WO2024004375A1 - 深部温度計測用プローブ及び深部温度計 - Google Patents

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WO2024004375A1
WO2024004375A1 PCT/JP2023/017069 JP2023017069W WO2024004375A1 WO 2024004375 A1 WO2024004375 A1 WO 2024004375A1 JP 2023017069 W JP2023017069 W JP 2023017069W WO 2024004375 A1 WO2024004375 A1 WO 2024004375A1
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WO
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temperature
deep
probe
substrate
region
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PCT/JP2023/017069
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English (en)
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Inventor
伸晃 橋元
Original Assignee
公立大学法人公立諏訪東京理科大学
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/20—Clinical contact thermometers for use with humans or animals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature

Definitions

  • the present invention relates to a deep temperature measuring probe and a deep thermometer, and particularly to a deep temperature measuring probe and a deep thermometer that measure the deep temperature (core temperature) of a human body.
  • the bithermal flow method which measures the temperature deep inside the human body using a non-invasive method, has been researched for some time.
  • the bithermal flow method measures the heat flow passing through two different insulation materials and solves the simultaneous equations related to the heat flow to determine the deep temperature TB without using the thermal resistance value of the biological skin, which is an unknown quantity (for example, non-patent literature (see 1).
  • Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 disclose deep temperature measurement probes (hereinafter sometimes simply referred to as "probes") that measure deep temperature TB using the bithermal flow method.
  • probes deep temperature measurement probes
  • a difference must be provided between the thermal resistance values of the two heat flow paths (between the thermal resistance value of the first heat flow path and the thermal resistance value of the second heat flow path). is important, and these documents also disclose probes devised for this purpose.
  • the occupancy rate and/or dispersion of the conductive pattern in the first region of the substrate is made different from the occupancy rate and/or dispersion of the conductive pattern in the second region. Therefore, the structure is such that there is a difference in thermal resistivity between the two.
  • a conductive pattern is arranged between the layers of the substrate in the first heat flow path to lower the overall thermal resistance value R, while in the second heat flow path, a conductive pattern between such layers is arranged.
  • the second heat flow path is configured by the substrate material itself without arranging a pattern, so that there is a difference in the thermal resistance value of the heat flow path between the two as a whole.
  • the thickness of the substrate constituting the probe for deep temperature measurement is made thinner, the dimension in the thickness direction becomes smaller, so the thermal resistance value in the thickness direction tends to decrease.
  • the technology of the probe for deep temperature measurement described in Patent Document 1 is used, even if a conductive pattern is inserted between the layers to lower the thermal resistance value of the first region, the thickness of the second region will be reduced due to the thinning of the substrate. Since the thermal resistance values of the regions are also small, it is difficult to differentiate the thermal resistance values between the two regions. Therefore, even if a thin wearable probe for measuring deep temperature is constructed using the technology described in Patent Document 1, it is difficult to maintain high accuracy in measuring and estimating deep temperature (hereinafter simply referred to as "measurement").
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and provides a probe for deep thermometer measurement that can measure the temperature deep inside a subject with high accuracy even if the substrate constituting the probe becomes thinner.
  • the purpose is to Another object of the present invention is to provide a deep part thermometer equipped with such a probe for measuring a deep part thermometer.
  • a probe for deep temperature measurement which is used when measuring the temperature of the deep part of a subject.
  • a probe for deep temperature measurement includes a plate-shaped substrate and a pair of temperature sensors mounted in a first region of the substrate so as to face each other with the substrate in between. , a pair of temperature sensors mounted in the second region of the substrate so as to face each other with the substrate interposed therebetween, ⁇ a pair of second region temperature sensors.'' A through hole is formed in the substrate directly below the first region temperature sensor, and the through hole penetrates between the front surface and the back surface of the substrate, and the pair of first region temperature sensors are connected by the through hole.
  • the structure is as follows.
  • a probe for measuring deep temperature which is similarly used when measuring the temperature in the deep part of a subject.
  • a probe for deep temperature measurement includes a plate-shaped substrate, a pair of temperature sensors mounted opposite to each other across the substrate in a first region of the substrate, and a “pair of first region temperature sensors”; , a first heat flow measuring system having a first heat flow path configured in a substrate in a first region and measuring a first heat flow flowing out from the subject.
  • a pair of temperature sensors which are a pair of temperature sensors mounted in a second region of the substrate so as to face each other with the substrate sandwiched therebetween, and a second region temperature sensor configured in the substrate in the second region are provided.
  • a second heat flow measuring system having two heat flow paths and measuring a second heat flow flowing out from the subject is provided.
  • a through hole is formed in the substrate directly below the first region temperature sensor and penetrates between the front and back surfaces of the substrate, and the first heat flow path is composed of an air layer arranged inside the through hole. It is configured as follows.
  • each temperature measured by the probe for deep temperature measurement described above, a pair of first region temperature sensors and a pair of second region temperature sensors of the probe for deep temperature measurement is A deep temperature estimating section that estimates a deep temperature using the deep temperature estimator is provided.
  • thermometer for deep thermometer measurement that is capable of measuring the temperature deep within a subject with high accuracy even if the substrate constituting the probe becomes thinner. Further, it is possible to provide a deep temperature thermometer including such a probe for measuring deep temperature.
  • FIG. 1 is a diagram shown to explain a deep temperature measurement probe 1 according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing the components of a probe 1 for deep temperature measurement according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of a deep temperature thermometer 500 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a thermal equivalent circuit diagram of the deep temperature measurement probe 1 according to the first embodiment.
  • 1 is a cross-sectional view schematically showing an experimental system of a deep temperature measurement probe 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a deep temperature measurement probe 2 according to a second embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a probe 3 for deep temperature measurement according to Embodiment 3.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a deep temperature measurement probe 5 according to Modification 1.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing deep temperature measurement probes 6 and 7 according to Modifications 2 and 3.
  • FIG. 7 is a diagram shown to explain probes 4', 4'' for deep temperature measurement according to Modification 4;
  • FIG. 1 is a diagram shown for explaining the probe 1 for measuring deep temperature according to Embodiment 1.
  • FIG. 1(a) is a cross-sectional view of the deep temperature measuring probe 1 taken along the line BB in FIG. 1(b).
  • FIG. 1(b) is a plan view of the deep temperature measurement probe 1 viewed along arrow A in FIG. 1(a).
  • FIG. 2 is a diagram showing the components of the deep temperature measurement probe 1 according to the first embodiment.
  • the probe 1 for deep temperature measurement is used to measure the temperature of the deep part 9c of the subject 9.
  • the temperature of the deep part 9c of the subject (deep temperature TB) is measured by directly or indirectly contacting the subject surface 9a.
  • the symbol RS represents the thermal resistance value of the intermediate portion 9b of the subject, which cannot be directly measured.
  • Typical subjects 9 include living organisms such as humans and animals, but in this embodiment, the description will continue assuming humans.
  • the deep temperature measurement probe 1 includes a substrate 10 and temperature sensors 21, 22, 23, and 24. Note that in this specification, the temperature sensor is sometimes simply referred to as a "sensor.”
  • FIG. 2A is a plan view showing the substrate 10, and shows the surface of the bare substrate on which the temperature sensors 21, 22, 23, 24, and 25 are not mounted.
  • the substrate 10 is a printed circuit board on which a wiring pattern 13 is formed.
  • a glass epoxy substrate can be used as the substrate 10.
  • the substrate 10 of this embodiment is a so-called double-sided substrate having wiring patterns 13 on both the front surface 10a and the back surface 10b.
  • the wiring pattern 13 (wiring pattern in a broad sense) includes terminals 13c, wiring patterns 13a in a narrow sense connecting between the terminals 13c, lands 13b in a narrow sense formed in a pad shape, and the like.
  • description of intermediate connections for the wiring pattern 13a in a narrow sense is omitted.
  • the substrate 10 has a front surface 10a and a back surface 10b, and has a plate-like shape, for example. Note that the definitions of the front surface 10a and the back surface 10b here are for convenience, and the surface facing the outside world (the atmosphere 8 side) is the front surface 10a, and the surface that contacts the subject 9 is the back surface 10b.
  • the substrate 10 has the function of a base on which the temperature sensors 21, 22, 23, and 24 are mounted, and a part (or all) of the substrate 10 allows heat to flow from the back surface 10b side to the front surface 10a side. (see also Figure 1).
  • Temperature sensors 21, 22, 23, 24 measure the temperature at the contact point (node) and output an output signal according to the measured temperature, and are, for example, thermocouples, platinum resistance thermometers, thermistors, etc. It can be configured with a discrete device, or a device that is converted into an IC (Integrated Circuit) and outputs a digital output signal.
  • the temperature sensors 21, 22, 23, and 24 of this embodiment are integrated circuits, and may be implemented, for example, in a so-called SON package (Small Outline Non-leaded package) as shown in the figure.
  • FIG. 2(b) is a bottom view showing the bottom surface of a SON package in which the temperature sensors 21, 22, 23, 24, and 25 are implemented.
  • the temperature sensors 21, 22, 23, 24, and 25 each have a semiconductor chip (not shown) inside that has a function of sensing temperature and converting it into an electrical signal, and are electrically connected to the semiconductor chip. External connection terminal 28 is exposed on the bottom surface.
  • the temperature sensors 21, 22, 23, 24, and 25 are equipped with thermal pads for improving the thermal coupling between the contact area to be measured (specifically, the node of the thermal flow path) and the internal semiconductor chip. 29 is also provided on the bottom surface.
  • the temperature sensors 21 and 22 are mounted as a pair in the first region 11 of the substrate 10 so as to face each other with the substrate 10 in between.
  • the temperature sensor 21 is mounted on the back surface 10b of the substrate 10, and the temperature sensor 22 is mounted on the front surface 10a of the substrate 10.
  • the temperature sensors 23 and 24 are mounted as a pair in the second region 12 of the substrate 10 so as to face each other with the substrate 10 in between.
  • the temperature sensor 23 is mounted on the back surface 10b of the substrate 10, and the temperature sensor 24 is mounted on the front surface 10a of the substrate 10.
  • the reference numeral 60 indicates an external connector for connecting with the outside.
