JP2014194365A - 外耳用体温計のプローブ及び外耳用体温計 - Google Patents

Abstract

【課題】継続的かつ正確な体温のモニタに適した外耳用体温計のプローブを提供すること。
【解決手段】柔軟性及び形状復元性を有し、外耳道に挿入されるプラグ２２と、プラグ２２の先端に設けられた第１の温度センサ２０と、プラグ２２の後端に設けられた第２の温度センサ２１と、プラグ２２を貫通して第１の温度センサ２０から第２の温度センサ２１へと熱を移送する熱流路と、を有する外耳用体温計のプローブ２。
【選択図】図３

Description

本発明は、外耳用体温計のプローブ及び外耳用体温計に関する。

手術中の患者や傷病人の健康状態をモニタするため、継続的かつ正確に体温を計測することは重要である。ここで必要となる体温は核心温（または中枢温とも）と称される体幹部の温度であるが、一般的に体温の計測に用いられる脇下や舌下における測定では、核心温を正確に知ることはできない。より核心温に近い体温を測定し得る部位としては、直腸及び鼓膜が知られているが、直腸における計測は測定者・被測定者への負担が大きく、衛生上の配慮も必要となる等簡便さに欠ける。鼓膜における計測には、広く放射温度計が用いられているが、サーモパイルなどの温度センサの感受方向を正確に鼓膜に向けることは難しく、外耳道の形状にも個人差があるため、継続的かつ正確に体温を計測することはやはり困難である。

特許文献１には、樹脂製の第１断熱部材と、その先端に接続される樹脂製の第２断熱部材の先端の面に装着されたサーミスタを含むプローブを備えた耳式体温計が開示されている。同文献記載の耳式体温計では、プローブを外耳道に挿入して外耳道内を外部から断熱し、かかる空間内の温度を熱平衡状態となったサーミスタの出力より計測するものである。

特許第４２１４１２４号

しかしながら、特許文献１に開示された耳式体温計は継続的かつ正確に体温をモニタするには不向きである。なぜなら、プローブの固定方法や、外耳道の形状の個人差が何ら考慮されていないため、外耳道内を断熱した状態に長時間保つのは難しく、また、被測定者の体温が変化、特に低温側に変化した場合に、外耳道内を断熱していると熱が保持されるため、応答遅れが生じると考えられるからである。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その課題は、継続的かつ正確な体温のモニタに適した外耳用体温計のプローブ及び外耳用体温計を提供することである。

上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。

（１）柔軟性及び形状復元性を有し、外耳道に挿入されるプラグと、前記プラグの先端に設けられた第１の温度センサと、前記プラグの後端に設けられた第２の温度センサと、前記プラグを貫通して前記第１の温度センサから前記第２の温度センサへと熱を移送する熱流路と、を有する外耳用体温計のプローブ。

（２）（１）において、前記プラグの材質は、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、尿素樹脂、ポリイミド及びメラミン樹脂から選ばれるいずれか又は複数の発泡体である外耳用体温計のプローブ。

（３）（１）又は（２）において、前記熱流路は、可撓性チューブ内に熱伝導材料を封入したものである外耳用体温計のプローブ。

（４）（１）又は（２）において、前記熱流路は、可撓性金属である外耳用体温計のプローブ。

（５）（１）乃至（４）のいずれかの外耳用体温計のプローブと、前記第１の温度センサの出力及び前記第２の温度センサの出力に基づいて鼓膜又はその近傍の核心温を算出する制御ユニットと、前記外耳用体温計のプローブと前記制御ユニットを接続する可撓性の配線と、を有する外耳用体温計。

（６）（５）において、前記配線の途中には、着脱可能なコネクタが設けられている外耳用体温計。

上記（１）乃至（４）のいずれかの側面によれば、継続的かつ正確な体温のモニタに適した外耳用体温計のプローブが得られる。

上記（５）の側面によれば、継続的かつ正確な体温のモニタに適した外耳用体温計が得られる。

上記（６）の側面によれば、外耳用体温計のプローブを容易に交換して、使い捨てとできる。

本発明の実施形態に係る外耳用体温計の外観図である。 プローブが人の耳に取り付けられている様子を示す部分断面図である。 プローブの構造を示す断面図である。 外耳用体温計により体温測定をしている際の等価熱回路を示す図である。 本発明の実施形態に係る外耳用体温計全体の構成を示すブロック図である。 図３に示した熱流路の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る外耳用体温計１の外観図である。外耳用体温計１は、外耳道に挿入して体温を測定するプローブ２と、プローブ２と必要な信号のやり取りをして、測定対象である体温を算出し出力する制御ユニット３と、プローブ２と制御ユニット３とを電気的に接続する可撓性の配線４からなる。なお、ここでの体温は、鼓膜の温度、又は鼓膜裏の核心温に近い温度を意味するものとする。

