JP2019120688A - 生体データ測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡単で人体に装着しやすくかつ安価であり、人体の複数個所に装着する場合でも、配線数が増えることがないパッチを有する生体データ測定装置を得る。【解決手段】人体に装着するパッチ１００は、基本的に、第１，第２断熱体１１１，１１２、第１，第２測温回路１３０，１４０および帯状の配線膜（バス配線）１２０より構成されるため、構成が簡単で例えば数ｍｍ程度の厚さ、数ｇ程度の重さにすることができ、人体に装着しやすくかつ安価であり、選択回路を搭載して第１温度計１３０の温度信号と第２温度計１４０の温度信号を所定のタイミングで選択的に出力させることにより、パッチ１００を人体の複数個所に装着する場合でも配線数は１パッチ分でよく、従来に比べて配線数を飛躍的に減らすことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、生体の体表面に取り付けて体温等の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２７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と第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（体内熱抵抗）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２８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、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、また、ヒーターが不要であるため低電力でもある、という利点がある。しかしながら、測定時間がやはり１０分程度かかるし、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２９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。

ＺＨＦ法によれば、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約１Ｗ（ワット）程度必要である、という点で問題がある。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。

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）

いずれの方法においても、多くの（各種の）生体データを取得する目的でセンサを人体の複数個所に装着する場合、例えば１センサ当たりの配線数がｍ本、取り付け個所数をｎ個所とすると、全体としてｍ×ｎ本の配線を引き回すことになり、その配線処理が煩わしいばかりでなく、例えば運動時や作業時の生体データを測定する場合には、その動きの妨げにもなる。

また、人体に装着するにあたっては（特に複数個所に装着する場合には）、薄くて軽くかつ簡単に装着できることが望まれる。このほか、低コストであることも重要なファクターである。

したがって、本発明の課題は、構成が簡単で人体に装着しやすくかつ安価であり、人体の複数個所に装着する場合でも、配線数が増えることがないパッチ（センサユニット）を有す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上に配置される第１断熱体と、上記第１断熱体上に積層される第２断熱体と、上記第１断熱体の体表面側の底面から少なくとも上記第１断熱体と上記第２断熱体との間の積層面にかけて配線される帯状の導体膜と、第１温度計を含み上記第１断熱体の底面側で上記導体膜上に配置される第１測温回路と、第２温度計を含み上記積層面内において上記導体膜上に配置される第２測温回路とを含むパッチを備えていることを特徴としている。

上記導体膜の両面は、上記各測温回路との電気的接続部を除いて電気絶縁膜により覆われていることが好ましい。

また、好ましくは、上記第１断熱体の体表面側の底面には、上記導体膜の配線部分を含めて生体親和性を有する皮膚接触層が設けられる。

本発明の特徴の一つとして、上記第１測温回路と上記第２測温回路は、上記導体膜に含まれているバス配線に直列に接続されているとともに、上記各測温回路には、上記温度計にて測温された温度信号の出力をオンオフする選択回路が搭載されている態様を含む。なお、本明細書で直列と称しているところは、ブロック図で見た場合であり、ブロック図内部の回路を見ればわかるように、アナログ線や電源線、グランド線は入力を出力へそのまま出しているため、ブロック内部まで見た場合には並列接続になっている部分がある。

上記選択回路は、上記第１温度計にて測温された温度信号と上記第２温度計にて測温された温度信号を所定のタイミングで選択的に出力する機能を備えている。

好ましい態様として、上記選択回路は、外部からの選択信号により動作するラッチ回路および上記ラッチ回路の出力によりオンオフする半導体スイッチを備え、上記バス配線には、上記温度信号を読み出すためのアナログ線、電源線およびグランド線が含まれており、上記温度計は半導体スイッチを介して上記アナログ線と上記グランド線との間に接続される。

また、本発明には、上記パッチを複数備え、上記各パッチが上記バス配線を含む上記導体膜を介して直列に接続される態様が含まれる。

また、ＤＨＦ法対応として、上記パッチの個数が偶数個であり、その奇数番目の第１パッチと偶数番目の第２パッチとでは上記断熱材の厚さが異なっている態様も本発明に含まれる。

本発明の好ましい態様によれば、上記パッチの複数個が上記バス配線を含む上記導体膜を介して直列に接続された状態で人体に対する装着ベルトに支持される。

また、上記パッチの複数個が上記バス配線を含む上記導体膜を介して直列に接続された状態で衣服に配置されてもよい。

本発明の好ましい態様によれば、上記導体膜に、上記アナログ線に連なる第１接続端子、上記電源線に連なる第２接続端子および上記グランド線に連なる第３接続端子を含むコンタクト部が設けられる。

上記コンタクト部は、上記パッチ間に存在する上記導体膜に設けられてもよいし、上記パッチの上記第２断熱材の上面に設けられてもよい。

本発明の生体データ測定装置は、上記コンタクト部に対して電気的・機械的に着脱可能であり、上記ラッチ回路に電源とラッチ動作の制御クロックを与えるとともに、上記各温度計より温度信号を収集して所定に処理する信号処理部をさらに備えていることを特徴としている。

上記信号処理部は、上記第１温度計にて測温される体表面温度をＴｓｋ、上記第２温度計にて測温される上記積層面の温度をＴｓｕｂ、上記第１断熱層の熱抵抗をＲｔｈｉｎｓ、上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈとして、（Ｔｓｋ−Ｔｓｕｂ）／Ｒｔｈｉｎｓにより上記熱流Ｉｔｈを求める演算部を備えている。

また、本発明には、上記パッチの個数が偶数個であり、その奇数番目の第１パッチと偶数番目の第２パッチとでは上記断熱材の厚さが異なっており、上記第１パッチの第１温度計にて測定される上記体表面温度をＴｓｋ１、その温度測定部で上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈ１、上記第２パッチの第１温度計にて測定される上記体表面温度をＴｓｋ２、その温度測定部で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体内熱抵抗を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を求める態様も含まれてよい。

また、本発明には別の態様として、被測定対象である生体の体表面上に配置される断熱体、上記断熱体の上記体表面側の底面に配置される第１温度計および上記断熱体の上面に配置される第２温度計を有する複数のパッチと、上記各パッチの上記第１温度計と上記第２温度計より温度信号を取得して上記体表面に流れる熱流を求める信号処理手段とを備えていることを特徴とする生体データ測定装置が含まれる。

上記パッチには上記断熱体の熱抵抗が異なる２種類のパッチＡとパッチＢが含まれ、上記パッチＡと上記パッチＢにより、それらを交互にマトリクス状に配置してなるＤＨＦ型のセンサーシートが構成される。

上記信号処理手段は、上記センサーシートの底面に配置されている複数の上記第１温度計を一巡するように一つずつ交代的に順次選択して温度信号を得る第１選択回路と、上記センサーシートの上面に配置されている複数の上記第２温度計を一巡するように一つずつ交代的に順次選択して温度信号を得る第２選択回路とを備える。

上記第１選択回路と上記第２選択回路は、それぞれ複数本のX方向配線とＹ方向配を含むマトリクス配線を有し、上記第１選択回路側のマトリクス配線の交点部分に上記第１温度計が接続され、上記第２選択回路側のマトリクス配線の交点部分に上記第２温度計が接続される。

上記第１温度計と上記第２温度計にはそれぞれダイオードが直列に接続され、選択する交点部分には順方向の電流が流され、その他の非選択の交点部分には順方向の電流が流されないようにする。

上記第１温度計と上記第２温度計として、ダイオードが用いられてもよい。

また、上記断熱材として気体もしくは液体が封入されたセル（細胞）を用いることもできる。

本発明によれば、パッチ（センサユニット）は、基本的に、第１および第２の２つの断熱体、第１および第２の２つの測温回路、帯状の導体膜より構成されるため、構成が簡単で例えば数ｍｍ程度の厚さ、数ｇ程度の重さにすることができ、人体に装着しやすくかつ安価であり、選択回路を搭載して第１温度計にて測温された温度信号と第２温度計にて測温された温度信号を所定のタイミングで選択的に出力させることにより、人体の複数個所に装着する場合でも配線数は１パッチ分でよく、従来に比べて配線数を飛躍的に減らすことができる。