  • reference numeral 25 is a temperature sensor that measures the outside air temperature. As will be described later, when determining the thermal resistance ratio K experimentally, the external temperature T5 measured by the temperature sensor 25 is used to correct the thermal resistance ratio K. Note that the temperature sensor 25 is arranged adjacent to the regions constituting the first region 11 and the second region 12. It is also possible to measure the outside air temperature with one module, and as a whole, the deep thermometer 500 can be realized in a compact, lightweight, and inexpensive manner.
  • the pair of temperature sensors 21 and 22 will be referred to as a "pair of first region temperature sensors 21 and 22," and the pair of temperature sensors 23 and 24 will be referred to as a "pair of second region temperature sensors 23 and 24," respectively.
  • the "first region 11" and the “second region 12" refer to the "first heat flow path 115" which is designed to have a difference between their thermal resistance values R1 and R2 when performing deep temperature measurement by the dual heat flow method. ” and “second heat flow path 125” (see FIG. 1(b), FIG. 2, etc.).
  • each temperature sensor 21, 22, 23, 24 is connected to the terminal 13c of the board 10 via "solder 51", thereby electrically connecting the two, and Each sensor is fixed on the substrate 10.
  • the thermal pads 29 of the temperature sensors 23 and 24 are connected to the lands 13b of the substrate 10 via "solder 51" over the entire overlap area thereof, and thereby the lands 13b of the substrate 10 (the second At the same time, the distance between the thermal pad 29 and the land 13b is fixed with "solder 51" to prevent dynamic distance fluctuation (temporary solder 51). (assumed that there is no gap and only a gap) can be suppressed.
  • the thickness of the "solder 51" is controlled to fall within a predetermined range of variation, and the distance between the thermal pad 29 and the land 13b is kept approximately constant. As a result, the distance between the pair of second region temperature sensors 23 and 24 can be kept almost constant, and the thermal resistance value R2 of the second heat flow path 125 can be managed almost constant with good reproducibility even during mass production. can.
  • the second heat flow path 125 is constituted by the substrate 10 itself, the thermal pad 29, and the "solder 51" inserted between the land 13b. Since the second heat flow path 125 is constructed while making use of the substrate 10 itself, the probe can be constructed with a simple configuration without any special work or increase in the number of parts, making it an economically advantageous probe. Become. A second heat flow 120a flows from the back side of the probe 1 for deep temperature measurement to the front side through the second heat flow path 125 (see reference numeral 120a schematically indicated by a thick arrow in FIG. 1(a)). .
  • an air layer 30 is arranged inside the through hole 15.
  • Reference numeral 15a indicates the inner wall of the through hole.
  • the first heat flow path 115 is configured by the gap between the through holes 15 described above (the air layer 30 in the first embodiment).
  • the air layer 30 disposed inside the through hole 15 formed in the substrate 10 realizes a thermal resistor that constitutes the first heat flow path 115.
  • a first heat flow 110a flows from the back side of the probe 1 for deep temperature measurement to the front side. See >>.
  • the first region temperature sensors 21 and 22 are configured as semiconductor ICs, and when viewed from above, the through hole 15 is located between the thermal pad 29 of the IC (or the back surface of the bare chip in Modification 3, which will be described later). It is preferable that the areas overlap by 50% or more (see FIG. 1(b)). Furthermore, it is more preferable that the through hole 15 overlaps the entire area of the thermal pad 29.
  • First heat flow measurement system 110 and second heat flow measurement system 120 The above-described first heat flow path 115 configured in the substrate of the first region 11 and the pair of first region temperature sensors 21 and 22 constitute the "first heat flow measurement system 110.” Similarly, a second heat flow path 125 configured in the substrate of the second region 12 and a pair of second region temperature sensors 23 and 24 constitute a "second heat flow measurement system 120.”
  • the probe 1 for deep temperature measurement has the following configuration. That is, a pair of first region temperature sensors 21 and 22 are mounted in the first region 11 of the substrate 10 so as to face each other with the substrate 10 in between, and A "first heat flow measuring system” having a heat flow path 115 and measuring a first heat flow 110a flowing out from the subject 9 is provided. A pair of second region temperature sensors 23 and 24 are mounted in the second region 12 of the substrate 10 so as to face each other with the substrate 10 in between, and A “second heat flow measuring system 120" having a heat flow path 125 and measuring a second heat flow 120a flowing out from the subject 9 is provided. A through hole 15 is formed in the substrate 10 directly below the first region temperature sensors 21 and 22 and penetrates between the front and back surfaces of the substrate 10, and a first heat flow path 115 is formed inside the through hole 15. It is composed of an air layer 30 arranged in.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the deep body thermometer 500 according to the first embodiment.
  • Reference numeral 200 indicates a temperature measuring section.
  • the deep temperature sensor 500 includes the deep temperature measurement probe 1 according to the first embodiment described above, a pair of first region temperature sensors 21 and 22 of the deep temperature measurement probe 1, and a pair of second region temperatures.
  • the configuration may include a deep temperature estimating section 210 that estimates the deep temperature TB using each temperature measured by the sensors 23 and 24.
  • the deep temperature estimating unit 210 calculates the deep temperature TB using the bithermal flow method (for example, by calculating the equation (10) described later) and uses it as an estimated value.
  • the deep temperature estimation unit 210 can be configured as either a dedicated circuit or a general-purpose circuit.
  • the general-purpose circuit is realized, for example, by an information processing device (no reference numeral) as shown in FIG.
  • the information processing device that constitutes the deep temperature estimator 210 includes a processor 211 , a memory 212 , an input/output interface 214 , and a communication interface 215 . These are connected to bus BS.
  • the processor 211 operates based on a program stored in a storage unit (memory 212 and storage not shown) and controls each unit.
  • the storage unit (uncoded) also includes a non-volatile storage device (ROM, etc.), which is dependent on the boot program executed by the processor 211 when the information processing device is started and the hardware of the information processing device. Programs etc. are stored.
  • the storage (not shown) is composed of auxiliary storage devices such as SDD (Solid State Drive) and HDD (Hard Disk Drive).
  • the memory 212 appropriately stores data and the like necessary when the processor 211 executes various types of control and processing.
  • the processor 211 calculates the deep temperature TB by applying the temperatures T1 to T4, etc. to equation (10), which will be described later, and uses it as an estimated value.
  • the deep temperature estimation unit 210 can be said to be a processor function that calculates and estimates the deep temperature TB.
  • the input/output interface 214 performs input/output from input/output devices (particularly the temperature sensors 21, 22, 23, 24, and 25 here).
  • the communication interface 215 receives data from other electronic devices via a network or the like and sends it to the processor 211, and also sends data generated by the processor 211 to the other electronic devices via the network or the like.
  • Equation (10) described below used when estimating the deep temperature TB for the experimental system it is necessary to identify and prepare the values of the thermal resistance ratio K of the first heat flow measurement system 110 and the second heat flow measurement system 120. be. If the materials constituting the first heat flow path 115 and the second heat flow path 125 and their physical properties are known, it is also possible to theoretically obtain the thermal resistance ratio K. However, the inventor has recently developed a method in which the thermal resistance ratio K is experimentally determined in advance in accordance with the actual situation using a separate experimental system, and then this thermal resistance ratio K is applied to equation (10). The details will be explained below.
  • FIG. 4 is a thermal equivalent circuit diagram of the deep temperature measurement probe 1 according to the first embodiment. Ia shown in FIG. 4 is the heat flow (value) flowing through the first heat flow path 115, and Ib is the heat flow (value) flowing through the second heat flow path 125.
  • Ic is the heat flow (value) flowing through the thermal resistance Rs (thermal resistance value) between the deep part 9c of the subject and the surface 9a (skin) of the subject in the first heat flow measurement system 110
  • Id is the heat flow (value) flowing through the heat resistance Rs (thermal resistance value) between the deep part 9c of the subject and the surface 9a (skin) of the subject in the first heat flow measurement system 110
  • This is the heat flow (value) flowing through the thermal resistance Rs (thermal resistance value) between the deep part 9c of the specimen and the surface 9a (skin) of the specimen.
  • the inventor decided to obtain the deep temperature TB using another method.
  • equation (9) can be transformed into the following equation for determining the deep temperature TB.
  • TB T1+(T1-T2)(T1-T3)/[K(T2-T4)-(T1-T3)]...(10)
  • the inventor conducted a preliminary experiment based on this idea and decided to determine the thermal resistance ratio K using the relationship of equation (9).
  • the deep temperature estimating unit 210 of the first embodiment estimates the heat in the first heat flow path 115 between the pair of first region temperature sensors 21 and 22 and the second heat flow path 125 between the pair of second region temperature sensors 23 and 24.
  • K [(TB-T2)(T1-T3)] /[(TB-T1)(T2-T4)]
  • the deep temperature is TB
  • the sensor 21 of the pair of first region temperature sensors is placed on the side of the subject 9
  • the sensor 22 of the pair of second region temperature sensors is placed on the side of the subject 9
  • the temperatures be T1, T2, T3, and T4, respectively.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an "experimental system” for experimentally determining the thermal resistance ratio K of the probe 1 for deep temperature measurement.
  • a water bath 130 with a large heat capacity is used in place of the deep part 9c of the subject, and is placed in a constant temperature and humidity chamber (not shown).
  • the temperature in the constant temperature and humidity chamber (environmental temperature) is set to a predetermined temperature between 10°C and 30°C.
  • the water temperature (deep temperature TB) is kept almost constant (about 37°C).
  • reference numeral 109 indicates a substitute subject, and the surface 109a of the substitute subject is composed of a substitute skin made of a natural rubber sheet and imitating the skin of a living body.
  • Reference numeral 109b indicates a region corresponding to the middle part of the surrogate subject
  • numeral 109c indicates a region corresponding to the deep part of the surrogate subject.
  • Reference numeral 131a is a support rod that supports the temperature sensor 131 (thermistor, etc.). The deep temperature measuring probe 1 is placed on top of the aluminum tub 133, and the aluminum tub 133 is floated on water in the water bath 130.
