating means. is there.
[0013]
As physical quantities that are directly measured to solve the inverse problem of the heat conduction equation, temperatures at different sites can be selected in this way. In addition, by arranging a heat insulating material between the first and second temperature measuring means, a stable thermal gradient can be formed, and the temperature can be kept at a temperature suitable for the measurement, thereby enabling more accurate measurement. It becomes.
[0014]
  Also, the abovepluralThe temperature measurement means includes first and second temperature measurement means, a first heat insulating material provided between the heating means and the first temperature measurement means, the heating means, and the second temperature. And a second heat insulating material provided between the measuring means and having a thermal constant different from that of the first heat insulating material, wherein the first temperature measuring means is the first heat measuring means with respect to the heating means. The temperature of the part on the measured object side is measured with the heat insulating material interposed therebetween, and the second temperature measuring means measures the temperature of the part on the measured object side with the second heat insulating material sandwiched with respect to the heating means. Is preferred.
[0015]
As a physical quantity that is directly measured to solve the inverse problem of the heat conduction equation, the temperature of the part sandwiching the heat insulating material having different thermal constants with respect to the heating means can be selected. In addition, by arranging a heat insulating material between the first and second temperature measuring means and the variable temperature heating means, a stable thermal gradient can be formed, and the temperature conditions suitable for measurement can be maintained. High-precision measurement is possible. Here, the thermal constant representing the heat-related characteristics includes, but is not limited to, thermal conductivity and specific heat. In addition, even when the thermal conductivity is the same, there is a case where the thickness of the substance existing between the measurement site inside the living body and the position where the temperature is directly measured has different characteristics regarding heat.
[0017]
As a physical quantity that is directly measured to solve the inverse problem of the heat conduction equation, the temperature and heat flux of the part sandwiching the heat insulating material with respect to the variable temperature heating means can be selected. In addition, a stable thermal gradient is formed by placing a heat insulating material between the variable temperature heating means and the temperature measuring means, and between the variable temperature heating means and the heat flux measuring means, and the temperature conditions are suitable for measurement. Therefore, more accurate measurement is possible.
[0018]
In addition, it is preferable that a member having a high thermal conductivity is provided at a contact portion with the measurement object.
[0019]
The probe may be in contact with the object to be measured, and the probe may have a rod shape or a plate shape.
[0020]
The probe that comes into contact with the body to be measured can have various shapes, but if the subject can maintain the state necessary for measuring body temperature, it can be used for measurement under the armpit or sublingual that is relatively close to the deep temperature. A suitable bar shape may be used, and when it is difficult for the subject to maintain the state necessary for measuring body temperature, such as an infant, it can be easily brought into contact with the skin of the subject like a plate shape. The shape can be made.
[0021]
The internal temperature estimation operation control means for controlling the internal temperature estimation operation, and the internal temperature storage means for storing the estimated internal temperature, wherein the internal temperature estimation control means performs the internal temperature estimation for a predetermined time. Estimated internal as well as at intervalstemperatureIs preferably stored in the internal temperature storage means.
[0022]
As described above, the electronic thermometer according to the present invention can measure the body temperature at an arbitrary timing even when it continuously contacts the body to be measured. By storing the values, it is possible to monitor and manage ICU and postoperative patients. In addition, by always wearing the electronic thermometer according to the present invention, it is possible to know the body temperature in real time without performing a measurement operation when fever is anxious.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
[0024]
(First embodiment)
First, the measurement principle of the electronic thermometer according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0025]
  That is, the deep temperature is Tb, the temperature and heat flux at the living body surface are T1 and q1, respectively, and the heat insulating material.9The temperature and heat flux of the part in contact with the surface of the living body through T2 and q2, the density and specific heat of the heat insulating material ρ and c, the heat conductivity of the heat insulating material λ2, the heat conductivity of the living body λ1, Assuming that the thickness h1 is the thickness h2 of the heat insulating material, from the heat quantity conservation law and the heat flux definition formula,
[Expression 1]

[0026]
DT₁When organizing / dt,
[Expression 2]

