JP7439906B2

JP7439906B2 - 測定装置

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Publication number: JP7439906B2
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Authority: JP
Inventors: 雄次郎田中; 大地松永
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Description

本発明は、生体の深部体温を測定するための測定装置に関する。

従来から、生体の深部体温を非侵襲に測定する技術が知られている。例えば、特許文献１は、生体と、温度センサおよび熱流束センサを備えるセンサと、外気とにおける疑似的な一次元モデルを仮定して、生体の深部体温を推定する技術を開示している。

特許文献１に開示されている技術では、生体伝熱の一次元モデルに基づいて、次の関係式（１）より生体の深部体温を推定する。
深部体温Ｔｃ＝温度センサと皮膚の接点の温度（Ｔｓ）＋比例係数（α）×温度センサに流入する熱（Ｈｓ）・・・（１）
比例係数αは、一般に別の温度センサなどのセンサを用いて測定された直腸温度や鼓膜温度を深部体温Ｔｃとして与えて求められる。

しかし、例えば、特許文献１に記載されている従来技術のように、生体の伝熱モデルとして一次元モデルを仮定した場合、センサへの熱の流入および流出の空間的な分布があると、このような一次元モデルはもはや成立しないことになる。上式（１）の比例係数αは、測定中に変動し、深部体温Ｔ_Ｃの推定値に大きな誤差が生ずる。そのため、従来の深部体温の測定技術では、測定精度が十分得られない場合があった。

特開２０２０－００３２９１号公報

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、センサへの熱の流入および流出の空間的な分布を抑制する測定装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る測定装置は、温度センサと熱流束センサとを有する測定器と、前記測定器の、測定対象の測定面と接する側とは反対側に配設され、空気よりも熱伝導性の高い材料からなる第１部材と、前記測定面に接して配置され、前記測定器と前記第１部材とから離間して前記測定器を囲む構造体とを備える。

本発明によれば、測定器の、測定対象の測定面と接する側とは反対側に配設され、空気よりも熱伝導性の高い材料からなる第１部材と、測定面に接して配置され、測定器から離間して測定器を囲む構造体とを備える。そのため、外気によるセンサへの熱の流入および流出の空間的な分布を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る測定装置の断面の模式図である。図２は、本発明の概要を説明するための図である。図３は、第１の実施の形態に係る測定装置の構成の一例を示すブロック図である。図４は、第１の実施の形態の具体例１に係る測定装置の断面の模式図である。図５Ａは、具体例１に係る測定装置の外観斜視図である。図５Ｂは、具体例１に係る測定装置の断面図である。図６は、第１の実施の形態に係る測定装置の効果を説明するための図である。図７は、第１の実施の形態の具体例２に係る測定装置の断面の模式図である。図８Ａは、第１の実施の形態の具体例３に係る測定装置の外観斜視図である。図８Ｂは、具体例３に係る測定装置置の断面図である。図９Ａは、第１の実施の形態の具体例４に係る測定装置の外観斜視図である。図９Ｂは、具体例４に係る測定装置置の断面図である。図１０は、第２の実施の形態に係る測定装置の断面の模式図である。図１１は、第２の実施の形態に係る測定装置の効果を説明するための図である。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図１１を参照して詳細に説明する。なお、以下において、測定装置が配置される「測定面」は、測定対象である生体の皮膚の表面である場合について説明する。

［発明の概要］
はじめに、本発明に係る測定装置の概要について図２を参照して説明する。生体と、生体の皮膚に接して配置されて熱流束および温度を測定するセンサと、外気とを含む生体の伝熱モデルにおける熱の流入出に空間的な分布が生ずる例として、外気による対流を受ける場合が挙げられる。また、外気による対流に加えて、生体内の血管の走行によるわずかな空間的な分布も生ずる。

まず、対流の影響について説明する。対流は、その空気の流れにより物体から熱を奪う対流熱伝達という現象である。対流熱伝達が物体、すなわち、上述のセンサから熱を奪う量は、物体表面の境界層と呼ばれる空気の流れがほぼ止まっているとみなせる領域の厚さによって決まる。

