JPWO2020184511A1 - 温度センサユニット及び体内温度計 - Google Patents

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Abstract

低コストで製造可能な温度センサユニット及び体内温度計を提供する。温度センサユニット（１）は、被検者の体内温度として深部体温Ｔｉを測定するために用いられる。温度センサユニット（１）は、被検者の体表面に面する測定面側に、被検者の体表面の温度を測定する第１〜第４温度センサ（１１１〜１１４）を備える。第１及び第２温度センサ（１１１，１１２）のうち、第１温度センサ（１１１）の測定面側にのみ第１熱抵抗体（１２１）が設けられている。そして、第１温度センサ（１１１）と第２温度センサ（１１２）とは、第１熱抵抗体（１１１）の測定面側の温度Ｔ２’が、第２温度センサ（１１２）が測定する温度Ｔ２と略等しくなる程、近接して配置されている。

Description

本発明は、温度センサユニット及び体内温度計、特に低コストで製造可能な温度センサユニット及び体内温度計に関する。
深部体温を測定する装置として、比較的に面積の広い熱抵抗（断熱材）の上下面にそれぞれ温度センサ（測温素子）を取り付けた熱流束センサを二つ用いて深部体温を測定する深部体温計が知られている（例えば特許文献１参照）。なお、本明細書中に特許文献１の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参考として取り込むものとする。
図４（ａ）は、従来の深部体温計の概略構成を例示する図であり、図４（ｂ）は、従来の深部体温計の熱等価回路を例示する図である。
図４（ａ）に示すように、従来の深部体温計２００による深部体温の測定時には、第１熱流束センサ２０１及び第２熱流束センサ２０２が被検者の体表面に密着される。
ここで、第１熱流束センサ２０１の第１熱抵抗体２２１の熱抵抗値をＲ１、第１熱抵抗体２２１の上面の第１温度センサ２１１により測定される温度をＴ１、下面の第２温度センサ２１２により測定される温度をＴ２とする。また、第２熱流束センサ２０２の第２熱抵抗体２２２の熱抵抗値をＲ２（≠Ｒ１）、第２熱抵抗体２２２の上面の第３温度センサ２１３で測定される温度をＴ３、下面の第４温度センサ２１４で測定される温度をＴ４とする。そして、被検者の皮下組織２３０の熱抵抗値をＲｚとし、深部体温をＴｉとすると、図４（ａ）に示す深部体温計２００は、図４（ｂ）に示す熱等価回路で表せる。
第１熱抵抗体２２１の上面の温度Ｔ１及び下面の温度Ｔ２が安定すると、第１熱抵抗体２２１を単位時間に通過する熱量（熱流束）と、被検者の皮下組織２３０から第１熱抵抗体２２１の下面への熱流束と、は等しくなる。また、第２熱抵抗体２２２の上面の温度Ｔ３及び下面の温度Ｔ４が安定すると、第２熱抵抗体２２２の熱流束と、被検者の皮下組織２３０から第２熱抵抗体２２２の下面への熱流束と、は等しくなる。したがって、第１熱流束センサ２０１については以下の（９）式が、第２熱流束センサ２０２については以下の（１０）式が、それぞれ成立する。
（Ｔｉ−Ｔ２）／Ｒｚ＝（Ｔ２−Ｔ１）／Ｒ１ …（９）
（Ｔｉ−Ｔ４）／Ｒｚ＝（Ｔ４−Ｔ３）／Ｒ２ …（１０）
第１熱抵抗体２２１の熱抵抗値Ｒ１及び第２熱抵抗体２２２の熱抵抗値Ｒ２が既知数である場合、上記（９）及び（１０）式中の未知数は、皮下組織２３０の熱抵抗値Ｒｚ及び深部体温Ｔｉだけである。そこで、未知数である皮下組織２３０の熱抵抗値Ｒｚ及び深部体温Ｔｉについての連立方程式を解いて、（９）及び（１０）式から、場所による違いや個人差がある皮下組織２３０の熱抵抗値Ｒｚを消去すれば、深部体温Ｔｉを比較的に正確に測定（算出）することができる。
特開２００７−２１２４０７号公報
しかしながら、従来の深部体温計では、熱流束センサを、二つの温度センサで熱抵抗体を挟み込んだサンドイッチ構造で製造する必要があったため、製造コストが高くなってしまうといった課題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、低コストで製造可能な温度センサユニット及び体内温度計を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る温度センサユニット（１）は、被測定対象の体内温度を測定するために用いられ、該被測定対象の体表面に面する測定面側に、該被測定対象の体表面の温度を測定する複数の温度センサ（１１１〜１１４）を備える温度センサユニット（１）であって、前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）に含まれる第１及び第２温度センサ（１１１，１１２）のうち、該第１温度センサ（１１１）の前記測定面側にのみ第１熱抵抗体（１２１）が設けられ、前記第１温度センサ（１１１）と前記第２温度センサ（１１２）とは、前記第１熱抵抗体（１２１）の測定面側の温度が、前記第２温度センサ（１１２）が測定する温度と略等しくなる程、近接して配置されている、ことを特徴とする。
