JP2011027591A - Surface temperature profile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、一般的に表面下の熱源温度の非侵襲的測定に関し、特に非侵襲的コア体温測定のための方法およびシステムに関するものである。 The present invention relates generally to non-invasive measurement of subsurface heat source temperature, and more particularly to a method and system for non-invasive core body temperature measurement.
発明の背景
体内温度の測定は被験者の健康を評価するのに有益である。体温は典型的に口、脇の下、または直腸などの人体の窪み、または被験者の額、こめかみなどの外部部分に配置された温度計により測定される。コア体温は、体の窪みや外部部分で測定された周辺温度と比較して、一般的に被験者の健康のより良い指標であると考えられている。
ここに参照される特許文献1には、侵襲的温度プローブを使用してコア体温を積算する装置が開示されている。このプローブは温度絶縁体により分離された第1および第2の温度センサからなり、これにより熱流を測定する手段を提供している。
BACKGROUND OF THE INVENTION Measurement of body temperature is useful for assessing the health of a subject. Body temperature is typically measured by a thermometer placed in a depression in the human body such as the mouth, armpit, or rectum, or in an external part such as the subject's forehead or temple. Core body temperature is generally considered to be a better indicator of a subject's health as compared to ambient temperature measured at body dents and external parts.
Patent Document 1 referred to here discloses an apparatus that integrates core body temperature using an invasive temperature probe. The probe consists of first and second temperature sensors separated by a temperature insulator, thereby providing a means for measuring heat flow.
特許文献2には額を赤外温度検知器で横方向に走査し、こめかみ動脈に対応する場所からピーク温度を検出することにより、体温を検知する方法について開示されている。
特許文献3には、受信器と無線通信する電子パッチ温度計が開示されている。その受信器は磁場送信を創生し電子パッチ温度計に電力を供給する。
Patent Document 2 discloses a method of detecting body temperature by scanning a forehead in a horizontal direction with an infrared temperature detector and detecting a peak temperature from a location corresponding to the temple of the temple.
Patent Document 3 discloses an electronic patch thermometer that wirelessly communicates with a receiver. The receiver creates a magnetic field transmission and supplies power to the electronic patch thermometer.
特許文献4には、温度信号を受信器に送信し、受信器が次にモニタと同じ形式に信号を変換する電子温度計について開示している。
特許文献5には、硬貨大の箱に密封され、温度と被験者情報を基地局に送信する無線温度センサ・モジュールについて開示している。
U.S. Patent No. 6,057,836 discloses an electronic thermometer that transmits a temperature signal to a receiver, which then converts the signal to the same format as the monitor.
Patent Document 5 discloses a wireless temperature sensor module that is sealed in a coin-sized box and transmits temperature and subject information to a base station.
特許文献5には、体表から輻射された熱流の定常状態を確立することによりコア体温を測定する方法について開示している。外部体温は隔離された場所の2点で監視され、1つは体表に近く、2つ目はそれより体表から遠くに配置される。その2点は体表に対し垂直になるように配置される。その2点の場所を電力により暖め、体からの熱流の定常状態に達する速度を速める。定常状態に達すると、両点の温度は等しく、この温度がコア体温と等しいと見做される。 Patent Document 5 discloses a method for measuring the core body temperature by establishing a steady state of heat flow radiated from the body surface. External body temperature is monitored at two points in the isolated location, one closer to the body surface and the second closer to the body surface. The two points are arranged so as to be perpendicular to the body surface. The two places are warmed by electric power to increase the speed at which the heat flow from the body reaches a steady state. When a steady state is reached, the temperatures at both points are equal and this temperature is considered equal to the core body temperature.
特許文献7には、2つの外部熱流センサの温度測定からコア体温を計測する方法が開示されている。2つの外部熱流センサは異なる熱流抵抗係数を有するように構成されている。抵抗係数の変化は、各熱流センサ内部の1組の温度センサ間の絶縁体の厚みを変化させることを含む、幾つかの方法で実現できる。
外部および周辺温度とコア体温との関係は非特許文献1に記載され、ここに参照される。
Patent Document 7 discloses a method of measuring the core body temperature from the temperature measurement of two external heat flow sensors. The two external heat flow sensors are configured to have different heat flow resistance coefficients. Changing the resistance coefficient can be achieved in several ways, including changing the thickness of the insulator between a set of temperature sensors within each heat flow sensor.
The relationship between external and ambient temperature and core body temperature is described in Non-Patent Document 1 and is referred to here.
本発明の実施形態によれば、体表温度プロファイルおよび/または動脈近傍の熱流プロファイルに基づきコア体温を推定する方法および装置が提供される。
ある実施形態では、温度計は、2つ以上のそれぞれ頚動脈のような血管の近傍で体表に最も近い部分で計測された、少なくとも1つの温度測定、からなる温度プロファイルを計測するように構成された1つ以上の温度センサからなる。コア体温の推定値はそのプロファイルに基づき決定される。
温度および/または熱流のプロファイルの計測は接触または非接触で行われ、固定位置で多重温度センサにより行われ、または1つ以上のセンサを手動でまたは自動で体表面を交差して動かして行われる。
In accordance with embodiments of the present invention, a method and apparatus for estimating core body temperature based on body surface temperature profile and / or heat flow profile near an artery is provided.
