JP7103428B2 - 貼付型深部体温計 - Google Patents

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Description

本発明は、生体に貼り付けて深部体温を測定する貼付型深部体温計に関する。
従来から、体表面に貼り付けて、連続的に体温を測定して体温データを取得する体温計が提案されている。例えば、特許文献1には、被検体の体表面に貼り付けて、被検体の深部体温を測定する非加熱型の深部体温計が開示されている。
この深部体温計は、体表面と接触する一方側の面に第1の温度センサが配されるとともに、一方側の面と対向する他方側の面に第2の温度センサがそれぞれ配された第1及び第2の熱抵抗体と、第1及び第2の熱抵抗体の他方側の面のみを覆うように構成される均一化部材と、第1及び第2の熱抵抗体の側面を取り囲むように配された断熱部材と、周縁部分が断熱部材の他方側の面に固定され、中央部分が均一化部材との間に所定の空間をもって配された保護部材とを備えている。
この深部体温計では、均一化部材が受ける外乱、すなわち、外部(体表面に接触する側と反対側)の急激な温度変化の影響を除去すべく、内部から外部への熱流は妨げず、かつ外部から均一化部材への外乱を遮断する構成とすることにより、測定精度を向上させている。
特開2012-154859号公報
しかしながら、上述した深部体温計では、外部の急激な温度変化(外乱)以外の誤差要因については考慮されていない。例えば、皮膚内の血流の増減により周囲に移動する熱量が変動するが、上述した深部体温計では、このような皮膚内の熱移動などは考慮されていない。また、発汗すると汗が蒸発する際に気化熱で体表温が低下するが、深部体温計が貼付されている部分は周囲に比べて汗が蒸発しにくいため体表温の低下が小さくなる。そのため、周囲より温度が高くなり、皮膚の熱伝導及び血流により熱が周囲に移動が、上述した深部体温計では、このような皮膚内の熱移動も考慮されていない。そのため深部体温推定値が実際の値からずれるおそれがある。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、生体に貼り付けて深部体温を測定する貼付型深部体温計において、深部体温の測定精度をより向上させることが可能な貼付型深部体温計を提供することを目的とする。
本発明に係る貼付型深部体温計は、生体に貼り付けて深部体温を測定する貼付型深部体温計において、所定の熱抵抗を有する熱抵抗体と、熱抵抗体の一方の面側に配置され、貼付面側の第1温度を検出する第1温度検出手段と、第1温度よりも高い温度に応じて予め設定される基準温度と、第1温度との差分値である第1差分値に基づいて、第1温度を補正する補正値である第1補正値を求める補正値取得手段と、第1温度を、第1補正値により補正して深部体温を求める深部体温取得手段とを備えることを特徴とする。
本発明に係る貼付型深部体温計によれば、熱抵抗体の貼付面側の第1温度が検出され、第1温度よりも高い温度に予め設定された基準温度と、第1温度との第1差分値に基づいて、第1温度を補正する第1補正値が求められ、第1温度が、第1補正値により補正されて深部体温が求められる。ここで、第1温度よりも高い温度に設定された基準温度と、貼付面側(体表面側)の第1温度との第1差分値をパラメータとすることにより、例えば、体表面からの放熱が増大して第1温度(体表温)が上昇し、体表温が深部体温に近づくと、第1差分値が小さくなる。よって、その場合には、第1補正値を小さくすることにより、測定精度を向上することができる。一方、体表面からの放熱が減少して第1温度(体表温)が低下し、体表温が深部体温から離れると、第1差分値が大きくなる。よって、その場合には、第1補正値を大きくすることにより、測定精度を向上することができる。このように、汗や血流での体温調整の生理反応を考慮できるようになり、実際の深部体温との一致性を高めることができる。よって、比較的簡便な演算により精度よく深部体温を求めることができる。
本発明によれば、生体に貼り付けて深部体温を測定する貼付型深部体温計において、深部体温の測定精度をより向上させることが可能となる。
第1実施形態に係る貼付型深部体温計の外観を示す平面図、及び、底面図である。 第1実施形態に係る貼付型深部体温計の構成を示す断面図である。 第1実施形態に係る貼付型深部体温計を構成する処理部の機能構成を示すブロック図である。 補正値を求める第1関数fの一例を示す図である。 補正値を求める第2関数gの一例を示す図である。 第1温度(T1)、第2温度(T2)、深部体温(推定値)、食道温の測定結果の一例を示す図である。 深部体温(推定値)と食道温との関係(相関)の一例を示す図である。 第1実施形態の第1変形例に係る貼付型深部体温計を構成する処理部の機能構成を示すブロック図である。 第1実施形態の第2変形例に係る貼付型深部体温計を構成する処理部の機能構成を示すブロック図である。 第1実施形態の第3変形例に係る貼付型深部体温計を構成する処理部の機能構成を示すブロック図である。 第1実施形態の第4変形例に係る貼付型深部体温計を構成する処理部の機能構成を示すブロック図である。 第2実施形態に係る貼付型深部体温計を構成する処理部の機能構成を示すブロック図である。 第1温度(T1)、第2温度(T2)、第3温度(T3)、第4温度(T4)、深部体温(推定値)、食道温の測定結果の一例を示す図である。 第1温度(T1)、深部体温(推定値)、食道温の測定結果の一例を示す図である。 深部体温(推定値)と食道温との関係(相関)の一例を示す図である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
まず、図1~図3を併せて用いて、実施形態に係る貼付型深部体温計(以下、単に「深部体温計」又は「体温計」ということもある)1の構成について説明する。図1は、貼付型深部体温計1の外観を示す平面図、及び、底面図である。図2は、貼付型深部体温計1の構成を示す断面図(図1のII-II線に沿った断面図)である。図3は、貼付型深部体温計1を構成する処理部41の機能構成を示すブロック図である。
深部体温計1は、第1温度センサ701(請求の範囲に記載の第1温度検出手段に相当)と第2温度センサ702(第2温度検出手段に相当)により検出された温度、及び/又は、第3温度センサ703と第4温度センサ704により検出された温度に基づいて、使用者(被検者)の深部からの熱流量を求め、深部体温を取得する非加熱型の深部体温計である。また、深部体温計1は、使用者(被験者)の体表面に貼り付けて、連続的に体温を測定して体温データを取得する貼付型(パッチ型)の深部体温計である。
深部体温計1は、主として、上外装体10、下外装体20、体温測定部15、内張り部材80、緩衝部材90、及び、貼付部材60を備えて構成されている。また、体温測定部15は、主として、熱抵抗体層30、第2温度センサ702、第4温度センサ704が実装された配線基板40、第1温度センサ701、第3温度センサ703が実装されたフレキシブル基板50を有して構成されている。
上外装体10は、例えば、防水性及び保温性を有する独立気泡又は半独立気泡の発泡素材から形成される。上外装体10は、外気温の急激な変動(変化)により体温測定部15の温度が局所的に変化することを防ぐために、熱伝導率の低い発泡素材を用いることが好ましい。なお、素材としては、例えば、ポリウレタンや、ポリスチレン、ポリオレフィン等が好適に用いられる。また、上外装体10の加工方法としては、例えば、真空成形が好適に用いられる。上外装体10は、体温測定部15(熱抵抗体層30、配線基板40、フレキシブル基板50など)を収納できるように、断面が略ハット状に形成されている。そのため、発泡素材によって熱抵抗体層30の側面が覆われ、熱抵抗体層30の側面が外気に曝されることが防止される。
下外装体20は、例えば、防水性を有し(水分透過性が低く)、かつ、上外装体10よりも熱伝導率が高い非発泡性樹脂フィルムから形成される。素材としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリイミドなどが挙げられ、特に、ポリエチレンテレフタラートが好適に用いられる。下外装体20は、第1温度センサ701、第3温度センサ703が取り付けられたフレキシブル基板50(体温測定部15)を密着して固定できるように、平面状(フラット)に形成されている。なお、体温測定部15と下外装体20との間に隙間ができると熱抵抗が変わり、熱流束に影響するため、体温測定部15と下外装体20とは、両面テープで貼り合わせる方法や、接着剤で固定する方法などにより、密着して固定することが好ましい。上外装体10と下外装体20のサイズ(外形寸法)は、同一又は略同一となるように形成されており、例えば、縦40~100mm、横20~60mm程度の大きさに形成される。
そして、断面が略ハット状に形成された上外装体10の周縁部と、平面状に形成された下外装体20の周縁部とは、例えば、両面テープでの貼り合わせ、接着剤での固定、又は、ヒートシールなどによって、密着して固定される。なお、防水性能を実現するため、上外装体10と下外装体20を密着固定する部分は、平坦で、しわがよりにくい構造であることが望ましい。すなわち、下外装体20の外縁部が平坦で、対向する上外装体10の外縁部も平坦であり、それらを貼り合わせて密着固定することが好ましい。このようにすれば、密着固定部に均一に力がかかるため、しわがよるなどの防水性能に悪影響を及ぼす問題が発生しにくくなる。
