JP2015169551A5

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Publication number: JP2015169551A5
Application number: JP2014044834A
Authority: JP
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2034-03-07

Description

しかし、加熱型深部体温計は、皮膚を加熱することになるため、長時間使用すると低温やけどを与えるおそれがある。また、ヒーターのための電源が必要となる。
そこで、ヒーターを用いない（非加熱型の）、非侵襲式深部体温計が各種開発された。ドイツやノルウェーの研究チームは、皮膚上に配置した2つのセンサにより深部体温を測定する2センサ法を開発した（非特許文献１）。2センサ法においては、計算式に皮膚表面における熱流の補正項を含め、水平熱流による熱の放散を補正している。また、金沢大学の根本鉄らは、双熱流法に基づく深部体温計を開発した（特許文献１）。双熱流法による深部体温計は、異なる熱抵抗値を有する2種の断熱材を挟んでそれぞれ1対の温度センサを配置し、各対の温度センサのうちの一方を体表上に、他方の温度センサを外気側に配置して、それら4つの温度センサにより検出される温度を基に深部体温を算出するものである。双熱流法は、皮膚の熱伝導率が不要という点で、2センサ法よりも良い。

双熱流法による深部体温の測定原理を、図１及び図２を用いて詳しく述べる。図１(a)は、双熱流法による深部体温計１０を皮膚（人体表層）１１上に置いた状態の模式図であり、図１(b)はその状態の深部体温計１０と皮膚（人体表層）１１の断面図である。深部体温計１０は、中央が厚く、周囲が薄い2段円盤状の断熱材１２と、その厚い部分１２ａ、薄い部分１２ｂの両面にそれぞれ配置された温度センサS1、S3、S2、S4から成る。この深部体温計１０を使用する際は、これら4つの温度センサのうち断熱材１２の平坦な面の方に配置された2つの温度センサS1、S2を体表上に置く。体表側の温度センサS1、S2にそれぞれ対応する外気側の温度センサS3、S4上には、外気温変動の影響を低減するためのカバー１３（金属、シリコン等の伝熱材）が設けられる。

この深部体温計１０を体表上に置いた状態での熱流の状態を電気回路で置き換えた等価回路図を図２に示す。人体１１の内部（深部）における温度（深部体温）をTBとすると、深部体温TBと体表上に置かれた温度センサS1、S2の間には、体組織による熱抵抗Rが存在する。深部体温計１０の内部では、断熱材１２の厚い部分１２ａの1対の温度センサS1、S3は大きい熱抵抗R1を挟んでおり、薄い部分１２ｂの1対の温度センサS2、S4は小さい熱抵抗R2を挟んでいる。体深部からの外気側への熱流（図２では下から上への熱流）が安定した状態では、深部体温TBは、4つの温度センサにより測定される温度値T1、T2、T3、T4から次のように算出される。
TB＝T1＋{(T1−T2)(T1−T3)}/{(R1/R2)(T2−T4)−(T1−T2)} …(1)

このような断熱材１２の側面からの熱の放散は、断熱材１２の外側半径r1を大きくし、深部体温計１０の高さaを小さくすることにより低減させることができると考えられ、そのような報告もある（特許文献２）。実際、前記モデルを用いて、図４(a)に示すように断熱材１２の外側半径r1と深部体温計１０の高さa、bを種々に変化させた場合のシミュレーション結果は、図４(b)に示すように、半径r1が大きいほど、そして深部体温計１０の高さが小さいほど、深部温度（37℃）に近い測定結果が得られている。

本発明は、外径を大きくすることなく、正確な深部体温を測定することのできる深部温度計を提供することを目的とする。

本実施形態の深部体温計２０において、半径r1を11.0mm, 22.0mm, 33.0mm, 44.0mm, 55.0mm, 66.0mmに、高さ(a, b)を(4.5, 3.0)mm, (8.0, 5.0)mm, (15.0, 9.0)mm, (29.0, 17.0)mmに設定し、深部温度を37.0℃、外気温を25.0℃として熱流シミュレーションを行い、温度センサS1〜S4により計算される深部温度を算出した結果を図６(a)に示す。なお、断熱材２２であるゴムの放射率は0.95、カバー２３であるアルミニウムの放射率は0.05、厚さは1.0mmとした。