JP6826667B2 - 深部体温推定システム、ヒートストレス警報システム、及び、深部体温推定方法 - Google Patents
深部体温推定システム、ヒートストレス警報システム、及び、深部体温推定方法 Download PDFInfo
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Description
ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定する温度センサと、
前記ユーザに加わる加速度を検出する加速度センサと、を備え、
前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する。
前記深部体温推定手段は、前記温度センサにより測定された衣服内温度と前記産熱量推定手段により推定された産熱量とに基づいて、前記深部体温を推定してもよい。
前記ユーザの筋肉が有する熱量である第1の熱量の変化量を、前記産熱量と前記ユーザの筋肉から前記ユーザの血液に供給される熱流量である第1の熱流量との差で示す第1の式と、
前記ユーザの血液が有する熱量である第2の熱量の変化量を、前記第1の熱流量と前記ユーザの血液から前記衣服の内側に供給される熱流量である第2の熱流量との差で示す第2の式と、
前記第1の熱流量を、前記ユーザの筋肉から前記ユーザの血液への熱抵抗値である第1の熱抵抗値に対する、前記ユーザの筋肉の温度である第1の温度の変化量と前記ユーザの血液の温度である第2の温度の変化量との差の割合で示す第3の式と、
前記第2の熱流量を、前記ユーザの血液から前記衣服の内側への熱抵抗値である第2の熱抵抗値に対する、前記第2の温度の変化量と前記衣服内温度の変化量との差の割合で示す第4の式と、
前記第1の温度の変化量を、前記ユーザの筋肉が有する熱容量である第1の熱容量に対する前記第1の熱量の割合で示す第5の式と、
前記第2の温度の変化量を、前記ユーザの血液が有する熱容量である第2の熱容量に対する前記第2の熱量の割合で示す第6の式と、を含む連立微分方程式により表され、
前記深部体温推定手段は、前記第2の温度を前記深部体温として推定してもよい。
前記第1の熱抵抗値と前記第2の熱抵抗値とは、予め定められた値であってもよい。
前記産熱量推定手段は、前記加速度センサにより検出された加速度と前記気圧センサにより検出された気圧とに基づいて、前記産熱量を推定してもよい。
前記ユーザの周囲の磁場の方向を検出する磁気センサと、を更に備え、
前記加速度センサと前記角速度センサと前記磁気センサとは、相互に固定されており、
前記産熱量推定手段は、前記加速度センサにより検出された加速度と前記角速度センサにより検出された角速度と前記磁気センサにより検出された方向とに基づいて、前記産熱量を推定してもよい。
ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度と前記ユーザに加わる加速度とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する深部体温推定手段と、
前記深部体温推定手段により推定された深部体温に基づいて、警報を発する警報手段と、を備える。
ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定し、
前記ユーザに加わる加速度を検出し、
前記測定された衣服内温度と前記検出された加速度とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する。
図1は、本発明の実施形態に係る深部体温推定システム1000の構成図である。深部体温推定システム1000は、ユーザの体の中心部の体温(以下「深部体温」という。)を推定するシステムである。より詳細には、深部体温推定システム1000は、ユーザの動作により発生する熱量(以下「産熱量」という。)と、ユーザとユーザが着用する衣服との間の空間の温度(以下「衣服内温度」という。)と、を用いた数理モデルを用いて、ユーザの深部体温を推定するシステムである。
5.0mm≧遮熱層厚み(mm)≧−29.6×(表地層厚み(mm))+14.1(mm)
dQ2/dt=F1−F2 式(2)
F1=(T1−T2)/R1 式(3)
F2=(T2−T3)/R2 式(4)
T1=Q1/C1 式(5)
T2=Q2/C2 式(6)
VO2=0.044×VM+1.365×Hu+0.553×Hd 式(8)
EE=VO2×4.825×BW/1000 式(9)
F0=EE×0.8 式(10)
