JP2019211270A - 生体内温度測定装置および生体内温度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】核心部温度をより正確に把握する。【解決手段】生体内温度測定装置を、生体の表皮温度を測定する温度センサ（２０Ｓ）と、前記生体の体表部から放出される熱流束の大きさを測定する熱流束センサ（２０）と、前記熱流束センサの近傍の血流量を測定する血流センサ（３０）と、前記熱流束センサの近傍の血流量と核心部温深度との関係を記憶した記憶部（５０）とを設け、前記記憶部に記憶された前記関係に基づいて前記熱流束センサの近傍の血流量に対応する核心部温深度の補正量を求めるとともに、前記温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記核心部温深度の補正量とから前記生体の核心部温度を算出する。【選択図】 図１

Description

本発明は、生体の核心部温度を測定する生体内温度測定装置および生体内温度測定方法に関する。

生体において、表皮から核心部に向かってある一定の深さを超えると、外気温の変化等に左右されない温度領域が存在する（図１１参照。以下、その部分の温度を「核心部温度」または「深部体温」という。）。核心部温度の変動を計測することは、体内リズムの把握に有用であることが知られている。
核心部温度を測定するにあたり、体内留置といった侵襲的な測定ではなく、経皮的な温度測定法は、手軽で、日常的な体温管理に有用である。

中山昭雄、「新生理科体系 第22巻」、医学書院（1987） 中川慎也 他、「MEMS熱流束センサによるウェアラブル深部体温計の提案」、電気学会論文誌Ｅ、135 巻 (2015) 8 号 p. 343-348

しかしながら、従来の経皮的な体温計測装置では、核心部温度を正確に測定することが困難であった。その理由の一つが、血流によって表皮から核心部温度の温度領域までのみかけの深さが変化して、計測値が変化してしまうからである。

一般に、表皮から核心部温度Ｔｃの温度領域までの深さ（以下、「核心部温深度」ということがある。）は、図１２に示すように、血流量に依存することが知られている（非特許文献１、図５９）。体表部の血流は、真皮層に存在する動静脈吻合（ＡＶＡ：Ａｒｔｅｒｉｏｖｅｎｏｕｓ ａｎａｓｔｏｍｏｓｅｓ）と呼ばれる血管が身体の神経活動によって拡張することで増加する。体表部の血流量が増加すると、核心部の熱エネルギーが血流に乗って表層部へ移動してくるので、表皮から核心部温度Ｔｃの温度領域までのみかけの深さが浅くなる。

一方、経皮的に生体９０の核心部温度Ｔｃを測定するには、例えば、図１３に示すような熱流束センサ２０を用いて、熱流束センサ２０を構成する熱抵抗体２０ｒの上面の温度Ｔｕおよび下面の温度、すなわち表皮温度Ｔｓを測定し、生体９０の皮下組織の熱抵抗の値Ｒｘおよび熱抵抗体２０ｒの上下方向の熱抵抗値Ｒｒから次の（１）式に基づいて核心部温度Ｔｃを算出する（非特許文献２）。

経皮的に生体９０の核心部温度Ｔｃを測定するには、生体９０の皮下組織の熱抵抗の値Ｒｘが必要となるが、体表部の血流量が変化することによって核心部温深度が変化すると、生体９０の皮下組織の熱抵抗の値Ｒｘも変化してしまうので、核心部温度Ｔｃを正確に測定することが困難であった。

そこで、本発明は、経皮的な温度測定法によって核心部温度をより正確に測定することができる生体内温度測定装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明に係る生体内温度測定装置は、生体の表皮温度を測定する温度センサ（２０Ｓ）と、前記生体の体表部から放出される熱流束の大きさを測定する熱流束センサ（２０）と、前記熱流束センサの近傍の血流量を測定する血流センサ（３０）と、前記熱流束センサの近傍の血流量と前記生体の核心部温度に関するパラメータとの関係を記憶した記憶部（５０）と、前記記憶部に記憶された前記関係に基づいて前記熱流束センサの近傍の血流量に対応する前記パラメータの値の補正量を求めるとともに、前記温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記パラメータの値の補正量とから前記生体の核心部温度を算出するように構成された演算回路（４０）とを備える。

