JP2005152015A - 生体加温装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生体を局所的に加温できるにもかかわらず、生体を過度に加熱してしまうおそれがない生体加温装置を提供する。
【解決手段】 ハロゲンランプ１００と、温められた空気を送り出す送風ファン２００と、空気を絞り込んで吐出するためのノズル３００と、皮膚２までの距離Ｄを測定する距離センサ４００と、指向性をもった非接触型の温度センサ５００と、距離Ｄが、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域が皮膚２上で重なる状態となる距離範囲Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２に該当しない場合に空気の吐出を休止するように制御する制御部６００とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体加温装置に関し、より詳しくは、生体を過度に加熱することを防止可能な生体加温装置に関する。

温灸は、器具に入れた「もぐさ」に火をつけて患部や「つぼ」を加温する療法であり、古くから用いられている。近年では、温灸のもつ効果に着目して、温灸と同様の効果を電気的なヒータを用いて実現する電気温灸器の開発が試みられており、種々の電気温灸器が提案されている。

いくつかの例を挙げれば、セラミックヒータおよびフィルムヒータなどの小型ヒータを皮膚上に貼り付けて加温する接触型の電気温灸器が知られている。また、電気温灸器に関連する技術として、赤外線ランプを用いて赤外線および遠赤外線などの熱線を皮膚の比較的広い範囲に照射する光線治療器とよばれる装置も用いられている。

しかしながら、ヒータを皮膚上に貼り付ける接触型の電気温灸器は、「つぼ」周囲へ熱が広がってしまいやすく、「つぼ」を局所的に加温することが難しい。また、光線治療器も、赤外線の照射領域が広すぎて、「つぼ」を局所的に加温するのには適さない。また、従来の接触型の電気温灸器および光線治療器においては、手動の温度制御が採用されていたことから、加熱によって皮膚の温度が必要以上に高くなり、火傷をひき起こすおそれがあった。

近年、これらの問題を解決する技術として、凸レンズを用いて熱線を絞り込んで「つぼ」を局所的に加温する非接触型の電気温灸器が提案されている（特許文献１、および特許文献２参照）。この非接触型の電気温灸器では、凸レンズを用いて熱線をスポット状に絞り込んで人体に照射できるため、「つぼ」を選択的に加温することができる。また、この非接触型の電気温灸器では、温度センサを人体の所定の位置に設け、この温度センサによって測定された温度に応じて自動的に熱線の強度を調整する技術も採用されている。

しかしながら、このような非接触型の電気温灸器では、凸レンズを用いて熱線を絞り込む構成、および温度センサを人体上に設ける構成を採用したために、皮膚を過度に加熱してしまうおそれが生じる。すなわち、電気温灸器から皮膚までの距離によっては、凸レンズの作用のために、赤外線および遠赤外線などの熱線が皮膚表面で焦点を結ぶ可能性があり、この場合、焦点部分で過度の温度上昇を招くおそれがある。また、熱線の照射領域の温度が上昇するのであるから、この照射領域に温度センサを配置しなければならないにもかかわらず、照射領域が「つぼ」の大きさ程度に絞られているため、照射領域上に温度センサを配置したのでは、「つぼ」や患部への熱線を遮断してしまう。一方で、照射領域から離れた領域に温度センサを配置するのでは、正確な温度制御が困難となり、実際には照射領域において十分に温度が得られているにもかかわらず、温度上昇が不十分であると誤って判断されるおそれがあり、照射領域が過度に加熱されてしまうおそれがある。
特開平１０−２８７１４号公報 特開平１０−７１８４号公報

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、生体を局所的に加温できるにもかかわらず、生体を過度に加熱してしまうおそれがなく、安全性の高い生体加温装置を提供することである。

特に、加温される領域と温度センサの配置箇所とが離隔してしまうことに起因して、加温される領域で十分に温度が得られているにもかかわらず、温度上昇が不十分であると誤って判断されることがない生体加温装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記する手段により達成される。

（１）本発明の生体加温装置は、生体を局所的に加温する生体加温装置であって、熱源と、前記熱源により温められた空気を送り出す送風手段と、前記送風手段により送り出される空気を絞り込んで吐出するためのノズルと、指向性をもった非接触型の温度測定手段と、前記ノズルを経て吐出される空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なる状態となった条件下で前記温度測定手段によって測定された温度に応じて空気の吐出状態を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

（２）上記の生体加温装置は、さらに、前記ノズルを経た空気が吐出される生体までの距離を測定する距離測定手段を有し、前記制御手段は、前記距離測定手段によって測定された距離が、前記空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なるように設定された距離範囲に該当しない場合には、空気の吐出を休止するように制御する。

（３）上記の制御手段は、前記距離測定手段によって測定された距離が、前記空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なるように設定された距離範囲に該当する場合には、温度測定結果に応じて、吐出される空気の温度を制御する。

（４）上記の制御手段は、前記距離測定手段によって測定された距離が、前記空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なるように設定された距離範囲に該当する場合には、温度測定結果に応じて、吐出される空気の流量を制御する。

（５）上記の生体加温装置は、さらに、前記ノズルを経た空気が吐出される生体までの距離を測定する距離測定手段と、前記温度測定手段の検出角度を切り替える切替手段とを有し、前記切替手段は、前記空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なるように、前記距離測定手段による距離測定結果に応じて前記検出角度を切り替える。

