JP6539394B1 - 温度刺激装置及び感覚閾値の計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安全で定量的な皮膚感覚検査を実現することができる温度刺激装置及び感覚閾値
の計測方法を提供する。
【解決手段】プローブ１０は、一列に並べて配置された刺激面１１ａ〜１１ｄを備える。
温度調整素子１２ａ〜１２ｄは、刺激面１１ａ〜１１ｄのそれぞれに設けられ、各刺激面
１１ａ〜１１ｄの温度を上昇又は下降させる。準備部２３は、温度調整素子１２ａ〜１２
ｄを制御することにより刺激面１１ａ〜１１ｄのそれぞれの温度を基準温度に一致させる
。温度制御部２４は、少なくとも、刺激面１１ａ、１１ｃに対応する温度調整素子１２ａ
、１２ｃを制御することにより、刺激面１１ａ、１１ｃと、刺激面１１ｂ、１１ｄとの温
度差が次第に増大する状態を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、皮膚面に接触させた刺激面の温度を変化させることで、被験者に痛覚を生じ
させる温度刺激装置及び感覚閾値の計測方法に関する。

従来、線維筋痛症等の慢性疼痛のような疾患における痛みの評価や、脳障害、脊髄損傷
、糖尿病等に伴う感覚障害の評価では、痛覚、温度覚、触覚、振動覚等の皮膚感覚の検査
が行われている。このような検査では、定量的でより再現性の高い検査の実現が求められ
ている。

例えば、非特許文献１は、この種の検査として、特定の温度から温度を上昇させ、被験
者が温覚を自覚する温度の計測を複数回繰り返す温覚検査の後、特定の温度から温度を下
降させ、被験者が冷覚を自覚する温度の計測を複数回繰り返す冷覚検査を行う構成を開示
している。また、特定の温度から温度を上昇させ、被験者が温覚を自覚する温度を計測し
た後、温度を下降させて被験者が冷覚を自覚する温度を計測し、その後、温度上昇させ、
被験者が温覚を自覚する温度を計測する、という温度上昇、温度下降を複数回繰り返して
、被験者が温覚又は冷覚を自覚した温度を複数回取得する構成を開示している。

なお、被験者が温覚を自覚した状態でさらに高い温度の熱刺激が付与された場合や、被
験者が冷覚を自覚した状態でさらに低い温度の熱刺激が付与された場合、被験者は痛覚を
自覚するようになる。そのため、被験者が痛覚を自覚した温度を取得することで痛覚を定
量的に評価することができる。

一方、近年、サーマルグリル錯覚（Thermal grill illusion）が痛覚を生じさせる手法
として利用されている（例えば、特許文献１、非特許文献２等）。サーマルグリル錯覚と
は、温熱刺激と冷熱刺激とを被験者の皮膚面において近接する部位に付与した際に、被験
者がその部位に痛覚を自覚する現象であり、皮膚面に損傷を与えない温度の熱刺激であっ
ても痛覚を生じさせることができる。

特開２０１４−１１７３９５公報

R.Rolke et al., "Quantitative sensory testing: a comprehensive protocol for clinical trials", European Journal of Pain, 10(2006), 77-88 坂口正道、"サーマルグリル錯覚提示"、［online］、名古屋工業大学 電気・機械工学科／専攻 バーチャルリアリティ&メカトロニクス研究室、［平成３０年６月１３日検索］、インターネット〈URL：http://vrmech.web.nitech.ac.jp/research.html〉

しかしながら、上述のような、温覚を自覚した状態でさらに高い温度の熱刺激の付与す
る手法や、冷覚を自覚した状態でさらに低い熱刺激を付与する手法による痛覚の評価では
、例えば、被験者の痛覚に障害が生じている場合には、被験者が痛覚を自覚したときに、
検査部位の皮膚面に損傷を与えてしまう可能性がある。

一方、上述のサーマルグリル錯覚を利用して痛覚を生じさせる手法は、ゲーム等のイン
ターフェイスへの応用が検討されているが、定量的な皮膚感覚の検査への応用は検討され
ていないのが現状である。

本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、皮膚感覚検査において、
より安全で定量的な検査を実現することができる温度刺激装置及び感覚閾値の計測方法を
提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、被験者の皮膚面に接触し、痛覚を生じさせる温度刺激装置を前提としている。そして、本発明に係る温度刺激装置は、隣り合う状態で配置された少なくとも２つの刺激面、温度調整素子、準備部、及び温度制御部を備える。温度調整素子は、刺激面のそれぞれに設けられ、各刺激面の温度を上昇又は下降させる。準備部は、温度調整素子を制御することにより刺激面のそれぞれの温度を基準温度に一致させる。温度制御部は、隣り合う２つの刺激面の少なくとも一方の刺激面に対応する温度調整素子を制御することにより、当該２つの刺激面の温度差が次第に増大する状態にする。当該構成において、温度制御部は、隣り合う２つの刺激面の温度差を増大させる動作を繰り返すことにより一連の複数の痛覚刺激を生成し、かつ、当該一連の複数の痛覚刺激において、隣り合う痛覚刺激では隣り合う２つの刺激面の温度の高低関係を逆転させる。

この温度刺激装置では、隣り合う状態で配置された少なくとも２つの刺激面の温度差に
起因するサーマルグリル錯覚を利用して被験者に痛覚を生じさせるため、被験者の検査部
位に損傷を与える可能性が低い状態で、定量的な感覚検査を実現することができる。

温度制御部は、隣り合う２つの刺激面の温度差を変化させる際に、当該２つの刺激面の一方の温度を上昇させるとともに、当該２つの刺激面の他方の温度を下降させる構成を採用することができる。当該構成において、被験者が痛覚を自覚した旨を入力する入力部をさらに備え、入力部を通じて被験者による入力がなされる都度、温度制御部が刺激面のそれぞれについて温度上昇と温度下降とを切り替える構成を採用することもできる。あるいは、被験者が痛覚を自覚した旨を入力する入力部をさらに備え、入力部を通じて被験者による入力がなされる都度、準備部が隣り合う２つの刺激面のそれぞれの温度を基準温度に一致させ、かつ、隣り合う２つの刺激面のそれぞれの温度が基準温度になった後、温度制御部が当該２つの刺激面の温度差を増大させる動作を開始する構成を採用することもできる。

