JP2012220420A - 測定装置および測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】体表面の温度を精度よく測定できる体温計を提供する。
【解決手段】体温計１は人体１５に接触する、平面または緩やかに湾曲した下面２ａを含むケース２と、下面２ａの第１の領域２１を介して体表面温度を取得する温度センサー７と、下面２ａの第１の領域２１を取り囲む第２の領域２２を介して、体表面１５ｓと第２の領域２２との接触状態を示す情報を取得する電極６ａおよび６ｂとを有する。電極６ａおよび６ｂより第２の領域２２と人体１５との密着度を求め、第１の領域２１と人体１５との密着度を判断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、体温などの生体情報を測定する測定装置並びに測定方法に関するものである。

特許文献１には、簡便に基礎体温等を計測可能な身体温度情報端末装置と身体温度情報処理システムが記載されている。特許文献１に記載された身体温度情報端末装置は、そのケーシングの正面側に体表温度検出部を取付けると共に、背面側にクリップを取付ける。また、体表温度検出部はケーシング内に収容された回路基板のコントロールユニットに接続すると共に、このコントロールユニットを接続部に接続する。そして、使用者は就寝前に体表温度検出部を腹部に接触させた状態で身体温度情報端末装置を腹部と下着との間に挟みクリップで固定する。これにより、身体温度情報端末装置は就寝中の開始時刻から終了時刻までの間に亘って一定時間毎に体温を計測し、記憶する。

特許文献２には、簡易かつ組立の容易な構成により人体の接触状態を確認することができる電子体温計が記載されている。特許文献２の電子体温計は、使用者の被測定部位に当てられる測温部を先端に備えるプローブ部を有する。この電子体温計は、さらに、該測温部に温度を検出するための温度センサが配置される内部中空の外ケースと、温度センサによって検出されるデータを処理する制御回路が形成された電子回路基板が取り付けられて、外ケースの中空内部に装着される内ケースと、内ケースに固定され、内ケースが外ケースに装着されることによりプローブ部の内側に位置決めされる一対の電極と、を備え、制御回路には、一対の電極間の静電容量を計測し、計測された静電容量の変化に基づいてプローブ部が使用者の被測定部位に適切に接触しているか否かを判定する判定部が設けられている。

特開２００４−１６３３９１号公報 特開２０１０−３２３２４号公報

体温は、人、ペット、家畜などの生体の状態を示す情報の典型的なものであり、主に生体の表面（皮膚）の温度を測定することにより得られる。同様に、生体の表面から得られる情報には、生体インピーダンス、皮膚表面湿度などがある。これらの生体情報を精度よく取得するには、生体情報をセンシングする部分が体表面に密着している必要がある。たとえば、引用文献１の身体温度情報端末装置においては、体表温度検出部がケーシングから突出しており、ケーシングの背面側のクリップで体表温度検出部を腹部などに押し付けて固定し、体表温度検出部を腹部に密着させている。また、引用文献２の電子体温計においては、測温部を先端に備えるプローブ部を脇の下などに挟み込んで測定することによりプローブ部を体表面に密着させている。

体に突出部を押し付ける構造であると、測定する際に、ユーザーが違和感や不快感を覚える可能性がある。また、脇の下でプローブを挟み込むような測定方法は、測定する際のユーザーの行動の自由を阻害する可能性がある。したがって、体温などの生体情報を測定する装置であって、違和感や不快感を生じさせることが少なく、また、行動の自由を阻害しにくく、さらに精度のよい装置が要望されている。

本発明の一態様は、生体情報を測定する装置である。この装置は、生体に接触する、平面または緩やかに湾曲した第１の面を含むケースと、第１の面の第１の領域を介して生体の表面の状態を示す第１の情報を取得する第１のセンサーと、第１の面の第１の領域を取り囲む第２の領域を介して、生体の表面と第２の領域との接触状態を含む第２の情報を取得する第２のセンサーとを有する。

この装置は、平面または緩やかに湾曲した、共通のあるいは単一の面である第１の面に、生体の表面の状態を測定する第１の領域と、その第１の領域を取り囲む第２の領域であって、生体の表面と第２の領域との接触状態を判断する第２の領域とを設けている。したがって、第２の領域が生体の表面に密着していれば、第２の領域と共通の面であり、周りが第２の領域で囲われた第１の領域は、生体の表面に密着していると考えてもよい。このため、第１の領域の密着度を直に判断しなくても、第２の情報により第２の領域の密着度を判断することにより、第１の領域で得られた第１の情報が、第１の領域が生体に密着しているときの情報か否かを判断できる。

このように、この装置では、第１の領域と同じ面（平面または緩やかな湾曲面（第１の面））に設けられた第２の領域を介して得られる第２の情報により第１の領域の密着度を判断できる。このため、生体情報をセンシングする箇所（部分）の密着度を担保するために強い力で、その部分を生体に押し付けたり、その部分を脇の下で挟み込んだりする必要はない。逆に、第２の領域を含んだ比較的広い面を生体の表面に接触させ、第２の情報が接触状態を示すようにするだけでよい。したがって、この装置により、ユーザー（被測定者）に不快感や違和感を生じさせることが少なく、また、測定中の行動の自由を阻害することも少ない状態で、精度よく、体温などの生体情報を取得できる。

