JPS6093930A - 予測機能付電子体温計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電子体温計に関し、特に体温測定時間を短縮
するための新規な改良に関するものである。

従来、用いられていたこの種の電子体温計は、温度セン
サの検出した温度値をそのまま表示するのみであった。

この為に、実際体温’ｋ　１１１！Ｉ　足する場合には
、温度センサの検出温度値が体温と平衡に達する迄、か
なり永い間（数分間）待たなければならないという欠点
があった。例えば、小型サーミスタを温度センサに持つ
電子体温計を用いて腋下部で体温を測定する場合、少な
くとも１分間は必要とし、皮膚の状態によってはそれ以
上の時間を必要とする。水銀体温計の３分計又は５分計
と比較して測定時間は短縮されてはいるが、目的の測定
時間の域には短縮されていない、病院、特に小児科の分
野では幼児の体温を測定する場合、幼児に永い間静止状
態を要求することは難しく、その為に、正確な体温が測
足出米ないという問題がある。

電子体温計の場合、水銀体温計の場合と違い、電子回路
を用いて過去の測定した温度値を記憶しておく事が出来
、その温度変化の経過から将米達しようとしている平衡
温度値を計算する事が出来る。体温との平衡温度を経過
データ全知いて予測計算しめる方式は、既に存在はして
いる。しかし、その方式は温度測定を打ち切る時点を、
温度Ｔ Ｔに対する時間変化率−のみを用いて判断し、ｔ その測定を打ち切った時点での検出温度値下に付加値△
Ｔ’ｉｉ（加算して被測定体の温度を予測計算している
為に正確な予測は出来なかった。なぜなら、第１図に示
す様に昇温特性は常に１次（直線〕からである。第１図
は電子体温計を用いて体温全測定した時の検出温度の変
化特性である。横軸は時間ｔ１縦軸は検出温度Ｔｉ示す
。時刻ｌｈ迄は電子体温計は外気に放置されていた為に
外気温度Ｔｎｉ表示していた。時刻ｉｈＯ時点で皮膚に
接触した為に人体の熱が温度センサに伝わ）、それと共
に温度センサの温度は上昇する。ある時間を人−〇が経
過して体温と温度センサの温度センサの温度は一致しく
＝ＴＤ）熱の移動は無くなる。

この時の表示されている検出温度Ｔｎが体温として解る
。当然の事ながら、この昇温特性は個人差が有り一致し
ない。そして、その特性は温度センサの熱容量、及び被
測定体即ち皮膚の熱抵抗に依存する。例えば、温度セン
サの熱容量は一定として、発汗している時は皮＋ｆ４表
面が水分で覆われている為に、熱抵抗が小さく熱伝導性
が良くなる。

又、皮膚が乾燥している場合にはその逆である。

この様に熱抵抗の変化がある為に昇温特性は一足せず、
ある時刻ｔにおける温度Ｔ（１）変化率Ｃのみでは平衡
温度の予測計算は行なえない。１本発明は以上の様な欠
点を速やかに除去するための極めて効果的な手段を提供
することを目的とし、特に直交多項式展開法を用いて簡
単な計算の最終平衡温度の予測計算を実現可能とした電
子体温計に関する。

以下、図面と共にこの発明による電子体温計を詳細に説
明する。

まず、本発明に用いる直交多項式展開法について若干の
説明を加える。直交多項式とは、データ（ｚｎ、ｙ％）
をｒｉｎについて等間隔にサンプリングされたデータ列
（πｍ　、ｖ惠）＃　ＣＺｌ　＊ｙｔ）　、、、、、（
ｔｉｎ、ｙｎ）について、多項式、ｙ　１＝ａ（、−１
−ａｃｔ　ｆｌ　（ｚイ）＋ａ＊　ｆｔ　Ｃｚｉ）＋。