この境界層を直接測定するのは難しいが、対流が生じたときの熱伝達の大きさの程度を表す熱伝達率ｈと流体（空気）の熱伝導率λとの比率を示す無次元数のヌセルト数Ｎｕを用いれば、境界層の厚さに関する情報を得ることができる。より具体的には、対流が生じたときの対流熱伝達の大きさの程度を表す熱伝達率ｈは、ヌセルト数Ｎｕ、レイノルズ数Ｒｅ、プラントル数Ｐｒにより表される。平面上では次のようにして求められることが知られている。

Ｎｕ＝ｈ・Ｌ／λ ・・・（２）
Ｎｕ＝０．６６４Ｒｅ^１／２Ｐｒ^１／３（層流）・・・（３）
＝０．０３７Ｒｅ^４／５Ｐｒ^１／３（乱流）・・・（３）’
Ｒｅ＝ρＶＬ／μ ・・・（４）
Ｐｒ＝ＶＣ／λ ・・・（５）

上式（２）から（５）において、Ｌ：平板の端面からの距離、λ：空気の熱伝導率、μ：空気の粘度、Ｃ：空気の熱容量、ρ：空気の密度、Ｖ：流速をそれぞれ示す。

これらの式（２）から（５）より、熱伝達率ｈを求めると、図２に示すような距離Ｌと流速Ｖに対応した熱伝達率ｈが得られる。図２のグラデーションの濃さが熱伝達率ｈ［Ｗ／ｍ^２Ｋ］、図２中の曲線は、レイノルズ数が２０００、３０００、４０００、５０００に対応する点を示しており、レイノルズ数が３０００程度までは層流とみなすことができる。

図２の横軸に示されるセンサの端面からの距離Ｌに応じて熱伝達率ｈが変化することがわかる。また、図２の縦軸の流速Ｖに示される、風上では熱がより多く奪われ、風下に向かうにしたがって熱の奪われ方が急峻に減少している。そのため、センサの左右で熱の流入出に大きな分布が生ずる。また、前述したように。生体内での温度分布についても、センサに流入出する熱の分布を生ずる。

このような空間的な熱の分布を最も簡便に抑制する方法としては、センサ全体を金属などの熱伝導の良い材料で覆い、熱の分布が生じても直ちに熱を拡散させてしまう方法が考えられる。しかし、この方法では、センサと皮膚との接点の温度Ｔｓとセンサの上部の温度の差が小さくなってしまうので、センサに流入する熱が小さくなってしまう。つまり、深部体温の推定に用いるセンサに流入する熱（熱流束）Ｈｓが小さくなり、センサの感度を大きく低下させることになる。そのため、深部体温の測定誤差が大きくなってしまう場合がある。また、センサを構成する温度センサや熱流束センサに対して求められる感度はより厳しくなる。

本発明の実施の形態に係る測定装置は、センサ外部の風の境界層の厚さに着目した、風の影響を抑制する構造、つまり、センサの外部の構造が生体内の温度分布を線形とする構造、および、外気からの対流を受けてもセンサ外部の熱抵抗の変化の影響を抑制する構造を有する。

［第１の実施の形態］
次に、本発明の第１の実施の形態に係る測定装置１について、図１から図９Ｂを参照して説明する。なお、以下の説明では、各図において紙面左右あるいは横方向をＸ方向、紙面の上下方向あるいは縦方向をＺ方向、紙面に垂直な方向をＹ方向とする。

まず、測定装置１の要部について説明する。図１は、生体Ｂの皮膚ＳＫに接して配置された測定装置１の一部の断面を模式的に示した図である。測定装置１は、センサ（測定器）１１、第１熱整流部材（第１部材）１２、第２熱整流部材（第２部材）１３、囲い部材（第３部材）１４、および庇（ひさし）１５を備える。

センサ１１は、熱流束センサ１１０と、温度センサ１１１とを備える。熱流束センサ１１０と温度センサ１１１とは、例えば、筐体の内部に収容されている。

熱流束センサ１１０は、単位時間、単位面積当たりの熱の移動を検知するセンサであり、センサ１１に流入する熱流束Ｈｓ［Ｗ／ｍ^２］を測定する。熱流束センサ１１０としては、例えば、積層構造や平面展開型の作動型サーモパイルなどを用いることができる。