このように、この装置においては、体にセンサーを押し付けるためにケースから突出した部分や先端が突き出たプローブを設けなくてもよい。したがって、ケースを、少なくとも一方の外面が平面または緩やかに湾曲した薄い箱状または板状にデザインすることが可能であり、第１の面は、ケースの一方の外面の少なくとも一部に設定できる。このため、絆創膏のように生体の表面に貼り付けて生体情報を精度よく取得する装置を提供することも可能となり、長時間の装着も比較的容易で、付けたまま横になっても邪魔になりにくい装置を提供できる。

この装置は、第１の情報および第２の情報を有線または無線により外部のホストとなるシステム、たとえば、パーソナルコンピュータに送信するものであってもよい。また、この装置は、第１のセンサーにより得られた第１の情報および／または第２のセンサーにより得られた第２の情報を処理する制御ユニットを有していてもよい。また、典型的な第２のセンサーは、第２の領域に面し、前記第１の領域を取り囲むように配置された複数の電極を含む。制御ユニットは、複数の電極間の静電容量および／または直流インピーダンスを第２の情報として取得する機能を有することが好ましい。静電容量並びに直流インピーダンスにより、第２の領域と生体との接触の状態を把握できる。

複数の電極は、第１の領域を取り囲むように配置された円環状の第１の電極と、第１の電極を取り囲むように配置された円環状の第２の電極とを含むことが好ましい。円環状の第１および第２の電極により第１の領域の周囲を連続して覆うことができるので、第１の領域が生体に接触しているか否かの判断の信頼度をさらに向上できる。

制御ユニットは、第１の情報と第２の情報とを関連付けて処理する機能を備えていてもよい。関連付けて処理する機能は、第２の情報により第２の領域が生体に接触していると判断されると第１の情報を有効な情報として外部の装置に有線または無線で出力したり、内部のメモリに記録したり、第２の情報により第２の領域が生体に接触していないと判断されると適当な方法によりアラームを出力したり、第１の情報の測定を停止したり、第１の情報の測定にかかるユニットおよび／または第１のセンサーの電力消費を停止したりする機能を含んでいてもよい。

外界と生体との境界に位置する生体の表面の情報をセンサー（第１のセンサー）により取得する際に問題となるのは、第１のセンサーに対する外界の影響である。たとえば、第１のセンサーが生体の表面温度を取得する温度センサーの場合、第１のセンサーが外界に露出していると気温（外気温または室温）の影響を受ける。この装置においては、第１のセンサーは第１の面の第１の領域に面して設けられており、第１のセンサーの第１の面と反対側（裏側）を、第１の面の第１の領域の反対側を含めて覆うように断熱材を設け、第１のセンサーのみならず第１の領域に対する気温の影響も抑制できる。断熱材は、第１の面の第２の領域の少なくとも一部の反対側（裏側）を含めて配置してもよく、第１のセンサーによりさらに精度よく生体の表面温度を測定できる。

この装置は、生体とは接触しないケースの第２の面の温度を測定する第３のセンサーと、第１の面の第１の領域と第２の面との間に配置された第１の部材とをさらに有し、第３のセンサーは第１の部材を介して第１の面の第１の領域から得られる熱が第２の面から放出されるときのケース外面温度を測定する装置であってもよい。体表面温度、ケース外面温度、第１の部材の熱伝導係数、および仮定された体内の熱伝導係数により体深部の温度を算出できる。算出式の一例は以下の式（１）である。

Ｔｃ＝（Ｔａ−Ｔｂ）×（Ｋ／Ｊ）＋Ｔａ・・・（１）
ただし、Ｔａは体表面温度、Ｔｂはケース外面温度、Ｔｃは体深部の温度、Ｊは第１の部材の熱伝導係数、Ｋは標準的な人体の熱伝導係数である。この明細書において熱伝導係数とは、熱伝導率を長さで割った係数であり、長さのファクタを除いた係数である。

さらに、体深部の温度を算出する機能は、第２の情報として得られた静電容量または直流インピーダンスにより、仮定された体内の熱伝導係数を補正する機能を含んでもよい。第１の領域の密着性の有無を判断する第２の情報も、生体の表面から得られる生体情報の１つであり、第２の情報により体内の熱伝導係数を補正することによりさらに精度の高い体深部の温度が得られる。

本発明の他の態様は、少なくとも一部が生体に接触する装置により生体情報を測定する方法である。上記装置は、生体に接触する、平面または緩やかに湾曲した第１の面と、第１の面の第１の領域を介して生体の表面の状態を示す第１の情報を取得する第１のセンサーと、第１の面の第１の領域を取り囲む第２の領域を介して、生体の表面と第２の領域との接触状態を含む第２の情報を取得する第２のセンサーと、第１のセンサーにより得られた第１の情報および／または第２のセンサーにより得られた第２の情報を処理する制御ユニットとを含む。そして、この生体情報を測定する方法は、第１の情報と第２の情報とを関連付けて処理することを含む。

関連付けて処理することは、第２の情報により第２の領域が生体に接触していると判断されると第１の情報を出力することを含んでいてもよい。有効な第１の情報に限定して外部の装置に有線または無線で出力できる。関連付けて処理することは、装置の内部メモリに第１および／または第２の情報を記録したり、第２の情報により第２の領域が生体に接触していないと判断されると適当な方法によりアラームを出力したり、第１の情報の測定を停止したり、第１の情報の測定にかかるユニットおよび／または第１のセンサーの電力消費を停止したりすることを含んでいてもよい。

