JP2007024531A - 電子体温計、電子体温計の制御方法並びに制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 よりエラー発生頻度の少ない電子体温計を実現可能とする。
【解決手段】 検温素子により検出した被測定部位における温度の実測値の経時変化に基づいて平衡温度を予測する電子体温計において、検温素子による実測値の異常変化を検出する異常変化検出手段と、異常変化検出手段により異常が検出された場合、予測値の導出に使用する実測値の経時変化の開始タイミングを制御する制御手段とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子体温計における体温予測の高速化技術に関するものである。

従来の予測式電子体温計においては、実測値が所定値以上、かつ温度上昇率が所定値以上になった時を予測演算の起点とし、予測値の変動が所定値以内になった時を予測成立点とする。予測式は一般に、予測値をＹ、実測値をＴ、上乗量をＵとすると、Ｙ＝Ｔ＋Ｕで与えられる。

この場合の上乗量Ｕとしては種々の計算方法が知られており、例えばｔを予測起点からの経過時間とすると、Ｕ＝ａ_１ ×ｄＴ／ｄｔ＋ｂ_１ 、あるいはＵ＝（ａ_２ ×ｔ＋ｂ_２ ）×ｄＴ＋（ｃ_２ ×ｔ＋ｄ_２ ）などがある。

ここで、パラメータａ_１，ｂ_１，ａ_２，ｂ_２，ｃ_２，ｄ_２は、上乗量Ｕの精度を被検者や検温素子の違いによらず一定に保つために選択された定数である。

また、被検者の特徴や検温素子の特性に基づいて群分けし、予測に用いる計算式のパラメータ群を割り当てることもなされている。特に、検温素子による実測値の結果を元に対応する群に決定し予測を開始することにより、精度の高い予測を可能とする技術が開示されている。また、群決定以降の予測値の経時変化に基づいて対応する群の変更を行うことにより、さらに精度の高い予測を可能とする技術が開示されている（特許文献１）。
特許第３１００７４１号公報

しかしながら、上記従来の予測式電子体温計においては、検温素子およびその周辺部の熱容量が大きいため、検温素子が被測定部と熱平衡となるまでに長い時間（例えば９０秒）が必要となっていた。一方、検温素子が被測定部と熱平衡となるまでの時間に比較して予測演算の時間は十分短い。そのため、近年の省電力かつ高速なＣＰＵを用い予測演算の高速化を図ったとしても、結果表示までに必要となる時間の短縮には限界があった。一方、検温素子およびその周辺部の熱容量を小さくすると実測値にばたつきが生じ易くなり、予測エラーの発生頻度が高くなるという問題がある。したがって、測定終了までには長い時間が必要となり、測定者への負担が大きいものとなっていた。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、検温素子およびその周辺部の熱容量を小さくした場合の実測値にばたつきによる予測エラーの発生頻度を低減することにより、測定者への負担を軽減することを目的としている。

検温素子により検出した被測定部位における温度の実測値の経時変化に基づいて平衡温度を予測する電子体温計において、検温素子による実測値の異常変化を検出する異常変化検出手段と、異常変化検出手段により異常が検出された場合、予測値の導出に使用する実測値の経時変化の開始タイミングを制御する制御手段とを有する。

本発明によれば、より予測エラーの発生頻度の少ない電子体温計を実現可能とし測定者への負担を軽減することが出来る。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（第１実施形態）
＜電子体温計の温度導出高速化概要＞
本実施形態では、電子体温計の温度センサの部分の熱容量を小さくすることにより熱応答を向上させ、予測に用いられる実測値取得の計測時間の短縮を実現する。その際、複数の予測式を用いた演算結果に基づき選択することにより、熱応答向上に伴う実測値のばたつきによる予測エラーの発生頻度を低減している。