体温測定部15は、図2に示されるように、下外装体20側から順に、フレキシブル基板50、熱抵抗体層30、配線基板40の順に積層されて構成される。
熱抵抗体層30は、2つの熱流束を形成するために、熱抵抗値が異なる2つの熱抵抗体、すなわち、第1熱抵抗体301、及び、第2熱抵抗体302を有している。第1熱抵抗体301には、第2熱抵抗体302よりも熱伝導率が低い(熱抵抗値が高い)素材、例えば、ポリウレタンやポリスチレン、ポリオレフィン等の発泡プラスチック(フォーム材)が好適に用いられる。ただし、発泡状でないプラスチックやゴムなども用いることができる。第2熱抵抗体302には、第1熱抵抗体301よりも熱伝導率が高い(熱抵抗値が低い)素材、例えば、ポリプロピレンやポリエチレン、アクリルやポリカーボネート、エポキシ樹脂等のプラスチック類が好適に用いられる。なお、ここで、銅やアルミなどの金属の熱伝導率が100[W/m/K]以上であるのに対し、ポリプロピレンやポリエチレン、アクリルやポリカーボネート、エポキシ樹脂等のプラスチック類の熱伝導率は、約0.1~0.5[W/m/K]程度であり、3桁程小さい。発泡プラスチックの熱伝導率はさらに1桁近く小さい。空気の熱伝導率はさらに小さく0.024[W/m/K]である。第1熱抵抗体301と、第2熱抵抗体302とは、配線基板40やフレキシブル基板50と積層可能とすることによる低コスト化を図るため、厚みが略同一となるように形成されている。
熱抵抗体層30を構成する第1熱抵抗体301には、厚さ方向に貫通する第1貫通孔301aが形成されている。同様に、熱抵抗体層30を構成する第2熱抵抗体302には、厚さ方向に貫通する第2貫通孔302aが形成されている。第1貫通孔301aは、平面視した場合に、第1温度センサ701、第2温度センサ702が内側に納まるように形成されている。すなわち、第1貫通孔301aの内部(内側)には、対となる第1温度センサ701と第2温度センサ702とが第1熱抵抗体301の厚さ方向に沿って配置される。同様に、第2貫通孔302aは、平面視した場合に、第3温度センサ703、第4温度センサ704が内側に納まるように形成されている。すなわち、第2貫通孔302aの内部(内側)には、対となる第3温度センサ703と第4温度センサ704とが第2熱抵抗体302の厚さ方向に沿って配置される。
ここで、第1温度センサ701~第4温度センサ704(以下、総括的に、「温度センサ70」ということもある)としては、例えば、温度によって抵抗値が変化するサーミスタや測温抵抗体などが好適に用いられる。なお、温度センサ70は、応答性を高める観点から、できるだけ熱容量が小さいことが好ましい。よって、温度センサ70としては例えばチップサーミスタが好適に用いられる。第1温度センサ701~第4温度センサ704それぞれは、プリント配線を介して、後述する処理部41(処理回路)と電気的に接続されており、温度に応じた電気信号(電圧値)が処理部41で読み込まれる。
ところで、熱流式の深部体温計1のサイズを小さくするためには、熱抵抗体層30(第1熱抵抗体301、第2熱抵抗体302)を小さくすることが重要になるが、熱抵抗体層30(第1熱抵抗体301、第2熱抵抗体302)を小さくすると、対となる温度センサ70の出力値の差が小さくなるため、測定誤差が大きくなるおそれがある。ここで、温度センサ70(チップサーミスタ)は略直方体であり厚さがあるため、熱抵抗体層30(第1熱抵抗体301、第2熱抵抗体302)が薄くなるとその厚さを無視できなくなる。温度センサ70が熱抵抗体層30(第1熱抵抗体301、第2熱抵抗体302)の側面に接触していると、その接触箇所から熱が伝達されるため、温度センサ70の温度(検出値)が熱抵抗体層30(第1熱抵抗体301、第2熱抵抗体302)の表面温度からずれた温度(値)になるおそれがある。そこで(その影響を低減するため)、温度センサ70周囲の熱抵抗体層30(第1熱抵抗体301、第2熱抵抗体302)に貫通孔301a,302aを形成し、温度センサ70が熱抵抗体層30(第1熱抵抗体301、第2熱抵抗体302)の側面に接触しない構造とした。
配線基板40は、例えば、ガラスエポキシ基板のようなリジッド基板である。配線基板40には、第1温度センサ701~第4温度センサ704それぞれの出力信号を処理して深部体温データを取得する処理部41(処理回路)が実装されている。また、配線基板40には、取得した深部体温データを送信(出力)する無線通信部403、及び、処理部41や無線通信部403に電力を供給するコイン電池404が実装されている。処理部41は、主として、温度入力部42(温度入力回路)と、演算処理部43(演算処理回路)とを有している。温度入力部42は、温度センサ70の検出信号(出力電圧)を読み込むため、例えば、増幅器(例えばオペアンプ)やアナログ/デジタル・コンバータ(A/Dコンバータ)などを含んで構成されている。温度入力部42は、各温度センサ70から出力されたアナログ信号を増幅して、デジタル信号に変換し、演算処理部43に出力する。
演算処理部43は、例えば、MCU(Micro Control Unit)や、EEPROM、RAM等により構成され、読み込まれた温度データから深部体温を算出する。詳細は後述する。
配線基板40の下面には、第1熱抵抗体301の上面(外気側)の温度を取得する第2温度センサ702、第2熱抵抗体302の上面(外気側)の温度を検出する第4温度センサ704が実装されている。より詳細には、配線基板40の下面には、周辺の温度分布を均一化する一対の熱均一化パターンが形成されており、第2温度センサ702の一方の電極が一方の熱均一化パターンに接続され、第4温度センサ704の一方の電極が他方の熱均一化パターンに接続されている。一対の熱均一化パターンは、例えば、金属膜のような熱伝導率が高い材料で形成される。
また、外気温などの影響によって配線基板40の一部の温度のみが変化してしまうことを防止するため、第2温度センサ702、第4温度センサ704が実装されている配線層の背面側(外気側)に、外気温の温度分布の影響を熱的に均一化する熱伝導率の高い均一化部材(金属膜)を設けることが好ましい。ここで、均一化部材としては、金属箔や金属薄板などを使用してもよいが、配線基板40に形成される配線層と同様に、配線基板40(多層リジッド基板)の内層の配線パターン(ベタパターン)として形成することが望ましい。その場合、均一化部材として使用する内層の配線パターンはグランドパターンでもよいが、電気回路とは接続されておらず電流が流れない独立パターンであることが好ましい。
無線通信部403は、取得された深部体温データ等を外部の管理機器・管理システムや管理者・監督者の携帯端末(例えばスマートフォン等)に送信する。ここで、無線通信部403は、例えば、Bluetooth(登録商標)などを用いて、外部の管理機器・管理システム3に深部体温データを送信する。一方、無線通信部403は、外部の管理機器・管理システムや情報端末から、例えば、外気温データなどを受信してもよい。
薄型のコイン電池(バッテリ)404は、上述した処理部41及び無線通信部403などに電力を供給する。コイン電池404は、配線基板40に実装された(取り付けられた)電池ホルダ95に収納されている。電池ホルダ95は、配線基板40と内張り部材80との間に配設される。すなわち、電池ホルダ95は、内張り部材80を支持するスペーサ部材を兼ねている。なお、体温測定部15(深部体温計1)の平面積(貼り付け面積)を小さくするために、また、外気温の変化や無線通信部403の動作に伴う発熱の影響を防止するために、無線通信部403、及び、コイン電池404(電池ホルダ95)は、配線基板40を挟んで、温度センサ70と反対側(上面側)に配設される。
配線基板40の上面(主面)には、上外装体10を介して使用者による電源のオン/オフ操作を受け付ける電源スイッチ406が実装されている。配線基板40は、電源スイッチ406が上外装体10の裏面(背面)と対向するように、上外装体10と下外装体20とにより画成される密閉空間内に収納される。電源スイッチ406としては、例えば、押しボタンスイッチやロッカースイッチなどが好適に用いられる。なお、押しボタンスイッチの場合には、指先を離してもオン状態を保持するオルタネイト動作のものが好ましい。また、電源スイッチ406としては、表面実装タイプのものが好ましいが、リードタイプのものを用いてもよい。
ここで、誤って(偶発的に)電源スイッチ406が押下されて電源がオン/オフされてしまうことを防止するために、また、電源スイッチ406が上外装体10を押し上げないようにするために、電源スイッチ406は、上外装体10と接触しないように配設されている。より具体的には、電源スイッチ406のボタン上面(天面)と上外装体10の裏面(背面)との間隔は、例えば、0~4mmの範囲に設定されることが好ましく、0.5~1.5mmの範囲に設定されることがより好ましい。また、電源スイッチ406のストロークは、例えば、0.1~1mmの範囲に設定されることが好ましく、0.1~0.3mmの範囲に設定されることがより好ましい。
また、配線基板40の上面には、使用者による操作や深部体温の測定状態(例えば、電源スイッチ406のオン/オフ、測定開始/終了、着脱状態等)に応じて点灯又は点滅するLED405が実装されている。なお、LEDに代えて、例えば、VCSEL等を用いてもよい。さらに、配線基板40の下面側にはフレキシブル基板50を電気的に接続するためのFPCコネクタ407が取り付けられている。