本発明に係る生体内温度測定装置において、前記演算回路（４０）は、前記記憶部に記憶された前記関係に基づいて前記熱流束センサの近傍の血流量に対応する前記パラメータの値の補正量を算出する第１算出部（４１）と、前記温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記第１算出部によって算出された前記パラメータの値の補正量とに基づいて、前記生体の核心部温度を算出する第２算出部（４２）とを備えるようにしてもよい。

本発明に係る生体内温度測定装置の一構成例として、前記第２算出部（４２）は、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさから前記生体の表皮と核心部との間の熱抵抗を推定する推定部（４２１）と、前記推定部によって推定された前記熱抵抗を、前記パラメータの値の補正量に基づいて補正する補正部（４２２）と、前記温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記補正部によって補正された熱抵抗とから前記生体の核心部温度を算出する核心部温度算出部（４２３）と
を有するようにしてもよい。

本発明に係る生体内温度測定装置の一構成例として、前記第２算出部は、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさから前記生体の表皮から核心部までの深さ（核心部温深度）を推定する推定部と、前記推定部によって推定された前記生体の表皮から核心部までの深さを、前記パラメータの値の補正量に基づいて補正する補正部と、前記温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記補正部によって補正された前記生体の表皮から核心部までの深さとから前記生体の核心部温度を算出する核心部温度算出部とを有していてもよい。

本発明に係る生体内温度測定装置の一構成例として、前記第２算出部（４２ａ）は、前記温度センサで測定された表皮温度と前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさとから前記生体の核心部温度を推定する推定部（４２１ａ）と、前記推定部によって推定された前記生体の核心部温度を前記第１算出部によって算出された前記パラメータの値の補正量に基づいて補正して前記生体の核心部温度を算出する核心部温度算出部（４２３ａ）とを有するようにしてもよい。

本発明に係る生体内温度測定装置において、前記パラメータは、前記生体の表皮から核心部までの深さ若しくは熱抵抗、または核心部温度とすることができる。

また、本発明に係る生体内温度測定装置において、二以上の前記血流センサを備え、前記演算回路は、二以上の前記血流センサでそれぞれ測定した血流量の代表値を求め、前記血流量の代表値と前記記憶部に記憶された前記関係とに基づいて前記熱流束センサの近傍の血流量に対応する前記パラメータの値の補正量を求めるようにしてもよい。

また、本発明に係る生体内温度測定方法は、生体の表皮温度と前記生体の体表部から放出される熱流束の大きさとを測定するステップと、前記体表部の血流量を測定するステップと、予め用意した、熱流束センサの近傍の血流量と前記生体の核心部温度に関するパラメータとの関係に基づいて、前記熱流束センサの近傍の血流量に対応する前記パラメータの値の補正量を求めるとともに、温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記パラメータの値の補正量とから前記生体の核心部温度を算出するステップとを有する。

本発明によれば、体表部の血流量に応じて生体の核心部温度に関するパラメータの値が補正されるので、経皮的な温度測定法によって核心部温度をより正確に測定することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る生体内温度測定装置の構成を示す図である。 図１は、本発明の第１の実施の形態に係る生体内温度測定装置の構成を示す図である。 図３は、第１の実施の形態に係る生体内温度測定装置における熱流束センサと血流センサとの位置関係を説明する図である。 図４は、血流量と表皮から核心部温度の温度領域までの深さとの関係を示す図である。 図５は、第１の実施の形態に係る生体内温度測定装置の動作を説明するフローチャートである。 図６は、第１の実施の形態に係る生体内温度測定装置による測定結果の一例を示す図である。 図７は、本発明の第２の実施の形態に係る生体内温度測定装置の構成を示す図である。 図８は、熱流束センサと血流センサとの位置関係を説明する図である。 図９は、熱流束センサと血流センサとの位置関係を説明する図である。 図１０は、第２の実施の形態に係る生体内温度測定装置の動作を説明するフローチャートである。 図１１は、生体の皮下組織の温度分布を模式的に説明する図である。 図１２は、表皮から核心部温度の温度領域までの深さと血流量との関係を示す図である。 図１３は、温度センサを含む熱流束センサによる核心部温度の測定を説明するための模式図である。