さらに、温度制御部が、隣り合う２つの刺激面の温度差を増大させる動作を任意のタイミングで開始する構成を適宜採用することもできる。

また、入力部を備える構成では、刺激面のそれぞれの温度を取得する温度取得部と、被
験者が痛覚を自覚した時点における、隣り合う２つの刺激面の温度差を感覚閾値として算
出する演算部とをさらに備える構成を採用することもできる。なお、準備部における基準
温度は、被験者の皮膚面の温度とすることもできる。

加えて、他の観点では、本発明は、被験者の皮膚面の検査部位に痛覚を生じさせた際の感覚閾値の計測方法を提供することもできる。すなわち、本発明に係る感覚閾値の計測方法では、まず、検査部位に、隣り合う状態で配置された少なくとも２つの刺激面が当接される。次いで、刺激面のそれぞれの温度が基準温度に一致する状態に調整される。その後、隣り合う２つの刺激面の少なくとも一方の刺激面について、当該刺激面の温度を上昇又は下降させる温度調整素子を制御することにより、隣り合う２つの刺激面の温度差が次第に増大する動作を繰り返すことで一連の複数の痛覚刺激が生成される。そして、被験者が痛覚を自覚した時点における、隣り合う２つの刺激面の温度差が感覚閾値として算出される。当該構成において、一連の複数の痛覚刺激における、隣り合う痛覚刺激では、隣り合う２つの刺激面の温度の高低関係が逆転している。

本発明に係る温度刺激装置及び感覚閾値の計測方法によれば、被験者の検査部位に損傷
を与える可能性が低い状態で定量的な感覚検査を実現することができる。

本発明の一実施形態における温度刺激装置の構成を示す概略構成図 本発明の一実施形態における温度刺激装置が備えるプローブの構成を示す概略構成図 本発明の一実施形態における熱刺激を例示する模式図 本発明の一実施形態における感覚閾値の計測方法の一例を示すフロー図 本発明の一実施形態における熱刺激を例示する模式図 本発明の一実施形態における感覚閾値の計測方法の一例を示すフロー図 本発明の一実施形態における熱刺激を例示する模式図 本発明の一実施形態における熱刺激を例示する模式図 本発明の一実施形態における感覚閾値の計測方法の一例を示すフロー図 本発明の一実施形態における熱刺激を例示する模式図 本発明の一実施形態における感覚閾値の計測方法の一例を示すフロー図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながらより詳細に説明する。図１は、
本発明の一実施形態における温度刺激装置の構成を示す概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態の温度刺激装置１００は、刺激面１１（１１ａ〜１１ｄ
）を備えるプローブ１０と本体２０とを備え、刺激面を通じて被験者の皮膚面の検査部位
（以下、単に、検査部位ともいう。）に対して熱刺激を付与する。

本実施形態では、プローブ１０は、直線状に配置された４つの矩形状の刺激面１１ａ、
１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを備える。刺激面１１ａ〜１１ｄの温度を制御することにより、
サーマルグリル錯覚が実現される。この例では、刺激面１１ｂを挟む状態で刺激面１１ｂ
の両側に配置された刺激面１１ａ及び刺激面１１ｃが、同一の温度状態に制御される。ま
た、刺激面１１ｃを挟む状態で、刺激面１１ｃの両側に配置された刺激面１１ｂ及び刺激
面１１ｄが、同一の温度状態に制御される。

図２は、温度刺激装置１００が備えるプローブ１０の構成をより詳細に示す図である。
図２に示すように、プローブ１０は、刺激面１１ａ〜１１ｄに加えて、温度調整素子１２
（１２ａ〜１２ｄ）、温度センサ１３（１３ａ〜１３ｄ）、冷却ユニット１４（１４ａ〜
１４ｄ）及び伝熱板１５（１５ａ〜１５ｄ）を備える。本実施形態では、刺激面１１ａ〜
１１ｄのそれぞれに、温度調整素子１２ａ〜１２ｄ、温度センサ１３ａ〜１３ｄ、冷却ユ
ニット１４ａ〜１４ｄのそれぞれが対応して設けられている。図２に示すように、刺激面
１１ａ〜１１ｄには、それぞれ同一の温度制御機構が採用されているため、ここでは、刺
激面１１ａを例として、プローブ１０の構成について説明する。

本実施形態では、温度調整素子１２ａはペルチェ素子により構成されている。特に限定
されないが、本実施形態では、図２に示すように、ペルチェ素子の第１面に当接する状態
で伝熱板１５ａが配置されており、当該伝熱板１５ａの露出面（温度調整素子１２ａとの
当接面の反対側の面）が刺激面１１ａを構成している。伝熱板１５ａは、温度調整素子１
２ａの第１面の熱を速やかに伝達可能に構成される。

温度センサ１３ａは、ペルチェ素子の第１面の平面視中央に配置されており、実質的に
刺激面１１ａの温度を計測することができる。なお、温度センサ１３ａの構成は特に限定
されない。

冷却ユニット１４ａは、ペルチェ素子の第２面に当接する状態で配置されている。冷却
ユニット１４ａはペルチェ素子の第２面が発熱状態にあるときに当該熱を吸収可能な構成
であればよく、冷却ユニット１４ａの構成は特に限定されない、例えば、空冷式ヒートシ
ンクや水冷式ヒートシンクを使用することができる。

以上の構成では、例えば、温度調整素子１２ａであるペルチェ素子の第１面を発熱状態
にすると刺激面１１ａの温度が上昇する。また、ペルチェ素子の第１面を吸熱状態にする
と刺激面１１ａの温度が下降する。また、刺激面１１ａ〜１１ｄには、それぞれ温度調整
素子１２ａ〜１２ｄが設けられているため、刺激面１１ａ〜１１ｄのそれぞれの温度を独
立して制御することができる。加えて、各刺激面１１ａ〜１１ｄの温度は、例えば、温度
センサ１３ａ〜１３ｄを通じて取得される温度に基づいて、それぞれ独立して所望温度に
設定することも可能である。