（６）上記の温度測定手段は、異なる設置角度で設置される複数の温度測定用赤外線センサであり、前記切替手段は、前記複数の温度測定用赤外線センサのうちから能動状態とする赤外線センサを順次に選択する。

（７）上記の熱源は、赤外線または遠赤外線を放射して空気を温める。

（８）上記のノズルは、異なる吐出口形状を有する複数種類のノズルの中から選択されて着脱自在に装着される。

本発明の生体加温装置によれば、生体を局所的に加温できるにもかかわらず、生体を過度に加熱してしまうおそれがなく、安全性の高い生体加温装置を提供することができる。

特に、温められた空気を絞り込んで吐出することによって、生体を局所的に加温できるとともに、空気の吐出領域と温度測定手段の検出領域とが生体上で重なる状態となった条件下で測定された温度に応じて空気の吐出状態を制御するので、加温される領域と温度センサの配置箇所とが離隔してしまうことがない。したがって、加温される領域において十分に温度が得られているにもかかわらず、温度上昇が不十分であると誤って判断されることを防止できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の生体加温装置の全体構成を示す図であり、図２は、図１に示される生体加温装置の上面図を示す。

生体加温装置１は、温められた空気をスポット状に絞り込んで皮膚２の表面（生体の表面）に吐出する機能を有する。また、生体加温装置１は、皮膚２から表面温度に応じて放射される赤外線（遠赤外線）を検出して非接触で皮膚２の温度を測定する温度測定機能を有する。本実施の形態の生体加温装置は、空気の吐出領域と、温度を測定するために赤外線を検出可能な検出領域とが皮膚２の表面で重なる場合に限って、温められた空気を吐出し、空気の吐出領域と検出領域とが皮膚２の表面で重ならない場合には、温められた空気の吐出を自動的に休止するものである。以下、図１を参照しつつ、詳しく説明する。

生体加温装置１は、図１に示されるとおり、熱源としてのハロゲンランプ１００と、空気を送り出す送風ファン２００と、空気を絞り込んで吐出するためのノズル３００とを有する。また、生体加温装置１は、皮膚２までの距離を測定する距離センサ４００と、皮膚２の温度を測定する非接触型の温度センサ５００と、空気の吐出状態を制御する制御部６００とを有する。

本実施の形態では、各部は、プラスチック樹脂などで作られた筐体１０に設けられている。筐体１０の一部は、使用者が握るためのグリップ部１２を形成している。また、筐体１０の表面には、設定された目標温度および動作モードなどの各種の情報を表示するための表示パネル７００、および使用者が目標温度を設定し、加温を指示する際に使用される操作部８００が設けられている。

ハロゲンランプ１００は、供給された電力に応じて点灯し、遠赤外線などの熱線を放射して空気を温めるための熱源である。なお、本実施の形態では、小型で熱量が大きいハロゲンランプを熱源として使用したが、熱源の種類は、この場合に限られず、ハロゲンランプ以外の構成を採用することもできる。たとえば、ニッケルクロム合金線で構成されたヒータ、赤外線レーザ、または遠赤外線を放射するセラミックヒータを熱源として採用することができる。

送風ファン２００は、ハロゲンランプ１００で温められた空気をノズル３００側へ送り出す送風手段として機能する。送風ファン２００は、ハロゲンランプ１００の近傍からノズル３００へ至る空気の流れを作り出す。この結果、空気が、図示していない吸気口から装置１内部に取り入れられてハロゲンランプ１００により加熱され、ノズル３００側へ送り出されることとなる。なお、本実施の形態では、送風ファン２００が、ハロゲンランプ１００の位置を基準として、内側（ノズル３００の反対側）に配置されている。

ノズル３００は、送風ファン２００によって送り出される空気を絞り込んで皮膚２へ吐出するものである。ノズル３００の先端には、空気が吐出される吐出口３０１が設けられている。本実施の形態では、ノズル３００は、筐体１０に着脱自在に装着されている。具体的には、ノズル３００は、異なる吐出口形状を有する複数種類のノズルの中から選択される。そして、選択されたノズルが筐体１０に着脱自在に装着される。

距離センサ４００は、生体加温装置１上の所定の基準点から皮膚２までの距離Ｄを測定するものである。より具体的には、ノズル３００の軸線に沿って皮膚２の表面にいたる距離Ｄ（以下、単に「皮膚２までの距離Ｄ」と称する）を測定するものである。したがって、距離センサ４００の軸線の方向と空気の吐出方向とが一致するように距離センサ４００が設置される。具体的には、レーザ距離計、ダイオード距離計、および超音波距離計などの各種距離計を距離センサ４００として使用することができる。距離センサ４００の構成自体は、従来の距離センサと同様であるので、詳しい説明を省略する。

次に、温度センサ５００を説明する。温度センサ５００は、皮膚２の表面温度に応じて放射される赤外線を検知して、非接触で皮膚２の温度を測定するものである。温度センサ５００の温度測定範囲は、たとえば、３０℃から８０℃程度であり、測定される温度の分解能は、たとえば、１℃程度であり、より好ましくは、０．１℃程度である。温度センサ５００としては、ボロメータ型の赤外線センサ、およびサーモパイル型の赤外線センサなどの各種センサを用いることができる。ここで、温度センサ５００は、所定の指向性を有しているとともに、温度センサ５００は所定の設置角度で取り付けられている。これらの点を図３を参照して説明する。

