JPS61120027A - 簡易型深部体温計 - Google Patents

簡易型深部体温計

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Publication number
JPS61120027A
JPS61120027A JP59240670A JP24067084A JPS61120027A JP S61120027 A JPS61120027 A JP S61120027A JP 59240670 A JP59240670 A JP 59240670A JP 24067084 A JP24067084 A JP 24067084A JP S61120027 A JPS61120027 A JP S61120027A
Authority
JP
Japan
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temperature
temp
thermometer
skin
heat
Prior art date
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Pending
Application number
JP59240670A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Watanabe
渡辺 吉雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS61120027A publication Critical patent/JPS61120027A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G01K7/24Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor in a specially-adapted circuit, e.g. bridge circuit
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/20Clinical contact thermometers for use with humans or animals

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は体温計に係り、特に核心温度や末梢の血液循環
の携帯型長期モニタや、皮膚に炎症を起こす心配のない
安全性の高い体温測定に好適な簡易型深部体温計に関す
る。
〔発明の背景〕
体温は年齢1日差2個人差、卵巣周期2発熱などに工っ
て生理的に変動し、体熱の分布は部位。
環境などに二って異なる。通常、末梢1体表に近い程、
温度は低下するが、身体の中心部は恒温状態に保たれる
二うに制御され、核心温度といわれる。核心温度は生理
的状態をL〈反映しており、その測定意義は周知のとお
りである。核心温度として代表的な大動脈出口の皿部を
日常測定することは不可能であるため、これに近い直腸
温1口腔温、あるいは腋窩温が一般には水銀温度計、成
子体温計などで測定され、体温と称されている。直腸温
は体腔内の温度であり、正確さという点からはしく核心
温度を反映しているが、不快感1体温計の汚染などの理
由から日常6−1り用いられない。
しかし、口腔温はこれより0.4〜0.6G、腋窩温は
0.8〜0.9C低いとされている(中野昭−著:図解
生理学、医学書院、1981 )。
皮膚においては、皮膚表面から約1crIHの深さまで
は体温は#次上昇し、さらに0.50ぐらいの采さでは
0.1〜0.15Cぐらいの下降がみられ、ついで再び
増加して36.5〜37.5Cのほぼ一定値となる。す
なわち、内部の高温層を約2cmの厚さの低温層で包ん
でいる(前着)。そこで、深部体温計が考案され、熱流
補償法によって、身体各部の深部組織温の計測がなされ
、核心温度や末梢の血流状態を矧ることができる(″#
開昭55−29794 )。
この従来からの深部体温計t−第3図に示す。本センサ
は熱伝導率の小さい断熱層7と、断熱層7の被測定生体
対向面側を除く周囲を包囲しつつ周縁部において前記被
測定生体の表面に接触するようにした熱伝導率の大きい
伝熱層5と、伝熱層5の表面に固着された発熱体層6と
、断熱層5の前記接触面側の中心位置に配置された計測
用温度センサ8と、伝熱層5の断熱層7側に固定された
発熱体層6の発熱制御用温度セン?9とからなる。
この装置は熱源を組み込んだ深部体温計を体表面に置き
、該熱源から生体へ伝導する熱流で、生体から深部体温
計へ伝導する熱流をキャンセルし、生体深部温と深部体
温計間の皮膚4の熱勾配を零として、体表面で深部温を
検出する熱流補償法を原理としている。従って、ヒータ
金加温するための電力(数W)が必要であり、携帯型と
しての長期モニタには不利であるし、ヒータ制御回路の
故障にLる過大電力供給による皮膚炎症の問題、ろるい
はその7エイル・セイ7@システムが必要となる。また
、長期にわたる装着状態で間欠的に測定する場合、ヒー
タ制御回路eONにしても、皮膚やセンサの熱容量のた
め測定までに15〜20分の時間t−要するという問題
があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、加温制御機構、すなわち熱流補償を用
いず、低電力かつ熱的安全性を備え、生体深部温度の近
似+1を簡便に測定することにニジ、核心温度や末梢血
液循環の長期携帯モニタや、装着しておけば必要時に体
