JP6278402B2 - 電子体温計 - Google Patents

Description

本発明は、電子体温計に関する。

一般に、電子体温計においては、実測値が所定値以上、かつ温度上昇率が所定値以上になった時を予測演算の起点とし、平衡温度の予測値の変動が所定値以内になった時を予測成立点とする（特許文献１参照）。予測式は、例えば、予測値をＹ、実測値をＴ、上乗値をＵとすると、Ｙ＝Ｔ＋Ｕで与えられる。上乗値Ｕは、例えば、ｔを予測起点からの経過時間とすると、Ｕ＝ａ_１×ｄＴ／ｄｔ＋ｂ_１、あるいはＵ＝（ａ_２×ｔ＋ｂ_２）×ｄＴ＋（ｃ_２×ｔ＋ｄ_２）に従って計算されうる。ここで、ａ_１、ｂ_１、ａ_２、ｂ_２、ｃ_２、ｄ_２は、予め設定される係数である。

想定される被験者の特性を複数の群に分け、群ごとに予測値Ｙの計算式（予測式）、より具体的には、予測値Ｙ＝Ｔ＋Ｕにおける上乗値Ｕを計算するための式の係数を定めることもなされている。このような方式では、実測値に基づいて被験者の現在の状態が属する群を複数の群の中から選択し、その群に対応する式に従って上乗値Ｕを計算する。

特開２００７−２４５３１号公報

電子体温計において温度センサによる実測値が異常な変化をした場合には、被計測部位の実際の温度とはかなり異なる予測値が出力されうる。実測値が異常な変化をする場合の例としては、体動によって温度センサを挟む力が急に強くなった場合や、被験者が意識的に、あるいは無意識に温度センサを挟む力を強めた場合などを挙げることができる。また、温度センサを挟む力が緩くて温度センサの位置がずれた場合や、検温開始直後に温度センサの位置を直すなど、温度センサの位置がずれることにより、実測値が異常な変化をする場合もある。例えば、被験者が発熱状態である場合には、意識がもうろうとして温度センサの挟みこみが弱くなったり、子供の場合は、検温を嫌がって暴れたりすることで、温度センサの位置ずれが通常の検温よりも起きやすい。

本発明は、例えば、温度センサを挟む力の変化や温度センサの位置の変化などによる計測誤差を抑えることを目的とする。

本発明の１つの側面は、温度センサによる被計測部位の温度の実測値に基づいて平衡温度を予測する電子体温計に係り、該電子体温計は、前記実測値と、前記実測値の経時変化に従って決定される値と、に基づいて平衡温度の予測値を決定する処理を実行する処理部を備え、前記処理は、前記実測値の２次微分値が閾値より大きい場合に、前記実測値の経時変化に従って決定される前記値を補正した後に平衡温度の予測値を決定する処理を含む。

本発明によれば、温度センサを挟む力の変化や温度センサの位置の変化などによる計測誤差を抑えることができる。

本発明の一実施形態の電子体温計の外観を示す図。 本発明の一実施形態の電子体温計のブロック図。 本発明の一実施形態における群分けを示す図。 温度センサを挟む力が一定の場合の平衡温度の予測を例示する図。 従来の電子体温計において温度センサを挟む力が計測中に強くなった場合の平衡温度の予測を例示する図。 温度センサを挟む力が計測中に強くなったことを検出する原理を説明する図。 温度センサを挟む力が計測中に強くなったことを検出する原理を説明する図。 電子体温計の処理部による平衡温度の予測に関する処理を例示する図。 本発明の一実施形態の電子体温計において温度センサを挟む力が計測中に強くなった場合の平衡温度の予測を例示する図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１には、本発明の一実施形態の電子体温計１の外観が示されている。電子体温計１は、本体ケース２の先端に金属キャップ３を有する。金属キャップ３が設けられた部分は、被計測部位と接触する測温部である。本体ケース２の１つの面には、表示部３０が配置されている。