温度センサ１１１は、生体Ｂとの接点の温度である表皮温度Ｔｓを測定する。温度センサ１１１としては、例えば、サーミスタ、熱電対、白金抵抗体、ＩＣ温度センサなどを用いることができる。

また、センサ１１が熱流束センサ１１０および温度センサ１１１を内部に収容する筐体は、例えば、平面視で円形であり、円板状の外形を有する部材で形成される。また、センサ１１が有する筐体は、皮膚ＳＫの測定面に接して配置される下面（以下、「センサ１１の下面」という。）と皮膚ＳＫの測定面から遠ざかる方向の上面（以下、「センサ１１の上面」という。）とを備える。例えば、センサ１１の下面には開口が形成され、この開口から熱流束センサ１１０および温度センサ１１１が露出する。

第１熱整流部材１２は、測定対象の測定面である生体Ｂの皮膚ＳＫの表面と接する側とは反対側に配設され、空気よりも熱伝導率が高い材料からなる。より詳細には、第１熱整流部材１２は、センサ１１の上面に配設され、センサ１１の上面での温度分布および熱流入分布を緩和するとともに、センサ１１からの熱の放出を行う。第１熱整流部材１２は、例えば、センサ１１の上面の全体を覆い、Ｚ方向に沿った厚みを有する。第１熱整流部材１２の材料としては、熱伝導率が比較的大きい金属などで構成することができる。

第１熱整流部材１２は、効率的な熱の整流および放出の観点から、部材の表面積を増やしつつ、熱抵抗値が小さくなるように断面積も増やすことが望ましい。第１熱整流部材１２がより大きいサイズで形成された場合に、上記効果は大きくなる。しかし、その反面、センサ１１のサイズおよび重量は増加する。測定装置１は、例えば、生体Ｂに装着されるウェアラブルデバイスとして適した軽量設計および小型化が実現され、かつ、センサ１１における熱の整流および放出を十分に得られる表面積および重量に設計される。例えば、図１に示すように、第１熱整流部材１２は、Ｚ方向に沿って一様な断面を有し、側面のみに曲率を設ける構造とすることができる。

本実施の形態では、センサ１１と第１熱整流部材１２とによって、測定装置１の内心構造が形成される。この内心構造によって、縦方向（Ｚ方向）の熱移動を促進することができる。

第２熱整流部材１３と囲い部材１４とは、測定面に接して配置され、センサ１１から離間してセンサ１１を囲む構造体を構成する。

第２熱整流部材１３は、測定面（ＸＹ平面上）に接して配置され、空気よりも熱伝導性の高い材料で構成される。より詳細には、図１に示すように、第２熱整流部材１３は、生体Ｂの皮膚ＳＫの測定面（ＸＹ平面上）において、センサ１１と離間して配置される。第２熱整流部材１３は、例えば、センサ１１と接触しない程度の間隔Δをもって、センサ１１および第１熱整流部材１２で構成される内心構造の周囲を囲うように測定面に配置される。第２熱整流部材１３とセンサ１１との間の測定面の間隔Δにより、これらの間に熱的なギャップが形成される。

また、第２熱整流部材１３は、熱伝導率が比較的高い金属などの材料で構成され、生体Ｂ内からの熱の流入出の分布を緩和する。例えば、第２熱整流部材１３の測定面に沿った幅Ｒを３［ｍｍ］程度、Ｚ方向に沿った厚さｔを１［ｍｍ］程度とすることができる。

なお、センサ１１が円板状の外形を有する筐体を備える場合に、少なくとも下面の半径が１０［ｍｍ］以上程度と比較的大きいサイズである場合には、第２熱整流部材１３は、ポリマーなどの熱伝導率が比較的低い材料を用いることもできる。

囲い部材１４は、第２熱整流部材１３の上に配設され、センサ１１を囲う。囲い部材１４は、下面と上面とを有し、下面の測定面に沿った幅は、第２熱整流部材１３の幅Ｒと一致する。

