表面温度プロファイル
【課題】体表温度プロファイルに基づき、コア体温を推定する。
【解決手段】システム２０は、体表面下にある熱源の近傍の表面上の２つ以上の位置におけるそれぞれの温度依存測定値を提供するように構成され、１つ以上の温度センサ２４を含む。測定された温度は、地域受信器３２によって伝送される。演算処理器は、表面下の熱源の温度を決定するため２つ以上の位置からの測定値を演算処理するように構成されている。表面は哺乳類被験者の身体の皮膚表面であり、表面下の熱源は血管であり、演算処理器は血管内の血液の温度を決定するように構成されている。
【解決手段】システム２０は、体表面下にある熱源の近傍の表面上の２つ以上の位置におけるそれぞれの温度依存測定値を提供するように構成され、１つ以上の温度センサ２４を含む。測定された温度は、地域受信器３２によって伝送される。演算処理器は、表面下の熱源の温度を決定するため２つ以上の位置からの測定値を演算処理するように構成されている。表面は哺乳類被験者の身体の皮膚表面であり、表面下の熱源は血管であり、演算処理器は血管内の血液の温度を決定するように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に表面下の熱源温度の非侵襲的測定に関し、特に非侵襲的コア体温測定のための方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
体内温度の測定は被験者の健康を評価するのに有益である。体温は典型的に口、脇の下、または直腸などの人体の窪み、または被験者の額、こめかみなどの外部部分に配置された温度計により測定される。コア体温は、体の窪みや外部部分で測定された周辺温度と比較して、一般的に被験者の健康のより良い指標であると考えられている。
ここに参照される特許文献１には、侵襲的温度プローブを使用してコア体温を積算する装置が開示されている。このプローブは温度絶縁体により分離された第１および第２の温度センサからなり、これにより熱流を測定する手段を提供している。
【０００３】
特許文献２には額を赤外温度検知器で横方向に走査し、こめかみ動脈に対応する場所からピーク温度を検出することにより、体温を検知する方法について開示されている。
特許文献３には、受信器と無線通信する電子パッチ温度計が開示されている。その受信器は磁場送信を創生し電子パッチ温度計に電力を供給する。
【０００４】
特許文献４には、温度信号を受信器に送信し、受信器が次にモニタと同じ形式に信号を変換する電子温度計について開示している。
特許文献５には、硬貨大の箱に密封され、温度と被験者情報を基地局に送信する無線温度センサ・モジュールについて開示している。
【０００５】
特許文献５には、体表から輻射された熱流の定常状態を確立することによりコア体温を測定する方法について開示している。外部体温は隔離された場所の２点で監視され、１つは体表に近く、２つ目はそれより体表から遠くに配置される。その２点は体表に対し垂直になるように配置される。その２点の場所を電力により暖め、体からの熱流の定常状態に達する速度を速める。定常状態に達すると、両点の温度は等しく、この温度がコア体温と等しいと見做される。
【０００６】
特許文献７には、２つの外部熱流センサの温度測定からコア体温を計測する方法が開示されている。２つの外部熱流センサは異なる熱流抵抗係数を有するように構成されている。抵抗係数の変化は、各熱流センサ内部の１組の温度センサ間の絶縁体の厚みを変化させることを含む、幾つかの方法で実現できる。
外部および周辺温度とコア体温との関係は非特許文献１に記載され、ここに参照される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許 ６，２８０，３９７（‘３９７）Ｙａｒｄｅｎ他
【特許文献２】米国特許 ６，２９２，６８５ Ｐｏｍｐｅｉ
【特許文献３】米国特許 ６，７９４，９９０ Ｔｓｅｎｇ
【特許文献４】米国特許公報 ２００６／０１２２４７３ Ｋｉｌｌ他
【特許文献５】米国特許公報 ２００７／０１９４９１３ Ｙｏｋｏｓｈｉｍａ他
【特許文献６】米国特許 ６，２２０，７５０ Ｐａｌｔｉ
【特許文献７】米国特許 ７，２４９，８８３ Ｋｕｒｏｄａ他
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｆｕｌｌｂｒｏｏｋ著 「コア体温測定：脇の下、鼓膜および肺動脈血液温度の比較」集中救急治療、１９９７年１０月、１３（５）：２６６−７２
【発明の概要】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、体表温度プロファイルおよび／または動脈近傍の熱流プロファイルに基づきコア体温を推定する方法および装置が提供される。
ある実施形態では、温度計は、２つ以上のそれぞれ頚動脈のような血管の近傍で体表に最も近い部分で計測された、少なくとも１つの温度測定、からなる温度プロファイルを計測するように構成された１つ以上の温度センサからなる。コア体温の推定値はそのプロファイルに基づき決定される。
温度および／または熱流のプロファイルの計測は接触または非接触で行われ、固定位置で多重温度センサにより行われ、または１つ以上のセンサを手動でまたは自動で体表面を交差して動かして行われる。
【００１０】
従って本発明実施形態によれば、