プローブ２は、例えば入院中或いは手術中の患者の体温をモニタするため、患者の左右いずれかの耳に継続的に取り付けるものであり、小型である。プローブ２の形状は外耳道に挿入しやすく、また外耳道の内面に密着しやすい形状であればどのようなものであってもよいが、例えば、図示するような先端が丸まった筒状である。後述するように、プローブ２の外側を構成するプラグは柔軟性及び形状復元性を持つ変形しやすい材質であるから、プローブ２の形状は厳密に外耳道の形状に合わせる必要はない。なお、患者の外耳道の大きさに合わせるため、プローブ２の大きさを複数種類、例えば、大中小の３種類等を用意しておくとよい。また、図１にはプローブ２の先端に第１の温度センサ２０が露出している様子が示されている。

制御ユニット３は、プローブ２に設けられた温度センサからの出力に基づいて演算を行い、体温を測定するとともに、その結果を出力する装置である。制御ユニット３の外観や構成は特に限定されないが、図示のものでは、前面に測定結果を表示する表示部であるディスプレイ３０と、配線４が接続されるプローブ接続端子３１、図示しない外部機器へと測定結果を出力する出力端子３２が設けられている。

配線４は、患者の身動きや手術中の医師の動作の妨げとならないよう、十分な長さと柔軟性を有するものが選択される。また、配線４の途中、本実施形態では、プローブ２に近い位置にはコネクタ４０が設けられており、着脱可能となっている。これは、外耳用体温計１が医療用途に用いられることに鑑みて、感染予防など衛生上の理由により、プローブ２を使い捨てとする際に、配線４全体を廃棄することなくコネクタ４０より先の部分のみを交換できるようにするための配慮である。しかしながら、コネクタ４０は必須の構成ではないためこれを省略してもよいし、配線４の途中ではなくプローブ２の後端に設けてもよい。本実施形態においてコネクタ４０を配線４の途中に設けたのは、プローブ２は患者の外耳に挿入される部材であるため、プローブ２自体をできる限り小型かつ軽量として患者への負担を軽減する意図である。

図２は、プローブ２が人の耳に取り付けられている様子を示す部分断面図である。図示のように、プローブ２のほぼ全体が外耳道５０に挿入され、その先端は鼓膜５１の近傍において鼓膜５１と向き合う。また、図示されているようにプローブ２はその外形が外耳道５０の内面に沿った形状に変形して密着する結果、外耳道５０を密閉するとともに、外耳道５０から脱落することなく固定される。プローブ２によって密閉された外耳道５０内の空間である密閉空間５２には、第１の温度センサ２０が鼓膜５１と向き合うように露出する。

また、プローブ２の後端には、第２の温度センサ２１が露出している。第１の温度センサ２０及び第２の温度センサ２１は、配線４及びコネクタ４０を介して制御ユニット３（図１参照）に接続される。

なお、ここではプローブ２を取り付ける対象として人を例示したが、人以外の哺乳動物、例えば、犬や猫等の愛玩動物や馬や牛等の家畜を対象としてもよい。プローブ２は、対象とする哺乳動物に合わせてその大きさ及び形状が設計される。

図３は、プローブ２の構造を示す断面図である。プローブ２の外側は、断熱性、柔軟性及び形状復元性を持つ材質からなるプラグ２２に覆われており、プラグ２２を貫通するように可撓性のチューブ２３が配置されている。ここで、断熱性を持つとは、便宜的に物性値としての熱伝導率が０．１Ｗ／ｍ・Ｋより小さいことをいうものとし、柔軟性を持つとは、その材料が指で押しつぶす等することにより容易に変形させ得る程度の柔らかさであることを指すものとする。また、形状復元性を持つとは、変形した材料に加える力を取り除くと、元の形状に復元することを指している。このような材料としては、各種ポリマーの発泡体を好適に用いることができ、それらを例示すると、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、尿素樹脂、ポリイミド及びメラミン樹脂の発泡体である。プラグ２２にはこれらの内のいずれかの材料又は複数の材料を組み合わせて用いてよい。プラグ２２が柔軟性及び形状復元性を必要とする理由は、プローブ２を外耳道５０（図２参照）に挿入する際に、あらかじめプラグ２２を指でつぶして外径を小さくした状態とすると、プローブ２を容易に外耳道５０に挿入でき、その後プラグ２２が元の形状に復元しようとして膨らむ結果、プローブ２の外形が外耳道内面に沿って密着するものとなり、外耳道５０の密閉とプローブ２の固定を容易になし得るからである。したがって、プラグ２２の形状復元性は、変形した状態からゆっくりと、すなわち１秒から数秒以上の時間をかけて元の形状に戻るような性質であることが望ましい。例示した材料の中では、ポリウレタンの発泡体が柔軟性、形状安定性の点において特に優れている。なお、プラグ２２の材質を例示したもの以外のもの、例えば発泡ゴム等としてもよいが、プラグ２２は直接外耳道５０に接触する部材であるので、ラテックス等のアレルゲンを含まない又はその含有量の低いものとすることが望ましい。プラグ２２の表面に別途被覆を施してもよい。

