JP2019012027A - 生体データ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単であるとともに、生体の体表面に対する装着性が良好である、特に深部体温を正確に測温し得る生体データ測定装置を提供する。【解決手段】被測定対象である生体の体表面ＢＳとの間に空気層Ａが生ずるように支持部材３０を介して体表面ＢＳから所定距離隔てた位置に配置される基板１０を備え、基板１０に、体表面温度を測定する放射温度計２１および基板１０の基板温度を測定する基板温度計を含む体温計２０が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、生体の体表面に取り付けて生体データを測定する生体データ測定装置に関し、さらに詳しく言えば、生体の特に深部体温を測定する生体データ測定装置に関するものである。

現在のところ、生体の体表面に取り付けて深部体温を測定する方法としては、例えばＳｉｎｇｌｅ Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ（ＳＨＦ）法と、Ｄｕａｌ Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ（ＤＨＦ）法と、Ｚｅｒｏ Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ（ＺＨＦ）法とが知られている。

Ｓｉｎｇｌｅ Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ（ＳＨＦ）法の一例として、図１３に特許文献１に記載されている図２の構成を示す。同図において、２は第１プローブ、６は第２プローブ、４は断熱材で、３が体表面である。第１プローブ２と２プローブ６により体表面３からほぼ垂直に生ずる熱流（熱流束）を測定する。

ＳＨＦ法によれば、ヒーターが不要であるため低電力で構成が簡素である、という利点があるが、測定時間が１０分程度かかる、という問題がある。また、生体内の熱抵抗を別の方法であらかじめ測定する必要がある。

次に、Ｄｕａｌ Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ（ＤＨＦ）法の一例として、図１４に特許文献２に記載されている第１図の構成を示す。同図において、１１，１７が第１温度センサのペア、１２，１８が第２温度センサのペアで、第１温度センサのペア１１，１７により測定された熱流と、第１温度センサのペア１２，１８により測定された熱流とにより、生体の深部体温を測定する。

ＤＨＦ法によれば、ヒーターが不要であるため低電力であり、また、体内の熱抵抗を別の方法で測定することなく深部体温が分かる、という利点がある。しかしながら、測定時間が１０分程度かかる。温度センサのペアが２組必要、という問題がある。

また、Ｚｅｒｏ Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ（ＺＨＦ）法の一例として、図１５に特許文献３に記載されている図６を示す。同図において、１４０が温度センサで、１２６がヒータである。ＺＨＦ法によると、皮膚表面に貼付した温度センサ１４０がヒータ１２６により加温され、温度センサ１４０と深部体温が平衡に達した時点（約３分程度）で、表示部に深部体温が表示される。

このように、ＺＨＦ法によると、測定時間が約３分程度と比較的早い、という利点があるが、他方において、ヒータの消費電力として１Ｗ（ワット）程度必要である、という点で問題がある。

国際公開ＷＯ２０１１／０１２３８６号公報（特に図２） 特開昭６３−５８２２３号公報（特に第１図） 米国特許公開第２０１６／０２３８４６３号（特に第６図）

また、ＺＨＦ法の場合、１Ｗ程度の消費電力を必要とするため、体表面に貼り付けて使用する絆創膏型のセンサには適用が難しい。

センサ周りの配線について、ＳＨＦ法の場合でも４本の配線、ＤＨＦ法の場合には８本の配線があり、これらの配線を信号読み出し回路等に接続する必要があり、その分、手間がかかる。

また、配線による水平方向（体表面とほぼ平行な方向）の熱伝導は、感度の低下や誤差の原因となる。さらには、配線を経由してデータ収集側の機器と接続するようにしているため、生体への装着に手間がかかるうえに、装着時の負担となっている。

したがって、本発明の課題は、構成が簡単であるとともに、生体の体表面に対する装着性が良好である、特に深部体温を正確に測温し得る生体データ測定装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の生体データ測定装置は、被測定対象である生体の体表面との間に空気層が生ずるように支持部材を介して上記体表面から所定距離隔てた位置に配置される基板を備え、上記基板に、上記体表面の体表面温度を測定する放射温度計および上記基板の基板温度を測定する基板温度計を含む体温計が設けられていることを特徴としている。

好ましくは、上記放射温度計は校正用温度計を備え、上記基板温度計に上記校正用温度計が用いられる。

また、上記支持部材は断熱材からなり、上記放射温度計と上記体表面との間に上記空気層としてのほぼ密閉された空間を形成する。上記断熱材として、好ましくは発泡プラスチック材が用いられる。

上記放射温度計は、上記基板の上記体表面と対向する下面側に設けられており、上記基板は、その上面を含めて上記空気層以外の部分を上記断熱材にて覆うことができる。

別の態様として、上記放射温度計は、上記基板の上記体表面と対向する下面側に設けられており、上記断熱材は、上記空気層を囲むように上記基板の下面側に筒状体として配置されてもよい。

