体温計
【課題】環境温度変化に対して体温が十分断熱状態にあって保温されているかどうかを監視通報し、併せて深部体温も表示可能な、手軽に使えて、装着時に邪魔にならない貼り付け型連続体温計を提供する。
【解決手段】測定プローブは一定の熱容量と熱伝導性を有し、生体の体表面に密着して変形可能な素材でできた円盤状の本体の体表面側の中央部と端部に、それぞれ第１の温度検出手段と第２の温度検出手段を配置し、本体周辺部を薄くすることで生体からの熱伝導を変化させて体温を測定し、両者の温度差により、外部環境温度に対して体温が十分断熱状態にあるかを判断し、体表面温度を深部体温推定値として表示する。
【解決手段】測定プローブは一定の熱容量と熱伝導性を有し、生体の体表面に密着して変形可能な素材でできた円盤状の本体の体表面側の中央部と端部に、それぞれ第１の温度検出手段と第２の温度検出手段を配置し、本体周辺部を薄くすることで生体からの熱伝導を変化させて体温を測定し、両者の温度差により、外部環境温度に対して体温が十分断熱状態にあるかを判断し、体表面温度を深部体温推定値として表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体温を測定する体温計に関し、とくに体温測定を含む生体情報モニター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭において体温を測る場面で最も多いのは、風邪やインフルエンザに感染して発熱した時の体温測定である。医師の診察を受け、その後は布団に入り安静にしていることが多いであろう。体温測定は、病態の進行や回復の状態を判断する際の有効な手段であるが、布団の中で安静にしている時にも、手軽に、意識せず、連続的に体温を測定することが可能になれば、急な体温上昇を素早く察知したり、逆に回復に向って体温が低下している状況を知って安心することができ、安静休養をサポートする新しいタイプの機器となりえる。
【０００３】
従来の水銀体温計や電子体温計は、一回の測定に数分を要し、また体温計を脇の下や口腔に保持し続ける必要があるため、無意識かつ連続的に体温をモニターする用途には適していないことは明白である。
【０００４】
このような目的のためには、体表面に小型の体温計を貼り付けて、ベッドサイドに設置した表示装置あるいは腕時計型表示装置に無線で体温を連続的にモニターできる装置が望まれる。
【０００５】
体表面に体温計を貼り付けて体温を測定する場合の問題点は、貼り付けた体温計の違和感と、体表面温度が外部環境の温度の影響を受けやすく、深部体温とは異なった体温が得られてしまう点である。体表面温度から深部体温を推定する手段は、すでにいくつかの方法が特許出願として出願されている。
【０００６】
特許文献１は体表面に設置した断熱材を熱伝導体で覆い、その上部に設置したヒーターを用いて、断熱材の体表面側と熱伝導体側の温度差がなくなるように調整して深部体温を推定するものである。温度差がなければ体表面からの熱の放散がなくなり、体表面温度が深部体温と一致するという原理に基づいている。
【０００７】
特許文献２は体表面に断熱材を配置し、断熱材表面から放散される熱流量と、体表面温度との関係を熱平衡状態における一次元熱伝導方程式で近似して求めたもので、ヒーターが不要であるが、体表面付近の生体の熱伝導率や深部までの距離に推定値を用いる必要があり、測定精度に問題があった。
【０００８】
特許文献３は、特許文献２と同じ構成であるが、時間項を含む一次元熱伝導方程式を用いて近似することで、生体の熱伝導率や深部までの距離の項をキャンセルして深部体温を推定することができる。
【０００９】
特許文献４は、特許文献２と同じ構成の体温計を２つ用意し、断熱材の厚さ等の熱的な条件を変えて、体表面上の２ヶ所での体温を測定することで、生体の熱伝導率や深部までの距離の項をキャンセルしたものである。
【特許文献１】特開昭５５−２９７９４号公報（４頁、図２）
【特許文献２】特開昭６１−１２００２６号公報（５頁、図１）
【特許文献３】特表２００１−５２２４６６号公報（２５頁、図２）
【特許文献４】特開２００６−３０８５３８号公報（４９頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１から特許文献４に示した深部体温測定法は、いずれも体表面温度から深部体温温度を正確に求めることを目的に発明されたものである。特許文献１の方法は、ヒーター電力を供給するためには体に貼り付けたセンサー部を外部装置と有線で接続する必要があり、安静の邪魔になる。特許文献２から特許文献４の方法では、深部体温の推定を正確に行うためには、体表面上に設置した断熱材の表面からの熱放散がある一定量以上ないと正確な深部体温の推定が出来ない。しかし、熱放散があると言う事は、体温が外部に逃げていることであり、体表面が冷えている状態を意味する。これは風邪の治療のために布団の中で温かい状態で安静にしていることと相反する事である。
【００１１】
貼り付け型の無意識連続体温モニター装置に必要な機能は、深部体温を正確に推定することではなく、外部環境温度に対して体温が十分断熱状態にあって保温されているかどうか、すなわち正しい安静状態にあるかをモニター表示および通報し、併せて、十分な断熱状態にある場合には深部体温の変化をモニター表示できる機能を有した、手軽に使えて、装着に邪魔にならず、違和感がない装置を作ることが課題となる。本発明の体温計は、従来の体温計と異なり、正しい安静、睡眠、休息をサポートする新しいタイプの機器である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の体温計は、生体の表面に密着して変形可能な本体と、本体の生体との接触面に配置された第１の温度検出手段と、第１の温度検出手段と異なる部位の本体の生体との接触面に配置された第２の温度検出手段と、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段を用いて所定の時間間隔で温度を計測するための制御手段と、計測した温度の時間変化から体温を演算して求める演算手段と、体温を表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
また本発明の体温計は、第１の温度検出手段により計測された温度と、第２の温度検出手段により計測された温度との差が所定の温度以下に達したことで本体が密着した体表面の温度が熱平衡状態であると判定することが好ましい。
【００１４】
また、本体は、粘着性を有する素材を用いて体表面に密着させて使用することすることが好ましい。
【００１５】
また本発明は、表示手段を含む表示装置は、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段を含む測定プローブと離れた場所に設置してあることすることが好ましい。
【００１６】
また本発明は、表示装置と測定プローブは無線通信でデータを伝えることすることが好ましい。
【００１７】
また本発明は、測定プローブは固有の認識番号を有し、無線通信で認識番号を伝えることすることが好ましい。
【００１８】
また本発明は、測定プローブは充電可能な蓄電手段を有し、充電により再使用可能なことすることが好ましい。
【００１９】
また本発明は、蓄電手段は電力受信コイルと電力受信手段を有し、表示装置は電力送信手段と電力送信コイルを有し、電磁誘導により表示装置から蓄電手段を充電することすることが好ましい。
【００２０】
また本発明は、表示装置は所定のタイミングで間欠的に電力送信手段と電力送信コイルを用いて電磁界を発生させ、測定プローブは、受信コイルと電力受信手段を用いて電磁界を検出することで、表示装置と測定プローブが所定の距離以内に位置していることを判断することすることが好ましい。
【００２１】
また本発明は、測定プローブと表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、測定プローブを低消費電力状態で動作させることすることが好ましい。
【００２２】
また本発明は、測定プローブと表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、蓄電手段の充電状態に応じて、蓄電手段を充電するすることが好ましい。
【００２３】
また本発明は、蓄電手段の充電状態を送信手段と送信アンテナと受信アンテナと受信手段を用いて表示装置に伝え、表示手段に表示することすることが好ましい。
【００２４】
また本発明は、表示手段は、表示手段が設置された場所の温度と湿度を検出し、表示手段に表示することすることが好ましい。
【００２５】