庇１５は、囲い部材１４の第１熱整流部材１２の方向に延設されている。庇１５は、囲い部材１４と同じ材料を用いて、囲い部材１４と一体に形成される。

図１に示すように、囲い部材１４および庇１５の上面の長さＬは、測定面に沿って予め設定された長さを有する。囲い部材１４および庇１５は、測定面上において、第２熱整流部材１３とともに、センサ１１を囲うように配置され、センサ１１と第１熱整流部材１２とで構成される内心構造を囲う外周リング構造を形成する。

本実施の形態では、第２熱整流部材１３と、囲い部材１４と、庇１５とで構成される外周リング構造（構造体）、およびセンサ１１と第２熱整流部材１３との間隔Δにより形成される熱的なギャップによって、横方向（測定面方向）の熱移動、つまり、温度勾配が抑制される。

図１に示すように、囲い部材１４および庇１５の上面のＺ方向の高さと、第１熱整流部材１２の上面のＺ方向の高さとは、同程度とされ、かつ、互いに接触しない程度離間して配置されている。囲い部材１４および庇１５と、第１熱整流部材１２との間で、空気の流れが剥離せず境界層が移行されるようにすることが望ましい。

図２で説明したように、物体端面、つまり、囲い部材１４および庇１５の端面において、熱伝達率ｈが最も大きくなるが、次式（６）に示すように、囲い部材１４の端面からＬ^－２／３に比例して熱伝達率ｈは急峻に減少する。

（層流の場合）
ｈ＝λ／Ｌ・Ｎｕ＝λ／Ｌ・０．６６４Ｒｅ^１／２Ｐｒ^１／３∝Ｌ^－２／３・・・（６）

このことから、囲い部材１４および庇１５のＸ方向（測定面）に沿った長さＬは、例えば日常生活内での対流を考える場合には、Ｌ＝２［ｍｍ］以上とすればよい。また、囲い部材１４および庇１５の表面に凹凸を形成し、空気の流れ場を乱してセンサ１１と外気による対流とで生ずる境界層の成長をより拡大させることができる。

また、囲い部材１４は、中空構造として軽量化することができる。囲い部材１４の材料として、ポリマーなどを用いてもよい。例えば、囲い部材１４および庇１５は、３Ｄプリンターなどで作製することができる。

なお、センサ１１と第１熱整流部材１２とで形成される内心構造、ならびに、第２熱整流部材１３と囲い部材１４と庇１５とで形成される外周リング構造（構造体）が、図１の例に示すように互いに完全に離間して形成されている場合には、図示されない接続構造により互いの位置が保たれるようにすればよい。例えば、皮膚ＳＫの表面に配置されるシート状の基材Ｓ（図３）や、他の接続構造によりセンサ１１と第２熱整流部材１３との間隔Δが維持されるようにする。

［測定装置の構成］
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る測定装置１の全体の構成について説明する。

図３に示すように、測定装置１は、図１で説明した測定装置１の要部と、演算回路１００と、メモリ１０１と、通信回路１０２と、電池１０３とを備える。なお、図３においては、第１熱整流部材１２、第２熱整流部材１３、囲い部材１４、および庇１５は省略している。

測定装置１は、シート状の基材Ｓの上に、センサ１１、演算回路１００、メモリ１０１、外部とのＩ／Ｆ回路として機能する通信回路１０２、および演算回路１００や通信回路１０２などに電力を供給する電池１０３を備える。

演算回路１００は、センサ１１で測定された熱流束Ｈｓと、皮膚ＳＫの表皮温度Ｔｓとから、上述した式（１）を用いて深部体温Ｔｃの推定値を算出する。また、演算回路１００は、推定された生体Ｂの深部体温Ｔｃの時系列データを生成して出力してもよい。時系列データは、測定時刻と推定された深部体温Ｔｃとを互いに関連付けたデータである。

メモリ１０１は、上述した式（１）に基づく一次元の生体伝熱モデルに関する情報を記憶している。また、メモリ１０１は、熱流束センサ１１０の熱抵抗値を記憶している。メモリ１０１は、測定システム内に設けられた書き換え可能な不揮発性の記憶装置（例えば、フラッシュメモリなど）における所定の記憶領域によって実現することができる。