In one embodiment, the thermometer is configured to measure a temperature profile consisting of at least one temperature measurement measured in the vicinity of the body surface in the vicinity of two or more blood vessels, such as each carotid artery. And one or more temperature sensors. The estimated core body temperature is determined based on the profile.
Temperature and / or heat flow profile measurements are made in contact or non-contact, with multiple temperature sensors at fixed positions, or by moving one or more sensors across the body surface manually or automatically .
従って本発明実施形態によれば、
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある、2つ以上の位置におけるそれぞれの温度依存測定値を提供するように構成された1つ以上の温度センサと、
前記表面下の熱源の温度を決定するため前記2つ以上の位置からの前記測定値を演算処理するように構成された1つの演算処理器と、
からなることを特徴とする温度計測装置が提供される。
Therefore, according to the embodiment of the present invention,
One or more temperature sensors configured to provide respective temperature dependent measurements at two or more locations on the surface in the vicinity of a heat source below the surface;
One processor configured to compute the measurements from the two or more locations to determine the temperature of the heat source below the surface;
There is provided a temperature measuring device characterized by comprising:
ある実施形態によれば、表面は哺乳類被験者の身体の皮膚表面であり、表面下の熱源は血管であり、演算処理器は血管内の血液の温度を決定するように構成されている。2つ以上の位置は血管を横切る1つの列の上に配置される。ある実施形態によれば、血管は頚動脈であり、1つ以上の温度センサは被験者の首における温度依存測定値を計測するように構成されている。 According to one embodiment, the surface is the skin surface of the body of a mammalian subject, the heat source below the surface is a blood vessel, and the processor is configured to determine the temperature of blood in the blood vessel. Two or more locations are placed on one row across the blood vessel. According to certain embodiments, the blood vessel is a carotid artery and the one or more temperature sensors are configured to measure temperature dependent measurements at the subject's neck.
開示された実施形態によれば、演算処理器は、測定値から表面上の温度勾配を決定し、温度勾配を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されている。さらにあるいは、演算処理器は、1組の熱流関係式を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されている。さらにあるいは、演算処理器は、1組の熱流関係式を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されている。演算処理器は、測定値から表面上の最高温度の座標を決定し、座標を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていてもよい。 According to the disclosed embodiment, the processor is configured to determine a temperature gradient on the surface from the measurements and use the temperature gradient to determine the temperature of the heat source below the surface. Additionally or alternatively, the processor is configured to use a set of heat flow relationships to determine the temperature of the subsurface heat source. Additionally or alternatively, the processor is configured to use a set of heat flow relationships to determine the temperature of the subsurface heat source. The processor may be configured to determine the coordinates of the highest temperature on the surface from the measurements and use the coordinates to determine the temperature of the heat source below the surface.
ある実施形態では、装置は1つ以上の温度センサを保持し、身体表面に張り付くように構成された1つのパッチを含む。他の実施形態では、装置は1つ以上の温度センサの検知領域を2つ以上の位置の間で移動させるための1つの駆動機構を含む。装置は1つ以上の温度センサを内包し、表面近において2つ以上の位置の間を移動されられるように構成された1つの容器と、容器の動きを追跡するための1つの位置センサとを含んでもよい。 In certain embodiments, the device includes one patch that holds one or more temperature sensors and is configured to stick to a body surface. In other embodiments, the apparatus includes one drive mechanism for moving the sensing region of one or more temperature sensors between two or more positions. The apparatus includes one or more temperature sensors and includes a container configured to be moved between two or more positions near the surface and a position sensor for tracking movement of the container. May be included.
開示された実施形態によれば、1つ以上の温度センサは赤外線センサを含む。装置は表面からの赤外線輻射を1つ以上の温度センサ上に焦点を結ばせるための少なくとも1つのレンズを含む。
ある実施形態によれば、1つ以上の温度センサは、それぞれの温度センサがそれぞれの位置の近くに配置されるように設定された多重温度センサの1つの列を含む。装置は、周辺温度を計測するように構成された1つの周辺温度センサを含み、演算処理装置が表面下の熱源の温度を決定するため周辺温度センサを使用するように構成されていてもよい。
According to the disclosed embodiments, the one or more temperature sensors include an infrared sensor. The apparatus includes at least one lens for focusing infrared radiation from the surface onto one or more temperature sensors.
According to certain embodiments, the one or more temperature sensors include one row of multiple temperature sensors configured such that each temperature sensor is positioned near each location. The apparatus may include one ambient temperature sensor configured to measure the ambient temperature, and the processing unit may be configured to use the ambient temperature sensor to determine the temperature of the heat source below the surface.
