JP2001502953A - 腋下赤外線体温計およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 腋下体温測定用の放射線検出器は、一端に腋下の方向に向けられた放射線センサと他端には軸心のズレた位置にハンドルを備えている。放射線センサは、ヒートシンクの中に取り付けられ、加圧された弾性体により適正な位置に保持される。放射線センサは放射率を補償するカップとプラスチックフィルムを通して測定対象表面を捉える。

Description

【発明の詳細な説明】 腋下赤外線体温計およびその使用方法 背景技術 新生児は、生後数週間は自らが体温を維持する力を持たない。皮膚からの水分 の発散が著しいために幼児は熱を急速に奪われる。体温の調節は、極めて重要で あり、正確、迅速で非侵襲性の体温（体内温度）測定法が要求される。 直腸温度が以前から新生児体温の標準指標と考えられて来た。しかし新生児の 体表の様々な位置での温度測定値は同一であり、相互間に充分な互換性を持つた めに、医師は、体温の測定のための最も非侵襲的で便利な位置を選ぶことができ る。腋下（腕の下）は、その安全性と有効性が長い歴史で裏付けられていること から、今でも新生児にとって最も望ましい位置である。残念なことに、ガラス／ 水銀、電子式およびペーパーストリップ式の各体温計のような従来の体温計は、 正確な腋下温度を測定するには、最高、数分間を必要とする。 近年赤外線体温計が成人の体温測定に広く使用されている。体温の測定には、 耳に挿入する方式の赤外線体温計が大きな成功を収めた。 しかし耳式赤外線体温計は、新生児には成人の場合程普及しなかった。新生児 は、胎脂と残留羊水のために耳道の水分レベルが高く、従って蒸発冷却により鼓 膜の温度が低下する。さらに輻射ヒータや加湿パッドのような周囲の不安定要素 が室内温度に大きく影響する。また医師も小さい新生児の耳に赤外線体温計の先 端を入れるのを避けたがる。 腋下体温測定用に設計された赤外線体温計は、米国特許出願第０８／４６９， ４８４号において開示されている。この器具では、赤外線検出端が体温表示ハウ ジングから延びていて、腋下に簡単に挿入でき、腋下の頂部に軽く接触すること により、わずか０．５秒程度で正確な赤外線温度を表示することができる。 腋下赤外線体温計は、新生児のみならず、従来の舌下、または直腸体温計を用 いることによっては体温測定の困難な一般人および特に小児の集団検診用として 広く用いられてきた。腋下での測定値は、腋毛と発汗の少ない子供において特に 正確である。 発明の要旨 本発明は、非臨床用の腋下赤外線体温計に適合するが、臨床用としても必要な 精度を備えている。 本発明の一構成によれば、体温計の細長いハウジングは、棒状体を形成し、こ の一端はハンドル部分であり、他端は放射線検出部である。棒状体の形状にする ことで、装置を患者の袖を通して腋下に差し入れ、患者の腋下を極力周囲の空気 に触れないようにできる。さらにハウジングの表面は、皮膚に接触することによ る患者の体温の低下を最小にとどめるために熱伝導率の低い材料を使用している 。ハウジングの放射線検出部は、カップの中に腋下の方向に向く窓を持つ。窓は 、カップの開口面積よりもかなり小さい照準口から赤外放射線センサへ放射線を 通過させる。 本発明の別の構成によれば、放射線検出体ハウジングの、好ましくは棒状の形 態を持つハンドル部分は、軸心に沿ってほぼ視軸心に平行にしかも視軸心から或 る距離を隔てて延びている。 本発明の別の構成によれば、カップは、放射線検出器の位置がずれた時にも測 定対象領域からの熱量の減少に見合うように測定対象領域からの熱を伝導するよ うに設計されている。これにより測定対象の温度の変化を最小に保つ。 