本発明の特徴として、上記基板には、上記放射温度計にて測定された体表面温度と上記基板温度計にて測定された基板温度を無線で送信する送信部が設けられる。

上記基板に上記送信部を備えるに伴って、上記基板が上記断熱材にて支持された状態で少なくとも一部に電磁波透過領域を有するケース内に収納される。

本発明には、上記ケースは、上板および上記上板の周縁から下方に向けてほぼ直角に折り曲げられた側板を有する上記体表面側の底面が開放された箱体からなり、上記底面の全体がシートにより覆われているとともに、上記シートの上記体表面側には粘着ゲルが塗布されている態様が含まれる。

上記シートおよび上記粘着ゲルに、赤外線を透過する材料を使用することができる。

上記ケースは、底板および底板の周縁から上方に向けてほぼ直角に折り曲げられた側板を含み上面が開放された箱状のケース本体と、上記ケース本体の上面に着脱可能に被せられる蓋とを備えたケースでもよく、このような態様も本発明に含まれる。

本発明において、上記ケース内には、上記側板側から出入りする熱を上記基板に伝える高熱伝導膜が設けられる。

本発明の生体データ測定装置は、上記体表面温度をＴｓｋ、上記基板温度をＴｓｕｂ、上記空気層の熱抵抗をＲｔｈａｉｒ、上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈとして、（Ｔｓｋ−Ｔｓｕｂ）／Ｒｔｈａｉｒにより上記熱流Ｉｔｈを求める演算部を備えている。

また、上記演算部は、上記生体の深部組織から体表面までの熱抵抗をＲｔｈｂｏｄｙ、上記生体の深部体温をＴｃｏｒｅとして、Ｔｓｋ＋Ｉｔｈ×Ｒｔｈｂｏｄｙにより上記深部体温Ｔｃｏｒｅを求める。

上記生体内の電気抵抗を測定する体内電気抵抗測定手段を備え、上記体内電気抵抗測定手段により測定された体内電気抵抗値より上記熱抵抗Ｒｔｈｂｏｄｙを推定する態様も本発明に含まれる。

また、本発明の別の態様に係る生体データ測定装置は、上記体温計として、上記基板に、上記体表面の体表面温度を測定する第１放射温度計および上記基板の基板温度を測定する第１基板温度計を含む第１体温計と、上記体表面の体表面温度を測定する第２放射温度計および上記基板の基板温度を測定する第２基板温度計を含む第２体温計とが並置されているとともに、上記基板のうちの上記第１体温計が配置されている基板上面が断熱材にて覆われていることを特徴としている。

上記別の態様に係る生体データ測定装置は、上記生体の深部体温Ｔｃｏｒｅを求める演算部を有し、上記第１体温計にて測定される上記体表面温度をＴｓｋ１、上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈ１、上記第２体温計にて測定される上記体表面温度をＴｓｋ２、上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈ２、上記生体の深部組織から体表面までの熱抵抗をＲｔｈｂｏｄｙとして、上記演算部は、（Ｔｓｋ２−Ｔｓｋ１）／（Ｉｔｈ１−Ｉｔｈ２）よりＲｔｈｂｏｄｙを算出した後、（Ｉｔｈ１×Ｒｔｈｂｏｄｙ＋Ｔｓｋ１）もしくは（Ｉｔｈ２×Ｒｔｈｂｏｄｙ＋Ｔｓｋ２）より上記生体の深部体温Ｔｃｏｒｅを求めることを特徴としている。

本発明によれば、支持部材（断熱材）を介して体表面から所定距離隔てた位置に配置される基板に放射温度計と基板温度計を設けた構成であるため、低コストで簡単に作製することができる。また、基板と体表面との間の断熱層が空気層であるため、基板と体表面との間の熱抵抗を大きな値とすることができる。

また、放射温度計と体表面との間に、支持部材としての断熱材により密閉された空間（空気層）が形成されるため、周囲温度に対する誤差を小さくできる。

また、放射温度計にて測定された体表面温度と基板温度計にて測定された基板温度を無線で送信する送信部を備えていることにより、有線送信部の配線を伝わっての熱移動がなく、より高精度の深部体温を測定することができる。

また、体表面の体表面温度を測定する第１放射温度計および基板の基板温度を測定する第１基板温度計を含む第１体温計と、体表面の体表面温度を測定する第２放射温度計および基板の基板温度を測定する第２基板温度計を含む第２体温計とを基板上に並置するとともに、上記基板のうちの第１体温計が配置されている基板上面を断熱材にて覆う構成によれば、別途の測定手段で体内の熱抵抗を測定することなく、深部体温を測定することができる。