チューブ２３は、プラグ２２が変形した際にもつぶれることなく、またプローブ２全体の変形に即して曲がる可撓性を有しており、適宜の合成樹脂、例えば軟質塩化ビニルやナイロン、ウレタン製とするとよい。

チューブ２３内には、第１の温度センサ２０及び第２の温度センサ２１を実装するＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）２４が収容されている。第１の温度センサ２０はチューブ２３の先端から、また、第２の温度センサ２１はチューブ２３の後端からわずかに突出した位置に配置されており、チューブ２３から露出している。第１の温度センサ２０及び第２の温度センサ２１の形式は、絶対温度を検知し得るセンサであればどのようなものであってもよいが、本実施形態ではサーミスタである。

ここで、チューブ２３は、第１の温度センサ２０から第２の温度センサ２１へと熱を移送する熱流路として機能している。そのため、チューブ２３の内部には適宜の熱伝導材料２５が充填される。図３では、熱伝導材料２５として、柔軟な伝熱性樹脂（たとえば、エポキシ樹脂中にシリコンカーバイドを分散したもの）を用いているが、熱伝導材料２５の材質に特に限定はなく、ゲルや液体、気体であってもよい。液体や気体を熱伝導材料２５として用いる場合には、チューブ２３の先端及び後端を何らかの方法で封止する必要がある。液体としては例えば水を用いてよい。気体としては、単なる空気を用いてもよいが、水素やヘリウムを用いてもよい。

続いて、本実施形態に係る外耳用体温計１による体温測定の原理を図４を参照して説明する。なお、適宜必要であれば図２、図３をも参照されたい。図４は、外耳用体温計１により体温測定をしている際の等価熱回路を示す図である。図中、Ｔ_Ｂは体温（鼓膜の温度又は鼓膜裏の核心温に近い温度）であり、熱抵抗Ｒ_Ｂは体温が密閉空間５２を通って第１の温度センサ２０に伝わる際の熱抵抗である。また、Ｔ_１は第１の温度センサ２０の温度、Ｔ_２は第２の温度センサ２１の温度、Ｒ_Ｐは第１の温度センサ２０と第２の温度センサ２１間の熱流路の熱抵抗である。

ここで、図４に示す係が定常状態にある場合、Ｔ_ＢからＴ_１を通りＴ_２に至る熱流束ｑは一定となるため、次式

が成り立つ。これをＴ_Ｂについて解くと、

となる。

数２に含まれる係数ωはＴ_１、Ｔ_２に依存しない定数であるので、これをあらかじめ実験等により求めておくと数２により第１の温度センサ２０の温度Ｔ_１及び第２の温度センサ２１の温度Ｔ_２を測定することにより体温Ｔ_Ｂが算出できることになる。

ここで、本実施形態に係る外耳用体温計１による体温測定では、図４に示されるように、鼓膜５１から第２の温度センサ２１に向けて熱流束ｑが定常的に発生しており、密閉空間５２からは常に一定量の熱が外気に放散される。そのため、計測途中に体温が低下した場合にも、密閉空間５２内に熱が保持されないので、測定結果は優れた応答性を示す。

なお、プラグ２２は、プローブ２を外耳道５０内に固定するほか、密閉空間５２を熱流路を除き断熱された小空間とすることで速やかに定常状態を作り出し、また、熱流路の途中における熱の授受を防ぎ、測定精度を確保する機能を有している。

図５は、本実施形態に係る外耳用体温計１全体の構成を示すブロック図である。プローブ２の第１の温度センサ２０及び第２の温度センサ２１は、配線４により制御ユニット３に接続される。第１の温度センサ２０及び第２の温度センサ２１は本実施形態ではサーミスタであるため、制御ユニット３に設けられたドライバ３３によってその抵抗値の変化が測定され、得られた温度を示すデジタルデータがコントローラ３４に出力される。