フレキシブル基板50は、例えば、ポリイミドやポリエステルなどから形成されており、可撓性を有する。フレキシブル基板50には、第1熱抵抗体301の皮膚側の温度を取得する第1温度センサ701、第2熱抵抗体302の皮膚側の温度を取得する第3温度センサ703が実装されている。より詳細には、フレキシブル基板50には、周辺の温度分布を均一化するために、一対の熱均一化パターンが形成されており、第1温度センサ701の一方の端子が一方の熱均一化パターンに接続され、第3温度センサ703の一方の端子が他方の熱均一化パターンに接続されている。一対の熱均一化パターンは、例えば、金属膜のような熱伝導率が高い材料で形成されている。第1温度センサ701、第3温度センサ703それぞれは、配線パターン及び、上記FPCコネクタ407を介して、配線基板40(処理部41)に接続されており、温度に応じた電気信号(電圧値)が処理部41(温度入力部42)で読み込まれる。なお、上述したように、下外装体20、フレキシブル基板50、熱抵抗体層30、及び、配線基板40は、熱流束を形成するため、間に隙間が生じないように、例えば、両面テープなどで密着して固定される。
上外装体10の裏面(背面)、すなわち、上外装体10と緩衝部材90、電池ホルダ(スペーサ部材)95との間には、後述する緩衝部材90よりも薄い薄板状(シート状)に形成された内張り部材80が配設されている。内張り部材80は、上外装体10のシワを抑制するために、一方の面が、例えば両面テープなどによって上外装体10の裏面(背面)に貼り付けて取り付けられている。内張り部材80は、例えば、可撓性を有するポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料により、電源スイッチ406の操作方向(例えば押下方向)へのたわみ性を有するように(湾曲可能)に形成されている。なお、内張り部材80は、金属薄板等から形成されていてもよい。
内張り部材80には、平面視した場合に電源スイッチ406が内側に収まる貫通孔80aが厚み方向に形成されている。なお、貫通孔80aは、孔の周囲が完全に閉じられていてもよいし、完全には閉じられていなくてもよい。内張り部材80の貫通孔80aは、指先がすべて入ってしまわないように指先の外径よりも小さく、かつ、電源スイッチ406を押せるように指先の腹が入る程度の大きさに形成されている。より具体的には、指先の外径は個人差があるため、貫通孔80aの内径は、例えば、10~20mmの範囲に設定することが好ましく、13~16mmの範囲に設定することがより好ましい。なお、上外装体10の厚みが厚い場合(例えば2mm以上の場合)、上外装体10の厚さに応じて貫通孔80aの内径を大きくすることが好ましい。
配線基板40の上面(主面)と内張り部材80との間には、緩衝性(クッション性)を有し、板状に形成された緩衝部材90が配設されている。緩衝部材90は、配線基板40に実装された電源スイッチ406の配線基板40の実装面からの高さ(背高)、及び、電子部品の配線基板40の実装面からの高さ(背高)よりも厚く形成されている。緩衝部材90は、例えば両面テープなどによって内張り部材80の他方の面に貼り付けて取り付けられている。
緩衝部材90には、平面視した場合に電源スイッチ406が内側に収まる貫通孔90aが厚み方向に形成されている。緩衝部材90に形成された貫通孔(開口部)90aは、平面視した場合に内張り部材80に形成された貫通孔(開口部)80aの内側に収まるように形成されて配設されている。すなわち、緩衝部材90の貫通孔90aは、内張り部材80の貫通孔80aよりも小さく形成されている。また、緩衝部材90に形成された貫通孔90a、及び、内張り部材80に形成された貫通孔80aそれぞれは、略円形(例えば楕円形等も含む)に形成されており、かつ、それぞれの内径が、指先の外径よりも小さく設定(形成)されている。より具体的には、緩衝部材90の開口部90aの内径は、例えば、8~18mmの範囲に設定されることが好ましく、11~14mmの範囲に設定されることがより好ましい。なお、上外装体10が厚い(例えば厚さ2mm以上)場合には、その厚さに応じて貫通孔90aの内径を大きくすることが好ましい。
貼付部材60は、下外装体20の外側の面に貼り付けられる第1接着層601、該第1接着層601に貼り付けられる通気性を有する通気層603(すなわち、水分を通す水分透過層)、及び、該通気層603に貼り付けられる第2接着層602を有して構成される。ところで、深部体温計1を皮膚に貼り付けて使用する場合、汗が皮膚と深部体温計1(下外装体20)との間に長時間たまったままになると、皮膚が炎症を起こすおそれがあるが、貼付部材60に水分を通す通気層603を設けることで、汗等での蒸れを抑制する。通気層603(水分透過層)としては、例えば、不織布を好適に用いることができる。なお、不織布に代えて、織物や編物の布を用いてもよい。また、紙や、木材、スポンジ/連続気泡の発泡材料などを用いてもよいし、体温測定部15の中央から周縁に向かう溝や孔が形成されたプラスチックやゴム、金属の構造体を用いてもよい。
通気層603は空気を内部に含むため、通常、熱伝導率が低くなる。そのため、通気層603が皮膚との間にあると体温測定精度に影響する。そこで(安定して体温を測定するために、)皮膚の温度を測定する第1温度センサ701、第3温度センサ703、及び、これらに接続された熱均一化パターンと重なる領域には、通気層603を配置しないようにする。
ここで、通気層603に不織布を用いた場合を例にして説明する。不織布(通気層603)の両面には、生体適合性のある両面テープ(第1接着層601、第2接着層602)が貼り付けられる。通気層603及び第2接着層602には、平面視した場合に、第1温度センサ701、第3温度センサ703が内側に納まる貫通孔60a,60bが、厚み方向に形成されている。ここで、下外装体20に貼り付けられる両面テープ(第1接着層601)には貫通孔を形成しないことが好ましい。なぜならば、貫通孔が形成されていると(すなわち第1接着層601がないと)下外装体20が皮膚に密着しなくなり、測定精度が低下するおそれが生じるためである。
また、通常、両面テープ(第2接着層602)は、不織布(通気層603)よりも水分透過性が悪いため、少なくとも第2接着層602には、厚み方向に形成された複数の貫通孔60cを形成することが好ましい。その場合、例えば、直径1~10mm程度の貫通孔60cを2~20mm程度の間隔で配置することが好ましい。
上述したように、演算処理部43(演算処理回路)は、例えば、MCU(Micro Control Unit)や、EEPROM、RAM等により構成され、温度入力部42(温度入力回路)を介して読み込まれた各温度センサ70の検出値(温度データ)に基づいて深部体温を算出する。また、演算処理部43は、算出した深部体温データ等をRAMなどのメモリに記憶させる。さらに、演算処理部43は、算出した深部体温データ等を無線通信部403に出力することにより、外部の管理機器・管理システム等に無線で出力(送信)する。
特に、演算処理部43は、深部体温の測定精度をより向上させる機能を有している。そのため、演算処理部43は、補正値取得部431、深部体温取得部432を機能的に備えている。演算処理部43では、EEPROM等に記憶されているプログラムがMCUによって実行されることにより、補正値取得部431、深部体温取得部432の機能が実現される。
まず、始めに、第1温度センサ701により検出された第1温度(T1)、第2温度センサ702により検出された第2温度(T2)、第3温度センサ703により検出された第3温度(T3)、及び、第4温度センサ704により検出された第4温度(T4)のうち、第1温度(T1)と第2温度(T2)を用いて深部体温を求める構成について説明する。
補正値取得部431は、例えば、身体の体温フィードバック機構が働く限界の体温に応じて、第1温度(T1)よりも高い温度に予め設定される基準温度(T0)と、第1温度(T1)との差分値である第1差分値(T0-T1)に基づいて、第1温度を補正する補正値である第1補正値を求める。すなわち、補正値取得部431は、請求の範囲に記載の補正値取得手段として機能する。
ここで、基準温度(T0)は、例えば、運動など体温が上昇する条件において、第1温度(T1)と深部体温とを実測し、双方の関係に基づいて(すなわち、第1温度(T1)と深部体温の実測値とを比較することにより)設定される。その際に、基準温度(T0)は、安静時の深部体温以上の値に設定することが好ましい。すなわち、汗や血流での体温調整の生理反応のフィードバックは運動時等のように深部体温が安静時より上昇しても働くため、基準温度(T0)を安静時の深部体温以上の値に設定することが好ましい。そのため、基準温度(T0)としては、例えば、39~50(℃)の範囲に設定することが好ましい。特に、基準温度(T0)としては、40~45(℃)の範囲に設定することがより好ましい。なぜならば、基準温度(T0)を生体の体温調節機能が働く上限とみなすためである。なお、本実施形態では、基準温度(T0)を42(℃)に設定した。
補正値取得部431は、第1差分値(T0-T1)がゼロ以上の範囲で、第1差分値(T0-T1)が大きくなるほど第1補正値が大きくなり、かつ、第1差分値(T0-T1)が大きくなるほど第1補正値の増加割合(傾き)が大きくなるように第1補正値を設定する。