上記の温度センサユニット（１）において、前記第１熱抵抗体（１２１）は、該第１温度センサ（１１１）の前記測定面側に断熱部材（１３）を貼り付けることにより、形成されている、ことが好ましい。
上記の温度センサユニット（１）において、前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）に含まれる第３及び第４温度センサ（１１３，１１４）のうち、該第３温度センサ（１１３）の前記測定面側にのみ第２熱抵抗体（１２２）が設けられ、前記第３温度センサ（１１３）と前記第４温度センサ（１１４）とは、前記第２熱抵抗体（１２２）の測定面側の温度が、前記第４温度センサ（１１４）が測定する温度と略等しくなる程、近接して配置され、前記第２熱抵抗体（１２２）は、該第３温度センサ（１１３）の前記測定面側に前記断熱部材（１２，１３）を、前記第１熱抵抗体（１２１）とは異なる態様で貼り付けることにより、該第１熱抵抗体（１２１）とは異なる熱抵抗値を有するように形成されている、ものであってもよい。
上記の温度センサユニット（１）において、前記第１温度センサ（１１１）と前記第３温度センサ（１１３）とは、前記第１温度センサ（１１１）と前記第２温度センサ（１１２）とよりも離間し、且つ前記第３温度センサ（１１３）と前記第４温度センサ（１１４）とよりも離間して配置されている、ことが好ましい。
上記の温度センサユニット（１）において、前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）は、前記測定面側が熱伝導材（１４）で覆われている、ことが好ましい。
本発明の第２の観点に係る温度センサユニット（１００１）は、被測定対象の体内温度を測定するために用いられ、該被測定対象の体表面に面する測定面側に、該被測定対象の体表面の温度を測定する複数の温度センサ（１１１〜１１４）を備える温度センサユニット（１００１）であって、前記測定面側に、前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）に含まれる第１及び第２温度センサ（１１１，１１２）のうち、該第１温度センサ（１１１）に一端が接続され、他端が、該他端の温度と前記第２温度センサ（１１２）が測定する温度とが略等しくなる程、近接して配置された導体パターン（１５１）が形成されている、ことを特徴とする。
上記の温度センサユニット（１００１）において、前記第２温度センサ（１１２）と前記導体パターン（１５１）の他端とは、前記測定面側が熱伝導材（１０１４）で覆われている、ことが好ましい。
本発明の第３の観点に係る体内温度計（１００）は、被測定対象の体表面に面する測定面側に設けられ、該被測定対象の体表面の温度を測定する複数の温度センサ（１１１〜１１４）と、前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）で測定した温度に基づいて、前記被測定対象の体内温度を測定する体内温度測定部（４）と、を具備し、前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）に含まれる第１及び第２温度センサ（１１１，１１２）のうち、該第１温度センサ（１１１）の前記測定面側にのみ第１熱抵抗体（１２１）が設けられ、前記第１温度センサ（１１１）と前記第２温度センサ（１１２）とは、前記第１熱抵抗体（１２１）の測定面側の温度が、前記第２温度センサ（１１２）が測定する温度と略等しくなる程、近接して配置されている、ことを特徴とする。
上記の体内温度計（１００）において、前記被測定対象の体内温度が所定の条件を満たしたときに、所定の警告を発する警告部（４）をさらに備える、ようにしてもよい。
本発明によれば、低コストで製造可能な温度センサユニット及び体内温度計を提供することができる。
深部体温計の全体構成を例示するブロック図である。 （ａ）は、温度センサユニットの構成例を示す断面図であり、（ｂ）は、深部体温の測定面を例示する図である。 （ａ）は、温度センサユニットの概略構成を例示する図であり、（ｂ）は、温度センサユニットの熱等価回路を例示する図である。 （ａ）は、従来の深部体温計の概略構成を例示する図であり、（ｂ）は、従来の深部体温計の熱等価回路を例示する図である。 （ａ）は、変形例における温度センサユニットの構成例を示す断面図であり、（ｂ）は、深部体温の測定面を例示する図である。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
まず、本発明の実施形態に係る深部体温計（体内温度計）の構成について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る深部体温計は、被測定対象である被検者の頭部や体幹部等の中枢部の体表面に装着され、脳や臓器等の深部からの熱流量を求め、深部の体内温度である深部体温を測定するものである。なお、本発明における体内温度の測定には、体内温度の測定それ自体のみならず、体内温度の推定や体内温度の変化の検出等も含まれる。