ある実施形態では、装置は表面下の熱源の温度を示す信号を1つの外部モニタに送信するように構成された1つの送信器を含む。さらにあるいは、装置は表面下の熱源の温度を示す入力信号を受信し、入力信号を産業用モニタ標準に従った形式を有する1つの出力信号に変換するように構成された1つの信号変換器を含んでもよい。
さらに本発明の実施形態によれば、
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある2つ以上の位置において、それぞれの温度依存測定値を計測するステップと、
表面下の熱源の温度を2つ以上の位置における温度依存測定値から算出するステップと、
を含むことを特徴とする温度計測の方法が提供される。
本発明は実施形態に関する図を参照しての以下の説明により、さらに十分に理解される。
In some embodiments, the apparatus includes one transmitter configured to transmit a signal indicative of the temperature of the subsurface heat source to one external monitor. Additionally or alternatively, the apparatus receives an input signal indicative of the temperature of the heat source below the surface and includes a signal converter configured to convert the input signal into an output signal having a format in accordance with an industrial monitor standard. May be included.
Furthermore, according to an embodiment of the present invention,
Measuring respective temperature dependent measurements at two or more locations on the surface in the vicinity of the heat source below the surface;
Calculating the temperature of the subsurface heat source from temperature dependent measurements at two or more locations;
A method of temperature measurement is provided.
The present invention will be more fully understood from the following description with reference to the drawings of the embodiments.
実施形態の詳細説明
図1は、本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール24のような検温装置により、哺乳類被験者のコア体温を決定するシステム20を絵画的に示した図である。
温度センサ・モジュールの中に(ここからは図2A、2Bに関する記述である)は、1つ以上の温度センサ(図4A−4C)からなる温度センサ列(図5A−5C)がある。
Detailed Description of Embodiments FIG. 1 is a pictorial illustration of a
Within the temperature sensor module (which will now be described with respect to FIGS. 2A and 2B) is a temperature sensor array (FIGS. 5A-5C) consisting of one or more temperature sensors (FIGS. 4A-4C).
温度センサ・モジュール24は、被験者の皮膚の反対側で下方に血管が位置する表面測定場所に配置される。典型的な場所は被験者の首の上で頚動脈の真上の場所である。この場所は医療従事者が正確に頚動脈の場所を通常同定できるため、適切である。温度センサ・モジュールは図1のように、パッチ温度計として計測場所に貼り付けられても良い。あるいは皮膚の反対側または近くに手持ち温度計として保持されても良い(図6)。温度センサ・モジュールは、モジュールの長さ方向が血管の方向にほぼ直角に皮膚を横切るように配置される。
The
温度センサ・モジュールが測定場所に置かれた場合、温度センサ・モジュール内の少なくとも1つの温度センサは、血管に最も近い其々2つ以上の体表位置における少なくとも1つの温度依存計測値からなる、1組のデータを入手する。このデータの1組は以降温度プロファイルと呼ばれる。
温度プロファイルが取得された後、温度センサ・モジュール24は、取得された温度プロファイルに基づいてコア体温を計算してもよい。コア体温を計算する方法は図8A,8Bを参照して後に詳述される。
When the temperature sensor module is placed at a measurement location, at least one temperature sensor in the temperature sensor module consists of at least one temperature dependent measurement at each of two or more body surface locations closest to the blood vessel, Obtain a set of data. This set of data is hereinafter referred to as a temperature profile.
After the temperature profile is acquired, the
多重温度依存計測が、血管に最も近い其々2つ以上の体表位置において、継続的監視のためまたは計算の精度向上のため、または定常状態温度が得られるまでの間、以下で詳述されるように行われてもよい。
温度センサ・モジュール24は、温度プロファイルまたはコア体温のどちらか、または両方からなるデータをモニタ26のような遠隔画面に送信するように構成されてもよい。モニタ26は産業標準YSI熱伝対用入力を有する標準的病院モニタ(GE社製Critikon 400シリーズ モニタ)でよい。この場合信号変換機28はモジュール送信を受信し、また受信データをモニタに適した産業標準信号様式に変換する作業を実行する。
Multiple temperature dependent measurements are detailed below for each of two or more body surface locations closest to the blood vessel for continuous monitoring or to improve calculation accuracy or until steady state temperature is obtained. It may be performed as follows.
The
あるいは、モニタ26はデータを直接温度センサ・モジュールから受信するようにプログラムされた一般用途のコンピュータであってもよい。モニタ26はキーボード30のような顧客入力装置を持っても良く、それにより医療従事者は、温度センサ・モジュールとモニタの間でのデータと指示の通信のみならず、モニタ上の情報の表示を制御してもよい。
温度センサ・モジュール24は、コア体温を表示したり、データをさらにモニタ26に送信したりする地域受信器32にデータを送信してもよい。
Alternatively, the
The
典型的な構成では、上記の全ての送信はbluetooth(登録商標)のような無線プロトコルを使用し、無線形式で送られる。あるいは上記機器の一部または全部の間のデータ送信は有線で行われる。温度センサへの電力は典型的に内部バッテリーにより供給されるが、有線または無線による既存の技術で供給されてもよい。
温度センサ・モジュール24が、地域受信器32やモニタ26のような1つ以上の他の機器とともに稼動するように構成されている場合、温度センサ・モジュールの処理機能の一部または全ては他の機器により実行される可能性があることを理解しなくてはならない。これらの機能には、温度プロファイルの保管、コア体温の計算、コア体温および他のデータの表示が含まれる。
In a typical configuration, all the above transmissions are sent in a wireless format using a wireless protocol such as Bluetooth. Alternatively, data transmission between some or all of the devices is performed by wire. The power to the temperature sensor is typically supplied by an internal battery, but may be supplied by existing technology, either wired or wireless.