コントローラ３４は、外耳用体温計１全体の動作を電子的に制御する制御回路である。コントローラ３４の物理的な構成は特に限定されないが、いわゆるマイクロコントローラやＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＰＵとメモリを備えた一般的なコンピュータ等の各種の情報処理装置が利用可能である。図５では、理解を容易にするため、コントローラ３４の内部に体温演算部３５及び不揮発性メモリ３６がブロックとして図示されているが、これらブロックはコントローラ３４の動作を機能に着目して区分し、仮想的に示したものであり、必ずしも物理的に存在しているとは限らない。本実施形態では、体温演算部３５はコントローラ３４が実行するソフトウェアにより仮想的に実現されており、不揮発性メモリ３６はコントローラ３４に付随するメモリの一部分である。

体温演算部３５は、例えば一定時間間隔で第１の温度センサ２０及び第２の温度センサ２１により測定された温度に基づいて、上述の数２より体温を演算する。このとき使用する計数ωは不揮発性メモリ３６に記憶されている。

コントローラ３４は、体温演算部３５により算出された測定対象の温度をディスプレイ３０及び出力端子３２に出力する。ディスプレイ３０は、測定された体温をデジタル表示あるいはアナログ指針により表示する。また、出力端子３２は外部機器、例えばプリンタや他の医療機器へと体温を示すデータを出力する。

図６は、図３に示した熱流路の変形例を示す図である。この変形例では、ＦＰＣ２４上に実装された第１の温度センサ２０と第２の温度センサ２１の間に、可撓性金属２６、ここでは丸網組銅線が巻きつけられている。一般に金属は良好な熱伝導率を示すため、熱流路として適している。本実施形態での熱流路には可撓性が求められるため、金属は適当な構造をとることにより可撓性を示す必要がある。図示した丸網組銅線はそのような可撓性金属２６の一例であり、その他にも金属箔をＦＰＣ２４に巻き付けたり、或いはＦＰＣ２４の表面又は裏面あるいはその両方にベタパターンを形成したりすることにより熱流路を構成してもよい。

図３に示したプラグ２２は、可撓性金属２６により熱流路を形成したＦＰＣ２４に対し、例えばインサートモールド法により一体に成形することで形成できる。

以上説明した実施形態に示した具体的な構成は例示として示したものであり、本明細書にて開示される発明をこれら具体例の構成そのものに限定するものではない。当業者はこれら開示された実施形態に種々の変形、例えば、各部材あるいはその部分の形状や数、配置等を適宜変更してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。

１ 外耳用体温計、２ プローブ、３ 制御ユニット、４ 配線、２０ 第１の温度センサ、２１ 第２の温度センサ、２２ プラグ、２３ チューブ、２４ ＦＰＣ、２５ 熱伝導材料、２６ 可撓性金属、３０ ディスプレイ、３１ プローブ接続端子、３２ 出力端子、３３ ドライバ、３４ コントローラ、３５ 体温演算部、３６ 不揮発性メモリ、４０ コネクタ、５０ 外耳道、５１ 鼓膜、５２ 密閉空間。

Claims (6)

1. 断熱性、柔軟性及び形状復元性を有し、外耳道に挿入されるプラグと、
   前記プラグの先端に設けられた第１の温度センサと、
   前記プラグの後端に設けられた第２の温度センサと、
   前記プラグを貫通して前記第１の温度センサから前記第２の温度センサへと熱を移送する熱流路と、
   を有する外耳用体温計のプローブ。
2. 前記プラグの材質は、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリオレフィン、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリ塩化ビニル、尿素樹脂、ポリイミド及びメラミン樹脂から選ばれるいずれか又は複数の発泡体である請求項１に記載の外耳用体温計のプローブ。
3. 前記熱流路は、可撓性チューブ内に熱伝導材料を封入したものである請求項１又は２に記載の外耳用体温計のプローブ。
4. 前記熱流路は、可撓性金属である請求項１又は２に記載の外耳用体温計のプローブ。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の外耳用体温計のプローブと、
   前記第１の温度センサの出力及び前記第２の温度センサの出力に基づいて鼓膜又はその近傍の核心温を算出する制御ユニットと、
   前記外耳用体温計のプローブと前記制御ユニットを接続する可撓性の配線と、
   を有する外耳用体温計。
6. 前記配線の途中には、着脱可能なコネクタが設けられている請求項５に記載の外耳用体温計。

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