Is obtained. Where dx is h in the previous equation (Equation 1)₁, H₂Ω₁= Λ₁/ (Ρch₁h₂), Ω₂= Λ₂/ (Ρch₂ ²).
[0027]
Where T₁, DT₁/ Dt, T₂Is obtained, the deep temperature T_bCan be calculated. At this time, if T2 is changed by the variable temperature heater, T₁, DT₁/ Dt, T₂Can be changed. That is, if the deep temperature is calculated based on the temperature change due to heat conduction from the living body, if the thermometer is continuously worn, the temperature sensor and the living body approach thermal equilibrium, and the temperature change does not occur. T₁, DT₁Measurement values with different / dt cannot be obtained, and accurate depth temperature estimation becomes difficult. However, as mentioned above, T₂If the thermometer is actively changed, even if the thermometer is continuously worn,₁, DT₁/ Dt, T₂Can be obtained at an arbitrary timing, and it is possible to estimate the depth temperature with high accuracy.
[0028]
FIG. 2 shows the appearance of the electronic thermometer according to the first embodiment of the present invention.
[0029]
The electronic thermometer 1 is a main body having a substantially rectangular parallelepiped shape.2When,The probe 3 is formed so as to protrude from the main body 2 in the longitudinal direction. The user holds the main body 2 and performs measurement by inserting the probe 3 into a heel or inserting it under the tongue.
[0030]
The main unit 2 is composed of an LCD or the like, and is provided with a display unit 4 for displaying information such as measured values and a power switch 5. The probe 3 has an internal structure as schematically shown in FIG. FIG. 3 includes a cross section AA (see FIG. 2) substantially orthogonal to the extending direction of the probe 3, and shows a state in which the periphery is covered with a living body. The outer periphery of the probe 3 having a substantially circular cross section is covered with a cover 6 made of a material having high thermal conductivity such as a thin SUS material. A temperature sensor (second temperature measuring means) 7 is arranged on the inner peripheral surface of the cover 6, and a heat insulating material 9 is arranged on the inner peripheral side so as to sandwich the temperature sensor 7 between the cover 6 and the cover. The heat insulating material 9 is formed in a cylindrical shape, and the inner peripheral side is a hollow portion. On the inner peripheral surface of the heat insulating material 9, a variable temperature heater (variable temperature heating means) 10 and a temperature sensor (first temperature) are disposed at positions facing the temperature sensor 7 through the heat insulating material 9.MeasurementMeans) 8 are arranged close to each other. You may make it lead the lead wire connected to the