通信回路１０２は、演算回路１００によって生成された生体Ｂの深部体温Ｔｃの時系列データを外部に出力する。このような通信回路１０２としては、有線でデータなどを出力する場合は、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）、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈＬｏｗＥｎｅｒｇｙ等に準拠した無線通信回路を用いてもよい。

シート状の基材Ｓは、センサ１１、演算回路１００、メモリ１０１、通信回路１０２、および電池１０３を含む測定装置１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。測定装置１を生体の表皮上に接続することを考えると、シート状の基材Ｓ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、シート状の基材Ｓの一部には開口が設けられてセンサ１１が備える熱流束センサ１１０および温度センサ１１１は開口から生体Ｂの皮膚ＳＫの測定面に接するように基材Ｓに載置される。

ここで、測定装置１は、コンピュータによって実現される。具体的には、演算回路１００は、例えばＣＰＵやＤＳＰなどのプロセッサが測定装置１内に設けられたメモリ１０１を含むＲＯＭ、ＲＡＭ、およびフラッシュメモリなどの記憶装置に格納されたプログラムに従って各種データ処理を実行することによって実現される。コンピュータを測定装置１として機能させるための上記プログラムは、記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

なお、図３において、測定装置１は、図１で説明したセンサ１１を含む要部と、演算回路１００を含む他の構成と一体的に構成されているが、測定装置１の要部は、演算回路１００、メモリ１０１、通信回路１０２、および電池１０３とは分離された構成であってもよい。

［具体例１］
次に、上述した機能および構成を有する測定装置１の具体例１について、図４から図５Ｂを参照して説明する。

図４は、具体例１に係る測定装置１の一部の断面を模式的に示した図である。測定装置１は、センサ１１、第１熱整流部材１２、第２熱整流部材１３、囲い部材１４ａ、および庇１５を備える。

具体例１に係る測定装置１が備える囲い部材１４ａおよび庇１５の形状は、上述した囲い部材１４および庇１５の形状と同様であるが、第２熱整流部材１３と同じ材料で一体に形成されている。囲い部材１４ａと庇１５と第２熱整流部材１３とは、熱伝導率が比較的高い金属などの材料で形成されている。

図５Ａは、具体例１に係る測定装置１の外観斜視図および断面を示した図である。また、図５Ｂは、図５Ａの測定装置１の断面図を示している。

図５Ａに示すように、測定装置１は円板状のセンサ１１および第１熱整流部材１２と、それを一定の間隔Δをもって囲む円環状の第２熱整流部材１３と、囲い部材１４ａと庇１５とで構成されている。例えば、第２熱整流部材１３と囲い部材１４ａと庇１５とは、アルミを切削加工して、トーラス状の構造に作製することができる。また、第１熱整流部材１２は、アルミを切削加工して、円柱状に作製し、温度と熱流束を測定するセンサ１１の直上に張り付けた構造とする。

図６は、図５Ａおよび図５Ｂに示す具体例１に係る測定装置１を用いて測定された深部体温の測定結果を示している。図６の横軸は深部体温［℃］を示し、縦軸は、測定値［℃］を示す。また、また図６の３つの異なるマーカーは、それぞれ測定環境における風速、つまり対流を示している。図６から、測定装置１は、対流の変化の影響を受けずに深部体温を測定できることがわかる。

［具体例２］
次に、図７を参照して本実施の形態に係る測定装置１の別の具体例２について説明する。図７は、具体例２に係る測定装置１Ａの一部の断面を模式的に示した図である。具体例２に係る測定装置１Ａは、格子１６をさらに備える点で第１の実施の形態に係る測定装置１とは構成が異なる。

格子１６は、多孔構造を有し、第１熱整流部材１２の上面を覆って、囲い部材１４および庇１５の上面の端部間に形成されている。格子１６は、例えば、囲い部材１４および庇１５と同じポリマーなどの材料で形成されていてもよい。また、多孔構造としては、シート状のメッシュなどを用いることもできる。格子１６が第１熱整流部材１２の上面を覆って配置されることで、第１熱整流部材１２の上部での熱伝達が阻害されることを抑制できる。

