WO2022118387A1 - 体温推定装置 - Google Patents

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新 豊田
一善 小野
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日本電信電話株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a body temperature estimation device.
  • thermography thermal image sensor
  • body temperature measuring device that captures a thermal image of a subject using infrared thermography (thermal image sensor) and estimates the body temperature such as the core body temperature of the subject from the obtained thermal image.
  • This body temperature measuring device is a convenient measuring device because it can measure the body temperature instantly without contacting the person to be measured.
  • Infrared thermography receives energy radiated from an object and visualizes it as a two-dimensional temperature distribution by obtaining the temperature of the object from Stefan-Boltzmann's law.
  • thermography with such features is widely applied not only in the electrical and electronic fields, but also in quality control, plant maintenance, structure diagnosis, security monitoring, etc. of industrial products.
  • pandemic countermeasures which can be installed at airport gates to detect fever caused by infectious diseases such as influenza. It can prevent expansion.
  • thermography for body temperature measurement in a situation where the flow line is not fixed, such as measures against heat stroke during exercise
  • the person being measured is moving, so the body temperature rise of the person being measured is detected. You may not be able to do it.
  • thermography when infrared thermography is used to measure the body temperature of a subject whose movement line is not fixed, such as when exercising, changes in body temperature such as an increase in the body temperature of the subject are measured. There was a problem that it might not be possible.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to enable measurement of a change in body temperature of a subject even in a situation where the flow line is not fixed. And.
  • the body temperature estimation device has a holding mechanism attached to the head of the person to be measured, an infrared sensor provided in the holding mechanism to measure infrared rays emitted from the surface of the face of the person to be measured, and infrared rays. It includes an estimation unit that estimates the body temperature of the person to be measured from the measurement result of the sensor, and a display control unit that displays the body temperature estimated by the estimation unit on the display unit.
  • the holding mechanism is provided with an infrared sensor that measures infrared rays radiated from the surface of the face of the person to be measured, even in a situation where the flow line is not fixed, the situation is such that the flow line is not fixed. Changes in the body temperature of the subject can be measured.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a body temperature estimation device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a more detailed configuration of the body temperature estimation device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a partial configuration of the body temperature estimation device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing a partial configuration of the body temperature estimation device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a distribution map showing the temperature distribution of the surface measured from the left side of the face.
  • FIG. 6A is a distribution map showing the temperature distribution of the surface measured from the front left side of the face.
  • FIG. 6B is a distribution map showing the temperature distribution of the surface measured from the front right side of the face.
  • This body temperature estimation device includes a holding mechanism 101, an infrared sensor 102, an estimation unit 103, a display control unit 104, and a display unit 105.
  • the holding mechanism 101 is attached to the head of the person to be measured.
  • the holding mechanism 101 can be composed of, for example, a face guard or a mouse shield.
  • the infrared sensor 102 is provided in the holding mechanism 101 and measures infrared rays radiated from the surface of the face of the person to be measured.
  • the infrared sensor 102 can be, for example, a thermal image sensor such as an infrared thermography camera that two-dimensionally measures the distribution of infrared rays emitted from the surface of the face including the inner corner of the eyes of the person to be measured.
  • the estimation unit 103 estimates the body temperature of the person to be measured from the measurement result of the infrared sensor 102.
  • the body temperature of the person to be measured is estimated by calculating the temperature from the data of the infrared light intensity measured by the infrared sensor 102.
  • the infrared sensor 102 can be provided at a plurality of locations, and in this case, the temperature corresponding to each of the installed locations can be calculated and obtained. Further, the body temperature can be a value obtained by averaging a plurality of temperatures obtained from the results measured by the plurality of infrared sensors 102.
  • the estimation unit 103 uses the infrared light intensity distribution data to measure the temperature distribution. Is obtained, and the body temperature of the subject is estimated from the obtained temperature distribution.
  • the estimation unit 103 can estimate, for example, a value obtained by averaging the obtained temperature distribution as the body temperature.
  • the estimation unit 103 can estimate the body temperature of the person to be measured from, for example, the highest temperature in the obtained temperature distribution.