本発明の基本的な態様（第１実施形態）を示す（ａ）模式的な平面図、（ｂ）その同じく模式的な断面図。 本発明の第２実施形態を示す（ａ）模式的な平面図、（ｂ）その断面図。 本発明の第３実施形態を示す（ａ）模式的な平面図、（ｂ）その断面図。 本発明の第４実施形態を示す（ａ）模式的な平面図、（ｂ）その断面図。 本発明の第５実施形態を示す（ａ）模式的な平面図、（ｂ）その断面図。 本発明の第６実施形態を示す（ａ）模式的な平面図、（ｂ）その断面図、（ｃ）第５実施形態の変形例に係る断面図。 本発明の生体データ測定装置をベルトを介して生体に取り付けた状態を示す（ａ）模式図、（ｂ）その要部断面図。 本発明の第７実施形態を示す（ａ）模式的な平面図、（ｂ）その断面図。 本発明の第８実施形態を示す模式的な断面図。 本発明の第１ないし第４実施形態の態様において、（ａ）冬場における体内深部から環境温度に至る温度勾配を示すグラフ、（ｂ）冬場での各部の熱抵抗率，厚さ，熱抵抗を示す表。 上記第１ないし第４実施形態の態様において、（ａ）夏場における体内深部から環境温度に至る温度勾配を示すグラフ、（ｂ）夏場での各部の熱抵抗率，厚さ，熱抵抗を示す表。 上記第５実施形態の態様において、第１温度計と第２温度計で測定された体内深部から環境温度に至る温度勾配を示すグラフ、（ｂ）そのときの各部の熱抵抗率，厚さ，熱抵抗を示す表。 第１従来技術としてのＳＨＦ法を紹介する模式図。 第２従来技術としてのＤＨＦ法を紹介する模式図。 第３従来技術としてのＺＨＦ法を紹介する模式図。

次に、図１ないし図１１により、本発明によるいくつかの実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

まず、図１を参照して、本発明の生体データ測定装置１は、基本的な形態（第１実施形態）として、温度計２０が設けられた基板１０を備える。基板１０は、後述する支持部材を介して被測定対象である生体の体表面ＢＳから所定距離隔てた位置（例えば、体表面ＢＳから３ｍｍ程度隔てた位置）に配置される。

基板１０には、例えばポリイミド基板が用いられる。厚さは数百ミクロン程度にして熱容量を減らすことが好ましい。また、基板１０は、３０ｍｍ平方以上の四角形状であることが好ましいが、ほぼ同面積の円形、四角形以外の多角形としてもよい。

詳しくは図示しないが、温度計２０には、体表面ＢＳの温度Ｔｓｋを測定する放射温度計２１と、基板１０の基板温度Ｔｓｕｂを測定する基板温度計２２とが含まれる。放射温度計２１は、体表面ＢＳと向かい合うように基板１０の下面側に配置される。なお、基板１０に孔を開け、その孔内に放射温度計２１を取り付けてもよい。

放射温度計２１には、ボロメータ検出器やサーモパイル検出器等が用いられ、体表面ＢＳの放射赤外線量を測る。基板温度計２２は、基板１０の基板温度Ｔｓｕｂを測る温度計で、放射温度計２１とは別に設けられてもよいが、放射温度計２１が備えている校正用温度計を用いることができる。

基板１０と体表面ＢＳとの間の空気層Ａの熱抵抗をＲｔｈａｉｒとして、体表面ＢＳにほぼ垂直に流れる熱流（熱流束）Ｉｔｈは、Ｉｔｈ＝（Ｔｓｋ−Ｔｓｕｂ）／Ｒｔｈａｉｒより求めることができる。空気層Ａを使うことで基板１０と体表面ＢＳとの間の熱抵抗Ｒｔｈを大きな値とすることができる。

ここで、生体の深部体温をＴｃｏｒｅ、生体の深部組織から体表面ＢＳまでの熱抵抗をＲｔｈｂｏｄｙとして、深部体温Ｔｃｏｒｅは、Ｔｃｏｒｅ＝Ｔｓｋ＋Ｉｔｈ×Ｒｔｈｂｏｄｙより求めることができる。

なお、この実施形態において、上記体内の熱抵抗Ｒｔｈｂｏｄｙは図示しない他の方法で測定される。その方法の一例として、一対の電極より生体に微弱電流（例えば、０．２μＡ程度）を流して生体内の電気抵抗（ＧＳＲ：Ｇａｌｖａｎｉｃ Ｓｋｉｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を測定する体内電気抵抗測定手段により測定される体内電気抵抗値より熱抵抗Ｒｔｈｂｏｄｙを推定する方法がある。この体内電気抵抗測定手段を備える態様も本発明に含まれる。