  • the temperature sensor 131 By using such an experimental system, by measuring the temperature with the temperature sensor 131, it is possible to obtain (i) the actual deep water temperature (deep temperature TBr) in the water bath 130. Further, the temperature sensed by the temperature sensors 21 to 24 of the deep temperature measuring probe 1 is measured by the temperature measuring section 200 and output to the deep temperature estimating section 210, and the deep temperature estimating section 210 calculates based on the temperature. By doing so, (ii) an estimated deep water temperature (deep temperature TBp) can also be obtained.
  • the thermal resistance ratio K can be determined by conducting an experiment (preliminary experiment) as follows while using equation (9).
  • (a) Conduct a preliminary experiment to measure the actual deep water temperature (deep temperature TBr), measure temperatures T1 to T4 with temperature sensors 21 to 24, and measure probe 1 for deep temperature measurement (experimental system shown in Figure 5). Calculating the thermal resistance ratio K of the thermal equilibrium state) by applying the relationship of equation (9) is repeated multiple times.
  • (a) Find the average value of the thermal resistance ratio K obtained from multiple experiments.
  • C The measured value of water temperature (deep temperature TBr) and the estimated deep temperature TBp (water temperature) calculated by applying the average value of thermal resistance ratio K and temperatures T1 to T4 to the relationship of equation (10). Compare and check whether the difference (error) between the two has become smaller. If the error is large, repeat the above operations (a) to (c) again to determine the thermal resistance ratio K that reduces the error.
  • the numerical value of the thermal resistance ratio K determined as described above is stored in the memory 212 (see FIG. 3).
  • the deep temperature TB can be calculated (estimated) by measuring the temperature using the temperature sensors 21 to 24 and the temperature measurement section 200, and calculating the equation (10) using the deep temperature estimating section 210.
  • the substrate of the probe 1 for deep temperature measurement according to the first embodiment includes the substrate immediately below the first region temperature sensors 21 and 22.
  • a through hole 15 is formed that penetrates between the front and back surfaces of 10, and the pair of first region temperature sensors 21 and 22 are connected through the through hole 15.
  • the pair of first region temperature sensors 21 and 22 are connected by the through hole 15 formed directly below the sensor, so special treatment is required, for example, for a hole-only structure. If this is not done, only the air layer 30 will exist inside the through hole 15, and the thermal resistance value R1 between the pair of first region temperature sensors 21 and 22 can be significantly increased.
  • the first heat flow path 115 (between the pair of first region temperature sensors 21 and 22) This makes it easier to provide a difference between the thermal resistance value R1 of , and the thermal resistance value R2 of the second heat flow path 125 (between the pair of second region temperature sensors 23 and 24). Therefore, even if the substrate 10 constituting the probe becomes thinner, it is possible to measure the temperature of the deep part 9c of the subject (deep part temperature TB) with high accuracy.
  • the thermal conductivity of air is 0.0241 [W/(mK)] (at 0 [°C]), while the thermal conductivity of the materials that make up the substrate 10, such as polyimide (PI), is 0.28 ⁇ 0.34 [W/(mK)].
  • an air layer 30 is arranged inside the through hole 15 . Therefore, when looking at the probe 1 for deep temperature measurement from the viewpoint of thermal resistance, the air layer 30 can have a thermal resistance value that is orders of magnitude larger than that of the members constituting the substrate 10 and the like.
  • the thermal resistance value R1 of the first heat flow path 115 that is constituted by the air layer 30 can be significantly increased, so that the thermal resistance value R1 of the first heat flow path 115 and the thermal resistance value of the second heat flow path 125 can be significantly increased. This can be achieved with a very simple structure for providing a difference between R2 and R2.
  • the deep temperature sensor 500 includes the deep temperature measurement probe 1 according to the first embodiment, a pair of first region temperature sensors 21 and 22 of the deep temperature measurement probe 1, and a pair of second region temperature sensors 21 and 22 of the deep temperature measurement probe 1.
  • a deep temperature estimating section 210 that estimates the deep temperature using each temperature measured by the temperature sensors 23 and 24 is provided.
  • the deep thermometer 500 is equipped with a deep temperature measurement probe 1 that can measure the temperature of the deep part 9c of the subject (deep temperature TB) with high accuracy even with a thin substrate 10, so it is a small and highly accurate deep thermometer. becomes.
  • the deep thermometer 500 uses the thermal resistance ratio K determined in advance using the relationship expressed by the above equation (9) for calculating the thermal resistance ratio K, and the test object 9 by probing.
  • the deep temperature TB is estimated by applying the measured temperatures T1, T2, T3, and T4 to the relationship expressed by the above equation (10).
  • the thermal resistance ratio K is calculated theoretically based on the known thermal conductivity of the materials that make up each heat flow path.
  • the actual and accurate thermal resistance ratio K may differ. Therefore, by determining the thermal resistance ratio K in advance using the relationship expressed by the above equation (9) in a separate experimental system, it is possible to probe the deep Temperature TB can be estimated. Therefore, it becomes possible to measure deep temperature with higher accuracy.
  • FIG. 6 is a sectional view showing a deep temperature measurement probe 2 according to the second embodiment.
  • the deep temperature measurement probe 2 according to the second embodiment basically has the same configuration as the deep temperature measurement probe 1 according to the first embodiment, but differs from the first embodiment in the configuration of the first heat flow path 115. This is different from the probe 1 for deep temperature measurement.
  • a heat insulating paper 31 is further arranged inside the through hole 15.
  • the heat insulating paper 31 is paper having a thermal conductivity that is approximately the same as that of air. Examples include sheets in which porous particles of silica gel containing foamed air (so-called silica airgel) are kneaded.
  • silica airgel porous particles of silica gel containing foamed air
  • the insulating paper 31 may be formed into a three-dimensional shape as appropriate, such as by alternately folding the insulating paper 31 into a wavy shape, by folding it in a repeating pattern of peaks and troughs, or by randomly rolling the insulating paper 31, and packed into the internal space of the through hole 15.
  • the insulating paper 31 By arranging the heat insulating paper 31 inside the through hole 15 constituting the first heat flow path 115, the insulating paper 31 can prevent the movement of air inside the through hole 15, thereby causing convection inside the through hole 15. can be suppressed. As a result, heat transfer by "convection" in the first heat flow path 115 is suppressed, and direct heat transfer by "conduction” via the air layer 30 and the heat insulating paper 31 is mainly performed. Therefore, the thermal circuit is also in a more ideal state, and it becomes possible to measure the deep temperature with even higher accuracy.
  • the deep temperature measurement probe 2 according to the second embodiment has basically the same configuration as the deep temperature measurement probe 1 according to the first embodiment except for the configuration of the first heat flow path 115. Therefore, the probe 2 for deep temperature measurement similarly has the corresponding effects among the effects that the probe 1 for deep temperature measurement has.
  • FIG. 7 is a sectional view showing a deep temperature measurement probe 3 according to the third embodiment.
  • the deep temperature measurement probe 3 according to the third embodiment basically has the same configuration as the deep temperature measurement probe 1 according to the first embodiment, but the structure of the substrate 10 and the structure of the first heat flow path 115 are different. This differs from the probe 1 for deep temperature measurement according to the first embodiment.
  • the substrate 10 is made of a glass substrate, and the inside of the through hole 15 is configured to be in a vacuum or near-vacuum state 32. ing.
  • the thermal conductivity can be further lowered than in the case of the air layer 30, that is, The thermal resistance value R1 between the pair of first region temperature sensors 21 and 22 can be further increased.
  • the deep temperature measurement probe 3 according to the third embodiment is basically the same as the deep temperature measurement probe 1 according to the first embodiment except for the structure of the substrate 10 and the structure of the first heat flow path 115. It has a configuration. Therefore, the probe 2 for deep temperature measurement similarly has the corresponding effects among the effects that the probe 1 for deep temperature measurement has.
  • FIG. 8 is a diagram shown to explain the deep temperature measurement probe 4 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8(a) is a sectional view of the probe 4 for deep temperature measurement, showing the DD cross section in FIG. 8(b).
  • FIG. 8(b) is a plan view of the deep temperature measurement probe 4 viewed along arrow C in FIG. 8(a).
  • the deep temperature measurement probe 4 according to the fourth embodiment basically has the same configuration as the deep temperature measurement probes 1, 2, and 3 according to the first, second, and third embodiments, but the first heat flow path 115 and This differs from the probes 1, 2, and 3 for deep temperature measurement according to Embodiments 1, 2, and 3 in that it is configured to suppress thermal interference between the second heat flow paths 125.
  • an air layer 40 is arranged between the first region 11 and the second region 12 on the substrate 10.
  • the air layer 40 may be formed by forming a through hole penetrating between the front surface 10a and the back surface 10b of the substrate 10, as shown in FIG. 8, for example, and using air placed in the through hole.
  • the through hole may be configured as a long hole that penetrates most of the lateral area of the temperature sensor, as shown in FIG.
  • the air layer 40 which can be called a heat insulator, is connected to the first region 11 where the first heat flow path 115 is arranged and the second heat flow path. Heat conduction between the second region 12 and the second region 12 where the second region 125 is disposed can be blocked. This makes it possible to reduce the thermal interference between the first heat flow path 115 and the second heat flow path 125 and increase the independence of both heat flow paths, making it possible to measure the deep temperature with even higher accuracy. becomes.
  • the probe 4 for deep temperature measurement according to Embodiment 4 has the same configuration as Embodiments 1, 2, It has basically the same configuration as the probes 1, 2, and 3 for deep temperature measurement according to No. 3. Therefore, the deep temperature measurement probe 4 similarly has the corresponding effects among the effects of the deep temperature measurement probes 1, 2, and 3.
  • the second heat flow path 125 was configured by utilizing the substrate 10 itself.
  • the present invention is not limited thereto.
  • another through hole 17 is formed in the substrate 10, passing through between the front surface 10a and the back surface 10b of the substrate 10 directly below the second region temperature sensors 23 and 24, and A metal 37 may be embedded in the other through hole 17, and the pair of second region temperature sensors 23 and 24 may be connected via the metal 37 (Modification 1).
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the probe 5 for deep temperature measurement according to the first modification.
  • copper can be used as the metal 37.