If the
図2A、2Bは本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール24のそれぞれ頂部、底部の図である。図2Aに示されたとおり、温度センサ・モジュール24は計算されたコア体温と他の関連データを表示する表示画面42を有してもよい。さらにあるいは、温度センサ・モジュール24はアンテナ44のような遠隔通信手段を有しても良い。アンテナ44は図2Aに示すように棒形状を有し、モジュール24に対しいかなる角度(0−90度)に配置されてもよい。
2A and 2B are top and bottom views, respectively, of the
あるいはアンテナは、温度センサ・モジュールの一部に埋め込まれたコイル状を有する、あるいはプリント基板に印刷されたような、他の構成であってもよい。モジュールは操作モードを制御するため、1つ以上のモードボタン46のような、顧客入力手段を有しても良い。電力スイッチ48は温度センサ・モジュールを起動し、温度取得と計算を開始するために使用されてもよい。周辺温度センサ50も、温度プロファイルが周辺温度に基づく係数を含む場合には、温度センサ・モジュールに含まれても良い。
Alternatively, the antenna may have another configuration, such as having a coil shape embedded in a part of the temperature sensor module, or printed on a printed circuit board. The module may have customer input means, such as one or
バッテリー区画52が温度センサ・モジュールに電力供給するためのバッテリーを包含するために含まれても良い。前述のように、温度センサ・モジュールは外部電力を受けるように構成されてもよい。音響圧電変換器のような音声生成器54が種々の音響警告音を発生するために含まれても良い。例えば、安定した温度値が決定された場合に注意音が発生されてもよい。例えばコア体温が急速に変化し始めた場合や、既定の範囲の限界を超えた場合など警告のための警報を発する可能性がある。あるいは、地域受信器32またはモニタ26がこれら警報を発しても良い。
A
図2Bは温度センサ・モジュールの下方の面、すなわち、体の表面に向いた側を示す。下方面には以下で図5A−5Cに関しさらに記述される温度センサ列60を有する。下方面はさらに、LEDまたは、追跡球やジャイロスコープのような既存技術で知られる位置追跡手段を使用する、位置センサ61を有しても良い。位置追跡要素は、下記で図6に関して記述される、モジュールの手持ち実施形態に包含されても良い。
FIG. 2B shows the lower surface of the temperature sensor module, ie the side facing the body surface. The lower surface has a
図3A、3Bは本発明の実施形態による、他の構成による、温度センサ・モジュール24の下方部分の側面図である。図3Aではスペーサ62がモジュールの下方面から突き出ている。このようなスペーサは体表面と温度センサ・モジュールの下方面との間に典型的に1−2ミリの距離を維持し、それにより体表面と、図4Bを参照して以下に記述する赤外線技術を使用する温度センサのような非接触温度センサとの間の距離を維持する。図3Bには薄い粘着被膜64を有する温度センサ・モジュール24の下方の面が示され、その被膜はモジュールが温度パッチとして体表へ接着する助けとなる。(図1の構成に見られるように。)
3A and 3B are side views of the lower portion of the
図4A−4Cは本発明の実施形態による、温度センサ列からなる温度センサの他の構成を絵画的に示した図である。センサは幾つかの既存の温度感知技術に基づいて設計されてよい。図4A−4Cはそれぞれ3つの異なる技術による温度センサの構成である。
図4Aは熱伝導センサ構造70を示す。熱伝対パッドまたは印刷(写真エッチング)された温度センサまたはサーミスタのような1つのセンサ72が、表面の温度依存測定値を得るため、表面74と熱接触する。センサは初め表面温度と異なる温度であるため、センサが表面温度に達し安定するまで移行期間がある。典型的にはセンサ72は周辺温度から孤立するために絶縁材76により絶縁される。
FIGS. 4A to 4C are pictorial views illustrating another configuration of the temperature sensor including the temperature sensor array according to the embodiment of the present invention. The sensor may be designed based on several existing temperature sensing technologies. 4A-4C each show the configuration of a temperature sensor according to three different technologies.
