JP2007111524A - 体温を非接触式に規定するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】人間の身体核心温度を非接触式に規定するための方法および測定装置を改良して、僅かな操作の手間で、人間の身体核心温度の正確で信頼できる非接触式の規定を可能にすることである。
【解決手段】第１の段階で温度センサユニット２が、身体測定領域８の場所を特定し、第２の段階で身体測定領域８を温度センサユニット２によって分解し、身体測定箇所６を検出し、温度センサユニット２による検出をこの身体測定箇所６で実施するようにした。さらに、温度センサユニット２に走査ユニット５が対応配置されており、温度センサユニット２が、自動的に身体測定箇所６に方向づけられるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、人間の身体核心温度を非接触式に規定するための方法であって、人間の表面温度を所定の身体測定箇所で、該身体測定箇所から隔離されて配置された温度センサユニットを用いて検出し、該温度センサユニットによって形成されたセンサ信号を、該センサ信号を評価しかつ身体核心算出するための評価ユニットに伝送し、該評価ユニット内で形成された温度信号を、求めた身体核心温度を視覚的に通知するために通知ユニットに伝達する形式のものに関する。

さらに本発明は、人間の身体核心温度を非接触式に規定するための測定装置であって、人体の表面温度を検出するための温度センサユニットと、該温度センサユニットから送信されたセンサ信号を評価し、温度信号を計算するための評価ユニットと、人間の身体核心温度を視覚的および／または聴覚的に通知するための通知ユニットとが設けられている形式のものに関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公告第１０２００４０２７４４３号明細書から、人間の体温を非接触式に規定するための測定装置が公知である。この公知の測定装置は、一方では人体の表面温度を検出するための温度センサユニットを有している。他方で公知の測定装置は、温度センサユニットによって検出されたセンサ信号を評価しかつ目下の温度信号を計算するための評価ユニットを有している。次いで、前記温度信号は後方配置された通知ユニットで視覚的に再生される。正確な測定を行えるようにするためには、公知の測定装置を所望の身体測定箇所に正確に方向づけることが必要である。測定装置が、たとえば身体の比較的低温の部位または人間の衣服に方向づけられていると、不都合な誤測定に至ることがある。さらに、温度センサユニットが温められた呼吸チューブ、熱くなった注入チューブ、温熱療法機器の部分の温度を検出すると、方向付けを誤ると同時に誤測定に至ることもある。
ドイツ連邦共和国特許出願公告第１０２００４０２７４４３号明細書

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の、人間の身体核心温度を非接触式に規定するための方法および測定装置を改良して、僅かな操作の手間で、人間の身体核心温度の正確で信頼できる非接触式の規定を可能にすることである。

この課題を解決するために本発明の方法では、請求項１の上位概念部に関連して、第１の段階で温度センサユニットが、身体測定領域の場所を特定し、第２の段階で身体測定領域を温度センサユニットによって分解し、これにより身体測定箇所を検出し、該身体測定箇所で温度センサユニットによる検出を実施するようにした。

さらに、前記課題を解決するために本発明の構成では、請求項５記載の上位概念部に関連して、温度センサユニットに走査ユニットが対応配置されており、これにより、温度センサユニットが、自動的に身体測定箇所に方向づけられるようにした。

特に本発明による方法の利点は、人間の身体測定領域の自動の走査により常に身体核心温度の正確な規定が可能になるという点である。温度センサユニットは、一方では測定開始時に身体もしくは身体測定領域に方向づけられるだけで十分である。これは手動または自動で行うことができる。次いで身体測定領域の走査、または線状あるいは面状に配置されたセンサによる分解によって、表面温度の検出が実施される所定の身体測定箇所に対する温度センサユニットの正確な方向づけが行われる。この身体測定箇所で表面温度の検出が実施される。したがって、温度センサユニットの身体測定箇所への手動による方向づけはもはや不要である。他方では、たとえば乳児の身体が保育器内で動くもしくは体位を変える場合に備えて、温度センサユニットの自動的な方向づけは常時行われる。身体測定領域の連続的な走査および分解により、温度センサユニットはいわば身体測定箇所に「追従」するので、温度センサユニットは、所定の身体測定箇所に合わせて常に調整されている。

走査および分解が身体測定領域に制限されていることにより、高い分解能を伴う、もしくは比較的に小さな変動幅を伴う温度測定を行うことができる。さもないと、全身体にわたって行われる走査運動の分解能はより低い場合がある。