まず、実施例1における条件について説明する。実施例1では、衣服500を着用した被験者に、深部体温としての食道温を実測するためのプローブ式深部体温測定装置(図示せず)と、衣服内温度を測定する温度センサ210と、加速度センサ220と、気圧センサ230と、角速度センサ240と、磁気センサ250とを装着させた。また、カプセル式発汗量測定装置、マスク型酸素摂取量測定装置なども使用した。被験者は、S、H、M、Y、K、Uにより示される6人とした。プローブ式深部体温測定装置のプローブは、被験者の食道に装着された。温度センサ210と加速度センサ220と角速度センサ240と磁気センサ250とは、衣服500が備える内ポケット511内に配置された。気圧センサ230は、衣服500が備える外ポケット521内に配置された。
実施例2では、実施例1の結果データを踏まえて、パラメータの一般化を試みた。具体的には、実施例2では、実施例1で求められた被験者毎のパラメータの平均値を採用した。図9に、実施例2の結果データを示す。
実施例3では、実施例1の結果データを踏まえて、パラメータがユーザの体重と相関関係があるか検証した。具体的には、実施例3では、まず、全パラメータ(C1、C2、R1、R2)について、体重との間に相関があるか否かを検証した。図10に、実施例3の結果データ1を示す。
実施例4では、実施例1の結果データを踏まえて、パラメータがユーザの体表面積と相関関係があるか検証した。具体的には、実施例4では、まず、全パラメータ(C1、C2、R1、R2)について、体表面積との間に相関係数があるか否かを検証した。図13に、実施例4の結果データ1を示す。
実施例5では、実施例3及び実施例4の結果データを踏まえて、C1を体重により特定し、C2を体表面積により特定し、R1及びR2として平均値を採用した。つまり、実施例5では、C1=0.1234×BW+13.062、C2=0.0009×BSA+5.7360、R1=2.4、R2=24.2を採用した。図15に、実施例5の結果データを示す。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明を実施するにあたっては、種々の形態による変形及び応用が可能である。
Claims (17)
- ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定する温度センサと、
前記ユーザに加わる加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサにより検出された加速度に基づいて、前記ユーザの体内で産出される熱量である産熱量を推定する産熱量推定手段と、
前記温度センサにより測定された衣服内温度と前記産熱量推定手段により推定された産熱量とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する深部体温推定手段と、を備え、
前記深部体温推定手段は、前記衣服内温度と前記産熱量と前記深部体温との対応関係を示す数理モデルを用いて、前記深部体温を推定し、
前記数理モデルは、
前記ユーザの筋肉が有する熱量である第1の熱量の変化量を、前記産熱量と前記ユーザの筋肉から前記ユーザの血液に供給される熱流量である第1の熱流量との差で示す第1の式と、
前記ユーザの血液が有する熱量である第2の熱量の変化量を、前記第1の熱流量と前記ユーザの血液から前記衣服の内側に供給される熱流量である第2の熱流量との差で示す第2の式と、
前記第1の熱流量を、前記ユーザの筋肉から前記ユーザの血液への熱抵抗値である第1の熱抵抗値に対する、前記ユーザの筋肉の温度である第1の温度の変化量と前記ユーザの血液の温度である第2の温度の変化量との差の割合で示す第3の式と、
前記第2の熱流量を、前記ユーザの血液から前記衣服の内側への熱抵抗値である第2の熱抵抗値に対する、前記第2の温度の変化量と前記衣服内温度の変化量との差の割合で示す第4の式と、
前記第1の温度の変化量を、前記ユーザの筋肉が有する熱容量である第1の熱容量に対する前記第1の熱量の割合で示す第5の式と、
前記第2の温度の変化量を、前記ユーザの血液が有する熱容量である第2の熱容量に対する前記第2の熱量の割合で示す第6の式と、を含む連立微分方程式により表され、
前記深部体温推定手段は、前記第2の温度を前記深部体温として推定する、
深部体温推定システム。 - 前記第1の熱容量と前記第2の熱容量とは、前記ユーザの身体上の特徴に基づく値であり、
前記第1の熱抵抗値と前記第2の熱抵抗値とは、予め定められた値である、
請求項1に記載の深部体温推定システム。 - ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定する温度センサと、
前記ユーザに加わる加速度を検出する加速度センサと、
前記ユーザの周囲の気圧を検出する気圧センサと、