また、この方法は、制御ユニットが、第３のセンサーにより第１の部材を介して第１の面の第１の領域から得られる熱が第２の面から放出されるときのケース外面温度を測定することと、体表面温度、ケース外面温度、第１の部材の熱伝導係数、および仮定された体内の熱伝導係数により体深部の温度を算出することとをさらに有し、体深部の温度を算出することは、第２の情報により仮定された体内の熱伝導係数を補正することを含んでいてもよい。

体温計の概略構成を示す断面図。 体温計を下側から見た様子を示す底面図。 体温計のブロック図。 熱の伝導状態を示す模式図。 体温計の制御方法を示すフローチャート。 電極の配置を示す他の例。

図１に、生体情報として人の体温を測定する装置（体温計）の概略構成を、断面を用いて示している。また、図２に、体温計１を、人と接触する方の側（以降では下側）から見た様子を示している。体温計１は、薄い箱形のケース２と、ケース２の内部に収納されたセンサー類５、７および８とを含む。さらに、体温計１は、体温計１に関する各種の処理を行う制御ユニット１０と、処理結果などを示すディスプレイ（たとえば、ＬＣＤ）１４と、主電源であり、配線１９により制御ユニット１０に接続されているバッテリー１３とを含み、これらもケース２に収納されている。

ケース２は薄い直方体または板状であり、比較的大きく広がった上下の面（外面）２ａおよび２ｂと、上下の外面２ａおよび２ｂの周囲を構成する側面２ｃとを備えている。ケース２の一方の外面２ａ（第１の面、以降では下面２ａ）は、ほぼ平坦であり、その中央に、仮想線（一点鎖線）で示すように体温を検出する第１の領域２１が設けられ、この第１の領域２１の外側を取り囲むように、人体１５の表面１５ｓとの接触をセンシングする第２の領域２２が設けられている（図２参照）。第１の領域２１および第２の領域２２の境界を示す線は仮想的な線であり、外面２ａに表れていなくてもよい。第１の領域２１および第２の領域２２の境界を示す線は、ユーザーに体温の測定領域等を示すためにケース２の下面２ａに適当な方法で示していてもよい。ケース２の下面２ａは、第１の領域２１が下側に向かって突き出るように緩やかに湾曲した面であってもよい。

この体温計１は、ケース２の大きさが、その縦横（下面２ａの長さ幅）が数ｍｍ角から数ｃｍ角程度で、その厚さも数ｍｍから数ｃｍ程度である。したがって、下面２ａを粘着性にしたり、図１に一点鎖線で示すような、絆創膏などの粘着性のテープ３を用いて人体１５の適当な位置に固定する（貼り付ける）ことが可能である。ベルトや包帯などの他の方法により体温計１の下面２ａが人体１５の表面１５ｓに密着するように取り付けてもよい。

体温計１のケース２は、全体が適当な樹脂、たとえば、ＡＢＳ樹脂、エラストマーなどの非導電性の樹脂により形成されている。したがって、ケース２の下壁２９ａの外側の面となる下面２ａを人体１５の表面１５ｓに密着させることにより、下壁２９ａの内側の面２８ａに取り付けられた、または下壁２９ａに埋め込まれたセンサー５および７により、人体１５の情報（生体情報）を取得できる。具体的には、ケース２の下壁２９ａの内面２８ａには、下面２ａの第１の領域２１の一部に面する（対峙する）ように温度センサー（本例ではサーミスタ）７が取り付けられており、第１の領域２１を介して人体１５の表面１５ｓの第１の情報、本例では体表面温度Ｔａを取得するようになっている。温度センサー７は配線１７により、制御ユニット１０に接続されている。

また、ケース２の下壁２９ａの内面２８ａには、下面２ａの第１の領域２１を取り囲む第２の領域２２に面する（対峙する）ように環状の電極６ａおよび６ｂが第２のセンサー５として取り付けられている。第２のセンサー５は接触センサーまたは密着センサーとしての機能を備えており、第２の領域２２を介して人体１５の表面１５ｓと第２の領域２２との接触状態を示す情報を含む第２の情報、本例では電極６ａおよび６ｂの間の静電容量ＳＣを取得するようになっている。

接触状態を示す情報を含む第２の情報としては、電極６ａおよび６ｂとを用いて、それらの間の直流インピーダンス（電気抵抗、体表面抵抗）を測定することも可能である。ただし、この場合、電極６ａおよび６ｂを体表面１５ｓに直に当てる必要があり、電極６ａおよび６ｂが下面２ａに露出するように配置する必要がある。その場合の電極６ａおよび６ｂとしては、ステンレス製の電極、金メッキなどを採用できるが、防水や金属アレルギーなどへの対応が必要となる。

本例の体温計１においては、電極６ａおよび６ｂとしては、銅、アルミニウムなどの一般的な素材からなる電極を採用することができ、下壁２９ａを介して静電容量ＳＣを取得することにより、防水、金属アレルギーなどの問題を未然に防止できる。静電容量ＳＣを測定するこれらの電極６ａおよび６ｂは、下壁２９ａと一体になるように、ケース２の成形時に埋設してもよく、下壁２９ａの下面２ａに配置して薄い電気絶縁膜で電極６ａおよび６ｂをカバーしてもよい。第２のセンサー５により取得される第２の情報、すなわち、静電容量ＳＣまたは直流インピーダンスは、接触状態を示す情報であるとともに、人体の情報（生体情報）、たとえば、体脂肪率や、体内の熱伝導係数を示す情報としても利用できる。第２のセンサー５は、第２の情報として静電容量ＳＣおよび直流インピーダンスの両方を取得するように設けることも可能である。