また本発明は、表示手段は、測定した体温と、体表面が熱平衡状態にあるかどうかの情報と、測定した体温の変化に応じた所定のメッセージと、測定プローブと表示装置とが所定の距離以内に位置しているかに関する情報と、蓄電手段の充電状態に関する情報とのうちから選ばれる１つ以上を表示することすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、安静状態で睡眠あるいは休息中の体温が、外部環境温度に対して十分断熱状態にあって体温が保温されているかどうかを容易にモニターすることが可能になる。
【００２７】
また、本発明により、十分な断熱状態にある場合の深部体温の変化を連続モニターできる。また、従来の深部体温推定のような複雑な演算も不要となり、低価格な装置を作ることが可能となる。
【００２８】
また、使い方に関して、本発明の体温計を表示装置の格納場所から取り外して、体の一部に貼り付けるだけで体温連続モニターが可能で、電源スイッチのオンオフや動作モードの設定、電池交換などのメンテナンスが不要な使いやすい体温計が実現できる。
【００２９】
また、本発明により、睡眠、休息中の体温を看護者が離れた場所でモニター可能となり、安心した看護が可能となる。たとえば、睡眠中に布団がずれて体温が下がったことなどを検知し看護者に知らせることが可能となる。また、急激に体温が上昇したような場合は、離れた場所にいる看護者に緊急事態を知らせることが可能となる。
【００３０】
また、本発明の体温計を複数個、装着することで部位毎の温度情報が容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の体温計は、体表面に貼り付けて体温を測定する測定部と、測定した体温データを元に得られた体表面あるいは深部温度、警報などを表示する表示部から構成されている
。以下図面を用いて本発明の体温計の最適な実施形態を説明する。
【００３２】
第１の実施形態
図１は本発明の体温計の測定部の構造を示す図である。測定プローブ１の本体２は一定の熱容量と熱伝導性を有し、生体５の体表面４に密着して変形可能な素材で出来ている。本体２の形状は円盤状、あるいは矩形状であり、本体２の体表面側の中央部と端部にはそれぞれ第１の温度検出手段３と第２の温度検出手段４が配置され、本体２の温度が体表面を通じて生体の体温により変化する様子を測定することが出来る。
【００３３】
本体２の素材にはシリコーンゲルシートのように体表面に沿って密着し、体の動きに対して容易に変形して違和感のない素材が適している。
【００３４】
本体の中心部は厚く、周辺部は薄くすることで生体からの熱が伝わったときの温度変化が異なるようになっている。本体を構成する素材の熱伝導度、あるいは熱容量を中心部と周辺部とで変えることで、生体からの熱が伝わったときの温度変化が異なるようにしてもよい。たとえば本体を構成する素材に異なる熱的性質を有する粉末を含有させ、その含有率を中心部と周辺部で変化させる等の方法が考えられる。一定の厚さの本体を用いた場合でも、周辺部に比べて中央部分の熱容量が大きいので、本体の厚さを一定にすることも可能である。
【００３５】
第１の温度検出手段３および第２の温度検出手段４には、温度依存性を有する抵抗体であるサーミスタや白金測温体、半導体チップ上に構成された温度センサー回路、たとえば拡散抵抗やポリシリコン薄膜の温度依存性や、ＰＮ接合の順方向電圧の温度依存性、リングオシレータやマルチバイブレータ等の発振回路における発振周波数の温度依存性などを用いることができる。
【００３６】
図２は、第１の実施形態における体温計の回路ブロックを示す図である。第１の温度検出手段３および第２の温度検出手段４で測定した温度は演算手段１０で、体表面温度の変化の様子を把握し、体表面温度の算出と、各種警報の判定を行う。制御手段１１は、所定の時間間隔で温度を測定し、演算を行い、表示手段１２に結果を表示させるための制御を行う回路である。測定時間間隔は数秒から数分に1回程度が適しているが、それに限られることはない。体温の変化が急な場合は測定時間間隔を短くし、安定な場合は長くすることで、体温情報の精度を犠牲にすることなく、消費電力を下げることが可能である。
【００３７】
図３は、第１の実施形態の体温計が生体に貼り付けられた状態での温度変化を説明するための熱回路を示している。熱回路においては、熱伝導度の逆数を抵抗で、熱容量を容量で、熱源を電圧源で表す。熱回路は本来分布定数回路で表現されるべきものであるが、ここでは近似的に集中定数回路で表現している。生体の深部体温を熱源Ｔｂ、生体深部から体表面までの熱抵抗をＲｂ、第１の温度検出手段４で検出された温度をＴｃ、第２の温度検出手段４で検出された温度をＴｓとする。本体２の中心部の厚さ方向の熱抵抗をＲｃ、周辺部の熱抵抗をＲｓとする。本体２の中心付近の熱容量と周辺部の熱容量では、本体の厚さが異なるため熱容量が異なる。第1の温度測定手段３付近の本体の熱容量をＣｃ、第２の温度測定手段４付近の本体の熱容量をＣｓとする。熱容量ＣｃとＣｓの間は、本体２の横方向の熱伝導に相当する熱抵抗をＲａで接続されているものとする。環境温度は熱源Ｔｅで表し、外部環境と本体の間の熱抵抗をＲｅとする。
【００３８】
ここで、外部環境温度Ｔｅは、部屋の温度であり、熱抵抗Ｒｅは、布団に入った状態では、布団および布団と本体２の間の空気層の熱抵抗である。熱平衡状態に達した状態での温度ＴｃとＴｓは次にように表せる。
【００３９】
Ｔｃ＝Ｔｅ＋（Ｔｂ−Ｔｅ）×（Ｒｃ＋Ｒｅ）／（Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｅ）
・・・数式（１）
Ｔｓ＝Ｔｅ＋（Ｔｂ−Ｔｅ）×（Ｒｓ＋Ｒｅ）／（Ｒｂ＋Ｒｓ＋Ｒｅ）
・・・数式（２）
布団に入った状態では、熱抵抗Ｒｅは本体２の熱抵抗Ｒｃ、Ｒｓに比べて十分に大きいと考えられるので、図4に示すように簡略化でき、温度ＴｃとＴｓは次のように表せる。
【００４０】
Ｔｃ＝Ｔｅ＋（Ｔｂ−Ｔｅ）×Ｒｅ／（Ｒｂ＋Ｒｅ） 数式（３）
Ｔｓ＝Ｔｅ＋（Ｔｂ−Ｔｅ）×Ｒｅ／（Ｒｂ＋Ｒｅ） 数式（４）
つまり、十分熱平衡に達すれば、やがて温度ＴｃとＴｓは同じになる。
この温度を平衡温度Ｔｓａｔとする。
【００４１】
外部環境温度Ｔｅと同じ温度の測定プローブ１を体表面に貼り付けたときの温度ＴｃとＴｓの変化は、それぞれの熱抵抗と熱容量からなる時定数ＤＴｃおよびＤＴｓをもって、ＴｅからＴｓａｔに変化する。
【００４２】
Ｔｃ＝Ｔｅ＋（Ｔｓａｔ−Ｔｅ）×ｅ-DTc 数式（５）
Ｔｓ＝Ｔｅ＋（Ｔｓａｔ−Ｔｅ）×ｅ-DTs 数式（６）
ここでｅは自然対数の底を表す。
【００４３】
時定数は、熱容量と熱容量に接続された熱抵抗の合成抵抗の積で表せるので、次のようになる。
【００４４】
ＤＴｃ＝Ｃｃ／（１／Ｒｂ＋１／Ｒｅ） 数式（７）
ＤＴｓ＝Ｃｓ／（１／Ｒｂ＋１／Ｒｅ） 数式（８）
すなわち、時定数ＤＴｃ、ＤＴｓはそれぞれ熱容量ＣｃとＣｓに比例している。
【００４５】
以上の計算では、横方向の熱抵抗Ｒａを考慮しなかったが、Ｒａを考慮すると、時定数ＤＴｃとＤＴｓは互いに接近した値になる。
【００４６】
以上をまとめると、中心部温度Ｔｃと周辺部温度Ｔｓは、最初、環境温度Ｔｅからスタートして、本体２の厚さに比例した時定数をもって平衡温度Ｔｓａｔに達する。
【００４７】
図５は本体２に設置した温度検出手段の温度変化の様子を示した図である。本体を体表面に貼り付ける前の状態では、本体２は外部環境温度と同じＴｅにある。ここでＴｅは深部体温Ｔｂより低いものとする。時間ｔ０で本体２を体表面４に貼り付けると、第１の温度検出手段で測定した温度Ｔｃと第２の温度検出手段で測定した周辺部の温度Ｔｓが体表面を通じて体温で暖められて上昇する。時間ｔ１の時、差が最大になり、その後はＴｃとＴｓの温度差は減少して、平衡温度Ｔｓａｔに収束する。
【００４８】
本体２の温度が平衡状態に達すると、中心部と周辺部の温度差が小さくなるので、この温度差を演算回路で判定して十分断熱状態にあるかどうかを判断する。例えば、温度差が±0.05℃以下に達した場合を断熱状態と判定することが出来る。
【００４９】
十分断熱状態に達した後の体表面温度は深部体温に近い温度であると判断し、表示装置には「平衡状態に達した事」や「表示中の体温は深部体温に近い事」を意味するメッセージを表示装置に表示する。逆に、温度差が大きい場合は、布団の保温状態が悪いので「しっかり布団を掛けてください」という意味の警報メッセージを出すことが出来る。
【００５０】
また、布団を掛けなおしたり、布団が体からずれた場合は、温度が急激に低下すると同
時に、周辺温度が先に低下することになるので、この差を検知して布団内温度の急激な低下と判断して適当な警報メッセージを出すことが出来る。
【００５１】