以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る生体内温度測定装置１は、図１に示すように、シート状の基材８０の上に、熱流束センサ２０と、血流センサ３０と、演算回路４０と、記憶部として機能するメモリ５０と、外部とのＩ／Ｆ回路として機能する通信回路６０と、演算回路４０や通信回路６０等に電力を供給する電池７０とを備えている。

ここで熱流束センサ２０は、単位時間・単位面積当たりの熱の移動を計測するデバイスである。本実施の形態においては、図１３に示すように、熱抵抗体２０ｒの上面と下面とにそれぞれ温度センサ２０ｕと温度センサ２０ｓと有する熱流束センサ２０を用い、生体９０の体表部から放出される熱流束の大きさを測定すると同時に、温度センサ２０ｓで表皮温度Ｔｓを測定することとする。温度センサ２０ｕ、２０ｓとしては、例えば、公知のサーミスタや、熱電対を用いたサーモパイル、温度により音速が変わることを利用した超音波温度計、温度により光吸収率が変わることを利用した赤外線温度センサその他の光温度計などを用いることができる。

血流センサ３０は、熱流束センサ２０の近傍に配置され、生体９０の体表部の血流量を測定するデバイスである。このような血流センサ３０としては、例えば、レーザを皮膚に照射することで皮下組織内の血流量を測定するレーザドップラー血流計その他の光学式血流量センサや、超音波血流計を用いることができる。

メモリ５０は、熱流束センサ２０の近傍、すなわち体表部の血流量と生体の核心部温度Ｔｃに関するパラメータとの関係を記憶している。ここで、生体の核心部温度Ｔｃに関するパラメータは、例えば、生体の表皮から核心部までの深さ（核心部温深度）Ｌや、生体の表皮と核心部との間の皮下組織の熱抵抗Ｒｘ、または核心部温度Ｔｃである。体表部の血流量と生体の核心部温度Ｔｃに関するパラメータとの関係は、テーブルの形式でメモリ５０に記憶しておけばよいが、これを関数として記憶してもよい。
また、メモリ５０は、熱流束センサ２０で測定した結果から推定し、また算出した核心部温度の時系列データ、すなわち、核心部温度とその核心部温度を測定した時刻とが互いに関連づけられた時系列データを記憶する。

演算回路４０は、メモリ５０に記憶された体表部の血流量と生体の核心部温度Ｔｃに関するパラメータとの関係に基づいて、熱流束センサ２０の近傍の血流量に対応するパラメータの値の補正量を求めるとともに、温度センサ２０ｓで測定された表皮温度Ｔｓと、熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさと、パラメータの値の補正量とから生体の核心部温度Ｔｃを算出するように構成されている。

このような演算回路４０は、演算装置とコンピュータ・プログラムとによって構成することができる。例えば、演算回路４０は、メモリ５０に記憶された血流量とパラメータとの関係に基づいて熱流束センサ２０の近傍の血流量に対応するパラメータの値の補正量を算出する第１算出部４１と、温度センサ２０ｓで測定された表皮温度Ｔｓと、熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさと、第１算出部４１によって算出されたパラメータの値の補正量とに基づいて、生体の核心部温度を算出する第２算出部４２とから構成することができる。

本実施の形態に係る生体内温度測定装置１において、例えば、パラメータとして生体の表皮と核心部との間の熱抵抗Ｒｘを採用する場合は、第１算出部４１は、熱流束センサ２０の近傍の血流量に対応する生体の表皮と核心部との間の熱抵抗Ｒｘの補正量ΔＲを算出するように構成する一方、第２算出部４２は、熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさから生体の表皮と核心部との間の熱抵抗Ｒｘを推定する推定部４２１と、この推定部４２１によって推定された熱抵抗Ｒｘを、第１算出部４１によって算出された熱抵抗の補正量ΔＲに基づいて補正する補正部４２２と、温度センサ２０ｓで測定された表皮温度Ｔｓと、熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさと、補正部４２２によって補正された熱抵抗Ｒｘ＋ΔＲとから生体の核心部温度Ｔｃを算出する核心部温度算出部４２３とから構成することができる。