図１は、深部体温計の構成例を示すブロック図である。
図１に示すように、深部体温計１００は、温度センサユニット１と、増幅部２と、アナログ−デジタル変換部３と、深部体温測定部（体内温度測定部）４と、を具備する。
図２（ａ）は、温度センサユニットの構成例を示す断面図であり、図２（ｂ）は、深部体温の測定面を例示する図である。
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、温度センサユニット１は、図示せぬ樹脂製のケース内の、被検者の体表面に接触して深部体温を測定する測定面側に、四つの第１〜第４温度センサ１１１〜１１４を実装する基板１１と、第１断熱部材１２と、第２断熱部材１３と、熱伝導材１４と、を備える。
基板１１は、例えばポリイミド等の絶縁性及び断熱性を有する素材から構成され、本実施形態では、８ｍｍ×１０ｍｍの平板状に形成された可撓性を有するフレキシブル基板（フィルム基板）である。なお、基板１１は、変形可能なフレキシブル基板に限定されるものではなく、変形不能なプリント基板であってもよい。
第１及び第２断熱部材１２及び１３は、所定の熱抵抗値を有する熱抵抗体として機能するもので、例えばポリイミド等の断熱性を有する素材から構成される。本実施形態において、第１及び第２断熱部材１２及び１３は、被検者の体表面の形状や動きに沿うような柔軟性を持たせるべく、０．０１ｍｍ程度の厚みを有する薄いシール状に形成されている。なお、第１及び第２断熱部材１２及び１３の形状は、矩形に限定されるものではなく、例えば円形等であってもよい。また、第１及び第２断熱部材１２及び１３の素材は、ポリイミドに限定されるものではなく、断熱性を有する素材であれば任意であり、例えばポリエチレン発泡体やウレタン発泡体等であってもよい。本実施形態において、第１断熱部材１２は、第３温度センサ１１３全体を覆うように貼り付けられている。また、第２断熱部材１３は、第１温度センサ１１１、及び第１断熱部材１２が貼り付けられた第３温度センサ１１３の双方全体を覆うように貼り付けられている。
熱伝導材１４は、例えばアルミニウム等の金属材料のように、被検者に比べて熱伝導率が大きい物質等から構成され、平板状又は膜状に形成される。熱伝導材１４は、第１〜第４温度センサ１１１〜１１４が樹脂製のケース越しに被検者の体表面の温度を測定することを可能にする。また、熱伝導材１４は、四つの第１〜第４温度センサ１１１〜１１４に均等に熱伝導させるべく、第１〜第４温度センサ１１１〜１１４全体を覆うように設けられている。
第１〜第４温度センサ１１１〜１１４には、被検者の体表面の温度を測定するもので、例えば温度によって抵抗値が変化するサーミスタ等から構成される。本実施形態では、応答性を高める観点から、できるだけ熱容量が小さい方が好ましいため、第１〜第４温度センサ１１１〜１１４として、チップサーミスタが用いられる。なお、第１〜第４温度センサ１１１〜１１４には、ペルティエ素子や、サーモカップル、サーモパイル等から構成されるものであってもよい。第１〜第４温度センサ１１１〜１１４は、それぞれ第１〜第４プリント配線１４１〜１４４を介して深部体温測定部４と電気的に接続されている。第１〜第４温度センサ１１１〜１１４は、測定した温度を示す電気信号（電圧値）を、それぞれ第１〜第４プリント配線１４１〜１４４を介して出力する。
図２（ｂ）に示すように、第１温度センサ１１１と第２温度センサ１１２との距離、及び第３温度センサ１１３と第４温度センサ１１４との距離であるａは、第１温度センサ１１１と第３温度センサ１１３との距離、及び第２温度センサ１１２と第４温度センサ１１４との距離であるｂ（ｂ＞ａ）よりも短くなっている。すなわち、本実施形態において、第１温度センサ１１１は、第２温度センサ１１２と近接して配置される一方で、第３温度センサ１１３とは離間して配置されている。第３温度センサ１１３は、第４温度センサ１１４と近接して配置される一方で、第１温度センサ１１１とは離間して配置されている。
図１に示す増幅部２は、例えば四つの汎用の増幅器等から構成され、第１〜第４温度センサ１１１〜１１４から入力される電気信号を、それぞれ増幅して出力する。
アナログ−デジタル変換部３は、例えば四つの汎用のＡ／Ｄ（Analog-to-digital）コンバータ（ＡＤＣ）等から構成され、増幅部２から入力されるアナログの電気信号を、それぞれデジタルの電気信号に変換して出力する。