この体温計１は、平面または緩やかに湾曲した単一の下面２ａに、体表面温度Ｔａを測定する第１の領域２１を設け、その第１の領域２１を取り囲むように、体表面との接触状態を判断する第２の情報、この例では静電容量ＳＣを取得する第２の領域２２を設けている。したがって、静電容量ＳＣの値または静電容量ＳＣの変動により第２の領域２２が人体表面１５ｓに密着していれば、第２の領域２２と共通の面である下面２ａの領域であって、周りが第２の領域２２で囲われた第１の領域２１は人体表面（体表面）１５ｓに密着していると考えられる。このため、第１の領域２１の密着度を直に判断しなくても、静電容量ＳＣにより、第１の領域２１を介して測定された体表面温度Ｔａが第１の領域２１が人体表面１５ｓに密着しているときの温度か否かを判断できる。

したがって、体温計１の第１の領域２１を人体１５に強い力で押し付けたり、体温計１を脇の下で挟み込んだりしなくてもよく、第２の領域２２を含んだ比較的広い下面２ａを人体表面１５ａに接触あるいは密着させ、第２の領域２２で得られる静電容量ＳＣの値が接触状態を示すようにするだけで、体表面温度Ｔａを精度よく測定できる。このため、この体温計１により、ユーザー（被測定者）に不快感や違和感を生じさせることが少なく、また、測定中の行動の自由を阻害することも少ない状態で、精度よく体温を取得できる。

この体温計１は、さらに、外気温を測定する温度センサー８を含む。本例の温度センサー８は、サーミスタであり、ケース２の上面２ｂに露出するように、または、ケース２の上面２ｂを構成する上壁２９ｂを通して外気温を検出できるようにケース２に設置されている。温度センサー８は配線１８により、制御ユニット１０に接続されている。この温度センサー８の下側（裏側）は、熱伝導率が既知の第１の部材９を介して第１の領域２１と接続されている。このため、温度センサー８により体表面からの熱を第１の部材９を介して伝達させてケース２の上面２ｂから放熱させた温度（ケース外面温度）Ｔｂを測定することができる。したがって、このケース外面温度Ｔｂを疑似体表面温度として利用して、体表面温度Ｔａを補間することにより体深部の温度Ｔｃを算出できる。

筋肉の熱伝導率が約０．４（Ｗ／ｍ／Ｋ）、脂肪の熱伝導率が約０．２（Ｗ／ｍ／Ｋ）とすると、同程度の熱伝導率を備えたポリエチレン（０．４１）、エポキシ樹脂（０．２１）などの樹脂を第１の部材９として採用できる。

この体温計１は、さらに、ケース２の内部に、体表面温度Ｔａを測定する温度センサー７の内側（上側、下面２ａとは反対側）を覆うように配置された断熱材２５を含む。断熱材２５は、温度センサー７の裏側のみならず、温度センサー７を取り囲むように第１の領域２１の反対側を少なくともカバーし、さらに第２の領域２２の一部にわたるように配置されている。さらに、断熱材２５は、第１の部材９の周囲を覆い、ケース外面温度Ｔｂを測定する温度センサー８の内側（下側、上面２ｂとは反対側）を覆うように設けられている。

断熱材２５により温度センサー７の内側および第１の領域２１の内側、すなわち、体表面１５ｓとは反対側を広く覆うことにより、温度センサー７から外界（体表面１５ｓを除く部分、たとえば、外気およびケース２の内部）への熱伝達（放熱）を抑制できるとともに、下壁２９ａの第１の領域２１の部分から外界への熱伝達を抑制できる。したがって、温度センサーを脇の下で挟み込んで温度センサーからの放熱を抑制するような方式ではなく、下面２ａを体表面１５ｓに密着させる方式であっても体表面温度Ｔａを精度よく測定できる。さらに、この体温計１では、第１の領域２１の外側の第２の領域２２に設けられているセンサー５は薄い電極６ａおよび６ｂであり、これらの電極６ａおよび６ｂを覆うように断熱材２５を配置することが可能である。したがって、第１の領域２１を覆う、より広い範囲に断熱材２５を配置することが可能であり、体表面温度Ｔａを温度センサー７によりさらに精度よく測定できる。

また、断熱材２５により第１の部材９を覆い、ケース外面温度Ｔｂを測定する温度センサー８をケース外面２ｂに面した側を除いて覆うことにより、温度センサー８により、第１の領域２１から得られる熱が第１の部材９を伝達してケース２の外面２ｂから放熱されるときの温度Ｔｂをさらに精度よく測定できる。

ケース２の外面２ｂには、さらに、測定された体表面温度Ｔａなどを表示するディスプレイ１４と、主電源であるバッテリー１３を交換するための蓋１３ａとが設けられている。したがって、この体温計１は、人体（身体）１５に取り付けた状態でユーザーが自由に移動できる。さらに、体温計１を脇の下に挟んだりする必要がなく、身体１５のいずれかの表面１５ｓに体温計１を密着させておくだけでよいので、行動の自由が阻害されたり、眠りを阻害されたりすることが少ない。また、測定結果は、ディスプレイ１４で確認したり、以下に説明するように、メモリに記憶したり、無線で外部の機器に送信したりすることが可能である。