  • the hottest region can be estimated to be the inner corner of the eye.
  • FIG. 3 by arranging the infrared sensor 102 on the rim 123a near the pad 127, it is possible to acquire the temperature of the inner corner of the eye.
  • the body temperature value can be obtained (estimated) by measuring the temperature of the inner corner of the eye.
  • the estimation unit 103 is a microcomputer equipped with a CPU (Central Processing Unit), a main storage device, an external storage device, a network connection device, and the like, and the CPU is operated by a program deployed in the main storage device. By (execution of the program), each of the above-mentioned functions can be realized. In addition, each function can be distributed to a plurality of microcomputers.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the display control unit 104 displays the body temperature estimated by the estimation unit 103 on the display unit 105.
  • the display control unit 104 can display one value for the body temperature estimated by the estimation unit 103.
  • the display control unit 104 can also display the temperature distribution of the body temperature measured by the infrared sensor 102. Further, the display control unit 104 can display not only the body temperature but also data acquired from other sensors (not shown).
  • the holding mechanism 101 can be configured from the spectacle frame 121 as shown in FIG.
  • the infrared sensor 102 can be provided on the spectacle frame 121, for example, the rim 123a and the rim 123b.
  • the infrared sensor 102 can be arranged on each of the rim 123a and the rim 123b in the vicinity of the bridge 124.
  • the lens 122a and the lens 122b of the spectacle frame 121 can be configured as a transparent liquid crystal display device to be a display unit 105.
  • the temple 125a of the spectacle frame 121 can be provided (built-in) with a power supply 106 that supplies electric power to the infrared sensor 102, the estimation unit 103, and the display control unit 104.
  • the power supply 106 can be composed of, for example, a secondary battery.
  • the power supply 106 also includes a switch for turning on / off the supplied power.
  • the temple 125b can be provided (built-in) with an arithmetic processing device 107 including an estimation unit 103, a display control unit 104, and the like.
  • the power supply 106 is connected to the power supply wiring to the lens 122a and the lens 122b composed of the arithmetic processing device 107 and the transparent liquid crystal display device, and the infrared sensor 102 and the arithmetic processing device 107.
  • the signal wiring and the like are built in the temple 125a, the temple 125b, the rim 123a, the rim 123b, and the bridge 124.
  • the modern 126a and the modern 126b of the spectacle frame 121 are provided so as to be in contact with the skin of the person to be measured, and a temperature sensor for measuring the temperature of the skin in contact can be further provided.
  • the estimation unit 103 can estimate the body temperature of the person to be measured based on the measurement result of the temperature sensor in addition to the measurement result of the infrared sensor 102.
  • the ear portion on which the modern 126a and the modern 126b are applied is often covered with hair, and it may be difficult for the temperature sensor to come into direct contact with the body surface.
  • the temperature sensor is pressed against the skin, so that the temperature sensor is difficult to move and stable environment measurement is possible. It becomes.
  • the superficial temporal artery flows through the auricle, which is a part that is strongly affected by heat transport by blood flow. Therefore, by separating the temperature of the hair and the temperature of the body surface, the body temperature of the person to be measured to which the holding mechanism 101 (glasses frame 121) is attached can be measured.
  • the infrared sensor 102 when the infrared sensor 102 is located in front of the face, it is desirable that there is a certain distance (in cm) between the infrared sensor 102 and the body surface for the stability of the infrared measurement emitted.
  • the infrared sensor 102 When the infrared sensor 102 is in front, it is not easy to take the above distance and it may obstruct the view.
  • the infrared sensor 102a is arranged on the side surface side of the face on the armor 128 extending from the end of the rim 123a toward the ear, and the diagonal side of the face. With the configuration of measuring from, the distance between the infrared sensor 102a and the inner corner of the eye can be taken, and an accurate temperature can be obtained. However, depending on the arrangement of the infrared sensor 102a, the temperature of the inner corner of the eye cannot be acquired. Infrared sensors can also be placed on each of the left and right armor.