特に限定されないが、プローブ１０は、例えば、刺激面１１ａ〜１１ｄを上方に向けて
テーブル等に設置される。当該状態で、例えば、被験者の指先等の検査部位を刺激面１１
ａ〜１１ｄに当接させた状態で各刺激面１１ａ〜１１ｄを通じて熱刺激が付与される。

次いで、本体２０について説明する。図１に示すように、本体２０は、温度取得部２１
（２１ａ〜２１ｄ）、温度制御部２２（２２ａ〜２２ｄ）、準備部２３、検査実施部２４
、入力部２５、演算部２６を備える。本実施形態では、図１及び図２に示すように、刺激
面１１ａ〜１１ｄのそれぞれに、温度取得部２１ａ〜２１ｄ、温度制御部２２ａ〜２２ｄ
のそれぞれが対応して設けられている。

温度取得部２１ａ〜２１ｄは、刺激面１１ａ〜１１ｄの温度をそれぞれ取得する。本実
施形態では、温度取得部２１ａ〜２１ｄは、刺激面１１ａ〜１１ｄのそれぞれに対応して
配置された温度センサ１３ａ〜１３ｄを通じて刺激面１１ａ〜１１ｄの温度を取得してい
る。

温度制御部２２ａ〜２２ｄは、温度調整素子１２ａ〜１２ｄに供給する通電量を調整す
ることにより、温度調整素子１２ａの発熱量又は吸熱量を調整し、刺激面１１ａ〜１１ｄ
の温度を上昇又は下降させる。

準備部２３は、温度制御部２２ａ〜２２ｄを通じて、各刺激面１１ａ〜１１ｄの温度が
予め指定された基準温度と一致する状態に温度調整素子１２ａ〜１２ｄを制御する。なお
、本実施形態では、予め指定された誤差範囲（例えば、０．１度以下）内であれば、「一
致する」と定義している。また、以下では、上述の予め指定された基準温度を、適宜、ベ
ース温度という。

検査実施部２４は、準備部２３により刺激面１１ａ〜１１ｄの温度がベース温度に設定
された状態から、温度調整素子１２ａ〜１２ｄを制御することにより刺激面１１ａ〜１１
ｄの温度を上昇又は下降させる。検査実施部２４は、準備部２３と同様に、温度制御部２
２ａ〜２２ｄを通じて温度調整素子１２ａ〜１２ｄを制御する。

入力部２５は、被験者が痛覚を自覚した旨を入力するために使用される。特に限定され
ないが、本実施形態では、入力部２５は、押ボタン式のスイッチにより構成されている。
被験者が押ボタンを押下して当該スイッチをオフ状態からオン状態に切り変えると痛覚を
自覚した旨が入力される。

演算部２６は、皮膚感覚の評価値である痛覚閾値を算出する。痛覚閾値は、被験者が痛
覚を自覚したこと定量的に示す値である。痛覚閾値の詳細については後述する。

続いて、以上の構成を有する温度刺激装置１００が実施する感覚閾値の計測方法につい
て説明する。温度刺激装置１００は、隣り合う２つの刺激面の少なくとも一方の刺激面に
対応する温度調整素子を制御することにより、当該２つの刺激面の温度差が次第に増大す
る状態にすることで熱刺激を付与する。本実施形態では、隣り合う２つの刺激面には、刺
激面１１ａと刺激面１１ｂ、刺激面１１ｂと刺激面１１ｃ、刺激面１１ｃと刺激面１１ｄ
がそれぞれ該当することになる。

図３、図５、図７、図８、図１０は、温度刺激装置１００が出力する一連の熱刺激を例
示する模式図である。図３、図５、図７、図８、図１０において、横軸は経過時間に対応
し、縦軸は温度に対応する。なお、図３、図５、図７、図８、図１０では、隣り合う２つ
の刺激面の一方である刺激面Ｘの温度を実線で示し、他方である刺激面Ｙの温度を破線で
示している。上述のとおり、本実施形態では、刺激面１１ａ及び刺激面１１ｃが同一の温
度状態に制御されるとともに、刺激面１１ｂ及び刺激面１１ｄが同一の温度状態に制御さ
れる。すなわち、刺激面１１ａ及び刺激面１１ｃが刺激面Ｘである場合、刺激面１１ｂ及
び刺激面１１ｄが刺激面Ｙである。

まず、図３に示すような、刺激面Ｘの温度と刺激面Ｙの温度とが互いに逆方向に変化す
る熱刺激を繰り返し付与する状況下で痛覚閾値を計測する事例について説明する。

図４は、当該痛覚閾値の計測方法を示すフロー図である。当該フローは、被験者の検査
部位が刺激面１１ａ〜１１ｄに接触された状態で、図示しない検査開始ボタンを通じて本
体２０に検査開始指示が入力されたことをトリガとして進行する。

検査開始指示が入力されると、準備部２３は、刺激面１１ａ〜１１ｄのそれぞれの温度
をベース温度（例えば、３２℃）に一致させる（図４ ステップＳ４０１Ｎｏ）。当該処
理が完了すると、準備部２３は、検査実施部２４に処理が完了した旨を通知する（図４
ステップＳ４０１Ｙｅｓ）。

準備部２３から上述の通知が入力された検査実施部２４は、図３に示すように、刺激面
１１ａ、１１ｃの温度を上昇させるとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度を下降させる
（図４ ステップＳ４０２）。刺激面１１ａ、１１ｃの温度が上昇し、かつ刺激面１１ｂ
、１１ｄの温度が下降する過程で被験者が痛覚を自覚した場合、被験者は入力部２５を通
じて本体２０に対して痛覚を自覚した旨を通知する（図４ ステップＳ４０３Ｎｏ、Ｓ４
０３Ｙｅｓ）。なお、温度上昇及び温度下降の温度変化率が大きいと、被験者が痛覚を自
覚したときの温度の分解能が低下してしまう。そのため、温度上昇時及び温度下降時の温
度の変化率は、必要な温度分解能が得られる値に設定する必要がある。特に限定されない
が、当該温度の変化率は、例えば、毎秒０．１〜１０度の範囲内（例えば、毎秒０．３度
）とすることができる。また、特に限定されないが、本実施形態では、刺激面１１ａ〜１
１ｄの全てにおいて、温度上昇率の絶対値と温度下降率の絶対値とが同一の値になってい
る。