図３に、体温計１の機能の概要をブロック図により示している。この体温計１は、ＣＰＵ１１０、メモリ１４０などの回路要素１１とそれらが搭載された基板（回路基板）１２とを含む制御ユニット１０を有し、種々の機能が制御ユニット１０により提供される。制御ユニット１０は、温度センサー７および８により温度（温度を示すデータ）を取得する温度測定回路１２０と、第２の領域２２の電極６ａおよび６ｂの間の静電容量ＳＣを測定する容量測定回路１３０と、無線通信回路１５０と、データおよびプログラムを格納するメモリ１４０と、これらの回路を制御するとともに、メモリ１４０からプログラムをダウンロードすることによりいくつかの機能を実現するＣＰＵ１１０とを含む。ＣＰＵ１１０は、温度測定回路１２０、容量測定回路１３０、無線通信回路１５０およびメモリ１４０との間でデータの入出力（実線で示す）を行う機能（データ入出力機能、データ入出力ユニット）１１１と、温度測定回路１２０、容量測定回路１３０および無線通信回路１５０を制御（オンオフ制御、破線で示す）する機能（オンオフ制御機能、オンオフ制御ユニット）１１２とを含む。

容量測定回路１３０は、第２の領域２２の電極６ａおよび６ｂの一方に抵抗Ｒを介して交流電力を供給する発振回路（ＯＳＣ）１３１と、抵抗Ｒの前後の位相差を検出する位相検出回路１３３と、位相差（位相遅れ）を電圧信号で捉え、さらにその電圧信号をデジタル信号に変換してＣＰＵ１１０に供給するＡ／Ｄコンバータ１３５とを含む。この例では、内側の電極６ａに電力が供給され、外側の電極６ｂは接地されている。

発振回路（ＯＳＣ）１３１から供給された交流電圧（交流信号、本例では１０ＭＨｚ）は抵抗Ｒを通って電極６ａに入る。電極６ａおよび６ｂはコンデンサＣを形成し、電極６ｂはグランドに接続されている。したがって、交流電圧は電流に対し抵抗ＲとコンデンサＣとにより位相が遅れ、この位相の遅れはコンデンサＣの容量が大きくなるほど大きくなる。体表面１５ｓの誘電率が空気より非常に高いので、電極６ａおよび６ｂが体表面１５ｓに接したときのコンデンサＣの容量は大きくなり、交流信号の遅れも大きくなる。このため、Ａ／Ｄコンバータ１３５により位相の遅れ量φｄをデジタル化してＣＰＵ１１０に供給することにより、ＣＰＵ１１０は位相の遅れ量φｄにより電極６ａおよび６ｂの間の静電容量ＳＣを判断できる。

この制御ユニット１０は、体表面１５ｓと第２の領域２２との接触状態を示す情報を含む第２の情報として位相の遅れ量φｄを取得する容量測定回路１３０を有する。また、ＣＰＵ１１０は、オンオフ制御機能１１２により容量測定回路１３０の各回路要素１３１、１３３および１３５を所定のタイミングでオンにし、容量測定回路１３０から得られる遅れ量φｄにより電極６ａおよび６ｂの間の静電容量ＳＣを判断するとともに、遅れ量φｄが大きいときは第２の領域２２が体表面１５ｓと接触（密着）していると判断する機能（接触判断機能、接触判断ユニット）１１５を含む。

ＣＰＵ１１０は、さらに、接触判断機能１１５により得られる情報（第２の情報）と、体表面温度Ｔａとの測定を関連づけて処理するいくつかの機能を含む。１つの機能は、接触判断機能１１５が第２の領域２２が体表面１５ｓと接触していると判断すると、オンオフ制御機能１１２により温度測定回路１２０をオンし、温度センサー７および８により体表面温度Ｔａおよびケース外面温度Ｔｂをそれぞれ取得する第１の温度取得機能（第１の温度取得ユニット）１１６である。この機能１１６は、体表面温度Ｔａだけを測定するようにセットすることも可能である。この機能１１６は、さらに、体表面温度Ｔａおよび／またはケース外面温度Ｔｂをメモリ１４０に測定順に記録したり、測定時刻および／または遅れ量φｄとともに記録したりする機能を含む。

第１の温度取得機能１１６は、さらに、体表面温度Ｔａおよび／またはケース外面温度Ｔｂを測定するとともに、オンオフ制御機能１１２により無線通信回路１５０をオンし、測定された体表面温度Ｔａおよび／またはケース外面温度Ｔｂを外部機器、たとえば、ホストとなるパーソナルコンピュータに出力する機能を含んでいてもよい。無線通信回路１５０は、公衆無線ＬＡＮあるいは公衆電話網によりインターネットと接続し、測定された体表面温度Ｔａおよび／またはケース外面温度Ｔｂをインターネット上に用意された所定のサーバーに格納する機能を含んでいてもよい。

第１の温度取得機能１１６は、接触判断機能１１５により、第２の領域２２の判断を介して第１の領域２１が体表面１５ｓに接していると判断されたときにのみ温度測定回路１２０をオンにして温度を測定し、また、無線通信回路１５０をオンにしてデータを送受信する。したがって、体温計１の第１の領域２１が体表面１５ｓに接していないときは、温度測定および無線通信に要する電力消費を削減でき、バッテリー１３の消耗を抑制できる。たとえば、体温計１を人体１５から外したときに自動的に温度測定および無線通信を停止させることができる。また、無線通信が停止することにより、体温計１が測定途中で外れてしまうような事態がユーザーに発生したことを外部で自動的に検出することが可能となる。このため、この体温計１により、ユーザーの体温を遠隔監視するだけではなく、ユーザーにおけるなんらかの異常事態を監視（察知）できる。