本発明の別の有利な方法によれば、身体測定領域の走査は連続的に、あるいは所定の固定または可変の時間間隔を置いて行うことができる。これにより、比較的長期間にわたって患者の表面温度の連続的またはほぼ連続的な検出が、身体の特に良好に温度調整された領域で得られる。

本発明のさらに別の有利な方法では、温度センサユニットの身体測定領域への方向づけは、手動または自動で、方向づけ用の走査ユニットにより行うことができる。これにより、測定動作の開始時は、簡単な操作で温度センサユニットの身体への比較的大まかな方向づけが行われる。

本発明による測定装置の特別な利点は、付加的な走査ユニットを設けることにより、身体測定箇所に関係した、温度センサユニットの位置の適合が簡単な操作で可能になるという点にある。走査ユニットは、表面温度が隣接する領域の表面温度に比べて比較的に高い身体測定箇所で測定が行われるように身体の走査を可能にする。すなわち、この身体測定箇所での表面温度は隣接する部分の表面温度に比べて比較的高い。したがって、たとえば温度測定は、耳領域または目領域における表面温度の検出により行うことができる。温度センサユニットのいわば「後調整」を実施することにより、比較的正確な温度測定が簡単な操作で保証される。

測定装置の別の有利な構成によれば、温度センサユニットは１つまたは複数の赤外線センサを有していてよい。これらの赤外線センサは、ポイントセンサおよび／または列形あるいはマトリックス形に配置されたセンサとして形成されている。これにより、走査ユニットの一次元もしくは二次元のセンサ保持体と関連して、測定値箇所の面積をカバーする走査および分解が行われる。

本発明のさらに別の有利な構成によれば、走査ユニットはアクチュエータもしくは継手を有している。これらのアクチュエータもしくは継手は、温度センサユニットを保持するセンサ保持体に直接作用し、温度センサユニットのセンサの比較的精確な運動軌道を可能にする。前記アクチュエータは、たとえばステップモータとして形成されていてよい。

本発明のさらに別の有利な構成によれば、安定化装置が設けられているので、測定したい皮膚の表面温度と周辺温度との間には大きな差が常に与えられている。

本発明のさらに別の有利な構成によれば、身体測定領域または身体測定箇所に配向フィールドが除去可能に付与されるので、温度センサユニットのための基準点が得られる。この基準点から、走査ユニットを用いて測定値箇所の方向に制御された方向づけを導くことができる。配向フィールドによって、規定された身体箇所を視覚的に特定することが可能になる。この特定は、たとえばウェブカメラにより認識することができる。

本発明のさらに別の有利な構成によれば、身体またはたとえば保育器のような温熱療法機器に、校正フィールドが備え付けられている。この校正フィールドは規定の放射率および／または所定の温度を有している。温度センサユニットの校正フィールドへの方向づけにより、温度測定の校正が可能になる。このことは結果として、温度測定の絶対精度の向上につながる。前記校正フィールドの制御は、規則的にまたは必要な場合に行われる。校正は、測定値の妥当性を検討した後で実施することができる。有利には、校正フィールドの温度は、測定装置の取り付けられた温熱療法機器の温度調節によって測定される。しかし択一的に、前記温度測定は温熱療法機器とは無関係に測定することもできる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳細に説明する。

人間の体温を非接触式に規定するための本発明による測定装置１は、主として、表面温度（皮膚温度Ｔ_ｈ１）を検出するための温度センサユニット２と、この温度センサユニット２によって検出されたセンサ信号を評価し、かつ核心温度値Ｔ_ｃを算出するための評価ユニット３と、身体核心温度Ｔ_ｃを視覚的および／または聴覚的に通知するための通知ユニット４と、温度センサユニット２を自動的に身体測定箇所６に方向づける走査ユニット５とを有している。

身体測定箇所６は、たとえば保育器内で横になっている乳児７の耳領域であってよい。身体核心温度Ｔ_ｃを測定するためには、操作員が温度センサユニット２を、身体測定箇所６を囲む身体測定領域８に方向づけることができる。身体測定領域８は、たとえば乳児７の頭部により形成されていてよい。択一的に、操作員が温度センサユニット２もしくは測定装置１を乳児７の身体の任意の領域に向けることも可能である。温度センサユニット２の身体測定領域８への方向づけは、択一的に走査ユニット５自体により自動的に行うこともできる。