次に、図２を参照して、第２実施形態に係る生体データ測定装置１は、基板１０を体表面ＢＳ上の所定高さ位置に支持する支持部材３０を備える。支持部材３０は、できるだけ熱抵抗Ｒｔｈが大きく、外力に対して変形しにくい断熱材３１、例えば発泡プラスチック材等が好ましく採用される。

この種の発泡プラスチック材には、ポリウレタンやポリスチレン等がある。ポリウレタンを材料にした硬質ウレタンフォームには、静止大気の熱抵抗率が４０ｍ・Ｋ／Ｗ相当のものがある。圧縮強度として、数百ｇｆ／ｃｍ^２〜１ｋｇｆ／ｃｍ^２程度のものを作ることができる。

この実施形態において、支持部材３０（断熱材３１）は、体表面ＢＳへの装着時に放射温度計２１と体表面ＢＳとの間に空気層Ａとしてのほぼ密閉された空間を形成し、それ以外の上面を含む基板面を覆うように形成される。

次に、図３に示す第３実施形態において、生体データ測定装置１は、体表面ＢＳからの熱流Ｉｔｈの横方向の逃げを減らすためのケース４０を備える。ケース４０は、上板（天板）４０１と、上板４０１の周縁から下方に向けてほぼ直角に折り曲げられた側板４０２とを有する底面（体表面ＢＳ側の面）が開放された箱体で、その内部に基板１０が断熱材３１に支持された状態で収納される。

一方、この第３実施形態では、基板１０に送信部２４と演算部２５とが設けられる。演算部２５は、一例として上記したように放射温度計２１にて測定された体表面温度Ｔｓｋと基板温度計２２にて測定された基板温度Ｔｓｕｂおよび空気層Ａの熱抵抗Ｒｔｈａｉｒにより熱流Ｉｔｈ等を算出する。送信部２４は、その算出された演算値等を図示しない親機としてのデータ収集・解析装置に無線で送信する。

送信部２４には無線モジュール等が用いられ、演算部２５にはマイクロコンピュータ等が用いられるが、これらのモジュールやパッケージに発熱部品が含まれ、その発熱（多くの場合、微少な発熱）が深部体温の測定に誤差を与えるような場合には、その対策の一つとして、送信部２４および／または演算部２５をケース４０の外側に配置することができる。

別の方法として、送信部２４および／または演算部２５と体表面ＢＳとの熱伝導をよくする高熱伝導材料を空気層Ａ（例えば基板１０の下面）に設けて、送信部２４および／または演算部２５の発熱を体表面ＢＳに逃すこともできる。

さらには、送信部２４および／または演算部２５を基板１０の上面に配置して、その発熱を大気側に逃す方法や、送信部２４および／または演算部２５と温度計２０との間に断熱手段を介在させる方法もある。

別の態様として、演算部２５を上記親機（データ収集・解析装置）側に設けて、その親機に対して送信部２４から体表面温度Ｔｓｋや基板温度Ｔｓｕｂ等を送信し、親機側で熱流Ｉｔｈや深部体温Ｔｃｏｒｅ等を求めるようにしてもよく、このような態様も本発明に含まれる。

ケース４０は、水平方向の温度分布を減少させるとともに、送信部２４の無線（電磁波）が透過し得る材質であることが好ましく、これに該当する材質としてはアルミナが挙げられる。ちなみに、アルミナの熱抵抗率は０．０３ｍ・Ｋ／Ｗである。

アルミナに代えて、パターニングされたプリント基板を使用することもできる。この場合には、送信部２４の通信アンテナに対応する特定部分４０ａ（図３（ａ）では右上の角部分）の導体（銅箔）は削除し、無線が通過し得るようにする。なお、ケース４０の側面４０ｂは金属製であってもよい。

送信部２４には、２．４ＧＨｚや１３．５６ＭＨｚ（Ｉｎｄｕｓｔｒｙ−Ｓｃｉｅｎｃｅ−Ｍｅｄｉｃａｌバンド）が使える。図示しないが、基板１０には送信部２４や演算部２５に電源を供給する電池（好ましくは二次電池）が搭載されるが、１３．５６ＭＨｚで上記親機側から電力を送るようにしてもよい。

図４に示す第４実施形態では、支持部材３０として筒状の断熱材３１１，３１２を用いている。断熱材３１１，３１２は同心状に配置され、断熱材３１１が内側で、断熱材３１２が外側である。

この第４実施形態において、内側の断熱材３１１は、体表面ＢＳへの装着時に放射温度計２１と体表面ＢＳとの間に密閉された空間（空気層Ａ）を形成するように基板１０の下面側に設けられる円筒状の下部断熱材３１１ａと、基板１０の上面とケース４０の内面との間に配置される上部断熱材３１１ｂとを備えている。

外側の断熱材３１２は、基板１０の外周側を支持する支持部材で、基板１０の下面側に設けられる円筒状の下部断熱材３１２ａと、基板１０の上面とケース４０の内面との間に配置される上部断熱材３１２ｂとを備えている。