接触判断機能１１５により得られる遅れ量φｄ（第２の情報）と、体表面温度Ｔａ（第１の情報）との測定を関連づけて処理する他の機能の１つは、第２の温度取得機能（第２の温度取得ユニット）１１７である。この機能１１７は、遅れ量φｄとともに、あるいは前後して定期的にオンオフ制御機能１１２により温度測定回路１２０をオンし、温度センサー７および８により体表面温度Ｔａおよびケース外面温度Ｔｂをそれぞれ取得する。この機能１１７は、体表面温度Ｔａだけを測定するようにセットすることも可能である。この機能１１７は、さらに、測定された体表面温度Ｔａおよび／またはケース外面温度Ｔｂを遅れ量φｄとともに、あるいは遅れ量φｄと関連付けして記録する機能を含む。測定された体表面温度Ｔａおよび／またはケース外面温度Ｔｂを、接触度合いを示す遅れ量φｄとともに記録することにより、適切な温度測定が行われた否かを後に判断することが可能となる。また、この機能１１７は、無線通信回路１５０をオンして、測定された体表面温度Ｔａおよび／またはケース外面温度Ｔｂを遅れ量φｄとともに外部の機器に送信する機能を含んでいてもよい。

ＣＰＵ１１０は、さらに、接触判断機能１１５により得られる遅れ量φｄ（第２の情報）に基づいて体温計１の第２の領域２２が体表面１５ｓに接触していないと判断すると、異常を出力する機能（アラーム機能、アラームユニット）１１８を含む。アラーム機能１１８は、無線通信回路１５０をオンして外部に異常を連絡したり、体温計１のディスプレイ１４にアラームを表示したり、体温計１に別途設けられた異常表示用のＬＥＤを点滅したり、ブザーを鳴らしたりする機能を含んでいてもよい。また、アラーム機能１１８は、温度取得ユニット１１６および／または１１７が取得した温度Ｔａおよび／またはＴｂが所定の温度範囲を超えたときに、上記の方法により異常を通知する機能を含んでいてもよい。また、アラーム機能１１８は、体温測定を開始した後、温度取得ユニット１１６および／または１１７が取得した温度Ｔａおよび／またはＴｂの急激な変化が終了し、定常測定が開始されたことを適当な方法によりユーザーあるいは外部に連絡する機能を含んでいてもよい。

ＣＰＵ１１０は、さらに、温度取得ユニット１１６および／または１１７が取得した体表面温度Ｔａおよびケース外面温度Ｔｂにより体深部の温度Ｔｃを計算する機能１１９を含む。この機能１１９は、体表面温度Ｔａと、ケース外面温度Ｔｂと、人体１５の表面近傍の熱伝導係数Ｋと、第１の部材９の熱伝導係数Ｊとを用いることにより、フーリエの法則から、以下の式により体深部の温度Ｔｃを計算して求める。熱伝導係数ＫおよびＪは、それぞれの熱伝導率を長さで割ったものである。
Ｔｃ=（Ｔａ−Ｔｂ）×（Ｋ／Ｊ）＋Ｔａ・・・（１）

上述したように、人体１５の表面近傍の熱伝導率は、０．２〜０．４（Ｗ／ｍ／Ｋ）と想定され、適当な熱伝導率と長さとを備えた第１の部材９を採用することにより、熱伝導係数の比率Ｋ／Ｊを１前後の適当な値Ｌに設定することができる。第１の部材９の熱伝導係数Ｊは人体の熱伝導係数Ｋの１〜８倍程度のものであってもよい。

体深部の温度を計算する機能１１９は、さらに、接触判断機能１１５により得られた遅れ量φｄからユーザーの身体１５の体脂肪の量（厚さ）を推定し、式（１）の比例定数Ｌを変える機能を含む。遅れ量φｄは、身体１５の静電容量を示し、身体１５の静電容量は身体１５の生体情報の１つでもあり、体脂肪率あるいは脂肪の厚さに関連する値である。たとえば、遅れ量φｄにより体脂肪率が高いと判断すると脂肪の方が熱伝導率は低いので比例定数Ｌを０．９５倍にする。遅れ量φｄにより体脂肪率が低いと判断すると比例定数Ｌを１．０５倍にする。この機能により、さらに精度よく体深部の温度Ｔｃを計算できる。

たとえば、外気温が体深部の温度Ｔｃより低い場合は体表面温度Ｔａより体深部の温度Ｔｃが高く、外気温が体深部の温度Ｔｃより高い場合は体深部の温度Ｔｃより体表面温度Ｔａが高くなる。したがって、体深部の温度Ｔｃは、体表面温度Ｔａを測定するだけでは計算できない。しかしながら、体表面の温度を測定するセンサー７の外側に特定の熱伝導係数Ｊを備えた被覆材（第１の部材）９を介して温度を測定することにより体深部の温度Ｔｃを測定できる。第１の部材９は空気であってもよい。

すなわち、図４に示すように、身体１５の深部の熱量２２１は生体の表面近傍にある脂肪や表皮等２２２を介して体表面１５ｓに届く。ここに別の第１の部材９があると熱２２３は第１の部材９を伝わり、その外側にある外気に放熱される。この放熱される温度Ｔｂを測定し、体表面温度Ｔａとの関係から、体深部の温度Ｔｃを計算できる。