その際に、補正値取得部431は、例えば、図4に示されるように、第1差分値(T0-T1)と第1補正値との関係を定めた第1関数fを用いて、第1差分値(T0-T1)から第1補正値(f(T0-T1))を求める。第1関数fは、第1差分値(T0-T1)がゼロ以上の範囲で、一階微分f’がゼロ以上となる、かつ、二階微分f”がゼロ以上となる関数である。なお、第1関数fとしては、例えば、指数関数や、2次関数、3次関数、4次関数等を用いることができる。
また、補正値取得部431は、第1温度(T1)と、第2温度(T2)との差分値である第2差分値(T1-T2)に基づいて、第1温度を補正する補正値である第2補正値を求める。
補正値取得部431は、第2差分値(T1-T2)がゼロ以上の範囲で、第2差分値(T1-T2)が大きくなるほど第2補正値が大きくなり、かつ、第2差分値(T1-T2)が大きくなるほど第2補正値の増加割合(傾き)が小さくなるように第2補正値を設定する。
その際に、補正値取得部431は、例えば、図5に示されるように、第2差分値(T1-T2)と第2補正値との関係を定めた第2関数gを用いて、第2差分値(T1-T2)から第2補正値(g(T1-T2))を求める。第2関数gは、第2差分値(T1-T2)がゼロ以上の範囲で、一階微分g’がゼロ以上であり、かつ、二階微分g”がゼロ以下となる関数である。例えば、体温や環境温が変動した場合、10分~20分程度は過渡状態になるため、第2関数gは、その過渡特性を補正する。なお、第2関数gとしては、例えば、対数関数や平方根関数等を用いることができる。
なお、補正値(第1補正値及び第2補正値)の取得には、関数f、gに代えてマップ(ルックアップテーブル)を用いてもよい。すなわち、EEPROMなど(記憶部)に、第1差分値(T0-T1)と第1補正値との関係を定めたマップ(すなわち、第1差分値(T0-T1)の格子点毎に対応する第1補正値が与えられた第1補正値マップ)を予め記憶しておき、第1差分値(T0-T1)に基づいて、この第1補正値マップを検索することにより、第1補正値を求める構成としてもよい。
同様に、EEPROMなど(記憶部)に、第2差分値(T1-T2)と第2補正値との関係を定めたマップ(すなわち、第2差分値(T1-T2)の格子点毎に対応する第2補正値が与えられた第2補正値マップ)を予め記憶しておき、第2差分値(T1-T2)に基づいて、この第2補正値マップを検索することにより、第2補正値を求める構成としてもよい。なお、求められた補正値(第1補正値及び第2補正値)は、深部体温取得部432に出力される。
深部体温取得部432は、第1温度(T1)を、第1補正値(f(T0-T1))、及び、第2補正値(g(T1-T2))により補正して深部体温を求める。すなわち、深部体温取得部432は、請求の範囲に記載の深部体温取得手段として機能する。深部体温取得部432は、例えば、次式(1)に基づいて、深部体温を求める。
深部体温=第1温度(T1)+第1補正値(f(T0-T1))×第2補正値(g(T1-T2)) ・・・(1)
なお、深部体温取得部432は、次式(2)に基づいて、深部体温を求めるようにしてもよい。
深部体温=第1温度(T1)+第1補正値(f(T0-T1))+第2補正値(g(T1-T2)) ・・・(2)
ここで、実際に測定した結果の一例を図6に示す。図6は、第1温度(T1)、第2温度(T2)、深部体温(推定値)、食道温の測定結果の一例を示す図である。図6の横軸は時刻であり、縦軸は、温度(℃)である。図6の例では、15分から1時間45分まで高室温状況下におくとともに、30分から1時間30分まで歩行運動することで体温を上昇させて各温度の測定を行った。すなわち、深部体温計1を身体に貼り付けて測定すると同時に、温度センサを鼻から食道まで挿入して深部体温として認められている食道温を測定した。図6に示されるように、体温が上昇し、第1温度(T1)と第2温度(T2)との間隔が狭くなったときであっても、補正された深部体温(推定値)と食道温とが略一致しており、補正が有効に機能していることが確認された。
また、図6に示した深部体温(推定値)と食道温との対応する各点をプロットした図を図7に示す。図7の横軸は食道温(℃)であり、縦軸は、深部体温(推定値)(℃)である。図7に示されるように、補正された深部体温(推定値)と食道温とが、高い相間を有することが確認された。
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、身体の体温フィードバック機構が働く限界の体温に応じて予め設定される基準温度(T0)と、貼付面側(体表面側)の第1温度(T1)との第1差分値(T0-T1)をパラメータとすることにより、例えば、体表面からの放熱が増大して第1温度(体表温)が上昇し、体表温が深部体温に近づくと、第1差分値が小さくなる。よって、その場合には、補正値を小さくすることにより、測定精度を向上することができる。一方、体表面からの放熱が減少して第1温度(体表温)が低下し、体表温が深部体温から離れると、第1差分値が大きくなる。よって、その場合には、補正値を大きくすることにより、測定精度を向上することができる。このように、汗や血流での体温調整の生理反応を考慮できるようになり、実際の体温との一致性を高めることができる。よって、比較的簡便な演算で精度よく深部体温を求めることが可能となる。
また、本実施形態によれば、第2差分値(T1-T2)が熱流束と相関を有するため、第2補正値(g(T1-T2))を追加することで測定精度をより向上することができる。ところで、外気温が深部体温より十分に低い場所に移動した場合(例えば外気温20℃)、第1温度(T1)も外気温の影響で低くなる。この場合、熱流束は大きくなるため第2差分値(T1-T2)は大きくなる。また、運動等で急激な発熱(深部体温上昇)が発生した場合、熱流束が大きくなり、第2差分値(T1-T2)は大きくなる。第2差分値(T1-T2)が大きい場合には第2補正値(g(T1-T2))が大きくなることで、推定精度を向上できる。さらに、第2関数gを、二階微分g”≦0となる関数とすることで、すなわち、第2差分値(T1-T2)が大きくなるにつれて、第2補正値(g(T1-T2))が大きくなるが、大きくなる速度が低下することで、第2差分値(T1-T2)が過剰に大きくなってしまう場合の影響を抑制することができる。
(第1実施形態の第1変形例)
次に、図8を用いて、第1実施形態の第1変形例に係る深部体温計1Bについて説明する。ここでは、上述した第1実施形態と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図8は、第1実施形態の第1変形例に係る貼付型深部体温計1Bを構成する処理部41Bの機能構成を示すブロック図である。なお、図8において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
深部体温計1Bは、処理部41に代えて、処理部41Bを備えている点で上述した深部体温計1と異なっている。処理部41Bは、補正値取得部431、及び、深部体温取得部432に代えて、補正値取得部431B、及び、深部体温取得部432Bを有している点で上述した処理部41と異なっている。なお、その他の構成は、上述した深部体温計1と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
補正値取得部431Bは、上述した第1補正値(f(T0-T1))を求める。なお、第1補正値(f(T0-T1))の取得方法は上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、補正値取得部431Bは、上述した第2補正値(g(T1-T2))に代えて、第4補正値を取得する。より具体的には、補正値取得部431Bは、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)に基づいて、第2差分値(T1-T2)を補正する第3補正値(副補正値)をさらに求めるとともに、該第3補正値により補正された補正後の第2差分値に基づいて(すなわち、第2差分値と第3補正値とに基づいて)、第1温度T1を補正する第4補正値を求める。
より具体的には、補正値取得部431Bは、第1温度(T1)の単位時間当たりの上昇量(微分値ΔT1)が大きくなるほど第3補正値(副補正値)が大きくなるように第3補正値を設定するとともに、第3補正値により補正された補正後の第2差分値が大きくなるほど第4補正値が大きくなり、かつ、補正後の第2差分値が大きくなるほど第2補正値の増加割合(傾き)が小さくなるように第4補正値を設定する
例えば、まず、補正値取得部431Bは、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)と第3補正値(k(ΔT1))との関係を定めた第3関数kを用いて、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)から第3補正値(k(ΔT1))を求める。次に、補正値取得部431Bは、第3補正値(k(ΔT1))により補正された補正後の第2差分値(T1-T2+k(ΔT1))と、第4補正値との関係を定めた第4関数gを用いて、補正後の第2差分値(T1-T2+k(ΔT1))から第4補正値(g(T1-T2+k(ΔT1)))を求める。