また、パラメータとして核心部温深度Ｌを採用する場合は、第１算出部４１は、熱流束センサ２０の近傍の血流量に対応する核心部温深度Ｌの補正量ΔＬを算出するように構成する一方、推定部４２１を、熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさから生体の表皮から核心部までの深さ（核心部温深度）Ｌを推定するように構成し、補正部４２２を、推定部４２１によって推定された生体の核心部温深度Ｌを、第１算出部４１によって算出された核心部温深度Ｌの補正量ΔＬに基づいて補正するように構成し、核心部温度算出部４２３を、温度センサ２０ｓで測定された表皮温度Ｔｓと、熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさと、補正部４２２によって補正された生体の表皮から核心部までの深さＬ＋ΔＬとから生体の核心部温度Ｔｃを算出するように構成してもよい。

通信回路６０は、演算回路４０によって補正された温度の時系列データを外部に出力したり、エラーが発生したときにアラームを出力したりするためのＩ／Ｆ回路である。このような通信回路６０としては、有線でデータ等を出力する場合は、ＵＳＢその他のケーブルが接続できる出力回路となるが、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等に準拠した無線通信回路を用いることもできる。

シート状の基材８０は、熱流束センサ２０、血流センサ３０、演算回路４０、メモリ５０、通信回路６０および電池７０を載置するための土台として機能する他、これらの要素を電気的に接続する図示しない配線を備えている。生体内温度測定装置１を生体の表皮上に載置することを考えると、シート状の基材８０には、変形可能なフレキシブル基板を用いることが望ましい。
また、図２に示すように、シート状の基材８０の一部には開口８２、８３が設けられており、熱流束センサ２０および血流センサ３０は、これらの開口８２、８３からそれぞれ生体の表皮に接するように、基材８０に載置される。

血流センサ３０によって熱流束センサ２０近傍の体表部の血流量を測定するためには、仮に熱流束センサ２０の熱抵抗体２０ｒが例えば円盤状に形成されていたとすると、熱抵抗体２０ｒの直径Ｒの２倍程度の領域が核心部温度Ｔｃの計測に影響を与えるため、図３に示すように、熱流束センサ２０の熱抵抗体２０ｒの直径Ｒの２倍、すなわち平面視で熱抵抗体２０ｒを中心に直径２Ｒ程度の領域内に血流センサ３０を設置する。１個の熱流束センサ２０に対して血流センサ３０を１個または複数個設けることができるが、本実施の形態においては、１個の熱流束センサ２０に対して血流センサ３０を１個設けるものとする。

［生体内温度測定装置の測定原理］
次に、本実施の形態に係る生体内温度測定装置の測定原理について説明する。
図１３に示すように、生体９０においては、表皮から皮下組織の深さ方向に一定の深さを超えたところに、外気温の変化等に左右されない温度、すなわち、核心部温度の領域が存在し、通常は、核心部温度Ｔｃより表皮温度Ｔｓの方が低く、核心部から表皮に向かって温度勾配が生じている。

経皮的に生体９０の核心部温度Ｔｃを測定するには、皮下組織の熱抵抗の値Ｒｘが必要となることは、（１）式を示して上述したとおりである。
一方、皮下組織の熱抵抗Ｒｘは、表皮から核心部の核心部温度Ｔｃの温度領域までの深さ（核心部温深度）Ｌに比例し、皮下組織の熱伝導率ｋに反比例する。

Ｒｘ＝Ｌ／ｋ（Ｔｃ−Ｔｓ） （２）

熱伝導率ｋは皮下組成によって定まるが、皮下組成は短期的には変化しないため、皮下組織の熱抵抗Ｒｘは表皮から核心部温度Ｔｃの温度領域までの距離Ｌに依存する。上述したように、体表部の血流量によってみかけの核心部温深度が変化するが（図１２）、従来技術においては核心部温度Ｔｃの温度領域までの深さの変化は考慮されていなかった。