temperature sensors

7 and 8 and the variable temperature heater 10 through a hollow part. At this time, as the temperature sensor, for example, an IC temperature sensor using temperature characteristics of a platinum resistor, thermistor, thermocouple, transistor, or the like can be used.
[0031]
FIG. 4 is a block diagram showing an internal circuit configuration of the electronic thermometer 1.
[0032]
The electronic thermometer 1 includes a control unit 12, a drive unit 13, an A / D unit 14, a calculation unit 15, a memory 16, a power supply unit 17, a temperature sensor 7, a temperature sensor 8, a variable temperature heater 10, a power switch 5, and a display unit 4. , A buzzer 18 is provided.
[0033]
The control unit (internal temperature estimation means, internal temperature estimation operation control means) 12 is composed of a CPU or the like and controls the whole thermometer. The drive unit 13 drives the temperature sensor 7, the temperature sensor 8, and the variable temperature heater 10 based on a signal from the control unit 12. An output signal from the drive unit 13 is converted from an analog signal to a digital signal in the A / D unit 14 and input to the arithmetic unit 15. The arithmetic unit 15 performs arithmetic processing based on the digital signal from the A / D unit 14 and outputs the processing result to the control unit 12. In addition, the calculation unit 15 stores predetermined data such as a measured value such as a temperature and an estimated value of the internal temperature in the memory (internal temperature storage means) 16 and reads the data stored in the memory 16 to perform a predetermined process. . The power supply unit 17 includes a battery and supplies power to the control unit 12 and the drive unit 13. The power switch 5 turns on / off the power. The buzzer 18 emits a sound based on an instruction from the control unit 12 and notifies the user.
[0034]
With reference to the flowchart shown in FIG. 5, the process sequence in the case of measuring body temperature is demonstrated.
[0035]
First, when the power switch 5 is turned on (step 101), temperature measurement is preliminarily performed by the temperature sensor 7 or the temperature sensor 8 (step 102). Then, it is determined whether the temperature measurement value is within a predetermined measurement temperature range (for example, 5 ° C. to 45 ° C.) (step 103). Here, if the temperature measurement value is not within the predetermined measurement temperature range, a display indicating that the temperature is outside the measurement temperature is displayed on the display unit 4 (step 104), and the power is turned off (step 105). In step 103, if the measured temperature value is within the predetermined temperature range, a display indicating the completion of measurement preparation such as “READY” (see FIG. 6A) is displayed on the display unit 4 and a buzzer is sounded. The user is notified of the completion of measurement preparation (step 106). Next, the heater 10 is driven through the drive unit 13 (step 107), and T₁, T₂, DT₁/ Dt data is collected (step 108). The deep temperature is calculated based on the data collected in this manner (step 109). Next, it is determined whether or not sufficient data for measurement has been collected (step 110). If sufficient data for measurement has not been collected, the process returns to step 107 and the heater 10 is driven. In step 110, when data sufficient for measurement is collected, the measurement temperature is displayed on the display unit 4 (see FIG. 6B), and a buzzer is sounded to output the measurement result. Notification is made (step 111). When the measurement result is output, it is determined whether or not the power switch 5 is turned on (step 112). If the power switch 5 is on, the power is turned off (step 113), and the measurement process is terminated. If the power switch 5 is off, the heater 10 is turned off and a predetermined time is waited (step 114), and the process returns to step 107 to drive the heater 10.
[0036]
FIG. 7 shows details of the processing from step 106 to step 111 in the above procedure.
[0037]
After the measurement preparation completion is displayed on the display unit 4, the heater 10 is driven and T₁, T₂, DT₁/ Dt is measured a plurality of times (step 108-1), and the first deep temperature calculation process is performed (step 109-1). Here, it is determined whether or not sufficient data for measurement is collected. Whether or not sufficient data for the measurement in step 110 is collected is determined based on whether or not a plurality of consecutively calculated depth temperature values are the same (for example, up to two decimal places). . Here, only the first depth temperature calculation is performed, and there is no depth temperature calculation value to be compared. Therefore, in step 110, it is determined that sufficient data for measurement is not collected, and the process returns to step 107 ( The heater 10 is driven, data collection (step 108-2), and second and subsequent deep temperature calculation processing are performed (step 109-2). Here, it is determined whether or not a plurality of continuously calculated depth temperature values are the same (step 110), and if the plurality of continuously calculated depth temperature values are not the same, the process returns to step 107 (FIG. If it is the same, the measurement result is confirmed and output to the display unit 4 or the like (step 111).
[0038]
In the above procedure, whether or not sufficient data for measurement is collected is determined based on whether or not the calculated values of the depth temperature are continuously the same. The determination may be made based on whether or not the temperature value difference is within 0.01 ° C.
[0039]
