体内水分計及びその制御方法
【課題】体内水分量と体温を容易に且つ同時に把握できる体内水分計及びその制御方法を提供する。
【解決手段】被検者の体表に検知面を押し当てることにより該被検者の水分量を計測する水分計は、筐体より突出する方向へ付勢された筒状部材と、検知面を形成するために、筒状部材の端面に配置された水分計測のための電極と、筒状部材の内側の空間に配置された赤外線センサとを有する。水分計の制御部は、筒状部材が、突出する方向とは反対の方向へ所定の押圧力で押されたことを検知したことに応じて、電極による水分量の測定と赤外線センサによる体温測定とを開始する。
【解決手段】被検者の体表に検知面を押し当てることにより該被検者の水分量を計測する水分計は、筐体より突出する方向へ付勢された筒状部材と、検知面を形成するために、筒状部材の端面に配置された水分計測のための電極と、筒状部材の内側の空間に配置された赤外線センサとを有する。水分計の制御部は、筒状部材が、突出する方向とは反対の方向へ所定の押圧力で押されたことを検知したことに応じて、電極による水分量の測定と赤外線センサによる体温測定とを開始する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の生体の水分を測定する体内水分計及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検者の生体の水分を測定することは重要である。生体における脱水症状は、生体中の水分が減少する病態であり、日常しばしば発現し、特に発汗や体温上昇により多くの水分が体内から体外に排出される運動時や気温の高い時に多く発現する症状である。
【０００３】
通常、生体中の水分が体重の３％以上失われた時点で体温調整の障害が起こると言われており、体温調整の障害は体温の上昇を引き起こし、体温の上昇は更なる生体中の水分の減少を引き起こすという悪循環に陥り、遂には熱中症と称される病態にまで至ってしまう。熱中症には、熱痙攣、熱疲労、熱射病等の病態があり、時には全身の臓器障害が起こることもあり、脱水症状を的確に把握することで、熱中症に至る危険を未然に回避できるようにすることが望まれる。
【０００４】
したがって、体内水分量を測定するとともに、体温を測定することにより、脱水症状の重篤度をより適切に把握できる。脱水症状を把握する装置としては、両手でハンドルを保持するような装置で人体インピータンスを測定し、その測定結果から水分量を算出するものが知られている（特許文献１）。また、体温を測定する構成としては、サーミスタを用いた予測式体温計（特許文献２）や、赤外線センサを利用した耳式体温計などの電子体温計（特許文献３）が知られている。被検者の体内水分量と体温を測定するには、これら体内水分計と電子体温計という別々の機器を用いて個別に計測するほかにすべはなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１８８４５号公報
【特許文献２】特開２０１１−０６９７９９号公報
【特許文献３】特開２００８−２４１３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
体表から体内水分量を測定しようとする場合には、外気の湿度の影響を受けにくい部位にての測定が必要で、口中または腋下の皮膚を介して測定を行うことが好ましい。特に、検査者が被検者の体内水分を測定しようとした場合には、腋下の皮膚を介した測定が現実的であると考えられる。また、体温の測定も腋の下で行なわれることが一般的である。このように腋下での水分量測定を実現しようとした場合、体内水分計の大きさや重量はより厳しく制限され、例えば特許文献１に記載されたような構造の体内水分計は利用できない。特許文献１に記載の体内水分計は、被検者自身が両手でハンドルを把持することが要求されるためである。また、特許文献１に記載された体内水分計の構造は、被検者以外の他人が容易に体内水分量を測定するという用途には向いておらず、乳幼児や意識障害に陥った被検者の体内水分量を測定することが困難である。
【０００７】
また、体内水分計に体温測定の機能を持たせようとした場合、サーミスタを用いた予測式の電子体温計の構成を用いることが考えられる。しかしながら、サーミスタを用いた予測式の電子体温計は体温測定に少なくとも２０秒程度の時間を要し、数秒で計測を完了する水分量の計測時間と同程度の時間で計測を終えることは、その熱伝導率の要因から困難である。また、水分計のセンサヘッドと、体温計の感熱部分である先端部の構造を併設することも困難である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、体内水分量と体温を測定するための構成を一体化することにより、容易に体内水分量と体温の両方を測定できる体内水分計及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の一態様による体内水分計は、以下の構成を備える。すなわち、
被検者の体表に検知面を押し当てることにより該被検者の水分量を計測する体内水分計であって、
筐体より突出する方向へ付勢された筒状部材と、
前記検知面を形成するために、前記筒状部材の端面に配置された水分計測のための電極と、
前記筒状部材の内側の空間に配置された赤外線センサと、
前記筒状部材が、前記付勢の方向とは反対の方向へ所定の押圧力で押されたことを検知したことに応じて、前記電極を用いた水分量の測定と前記赤外線センサを用いた体温測定とを開始する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、体内水分量と体温を測定するための構成を一体化することにより、容易に体内水分量と体温の両方を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態による、体温測定機能付きの体内水分計の外観を示す図である。
【図２】実施形態による体内水分計の水分量測定部、体温測定部の構成を示す模式図である。
【図３】体温測定部の検出素子収納体の構成を示す図である。
【図４】実施形態による体内水分計の機能構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態による体内水分計の測定回路を説明するブロック図である。