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある、２つ以上の位置におけるそれぞれの温度依存測定値を提供するように構成された１つ以上の温度センサと、
前記表面下の熱源の温度を決定するため前記２つ以上の位置からの前記測定値を演算処理するように構成された１つの演算処理器と、
からなることを特徴とする温度計測装置が提供される。
【００１１】
ある実施形態によれば、表面は哺乳類被験者の身体の皮膚表面であり、表面下の熱源は血管であり、演算処理器は血管内の血液の温度を決定するように構成されている。２つ以上の位置は血管を横切る１つの列の上に配置される。ある実施形態によれば、血管は頚動脈であり、１つ以上の温度センサは被験者の首における温度依存測定値を計測するように構成されている。
【００１２】
開示された実施形態によれば、演算処理器は、測定値から表面上の温度勾配を決定し、温度勾配を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されている。さらにあるいは、演算処理器は、１組の熱流関係式を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されている。さらにあるいは、演算処理器は、１組の熱流関係式を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されている。演算処理器は、測定値から表面上の最高温度の座標を決定し、座標を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていてもよい。
【００１３】
ある実施形態では、装置は１つ以上の温度センサを保持し、身体表面に張り付くように構成された１つのパッチを含む。他の実施形態では、装置は１つ以上の温度センサの検知領域を２つ以上の位置の間で移動させるための１つの駆動機構を含む。装置は１つ以上の温度センサを内包し、表面近において２つ以上の位置の間を移動されられるように構成された１つの容器と、容器の動きを追跡するための１つの位置センサとを含んでもよい。
【００１４】
開示された実施形態によれば、１つ以上の温度センサは赤外線センサを含む。装置は表面からの赤外線輻射を１つ以上の温度センサ上に焦点を結ばせるための少なくとも１つのレンズを含む。
ある実施形態によれば、１つ以上の温度センサは、それぞれの温度センサがそれぞれの位置の近くに配置されるように設定された多重温度センサの１つの列を含む。装置は、周辺温度を計測するように構成された１つの周辺温度センサを含み、演算処理装置が表面下の熱源の温度を決定するため周辺温度センサを使用するように構成されていてもよい。
【００１５】
ある実施形態では、装置は表面下の熱源の温度を示す信号を１つの外部モニタに送信するように構成された１つの送信器を含む。さらにあるいは、装置は表面下の熱源の温度を示す入力信号を受信し、入力信号を産業用モニタ標準に従った形式を有する１つの出力信号に変換するように構成された１つの信号変換器を含んでもよい。
さらに本発明の実施形態によれば、
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある２つ以上の位置において、それぞれの温度依存測定値を計測するステップと、
表面下の熱源の温度を２つ以上の位置における温度依存測定値から算出するステップと、
を含むことを特徴とする温度計測の方法が提供される。
本発明は実施形態に関する図を参照しての以下の説明により、さらに十分に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による、検温装置により体温を測定するシステムを絵画的に示した図である。
【図２】本発明の実施形態による、コア体温を決定するように構成された温度センサ・モジュールのそれぞれ頂部、底部の図である。
【図３】本発明の実施形態による、他の構成による、温度センサ・モジュールの下方部分の側面図である。
【図４】本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール内の他の温度センサを絵画的に示した図である。
【図５】本発明の実施形態による、他の温度センサ列を絵画的に示した図である。
【図６】本発明の実施形態による、手持ち温度計を絵画的に示す図である。
【図７】本発明の実施形態による、温度センサ・モジュールのブロック図である。
【図８】本発明の実施形態による、温度センサ列により取得された温度プロファイルのグラフを有する、体表上または近くで血管の上方にある温度センサ列の側面図である。
【図９】本発明の実施形態による、管レンズを有する温度センサ装置を絵画的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態の詳細説明
図１は、本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール２４のような検温装置により、哺乳類被験者のコア体温を決定するシステム２０を絵画的に示した図である。
温度センサ・モジュールの中に（ここからは図２Ａ、２Ｂに関する記述である）は、１つ以上の温度センサ（図４Ａ−４Ｃ）からなる温度センサ列（図５Ａ−５Ｃ）がある。
【００１８】