０．＋ａｎｆｎ　Ｃｚｉ）　＝’、ａｋｆｋ　（ｚ（）
　、　、　、第１弐に＝０ の関係にアシ、直交性に関する条件式 、ムｆｋ（ｚ＜）＝Ｏｓｅｅ　第２式 ＄＝１ 、らｆｋ（π４）　、ｆｔ（ｘｉ）＝Ｏα’ｌ）＄＝１ −−・第３式 を満足する多項式（第１式］を言う。この直交性を用い
てデータ列（ｚｓ、ｙ（）Ｃ４＝　ｅ−＊−５ａ）の回
帰曲線式の係数ａｋ（ｋ＝１．、、。

ｍ５−１）は得られる。即ち、直交性の条件式（第２式
、第３式）より １０．諏４式 ％式％（（） ００．第５式 とｈす、ｆｋ　（ｚ＜）の値が分っていればめたい次数
にの係数ａｋが他の係数に関係なくめられる。

さて、問題となるｆｋ（ｚ４）の値（又はＤｆｋ　（ｚ
イ）及びＤｆｋ（ｚ４）”の値）は直交性を利用して簡
単な数列穴からめる事が出来る。

即ち、 第５式の係数ａｋがまる。表お、第１式が展開されて、
次式 Ｃｚｉ−ｚ）　、ｈｚ”　） 。０．第８式 がまり、第５式、第６式、第７式がまる経過は、直交多
項式の証明過程において既に周知であるために省略する
。

第１表を用いてデータ列（ｚイｅｖｔ）、（ｉ””　”
Ｌ　＠　＊　＊　＊　ｅ　’　）の回帰直交多項式（第
１式〕の係数ｃＬｋ　（ｋ＝Ｌ　、＠　＠　、ｎ−４）
は回帰線形多項式 ％式％ ９０．第９式 の係数ｂｋ（ｋ＝１．。、、ｎ〕とは異なる。しかしな
がら、単調増加飽和型である検出体温の変化特性（第１
図ンにおいては常に、ａｌ〉α、〉１０．〉αｎ　＝０
が煎豆し、宜っ、ｂｔ　＞ｂｔ　＞・・・＞　ｂ　ｎ　
＝　ｏが成立する。これは、第１式、第８式を変形して
明らかとなる。第８式を逆忙第１式へ戻す方向へ変形す
る。ｘ　ｉ　−ｚ　＝　Ｚ　ｔ　、その他の変数を任意
にＯｗＩＬとすると １／（＝Ｙ＋αＩＺ（十α！　Ｃｚ”　ｉ＋ｏｗ）＋６
番（ｚａｉ十〇ｍｔ　、Ｚｉ）　十ａ、（Ｚｉ番＋ａ、
、ｚ茸ｊ十〇、）＋α＊　（”　７＋ｏ、＠　Ｚ”　ｊ
＋ｏ＠１　＊ｚｔ）０１．第１０式 となる。よって、第１式よシ である。これより、第１式より第９式へ変形するには第
１０式ｆｉｃｚイについて整ｍし５ｚｉ＝；＜−πを代
するとまる。よって となる。ここで体温を測定する場合の特性は第１図に示
す様に単調増加の飽和呈であるので時間ｔ→大の時　ｙ
　＝　Ｔに漸近する。よって、ａｋ　Ｃｋ”２　＃　Ｉ
＋　＠　＠　＃？Ｌ　１）　→小、かつｂｋｃｋ＝２１
０．。１％−１）→小となシ、ａ、→−足す。

→一定となる。更にｔ→００となればαＯ”６０＝＝：
　Ｔ　ｓ　ａ　ｋ　＝６　ｋ　＝０　（ｋ　＝１１−−
−　＃　”−１）となる。又、ｂｋはａｋ及びに次より
高次のαに十αの係数よ請求まるが常にａ　ｋ　））　
ａ　ｋ＋αとなるために ｂ　ｋ＝（Ｌ　ｋ＋Ｄｎ　ｋ＋ａ　、　Ｏｋ十ａ　、　
ｋ＝ａｋ　０．。第１３式 と近似出来る。