結局、本発明は２つの温度検出手段を熱的条件の異なる条件下に置くことで、体温が平衡状態に達しているかどうかの判定が可能である。本実施形態では本体２の形状は円盤状、あるいは矩形状としてその中央部と周辺部に２つの温度検出手段を配したが、形状は楕円形や長方形、さらには任意形状でもよく、場所も中央と端に限るものではない。また、温度検出手段は２つに限られず、３つ以上の温度検出手段を熱的条件の異なる条件下においた場合でもよい。また、本実施形態では体表面側に温度検出手段を設けたが、本体２の上側（体表面側と逆側）に設置してもよい。
【００５２】
第２の実施形態
図６は本発明の体温計の第２の実施形態の測定部の構造を示す図である。第１の実施形態と異なり、測定プローブ１は、本体２を覆うように断熱材７を配置している。断熱材の厚さや熱伝導率を変えることで、外部環境からの熱流の出入りに対する本体２の温度変化の時定数を数分から数時間まで選定することでき、これにより環境温度に対する体表面温度の変化を小さく、あるいは任意に設定することが出来る。
【００５３】
本体２の形状は第１の実施形態と異なり、中央部から周辺部にかけて厚さが薄くなってゆく形状を有している。これは、体表面に貼り付けた時の変形に対する違和感を減らす効果がある。厚さの変化を連続的に薄くしても勿論よい。断熱材としてはウレタンやポリスチレン等の発泡樹脂が適しているが、綿、羊毛などの天然素材を用いることもできる。
【００５４】
本実施形態では、本体２が外部環境温度の変化の影響を受けにくくなり、熱平衡状態に到達した時点での体表面温度を深部体温に近づけることができる。
【００５５】
第３の実施形態
図７は本発明の体温計の第３の実施形態の回路ブロックを示す図である。演算手段１０と温度表示手段１２の間のデータのやり取りを無線化することで、温度表示手段１２を分離して任意の場所に設置できるようにした形態である。測定プローブ１側は演算手段側で得られたデータを送信手段１３を用いて搬送波を変調し、アンテナ１４から電波として送信する。表示装置４０側ではアンテナ１５で受信した電波を受信手段１６でデータに復調し、表示手段１２に表示する。測定プローブ１側の回路は制御回路１１Ｔで制御し、表示装置４０側の回路は制御手段１６Ｒで制御する。無線には、生体への電磁波の影響が小さい微弱な電波を使うことが望ましい。周波数は、アンテナの小型化に有利なＵＨＦ帯、例えば３００から９００ＭＨｚ帯が適している。搬送波の変調方式は、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｉｎｇ）やＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｉｎｇ）方式の回路が容易で適している。演算手段１０は、測定プローブ側に搭載されているが、一部あるいは、すべての機能を分離して表示手段側に搭載してもよい。ただし、体表面温度が平衡状態に到達したかどうかを判断して、その結果により温度測定のタイミングを変えたり、急激な温度変化を生じた際に温度測定のタイミングを短くする等の処理を実現するには、測定プローブ側に演算手段の一部あるいは全部を搭載しておくことが望ましい。
【００５６】
環境温度検出手段５０と環境湿度検出手段５１は表示装置を設置してある場所の温度および湿度を測定し、表示手段１２に表示する。環境温度および環境湿度を体温と同時にグラフ表示することで体温変化への影響を読み取ることが出来る。
【００５７】
同一周波数で複数の測定プローブ１の同時使用を可能にするためは、固有の認識番号を与え、測定データと一緒に送信するようにする。表示装置側では、認識番号によって発信
元の測定プローブを識別することが可能になる。データ送信のタイミングをランダムにすることで、複数測定プローブから混信を防ぐことが可能である。もちろん測定プローブ毎に使用する周波数を変えても良い。その場合は、表示装置４０は、一定時間毎に使用した周波数を走引する必要がある。
【実施例】
【００５８】
本発明の実施例を図面を用いて説明する。図８は測定プローブ１の構造を示す図である。図８（ａ）は測定プローブ１の製造工程における位置Ｂ−Ｂ’部分で折り曲げて接着する前の状態を示す平面図である。本体２および断熱材７は破線で示してある。図８（ｂ）は、位置Ｂ−Ｂ’部分で折り曲げて接着した後におけるＡ−Ａ’部分の断面図である。構造は第２の実施形態を基本にしており、第３の実施形態に記載の無線化に対応させたものである。本体２は直径２０ｍｍ、中心部厚さ３ｍｍのシリコーン系のゲルシートを用いた。回路基板２０は電子部品を実装した厚さ０．１ｍｍのフレキシブル基板であり、本体２の上面から傾斜部にそって裏面（体表面）側に位置Ｂ−Ｂ’部分で折り曲げて接着されている。この回路基板２０上には、第１の温度検出手段３および第２の温度検出手段４、その他必要な回路を1チップ化したＩＣ２１、二次電池２２、水晶振動子２３が搭載されている。温度検出手段３および温度検出手段４はプリント配線２６、２７でＩＣ２１に接続されている。断熱材７には厚さ５ｍｍの発泡ウレタンを用い、回路基板２０と本体２を覆うように接着した。測定プローブ１を体表面に貼り付けるため、本体２の体表面側にはシリコーンを原材料とした自己粘着性ゲルを塗布した。自己粘着性を持つため、測定プローブを体表面から何度でも剥がしたり、貼り付けたりすることが可能である。温度検出手段も含めて、電子部品は生体に触れない構造となっている。接着面はシリコーン系の素材であるため、生体に対する安全性が高い。
【００５９】
次に本実施例の、回路ブロックを図９を用いて説明する。基本構成は、第３の実施形態と同じである。中心温度測定手段３におよび第２の温度検出手段４には、抵抗値１０ＫΩ、サイズ１．０×０．５×０．３ｍｍのチップサーミスタを用いた。サーミスタと同じ抵抗値をもつチップ抵抗をサーミスタと直列接続して電源−グランド間に配線し、電源電圧をサーミスタと抵抗で分圧した信号をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータを用いて１０ｂｉｔデジタル信号に変換した。デジタル信号に変換された信号は、あらかじめ取得しておいた校正データを用いて、演算手段１０により０．００１℃の分解能で温度へ変換し、送信手段１３および送信アンテナ２４で無線送信した。無線には３１５ＭＨｚの微弱電波を用い、ＡＳＫ変調を行った。制御手段１１は、８ｂｉｔのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用い、温度検出のタイミングおよび演算手段および送信手段の制御を行った。温度測定間隔は、２．５秒に１回のタイミングで行った。
【００６０】
本実施例の回路ブロックにおいて、第３の実施形態との違いは蓄電手として二次電池２２を搭載して、電磁誘導を用いて非接触で充電が可能な点である。二次電池２２には直径９ｍｍ、厚さ２．１ｍｍの２．４Ｖリチウムコインバッテリーを用いた。
【００６１】
充電は、電力送信手段１７で発生させた１３．５６ＭＨｚの高周波電流を電力送信コイル１９に流して電磁界を発生させ、測定プローブ１を電力送信コイル１９の近傍に近づけることで、電力受信コイル２５に電磁誘導で高周波電流を誘起し、電力受信手段１８で整流後、二次電池２２に充電する。
【００６２】
測定プローブ１の動作時間を延ばすために、温度測定中およびデータを無線送信している時以外は、不要回路の電源を切って低電力化した。
【００６３】
体温計のＩＣ２１には、図９に示す実施例の演算手段１０、制御手段１１Ｔ、送信手段
１３、電力受信手段１８の各回路が搭載されている。送信アンテナ１４および電力受信コイル２５は、フレキシブル基板の配線パターンを用いて形成した。表示装置４０は受信手段１５、表示手段１２、制御手段１６および電力送信手段１７と電力送信コイル１９から構成されている。
【００６４】
図１０は、表示装置４０の外観を示す図である。表示装置には、受信アンテナ１４、体温グラフ表示部４１、スピーカ４５、動作モード切替用のスイッチ４６、測定プローブ１を未使用時あるいは、充電時に格納する測定プローブ格納部４７がある。測定プローブ格納部４７に測定プローブ１を格納すると、自動的に体温測定は機能を停止し、二次電池２２が充電されるように構成されている。格納部４７から測定プローブを取り出すと、自動的に体温測定を開始し、体温データを送信し、結果を体温グラフ表示部４１に表示する。体温グラフ表示部４２に体温のグラフが、体温表示部４３には、体温が数値データで表示される。体温が熱平衡に達していない場合はグラフが点線で表示され、熱平衡に達した後は実線で表示される。メッセージ表示部４４には熱平衡に達しているかどうかの情報や、急激な温度低下が生じた際のメッセージ、急激な温度の上昇が生じた場合は、発熱の危険を報知するためのメッセージが表示され、同時にスピーカ４５からは音声メッセージが発せられる。スイッチ４６を切り替えることで、緊急性の高いメッセージ以外の音声メッセージを停止することができる。また、測定プローブ１を格納部４７から取り外した際に、二次電池２２の充電が不足している場合も、充電不足のメッセージを発する。表示装置４０に時計機能を持たせることも可能である。