そこで、本実施の形態においては、パラメータとして生体の表皮から核心部までの深さ（核心部温深度）Ｌを採用するものとすると、図４に示すような、血流量vbloodとみかけの核心部温深度Ｌとの関係Ｌ＝ｆ（vblood）を予めメモリ５０に記憶しておき、血流量の変化量Δvbloodによって生じる皮下組織の熱抵抗の変化量ΔＲを、この関係Ｌ＝ｆ（vblood）と血流量の変化量Δvbloodとから求まる深さの変化量ΔＬと、皮下組織の熱伝導率ｋとから下記の式に基づいて算出することができる。

ΔＬ＝Δvblood×ｆ（vblood） （３）
ΔＲ＝ΔＬ／ｋ （４）

皮下組織の熱抵抗の変化量ΔＲより、核心部温度Ｔｃの補正量ΔＴｃを次の（５）式に基づいて計算し、核心部温度Ｔｃを（６）式に基づいて補正することができる。

ΔＴｃ＝ΔＲ／Ｒｒ×（Ｔｓ−Ｔｕ） （５）
Ｔｃ＝Ｔｃ＋ΔＴｃ （６）

なお、図４は、血流量vbloodと核心部温深度Ｌとの関係の一例を示している。核心部温深度Ｌは血流量vloodを変数とする関数ｆで表される。

要するに、従来技術においては、血流量vbloodが増加すると熱抵抗Ｒｘを実際よりも大きく計算して核心部温度を高く評価してしまうが、本実施の形態においては、熱抵抗Ｒｘを血流量によって補正することで実際の核心部温度に近づけることができる。

［生体内温度測定装置の測定方法］
次に、本実施の形態に係る生体内温度測定装置の動作について、図５を参照して説明する。
なお、メモリ５０には、実験等により取得された血流量vbloodと見かけの核心部温深度Ｌとの関係Ｌ＝ｆ（vblood）（図４参照。）が、関係式f(vblood)またはテーブルの形式で記憶されているものとする。

まず、熱流束センサ２０の２つの温度センサ２０ｕ、２０ｓを用いて熱抵抗体２０ｒの上面の温度Ｔｕおよび下面の温度、すなわち表皮温度Ｔｓを測定するとともに（ステップＳ１０）、血流センサ３０を用いて体表部の血流量を測定する（ステップＳ２０）。この動作を複数回繰り返したところで熱抵抗体２０ｒの上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓの変動が所定の範囲内に収まっているか否かを判断し（ステップＳ３０）、収まっていなければ（ステップＳ３０：Ｎｏ）熱流束は定常状態にないと判断して、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０〜Ｓ３０を繰り返す。

一方、熱抵抗体２０ｒの上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓの変動が所定の範囲内に収まっていれば（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、熱流束は定常状態にあると判断し、熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさから生体９０の核心部温度の初期値Ｔｃ０を推定する（ステップＳ４０）。具体的には、熱抵抗体２０ｒの上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓと、熱抵抗体２０ｒの熱抵抗Ｒｒと、予め定められた基準となる皮下組織の熱抵抗Ｒｘ０とから、例えば、（１）式に基づいて核心部温度の初期値Ｔｃ０を算出する。

核心部温度Ｔｃの初期値Ｔｃ０が算出された後は、所定の時間間隔で熱抵抗体２０ｒの上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓを測定し（ステップＳ５０）、上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓを測定するごとに、血流センサ３０によって熱流束センサ２０近傍の体表部の血流量vbloodを測定する（ステップＳ６０）。そして、血流量vbloodの変化量Δvbloodを算出し、メモリ５０に記憶された血流量vbloodと見かけの核心部温深度Ｌとの関係Ｌ＝ｆ（vblood）（図４参照。）を用いて、血流量の変化量Δvbloodから皮下組織の表皮と核心部温度Ｔｃの温度領域との間の熱抵抗の変化量ΔＲを求め、この熱抵抗の変化量ΔＲより、核心部温度Ｔｃの補正量ΔＴｃを（５）式に基づいて計算し（ステップＳ７０）、核心部温度Ｔｃを（６）式に基づいて補正する（ステップＳ８０）。
そして終了の指示があるまでは（ステップＳ９０：Ｎｏ）、以上のステップＳ５０〜Ｓ８０を繰り返し、終了の指示があれば（ステップＳ９０：Ｙｅｓ）一連の処理を終了する。