本発明の生体データ測定装置が備えるパッチの基本的な態様（第１実施形態）を示す（ａ）模式的な断面図、（ｂ）測温回路を含む模式的な平面図。 上記測温回路の導体膜への（ａ）第１接続態様を示す模式的な断面図、（ｂ）第２接続態様を示す模式的な断面図。 上記第１実施形態に係るパッチの電気的な構成を概略的に示すブロック図。 本発明の第２実施形態として、上記パッチの複数個を直列に接続した態様を示す模式的な断面図。 上記第２実施形態の別の例を示す模式的な断面図。 上記第２実施形態の電気的な構成を概略的に示すブロック図。 図６のブロック図の具体的な構成例を示す回路図。 本発明の第３実施形態として、（ａ）複数のパッチを人体に装着する装着ベルトを示す模式的な斜視図、（ｂ）上記装着ベルトに取り付けられる一連に接続された複数のパッチを示す模式的な斜視図、（ｃ）上記装着ベルトに複数のパッチを取り付けた状態を示す模式的な斜視図。 本発明の第４実施形態として、複数のパッチを人体に着用される衣服に配置した態様を示す模式図。 本発明の第５実施形態として、パッチと信号処理部の接続態様を示す模式図。 上記第５実施形態の別の例として、コンタクト部をパッチ上面に設けた（ａ）パッチの模式的な断面図、（ｂ）その平面図。 本発明の第６実施形態で、パッチと信号処理部との電気的・機械的コンタクト部の第１例を示す模式的な断面図。 上記電気的・機械的コンタクト部の第２例を示す模式的な断面図。 上記電気的・機械的コンタクト部の第３例を示す模式的な断面図。 上記電気的・機械的コンタクト部の第４例を示す模式的な断面図。 上記電気的・機械的コンタクト部の第５例を示す模式的な断面図。 本発明の第７実施形態で、（ａ）上記パッチの導体膜の一部分を心電信号等を検出する電極とした例を示す模式図、（ｂ）その電極部分の拡大断面図。 上記第７実施形態の電気的な構成を概略的に示すブロック図。 図１４のブロック図の具体的な構成例を示す回路図。 本発明の第８実施形態として、深部体温とＥＣＧ，ＥＭＧ，ＥＥＧの同時計測を行う態様を説明するための模式図。 本発明の第９実施形態として、深部体温とＧＳＲの同時計測を行う態様を説明するための模式図。 本発明の第１０実施形態として、概日リズム計測に好適な態様を説明するための模式図。 特に概日リズム計測に好適な本発明の第１１実施形態を示す模式図。 上記第１１実施形態に適用される断熱材の熱抵抗が異なる２種類のパッチを示す断面図。 上記第１１実施形態におけるＸＹ走査シートの水平走査回路を示す模式図。 上記第１１実施形態におけるＸＹ走査シートの垂直走査回路を示す模式図。 上記第１１実施形態におけるＸＹ走査シートの信号処理回路を示す模式図。 上記ＸＹ走査シートの交点部分で温度計の接続態様を示す模式図。 上記ＸＹ走査シートの交点部分で温度計を接続する際の（ａ）両面基板を用いた例を示す模式図、（ｂ）片面基板を用いた例を示す模式図。 上記第１１実施形態に関連する別の態様を示す模式図。 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１８により、本発明の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ないし図３を参照して、本発明の生体データ測定装置は、基本的な構成の第１実施形態として、生体の体表面に装着して使用されるセンサユニットとしてのパッチ１００を備える。

パッチ１００には、第１および第２の２つの断熱材１１１，１１２と、帯状の配線膜（バス配線とも言う）１２０と、第１および第２の２つの測温回路１３０，１４０とが含まれている。

第１断熱材１１１が体表面ＢＳ上に配置されるとすれば、第２断熱材１１２は第１断熱材１１１の上に積層される。断熱材１１１，１１２には、発泡材、とりわけ発泡ポリスチレン、発泡ポリウレタン等の発泡プラスチックが好ましく用いられる。

発泡プラスチックの熱伝導率は、発泡倍率によって変化するが、熱伝導率としては０．１Ｗ／ｍ／Ｋ以下、好ましくは０．０５Ｗ／ｍ／Ｋ以下であることが断熱性や強度的によい。各断熱材１１１，１１２の厚さは３ｍｍ以下、装着しやすさの観点からすれば、好ましくは１ｍｍ以下であるが、十分なＳ／Ｎ比をとるためには、厚くして断熱性を上げる必要がある。

第１断熱材１１１の体表面（皮膚）に接触する面には、生体親和性材料の接触層を形成することが好ましい。接触層の生体親和性材料として、シリコンを成分にもつ材料を使用することができる。

防水を目的にパッチ全体を生体親和性材料でくるんで、断熱材１１１，１１２や配線膜１２０、測温回路１３０，１４０に汗や水分が入らないようにすることもできる。また、断熱材１１１，１１２の間に防水を目的とした接着材を充填することもできる。

配線膜１２０は、コア配線としての帯状（リボン状）をなす導体膜１２１を有し、この実施形態では、導体膜１２１の両面が絶縁膜１２２，１２２によって覆われている。絶縁膜１２２には、生体親和性がよく、かぶれ等の問題が起きにくい高分子膜、例えばシロキサン、シリコンゴム（シリコーン）を用いるとよい。

導体膜１２１は、金属材、好ましくは銅、銀、金等により形成される。一例として、一方の絶縁膜１２２上に導体膜１２１を帯状に形成し、その上から他方の絶縁膜１２２を被せることにより配線膜１２０が形成されるが、配線膜１２０全体の厚さは数１０〜数１００ミクロンであることが好ましい。

配線膜１２０は、少なくとも第１断熱材１１１の体表面ＢＳと接触する底面Ａから、第１断熱材１１１の側面を経由して第１断熱材１１１と第２断熱材１１２の積層面Ｂにかけて配線される。第１断熱材１１１の底面Ａの全面を絶縁膜１２２で覆ってもよい。

第１測温回路１３０は、温度計１３１と当該温度計１３１のアクセスを許可する選択回路１３２を備えている。同様に、第２測温回路１４０も、温度計１４１と当該温度計１４１のアクセスを許可する選択回路１４２を備えている。

温度計１３１，１４１には、サーミスタや熱電対、ダイオード等の半導体、放射温度計等が用いられてよい。選択回路１３２，１４２は、所定のタイミングで、温度計１３１，１４１を後述するバス配線内のアナログ線に接続する。

第１測温回路１３０は、第１断熱材１１１の底面Ａにおいて、配線膜１２０上に配置され、第２測温回路１４０は、第１断熱材１１１と第２断熱材１１２の積層面Ｂにおいて、配線膜１２０上に配置される。

測温回路１３０，１４０は、図２（ａ）に示すように、上面側の絶縁膜１２２の一部分に開口部を形成して導体膜１２１を露出させて、導体膜１２１と電気的な接続をとることもできるが、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１２２の一部分に開口部を設けずに、絶縁膜１２２と導体膜１２１の間に配置されてもよい。図２（ｂ）に示す態様によれば、測温回路１３０，１４０が半導体チップからなる場合、半導体チップを効果的に保護することができる。

第１温度計１３１にて測温される体表面温度をＴｓｋ、第２温度計１４１にて測温される積層面Ｂの温度をＴｓｕｂ、第１断熱層１１の熱抵抗をＲｔｈｉｎｓ、体表面ＢＳにほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈとして、熱流Ｉｔｈは、（Ｔｓｋ−Ｔｓｕｂ）／Ｒｔｈｉｎｓにより求められる