ここで、第3関数kは、第1温度(T1)の単位時間当たりの上昇量(微分値ΔT1)の増加に対して単調増加する関数である。第3関数kは、例えば、深部体温計1を体表面に貼り付けた直後など、急激に温度が変化する測定開始時において有効に働き、測定精度をより向上することができる。なお、第4関数としては、上述した第2関数gを利用することができる。すなわち、第4関数gは、補正後の第2差分値がゼロ以上の範囲で、一階微分g’がゼロ以上であり、かつ、二階微分g”がゼロ以下となる関数である。
ところで、深部体温計1は熱容量を持つことから、第1温度(T1)と第2温度(T2)の温度変化にはタイムラグが発生するため、タイムラグと相関のある項ΔT1を式に入れることでより精度を向上することができる。例えば、外気温が上昇する場合、外気からの熱流束が増加するため第2温度(T2)が先に上昇し、その後、第1温度(T1)が上昇する(ΔT1>0)。そのため第2差分値(T1-T2)の値が小さくなる。深部体温は変化していないが、第2差分値(T1-T2)の低下により推定値は低くなってしまう。そこでΔT1に応じて補正を行うことで推定値の低下を抑制する。補正の方法として、第1温度(T1)の時間変化ΔT1を使用するのは、温度変化速度が大きいほどタイムラグが大きくなるためである。これにより深部体温(推定値)の精度低下を抑制できる。一方、外気温が低下する場合、外気からの熱流束が低下するためT2が先に低下し、その後、第1温度(T1)が低下する(ΔT1<0)。そのため、第2差分値(T1-T2)の値が大きくなる。深部体温は変化していないが、第2差分値(T1-T2)の増加により推定値は高くなってしまう。そこでΔT1に応じて補正を行うことで推定値の増加を抑制する。また、体温が上昇する場合、体表からの熱流束が増加するため第1温度(T1)が先に上昇し(ΔT1>0)、その後、第2温度(T2)が上昇する。そのため、第2差分値(T1-T2)の値が大きくなる。しかしながら深部体温が先に上昇しているため、第2差分値(T1-T2)の増加による推定値の増加を考慮しても大きなずれは発生しない。一方、体温が低下する場合、体表からの熱流束が低下するため、第1温度(T1)が先に低下し(ΔT1<0)、その後、第2温度(T2)が低下する。そのため、第2差分値(T1-T2)の値が小さくなる。しかしながら深部体温が先に低下しているため、第2差分値(T1-T2)の低下による推定値の低下を考慮しても大きなずれは発生しない。
なお、補正値(第3補正値及び第4補正値)の取得には、関数k、gに代えてマップ(ルックアップテーブル)を用いてもよい。すなわち、EEPROMなど(記憶部)に、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)と第3補正値との関係を定めたマップ(すなわち、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)の格子点毎に対応する第3補正値が与えられた第3補正値マップ)を予め記憶しておき、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)に基づいて、この第3補正値マップを検索することにより、第3補正値を求める構成としてもよい。同様に、EEPROMなど(記憶部)に、補正後の第2差分値(T1-T2+k(ΔT1))と第4補正値との関係を定めたマップ(すなわち、補正後の第2差分値(T1-T2+k(ΔT1))の格子点毎に対応する第4補正値が与えられた第4補正値マップ)を予め記憶しておき、補正後の第2差分値(T1-T2+k(ΔT3))に基づいて、この第4補正値マップを検索することにより、第4補正値を求める構成としてもよい。求められた補正値(第1補正値及び第4補正値)は、深部体温取得部432Bに出力される。
深部体温取得部432Bは、第1温度(T1)を、第1補正値(f(T0-T1))、及び、第4補正値(g(T1-T2+k(ΔT1)))により補正して深部体温を求める。例えば、深部体温取得部432Bは、次式(3)に基づいて、深部体温を求める。
深部体温=第1温度(T1)+第1補正値(f(T0-T1))×第4補正値(g(T1-T2+k(ΔT1))) ・・・(3)
なお、深部体温取得部432Bは、次式(4)に基づいて、深部体温を求めるようにしてもよい。
深部体温=第1温度(T1)+第1補正値(f(T0-T1))+第4補正値(g(T1-T2+k(ΔT1))) ・・・(4)
本変形例によれば、深部体温計1が熱容量を持つことにより発生する第1温度(T1)と第2温度(T2)とのタイムラグ(すなわち、温度変化の遅れ)と相関を有する項ΔT1をさらに考慮することによって測定精度を向上することができる。
(第1実施形態の第2変形例)
次に、図9を用いて、第1実施形態の第2変形例に係る深部体温計1Cについて説明する。ここでは、上述した第1実施形態と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図9は、第1実施形態の第2変形例に係る貼付型深部体温計1Cを構成する処理部41Cの機能構成を示すブロック図である。なお、図9において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
深部体温計1Cは、処理部41に代えて、処理部41Cを備えている点で上述した深部体温計1と異なっている。処理部41Cは、補正値取得部431、及び、深部体温取得部432に代えて、補正値取得部431C、及び、深部体温取得部432Cを有している点で上述した処理部41と異なっている。なお、その他の構成は、上述した深部体温計1と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
補正値取得部431Cは、上述した第1補正値(f(T0-T1))を求める。なお、第1補正値(f(T0-T1))の取得方法は上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、補正値取得部431Cは、上述した第2補正値(g(T1-T2))に代えて、第5補正値を取得する。より具体的には、補正値取得部431Cは、基準温度(T0)と、第2温度(T2)との差分値である第3差分値(T0-T2)に基づいて、第1温度T1を補正する補正値である第5補正値を求める。
例えば、補正値取得部431Cは、第3差分値(T0-T2)がゼロ以上の範囲で、第3差分値(T0-T2)が大きくなるほど第5補正値が大きくなり、かつ、第3差分値(T0-T2)が大きくなるほど第5補正値の増加割合(傾き)が小さくなるように第5補正値を設定する
より具体的には、補正値取得部431Cは、第3差分値(T0-T2)と第5補正値との関係を定めた第5関数gを用いて、第3差分値(T0-T2)から第5補正値を求める。なお、第5関数としては、上述した第2関数gを利用することができる。すなわち、第5関数gは、第3差分値(T0-T2)がゼロ以上の範囲で、一階微分g’がゼロ以上となり、かつ、二階微分g”がゼロ以下となる関数である。
なお、補正値(第5補正値)の取得には、関数gに代えてマップ(ルックアップテーブル)を用いてもよい。すなわち、EEPROMなど(記憶部)に、第3差分値(T0-T2)と第5補正値との関係を定めたマップ(すなわち、第3差分値(T0-T2)の格子点毎に対応する第5補正値が与えられた第5補正値マップ)を予め記憶しておき、第3差分値(T0-T2)に基づいて、この第5補正値マップを検索することにより、第5補正値を求める構成としてもよい。なお、求められた補正値(第1補正値及び第5補正値)は、深部体温取得部432Cに出力される。
深部体温取得部432Cは、第1温度(T1)を、第1補正値(f(T0-T1))、及び、第5補正値(g(T0-T2))により補正して深部体温を求める。例えば、深部体温取得部432Cは、次式(5)に基づいて、深部体温を求める。
深部体温=第1温度(T1)+第1補正値(f(T0-T1))×第5補正値(g(T0-T2)) ・・・(5)
なお、深部体温取得部432Cは、次式(6)に基づいて、深部体温を求めるようにしてもよい。
深部体温=第1温度(T1)+第1補正値(f(T0-T1))+第5補正値(g(T0-T2)) ・・・(6)
本変形例によれば、第2差分値(T1-T2)に代えて第3差分値(T0-T2)を用いることで、熱流束が小さい場合(すなわち、第1温度(T1)と第2温度(T2)との温度差が小さい場合)であっても精度よく深部体温を推定することができる。
(第1実施形態の第3変形例)
次に、図10を用いて、第1実施形態の第3変形例に係る深部体温計1Dについて説明する。ここでは、上述した第1実施形態と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図10は、第1実施形態の第3変形例に係る貼付型深部体温計1Dを構成する処理部41Dの機能構成を示すブロック図である。なお、図10において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
深部体温計1Dは、処理部41に代えて、処理部41Dを備えている点で上述した深部体温計1と異なっている。処理部41Dは、補正値取得部431、及び、深部体温取得部432に代えて、補正値取得部431D、及び、深部体温取得部432Dを有している点で上述した処理部41と異なっている。なお、その他の構成は、上述した深部体温計1と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