図３は、温度センサによる検出領域とノズル３００を経た空気の吐出領域との関係を示す図であり、図１に示される生体加温装置１の部分拡大図に相当する。

ノズル３００を経て吐出される空気は、流速が比較的高いため、直線的に吐出される。言い換えれば、ノズル３００を経て吐出された空気の流れの断面（以下、「空気の吐出領域」という）の面積は、ノズル３００から所定距離離れた地点においても、吐出口３０１の断面積と同程度または吐出口３０１の断面積よりも僅かに広がった程度に維持される。

したがって、吐出口３０１の直径が小さいほど、空気の吐出領域を絞り込むことができる。また、空気の流速を高めるほど、空気の吐出領域が広がらないように維持する作用が高まる。したがって、ハロゲンランプ１００による熱交換、すなわちハロゲンランプ１００による空気の加熱が適切な範囲で可能である限りにおいて、空気の流速は比較的高く設定されている。

具体的には、吐出口３０１の直径は、２〜２０ｍｍであり、より好ましくは、３〜１０ｍｍである。また、皮膚２までの距離Ｄが、後述するように空気の吐出が実行され得る第１距離Ｄ１乃至第２距離Ｄ２の距離範囲に該当する場合において、空気の吐出領域のサイズ（径）が好ましくは２〜２０ｍｍとなり、より好ましくは、３〜１０ｍｍとなるように、空気の流速が設定されていることが望ましい。このように、吐出口３０１のサイズおよび流速を設定することによって、痛みの緩和などに重要な意味を持つトリガーポイントを構成する硬結、あるいは、東洋医学にいう「つぼ」のサイズに対応した空気の吐出領域が得られる。

ここで、温度センサ５００は、ノズル３００を経た空気の流れ方向に対して所定の設置角度を持つように、斜めに設置されている。言い換えれば、温度センサ５００の光軸と、ノズル３００の軸線とは、所定の位置で交叉する。

また、温度センサ５００は、指向性を有しており、被測定物からの赤外線を検出可能な領域（以下、「検出領域」という）は、図３で点線で示されているとおり、比較的狭められている。たとえば、温度センサ５００は、受光素子の周囲に凹面鏡などの集光部（不図示）を有しており、この集光部の形状によって、高い指向性が実現されている。指向性の程度は、少なくとも、皮膚２までの距離Ｄが後述する第１距離Ｄ１乃至第２距離Ｄ２の距離範囲に該当する場合において、温度センサ５００の検出領域が空気の吐出領域と同程度の大きさであるか、または、空気の吐出領域よりも小さくなるように、設定されていることが望ましい。

このように、温度センサ５００の指向性が高いことと、温度センサ５００の光軸が、ノズル３００を経て吐出された空気の流れの方向に対して斜めになるように設置角度θが定められている。したがって、皮膚２までの距離Ｄが所定の距離範囲に該当する場合に限って、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域が皮膚２上で重なることとなる。

具体的には、図３に示されるように、距離センサ４００によって測定された皮膚２までの距離Ｄが、第１距離Ｄ１≦Ｄ≦第２距離Ｄ２の条件を満たす場合に限って、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なる状態となる。なお、本実施の形態において、「重なる状態」とは、温度センサ５００の検出領域の全体が空気の吐出領域に包含される場合を意味するものとする。一方、皮膚２までの距離Ｄが、第１距離Ｄ１よりも短い場合、または、第２距離Ｄ２よりも長い場合には、皮膚２上で、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域との間にずれが生じ、両者は重ならない。

なお、第１距離Ｄ１および第２距離Ｄ２、すなわち、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが重なるように設定された距離範囲は、ノイズ３００の形状、吐出口３０１の形状、温度センサ５００の設置角度、および温度センサ５００の指向性などのパラメータによって定められる。

次に、図１に示される制御部６００について説明する。制御部６００は、距離センサ４００によって検出された距離と、温度センサ５００によって測定された温度とに基づいて、空気の吐出状態を制御するものである。制御部６００は、ノズル３００を経て吐出される空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重ならない状態では、空気の吐出を休止するように制御する。具体的には、制御部６００は、距離センサ４００によって測定された距離Ｄが、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが重なるように設定された距離範囲（Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２）に該当しない場合には、空気の吐出を休止するように制御する。

一方、制御部６００は、距離センサ４００によって測定された距離Ｄが、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが重なるように設定された距離範囲（Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２）に該当する場合には、温度測定結果に応じて、空気の吐出温度および／または吐出される空気の流量を制御する。たとえば、測定された温度が所定の温度範囲に該当しない場合は、空気の吐出を休止する。

以上のように、制御部６００は、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なる状態となった条件下で温度センサ５００によって測定された温度に応じて空気の吐出状態を制御することとなる。以下に制御部６００の具体的な構成例を説明する。