＜電子体温計の内部構成＞
図１は、本実施形態の電子体温計の外観を示す図で、図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、側面図、図１（ｃ）は、背面図である。２は、本体ケースで、後述する演算制御部２０等の電子回路、ブザー３１、電池(電源部)４０等が収納されている。３は、ステンレス製の金属キャップで、体温測定に必要なサーミスタ１３(図２参照)等を含む温度計測部を接着剤で固定して収納している。本体ケース２と金属キャップ３は接着剤を介して液密に接合・固定されている。こうして、金属キャップ３は、サーミスタ１３は、体温（温度）を伝熱するとともにサーミスタ１３を外部の衝撃等から保護している。金属キャップ３は、外径約３ｍｍ，厚さ約０．２，ｍｍ，全長約８ｍｍ，重量２４０〜２５０μｍで、本体ケース２の先端部での接合部の長さは、３．５ｍｍ〜５ｍｍ程度となっている。サーミスタ１３を内蔵した金属キャツプ３を含む感熱部は、熱容量が０．１Ｊ／℃程度に低減されている。この本体ケース２は、リン酸ジルコニウム銀化合物をほぼ１〜２．５重量％含むスチレン系樹脂（ハイインパクトスチロール，ＡＢＳ樹脂）、ポリオレフィン系樹脂（ポリプロピレン，ポリエチレン）等で形成されて、表示部３０を覆う透明の窓部２ｄとは好ましくは二色成形で形成されている。窓部２ｄは、透明樹脂であるポリスチレン、ブタジエン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂；ポリ−２−メチルペンテン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂；ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂；セルロースアセテート等のセルロースエステル；ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル等から形成される。本体ケース２の金属キャップ３の反対側には電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４が設けられている。また、本体ケース２の背面には、凹部２ａが設けられ、検温後の電子体温計を容易に把持し、取出しやすくしている。２ｂ，２ｃは滑りどめ部で、検温時に電子体温計がずれないようになっている。２ｄは電池の交換をするための電池蓋フタである。破線は、電池（電源部）４０の収納位置を示しており、電池４０を収納した状態で重心が長手方向の前よりにくるようにされている。３０ａは、予測モードを表示する予測モード表示部、３０ｂは、ブザー音の発生を行なわない、いわゆる消音モードを表示する消音モード表示部である。電子体温計は、幅が約２８ｍｍ，厚さ約１０ｍｍ程度，重量約２０ｇｗに形成されている。重心位置、幅、重量、滑りどめ部により、検温部に電子体温計を装着した時に安定になるようになっている。

図２は本実施例の電子体温計の構成を示す内部ブロック図である。

本電子体温計は、温度を計測しそれをデジタル値として出力する温度計測部１０と、計測された温度から予測温度を演算すると共に本電子体温計を制御する演算制御部２０と測定結果を表示する、バックライト用のＬＥＤ３０ｃを備えた表示部３０とから構成される。

温度計測部１０は、並列に接続された感温部に設置されたサーミスタ１３及びコンデンサ１４と、測温用ＣＲ発振回路１１とから成り、サーミスタ１３の温度に対応するカウンタ１６のカウント量の変化に従い、温度をデジタル量として出力する。なお、本温度計測部１０の構成は一例であって、これに限定するものではない。

演算制御部２０は、体温測定に必要なパラメータを格納したＥＥＰＲＯＭ２２ａ、計測温度を時系列で記憶するためのＲＡＭ２３、予測式などのプログラムを格納したＲＯＭ２２、表示部３０を制御するための表示制御部３０ｄ、測温用ＣＲ発振回路１１の発振信号をカウントするカウンタ１６、ＲＯＭ２２のプログラムに従いＥＥＰＲＯＭ２２ａに書かれた条件で演算を行なう演算処理部２１、カウンタ１６，演算処理部２１，表示制御部３０ｄを制御する制御回路５０とからなる。

さらに、本実施形態に特徴的な部分として、サーミスタ１３およびその周辺部の熱容量は従来の予測型電子体温計に比較し非常に小さくなっており、熱応答特性が良くなるよう構成されていることが挙げられる。ここで、周辺部の熱容量としては、サーミスタ１３を覆い体の測定部位に接する金属キャップ３や、金属キャップ３とサーミスタ１３との接着材などの熱容量が含まれる。このようにサーミスタ１３の熱応答特性を向上させることにより、サーミスタ１３による実測値のばたつきが生じやすくなる。そのため、予測精度の悪化を抑制する必要があるが、その方法については以下に説明する。