Here, as a driving method of the heater 10 in the electronic thermometer 1 according to the present embodiment, for example, there is a method as shown in FIG.
[0040]
First, as shown in FIG. 8A, the heater 10 is repeatedly turned on and off at equal time intervals (for example, 5 seconds). In this case, the temperature of the temperature sensor 8 changes in a sawtooth shape.
[0041]
Next, as shown in FIG. 8B, the heater 10 is turned on and off repeatedly by shortening the on-time and lengthening the off-time. At this time, the temperature of the temperature sensor 8 changes in a sine wave shape.
[0042]
In addition, as shown in FIG. 8 (c), the heater 10 is kept on for a predetermined time after the heater 10 is turned off, and then repeatedly turned on / off intermittently, and then the heater 10 is turned on again for a predetermined time. Hold in the state. Next, after repeatedly turning on and off intermittently, the heater is kept off for a predetermined time, and further, driving that repeatedly turns on and off intermittently is performed. Here, of the period in which the ON / OFF is intermittently repeated with the heater being held in the ON state, the temperature of the temperature sensor 8 is intermittently ON / OFF repeatedly. The temperature of the temperature sensor 8 rises during a period in which the temperature sensor is held at a constant temperature and kept on. On the other hand, the temperature of the temperature sensor 8 is constant during the period in which the on / off is repeated intermittently, among the periods in which the on / off is intermittently repeated with the heater being held off. The temperature of the temperature sensor 8 decreases during a period in which the temperature is held and held in an off state.
[0043]
The driving method of FIG. 8 is an example, and T used for calculating the deep temperature by driving the heater 10.₁, DT₁/ Dt, T₂Therefore, the driving method of the heater 10 is not limited to the driving method described above.
[0044]
Further, timing for changing the heating temperature by intermittently repeating a waveform of one period or a part of one period as shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C at a predetermined time interval. You may make it measure according to.
[0045]
Thus, in the electronic thermometer 1 according to the present embodiment, the electronic thermometer and the living body are prevented from being in thermal equilibrium by controlling the variable temperature heater 10 and actively changing the heating temperature. Therefore, it is possible to estimate the internal temperature with high accuracy, even when measuring continuously with an electronic thermometer, or when measuring again without a sufficient time interval with an electronic thermometer. Can be estimated.
[0046]
FIGS. 9A and 9B show the external appearance of an electronic thermometer 11 according to a modification of the first embodiment. FIG. 9A is a side view of the electronic thermometer 11, and FIG. 9B is a bottom view thereof.
[0047]
The electronic thermometer 11 has a flat and substantially rectangular parallelepiped shape. On one wide surface of the electronic thermometer 11, a substantially rectangular prism-shaped probe 23 is formed so as to protrude substantially at the center of the end. On the other wide surface of the electronic thermometer 11, a display unit 4 and a power switch 5 made of an LCD are disposed at the end opposite to the probe 23. Fixed belts 24 extend from both longitudinal ends of the electronic thermometer 11. By winding the fixing belt 24, measurement can be continuously performed in a state where the probe 23 is in contact with a predetermined portion such as a forehead of a living body. For example, the display unit 4 may display the measurement value 10 minutes ago and the current measurement value side by side. If it does in this way, body temperature can be measured continuously and the change can also be recognized. In addition to monitoring and managing patients in the ICU and post-operative patients, it is always worn so that body temperature can be measured in real time without any special measurement operation when it is necessary to pay attention to fever. I can know.
[0048]
FIG. 10 is a view showing the internal structure of the probe in the BB cross section of FIG. The substantially square columnar probe 23 includes an upper surface portion 26a, a lower surface portion 26b, and a side surface portion 26c, and is covered with a cover 26 made of a thin SUS material or the like, and a temperature sensor is provided below the upper surface portion 26a of the cover 26. 7 is arranged. A substantially rectangular parallelepiped heat insulating material 29 is disposed below the upper surface portion 26a of the cover 26 with the temperature sensor 7 sandwiched between the cover upper surface portion 26a. The variable temperature heater 10 is disposed in contact with the lower surface of the heat insulating material 29, and a hollow portion 30 is formed between the heat insulating material 29 and the lower surface portion 26 c of the cover 26.
[0049]
With the electronic thermometer 11 having such a configuration, even when it is difficult to stably hold the probe under the armpit or the tongue like an infant, the probe 23 is brought into contact with a flat skin surface such as a forehead. Measurement can be easily performed. In addition, since the electronic thermometer is provided with a fixed belt, it can be always attached.
[0050]
(Second Embodiment)
The measurement principle of the electronic thermometer according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0051]
Temperature T₀From the variable temperature heater 10 with different thermal conductivity λ₁, Λ₂Temperature T of the part located on the surface side of the living body through the respective