深部体温測定部４は、例えばＭＣＵ（Micro Control Unit）等から構成され、スピーカやＬＥＤ（Light Emitting Diode）等に接続される。深部体温測定部４は、アナログ−デジタル変換部３から入力される電気信号が示す温度に基づいて、被検者の深部からの熱流量を求めて深部体温を測定する。本実施形態において、深部体温測定部４は、深部体温の遷移から、被検者が熱中症のおそれがあるか否かを判定する。そして、深部体温測定部４は、深部体温が所定の閾値（危険値）を超えた場合や、深部体温の変化が所定の範囲を超えた場合など所定の条件を満たす場合、熱中症のおそれがあると判定して、スピーカから警告音を発したり、ＬＥＤを点灯或いは点滅したりして、被検者に熱中症のおそれがあることを警告する。
次に、本実施形態に係る深部体温計による深部体温の測定について図面を参照しつつ説明する。
図３（ａ）は、温度センサユニットの概略構成を例示する図であり、図３（ｂ）は、温度センサユニットの熱等価回路を例示する図である。
図３（ａ）に示すように、深部体温計による熱流量の測定時には、第１〜第４温度センサ１１１〜１１４が測定面を介して被検者の体表面に密着される。
第１温度センサ１１１上に貼り付けられた第２断熱部材１３は、図３（ａ）に示すように、所定の熱抵抗値Ｒ１を有する第１熱抵抗体１２１として機能する。また、第３温度センサ１１３上に貼り付けられた第１及び第２断熱部材１２及び１３は、図３（ａ）に示すように、第１熱抵抗体１２１の熱抵抗値Ｒ１よりも大きい熱抵抗値Ｒ２（＞Ｒ１）を有する第２熱抵抗体１２２として機能する。なお、熱抵抗値Ｒ１及び熱抵抗値Ｒ２は、第１及び第２断熱部材１２及び１３の素材及び厚さから求められる既知数であって、図１に示す深部体温測定部４に保持される。
第１温度センサ１１１は、第１熱抵抗体１２１の上面の温度Ｔ１を測定して、測定した温度Ｔ１を示す電気信号を出力する。第２温度センサ１１２は、測定した温度Ｔ２を示す電気信号を出力する。第３温度センサ１１３は、第２熱抵抗体１２２の上面の温度Ｔ３を測定して、測定した温度Ｔ３を示す電気信号を出力する。第４温度センサ１１４は、測定した温度Ｔ４を示す電気信号を出力する。
そして、被検者の皮下組織１３０の熱抵抗値をＲｚとし、深部体温をＴｉとすると、図３（ａ）に示す温度センサユニット１は、図３（ｂ）に示す熱等価回路で表せる。
第１熱抵抗体１２１の上面の温度Ｔ１及び下面（測定面側）の温度Ｔ２’が安定すると、第１熱抵抗体１２１を単位時間に通過する熱量（熱流束）と、被検者の皮下組織１３０から第１熱抵抗体１２１の下面への熱流束と、は等しくなる。また、第２熱抵抗体１２２の上面の温度Ｔ３及び下面（測定面側）の温度Ｔ４’が安定すると、第２熱抵抗体１２２の熱流束と、被検者の皮下組織１３０から第２熱抵抗体１２２の下面への熱流束と、は等しくなる。したがって、第１熱抵抗体１２１については以下の（１）式が、第２熱抵抗体１２２については以下の（２）式が、それぞれ成立する。
（Ｔｉ−Ｔ２’）／Ｒｚ＝（Ｔ２’−Ｔ１）／Ｒ１ …（１）
（Ｔｉ−Ｔ４’）／Ｒｚ＝（Ｔ４’−Ｔ３）／Ｒ２ …（２）
図３（ｂ）に示すように、第２温度センサ１１２は、第１熱抵抗体１２１とは直列に接続されていないため、被検者の皮下組織１３０から第２温度センサ１１２の下面（測定面側）への熱流束は、第１熱抵抗体１２１の熱流束とは異なるものとなる。また、第４温度センサ１１４は、第２熱抵抗体１２２と直列に接続されていないため、被検者の皮下組織１３０から第４温度センサ１１４の下面（測定面側）への熱流束は、第２熱抵抗体１２２の熱流束とは異なるものとなる。
もっとも、本実施形態において、第１温度センサ１１１と第２温度センサ１１２とは、近接して配置されているため、第１熱抵抗体１２１の下面の温度Ｔ２’は、第２温度センサ１１２が測定する温度Ｔ２と略等しくなる。また、第３温度センサ１１３と第４温度センサ１１４とは、近接して設置されているため、第２熱抵抗体１２２の下面の温度Ｔ４’は、第４温度センサ１１４が測定する温度Ｔ４と略等しくなる。したがって、第１熱抵抗体１２１については以下の（３）式が、第２熱抵抗体１２２については以下の（４）式が、それぞれ成立する。
Ｔ２’≒Ｔ２ …（３）
Ｔ４’≒Ｔ４ …（４）
そして、（３）式を（１）式に代入すると以下の（５）式が、（４）式を（２）式に代入すると以下の（６）式が、それぞれ得られる。
（Ｔｉ−Ｔ２）／Ｒｚ＝（Ｔ２−Ｔ１）／Ｒ１ …（５）
（Ｔｉ−Ｔ４）／Ｒｚ＝（Ｔ４−Ｔ３）／Ｒ２ …（６）
ここで、（５）式は、従来の深部体温計２００の第１熱流束センサ２０１について成立した（９）式と、（６）式は、第２熱流束センサ２０２について成立した（１０）式と、それぞれ等しくなる。
すなわち、第１温度センサ１１１、第２温度センサ１１２、及び第１熱抵抗体１２１は、従来の深部体温計２００におけるサンドイッチ構造の第１熱流束センサ２０１と略同一の機能を奏することができる。また、第３温度センサ１１３、第４温度センサ１１４、及び第２熱抵抗体１２２は、サンドイッチ構造の第２熱流束センサ２０２と略同一の機能を奏することができる。