以上のようにして補正された核心部温度Ｔｃの時系列データの一例を図６に示す。
従来のように血流量の変化による皮下組織の熱抵抗の変化量ΔＲを考慮しない場合は、血流が変化したときに、丸印で示すように測定誤差が生じていた。一方、本実施の形態に係る生体内温度測定装置によれば、血流量の変化に伴う核心部温度Ｔｃの変化量ΔＴｃを算出して補正することで、血流変化が起こった際にも精確な核心部温度Ｔｃを取得することが可能である。これによって体内リズムとしての核心部温度Ｔｃの変動をより精確に把握することが可能となる。

［第２の実施の形態］
次に図７ないし図９を参照して、本発明の第２の実施の形態とその変形例について説明する。なお、上述した第１の実施の形態に係る生体内温度測定装置１と共通する構成要素については同一の符号を用い、その詳細な説明は省略する。

本発明の第２の実施の形態に係る生体内温度測定装置１ａは、図７に示すように、基材８０の上に、２つの温度センサ２０ｕ、２０ｓを含む熱流束センサ２０と、２つの血流センサ３０−１、３０−２と、演算回路４０ａと、メモリ５０と、外部とのＩ／Ｆ回路として機能する通信回路６０と、演算回路４０ａや通信回路６０等に電力を供給する電池７０とを備えている。

本実施の形態においては、２個の血流センサ３０−１、３０−２は、熱流束センサ２０の熱抵抗体２０ｒの近傍に配置される。このとき、熱抵抗体２０ｒの直径Ｒの２倍程度の領域が核心部温度Ｔｃの計測に影響を与えることを考慮すれば、図８に示すように、２個の血流センサ３０−１、３０−２は、熱流束センサ２０の熱抵抗体２０ｒの直径Ｒの２倍、すなわち平面視で熱抵抗体２０ｒを中心に直径２Ｒ程度の領域内に設置される。

より具体的には、２個の血流センサ３０−１、３０−２は、図８に示すように、平面視で熱流束センサ２０の熱抵抗体２０ｒを挟んで線対象の位置に配置されるものとするが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、図９に示すように、２個の血流センサ３０−１、３０−２を、平面視で熱流束センサ２０の熱抵抗体２０ｒの中心を通り互いに直交する２つの線上に位置するように配置してもよい。

一方、本実施の形態においては、核心部温度Ｔｃを生体の核心部温度に関するパラメータとして用いることとし、メモリ５０には、予め用意した、血流量vbloodと核心部温度Ｔｃとの関係Ｔｃ＝ｇ（vblood）を記憶させておく。

演算回路４０ａは、第１の実施の形態に係る生体内温度測定装置１の演算回路４０と同様に、メモリ５０に記憶された関係に基づいて熱流束センサ２０の近傍の血流量に対応するパラメータ、すなわち核心部温度Ｔｃの値の補正量を算出する第１算出部４１ａと、温度センサ２０ｓで測定された表皮温度Ｔｓと、熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさと、第１算出部４１ａによって算出された核心部温度Ｔｃの補正量ΔＴｃとに基づいて、生体の核心部温度（Ｔｃ＋ΔＴｃ）を算出する第２算出部４２ａとを備える。

このうち第２算出部４２ａは、温度センサ２０ｓで測定された表皮温度と熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさとから生体９０の核心部温度Ｔｃを推定する推定部４２１ａと、この推定部４２１ａによって推定された生体９０の核心部温度Ｔｃを第１算出部４１ａによって算出されたパラメータの値の補正量に基づいて補正して生体９０の核心部温度（Ｔｃ＋ΔＴｃ）を算出する核心部温度算出部４２３ａとを備えるように構成されている。上述した演算回路４０ａは、演算装置とコンピュータ・プログラムとによって構成することができる。