温度センサ・モジュール２４は、被験者の皮膚の反対側で下方に血管が位置する表面測定場所に配置される。典型的な場所は被験者の首の上で頚動脈の真上の場所である。この場所は医療従事者が正確に頚動脈の場所を通常同定できるため、適切である。温度センサ・モジュールは図１のように、パッチ温度計として計測場所に貼り付けられても良い。あるいは皮膚の反対側または近くに手持ち温度計として保持されても良い（図６）。温度センサ・モジュールは、モジュールの長さ方向が血管の方向にほぼ直角に皮膚を横切るように配置される。
【００１９】
温度センサ・モジュールが測定場所に置かれた場合、温度センサ・モジュール内の少なくとも１つの温度センサは、血管に最も近い其々２つ以上の体表位置における少なくとも１つの温度依存計測値からなる、１組のデータを入手する。このデータの１組は以降温度プロファイルと呼ばれる。
温度プロファイルが取得された後、温度センサ・モジュール２４は、取得された温度プロファイルに基づいてコア体温を計算してもよい。コア体温を計算する方法は図８Ａ，８Ｂを参照して後に詳述される。
【００２０】
多重温度依存計測が、血管に最も近い其々２つ以上の体表位置において、継続的監視のためまたは計算の精度向上のため、または定常状態温度が得られるまでの間、以下で詳述されるように行われてもよい。
温度センサ・モジュール２４は、温度プロファイルまたはコア体温のどちらか、または両方からなるデータをモニタ２６のような遠隔画面に送信するように構成されてもよい。モニタ２６は産業標準ＹＳＩ熱伝対用入力を有する標準的病院モニタ（ＧＥ社製Ｃｒｉｔｉｋｏｎ ４００シリーズ モニタ）でよい。この場合信号変換機２８はモジュール送信を受信し、また受信データをモニタに適した産業標準信号様式に変換する作業を実行する。
【００２１】
あるいは、モニタ２６はデータを直接温度センサ・モジュールから受信するようにプログラムされた一般用途のコンピュータであってもよい。モニタ２６はキーボード３０のような顧客入力装置を持っても良く、それにより医療従事者は、温度センサ・モジュールとモニタの間でのデータと指示の通信のみならず、モニタ上の情報の表示を制御してもよい。
温度センサ・モジュール２４は、コア体温を表示したり、データをさらにモニタ２６に送信したりする地域受信器３２にデータを送信してもよい。
【００２２】
典型的な構成では、上記の全ての送信はｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のような無線プロトコルを使用し、無線形式で送られる。あるいは上記機器の一部または全部の間のデータ送信は有線で行われる。温度センサへの電力は典型的に内部バッテリーにより供給されるが、有線または無線による既存の技術で供給されてもよい。
温度センサ・モジュール２４が、地域受信器３２やモニタ２６のような１つ以上の他の機器とともに稼動するように構成されている場合、温度センサ・モジュールの処理機能の一部または全ては他の機器により実行される可能性があることを理解しなくてはならない。これらの機能には、温度プロファイルの保管、コア体温の計算、コア体温および他のデータの表示が含まれる。
【００２３】
図２Ａ、２Ｂは本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール２４のそれぞれ頂部、底部の図である。図２Ａに示されたとおり、温度センサ・モジュール２４は計算されたコア体温と他の関連データを表示する表示画面４２を有してもよい。さらにあるいは、温度センサ・モジュール２４はアンテナ４４のような遠隔通信手段を有しても良い。アンテナ４４は図２Ａに示すように棒形状を有し、モジュール２４に対しいかなる角度（０−９０度）に配置されてもよい。
【００２４】
あるいはアンテナは、温度センサ・モジュールの一部に埋め込まれたコイル状を有する、あるいはプリント基板に印刷されたような、他の構成であってもよい。モジュールは操作モードを制御するため、１つ以上のモードボタン４６のような、顧客入力手段を有しても良い。電力スイッチ４８は温度センサ・モジュールを起動し、温度取得と計算を開始するために使用されてもよい。周辺温度センサ５０も、温度プロファイルが周辺温度に基づく係数を含む場合には、温度センサ・モジュールに含まれても良い。
【００２５】
バッテリー区画５２が温度センサ・モジュールに電力供給するためのバッテリーを包含するために含まれても良い。前述のように、温度センサ・モジュールは外部電力を受けるように構成されてもよい。音響圧電変換器のような音声生成器５４が種々の音響警告音を発生するために含まれても良い。例えば、安定した温度値が決定された場合に注意音が発生されてもよい。例えばコア体温が急速に変化し始めた場合や、既定の範囲の限界を超えた場合など警告のための警報を発する可能性がある。あるいは、地域受信器３２またはモニタ２６がこれら警報を発しても良い。
【００２６】
図２Ｂは温度センサ・モジュールの下方の面、すなわち、体の表面に向いた側を示す。下方面には以下で図５Ａ−５Ｃに関しさらに記述される温度センサ列６０を有する。下方面はさらに、ＬＥＤまたは、追跡球やジャイロスコープのような既存技術で知られる位置追跡手段を使用する、位置センサ６１を有しても良い。位置追跡要素は、下記で図６に関して記述される、モジュールの手持ち実施形態に包含されても良い。
【００２７】