なお、第１熱流束センサ２０１と略同一の機能を奏するためには、第１温度センサ１１１は、第２温度センサ１１２とは近接して配置される方が好ましく、又第３温度センサ１１３とは離間して配置されている方が好ましい。同様に、第２熱流束センサ２０２と略同一の機能を奏するためには、第３温度センサ１１３は、第４温度センサ１１４とは近接して配置されている方が好ましく、又第１温度センサ１１１とは離間して配置されている方が好ましい。すなわち、図２（ｂ）に例示したように、第１温度センサ１１１と第３温度センサ１１３とは、第１温度センサ１１１と第２温度センサ１１２とよりも離間し、且つ第３温度センサ１１３と第４温度センサ１１４とよりも離間して配置される方が好ましい。
第１熱抵抗体１２１の熱抵抗値Ｒ１及び第２熱抵抗体１２２の熱抵抗値Ｒ２は既知数であるので、上記（５）及び（６）式中の未知数は、皮下組織１３０の熱抵抗値Ｒｚ及び深部体温Ｔｉだけである。そこで、未知数である皮下組織１３０の熱抵抗値Ｒｚ及び深部体温Ｔｉについての連立方程式を解いて、（５）及び（６）式から、場所による違いや個人差がある皮下組織１３０の熱抵抗値Ｒｚを消去すれば、以下の（７）式を得ることができる。
Figure 2020184511
また、Ｋ＝Ｒ１／Ｒ２と定義すると、以下の式（８）のように簡略化できる。なお、上述したように、熱抵抗値Ｒ１及び熱抵抗値Ｒ２が既知数であることから、Ｋも既知数であって、図１に示す深部体温測定部４に保持される。
Figure 2020184511
図１に示す深部体温測定部４は、第１〜第４温度センサ１１１〜１１４より入力される温度信号が示す温度Ｔ１〜Ｔ４を、それぞれ式（７）又は（８）に代入することにより、深部体温Ｔｉを比較的に正確に測定（算出）することができる。
以上説明したように、本実施形態に係る深部体温計（体内温度計）１００は、温度センサユニット１と、深部体温測定部（体内温度測定部）４と、を具備する。温度センサユニット１は、被検者の体内温度として深部体温Ｔｉを測定するために用いられる。温度センサユニット１は、被検者の体表面に面する測定面側に、被検者の体表面の温度を測定する第１〜第４温度センサ１１１〜１１４を備える。第１及び第２温度センサ１１１及び１１２のうち、第１温度センサ１１１の測定面側にのみ第１熱抵抗体１２１が設けられている。そして、第１温度センサ１１１と第２温度センサ１１２とは、第１熱抵抗体１１１の測定面側の温度Ｔ２’が、第２温度センサ１１２が測定する温度Ｔ２と略等しくなる程、近接して配置されている。
これにより、第１温度センサ１１１、第２温度センサ１１２、及び第１熱抵抗体１２１は、従来の深部体温計２００の第１熱流束センサ２０１と略同一の機能を奏することができる。このように、温度センサユニット１は、製造コストの高いサンドイッチ構造の第１熱流束センサ２０１を備えることなく、第１温度センサ１１１、第２温度センサ１１２、及び第１熱抵抗体１２１により、第１熱流束センサ２０１と略同一の機能を実現することができるため、従来より低コストで製造することができる。
また、第１熱抵抗体１２１は、第１温度センサ１１１の測定面側に第２断熱部材１３を貼り付けるといった簡易な手法で形成できるため、製造コストをより低減することができる。
さらに、第３及び第４温度センサ１１３及び１１４のうち、第３温度センサ１１３の測定面側にのみ第２熱抵抗体１２２が設けられている。そして、第３温度センサ１１３と第４温度センサ１１４とは、第２熱抵抗体１１２の測定面側の温度Ｔ４’が、第４温度センサ１１４が測定する温度Ｔ４と略等しくなる程、近接して配置されている。そして、第２熱抵抗体１２２は、第３温度センサ１１３の測定面側に断熱部材を第１熱抵抗体１２１とは異なる態様、具体的には第１及び第２断熱部材１２及び１３を重ねて貼り付けることにより、第１熱抵抗体１２１とは異なる熱抵抗値を有するように形成されている。これにより、簡易な方法で熱抵抗値の異なる第１及び熱抵抗体１２１及び１２２を形成することができるため、製造コストをより低減することができる。
また、第１温度センサ１１１と第３温度センサ１１３とは、第１温度センサ１１１と第２温度センサ１１２とよりも離間し、且つ第３温度センサ１１３と第４温度センサ１１４とよりも離間して配置されている。これにより、第１温度センサ１１１、第２温度センサ１１２、及び第１熱抵抗体１２１は、第１熱流束センサ２０１と略同一の機能をより好適に奏することができる。また、第３温度センサ１１３、第４温度センサ１１４、及び第２熱抵抗体１２２は、第２熱流束センサ２０２と略同一の機能をより好適に奏することができる。
第１〜第４温度センサ１１１〜１１４は、測定面側が熱伝導材１４で覆われている。これにより、第１〜第４温度センサ１１１〜１１４は、樹脂製のケース越しに被検者の体表面の温度を測定することができる。また、四つの第１〜第４温度センサ１１１〜１１４に均等に熱伝導させることができる。
深部体温測定部４は、第１〜第４温度センサ１１１〜１１４で測定した温度に基づいて、被検者の深部体温を測定する。そして、深部体温計１００は、被検者の深部体温が所定の条件を満たしたときに、熱中症のおそれがあるとして、所定の警告を発するスピーカやＬＥＤを備える。これにより、被検者が熱中症になるのを未然に防止することができる。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な上記の実施形態の変形態様について、説明する。