  • the thermal conductivity of copper is said to be 403 [W/(mK)] (at 0 [° C.]), which is an order of magnitude higher than that of the members constituting the substrate 10 and the like.
  • the metal 37 can have a thermal resistance value that is orders of magnitude lower than that of the members constituting the substrate 10 and the like. Therefore, the thermal resistance value R2 of the second thermal flow path 125 constituted by the metal 37 can be significantly reduced, and the difference from the thermal resistance value R1 of the first thermal flow path 115 can be easily secured.
  • the thermal pads 29 of the temperature sensors 23 and 24 and the lands 13b of the wiring pattern 13 are connected by solder 51.
  • the present invention is not limited to this.
  • a structure may be adopted in which there is no electrical connection between the thermal pad 29 and the land 13b of the wiring pattern 13 by leaving only a gap (air layer) without interposing the "solder 51" (not shown). Even with such a structure, it is possible to thermally couple the pair of second region temperature sensors 23 and 24.
  • the temperature sensors 21 to 24 have been described using SON package ICs.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the temperature sensors 21 to 24 may be configured with WL-CSP (Wafer level Chip Size Package) ICs (Modification 2).
  • the temperature sensors 21 to 24 can be configured by mounting bare chips directly on the substrate 10 (Modification 3).
  • the temperature sensor may be configured with a temperature sensor other than an IC, such as a thermocouple.
  • the probe 4 for deep temperature measurement in order to thermally separate the first region 11 and the second region 12, the probe 4 penetrates between the front surface 10a and the back surface 10b of the substrate 10.
  • FIG. 8 a "elongated hole-like (planar view)" through hole is formed.
  • the present invention is not limited thereto.
  • a plurality of spot-like through holes that penetrate the substrate 10 in a "perfect circular shape (in plan view)" instead of "elongated holes” are arranged in parallel.
  • the air layer 40 can be formed by forming a cavity inside the substrate 10 in the thickness direction and placing air in the cavity. (Modification 5).
  • an air layer 41 may also be provided between the temperature sensor 25 and the regions forming the first region 11 and the second region 12.
  • the air layer 41 may be formed of an elongated hole that penetrates most of the lateral area of the temperature sensor 25 as shown in the figure.
  • an air layer 40 When viewed from the second region 12, an air layer 40 is placed on the left side, an air layer 41 is placed on the right side, and the atmosphere 8 (air layer) is placed on the upper and lower sides in plan view of the drawing.
  • the air layer 40 when viewed from the right side, and the atmosphere 8 (air layer) is placed on the left side, upper side, and lower side in plan view of the drawing. That is, an air layer is arranged around the first region 11 and/or the second region 12. If the above configuration is adopted, the heat flux between the pair of temperature sensors arranged on the front and back sides of the substrate 10 will be covered/surrounded by an air layer with low thermal conductivity, so the heat flow will be different in plan view.
  • the heat flux cannot be directed horizontally, resulting in ideal heat flux only in the vertical direction, which further improves the accuracy of the deep temperature that can be measured. Furthermore, if you form a long hole so as to cover/enclose as much of the area around the temperature sensor as possible (on all four sides if possible), you will have an even more ideal heat flux only in the vertical direction, and the deep temperature that can be measured. The accuracy of is further improved. Furthermore, insulating paper 31 having approximately the same thermal conductivity as air may be arranged in each of the air layers 40 and 41.
  • FIG. 10 is a sectional view of a main part showing deep temperature measurement probes 6 and 7 according to Modification 2 and Modification 3.
  • FIG. 11 is a diagram shown for explaining deep temperature measurement probes 4', 4'' according to Modifications 4 and 5.
  • FIG. 11(a) is a plan view of the deep temperature measuring probe 4'
  • FIG. 11(b) is a sectional view of the deep temperature measuring probe 4' taken along the line EE in FIG. 11(a).
  • FIG. 11(c) is a plan view of the probe 4'' for deep temperature measurement
  • FIG. 11(d) is a cross-sectional view of the probe 4'' for deep temperature measurement showing the FF cross section of FIG. 11(c). be.

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Abstract

深部温度計測用プローブ１は、被検体９の深部の温度を計測する際に用いられる深部温度計測用プローブであって、板状の基板１０と、基板の第１領域１１において、該基板１０を挟んで対向するようにして実装された一対の第１領域温度センサー２１，２２と、基板の第２領域１２において、該基板１０を挟んで対向するようにして実装された一対の第２領域温度センサー２３，２４とを備える。基板１０には、第１領域温度センサー２１，２２の直下において該基板１０の表面１０ａと裏面１０ｂとの間を貫通する貫通孔１５が形成されており、一対の第１領域温度センサー２１，２２の間が該貫通孔１５で接続されている。深部温度計測用プローブ１によれば、プローブを構成する基板が薄型化したとしても、高い精度で被検体深部の温度の計測ができる。

Description

深部温度計測用プローブ及び深部温度計
　本発明は、深部温度計測用プローブ及び深部温度計に関し、主に人体の深部温度（核心温度）を計測する深部温度計測用プローブ及び深部温度計に関する。
　従来より、非侵襲な方法で人体の深部の温度を測る双熱流法が研究されている。双熱流法は２つの異なる断熱材を抜ける熱流を計測して熱流に関する連立方程式を解くことで未知数である生体皮膚の熱抵抗値を用いることなく深部温度ＴＢを求めるものである（例えば非特許文献１参照）。