さらに、体深部の温度Ｔｃを計算する機能１１９は、薄いシャツなどが間に入った状態においても、体深部の温度Ｔｃを求めることが可能である。体温計１と人体１５との間にシャツが挟まることにより、電極間の静電容量が変化するので、予め測定してあるデータを用いて、その状態における熱伝導係数を求めることにより、体深部の温度Ｔｃを類推できる。

図５に、体温計１により体表面温度Ｔａおよび体深部の温度Ｔｃを求める方法の一例をフローチャートにより示している。ステップ５１において、体温計１により温度（体温）を測定するタイミングになると、ステップ５２において、接触判断機能１１５は容量測定回路１３０をオンし、電極６ａおよび６ｂの静電容量ＳＣを示す遅れ量φｄを取得する。ステップ５３において、接触判断機能１１５は、遅れ量φｄより体温計１の第２の領域２２が体表面１５ｓに接触（密着）しているか否かを判断し、接触していない場合は、ステップ５７においてアラーム機能１１８が無線通信回路１５０などを用いてアラームを出力する。

一方、第２の領域２２が体表面１５ｓに接触している場合は、第１の領域２１が体表面１５ｓに接触しているものと判断し、ステップ５４において第１の温度取得機能１１６が温度測定回路１２０と無線通信回路１５０とをオンする。そして、第１の温度取得機能１１６が温度センサー７および８から体表面温度Ｔａおよびケース外面温度Ｔｂを取得する。さらに、ステップ５５において、体深部の温度Ｔｃを計算する機能１１９が、体表面温度Ｔａおよびケース外面温度Ｔｂを用いて式（１）により体深部の温度Ｔｃを計算する。この際、容量測定回路１３０により得られた遅れ量φｄを用いて熱伝導係数を適当な値に補正してもよい。

さらに、ステップ５６において、第１の温度取得機能１１６は、測定された体表面温度Ｔａ、体深部の温度Ｔｃ、遅れ量φｄ、測定時刻などのデータをメモリ１４０に格納したり、無線通信回路１５０を介して外部の機器に出力する。したがって、この体温計１においては、第２の領域２２が体表面１５ｓに接触していると判断されないと温度測定を行わず、また、有効なデータの出力も行われない。このため、無駄な温度測定を省くことにより測定される体表面温度Ｔａなどの精度を高めることができる。また、バッテリー１３の消耗を抑制できるので、長時間にわたり体表面温度Ｔａなどを測定できる。したがって、ポータブルな体温計１であって長時間にわたり精度の高いデータを取得できる体温計を提供できる。

このように体温計１は、下面２ａに体表面１５ｓの温度を測定する第１の領域２１を設け、さらに、第１の領域２１を囲うように第２の領域２２を設け、第２の領域２２が体表面１５ｓに接触しているか否かにより第１の領域２１の領域が体表面１５ｓに接触しているか否かを判断している。このため、第１の領域２１に接触の有無を確認するセンサーを設置する必要がなく、第１の領域２１を体表面あるいは体深部の温度測定のために占有でき、第１の領域２１を体表面などの温度測定に最適な状態に設計できる。この体温計１においては、温度センサー７を、ケース２の第１の領域２１の壁面２９ａを隔てる程度の距離で体表面１５ｓに近接するように配置し、さらに温度センサー７の背面（裏側）の広い領域を断熱材２５により覆うことにより、精度の高い体表面温度Ｔａが得られるようにしている。

また、この体温計１においては、第１の領域２１および第２の領域２２を同一の下面２ａに設け、第２の領域２２の体表面１５ｓに対する接触の有無により第１の領域２１の体表面１５ｓに対する接触の有無を判断している。したがって、体温計１においては、第２の領域２２が体表面１５ｓに接触しているとセンサー５により検出できる程度に面２ａが体表面１５ｓに密着あるいは接触していればよく、体温計１を強い力で身体１５に押し付ける必要はない。このため、ユーザーの体に負担が少なく、手軽に体温を測定できる体温計１を提供できる。

また、この体温計１においては、身体にセンサーを押し付けるためにケース２から突出した部分を設けなくてもよく、先端が突き出たプローブを設けなくてもよい。したがって、ケース２を、少なくとも一方の外面が平面または緩やかに湾曲した薄い箱状または板状にデザインすることが可能であり、絆創膏のように生体の表面に貼り付けて生体情報を精度よく取得する装置を提供することも可能となる。長時間の装着も比較的容易で、付けたまま横になっても邪魔になりにくい装置を提供できる。

この体温計１においては、第１の領域２１を囲う第２の領域２２の体表面１５ｓに対する接触の有無を判断するセンサー５として円環状（リング状）の第１の電極６ａと第２の電極６ｂとを同心円状に配置している。円環状の電極６ａおよび６ｂの間の静電容量ＳＣは円環状の電極６ａおよび６ｂのいずれかの体表面１５ｓに対する接触条件により変化する。したがって、円環状の電極６ａおよび６ｂは、第２の領域２２の体表面１５ｓに対する接触の有無を捉え、第１の領域２１の体表面１５ｓに対する接触を担保するセンサー５として最も適した形態の１つである。

なお、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、第２の領域２２に対をなす複数の電極６ａおよび６ｂを断続的に配置することにより、第２の領域２２と体表面１５ｓとの接触の有無を判断することも可能である。