前記加速度センサにより検出された加速度と前記気圧センサにより検出された気圧とに基づいて、前記ユーザの体内で産出される熱量である産熱量を推定する産熱量推定手段と、
前記温度センサにより測定された衣服内温度と前記産熱量推定手段により推定された産熱量とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する深部体温推定手段と、を備える、
深部体温推定システム。 - ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定する温度センサと、
前記ユーザに加わる加速度を検出する加速度センサと、
前記ユーザに加わる角速度を検出する角速度センサと、
前記ユーザの周囲の磁場の方向を検出する磁気センサと、
前記加速度センサにより検出された加速度と前記角速度センサにより検出された角速度と前記磁気センサにより検出された方向とに基づいて、前記ユーザの体内で産出される熱量である産熱量を推定する産熱量推定手段と、
前記温度センサにより測定された衣服内温度と前記産熱量推定手段により推定された産熱量とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する深部体温推定手段と、を備える、
深部体温推定システム。 - 前記加速度センサと前記角速度センサと前記磁気センサとは、相互に固定されている、
請求項4に記載の深部体温推定システム。 - 前記深部体温推定手段により推定された深部体温に基づいて、前記ユーザの異常を報知する報知手段を更に備える、
請求項1から5の何れか1項に記載の深部体温推定システム。 - 前記衣服が、遮熱効果を有する衣服である、
請求項1から6の何れか1項に記載の深部体温推定システム。 - 前記遮熱効果が、ISO9151に準拠した方法で測定されるHTI24が3秒以上であることを満たす、
請求項7に記載の深部体温推定システム。 - 前記衣服が、JIS L 1096に準拠した方法であってフラジール形試験機を用いた方法で測定される通気度の値が1.0cm3/cm2/s以下である、
請求項1から8の何れか1項に記載の深部体温推定システム。 - 前記衣服が、JIS L 1099に準拠した方法であってカップ法により測定される透湿度の値が1000g/m2/h以下である、
請求項1から9の何れか1項に記載の深部体温推定システム。 - 前記衣服の熱伝導率が、1kcal/h/m/℃以下である、
請求項1から10の何れか1項に記載の深部体温推定システム。 - ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定する温度センサと、
前記ユーザに加わる加速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサにより検出された加速度に基づいて、前記ユーザの体内で産出される熱量である産熱量を推定する産熱量推定手段と、
前記温度センサにより測定された衣服内温度と前記産熱量推定手段により推定された産熱量とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する深部体温推定手段と、
前記深部体温推定手段により推定された深部体温に基づいて、警報を発する警報手段と、を備え、
前記深部体温推定手段は、前記衣服内温度と前記産熱量と前記深部体温との対応関係を示す数理モデルを用いて、前記深部体温を推定し、
前記数理モデルは、
前記ユーザの筋肉が有する熱量である第1の熱量の変化量を、前記産熱量と前記ユーザの筋肉から前記ユーザの血液に供給される熱流量である第1の熱流量との差で示す第1の式と、
前記ユーザの血液が有する熱量である第2の熱量の変化量を、前記第1の熱流量と前記ユーザの血液から前記衣服の内側に供給される熱流量である第2の熱流量との差で示す第2の式と、
前記第1の熱流量を、前記ユーザの筋肉から前記ユーザの血液への熱抵抗値である第1の熱抵抗値に対する、前記ユーザの筋肉の温度である第1の温度の変化量と前記ユーザの血液の温度である第2の温度の変化量との差の割合で示す第3の式と、
前記第2の熱流量を、前記ユーザの血液から前記衣服の内側への熱抵抗値である第2の熱抵抗値に対する、前記第2の温度の変化量と前記衣服内温度の変化量との差の割合で示す第4の式と、
前記第1の温度の変化量を、前記ユーザの筋肉が有する熱容量である第1の熱容量に対する前記第1の熱量の割合で示す第5の式と、
前記第2の温度の変化量を、前記ユーザの血液が有する熱容量である第2の熱容量に対する前記第2の熱量の割合で示す第6の式と、を含む連立微分方程式により表され、
前記深部体温推定手段は、前記第2の温度を前記深部体温として推定する、
ヒートストレス警報システム。 - ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定する温度センサと、