次の第２の段階で、走査ユニット５は温度センサユニット２の身体測定箇所６への方向づけが達成されるまで、皮膚温度Ｔ_ｈ１の常時検出下で身体測定領域８の走査を可能にする。身体測定箇所６は、この身体測定箇所６で特に高い皮膚温度Ｔ_ｈ１が測定可能であるという点において優れているので、身体核心温度Ｔ_ｃの正確な規定が総じて実施され得る。身体測定箇所６は、耳領域に対して択一的に側頭部領域、目または腹部に配置されていてもよい。この場合、測定のためには、身体測定箇所６における検出に基づいて求められた測定信号が使用される。

温度センサユニット２は１つまたは複数の赤外線センサを有していてよい。これらの赤外線センサは皮膚温度Ｔ_ｈ１を非接触式に検出する。たとえば、温度センサユニット２はポイントセンサを有していてよく、このポイントセンサが、走査ユニット５の二次元で可動のセンサ保持体に関連して、身体測定箇所６もしくは身体測定領域８の面を走査する。

択一的な実施例によれば、温度センサユニット２は列状に配置された一列の赤外線センサを有していてもよく、これらの赤外線センサは走査ユニット５の一次元で可動のセンサ保持体に関連して、身体測定箇所６もしくは身体測定領域８の面を走査する。特に、温度センサユニット２はマトリックスセンサであって、すなわち、たとえば４×４＝１６個の赤外線センサが面状に配置されている。

この配置形式により可能になった、所定の面積の走査によって、温度センサユニット２のための最適な箇所（身体測定箇所６）を求めることができる。この身体測定箇所６で、皮膚温度Ｔ_ｈ１の実際の測定作業が行われる。

自由選択的に、温度センサユニット２に光学系が対応配置されていてよく、ひいては、光路がセンサの方向で補強される。温度センサユニット２の１つまたは複数の赤外線センサは、人間の表面温度Ｔ_ｈ１を求める。この表面温度Ｔ_ｈ１は身体核心温度と著しく関連している。後方接続された通知ユニット４で温度センサユニット２の赤外線信号は電気的な電圧信号に変換され、有利には引き続く計算用に電圧の最大値が選択される。評価ユニットはコンピュータを有しており、このコンピュータ内で身体核心温度Ｔ_ｃは、以下の公式、すなわち：
Ｔ_ｃ＝Ｔ_ｈ１＋α／Ｋ_ｇ・（Ｔ_ｈ１−ｔ_ａｍｂ）
に従って計算される。

この場合、Ｔ_ｃ＝算出しようとする身体核心温度、
Ｔ_ｈ１＝皮膚温度、
ｔ_ａｍｂ＝周辺温度、
Ｋ_ｇ＝規定の箇所における組織の熱伝導係数、
α＝皮膚と周辺部との間の熱伝達である。

通知ユニット４は評価ユニット３とワイヤレスで接続可能である。たとえば、通知ユニット４は、遠隔配置された評価ステーションまたは監視ステーション内に統合されて配置されていてよい。

温度センサユニット２の赤外線センサの案内を身体測定箇所６もしくは身体測定領域８にわたって可能にするために、走査ユニット５はアクチュエータ（ステップモータ）および／または継手を有しているので、温度センサユニット２は、設定された走査経路に沿って運動することができる。アクチュエータは、固体継手を有するピエゾ式のアクチュエータとして形成されていてもよい。

別の択一的な実施例（図示せず）によれば、温度センサユニット２の赤外線センサは定置で配置されていてもよく、この構成では、前方に支承された光学系が可動に支承されている。前方に支承された赤外線センサの視界を規定するための光学系は、有利には温度センサユニット２のケーシング内に統合されて配置されている。

赤外線センサは、列形に配置されたサーモエレメントまたはボロメータとして形成されていてよい。サーモエレメントもしくはボロメータは線形に配置されていてもよい。

上記の計算式から判るように、身体核心温度Ｔ_ｃを規定するためには温度差が必要である。常に信頼性のある温度規定を可能にするためには、周辺温度ｔ_ａｍｂを所定の温度に調整するもしくは安定化させる安定化装置が設けられている。前記温度は特に、乳児７のいる保育器内の温度とは異なる。安定化装置は、たとえばペルチエ冷却器を有していてよい。択一的に、温度差は赤外線センサの熱を、保育器カバーの孔を通して導出することにより維持することもできる。