痛覚の自覚が通知されると、演算部２６は、温度取得部２１ａ〜２１ｄを通じて刺激面
１１ａ〜１１ｄの温度を取得する。そして、演算部２６は、被験者が痛覚を自覚した時点
の刺激面１１ａ、１１ｃの温度と刺激面１１ｂ、１１ｄの温度との差を痛覚閾値として算
出する（図４ ステップＳ４０４）。特に限定されないが、本実施形態では、演算部２６
は、刺激面１１ａの温度と刺激面１１ｃの温度との平均値と、刺激面１１ｂの温度と刺激
面１１ｄの温度との平均値との差を痛覚閾値として算出する。

なお、当該痛覚閾値は一例である。演算部２６は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度自体を
痛覚閾値として算出してもよく、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度自体を痛覚閾値として算出
してもよい。また、演算部２６は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度と上述のベース温度との
差を痛覚閾値として算出してもよく、上述のベース温度と刺激面１１ｂ、１１ｄの温度と
の差を痛覚閾値として算出してもよい。

また、痛覚の自覚が通知されると、検査実施部２４は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度を
温度上昇から温度下降に切り替えるとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度を温度下降か
ら温度上昇に切り替える（図４ ステップＳ４０５、Ｓ４０６Ｎｏ）。刺激面１１ａ、１
１ｃの温度が下降し、かつ刺激面１１ｂ、１１ｄの温度が上昇する過程で、被験者が痛覚
を自覚した場合、被験者は入力部２５を通じて本体２０に対して痛覚を自覚した旨を通知
する（図４ ステップＳ４０３Ｎｏ、Ｓ４０３Ｙｅｓ）。

痛覚の自覚が通知されると、演算部２６は、温度取得部２１ａ〜２１ｄを通じて刺激面
１１ａ〜１１ｄの温度を取得する。そして、演算部２６は、上述のとおり痛覚閾値を算出
する（図４ ステップＳ４０４）。

痛覚の自覚が通知されると、検査実施部２４は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度を温度下
降から温度上昇に切り替えるとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度を温度上昇から温度
下降に切り替える（図４ ステップＳ４０５、Ｓ４０６Ｎｏ）。刺激面１１ａ〜１１ｄの
温度が上昇し、かつ刺激面１１ｂ、１１ｄの温度が下降する過程で、被験者が痛覚を自覚
した場合、被験者は入力部２５を通じて本体２０に対して痛覚を自覚した旨を通知する（
図４ ステップＳ４０３Ｎｏ、Ｓ４０３Ｙｅｓ）。

痛覚の自覚が通知されると、演算部２６は、温度取得部２１ａ〜２１ｄを通じて刺激面
１１ａ〜１１ｄの温度を取得し、上述のとおり痛覚閾値を算出する（図４ ステップＳ４
０４）。

検査実施部２４は、以上のような、連続的な温度上昇の熱刺激と、連続的な温度下降の
熱刺激との切替を予め指定された回数だけ実施する。切替回数が予め指定された回数に到
達した場合、検査実施部２４は、温度制御部２２ａ〜２２ｄを通じて温度調整素子１２ａ
〜１２ｄへの電力供給を停止する（図４ ステップＳ４０５、Ｓ４０６Ｙｅｓ）。

なお、演算部２６は、例えば、図示しない表示部に表示したり、図示しないＵＳＢ（Un
iversal Serial Bus）ポートを通じてＵＳＢメモリ等の可搬記憶媒体にデータ送信したり
することで算出した痛覚閾値を出力する。

以上のとおり、温度刺激装置１００では、隣り合う状態で配置された少なくとも２つの
刺激面の温度差に起因するサーマルグリル錯覚を利用して被験者に痛覚を生じさせるため
、被験者の検査部位に損傷を与える可能性が低い状態で、定量的な感覚検査を実現するこ
とができる。また、この事例のように、入力部２５を通じて被験者による入力がなされる
都度、刺激面１１ａ〜１１ｄの温度上昇と温度下降とを切り替えて痛覚を計測することで
、定量的な痛覚閾値を連続的に繰り返し計測することができる。

ここで、上述の従来法による痛覚閾値とサーマルグリル錯覚を利用した痛覚閾値につい
て説明する。表１は、感覚障害のない８人の被験者に対して、痛覚閾値を計測した結果を
示している。表１では、従来法による痛覚閾値として、上述の刺激面１１ａ〜１１ｄを通
じて、連続的に温度が上昇する熱刺激を付与する過程で被験者が痛覚を自覚した時点の刺
激面１１ａ、１１ｃの温度（従来温痛覚）と、上述の刺激面１１ａ〜１１ｄを通じて、連
続的に温度が下降する熱刺激を付与する過程で被験者が痛覚を自覚した時点の刺激面１１
ａ、１１ｃの温度（従来冷痛覚）をそれぞれ示している。また、サーマルグリル錯覚を利
用した痛覚閾値として、上述の刺激面１１ａ、１１ｃを通じて、連続的に温度が上昇する
熱刺激を付与するとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄを通じて、連続的に温度が下降する熱
刺激を付与する過程で被験者が痛覚を自覚した時点の刺激面１１ａ、１１ｃの温度（ＴＧ
Ｉ温痛覚）と、上述の刺激面１１ａ、１１ｃを通じて、連続的に温度が下降する熱刺激を
付与するとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄを通じて、連続的に温度が上昇する熱刺激を付
与する過程で被験者が痛覚を自覚した時点の刺激面１１ａ、１１ｃの温度（ＴＧＩ冷痛覚
）をそれぞれ示している。

表１に示すように、各被験者について、従来温痛覚の値よりもＴＧＩ温痛覚の値の方が
小さくなっている。これは、温熱刺激を付与する状況下において、従来法に比べてサーマ
ルグリル錯覚を利用した手法の方が、より低い温度で痛覚を自覚していることを意味して
いる。同様に、各被験者について、従来冷痛覚の値よりもＴＧＩ冷痛覚の値の方が大きく
なっている。これは、冷熱刺激を付与する状況下において、従来法に比べてサーマルグリ
ル錯覚を利用した手法の方が、より高い温度で痛覚を自覚していることを意味している。