図３Ａ、３Ｂは本発明の実施形態による、他の構成による、温度センサ・モジュール２４の下方部分の側面図である。図３Ａではスペーサ６２がモジュールの下方面から突き出ている。このようなスペーサは体表面と温度センサ・モジュールの下方面との間に典型的に１−２ミリの距離を維持し、それにより体表面と、図４Ｂを参照して以下に記述する赤外線技術を使用する温度センサのような非接触温度センサとの間の距離を維持する。図３Ｂには薄い粘着被膜６４を有する温度センサ・モジュール２４の下方の面が示され、その被膜はモジュールが温度パッチとして体表へ接着する助けとなる。（図１の構成に見られるように。）
【００２８】
図４Ａ−４Ｃは本発明の実施形態による、温度センサ列からなる温度センサの他の構成を絵画的に示した図である。センサは幾つかの既存の温度感知技術に基づいて設計されてよい。図４Ａ−４Ｃはそれぞれ３つの異なる技術による温度センサの構成である。
図４Ａは熱伝導センサ構造７０を示す。熱伝対パッドまたは印刷（写真エッチング）された温度センサまたはサーミスタのような１つのセンサ７２が、表面の温度依存測定値を得るため、表面７４と熱接触する。センサは初め表面温度と異なる温度であるため、センサが表面温度に達し安定するまで移行期間がある。典型的にはセンサ７２は周辺温度から孤立するために絶縁材７６により絶縁される。
【００２９】
図４Ｂは輻射センサ構成８０を示す。赤外線（ＩＲ）センサのような輻射センサ８１は、表面の温度依存測定値を供給するため、表面７４の近くに保持される。レンズ８２が、体表からの赤外線輻射をセンサ上に焦点を結ばせるためＩＲセンサの前面に置かれてもよい。熱の伝導が無いため、測定中の移行期間はない。表面温度は従って本質的に即時に計測される。
図４Ｃは熱流センサ構成９０を示す。基礎センサ９２と第２センサ９４からなる２つの重なったセンサが熱流絶縁層９６により分離されている。熱流センサは、前述特許文献１に更に記載されるように、コア体温の計算を速めるために使用される。さらにあるいは、図４Ｃの重なったセンサ構成は定常状態の温度計測の精度向上のため、後述の付表に記載された計算式に基づき、使用されうる。
【００３０】
図５Ａ−５Ｃは本発明の実施形態による、他の温度センサ列６０の構成を絵画的に示した図である。図５Ａにおいて、温度センサ列６０はプリント基板（ＰＣＢ）１００からなり、その上にパッド１０２として示される多重温度センサが実装される。パッド１０２は、上記図４Ａ−４Ｃで記述された熱伝導性熱伝対、赤外線センサまたは熱流センサであるか、他の既知の温度感知要素であってよい。
典型的な構成では、プリント基板１００は幅１５−３０ｍｍで、長さ２０−５０ｍｍである。典型的なパッド間の間隔は隣り合うパッドの中心距離で３−７ｍｍである。パッド寸法は１ｍｍＸ０．５ｍｍである。パッド間の間隔は中心線１０４からみて非対称であってよい。例えば、中心線の１方の側の間隔が５ｍｍで他方の側の間隔が７ｍｍであってよい。この種の非対称性は付属書類Ａに記載される計算式の入力により良い多様性を与える。
【００３１】
プリント基板（ＰＣＢ）１００は、熱流計測を目的としてそれぞれ別の面に配置されたセンサ列の間の絶縁空間として使用されうる。この目的のためのプリント基板の典型的厚みは０．２−０．５ｍｍである。
上記の全ての寸法および構成は、純粋に例示を目的として提示されており、本発明の原理は他の寸法や構成でも同様に実行されうる。
プリント基板１００の配線は（図７に図示されているが）各パッド１０２からの測定温度に対応する信号を、図７を参照して後に詳述される、演算処理器に送る。他の集約化構成では、パッド１０２は赤外線センサの焦点アレイ（ＦＰＡ）のような集積回路からなる。集約化構成では各パッドは個別の測定温度を提供可能なピクセルに対応する。
【００３２】
図５Ａのパッド１０２はプリント基板１００を横断して１列に実装されている。パッド１０２は図５Ｂに示すように少なくとも各列に２つ以上で２つ以上の列に並べられてもよい。
図５Ｃは温度センサ列６０のさらに他の構成である。駆動子１１６のような駆動機構が温度センサ・パッド１１２を、実装または組込の軌道１１８上を駆動する。典型的にはパッド１１２は上記の赤外線センサ８２（図４Ｂ）のような輻射センサからなる。駆動子１１６はステッピング・モータまたはリニア・コイル（音声コイル）駆動子のような既知の適切な駆動子でよい。軌道１１８のパターンは直線または往復軌道または他の形態でよく、温度センサは、静止した温度センサ列により計測された多重の位置に類似した（図５Ａ，５Ｂ）、血管に最も近い場所で体表の温度を計測するように設計されている。パッドが軌道上を移動すると既定の位置において、典型的には２−７ｍｍ間隔で温度測定を行う。
【００３３】
図６は本発明の実施形態による、手持ち温度計１３２によりコア体温の非侵襲的測定を行う他のシステム１３０を絵画的に示す図である。手持ち温度計１３２は温度センサ・モジュール２４および、固定されるのではなくむしろ握られて、体表に対面または近接して保持される容器１３４からなる。典型的には、手持ち温度計の温度センサは赤外線センサであり、そのため手持ち温度計が測定場所の近く置かれ、または接触すると温度プロファイルは瞬間的に取得されうる。
【００３４】
あるいは手持ち温度計は、検知器付きＬＥＤと開口輪からなる上述の（図２Ｂ）位置センサ６１のような位置検知機構を有しても良い。医療従事者は測定場所を横切って手持ち温度計を動かすことにより、被験者の体温を計測することが出来る。温度プロファイルの獲得は、図５Ｃの構成を参照して上述された、駆動機構を有する温度センサ列の場合と同様に行われる。
【００３５】