【００６５】
次に、測定プローブ１と表示装置４０の連係動作をフローチャートで説明する。
【００６６】
図１１は本実施例の体温計の動作を説明するためのフローチャートである。左側のフローチャートが測定プローブ１の動作を示し、右側が表示装置の動作を示している。測定プローブおよび表示装置の動作は、ループ５１およびループ５２を無限にループをしている。
【００６７】
はじめに、測定プローブ１の二次電池２２が充電されている状態での動作を説明する。測定プローブ１はステップＳＴ１で充電完了かどうかを自身で検査する。今は充電された状態なのでステップＳＴ４へ進み、無線を通じて表示装置４０に充電完了信号を送り次のステップに進む。ステップＳＴ５では、表示装置４０からのビーコン信号が受信できたかを調べ、もし過去一定時間（ビーコン周期）以内に受信されていたら、測定プローブ１が格納状態にあると判断して、次のステップＳＴ６の温度測定をキャンセルしてループ５１の1周を終了する。ステップＳＴ５でビーコンが受信されていなかった場合は、測定プローブが体に貼り付けられていると判断し、ステップＳＴ６で体温を測定しデータを表示装置に送信してループ５１の1周が終了する。
【００６８】
ビーコン信号は、電力送信手段１７から送られてくる二次電池充電用の高周波信号を利用する。ステップＳＴ６で温度測定データを送信する際、およびステップＳＴ２での充電要求を送信する際には、それ以前にビーコンを受信したかどうかの情報も併せて送信することで、表示装置４０に格納状態にあるかどうかを通知する。この処理をビーコンのアンサーバック処理と呼ぶ。
【００６９】
表示装置４０では、ステップＳＲ１で充電完了の信号を受けていたので、次のステップＳＲ４へ進む。ＳＲ４ではビーコン信号を発信する。ビーコン信号は、一定時間間隔で電力送信手段１７を動作させることで実現している。次にステップＳＲ５で体温データを受信する。もしデータが受信できたら、ステップＳＲ６で受信中のメッセージを表示し、ステップＳＲ７で体温判定、すなわち熱平衡状態にあるかどうかを判定し、ステップＳＲ８で体温表示とグラフ表示を更新し、ステップＳＲ９で必要なメッセージを判定して表示す
る。以上で表示装置４０のループ５２の1周分の処理を終了する。
【００７０】
次に測定プローブ１の二次電池２２の充電が完了していない場合を説明する。充電が完了していない場合は、ステップＳＴ２で充電要求を無線通信経路で送信して、ステップＳＴ３で充電用の高周波を電力受信手段１８が受信していれば、二次電池２２を充電する。もし、測定プローブ１が格納状態になければ充電用高周波は受信できないので充電は行われない。
【００７１】
表示装置が充電要求信号を受け取った場合は、ステップＳＲ２で直ちに充電メッセージを表示して電力送信手段１７を動作させる。充電メッセージの際、ビーコンのアンサーバック情報をもとに、格納時は、「充電中」のメッセージを、非格納時は「至急プローブを格納して充電してください」のメッセージを表示する。
【００７２】
以上説明した処理により、測定プローブ１は電源スイッチがなくても自動的に体温測定をオンオフすることが出来る。また、メッセージ通りに操作すれば、測定プローブ１の二次電池２２を常に充電状態に維持できる。
【００７３】
表示装置は本実施例では移動可能な据え置き型であるが、腕時計型にして被測定者自身が身につけて使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の体温計の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の体温計の回路ブロックを示す図である。
【図３】本発明の体温計の熱回路を示す図である。
【図４】本発明の体温計の熱回路を示す図である。
【図５】本発明の体温計の温度変化を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の回路ブロックを示す図である。
【図８】本発明の実施例の構造を示す平面図と断面図である。
【図９】本発明の実施例の回路ブロックを示す図である。
【図１０】本発明の実施例の表示装置の概観を示す図である。
【図１１】本発明の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 測定プローブ
２ 本体
３ 第１の温度検出手段
４ 第２の温度検出手段
５ 生体
６ 体表面
７ 断熱材
１０ 演算手段
１１、１１Ｔ、１１Ｒ 制御手段
１２ 表示手段
１３ 送信手段
１４ 送信アンテナ
１５ 受信アンテナ
１６ 受信手段
１７ 電力送信手段
１８ 電力受信手段
１９ 電力送信コイル
２０ 回路基板
２１ ＩＣ
２２ 二次電池
２３ 水晶振動子
２５ 電力受信コイル
２６、２７ プリント配線
４０ 表示装置
４１ 体温グラフ表示部
４２ 体温グラフ
４３ 体温表示
４４ メッセージ表示
４５ スピーカ
４６ スイッチ
４７ 測定プローブ収納部
５０ 環境温度検出手段
５１ 環境湿度検出手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体温を測定する体温計に関し、とくに体温測定を含む生体情報モニター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭において体温を測る場面で最も多いのは、風邪やインフルエンザに感染して発熱した時の体温測定である。医師の診察を受け、その後は布団に入り安静にしていることが多いであろう。体温測定は、病態の進行や回復の状態を判断する際の有効な手段であるが、布団の中で安静にしている時にも、手軽に、意識せず、連続的に体温を測定することが可能になれば、急な体温上昇を素早く察知したり、逆に回復に向って体温が低下している状況を知って安心することができ、安静休養をサポートする新しいタイプの機器となりえる。
【０００３】
従来の水銀体温計や電子体温計は、一回の測定に数分を要し、また体温計を脇の下や口腔に保持し続ける必要があるため、無意識かつ連続的に体温をモニターする用途には適していないことは明白である。
【０００４】
このような目的のためには、体表面に小型の体温計を貼り付けて、ベッドサイドに設置した表示装置あるいは腕時計型表示装置に無線で体温を連続的にモニターできる装置が望まれる。
【０００５】
体表面に体温計を貼り付けて体温を測定する場合の問題点は、貼り付けた体温計の違和感と、体表面温度が外部環境の温度の影響を受けやすく、深部体温とは異なった体温が得られてしまう点である。体表面温度から深部体温を推定する手段は、すでにいくつかの方法が特許出願として出願されている。
【０００６】
特許文献１は体表面に設置した断熱材を熱伝導体で覆い、その上部に設置したヒーターを用いて、断熱材の体表面側と熱伝導体側の温度差がなくなるように調整して深部体温を推定するものである。温度差がなければ体表面からの熱の放散がなくなり、体表面温度が深部体温と一致するという原理に基づいている。
【０００７】
特許文献２は体表面に断熱材を配置し、断熱材表面から放散される熱流量と、体表面温度との関係を熱平衡状態における一次元熱伝導方程式で近似して求めたもので、ヒーターが不要であるが、体表面付近の生体の熱伝導率や深部までの距離に推定値を用いる必要があり、測定精度に問題があった。
【０００８】
特許文献３は、特許文献２と同じ構成であるが、時間項を含む一次元熱伝導方程式を用いて近似することで、生体の熱伝導率や深部までの距離の項をキャンセルして深部体温を推定することができる。
【０００９】
特許文献４は、特許文献２と同じ構成の体温計を２つ用意し、断熱材の厚さ等の熱的な条件を変えて、体表面上の２ヶ所での体温を測定することで、生体の熱伝導率や深部までの距離の項をキャンセルしたものである。
【特許文献１】特開昭５５−２９７９４号公報（４頁、図２）
【特許文献２】特開昭６１−１２００２６号公報（５頁、図１）
【特許文献３】特表２００１−５２２４６６号公報（２５頁、図２）
【特許文献４】特開２００６−３０８５３８号公報（４９頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１から特許文献４に示した深部体温測定法は、いずれも体表面温度から深部体温温度を正確に求めることを目的に発明されたものである。特許文献１の方法は、ヒーター電力を供給するためには体に貼り付けたセンサー部を外部装置と有線で接続する必要があり、安静の邪魔になる。特許文献２から特許文献４の方法では、深部体温の推定を正確に行うためには、体表面上に設置した断熱材の表面からの熱放散がある一定量以上ないと正確な深部体温の推定が出来ない。しかし、熱放散があると言う事は、体温が外部に逃げていることであり、体表面が冷えている状態を意味する。これは風邪の治療のために布団の中で温かい状態で安静にしていることと相反する事である。