なお、この第４実施形態において、内側の断熱材３１１に含まれる上部断熱材３１１ｂと下部断熱材３１１ａは同径であるが、異径であってもよい。同じく、外側の断熱材３１２に含まれる上部断熱材３１２ｂと下部断熱材３１２ａも同径であるが、異径としてもよい。

この第４実施形態において、断熱材３１１，３１２は円筒状であるが、四角筒状であってもよい。一般的に、断熱材は圧縮強度を上げると熱抵抗率が下がるため、上記のように筒状とすることで熱抵抗を上げることができる。例えば、ポリスチロールは熱抵抗率が８ｍ・Ｋ／Ｗ、強度はあるがやや熱抵抗率が低いため部分的に使用する。

次に、図５を参照して、第５実施形態に係る生体データ測定装置１は、第１および第２の２つの温度計２０ａ，２０ｂを備える。温度計２０ａ，２０ｂには、ともに放射温度計２１と基板温度計２２とが含まれている。

２つの温度計２０ａ，２０ｂを備えるに伴って、その搭載基板１０として、２枚の基板１０ａ，１０ｂが用いられる。一方の基板１０ａに第１温度計２０ａが設けられ、他方の基板１０ｂには第２温度計２０ｂが設けられる。この実施形態において、送信部２４と演算部２５はともに一方の基板１０ａ側に配置される。

基板１０ａと基板１０ｂは、フレキシブル基板１１にて接続されており、第２温度計２０ｂはフレキシブル基板１１内の配線を介して送信部２４および／または演算部２５に接続される。これとは別の態様として、温度計２０ａ，２０ｂを同一の基板１０に並置してもよい。

温度計２０ａ，２０ｂの異なる点は、図５（ｂ）に示すように、一方の温度計、この実施形態では第１温度計２０ａの上方に断熱材３１３が配置され、第２温度計２０ｂ側の上方は空間となっている点である。

演算部２５は、温度計２０ａ，２０ｂにて測定された体表面温度Ｔｓｋと基板温度Ｔｓｕｂに基づき、次のようにして生体の深部体温Ｔｃｏｒｅを求める。

すなわち、第１体温計２０ａにて測定される体表面温度をＴｓｋ１、体表面ＢＳにほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈ１、第２体温計２０ｂにて測定される体表面温度をＴｓｋ２、体表面ＢＳにほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈ２、生体の深部組織から体表面ＢＳまでの熱抵抗をＲｔｈｂｏｄｙとして、演算部２５は、（Ｔｓｋ２−Ｔｓｋ１）／（Ｉｔｈ１−Ｉｔｈ２）よりＲｔｈｂｏｄｙを算出した後、（Ｉｔｈ１×Ｒｔｈｂｏｄｙ＋Ｔｓｋ１）もしくは（Ｉｔｈ２×Ｒｔｈｂｏｄｙ＋Ｔｓｋ２）により生体の深部体温Ｔｃｏｒｅを求める。

ちなみに、第１体温計２０ａの基板温度計２２で測定された基板温度をＴｓｕｂ１、第２体温計２０ｂの基板温度計２２で測定された基板温度をＴｓｕｂ２、空気層Ａの熱抵抗をＲｔｈａｉｒとして、上記したように、熱流Ｉｔｈ１は、Ｉｔｈ１＝（Ｔｓｋ１−Ｔｓｕｂ１）／Ｒｔｈａｉｒより求められ、熱流Ｉｔｈ２＝（Ｔｓｋ２−Ｔｓｕｂ２）／Ｒｔｈａｉｒにより求められる。

このように、この第５実施形態によれば、生体の深部組織から体表面ＢＳまでの熱抵抗Ｒｔｈｂｏｄｙが演算により求められるため、別途の測定手段（例えば、上記体内電気抵抗測定手段）により熱抵抗Ｒｔｈｂｏｄｙを測定（推定）する必要はない。

次に、図６（ａ）（ｂ）を参照して、第６実施形態に係る生体データ測定装置１は、例えば先の図４で説明した第４実施形態をベースとし、生体に対する装着性を高めることを特徴としている。

すなわち、この第６実施形態では、図６（ｂ）に示すように、ケース４０の下面（体表面ＢＳと向かい合う面）の全面をシート５１で覆い、シート５１の下面（体表面ＢＳと向かい合う面）に粘着ゲル５２を所定の厚さに塗布している。これによれば、生体データ測定装置１を体表面ＢＳに馴染みよく装着することができる。