上記の実施形態において、被測定対象は、被検者、すなわち人間であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、被測定対象は、動物であってもよい。
上記の実施形態において、温度センサユニット１は、被検者の体表面に接触して深部体温を測定するものとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、被検者の体表面に接触することなく（非接触で）深部体温を測定するものであってもよい。
上記の実施形態において、深部体温計１００は、被検者の深部体温が所定の条件を満たしたときに、熱中症のおそれがあるとして、所定の警告を発するものとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、被検者の深部体温が所定の条件を満たしたときに、熱中症以外の心身の異変のおそれがあることを警告するものであってもよく、深部体温が関係する心身の異変であれば任意であり、例えば低体温症や、睡眠の質、基礎体温、免疫、ストレス等であってもよい。
上記の実施形態では、本発明に係る体内温度計として、被測定対象である被検者の頭部や体幹部等の中枢部の体表面に装着され、脳や臓器等の深部の体内温度である深部体温Ｔｉを測定する深部体温計１００を例示して説明した。しかしながら、本発明に係る体内温度計はこれに限定されるものではなく、体幹部以外に装着されて深部体温Ｔｉ以外の体内温度を測定（推測等も含む）するものであってもよい。例えば、本発明に係る体内温度計は、被検者の腕や足首等といった体幹から離れた末端部に装着されて末端部の体内温度を測定（推測等も含む）するものであってもよい。
この場合、深部体温測定部４は、被検者の末端部の体内温度から深部体温Ｔｉを推定するようにしてもよい。具体的には、被検者の末端部の体内温度と中枢部の深部体温とを予め複数測定して両者の相関関係を求め、これを深部体温測定部４に保持すればよい。そして、深部体温測定部４は、測定した被検者の末端部の体内温度から、予め求めた相関関係を用いて、深部体温Ｔｉを推定すればよい。例えば、深部体温Ｔｉが、末端部の体内温度よりも略５℃高いという相関関係が求められた場合、測定した被検者の末端部の体内温度が３２℃であれば、定数５℃を加算して３７℃を、深部体温Ｔｉと推定すればよい。そして、深部体温測定部４は、推定した深部体温が所定の閾値を超えた場合など所定の条件を満たす場合、被検者に熱中症のおそれがあることを警告すればよい。
上記の実施形態において、第１熱抵抗体１２１は、第１温度センサ１１１の測定面側に第２断熱部材１３を貼り付け、第２熱抵抗体１２２は、第３温度センサ１１３の測定面側に第１及び第２断熱部材１２及び１３を重ねて貼り付けて形成されるものとして説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第１及び第２熱抵抗体１２１及び１２２は、プリント基板（Printed Circuit Board；ＰＣＢ）上に形成されたパターン配線によって実現されてもよい。
図５（ａ）は、変形例における温度センサユニットの構成例を示す断面図であり、（ｂ）は、深部体温の測定面を例示する図である。なお、上記の実施形態に係る温度センサユニット１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、本変形例における温度センサユニット１００１は、図示せぬ樹脂製のケース内の、被検者の体表面に接触して深部体温を測定する測定面側に、四つの第１〜第４温度センサ１１１〜１１４を実装するプリント基板１０１１と、熱伝導材１０１４と、を備える。
本変形例において、プリント基板１０１１上には、熱伝導のみを目的とした第１及び第２パターン配線１５１及び１５２が形成されている。第１及び第２パターン配線１５１及び１５２は、熱伝導率の優れた銅箔等の熱伝導体から構成されている。
第１パターン配線１５１は、その一端（以下、「接続端」という。）が第１温度センサ１１１に接続される一方で、他端（以下、「非接続端」という。）が第２温度センサ１１２に近接して配置されている。
第２パターン配線１５２は、その一端（以下、「接続端」という。）が第３温度センサ１１３に接続される一方で、他端（以下、「非接続端」という。）が第４温度センサ１１４に近接して配置されている。
図５（ｂ）に示すように、第２温度センサ１１２と第１パターン配線１５１との距離、及び第４温度センサ１１４と第２パターン配線１５２との距離であるｃは、第１パターン配線１５１と第２パターン配線１５２との距離であるｄ（ｄ＞ｃ）よりも短くなっている。すなわち、本変形例において、第１パターン配線１５１は、第２温度センサ１１２と近接して配置される一方で、第２パターン配線１５２、さらには第４温度センサ１１４とは離間して配置されている。第２パターン配線１５２は、第４温度センサ１１４と近接して配置される一方で、第１パターン配線１５１、さらには第２温度センサ１１２とは離間して配置されている。