【００１１】
貼り付け型の無意識連続体温モニター装置に必要な機能は、深部体温を正確に推定することではなく、外部環境温度に対して体温が十分断熱状態にあって保温されているかどうか、すなわち正しい安静状態にあるかをモニター表示および通報し、併せて、十分な断熱状態にある場合には深部体温の変化をモニター表示できる機能を有した、手軽に使えて、装着に邪魔にならず、違和感がない装置を作ることが課題となる。本発明の体温計は、従来の体温計と異なり、正しい安静、睡眠、休息をサポートする新しいタイプの機器である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の体温計は、生体の表面に密着して変形可能な本体と、本体の生体との接触面に配置された第１の温度検出手段と、第１の温度検出手段と異なる部位の本体の生体との接触面に配置された第２の温度検出手段と、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段を用いて所定の時間間隔で温度を計測するための制御手段と、計測した温度の時間変化から体温を演算して求める演算手段と、体温を表示する表示手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
また本発明の体温計は、第１の温度検出手段により計測された温度と、第２の温度検出手段により計測された温度との差が所定の温度以下に達したことで本体が密着した体表面の温度が熱平衡状態であると判定することが好ましい。
【００１４】
また、本体は、粘着性を有する素材を用いて体表面に密着させて使用することすることが好ましい。
【００１５】
また本発明は、表示手段を含む表示装置は、第１の温度検出手段および第２の温度検出手段を含む測定プローブと離れた場所に設置してあることすることが好ましい。
【００１６】
また本発明は、表示装置と測定プローブは無線通信でデータを伝えることすることが好ましい。
【００１７】
また本発明は、測定プローブは固有の認識番号を有し、無線通信で認識番号を伝えることすることが好ましい。
【００１８】
また本発明は、測定プローブは充電可能な蓄電手段を有し、充電により再使用可能なことすることが好ましい。
【００１９】
また本発明は、蓄電手段は電力受信コイルと電力受信手段を有し、表示装置は電力送信手段と電力送信コイルを有し、電磁誘導により表示装置から蓄電手段を充電することすることが好ましい。
【００２０】
また本発明は、表示装置は所定のタイミングで間欠的に電力送信手段と電力送信コイルを用いて電磁界を発生させ、測定プローブは、受信コイルと電力受信手段を用いて電磁界を検出することで、表示装置と測定プローブが所定の距離以内に位置していることを判断することすることが好ましい。
【００２１】
また本発明は、測定プローブと表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、測定プローブを低消費電力状態で動作させることすることが好ましい。
【００２２】
また本発明は、測定プローブと表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、蓄電手段の充電状態に応じて、蓄電手段を充電するすることが好ましい。
【００２３】
また本発明は、蓄電手段の充電状態を送信手段と送信アンテナと受信アンテナと受信手段を用いて表示装置に伝え、表示手段に表示することすることが好ましい。
【００２４】
また本発明は、表示手段は、表示手段が設置された場所の温度と湿度を検出し、表示手段に表示することすることが好ましい。
【００２５】
また本発明は、表示手段は、測定した体温と、体表面が熱平衡状態にあるかどうかの情報と、測定した体温の変化に応じた所定のメッセージと、測定プローブと表示装置とが所定の距離以内に位置しているかに関する情報と、蓄電手段の充電状態に関する情報とのうちから選ばれる１つ以上を表示することすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明により、安静状態で睡眠あるいは休息中の体温が、外部環境温度に対して十分断熱状態にあって体温が保温されているかどうかを容易にモニターすることが可能になる。
【００２７】
また、本発明により、十分な断熱状態にある場合の深部体温の変化を連続モニターできる。また、従来の深部体温推定のような複雑な演算も不要となり、低価格な装置を作ることが可能となる。
【００２８】
また、使い方に関して、本発明の体温計を表示装置の格納場所から取り外して、体の一部に貼り付けるだけで体温連続モニターが可能で、電源スイッチのオンオフや動作モードの設定、電池交換などのメンテナンスが不要な使いやすい体温計が実現できる。
【００２９】
また、本発明により、睡眠、休息中の体温を看護者が離れた場所でモニター可能となり、安心した看護が可能となる。たとえば、睡眠中に布団がずれて体温が下がったことなどを検知し看護者に知らせることが可能となる。また、急激に体温が上昇したような場合は、離れた場所にいる看護者に緊急事態を知らせることが可能となる。
【００３０】
また、本発明の体温計を複数個、装着することで部位毎の温度情報が容易に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の体温計は、体表面に貼り付けて体温を測定する測定部と、測定した体温データを元に得られた体表面あるいは深部温度、警報などを表示する表示部から構成されている
。以下図面を用いて本発明の体温計の最適な実施形態を説明する。
【００３２】
第１の実施形態
図１は本発明の体温計の測定部の構造を示す図である。測定プローブ１の本体２は一定の熱容量と熱伝導性を有し、生体５の体表面４に密着して変形可能な素材で出来ている。本体２の形状は円盤状、あるいは矩形状であり、本体２の体表面側の中央部と端部にはそれぞれ第１の温度検出手段３と第２の温度検出手段４が配置され、本体２の温度が体表面を通じて生体の体温により変化する様子を測定することが出来る。
【００３３】
本体２の素材にはシリコーンゲルシートのように体表面に沿って密着し、体の動きに対して容易に変形して違和感のない素材が適している。
【００３４】
本体の中心部は厚く、周辺部は薄くすることで生体からの熱が伝わったときの温度変化が異なるようになっている。本体を構成する素材の熱伝導度、あるいは熱容量を中心部と周辺部とで変えることで、生体からの熱が伝わったときの温度変化が異なるようにしてもよい。たとえば本体を構成する素材に異なる熱的性質を有する粉末を含有させ、その含有率を中心部と周辺部で変化させる等の方法が考えられる。一定の厚さの本体を用いた場合でも、周辺部に比べて中央部分の熱容量が大きいので、本体の厚さを一定にすることも可能である。
【００３５】
第１の温度検出手段３および第２の温度検出手段４には、温度依存性を有する抵抗体であるサーミスタや白金測温体、半導体チップ上に構成された温度センサー回路、たとえば拡散抵抗やポリシリコン薄膜の温度依存性や、ＰＮ接合の順方向電圧の温度依存性、リングオシレータやマルチバイブレータ等の発振回路における発振周波数の温度依存性などを用いることができる。
【００３６】
図２は、第１の実施形態における体温計の回路ブロックを示す図である。第１の温度検出手段３および第２の温度検出手段４で測定した温度は演算手段１０で、体表面温度の変化の様子を把握し、体表面温度の算出と、各種警報の判定を行う。制御手段１１は、所定の時間間隔で温度を測定し、演算を行い、表示手段１２に結果を表示させるための制御を行う回路である。測定時間間隔は数秒から数分に1回程度が適しているが、それに限られることはない。体温の変化が急な場合は測定時間間隔を短くし、安定な場合は長くすることで、体温情報の精度を犠牲にすることなく、消費電力を下げることが可能である。
【００３７】
図３は、第１の実施形態の体温計が生体に貼り付けられた状態での温度変化を説明するための熱回路を示している。熱回路においては、熱伝導度の逆数を抵抗で、熱容量を容量で、熱源を電圧源で表す。熱回路は本来分布定数回路で表現されるべきものであるが、ここでは近似的に集中定数回路で表現している。生体の深部体温を熱源Ｔｂ、生体深部から体表面までの熱抵抗をＲｂ、第１の温度検出手段４で検出された温度をＴｃ、第２の温度検出手段４で検出された温度をＴｓとする。本体２の中心部の厚さ方向の熱抵抗をＲｃ、周辺部の熱抵抗をＲｓとする。本体２の中心付近の熱容量と周辺部の熱容量では、本体の厚さが異なるため熱容量が異なる。第1の温度測定手段３付近の本体の熱容量をＣｃ、第２の温度測定手段４付近の本体の熱容量をＣｓとする。熱容量ＣｃとＣｓの間は、本体２の横方向の熱伝導に相当する熱抵抗をＲａで接続されているものとする。環境温度は熱源Ｔｅで表し、外部環境と本体の間の熱抵抗をＲｅとする。