FIG. 4A shows a heat
図4Bは輻射センサ構成80を示す。赤外線(IR)センサのような輻射センサ81は、表面の温度依存測定値を供給するため、表面74の近くに保持される。レンズ82が、体表からの赤外線輻射をセンサ上に焦点を結ばせるためIRセンサの前面に置かれてもよい。熱の伝導が無いため、測定中の移行期間はない。表面温度は従って本質的に即時に計測される。
図4Cは熱流センサ構成90を示す。基礎センサ92と第2センサ94からなる2つの重なったセンサが熱流絶縁層96により分離されている。熱流センサは、前述特許文献1に更に記載されるように、コア体温の計算を速めるために使用される。さらにあるいは、図4Cの重なったセンサ構成は定常状態の温度計測の精度向上のため、後述の付表に記載された計算式に基づき、使用されうる。
FIG. 4B shows a
FIG. 4C shows a heat
図5A−5Cは本発明の実施形態による、他の温度センサ列60の構成を絵画的に示した図である。図5Aにおいて、温度センサ列60はプリント基板(PCB)100からなり、その上にパッド102として示される多重温度センサが実装される。パッド102は、上記図4A−4Cで記述された熱伝導性熱伝対、赤外線センサまたは熱流センサであるか、他の既知の温度感知要素であってよい。
典型的な構成では、プリント基板100は幅15−30mmで、長さ20−50mmである。典型的なパッド間の間隔は隣り合うパッドの中心距離で3−7mmである。パッド寸法は1mmX0.5mmである。パッド間の間隔は中心線104からみて非対称であってよい。例えば、中心線の1方の側の間隔が5mmで他方の側の間隔が7mmであってよい。この種の非対称性は付属書類Aに記載される計算式の入力により良い多様性を与える。
FIGS. 5A-5C are pictorial views illustrating the configuration of another
In a typical configuration, the printed
プリント基板(PCB)100は、熱流計測を目的としてそれぞれ別の面に配置されたセンサ列の間の絶縁空間として使用されうる。この目的のためのプリント基板の典型的厚みは0.2−0.5mmである。
上記の全ての寸法および構成は、純粋に例示を目的として提示されており、本発明の原理は他の寸法や構成でも同様に実行されうる。
プリント基板100の配線は(図7に図示されているが)各パッド102からの測定温度に対応する信号を、図7を参照して後に詳述される、演算処理器に送る。他の集約化構成では、パッド102は赤外線センサの焦点アレイ(FPA)のような集積回路からなる。集約化構成では各パッドは個別の測定温度を提供可能なピクセルに対応する。
The printed circuit board (PCB) 100 can be used as an insulating space between sensor arrays arranged on different surfaces for the purpose of heat flow measurement. The typical thickness of a printed circuit board for this purpose is 0.2-0.5 mm.
All the above dimensions and configurations are presented purely for illustrative purposes, and the principles of the invention may be practiced with other dimensions and configurations as well.
The wiring of the printed circuit board 100 (as shown in FIG. 7) sends a signal corresponding to the measured temperature from each
図5Aのパッド102はプリント基板100を横断して1列に実装されている。パッド102は図5Bに示すように少なくとも各列に2つ以上で2つ以上の列に並べられてもよい。
図5Cは温度センサ列60のさらに他の構成である。駆動子116のような駆動機構が温度センサ・パッド112を、実装または組込の軌道118上を駆動する。典型的にはパッド112は上記の赤外線センサ82(図4B)のような輻射センサからなる。駆動子116はステッピング・モータまたはリニア・コイル(音声コイル)駆動子のような既知の適切な駆動子でよい。軌道118のパターンは直線または往復軌道または他の形態でよく、温度センサは、静止した温度センサ列により計測された多重の位置に類似した(図5A,5B)、血管に最も近い場所で体表の温度を計測するように設計されている。パッドが軌道上を移動すると既定の位置において、典型的には2−7mm間隔で温度測定を行う。
The
FIG. 5C shows still another configuration of the
図6は本発明の実施形態による、手持ち温度計132によりコア体温の非侵襲的測定を行う他のシステム130を絵画的に示す図である。手持ち温度計132は温度センサ・モジュール24および、固定されるのではなくむしろ握られて、体表に対面または近接して保持される容器134からなる。典型的には、手持ち温度計の温度センサは赤外線センサであり、そのため手持ち温度計が測定場所の近く置かれ、または接触すると温度プロファイルは瞬間的に取得されうる。
FIG. 6 is a pictorial illustration of another
あるいは手持ち温度計は、検知器付きLEDと開口輪からなる上述の(図2B)位置センサ61のような位置検知機構を有しても良い。医療従事者は測定場所を横切って手持ち温度計を動かすことにより、被験者の体温を計測することが出来る。温度プロファイルの獲得は、図5Cの構成を参照して上述された、駆動機構を有する温度センサ列の場合と同様に行われる。 Alternatively, the handheld thermometer may have a position detection mechanism such as the above-described position sensor 61 (FIG. 2B) including an LED with a detector and an aperture ring. A medical worker can measure the temperature of the subject by moving a hand-held thermometer across the measurement location. The acquisition of the temperature profile is performed in the same manner as in the case of the temperature sensor array having the drive mechanism described above with reference to the configuration of FIG. 5C.