柔らかい粘着ゲル５２が変形して、空気層Ａの厚さが変化しないようにするため、シート５１には、粘着ゲル５２により硬い（高弾性）の素材が用いられる。

この場合、放射温度計２１は、シート５１の温度を測定することになるが、体内の熱抵抗Ｒｔｈｂｏｄｙを求めるには、シート５１と粘着ゲル５２の各熱抵抗Ｒｔｈを減算すればよい。別の方法として、シート５１と粘着ゲル５２に赤外線透過材料を用いることにより、体表面温度Ｔｓｋを測定することができる。

また、空気層Ａとなる空間内に、キセノン、クリプトン、アルゴン等の希ガスを封入することにより、熱抵抗率を上げることができる。また、例えばシート５１にエンボス加工を施して、粘着ゲル５２に汗の排出溝を形成することもできる。これによれば、粘着ゲルの粘着性を維持する効果が奏される。

なお、この第６実施形態の変形例として、放射温度計２１にて体表面温度を直接測温し得るようにするため、図６（ｃ）に示すように、ケース４０の底面中央部からシート５１および粘着ゲル５２を無くしてもよく、このような態様も本発明に含まれる。この第６実施形態は、先の図５で説明した第５実施形態にも適用可能である。

この生体データ測定装置１は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、ベルト６０を介して生体Ｈの所定部位（例えば、胸部や腹部等）に装着される。なお、図７（ｂ）に示されている生体データ測定装置１は、先の図３で説明した第３実施形態の生体データ測定装置１であるが、他の実施形態の生体データ測定装置１であってもよい。

ベルト６０は、弾性構造として、伸び率が大きなゴム材（好ましくは、伸び率が数十〜数百％のゴム材）製であることが好ましい。また、夏場での熱中症対策として、ベルト６０が生体Ｈに対する通気性の妨げにならないようにするため、ベルト６０に例えばメッシュ（網目）よりなる通気性を持たせるとよい。

ところで、ケース４０は低熱抵抗であることから、生体Ｈに装着中にケース４０に腕等が触れると、急速な温度変化によって体温測定に誤差が生ずる場合がある。そこで、図８に示す第７実施形態では、ケース４０を覆う保護カバー７０を備える。

保護カバー７０は、例えば高発泡度のポリウレタンやポリスチレン等の熱を伝えにくい断熱材料からなる。保護カバー７０は、ケース４０よりも一回り大きい底面が開放された箱体として形成され、対向する両側面にベルト６０を通すためのベルト挿通口７１，７１を備える。

次に、図９を参照して、第８実施形態について説明する。この実施形態においては、生体データ測定装置１を上記したようにベルト６０にて体表面ＢＳに装着する際、ベルト６０による締付力によって体表面ＢＳが盛り上がって空気層Ａの間隔（基板１０と体表面ＢＳとの距離）が変化するのを防ぐためのケースとして、上面が開放されているケース本体４１と、ケース本体４１の上面に着脱可能に被せられる蓋４２とを有するケース４０Ａが用いられる。

ケース本体４１は、四角形状の底板４１１およびその４辺に立設された側板４１２を有する上面が開放されている箱体で、その内部に、温度計２０、送信部２４および演算部２５等を有する基板１０が支持部材３０としての断熱材３１にて支持された状態で収納される。使用時には、ケース本体４１の上面は蓋４２によって塞がれる。

この実施形態において、ケース本体４１と蓋４２は、ともにアクリル樹脂製であるが、熱抵抗が低く低熱容量で、赤外線を透過し得る材質であれば、他の合成樹脂材であってもよい。なお、蓋４２は、必ずしも赤外線を透過し得る材質でなくてもよいが、送信部２４の無線（電磁波）が透過し得る材質を選択する必要がある。

このようなケース４０Ａを用いることにより、生体データ測定装置１をベルト６０にて体表面ＢＳに強く締め付けても、基板１０と体表面ＢＳとの間に存在する空気層Ａの間隔が一定に保たれる。

また、この第８実施形態に係る生体データ測定装置１は、ケース４０Ａの側面（側板４１２）からの熱の出入りを基板１０に伝えるための高熱伝導膜５３を備える。ここで、高熱伝導とは熱抵抗率で０．０１ｍ・Ｋ／Ｗ前後（熱伝導率として１００Ｗ／ｍ／Ｋ前後）と規定され、高熱伝導膜５３にはアルミニウム箔が好ましく採用される。

この実施形態によると、高熱伝導膜（アルミニウム箔）５３は、基板１０の下面周縁から断熱材３１の内面にかけて、それらの各面に密着するように配置される。これによれば、環境温度が変化した場合でも、基板１０を経由して体表面温度（皮膚温度）Ｔｓｋが変化するため、体表面温度Ｔｓｋだけが単独で変化することによる誤差を排除することができる。

高熱伝導膜５３は、赤外線放射率がゼロに近い（ほぼ０である）ことが好ましい。その理由は、熱伝導の限界で基板１０に十分に熱を伝えられないような場合でも、断熱材３１の温度変化が空気層Ａに向かって放射されないようにするためである。