図４は、制御部６００の構成の一例を示す図である。なお、図４には、説明の都合上、制御部６００以外の構成（温度センサなど）も示されている。

制御部６００は、距離センサ４００によって検出された距離に基づく処理を行う第１制御機構と、温度センサ５００によって測定された実測温度と設定された目標温度とに基づく処理を行う第２制御機構と、第１制御機構および第２制御機構による処理結果に基づいて最終的にハロゲンランプ１００および送風ファン２００への電力供給をそれぞれ切り替えるスイッチ回路６５０とを有する。

第１制御部は、距離センサ４００に接続されたウインドウコンパレータ６０２から構成されている。ウインドウコンパレータ６０２は、距離センサ４００によって測定された距離Ｄ（実際は、距離Ｄに対応する電圧値）を第１距離Ｄ１および第２距離Ｄ２（実際には、これらの距離Ｄ１，Ｄ２に対応する電圧値）と比較して、比較結果に基づいて信号をスイッチ回路６５０に出力するものである。たとえば、ウインドウコンパレータ６０２は、距離センサ４００によって測定された距離Ｄが、第１距離Ｄ１以上、かつ第２距離Ｄ２以下である場合、すなわちＤ１≦Ｄ≦Ｄ２の条件を満たす場合にのみ、スイッチ回路６５０に対して信号を出力する。

第２制御部は、ＣＰＵ６０４、温度設定回路６０６、補正回路６０８、アンプ６１０、差動アンプ６１２、電流制御回路６１４、設定温度表示回路６１６、および実測温度表示回路６１８を有する。

ＣＰＵ６０４および温度設定回路６０６は、温められた空気を吐出することによって加温される皮膚２の目標温度を設定するものである。なお、ＣＰＵ６０４は、時間ｔによらず、一定の目標温度を設定することもでき、時間ｔの進行とともに変化するように目標温度を設定することもできる。たとえば、ＣＰＵ６０４は、実際に「もぐさ」を用いた場合における各時間ごとの温度データをメモリ（不図示）に格納しておき、この温度データに基づいて各時点の目標温度を設定することができる。なお、「もぐさ」を用いた場合におけるデータを格納する際の処理は、従来の技術と同様であるので、詳しい説明を省略する。温度設定回路６０６から出力された目標温度値または最終的な目標温度値である設定温度は、設定温度表示回路６１６に入力され、設定温度表示回路６１６は、表示パネル７００上に目標温度を表示させる。

一方、温度センサ５００に接続された補正回路６０８と、補正回路６０８に接続されてゲインを調整するアンプ６１０は、温度センサ６００からの出力を補正および調整して、実測温度値を算出するものである。算出された実測温度値は、実測温度表示回路６１８に入力され、実測温度表示回路６１８は、表示パネル７００上に実測温度を表示させる。

差動アンプ６１２は、目標温度と実測温度とを比較して差分をとる増幅器である。差動アンプ６１２の出力は、電流制御回路６１４へ入力される。電流制御回路６１４は、入力された値に応じて、スイッチ回路６５０に対して信号を出力する。すなわち、差動アンプ６１２と電流制御回路６１４は、目標温度と実測温度とに基づいて、スイッチ回路６５０へ信号を出力するか否かを決定するものである。たとえば、実測温度Ｔ＜目標温度Ｔ１の場合にのみスイッチ回路６５０へ信号が出力される。

スイッチ回路６５０は、第１処理部からの信号と、第２処理部からの信号とに基づいて、ハロゲンランプ１００および送風ファン２００への電力供給を切り替える。たとえば、スイッチ回路６５０は、ハロゲンランプ１００への電力供給を切り替える第１スイッチ回路６５１と、送風ファン２００への電力供給を切り替える第２スイッチ回路６５２とを有する。

たとえば、第１スイッチ回路６５１は、第１処理部および第２処理部の双方から信号が入力されている場合に限って、ハロゲンランプ１００へ電力を供給する状態に切り替える。第２スイッチ回路６５２も、第１処理部および第２処理部の双方から信号が入力されている場合に限って、送風ファン２００へ電力を供給する状態に切り替える。

以上のように構成される生体加温装置１は、以下のように処理を行う。

図５は、本実施の形態の生体加温装置の処理内容を示すフローチャートである。

まず、初期設定がなされる（ステップＳ１０１）。初期設定では、温度が設定される。また、温められた空気の吐出による加温時間が設定されてもよい。なお、温度および加温時間を個別に設定する代わりに、「もぐさ」を用いた場合のように時間の進行とともに目標温度を変化させる温度パターンが設定されてもよい。温度および加温時間の設定、または温度パターンの設定は、ユーザが操作部７００を用いて実行することができる。なお、既に設定が完了しており、その設定に変更がない場合には、ステップＳ１０１の処理は省略される。

次に、温められた空気の吐出による加温指示があるか否かが判断される（ステップＳ１０２）。たとえば、ユーザが操作部７００に設けられたスイッチなどを押すことによって、加温指示がなされる。加温指示がなされていない場合には（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ハロゲンランプ１００への電力供給が停止して空気の加熱が休止されるとともに（ステップＳ１０９）、送風ファン２００への電力供給が停止して空気の吐出が休止される（ステップＳ１１０）。なお、ステップＳ１０１で加温時間が設定された場合には、加温時間の経過後に、加温指示がなされている状態から加温指示がなされていない状態へと自動的に遷移する。