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までの熱抵抗を体内熱抵抗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、この第１実施形態において、体内熱抵抗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体内熱抵抗Ｒｔｈｂｏｄｙを推定する方法がある。

次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、パッチ１００の複数個（１００（１）〜１００（ｎ））が配線膜１２０を介して直列状（一筆書き状）に接続される。

すなわち、第２実施形態においては、配線膜１２０を、第１番目のパッチ１００（１）の第１断熱材１１１の底面Ａ→第１断熱材１１１の側面（図４では右側面）→第１断熱材１１１と第２断熱材１１２の積層面Ｂ→第２断熱材１１２の側面（図４では左側面）→第２断熱材１１２の上面にかけて引き回したのち、パッチ１００（１）の側面（図４では右側面）に沿わせて第２番目のパッチ１００（２）の第１断熱材１１１の底面Ａに至るように配線し、これを繰り返す。

第２実施形態の別の例として、図５に示すように、パッチ１００（１）〜１００（ｎ）のｎ個（偶数個）のうち、奇数番目のパッチ１００（１），（３），（５）…の断熱材１１１，１１２に対して、偶数番目のパッチ１００（２），（４），（６）…の断熱材１１１，１１２の厚さを例えば薄くして、ＤＨＦ法により体内熱抵抗Ｒｔｈｂｏｄｙを算出して、深部体温Ｔｃｏｒｅを求めることもできる。この場合には、隣接する奇数番目のパッチと偶数番目のパッチをペアとして用いる。

第１番目のパッチ１００（１）と第２番目のパッチ１００（２）を例にして説明すると、第１番目のパッチ１００（１）の第１温度計１３１にて測定される体表面温度をＴｓｋ１、その温度測定部で体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈ１、第２番目のパッチ１００（２）の第１温度計１３１にて測定される体表面温度をＴｓｋ２、その温度測定部で上記体表面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までの体内熱抵抗をＲｔｈｂｏｄｙとして、Ｒｔｈｂｏｄｙは、（Ｔｓｋ２−Ｔｓｋ１）／（Ｉｔｈ１−Ｉｔｈ２）より算出され、これにより、深部体温Ｔｃｏｒｅは、（Ｉｔｈ１×Ｒｔｈｂｏｄｙ＋Ｔｓｋ１）もしくは（Ｉｔｈ２×Ｒｔｈｂｏｄｙ＋Ｔｓｋ２）より求められる。

このように、図５のＤＨＦ法とした実施形態によれば、合計２ｎ個のパッチでｎ個所の深部体温の絶対値を求めることができる。

図５のブロック図に示すように、上記第２実施形態において、各パッチ１００は配線膜１２０内の導体膜１２１を介して直列に接続されるが、本発明によれば、選択回路１３２，１４２の存在により、パッチの接続個数を増やしても配線数が増えることがない。

図６のブロック図と図７の回路図を参照して、第１測温回路１３０の選択回路１３２、第２測温回路１４０の選択回路１４２ともに、ラッチ回路１５１およびその出力によりオンオフする半導体スイッチ１５２よりなる。この例において、半導体スイッチ１５２にはＭＯＳＦＥＴが用いられることから、ここでは半導体スイッチをＭＯＳＦＥＴと言う。また、ラッチ回路１５１には、フリップ・フロップ回路が用いられている。

導体膜１２１内には、電源線１２３、クロック線を兼ねたアナログ線１２４、データ線１２５およびグランド（ＧＮＤ）線１２６が含まれている。温度計（例えばサーミスタ）１３１，１４１の一端はアナログ線１２４に接続され、その他端はＭＯＳＦＥＴ１５２のドレインに接続される。

ＭＯＳＦＥＴ１５２のゲートはラッチ回路１５１の出力端子Ｑに接続される。ＭＯＳＦＥＴとして例えばＮ型が用いられる。ラッチ回路１５１の電源端子Ｖは電源線１２３に接続され、グランド端子Ｇはグラント線１２６に接続されている。

先頭（第１番目）のパッチ１００（１）の第１測温回路１３０にのみ、電源投入時にラッチ回路１５１をプリセットするプリセット回路１５３が設けられている。プリセット回路１５３は、例えば抵抗素子とコンデンサとを有し、電源の立ち上がりを遅らせる。

先頭以外のラッチ回路１５１はリセット回路１５４を備え、電源投入時にラッチ回路１５１をリセットする。先頭のラッチ回路１５１のデータ入力端子Ｄはグランド線１２６に接続され、クロックが入力されたら「０」が入力されるようにする。ラッチ回路１５１の出力端子Ｑは次のラッチ回路１５１のデータ入力端子Ｄに接続される。ラッチ回路１５１のクロック端子にはクロック線を兼ねたアナログ線１２４が接続される。

電源線１２３、アナログ線１２４およびグランド線１２６は、図１０，１１で後述するコンタクト部を介して信号処理部２００に接続される。信号処理部２００は、負荷抵抗２０１、半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）２０２および内蔵電源としての電池２０３を備えている。

負荷抵抗２０１の一端は電池２０３に接続され、その他端はアナログ線１２４とＭＯＳＦＥＴ２０２のドレインとの接続点に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ２０２のソースはグランド線１２６に接続され、ゲートにはクロック信号が入力される。

これにより電源投入時には、各ラッチ回路１５１の状態は「１００…」となり、先頭のパッチ１００（１）の第１測温回路１３０内の温度計（サーミスタ）１３１が選択され、その抵抗値をＲ１、負荷抵抗２０１の抵抗値をＲＬとして、アナログ線１２４には、電源電圧ＶがＲＬとＲ１で分圧された電圧（＝Ｖ×Ｒ１／（ＲＬ＋Ｒ１））が現れる。

ＭＯＳＦＥＴ２０２のゲートに入力される次のクロックにより、今度は、先頭のパッチ１００（１）の第２測温回路１４０内の温度計（サーミスタ）１４１が選択され、その抵抗値をＲ２とすると、アナログ線１２４には、Ｖ×Ｒ２／（ＲＬ＋Ｒ２）なる電圧が現れる。このようにして、ＭＯＳＦＥＴ２０２のゲートにクロックが入力されるたびに温度計１３１，１４１が順次交代的にシフトされる。

この構成により、配線膜１２０内の配線（導体膜よりなる配線）は４本で済む。また、信号処理部２００は、３個のコンタクトを持つだけでよい。パッチを増やしても配線数やコンタクト数は変わらない。

各温度計１３１，１４１は、例えば１秒間に１回読み出しを行えばよい。ランニング等で、深部体温Ｔｃｏｒｅの急激な変化が起こる場合でも、１分間に０．２℃程度の変化であり、その変化量は１秒間で０．０１℃以下であるため、１秒おきの読み出しでも問題はない。

ｎとして１０個のパッチ、温度計として２０個を読み出す場合、２０Ｈｚ程度の頻度で各温度計を読み出すとすれば、１秒ですべての温度計を読み出すことができる。

図８に、第３実施形態として人体に対する装着例の第１例を示す。この装着例では、図８（ａ）に示すような長尺のベルト３００を用いる。ベルト３００の素材は、皮膚に密着するよう伸縮性に富むゴム状の生体親和性を有する材料であることが好ましい。

このベルト３００に、図８（ｂ）に示すように、複数のパッチ１００を配線膜１２０を介して電気的・機械的に連結したパッチ列を取り付ける。図８（ｃ）に示すように、例えば４個のパッチ１００（１）〜１００（４）をベルト３００に取り付けることにより、腹部や背中の左右を測定することができる。

この場合、信号処理部２００をベルト３００の任意の位置に配置して、配線膜１２０内の導体膜１２１に後述するコンタクト部を介して接続し、各温度計（８個）の測温信号（上記アナログ線１２４に現れる電圧信号）を順次収集する。