図7は本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール24のブロック図である。温度センサ・モジュールは、温度センサ列60からなり、その上に温度センサが実装される(図5A−5C)。マルチプレクサ142はセンサ102および周辺温度センサ50で生成された信号を受信し、これら信号を演算処理器144に送信する。演算処理器144は典型的に、温度プロファイルのみならずソフトウェア・プログラムを保管するため、不揮発性メモリを有する。演算処理器144はモードボタン46および位置センサ61からの入力信号を受信する。
FIG. 7 is a block diagram of the
演算処理器は、温度センサから受信したデータに基づき、また温度センサ・モジュールが移動中に温度が測定される場合は位置センサからのデータにも基づき、温度プロファイルを作成する。演算処理器144は温度プロファイルから、以下で図8を参照して記述される計算方式を適用して、コア体温を計算してもよい。あるいは演算器は、デジタルあるいはアナログの温度および較正データを、地域受信器32またはモニタ26のような他の機器による処理のため、単に受信し送信する。演算器はコア体温および/または温度プロファイルを含むデータを送信器146におくり、アンテナ148を介してデータをモニタ26のような遠隔受信器におくる。あるいは有線出力55に送信する。演算処理器はデータを表示器42にコア体温を含むデータを表示してもよい。
The processor creates a temperature profile based on the data received from the temperature sensor and based on the data from the position sensor if the temperature is measured while the temperature sensor module is moving. The
温度センサ・モジュール24は、貼付パッチ温度計として構成された場合、連続モードで稼動し、その場合演算器144は温度プロファイルを取得し、コア体温の新しい値を計算し、それを表示する工程を繰り返す。あるいは、温度センサ・モジュールは非連続で稼動し、その場合は処理ユニット30が初期の計算を終了後、単一の固定温度が表示される。非連続構成は手持ち構成の場合より典型的である。このモードでは演算処理器144は、計算終了を告知するため、信号を音声発生器54に送ることにより告知音を提供する。
When configured as a patch patch thermometer, the
図8は本発明の実施形態による、体表158上または近くで血管160の中心上方に置かれた温度センサ列156の側面図である。血管は例えば、図1に示されたように頚動脈であり、またはこめかみ動脈のような体表近くに位置する他の適切な動脈であってよい。血管はコア体温にあると見做され、以下ではTbと表示される。また図8には、温度センサ列により得られた温度プロファイルのグラフが示される。
FIG. 8 is a side view of a
温度センサ列156は一列の温度センサ164からなり、それは図5Aを参照して記述された直線的温度センサ列に類似した態様で配置される。センサ164は前述の既知のいかなる温度検知技術を使用しても良い。ある実施形態によれば、温度センサ164は図4Cを参照して記述された熱流センサ構成90に基づく熱流センサである。各熱流センサは基礎センサ92と第2センサ94からなり、熱流絶縁層96により分離されている。
The
組織162は血管からの熱を体表に伝導する。各熱流センサの基礎センサ92は表面温度を測定する。測定値の内、最も高い温度が血管の真上の温度である。温度描線170は基礎センサ92により既定の場所で時間内に計測された温度を表す。グラフ168のX軸は温度センサ列156の長さ方向に沿った直線距離を表す。Y軸は列の長さ方向に沿ったセンサにより計測された温度である。温度描線174は同様に第2センサにより測定された温度である。
The
描線に示されたとおり、最高の測定温度は、温度センサ列156上の血管の真上の位置における温度である。最高測定温度地点より遠ざかるそれに続くセンサはそれぞれ血管からより離れる。距離が離れると、血管とセンサの間の熱抵抗は増加し、温度は従って連続的に低下する。
描線170および174に示される温度プロファイルは、以下に記述するようにコア体温の計算に使用されうる。あるいはさらに、両描線からのデータは一体として付属書類に記載されるコア体温を計算する計算式の入力として使用されうる。
As indicated by the drawn lines, the highest measured temperature is the temperature at a position just above the blood vessel on the
The temperature profile shown in drawn
本発明のある実施形態によれは、1組の同時熱流等式が血管からの熱流に対応して、身体組織の熱抵抗を経由し、1組の身体表面位置に生成される。位置は最高温度位置、即ち血管の真上の位置に対する位置として計測される。最高温度位置は温度センサにより直接検知される位置か、あるいは温度データから計算される位置である。
全ての等式のなかで未知の変数は、コア体温、Tb、組織の熱伝導係数Kh、および体表の最高温度位置と血管との距離(付属書類ではLiと表される)である。3つの熱流等式を同時に解くことにより、未知の変数が得られ、コア体温が得られる。実際には、更なる同時等式が生成され、未知の変数は最小2乗誤り法のような誤り最小化法により決定される。
According to an embodiment of the present invention, a set of simultaneous heat flow equations is generated at a set of body surface locations via the thermal resistance of body tissue corresponding to the heat flow from the blood vessel. The position is measured as the position relative to the highest temperature position, i.e., the position directly above the blood vessel. The maximum temperature position is a position directly detected by a temperature sensor or a position calculated from temperature data.
Unknown variables among all equations, core body temperature, T b, the distance between the maximum temperature position and the vessel of the heat transfer coefficient K h, and body tissue (in Appendix denoted L i) is there. By solving the three heat flow equations simultaneously, unknown variables are obtained and the core body temperature is obtained. In practice, further simultaneous equations are generated and the unknown variables are determined by an error minimization method such as the least square error method.