【図６】実施形態による体内水分計の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、実施形態による体温計測機能付体内水分計１００（以下、体内水分計１００）の外観の一例を示す図である。体内水分計１００は、被検者の体表に、端部に設けられた検知面を接触させ、端部において供給した電気信号に応じた物理量を検出することで被検者の体内の水分量を検出する。本実施形態の体内水分計１００では、被検者の腋の下に端部の検知面を押し当てて接触させ、物理量として被検者の静電容量を測定することにより、腋下の皮膚の湿り具合を検出し、体内の水分量を推定、検出する。また、端部には赤外線センサが配置されており、体内水分計１００は、水分量の測定と同時に体温も測定するように構成されている。なお、体内水分量を測定するために検出する物理量は静電容量に限られるものではなく、例えば、定電圧もしくは定電流を被検者に供給して測定されるインピーダンスを用いることもできる。
【００１４】
体内水分計１００において、本体部１０１は、各種ユーザインターフェースが配置される筐体を有し、その筐体の内部には体内水分量や体温を測定するための電子回路が収納される。ユーザインターフェースとしては、電源スイッチ１０２及び表示部１０３が備わっている。電源スイッチ１０２がオンされると後述の電源部４１１（図４）から体内水分計１００の各部への電源供給が開始され、体内水分計１００は動作状態となる。表示部１０３には、水分量の測定結果１３１が、体温の測定結果１３２とともに表示される。また、表示部１０３において、電池表示部１３３は、電池（図４の電源部４１１）の残量をユーザに報知する。また、無効な測定結果が得られた場合や測定エラーが検出された場合には、表示部１０３が“Ｅ”を表示してその旨をユーザに報知する。なお、水分量と体温とは、独立に測定エラーが検出され、報知される。
【００１５】
本体部１０１の端部１０４には、センサヘッド１１０が矢印１４１ａ、１４１ｂの方向にスライド可能に設けられている。センサヘッド１１０は、検知面１１１の皮膚への密着を保証する上での押し圧を確保するため、ばね等の弾性体１１４（図２（Ｂ）を参照）により、筐体から突出する方向、すなわち矢印１４１ａの方向へ、たとえば２００ｇ程度の付勢力で付勢されている。そして、センサヘッド１１０の検知面１１１が肌に押し当てられて、付勢力とは反対の方向への押圧力によりセンサヘッド１１０を矢印１４１ｂの方向へ所定量（例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ、本実施形態では５ｍｍ）移動させることで測定をスタートするようになっている。
【００１６】
例えば、ユーザが電源スイッチ１０２をオンして体内水分計１００を動作状態とし、センサヘッド１１０の検知面１１１を被検者の肌に所定負荷（例えば１００ｇｆ〜３００ｇｆ、さらに好ましくは１５０ｇｆ〜２５０ｇｆ、本実施形態では２００ｇｆ）で、所定時間以上（たとえば２秒以上）押し当てたことが検知されると、体内水分量の測定が開始されるようになっている。この仕組みにより、測定時におけるセンサヘッド１１０における検知面１１１の肌への密着の程度を一定にしている。
【００１７】
図２（Ａ）．図２（Ｂ）は、実施形態による体内水分計１００のセンサヘッド１１０の詳細を説明する図である。センサヘッド１１０は、筒形状の部材（以下、筒状部材）で構成されており、その筒状部材の端面が検知面１１１となっている。被検者との接触面である検知面１１１には、複数の電極２０１ａ〜２０１ｄ（以下、電極２０１と総称する）が敷設され、電極２０１を覆うように保護膜（不図示）が設けられている。なお、検知面１１１は平面形状であってもよいし、検知面１１１の全体が一つの凸状の曲面形状の一部であってもよい。凸状の曲面形状の例としては、球面（例えば半径１５ｍｍの球面）の一部とすることが挙げられる。
【００１８】
上述したように、センサヘッド１１０は、弾性体１１４により矢印１４１ａの方向へ付勢されている。また、センサヘッド１１０を構成する筒状部材の内側の空間１１２には検出素子収納体３００が固定されている。検出素子収納体３００は、冷接点温度を検出する温度検出素子（例えば、サーミスタ）と、温度測定部位（たとえば、腋の下の皮膚）から放射されて筒状部材の開口から取り込まれる赤外線を検出する赤外線検出素子（例えば、冷接点と温接点とからなるサーモパイル）と、を収納する。
【００１９】
図３は、検出素子収納体３００の一部を破断して示した外観斜視図である。図３に示すように、検出素子収納体３００は、取付け基部材３０３を備え、取付け基部材３０３上には、冷接点温度を検出する温度検出素子であるサーミスタ３０１と、体表の温度測定部位から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子３０２とが固定されている。
【００２０】
サーミスタ３０１は、サーモパイルの基準となる冷接点温度である絶対温度を検出できるように調整されている。また、雰囲気温度がサーミスタ３０１に伝達されるよう、取付け基部材３０３はアルミ材等の良熱伝導体により構成されており、かつ、サーミスタ３０１は、取付け面の表面積が大きくなるように取付け基部材３０３に固定されている。更に、サーミスタ３０１には、電極リード３０７が取付けられており、検出温度は電極リード３０７を介して出力される。
【００２１】
一方、赤外線ＩＲを検出する赤外線検出素子３０２は、相対温度を検出するように調整されている。本実施形態の体内水分計１００では、赤外線検出素子３０２として、熱電対型（サーモパイル型）の検出素子を用いている。このため、図３に示すように、取付け基部材３０３の台座３０３ｂ上に固定されるウエハ担体３０２ｃ上には、花弁状に形成された温接点３０２ａと、冷接点３０２ｂとが形成される。
【００２２】