一方、加温指示がなされている場合では（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、距離センサ４００によって順次に皮膚２までの距離Ｄが測定される（ステップＳ１０３）。そして、距離センサ４００によって測定された距離Ｄが、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なるように設定された距離範囲（Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２）に該当するか否かが判断される（ステップＳ１０４）。測定された距離Ｄが、上記の距離範囲（Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２）に該当しない場合には（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ハロゲンランプ１００への電力供給が停止して空気の加熱が休止されるとともに（ステップＳ１０９）、送風ファン２００への電力供給が停止して空気の吐出が休止される（ステップＳ１１０）。

一方、測定された距離Ｄが、上記の距離範囲（Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２）に該当する場合には（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５の処理に進み、温度センサ５００によって温度Ｔを測定し（ステップＳ１０５）、温度Ｔの測定結果に応じて空気の吐出状態が制御される。具体的には、温度Ｔの測定結果に応じて吐出される空気の流量が制御され、吐出される空気の温度が制御される。なお、吐出される空気の流量の制御には、空気を吐出していた状態から空気の吐出を休止する状態（吐出量が０である状態）へ切り替える制御が含まれる。

本実施の形態では、測定された温度Ｔが所定の温度範囲（Ｔ＜Ｔ１）に該当するか否かが判断され（ステップＳ１０６）、温度Ｔが所定の温度範囲（Ｔ＜Ｔ１）に該当しない場合には（ステップＳ１０６：ＮＯ）、ハロゲンランプ１００への電力供給が停止して空気の加熱が休止されるとともに（ステップＳ１０９）、送風ファン２００への電力供給が停止して空気の吐出が休止される（ステップＳ１１０）。一方、温度Ｔが所定の温度範囲（Ｔ＜Ｔ１）に該当する場合には（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、ハロゲンランプ１００に電力を供給して空気を加熱するともに（ステップＳ１０７）、送風ファン２００を駆動して、暖められた空気がノズル３００から吐出される（ステップＳ１０８）。

空気の吐出が開始された後も、加温指示があるか否か（ステップＳ１０２）、距離センサによって測定された距離Ｄが、上記の距離範囲（Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２）に該当するか否か（ステップＳ１０３）、および測定された温度が上記の温度範囲（Ｔ＜Ｔ１）に該当するか否か（ステップ１０６）が逐次、判断される。この結果、測定された距離Ｄが、上記の距離範囲（Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２）に該当し、かつ温度センサ５００によって測定された温度Ｔが、上記の温度範囲（Ｔ＜Ｔ１）に該当する場合にのみ、温められた空気を吐出し、それ以外の場合には、たとえ、加温指示がある場合であっても、ハロゲンランプ１００による空気の加熱が休止されるとともに、空気の吐出も自動的に休止される。

以上のように、本実施の形態の生体加温装置１について説明したが、本実施の形態の生体温度装置１によれば、以下のような種々の効果が得られる。

（ア）温められた空気をノズル３００によって絞り込んで皮膚２上に吐出するので、皮膚２を局所的に加温することができるにもかわらず、生体を過度に加温してしまうおそれがなく安全性の高い生体加温装置を提供することができる。したがって、火傷などの心配イがなくなり、安全なつぼ療法が可能となる。

（イ）特に、空気を吐出し得る所定の距離範囲（Ｄ１≦Ｄ≦Ｄ２）において、吐出領域のサイズが、好ましくは２〜２０ｍｍ、さらに好ましくは、３〜１０ｍｍに絞られているので、トリガーポイントを構成する硬結などを局所的に加温することができる。

（ウ）異なる吐出口形状を有する複数種類のノズルを着脱自在に装着できるので、吐出口の径を変更することにより、吐出領域のサイズを拡大または縮小することができる。したがって、冷え性や腰痛などの治療装置として、あるいは生理学の熱実験に使う熱刺激装置として、応用することもできる。

（エ）また、空気の流速を高めることによって、吐出された空気によって加温のみならず、圧力刺激を行うことも可能である。

（オ）空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重ならない状態では空気の吐出を休止するように制御される。そして、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なる条件下で温度センサ５００によって測定された温度に応じて空気の吐出状態を制御することができる。したがって、実際の加温領域において十分な温度が得られているにもかかわらず、温度上昇が不十分であると誤って判断されるおそれがなくなる。

（カ）生体加温装置に設けられた非接触型の温度センサ５００により温度を検出するので、皮膚２上に個別に温度センサを配置する場合と異なり、吐出された空気の流れが温度センサによってが遮断してしまうこともなく、皮膚２上に配置した温度センサが脱落するおそれもなくなる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、温度センサ５００の設置角度θが固定されている場合を説明した。本実施の形態では、皮膚２までの距離Ｄに応じて、温度センサ５００の設置角度θを可変とする場合、言い換えれば、温度センサ受容面の向きで定義される検出角度を可変とする場合について説明する。なお、本実施の形態の生体加温装置の概略構成は、第１の実施の形態の場合と同様である。また、第１の実施の形態と同様の部材には、同じ部材番号を用いて説明する。

図６は、第２の実施の形態の生体加温装置の構成を示す図である。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、ハロゲンランプ１００、送風ファン２００、ノズル３００、距離センサ４００、および温度センサ５００が設けられている。また、後述するように制御部６００も設けられている。