本発明のさらに別の択一的な実施例によれば、身体測定領域８または身体測定箇所６に配向フィールドが対応配置されていてもよい。この配向フィールドは身体に除去可能に付与されている。配向フィールドは走査ユニット５のスキャナにより検出することができ、温度センサユニット２の走査運動のための基準点として使用される。配向フィールドは、たとえば分解可能なカラースポットを用いて身体に付与することができる。走査ユニット５のスキャナは、たとえばウェブカメラ（Ｗｅｂ−Ｋａｍｅｒａ）として形成されていてよく、このウェブカメラを用いて配向フィールドの位置を検出することができる。配向フィールドの規定後に、温度センサユニット２を配向フィールドに方向づけることができる。有利には、配向フィールドは身体測定箇所６に対応する。この場合、身体測定箇所６の検出は走査ユニット５により自動的に行われる。続いて第２の段階で身体測定箇所６の走査が行われる。乳児７が動いている場合は、連続的に、あるいは固定または可変の時間間隔で温度センサユニット２の後調整が行われる。

本発明のさらに別の実施例（図示せず）によれば、身体、またはたとえば保育器のような温熱療法機器の所定の場所に校正フィールドが設けられていてもよい。この校正フィールドでは温度測定の校正が行われる。校正フィールドは規定の放射率および周知の温度により表される。

身体核心温度の非接触式の規定のための測定装置の構成図である。

符号の説明

１ 測定装置、 ２ 温度センサユニット、 ３ 評価ユニット、 ４ 通知ユニット、 ５ 走査ユニット、 ６ 身体測定箇所、 ７ 乳児、 ８ 身体測定領域

Claims (11)

1. 人間の身体核心温度を非接触式に規定するための方法であって、人間の表面温度を所定の身体測定箇所で、該身体測定箇所から隔離されて配置された温度センサユニットを用いて検出し、該温度センサユニットによって形成されたセンサ信号を、該センサ信号を評価しかつ身体核心温度を算出するための評価ユニットに伝送し、該評価ユニット内で形成された温度信号を、求めた身体核心温度を視覚的に通知するための通知ユニットに伝達する形式のものにおいて、第１の段階で温度センサユニット（２）が身体測定領域（８）の場所を特定し、第２の段階で身体測定領域（８）を温度センサユニット（２）によって分解し、これにより身体測定箇所（６）を検出し、該身体測定箇所（６）で温度センサユニット（２）による検出を実施することを特徴とする、人間の身体核心温度を非接触式に規定するための方法。
2. 身体測定箇所（６）を、連続的にまたは所定の時間間隔で温度センサユニット（２）を用いて走査する、請求項１記載の方法。
3. 温度センサユニット（２）を、手動または自動で走査ユニット（５）を用いて身体測定領域（８）に方向づける、請求項１または２記載の方法。
4. 身体測定領域（８）を、１列の赤外線センサまたは赤外線センサのマトリックスを備えた温度センサユニット（２）を用いて分解する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 人間の身体核心温度を非接触式に規定するための測定装置であって、
   人体の表面温度を検出するための温度センサユニットと、
   該温度センサユニットから送信されたセンサ信号を評価し、温度信号を計算するための評価ユニットと、
   人間の身体核心温度を視覚的および／または聴覚的に通知するための通知ユニットが設けられている形式のものにおいて、
   温度センサユニット（２）に走査ユニット（５）が対応配置されており、これにより、温度センサユニット（２）が自動的に身体測定箇所（６）に方向づけられることを特徴とする、人間の身体核心温度を非接触式に規定するための測定装置。
6. 走査ユニット（５）が、一次元および／または二次元で可動のセンサ保持体を有しており、該センサ保持体に温度センサユニット（２）が配置されている、請求項５記載の装置。
7. 温度センサユニット（２）が、ポイントセンサおよび／または１列のセンサあるいはマトリックスセンサである少なくとも１つの赤外線センサを有している、請求項５または６記載の装置。
8. 走査ユニット（５）が、温度センサユニット（２）を所定の走査経路に沿って移動させるためのアクチュエータおよび／または継手を有している、請求項５から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 温度センサユニット（２）が、センサとしてボロメータまたは直列で接続されたサーモエレメントを有しており、測定のために必要な、表面温度（ｔ_ｈ１）と周辺温度（ｔ_ａｍｂ）との間の差を保持するための安定化装置が設けられている、請求項５から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 配向フィールドが、身体測定領域（８）または身体測定箇所（６）に除去可能に付与されており、これにより、走査ユニット（５）のスキャナによって配向フィールドが認識されかつ温度センサユニット（２）が配向フィールドに方向づけられている、請求項５から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 身体測定領域（８）または身体測定箇所（６）または身体の任意の場所に、規定の放射率および／または所定の周辺温度の校正フィールドが配置されており、これにより、温度センサユニット（２）を校正フィールドへ方向づけた場合に温度測定が校正可能である、請求項５から１０までのいずれか１項記載の装置。

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