各温接点３０２ａと冷接点３０２ｂとは異種金属から形成され、かつ直列に接続されており、取付け基部材３０３に対して絶縁状態で固定された電極リード３０８に向かってリード線が接続されている。なお、温接点３０２ａで囲まれる範囲Ｈは、赤外線を吸収しやすくするために黒色塗装されている。このような構成のもと、赤外線検出素子３０２では、各接点間において発生した起電力に基づいて、相対温度の検出を行う。そして、体内水分計１００では、被検者の体温を、温度検出素子により検出された検出温度に、赤外線検出素子により検出された検出温度を加えることで算出する。なお、この算出処理の詳細については、例えば特開平１１−１２３１７９号公報に詳しく記載されているので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２３】
更に、検出素子収納体３００は、２つの検出素子を囲い込むように形成された筒状の容器部材３０５を備え、容器部材３０５は、外周面３０５ａと、孔３０４を有する天井面とから構成される。容器部材３０５も取付け基部材３０３と同様にアルミ材、ステンレス材等の良熱伝導体から形成されており、外気温度がサーミスタ３０１に伝達されやすい構成となっている。また、孔３０４には赤外線を透過させるセラミック素材からなる窓部材３０６が固定されている。
【００２４】
なお、図３に示す検出素子収納体３００の場合、取付け基部材３０３にはその縁部から半径方向に向かって外側鍔部３０３ａが延設されている。この外側鍔部３０３ａを本体部１０１から延びるリブ１１３によって固定することにより、検出素子収納体３００は、筒状のセンサヘッド１１０の内側の空間１１２内に保持されることとなる。また、センサヘッド１１０が筐体内部へ（図１の矢印１４１ｂの方向へ）押し切られた場合でも、検出素子収納体３００の窓部材３０６が検知面１１１よりも突出しないように配置されている。
【００２５】
図４は、実施形態の体内水分計１００の機能構成例を示すブロック図である。図４において、制御部４０１は、ＣＰＵ４０２、メモリ４０３を有し、ＣＰＵ４０２はメモリ４０３に格納されているプログラムを実行することにより、体内水分計１００における種々の制御を実行する。例えば、ＣＰＵ４０２は、図６のフローチャートにより後述する水分量および体温を測定するための制御、表示部１０３の表示制御、ブザー４２２やＬＥＤランプ４２３の駆動制御、などを実行する。メモリ４０３は、不揮発性メモリと揮発性メモリを含み、不揮発性メモリはプログラムメモリとして、揮発性メモリはＣＰＵ４０２の作業メモリとして利用される。
【００２６】
電源部４１１は、交換が可能なバッテリー、或いは充電が可能なバッテリーを有し、体内水分計１００の各部へ電源を供給する。電圧レギュレータ４１２は、制御部４０１等へ一定電圧（例えば、２．３Ｖ）を供給する。電池残量検出部４１３は、電源部４１１から供給される電圧値に基づいて、電池の残量を検出し、その検出結果を制御部４０１に通知する。制御部４０１は、電池残量検出部４１３からの電池残量検出信号に基づいて、電池表示部１３３の表示を制御する。
【００２７】
電源スイッチ１０２が押下されると、各部への電源部４１１からの電力供給が開始される。そして、制御部４０１は、電源スイッチ１０２のユーザによる押下が１秒以上継続したことを検出すると、電源部４１１からの各部への電源供給を維持させ、体内水分計１００を動作状態とする。上述したように、測定スイッチ４１４は、センサヘッド１１０が矢印１４１ｂの方向へ所定量以上押されるとオン状態になる。制御部４０１は、測定スイッチ４１４のオン状態が所定時間（例えば２秒）継続すると、水分量の測定を開始する。なお、電源部４１１の消耗を防止するために、体内水分計１００が動作状態になってから５分経過しても測定開始とならない場合は、制御部４０１は自動的に体内水分計１００を電源オフの状態へ移行する。
【００２８】
測定回路４２１ａから４２１ｄは、それぞれ、センサヘッド１１０に配置された電極２０１ａから２０１ｄへと接続され、独立して静電容量を測定する。図５は、測定回路４２１の構成例を示す図である。オペアンプ５０１，５０２、抵抗５０３，５０４、被検体容量５１０によりＣＲ発振回路が形成される。被検体容量５１０によって出力信号５０５の発振周波数が変化するので、制御部４０１は、出力信号５０５の周波数を測定することにより、被検体容量５１０を推定する。なお、本実施形態の電極２０１は、例えば、２つのくし型電極が、それぞれのくし歯が互い違いに並ぶように配置されているものとするが、これに限られるものではない。
【００２９】
図４に戻り、表示部１０３は、図１で説明したような表示を制御部４０１の制御下で行なう。ブザー４２２は、センサヘッド１１０の押下による測定の開始や、体内水分量の測定が完了した際に鳴動し、測定の開始や完了をユーザに通知する。ＬＥＤランプ４２３もブザー４２２と同様の通知を行う。すなわち、ＬＥＤランプ４２３は、センサヘッド１１０の押下による測定の開始や、体内水分量の測定が完了した際に点灯し、測定の開始や完了をユーザに通知する。計時部４２４は、電源がオフの状態であっても電源部４１１からの電源供給を受けて動作し、動作状態においては時刻を制御部４０１に通知する。
【００３０】
また、検出素子収納体３００に内蔵されたサーミスタ３０１は、電極リード３０７を介して実装基板上の検出部４３２に接続されている。検出部４３２はサーミスタ３０１の抵抗変化を電圧変化として検出し、サーミスタ３０１周囲の温度を示す電気信号を生成する。検出部４３２で生成された電気信号は、制御部４０１に内蔵されたＡ／Ｄコンバータ（不図示）でデジタル信号に変換され、制御部４０１にて用いられる。また、赤外線ＩＲを検出する赤外線検出素子３０２は、電極リード３０８を介して実装基板上の増幅部４３１に接続される。増幅部４３１は、赤外線検出素子３０２からの検出信号を増幅する。増幅部４３１で増幅された検出信号は、制御部４０１に内蔵されたＡ／Ｄコンバータ（不図示）でデジタル信号に変換され、制御部４０１にて用いられる。
【００３１】
以上のような構成を備えた、本実施形態の体内水分計１００の動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。本実施形態の体内水分計１００では、腋の下において、体内水分量と体温とを、同時に且つ短時間に測定することができる。
【００３２】