なお、高熱伝導膜５３は、先の図３ないし図６で説明した底面が開放されているケース４０を備える各実施形態の場合にも適用可能である。この場合には、例えば図５（ｂ）に示すように、高熱伝導膜５３は、ケース４０内において側板４０２から基板１０にかけて配設される。

次に、先の図４で説明した第４実施形態に係る生体データ測定装置１を例にして、体温測定時における各部の熱抵抗と温度との関係について説明する。

まず、図１０（ａ）のグラフは、横軸を熱抵抗Ｒｔｈ（単位；Ｋ・ｍ^２／Ｗ），縦軸を温度（単位；℃）とする冬季での各部における熱流（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の推移を示している。このグラフでは、例えば深部体温３６．５℃、環境温度０℃とし、肌着＋シャツ＋セータを着用している冬季を想定している。

体内深部から体表面（２５ｍｍの厚さを仮定）、静止大気（基板の上下にそれぞれ３ｍｍの空気層を仮定）、冬季衣服（肌着やシャツやセーターの下にそれぞれ１ｍｍの空気層を仮定）、開放大気（対流あり）の各熱抵抗率と熱抵抗は図１０（ｂ）の表を参照。

図１０（ａ）のグラフにおいて、直線の傾き（Ｔ／Ｒｔｈ）は熱流（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）Ｉｔｈとなり、この例の場合、Ｉｔｈ＝５５Ｗ／ｍ^２となる。

次に、図１１（ａ）のグラフは、横軸を熱抵抗Ｒｔｈ（単位；Ｋ・ｍ^２／Ｗ），縦軸を温度（単位；℃）とする夏季での各部における熱流（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）の推移を示している。このグラフでは、深部体温３６．５℃、環境温度２５℃とし、シャツのみを着用している夏季を想定している。

体内深部から体表面（２５ｍｍの厚さを仮定）、静止大気（基板の上下にそれぞれ３ｍｍの空気層を仮定）、夏季衣服（シャツの下に１ｍｍの空気層を仮定）、開放大気（対流あり）の各熱抵抗率と熱抵抗は図１１（ｂ）の表を参照。

図１１（ａ）のグラフにおいて、直線の傾き（Ｔ／Ｒｔｈ）は熱流（Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ）Ｉｔｈとなり、この例の場合、Ｉｔｈ＝２３Ｗ／ｍ^２となる。

次に、先の図５で説明した第５実施形態に係る２つの温度計を有する生体データ測定装置１について、その体温測定時における各部の熱抵抗と温度との関係を図１２により説明する。

図１２（ａ）のグラフは、図１１（ａ）のグラフと同じく、深部体温３６．５℃、環境温度２５℃とし、シャツのみを着用している夏季を想定している。

体内深部から体表面（２５ｍｍの厚さを仮定）、静止大気（第２温度計２０ｂの基板の上下にそれぞれ３ｍｍの空気層を仮定）、断熱材（第１温度計２０ａの基板上面に厚さ３ｍｍのポリスチレンを設定）、夏季衣服（シャツの下に１ｍｍの空気層を仮定）、開放大気（対流あり）の各熱抵抗率と熱抵抗は図１２（ｂ）の表を参照。

図１２（ａ）のグラフにおいて、破線が第１温度計２０ａにて測定される熱流Ｉｔｈ１で、実線が第２温度計２０ｂにて測定される熱流Ｉｔｈ２である。これら熱流Ｉｔｈ１とＩｔｈ２とが異なることから、体表面温度Ｔｓｋと熱流Ｉｔｈ１，Ｉｔｈ２とから深部体温Ｔｃｏｒｅを計算することができる。

以上説明したように、本発明の生体データ測定装置は、基本的な構成として、基板と、基板に搭載される放射温度計および基板温度計と、基板を体表面に対して所定距離離れた位置に支持する支持部材とを備えて構成されることから、構成が簡単で低コストで作成することができる。また、基板と体表面との間の断熱層が空気層であるため、基板と体表面との間の熱抵抗を大きな値とすることができる。

１ 生体データ測定装置
１０（１０ａ，１０ｂ） 基板
１１ フレキシブル基板
２０（２０ａ，２０ｂ） 温度計
２１ 放射温度計
２２ 基板温度計
３０ 支持部材
３１ 断熱材
４０，４０Ａ ケース
４１ ケース本体
４２ 蓋
５１ シート
５２ 粘着ゲル
５３ 高熱伝導膜
６０ ベルト
７０ 保護カバー

Claims (17)