  • the infrared sensor 102a For example, if the infrared sensor 102a is placed too far on the modern side, the position of the inner corner of the eye will be outside the measurement area and the temperature distribution around the edge of the eye will be measured, as illustrated in the temperature distribution on the left side of the face in FIG. To. In this case, the hottest spot is the edge of the eye.
  • the infrared sensor 102a is arranged at a position close to the boundary between the armor 128 and the rim 123a, the temperature distribution in the region including the inner corner of the eye can be measured as illustrated in the temperature distribution on the left side of the face in FIG. 6A.
  • the temperature of the edge of the eye which is the highest temperature from the temperature distribution illustrated in FIG. 5, is 36.8 ° C.
  • the temperature of the inner corner of the eye which is the highest temperature, is 37.2 ° C. There is a difference of 0.4 ° C between them.
  • the infrared sensor 102a is arranged so that the inner corner of the eye can be measured from an angle, as illustrated in FIG.
  • the temperature at the position of the inner corner of the left eye is the highest at 37.2 ° C.
  • the body temperature of the subject can be estimated to be 37.2 ° C.
  • the average value of these can be estimated as the body temperature. If the temperature difference between them is less than a certain level, the temperature on the high temperature side can be estimated as the body temperature.
  • various methods can be used to estimate the temperature.
  • the temperature of the edge of the eye can be used for estimation. For example, when the temperature of the edge of the eye + 0.5 ° C. is set as the threshold value of the estimated value and the temperature equal to or higher than this threshold value is calculated, the result may not be displayed as a measurement error.
  • the holding mechanism is provided with an infrared sensor that measures infrared rays radiated from the surface of the face of the person to be measured, even in a situation where the flow line is not fixed. , It becomes possible to measure the change in body temperature of the person to be measured.
  • a so-called wearable type sensor equipped with a holding mechanism it is possible to measure the change in the body temperature of the person to be measured even in a situation where the flow line is not fixed.