ステップＳ６０１において、制御部４０１は、測定開始の指示を検出する。本例では、制御部４０１が測定スイッチ４１４の状態を監視し、測定スイッチ４１４のオン状態が２秒以上継続した場合に測定開始の指示を検出したと判定する。制御部４０１は、測定開始の指示を検出すると、ステップＳ６０２において、測定回路４２１ａ〜４２１ｄのそれぞれからの発振信号の周波数を測定することにより、電極２０１の各々からの静電容量を得る。ステップＳ６０３において、制御部４０１は、電極２０１の各々から得られた静電容量から被検者の体内水分量を算出する。制御部４０１は、こうして算出された４つの水分量のうち最大のものを測定結果として採用する。
【００３３】
本実施形態の体内水分計１００は、上記水分量の測定と並行して体温の測定を行なう。すなわち、ステップＳ６０４、Ｓ６０５において、制御部４０１は、体温測定を実行する。すなわち、制御部４０１は、所定の期間（たとえば、５秒）にわたり、所定のサンプリング間隔（例えば１００ｍｍＳ）でもってサーミスタ３０１及び赤外線検出素子３０２において温度を検出し（この場合、５０個の計測温度値が得られる）、これをメモリ４０３に一次的に保持する（Ｓ６０４）。例えば、５秒間にわたって１００ｍｍＳのサンプリング間隔で温度を検出すると、５０個の計測温度値が得られる。制御部４０１は、これらの計測温度値から体温の測定結果を得る（Ｓ６０５）。こうして、赤外線を用いた温度計測による体温計が実現される。なお、体温の測定結果としては、たとえば、
・得られた複数の計測温度値のすべての値の平均値を用いる、
・水分計測を完了する直前の所定数の計測温度値の平均値を用いる、
・統計的手法により極端に外れた値を排除して平均値を求める、
など、各種の手法が挙げられる。
【００３４】
ステップＳ６０６において、制御部４０１は、以上のようにして取得した水分量と体温を表示部１０３に表示する。なお、図１では体温と水分量が同時に表示された例を示しているが、これに限られるものではない。例えば、体温と水分量を交互に表示するようにしてもよいし、所定のスイッチ操作に応じて体温表示と水分量表示を切り替えるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、４つの電極２０１を検知面１１１に設けたが、電極２０１の数はこれに限られるものではない。例えば、１つの電極２０１を設けてもよいし、２つ以上の電極２０１を設けてもよい。なお、１つの電極を設けた場合は、当該電極により得られた水分量を測定結果とすることになる。また、４つの電極２０１を設けた場合、すべての電極により得られた水分量を平均するか、最大、最小の水分量を除いて平均化するようにしてもよい。
【００３６】
また、筒状のセンサヘッド１１０は、断面が矩形の筒としているが、これに限られるものではなく、その形状は適宜選択し得るものである。本実施形態では、このような筒状部材をセンサヘッド１１０として用い、その内部の空間に赤外線センサ（検出素子収納体３００）を収容している。そのため、水分計測のために検知面１１１を腋の下の皮膚に押し当てることで赤外線センサが配置された空間が外部より閉鎖され、外乱光等の侵入が防止される。また、検知面１１１が押し当てられた体表の部分も外気から遮断されるので、環境温度の影響を受けにくくなる。そのため、赤外線センサによる温度計測をより安定して行うことができ、体温測定の精度が向上する。なお、ステップＳ６０１で測定開始と判定されて体内水分量と体温の測定が開始された場合に、測定中であることを示すようにＬＥＤランプ４２３を点灯するようにしてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、ステップＳ６０１において測定スイッチ４１４のＯＮを検出することで体温の測定と体内水分量の測定を開始するが、これに限られるものではない。例えば、測定スイッチ４１４のＯＮを検出した後、電極２０１ａ〜２０１ｄのすべてから得られる信号が所定レベルを超えている場合に、体温の測定と体内水分量の測定を開始するようにしてもよい。このような手順によれば、センサヘッド１１０の端部に配置された電極を接触検出に流用することになり、検知面１１１の全域が体表と接触あるいは密着していることを確認してから体温や体内水分量の計測を開始できる。すなわち、より確実に、筒状のセンサヘッド１１０で密閉状態を形成して体温測定を開始できるので、体温測定の精度をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１００：体内水分計 １０１：本体部 １０２：電源スイッチ １０３：表示部 １１０センサ部 １１０：センサヘッド １１１：検知面 ２０２：ＣＰＵ ２０３：メモリ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の生体の水分を測定する体内水分計及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検者の生体の水分を測定することは重要である。生体における脱水症状は、生体中の水分が減少する病態であり、日常しばしば発現し、特に発汗や体温上昇により多くの水分が体内から体外に排出される運動時や気温の高い時に多く発現する症状である。
【０００３】
通常、生体中の水分が体重の３％以上失われた時点で体温調整の障害が起こると言われており、体温調整の障害は体温の上昇を引き起こし、体温の上昇は更なる生体中の水分の減少を引き起こすという悪循環に陥り、遂には熱中症と称される病態にまで至ってしまう。熱中症には、熱痙攣、熱疲労、熱射病等の病態があり、時には全身の臓器障害が起こることもあり、脱水症状を的確に把握することで、熱中症に至る危険を未然に回避できるようにすることが望まれる。
【０００４】
したがって、体内水分量を測定するとともに、体温を測定することにより、脱水症状の重篤度をより適切に把握できる。脱水症状を把握する装置としては、両手でハンドルを保持するような装置で人体インピータンスを測定し、その測定結果から水分量を算出するものが知られている（特許文献１）。また、体温を測定する構成としては、サーミスタを用いた予測式体温計（特許文献２）や、赤外線センサを利用した耳式体温計などの電子体温計（特許文献３）が知られている。被検者の体内水分量と体温を測定するには、これら体内水分計と電子体温計という別々の機器を用いて個別に計測するほかにすべはなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１８８４５号公報