さらなる実施形態によれば、コア体温を求めるための更なる等式が各基礎センサ92とその第2センサ94との間の熱流に基づき生成される。それは、この熱流は其々の基礎センサに到達する熱流と等価とされうるからである。この方式を用い、上記の未知の変数は体表の少なくとも2箇所における温度測定により解かれうる。これら2次熱流等式を含む等式によりコア体温を計算する例が付属書類に掲載されている。体組織から外部に向かう熱流に基づく更なる実施形態では、同時等式の組に体表上の伝導センサ(図4A)と周辺温度(周辺温度センサ50により計測される上述の)との間の熱流の等式を含む。
According to a further embodiment, further equations for determining the core body temperature are generated based on the heat flow between each
さらなる実施形態では、未知の変数を求める熱流等式は、2つの体表面位置で2つの測定温度を得、1つ以上の追加中間位置での温度値を2つの測定地点間の温度勾配に基づき内挿して求めることにより、生成される。血管と体表面位置(2つの測定位置と追加の内挿位置からなる)との熱流関係はこのように、未知の値(即ち、コア体温、Tb、組織の熱伝導係数Kh、および体表面の最高温度位置と血管の距離)を求めるのに必要な追加の同時等式を提供する。 In a further embodiment, the heat flow equation for determining the unknown variable obtains two measured temperatures at two body surface locations, based on the temperature value at one or more additional intermediate locations based on the temperature gradient between the two measurement points. Generated by interpolating. The heat flow relationship between the blood vessel and the body surface position (consisting of two measurement positions and an additional interpolation position) is thus unknown (ie, core body temperature, T b , tissue thermal conductivity coefficient K h , and body It provides the additional simultaneous equations necessary to determine the maximum surface temperature position and vessel distance.
あるいは、体表の異なる地点(血管の上の)間の熱流が直線関係にあると仮定すれば、熱流を測定することなく温度測定値のみを使用して未知の値を計算することが可能である。直線関係は統計的にまたは温度測定値の経験的関数として決められる。
上述の実施形態では特に体表温度測定値に基づきコア体温を計算することを記載しているが、本発明の原理は、前述特許文献1に記載の方法を用いた移行期の体表熱流測定値のような、他の温度依存測定値のプロファイルからコア体温を計算することにも適用可能である。本発明の原理は連続温度監視にも適用されうる。
Alternatively, assuming that the heat flow between different points on the body surface (above the blood vessel) is linear, it is possible to calculate an unknown value using only temperature measurements without measuring the heat flow. is there. The linear relationship is determined statistically or as an empirical function of temperature measurements.
In the above-described embodiment, it is described that the core body temperature is calculated based on the measured body surface temperature. However, the principle of the present invention is that the body surface heat flow measurement in the transition period using the method described in Patent Document 1 described above. It is also applicable to calculate core body temperature from other temperature dependent measurement profiles such as values. The principles of the present invention can also be applied to continuous temperature monitoring.
さらに、上記実施形態は特に体温の測定を記述しているが、本発明の原理は、壁の中、床下、あるいは土中の管中の流体温度測定のような、非医療分野での表面下温度の測定にも適用されうる。
図9は本発明の他の実施形態による、管レンズを有する温度センサ装置170を絵画的に示す図である。装置170はプリント基板100と同様な体表温度プロファイルを示す変形可能なプリント基板180からなる。温度センサ・パッド183はプリント基板180を横断して一列に実装される。温度センサ・パッド183は赤外線センサ(図4Bにおけるセンサ81に類似)で、配線177の1組の配線により演算器に接続されている。
Furthermore, while the above embodiments specifically describe measurement of body temperature, the principles of the present invention are below the surface in non-medical fields, such as measuring fluid temperature in walls, under the floor, or in pipes in the soil. It can also be applied to temperature measurements.
FIG. 9 is a pictorial diagram illustrating a
其々の管レンズ178(図4Bのレンズ82の形でもよい)は体表から赤外線輻射を各パッド183上に焦点を結ばせる。図に示されるように、各管レンズ178は管形状をしており、対応するパッド183を円周で囲む。各管レンズは表面74の直線部分からの赤外線輻射を対応するパッドに焦点を結ばせる。従って各パッドで測定される輻射は皮膚の直線部分上の平均温度に対応する。図9のセンサ装置は皮膚に接触して配置され、または温度測定の間、皮膚から一定の距離離れて保持されてもよい。
Each tube lens 178 (which may be in the form of
上述の実施形態は例示であり、本発明は上記に特に記載し図示されたことに限定されない。むしろ、本発明の範囲は、上述の記載を読めば当業者に想起される、従来技術には無い、上記の種々の特徴の組合せ、準組合せや、変形や修正を含む。 The above-described embodiments are exemplary, and the present invention is not limited to what has been particularly described and illustrated above. Rather, the scope of the present invention includes combinations, sub-combinations, variations, and modifications of the various features described above, which would occur to those skilled in the art upon reading the above description, and are not found in the prior art.