　非特許文献１及び特許文献１には、双熱流法を用いて深部温度ＴＢを計測する深部温度計測用プローブ（以下、単に「プローブ」ということがある）が開示されている。総熱流法向けのプローブを構成するためには、２つの熱流路の熱抵抗値の間（第１熱流路の熱抵抗値と第２熱流路の熱抵抗値との間）に差を設けることが肝要であり、これらの文献でもそのための工夫が施されたプローブが開示されている。
　特許文献１に記載された深部温度計測用プローブは、基板の第１領域における導電パターンの占有率及び／又は分散と、第２領域における導電パターンの占有率及び／又は分散と、を異ならせることにより、互いの熱抵抗率に差が生じるよう構成されている。例えば図１の例では、第１熱流路において基板の層間に導電パターンを配置して全体的な熱抵抗値Ｒが低くなるようにし、その一方で、第２熱流路ではそのような層間の導電パターンを配置せず基板材料そのもので第２熱流路を構成するようにし、全体として双方の間の熱流路の熱抵抗値に差がつくようになっている。
柳井一成、「非侵襲的な深部体温計の開発及び基礎実験での検証」、奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科修士論文、NAIST Digital Library、2014年
国際公開第２０１９／１６７７０７号
　ところで昨今では夏季に酷暑となることも多く、熱中症予防等の観点でも深部温度計測用プローブを生体に装着して生体の深部温度ＴＢ（特に人体の深部体温）を監視するような取組も今後増えてくるものと推察される。ウエアラブルなプローブに期待される属性としては、装着に際しての抵抗感を下げ装着率を高めるためにも「薄型」であることが重要である。
　しかしながら、深部温度計測用プローブを構成する基板の厚みを薄くすると、厚み方向の寸法が小さくなるため厚み方向の熱抵抗値が下がる方向に進む。このとき、特許文献１に記載された深部温度計測用プローブの技術に基づくならば、第１領域の熱抵抗値を下げようと層間に導電パターンを入れたとしても、基板の薄型化により第２領域の熱抵抗値も小さくなっているため、２つの領域の間で熱抵抗値の差をつけづらい。したがって、特許文献１に記載された技術で薄型のウエアラブルな深部温度計測用プローブを構成したとしても、深部温度の計測・推定（以下、単に「計測」という）の精度を高く保ちづらい。
　さらにまた、特許文献１に記載された深部温度計測用プローブにおいては、基板の寸法を小さく設定すればするほど内部に多くの導電パターンを造り込むことが困難になり、実現性・実用性に欠けるものになる。
　そこで、本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、プローブを構成する基板が薄型化したとしても、高い精度で被検体深部の温度の計測が可能な深部温度計計測用プローブを提供することを目的とする。また、そのような深部温度計計測用プローブを備えた深部温度計を提供することを目的とする。
　本発明の一態様によれば、被検体の深部の温度を計測する際に用いられる深部温度計測用プローブが提供される。かかる深部温度計測用プローブは、板状の基板と、基板の第１領域において、該基板を挟んで対向するようにして実装された一対の温度センサーである「一対の第１領域温度センサー」と、基板の第２領域において、該基板を挟んで対向するようにして実装された一対の温度センサーである「一対の第２領域温度センサー」とを備える。そして、基板には、第１領域温度センサーの直下において該基板の表面と裏面との間を貫通する貫通孔が形成されており、一対の第１領域温度センサーの間が該貫通孔で接続されている構成となっている。
　本発明の別の一態様によれば、同様に被検体の深部の温度を計測する際に用いられる深部温度計測用プローブが提供される。
　かかる深部温度計測用プローブは、板状の基板と、基板の第１領域において該基板を挟んで対向するようにして実装された一対の温度センサーである「一対の第１領域温度センサー」、及び、第１領域の基板内に構成された第１熱流路を有し、被検体から流出する第１熱流を測定する第１熱流測定系を備える。また、基板の第２領域において該基板を挟んで対向するようにして実装された一対の温度センサーである「一対の第２領域温度センサー」、及び、第２領域の基板内に構成された第２熱流路を有し、被検体から流出する第２熱流を測定する第２熱流測定系を備える。そして、基板には第１領域温度センサーの直下において該基板の表面と裏面との間を貫通する貫通孔が形成されており、第１熱流路が貫通孔の内部に配された空気層で構成されている構成となっている。
　本発明の更に別の一態様によれば、上記記載の深部温度計測用プローブと、深部温度計測用プローブの一対の第１領域温度センサー及び一対の第２領域温度センサーによって測定された各温度を用いて深部温度を推定する深部温度推定部と、を備える深部温度計が提供される。
　本発明によれば、プローブを構成する基板が薄型化したとしても、高い精度で被検体深部の温度の計測が可能な深部温度計計測用プローブを提供することができる。また、そのような深部温度計計測用プローブを備えた深部温度計を提供することができる。
実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１を説明するために示す図である。 実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１の構成要素を示す図である。 実施形態１に係る深部温度計５００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１の熱等価回路図である。 実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１の実験系を模式的に示す断面図である。 実施形態２に係る深部温度計測用プローブ２を示す断面図である。 実施形態３に係る深部温度計測用プローブ３を示す断面図である。 実施形態４に係る深部温度計測用プローブ４を説明するために示す図である。 変形例１に係る深部温度計測用プローブ５を示す断面図である。 変形例２及び変形例３に係る深部温度計測用プローブ６，７を示す要部断面図である。 変形例４に係る深部温度計測用プローブ４’，４’’を説明するために示す図である。
　以下、本発明に係る深部温度計測用プローブ及び深部温度計について図を参照しながら説明する。なお、各図に共通する符号については、当該符号について既に説明した内容を他の図の説明においても援用できることから、他の図における説明を省略する。
［実施形態１］
１．実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１の構成
　図１は、実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１を説明するために示す図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ－Ｂ断面を示す深部温度計測用プローブ１の断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ａに沿って深部温度計測用プローブ１を視たときの平面図である。図２は、実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１の構成要素を示す図である。
（１）深部温度計測用プローブ１の概要
　図１に示すように、深部温度計測用プローブ１は、被検体９の深部である被検体深部９ｃの温度を計測する際に用いられるもので裏面側を被検体表面９ａに直接的又は間接的に当接することにより被検体深部９ｃの温度（深部温度ＴＢ）を計測するものである。図において符合ＲＳは、直接測定することができない被検体中間部９ｂの熱抵抗値を表している。
　典型的な被検体９としてはヒト、獣などの生体が挙げられるが、本実施形態ではヒトを想定して説明を続ける。
　深部温度計測用プローブ１は、基板１０と、温度センサー２１，２２，２３，２４とを備えている。なお、本明細書において温度センサーのことを単に「センサー」というときがある。
（２）基板１０
　図２（ａ）は基板１０を示す平面図であり、温度センサー２１，２２，２３，２４，２５が実装されていないベア基板の表面を視たときの様子を示す。
　図２（ａ）に示すように、基板１０は配線パターン１３が形成されたプリント基板である。基板１０としては例えばガラスエポキシ基板を採用することができる。本実施形態の基板１０は、表面１０ａ及び裏面１０ｂの両面に配線パターン１３を有するいわゆる両面基板としている。配線パターン１３（広義の配線パターン）には、端子１３ｃ、端子１３ｃ間を結ぶ狭義の配線パターン１３ａ、パッド状に形成された狭義のランド１３ｂなどが含まれている。なお、図において狭義の配線パターン１３ａは中途の接続の記載を省略している。
　基板１０は、表面１０ａ及び裏面１０ｂを有し、例えば板状の形状をなしている。なお、ここでの表面１０ａ及び裏面１０ｂの定義は便宜上のものであり、外界（大気８側）に臨む面を表面１０ａとし被検体９に当接する側の面を裏面１０ｂとする。
　基板１０は、温度センサー２１，２２，２３，２４が実装される基部の機能を有し、且つまた、その一部（又は全部）については裏面１０ｂの側から表面１０ａの側に流れる熱の流路（熱流路）を構成している（図１も参照）。
（３）温度センサー２１，２２，２３，２４
　温度センサー２１，２２，２３，２４は接触した部位（ノード）における温度を測定し、測定した温度に応じた出力信号を出力するもので、例えば、熱電対、白金測温抵抗体
、サーミスター等のディスクリートなデバイスや、ＩＣ（Integrated Ciurcuit）化されてデジタルで出力信号を出力するデバイスなどで構成することができる。
　本実施形態の温度センサー２１，２２，２３，２４はＩＣ化されたものを用いるものとし、例えば図のようにいわゆるＳＯＮパッケージ（Small Outline Non-leaded package）で実現してもよい。
　図２（ｂ）は、温度センサー２１，２２，２３，２４，２５をＳＯＮパッケージで実現した場合の該パッケージの底面を示す底面図である。温度センサー２１，２２，２３，２４，２５は、温度をセンシングし電気的な信号に変換する機能を有する半導体チップを内部に有し（図示を省略）、当該半導体チップに電気的に接続された外部接続端子２８が底面に露出している。また、温度センサー２１，２２，２３，２４，２５は、測定すべき接触部位（具体的には熱流路のノード）と内部の半導体チップとの間の熱的結合を良好にするためのサーマルパッド２９も底面に有している。
　図１に戻って温度センサーの基板実装について説明を続ける。
　温度センサー２１，２２は、基板１０の第１領域１１において、一対になって該基板１０を挟んで対向するようにして実装されている。温度センサー２１は基板１０の裏面１０ｂに実装され、温度センサー２２は基板１０の表面１０ａに実装されている。同様に温度センサー２３，２４は、基板１０の第２領域１２において、一対になって該基板１０を挟んで対向するようにして実装されている。温度センサー２３は基板１０の裏面１０ｂに実装され、温度センサー２４は基板１０の表面１０ａに実装されている。
　図において符号６０で示したものは外部との接続を行う外部コネクタである。また符号２５は外気温度を測定する温度センサーである。後述するように熱抵抗比Ｋを実験的に決定する際に、温度センサー２５で測定した外気温Ｔ５を使って熱抵抗比Ｋを補正をしていくものである。なお、温度センサーが２５は第１領域１１及び第２領域１２を構成する領域に隣り合うようにして配置されている。一つのモジュールで外気温度の計測も可能となり、全体としてみると深部温度計５００を小型・軽量・安価で実現することができる。
　本明細書では、一対の温度センサー２１，２２を「一対の第１領域温度センサー２１，２２」と、一対の温度センサー２３，２４を「一対の第２領域温度センサー２３，２４」とそれぞれ言い換えることがある。
　「第１領域１１」，「第２領域１２」とは、双熱流法による深部温度計測を行うに当たり、互いの熱抵抗値Ｒ１，Ｒ２の間に差を有するよう企図した「第１熱流路１１５」，「第２熱流路１２５」をそれぞれ設けている領域である《図１（ｂ）、図２等参照》。