【特許文献２】特開２０１１−０６９７９９号公報
【特許文献３】特開２００８−２４１３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
体表から体内水分量を測定しようとする場合には、外気の湿度の影響を受けにくい部位にての測定が必要で、口中または腋下の皮膚を介して測定を行うことが好ましい。特に、検査者が被検者の体内水分を測定しようとした場合には、腋下の皮膚を介した測定が現実的であると考えられる。また、体温の測定も腋の下で行なわれることが一般的である。このように腋下での水分量測定を実現しようとした場合、体内水分計の大きさや重量はより厳しく制限され、例えば特許文献１に記載されたような構造の体内水分計は利用できない。特許文献１に記載の体内水分計は、被検者自身が両手でハンドルを把持することが要求されるためである。また、特許文献１に記載された体内水分計の構造は、被検者以外の他人が容易に体内水分量を測定するという用途には向いておらず、乳幼児や意識障害に陥った被検者の体内水分量を測定することが困難である。
【０００７】
また、体内水分計に体温測定の機能を持たせようとした場合、サーミスタを用いた予測式の電子体温計の構成を用いることが考えられる。しかしながら、サーミスタを用いた予測式の電子体温計は体温測定に少なくとも２０秒程度の時間を要し、数秒で計測を完了する水分量の計測時間と同程度の時間で計測を終えることは、その熱伝導率の要因から困難である。また、水分計のセンサヘッドと、体温計の感熱部分である先端部の構造を併設することも困難である。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、体内水分量と体温を測定するための構成を一体化することにより、容易に体内水分量と体温の両方を測定できる体内水分計及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明の一態様による体内水分計は、以下の構成を備える。すなわち、
被検者の体表に検知面を押し当てることにより該被検者の水分量を計測する体内水分計であって、
筐体より突出する方向へ付勢された筒状部材と、
前記検知面を形成するために、前記筒状部材の端面に配置された水分計測のための電極と、
前記筒状部材の内側の空間に配置された赤外線センサと、
前記筒状部材が、前記付勢の方向とは反対の方向へ所定の押圧力で押されたことを検知したことに応じて、前記電極を用いた水分量の測定と前記赤外線センサを用いた体温測定とを開始する制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、体内水分量と体温を測定するための構成を一体化することにより、容易に体内水分量と体温の両方を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態による、体温測定機能付きの体内水分計の外観を示す図である。
【図２】実施形態による体内水分計の水分量測定部、体温測定部の構成を示す模式図である。
【図３】体温測定部の検出素子収納体の構成を示す図である。
【図４】実施形態による体内水分計の機能構成を示すブロック図である。
【図５】実施形態による体内水分計の測定回路を説明するブロック図である。
【図６】実施形態による体内水分計の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１３】
図１は、実施形態による体温計測機能付体内水分計１００（以下、体内水分計１００）の外観の一例を示す図である。体内水分計１００は、被検者の体表に、端部に設けられた検知面を接触させ、端部において供給した電気信号に応じた物理量を検出することで被検者の体内の水分量を検出する。本実施形態の体内水分計１００では、被検者の腋の下に端部の検知面を押し当てて接触させ、物理量として被検者の静電容量を測定することにより、腋下の皮膚の湿り具合を検出し、体内の水分量を推定、検出する。また、端部には赤外線センサが配置されており、体内水分計１００は、水分量の測定と同時に体温も測定するように構成されている。なお、体内水分量を測定するために検出する物理量は静電容量に限られるものではなく、例えば、定電圧もしくは定電流を被検者に供給して測定されるインピーダンスを用いることもできる。
【００１４】
体内水分計１００において、本体部１０１は、各種ユーザインターフェースが配置される筐体を有し、その筐体の内部には体内水分量や体温を測定するための電子回路が収納される。ユーザインターフェースとしては、電源スイッチ１０２及び表示部１０３が備わっている。電源スイッチ１０２がオンされると後述の電源部４１１（図４）から体内水分計１００の各部への電源供給が開始され、体内水分計１００は動作状態となる。表示部１０３には、水分量の測定結果１３１が、体温の測定結果１３２とともに表示される。また、表示部１０３において、電池表示部１３３は、電池（図４の電源部４１１）の残量をユーザに報知する。また、無効な測定結果が得られた場合や測定エラーが検出された場合には、表示部１０３が“Ｅ”を表示してその旨をユーザに報知する。なお、水分量と体温とは、独立に測定エラーが検出され、報知される。
【００１５】
本体部１０１の端部１０４には、センサヘッド１１０が矢印１４１ａ、１４１ｂの方向にスライド可能に設けられている。センサヘッド１１０は、検知面１１１の皮膚への密着を保証する上での押し圧を確保するため、ばね等の弾性体１１４（図２（Ｂ）を参照）により、筐体から突出する方向、すなわち矢印１４１ａの方向へ、たとえば２００ｇ程度の付勢力で付勢されている。そして、センサヘッド１１０の検知面１１１が肌に押し当てられて、付勢力とは反対の方向への押圧力によりセンサヘッド１１０を矢印１４１ｂの方向へ所定量（例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ、本実施形態では５ｍｍ）移動させることで測定をスタートするようになっている。
【００１６】