heat insulating materials

39a and 39b₁, T₂, Heat flux q₁, Q₂By measuring the temperature T within the distance h from the surface of the living body._bAsk for. Here, the thickness of the

heat insulating materials

39a and 39b is X, and the thermal conductivity of the living body is λ._b, Α_bThen,
By including up to quadratic terms of the basic solution of the one-dimensional inverse problem of heat conduction
[Equation 3]

Is obtained. here,
[Expression 4]

If you organize the above equation using
[Equation 5]

Is obtained. Where T₀By deleting T_b, T₁, T₂, DT₁/ Dt, dT₂/ Dt is obtained,
T₁, T₂, DT₁/ Dt, dT₂By measuring / dt, T_bCan be requested.
[0052]
In this way, the temperature inside the living body, such as the deep temperature, is measured by measuring the temperature of the part in contact with the surface of the living body and the time change thereof, which is arranged via the heat insulating material having different thermal conductivity with respect to the variable temperature heater. Can be measured.
[0053]
Here, the temperature of the part in contact with the surface of the living body through heat insulating materials having different thermal conductivities and the time variation thereof are measured, and the deep temperature is estimated, but the heat insulation having the same thermal conductivity and different thicknesses is estimated. The depth temperature may be estimated by measuring the temperature of the part in contact with the surface of the living body and the change with time through the material.
[0054]
FIG. 12 shows the appearance of an electronic thermometer 31 according to the second embodiment of the present invention. Since the external appearance is the same as that of the electronic thermometer 1 according to the first embodiment shown in FIG. 2, the description thereof is omitted using the same reference numerals.
[0055]
The probe 33 of the electronic thermometer 31 has an internal structure as schematically shown in FIG. FIG. 13 includes a CC cross section (see FIG. 12) that is substantially orthogonal to the extending direction of the probe 33, and shows a state in which the periphery is covered with a living body. The probe 33 has substantially the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. In the electronic thermometer 31, a semi-cylindrical heat insulating material (first heat insulating material) 39 a and a heat insulating material (second heat insulating material) 39 b that are divided in the radial direction are arranged on the inner periphery of the cover 6. ing. A temperature sensor (first temperature measuring means) 37a and a temperature sensor (second temperature measuring means) 37b are disposed between the respective

heat insulating materials

39a and 39b and the cover 6. And the variable temperature heater 10 is arrange | positioned so that it may straddle each

heat insulating material

39a, 39b on the internal peripheral surface of a heat insulating material. Thus, if the

temperature sensors

37a and 37b and the

heat insulating materials

39a and 39b are used, the electronic thermometer 31 can be provided at a lower cost than the case where the heat flux sensor is used.
[0056]
FIG. 14 is a block diagram showing an internal circuit configuration of the electronic thermometer 31.
[0057]
The electronic thermometer 31 includes a control unit 12, a drive unit 13, an A / D unit 14, a calculation unit 15, a memory 16, a power supply unit 17, a variable temperature heater 10, a power switch 5, a display unit 4, a buzzer 18, and a temperature sensor. 37a and a temperature sensor 37b. The temperature sensor 37 a and the temperature sensor 37 b are driven by the drive unit 13 based on a signal from the control unit 12.
[0058]
FIG. 15 shows the measurement processing procedure of the electronic thermometer 31, and FIG. 16 shows the details of the data collection processing. Since the measurement process procedure and data collection process in the electronic thermometer 31 are the same as those in the electronic thermometer 1 according to the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0059]
In the step 210 of the flowchart shown in FIG. 16, it is also possible to make a determination based on whether or not the difference between a plurality of depth temperature values calculated continuously is within 0.01 ° C. It is the same as that of the case of the electronic thermometer concerning.
[0060]
The heater 10 of the electronic thermometer according to the present embodiment can also be driven as shown in FIG.
[0061]
Thus, also in the electronic thermometer 31 according to the present embodiment, by controlling the variable temperature heater 10 and positively changing the heating temperature, it is prevented that the electronic thermometer and the living body are in thermal equilibrium. Therefore, even when an electronic thermometer is continuously inserted into the ear for measurement, or when an electronic thermometer removed from the ear is inserted into the ear again without a sufficient time interval, the internal temperature can be accurately estimated. The internal temperature can be estimated at a desired timing.
[0062]
Further, the configurations of the

temperature sensors

37a and 37b, the

heat insulating materials

39a and 39b, and the variable temperature heater 10 in the probe 33 of the electronic thermometer according to the present embodiment are the modifications of the first embodiment shown in FIGS. The same can be applied to such an electronic thermometer.
[0063]
(Third embodiment)
The measurement principle of the electronic thermometer according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0064]
Temperature T₀The temperature T of the part located on the surface side of the living body from the variable temperature heater 10 through the heat insulating material 49 having the thermal conductivity λ.₁, Heat flux q₁By measuring the temperature T within the distance h from the surface of the living body._bAsk for.
[0065]
From the definition of heat flux or by including up to the first order term of the basic solution of the one-dimensional inverse problem of heat conduction,
[Formula 6]