そして、本実施の形態では、さらに、温度センサ５００の設置角度を変えるための駆動機構５１０が設けられている。駆動機構５１０は、たとえば、小型電動機などのアクチュエータである。距離センサ４００によって測定された距離Ｄに応じて制御部６００が駆動機構５１０に指令を出し、指令を受けた駆動機構５１０は、温度センサ５００の向きを変えて、検出角度を変化させる。

本実施の形態においては、距離センサ４００によって測定された距離Ｄは、目標とする検出角度を決定するために使われる。たとえば、図６において、皮膚２までの距離ＤがＤ２である場合、検出角度がθ１であると、照射される空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重ならない状態となる。したがって、制御部６００は、測定された距離Ｄ２に応じて、検出角度をθ２に切り替える。この結果、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なる状態とする。そして、この状態で温度センサ５００によって測定された温度Ｔに応じて、空気の吐出状態が制御される。

図７は、検出角度を切り替えるように制御する制御部６００の構成の一例を示す図である。なお、図７には、説明の都合上、制御部６００以外の構成（温度センサなど）も示されている。

ＣＰＵ６０４、温度設定回路６０６、補正回路６０８、アンプ６１０、差動アンプ６１２、電流制御回路６１４、設定温度表示回路６１６、実測温度表示回路６１８、およびスイッチ回路６５０については、第１および第２の実施の形態の場合と同様であるので、詳しい説明を省略する。

本実施の形態では、検出角度制御回路６２０が設けられている。この検出角度制御回路６２０は、距離センサ４００によって測定された距離Ｄを取得し、この距離Ｄに基づいて適切な検出角度を決定し、決定した検出角度となるように駆動機構５１０に信号指令を出力するものである。指令を受けた駆動機構５１０は、温度センサ５００の向きを変えて、検出角度を変更する。

このように検出角度制御回路６２０と駆動機構５１０は、温度センサ５００の検出角度を順次に切り替えることにより、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なる状態を発生させる切替手段として機能する。特に、この切替手段は、皮膚２に照射される空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なるように、距離センサ４００による距離測定結果に応じて自動的に検出角度を切り替える。

以上のように構成される生体加温装置１は、以下のように処理を行う。図８は、本実施の形態の生体加温装置１の処理内容を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１およびステップＳ２０２の処理は、第１の実施の形態における図５に示されるステップＳ１０１およびステップＳ１０１の処理と同様である。加温指示がなされている場合では（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、距離センサ４００によって皮膚２までの距離Ｄが測定される（ステップＳ２０３）。

そして、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚上で重なるように、距離センサ４００による距離測定結果に応じて検出角度が切り替えられる（ステップＳ２０４）。たとえば、距離Ｄと検出角度θ（具体的には、検出角度に対応する、駆動機構５１０への指令値）との関係をテーブルに記憶しておき、このテーブルを参照することで、検出角度θを算出するようにしてもよい。この場合、算出された検出角度θに対応する指令が駆動機構５１０に伝えられ、指令を受けた駆動機構５１０が温度センサ５００の向きを変えることによって、検出角度θが切り替わる。

次に、ステップＳ２０４において検出角度θが切り替えられることによって、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なる状態となった条件下で、温度センサ５００が温度Ｔを測定する（ステップＳ２０５）。したがって、生体加温装置１は、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なる状態を積極的に作り出し、正確な温度測定が可能な状態を実現した上で、温度測定を実行する。

そして、温度Ｔの測定結果に応じて空気の吐出状態が制御される。具体的には、測定された温度Ｔが所定の温度範囲（Ｔ＜Ｔ１）に該当するか否かが判断され（ステップＳ２０６）、温度Ｔが所定の温度範囲（Ｔ＜Ｔ１）に該当しない場合には（ステップＳ２０６：ＮＯ）、ハロゲンランプ１００による空気の加熱が休止されるとともに（ステップＳ２０９）、空気の吐出も休止される（ステップＳ２１０）。一方、温度Ｔが所定の温度範囲（Ｔ＜Ｔ１）に該当する場合には（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、ハロゲンランプ１００によって空気を加熱し（ステップＳ２０７）、温められた空気がノズル３００から吐出される（ステップＳ２０８）。これらの点は、第１の実施の形態の場合と同様である。

なお、皮膚までの距離Ｄが変化する場合、距離Ｄに応じて温度センサ５００の検出角度が自動的に変化することはもちろんである。

以上のように、本実施の形態の生体加温装置１について説明したが、本実施の形態の生体温度装置１によれば、温められた空気をノズル３００によって絞り込んで皮膚２上に吐出することによる効果に加えて、以下のような効果が得られる。

（キ）測定された距離Ｄに応じて温度センサ５００の検出角度を切り替えて、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なる状態を積極的に作り出し、この状態で温度センサ５００によって測定された温度に応じて空気の吐出状態を制御することができるので、実際の照射領域において十分な温度が得られているにもかかわらず温度上昇が不十分であると誤って判断されるおそれがなくなる。特に、皮膚２までの距離が比較的大きく変化した場合であっても検出角度の切り替えによって、正確な温度に基づく制御が可能となる。したがって、本発明を適用可能な範囲が広がる。