【００３８】
ここで、外部環境温度Ｔｅは、部屋の温度であり、熱抵抗Ｒｅは、布団に入った状態では、布団および布団と本体２の間の空気層の熱抵抗である。熱平衡状態に達した状態での温度ＴｃとＴｓは次にように表せる。
【００３９】
Ｔｃ＝Ｔｅ＋（Ｔｂ−Ｔｅ）×（Ｒｃ＋Ｒｅ）／（Ｒｂ＋Ｒｃ＋Ｒｅ）
・・・数式（１）
Ｔｓ＝Ｔｅ＋（Ｔｂ−Ｔｅ）×（Ｒｓ＋Ｒｅ）／（Ｒｂ＋Ｒｓ＋Ｒｅ）
・・・数式（２）
布団に入った状態では、熱抵抗Ｒｅは本体２の熱抵抗Ｒｃ、Ｒｓに比べて十分に大きいと考えられるので、図4に示すように簡略化でき、温度ＴｃとＴｓは次のように表せる。
【００４０】
Ｔｃ＝Ｔｅ＋（Ｔｂ−Ｔｅ）×Ｒｅ／（Ｒｂ＋Ｒｅ） 数式（３）
Ｔｓ＝Ｔｅ＋（Ｔｂ−Ｔｅ）×Ｒｅ／（Ｒｂ＋Ｒｅ） 数式（４）
つまり、十分熱平衡に達すれば、やがて温度ＴｃとＴｓは同じになる。
この温度を平衡温度Ｔｓａｔとする。
【００４１】
外部環境温度Ｔｅと同じ温度の測定プローブ１を体表面に貼り付けたときの温度ＴｃとＴｓの変化は、それぞれの熱抵抗と熱容量からなる時定数ＤＴｃおよびＤＴｓをもって、ＴｅからＴｓａｔに変化する。
【００４２】
Ｔｃ＝Ｔｅ＋（Ｔｓａｔ−Ｔｅ）×ｅ-DTc 数式（５）
Ｔｓ＝Ｔｅ＋（Ｔｓａｔ−Ｔｅ）×ｅ-DTs 数式（６）
ここでｅは自然対数の底を表す。
【００４３】
時定数は、熱容量と熱容量に接続された熱抵抗の合成抵抗の積で表せるので、次のようになる。
【００４４】
ＤＴｃ＝Ｃｃ／（１／Ｒｂ＋１／Ｒｅ） 数式（７）
ＤＴｓ＝Ｃｓ／（１／Ｒｂ＋１／Ｒｅ） 数式（８）
すなわち、時定数ＤＴｃ、ＤＴｓはそれぞれ熱容量ＣｃとＣｓに比例している。
【００４５】
以上の計算では、横方向の熱抵抗Ｒａを考慮しなかったが、Ｒａを考慮すると、時定数ＤＴｃとＤＴｓは互いに接近した値になる。
【００４６】
以上をまとめると、中心部温度Ｔｃと周辺部温度Ｔｓは、最初、環境温度Ｔｅからスタートして、本体２の厚さに比例した時定数をもって平衡温度Ｔｓａｔに達する。
【００４７】
図５は本体２に設置した温度検出手段の温度変化の様子を示した図である。本体を体表面に貼り付ける前の状態では、本体２は外部環境温度と同じＴｅにある。ここでＴｅは深部体温Ｔｂより低いものとする。時間ｔ０で本体２を体表面４に貼り付けると、第１の温度検出手段で測定した温度Ｔｃと第２の温度検出手段で測定した周辺部の温度Ｔｓが体表面を通じて体温で暖められて上昇する。時間ｔ１の時、差が最大になり、その後はＴｃとＴｓの温度差は減少して、平衡温度Ｔｓａｔに収束する。
【００４８】
本体２の温度が平衡状態に達すると、中心部と周辺部の温度差が小さくなるので、この温度差を演算回路で判定して十分断熱状態にあるかどうかを判断する。例えば、温度差が±0.05℃以下に達した場合を断熱状態と判定することが出来る。
【００４９】
十分断熱状態に達した後の体表面温度は深部体温に近い温度であると判断し、表示装置には「平衡状態に達した事」や「表示中の体温は深部体温に近い事」を意味するメッセージを表示装置に表示する。逆に、温度差が大きい場合は、布団の保温状態が悪いので「しっかり布団を掛けてください」という意味の警報メッセージを出すことが出来る。
【００５０】
また、布団を掛けなおしたり、布団が体からずれた場合は、温度が急激に低下すると同
時に、周辺温度が先に低下することになるので、この差を検知して布団内温度の急激な低下と判断して適当な警報メッセージを出すことが出来る。
【００５１】
結局、本発明は２つの温度検出手段を熱的条件の異なる条件下に置くことで、体温が平衡状態に達しているかどうかの判定が可能である。本実施形態では本体２の形状は円盤状、あるいは矩形状としてその中央部と周辺部に２つの温度検出手段を配したが、形状は楕円形や長方形、さらには任意形状でもよく、場所も中央と端に限るものではない。また、温度検出手段は２つに限られず、３つ以上の温度検出手段を熱的条件の異なる条件下においた場合でもよい。また、本実施形態では体表面側に温度検出手段を設けたが、本体２の上側（体表面側と逆側）に設置してもよい。
【００５２】
第２の実施形態
図６は本発明の体温計の第２の実施形態の測定部の構造を示す図である。第１の実施形態と異なり、測定プローブ１は、本体２を覆うように断熱材７を配置している。断熱材の厚さや熱伝導率を変えることで、外部環境からの熱流の出入りに対する本体２の温度変化の時定数を数分から数時間まで選定することでき、これにより環境温度に対する体表面温度の変化を小さく、あるいは任意に設定することが出来る。
【００５３】
本体２の形状は第１の実施形態と異なり、中央部から周辺部にかけて厚さが薄くなってゆく形状を有している。これは、体表面に貼り付けた時の変形に対する違和感を減らす効果がある。厚さの変化を連続的に薄くしても勿論よい。断熱材としてはウレタンやポリスチレン等の発泡樹脂が適しているが、綿、羊毛などの天然素材を用いることもできる。
【００５４】
本実施形態では、本体２が外部環境温度の変化の影響を受けにくくなり、熱平衡状態に到達した時点での体表面温度を深部体温に近づけることができる。
【００５５】
第３の実施形態
図７は本発明の体温計の第３の実施形態の回路ブロックを示す図である。演算手段１０と温度表示手段１２の間のデータのやり取りを無線化することで、温度表示手段１２を分離して任意の場所に設置できるようにした形態である。測定プローブ１側は演算手段側で得られたデータを送信手段１３を用いて搬送波を変調し、アンテナ１４から電波として送信する。表示装置４０側ではアンテナ１５で受信した電波を受信手段１６でデータに復調し、表示手段１２に表示する。測定プローブ１側の回路は制御回路１１Ｔで制御し、表示装置４０側の回路は制御手段１６Ｒで制御する。無線には、生体への電磁波の影響が小さい微弱な電波を使うことが望ましい。周波数は、アンテナの小型化に有利なＵＨＦ帯、例えば３００から９００ＭＨｚ帯が適している。搬送波の変調方式は、ＡＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｉｎｇ）やＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｉｎｇ）方式の回路が容易で適している。演算手段１０は、測定プローブ側に搭載されているが、一部あるいは、すべての機能を分離して表示手段側に搭載してもよい。ただし、体表面温度が平衡状態に到達したかどうかを判断して、その結果により温度測定のタイミングを変えたり、急激な温度変化を生じた際に温度測定のタイミングを短くする等の処理を実現するには、測定プローブ側に演算手段の一部あるいは全部を搭載しておくことが望ましい。
【００５６】
環境温度検出手段５０と環境湿度検出手段５１は表示装置を設置してある場所の温度および湿度を測定し、表示手段１２に表示する。環境温度および環境湿度を体温と同時にグラフ表示することで体温変化への影響を読み取ることが出来る。
【００５７】
同一周波数で複数の測定プローブ１の同時使用を可能にするためは、固有の認識番号を与え、測定データと一緒に送信するようにする。表示装置側では、認識番号によって発信
元の測定プローブを識別することが可能になる。データ送信のタイミングをランダムにすることで、複数測定プローブから混信を防ぐことが可能である。もちろん測定プローブ毎に使用する周波数を変えても良い。その場合は、表示装置４０は、一定時間毎に使用した周波数を走引する必要がある。
【実施例】
【００５８】
本発明の実施例を図面を用いて説明する。図８は測定プローブ１の構造を示す図である。図８（ａ）は測定プローブ１の製造工程における位置Ｂ−Ｂ’部分で折り曲げて接着する前の状態を示す平面図である。本体２および断熱材７は破線で示してある。図８（ｂ）は、位置Ｂ−Ｂ’部分で折り曲げて接着した後におけるＡ−Ａ’部分の断面図である。構造は第２の実施形態を基本にしており、第３の実施形態に記載の無線化に対応させたものである。本体２は直径２０ｍｍ、中心部厚さ３ｍｍのシリコーン系のゲルシートを用いた。回路基板２０は電子部品を実装した厚さ０．１ｍｍのフレキシブル基板であり、本体２の上面から傾斜部にそって裏面（体表面）側に位置Ｂ−Ｂ’部分で折り曲げて接着されている。この回路基板２０上には、第１の温度検出手段３および第２の温度検出手段４、その他必要な回路を1チップ化したＩＣ２１、二次電池２２、水晶振動子２３が搭載されている。温度検出手段３および温度検出手段４はプリント配線２６、２７でＩＣ２１に接続されている。断熱材７には厚さ５ｍｍの発泡ウレタンを用い、回路基板２０と本体２を覆うように接着した。測定プローブ１を体表面に貼り付けるため、本体２の体表面側にはシリコーンを原材料とした自己粘着性ゲルを塗布した。自己粘着性を持つため、測定プローブを体表面から何度でも剥がしたり、貼り付けたりすることが可能である。温度検出手段も含めて、電子部品は生体に触れない構造となっている。接着面はシリコーン系の素材であるため、生体に対する安全性が高い。