前記ユーザに加わる加速度を検出する加速度センサと、
前記ユーザの周囲の気圧を検出する気圧センサと、
前記加速度センサにより検出された加速度と前記気圧センサにより検出された気圧とに基づいて、前記ユーザの体内で産出される熱量である産熱量を推定する産熱量推定手段と、
前記温度センサにより測定された衣服内温度と前記産熱量推定手段により推定された産熱量とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する深部体温推定手段と、
前記深部体温推定手段により推定された深部体温に基づいて、警報を発する警報手段と、を備える、
ヒートストレス警報システム。 - ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定する温度センサと、
前記ユーザに加わる加速度を検出する加速度センサと、
前記ユーザに加わる角速度を検出する角速度センサと、
前記ユーザの周囲の磁場の方向を検出する磁気センサと、
前記加速度センサにより検出された加速度と前記角速度センサにより検出された角速度と前記磁気センサにより検出された方向とに基づいて、前記ユーザの体内で産出される熱量である産熱量を推定する産熱量推定手段と、
前記温度センサにより測定された衣服内温度と前記産熱量推定手段により推定された産熱量とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する深部体温推定手段と、
前記深部体温推定手段により推定された深部体温に基づいて、警報を発する警報手段と、を備える、
ヒートストレス警報システム。 - ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定し、
前記ユーザに加わる加速度を検出し、
前記検出された加速度に基づいて、前記ユーザの体内で産出される熱量である産熱量を推定し、
前記測定された衣服内温度と前記推定された産熱量とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定し、
前記衣服内温度と前記産熱量と前記深部体温との対応関係を示す数理モデルを用いて、前記深部体温を推定し、
前記数理モデルは、
前記ユーザの筋肉が有する熱量である第1の熱量の変化量を、前記産熱量と前記ユーザの筋肉から前記ユーザの血液に供給される熱流量である第1の熱流量との差で示す第1の式と、
前記ユーザの血液が有する熱量である第2の熱量の変化量を、前記第1の熱流量と前記ユーザの血液から前記衣服の内側に供給される熱流量である第2の熱流量との差で示す第2の式と、
前記第1の熱流量を、前記ユーザの筋肉から前記ユーザの血液への熱抵抗値である第1の熱抵抗値に対する、前記ユーザの筋肉の温度である第1の温度の変化量と前記ユーザの血液の温度である第2の温度の変化量との差の割合で示す第3の式と、
前記第2の熱流量を、前記ユーザの血液から前記衣服の内側への熱抵抗値である第2の熱抵抗値に対する、前記第2の温度の変化量と前記衣服内温度の変化量との差の割合で示す第4の式と、
前記第1の温度の変化量を、前記ユーザの筋肉が有する熱容量である第1の熱容量に対する前記第1の熱量の割合で示す第5の式と、
前記第2の温度の変化量を、前記ユーザの血液が有する熱容量である第2の熱容量に対する前記第2の熱量の割合で示す第6の式と、を含む連立微分方程式により表され、
前記第2の温度を前記深部体温として推定する、
深部体温推定方法。 - ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定し、
前記ユーザに加わる加速度を検出し、
前記ユーザの周囲の気圧を検出し、
前記検出された加速度と前記検出された気圧とに基づいて、前記ユーザの体内で産出される熱量である産熱量を推定し、
前記測定された衣服内温度と前記推定された産熱量とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する、
深部体温推定方法。 - ユーザが着用する衣服の内側の温度である衣服内温度を測定し、
前記ユーザに加わる加速度を検出し、
前記ユーザに加わる角速度を検出し、
前記ユーザの周囲の磁場の方向を検出し、
前記検出された加速度と前記検出された角速度と前記検出された方向とに基づいて、前記ユーザの体内で産出される熱量である産熱量を推定し、
前記測定された衣服内温度と前記推定された産熱量とに基づいて、前記ユーザの体内の温度である深部体温を推定する、
深部体温推定方法。
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