　各温度センサー２１，２２，２３，２４は、その外部接続端子２８が基板１０の端子１３ｃに対し「はんだ５１」を介して接続されており、これにより双方の電気的な接続が行われると共に、各センサーが基板１０上に固定される。
　温度センサー２３，２４のサーマルパッド２９は、基板１０のランド１３ｂに対し、それらのオーバーラップ領域全面に渡って「はんだ５１」を介して接続されており、これにより基板１０のランド１３ｂ（第２熱流路１２５の接続点としてのノード）との間の熱的結合を良好にするとともに、サーマルパッド２９～ランド１３ｂ間の距離を「はんだ５１」で固定して動的な距離変動（仮にはんだ５１が無く隙間だけだった場合の想定）を抑えることができる。
　はんだ付けにおいて「はんだ５１」の厚さを所定範囲のバラツキに収まるように管理し、サーマルパッド２９～ランド１３ｂ間の距離をほぼ一定にするようにしている。これにより、一対の第２領域温度センサー２３，２４間の距離をほぼ一定に保つことができ、量産時においても第２熱流路１２５の熱抵抗値Ｒ２を再現性よくほぼ一定に管理することができる。
　次いで基板１０の第２領域１２に着目すると、第２熱流路１２５は、基板１０自体とサーマルパッド２９及びランド１３ｂ間に介挿された「はんだ５１」とによって構成されている。基板１０自体を活かしながら第２熱流路１２５を構成するので、特段の細工を施すことなく部材数も特段に増やすことなくシンプルな構成でプローブを構成することができ、経済的に有利なプローブとなる。
　第２熱流路１２５を通じて、第２熱流１２０ａが当該深部温度計測用プローブ１の裏側から表側に流れるようになっている《図１（ａ）において太矢印で模式的に示した符号１２０ａを参照》。
（４）第１熱流路１１５の構成
　一方、基板１０の第１領域１１に着目すると、基板１０には、温度センサー２１，２２（第１領域温度センサー２１，２２）の直下において該基板１０の表面１０ａと裏面１０ｂとの間を貫通する貫通孔１５が形成されている。一対の第１領域温度センサー２１，２２の間は貫通孔１５で接続されている。ここでの「接続」というのは、空間的に接続されているという意味もあれば、熱回路の観点で接続されている意味も含まれる。
　また、実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１では、貫通孔１５の内部に空気層３０が配されている。符号１５ａは貫通孔の内壁を示す。
　第１熱流路１１５は、上記した貫通孔１５の隙間（実施形態１では空気層３０）によって構成されている。別の言い方をすると、基板１０に形成された貫通孔１５の内部に配された空気層３０で、第１熱流路１１５を構成する熱抵抗体を実現している。
　このような第１熱流路１１５を通じて、第１熱流１１０ａが当該深部温度計測用プローブ１の裏側から表側に流れるようになっている《図１（ａ）において太矢印で模式的に示した符号１１０ａを参照》。
　なお、第１領域温度センサー２１，２２は半導体によるＩＣとして構成されており、平面視したときに、貫通孔１５は、ＩＣのサーマルパッド２９（又は、後述する変形例３ではベアチップの裏面）の５０％以上の面積でオーバーラップしていることが好ましい《図１（ｂ）参照》。さらには、貫通孔１５は、サーマルパッド２９の領域全てでオーバーラップしていることがより好ましい。
（５）第１熱流測定系１１０及び第２熱流測定系１２０
　上記した、第１領域１１の基板内に構成された第１熱流路１１５、及び、一対の第１領域温度センサー２１，２２が「第１熱流測定系１１０」を構成している。同様に、第２領域１２の基板内に構成された第２熱流路１２５、及び、一対の第２領域温度センサー２３，２４が「第２熱流測定系１２０」を構成している。
　実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１は次の構成を備えているとも言える。
　すなわち、基板１０の第１領域１１において該基板１０を挟んで対向するようにして実装された一対の第１領域温度センサー２１，２２、及び、第１領域１１の基板内に構成された第１熱流路１１５を有し、被検体９から流出する第１熱流１１０ａを測定する「第１熱流測定系」を備えている。そして、基板１０の第２領域１２において該基板１０を挟んで対向するようにして実装された一対の第２領域温度センサー２３，２４、及び、第２領域１２の基板内に構成された第２熱流路１２５を有し、被検体９から流出する第２熱流１２０ａを測定する「第２熱流測定系１２０」を備えている。そして、基板１０には第１領域温度センサー２１，２２の直下において該基板１０の表面と裏面との間を貫通する貫通孔１５が形成されており、第１熱流路１１５が貫通孔１５の内部に配された空気層３０で構成されている。
２．実施形態１に係る深部温度計５００の構成
　図３は、実施形態１に係る深部温度計５００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。符号２００は温度測定部を示す。
　実施形態１に係る深部温度計５００は、上記した実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１と、深部温度計測用プローブ１の一対の第１領域温度センサー２１，２２及び一対の第２領域温度センサー２３，２４によって測定された各温度を用いて深部温度ＴＢを推定する深部温度推定部２１０と、を備えた構成とすることができる。
　深部温度推定部２１０は、双熱流法によって《例えば後述する式（１０）の演算によって》深部温度ＴＢを算出して推定値とするものである。
　深部温度推定部２１０は、専用回路、汎用回路のどちらでも構成できる。汎用回路としては、例えば図３に示すような情報処理装置（符号なし）によって実現される。
　深部温度推定部２１０を構成する情報処理装置は、プロセッサ２１１、メモリ２１２、入出力インターフェース２１４、通信インターフェース２１５を有する。これらはバスＢＳに接続されている。
　プロセッサ２１１は、記憶部（メモリ２１２及び図示しないストレージ）に格納されたプログラムに基づいて動作し各部の制御を行う。記憶部（符号なし）の中には不揮発性の記憶デバイス（ＲＯＭ等）も含まれており、情報処理装置の起動時にプロセッサ２１１によって実行されるブートプログラムや、情報処理装置のハードウェアに依存するプログラム等が格納される。図示しないストレージは、ＳＤＤ（Solid State Drive）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置で構成される。メモリ２１２は、プロセッサ２１１が各種の制御・処理を実行する際に必要なデータ等を適宜記憶する。
　プロセッサ２１１は、後述する式（１０）に温度Ｔ１～Ｔ４等を当てはめ深部温度ＴＢを算出して推定値とする。この場合、深部温度推定部２１０は、深部温度ＴＢを演算して推定するプロセッサの機能ともいえる。
　入出力インターフェース２１４は、入出力デバイス（特にここでは温度センサー２１，２２，２３，２４，２５）からの入出力を行う。通信インターフェース２１５は、ネットワーク等を介して他の電子機器からデータを受信してプロセッサ２１１へ送り、また、ネットワーク等を介してプロセッサ２１１が生成したデータを他の電子機器へ送信する。
３．実験系について
　深部温度ＴＢを推定する際に用いる後述式（１０）においては、第１熱流測定系１１０と第２熱流測定系１２０の熱抵抗比Ｋの値を同定して準備しておく必要がある。もし、第１熱流路１１５及び第２熱流路１２５を構成する材料やその物性が既知であれば、熱抵抗比Ｋを理論的に求めておくことも可能である。しかし、今般、発明者は別途の実験系で予め実態に即した熱抵抗比Ｋを実験的に求めた上で、かかる熱抵抗比Ｋを式（１０）に適用するという方式も開発したので、以下詳細に述べる。
（１）深部温度計測用プローブ１の熱等価回路
　図４は、実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１の熱等価回路図である。
　図４に記載されたＩａは第１熱流路１１５を流れる熱流（値）であり、Ｉｂは第２熱流路１２５を流れる熱流（値）である。Ｉｃは第１熱流測定系１１０の被検体深部９ｃ・被検体表面９ａ（皮膚）間の熱抵抗Ｒｓ（熱抵抗値）を流れる熱流（値）であり、Ｉｄは第２熱流測定系１２０の被検体深部９ｃ～被検体表面９ａ（皮膚）間の熱抵抗Ｒｓ（熱抵抗値）を流れる熱流（値）である。
　図４に示す熱等価回路から、第１熱流測定系１１０について次式が成立する。
　Ｉａ＝（Ｔ１－Ｔ３）／Ｒ１・・・（１）
　Ｉｃ＝（ＴＢ－Ｔ１）／Ｒｓ・・・（２）
　Ｉａ＝Ｉｃ＝（Ｔ１－Ｔ３）／Ｒ１＝（ＴＢ－Ｔ１）／Ｒｓ・・・（３）
式（３）から
　ＴＢ＝Ｔ１＋（Ｔ１－Ｔ３）×（Ｒｓ／Ｒ１）・・・（４）
同様に、第２熱流測定系１２０について次式が成立する。
　Ｉｂ＝（Ｔ２－Ｔ４）／Ｒ２・・・（５）
　Ｉｄ＝（ＴＢ－Ｔ２）／Ｒｓ・・・（６）
　Ｉｂ＝Ｉｄ＝（Ｔ２－Ｔ４）／Ｒ２＝（ＴＢ－Ｔ２）／Ｒｓ・・・（７）
式（７）から
　ＴＢ＝Ｔ２＋（Ｔ２－Ｔ４）×（Ｒｓ／Ｒ２）・・・（８）
　ここで、式（４）と式（８）を用いてＲｓを除去する等して深部温度ＴＢを求める方法がある。しかし、発明者が実験してみると正確な深部体温を求めることが難しかった。
　そこで、発明者は別の方法で深部温度ＴＢを求めることとした。
まず、図４の熱等価回路から、第１熱流測定系１１０と第２熱流測定系１２０の熱抵抗比Ｋを次のように定義する。
　Ｋ＝[（ＴＢ－Ｔ２）（Ｔ１－Ｔ３）]  ／[（ＴＢ－Ｔ１）（Ｔ２－Ｔ４）]・・・（９）
すると、式（９）は、深部温度ＴＢを求める次式に変形できる。
　ＴＢ＝Ｔ１＋（Ｔ１－Ｔ２）（Ｔ１－Ｔ３）／[Ｋ（Ｔ２－Ｔ４）－（Ｔ１－Ｔ３）］・・・（１０）
　発明者は、この発想に基づき予備実験し、式（９）の関係を用いて熱抵抗比Ｋを決定するものとした。そして、式（１０）の関係を用いて、予備実験で決定した熱抵抗比Ｋと、温度センサー（１５、１６、１７、１８）によって計測された温度（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）をもとに深部温度ＴＢを算出（推定）することとした。
　実験を行って検証したところ、正確な深部体温を求められることを確認できている。
　つまり、実施形態１の深部温度推定部２１０は、一対の第１領域温度センサー２１，２２間の第１熱流路１１５と一対の第２領域温度センサー２３，２４間の第２熱流路１２５の熱抵抗比Ｋについて、
　Ｋ＝[（ＴＢ－Ｔ２）（Ｔ１－Ｔ３）] ／[（ＴＢ－Ｔ１）（Ｔ２－Ｔ４）]
の関係を用いて予め決定した熱抵抗比Ｋ、並びに、被検体９にプロービングすることによって測定された温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を、
　ＴＢ＝Ｔ１＋（Ｔ１－Ｔ２）（Ｔ１－Ｔ３）／[Ｋ（Ｔ２－Ｔ４）－（Ｔ１－Ｔ３）］
の関係に当てはめることによって深部温度ＴＢを推定するように構成すればよいことが確認された。
　但し、深部温度をＴＢとし、一対の第１領域温度センサーのうち被検体９の側に配置されたセンサー２１、一対の第２領域温度センサーのうち被検体９の側に配置されたセンサー２２、一対の第１領域温度センサーのうち被検体９とは反対側に配置されたセンサー２３及び一対の第２領域温度センサーのうち被検体９とは反対側に配置されたセンサー２４によって測定された各温度をそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４とする。
　なお、非特許文献１の式（２．６）は本明細書の式（１０）に対応するものと思われるが、非特許文献１の式（２．６）を発明者らによって検算したところ、非特許文献１の式（２．６）には誤記が含まれている可能性があることを付記しておく。
（２）実験系の構成
　図５は、深部温度計測用プローブ１の熱抵抗比Ｋを実験的に求め決定するための「実験系」を模式的に示す断面図である。
　図５に示すように、被検体深部９ｃの代わりに、熱容量の大きいウォーターバス１３０を用い、これを恒温恒湿槽（図示せず）内に配置する。恒温恒湿槽内の温度（環境温度）を１０℃～３０℃間で所定の温度とする。水温（深部温度ＴＢ）は、ほぼ一定（約３７℃）となるようにする。なお、符号１０９は代用被検体を示し、代用被検体の表面１０９ａは天然ゴムシートよりなる生体皮膚を模した代用皮膚で構成する。符号１０９ｂは代用被検体の中間部に相当する部位であり、符号１０９ｃは代用被検体の深部に相当する部位である。符号１３１ａは、温度センサー１３１（サーミスター等）を支える支持棒である。