［具体例３］
次に、本実施の形態に係る測定装置１の別の具体例３について、図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。図８Ａは、具体例３に係る測定装置１Ｂの外観斜視図およびその一部の断面を示す図である。図８Ｂは、図８Ａに示す測定装置１Ｂの断面図である。

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、第１熱整流部材１２の上面の測定面に沿った径をセンサ１１の上面の測定面に沿った径に比較して大きくすることで、第１熱整流部材１２の表面積をより大きくすることができる。この場合、庇１５の第１熱整流部材１２の方向へ延出する長さは、第１の実施の形態で説明した長さよりも短くすることができる。図８Ａおよび図８Ｂに示す構造を有する第１熱整流部材１２は、センサ１１の上面での温度分布および熱流入分布を緩和すると同時に、センサ１１からの熱放出をより効率的に行うことができる。

［具体例４］
次に、本実施の形態に係る測定装置１の別の具体例４について図９Ａおよび図９Ｂを参照して説明する。図９Ａは、具体例４に係る測定装置１Ｃの外観斜視図およびその一部の断面を示した図である。なお、図９Ａにおいて、センサ１１は省略されている。

図９Ａおよび図９Ｂに示すように、測定装置１Ｃの第２熱整流部材１３と囲い部材１４ａと庇１５とは一体に形成され、庇１５は第１熱整流部材１２ａとつながっている。例えば、アルミなどの熱伝導率が高い材料で、第２熱整流部材１３と囲い部材１４ａと庇１５と、第１熱整流部材１２ａとを形成することができる。

図９Ｂに示すように、庇１５のＺ方向に沿った厚さｔ２が第１熱整流部材１２ａの厚さより小さくなるように形成される。このように、第２熱整流部材１３と、囲い部材１４ａと、庇１５と、第１熱整流部材１２ａとを一体的な構成とすることで、同一の材料を用いて形成することができる。

［第１の実施の形態の効果］
以上説明したように、第１の実施の形態に係る測定装置１によれば、センサ１１の上面に配設された第１熱整流部材１２と、測定面に沿ってセンサ１１と離間して設けられた第２熱整流部材１３と、第２熱整流部材１３の上面に配設された囲い部材１４と、囲い部材１４の第１熱整流部材１２の方向に延設された庇１５とを備える。そのため、センサ１１への熱の流入および流出の空間的な分布を抑制することができる。また、その結果として生体の深部体温を非侵襲に、より精度よく測定することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について図１０および図１１を参照して説明する。なお、以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

第１の実施の形態に係る測定装置１は、第１熱整流部材１２の上面、および囲い部材１４と庇１５との上面は、外気に直接触れる構造を有している。これに対して、第２の実施の形態に係る測定装置１Ｄは、さらに、複数のカバー１７、１８を備える。

図１０は、本実施の形態に係る測定装置１Ｄの断面を模式的に示した図である。なお、測定装置１Ｄが備えるカバー１７、１８以外の構成は、第１の実施の形態の具体例１（図４、図５Ａ、図５Ｂ）で説明した構成と同様である。

ここで、固体表面からの熱伝達と固体内部の熱伝導の比を表した無次元数としてビオ数Ｂｉが知られている。ビオ数Ｂｉは、次式（７）で表され、熱の伝わり方の安定性の指標として用いられる。
Ｂｉ＝ｈＬ／λ ・・・（７）
なお、λは熱伝導率、ｈは熱伝達率、Ｌは生体の厚さを示す。

また、よく知られているように、ビオ数Ｂｉが１よりも十分に小さい場合には、熱伝達に比べて固体内部の熱伝導が早いため、物体内部の温度分布はほぼ一様であるとみなせる。例えば、ビオ数Ｂｉが０．１程度であれば、上述した式（１）で説明した一次元の生体の伝熱モデルとして近似できる。ビオ数Ｂｉを０．１程度とする場合、生体Ｂを構成する水の熱伝達率ｈはｈ＜６［Ｗ／ｍ^２Ｋ］、筋肉の熱伝達率ｈは、ｈ＜４［Ｗ／ｍ^２Ｋ］、脂肪の熱伝達率ｈはｈ＜１．８［Ｗ／ｍ^２Ｋ］程度となる。したがって、上式（７）のビオ数Ｂｉ＜＜０．１とする場合、上述した式（６）より、境界層の厚さを制御して、測定装置１Ｄは周囲の空気が移動しない状態でほぼ風がない状態とすることが必要である。