温全即時に測れる深部体温計を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、体表面に完全な断熱材、すなわち熱伝導率0
(m/crn−歎・C〕の断熱材を密着すれば、血流で
運ばれてきた体熱は断熱材下の体表面から奪われること
はなく、断熱材下の皮膚内の温度は断熱材装着部位の深
部温と同一となり体表面で深部温か測定できることに基
づく。しかし、このような理想的断熱材はなく、できる
だけ熱伝導率の低い断熱材の材質、厚さ1面積を検討し
、熱流補償法にLらない簡易な深部体温計を発明した。
以下、詳細に測定の原理を説明する。
代謝で産生された体熱は、通常皮膚表面から輻射、云導
、対流、蒸発(不感蒸泄2発汗)に工り体外に放散され
る。この熱の放散は外界の条件(温度、湿度、風速)、
衣類、仕事に:つて異なるが、その−列としてl(、u
bnerの測定列が知られており、輻射44%、伝導と
対流31%、蒸発21%、その他4チとなっている(中
野昭−著:図解生理学、9.272  、医学書院、1
981から算出)。皮膚表面に断熱材Fjlけば、輻射
、対流。
蒸発は防げ、伝導だけが熱放散の原因となり、効果的に
目的が達成できる。
ここで、無限に広がる平坦な皮膚とそれを覆う断熱材を
考えて、第4図には皮膚と断熱材の断面を表す簡易モデ
ルを示す。図中の太線は温度分布を示し、領域(It)
での僅かな低下は後述の皮膚と断熱材での熱流に対する
抵抗比に起因する。領域(II)の皮膚、(III)の
断熱材は等方体と考えられ、体表面に垂直なX方向のみ
に熱伝導があるとすれば、次の熱伝導方程式が成立する
ただし、 T:温度 t:時間 C,、C,:皮膚、断熱材の比熱 ρt、ρ、:皮膚、断熱材の密度 に、、に、:皮膚、断熱材の熱伝導率 である。また、境界条件は T =T b  (x =  L t )      
−−・・(3)T工’rt  (X=O)      
   ・・・・・・・・・(4)T=T、(X=L、)
       ・・・・・・・・・(5)である。ただ
し、 Tb、 Tt 、 T−:深部温組織、低温層組織。
大気の温度 Lt、La:低温層組織、rr熱材の厚さでbる。
定常状態において熱伝導方程式を解くととなる。
次に、l;’ourier  の法則にLると、断面積
At−通って、X方向に流れる熱流量Qt+ qa  
(qtは皮膚、q・は断熱材での熱流量)は次式で与え
られる。
qt=l(t*A*(θT 7 a x )   −−
−−山−・(8)q、=に、−A−(aT/θX ) 
  −・−・・・−・(9)皮膚表面において熱流量は
連続なので、式(6)〜(9)となる。ただし、 Rt −Lt/に*         ・旧・・・・・
αυ几、=L、/に、        ・・・・・・・
・・(lzであり、Rt、几、は皮膚、断熱材の熱流に
対する抵抗である。
すなわち、 Rt << R,、・・・・・・・・・α養でめるなら
ば TrΣTb            ・・・・・・・・
・α9となシ、深部体温が体表面で測定できる。
さて、本法で深部体温を測定するためには、皮膚と断熱
材の熱流に対する抵抗が式a4t−満たさなくてはなら
ない。皮膚の熱流に対する抵抗は深部温までのネさり、
と熱伝導率に、で決まるが、L。
は前述の如く一般には21ニアF+程度といわれている
また、k、は桜井端久ほか!:MEの知識と機器の安全
、りり、42〜43.i山堂、1983によると I X 10−3 (coE/Crn、seo、C] 
(筋肉)0.5 x 10−” Cm/>・M・C] 
(脂肪)1.5 x 10−” (af/Cyr1・s
ec・c) (水)であり、皮膚でもこの程度の値と考
えられる。従って、皮膚の熱流に対する抵抗比tは約2
 X 10’〔−・(8)・C/m)である。
次に、現在知られている低熱伝導率の材料にはポリウレ
タン、発泡スチロール、コルク、ガラス繊維布、ナイロ
ン布など幾つかのものがるる。例えば、熱伝4率の列と
して I X 10−’ 〔m/口・(8)・C〕(コルク)
0.8 X 10−’ Ccal1口・渡・C〕(ガラ
ス繊維布、ナイロン布) が知られている。断熱材をこれらの材質とし、厚さを2
c1nとすれば、断熱材の熱流に対する抵抗比、は約2
 x l O’ (cjIIialc・c/”)となシ
、皮膚の10倍となる。深部温度Tbと大気温度T、の
差が10Cであれば、皮膚表面温度T1は式αOより、
IC程度の誤差で求まる。
無限に広い皮膚や断熱材は実際上不可能であり、使い易
い形状の深部体温計では、第5図の生体・深部体温計の
断面図に破線で示す温度分布となる。
この場合、深部体温計装着部位での熱放散は無視して、
装着部位の上流と下流で熱分布に差は与えていない。と
ころで、断熱材1と温度上ン丈2からなる深部体温計3
の大きさに工り深部製組織20から体表面に至る皮膚4
の温度分布は異なり、ある程度以上の深部体温計の大き
さでなければ、環境温度の影#を受け、温度センサ2で
近似深部体温が得られない。しかし、有限の形状の深部
体温計であれば衣類下の皮膚表面に装着できるため、室
内ではTbとT、の前述の差110c以下に保つことが
可能である。誤差は気温、衣類にLつても異なるが、腋
窩温程度の精度は光分可能である。
場合にLっては室外でも便用可能であるし、生体以外の
被測定対象物への応用もできる。
〔発明の実施列〕
以下、本発明の実施例全図面に基づいて詳細に説明する
第1図は本発明における簡易型深部体温計である。該深
部体温計3は被測定部位の皮膚4に接するサーミスタや
白金側温抵抗体などの抵抗変化形温度センサ、あるいは