Is obtained and T_bOrganize about
[Expression 7]

It becomes.
Where T_b= B, T₁= Y, -h / λ = A, q₁= Z
[Equation 8]

Since two or more Z, Y to B (that is, T_b) Can be obtained.
[0066]
Also, by including from the difference method of the heat conduction equation or to the quadratic terms of the basic solution of the one-dimensional inverse problem of heat conduction,
[Equation 9]

From
[Expression 10]

Is obtained.
Where T_b= C, T₁= Y, -h / λ = A, q₁= X1,-(h²/ Α) = B, (dT / dt) = X₂After all,
## EQU11 ##

3 or more X₁, X₂, Y to T_b(= C) can be obtained.
[0067]
Since it is not necessary to follow a time change if it is a zero-order equation, the depth temperature can be estimated by a minimum of one measurement. If the measurement is performed a plurality of times, the accuracy can be improved even with a zero-order equation, and the accuracy can be further improved by using a higher-order equation.
[0068]
As the heat flux sensor, for example, a laminated structure, a flat-deployment type operation type thermopile, or the like can be used.
[0069]
FIG. 18 shows the appearance of an electronic thermometer 41 according to the third embodiment of the present invention. Since the external appearance is the same as that of the electronic thermometer 1 shown in the first embodiment shown in FIG.
[0070]
The probe 43 of the electronic thermometer 41 has an internal structure as schematically shown in FIG. FIG. 19 shows a state where the living body is covered with a living body, including a CC cross section (see FIG. 17) substantially orthogonal to the extending direction of the probe 43. The probe 43 has substantially the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. The outer periphery of the probe 3 having a substantially circular cross section is covered with a cover 6. A temperature sensor (temperature measuring means) 47 and a heat flux sensor (heat flux measuring means) 48 are arranged on the inner peripheral surface of the cover 6, and the temperature sensor 47 and the heat flux sensor 48 are disposed between the cover 6 and the inner peripheral side. A heat insulating material 49 is arranged so as to be sandwiched between the two. The heat insulating material 49 is formed in a cylindrical shape, and the inner peripheral side is a hollow portion. On the inner peripheral surface of the heat insulating material 9, the variable temperature heater 10 is disposed at a position facing the temperature sensor 47 and the heat flux sensor 48 through the heat insulating material 49.
[0071]
FIG. 20 is a block diagram showing an internal circuit configuration of the electronic thermometer 41.
[0072]
The electronic thermometer 41 includes a control unit 12, a drive unit 13, an A / D unit 14, a calculation unit 15, a memory 16, a power supply unit 17, a variable temperature heater 10, a power switch 5, a display unit 4, a buzzer 18, and a temperature sensor. 47 and a heat flux sensor 48. The temperature sensor 47 and the heat flux sensor 48 are driven by the drive unit 13 based on a signal from the control unit 12.
[0073]
With reference to the flowchart shown in FIG. 21, the process sequence in the case of measuring body temperature is demonstrated.
[0074]
The processing from the power switch ON (step 301) to the power OFF (step 305) and the procedure from the automatic power OFF (step 313) to the end of the processing are the same as in the first embodiment shown in FIG. It is.
[0075]
Further, in step 310, it is possible to determine whether or not a difference between a plurality of continuously calculated depth temperature values is within 0.01 ° C., as in the first embodiment. .
[0076]
Further, the detailed flow of the data collection process of FIG. 22 is the same as that of FIG. 7 of the first embodiment.
[0077]
The variable temperature heater 10 of the electronic thermometer according to this embodiment can also be driven as shown in FIG.
[0078]
As described above, also in the electronic thermometer 41 according to the present embodiment, the electronic thermometer and the living body are prevented from being in thermal equilibrium by controlling the variable temperature heater 10 and actively changing the heating temperature. Therefore, it is possible to estimate the internal temperature with high accuracy even when continuously measuring with an electronic thermometer, or when measuring again without a sufficient time interval with an electronic thermometer that has been measured once. Can estimate the internal temperature.
[0079]
The configuration of the temperature sensor 47, the heat flux sensor 48, the heat insulating material 49, and the variable temperature heater 10 in the probe 43 of the electronic thermometer according to the present embodiment is a modification of the first embodiment shown in FIGS. The same can be applied to the electronic thermometer according to the above.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electronic thermometer capable of estimating the internal temperature with high accuracy and in a short time at a desired timing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the measurement principle of an electronic thermometer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an external appearance of the electronic thermometer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an internal structure of the probe of the electronic thermometer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of the electronic thermometer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a measurement processing procedure of the electronic thermometer according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing a display example of the display unit of the electronic thermometer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing details of data collection processing of the electronic thermometer according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 8A, 8B, and 8C are diagrams showing a method of driving a heater of the electronic thermometer according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 9A and 9B are views showing the external appearance of an electronic thermometer according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing an internal structure of a probe of an electronic thermometer according to a modification of the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining the measurement principle of an electronic thermometer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a view showing an appearance of an electronic thermometer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing an internal structure of a probe of an electronic thermometer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a block diagram of a circuit configuration of an electronic thermometer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart showing a measurement processing procedure of the electronic thermometer according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a flowchart showing details of data collection processing of the electronic thermometer according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a view for explaining the measurement principle of an electronic thermometer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a view showing an appearance of an electronic thermometer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing an internal structure of a probe of an electronic thermometer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a block diagram showing a circuit configuration of an electronic thermometer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a flowchart showing a measurement processing procedure of an electronic thermometer according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a flowchart showing details of data collection processing of an electronic thermometer according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1,11,31 Electronic thermometer
2 Body
3,23,33 probe
4 display section
7, 8, 37a, 37b, 47 Temperature sensor
9, 29, 39a, 39, 49
10 Heater
12 Control unit
13 Drive unit
15 Calculation unit
16 memory
48 Heat flux sensor