（第３の実施の形態）
第２の実施の形態では、一つの温度センサ５００の向きを物理的に変えることによって、検出角度を変更とする場合を説明した。しかしながら、本実施の形態では、異なる設置角度θで設置された複数の温度センサを用意し、複数の温度センサのうちから能動状態とする温度センサを順次に選択することによって、検出角度を変える場合について説明する。なお、本実施の形態の生体加温装置の概略構成は、第２の実施の形態の場合と同様である。したがって、第２の実施の形態と同様の部材には、同じ部材番号を用いて説明する。

図９は、第３の実施の形態の生体加温装置の構成を示す図である。本実施の形態では、第２の実施の形態の場合と同様に、ハロゲンランプ１００、送風ファン２００、ノズル３００、距離センサ４００、および温度センサ５００が設けられている。また、後述するように制御部６００も設けられている。

そして、本実施の形態では、異なる設置角度で設定された複数の温度センサ５００ａ〜５００ｃが設けられている。本実施の形態では各温度センサ５００ａ〜５００ｃは、それぞれ固定されており、各温度センサ５００ａ〜５００ｃの向きは変化しない。吐出された空気の流れ方向と各温度センサ５００ａ〜５００ｃの光軸とのなす角度を設置角度とすれば、温度センサ５００ａの設置角度が一番大きくなり（直角に近くなり）、温度センサ５００ｂ、温度センサ５００ｃの順で設置角度が小さくなる。

図９に示されるとおり、皮膚２までの距離がＤ１〜Ｄ２の距離範囲に該当するときは、空気の吐出範囲と温度センサ５００ａの検出領域とが皮膚２上で重なる。同様に、皮膚２までの距離がＤ２〜Ｄ３の距離範囲に該当するときは、空気の吐出範囲と温度センサ５００ｂの検出領域とが皮膚２上で重なり、皮膚２までの距離がＤ３〜Ｄ４の距離範囲に該当するときは、空気の吐出範囲と温度センサ５００ｃの検出領域とが皮膚２上で重なる。

制御部６００は、距離センサ４００によって測定された距離Ｄに応じて、複数の温度センサ５００ａ〜５００ｃのうちから能動状態とする温度センサを選択する。図９に示される例では、距離Ｄが比較的短距離にある場合（Ｄ１≦Ｄ＜Ｄ２）には、能動状態とする温度センサとして温度センサ５００ａが選択される。距離Ｄが中距離にある場合（Ｄ２≦Ｄ＜Ｄ３）には、温度センサ５００ｂが選択され、距離Ｄが比較的遠距離にある場合（Ｄ３≦Ｄ≦Ｄ４）には、温度センサ５００ｃが選択される。

図１０は、複数の温度センサのうちから能動状態とする温度センサを選択するように制御する制御部６００の構成の一例を示す図である。ＣＰＵ６０４、温度設定回路６０６、補正回路６０８ａ〜５０８ｃ、アンプ６１０、差動アンプ６１２、電流制御回路６１４、設定温度表示回路６１６、および実測温度表示回路６１８については、補正回路６０８ａ〜６０８ｃが複数個にわたって設けられている点を除いて、第１および第２の実施の形態の場合と同様である。したがって、詳しい説明を省略する。

選択回路６３０は、距離センサ４００によって測定された距離Ｄに応じて、複数の温度センサ５００ａ〜５００ｃのうちから能動状態とする温度センサを選択するための回路であり、たとえば、マルチプレクサである。選択回路６３０は、たとえば、距離センサ８００によって測定された距離Ｄ（具体的には、距離Ｄに対応する電圧）に応じて、温度センサ５００ａに接続された補正回路６０８ａ、温度センサ５００ｂに接続された補正回路６０８ｂ、および温度センサ５００ｃに接続された補正回路６０８ｃのうちから一つの回路のみをアンプ６１０側へ接続する。

このように選択回路６３０は、異なる設置角度で設置された複数の温度センサ５００ａ〜５００ｃのうちから能動状態とする温度センサを選択することによって、温度センサの検出角度を順次に切り替えて、空気の吐出領域と温度センサの検出領域とが皮膚２上で重なる状態を発生させる切替手段として機能する。

なお、機械的に温度センサの向きを変える代わりに、複数の温度センサのなかから能動状態とする温度センサを選択することによって検出角度を変更する点を除いて、本実施の形態の生体加温装置１の処理内容は、図８に示される第２の実施の形態の処理内容と同様であるので、詳しい説明を省略する。

本実施の形態の生体加温装置１によれば、第２の実施の形態の効果に加えて、以下のような効果が得られる。

（ク）検出角度を切り替えるためのアクチュエータなどを必要としないので、装置の小型化を実現できる。したがって、装置の小型化を図りつつ、空気の吐出領域と温度センサ５００の検出領域とが皮膚２上で重なる状態を積極的に作り出し、この状態で温度センサ５００によって測定された温度に応じて空気の吐出状態を制御することができる。

以上のように本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した実施の形態のみに限定されるものではなく、当業者によって種々の省略、追加、および変更が可能であることは明らかである。