本発明の別の構成によれば、放射線センサは、低伝導率のハウジング内の大き な熱質量（熱容量の大きい物）の中に組込むことにより、ハウジング周辺の温度 変化による放射線センサの温度変動の時定数を少なくとも５分、好ましくは２５ 分にできる。 本発明の別の構成によれば、透明プラスチックフィルムでカップを覆い、測定 対象表面からの蒸発の影響を最小にとどめている。フィルムの厚みは、最小の場 合で１．１ミル以下、好ましくは１．５ミル以下である。 好ましい設計では放射線センサは、缶の中に組込まれ、缶の赤外線透過窓を通 し、また放射率補償カップの底の開口を通して測定対象に照準を定めることがで きる。缶は、ヒートシンクの孔の中に取り付けられており、後部フランジを介し てヒートシンクと熱的に結合している。フランジは、Ｏ−リング（オーリング） のような弾性体により、肩部に密着させる。ヒートシンクに嵌合する後部キャッ プは、弾性体を押し付けて缶を肩部に密着させる。キャップは、孔の中に嵌合す る雄ねじ付のプラグであることが望ましい。キャップは、開口を持ち、これを通 して電気リードが放射線センサに接続される。 発明の別の構成によれば、斬新な検出回路を備えることである。放射線センサ は、測定対象温度の設計範囲とセンサ温度の設計範囲内で測定対象温度とセンサ 温度との間の差の関数として出力を発信する。増幅器は、センサ出力を増幅し、 アナログ・ディジタルコンバータは、増幅されたセンサ出力の電圧範囲内で増幅 された出力からマルチビットディジタル出力を発生する。センサ温度が測定対象 温度の上、または下であっても、測定対象温度とセンサ温度の設計範囲内でアナ ログ・ディジタルコンバータの分解能を高める必要上、放射線センサと増幅器回 路に対する基準は可変となっている。この場合、分解能は、測定対象温度および センサ温度の全設計範囲にわたって固定した基準を用いるよりも高くなる。可変 基準は、可変偏差をもたらすが、これは測定対象温度のディジタル演算の前にデ ィジタル処理回路において取り除くことができる。 好ましい検出回路においては、基準は可変として、センサ温度を近似化する偏 差レベルにより増幅器出力を相殺する。上記に代わる実施形態においては、基準 は測定対象温度がセンサ温度より高いか低いかにより ２つのレベルの何れかに設定される。上記の実施形態の一つを実施するに当って 、基準は、増幅器出力がアナログ・ディジタルコンバータの入力範囲を越えた場 合にのみ、２つのレベルの一つに中間基準を用いて設定される。 検出器回路の各実施形態において、基準レベルは、増幅器の偏差を補償する間 に設定されるのが望ましい。放射線センサは増幅器から離れており、増幅された センサ出力はセンサ温度に近似化するか、または増幅器出力を２つの基準レベル に対応して３つのレベルの一つに設定するために変化する。好ましくは、放射線 センサの抵抗をバランスさせる抵抗は、偏差を調整する間増幅器からも隔離され る。 図面の簡単な説明 本発明の上記およびその他の目的、特徴および利点は、次に説明する添付図面 による本発明の好ましい実施形態の詳述から明らかである。上記の全図面におい て同じ部品には一貫して同じ記号が用いられる。図面中の縮尺は必ずしも正確で なく、本発明の原理を図解するために誇張している点がある。 図１は、本発明の一つの実施形態の断面図である。 図２Ａおよび２Ｂは、本発明の別の実施形態の互いに直交する側面図である。 図３は、本発明の好ましい実施形態の側面図である。 図４は、図３の実施形態の乳幼児への使用例を図示する側面図である。 図５は、図３の実施形態における放射線センサの断面図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 図１は、腋下温度測定のために設計されたコンパクトな形の放射線検出器を示 す。