  • the temperature sensor is in contact, it is possible that psychological discomfort may occur or problems such as eczema may occur depending on the person due to the decrease in air permeability of the contact portion or the touch of the sensor.
  • an infrared sensor to measure the surface temperature of the face in a non-contact manner, the above-mentioned problem does not occur.
  • 101 holding mechanism, 102 ... infrared sensor, 103 ... estimation unit, 104 ... display control unit, 105 ... display unit.

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Abstract

保持機構(101)は、被測定者の頭部に装着される。赤外線センサ(102)は、保持機構(101)に設けられて、被測定者の顔の表面より放射される赤外線を測定する。赤外線センサ(102)は、例えば、被測定者の目頭の箇所を含む顔の表面より放射される赤外線の分布を2次元的に測定する。推定部(103)は、赤外線センサ(102)の測定結果から被測定者の体温を推定する。表示制御部(104)は、推定部(103)が推定した体温を表示部(105)に表示する。

Description

体温推定装置
 本発明は、体温推定装置に関する。
 赤外線サーモグラフィ(熱画像センサ)を利用して被測定者の熱画像を撮像し、得られた熱画像から被測定者の深部体温などの体温を推定する体温測定装置が知られている。この体温測定装置は、被測定者に対して非接触で、かつ、瞬時に体温を測定できることから、便利な測定装置である。
 すべての物体は、絶対零度(0K:-273.15℃)以上であれば、原子や分子の振動または回転により、ある波長のエネルギーを放射している。赤外線サーモグラフィは、物体から放射されるエネルギーを受光し、ステファンボルツマンの法則から物体の温度を求めることで2次元温度分布として映像化する。
 このような特長を有する赤外線サーモグラフィは、電気・電子分野はもとより、工業製品の品質管理・プラントメンテナンス・構造物診断・セキュリティ監視など、多岐にわたり応用されている。非特許文献1記載されているように、この技術の応用例としての一つはパンデミック対策であり、空港のゲートなどに設置することでインフルエンザなどの感染病による発熱を感知することで、感染の拡大を防ぐことができる。
 しかし、運動中の熱中症対策といった動線が固定されていない状況化で、体温測定に赤外線サーモグラフィを活用しようとした場合、被測定者が移動しているため、被測定者の体温上昇を検知することができない恐れがある。接触型の温度センサを使用して運動中の被測定者の体温を監視する技術もあるが、接触部の通気性の低下や温度センサの肌触りによって、心理的な不快感だけでなく、人によって湿疹などの肉体的な被害が生じる可能性がある。
太田 二朗、濱田 枝里 著、「社会で活かされる環境技術 インフルエンザ拡大防止の観点から赤外線サーモグラフィによる体表温度計測事例の紹介」、NEC技報、vol. 62、no. 3、87-91頁、2009年。
 上述のように、運動しているなど、動線が固定されていない状況化の被測定者の体温測定に赤外線サーモグラフィを活用しようとした場合、被測定者の体温上昇などの体温変化を測定することができない恐れがあるという問題があった。
 本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、動線が固定されていない状況化であっても、被測定者の体温変化が測定できるようにすることを目的とする。
 本発明に係る体温推定装置は、被測定者の頭部に装着される保持機構と、保持機構に設けられて、被測定者の顔の表面より放射される赤外線を測定する赤外線センサと、赤外線センサの測定結果から被測定者の体温を推定する推定部と、推定部が推定した体温を表示部に表示する表示制御部とを備える。
 以上説明したように、本発明によれば、保持機構に被測定者の顔の表面より放射される赤外線を測定する赤外線センサを設けるので、動線が固定されていない状況化であっても、被測定者の体温変化が測定できる。
図1は、本発明の実施の形態に係る体温推定装置の構成を示す構成図である。 図2は、本発明の実施の形態に係る体温推定装置のより詳細な構成を示す斜視図である。 図3は、本発明の実施の形態に係る体温推定装置の一部構成を示す構成図である。 図4は、本発明の実施の形態に係る体温推定装置の一部構成を示す構成図である。 図5は、顔の左側から測定した表面の温度分布を示す分布図である。 図6Aは、顔の左前の方から測定した表面の温度分布を示す分布図である。 図6Bは、顔の右前の方から測定した表面の温度分布を示す分布図である。
