JPS6358223A

JPS6358223A - 体温計測装置

Info

Publication number: JPS6358223A
Application number: JP61203180A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Togawa; 達男戸川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1986-08-29
Publication date: 1988-03-14
Also published as: JPH0565090B2

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】「産業上の利用分野」この発明は臨床検温とくに体温の連続計測、基礎体温の
計測等に利用するのに適する体温計測装置に関し、特に
従来の体温計では計測が困難であった日常生活時の連続
的体温情報を得ることを可能にしようとするものである
。

「従来の技術」従来、体温計測には水銀体温計または電子体温計を用い
、えき下または口腔に体温計を挿入して計測を行なう方
法が一般的であった。しかし、長時間の連続計測にはえ
き下あるいは口腔の計測は困難である。そこで、従来は
長時間の体温計測にはおもに直腸点の計測が用いられて
きた。しかし、直腸点の計測は不快感がともなうため長
時間の施行は困難である。そのほか、食道塩、鼓膜塩、
外耳通温、ぼうこう温などを計測する方法もあるが、不
快感あるいは危険をともなうため、手術中の計測等に限
られ、一般には施行されない。

熱流補償法を用いた体温計（例えば英国特許第１３５４
８７４号明細書、および特開昭４９−１）１６８４号公
報）は体表にプローブを装着して体温を連続計測できる
ものであり、不快感なく長時間体温計測することのでき
る唯一の方法であった。

「発明が解決しようとする問題点」従来の技術のうちで、長時間の体温計測に適している熱
流補償法を用いた体温計には次のような問題がある。

ａ）　熱流補償を行なうために発熱体を用いており、そ
のために電力消費が大きく、小型の電池による長時間連
続使用が困難である。

ｂ）発熱体を用いているため、誤動作により過熱の恐れ
がある。

Ｃ）　発熱量の制御ｎのための電子回路が必要であるた
め、構造が複雑になり高価となる。

この発明は、上述の問題を解決し、しかも従来の熱流補
償法を用いた体温計と同程度の性能を持つ体温計測装置
を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」この発明によれば、プローブと演算部とよりなり、その
プローブはこれが体表に装着された時に、その体表と熱
的に接触を保つ複数の温度センサと、これら温度センサ
を覆う断熱体を備え、その断熱体は、プローブを体表に
装着した時に、少なくとも二つの温度センサの位置から
外界への断熱体をスｍしる放熱抵抗が異ならされている
。つまりこれら外界への放熱抵抗が異なる個所における
体表温度を検出し、この検出温度からその体表深部の温
度を推定する。これら複数の温度センサよりの検出温度
を上記演算部に入力し、演算部はその検出温度から深部
の温度の推定演算を行う。

なお、性能を向上させるため、断熱体の外側を熱抵抗の
小さい熱伝導層で覆うこと、その黙示ぶ層の温度を検出
して体表温度とともにａ部組織温度の推定に利用するこ
と、その熱伝導層の外側をさらに断熱層で覆うこと、体
表に接する温度センサを３個以上使用して体表との熱的
接触不良による誤差を減らすことなどの各種手段を同時
に又は選択的に付加してもよい。

「実施例」以下、図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図はこの発明の体温計測装置におけるプ
ローブの一例の断面および底面をそれぞれ示す。プロー
ブは体表に装着されて用いられるものであって、プロー
ブが体表に装着された時にその体表と熱的に接触を保つ
温度センサ１）゜１２が設けられる。このためほぼ円板
状の断熱体１３が設けられ、断熱体１３の体表と接触さ
れるべき面（接触面）１４の中心部に円板状熱伝導層１
５が取付けられ、接触面１４の周縁近くにリング状熱伝
導層１６が取付けられる。これら熱伝導ＦＪ１５．１６
の内面に温度センサ１）．１２がそれぞれ接して取付け
られる。従って温度センサ１）゜１２は熱伝導層１５．
１６側以外は断熱体１３で覆われている。またこの例で
は熱伝導層１５．１６の外面は接触面１４と同一平面上
に位置されている。

この例では断熱体１３の厚さは中心が周辺部より大とさ
れており、つまり温度センサ１）が設けられた中心部の
高さが温度センサ１２が設けられた周辺部より高くされ
ている。このようにして、プローブが体表２１に装着さ
れた時に、温度センサ１），１２の位置から外界への放
熱抵抗が異ならされ、つまりこの例では温度センサ１）
の位置の方が、温度センサ１２の位置よりも放熱抵抗が
高くされた場合である。

更にこの例では測定性能を向上させるために、断熱体１
３の接触面１４と対向する外面に、温度センサ１），１
２とそれぞれ断熱体１３を介して対向して温度センサ１
７，１８が配される。また、この例ではその温度センサ
１７，１８を覆って断熱体１３の接触面１４と反対の面
に熱伝導層１９が全面に形成されている。