図２には、電子体温計１のブロック図が示されている。電子体温計１は、温度センサ１０と、処理部２０と、表示部３０と、ブザー４０と、不図示の電源部および電源スイッチとを含む。温度センサ１０は、金属キャップ３の内側に配置された測温素子としてのサーミスタ１２と、サーミスタ１２の抵抗値を温度データに変換して処理部２０に提供する回路（不図示）とを含む。温度データは、温度を示すデータを意味する。以下の説明における温度の実測値は、温度データが示す温度の値を意味する。

処理部２０は、温度センサ１０による被計測部位（典型的には、人の脇の下や口腔内）の温度の実測値（温度データ）に基づいて平衡温度を予測する処理を実行する。平衡温度とは、被計測部位の温度とサーミスタ１２の温度とが平衡状態に達したときの温度、つまり、被計測部位の温度を意味する。サーミスタ１２の温度が平衡温度に達する前において温度センサ１０によって計測される被計測部位の温度の実測値は、平衡温度よりも低い温度を示す。

処理部２０は、例えば、ＣＰＵ２２と、メモリ２４とを含む。メモリ２４は、制御プログラム２６を格納した不揮発性メモリおよび演算処理用のＲＡＭを含む。ＣＰＵ２２は、制御プログラム２６に基づいて動作し、これによって処理部２０の機能が実現される。

表示部３０は、処理部２０によって予測された平衡温度（つまり、被計測部位の温度の予測値）などを処理部２０からの指令に従って表示する。ブザー４０は、温度の予測の終了時やエラーの発生時に、そのことを処理部２０からの指令に従って報知する。

以下、電子体温計１における平衡温度の予測方法の基本原理を説明する。電子体温計１は、温度センサ１０における被計測部位の温度の実測値が所定値以上、かつ温度上昇率が所定値以上になった時を予測演算の起点とし、平衡温度の予測値の変動が所定値以内になった時を予測成立点とする。予測式（予測モデル）は、例えば、予測値をＹ、実測値をＴ、上乗値をＵとすると、Ｙ＝Ｔ＋Ｕで与えられる。上乗値Ｕは、例えば、ｔを予測起点からの経過時間とすると、Ｕ＝ａ_１×ｄＴ／ｄｔ＋ｂ_１、あるいはＵ＝（ａ_２×ｔ＋ｂ_２）×ｄＴ＋（ｃ_２×ｔ＋ｄ_２）に従って計算されうる。ここで、ａ_１、ｂ_１、ａ_２、ｂ_２、ｃ_２、ｄ_２は、予め設定される係数である。また、一例において、ｄＴは、過去５秒間における温度上昇量であり、ｄｔは、５秒間である。上乗値Ｕは、実測値Ｔの経時変化に従って決定される値の一例である。

本実施形態では、想定される被計測部位（被験者）の特性を複数の群に分け、群ごとに予測値Ｙの計算式（予測式）、より具体的には、予測値Ｙ＝Ｔ＋Ｕにおける上乗値Ｕを計算するための式の係数が定められている。処理部２０は、実測値Ｔに基づいて被計測部位の現在の状態が属する群を複数の群の中から選択し、その群に対応する予測式（予測モデル）に従って上乗値Ｕを計算する。

図３には、温度計測の開始時（ｔ＝０）（予測起点）からの経過時間が１５〜２０秒の間における温度の上昇値（横軸）と、温度の計測の開始時からの経過時間が２０秒における温度の実測値と、に応じて分類される１２個の群が例示されている。第１群（図３では、「１群」と標記されている。他の群も同様）は、最も熱応答の早い群であり、最初の温度は高いがすぐに上昇が収まる群である。第８群は最も熱応答の遅い群で、最初の温度は低いが温度上昇が遅くまで続く群である。第２群から第７群は、第１群と第８群との間の群である。第９群および第１０群は、通常の実測値変化から大きく外れている群であり、実測値がこれらの群に分類された場合には、例えば予測不可としてエラー終了するように構成してもよいし、予測を行わず実測値の表示を行うように構成してもよい。また、第１１群および第１２群は、２０秒時に体温が３６．５度以上となっている群、即ち、発熱状態であることを意味する群であり、有熱群と呼ばれうる。