図９に、第４実施形態として人体に対する装着例の第２例を示す。この装着例では、上記したのと同じく、複数のパッチ１００を配線膜１２０を介して電気的・機械的に連結したパッチ列を衣服の素材に貼り付けて使用する。

例えば、ｎとして１２個のパッチ１００（１）〜１００（１２）を衣服の素材に配置することにより、腹部や背中の上中下、それらの左右を測定することができる。この場合においても、信号処理部２００を例えば腰の位置に配置して、配線膜１２０内の導体膜１２１に後述するコンタクト部を介して接続し、各温度計（２４個）の測温信号（上記アナログ線１２４に現れる電圧信号）を順次収集する。

このように、複数個所の体温を測ることで、例えば直腸付近（通常３７℃から余り変化しない）の温度と、胃部あたりの温度（自律神経や環境温度等によって変化しやすい）との比較から、装着者の自律神経がどのような温度制御をしているかを把握することができる。

パッチ１００は体表面（皮膚面）に接触するように形成するとよい。また、ベルトや服素材を皮膚の一部と見做して、皮膚−ベルトや服素材−パッチの順番で形成することもできる。

次に、図１０により、第５実施形態としてパッチ１００と信号処理部２００の電気的接続部（コンタクト部）の構成について説明する。

導体膜１２１内に含まれている電源線１２３、アナログ線１２４、データ線１２５およびグランド（ＧＮＤ）線１２６のうち、データ線１２５以外の３線１２３，１２４，１２６を信号処理部２００と電気的に接続する必要がある。

図１０は、そのコンタクト部を配線膜１２０の所定個所に配置した例を示しており、配線膜１２０側には３つの接続端子４１０が設けられる。すなわち、配線膜側の接続端子４１０には、電源線１２３に連なる第１接続端子４１１、アナログ線１２４に連なる第２接続端子４１２、グランド線１２６に連なる第３接続端子４１３が含まれている。なお、これら接続端子４１１，４１２，４１３を区別する必要がない場合には、総称として接続端子４１０と言う。

これに対して、信号処理部２００側にも３つの接続端子４２０が設けられる。すなわち、信号処理部側の接続端子４２０には、配線膜側の第１接続端子４１１に対応する第１接続端子４２１、配線膜側の第２接続端子４１２に対応する第２接続端子４２２、配線膜側の第３接続端子４１３に対応する第３接続端子４２３が含まれている。なお、これら接続端子４２１，４２２，４２３を区別する必要がない場合には、総称として接続端子４２０と言う。

配線膜側の接続端子４１０は、導電性磁性体であることが好ましい。配線膜側の接続端子４１０として、鉄素材に金や銀、ニッケル等のメッキを施したものを使用することができる。また、配線膜側の接続端子４１０をはんだ材や導電性接着剤により形成することもできる。後述するカシメ金具を用いてもよい。

対向する信号処理部側の接続端子４２０にも、同じく導電性磁性体を使用することが好ましい。信号処理部２００は、プラスチックケースに入れることができるほか、半導体チップとしてモールド封止してもよい。

導電性磁性体からなる配線膜側の接続端子４１０、信号処理部側の接続端子４２０のいずれか一方、もしくは両方を磁化（着磁）することにより、信号処理部２００を近づけるに伴って自己整合的に接触が得られる。

この第５実施形態におけるコンタクト部の別の例として、図１１に示すように、配線膜側の接続端子４１０（４１１，４１２，４１３）をパッチ１００の第２断熱材１１２の真上に設置することもできる。コンパクトにできるメリットがある。特には、１個所の温度を測定する場合などに好適である。

次に、図１２ａ〜１２ｅを参照して、第６実施形態として、配線膜側の接続端子４１０と信号処理部側の接続端子４２０の電気的・機械的コンタクト部のいくつかの構成例について説明する。

まず、図１２ａの第１例では、配線膜側の接続端子４１０と信号処理部側の接続端子４２０をともに導電性マグネットとしている。導電性マグネットは、コイン型やボタン型の円盤形状が一般的であるが、角型であってもよい。マグネット同士の場合、マグネットの中心位置が自動的に揃う（一致する）メリットがある。なお、導電性マグネットと導体膜１２１は導電性接着剤にて電気的・機械的に接続する。

次に、図１２ｂの第２例では、信号処理部側の接続端子４２０は導電性マグネットであるが、配線膜側の接続端子４１０を鉄等の導電性磁性体としている。この場合、配線膜側の接続端子４１０に、信号処理部側の接続端子４２０が嵌合する凹部４１０ａを設けるとよい。

導電性磁性体と導体膜１２１との電気的・機械的接続には、上記第１例と同じく、導電性接着剤が用いられてよい。別の態様として、配線膜側の接続端子４１０の導電性磁性体にＡｇメッキを施し、導体膜１２１との間でＡｇ・Ａｇ間の熱融着を行うこともできる。

図１２ｃの第３例は、上記第１例の変形例で、導電膜１２１に配線膜側の接続端子４１０として用いられる導電性マグネットを門型状のかしめ針４３１にて固定する。かしめ後にカシメ部分を絶縁膜１２２で覆う。

図１２ｄの第４例は、上記第２例の変形例で、配線膜側の接続端子４１０として用いられる導電性磁性体自体にかしめ脚４３２を形成し、このかしめ脚４３２を導体膜１２１に食い込ませて固定する。この場合にも、かしめ後に絶縁膜１２２を被せる。

図１２ｅの第５例は、例えばベルト３００の上に、導電性マグネットからなる配線膜側の接続端子４１０を配置してカシメ受けリング４３３で仮固定したのち、導体膜１２２の裏面側からカップ状のカシメ金具４３４をカシメ受けリング４３３に打ち込んで、配線膜側の接続端子４１０を本固定する。カシメ金具４３４の底部は絶縁膜１２２で覆う。この第５例において、配線膜側の接続端子４１０はカシメ金具４３４を介して導体膜１２１と導通する。

次に、図１３ないし図１５により、第７実施形態として、上記の配線膜１２０を用いて配線数を増やさずに複数の電極から生体信号を読み出す構成について説明する。

電極を通じて読み出す生体信号としては、ＥＣＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｍ：心電）、ＧＳＲ（Ｇａｌｖａｎｉｃ Ｓｋｉｎ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：皮膚（体内）の電気抵抗）、ＥＩＴ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ：電気インピーダンス）、ＥＭＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍｙｏｇｒａｐｈｙ：筋電）ＥＥＧ（Ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｍ：脳波計）等の各信号がある。

図１３（ｂ）に示すように、電極１６０は、配線膜１２０の片側の絶縁膜１２２の一部に開口部を設けて、導体膜１２１の一部分を皮膚に触れるように露出することにより形成することができる。導体膜１２１として銀（Ａｇ）や塩化銀（ＡｇＣｌ）を主成分とする材料を用いることにより、皮膚との接触電位を減らすことができる。

電極１６０は測定に必要な数だけ形成されるが、配線数を増やさないため、図１４に示すように、その各々に選択回路１３２が設けられる。

図１５の回路図を参照して、この第７実施形態においても、選択回路１３２は、ラッチ回路１５１およびその出力によりオンオフする半導体スイッチ１５２よりなる。この例において、半導体スイッチ１５２にはＭＯＳＦＥＴが用いられることから、ここでは半導体スイッチをＭＯＳＦＥＴと言う。また、ラッチ回路１５１には、フリップ・フロップ回路が用いられている。

ＥＣＧやＥＭＧ，ＥＥＧ等の信号は微弱であるため、平衡線路（差動線路）で読み出すことが好ましい。アナログ線１２４として２本の線１２４ａ，１２４ｂを有し、任意の２個所の選択回路１３２をオンさせる。この実施形態では、クロック線１２７がアナログ線１２４と分離して配線されている。

電極１６０はＭＯＳＦＥＴ１５２のソースに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１５２のドレインはアナログ線１２４に接続されるが、この例において、奇数番目ではアナログ線１２４ｂ側に接続され、偶数番目ではアナログ線１２４ａ側に接続される。