図７は本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール２４のブロック図である。温度センサ・モジュールは、温度センサ列６０からなり、その上に温度センサが実装される（図５Ａ−５Ｃ）。マルチプレクサ１４２はセンサ１０２および周辺温度センサ５０で生成された信号を受信し、これら信号を演算処理器１４４に送信する。演算処理器１４４は典型的に、温度プロファイルのみならずソフトウェア・プログラムを保管するため、不揮発性メモリを有する。演算処理器１４４はモードボタン４６および位置センサ６１からの入力信号を受信する。
【００３６】
演算処理器は、温度センサから受信したデータに基づき、また温度センサ・モジュールが移動中に温度が測定される場合は位置センサからのデータにも基づき、温度プロファイルを作成する。演算処理器１４４は温度プロファイルから、以下で図８を参照して記述される計算方式を適用して、コア体温を計算してもよい。あるいは演算器は、デジタルあるいはアナログの温度および較正データを、地域受信器３２またはモニタ２６のような他の機器による処理のため、単に受信し送信する。演算器はコア体温および／または温度プロファイルを含むデータを送信器１４６におくり、アンテナ１４８を介してデータをモニタ２６のような遠隔受信器におくる。あるいは有線出力５５に送信する。演算処理器はデータを表示器４２にコア体温を含むデータを表示してもよい。
【００３７】
温度センサ・モジュール２４は、貼付パッチ温度計として構成された場合、連続モードで稼動し、その場合演算器１４４は温度プロファイルを取得し、コア体温の新しい値を計算し、それを表示する工程を繰り返す。あるいは、温度センサ・モジュールは非連続で稼動し、その場合は処理ユニット３０が初期の計算を終了後、単一の固定温度が表示される。非連続構成は手持ち構成の場合より典型的である。このモードでは演算処理器１４４は、計算終了を告知するため、信号を音声発生器５４に送ることにより告知音を提供する。
【００３８】
図８は本発明の実施形態による、体表１５８上または近くで血管１６０の中心上方に置かれた温度センサ列１５６の側面図である。血管は例えば、図１に示されたように頚動脈であり、またはこめかみ動脈のような体表近くに位置する他の適切な動脈であってよい。血管はコア体温にあると見做され、以下ではＴｂと表示される。また図８には、温度センサ列により得られた温度プロファイルのグラフが示される。
【００３９】
温度センサ列１５６は一列の温度センサ１６４からなり、それは図５Ａを参照して記述された直線的温度センサ列に類似した態様で配置される。センサ１６４は前述の既知のいかなる温度検知技術を使用しても良い。ある実施形態によれば、温度センサ１６４は図４Ｃを参照して記述された熱流センサ構成９０に基づく熱流センサである。各熱流センサは基礎センサ９２と第２センサ９４からなり、熱流絶縁層９６により分離されている。
【００４０】
組織１６２は血管からの熱を体表に伝導する。各熱流センサの基礎センサ９２は表面温度を測定する。測定値の内、最も高い温度が血管の真上の温度である。温度描線１７０は基礎センサ９２により既定の場所で時間内に計測された温度を表す。グラフ１６８のＸ軸は温度センサ列１５６の長さ方向に沿った直線距離を表す。Ｙ軸は列の長さ方向に沿ったセンサにより計測された温度である。温度描線１７４は同様に第２センサにより測定された温度である。
【００４１】
描線に示されたとおり、最高の測定温度は、温度センサ列１５６上の血管の真上の位置における温度である。最高測定温度地点より遠ざかるそれに続くセンサはそれぞれ血管からより離れる。距離が離れると、血管とセンサの間の熱抵抗は増加し、温度は従って連続的に低下する。
描線１７０および１７４に示される温度プロファイルは、以下に記述するようにコア体温の計算に使用されうる。あるいはさらに、両描線からのデータは一体として付属書類に記載されるコア体温を計算する計算式の入力として使用されうる。
【００４２】
本発明のある実施形態によれは、１組の同時熱流等式が血管からの熱流に対応して、身体組織の熱抵抗を経由し、１組の身体表面位置に生成される。位置は最高温度位置、即ち血管の真上の位置に対する位置として計測される。最高温度位置は温度センサにより直接検知される位置か、あるいは温度データから計算される位置である。
全ての等式のなかで未知の変数は、コア体温、Ｔｂ、組織の熱伝導係数Ｋｈ、および体表の最高温度位置と血管との距離（付属書類ではＬｉと表される）である。３つの熱流等式を同時に解くことにより、未知の変数が得られ、コア体温が得られる。実際には、更なる同時等式が生成され、未知の変数は最小２乗誤り法のような誤り最小化法により決定される。
【００４３】
さらなる実施形態によれば、コア体温を求めるための更なる等式が各基礎センサ９２とその第２センサ９４との間の熱流に基づき生成される。それは、この熱流は其々の基礎センサに到達する熱流と等価とされうるからである。この方式を用い、上記の未知の変数は体表の少なくとも２箇所における温度測定により解かれうる。これら２次熱流等式を含む等式によりコア体温を計算する例が付属書類に掲載されている。体組織から外部に向かう熱流に基づく更なる実施形態では、同時等式の組に体表上の伝導センサ（図４Ａ）と周辺温度（周辺温度センサ５０により計測される上述の）との間の熱流の等式を含む。
【００４４】