そこで、本実施の形態に係る測定装置１Ｄは、例えば、図１０に示すように、２つの中空構造を有するカバー１７、１８によりセンサ１１の周囲に配置されている第１熱整流部材１２、第２熱整流部材１３、囲い部材１４ａ、および庇１５を覆う。例えば、カバー１７、１８は、ＰＥＴフィルムなどの薄膜で形成され、膜の厚さは、例えば、１００［μｍ］とすることができる。

カバー１７の内部に設けられたセンサ１１、第１熱整流部材１２、第２熱整流部材１３、囲い部材１４ａ、および庇１５とカバー１７との間には、空気層が形成される。また、測定装置１Ｄは、カバー１７の外側に、さらに別のカバー１８を備え、内側のカバー１７と、外側のカバー１８との間にも空気層が形成される。

カバー１７により形成される空気層の小部屋、およびカバー１７とその外側のカバー１８との間の空気層を形成し、カバー１７、１８各々の内部の空気が移動しないように区切られた空気の小部屋が設けられる。また、図１０に示すように、カバー１８で形成された境界層である空気層のＺ方向の厚さδは、例えば、６［ｍｍ］以上程度とすることができる。

図１１は、本実施の形態に係る測定装置１Ｄを用いて測定された深部体温の測定値を示した図である。図１１の縦軸は測定値（℃）、横軸は深部体温（℃）の真値である。また、各マーカーは、外気の風速、つまり対流を示している。図１１に示すように、カバー１７、１８によって、空気が移動しない小部屋が形成された測定装置１Ｄでは、外気の風が当たっても、生体の深部体温をより精度よく測定することができることがわかる。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る測定装置１Ｄによれば、複数のカバー１７、１８で区切られた空気の小部屋が形成されるので、測定装置１Ｄに風が当たっても、センサ１１外部の熱抵抗変化の影響を抑制することができる。その結果として、生体の深部体温を非侵襲に、より精度よく測定することができる。

以上、本発明の測定装置における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。

１…測定装置、１１…センサ、１２…第１熱整流部材、１３…第２熱整流部材、１４…囲い部材、１５…庇、Ｓ…基材、１１０…熱流束センサ、１１１…温度センサ、１００…演算回路、１０１…メモリ、１０２…通信回路、１０３…電池。

Claims

温度センサと熱流束センサとを有する測定器と、
前記測定器の、測定対象の測定面と接する側とは反対側に配設され、空気よりも熱伝導性の高い材料からなる第１部材と、
前記測定面に接して配置され、前記測定器と前記第１部材とから離間して前記測定器を囲む構造体と
を備える測定装置。
請求項１に記載の測定装置において、
前記測定器と前記第１部材とは、平面視で円形に形成され、前記構造体は、平面視で円環状に形成されている
ことを特徴とする測定装置。
請求項１または２に記載の測定装置において、
前記構造体の前記測定面からの高さは、前記第１部材の前記測定面からの高さと一致する
ことを特徴とする測定装置。
請求項１から３のいずれか１項に記載の測定装置において、
中空構造を有し、前記測定器、前記第１部材、および前記構造体を覆う第１カバーと、
中空構造を有し、前記第１カバーを覆って前記第１カバーとの間に空気層を形成する第２カバーと
をさらに備える
ことを特徴とする測定装置。
請求項１から４のいずれか１項に記載の測定装置において、
生体の伝熱に関する一次元モデルを記憶するように構成されたメモリと、
前記測定器で測定された熱流束と温度とを用いて、前記メモリに記憶されている前記一次元モデルに基づき前記生体の深部温度を推定するように構成された演算回路と
をさらに備える
ことを特徴とする測定装置。