任意の２個所の選択回路１３２をオンさせるには、先頭のデータ線１２５に、任意の２個所がオンとなるような信号を入力するか、もしくは前述したプリセット回路、リセット回路を用いて設定し、クロック線１２７よりクロックを入力してシフトさせてもよい。さらには、データ線１２５の途中からデータを入力して、その手前の任意の１個所とそれ以降の任意の１個所を選択することもできる。

次に、図１６により、第８実施形態として、深部体温とＥＣＧ，ＥＭＧ，ＥＥＧの同時計測を行う態様について説明する。

この場合には、先の図７で説明した温度計１３１を有する測温用のバス配線１と、先の図１５で説明した心電等の微弱信号を検出する電極１６０を有する信号検出用のバス配線２の２つのバス配線が用いられる。

測温用のバス配線１は、上記したように配線膜側の接続端子４１０と信号処理部側の接続端子４２０を介して信号処理部２００内の熱流計２１１に接続される。熱流計２１１は、各パッチ１００内に設けられている温度計１３１，１４１による測温信号をバス配線１を経由して順次読み込む。

信号検出用のバス配線２に設けられている電極１６０は、例えばＥＣＧ測定であれば心臓に近い胸あたり、ＥＭＧ測定であれば測定したい筋肉の周辺、ＥＥＧ測定であれば頭部に配置される。

これらの電極１６０はアナログ線１２４ａ，１２４ｂを介して信号処理部２００内のＥＣＧ測定回路２１２、ＥＭＧ測定回路２１３、ＥＥＧ測定回路２１４に接続される。各測定回路では、検出目的の信号に対して最適なフィルタやゲインをかける。

この第８実施形態によれば、深部体温とＥＣＧ，ＥＭＧ，ＥＥＧ等の生体ポテンシャルの同時計測を行うことができる。なお、信号処理部２００には、上記熱流計や各種の測定回路のほかに、外部機器（例えばパソコン）との通信を行う通信回路２１５、演算や各部を制御する制御回路２１６、記憶回路２１７、電源回路２１８および電池２１９が設けられている。

次に、図１７により、第９実施形態として、深部体温とＥＣＧ，ＧＳＲの同時計測を行う態様について説明する。

この場合、信号処理部２００は、さらにＧＳＲ測定回路２２１とＧＳＲ駆動回路２２２を備える。図１７には、先に説明したＥＭＧ測定回路２１３、ＥＥＧ測定回路２１４が示されていないが、これらの測定回路があってもよい。

この実施形態において、ＧＳＲ測定では、好ましくは４端子法により、人体に対して２つの電極を介して電圧を印加し、別の２つの電極にて人体に流れる電流を検出するため、信号検出用のバス配線２のほかに、電圧印加用のバス配線３が用いられる。バス配線３はバス配線２と同様な構成であってよい。

例えば、図示のように、４つの電極１６０（１），１６０（２），１６０（３），１６０（４）が腹部の周りに並べられているとして、ＧＳＲを測定するにあたって、外側の２つの電極１６０（１）と１６０（４）がバス配線３を介してＧＳＲ駆動回路２２２に接続され、その内側の２つの電極１６０（２）と１６０（３）がバス配線２を介してＧＳＲ測定回路２２１に接続される。

このようにして、深部体温とＥＣＧ，ＧＳＲの同時計測を行うことができるが、本発明の特徴は、任意の２個所の電極を選択できるところにあり、その電極数をｎとして任意の数、例えば胴体を輪切りに測定（ＥＩＴ測定）できるように、胴の周囲に多くの測定電極、駆動電極を置くことができる。

次に、図１８により、第１０実施形態として、概日リズム（サーカディアンリズム）計測に好適な態様について説明する。

この実施形態では、ＤＨＦ法により深部体温の測定が可能である先の図５で説明した断熱材１１１，１１２の厚さの異なる２種類のパッチ（ここではパッチ１００Ａ，１００Ｂとする）を用いる。

先の図５では、２種類のパッチ１００Ａ，１００Ｂを交互に並べてバス配線（配線膜）１２０を介して一列状態に接続する構成を説明したが、この第１０実施形態では、パッチ１００Ａ，１００Ｂを交互に市松模様状に配置して面状のＤＨＦセンサとする。

先に説明したように、各パッチ１００Ａ，１００Ｂには選択回路１３２，１４２が設けられているため、パッチ１００Ａ，１００Ｂを１本のバス配線１２０で直列に接続することにより、測温信号の読み出しも容易に行うことができる。

このパッチ１００Ａ，１００Ｂを含むＤＨＦセンサは、概日リズム計測として、枕やシーツ、マットレス、敷き布団等、就寝時に頭の下に来るもの、さらには椅子の座面や座布団、ソファー等、日中下半身の下に来るものに適用される。

例えば、２０ｍｍ角のパッチを数１０個並べることで、枕や椅子の座面等を覆うことができる。これによって、就寝時寝返り等で頭の位置が動いたり、椅子の座り直し等により臀部や下半身の位置が動いても、どこかのパッチで体の深部体温を測ることができる。

例えば、就寝時、頭と枕が６０ｍｍ×３０ｍｍ角の面積で接触している場合、２×１以上のパッチに頭が接触していることになる。パッチ１００Ａとパッチ１００Ｂを交互に並べた場合、１個以上のパッチ１００Ａ、１個以上のパッチ１００Ｂが接触できており、ＤＨＦ法の原理から深部体温Ｔｃｏｒｅの絶対値を求めることができる。

乳幼児を対象にする場合等、比較的皮下の厚さに個人差が少ない応用や、絶対値を重視しない応用では、ＳＨＦ法を用いて、皮下の厚さとして統計的な平均値を用いることもできる。この場合にはパッチは１種類でよい。

この第１０実施形態によれば、就寝時から日中にわたって対象者の深部体温変動（概日リズム、サーカディアンリズム）を測定することができる。また、センサから端末を経由してサーバーにデータを送信することにより、自宅や職場での深部体温を取得して終日あるいは数日間の深部体温変化から総合的な判断を行うことができる。

次に、図１９ないし図２６により、第１１実施形態として、概日リズム（サーカディアンリズム）計測に好適な別の態様について説明する。

まず、図１９を参照して、この第１１実施形態においても、断熱材の熱抵抗（熱伝導率）が異なる２種類のパッチ５００Ａとパッチ５００Ｂ（請求項１８ではパッチＡ，Ｂ）を交互にマトリクス状（市松模様状）に配置してなるセンサーシート５００を備えているが、パッチの構成とその選択方法が上記第１０実施形態とは異なっている。

図２０を併せて参照して、パッチ５００Ａは、被測定対象である図示しない生体の体表面上に配置される断熱体５１１と、断熱体５１１の体表面側の底面に配置される第１温度計５２１と、断熱体５１１の上面に配置される第２温度計５３１とを備えている。

同様に、パッチ５００Ｂは、被測定対象である図示しない生体の体表面上に配置される断熱体５１２と、断熱体５１２の体表面側の底面に配置される第１温度計５２２と、断熱体５１２の上面に配置される第２温度計５３２とを備えている。

なお、断熱体５１１，５１２を区別する必要がない場合には総称として断熱体５１０とし、第１温度計５２１，５２２を区別する必要がない場合には総称として第１温度計５２０とし、また、第２温度計５３１，５３２についても区別する必要がない場合には総称として第２温度計５３０とする。

パッチ５００Ａの断熱材５１１の熱抵抗（熱伝導率）と、パッチ５００Ｂの断熱材５１２の熱抵抗（熱伝導率）は異なっている。断熱材５１０（５１１，５１２）は有意な断熱性能つまりは熱抵抗を得るため、好ましくは数ｍｍの高さを必要とする。