例えば、ユーザが電源スイッチ１０２をオンして体内水分計１００を動作状態とし、センサヘッド１１０の検知面１１１を被検者の肌に所定負荷（例えば１００ｇｆ〜３００ｇｆ、さらに好ましくは１５０ｇｆ〜２５０ｇｆ、本実施形態では２００ｇｆ）で、所定時間以上（たとえば２秒以上）押し当てたことが検知されると、体内水分量の測定が開始されるようになっている。この仕組みにより、測定時におけるセンサヘッド１１０における検知面１１１の肌への密着の程度を一定にしている。
【００１７】
図２（Ａ）．図２（Ｂ）は、実施形態による体内水分計１００のセンサヘッド１１０の詳細を説明する図である。センサヘッド１１０は、筒形状の部材（以下、筒状部材）で構成されており、その筒状部材の端面が検知面１１１となっている。被検者との接触面である検知面１１１には、複数の電極２０１ａ〜２０１ｄ（以下、電極２０１と総称する）が敷設され、電極２０１を覆うように保護膜（不図示）が設けられている。なお、検知面１１１は平面形状であってもよいし、検知面１１１の全体が一つの凸状の曲面形状の一部であってもよい。凸状の曲面形状の例としては、球面（例えば半径１５ｍｍの球面）の一部とすることが挙げられる。
【００１８】
上述したように、センサヘッド１１０は、弾性体１１４により矢印１４１ａの方向へ付勢されている。また、センサヘッド１１０を構成する筒状部材の内側の空間１１２には検出素子収納体３００が固定されている。検出素子収納体３００は、冷接点温度を検出する温度検出素子（例えば、サーミスタ）と、温度測定部位（たとえば、腋の下の皮膚）から放射されて筒状部材の開口から取り込まれる赤外線を検出する赤外線検出素子（例えば、冷接点と温接点とからなるサーモパイル）と、を収納する。
【００１９】
図３は、検出素子収納体３００の一部を破断して示した外観斜視図である。図３に示すように、検出素子収納体３００は、取付け基部材３０３を備え、取付け基部材３０３上には、冷接点温度を検出する温度検出素子であるサーミスタ３０１と、体表の温度測定部位から放射される赤外線を検出する赤外線検出素子３０２とが固定されている。
【００２０】
サーミスタ３０１は、サーモパイルの基準となる冷接点温度である絶対温度を検出できるように調整されている。また、雰囲気温度がサーミスタ３０１に伝達されるよう、取付け基部材３０３はアルミ材等の良熱伝導体により構成されており、かつ、サーミスタ３０１は、取付け面の表面積が大きくなるように取付け基部材３０３に固定されている。更に、サーミスタ３０１には、電極リード３０７が取付けられており、検出温度は電極リード３０７を介して出力される。
【００２１】
一方、赤外線ＩＲを検出する赤外線検出素子３０２は、相対温度を検出するように調整されている。本実施形態の体内水分計１００では、赤外線検出素子３０２として、熱電対型（サーモパイル型）の検出素子を用いている。このため、図３に示すように、取付け基部材３０３の台座３０３ｂ上に固定されるウエハ担体３０２ｃ上には、花弁状に形成された温接点３０２ａと、冷接点３０２ｂとが形成される。
【００２２】
各温接点３０２ａと冷接点３０２ｂとは異種金属から形成され、かつ直列に接続されており、取付け基部材３０３に対して絶縁状態で固定された電極リード３０８に向かってリード線が接続されている。なお、温接点３０２ａで囲まれる範囲Ｈは、赤外線を吸収しやすくするために黒色塗装されている。このような構成のもと、赤外線検出素子３０２では、各接点間において発生した起電力に基づいて、相対温度の検出を行う。そして、体内水分計１００では、被検者の体温を、温度検出素子により検出された検出温度に、赤外線検出素子により検出された検出温度を加えることで算出する。なお、この算出処理の詳細については、例えば特開平１１−１２３１７９号公報に詳しく記載されているので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００２３】
更に、検出素子収納体３００は、２つの検出素子を囲い込むように形成された筒状の容器部材３０５を備え、容器部材３０５は、外周面３０５ａと、孔３０４を有する天井面とから構成される。容器部材３０５も取付け基部材３０３と同様にアルミ材、ステンレス材等の良熱伝導体から形成されており、外気温度がサーミスタ３０１に伝達されやすい構成となっている。また、孔３０４には赤外線を透過させるセラミック素材からなる窓部材３０６が固定されている。
【００２４】
なお、図３に示す検出素子収納体３００の場合、取付け基部材３０３にはその縁部から半径方向に向かって外側鍔部３０３ａが延設されている。この外側鍔部３０３ａを本体部１０１から延びるリブ１１３によって固定することにより、検出素子収納体３００は、筒状のセンサヘッド１１０の内側の空間１１２内に保持されることとなる。また、センサヘッド１１０が筐体内部へ（図１の矢印１４１ｂの方向へ）押し切られた場合でも、検出素子収納体３００の窓部材３０６が検知面１１１よりも突出しないように配置されている。
【００２５】
図４は、実施形態の体内水分計１００の機能構成例を示すブロック図である。図４において、制御部４０１は、ＣＰＵ４０２、メモリ４０３を有し、ＣＰＵ４０２はメモリ４０３に格納されているプログラムを実行することにより、体内水分計１００における種々の制御を実行する。例えば、ＣＰＵ４０２は、図６のフローチャートにより後述する水分量および体温を測定するための制御、表示部１０３の表示制御、ブザー４２２やＬＥＤランプ４２３の駆動制御、などを実行する。メモリ４０３は、不揮発性メモリと揮発性メモリを含み、不揮発性メモリはプログラムメモリとして、揮発性メモリはＣＰＵ４０２の作業メモリとして利用される。
【００２６】
電源部４１１は、交換が可能なバッテリー、或いは充電が可能なバッテリーを有し、体内水分計１００の各部へ電源を供給する。電圧レギュレータ４１２は、制御部４０１等へ一定電圧（例えば、２．３Ｖ）を供給する。電池残量検出部４１３は、電源部４１１から供給される電圧値に基づいて、電池の残量を検出し、その検出結果を制御部４０１に通知する。制御部４０１は、電池残量検出部４１３からの電池残量検出信号に基づいて、電池表示部１３３の表示を制御する。
【００２７】