＜群分けと予測式＞
図３は、電子体温計による実測値変化を例示的に示した図である。

図に示されるように、時間と共に実測値は平衡温度に近づいていくが、被測定者の体質や温度計測と体表面との接触状態などの測定条件に依存して変化速度が異なる。そこで、実測値の経時変化特性に従い場合分け（群分け）を行う。

以下では、サーミスタ１３により検出された実測値の特徴から群分けについて説明する。ただし、本実施形態においては、前述したように検温素子の熱応答特性が良く、実測値の経時変化特性のばらつきが生じやすい。そこで、従来の群分け（たとえば７群）に比較しより多くの群分け（ここでは１３群）を行って向上した熱応答特性に対応できる例を示すこととする。

図４は、実測値の経時変化特性に従う群分けの例を示した図である。

図４は１５〜２０秒間の温度上昇値（図４の縦軸）と２０秒における温度（図４の横軸）とを用いて、全体を１３の群に分割した例であり、図上の各点は計測標本における分布を示している。なお、第１群は最も熱応答の早い群であり、最初の温度は高いがすぐに上昇がおさまる部分である。逆に、第８群は最も熱応答の遅い群で、最初の温度は低いが温度上昇が遅くまで続く部分である。尚、ここでは、第９群および第１０群は、通常の実測値変化から大きく外れているため、例えば予測不可としてエラー終了するよう構成してもよいし、予測を行わず実測値の表示を行うよう構成してもよい。また、第１１群および第１２群は、２０秒時に体温が３６．５度以上となっている群である。

上記のような群分けを行った場合、たとえば、実測値が３０℃以上、かつ温度上昇率が０．０３℃／０．５秒以上になった時を起点（ｔ＝０）として、予測値Ｙは、実測値Ｔおよび経過時間ｔを用いて以下の式で近似できる。

Ｕ＝（ａ×ｔ＋ｂ）×ｄＴ＋（ｃ×ｔ＋ｄ）
Ｙ＝Ｔ＋Ｕここで、ａ〜ｄ：定数，ｄＴ：過去５秒間の温度上昇である。

２０秒以後は、群分けで説明した通りそれぞれの群に応じたａ〜ｄの係数を用いて予測演算を行う。一例として、２０〜２５秒の間における各群の係数ａ〜ｄの値の一例を以下に示す。なお、これらの係数ａ〜ｄは多数の計測標本から求められたものであり、あらかじめＲＯＭ２２に記憶されているパラメータ２２ｂの一部である。

１群 ａ＝０．５５４： ｂ＝−６．５１８５： ｃ＝−０．１５４５： ｄ＝２．８９１５
２群 ａ＝１．１０９８： ｂ＝−１５．４４６： ｃ＝−０．２４４： ｄ＝４．５２９４
３群 ａ＝０．７１８７： ｂ＝−６．９８７６： ｃ＝−０．０５７１： ｄ＝１．０６８２
４群 ａ＝０．８０９２： ｂ＝−７．８３５６： ｃ＝−０．０４４８： ｄ＝０．８６０９
５群 ａ＝０．８５５５： ｂ＝−９．２４６９： ｃ＝−０．０６９７： ｄ＝１．５２０５
６群 ａ＝０．４５４８： ｂ＝−２．１５１２： ｃ＝０．００８３： ｄ＝０．２８７２
７群 ａ＝０．３７８： ｂ＝−１．３７２４： ｃ＝０．００２７： ｄ＝０．８９１２
＜電子体温計の体温測定動作＞
図５に第１実施形態の電子体温計における体温測定処理手順のフローチャートを示す。以下の動作は、例えば、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４の押下による電源投入などをトリガに開始される。なお、以下の各ステップは、演算処理部２１がＲＯＭ２２に記憶されたプログラムを実行することにより実現されるものである。

ステップＳ５０１では、電子体温計の初期化が行われ、サーミスタ１３による温度値の検出が開始される。たとえば、０．５秒おきにセンサを用いて温度値が検出される。

ステップＳ５０２では、例えば、前回実測値（つまり０．５秒前の実測値）からの上昇が所定の値（例えば１度）以上となる温度値を測定した時点を、予測式の基準点（ｔ＝０）と設定し、ＲＡＭ２３に特定タイミングと実測値のデータ（時系列データ）として記憶を開始する。つまり、急激な温度上昇を検出することにより、測定者により所定の測定部位に装着されたと見なすのである。