【００５９】
次に本実施例の、回路ブロックを図９を用いて説明する。基本構成は、第３の実施形態と同じである。中心温度測定手段３におよび第２の温度検出手段４には、抵抗値１０ＫΩ、サイズ１．０×０．５×０．３ｍｍのチップサーミスタを用いた。サーミスタと同じ抵抗値をもつチップ抵抗をサーミスタと直列接続して電源−グランド間に配線し、電源電圧をサーミスタと抵抗で分圧した信号をＡＤ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）コンバータを用いて１０ｂｉｔデジタル信号に変換した。デジタル信号に変換された信号は、あらかじめ取得しておいた校正データを用いて、演算手段１０により０．００１℃の分解能で温度へ変換し、送信手段１３および送信アンテナ２４で無線送信した。無線には３１５ＭＨｚの微弱電波を用い、ＡＳＫ変調を行った。制御手段１１は、８ｂｉｔのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を用い、温度検出のタイミングおよび演算手段および送信手段の制御を行った。温度測定間隔は、２．５秒に１回のタイミングで行った。
【００６０】
本実施例の回路ブロックにおいて、第３の実施形態との違いは蓄電手として二次電池２２を搭載して、電磁誘導を用いて非接触で充電が可能な点である。二次電池２２には直径９ｍｍ、厚さ２．１ｍｍの２．４Ｖリチウムコインバッテリーを用いた。
【００６１】
充電は、電力送信手段１７で発生させた１３．５６ＭＨｚの高周波電流を電力送信コイル１９に流して電磁界を発生させ、測定プローブ１を電力送信コイル１９の近傍に近づけることで、電力受信コイル２５に電磁誘導で高周波電流を誘起し、電力受信手段１８で整流後、二次電池２２に充電する。
【００６２】
測定プローブ１の動作時間を延ばすために、温度測定中およびデータを無線送信している時以外は、不要回路の電源を切って低電力化した。
【００６３】
体温計のＩＣ２１には、図９に示す実施例の演算手段１０、制御手段１１Ｔ、送信手段
１３、電力受信手段１８の各回路が搭載されている。送信アンテナ１４および電力受信コイル２５は、フレキシブル基板の配線パターンを用いて形成した。表示装置４０は受信手段１５、表示手段１２、制御手段１６および電力送信手段１７と電力送信コイル１９から構成されている。
【００６４】
図１０は、表示装置４０の外観を示す図である。表示装置には、受信アンテナ１４、体温グラフ表示部４１、スピーカ４５、動作モード切替用のスイッチ４６、測定プローブ１を未使用時あるいは、充電時に格納する測定プローブ格納部４７がある。測定プローブ格納部４７に測定プローブ１を格納すると、自動的に体温測定は機能を停止し、二次電池２２が充電されるように構成されている。格納部４７から測定プローブを取り出すと、自動的に体温測定を開始し、体温データを送信し、結果を体温グラフ表示部４１に表示する。体温グラフ表示部４２に体温のグラフが、体温表示部４３には、体温が数値データで表示される。体温が熱平衡に達していない場合はグラフが点線で表示され、熱平衡に達した後は実線で表示される。メッセージ表示部４４には熱平衡に達しているかどうかの情報や、急激な温度低下が生じた際のメッセージ、急激な温度の上昇が生じた場合は、発熱の危険を報知するためのメッセージが表示され、同時にスピーカ４５からは音声メッセージが発せられる。スイッチ４６を切り替えることで、緊急性の高いメッセージ以外の音声メッセージを停止することができる。また、測定プローブ１を格納部４７から取り外した際に、二次電池２２の充電が不足している場合も、充電不足のメッセージを発する。表示装置４０に時計機能を持たせることも可能である。
【００６５】
次に、測定プローブ１と表示装置４０の連係動作をフローチャートで説明する。
【００６６】
図１１は本実施例の体温計の動作を説明するためのフローチャートである。左側のフローチャートが測定プローブ１の動作を示し、右側が表示装置の動作を示している。測定プローブおよび表示装置の動作は、ループ５１およびループ５２を無限にループをしている。
【００６７】
はじめに、測定プローブ１の二次電池２２が充電されている状態での動作を説明する。測定プローブ１はステップＳＴ１で充電完了かどうかを自身で検査する。今は充電された状態なのでステップＳＴ４へ進み、無線を通じて表示装置４０に充電完了信号を送り次のステップに進む。ステップＳＴ５では、表示装置４０からのビーコン信号が受信できたかを調べ、もし過去一定時間（ビーコン周期）以内に受信されていたら、測定プローブ１が格納状態にあると判断して、次のステップＳＴ６の温度測定をキャンセルしてループ５１の1周を終了する。ステップＳＴ５でビーコンが受信されていなかった場合は、測定プローブが体に貼り付けられていると判断し、ステップＳＴ６で体温を測定しデータを表示装置に送信してループ５１の1周が終了する。
【００６８】
ビーコン信号は、電力送信手段１７から送られてくる二次電池充電用の高周波信号を利用する。ステップＳＴ６で温度測定データを送信する際、およびステップＳＴ２での充電要求を送信する際には、それ以前にビーコンを受信したかどうかの情報も併せて送信することで、表示装置４０に格納状態にあるかどうかを通知する。この処理をビーコンのアンサーバック処理と呼ぶ。
【００６９】
表示装置４０では、ステップＳＲ１で充電完了の信号を受けていたので、次のステップＳＲ４へ進む。ＳＲ４ではビーコン信号を発信する。ビーコン信号は、一定時間間隔で電力送信手段１７を動作させることで実現している。次にステップＳＲ５で体温データを受信する。もしデータが受信できたら、ステップＳＲ６で受信中のメッセージを表示し、ステップＳＲ７で体温判定、すなわち熱平衡状態にあるかどうかを判定し、ステップＳＲ８で体温表示とグラフ表示を更新し、ステップＳＲ９で必要なメッセージを判定して表示す
る。以上で表示装置４０のループ５２の1周分の処理を終了する。
【００７０】
次に測定プローブ１の二次電池２２の充電が完了していない場合を説明する。充電が完了していない場合は、ステップＳＴ２で充電要求を無線通信経路で送信して、ステップＳＴ３で充電用の高周波を電力受信手段１８が受信していれば、二次電池２２を充電する。もし、測定プローブ１が格納状態になければ充電用高周波は受信できないので充電は行われない。
【００７１】
表示装置が充電要求信号を受け取った場合は、ステップＳＲ２で直ちに充電メッセージを表示して電力送信手段１７を動作させる。充電メッセージの際、ビーコンのアンサーバック情報をもとに、格納時は、「充電中」のメッセージを、非格納時は「至急プローブを格納して充電してください」のメッセージを表示する。
【００７２】
以上説明した処理により、測定プローブ１は電源スイッチがなくても自動的に体温測定をオンオフすることが出来る。また、メッセージ通りに操作すれば、測定プローブ１の二次電池２２を常に充電状態に維持できる。
【００７３】
表示装置は本実施例では移動可能な据え置き型であるが、腕時計型にして被測定者自身が身につけて使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の体温計の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の体温計の回路ブロックを示す図である。
【図３】本発明の体温計の熱回路を示す図である。
【図４】本発明の体温計の熱回路を示す図である。
【図５】本発明の体温計の温度変化を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態の回路ブロックを示す図である。
【図８】本発明の実施例の構造を示す平面図と断面図である。
【図９】本発明の実施例の回路ブロックを示す図である。
【図１０】本発明の実施例の表示装置の概観を示す図である。
【図１１】本発明の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１ 測定プローブ
２ 本体
３ 第１の温度検出手段
４ 第２の温度検出手段
５ 生体
６ 体表面
７ 断熱材
１０ 演算手段
１１、１１Ｔ、１１Ｒ 制御手段
１２ 表示手段
１３ 送信手段
１４ 送信アンテナ
１５ 受信アンテナ
１６ 受信手段
１７ 電力送信手段
１８ 電力受信手段
１９ 電力送信コイル
２０ 回路基板
２１ ＩＣ
２２ 二次電池
２３ 水晶振動子
２５ 電力受信コイル
２６、２７ プリント配線
４０ 表示装置
４１ 体温グラフ表示部
４２ 体温グラフ
４３ 体温表示
４４ メッセージ表示
４５ スピーカ
４６ スイッチ