電源スイッチ１０２が押下されると、各部への電源部４１１からの電力供給が開始される。そして、制御部４０１は、電源スイッチ１０２のユーザによる押下が１秒以上継続したことを検出すると、電源部４１１からの各部への電源供給を維持させ、体内水分計１００を動作状態とする。上述したように、測定スイッチ４１４は、センサヘッド１１０が矢印１４１ｂの方向へ所定量以上押されるとオン状態になる。制御部４０１は、測定スイッチ４１４のオン状態が所定時間（例えば２秒）継続すると、水分量の測定を開始する。なお、電源部４１１の消耗を防止するために、体内水分計１００が動作状態になってから５分経過しても測定開始とならない場合は、制御部４０１は自動的に体内水分計１００を電源オフの状態へ移行する。
【００２８】
測定回路４２１ａから４２１ｄは、それぞれ、センサヘッド１１０に配置された電極２０１ａから２０１ｄへと接続され、独立して静電容量を測定する。図５は、測定回路４２１の構成例を示す図である。オペアンプ５０１，５０２、抵抗５０３，５０４、被検体容量５１０によりＣＲ発振回路が形成される。被検体容量５１０によって出力信号５０５の発振周波数が変化するので、制御部４０１は、出力信号５０５の周波数を測定することにより、被検体容量５１０を推定する。なお、本実施形態の電極２０１は、例えば、２つのくし型電極が、それぞれのくし歯が互い違いに並ぶように配置されているものとするが、これに限られるものではない。
【００２９】
図４に戻り、表示部１０３は、図１で説明したような表示を制御部４０１の制御下で行なう。ブザー４２２は、センサヘッド１１０の押下による測定の開始や、体内水分量の測定が完了した際に鳴動し、測定の開始や完了をユーザに通知する。ＬＥＤランプ４２３もブザー４２２と同様の通知を行う。すなわち、ＬＥＤランプ４２３は、センサヘッド１１０の押下による測定の開始や、体内水分量の測定が完了した際に点灯し、測定の開始や完了をユーザに通知する。計時部４２４は、電源がオフの状態であっても電源部４１１からの電源供給を受けて動作し、動作状態においては時刻を制御部４０１に通知する。
【００３０】
また、検出素子収納体３００に内蔵されたサーミスタ３０１は、電極リード３０７を介して実装基板上の検出部４３２に接続されている。検出部４３２はサーミスタ３０１の抵抗変化を電圧変化として検出し、サーミスタ３０１周囲の温度を示す電気信号を生成する。検出部４３２で生成された電気信号は、制御部４０１に内蔵されたＡ／Ｄコンバータ（不図示）でデジタル信号に変換され、制御部４０１にて用いられる。また、赤外線ＩＲを検出する赤外線検出素子３０２は、電極リード３０８を介して実装基板上の増幅部４３１に接続される。増幅部４３１は、赤外線検出素子３０２からの検出信号を増幅する。増幅部４３１で増幅された検出信号は、制御部４０１に内蔵されたＡ／Ｄコンバータ（不図示）でデジタル信号に変換され、制御部４０１にて用いられる。
【００３１】
以上のような構成を備えた、本実施形態の体内水分計１００の動作を、図６のフローチャートを参照して説明する。本実施形態の体内水分計１００では、腋の下において、体内水分量と体温とを、同時に且つ短時間に測定することができる。
【００３２】
ステップＳ６０１において、制御部４０１は、測定開始の指示を検出する。本例では、制御部４０１が測定スイッチ４１４の状態を監視し、測定スイッチ４１４のオン状態が２秒以上継続した場合に測定開始の指示を検出したと判定する。制御部４０１は、測定開始の指示を検出すると、ステップＳ６０２において、測定回路４２１ａ〜４２１ｄのそれぞれからの発振信号の周波数を測定することにより、電極２０１の各々からの静電容量を得る。ステップＳ６０３において、制御部４０１は、電極２０１の各々から得られた静電容量から被検者の体内水分量を算出する。制御部４０１は、こうして算出された４つの水分量のうち最大のものを測定結果として採用する。
【００３３】
本実施形態の体内水分計１００は、上記水分量の測定と並行して体温の測定を行なう。すなわち、ステップＳ６０４、Ｓ６０５において、制御部４０１は、体温測定を実行する。すなわち、制御部４０１は、所定の期間（たとえば、５秒）にわたり、所定のサンプリング間隔（例えば１００ｍｍＳ）でもってサーミスタ３０１及び赤外線検出素子３０２において温度を検出し（この場合、５０個の計測温度値が得られる）、これをメモリ４０３に一次的に保持する（Ｓ６０４）。例えば、５秒間にわたって１００ｍｍＳのサンプリング間隔で温度を検出すると、５０個の計測温度値が得られる。制御部４０１は、これらの計測温度値から体温の測定結果を得る（Ｓ６０５）。こうして、赤外線を用いた温度計測による体温計が実現される。なお、体温の測定結果としては、たとえば、
・得られた複数の計測温度値のすべての値の平均値を用いる、
・水分計測を完了する直前の所定数の計測温度値の平均値を用いる、
・統計的手法により極端に外れた値を排除して平均値を求める、
など、各種の手法が挙げられる。
【００３４】
ステップＳ６０６において、制御部４０１は、以上のようにして取得した水分量と体温を表示部１０３に表示する。なお、図１では体温と水分量が同時に表示された例を示しているが、これに限られるものではない。例えば、体温と水分量を交互に表示するようにしてもよいし、所定のスイッチ操作に応じて体温表示と水分量表示を切り替えるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、４つの電極２０１を検知面１１１に設けたが、電極２０１の数はこれに限られるものではない。例えば、１つの電極２０１を設けてもよいし、２つ以上の電極２０１を設けてもよい。なお、１つの電極を設けた場合は、当該電極により得られた水分量を測定結果とすることになる。また、４つの電極２０１を設けた場合、すべての電極により得られた水分量を平均するか、最大、最小の水分量を除いて平均化するようにしてもよい。
【００３６】