熱抵抗を上げる（高くする）必要性は、第１に断熱材５１０の底面と上面にある第１温度計５２０と第２温度計５３０の温度差を十分に得るためである。第２には、パッチ５００Ａとパッチ５００Ｂとで熱流Ｉｔｈの差を大きくする必要があるためである。

熱流Ｉｔｈの差を大きくするには、被測定対象物の生体からその周辺の環境までに入るいくつかの熱抵抗の中で断熱材５１０の熱抵抗の割合・ウェイトを大きくし、かつ、パッチ５００Ａとパッチ５００Ｂで断熱材５１０の熱抵抗の差を大きくする必要がある。熱流Ｉｔｈの差を大きくすることにより、深部温度を２つの熱流Ｉｔｈから求める精度が高められる。

断熱材５１０（５１１，５１２）には、発泡ポリスチレンや発泡ポリウレタン等の発泡材が用いられてもよいが、気体が封入されたセル（細胞）を用いることもできる。パッチ５００Ａとパッチ５００Ｂとで封入する気体を変えることにより、それら断熱材５１１，５１２の熱抵抗を異ならせることができる。

熱抵抗が高い（熱伝導率が低い）気体として、炭酸ガスやアルゴン、空気等を使用することができる。これに対して、熱抵抗が低い（熱伝導率が高い）気体としては、水素やヘリウム等を使用することができる。

セルへの封入物質（断熱材）の選択として、気体の組合せだけでなく、液体の組合せや固体の組合せも使用することができる。さらには、気体と液体、液体と固体、気体と固体の組合せやこれらを混合させた物質の組合せも使用することができる。

断熱材５１０は快適性を確保するために、変形する特性を備えていることが好ましい。特に固体を使用する場合、例えばビーズ状の粒を使用するとよい。ただし、使用している間にビーズの形状が変形すると、温度校正時から特性が変化することになるため、ビーズ自体は変形し難く作製し、ビーズ全体としてビーズの位置の移動・流動性で変形する特性を持たせることが好ましい。

なお、図１９ではパッチの升目が四角く区切られているが、円形や三角形、５角形、その他の多角形等に区切られてもよい。

また、図２６に示すように、センサーシート５００の変形例として、パッチ５００Ａとパッチ５００Ｂから得られる２つの熱流Ｉｔｈの干渉を減らすため、さらには通気性を高めるため、円柱状のセル（気泡）を点在させてもよい。正確な円柱である必要はなく、例えば半球（半円）状である態様もこれに含まれる。梱包材に使用される気泡緩衝材や、これと類似の材料を使用することもできる。

図２６に示す態様においても、快適性を向上させるために、封入物質に流動性を持たせることが好ましい。例えば、頭部が載せられたとき、複数の気泡で頭を支えることになるが、各気泡の変形が温度校正時の状態と熱的に同等と見なせるかが重要になる。

例えば、気泡の高さが左から右へ斜めに変形した場合でも、平均化した高さが校正時と同じであれば熱抵抗として同等と見なせるので都合がよい。気泡のサイズ、直径や高さを考慮して設計することが好ましい。

Ｄｕａｌ Ｈｅａｔ Ｆｌｕｘ法では、熱流を測定する２つの部位において、被測定対象の皮下の厚さがほぼ同一である必要がある（未知数が増えてしまうため）。そのため、皮下の厚さがあまり変動しない体の部位を測るか、あるいは、パッチ５００Ａとパッチ５００Ｂの間隔を狭めることが好ましい。

これらを考慮して、気泡の間隔や密度、測定部位を設定する。図２６の例において、パッチ５００Ａとパッチ５００Ｂをピッチの半分の位置に交互に並べて千鳥状に高い密度で配置しているのはこのためである。

このセンサーシート５００の上に頭等が載せられたとき、それぞれ複数のパッチ５００Ａとパッチ５００Ｂが頭に接触することになる。このような場合、頭の深部体温を計算するのに意味のある熱流を得るため、パッチ５００Ａに関して得られる複数の熱流を平均化してパッチ５００Ａの熱流とし、また、パッチ５００Ｂに関しても同じく得られる複数の熱流を平均化してパッチ５００Ｂの熱流とすることができる。

上記第１１実施形態（図２６の変形例を含む）では、それよりも前の各実施形態で第２温度計５３０の上に配置されていた第２の断熱体が省略されているが、既存の枕やマットレス等の上に第１１実施形態に係るセンサーシート５００を置くことにより、測定対象の深部から無限遠の環境に至るまでの熱流が形成される。

図２４を参照して、第１温度計５２０と第２温度計５３０は、サーミスタや熱電対、放射温度計等の温度検出素子５４１を備えるが、この実施形態によると、温度検出素子５４１にスイッチ素子としてのダイオード５４２が直列に接続されている。

これによれば、選択したいパッチのダイオード５４２に順方向の電流を流し、それ以外のパッチのダイオード５４２には逆方向の電圧をかけることにより、特定の一つのパッチの温度計を選択することができる。

なお、この構成では、ダイオード５４２と温度検出素子５４１の両方の温度特性が合わさった温度依存性を持つことになるが、ダイオード＋温度計として温度の校正をすればよい。また、ダイオードの電圧・電流特性の温度依存性を利用することで、ダイオードを温度計として利用することもできる。すなわち、第１温度計５２０、第２温度計５３０をダイオードのみの構成とすることもできる。

この第１１実施形態に係る生体データ測定装置は、センサーシート５００の底面に配置されている複数の第１温度計５２０（５２１，５２２）を一巡するように一つずつ交代的に順次選択して温度信号を得る第１のＸＹ走査シート（第１選択回路）６１０と、センサーシート５００の上面に配置されている複数の第２温度計５３０（５３１，５３２）を一巡するように一つずつ交代的に順次選択して温度信号を得る第２のＸＹ走査シート（第２選択回路）６２０とを備えている。第１および第２のＸＹ走査シート６１０，６２０を区別する必要がない場合には総称としてＸＹ走査シート６００と言う。

ＸＹ走査シート６００（６１０，６２０）は、それぞれ、図２１に示す水平走査回路６３０と、図２２に示す垂直走査回路６４０と、図２３に示す信号処理回路６５０とを備えている。

水平走査回路６３０は、ｎ本のＹ方向配線（Ｙ（１）〜Ｙ（ｎ））の各々に設けられ、そのＹ方向配線を電源ＶＤＤもしくはグランドＧＮＤのいずれかに接続するｎ個のスイッチ６３２（６３２（１）〜６３２（ｎ））と、スイッチ６３２を順次交代的にオンオフするシフトレジスタ６３１とを備えている。

垂直走査回路６４０は、ｍ本のＸ方向配線（Ｘ（１）〜Ｘ（ｍ））の各々に設けられ、そのＸ方向配線を信号線ＳｉｇｎａｌもしくはグランドＧＮＤのいずれかに接続するｍ個のスイッチ６４２（６４２（１）〜６４２（ｍ））と、スイッチ６４２を順次交代的にオンオフするシフトレジスタ６４１とを備えている。ｎ，ｍは任意の正の整数で、ｎ＝ｍであってもよい。

特定の一つパッチの第１温度計５２０と第２温度計５３０を選択するために、水平走査回路６３０側のシフトレジスタ６３１によりｎ個のスイッチ６３２の中の一つをグランドＧＮＤに接続し、残りのスイッチ６３２を電源ＶＤＤに接続する。

また、垂直走査回路６４０側のシフトレジスタ６４１によりｍ個のスイッチ６４２の中の一つを信号線Ｓｉｇｎａｌに接続し、残りのスイッチ６４２をグランドＧＮＤに接続する。

これにより、Ｘ方向配線のうちの信号線Ｓｉｇｎａｌに接続されたＸ方向配線と、Ｙ方向配線のうちのグランドＧＮＤに接続されたＹ方向配線の交点部分においてダイオード５４２に対して順方向電圧がかけられ、信号線Ｓｉｇｎａｌより温度検出素子５４１に電流が流される。