検出器は缶２０の中に組み込まれており、従来のサーモパ イル放射線センサを有する。缶は、センサが測定対象を捉えるための窓２２を持 つ。図示のとおり、センサの視野は訳６０°であり、約９０°の角度を持つ反射 カップ２３を通して測定対象を捉える。センサが組込まれているハウジング２４ は、放射線センサの照準線にほぼ平行で、かつ照準線とは間隔を隔てた軸心の方 向に延びるハンドル部分２６を持つ。従って、ハウジングのセンサ端２８を、ハ ウジングを患者の正面に向かって保持しながら腋下に簡単に挿入することができ る。ボタン３２を押すと、液晶ディスプレイ３０に温度が表示される。放射線検 出器の電源は、単一のバッテリ３４である。 図２Ａおよび２Ｂは、別の実施形態を示し、この場合の検出器ハウジング３８ は、長い棒状体である。同じ放射線検出器は、ハウジング３８の先端部において カップ３６を通して測定対象を捉える。この場合にもハンドル部分４０は、缶２ ０の視軸心とは間隔を隔て、放射線センサの照準線にほぼ平行（約２０°の範囲 内で）である。この例では、ハンドル部分は細長い検出部の基端部に在る。この 形状により、患者の袖口を通してハウジングの放射線センサ端を挿入し易くなり 、測定中の患者の体温の放散を最小に抑えられる。このために棒状体は、約１０ −２０ｃｍの長さを持つ。前と同じく、ボタン３２を押せば液晶ディスプレイ３ ０が温度値を表示する。この場合にも放射線検出器の電源は、単一のバッテリ３ ４である。 図３は、放射線検出器の好ましい実施形態を示す。この場合にも、ハウジング は、細長い棒状体であり、視軸心４４に沿って測定対象を捉える放射線センサを 先端部に持つ。ハンドル部分４６は、棒状体の基端部に在り、この場合にも視軸 心４４から間隔を隔てている。この場合にもハンドル部分４６は、視軸心４４に 対しほぼ平行であるが、約１０°傾斜した軸心に沿って延びている。ハンドル部 分４６は、スイッチボタン５２を含む湾曲部５０に沿って検出部分４８に延びて いる。読取は、ディスプレイ５４で行う。 図３の実施形態の用法は、図４に示されている。図に示すように、長く延びた 検出端を小児の袖から簡単に腋下に挿入することができる。ハンドル部分が中心 線から外れた位置に在るために、患者の正面でハンドル部分を保持することが容 易となる。 袖口を通して棒状体を挿入すれば、患者からの熱の放散を最小限にとどめるば かりでなく、測定対象領域の放冷を避けることで体温の測定精度を改善すること も可能となる。米国特許第５，４４５，１５８号に開示されているように、測定 対象の実際の温度は、求める体温とは或る差異を示し、この差異は外気温により 決まる。外気温は、測定対象領域からの熱損失の量、並びに体温（体内温度）と 体表面温度との間の温度差を左右する。上記温度差は、検出された測定対象温度 Ｔ_Tと外気温Ｔ_Aから、公知の係数Ｋを用いて下記のように体温（体内温度）Ｔ_C を算定して電子的に補償することができる。 Ｔ_C＝Ｔ_A＋Ｋ（Ｔ_T−Ｔ_A） しかし、測定対象領域の外気への露出度が極めて僅かであれば、上記の補償は最 小にとどめ或いは省略することも可能である。 袖を通して棒状体を位置決めする際に、棒状体の腋下との接触は医師には見え ない。従って実際に腋下の温度であることを確かめるために、棒状体を測定領域 で回転させて、米国特許第５，４４５，１５８号と同じく、エレクトロニクス的 方法で最高温度を測定することが可能である。この公知のシステムでは、最高温 度検出アルゴリズムは、放射線センサのボタンが押されている間実行されていた 。本システムではボタンを一旦押すと、温度が安定する迄最高温度の検出を続け る。医師は、温度の表示を見ながら検出器を走査し、最高温度の位置を決めるこ とができる。