補正値取得部431Dは、上述した第1補正値に代えて、第7補正値を求める。より具体的には、補正値取得部431Dは、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)に基づいて、第1差分値(T0-T1)を補正する第6補正値(副補正値)を求めるとともに、該第6補正値により補正された補正後の第1差分値に基づいて(第1差分値と第6補正値とに基づいて)、第1温度を補正する第7補正値を求める。また、補正値取得部431Dは、上述した第2補正値に代えて、第9補正値を求める。より具体的には、また、補正値取得部431Dは、第2温度(T2)の時間変化(微分値ΔT2)に基づいて、第3差分値(T0-T2)を補正する第8補正値(副補正値)を求めるとともに、該第8補正値により補正された補正後の第3差分値に基づいて(第3差分値と第8補正値とに基づいて)、第1温度を補正する第9補正値を求める。
より詳細には、補正値取得部431Dは、第1温度(T1)の単位時間当たりの上昇量(微分値ΔT1)が大きくなるほど第6補正値(副補正値)が大きくなるように第6補正値を設定するとともに、第6補正値により補正された補正後の第1差分値が大きくなるほど第7補正値が大きくなり、かつ、補正後の第1差分値が大きくなるほど第7補正値の増加割合(傾き)が大きくなるように第7補正値を設定する。また、補正値取得部431Dは、第2温度(T2)の単位時間当たりの上昇量(微分値ΔT2)が大きくなるほど第8補正値(副補正値)が大きくなるように第8補正値を設定するとともに、第8補正値により補正された補正後の第3差分値が大きくなるほど第9補正値が大きくなり、かつ、補正後の第3差分値が大きくなるほど第9補正値の増加割合(傾き)が小さくなるように第9補正値を設定する。
例えば、補正値取得部431Dは、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)と第6補正値(h(ΔT1))との関係を定めた第6関数hを用いて、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)から第6補正値(h(ΔT1))を求めるとともに、第6補正値(h(ΔT1))により補正された補正後の第1差分値(T0-T1+h(ΔT1))と第7補正値との関係を定めた第7関数fを用いて、補正後の第1差分値(T0-T1+h(ΔT1))から第7補正値(f(T0-T1+h(ΔT1)))を求める。また、補正値取得部431Dは、第2温度(T2)の時間変化(微分値ΔT2)と第8補正値(k(ΔT2))との関係を定めた第8関数kを用いて、第2温度(T2)の時間変化(微分値ΔT2)から第8補正値(k(ΔT2))を求めるとともに、第8補正値(k(ΔT2))により補正された補正後の第3差分値(T0-T2+k(ΔT2))と第9補正値との関係を定めた第9関数gを用いて、補正後の第3差分値(T0-T2+k(ΔT2))から第9補正値(g(T0-T2+k(ΔT2)))を求める。
ここで、第6関数hは、第1温度(T1)の単位時間当たりの上昇量(微分値ΔT1)の増加に対して単調増加する関数である。同様に、第8関数kは、第2温度(T2)の単位時間当たりの上昇量(微分値ΔT2)の増加に対して単調増加する関数である。なお、第7関数としては、上述した第1関数fを利用することができる。また、第9関数としては、上述した第2関数gを利用することができる。
なお、補正値(第6,7補正値)の取得には、関数(演算式)h,fに代えてマップ(ルックアップテーブル)を用いてもよい。すなわち、EEPROMなど(記憶部)に、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)と第6補正値との関係を定めたマップ(すなわち、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)の格子点毎に対応する第6補正値が与えられた第6補正値マップ)を予め記憶しておき、第1温度(T1)の時間変化(微分値ΔT1)に基づいて、この第6補正値マップを検索することにより、第6補正値を求める構成としてもよい。そして、EEPROMなど(記憶部)に、補正後の第1差分値と第7補正値との関係を定めたマップ(すなわち、補正後の第1差分値の格子点毎に対応する第7補正値が与えられた第7補正値マップ)を予め記憶しておき、補正後の第1差分値に基づいて、この第7補正値マップを検索することにより、第7補正値を求める構成としてもよい。
同様に、補正値(第8,9補正値)の取得には、関数(演算式)k,gに代えてマップ(ルックアップテーブル)を用いてもよい。すなわち、EEPROMなど(記憶部)に、第2温度(T2)の時間変化(微分値ΔT2)と第8補正値との関係を定めたマップ(すなわち、第2温度(T2)の時間変化(微分値ΔT2)の格子点毎に対応する第8補正値が与えられた第8補正値マップ)を予め記憶しておき、第2温度(T2)の時間変化(微分値ΔT2)に基づいて、この第8補正値マップを検索することにより、第8補正値を求める構成としてもよい。そして、EEPROMなど(記憶部)に、補正後の第3差分値と第9補正値との関係を定めたマップ(すなわち、補正後の第3差分値の格子点毎に対応する第9補正値が与えられた第9補正値マップ)を予め記憶しておき、補正後の第3差分値に基づいて、この第9補正値マップを検索することにより、第9補正値を求める構成としてもよい。求められた補正値(第7補正値及び第9補正値)は、深部体温取得部432Dに出力される。
深部体温取得部432Dは、第1温度(T1)を、第7補正値(f(T0-T1+h(ΔT1)))、及び、第9補正値(g(T0-T2+k(ΔT2)))により補正して深部体温を求める。例えば、深部体温取得部432Dは、次式(7)に基づいて、深部体温を求める。
深部体温=第1温度(T1)+第7補正値(f(T0-T1+h(ΔT1)))×第9補正値(g(T0-T2+k(ΔT2))) ・・・(7)
なお、深部体温取得部432Dは、次式(8)に基づいて、深部体温を求めるようにしてもよい。
深部体温=第1温度(T1)+第7補正値(f(T0-T1+h(ΔT1)))+第9補正値(g(T0-T2+k(ΔT2))) ・・・(8)
本変形例によれば、深部体温計1が熱容量を持つことにより発生する第1温度(T1)と第2温度(T2)とのタイムラグ(すなわち、温度変化の遅れ)と相関を有する項ΔT2をさらに考慮することにより測定精度を向上することができる。よって、深部体温との相間をさらに高めることができる。
(第1実施形態の第4変形例)
次に、図11を用いて、第1実施形態の第4変形例に係る深部体温計1Eについて説明する。ここでは、上述した第1実施形態と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図11は、第1実施形態の第4変形例に係る貼付型深部体温計1Eを構成する処理部41Eの機能構成を示すブロック図である。なお、図11において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
深部体温計1Eは、処理部41に代えて、処理部41Eを備えている点で上述した深部体温計1と異なっている。処理部41Eは、補正値取得部431、及び、深部体温取得部432に代えて、補正値取得部431E、及び、深部体温取得部432Eを有している点で上述した処理部41と異なっている。なお、その他の構成は、上述した深部体温計1と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
補正値取得部431Eは、2組のセンシング部それぞれ、すなわち、第1熱抵抗体301、第1温度センサ701(T1)、第2温度センサ702(T2)を有するセンシング部、及び、第2熱抵抗体302、第3温度センサ703(T3)、第4温度センサ704(T4)を有するセンシングそれぞれについて、上述した補正値を取得する。なお、上述したいずれの補正値(補正方法)を採用してもよい。また、各補正値の求め方は上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。取得された補正値は深部体温取得部432Eに出力される。
深部体温取得部432Eは、2組のセンシング部それぞれについて、補正値を用いて、2組の仮の深部体温(推定値)を求める。なお、上述したいずれの深部体温の求め方を採用してもよい。また、深部体温の求め方は上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。また、深部体温取得部432Eは、該2組の仮の深部体温に基づいて、深部体温を決定するとともに、該深部体温の確からしさを求める。