　アルミニウム桶１３３の上に深部温度計測用プローブ１を配置し、かかるアルミニウム桶１３３をウォーターバス１３０の中の水に浮かべる。
　このような実験系を用いることにより、温度センサー１３１で温度を測定することにより、（ｉ）ウォーターバス１３０内の実際の深部水温（深部温度ＴＢｒ）を得ることができる。さらに、深部温度計測用プローブ１の温度センサー２１～２４でセンシングされた温度が温度測定部２００で測定されて深部温度推定部２１０に出力され、かかる温度に基づいて深部温度推定部２１０で演算することで、（ｉｉ）推定上の深部水温（深部温度ＴＢｐ）も得ることができる。
（３）熱抵抗比Ｋの決定
　式（９）を用いながら、次のように実験（事前実験）を行って熱抵抗比Ｋを決定することができる。
（ア）事前実験をし、実際の深部水温（深部温度ＴＢｒ）を測定すると共に、温度センサー２１～２４で温度 Ｔ１～Ｔ４を測定して、深部温度計測用プローブ１（図５に示す実験系で熱平衡となった状態）の熱抵抗比Ｋを式（９）の関係に当てはめて算出することを複数回繰り返す。
（イ） 複数回行った実験によって得られた複数回分の熱抵抗比Ｋの平均値を求める。
（ウ） 水温（深部温度ＴＢｒ）の測定値と、式（１０）の関係に、熱抵抗比Ｋの平均値及び温度Ｔ１～Ｔ４を当てはめて算出した推定上の深部温度ＴＢｐ（水温）とを比較し、両者の差（誤差）が小さくなったか否かをチェックする。誤差が大きい場合には、再度上記作業（ア）～（ウ）を繰り返し、誤差が小さくなる熱抵抗比Ｋを決定する。
（４）深部温度ＴＢの推定
　上記のように決定した熱抵抗比Ｋの数値をメモリ２１２（図３参照）に格納する。温度センサー２１～２４と温度測定部２００を用いて温度を測定し、深部温度推定部２１０で式（１０）の演算をすることで深部温度ＴＢを算出（推定）することができる。
（５）先願の援用
　なお、本願の発明者他が発明した内容が記載された先願（特願２０２２－５３５９３）の内容を（例えば図４、［００３８］段落～［００４６］段落等を）、そのまま本明細書に取り込んで本発明の熱抵抗比Ｋを予め実験的に決定する手法として援用することができる。実験的な熱抵抗比Ｋの決定についての本明細書での詳細な説明は以降省略する。
４．実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１及び深部温度計５００の効果
（１）実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１の基板には、第１領域温度センサー２１，２２の直下において該基板１０の表面と裏面との間を貫通する貫通孔１５が形成されており、一対の第１領域温度センサー２１，２２の間が該貫通孔１５で接続されている。
　つまり、深部温度計測用プローブ１においては、一対の第１領域温度センサー２１，２２の間がセンサーの直下に形成された貫通孔１５で接続されているため、例えば孔のみの構造として特段の処置を施さないとしたら貫通孔１５内は空気層３０のみとなり、一対の第１領域温度センサー２１，２２間の熱抵抗値Ｒ１を格段に大きくすることができる。
　これにより、プローブを構成する基板１０が薄型化して全体的に基板１０の厚み方向の熱抵抗値が小さくなったとしても、第１熱流路１１５（一対の第１領域温度センサー２１，２２間）の熱抵抗値Ｒ１と第２熱流路１２５（一対の第２領域温度センサー２３，２４間）の熱抵抗値Ｒ２との間の差を設けやすくなる。
　したがって、仮にプローブを構成する基板１０が薄型化したとしても、高い精度で被検体深部９ｃの温度（深部温度ＴＢ）を計測することが可能となる。
（２）空気の熱伝導率は0.0241［W/(mK)］（但し0［℃］のとき）とされる一方で、基板１０を構成する部材、例えばポリイミド（PI）の熱伝導率は0.28～0.34［W/(mK)］とされている。
　実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１において、貫通孔１５の内部には空気層３０が配されている。このため、熱抵抗の観点で深部温度計測用プローブ１をみると、空気層３０は基板１０等を構成する部材に比べて桁違いに大きな熱抵抗値を持たせることができる。よって、空気層３０が構成している第１熱流路１１５の熱抵抗値Ｒ１を格段に大きくすることができるので、第１熱流路１１５の熱抵抗値Ｒ１と第２熱流路１２５の熱抵抗値Ｒ２との間の差を設けるための構造としては大変シンプルな構造でこれを実現できる。
（３）実施形態１に係る深部温度計５００は、実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１と、深部温度計測用プローブ１の一対の第１領域温度センサー２１，２２及び一対の第２領域温度センサー２３，２４によって測定された各温度を用いて深部温度を推定する深部温度推定部２１０と、を備える。
　深部温度計５００は、薄型の基板１０でも高い精度で被検体深部９ｃの温度（深部温度ＴＢ）を計測することができる深部温度計測用プローブ１を備えるため、小型でかつ高精度な深部温度計となる。
（４）実施形態１に係る深部温度計５００は、熱抵抗比Ｋを求める上記式（９）で表される関係を用いて予め決定した熱抵抗比Ｋ、並びに、被検体９にプロービングすることによって測定された温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を、上記式（１０）で表される関係に当てはめることによって深部温度ＴＢを推定するように構成されている。
　実際には直線的な熱流束以外の拡散モード的な熱流束の影響も受けると考えられるため、各熱流路を構成する材料の既知の熱伝導率を基に理論的に求めた熱抵抗比Ｋでは、実際の正確な熱抵抗比Ｋとは異なる場合もある。そこで、別途の実験系で上記式（９）で表される関係を用いて熱抵抗比Ｋを予め決定しておくことで、現実のプローブに近い正確性の高い熱抵抗比Ｋを基に深部温度ＴＢを推定することができる。このため、より高い精度による深部温度計測が可能となる。
［実施形態２］
　図６は、実施形態２に係る深部温度計測用プローブ２を示す断面図である。実施形態２に係る深部温度計測用プローブ２は、基本的には実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１と同様の構成を有するが、第１熱流路１１５の構成の仕方において実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１と異なる。
　図６に示すように、実施形態２に係る深部温度計測用プローブ２においては、貫通孔１５の内部に更に断熱紙３１が配されている。
　断熱紙３１は、空気の熱伝導率とほぼ同じ程度の熱伝導率を有する紙である。例えば、発泡した空気が含まれたシリカゲルでなる多孔質な粒（いわゆるシリカエアロゲル）が練り込まれたシートなどが挙げられる。貫通孔１５に配された空気層３０の中にこの断熱紙３１を詰めると、貫通孔１５の内部空間の全体的な熱抵抗値Ｒ１は空気の熱抵抗値とほぼ同じとなる。断熱紙３１を交互に折り返して波状にする、山谷の繰り返し状に折る、ランダムに丸める等、断熱紙３１を適宜立体的に形成して貫通孔１５の内部空間に詰めてもよい。
　第１熱流路１１５を構成している貫通孔１５の内部に断熱紙３１を配することで、断熱紙３１が貫通孔１５内部の空気の移動を妨げることが可能となり、貫通孔１５内部における対流を抑制することができる。これにより、第１熱流路１１５内の「対流」による熱の授受が抑制され、空気層３０及び断熱紙３１を介した「伝導」による直接的な熱の授受が主に行われることとなる。したがって、熱回路の上でも一層理想的な状態となり、更に高い精度で深部温度を計測することが可能となる。
　実施形態２に係る深部温度計測用プローブ２は、第１熱流路１１５の構成の仕方以外の構成においては、実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１と基本的に同様の構成を有する。そのため、深部温度計測用プローブ２は深部温度計測用プローブ１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
［実施形態３］
　図７は、実施形態３に係る深部温度計測用プローブ３を示す断面図である。実施形態３に係る深部温度計測用プローブ３は、基本的には実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１と同様の構成を有するが、基板１０の構成及び第１熱流路１１５の構成の仕方において実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１と異なる。
　図７に示すように、実施形態３に係る深部温度計測用プローブ３においては、基板１０はガラス基板で構成されており、貫通孔１５の内部は真空又は真空に近い状態３２になるよう構成されている。
　第１熱流路１１５を構成している貫通孔１５の内部を、真空又は真空に近い状態３２とすることで、空気層３０の場合に比べて更に熱伝導率を低くすることができ、つまり、一対の第１領域温度センサー２１，２２間の熱抵抗値Ｒ１を更に大きくすることができる。
　実施形態３に係る深部温度計測用プローブ３は、基板１０の構成及び第１熱流路１１５の構成の仕方以外の構成においては、実施形態１に係る深部温度計測用プローブ１と基本的に同様の構成を有する。そのため、深部温度計測用プローブ２は深部温度計測用プローブ１が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
［実施形態４］
　図８は、実施形態４に係る深部温度計測用プローブ４を説明するために示す図である。図８（ａ）は、図８（ｂ）のＤ－Ｄ断面を示す深部温度計測用プローブ４の断面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の矢印Ｃに沿って深部温度計測用プローブ４を視たときの平面図である。
　実施形態４に係る深部温度計測用プローブ４は、基本的には実施形態１，２，３に係る深部温度計測用プローブ１，２，３と同様の構成を有するが、第１熱流路１１５と第２熱流路１２５の間の熱干渉を抑制する構成となっている点において実施形態１，２，３に係る深部温度計測用プローブ１，２，３と異なる。
　図８に示すように、実施形態４に係る深部温度計測用プローブ４では、基板１０において、第１領域１１と第２領域１２との間に空気層４０が配置されている。空気層４０は、例えば図８に示すように基板１０の表面１０ａと裏面１０ｂとの間を貫通する貫通孔を形成し、かかる貫通孔に配された空気で構成してもよい。貫通孔は、図８に示すように温度センサーの横の領域の大半を貫通するような長穴として構成してもよい。
　実施形態４に係る深部温度計測用プローブ４はこのような構成になっているため、断熱体ともいえる空気層４０が、第１熱流路１１５が配されている第１領域１１と第２熱流路１２５が配されている第２領域１２との間の熱伝導をブロックすることができる。これにより、第１熱流路１１５と第２熱流路１２５との間の熱的干渉を小さくし、双方の熱流路の独立性を高めることができることから、更に高い精度での深部温度の計測が可能となる。
　実施形態４に係る深部温度計測用プローブ４は、第１熱流路１１５と第２熱流路１２５の間の熱干渉を抑制する構成となっている点以外の構成においては、実施形態１，２，３に係る深部温度計測用プローブ１，２，３と基本的に同様の構成を有する。そのため、深部温度計測用プローブ４は深部温度計測用プローブ１，２，３が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
　以上、本発明を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