ここで、本実施の形態に係る生体内温度測定装置１ａが１個の熱流束センサ２０に対して２個の血流センサ３０−１、３０−２を備えていることに伴い、演算回路４０ａの第１算出部４１ａは、血流量の代表値として２個の血流センサ３０−１、３０−２でそれぞれ測定した血流量の平均値を求め、メモリ５０に記憶された関係を用いて、血流量の平均値に対応する核心部温度Ｔｃの補正量ΔＴｃを求めるように構成される。

次に、本実施の形態に係る生体内温度測定装置１ａの動作について図１０を参照して説明する。
まず、熱流束センサ２０の２つの温度センサ２０ｕ、２０ｓを用いて熱抵抗体２０ｒの上面の温度Ｔｕおよび下面の温度、すなわち表皮温度Ｔｓを測定するとともに（ステップＳ１０）、血流センサ３０を用いて体表部の血流量を測定する（ステップＳ２０）。この動作を複数回繰り返したところで熱抵抗体２０ｒの上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓの変動が所定の範囲内に収まっているか否かを判断し（ステップＳ３０）、収まっていなければ（ステップＳ３０：Ｎｏ）熱流束は定常状態にないと判断して、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０〜Ｓ３０を繰り返す。

一方、熱抵抗体２０ｒの上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓの変動が所定の範囲内に収まっていれば（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、熱流束は定常状態にあると判断し、熱流束センサ２０で測定された熱流束の大きさから生体９０の核心部温度の初期値Ｔｃ０を推定する（ステップＳ４０ａ）。具体的には、熱抵抗体２０ｒの上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓと、熱抵抗体２０ｒの熱抵抗Ｒｒと、予め定められた基準となる皮下組織の熱抵抗Ｒｘ０とから、例えば、（１）式に基づいて核心部温度Ｔｃの初期値Ｔｃ０を算出する。

核心部温度Ｔｃの初期値Ｔｃ０が算出された後は、所定の時間間隔で熱抵抗体２０ｒの上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓを測定し（ステップＳ５０）、上面温度Ｔｕおよび表皮温度Ｔｓを測定するごとに、血流センサ３０によって熱流束センサ２０近傍の体表部の血流量vbloodを測定する（ステップＳ６０）。そして、血流量vbloodの変化量Δvbloodを算出し、メモリ５０に記憶された血流量vbloodと核心部温度Ｔｃとの関係Ｔｃ＝ｇ（vblood）を用いて、血流量の変化量Δvbloodから核心部温度Ｔｃの補正量ΔＴｃを計算し（ステップＳ７０ａ）、核心部温度Ｔｃを（６）式に基づいて補正する（ステップＳ８０ａ）。
そして終了の指示があるまでは（ステップＳ９０：Ｎｏ）、以上のステップＳ５０〜Ｓ８０ａを繰り返し、終了の指示があれば（ステップＳ９０：Ｙｅｓ）一連の処理を終了する。

本実施の形態によれば、血流量の変化に伴う核心部温度Ｔｃの補正量ΔＴｃを算出し、表皮温度Ｔｓと熱流束の大きさとに基づいて算出される核心部温度Ｔｃをこの補正量ΔＴｃで補正することで、血流変化が起こった際にも精確な核心部温度Ｔｃを取得することができる。

また、本実施の形態によれば、複数の血流センサを用いることによって熱流束センサの近傍の血流量を精度よく計測することができるので、血流量に応じた補正量の算出精度が上がり、核心部温度をより正確に把握することが可能となる。

なお、本実施の形態においては、２個の血流センサ３０−１、３０−２を用いることとしたが、３個以上の血流センサを用いてもよいことは言うまでもない。
また、複数の血流センサでそれぞれ測定した血流量の代表値としては、これらの血流量の平均値を用いることができるが、平均値に代えて、最大値や最小値、または３個以上の血流センサを用いた場合は、これらの加えて中央値等を用いてもよい。