Claims

A plurality of temperature measuring means for measuring the first temperature and the second temperature, and at least one of the plurality of temperature measuring means for changing the flow of heat between the measured object and the electronic thermometer; The temperature inside the measurement object is estimated based on the variable temperature heating means capable of changing the heating temperature for changing the temperature of the sample, and the first temperature measurement value and the second temperature measurement value measured a plurality of times. An electronic thermometer comprising an internal temperature estimating means.

Wherein the plurality of temperature measuring means, and a second temperature measuring means for measuring a first temperature measuring means and said second temperature measuring said first temperature, the said first temperature measuring means A heat insulating material provided between the second temperature measuring means and the first temperature measuring means for measuring a temperature at substantially the same part as the variable temperature heating means; and the second temperature measuring means for measuring the variable temperature. The electronic thermometer according to claim 1, wherein the temperature of the part on the measured object side is measured with a heat insulating material sandwiched between the temperature heating means.

Wherein the plurality of temperature measuring means, and a second temperature measuring means for measuring a first temperature measuring means and said second temperature measuring said first temperature, the variable temperature heating unit and the first A first heat insulating material provided between the temperature measuring means and a temperature constant different from that of the first heat insulating material provided between the variable temperature heating means and the second temperature measuring means. A second heat insulating material, wherein the first temperature measuring means measures the temperature of the part on the measured object side with the first heat insulating material sandwiched with respect to the variable temperature heating means, and the second temperature measuring means. 2. The electronic thermometer according to claim 1, wherein the temperature measuring unit measures the temperature of a portion on the measured object side with the second heat insulating material sandwiched with respect to the variable temperature heating unit.

The electronic thermometer according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a member having a high thermal conductivity at a contact portion with the measurement object.

The electronic thermometer according to any one of claims 1 to 4 , further comprising a probe in contact with a measurement object, wherein the probe has a rod shape or a plate shape.

An internal temperature estimation operation control means for controlling the estimation operation of the internal temperature, and an internal temperature storage means for storing the estimated internal temperature, wherein the internal temperature estimation control means performs the internal temperature estimation at a predetermined time interval. performed with an electronic thermometer according to any one of claims 1 to 5, characterized in that to store the estimated internal temperature of the internal temperature storage means.