（１）各実施形態において、第２熱流路１２５は、基板１０自体を活用して構成していた。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、基板１０には、第２領域温度センサー２３，２４の直下において該基板１０の表面１０ａと裏面１０ｂとの間を貫通する別の貫通孔１７を形成し、且つ、該別の貫通孔１７には金属３７が埋め込み、一対の第２領域温度センサー２３，２４の間が該金属３７を介して接続するように構成してもよい（変形例１）。
　なお、図９は、変形例１に係る深部温度計測用プローブ５を示す断面図である。
　金属３７としては例えば銅を採用することができる。銅の熱伝導率は403［W/(mK)］（但し0［℃］のとき）とされており、基板１０等を構成する部材に比べて桁違いに大きい。熱抵抗の観点でみると、金属３７は基板１０等を構成する部材に比べて桁違いに小さな熱抵抗値を持たせることができる。よって、金属３７が構成している第２熱流路１２５の熱抵抗値Ｒ２を格段に小さくすることができ、第１熱流路１１５の熱抵抗値Ｒ１との差を容易に確保することができる。
（２）各実施形態において、温度センサー２３，２４のサーマルパッド２９と配線パターン１３のランド１３ｂとの間は、はんだ５１によって接続されている例を示して説明を行った。しかしながら、本発明においてはこれに限定されるものではない。例えば、サーマルパッド２９と配線パターン１３のランド１３ｂとの間に「はんだ５１」を介挿せずに隙間（空気層）のみとして、電気的な接続がない構造としてもよい（図示を省略）。このような構造であっても、一対の第２領域温度センサー２３，２４の間での熱的な結合を行うこともできる。
（３）各実施形態では、温度センサー２１～２４としてＳＯＮパッケージのＩＣで実現した例で説明を行った。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１０（ａ）に示すように、温度センサー２１～２４をＷＬ－ＣＳＰ（Wafer level Chip Size Package）のＩＣで構成することもできる（変形例２）。また、図１０（ｂ）に示すように、ベアチップを直に基板１０に実装する形式で温度センサー２１～２４を構成することもできる（変形例３）。また、図示しないが温度センサーは熱電対等のＩＣ以外の温度センサーで構成してもかまわない。
（４）実施形態４に係る深部温度計測用プローブ４では、第１領域１１と第２領域１２との間を熱的に分離するため、基板１０の表面１０ａと裏面１０ｂとの間を貫通する「長穴状（平面視）」の貫通孔を形成する例（図８参照）で説明を行った。しかしながら本発明はこれに限定されるものではない。例えば図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、「長穴」ではなく「真円状（平面視）」で基板１０を貫通させたスポット的な貫通孔を複数並列させるような構成を採ることもできる（変形例４）。
　また、例えば図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）に示すように、基板１０の厚み方向において内部に空洞を形成し、かかる空洞に空気を配することによって空気層４０を構成することもできる（変形例５）。
　また、図１１に示すように、第１領域１１及び第２領域１２を構成している領域と温度センサー２５との間にも空気層４１を配してもよい。空気層４１は図のように温度センサー２５の横の領域の大半を貫通するような長穴で構成してもよい。
　第２領域１２からみると、図面平面視で、左側には空気層４０、右側には空気層４１、上側及び下側には大気８（空気層）が配されていることになる。同様に、第１領域１１からみると、図面平面視で、右側には空気層４０、左側、上側及び下側には大気８（空気層）が配されていることになる。すなわち第１領域１１及び／又は第２領域１２の周囲には空気層が配置されていることになる。
　上記のような構成を採れば、基板１０の表裏に配置された一対の温度センサー間の熱流束は、熱伝導率の低い空気層に覆われる／囲まれることになるため、熱流は平面視で横方向に向かうことができず、理想的な縦方向のみの熱流束となり、計測できる深部温度の精度はより向上する。さらに、温度センサーの周囲の領域をできるだけ覆う／切れ目なく囲むように（可能であれば４辺に）に長穴を形成すれば、さらに理想的な縦方向のみの熱流束となり、計測できる深部温度の精度は更に向上する。また、それぞれの空気層４０，４１には空気と熱伝導率がほぼ等しい断熱紙３１を配してもかまわない。
　なお、図１０は変形例２及び変形例３に係る深部温度計測用プローブ６，７を示す要部断面図である。図１１は、変形例４，５に係る深部温度計測用プローブ４’，４’’を説明するために示す図である。図１１（ａ）は深部温度計測用プローブ４’の平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＥ－Ｅ断面を示す深部温度計測用プローブ４’の断面図である。図１１（ｃ）は深部温度計測用プローブ４’’の平面図であり、図１１（ｄ）は図１１（ｃ）のＦ－Ｆ断面を示す深部温度計測用プローブ４’’の断面図である。
１，２，３，４，４'，４''，５，６，７…深部温度計測用プローブ、８…大気、９…被検体、９ａ…被検体表面、９ｂ…被検体中間部、９ｃ…被検体深部、１０…基板、１０ａ…（基板の）表面、１０ｂ…（基板の）裏面、１１…第１領域、１２…第２領域、１３…（広義の）配線パターン、１３ａ…（狭義の）配線パターン、１３ｂ…ランド、１３ｃ…端子、１５…貫通孔、１７…別の貫通孔、２１，２２…第１領域温度センサー、２３，２４…第２領域温度センサー、２５…温度センサー、２８…外部接続端子、２９…サーマルパッド、３０…空気層、３１…断熱紙、３２…真空又は真空に近い状態、３７…金属、４０，４１…空気層、５１…はんだ、１０９ａ…代用被検体の表面、１１０…第１熱流測定系、１１０ａ…第１熱流、１１５…第１熱流路、１２０…第２熱流測定系、１２０ａ…第２熱流、１２５…第２熱流路、１３０…ウォーターバス、１３１…温度センサー、１３３…アルミニウム桶、２００…温度測定部、２１０…深部温度推定部、２１１…プロセッサ、２１２…メモリ、２１４…入出力インターフェース、２１５…通信インターフェース、５００…深部温度計

 

Claims (12)

  1. 　被検体の深部の温度を計測する際に用いられる深部温度計測用プローブであって、
    　基板と、
    　前記基板の第１領域において、該基板を挟んで対向するようにして実装された一対の温度センサーである「一対の第１領域温度センサー」と、
    　前記基板の第２領域において、該基板を挟んで対向するようにして実装された一対の温度センサーである「一対の第２領域温度センサー」と、
    　を備え、
    　前記基板には、前記第１領域温度センサーの直下において該基板の表面と裏面との間を貫通する貫通孔が形成されており、前記一対の第１領域温度センサーの間が該貫通孔で接続されている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  2. 　請求項１に記載の深部温度計測用プローブにおいて、
    　前記貫通孔の内部には空気層が配されている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  3. 　請求項２に記載の深部温度計測用プローブにおいて、
    　前記貫通孔の内部には更に断熱紙が配されている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  4. 　請求項１に記載の深部温度計測用プローブにおいて、
    　前記基板はガラス基板で構成されており、
    　前記貫通孔の内部は真空又は真空に近い状態になっている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  5. 　請求項１～４のいずれかに記載の深部温度計測用プローブにおいて、
    　前記基板には、前記第２領域温度センサーの直下において該基板の表面と裏面との間を貫通する別の貫通孔が形成され、且つ、該別の貫通孔には金属が埋め込まれており、前記一対の第２領域温度センサーの間が該金属を介して接続されている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  6. 　請求項１～５のいずれかに記載の深部温度計測用プローブにおいて、
    　前記基板において、前記第１領域と前記第２領域との間に空気層が配置されている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  7. 　請求項１～６のいずれかに記載の深部温度計測用プローブにおいて、
    　前記基板において、前記第１領域及び／又は前記第２領域の周囲に空気層が配置されている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の深部温度計測用プローブにおいて、
    　前記基板において、前記第１領域及び前記第２領域を構成する領域に隣り合うようにして外気温度を計測する温度センサーが配置されている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  9. 　被検体の深部の温度を計測する際に用いられる深部温度計測用プローブであって、
    　板状の基板と、
    　前記基板の第１領域において該基板を挟んで対向するようにして実装された一対の温度センサーである「一対の第１領域温度センサー」、及び、前記第１領域の基板内に構成された第１熱流路を有し、前記被検体から流出する第１熱流を測定する第１熱流測定系と、
    　前記基板の第２領域において該基板を挟んで対向するようにして実装された一対の温度センサーである「一対の第２領域温度センサー」、及び、前記第２領域の基板内に構成された第２熱流路を有し、前記被検体から流出する第２熱流を測定する第２熱流測定系と、を備え、
    　前記基板には前記第１領域温度センサーの直下において該基板の表面と裏面との間を貫通する貫通孔が形成されており、前記第１熱流路が前記貫通孔の内部に配された空気層で構成されている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  10. 　請求項９に記載の深部温度計測用プローブにおいて、
    　前記貫通孔の内部には更に断熱紙が配されている、
    ことを特徴とする深部温度計測用プローブ。
  11. 　請求項１～１０のいずれかに記載の深部温度計測用プローブと、
    　前記深部温度計測用プローブの前記一対の第１領域温度センサー及び前記一対の第２領域温度センサーによって測定された各温度を用いて深部温度を推定する深部温度推定部と、を備えることを特徴とする深部温度計。
  12. 　請求項１１に記載の深部温度計において、
    　前記深部温度をＴＢとし、前記一対の第１領域温度センサーのうち前記被検体の側に配置されたセンサー、前記一対の第２領域温度センサーのうち前記被検体の側に配置されたセンサー、前記一対の第１領域温度センサーのうち前記被検体とは反対側に配置されたセンサー及び前記一対の第２領域温度センサーのうち前記被検体とは反対側に配置されたセンサーによって測定された各温度をそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４としたとき、
    　前記深部体温推定部は、
    　前記一対の第１領域温度センサー間の第１熱流路と前記一対の第２領域センサー間の第２熱流路の熱抵抗比Ｋについて、Ｋ＝[（ＴＢ－Ｔ２）（Ｔ１－Ｔ３）] ／[（ＴＢ－Ｔ１）（Ｔ２－Ｔ４）]の関係を用いて予め決定した前記熱抵抗比Ｋ、
    　並びに、前記被検体にプロービングすることによって測定された前記温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を、
    　ＴＢ＝Ｔ１＋（Ｔ１－Ｔ２）（Ｔ１－Ｔ３）／[Ｋ（Ｔ２－Ｔ４）－（Ｔ１－Ｔ３）］
    の関係に当てはめることによって前記深部温度ＴＢを推定するように構成されていることを特徴とする深部体温計。
     

     
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