しかし、センサは測定対象領域で囲まれており、上記の走査は余り 重要な意味はない。 図５は、図３の放射線センサのセンサアセンブリを示す。放射線検出用のサー モパイル６０は、缶６２の中に従来の方法で取り付けられてい る。高い安定性の必要な場合には、サーモパイルにはキセノンガス中で蒸着サー モパイルを用いることがあるが、コストを引き下げるには空気中で使用する半導 体サーモパイルが望ましい。赤外線を透過させる窓６３が缶の中の照準開口上に 設けられる。缶６２は、ヒートシンク６４の孔の中に組込まれている。孔の肩部 分で缶を位置決めし、円錐カップ６８の底の開口６６を通してサーモパイル６０ が測定対象に照準を合わせる。カップは、米国特許第４，６３６，０９１号に開 示されているように、放射率を補償するために、その放射率は低いことが望まし い。 カップを形成しているヒートシンク６４は、アルミニウムを使用することが望 ましい。或いはヒートシンクは真鍮製で、カップの領域をニッケルメッキしても よい。リムを肩部に押し付け、缶を組込む孔径の寸法精度を高めることにより、 缶の側面および前面にエアーギャップ７３を設ける。 弾性体Ｏ−リング７０を缶６２の背後に置く。プラグ７２をヒートシンク６４ の孔の中にねじ込んでリング７０を缶のフレンジ７１の背面に押し付け、フラン ジをヒートシンクの孔の肩部に密着させる。この構造により背面での缶とヒート シンク６４との間の熱的接触が良好となり、またサーモパイルへの機械的衝撃は 、衝撃を吸収する弾性体を介在させた薄いリムを通過するものだけとなり、サー モパイルの耐衝撃性は著しく高まる。これに対し、フランジを金属部分に固定す ると、缶のガスシールが衝撃により破れる危険性が生じる。電気リード７５をサ ーモパイル缶に通すために開口７４がプラグ７２の中心に設けられている。 ヒートシンクアセンブリは、ハウジングの前面部の先端部分の開口内に挿入し てスナップリング７９で保持することにより、ハウジングに取り付けられる。次 に、ハウジングの後部が前面部に接続される。 センサアセンブリが組み込まれているプラスチックハウジング４８の熱伝導率 は低く、アルミニウムの１／１００以下であることが望ましい。ハウジングは、 ヒートシンク６４を外周部と熱的に隔離することによ り、外周からのヒートシンクへの熱の流入を最小に抑える。さらにヒートシンク ６４の熱質量は、大きい値を持つ。したがってハウジングの外周温度の変化によ る、放射線センサの温度変化のＲＣ時定数は大きくなり、表示温度を安定させる ことができる。熱抵抗は、ハウジングの低い熱伝導率により高く保たれ、また熱 容量はヒートシンク６４の質量が大きいために大きい値を示す。該当のＲＣ時定 数は少なくとも５分、できれば約２５分が望ましい。 米国特許第４，９９３，４１９号に開示されたように赤外線体温計の過去の設 計は、ヒートシンクの役割も兼ねている質量の大きいサーモパイル缶を主体とし ていた。この設計によれば、ヒートシンクに伝達される熱に対する冷接点の温度 応答の熱ＲＣ時定数に比較して、ヒートシンクへの外部熱バリヤを通る熱伝導が さらに高いＲＣ時定数を持つことが保障される。前者の低いＲＣ時定数は、特殊 設計の缶／ヒートシンクに高価な熱伝導率の高い材料を用いて冷接点に対する熱 抵抗を低く抑えることによって可能となった。これに対し本発明の装置における 、設計の目標は、公知の設計では低い熱抵抗を実現できない軽量の缶に公知の低 コストのサーモパイルを取り付けて使用することである。従って、缶６２は、サ ーモパイルに伝導されるすべての熱が、サーモパイルに対する熱的基準点（サー マルグラウンド）として機能する缶の後部を確実に通るように取り付けることが 重要である。