図４には、温度センサ１０を挟む力が一定の場合の平衡温度の予測が例示されている。前述のように、平衡温度の予測値Ｙは、Ｙ＝Ｔ＋Ｕの式で与えられる。温度センサ１０における被計測部位の温度の実測値が所定値（例えば、３０℃）以上、かつ温度上昇率が所定値（例えば、０．０３℃／０．５秒）以上になった時が予測演算の起点（即ちｔ＝０とし）とされる。予測起点（ｔ＝０）から所定時間（この例では２０秒間）が経過するまでは、被計測部位の状態が属する群を決定する群決定区間である。群決定区間では、図３に例示された複数の群のいずれに被計測部位の状態が属するかが実測値Ｔに基づいて決定される。

群が決定されることは、それに対応する予測式（予測モデル）が決定されることを意味し、以降の予測成立待ち区間では、実測値Ｔに対して、決定された予測式に従って決定される上乗値Ｕが加算されて、予測値Ｙが決定される。そして、随時更新される予測値Ｙの変動が所定値以内になった時点で予測が成立したものと判断され、最終的な予測値Ｔが決定される。

図５には、従来の電子体温計において温度センサを挟む力が計測中に強くなった場合の平衡温度の予測が例示されている。この例では、群決定区間において決定された予測式（予測モデル）とはかなり異なるカーブで実測値Ｔが変化し、また、その実測値Ｔに基づいて当該予測式に従って決定される上乗値Ｕがその実測値Ｔに加算されて予測値Ｙが決定される。したがって、予測値Ｙは、平衡温度（被計測部位の実際の温度）を大幅に上回る値となりうる。また、群決定区間で実測値Ｔが異常な変化をした場合には、特性の異なる群に誤判定され、予測値Ｙが異常な値になることもある。本実施形態は、このような計測誤差を抑えるものである。

図６、７を参照しながら、温度センサを挟む力が計測中に強くなったことを検出する原理を説明する。ここで、図６、７には、温度センサ１０によって得られる温度データの１次微分値および２次微分値の経時変化が示されている。図６は、温度センサを挟む力が一定の場合における温度データの１次微分値および２次微分値の変化が例示されている。図７は、温度センサを挟む力が計測中に強くなった場合における温度データの１次微分値および２次微分値の変化が例示されている。

図６、７の横軸は、図４、５と同様の経過時間ｔである。１次微分値は、例えば、過去５秒間における温度データの変化量である。２次微分値は、例えば、過去１秒間における１次微分値の変化量である。一例において、温度データは０．５秒のサンプリング間隔で更新され、１次微分値および２次微分値も０．５秒の間隔で更新されうる。

図６に例示されるように、温度センサ１０を挟む力が一定の場合には、温度データの２次微分値が所定の閾値（例えば、０）を超えないが、図７に例示されるように、温度センサを挟む力が計測中に強くなった場合には、温度データの２次微分値が所定の閾値（例えば、０）を超えうる。そこで、本実施形態では、温度データの２次微分値を監視することによって、温度センサを挟む力が計測中に強くなったことを検出し、これが検出された場合には、上乗値Ｕを補正することによって予測値Ｙを補正する。

図８には、電子体温計１の処理部２０による平衡温度の予測（つまり、被計測部位の温度の予測）に関する処理が例示されている。図８に例示された処理は、処理部２０において、制御プログラム２６に基づいてＣＰＵ２２によって実行される。ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ２８、Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４は、一般的な処理であり、ステップＳ１８、Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６が本実施形態に特有の処理である。

まず、ステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４における処理について説明する。ステップＳ１０において不図示の電源スイッチがオンされる。その後、ステップＳ１２では、温度センサ１０が所定の測定部位に装着されたかどうかを判断するための予備計測が実行される。この予備計測では、温度センサ１０における被計測部位の温度の実測値（例えば、０．５秒間隔でサンプリング）が所定値（例えば、３０℃）以上、かつ温度上昇率が所定値（例えば、０．０３℃／０．５秒）以上になった時に温度センサ１０が所定の測定部位に装着されたと見做し、この時点を予測演算の起点とし（即ちｔ＝０とし）、本計測に移行する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４では、本計測が開始され、予測演算の起点から所定の時間後、群分けが実行される。即ち、図３に例示される複数の群のうちのいずれの群に被計測部位の特性が属するかが決定される。各群には、前述のように予測式（予測モデル）が対応付けられているので、以降の本計測で使用される予測式（予測モデル）の決定を意味する。ステップＳ１４における処理は、図４、５における群決定区間における処理を含む。