温度センナ１），１２．１７．１８は例えば負温度係数
抵抗素子やＰＮ接合の温度特性を利用するトランジスタ
などを用いることができる。断熱体１３としてはスポン
ジゴム、コルクなど熱伝導率が小さいものが用いられる
。熱伝導層１５゜１６．１９は熱伝導率の高い金属例え
ばアルミニウム、銅、銀などを用いることができる。温
度センサ１），１２と、接触面１４が接する体表２１が
熱的に良好な接触状態を保つように、熱伝導層１５．１
６は体表２１と密着しやすい構造とし、温度センサ１）
，１２とは熱伝導性の良い接着材で接着する。熱転ｙ！
、層１９はその熱伝導層１９全体がほぼ等温となるよう
に、十分な厚みをとる。

第３図に示すように外気の影響を減らすために熱伝導層
１９の外側に断熱層２２を施し、熱伝導層１９を断熱材
中に埋込んでもよい、その他は第１図の場合と同様であ
る。

第４図に示すように体表に接する接触面１４の周辺に複
数の温度センサ１２を配置し、各温度センサ１２は熱伝
導層２３に接着させ、熱転ＲＮ２３が直接体表と接触す
るようにした場合である。

複数の温度センサ１２で検出された温度の最大値を演算
に用いることにより、体表との熱的接触不良による誤差
を減らすことができる。

体温の計測にあたっては前述したプローブを前額部、胸
部、腹部などの体表に接触面１４を密着させて装着し、
十分な時間が経過した後、各温度センサ１），１２．１
７．１８の温度を計測し、これら計測温度から体温の算
出を行なう。第５図は体温の算出のための、生体Ｍｉ織
およびプローブ内部の熱流の電気的等価回路を示す。体
表に近い組織を熱抵抗がほぼ一様の伝熱層２４とみなし
、伝熱層２４より深部２５は一様な温度ＴＢとする。

温度センサ１），１２．１７．１８の各温度をＴ１．Ｔ
２．Ｔ７．Ｔ８とし、温度センサ１）と１２間、１）と
１７間、１′２と１８間の各熱抵抗値をそれぞれＲ１２
，Ｒ１７，Ｒ２８とする。またＭｉ織深部２５と温度セ
ンサ１），１２との間の熱抵抗値をそれぞれＲ３，ｋＲ
ｓとする。このとき、深部２５の温度ＴＢを、電圧ＴＢ
の起電力、各測定温度Ｔ１．Ｔ２．Ｔ７．Ｔ８を測定電
圧とみなして温度ＴＢは次の式で求められる。

ＴＢ＝　（Ａｒ１−ｋＢＴｌ）　／　（Ａ−ｋＢ）　　
　　　　　（１）Ａ＝　（ＴＩ−７７）　／Ｒ１７＋　
（ＴＩ−７２）　／Ｒ１２（２１Ｂ＝　（Ｔ２−Ｔ８）
　／Ｒ２８＋　（ＴＩ−Ｔ２）　／Ｒ１２ｆ３ｔここで
Ｒ１２，Ｒ１７，Ｒ２８およびｋはプローブの構造によ
って決まる定数である。第６図に示すように温度センサ
１），１２．１７．１８の各測定温度を演算部２６に入
力して、（１）〜（３）の演算を行い、その演算結果を
表示部２７に表示する。

なお、演算部２６としてマイクロコンピュータを用い、
周期的に温度センサｌ　１，１２．１７．１８の測定温
度にディジタル値を取込み、＋１）〜（３）を演算して
、表示記録を行うようにすることもできる。

熱伝導層１９の熱伝導が良く温度が一様とみなせる場合
には、Ｔ７＝Ｔ８となり、温度センサ１７または温度セ
ンサ１８のいずれかを省略することができる。また第４
図に示したように温度センサ１２を複数個用いた場合に
は、それらの温度センサ１２で検出された温度の最大値
をＴ２とする。

深部温度ＴＢを算出する簡便な方法として、次のような
１次式を用いてもよい。

ＴＢ＝ＴＩ＋α（ＴＩ　−Ｔ２）＋β（ＴＩ　−７７）
　　　　＋４１ここでα、βはプローブの構造によって
決る定数である。さらに、プローブの構造を適当に設計
することにより、βを１より十分小さくすることができ
、その場合には（４）式の右辺第３項を省略することが
できる。すなわち、ＴＢ　＃　Ｔｌ＋α（ＴＩ　−７２）　　　　　　　　
　　　　ｆｓ＋となり、この式を用いる場合には、温度
センサ１７．１８を省略することができる。