付属書類
図8のセンサ列構成を前提として、血管から基礎センサへの熱流を、その基礎センサから其々の第2センサへの熱流を同じであるとすると次式が得られる。
Kb・(Tb−TSi)/Li=Ka・(TSi−TRi)/Xa
ここにLiは血管の外壁から皮膚表面の地点iまでの距離、Xiは皮膚表面上での、最高温度地点X0からの距離、LiはL0(血管の深さ、即ち血管の壁から皮膚上の最高温度点までの距離)と、r(血管の半径)と、の関数である。他の係数は以下で表される。
Kb:体組織熱伝導係数
Ka:絶縁層96の熱伝導係数
Xa:絶縁層96の厚さ
Tb:血管内血液の温度
TSi:体表面の温度
TRi:第2センサの温度
上記等式は簡素化され:
(Tb−TSi)/Li=K(TSi−TRi)/Xa
さらに
K/Xa=α
Li=√(Xi 2+X0 2)−r
=aX0+b
として変換すると、
(Tb−TSi)/(aiX0+bi)=α(TSi−TRi)
あるいは
(Tb−TSi)=aiX0α(TSi−TRi)+biα(TSi−TRi)
両辺よりTbを差し引き次式が得られる。
βは次の公式を使用して求めても良い。
K b · (T b −T Si ) / L i = K a · (T Si −T R i ) / X a
Here, L i is the distance from the outer wall of the blood vessel to the point i on the skin surface, X i is the distance from the highest temperature point X 0 on the skin surface, and L i is L 0 (the depth of the blood vessel, ie, the blood vessel It is a function of the distance from the wall to the highest temperature point on the skin) and r (blood vessel radius). Other coefficients are expressed below.
K b: body tissue thermal conductivity coefficient K a: thermal conductivity coefficient of the insulating layer 96 X a: thickness T b of the insulating layer 96: intravascular blood temperature T Si: temperature of the body surface T Ri: temperature of the second sensor
The above equation is simplified:
(T b -T Si) / L i = K (T Si -T Ri) / X a
Furthermore, K / X a = α
L i = √ (X i 2 + X 0 2 ) −r
= AX 0 + b
Converted as
(T b -T Si) / ( a i X 0 + b i) = α (T Si -T Ri)
Alternatively (T b -T Si) = a i X 0 α (T Si -T Ri) + b i α (T Si -T Ri)
Equation subtracted from T b both sides is obtained.
β may be obtained using the following formula:
20,130:システム
24:温度センサ・モジュール
26:モニタ
28:信号変換器
30:キーボード
32:地域受信器
42:表示画面
44:アンテナ
50:周辺温度センサ
60:温度センサ列
61:位置センサ
62:スペーサ
64:粘着被膜
70:熱伝導センサ構造
74:表面
76:絶縁材
80:輻射センサ構成
81:輻射センサ
82:レンズ
90:熱流センサ構成
92:基礎センサ
94:第2センサ
96:熱流絶縁層
102,183:パッド
116:駆動子
118:軌道
132:手持ち温度計
144:演算処理器
156:温度センサ列
158:体表
160:血管
162:組織
164:温度センサ
170,174:温度描線
178:管レンズ
20, 130: System 24: Temperature sensor module 26: Monitor
28: Signal converter
30: Keyboard
32: Regional receiver 42: Display screen 44: Antenna 50: Ambient temperature sensor 60: Temperature sensor array 61: Position sensor 62: Spacer 64: Adhesive coating 70: Heat conduction sensor structure 74: Surface 76: Insulating material 80: Radiation sensor Configuration 81: Radiation sensor 82: Lens 90: Heat flow sensor configuration 92: Basic sensor 94: Second sensor 96: Heat
Claims (26)
前記表面下の熱源の温度を決定するため前記2つ以上の位置からの前記測定値を演算処理するように構成された1つの演算処理器と、
からなることを特徴とする温度計測装置。 One or more temperature sensors configured to provide respective temperature dependent measurements at two or more locations on the surface in the vicinity of a heat source below the surface;
One processor configured to compute the measurements from the two or more locations to determine the temperature of the heat source below the surface;
A temperature measuring device comprising:
前記容器の動きを追跡するための1つの位置センサと
を含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。 A container containing the one or more temperature sensors and configured to be moved between the two or more positions near the surface;
The apparatus of claim 1 including a position sensor for tracking movement of the container.
前記表面下の熱源の温度を前記2つ以上の位置における前記温度依存測定値から算出するステップと、
を含むことを特徴とする温度計測の方法。 Measuring respective temperature dependent measurements at two or more locations on the surface in the vicinity of the heat source below the surface;
Calculating the temperature of the subsurface heat source from the temperature dependent measurements at the two or more locations;
A method of temperature measurement characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014135993A (en) * | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Nippon Avionics Co Ltd | Body temperature measuring device, body temperature measuring method and body temperature management system |
WO2017039083A1 (en) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 엘지이노텍 주식회사 | Patch type thermometer using infrared light temperature measuring method |
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2009
- 2009-07-27 JP JP2009174544A patent/JP2011027591A/en active Pending
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