さらなる実施形態では、未知の変数を求める熱流等式は、２つの体表面位置で２つの測定温度を得、１つ以上の追加中間位置での温度値を２つの測定地点間の温度勾配に基づき内挿して求めることにより、生成される。血管と体表面位置（２つの測定位置と追加の内挿位置からなる）との熱流関係はこのように、未知の値（即ち、コア体温、Ｔｂ、組織の熱伝導係数Ｋｈ、および体表面の最高温度位置と血管の距離）を求めるのに必要な追加の同時等式を提供する。
【００４５】
あるいは、体表の異なる地点（血管の上の）間の熱流が直線関係にあると仮定すれば、熱流を測定することなく温度測定値のみを使用して未知の値を計算することが可能である。直線関係は統計的にまたは温度測定値の経験的関数として決められる。
上述の実施形態では特に体表温度測定値に基づきコア体温を計算することを記載しているが、本発明の原理は、前述特許文献１に記載の方法を用いた移行期の体表熱流測定値のような、他の温度依存測定値のプロファイルからコア体温を計算することにも適用可能である。本発明の原理は連続温度監視にも適用されうる。
【００４６】
さらに、上記実施形態は特に体温の測定を記述しているが、本発明の原理は、壁の中、床下、あるいは土中の管中の流体温度測定のような、非医療分野での表面下温度の測定にも適用されうる。
図９は本発明の他の実施形態による、管レンズを有する温度センサ装置１７０を絵画的に示す図である。装置１７０はプリント基板１００と同様な体表温度プロファイルを示す変形可能なプリント基板１８０からなる。温度センサ・パッド１８３はプリント基板１８０を横断して一列に実装される。温度センサ・パッド１８３は赤外線センサ（図４Ｂにおけるセンサ８１に類似）で、配線１７７の１組の配線により演算器に接続されている。
【００４７】
其々の管レンズ１７８（図４Ｂのレンズ８２の形でもよい）は体表から赤外線輻射を各パッド１８３上に焦点を結ばせる。図に示されるように、各管レンズ１７８は管形状をしており、対応するパッド１８３を円周で囲む。各管レンズは表面７４の直線部分からの赤外線輻射を対応するパッドに焦点を結ばせる。従って各パッドで測定される輻射は皮膚の直線部分上の平均温度に対応する。図９のセンサ装置は皮膚に接触して配置され、または温度測定の間、皮膚から一定の距離離れて保持されてもよい。
【００４８】
上述の実施形態は例示であり、本発明は上記に特に記載し図示されたことに限定されない。むしろ、本発明の範囲は、上述の記載を読めば当業者に想起される、従来技術には無い、上記の種々の特徴の組合せ、準組合せや、変形や修正を含む。
【００４９】
付属書類
図８のセンサ列構成を前提として、血管から基礎センサへの熱流を、その基礎センサから其々の第２センサへの熱流を同じであるとすると次式が得られる。
Ｋｂ・（Ｔｂ−ＴＳｉ）／Ｌｉ＝Ｋａ・（ＴＳｉ−ＴＲｉ）／Ｘａ
ここにＬｉは血管の外壁から皮膚表面の地点ｉまでの距離、Ｘｉは皮膚表面上での、最高温度地点Ｘ０からの距離、ＬｉはＬ０（血管の深さ、即ち血管の壁から皮膚上の最高温度点までの距離）と、ｒ（血管の半径）と、の関数である。他の係数は以下で表される。
Ｋｂ：体組織熱伝導係数
Ｋａ：絶縁層９６の熱伝導係数
Ｘａ：絶縁層９６の厚さ
Ｔｂ：血管内血液の温度
ＴＳｉ：体表面の温度
ＴＲｉ：第２センサの温度
上記等式は簡素化され：
（Ｔｂ−ＴＳｉ）／Ｌｉ＝Ｋ（ＴＳｉ−ＴＲｉ）／Ｘａ
さらに
Ｋ／Ｘａ＝α
Ｌｉ＝√（Ｘｉ２＋Ｘ０２）−ｒ
＝ａＸ０＋ｂ
として変換すると、
（Ｔｂ−ＴＳｉ）／（ａｉＸ０＋ｂｉ）＝α（ＴＳｉ−ＴＲｉ）
あるいは
（Ｔｂ−ＴＳｉ）＝ａｉＸ０α（ＴＳｉ−ＴＲｉ）＋ｂｉα（ＴＳｉ−ＴＲｉ）
両辺よりＴｂを差し引き次式が得られる。
【数１】
これをベクトルで表すと：
【数２】
または：
【数３】
次に上記式の誤りを最小化するベクトルβ＝<β１，β２，β３> を求めるため直線回帰分析が適用され、正確な測定値Ｔｂ＝β０が得られる。
βは次の公式を使用して求めても良い。
【数４】
【符号の説明】
【００５０】
２０，１３０：システム
２４：温度センサ・モジュール
２６：モニタ
２８：信号変換器
３０：キーボード
３２：地域受信器
４２：表示画面
４４：アンテナ
５０：周辺温度センサ
６０：温度センサ列
６１：位置センサ
６２：スペーサ
６４：粘着被膜
７０：熱伝導センサ構造
７４：表面
７６：絶縁材
８０：輻射センサ構成
８１：輻射センサ
８２：レンズ
９０：熱流センサ構成
９２：基礎センサ
９４：第２センサ
９６：熱流絶縁層
１０２，１８３：パッド
１１６：駆動子
１１８：軌道
１３２：手持ち温度計
１４４：演算処理器
１５６：温度センサ列
１５８：体表
１６０：血管
１６２：組織
１６４：温度センサ
１７０，１７４：温度描線
１７８：管レンズ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に表面下の熱源温度の非侵襲的測定に関し、特に非侵襲的コア体温測定のための方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
体内温度の測定は被験者の健康を評価するのに有益である。体温は典型的に口、脇の下、または直腸などの人体の窪み、または被験者の額、こめかみなどの外部部分に配置された温度計により測定される。コア体温は、体の窪みや外部部分で測定された周辺温度と比較して、一般的に被験者の健康のより良い指標であると考えられている。
ここに参照される特許文献１には、侵襲的温度プローブを使用してコア体温を積算する装置が開示されている。このプローブは温度絶縁体により分離された第１および第２の温度センサからなり、これにより熱流を測定する手段を提供している。