以上の結果は、サーマルグリル錯覚を利用した手法の方が、従来法に比べて、皮膚面に
損傷を与える可能性がより低く、より安全に痛覚閾値を取得することが可能であることを
示している。

次いで、図５に示すような、任意のタイミングで刺激面Ｘの温度と刺激面Ｙの温度とが
互いに逆方向に変化する熱刺激を付与する状況下で痛覚閾値を計測する事例について説明
する。

図６は、当該感覚閾値の計測方法を示すフロー図である。当該フローは、被験者の検査
部位が刺激面１１ａ〜１１ｄに接触された状態で、図示しない検査開始ボタンを通じて本
体２０に検査開始指示が入力されたことをトリガとして進行する。

検査開始指示が入力されると、準備部２３は、刺激面１１ａ〜１１ｄのそれぞれの温度
をベース温度（例えば、３２℃）に一致させる（図６ ステップＳ６０１Ｎｏ）。当該処
理が完了すると、準備部２３は、検査実施部２４に処理が完了した旨を通知する（図６
ステップＳ６０１Ｙｅｓ）。

準備部２３から上述の通知が入力された検査実施部２４は、待ち時間Ｗ_０が経過するま
で待機する（図６ ステップＳ６０２Ｎｏ）。なお、当該待ち時間Ｗ_０の値は検査実施部
２４に予め設定される構成であってもよく、検査実施部２４が、予め設定された時間範囲
内に属する値をランダムに設定する構成であってもよい。

待ち時間Ｗ_０が経過した時点で、検査実施部２４は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度を上
昇させるとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度を下降させる（図６ ステップＳ６０２
Ｙｅｓ、Ｓ６０３）。刺激面１１ａ、１１ｃの温度が上昇し、かつ刺激面１１ｂ、１１ｄ
の温度が下降する過程で、被験者が痛覚を自覚した場合、被験者は入力部２５を通じて本
体２０に対して痛覚を自覚した旨を通知する（図６ ステップＳ６０４Ｎｏ、Ｓ６０４Ｙ
ｅｓ）。

痛覚の自覚が通知されると、演算部２６は、温度取得部２１ａ〜２１ｄを通じて刺激面
１１ａ〜１１ｄの温度を取得する。そして、演算部２６は、被験者が痛覚を自覚した時点
の刺激面１１ａ、１１ｃの温度と刺激面１１ｂ、１１ｄの温度との差を痛覚閾値として算
出する（図６ ステップＳ６０５）。なお、当該痛覚閾値は一例であり、本事例において
も、演算部２６は、既に例示した他の痛覚閾値を算出してもよい。

演算部２６は、上述の手法により算出した痛覚閾値を出力する。また、痛覚の自覚が通
知されると、検査実施部２４は、温度制御部２２ａ〜２２ｄを通じて温度調整素子１２ａ
〜１２ｄへの電力の供給を停止する。

このように、任意のタイミングで熱刺激が付与される構成とすることで、被験者が痛覚
の自覚以外の要因（例えば、例えば経過時間等）で入力部２５を操作する等の誤差要因を
排除することができ、痛覚閾値を安定して取得することができる。

なお、以上のような、任意のタイミングで熱刺激を付与する構成においても、熱刺激を
繰り返し付与する構成を採用することも可能である。この場合、例えば、図７に示すよう
に、準備部２３は、入力部２５を通じて被験者による入力がなされる都度、刺激面１１ａ
〜１１ｄの温度をベース温度に一致させる。準備部２３による処理が完了すると、指定さ
れた待ち時間が経過した後、検査実施部２４は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度を上昇させ
るとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度を下降させる。これらの処理が繰り返し実施さ
れることになる。なお、図７に示すように、準備部２３による処理が完了してから、検査
実施部２４が刺激面１１ａ〜１１ｄの温度変化を開始するまでの各待ち時間Ｗ_０、Ｗ_１、
Ｗ_２等は、互いに異なる値であることが好ましい。

ところで、以上説明した事例では、被験者が入力部２５を通じて痛覚を自覚したことを
温度刺激装置１００に入力する構成について説明したが、痛覚検査では、熱刺激を複数回
順次付与した後、それぞれの熱刺激についての痛みの程度がどのようなものであったかを
被験者に確認する検査も行われている。図８はこのような痛覚検査に対応する一連の熱刺
激の一例を示す図である。図８に示す熱刺激では、刺激面Ｘの温度と刺激面Ｙの温度とが
互いに逆方向に変化する熱刺激を複数回繰り返して付与している点は、図７に例示した一
連の熱刺激と同様である。しかしながら、温度上昇と温度下降との切替が、刺激面Ｘの温
度と刺激面Ｙの温度とが予め指定された温度差となった時点で実施される点、及び熱刺激
の到達温度も付与される各回の熱刺激ごとに異なっている点で図７に例示した一連の熱刺
激と異なっている。

図９は、当該感覚閾値の計測方法を示すフロー図である。当該フローは、被験者の検査
部位が刺激面１１ａ〜１１ｄに接触された状態で、図示しない検査開始ボタンを通じて本
体２０に検査開始指示が入力されたことをトリガとして進行する。

検査開始指示が入力されると、準備部２３は、刺激面１１ａ〜１１ｄのそれぞれの温度
をベース温度（例えば、３２℃）に一致させる（図９ ステップＳ９０１Ｎｏ）。当該処
理が完了すると、準備部２３は、検査実施部２４に処理が完了した旨を通知する（図９
ステップＳ９０１Ｙｅｓ）。

準備部２３から上述の通知が入力された検査実施部２４は、待ち時間Ｗ_０が経過するま
で待機する（図９ ステップＳ９０２Ｎｏ）。なお、当該待ち時間Ｗ_０の値は検査実施部
２４に予め設定される構成であってもよく、検査実施部２４が、予め設定された時間範囲
内に属する値をランダムに設定する構成であってもよい。