 以下、本発明の実施の形態に係る体温推定装置について図1、図2を参照して説明する。この体温推定装置は、保持機構101、赤外線センサ102、推定部103、表示制御部104、および表示部105を備える。
 保持機構101は、被測定者の頭部に装着される。保持機構101は、例えば、フェイスガードやマウスシールドから構成することができる。赤外線センサ102は、保持機構101に設けられて、被測定者の顔の表面より放射される赤外線を測定する。赤外線センサ102は、例えば、被測定者の目頭の箇所を含む顔の表面より放射される赤外線の分布を2次元的に測定する、赤外線サーモグラフィカメラなどの熱画像センサとすることができる。
 推定部103は、赤外線センサ102の測定結果から被測定者の体温を推定する。例えば、赤外線センサ102で測定された赤外線光強度のデータより温度を算出して被測定者の体温を推定する。赤外線センサ102は、複数の箇所に設けることもでき、この場合、設置された各々の箇所に応じた温度を算出して求めることができる。また、複数の赤外線センサ102で測定された結果より求めた複数の温度を平均化した値を体温とすることもできる。
 また、赤外線センサ102で、被測定者の目頭の箇所を含む顔の表面より放射される赤外線の分布を2次元的に測定する場合、推定部103は、赤外線の光強度分布のデータより温度分布を求め、求めた温度分布から被測定者の体温を推定する。推定部103は、例えば、求めた温度の分布を平均化した値を体温と推定することができる。
 また、推定部103は、例えば、求めた温度分布の中の最も高い温度から被測定者の体温を推定することができる。目頭の箇所を含む顔の表面の測定により得られた温度分布の中で、最も温度の高い領域は、目頭の部分と推定することができる。例えば、図3に示すように、パッド127の近傍のリム123aに赤外線センサ102を配置することで、目頭の温度の取得が可能となる。目頭は、顔面の中で「半月ひだ」と呼ばれるピンクの薄膜が存在している。半月ひだは、皮膚に覆われておらず、血管も通っているため、顔の表面温度分布を測定した際に最も体内温度を反映しやすい箇所と考えられる。従って、目頭の温度を測定することで体温の値を求める(推定する)ことができる。
 推定部103は、CPU(Central Processing Unit;中央演算処理装置)と主記憶装置と外部記憶装置とネットワーク接続装置となどを備えたマイクロコンピュータとし、主記憶装置に展開されたプログラムによりCPUが動作する(プログラムを実行する)ことで、上述した各機能が実現されるようにすることもできる。また、各機能は、複数のマイクロコンピュータに分散させることもできる。
 表示制御部104は、推定部103が推定した体温を表示部105に表示する。例えば、表示制御部104は、推定部103が推定した体温について、一つの値を表示することができる。また、表示制御部104は、赤外線センサ102により測定された体温の温度分布を表示することもできる。また、表示制御部104は、体温に限らず、図示しない他のセンサから取得したデータを、表示することもできる。
 また、保持機構101は、図2に示すように、メガネフレーム121から構成することができる。赤外線センサ102は、メガネフレーム121の、例えばリム123a,リム123bに設けることができる。例えば、ブリッジ124の近傍のリム123aおよびリム123bの各々に、赤外線センサ102を配置することができる。また、メガネフレーム121のレンズ122a,レンズ122bを、透明液晶表示装置から構成して表示部105とすることができる。
 また、メガネフレーム121のテンプル125aに、赤外線センサ102、推定部103、表示制御部104に電力を供給する電源106を設ける(内蔵する)ことができる。電源106は、例えば、2次電池から構成することができる。また、電源106は、供給する電力をオンオフするスイッチも備える。また、テンプル125bに、推定部103、表示制御部104などを備える演算処理装置107を設ける(内蔵する)ことができる。
 また、図示していないが、電源106と、演算処理装置107や透明液晶表示装置から構成されているレンズ122a,レンズ122bへの電源供給配線、赤外線センサ102と演算処理装置107との間を接続する信号配線などが、テンプル125a、テンプル125b、リム123a、リム123b、およびブリッジ124に内蔵されている。
 また、メガネフレーム121のモダン126a、モダン126bの部分で被測定者の皮膚に接触可能に設けられ、接触している皮膚の温度を測定する温度センサをさらに備えることもできる。この温度センサを用いることで、推定部103は、赤外線センサ102の測定結果に加えて、温度センサの測定結果を元に被測定者の体温を推定することができる。モダン126a、モダン126bがかけられる耳の部分は、髪に覆われている場合が多く、体表面に温度センサが直に接することが困難な場合がある。しかし、メガネフレーム121の構造上、モダン126a、モダン126bに上述した温度センサを設けることで、温度センサを皮膚に押さえつけるような構成となるため、温度センサが移動しにくく安定した環境の測定が可能となる。また、耳介には浅側頭動脈が流れており、血流による熱輸送の影響を強く受ける部分である。このため髪の温度と体表面の温度とを分離することで、保持機構101(メガネフレーム121)が装着される被測定者の体温を測定することができる。