本変形例において、熱伝導材１０１４は、第２及び第４温度センサ１１２及び１１４、並びに第１及び第２パターン配線１５１及び１５２の非接続端に均等に熱伝導させるべく、第２及び第４温度センサ１１２及び１１４全体、並びに第１及び第２パターン配線１５１及び１５２の非接続端を覆うように設けられている。
本変形例において、第１パターン配線１５１は、熱抵抗値Ｒ１を有する上記の実施形態における第１熱抵抗体１２１と同様の機能を奏する。また、第２パターン配線１５２は、熱抵抗値Ｒ２（＞Ｒ１）を有する上記の実施形態における第２熱抵抗体１２２と同様の機能を奏する。第１及び第２パターン配線１５１及び１５２の熱抵抗値は、それぞれ熱伝導材１０１４から第２及び第４温度センサ１１２及び１１４までの距離（長さ）、及び第１及び第２パターン配線１５１及び１５２の太さ（幅）によって定まる。本変形例では、熱伝導材１０１４から第２温度センサ１１２までの距離（長さ）と、熱伝導材１０１４から第４温度センサ１１４までの距離（長さ）と、を同一とする一方で、第２パターン配線１５２の太さ（幅）を、第１パターン配線１５１の太さ（幅）よりも細くすることで、第２パターン配線１５２の熱抵抗値Ｒ２を、第１パターン配線１５１の熱抵抗値Ｒ１よりも大きくしている。
本変形例において、第１配線パターン１５１の非接続端と第２温度センサ１１２とは、近接して配置されているため、第１配線パターン１５１の非接続端の温度Ｔ２’は、第２温度センサ１１２が測定する温度Ｔ２と略等しくなる。また、第２配線パターン１５２の非接続端と第４温度センサ１１４とは、近接して設置されているため、第１配線パターン１５１の非接続端の温度Ｔ４’は、第４温度センサ１１４が測定する温度Ｔ４と略等しくなる。したがって、本変形例においても、上記の実施形態と同様、（３）及び（４）式がそれぞれ成立する。このため、第１温度センサ１１１、第２温度センサ１１２、及び第１配線パターン１５１は、従来の深部体温計２００におけるサンドイッチ構造の第１熱流束センサ２０１と略同一の機能を奏することができる。また、第３温度センサ１１３、第４温度センサ１１４、及び第２配線パターン１５２は、サンドイッチ構造の第２熱流束センサ２０２と略同一の機能を奏することができる。
以上説明したように、本変形例に係る温度センサユニット１００１には、測定面側に、第１温度センサ１１１に一端が接続され、他端が、他端の温度と第２温度センサ１１２が測定する温度とが略等しくなる程、近接して配置された導体パターンである第１配線パターン１５１が形成されている。また、第２温度センサ１１２と第１配線パターン１５１の他端とは、測定面側が熱伝導材１０１４で覆われている。
これにより、第１温度センサ１１１、第２温度センサ１１２、及び第１配線パターン１５１は、上記の実施形態と同様、従来の深部体温計２００の第１熱流束センサ２０１と略同一の機能を奏することができる。また、上記の実施形態のように、温度センサの測定面側に断熱部材を貼り付けて熱抵抗体とする方法では、断熱部材の貼付を、自動工程ではできず、人による手作業が必要となるため、熱抵抗値に誤差が生じる他、手作業のため量産によるコスト軽減が期待できないという課題があった。本変形例のように、プリント基板上に形成されるパターン配線を熱抵抗体とする方法では、人による手作業が必要とすることなく、自動工程でできるため、量産時の品質安定性を向上させることができるとともに、コストダウンを図ることもできる。
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明の一実施例を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
本出願は、２０１９年３月１４日に出願された日本国特許出願２０１９−０４７１２２、及び２０１９年７月２日に出願された日本国特許出願２０１９−１２３４８５に基づく。本明細書中に日本国特許出願２０１９−０４７１２２、及び日本国特許出願２０１９−１２３４８５の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
１ 温度センサユニット
２ 増幅部
３ アナログ−デジタル変換部
４ 深部体温測定部（体内温度測定部）
１１ 基板
１２ 第１断熱部材
１３ 第２断熱部材
１４ 熱伝導材
１００ 深部体温計（体内温度計）
１１１ 第１温度センサ
１１２ 第２温度センサ
１１３ 第３温度センサ
１１４ 第４温度センサ
１２１ 第１熱抵抗体
１２２ 第２熱抵抗体
１３０ 皮下組織
１４１ 第１プリント配線
１４２ 第２プリント配線
１４３ 第３プリント配線
１４４ 第４プリント配線
１５１ 第１パターン配線
１５２ 第２パターン配線