【０００３】
特許文献２には額を赤外温度検知器で横方向に走査し、こめかみ動脈に対応する場所からピーク温度を検出することにより、体温を検知する方法について開示されている。
特許文献３には、受信器と無線通信する電子パッチ温度計が開示されている。その受信器は磁場送信を創生し電子パッチ温度計に電力を供給する。
【０００４】
特許文献４には、温度信号を受信器に送信し、受信器が次にモニタと同じ形式に信号を変換する電子温度計について開示している。
特許文献５には、硬貨大の箱に密封され、温度と被験者情報を基地局に送信する無線温度センサ・モジュールについて開示している。
【０００５】
特許文献５には、体表から輻射された熱流の定常状態を確立することによりコア体温を測定する方法について開示している。外部体温は隔離された場所の２点で監視され、１つは体表に近く、２つ目はそれより体表から遠くに配置される。その２点は体表に対し垂直になるように配置される。その２点の場所を電力により暖め、体からの熱流の定常状態に達する速度を速める。定常状態に達すると、両点の温度は等しく、この温度がコア体温と等しいと見做される。
【０００６】
特許文献７には、２つの外部熱流センサの温度測定からコア体温を計測する方法が開示されている。２つの外部熱流センサは異なる熱流抵抗係数を有するように構成されている。抵抗係数の変化は、各熱流センサ内部の１組の温度センサ間の絶縁体の厚みを変化させることを含む、幾つかの方法で実現できる。
外部および周辺温度とコア体温との関係は非特許文献１に記載され、ここに参照される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許 ６，２８０，３９７（‘３９７）Ｙａｒｄｅｎ他
【特許文献２】米国特許 ６，２９２，６８５ Ｐｏｍｐｅｉ
【特許文献３】米国特許 ６，７９４，９９０ Ｔｓｅｎｇ
【特許文献４】米国特許公報 ２００６／０１２２４７３ Ｋｉｌｌ他
【特許文献５】米国特許公報 ２００７／０１９４９１３ Ｙｏｋｏｓｈｉｍａ他
【特許文献６】米国特許 ６，２２０，７５０ Ｐａｌｔｉ
【特許文献７】米国特許 ７，２４９，８８３ Ｋｕｒｏｄａ他
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｆｕｌｌｂｒｏｏｋ著 「コア体温測定：脇の下、鼓膜および肺動脈血液温度の比較」集中救急治療、１９９７年１０月、１３（５）：２６６−７２
【発明の概要】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、体表温度プロファイルおよび／または動脈近傍の熱流プロファイルに基づきコア体温を推定する方法および装置が提供される。
ある実施形態では、温度計は、２つ以上のそれぞれ頚動脈のような血管の近傍で体表に最も近い部分で計測された、少なくとも１つの温度測定、からなる温度プロファイルを計測するように構成された１つ以上の温度センサからなる。コア体温の推定値はそのプロファイルに基づき決定される。
温度および／または熱流のプロファイルの計測は接触または非接触で行われ、固定位置で多重温度センサにより行われ、または１つ以上のセンサを手動でまたは自動で体表面を交差して動かして行われる。
【００１０】
従って本発明実施形態によれば、
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある、２つ以上の位置におけるそれぞれの温度依存測定値を提供するように構成された１つ以上の温度センサと、
前記表面下の熱源の温度を決定するため前記２つ以上の位置からの前記測定値を演算処理するように構成された１つの演算処理器と、
からなることを特徴とする温度計測装置が提供される。
【００１１】
ある実施形態によれば、表面は哺乳類被験者の身体の皮膚表面であり、表面下の熱源は血管であり、演算処理器は血管内の血液の温度を決定するように構成されている。２つ以上の位置は血管を横切る１つの列の上に配置される。ある実施形態によれば、血管は頚動脈であり、１つ以上の温度センサは被験者の首における温度依存測定値を計測するように構成されている。
【００１２】
開示された実施形態によれば、演算処理器は、測定値から表面上の温度勾配を決定し、温度勾配を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されている。さらにあるいは、演算処理器は、１組の熱流関係式を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されている。さらにあるいは、演算処理器は、１組の熱流関係式を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されている。演算処理器は、測定値から表面上の最高温度の座標を決定し、座標を表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていてもよい。
【００１３】
ある実施形態では、装置は１つ以上の温度センサを保持し、身体表面に張り付くように構成された１つのパッチを含む。他の実施形態では、装置は１つ以上の温度センサの検知領域を２つ以上の位置の間で移動させるための１つの駆動機構を含む。装置は１つ以上の温度センサを内包し、表面近において２つ以上の位置の間を移動されられるように構成された１つの容器と、容器の動きを追跡するための１つの位置センサとを含んでもよい。