たとえば、上記の実施の形態では、実測温度値Ｔと目標温度値Ｔ１とを比較して、実測温度値Ｔが目標温度値Ｔ１より小さい場合には（Ｔ＜Ｔ１）、温められた空気を吐出する一方、実測温度値Ｔが目標温度値Ｔ１以上である場合には（Ｔ１≦Ｔ）、ハロゲンランプ１００による空気の加熱を休止するとともに、空気の吐出を休止する場合を例にとって説明したが、本発明はこの場合に限られない。

すなわち、本発明は、空気の吐出領域と温度センサの検出領域とが生体上で重なる状態となる条件下で測定された温度に応じて空気の吐出状態を制御するものであればよい。具体的には、この条件下で測定された温度に応じて、吐出される空気の温度または流量のどちらか一方を制御するものであってもよく、吐出される空気の温度および空気の流量の双方を制御するものであってもよい。

また、実測温度値Ｔが目標温度値Ｔ１より小さい場合には、実測温度値と目標温度値Ｔ１との差分（偏差）に応じて空気の温度および／または流量を変えることができる。具体的には、実測温度値と目標温度値Ｔ１との差分が大きい場合には、空気の温度を高め、流量を増やす。一方、差分が小さい場合には、空気の温度を低め、流量を減らす。すなわち、制御方法として、比例制御、比例積分制御、および比例積分微分制御などのいずれの制御方法を採用することもできる。

上記の説明では、熱源の位置を基準としてノズルの反対側（内側）に配置された送風ファンを送風手段として用いる場合を説明したが、送風手段は、温められた空気をノズル側へ送ることができるものである限り、この場合に限られない。たとえば、熱源の位置を基準としてノズル側（外側）に配置された送風ファンを送風手段として用いることもできる。この場合も、送風ファンによって引き込まれた空気がノズルから吐出することができる。また、送風ファンの代わりに、圧力を高めた空気を噴射する機構などを送風手段として用いることもできる。

さらに、上述の説明では、熱源および送風手段が筐体内に設けられている場合を説明したが、本発明はこの場合に限られない。たとえば、筐体とは別体の空気加熱室などを搭載しており、この空気加熱室に設けられた熱源によって必要な温度に加熱された空気が配管を通じて筐体内に導入されて、ノズルから吐出されるように構成することもできる。

また、上記の説明では、異なる吐出口形状を有する複数種類のノズルの中から特定のノズルを選択し、筐体に着脱自在に装着する場合を説明したが、本発明はこの場合に限られない。たとえば、筐体の一部が一体的にノズル形状に形成されていてもよいことはもちろんである。

「つぼ」や痛みのトリガーポイントを局所的に加温する温灸器に好適に利用される。

第１の実施の形態の生体加温装置の全体構成を示す図である。 図１に示される生体加温装置の上面図である。 図１に示される生体加温装置の部分拡大図である。 図１に示される制御部の構成例を示すブロック図である。 図１に示される生体加温装置の処理内容を示すフローチャートである。 第２の実施の形態の生体加温装置の構成を示す部分拡大図である。 図６に示される生体加温装置の制御部の構成例を示すブロック図である。 図６に示される生体加温装置の処理内容を示すフローチャートである。 第３の実施の形態の生体加温装置の構成を示す部分拡大図である。 図９に示される生体加温装置の制御部の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 生体加温装置、
２ 皮膚、
１００ ハロゲンランプ、
２００ 送風ファン、
３００ ノズル、
４００ 距離センサ、
５００ 温度センサ、
６００ 制御部。

Claims (6)

1. 生体を局所的に加温する生体加温装置であって、
   熱源と、
   前記熱源により温められた空気を送り出す送風手段と、
   前記送風手段により送り出される空気を絞り込んで吐出するためのノズルと、
   指向性をもった非接触型の温度測定手段と、
   前記ノズルを経て吐出される空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なる状態となった条件下で前記温度測定手段によって測定された温度に応じて空気の吐出状態を制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする生体加温装置。
2. さらに、前記ノズルを経た空気が吐出される生体までの距離を測定する距離測定手段を有し、
   前記制御手段は、前記距離測定手段によって測定された距離が、前記空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なるように設定された距離範囲に該当しない場合には、空気の吐出を休止するように制御することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の生体加温装置。
3. 前記制御手段は、前記距離測定手段によって測定された距離が、前記空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なるように設定された距離範囲に該当する場合には、温度測定結果に応じて、吐出される空気の温度を制御することを特徴とする請求項２に記載の生体加温装置。
4. 前記制御手段は、前記距離測定手段によって測定された距離が、前記空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なるように設定された距離範囲に該当する場合には、温度測定結果に応じて、吐出される空気の流量を制御することを特徴とする請求項２に記載の生体加温装置。
5. さらに、前記ノズルを経た空気が吐出される生体までの距離を測定する距離測定手段と、前記温度測定手段の検出角度を切り替える切替手段とを有し、
   前記切替手段は、前記空気の吐出領域と前記温度測定手段の検出領域とが生体上で重なるように、前記距離測定手段による距離測定結果に応じて前記検出角度を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の生体加温装置。
6. 前記温度測定手段は、異なる設置角度で設置される複数の温度測定用赤外線センサであり、
   前記切替手段は、前記複数の温度測定用赤外線センサのうちから能動状態とする赤外線センサを順次に選択することを特徴とする請求項５に記載の生体加温装置。

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