Claims (9)

  1. 被測定対象の体内温度を測定するために用いられ、該被測定対象の体表面に面する測定面側に、該被測定対象の体表面の温度を測定する複数の温度センサ（１１１〜１１４）を備える温度センサユニット（１）であって、
    前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）に含まれる第１及び第２温度センサ（１１１，１１２）のうち、該第１温度センサ（１１１）の前記測定面側にのみ第１熱抵抗体（１２１）が設けられ、
    前記第１温度センサ（１１１）と前記第２温度センサ（１１２）とは、前記第１熱抵抗体（１２１）の測定面側の温度が、前記第２温度センサ（１１２）が測定する温度と略等しくなる程、近接して配置されている、
    ことを特徴とする温度センサユニット（１）。
  2. 前記第１熱抵抗体（１２１）は、該第１温度センサ（１１１）の前記測定面側に断熱部材（１３）を貼り付けることにより、形成されている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の温度センサユニット（１）。
  3. 前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）に含まれる第３及び第４温度センサ（１１３，１１４）のうち、該第３温度センサ（１１３）の前記測定面側にのみ第２熱抵抗体（１２２）が設けられ、
    前記第３温度センサ（１１３）と前記第４温度センサ（１１４）とは、前記第２熱抵抗体（１２２）の測定面側の温度が、前記第４温度センサ（１１４）が測定する温度と略等しくなる程、近接して配置され、
    前記第２熱抵抗体（１２２）は、該第３温度センサ（１１３）の前記測定面側に前記断熱部材（１２，１３）を、前記第１熱抵抗体（１２１）とは異なる態様で貼り付けることにより、該第１熱抵抗体（１２１）とは異なる熱抵抗値を有するように形成されている、
    ことを特徴とする請求項２に記載の温度センサユニット（１）。
  4. 前記第１温度センサ（１１１）と前記第３温度センサ（１１３）とは、前記第１温度センサ（１１１）と前記第２温度センサ（１１２）とよりも離間し、且つ前記第３温度センサ（１１３）と前記第４温度センサ（１１４）とよりも離間して配置されている、
    ことを特徴とする請求項３に記載の温度センサユニット（１）。
  5. 前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）は、前記測定面側が熱伝導材（１４）で覆われている、
    ことを特徴とする請求項１に記載の温度センサユニット（１）。
  6. 被測定対象の体内温度を測定するために用いられ、該被測定対象の体表面に面する測定面側に、該被測定対象の体表面の温度を測定する複数の温度センサ（１１１〜１１４）を備える温度センサユニット（１００１）であって、
    前記測定面側に、前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）に含まれる第１及び第２温度センサ（１１１，１１２）のうち、該第１温度センサ（１１１）に一端が接続され、他端が、該他端の温度と前記第２温度センサ（１１２）が測定する温度とが略等しくなる程、近接して配置された導体パターン（１５１）が形成されている、
    ことを特徴とする温度センサユニット（１００１）。
  7. 前記第２温度センサ（１１２）と前記導体パターン（１５１）の他端とは、前記測定面側が熱伝導材（１０１４）で覆われている、
    ことを特徴とする請求項６に記載の温度センサユニット（１００１）。
  8. 被測定対象の体表面に面する測定面側に設けられ、該被測定対象の体表面の温度を測定する複数の温度センサ（１１１〜１１４）と、
    前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）で測定した温度に基づいて、前記被測定対象の体内温度を測定する体内温度測定部（４）と、
    を具備し、
    前記複数の温度センサ（１１１〜１１４）に含まれる第１及び第２温度センサ（１１１，１１２）のうち、該第１温度センサ（１１１）の前記測定面側にのみ第１熱抵抗体（１２１）が設けられ、
    前記第１温度センサ（１１１）と前記第２温度センサ（１１２）とは、前記第１熱抵抗体（１２１）の測定面側の温度が、前記第２温度センサ（１１２）が測定する温度と略等しくなる程、近接して配置されている、
    ことを特徴とする体内温度計（１００）。
  9. 前記被測定対象の体内温度が所定の条件を満たしたときに、所定の警告を発する警告部（４）をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項８に記載の体内温度計（１００）。
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