ステップＳ５０３では、計測中に測定温度低下が観測されたか否かを判断する。所定の低下が見られる場合は、ステップＳ５１１に進み、所定の温度低下が見られない場合はステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４では、ステップＳ５０２で記憶されたデータを用いて、前述した予測式を用いて逐次予測値を導出（例えば０．５秒おき）する。ただし、従来と異なり、図４に示される複数の群のそれぞれに対応した予測式を基に予測演算を並列して行う。なお、全ての群について並列に（ここでは１〜８、１１，１２の１０種類）演算を行ってもよいし、いくつかの実測値を元におおよその群を設定し周辺のいくつかの群についてのみ演算を行ってもよい。

ステップＳ５０５では、基準点（ｔ＝０）から所定時間（例えば２５秒）だけ経過した後、ステップＳ５０４で導出した複数の群に対応するそれぞれの予測値の変化に基づいて群分け判定を行う。

ステップＳ５０６では、ステップＳ５０５によって決定された群以外の演算を停止し、判定された群における予測演算を引き続き所定の時間導出する。

ステップＳ５０７では、基準点（ｔ＝０）から所定時間（例えば３０秒）だけ経過した時点で、ステップＳ５０６の結果導出された一定区間（例えば、ｔ＝２５〜３０秒）における予測値があらかじめ設定された予測成立条件を満たすかどうかをチェックする。例えば、所定の範囲（例えば０．１度）に収まっているか否かについてのチェックである。予測成立条件を満たした場合はステップＳ５０８に進み、予測成立条件を満たさない場合は、ステップＳ５１３に進む。

ステップＳ５０８では、予測成立を告げるブザー３１を鳴らし、ステップＳ５０９に進む。

ステップＳ５０９では、導出された予測値を表示部３０に表示する。

ステップＳ５１０では、検温結果の表示終了の指示を受け付けたか否かを判定する。たとえば、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ４が押下されたか否かを判定してもよいし、予測温度表示から一定時間経過すると自動的に表示終了するよう構成してもよい。

ステップＳ５１１では、測定されたデータの補正処理を行う。この補正処理の詳細については後述する。補正処理が正常に行われた場合はステップＳ５０２に戻る。一方、補正処理が正常に終了しない場合は、ステップＳ５１２に進む。

ステップＳ５１２では、エラーを告げるブザー３１を鳴動し検温を終了する。このとき、ブザー音はステップＳ５０８とは異なるものであることが望ましい。

ステップＳ５１３では、例えばタイマーなどで測定開始から所定の時間（例えば４５秒）経過した時は、強制的に予測を成立させ、ステップＳ５０７に進む。つまり、その時点で導出されている予測値をそのまま最終予測値と見なす。

以上のステップを経て、検温動作を終了する。

＜測定データの処理＞
以下では、サーミスタ１３を用いた温度の測定中に実測値（温度）の低下が発生した際の処理（ステップＳ５１１に相当）について説明する。

図６は、測定中の体動などを原因として実測値にばたつきが発生している場合の図である。実測値が右下がりになっている部分は体動などにより、センサが測定部（体表面部分）から離れるなどして生じる変動（以降、初期リプルと呼ぶ）を示している。

特に、本実施形態のようにサーミスタ１３及びその周辺部は熱容量が小さい場合、図６に示される初期リプルが発生しやすい。実測値に初期リプルが生じているデータをそのまま予測演算に使用すると予測精度の著しい悪化を引き起こすことになる。さらに、測定時間が短い（測定点が少ない）場合においては、ｔ＝０の実測点に対する依存性が相対的に比較的大きくなるため、予測精度の悪化を低減する何らかのデータ処理を行うことが重要となる。

ここでは例として、サーミスタ１３において検出される測定開始後の、実測値低下などの異常を検知し、予測演算に用いる測定開始点（ｔ＝０の点）を調整することにより予測精度の悪化を低減する方法について述べる。つまり、調整された開始点（ｔ＝０の点）より前に取得されたデータは使用しないような前処理を行う。