４７ 測定プローブ収納部
５０ 環境温度検出手段
５１ 環境湿度検出手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の表面に密着して変形可能な本体と、該本体の前記生体との接触面に配置された第１の温度検出手段と、該第１の温度検出手段と異なる部位の前記本体の前記生体との接触面に配置された第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段および第２の温度検出手段を用いて所定の時間間隔で温度を計測するための制御手段と、計測した温度の時間変化から体温を演算して求める演算手段と、前記体温を表示する表示手段とを有する体温計。
【請求項２】
前記演算手段は、前記第１の温度検出手段により計測された温度と、前記第２の温度検出手段により計測された温度との差が所定の温度以下に達したことで前記本体が密着した体表面の温度が熱平衡状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の体温計。
【請求項３】
前記本体は、粘着性を有する素材を用いて体表面に密着させて使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の体温計。
【請求項４】
前記表示手段を含む表示装置は、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段を含む測定プローブと分離されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項５】
前記表示装置と前記測定プローブは無線通信でデータを伝えることを特徴とする請求項４に記載の体温計。
【請求項６】
前記測定プローブは固有の認識番号を有し、無線通信で認識番号を伝えることを特徴とする請求項５に記載の体温計。
【請求項７】
前記測定プローブは充電可能な蓄電手段を有し、充電により再使用可能なことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項８】
前記蓄電手段は電力受信コイルと電力受信手段とを有し、前記表示装置は電力送信手段と電力送信コイルとを有し、電磁誘導により前記表示装置から前記蓄電手段を充電することを特徴とする請求項７に記載の体温計。
【請求項９】
前記表示装置は所定のタイミングで間欠的に前記電力送信手段と前記電力送信コイルを用いて電磁界を発生させ、前記測定プローブは、前記受信コイルと前記電力受信手段を用いて前記電磁界を検出することで、前記表示装置と前記測定プローブが所定の距離以内に位置していることを判断することを特徴とする請求項８に記載の体温計。
【請求項１０】
前記測定プローブと前記表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、前記測定プローブを低消費電力状態で動作させることを特徴とする請求項９に記載の体温計。
【請求項１１】
前記測定プローブと前記表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、前記蓄電手段の充電状態に応じて、前記蓄電手段を充電することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の体温計。
【請求項１２】
前記表示手段は、測定した体温と、体表面が熱平衡状態にあるかどうかの情報と、測定した体温の変化に応じた所定のメッセージと、前記測定プローブと前記表示装置とが所定の距離以内に位置しているかに関する情報と、前記蓄電手段の充電状態に関する情報のうちから選ばれる１つ以上を表示することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項１３】
前記蓄電手段の充電状態を前記送信手段と前記送信アンテナと前記受信アンテナと前記受信手段とを用いて前記表示装置に伝え、前記表示手段に表示することを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項１４】
前記表示手段は、前記表示手段が設置された場所の温度と湿度を検出し、前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項１】
生体の表面に密着して変形可能な本体と、該本体の前記生体との接触面に配置された第１の温度検出手段と、該第１の温度検出手段と異なる部位の前記本体の前記生体との接触面に配置された第２の温度検出手段と、前記第１の温度検出手段および第２の温度検出手段を用いて所定の時間間隔で温度を計測するための制御手段と、計測した温度の時間変化から体温を演算して求める演算手段と、前記体温を表示する表示手段とを有する体温計。
【請求項２】
前記演算手段は、前記第１の温度検出手段により計測された温度と、前記第２の温度検出手段により計測された温度との差が所定の温度以下に達したことで前記本体が密着した体表面の温度が熱平衡状態であると判定することを特徴とする請求項１に記載の体温計。
【請求項３】
前記本体は、粘着性を有する素材を用いて体表面に密着させて使用することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の体温計。
【請求項４】
前記表示手段を含む表示装置は、前記第１の温度検出手段および前記第２の温度検出手段を含む測定プローブと分離されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項５】
前記表示装置と前記測定プローブは無線通信でデータを伝えることを特徴とする請求項４に記載の体温計。
【請求項６】
前記測定プローブは固有の認識番号を有し、無線通信で認識番号を伝えることを特徴とする請求項５に記載の体温計。
【請求項７】
前記測定プローブは充電可能な蓄電手段を有し、充電により再使用可能なことを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項８】
前記蓄電手段は電力受信コイルと電力受信手段とを有し、前記表示装置は電力送信手段と電力送信コイルとを有し、電磁誘導により前記表示装置から前記蓄電手段を充電することを特徴とする請求項７に記載の体温計。
【請求項９】
前記表示装置は所定のタイミングで間欠的に前記電力送信手段と前記電力送信コイルを用いて電磁界を発生させ、前記測定プローブは、前記受信コイルと前記電力受信手段を用いて前記電磁界を検出することで、前記表示装置と前記測定プローブが所定の距離以内に位置していることを判断することを特徴とする請求項８に記載の体温計。
【請求項１０】
前記測定プローブと前記表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、前記測定プローブを低消費電力状態で動作させることを特徴とする請求項９に記載の体温計。
【請求項１１】
前記測定プローブと前記表示装置が所定の距離以内に位置しているときは、前記蓄電手段の充電状態に応じて、前記蓄電手段を充電することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の体温計。
【請求項１２】
前記表示手段は、測定した体温と、体表面が熱平衡状態にあるかどうかの情報と、測定した体温の変化に応じた所定のメッセージと、前記測定プローブと前記表示装置とが所定の距離以内に位置しているかに関する情報と、前記蓄電手段の充電状態に関する情報のうちから選ばれる１つ以上を表示することを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項１３】
前記蓄電手段の充電状態を前記送信手段と前記送信アンテナと前記受信アンテナと前記受信手段とを用いて前記表示装置に伝え、前記表示手段に表示することを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれか一項に記載の体温計。
【請求項１４】
前記表示手段は、前記表示手段が設置された場所の温度と湿度を検出し、前記表示手段に表示することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の体温計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−８００００（Ｐ２００９−８００００Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４９２６７（Ｐ２００７−２４９２６７）
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
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