よって、亘交多項式展開法によって得られた係数αｋ　
Ｃｋ＝１＊　−−＃　ｔＬ−１）を用いて回帰線形多項
式を近似出来、最終飽和温度の予測計算が可能となる。

実際に係数αｋ（ｋ＝１．、、、ｔＬ−１〕をめるには
、第５式、第６式、第７式を用いて１ ６０．第１４式 がまり、この第１４式に第１表よシ指足された定数を代
入して係数ａｋｉ求める。例えば、等間隔にサンプリン
グされ′ｆｃ５つのデータ列（２＋ｌ　＊ν＊　）ｓ　
（Ｗｍ　＃　’ｌ１ｌ）　ａ　＠　ａ　ｅ　（Ｚｓ　磨
３／ｗ）の回帰直交多項式をめる場合には次の様に行な
う、サンプリング間隔は ｗ＠　−１４＝−ｃ４　−ｒ；畠　！ｇ、−ｆｆｌ、＝
ｒ；寓　−Ｚｌ　＝ｈｚ００．第１５式 である。第１表の　答＝５（データ数）の表よシ１次多
項式／、（ｉｉ）の係数α１をめる場合は、２皿　ｘ日
凰＝５となり、 １０− −１−１ｘｙ番＋２×ｐ＠　）　−ｅ　＊第１６式とめ
られる。更に高次多項式ｆｋ（ｘｉ）の係数ａｋも同様
に第１表を用いてめられる。

この様に、直交多項式展開法は展開しようとする多項式
の次数ｋ及びサンプリングデータ列（２ｔ　ｅ　’ｉｔ
’ｔ）の数ｎが足まれば第１表を用いて乗加算のみで係
数αｋがめら牡る演算法である。そして、電子体温計の
最終飽和温度の予測計算を行な５場合には検出温度の変
化特性が単調増肩飽和型であるために、直交多項式展開
法でめた多項式の各係数ａｋ（ｋ＝１．、。ａｎ）は回
帰線形多項式の各係数ｂｋ　（ｋ＝＝ｘ、、＠　、ｎ−
１）として用いることが出来る。電子体温計を構成する
電子回路の内部にデータ数記に従った定数表（Ｗｋ（、
λ＆ｘ８ｋ）′ｔ−持っておれば簡単に係数αｋがめら
れ最終飽和温度の予測計算が可能となる。

最後に、実際に計測データを用いて直交多項式展開法に
よる電子体温計の温度予測方式の実施例を示す。

第２図は水晶温度セン−ｔＱ−用いた場合の飽和平衡温
度予測機能付き電子体温計のＬＳＩ３の内部ブロック図
である。水晶温間センサ１はＬＳＩ３内の発振回路４に
接続され、１その発振信号は分周回路５によって低置波
数に分周される。この分周された温度センサの信号周期
が基準クロック用水晶２’に用いて発振回路６より出力
される基準クロックで計数回路７にて計測される。なお
、ここで用いる水晶温度センサ１は発振周波数が温度に
比例して変化するものとする。即わち、発振鳴波数をｆ
、温度ｉＴとすると、次式、 Ｔ＝ｃＬ、ｆ十ｃＬ。

（ａｌ　ｌα　：定数） ０６．第１７式 の特性を持つものとする。

計数回路７において計数され北側定値は温度予測演算回
路９に入力され、この演算回路９にシいて、逐次入力さ
れる測定値を蓄積（ＲＡＭに入力）しそれと直交多項式
係数ＲＯＭテーブル８を用いて最終飽和予測温度を計数
する請求められた予測温度値は表示体ドライブ回路１０
ヲ通して表示体１１にて表示される。

この電子体温計の動作を説明する谷、電子体温計は常温
空気中に放置されているものとする。即わち、第１図に
おいて温１１１．Ｔｎの温度値を表示しているものとす
る。時刻を人で電子体温計のセンサ部が人体に接触した
なら検出温度値は急激に変化する。この変化を利用して
電子体温計は最終飽和温度予測計算を開始する。尚、放
置されている時の温度（大気温度〕は？、０　℃以下で
あるものとする。この理由は通常体温を測定する場合、
病室又はそれに近い還境の良い所で行なわれるからであ
る急激な温度変化を計数回路７で検出した電子体温計は
最終飽和温度予測計算に必要な検出温度値を遂次、温度
予測演算回路９に蓄わえ演算を行なう。ここでこの電子
体温計の要である直交多項式展開法を用いた温度予測演
算回路９の内部ブロックを説明する。直交多項式展開法
によ請求まる線形多項式の各係数は第１４式よりまる。