例えば、体動による実測値の変動は測定開始の初期に多く、その温度変化が一時的なものに限られていることが経験的に知られている。そのため、ここでは実測値の低下を検出（ステップＳ５０３）する。そして再び実測値が上昇を始めたタイミングにおいて、以下の４つの条件を全て満たす場合に実測値の変動は体動によるものとみなし、ｔ＝０のタイミングを変更する。なお、０秒ポイント調整のための条件は、ここに示したものに限らず、図３に示されるような通常の温度変化と一時的に異なる変化を検出可能なものであればよい。

・測定開始点から温度値立下り検出点までの時間（Δｔ１）が設定値（例えば７秒）以内であること。
・センサにより検出した温度値（Ｔ）が設定値（例えば３４．５度）以下であること。
・温度値立下りの検出点から温度値立ち上がりの検出点までの時間（Δｔ２）が設定値（例えば８秒）以内であること。
・温度低下（ΔＴ）が設定値（例えば１度）以内であること。

ｔ＝０のタイミングを調整した際の予測値導出は、調整後のｔ＝０を測定の開始点とする時系列データを用いて導出する。つまり、調整後のｔ＝０のタイミングより以前に取得されたデータは予測値の導出に使用しないようにするのである。

一方、上記の条件を満たさず、図３に示されるような通常の温度変化と大きく異なる場合、例えば実測値が低下しつづける場合などは測定を継続したとしても、十分な精度が得られないと見なせるので、前述したようにステップＳ５１２に進んでエラー終了し、再測定を測定者に促すことが望ましい。

以上説明したように、本実施形態の電子体温計により、よりエラー発生頻度の少ない電子体温計を実現可能とし測定者への負担を軽減することが出来る。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても良いし、また、一つの機器からなる装置に適用しても良い。

なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するプログラムを、システム或いは装置に直接或いは遠隔から供給し、そのシステム或いは装置が、供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明の技術的範囲に含まれる。その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などがある。

その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続し、ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明のクレームに含まれるものである。

また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせ、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。

また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。

さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。

第１実施形態に係る電子体温計の外観図である。 第１実施形態に係る電子体温計の内部ブロック図である。 検温素子による実測値の変化の例を示す。 第１実施形態に係る電子体温計の計測値に基づく群分けを説明する図である。 第１実施形態に係る電子体温計の動作フローチャートである。 検温素子による実測値の変化時系列を示す（初期リプル有りの場合）。

Claims (6)

1. 検温素子により検出した被測定部位における温度の実測値の経時変化に基づいて平衡温度を予測する電子体温計であって、
   前記検温素子による前記実測値の異常変化を検出する異常変化検出手段と、
   前記異常変化検出手段により異常が検出された場合、予測値の導出に使用する前記実測値の経時変化の開始タイミングを制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする電子体温計。
2. 前記異常変化は少なくとも実測値の低下を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子体温計。
3. 前記開始タイミングは、前記実測値の異常変化終了後の時点であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子体温計。
4. 前記検温素子およびその周辺部は熱容量が小さく熱応答が速いことを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の電子体温計。
5. 検温素子により検出した被測定部位における温度の実測値の経時変化に基づいて平衡温度を予測する電子体温計の制御方法であって、
   前記検温素子による前記実測値の異常変化を検出する異常変化検出工程と、
   前記異常変化検出工程により異常が検出された場合、予測値の導出に使用する前記実測値の経時変化の開始タイミングを制御する制御工程と、
   を有することを特徴とする制御方法。
6. 検温素子により検出した被測定部位における温度の実測値の経時変化に基づいて平衡温度を予測する電子体温計の制御プログラムであって、
   前記検温素子による前記実測値の異常変化を検出する異常変化検出工程を実行するためのプログラムコードと、
   前記異常変化検出工程により異常が検出された場合、予測値の導出に使用する前記実測値の経時変化の開始タイミングを制御する制御工程を実行するためのプログラムコードと、
   を有することを特徴とする制御プログラム。

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