待ち時間Ｗ_０が経過した時点で、検査実施部２４は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度を上
昇させるとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度を下降させる（図９ ステップＳ９０２
Ｙｅｓ、Ｓ９０３）。刺激面１１ａ、１１ｃの温度が上昇し、かつ刺激面１１ｂ、１１ｄ
の温度が下降する過程で、刺激面１１ａ、１１ｃと刺激面１１ｂ、１１ｄとの温度差が予
め指定された温度差ΔＴ_０になると、検査実施部２４は準備部２３に処理が完了した旨を
通知する（図９ ステップＳ９０４Ｎｏ、Ｓ９０４Ｙｅｓ）。

検査実施部２４から上述の通知が入力された準備部２３は、刺激面１１ａ〜１１ｄの温
度をベース温度に一致させる（図９ ステップＳ９０５Ｎｏ、Ｓ９０１Ｎｏ）。当該処理
が完了すると、準備部２３は、検査実施部２４に処理が完了した旨を通知する（図９ ス
テップＳ９０１Ｙｅｓ）。

準備部２３から上述の通知が入力された検査実施部２４は、待ち時間Ｗ_１が経過するま
で待機する（図９ ステップＳ９０２Ｎｏ）。なお、当該待ち時間Ｗ_１の値は、直前の待
ち時間Ｗ_０の値とは異なる値になっている。また、当該待ち時間Ｗ_１の値は検査実施部２
４に予め設定される構成であってもよく、検査実施部２４が、予め設定された時間範囲内
に属する値をランダムに設定する構成であってもよい。

待ち時間Ｗ_１が経過した時点で、検査実施部２４は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度を上
昇させるとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度を下降させる（図９ ステップＳ９０２
Ｙｅｓ、Ｓ９０３）。刺激面１１ａ、１１ｃの温度が上昇し、かつ刺激面１１ｂ、１１ｄ
の温度が下降する過程で、刺激面１１ａ、１１ｃと刺激面１１ｂ、１１ｄとの温度差が予
め指定された温度差ΔＴ_１になると、検査実施部２４は準備部２３に処理が完了した旨を
通知する（図９ ステップＳ９０４Ｎｏ、Ｓ９０４Ｙｅｓ）。

検査実施部２４から上述の通知が入力された準備部２３は、刺激面１１ａ〜１１ｄの温
度をベース温度に一致させる（図９ ステップＳ９０５Ｎｏ、Ｓ９０１Ｎｏ）。当該処理
が完了すると、準備部２３は、検査実施部２４に処理が完了した旨を通知する（図９ ス
テップＳ９０１Ｙｅｓ）。

準備部２３から上述の通知が入力された検査実施部２４は、待ち時間Ｗ_２が経過するま
で待機する（図９ ステップＳ９０２Ｎｏ）。なお、当該待ち時間Ｗ_２の値は、先の待ち
時間Ｗ_０、Ｗ_１の値とは異なる値になっている。また、当該待ち時間Ｗ_２の値は検査実施
部２４に予め設定される構成であってもよく、検査実施部２４が、予め設定された時間範
囲内に属する値をランダムに設定する構成であってもよい。

待ち時間Ｗ_２が経過した時点で、検査実施部２４は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度を上
昇させるとともに、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度を下降させる（図９ ステップＳ９０２
Ｙｅｓ、Ｓ９０３）。刺激面１１ａ、１１ｃの温度が上昇し、かつ刺激面１１ｂ、１１ｄ
の温度が下降する過程で、刺激面１１ａ、１１ｃと刺激面１１ｂ、１１ｄとの温度差が予
め指定された温度差ΔＴ_２になると、検査実施部２４は準備部２３に処理が完了した旨を
通知する（図９ ステップＳ９０４Ｎｏ、Ｓ９０４Ｙｅｓ）。

検査実施部２４は、以上のような、一連の熱刺激の付与を予め指定された回数だけ実施
する。熱刺激の付加が予め指定された回数に到達した場合、検査実施部２４は、電力供給
を停止する（図９ ステップＳ９０５Ｙｅｓ）。

以上のようにして、一連の熱刺激の付与が完了すると、試験者（オペレータ）は被験者
に対して、一連の熱刺激に含まれる、それぞれの熱刺激による痛みの程度を聞き取り調査
することになる。このように、刺激面Ｘの温度と刺激面Ｙの温度との温度差が異なる複数
の熱刺激を任意のタイミングで付与される構成とすることで、複数の被験者に対して、被
験者間で差のない、安定した感覚検査を実施することができる。

以上では、刺激面Ｘの温度と刺激面Ｙの温度とが互いに逆方向に変化する熱刺激を例示
したが、刺激面Ｘと刺激面Ｙとの温度差が次第に増大する状態であれば、刺激面Ｘの温度
と刺激面Ｙの温度とが互いに逆方向に変化することは必須ではない。すなわち、図１０に
示すように、刺激面Ｘの温度が上昇し、かつ刺激面Ｙの温度が一定の温度（例えば、ベー
ス温度）に固定されている場合や、刺激面Ｙの温度が下降し、かつ刺激面Ｘの温度が一定
の温度（例えば、ベース温度）に固定されている場合でも、同様の効果を奏することは可
能である。

図１１は、当該感覚閾値の計測方法を示すフロー図である。当該フローは、被験者の検
査部位が刺激面１１ａ〜１１ｄに接触された状態で、図示しない検査開始ボタンを通じて
本体２０に検査開始指示が入力されたことをトリガとして進行する。

検査開始指示が入力されると、準備部２３は、刺激面１１ａ〜１１ｄのそれぞれの温度
をベース温度（例えば、３２℃）に一致させる（図１１ ステップＳ１１０１Ｎｏ）。当
該処理が完了すると、準備部２３は、検査実施部２４に処理が完了した旨を通知する（図
１１ ステップＳ１１０１Ｙｅｓ）。

準備部２３から上述の通知が入力された検査実施部２４は、図１０に示すように、刺激
面１１ａ、１１ｃの温度を上昇させる（図１１ ステップＳ１１０２）。このとき、検査
実施部２４は、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度をベース温度に固定する。刺激面１１ａ、１
１ｃの温度が上昇する過程で、被験者が痛覚を自覚した場合、被験者は入力部２５を通じ
て本体２０に対して痛覚を自覚した旨を通知する（図１１ ステップＳ１１０３Ｎｏ、Ｓ
１１０３Ｙｅｓ）。