ステップＳ１６では、温度センサ１０による実測値（温度データ）の１次微分値が計算され、ステップＳ２８において、ステップＳ１４で決定された予測式に従って予測値Ｙが計算される。ここで、予測式は、前述のように、以下のとおりでありうる。一例において、ｄＴは、過去５秒間における温度上昇量であり、ｄｔは、５秒間である。

Ｙ＝Ｔ＋Ｕ、
Ｕ＝ａ_１×ｄＴ／ｄｔ＋ｂ_１、あるいはＵ＝（ａ_２×ｔ＋ｂ_２）×ｄＴ＋（ｃ_２×ｔ＋ｄ_２）
この予測式において、上乗値Ｕは、多項式に従って決定され、該多項式は、実測値Ｔ（温度データ）の１次微分値（ｄＴ／ｄｔあるいはｄＴ）を含む項を有する。なお、ｄＴは、時間差分ｄｔで除されていないが、時間差分ｄｔは、定数であるので、ｄＴも実測値Ｔの１次微分と見做すことができる。

ステップＳ３０では、平衡温度の予測値Ｙの変動（前回の計算時からの差分）が所定値以内であるかどうかを確認し、予測値Ｙの変動が所定値以内であれば、予測が成立したものと判断し、ステップＳ３２において、本計測が終了する（即ち、予測値が被計測部位の温度として確定される）。そして、ステップＳ３４では、予測値Ｙが表示部３０に表示される。

以下、ステップＳ１８、Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２８における処理について説明する。ステップＳ１８では、実測値Ｔ（温度データ）の２次微分値が計算される。実測値Ｔの２次微分値は、例えば、ステップＳ１６で計算された１次微分値に基づいて計算することができる。より具体的な例においては、実測値Ｔの２次微分値として、ステップＳ１６で計算された１次微分値の過去１秒間における変化量が計算される。

ステップＳ２０では、現在時刻（現在の経過時間ｔ）が補正区間内であるかどうかが判断される。ここで、補正区間は、予測値Ｙを補正する必要があるかどうかが判定され、補正の必要がある場合に予測値Ｙが補正される時間区間である。現在時刻が補正区間内である場合は、ステップＳ２２に進み、そうでない場合には、ステップＳ２８に進む。補正区間は、例えば、予測成立待ち区間またはその一部とされうる。

ステップＳ２２では、ステップＳ１８で計算された２次微分値が図７を参照して説明された閾値より大きいかどうかが判定される。具体的には、ステップＳ１８で計算された２次微分値が閾値より大きい場合には、温度センサ１０を挟む力が計測中に強くなったと判断し、ステップＳ２４に進み、そうでない場合には、温度センサ１０を挟む力が変化していない（つまり、温度の計測が正常である）と判断し、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２４では、ステップＳ１４で決定された群が有熱群であるかどうか、つまり、ステップＳ１４で決定された予測モデルが、発熱状態である場合に選択されるべき予測モデル（発熱時予測モデル）であるかどうかが判定される。そして、ステップＳ１４で決定された群が有熱群である場合にはステップＳ２８に進み、そうでない場合にはステップＳ２６に進む。ここで、ステップＳ１４で決定された群が有熱群である場合にステップＳ２８に進むことは、２次微分値が閾値より大きい場合であっても被験者が発熱状態である場合には、予測値Ｙの補正を行わないことを意味する。これは、被験者が発熱状態である場合には、実際の温度よりも高い温度が予測されても、それによる影響は少ないからである。また、発熱時予測モデルでは、温度センサを挟む力が計測中に強くなったり、温度センサの位置がずれたりすることによる予測誤差が比較的小さい。