熱電対のLうな温度セン丈2と、該鴎度センサ2を被覆
して深部体温計3下の体熱が放散しないLうなポリウレ
タン、発泡ステロール、コルク、ガラス繊維布、ナイロ
ン布、あるいはこれと同程度以下の熱伝導率を有する超
断熱材1から成る。ここで、深部体温計3の厚さは、上
記材料では2cm程度、平面は直径15〜30D程度が
、どのような部位にも麿は易い。上記平面は円形には限
らないが、温度上/す2はその中心部の皮膚接触面に位
置させる。また、直径30酎程度であれば、心音計用の
両面テープ(列えはフクダ成子)等で容易に体表面に装
着できる。
なお、今後より断熱性のある材料が開発されれば、薄型
でLυ高精度の深部体温計が可能である。さらに、体温
以外の被測定物の深部温度測定もできる。
第2図に温度測定回路の一実施例を示す。三辺を構成す
る抵抗lOと他の一辺を構成する抵抗11と温度センサ
2から成るブリッジ、そのブリッジの不平衡電圧を増幅
するオペアンプ16、および抵抗12,13,14,1
5、A/D変換器17、ディジタル温度表示部18から
なる。抵抗11は温度センサの特性をリニアライズする
ためのものであり、丈−ミスタの場合に有効である。
抵抗12全通してブリッジに印加される電圧の不平衡電
圧はゲインA整用の抵抗15やその他の抵抗13,14
、おLびオペアンプから成る差動増幅器に工す増幅され
、A/D変換器17を経て、ディジタル温度表示部18
に近似深部温が表示される。なお、表示はA/Di換器
17、ディジタル温度表示部180代りにアナログ表示
部を用いてもLい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、熱流補償法によらず、はぼ深部体温に
近い値、すなわち着衣下であれば腋窩温と同程度の精度
は得られる。従って、従来の深部体温計と異なりヒータ
への成力供給が不要で、深部体温や末梢血流循環の長期
携帯モニタに使えるし、ヒータ制御回路の故障による過
加熱の炎症の心配がなく安全なwW測測定できる。また
、長期にわたり装着しておけば、常に皮膚での温度勾配
が4に近いため、温度画定したい時、即時に測れる効果
もある。さらに、従来の熱流補償形のものと異なり、過
加熱に対するフェイル・セイフ・システムも不要、温度
制御回路も不要で回路も簡単になるため、経済性に優れ
、故障率も低減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例になる非熱流補償法による深
部体温計の断面図、第2図は深部体温測定回路、第3図
は従来の熱流補償法による深部体温計の断面図、第4図
は皮膚と断熱材の簡易断面モデル、第5図は深部体温計
装着時の皮膚と深部体温計の断面における温度分布金示
す断面図である。 1・・・断熱材、2・・・温度センサ、3・・・深部体
温計、4・・・皮膚、16・・・オペアンプ、17・・
・A/D&換冨 1  図 Z 2  日 百  7   ’<4 篤 4 図 シタ含下温  イ6に51iイ蔭 組織  組織 断恕 人気 χニーLウ     χ二o z=しく第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、温度センサにおいて、生体深部から体表面に至る熱
    流をほぼ零とし皮膚内温度分布をほぼ深部温と同一にす
    るために体表面に置く温度センサの外界側を断熱材料で
    覆い深部体温を無侵襲測定できることを特徴とする体表
    面装着用の簡易型深部体温計。 2、温度センサとして、サーミスタや白金測温抵抗体な
    どの抵抗変化形温度センサ、あるいは熱電対を用いるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の簡易型深部
    体温計。 3、断熱材料として、ポリウレタン、発泡スチロール、
    コルク、ガラス繊維布、ナイロン布、あるいはこれと同
    程度以下の熱伝導率を有する材料を用いることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項乃至2項記載の簡易型深部体
    温計。
JP59240670A 1984-11-16 1984-11-16 簡易型深部体温計 Pending JPS61120027A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63133028A (ja) * 1986-11-26 1988-06-04 Terumo Corp 電子体温計
JPS63133030A (ja) * 1986-11-26 1988-06-04 Terumo Corp 電子体温計
JP2007212407A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Kanazawa Univ 非加熱型深部体温計およびそれを用いた深部体温測定装置
JPWO2013160993A1 (ja) * 2012-04-23 2015-12-21 トヨタ自動車株式会社 熱輸送装置
US10750951B1 (en) 2016-02-25 2020-08-25 Verily Life Sciences Llc Core temperature measurement using asymmetric sensors
WO2023112251A1 (ja) * 2021-12-16 2023-06-22 日本電信電話株式会社 温度測定装置

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