痛覚の自覚が通知されると、演算部２６は、温度取得部２１ａ、２１ｃを通じて刺激面
１１ａ、１１ｃの温度を取得する。そして、演算部２６は、被験者が痛覚を自覚した時点
の刺激面１１ａ、１１ｃの温度とベース温度との差を痛覚閾値として算出する（図１１
ステップＳ１１０４）。なお、当該痛覚閾値は一例であり、本事例においても、演算部２
６は、既に例示した他の痛覚閾値を算出してもよい。

また、痛覚の自覚が通知されると、準備部２３は、刺激面１１ａ〜１１ｄの温度をベー
ス温度に一致させる（図１１ ステップＳ１１０５Ｎｏ、Ｓ１１０６Ｎｏ）。当該処理が
完了すると、準備部２３は、検査実施部２４に処理が完了した旨を通知する（図１１ ス
テップＳ１１０６Ｙｅｓ）。

準備部２３から上述の通知が入力された検査実施部２４は、図１０に示すように、刺激
面１１ｂ、１１ｄの温度を下降させる（図１１ ステップＳ１１０７、Ｓ１１０２）。こ
のとき、検査実施部２４は、刺激面１１ａ、１１ｃの温度をベース温度に固定する。刺激
面１１ｂ、１１ｄの温度が下降する過程で、被験者が痛覚を自覚した場合、被験者は入力
部２５を通じて本体２０に対して痛覚を自覚した旨を通知する（図１１ ステップＳ１１
０３Ｎｏ、Ｓ１１０３Ｙｅｓ）。

痛覚の自覚が通知されると、演算部２６は、温度取得部２１ｂ、２１ｄを通じて刺激面
１１ｂ、１１ｄの温度を取得する。そして、演算部２６は、ベース温度と被験者が痛覚を
自覚した時点の刺激面１１ｂ、１１ｄの温度との差を痛覚閾値として算出する（図１１
ステップＳ１１０４）。

また、痛覚の自覚が通知されると、準備部２３は、刺激面１１ａ〜１１ｄの温度をベー
ス温度に一致させる（図１１ ステップＳ１１０５Ｎｏ、Ｓ１１０６Ｎｏ）。当該処理が
完了すると、準備部２３は、検査実施部２４に処理が完了した旨を通知する（図１１ ス
テップＳ１１０６Ｙｅｓ）。

準備部２３から上述の通知が入力された検査実施部２４は、図１０に示すように、刺激
面１１ａ、１１ｃの温度を上昇させる（図１１ ステップＳ１１０７、Ｓ１１０２）。こ
のとき、検査実施部２４は、刺激面１１ｂ、１１ｄの温度をベース温度に固定する。刺激
面１１ａ、１１ｃの温度が上昇する過程で、被験者が痛覚を自覚した場合、被験者は入力
部２５を通じて本体２０に対して痛覚を自覚した旨を通知する（図１１ ステップＳ１１
０３Ｎｏ、Ｓ１１０３Ｙｅｓ）。

痛覚の自覚が通知されると、演算部２６は、温度取得部２１ａ、２１ｃを通じて刺激面
１１ａ、１１ｃの温度を取得する。そして、演算部２６は、被験者が痛覚を自覚した時点
の刺激面１１ａ、１１ｃの温度とベース温度との差を痛覚閾値として算出する（図１１
ステップＳ１１０４）。

検査実施部２４は、以上のような、刺激面Ｘ（刺激面１１ａ、１１ｃ）の温度上昇によ
る熱刺激と、刺激面Ｙ（刺激面１１ｂ、１１ｄ）の温度下降による熱刺激との切替を予め
指定された回数だけ実施する。切替回数が予め指定された回数に到達した場合、検査実施
部２４は、温度制御部２２ａ〜２２ｄを通じて温度調整素子１２ａ〜１２ｄへの電力供給
を停止する（図１１ ステップＳ１１０５Ｙｅｓ）。

演算部２６は、上述の手法により算出した痛覚閾値を出力する。また、痛覚の自覚が通
知されると、検査実施部２４は、温度制御部２２ａ〜２２ｄを通じて温度調整素子１２ａ
〜１２ｄへの温度調整素子１２ａへの電力の供給を停止する。

このように、刺激面Ｘ（刺激面１１ａ、１１ｃ）の温度のみを変化させ、刺激面Ｙ（刺
激面１１ｂ、１１ｄ）の温度は一定温度に維持する、あるいは、刺激面Ｙ（刺激面１１ｂ
、１１ｄ）の温度のみを変化させ、刺激面Ｘ（刺激面１１ａ、１１ｃ）の温度は一定温度
に維持することで熱刺激を付与する構成では、刺激面Ｘと刺激面Ｙとの温度差は小さくな
るが、刺激面１１ａから１１ｄにわたる温度分布の形状は、刺激面Ｘの温度と刺激面Ｙの
温度とを逆方向に変化させる熱刺激を付与する構成と同様になる。したがって、刺激面Ｘ
の温度と刺激面Ｙの温度とを逆方向に変化させる熱刺激を付与する構成と同様の作用効果
を得ることができる。

以上説明したように、温度刺激装置１００では、隣り合う状態で配置された少なくとも
２つの刺激面の温度差に起因するサーマルグリル錯覚を利用して被験者に痛覚を生じさせ
る。そのため、被験者の検査部位に損傷を与える可能性が低い状態で、定量的な感覚検査
を実現することができる。

なお、上述した実施形態は本発明の技術的範囲を制限するものではなく、既に記載した
もの以外でも、本発明の範囲内で種々の変形や応用が可能である。例えば、上記実施形態
では、４つの矩形状の刺激面を一列に配置した構成を例示したが、サーマルグリル錯覚に
より被験者に痛覚を生じさせることが可能であれば、刺激面の形状、刺激面の大きさ、刺
激面の配置、隣り合う刺激面の間隔等は任意に設計することが可能である。