ステップＳ２６では、予測値Ｙを補正するために、ステップＳ１６で計算された１次微分値が補正される。この補正は、例えば、ステップＳ１６で計算された１次微分値を所定値で置き換えることにより、または、ステップＳ１６で計算された１次微分値に所定値を乗じることにより、なされうる。１次微分値を補正するための所定値は、群ごとに定められていてもよいし、複数の群に対して共通に定められていてもよい。また、１次微分値を補正するための所定値は、ステップＳ２２で計算された２次微分値と閾値との差に基づいて決定されてもよい。また、１次微分値を補正するための所定値は、多数の被験者に対する試験を通して、予測値Ｙの誤差が小さくなるように、決定されうる。

ステップ２６の後にステップＳ２８が実行される場合には、ステップＳ２８において、補正された１次微分値に基づいて上乗値Ｕが計算され、その上乗値Ｕに基づいて予測値Ｙが計算される。つまり、ステップ２６の後にステップＳ２８が実行されることは、予測値Ｙが補正されることを意味する。図９には、本実施形態の電子体温計１において温度センサ１０を挟む力が計測中に強くなった場合の平衡温度の予測が例示されている。実測値Ｔが急に増加したときに予測値Ｙは、平衡温度を超えるが、その後、補正がなされることによって予測値Ｙが平衡温度に近づいている。

上乗値Ｕを補正することによって予測値Ｙが補正された場合、ステップＳ３２において予測値Ｙを表示部３０に表示する際に、そのことを示す情報を表示部３０および／またはブザー４０のような出力部に出力させてもよい。例えば、表示部３０に表示される温度を点滅表示としたり、補正がなされたことを示すマークを表示したり、ブザー４０から特別な音を出力することが有効である。

ステップＳ２０、Ｓ２４は必ずしも必要はない任意的なステップである。また、予測値Ｙの補正は、１次微分値を補正することによってなされるのではなく、１次微分値に基づいて計算された上乗値Ｕを補正することによってなされてもよい。

１：電子体温計、２：本体ケース、３：金属キャップ

Claims (6)

1. 温度センサによる被計測部位の温度の実測値に基づいて平衡温度を予測する電子体温計であって、
   前記実測値と、前記実測値の経時変化に従って決定される値と、に基づいて平衡温度の予測値を決定する処理を実行する処理部を備え、
   前記処理は、前記実測値の２次微分値が閾値より大きい場合に、前記実測値の経時変化に従って決定される前記値を補正した後に平衡温度の予測値を決定する処理を含む、
   ことを特徴とする電子体温計。
2. 前記実測値の経時変化に従って決定される前記値は、上乗値であり、前記処理部は、前記実測値と前記上乗値とを加算して平衡温度の予測値を決定する処理を実行し、
   前記処理は、前記実測値の２次微分値が閾値より大きい場合に、前記上乗値を補正した後に平衡温度の予測値を決定する処理を含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子体温計。
3. 前記上乗値は、多項式に従って決定され、前記多項式は、前記実測値の１次微分値を含む項を有し、前記処理部は、前記実測値の２次微分値が前記閾値より大きい場合に、前記実測値の１次微分値を所定値で置き換えた後に前記多項式に従って前記上乗値を計算する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子体温計。
4. 前記処理部は、前記上乗値を補正した場合に、そのことを示す情報を出力部に出力させる、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の電子体温計。
5. 前記処理部は、所定の時間区間において前記実測値の２次微分値が前記閾値より大きいかどうかの判定を開始する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子体温計。
6. 前記処理部は、前記実測値に基づいて複数の予測モデルから選択される予測モデルに基づいて前記実測値の経時変化に従って決定される前記値を決定し、前記複数の予測モデルは、被計測部位が発熱状態である場合に選択されるべき発熱時予測モデルを含み、
   前記処理部は、前記実測値に基づいて前記発熱時予測モデルが選択された場合には、前記実測値の２次微分値が前記閾値より大きい場合であっても、前記実測値の経時変化に従って決定される前記値を補正しない、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電子体温計。