なお、別の方法として、スイッチ６３２の電源ＶＤＤに接続する端子や、スイッチ６４２のグランドＧＮＤに接続する端子を省略して、非選択時にフローティングとすることでもダイオード５４２を非選択にすることができる。

ダイオード５４２に逆電圧をかけた方がダイオードの寄生容量を小さくしたり、ノイズによる誤動作を防ぐ効果があるが、特に小規模のアレイではフローティングでも問題が少ない場合があり、そのような場合には上記のフローティング方式を選択できる。

図２３に示すように、垂直走査回路６４０の信号線Ｓｉｇｎａｌは信号処理回路６５０に接続されている。信号処理回路６５０は定電流源６５２を備え、定電流源６５２より上記のように選択された温度計の温度検出素子５４１に定電流が流され、これによって発生する電圧がアンプ６５３で所定に増幅され温度信号として制御回路６５１に入力される。

したがって、シフトレジスタ６３１，６４１によりＸ方向配線とＹ方向配線を選択することにより、すべてのパッチの第１温度計５２０と第２温度計５３０とから温度信号が得られる。

制御回路６５１は、Ａ／Ｄ変換器や通信機能を内蔵したマイコンチップやモジュール等で構成することができる。また、アンプ６５３からのアナログ信号をデジタル信号に変換して、無線で近くの端末やクラウドサーバー等にデータを送信することもできる。

ＸＹ走査シート６００（６１０，６２０）は、好ましくはフレキシブルな回路基板より構成される。その回路基板として、図２５（ａ）にＸＹ走査シート６００を両面フレキシブル基板により構成した例を示し、図２５（ｂ）にＸＹ走査シート６００を片面フレキシブル基板により構成した例を示す。

図２５（ａ）の両面フレキシブル基板の場合には、例えばＸ方向配線が表側、Ｙ方向配線が裏側に配線されているとして、それらの交点（交差）部分において、基板の表面側にスルーホール配線を介してＹ方向配線に連なるランド７０１を形成し、このランド７０１とＸ方向配線との間に、温度計５２０，５３０をチップ化して実装する。なお、参照符号７０２，７０３は保護カバー（カバーレイ）である。

図２５（ｂ）の片面フレキシブル基板の場合には、Ｘ方向配線，Ｙ方向配線のうちの例えばＹ方向配線のＸ方向配線を横切る部分を切断するとともに、チップ化した温度計５２０，５３０のパッケージの底面に、丸囲み図に示すように、Ｘ方向配線に沿うＸ電極７０５と、Ｙ方向配線の切断した各端部に接続されるＹ電極７０６，７０６を形成する。

図２４の温度計５２０，５３０の構成を参照して、パッケージ内において、例えばダイオード５４２のアノード側をＸ電極７０５に接続するとともに、温度検出素子５４１の端部を二股状としてＹ電極７０６，７０６に跨がるように接続して、チップ化した温度計５２０，５３０をＸ方向配線，Ｙ方向配線の交点（交差）部分に実装する。この場合においても、好ましくは基板面に保護カバーが設けられる。

必要とする配線本数について、図６の実施形態では、配線膜１２０中の導体膜１２１のように複数本の配線を必要としているが、この第１１実施形態によれば、各配線は１本で済むため、横方向の熱の流れを最小限にすることができる。

また、配線の断面積が小さいことから、配線の周りに生ずる隙間を最小限にすることができる。配線の周りの隙間は、横からの空気の流入を引き起こし、縦方向の熱流を検出するＨｅａｔＦｌｕｘセンサの動作に悪影響を及ぼす。本発明によれは、この影響を最小限にすることができる。

なお、フレキシブル基板に代えて、ＸＹ方向の配線に絶縁被覆された導体を使用したり、もしくは裸の導線を使用してＸＹの交叉部に絶縁を施したりしてもよい。また、伸縮性のある導体、例えば銀（Ａｇ）等のメッキを施した繊維を用いることにより、測定対象に装着した際、配線を切れにくくすることができる。

上記実施形態では、信号処理回路６５０等を各ＸＹ走査シート６１０，６２０に持たせているが、信号処理回路６５０や制御回路６５１、通信機能等を一方のＸＹ走査シートにまとめて配置してもよい。また、各ＸＹ走査シート６１０，６２０内で温度計５２０，５３０の温度信号を順次読み出しているが、各ＸＹ走査シート６１０，６２０の動作は並行処理として同時に並列に行ってもよい。

本発明によれば、携帯性、生体親和性、ロバスト性、信頼性、操作性、メンテナンス性、コストおよび複合判断の点で、次のような効果が奏される。

（ａ）携帯性：パッチは数ｍｍ程度の厚さ、数ｇ程度の重さにすることができる。信号処理部は、絆創膏のような柔軟性と１５ｍｍ×４０ｍｍ×５ｍｍくらいの大きさ、１０ｇ程度の重さにでき、ユーザーの負担や違和感を減らすことができる。また、無線を介してデータをクラウドとの間で共有することができる。

（ｂ）生体親和性：シリコンを主成分とする絶縁膜を皮膚に接触する部分に用いることにより、かぶれ等の影響を最小化することができる。

（ｃ）ロバスト性：発泡材等を用いた断熱材により、ＴｓｕｂとＴｓｋ間の温度を数℃程度に上げることができ、ＮＴＣサーミスタ等の高い抵抗温度係数（数％／℃〜十数％／℃）を用いた温度計により、高い感度を得ることができ、ノイズ等が入っても高いＳ／Ｎ比を維持できる。また、薄膜を用いた柔軟構造や粘着性を有するシリコーン等の材料を皮膚面に用いることにより、体の動きがあっても位置ずれが少ない。

（ｄ）信頼性：選択回路を用いることで配線数を飛躍的に減少させることができる。例えば、ベルト型で４個所の深部体温を測る場合、パッチ一つあたり２〜４個の温度計があるため、合計で８〜１６個のサーミスタとなり、従来では１６〜３２本の配線を引き回すことになるが、本発明によれば、４本の配線と３個のコンタクト部で済む。このように、配線数やコンタクト数を減らすことで、配線やコンタクトの一つあたりの面積も増やすことができ、数の減少と相俟って電気的接続の信頼性を大幅に向上できる。

（ｅ）操作性：マグネットを使用したコンタクト部は、信号処理部のケースを近づければ自己整合的に位置決めができ、初めて使用するユーザーでも直感的な装着ができる。信号処理部は無線により制御され、その制御は端末やクラウド内のアルゴリズムや計算機パワーを使用でき、ユーザーがほぼ意識することなく、ユーザーごとのパラメータに設定することができる。

（ｆ）メンテナンス性：シリコンを成分に持つ絶縁膜や貴金属を使用した導体膜により、パッチ単位やパッチの付いたベルト、衣服はそのまま洗うことができ、汗の成分や体の油脂等の汚れを取り除くことができる。回路としては、温度計や選択回路があるのみで、高価な部品を使用していないため、汚れたら交換する体系を提供することができる。

（ｇ）コスト：絶縁膜や導体膜からなる帯状もしくはシート状の配線膜を使用して、一筆書き状にパッチを連結することができることから、接合個所が少なく自動機による製造を容易にする。

（ｈ）複合的判断：体温や環境温度、ＥＣＧ，ＧＳＲ等の測定手段を有し、温度情報からユーザーが高温環境・低温環境に居ること、ＥＣＧやＧＳＲ等からユーザーが運動やストレス環境に置かれていること、等をシステムが把握でき、自律神経状態を含めた複合的判断から、ユーザーや管理者、その他医療関係者等適切な人にユーザーの体調情報を提供することができる。