この発明の体温計測装置の性能を、生体と熱的にほぼ等
価なモデルについて理論的に解析した。

体表より２−１０１を熱伝導率０．２〜１．６Ｗ／ｍＫ
の一様な熱伝達層とみなし、それより深部は３７℃とす
る。プローブは、直径４０１）、中央部の厚さｄｌがｌ
ｏｓｍ、周辺部の厚さｄ２が６鰭であり、各熱伝導層１
５，１６．１９は熱抵抗が十分小さく、温度は一様とみ
なせるものとする。また断熱体１３の熱伝導率は０．０
８　Ｗ／ｍＫとする。外気温は２２℃とし、体表および
プローブの表面から大気への熱伝達は、垂直平板対流熱
伝導の場合の値を用いる。この条件で熱平衡に達した時
の各温度センサの温度を有限要素法によって求め、実際
の体温計測に近い条件で誤差が小さくなるように定数を
決め、熱伝達層の厚さＤおよび熱伝導率を変えたときの
誤差Ｅを算出した。第７図は、ｆｉｌ、　＋２１゜（３
）弐を用いた場合の結果の１例である。ここで曲線ａ、
ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ熱伝達層の熱伝導率がそれぞれ０
．２，０．４，０．８，１．６Ｗ／ｍＫに対するもので
ある。また、第８閾は（４）式を用いた場合の結果であ
る。曲ｙＡａ、ｂ、ｃ、ｄのグラフは第６図の場合と同
じ条件に対応する。この例では、（４）式においてα＝
１．０１）．　β＝−０，００３であり、（５）式を用
いても誤差は２％以下である。

実験的には、３７℃の銅板の上に熱伝導率約０、２　Ｗ
　／　ｍＫのゴムシートを置き、第１図とほぼ同様の構
造の直径４８ｍｍのプローブを置いたとき、外気／ｒｉ
１２５℃および３０℃でゴムシートの厚さ６１粛以下で
は誤差０．２℃以下で銅板の温度が算出できることを確
認した。

また人体に使用した実験においては、直径４８１）のプ
ローブを前額部に装着した場合、舌下温との差は室温２
５℃において０．２８℃、室温３０℃において０．１６
℃であった。

上述においては温度センサ１），１２の位置から外界へ
の放熱抵抗を異ならせるために、断熱体１３の厚さを異
ならせたが、厚さを同一厚さとし比熱導電率を異ならせ
てもよい。

「発明の効果」以上述べたこの発明の体温計測装置によれば次のような
効果が期待できる。

ａ）筒便な携帯用体温連続記録計が実現できる。

従来の体温プローブのような不快感がなく、また熱流補
償法によるプローブのように大きな電力消費がないため
、頭部あるいは体幹部にプローブを装着し、小型電池で
働く装置を携帯することにより、身体活動をほとんど束
縛せずに数時間あるいは数日間の体温の連続計測を行な
うことができる。

ｂ）検温の容易な体温計が実現できる。

えき下や舌下の検温は、検温中の活動が束縛され、小児
、高齢者、重症患者などでは介助が必要である。しかし
この発明の体温計測装置によれば、プローブをバンドあ
るいは粘着テープなどで固定しておくだけで、活動を束
縛せずまた介助も必要とせずに検温ができる。

Ｃ）安全性の高い体温モニターが実現できる。

熱流補償法によるプローブを用いた体温モニターは、プ
ローブに発熱体を用いているため、誤動作によって過熱
する恐れがあるが、この発明の体温計測装置のプローブ
には発熱体はなく過熱の恐れがない、また熱流補償法に
よるプローブを用いた体温モニターは、電力消費が大き
いので商用電源を使う必要があり、絶縁不良による感電
の危険があるが、この発明の体温計１ｌＩＩＩＩ装置の
プローブは消費電力が小さく、小型電池で使用できるた
め商用電源を必要とせず感電の危険がない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の体温計測装置のプローブの一例を示
す縦断面図、第２図は第１図の底面図、第３図は断熱を
施したプローブの縦断面図、第４図はプローブの体表に
接する面の周辺に複数の温度センサを配置した場合の実
施例を示す底面図、第５図は深部ｍ織およびプローブ内
部の熱流の電気的等価回路を示す図、第６図はこの発明
の一実施例を示すブロック図、第７図は有限要素法によ
る熱平衡温度分布解析結果を用い第５回の等価回路図か
ら求めた場合の体温計測誤差と皮膚伝熱層の厚さの関係
を示す図、第８図は第７図と同様の関係を筒便な算定式
から求めた結果を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）体表に装着されたときにその体表と熱的接触を保
つ複数の温度センサと、これら温度センサを覆う断熱体とを備えるプローブと、上記複数の温度センサよりの各検出温度が入力され、こ
れら検出温度により上記体表深部の温度を演算する演算
部とを備え、上記プローブを体表に装着したときに上記温度センサの
少なくとも二つの位置から外界への放熱抵抗が、異なる
ように上記断熱体が構成されている体温計測装置。