 ところで、顔の正面に赤外線センサ102がある場合、赤外線センサ102と体表面との間に、放射されている赤外線測定の安定のため、一定の距離(cm単位)があることが望ましい。正面に赤外線センサ102がある場合、上記の距離をとることが容易ではなく、また視界の妨げになる可能性もある。
 上述したことに対し、図4に示すように、リム123aの端部から耳介の方に延在するよろい128に、顔の側面側に赤外線センサ102aが配置される構成とし、顔の斜め側から測定する構成とすることで、赤外線センサ102aと目頭との間の距離をとることができ、正確な温度を取得できる。ただし、しかし、赤外線センサ102aの配置によっては、目頭の温度を取得することができない。左右のよろいの各々に、赤外線センサを配置することもできる。
 例えば、赤外線センサ102aの配置が、モダンの側によりすぎると、図5の顔左側の温度分布に例示するように、目頭の位置が測定領域外となり、眼のふちの周囲の温度分布が測定される。この場合、最も高い温度の箇所は、眼のふちとなる。一方、赤外線センサ102aが、よろい128とリム123aとの境界に近い位置に配置されれば、図6Aの顔左側の温度分布に例示するように、目頭を含む領域の温度分布が測定できる。図5に例示する温度分布より、最も高い温度となる眼のふちの温度は、36.8℃である。一方、図6Aに例示する温度分布より、最も高い温度となる目頭の温度は、37.2℃となる。これらの間には、0.4℃の差が生じている。
 このように、赤外線センサ102aは、図4に例示したように、斜めから目頭を測定できる配置にすることが望ましい。この構成として測定を実施すると、図6Aに示すように、左目頭の位置の温度が37.2℃と最も高いものとなる。この測定結果より、被測定者の体温は、37.2℃と推定することができる。また、図6Bの顔右側の温度分布に例示するように、左目頭の温度と右目頭の温度との間に差がある場合、これらの平均値を体温と推定することができる。また、これらの間の温度差が一定以下の場合は、高温側の温度を体温として推定することもできる。このように、温度の推定は、様々な方法が取り得る。
 また、眼のふちの温度を推定に用いることもできる。例えば、眼のふちの温度+0.5℃を推定値の閾値とし、この閾値以上の温度を算出した場合、測定ミスとして結果を表示しないこともできる。
 以上の説明したように、本発明によれば、保持機構に被測定者の顔の表面より放射される赤外線を測定する赤外線センサを設けるので、動線が固定されていない状況化であっても、被測定者の体温変化が測定できるようになる。いわゆる、保持機構を備えるウェアラブル型のセンサを用いて体温測定を行うことで、動線が固定されていない状況化であっても、被測定者の体温変化が測定可能である。温度センサが接触する構成では、接触部の通気性の低下やセンサの肌触りによって、心理的な不快感の発生や、人によって湿疹などの問題が生じる場合も考えられる。これに対し、赤外線センサを用い、非接触で顔の表面温度を測定する構成とすることで、上述した問題が発生しない。
 なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
 101…保持機構、102…赤外線センサ、103…推定部、104…表示制御部、105…表示部。

Claims (7)

  1.  被測定者の頭部に装着される保持機構と、
     前記保持機構に設けられて、前記被測定者の顔の表面より放射される赤外線を測定する赤外線センサと、
     前記赤外線センサの測定結果から前記被測定者の体温を推定する推定部と、
     前記推定部が推定した体温を表示部に表示する表示制御部と
     を備える体温推定装置。
  2.  請求項1記載の体温推定装置において、
     前記赤外線センサは、前記被測定者の目頭の箇所を含む顔の表面より放射される赤外線の分布を2次元的に測定し、
     前記推定部は、前記赤外線センサの測定結果より得られた温度のなかの最も高い温度から前記被測定者の体温を推定することを特徴とする体温推定装置。
  3.  請求項1または2記載の体温推定装置において、
     前記保持機構は、メガネフレームから構成され、
     前記赤外線センサは、前記メガネフレームに設けられ、
     前記メガネフレームのレンズが、前記表示部とされている
     ことを特徴とする体温推定装置。
  4.  請求項3記載の体温推定装置において、
     前記赤外線センサは、前記メガネフレームのリムに設けられている
     ことを特徴とする体温推定装置。
  5.  請求項3記載の体温推定装置において、
     前記赤外線センサは、前記メガネフレームのよろいに設けられている
     ことを特徴とする体温推定装置。
  6.  請求項5記載の体温推定装置において、
     前記赤外線センサは、左右のよろいの各々に設けられていることを特徴とする体温推定装置。
  7.  請求項3~6のいずれか1項に記載の体温推定装置において、
     前記メガネフレームのモダンの部分で前記被測定者の皮膚に接触可能に設けられ、接触している皮膚の温度を測定する温度センサをさらに備え、
     前記推定部は、前記赤外線センサの測定結果に加えて、前記温度センサの測定結果を元に前記被測定者の体温を推定する
     ことを特徴とする体温推定装置。
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