また、上記第１１実施形態においては、それぞれＭ×Ｎ個の第１温度計５２０と第２温度計５３０、合わせて２×（Ｍ×Ｎ）個の温度計の値を読むのに、２×（Ｍ＋Ｎ）本の配線本数でよく、つまりは掛け算ではなく足し算の配線本数で済むことになり、信頼性の向上とコスト低減が可能となる。

１００，５００Ａ，５００Ｂ パッチ
１１１，１１２ 断熱材
１２０ 配線膜
１２１ 導体膜
１２２ 絶縁膜
１２３ 電源線
１２４（１２４ａ，１２４ｂ） アナログ線
１２５ データ線
１２６ グランド（ＧＮＤ）線
１３０，１４０ 測温回路
１３１，１４１ 温度計
１３２，１４２ 選択回路
１５１ ラッチ回路
１５２ 半導体スイッチ（ＭＯＳＦＥＴ）
１６０ 電極
２００ 信号処理部
２１１ 熱流計
２１２ ＥＤＧ測定回路
２１３ ＥＭＧ測定回路
２１４ ＥＥＧ測定回路
２１５ 通信回路
２１６ 制御回路
２１７ 記憶回路
２１８ 電源回路
２１９ 電源（内蔵電池）
２２１ ＧＳＲ測定回路
２２２ ＧＳＲ駆動回路
４１０（４１１，４１２，４１３） 配線膜側の接続端子
４２０（４２１，４２２，４２３） 信号処理部側の接続端子
５００ センサーシート
５２０（５２１，５２２） 第１温度計
５３０（５３１，５３２） 第２温度計
６００（６１０，６２０） ＸＹ走査シート
６３０ 水平走査回路
６４０ 垂直走査回路
６３１，６４１ シフトレジスター
６３２，６４２ スイッチ
ＢＳ 体表面
Ｉｔｈ 熱流（熱流束）
Ｒｔｈｂｏｄｙ 体内熱抵抗
Ｔｓｋ 体表面の温度
Ｔｓｕｂ 積層面の温度
Ｔｃｏｒｅ 深部体温

Claims (23)

1. 被測定対象である生体の体表面上に配置される第１断熱体と、上記第１断熱体上に積層される第２断熱体と、上記第１断熱体の体表面側の底面から少なくとも上記第１断熱体と上記第２断熱体との間の積層面にかけて配線される帯状の導体膜と、第１温度計を含み上記第１断熱体の底面側で上記導体膜上に配置される第１測温回路と、第２温度計を含み上記積層面内において上記導体膜上に配置される第２測温回路とを含むパッチを備えていることを特徴とする生体データ測定装置。
2. 上記導体膜の両面は、上記各測温回路との電気的接続部を除いて電気絶縁膜により覆われてい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. 上記第１断熱体の体表面側の底面には、上記導体膜の配線部分を含めて生体親和性を有する皮膚接触層が設けられてい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. 上記第１測温回路と上記第２測温回路は、上記導体膜に含まれているバス配線に直列に接続されているとともに、上記各測温回路には、上記温度計にて測温された温度信号の出力をオンオフする選択回路が搭載されてい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. 上記選択回路は、上記第１温度計にて測温された温度信号と上記第２温度計にて測温された温度信号を所定のタイミングで選択的に出力することを特徴とする請求項４に記載の生体データ測定装置。
6. 上記選択回路は、外部からの選択信号により動作するラッチ回路および上記ラッチ回路の出力によりオンオフする半導体スイッチを備え、上記バス配線には、上記温度信号を読み出すためのアナログ線、電源線およびグランド線が含まれており、上記温度計は半導体スイッチを介して上記アナログ線と上記グランド線との間に接続されていることを特徴とする請求項４または５に記載の生体データ測定装置。
7. 上記パッチを複数備え、上記各パッチが上記バス配線を含む上記導体膜を介して直列に接続されていることを特徴とする請求項４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. 上記パッチの個数が偶数個であり、その奇数番目の第１パッチと偶数番目の第２パッチとでは上記断熱材の厚さが異なっていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の生体データ測定装置。
9. 上記パッチの複数個が上記バス配線を含む上記導体膜を介して直列に接続された状態で人体に対する装着ベルトに支持されていることを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項に記載の生体データ測定装置。
10. 上記パッチの複数個が上記バス配線を含む上記導体膜を介して直列に接続された状態で衣服に配置されている請求項４ないし８のいずれか１項に記載されていることを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項に記載の生体データ測定装置。
11. 上記導体膜に、上記アナログ線に連なる第１接続端子、上記電源線に連なる第２接続端子および上記グランド線に連なる第３接続端子を含むコンタクト部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載の生体データ測定装置。
12. 上記コンタクト部が、上記パッチ間に存在する上記導体膜に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の生体データ測定装置。
13. 上記コンタクト部が、上記パッチの上記第２断熱材の上面に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の生体データ測定装置。
14. 上記コンタクト部に対して電気的・機械的に着脱可能であり、上記ラッチ回路に電源とラッチ動作の制御クロックを与えるとともに、上記各温度計より温度信号を収集して所定に処理する信号処理部をさらに備えていることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の生体データ測定装置。
15. 上記信号処理部は、上記第１温度計にて測温される体表面温度をＴｓｋ、上記第２温度計にて測温される上記積層面の温度をＴｓｕｂ、上記第１断熱層の熱抵抗をＲｔｈｉｎｓ、上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈとして、（Ｔｓｋ−Ｔｓｕｂ）／Ｒｔｈｉｎｓ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１４に記載の生体データ測定装置。
16. 上記パッチの個数が偶数個であり、その奇数番目の第１パッチと偶数番目の第２パッチとでは上記断熱材の厚さが異なっており、上記第１パッチの第１温度計にて測定される上記体表面温度をＴｓｋ１、その温度測定部で上記体表面にほぼ垂直に流れる熱流をＩｔｈ１、上記第２パッチの第１温度計にて測定される上記体表面温度をＴｓｋ２、その温度測定部で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体内熱抵抗を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１５に記載の生体データ測定装置。
17. 被測定対象である生体の体表面上に配置される断熱体、上記断熱体の上記体表面側の底面に配置される第１温度計および上記断熱体の上面に配置される第２温度計を有する複数のパッチと、上記各パッチの上記第１温度計と上記第２温度計より温度信号を取得して上記体表面に流れる熱流を求める信号処理手段とを備えていることを特徴とする生体データ測定装置。
18. 上記パッチには上記断熱体の熱抵抗が異なる２種類のパッチＡとパッチＢが含まれ、上記パッチＡと上記パッチＢを交互にマトリクス状に配置してなるＤＨＦ型のセンサーシートを備えていることを特徴とする請求項１７に記載の生体データ測定装置。
19. 上記信号処理手段は、上記センサーシートの底面に配置されている複数の上記第１温度計を一巡するように一つずつ交代的に順次選択して温度信号を得る第１選択回路と、上記センサーシートの上面に配置されている複数の上記第２温度計を一巡するように一つずつ交代的に順次選択して温度信号を得る第２選択回路とを備えていることを特徴とする請求項１８に記載の生体データ測定装置。
20. 上記第１選択回路と上記第２選択回路は、それぞれ複数本のX方向配線とＹ方向配を含むマトリクス配線を有し、上記第１選択回路側のマトリクス配線の交点部分に上記第１温度計が接続され、上記第２選択回路側のマトリクス配線の交点部分に上記第２温度計が接続されることを特徴とする請求項１９に記載の生体データ測定装置。
21. 上記第１温度計と上記第２温度計にはそれぞれダイオードが直列に接続され、選択する交点部分には順方向の電流が流され、その他の非選択の交点部分には順方向の電流が流されないことを特徴とする請求項２０に記載の生体データ測定装置。
22. 上記第１温度計と上記第２温度計として、ダイオードが用いられることを特徴とする請求項２０に記載の生体データ測定装置。
23. 上記断熱材として気体もしくは液体が封入されたセルが用いられることを特徴とする請求項１７ないし２２のいずれか１項に記載の生体データ測定装置。