すなわち、深部体温取得部432Eは、第1温度(T1)と第2温度(T2)、及び、第3温度(T3)と第4温度(T4)それぞれから深部体温を推定し、それぞれの深部体温(推定値)から深部体温を決定するとともに、該深部体温の確からしさを判定する。ところで、例えば、大量の汗や体毛により、深部体温計1が体表面に密着していない場合など、貼り付け状態が悪い場合には、深部体温(推定値)の推定精度が低下する。そのため、深部体温取得部432Eは、2組の推定温を算出して、比較し、その差が大きくなると推定温の確からしさが低いと判定する。また、外気温が体温(体表温)より低い場合、すなわち、通常は、T1>T3>T4≒T2の温度順になるため、この順番が入れ替わった場合に、確からしさが低いと判定してもよい。例えば、T3>T1>T4≒T2となった場合に、深部体温取得部432Eは、第1温度(T1)と第2温度(T2)を用いた推定温の確からしさが低いと判定する。また、貼り付け状態が悪く体表面に密着していない場合には第1温度(T1)、第3温度(T3)の時間による変動が大きくなることから、第1温度(T1)、第3温度(T3)の一定時間内の変動量が所定の値を超えた場合に確からしさが低いと判定してもよい。なお、確からしさが低いと判定された場合には、例えば、無線通信部403を用いて、その旨を、使用者等に通知することが好ましい。また、例えば、制御用の端末に表示することにより、又は、音声やバイブレーションなどで通知することが好ましい。また、深部体温取得部432Eは、2つの推定値を処理して推定温を決定することで推定温の精度を向上できる。ここで、深部体温計1の貼り付け状態が悪いと推定温が低下するため、2つの推定温のうち大きい方の値を選択することが望ましいが、平均、重み付け平均などを用いてもよい。外気温が体温(体表温)より高い場合には逆に貼り付け状態が悪いと推定温が高くなるため、外気温が体温(体表温)より高い場合には小さい方の値を選択する。なお、外気温が体温(体表温)より高いかどうかは外気温測定用の温度センサを付加して判定してもよいが、T1-T2が負かどうかで判定する方法が望ましい。
ここで、実際に測定した結果の一例を図13に示す。図13は、第1温度(T1)、第2温度(T2)、第3温度(T3)、第4温度(T4)深部体温(推定値)、食道温の測定結果の一例を示す図である。図13の横軸は時刻であり、縦軸は、温度(℃)である。図13の例では、15分から1時間45分まで高室温状況下におくとともに、30分から1時間30分まで歩行運動することで体温を上昇させて各温度の測定を行った。すなわち、深部体温計1Eを身体に貼り付けて測定すると同時に、温度センサを鼻から食道まで挿入して深部体温として認められている食道温を測定した。図13に示されるように、体温が上昇し、第1温度(T1)と第2温度(T2)との間隔、第3温度(T3)と第4温度(T4)との間隔が狭くなったときであっても、補正された深部体温(推定値)と食道温とがよく一致しており、補正が非常に有効に機能していることが確認された。なお、上述した図6や後述する図14に示される測定結果(特に図中の破線で示された楕円箇所)と比較して、補正された深部体温(推定値)と食道温とがよく一致することが確認された。
本変形例によれば、2つの深部体温(推定値)を算出し、双方の比較を行うことで推定温の確からしさを判定することができる。また、確からしさが低い場合には使用者に通知することができる。さらに、2つの推定値を処理(例えば、平均、最大値、最小値、重み付け平均)して深部体温(推定温)を決定することで深部体温(推定温)の推定精度を向上することができる。
(第2実施形態)
次に、図12を用いて、第2実施形態に係る深部体温計1Fについて説明する。ここでは、上述した第1実施形態と同一・同様な構成については説明を簡略化又は省略し、異なる点を主に説明する。図12は、第2実施形態に係る貼付型深部体温計1Fを構成する処理部41Fの機能構成を示すブロック図である。なお、図12において第1実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
深部体温計1Fは、第1温度(T1)のみから深部体温を取得する。そのため、深部体温計1Fは、処理部41に代えて、処理部41Fを備えている点で上述した深部体温計1と異なっている。処理部41Fは、補正値取得部431、及び、深部体温取得部432に代えて、補正値取得部431F、及び、深部体温取得部432Fを有している点で上述した処理部41と異なっている。なお、その他の構成は、上述した深部体温計1と同一又は同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
補正値取得部431Fは、身体の体温フィードバック機構が働く限界の体温(例えば、体温計として取り得る最大の体温)に応じて予め設定される基準温度(T0)と、第1温度(T1)との差分値である第1差分値(減算値)に基づいて、第1温度を補正する補正値である第1補正値を求める。すなわち、補正値取得部431Fは、請求の範囲に記載の補正値取得手段として機能する。
補正値取得部431Fは、第1差分値(T0-T1)がゼロ以上の範囲で、第1差分値(T0-T1)が大きくなるほど第1補正値が大きくなり、かつ、第1差分値(T0-T1)が大きくなるほど第1補正値の増加割合(傾き)が大きくなるように第1補正値を設定する。なお、基準温度(T0)の設定方法については上述したとおりであるので、ここでは詳細な説明を省略する。
その際に、補正値取得部431Fは、例えば、第1差分値(T0-T1)と第1補正値との関係を定めた第1関数fを用いて、第1差分値(T0-T1)から第1補正値を求める。上述したように、第1関数fは、第1差分値(T0-T1)がゼロ以上の範囲で、一階微分f’がゼロ以上となり、かつ、二階微分f”がゼロ以上となる関数である。
なお、補正値(第1補正値)の取得には、関数(演算式)fに代えてマップ(ルックアップテーブル)を用いてもよい。すなわち、EEPROMなど(記憶部)に、第1差分値(T0-T1)と第1補正値との関係を定めたマップ(すなわち、第1差分値(T0-T1)の格子点毎に対応する第1補正値が与えられた第1補正値マップ)を予め記憶しておき、第1差分値(T0-T1)に基づいて、この第1補正値マップを検索することにより、第1補正値を求める構成としてもよい。求められた第1補正値は、深部体温取得部432Fに出力される。
深部体温取得部432Fは、第1温度(T1)を、第1補正値(f(T0-T1))により補正して深部体温を求める(推定)する。深部体温取得部432Fは、請求の範囲に記載の深部体温取得手段として機能する。例えば、深部体温取得部432Fは、次式(9)に基づいて、深部体温を求める。
深部体温=第1温度(T1)+第1補正値(f(T0-T1)) ・・・(9)
ここで、実際に測定した結果の一例を図14に示す。図14は、第1温度(T1)、深部体温(推定値)、食道温の測定結果の一例を示す図である。図14の横軸は時刻であり、縦軸は、温度(℃)である。図14の例では、15分から1時間45分まで高室温状況下におくとともに、30分から1時間30分まで歩行運動することで体温を上昇させて各温度の測定を行った。すなわち、深部体温計1Fを身体に貼り付けて測定すると同時に、温度センサを鼻から食道まで挿入して深部体温として認められている食道温を測定した。図14に示されるように、体温が上昇したときであっても、補正された深部体温(推定値)と食道温とが略一致しており、補正が有効に機能していることが確認された。なお、上述した図13に示された測定結果と比較した場合、図中の破線で示された楕円箇所において若干ずれが大きくなるものの、補正された深部体温(推定値)と食道温とが略一致することが確認された。
また、図14に示した深部体温(推定値)と食道温との対応する各点をプロットした図を図15に示す。図15の横軸は食道温(℃)であり、縦軸は、深部体温(推定値)(℃)である。図15に示されるように、補正された深部体温(推定値)と食道温とが、よい相間を有することが確認された。
本実施形態によれば、汗や血流での体温調整の生理反応を考慮できるようになり、実際の深部体温との一致性を高めることができる。よって、比較的簡便な演算により精度よく深部体温を求めることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記第1実施形態、及び、第1実施形態の変形例1~3では、第2熱抵抗体302、第3温度センサ703、第4温度センサ704を備えていなくてもよい。また、上記第2実施形態では、第2熱抵抗体302、第1温度センサ701、第3温度センサ703、第4温度センサ704を備えていなくてもよい。
また、補正に利用される関数(演算式)は、上記実施形態又は変形例に限られることなく、他の関数(演算式)を用いてもよい。例えば、3次関数、指数関数、sin関数(0~45°)などを用いてもよい。
なお、上記実施形態では、補正値の取得や深部体温の演算等の処理を、内部の処理部41(演算処理部43)で行ったが、取得した温度データを、例えば、外部のサーバや携帯機器(スマートフォン等)に無線で送信し、サーバや携帯機器側で、補正値の取得や深部体温の演算等を行う構成としてもよい。そのような場合、上述した関数やマップなどのデータは、演算用のライブラリとしてサーバや携帯機器側のメモリに記憶される。
1 深部体温計
10 上外装体
15 体温測定部
20 下外装体
30 熱抵抗体層
301 第1熱抵抗体
302 第2熱抵抗体
301a,302a 貫通孔
40,40F 配線基板
41,41B,41C,41D,41E,41F 処理部(処理回路)
42,42F 温度入力部(温度入力回路)
43,43B,43C,43D,43E,43F 演算処理部(演算処理回路)
431,431B,431C,431D,431E,431F 補正値取得部
432,432B,432C,432D,432E,432F 深部体温取得部