ここで第１４式を更に変形して１ １０．、第１６式 となる。よって、Ｍ５ｅ多項式係数ＲＯＭテーブル８に
は、Ｚｋ及びＷｋｉの値を記憶しておきたい係数ａｋｆ
計算する度に相当するｚ　ｋ、ｗｋｉ−６引き出して用
いれば良い。第３図は用いるデータ数が５の場合の内部
ブロック図である。、計数回路７より入力された温度値
ｙｎは記憶素子Ｍ１へ送られる。この時、記憶水子Ｍ１
〜５内の温度データｙｓ−１〜ｙｎ−５は同時にＭｊ−
＋Ｍｊ＋１（ｊ＝１〜４）へとそれぞれ移される。乗算
器Ｗｋ諺〜ｗｋ−へはめる係数ａｋに相当する足数値を
係数ＲＯＭテーブルＷ＆（１２より引き出し代入する。

乗算器ｗｈ　（〕出力値Ｗｋ（ｖ（は加算器１４で７１
ｔｌ算され、次の乗算器Ｚｋ’ｌｉ経て出力結果αに＝
ＺｋＤＷｋｔｖｉがまる。以上の様にして係数ａｋ（ｋ
＝０１４− 〜に１）が独立にまる。温度予測演算回路９においては
このめた係数ａｋｆ用いて最終飽和温度を予測計算する
０例えば、第１図から判る様に検出温度の変化特性は初
期には、Ｔ（ｔ）＝Ａ（Ｂ−０、＠−ｔ）に近似出来る
特性を示す。そして、ｔ→大の時温度Ｔの、変化はほぼ
１次式で近似出来る様に表る。よって、係数αに一＝Ｏ
１Ｃｋ≧２）となる時を判定し、その時刻ｔ１１以後は
％Ｔ（ｔ）＝α１　ｔ＋（１０と仮定しｔ→大の時の温
度値Ｔ（ｐ’ｉｒ計算でめる事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は検出体温の飽和特性を示すグ２〕である。 を人１００体温測定開始時刻 Ｔ１１．。、常温放置温度値 ｔ’ｅ＊＊最終測定時刻 Ｔ　”　＠　＠　＠最終飽和平衡温度 第２図は本発明の実施例の回路ブロック図である。 １５− １００．水晶温度センサ ２１０．基準クロック用水晶振動子 ３＠・・電子温度計用工０ ４、。、水晶温度センサ用発振回路 ５０００分周回路 ６１０．基準クロック用発振回路 ７゜。。計数回路 ８゜。、直交多項式用係数ＲＯＭテーブル９゜。。最終
飽和平衡温度予測演算回路１０、。。表示体ドライブ回
路 １１゜０．温度表示体 第３図は温度予測演算回路９に有する直交多項式演算回
路のブロック図である。 ｙｎ、、測定温度値Ｃｖｎ＝Ｔｎ） Ｍ１〜”　ｌ　、ａ　＠　＠　測定温度記憶素子ｗｋ、
〜”ｋ＠　＊　ｍ乗算器 Ｚｋ、、、乗算器 ａｋ、、、係数値（ｙ　ｎ＝Ｄａ　ｋ　ｘ　ｋ）以上 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　最　上　務

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の水晶振動子を有する第１発振回路と、第２の水晶
   振動子を有する第２発振回路と、この第１発振回路に接
   続された分周回路と、この分周回路の出力と前記第２発
   振回路の出力とを入力するための計数回路と、この計数
   回路の出力を入力するための温度予測演算回路と、この
   温度予測演算回路を制御するためこの温度予測演算回路
   に接続された直交多項式係数ＲＯＭテーブルと、この温
   度予測演算回路からの出力を表示体ドライブ回路を介し
   て表示するための表示体とを備え、前記直交多項式係数
   ＲＯＭテーブルのデータに基づいて温度予測演算を行な
   うようにした予測機能付電子体温計。