この目的は、缶への熱接触を後部フランジを通して行い、缶の側面 と前面の周りに空気スペースを設けることにより果たされる。 放射率補償カップ６８をヒートシンク６４に形成することによりアセンブリの コストが低下し、熱特性も改善される。カップの放射率は、理想的にはゼロであ るが、実際には約０．１である。カップをヒートシンクの一部として形成するこ とによりカップの温度は缶の温度基準になる。従って、缶表面６８からの熱放射 は冷接点とほぼ同じ温度からの熱放射となり、従って外部からは認められない。 電子回路を調整することに より、放射率が理想的でないことに起因する反射率の損失を補償することができ るが、この調整は反射面の温度によって左右される。表面６８がサーモパイル缶 の基準温度を示すことを保証することにより表面の温度は一般に知ることが可能 であり、補償を温度に応じて行うことが可能となる。 家庭用に限定すれば、臨床用体温計による患者間の感染の恐れはそれ程大きく はない。従って、米国特許出願第０８／，４６９，４８４号におけるような赤外 線体温計に用いられる使い捨て放射線透過カバーは不要である。しかし測定精度 の点からは、照準領域上に薄い放射線透過性のフィルムが存在することは重要で ある。フィルム７６を使用しなければ、多湿な腋下領域からの蒸散の結果、測定 対象表面の温度の低下が起こり、表示温度の精度は低下することになる。しかし 測定対象表面にフィルムを当てることにより水分を閉じ込め、蒸散を防ぐことも できる。薄いフィルムはすぐに測定対象表面の温度と平衝し、読取り精度は高ま る。 フィルムが測定対象に接触していなかった公知の赤外線体温計では、フィルム の厚みをできる限り薄くすることが重要であった。このようなフィルムは、一般 に厚みが０．００１インチ以下であると記載されて来たが、フィルムにおける放 射線の吸収および表示温度の低下をもたらすフィルムの昇温を最低に抑えるには ０．０００５インチ以下の厚みが望ましいとされて来た。フィルムが測定対象表 面に接触する本出願の場合には、フィルムは温度変化するだけでなく、その温度 は測定対象温度に強制的に一致することになる。従って放射線の吸収の恐れは全 くなくなる。これにより、厚みを制限するのは、測定対象表面と素早く熱平衡す る要請ということになる。さらにフィルムは、測定対象表面との接触に反復使用 されるために高い耐久性が要求されるから、厚みは０．００１１インチ以上であ ることが重要である。好ましい実施形態において耐久性と素早い熱応答との両方 を満たすのは、フィルム厚が約０．００１５ インチの場合である。ここでも、ポリエチレンが望ましいフィルム材料である。 従って、例えば０．００１５インチ厚みの薄いプラスチックフィルム７６は、 ヒートシンク６４のカップ全体に引き伸ばされた状態で取り付けられる。フィル ムは、損耗する度に時々取り替えるだけで良く、異型スリーブ７８、または同等 のものを用いてハウジングの端末に取り付けることができる。例えばスリーブを 射出成型し、それにフィルムを超音波溶接することができる。スリーブは患者と ヒートシンク６４との間の断熱体の役割を果たすため十分厚くする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．缶上の赤外線透過窓を通して測定対象に照準を合わせるための缶の中に取り 付けられた放射線センサと、 缶を組込む孔を持つヒートシンクであって、缶の外周に断熱スペースを備え、 放射線センサとヒートシンクとの間の熱接触は、缶上の後部フレンジを通して行 うヒートシンクと、 を備えた放射線検出器。 ２．請求項１において、さらに、前記孔の中で缶の背面に配置された弾性体と、 ヒートシンクに連結され、上記弾性体を押圧してフランジをヒートシンクの肩部 に密着させるキャップを有する放射線検出器。 ３．請求項２において、ヒートシンクの中に反射カップが形成され、前記放射線 センサが前記カップを通して測定対象に照準を合わせ、前記カップが前記センサ の視野の外に在る放射線検出器。 ４．請求項３において、前記カップ全体に引き延ばされた放射線透過性のフィル ムを備える放射線検出器。 ５．請求項４において、上記フィルムが少なくとも１．１ミルの厚みを持つ放射 線検出器。 ６．請求項４において、上記フィルムが約１．５ミルの厚みを持つ放射線検出器 。 ７．請求項４において、上記カップはその端からの平均距離が約１／８インチと なるように寸法を定められている放射線検出器。 ８．請求項２において、上記キャップが孔の中に嵌合するプラグである放射線検 出器。 ９．請求項８において、上記プラグが雄ねじを持つ放射線検出器。 １０．請求項１において、上記キャップが開口を持ち、それを通して電気リード が放射線センサに接続される放射線検出器。 １１．請求項１において、ヒートシンクは熱伝導率の低い材質のハウジングの中 に取り付けられ、ハウジングの外気温の変化に対応する放射線 センサの温度変化の時定数が少なくとも５分である放射線検出器。 １２．請求項１１において、熱時定数が少なくとも２５分である放射線検出器。 １３．請求項１１において、上記センサが測定対象方向に延長されたハウジング の端末の窓を通して照準を合わせる放射線検出器。 １４．熱伝導率の低い材料を使用したハウジングと、 窓を通し測定対象に照準を合わせるハウジング内の放射線センサと、 放射線検出器がそれを通して測定対象に照準を合わせるカップであって、放射 線検出器が適正な位置にない時の測定対象からの量の減少分に一致するよう測定 対象から熱量を供給させる低放射率カップと、 上記カップ全体を覆うように放射線検出器ハウジングに取付けられる赤外線透 過プラスチックフィルムと、 を備えた体温を感知するための放射線検出器。 １５．請求項１４において、上記放射率補償カップは、その端から約１／８イン チの平均距離を持つように寸法を定められている放射線検出器。 １６．ハウジングを備え、このハウジングが、 ハウジング内に収納されてハウジングの先端部から視軸心に沿い測定対象方向 に照準を合わせる放射線センサと、 視軸心にほぼ平行であり、かつ、視軸心とは距離を隔てている軸心に沿って延 びているハウジングのハンドル部分と、 を有している放射線検出器。 １７．請求項１６において、ハウジングが、細長い形状を持ち、その先端部に放 射線センサを、その基端部にハンドルを持つ放射線検出器。 １８．請求項１７において、ハウジングが熱伝導率の低い材料から成る放射線検 出器。 １９．一端にハンドル部分を持ち、他端に放射線検出部分を持つ棒状体であって 、棒状体表面が熱伝導率の低い材料で形成され、放射線検出部 分が棒状体の先端のカップの内に腋下の方向に向かう窓を備え、その窓が放射線 を棒状体の中の赤外放射線センサに向かって通過させる棒状体を用意し、 上記棒状体の放射線検出部を患者の衣服の袖の中に通し、 放射線センサから腋下の温度表示を読み取る、 手順からなる腋下体温を求める方法。 ２０．請求項１において、腋下の中で棒状体を回転運動させることにより腋下内 を走査し、走査中に検出された最高の温度を表示する手順からなる方法。 ２１．測定対象を捉えるための放射線センサと、 放射線センサの視野全体に引き延ばされた少なくとも１．１ミルの厚みを持つ 透過性のフィルムと、 を備えた放射線検出器。 ２２．請求項２１において、上記フィルムが約１．５ミルの厚みを持つ放射線検 出器。 ２３．請求項２１において、上記フィルムが放射線センサの視角よりも大きい開 角を持つ反射カップの開口を覆って引き延ばされている放射線検出器。