また、上記の例では電極間の静電容量を測定して第２の領域２２と体表面１５ｓとの密着性を判断しているが、電極間の直流インピーダンスを測定することにより密着性を判断してもよい。電極間を流れる直流インピーダンスは、電極が体表面１５ｓと接触していると小さな値となり、離れると非常に大きな値となる。また、直流インピーダンスは、体表下の脂肪が多いと大きくなる。したがって、直流インピーダンスを測定することにより、体深部の温度Ｔｃを計算する際の熱伝導係数の補正を適宜行うことが可能である。

また、上記では、温度センサーとしてサーミスタを用いた例を説明しているが、温度センサーとして白金測温抵抗体、熱電対、ＩＣ化温度センサー等を用いることが可能である。さらに、生体情報として体温（体表面温度）を測定する体温計を例に本発明を説明しているが、心電図、血圧、脈拍、呼吸等の生体情報を測定する装置においても本発明を適用できる。

１ 体温計
２ ケース、 ２ａ 一方の外面（下面）、 ２ｂ 他方の外面（上面）
２１ 第１の領域、 ２２ 第２の領域
６ａ、６ｂ 電極
７、８ 温度センサー
９ 第１の部材
１０ 制御ユニット
１５ 人体
１２０ 温度測定回路
１３０ 容量測定回路
１４０ メモリ
１５０ 無線通信回路

Claims (11)

1. 生体情報を測定する装置であって、
   生体に接触する、平面または緩やかに湾曲した第１の面を含むケースと、
   前記第１の面の第１の領域を介して前記生体の表面の状態を示す第１の情報を取得する第１のセンサーと、
   前記第１の面の前記第１の領域を取り囲む第２の領域を介して、前記生体の表面と前記第２の領域との接触状態を示す情報を含む第２の情報を取得する第２のセンサーとを有する、装置。
2. 請求項１において、
   前記ケースは少なくとも一方の外面が平面または緩やかに湾曲した薄い箱状または板状であり、前記第１の面は前記一方の外面の少なくとも一部である、装置。
3. 請求項１または２において、
   さらに、前記第１のセンサーにより得られた第１の情報および／または前記第２のセンサーにより得られた第２の情報を処理する制御ユニットを有し、
   前記第２のセンサーは前記第２の領域に面し、前記第１の領域を取り囲むように配置された複数の電極を含み、
   さらに、前記制御ユニットは、前記複数の電極間の静電容量および／または直流インピーダンスを前記第２の情報として取得する機能を含む、装置。
4. 請求項３において、
   前記複数の電極は、前記第１の領域を取り囲むように配置された円環状の第１の電極と、前記第１の電極を取り囲むように配置された円環状の第２の電極とを含む、装置。
5. 請求項３または４において、
   前記制御ユニットは、前記第１の情報と前記第２の情報とを関連付けて処理する機能をさらに含む、装置。
6. 請求項３ないし５のいずれかにおいて、
   前記第１のセンサーは体表面温度を取得する温度センサーであり、
   さらに、前記第１の面の前記第１の領域に面した前記第１のセンサーの前記第１の面と反対側を、前記第１の面の前記第１の領域の反対側を含めて覆う断熱材を有する、装置。
7. 請求項６において、前記ケースの前記生体とは接触しない第２の面の温度を測定する第３のセンサーと、
   前記第１の面の前記第１の領域と前記第２の面との間に配置された第１の部材とをさらに有し、
   前記第３のセンサーは前記第１の部材を介して前記第１の面の前記第１の領域から得られる熱が前記第２の面から放出されるときのケース外面温度を測定する、装置。
8. 請求項７において、前記制御ユニットは、前記体表面温度、前記ケース外面温度、前記第１の部材の熱伝導係数、および仮定された体内の熱伝導係数により体深部の温度を算出する機能を含み、
   前記体深部の温度を算出する機能は、前記第２の情報により前記仮定された体内の熱伝導係数を補正する機能を含む、装置。
9. 少なくとも一部が生体に接触する装置により生体情報を測定する方法であって、
   前記装置は、前記生体に接触する、平面または緩やかに湾曲した第１の面と、前記第１の面の第１の領域を介して前記生体の表面の状態を示す第１の情報を取得する第１のセンサーと、前記第１の面の前記第１の領域を取り囲む第２の領域を介して、前記生体の表面と前記第２の領域との接触状態を示す情報を含む第２の情報を取得する第２のセンサーと、前記第１のセンサーにより得られた第１の情報および／または前記第２のセンサーにより得られた第２の情報を処理する制御ユニットとを含み、
   当該方法は、
   前記制御ユニットが、前記第１の情報と前記第２の情報とを関連付けて処理することを含む、方法。
10. 請求項９において、
    前記関連付けて処理することは、前記第２の情報により前記第２の領域が前記生体に接触していると判断されると前記第１の情報を出力することを含む、方法。
11. 請求項９または１０において、
    前記第１のセンサーは体表面温度を取得する温度センサーであり、
    前記装置は、さらに、前記ケースの前記生体とは接触しない第２の面の温度を測定する第３のセンサーと、
    前記第１の面の前記第１の領域と前記第２の面との間に配置された第１の部材とを含み、
    当該方法は、
    前記制御ユニットが、前記第３のセンサーにより前記第１の部材を介して前記第１の面の前記第１の領域から得られる熱が前記第２の面から放出されるときのケース外面温度を測定することと、
    前記体表面温度、前記ケース外面温度、前記第１の部材の熱伝導係数、および仮定された体内の熱伝導係数により体深部の温度を算出することとをさらに有し、
    前記体深部の温度を算出することは、前記第２の情報により前記仮定された体内の熱伝導係数を補正することを含む、方法。
    

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