１、１ａ…生体内温度測定装置、２０…熱流束センサ、２０ｕ、２０ｓ…温度センサ、２０ｒ…熱抵抗体、３０…血流センサ、４０…演算回路、５０…メモリ、６０…通信回路、７０…電池、８０…基材、９０…生体。

Claims (8)

1. 生体の表皮温度を測定する温度センサと、
   前記生体の体表部から放出される熱流束の大きさを測定する熱流束センサと、
   前記熱流束センサの近傍の血流量を測定する血流センサと、
   前記熱流束センサの近傍の血流量と前記生体の核心部温度に関するパラメータとの関係を記憶した記憶部と、
   前記記憶部に記憶された前記関係に基づいて前記熱流束センサの近傍の血流量に対応する前記パラメータの値の補正量を求めるとともに、前記温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記パラメータの値の補正量とから前記生体の核心部温度を算出するように構成された演算回路と
   を備える生体内温度測定装置。
2. 請求項１に記載された生体内温度測定装置において、
   前記演算回路は、
   前記記憶部に記憶された前記関係に基づいて前記熱流束センサの近傍の血流量に対応する前記パラメータの値の補正量を算出する第１算出部と、
   前記温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記第１算出部によって算出された前記パラメータの値の補正量とに基づいて、前記生体の核心部温度を算出する第２算出部と
   を備えることを特徴とする生体内温度測定装置。
3. 請求項２に記載された生体内温度測定装置において、
   前記第２算出部は、
   前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさから前記生体の表皮と核心部との間の熱抵抗を推定する推定部と、
   前記推定部によって推定された前記熱抵抗を、前記パラメータの値の補正量に基づいて補正する補正部と、
   前記温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記補正部によって補正された熱抵抗とから前記生体の核心部温度を算出する核心部温度算出部と
   を有することを特徴とする生体内温度測定装置。
4. 請求項２に記載された生体内温度測定装置において、
   前記第２算出部は、
   前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさから前記生体の表皮から核心部までの深さを推定する推定部と、
   前記推定部によって推定された前記生体の表皮から核心部までの深さを、前記パラメータの値の補正量に基づいて補正する補正部と、
   前記温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記補正部によって補正された前記生体の表皮から核心部までの深さとから前記生体の核心部温度を算出する核心部温度算出部と
   を有することを特徴とする生体内温度測定装置。
5. 請求項２に記載された生体内温度測定装置において、
   前記第２算出部は、
   前記温度センサで測定された表皮温度と前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさとから前記生体の核心部温度を推定する推定部と、
   前記推定部によって推定された前記生体の核心部温度を前記第１算出部によって算出された前記パラメータの値の補正量に基づいて補正して前記生体の核心部温度を算出する核心部温度算出部と
   を有することを特徴とする生体内温度測定装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載された生体内温度測定装置において、
   前記パラメータは、前記生体の表皮から核心部までの深さ若しくは熱抵抗、または核心部温度である
   ことを特徴とする生体内温度測定装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載された生体内温度測定装置において、
   二以上の前記血流センサを備え、
   前記演算回路は、二以上の前記血流センサでそれぞれ測定した血流量の代表値を求め、前記血流量の代表値と前記記憶部に記憶された前記関係とに基づいて前記熱流束センサの近傍の血流量に対応する前記パラメータの値の補正量を求める
   ことを特徴とする生体内温度測定装置。
8. 生体の表皮温度と前記生体の体表部から放出される熱流束の大きさとを測定するステップと、
   前記体表部の血流量を測定するステップと、
   予め用意した、熱流束センサの近傍の血流量と前記生体の核心部温度に関するパラメータとの関係に基づいて、前記熱流束センサの近傍の血流量に対応する前記パラメータの値の補正量を求めるとともに、温度センサで測定された表皮温度と、前記熱流束センサで測定された熱流束の大きさと、前記パラメータの値の補正量とから前記生体の核心部温度を算出するステップと、
   を有する生体内温度測定方法。