1. 被測定対象である生体の体表面との間に空気層が生ずるように支持部材を介して上記体表面から所定距離隔てた位置に配置される基板を備え、上記基板に、上記体表面の体表面温度を測定する放射温度計および上記基板の基板温度を測定する基板温度計を含む体温計が設けられていることを特徴とする生体データ測定装置。
2. 上記放射温度計は校正用温度計を備え、上記基板温度計に上記校正用温度計が用いられることを特徴とする請求項１に記載の生体データ測定装置。
3. 上記支持部材は断熱材からなり、上記放射温度計と上記体表面との間に上記空気層としてのほぼ密閉された空間を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の生体データ測定装置。
4. 上記断熱材として発泡プラスチック材が用いられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の生体データ測定装置。
5. 上記放射温度計は、上記基板の上記体表面と対向する下面側に設けられており、上記基板は、その上面を含めて上記空気層以外の部分が上記断熱材にて覆われていることを特徴とする請求項３または４に記載の生体データ測定装置。
6. 上記放射温度計は、上記基板の上記体表面と対向する下面側に設けられており、上記断熱材は、上記空気層を囲むように上記基板の下面側に筒状体として配置されることを特徴とする請求項３または４に記載の生体データ測定装置。
7. 上記基板には、上記放射温度計にて測定された体表面温度と上記基板温度計にて測定された基板温度を無線で送信する送信部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の生体データ測定装置。
8. 上記基板が上記断熱材により支持された状態で、少なくとも一部に電磁波透過領域を有するケース内に収納されることを特徴とする請求項７に記載の生体データ測定装置。
9. 上記ケースは、上板および上記上板の周縁から下方に向けてほぼ直角に折り曲げられた側板を有する上記体表面側の底面が開放された箱体からなり、上記底面の全体がシートにより覆われているとともに、上記シートの上記体表面側には粘着ゲルが塗布されていることを特徴とする請求項８に記載の生体データ測定装置。
10. 上記シートおよび上記粘着ゲルは赤外線を透過する材料からなることを特徴とする請求項９に記載の生体データ測定装置。
11. 上記ケースは、底板および上記底板の周縁から上方に向けてほぼ直角に折り曲げられた側板を含み上面が開放された箱状のケース本体と、上記ケース本体の上面に着脱可能に被せられる蓋とを備えていることを特徴とする請求項８に記載の生体データ測定装置。
12. 上記ケース内には、上記側板側から出入りする熱を上記基板に伝える高熱伝導膜が設けられていることを特徴とする請求項９または１１に記載の生体データ測定装置。
13. 上記体表面温度をＴｓｋ、上記基板温度をＴｓｕｂ、上記空気層の熱抵抗をＲｔｈａｉｒ、上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈとして、（Ｔｓｋ−Ｔｓｕｂ）／Ｒｔｈａｉｒにより上記熱流Ｉｔｈを求める演算部を備えていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の生体データ測定装置。
14. 上記生体の深部組織から体表面までの熱抵抗をＲｔｈｂｏｄｙ、上記生体の深部体温をＴｃｏｒｅとして、上記演算部は、Ｔｓｋ＋Ｉｔｈ×Ｒｔｈｂｏｄｙにより上記深部体温Ｔｃｏｒｅを求めることを特徴とする請求項１３に記載の生体データ測定装置。
15. 上記生体内の電気抵抗を測定する体内電気抵抗測定手段を備え、上記体内電気抵抗測定手段により測定された体内電気抵抗値より上記熱抵抗Ｒｔｈｂｏｄｙを推定することを特徴とする請求項１４に記載の生体データ測定装置。
16. 上記体温計として、上記基板に、上記体表面の体表面温度を測定する第１放射温度計および上記基板の基板温度を測定する第１基板温度計を含む第１体温計と、上記体表面の体表面温度を測定する第２放射温度計および上記基板の基板温度を測定する第２基板温度計を含む第２体温計とが並置されているとともに、上記基板のうちの上記第１体温計が配置されている基板上面が断熱材にて覆われていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の生体データ測定装置。
17. 上記生体の深部体温Ｔｃｏｒｅを求める演算部を有し、上記第１体温計にて測定される上記体表面温度をＴｓｋ１、上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈ１、上記第２体温計にて測定される上記体表面温度をＴｓｋ２、上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈ２、上記生体の深部組織から体表面までの熱抵抗をＲｔｈｂｏｄｙとして、上記演算部は、（Ｔｓｋ２−Ｔｓｋ１）／（Ｉｔｈ１−Ｉｔｈ２）よりＲｔｈｂｏｄｙを算出した後、（Ｉｔｈ１×Ｒｔｈｂｏｄｙ＋Ｔｓｋ１）もしくは（Ｉｔｈ２×Ｒｔｈｂｏｄｙ＋Ｔｓｋ２）より上記生体の深部体温Ｔｃｏｒｅを求めることを特徴とする請求項１６に記載の生体データ測定装置。

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