403 無線通信部
407 FPCコネクタ
50 フレキシブル基板
60 貼付部材
601 第1接着層
602 第2接着層
603 通気層
60a,60b 貫通孔
701,702,703,704 温度センサ
80 内張り部材
80a 貫通孔
90 緩衝部材
90a 貫通孔

Claims (17)

  1. 生体に貼り付けて深部体温を測定する貼付型深部体温計において、
    所定の熱抵抗を有する熱抵抗体と、
    前記熱抵抗体の一方の面側に配置され、貼付面側の第1温度を検出する第1温度検出手段と、
    前記第1温度よりも高い温度に設定された基準温度と、前記第1温度との差分値である第1差分値に基づいて、前記第1温度を補正する補正値である第1補正値を求める補正値取得手段と、
    前記第1温度を、前記第1補正値により補正して深部体温を求める深部体温取得手段と、を備えることを特徴とする貼付型深部体温計。
  2. 前記基準温度は、身体の体温フィードバック機構が働く限界の体温に応じて予め設定されることを特徴とする請求項1に記載の貼付型深部体温計。
  3. 前記補正値取得手段は、前記第1差分値がゼロ以上の範囲で、前記第1差分値が大きくなるほど前記第1補正値が大きくなり、かつ、前記第1差分値が大きくなるほど前記第1補正値の増加割合が大きくなるように前記第1補正値を設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の貼付型深部体温計。
  4. 前記補正値取得手段は、前記第1差分値と前記第1補正値との関係を定めた第1関数を用いて、前記第1差分値から前記第1補正値を求め、
    前記第1関数は、前記第1差分値がゼロ以上の範囲で、一階微分がゼロ以上となり、かつ、二階微分がゼロ以上となることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の貼付型深部体温計。
  5. 前記熱抵抗体の他方の面側に配置され、背面側の第2温度を検出する第2温度検出手段をさらに備え、
    前記補正値取得手段は、前記第1温度と、前記第2温度との差分値である第2差分値に基づいて、前記第1温度を補正する補正値である第2補正値をさらに求め、
    前記深部体温取得手段は、前記第1温度を、前記第1補正値、及び、前記第2補正値により補正して深部体温を求めることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の貼付型深部体温計。
  6. 前記補正値取得手段は、前記第2差分値がゼロ以上の範囲で、前記第2差分値が大きくなるほど前記第2補正値が大きくなり、かつ、前記第2差分値が大きくなるほど前記第2補正値の増加割合が小さくなるように前記第2補正値を設定することを特徴とする請求項5に記載の貼付型深部体温計。
  7. 前記補正値取得手段は、前記第2差分値と前記第2補正値との関係を定めた第2関数を用いて、前記第2差分値から前記第2補正値を求め、
    前記第2関数は、前記第2差分値がゼロ以上の範囲で、一階微分がゼロ以上となり、かつ、二階微分がゼロ以下となることを特徴とする請求項5又は6に記載の貼付型深部体温計。
  8. 前記補正値取得手段は、前記第1温度の時間変化づいて、前記第2差分値を補正する第3補正値をさらに求めるとともに、該第3補正値により補正された補正後の第2差分値に基づいて、前記第1温度を補正する第4補正値を求め、
    前記深部体温取得手段は、前記第1温度を、前記第1補正値、及び、前記第4補正値により補正して深部体温を求めることを特徴とする請求項5~7のいずれか1項に記載の貼付型深部体温計。
  9. 前記補正値取得手段は、前記第1温度の単位時間当たりの上昇量が大きくなるほど前記第3補正値が大きくなるように前記第3補正値を設定するとともに、前記第3補正値により補正された補正後の第2差分値が大きくなるほど前記第4補正値が大きくなり、かつ、前記第3補正値により補正された補正後の第2差分値が大きくなるほど前記第2補正値の増加割合が小さくなるように前記第4補正値を設定することを特徴とする請求項8に記載の貼付型深部体温計。
  10. 前記補正値取得手段は、前記第1温度の時間変化と前記第3補正値との関係を定めた第3関数を用いて、前記第1温度の時間変化から前記第3補正値を求めるとともに、前記第3補正値により補正された補正後の第2差分値と、前記第4補正値との関係を定めた第4関数を用いて、補正後の第2差分値から前記第4補正値を求め、
    前記第3関数は、前記第1温度の単位時間当たりの上昇量の増加に対して単調増加し、
    前記第4関数は、補正後の前記第2差分値がゼロ以上の範囲で、一階微分がゼロ以上となり、かつ、二階微分がゼロ以下となることを特徴とする請求項8又は9に記載の貼付型深部体温計。
  11. 前記熱抵抗体の他方の面側に配置され、背面側の第2温度を検出する第2温度検出手段をさらに備え、
    前記補正値取得手段は、前記基準温度と、前記第2温度との差分値である第3差分値に基づいて、前記第1温度を補正する補正値である第5補正値をさらに求め、
    前記深部体温取得手段は、前記第1温度を、前記第1補正値、及び、前記第5補正値により補正して深部体温を求めることを特徴とする請求項1又は2に記載の貼付型深部体温計。
  12. 前記補正値取得手段は、前記第3差分値がゼロ以上の範囲で、前記第3差分値が大きくなるほど前記第5補正値が大きくなり、かつ、前記第3差分値が大きくなるほど前記第5補正値の増加割合が小さくなるように前記第5補正値を設定することを特徴とする請求項11に記載の貼付型深部体温計。
  13. 前記補正値取得手段は、前記第3差分値と前記第5補正値との関係を定めた第5関数を用いて、前記第3差分値から前記第5補正値を求め、
    前記第5関数は、前記第3差分値がゼロ以上の範囲で、一階微分がゼロ以上となり、かつ、二階微分がゼロ以下となることを特徴とする請求項11又は12に記載の貼付型深部体温計。
  14. 前記補正値取得手段は、前記第1温度の時間変化に基づいて、前記第1差分値を補正する第6補正値をさらに求めるとともに、該第6補正値により補正された補正後の第1差分値に基づいて、前記第1温度を補正する第7補正値を求め、かつ、前記第2温度の時間変化に基づいて、前記第3差分値を補正する第8補正値をさらに求めるとともに、該第8補正値により補正された補正後の第3差分値に基づいて、前記第1温度を補正する第9補正値を求め、
    前記深部体温取得手段は、前記第1温度を、前記第7補正値、及び、前記第9補正値により補正して深部体温を求めることを特徴とする請求項11~13のいずれか1項に記載の貼付型深部体温計。
  15. 前記補正値取得手段は、前記第1温度の単位時間当たりの上昇量が大きくなるほど前記第6補正値が大きくなるように前記第6補正値を設定するとともに、前記第6補正値により補正された補正後の第1差分値が大きくなるほど前記第7補正値が大きくなり、かつ、前記第6補正値により補正された補正後の第1差分値が大きくなるほど前記第7補正値の増加割合が大きくなるように前記第7補正値を設定し、
    かつ、前記第2温度の単位時間当たりの上昇量が大きくなるほど前記第8補正値が大きくなるように前記第8補正値を設定するとともに、前記第8補正値により補正された補正後の第3差分値が大きくなるほど前記第9補正値が大きくなり、かつ、前記第8補正値により補正された補正後の第3差分値が大きくなるほど前記第9補正値の増加割合が小さくなるように前記第9補正値を設定することを特徴とする請求項14に記載の貼付型深部体温計。
  16. 前記補正値取得手段は、前記第1温度の時間変化と前記第6補正値との関係を定めた第6関数を用いて、前記第1温度の時間変化から前記第6補正値を求めるとともに、前記第6補正値により補正された補正後の第1差分値と前記第7補正値との関係を定めた第7関数を用いて、前記第6補正値により補正された補正後の第1差分値から前記第7補正値を求め、
    かつ、前記第2温度の時間変化と前記第8補正値との関係を定めた第8関数を用いて、前記第2温度の時間変化から前記第8補正値を求めるとともに、前記第8補正値により補正された補正後の第3差分値と前記第9補正値との関係を定めた第9関数を用いて、前記第8補正値により補正された補正後の第3差分値から前記第9補正値を求め、
    前記第6関数は、前記第1温度の単位時間当たりの上昇量の増加に対して単調増加し、
    前記第8関数は、前記第2温度の単位時間当たりの上昇量の増加に対して単調増加することを特徴とする請求項14又は15に記載の貼付型深部体温計。
  17. 前記熱抵抗体、前記第1温度検出手段、及び、前記第2温度検出手段を有して構成されるセンシング部を2組備え、
    それぞれの前記センシング部を構成する熱抵抗体は熱抵抗値が互いに異なり、
    前記補正値取得手段は、2組の前記センシング部それぞれについて、前記補正値を求め、
    前記深部体温取得手段は、2組の前記センシング部それぞれについて、前記補正値を用いて、2組の仮の深部体温を求め、該2組の仮の深部体温に基づいて、深部体温を求めるとともに、該深部体温の確からしさを求めることを特徴とする請求項5~16のいずれか1項に記載の貼付型深部体温計。
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