また、上記実施形態では、検査開始時の基準温度であるベース温度を予め指定した特定
の温度とした事例について説明したが、ベース温度は、検査部位の皮膚面の温度としても
よい。この場合、プローブ１０は、刺激面１１ａ〜１１ｄを通過する熱流束の大きさを検
知する熱流センサを備える構成を採用することが好ましい。これにより、熱流束の大きさ
がゼロとみなせる大きさとなるように、温度調整素子１２ａ〜１２ｄを制御することで、
比較的容易に各刺激面１１ａ〜１１ｄの温度を検査部位の皮膚面の温度に一致させること
ができる。

また、上記実施形態では、特に好ましい形態として、演算部２６を備える構成としたが
、演算部２６を備えることは必須ではない。例えば、被験者が痛覚を自覚したときの刺激
面１１ａ〜１１ｄの温度のみを出力する構成とし、痛覚閾値を算出する演算を別途行う構
成であってよい。さらに、入力部２５を備えることも必須ではない。この場合、例えば、
本体２０に刺激面１１ａ〜１１ｄの温度を表示する表示部を設けるとともに、被験者が痛
覚を自覚したときに、表示部に表示されている温度を試験者（オペレータ）が記録する構
成とすることができる。また、表示部に特定の温度、あるいは、ベース温度と特定の温度
差を有する温度が表示されているときに、被験者が痛覚の程度を口頭で回答する構成とす
ることもできる。

また、図４、図６、図９、図１１に示すフロー図は、等価な作用を奏する範囲において
各ステップの順序を適宜変更可能である。例えば、図４、図１１に示すフロー図では、被
験者による入力部を通じた入力がある都度、感覚閾値を算出する構成としたが、感覚閾値
を算出する演算は任意のタイミングで一括して行ってもよい。

さらに、図３、図５、図７、図８、図１０に示す熱刺激のプロファイルはあくまで例示
であり、本発明の効果を奏する範囲において、適宜、変更可能することができる。

本発明によれば、安全で定量的な皮膚感覚検査を実現することができ、温度刺激装置及
び感覚閾値の計測方法として有用である。

１０ プローブ
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 刺激面
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ 温度調整素子
２０ 本体
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ 温度取得部
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 温度制御部
２３ 準備部
２４ 検査実施部
２５ 入力部
２６ 演算部

Claims (5)

1. 被験者の皮膚面に接触し、痛覚を生じさせる温度刺激装置であって、
   隣り合う状態で配置された少なくとも２つの刺激面と、
   前記刺激面のそれぞれに設けられ、各刺激面の温度を上昇又は下降させる温度調整素子と、
   前記温度調整素子を制御することにより前記刺激面のそれぞれの温度を基準温度に一致させる準備部と、
   隣り合う２つの前記刺激面の少なくとも一方の刺激面に対応する前記温度調整素子を制御することにより、当該２つの刺激面の温度差が次第に増大する状態にする温度制御部と、
   を備え、
   前記温度制御部は、前記隣り合う２つの刺激面の温度差を増大させる動作を繰り返すことにより一連の複数の痛覚刺激を生成し、かつ、当該一連の複数の痛覚刺激において、隣り合う痛覚刺激では前記隣り合う２つの刺激面の温度の高低関係を逆転させる温度刺激装置。
2. 被験者の皮膚面に接触し、痛覚を生じさせる温度刺激装置であって、
   隣り合う状態で配置された少なくとも２つの刺激面と、
   前記刺激面のそれぞれに設けられ、各刺激面の温度を上昇又は下降させる温度調整素子と、
   前記温度調整素子を制御することにより前記刺激面のそれぞれの温度を基準温度に一致させる準備部と、
   隣り合う２つの前記刺激面に対応する前記温度調整素子を制御することにより、当該２つの刺激面の一方の温度を上昇させるとともに、当該２つの刺激面の他方の温度を下降させて当該２つの刺激面の温度差が次第に増大する状態にする温度制御部と、
   前記被験者が痛覚を自覚した旨を入力する入力部と、
   を備え、
   前記準備部は、前記入力部を通じて前記被験者による入力がなされる都度、前記隣り合う２つの刺激面のそれぞれの温度を前記基準温度に一致させ、
   前記温度制御部は、前記隣り合う２つの刺激面のそれぞれの温度が前記基準温度になった後、当該２つの刺激面の温度差を増大させる動作を開始することにより、一連の複数の痛覚刺激を生成し、かつ、前記隣り合う２つの刺激面のそれぞれの温度を前記基準温度に一致させてから各痛覚刺激に対して予め指定された待ち時間が経過した後、又は、前記隣り合う２つの刺激面のそれぞれの温度を前記基準温度に一致させてから予め指定された時間範囲内に属するランダムに設定された待ち時間が経過した後、前記隣り合う２つの刺激面の温度差を増大させる動作を開始する温度刺激装置。
3. 前記刺激面のそれぞれの温度を取得する温度取得部と、
   前記被験者が痛覚を自覚した時点における、前記隣り合う２つの刺激面の温度差を感覚閾値として算出する演算部と、
   をさらに備える、請求項１または請求項２に記載の温度刺激装置。
4. 前記準備部における前記基準温度は、前記皮膚面の温度である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の温度刺激装置。
5. 被験者の皮膚面の検査部位に痛覚を生じさせた際の感覚閾値の計測方法であって、
   前記検査部位に、隣り合う状態で配置された少なくとも２つの刺激面を当接させるステップと、
   前記刺激面のそれぞれの温度を基準温度に一致させるステップと、
   隣り合う２つの刺激面の少なくとも一方の刺激面について、当該刺激面の温度を上昇又は下降させる温度調整素子を制御することにより、前記隣り合う２つの刺激面の温度差が次第に増大する動作を繰り返すことにより一連の複数の痛覚刺激を生成するステップと、
   前記被験者が痛覚を自覚した時点における、前記隣り合う２つの刺激面の温度差を感覚閾値として算出するステップと、
   を有し、
   前記一連の複数の痛覚刺激を生成するステップでは、前記一連の複数の痛覚刺激において、隣り合う痛覚刺激では前記隣り合う２つの刺激面の温度の高低関係を逆転させる感覚閾値の計測方法。

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