また、筒状のセンサヘッド１１０は、断面が矩形の筒としているが、これに限られるものではなく、その形状は適宜選択し得るものである。本実施形態では、このような筒状部材をセンサヘッド１１０として用い、その内部の空間に赤外線センサ（検出素子収納体３００）を収容している。そのため、水分計測のために検知面１１１を腋の下の皮膚に押し当てることで赤外線センサが配置された空間が外部より閉鎖され、外乱光等の侵入が防止される。また、検知面１１１が押し当てられた体表の部分も外気から遮断されるので、環境温度の影響を受けにくくなる。そのため、赤外線センサによる温度計測をより安定して行うことができ、体温測定の精度が向上する。なお、ステップＳ６０１で測定開始と判定されて体内水分量と体温の測定が開始された場合に、測定中であることを示すようにＬＥＤランプ４２３を点灯するようにしてもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、ステップＳ６０１において測定スイッチ４１４のＯＮを検出することで体温の測定と体内水分量の測定を開始するが、これに限られるものではない。例えば、測定スイッチ４１４のＯＮを検出した後、電極２０１ａ〜２０１ｄのすべてから得られる信号が所定レベルを超えている場合に、体温の測定と体内水分量の測定を開始するようにしてもよい。このような手順によれば、センサヘッド１１０の端部に配置された電極を接触検出に流用することになり、検知面１１１の全域が体表と接触あるいは密着していることを確認してから体温や体内水分量の計測を開始できる。すなわち、より確実に、筒状のセンサヘッド１１０で密閉状態を形成して体温測定を開始できるので、体温測定の精度をより向上させることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１００：体内水分計 １０１：本体部 １０２：電源スイッチ １０３：表示部 １１０センサ部 １１０：センサヘッド １１１：検知面 ２０２：ＣＰＵ ２０３：メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者の体表に検知面を押し当てることにより該被検者の水分量を計測する体内水分計であって、
筐体より突出する方向へ付勢された筒状部材と、
前記検知面を形成するために、前記筒状部材の端面に配置された水分計測のための電極と、
前記筒状部材の内側の空間に配置された赤外線センサと、
前記筒状部材が、前記付勢の方向とは反対の方向へ所定の押圧力で押されたことを検知したことに応じて、前記電極を用いた水分量の測定と前記赤外線センサを用いた体温測定とを開始する制御手段と、を備えることを特徴とする体内水分計。
【請求項２】
前記端面には、複数の前記電極が配置され、
前記制御手段は、それぞれの電極を用いて独立に水分量を測定し、最も多い水分量を測定結果とする、ことを特徴とする請求項１に記載の体内水分計。
【請求項３】
前記制御手段は、前記赤外線センサにより複数の温度値を取得し、該複数の温度値に基づいて前記被検者の体温を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の体内水分計。
【請求項４】
前記端面には、複数の前記電極が配置され、
前記制御手段は、更に、すべての前記電極から得られる信号が所定のレベルを超えていることを確認した場合に、前記電極による水分量の測定と前記赤外線センサによる体温測定とを開始する、ことを特徴とする請求項２に記載の体内水分計。
【請求項５】
筐体より突出する方向へ付勢された筒状部材と、
検知面を形成するために、前記筒状部材の端面に配置された水分計測のための電極と、
前記筒状部材の内側の空間に配置された赤外線センサと、を備え、
被検者の体表に検知面を押し当てることにより該被検者の水分量を計測する体内水分計の制御方法であって、
前記筒状部材が、前記付勢の方向とは反対の方向へ所定の押圧力で押されたことを検知する検知工程と、
前記検知工程により前記所定の押圧力で押されたことを検知したことに応じて、前記電極を用いた水分量の測定と前記赤外線センサを用いた体温測定とを開始する制御工程と、を有することを特徴とする水分計の制御方法。
【請求項１】
被検者の体表に検知面を押し当てることにより該被検者の水分量を計測する体内水分計であって、
筐体より突出する方向へ付勢された筒状部材と、
前記検知面を形成するために、前記筒状部材の端面に配置された水分計測のための電極と、
前記筒状部材の内側の空間に配置された赤外線センサと、
前記筒状部材が、前記付勢の方向とは反対の方向へ所定の押圧力で押されたことを検知したことに応じて、前記電極を用いた水分量の測定と前記赤外線センサを用いた体温測定とを開始する制御手段と、を備えることを特徴とする体内水分計。
【請求項２】
前記端面には、複数の前記電極が配置され、
前記制御手段は、それぞれの電極を用いて独立に水分量を測定し、最も多い水分量を測定結果とする、ことを特徴とする請求項１に記載の体内水分計。
【請求項３】
前記制御手段は、前記赤外線センサにより複数の温度値を取得し、該複数の温度値に基づいて前記被検者の体温を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の体内水分計。
【請求項４】
前記端面には、複数の前記電極が配置され、
前記制御手段は、更に、すべての前記電極から得られる信号が所定のレベルを超えていることを確認した場合に、前記電極による水分量の測定と前記赤外線センサによる体温測定とを開始する、ことを特徴とする請求項２に記載の体内水分計。
【請求項５】
筐体より突出する方向へ付勢された筒状部材と、
検知面を形成するために、前記筒状部材の端面に配置された水分計測のための電極と、
前記筒状部材の内側の空間に配置された赤外線センサと、を備え、
被検者の体表に検知面を押し当てることにより該被検者の水分量を計測する体内水分計の制御方法であって、
前記筒状部材が、前記付勢の方向とは反対の方向へ所定の押圧力で押されたことを検知する検知工程と、
前記検知工程により前記所定の押圧力で押されたことを検知したことに応じて、前記電極を用いた水分量の測定と前記赤外線センサを用いた体温測定とを開始する制御工程と、を有することを特徴とする水分計の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６６５６５（Ｐ２０１３−６６５６５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６５３２（Ｐ２０１１−２０６５３２）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００１０９５４３）テルモ株式会社 (2,232)
【Ｆターム（参考）】
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