【００１４】
開示された実施形態によれば、１つ以上の温度センサは赤外線センサを含む。装置は表面からの赤外線輻射を１つ以上の温度センサ上に焦点を結ばせるための少なくとも１つのレンズを含む。
ある実施形態によれば、１つ以上の温度センサは、それぞれの温度センサがそれぞれの位置の近くに配置されるように設定された多重温度センサの１つの列を含む。装置は、周辺温度を計測するように構成された１つの周辺温度センサを含み、演算処理装置が表面下の熱源の温度を決定するため周辺温度センサを使用するように構成されていてもよい。
【００１５】
ある実施形態では、装置は表面下の熱源の温度を示す信号を１つの外部モニタに送信するように構成された１つの送信器を含む。さらにあるいは、装置は表面下の熱源の温度を示す入力信号を受信し、入力信号を産業用モニタ標準に従った形式を有する１つの出力信号に変換するように構成された１つの信号変換器を含んでもよい。
さらに本発明の実施形態によれば、
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある２つ以上の位置において、それぞれの温度依存測定値を計測するステップと、
表面下の熱源の温度を２つ以上の位置における温度依存測定値から算出するステップと、
を含むことを特徴とする温度計測の方法が提供される。
本発明は実施形態に関する図を参照しての以下の説明により、さらに十分に理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による、検温装置により体温を測定するシステムを絵画的に示した図である。
【図２】本発明の実施形態による、コア体温を決定するように構成された温度センサ・モジュールのそれぞれ頂部、底部の図である。
【図３】本発明の実施形態による、他の構成による、温度センサ・モジュールの下方部分の側面図である。
【図４】本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール内の他の温度センサを絵画的に示した図である。
【図５】本発明の実施形態による、他の温度センサ列を絵画的に示した図である。
【図６】本発明の実施形態による、手持ち温度計を絵画的に示す図である。
【図７】本発明の実施形態による、温度センサ・モジュールのブロック図である。
【図８】本発明の実施形態による、温度センサ列により取得された温度プロファイルのグラフを有する、体表上または近くで血管の上方にある温度センサ列の側面図である。
【図９】本発明の実施形態による、管レンズを有する温度センサ装置を絵画的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態の詳細説明
図１は、本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール２４のような検温装置により、哺乳類被験者のコア体温を決定するシステム２０を絵画的に示した図である。
温度センサ・モジュールの中に（ここからは図２Ａ、２Ｂに関する記述である）は、１つ以上の温度センサ（図４Ａ−４Ｃ）からなる温度センサ列（図５Ａ−５Ｃ）がある。
【００１８】
温度センサ・モジュール２４は、被験者の皮膚の反対側で下方に血管が位置する表面測定場所に配置される。典型的な場所は被験者の首の上で頚動脈の真上の場所である。この場所は医療従事者が正確に頚動脈の場所を通常同定できるため、適切である。温度センサ・モジュールは図１のように、パッチ温度計として計測場所に貼り付けられても良い。あるいは皮膚の反対側または近くに手持ち温度計として保持されても良い（図６）。温度センサ・モジュールは、モジュールの長さ方向が血管の方向にほぼ直角に皮膚を横切るように配置される。
【００１９】
温度センサ・モジュールが測定場所に置かれた場合、温度センサ・モジュール内の少なくとも１つの温度センサは、血管に最も近い其々２つ以上の体表位置における少なくとも１つの温度依存計測値からなる、１組のデータを入手する。このデータの１組は以降温度プロファイルと呼ばれる。
温度プロファイルが取得された後、温度センサ・モジュール２４は、取得された温度プロファイルに基づいてコア体温を計算してもよい。コア体温を計算する方法は図８Ａ，８Ｂを参照して後に詳述される。
【００２０】
多重温度依存計測が、血管に最も近い其々２つ以上の体表位置において、継続的監視のためまたは計算の精度向上のため、または定常状態温度が得られるまでの間、以下で詳述されるように行われてもよい。
温度センサ・モジュール２４は、温度プロファイルまたはコア体温のどちらか、または両方からなるデータをモニタ２６のような遠隔画面に送信するように構成されてもよい。モニタ２６は産業標準ＹＳＩ熱伝対用入力を有する標準的病院モニタ（ＧＥ社製Ｃｒｉｔｉｋｏｎ ４００シリーズ モニタ）でよい。この場合信号変換機２８はモジュール送信を受信し、また受信データをモニタに適した産業標準信号様式に変換する作業を実行する。
【００２１】
あるいは、モニタ２６はデータを直接温度センサ・モジュールから受信するようにプログラムされた一般用途のコンピュータであってもよい。モニタ２６はキーボード３０のような顧客入力装置を持っても良く、それにより医療従事者は、温度センサ・モジュールとモニタの間でのデータと指示の通信のみならず、モニタ上の情報の表示を制御してもよい。
温度センサ・モジュール２４は、コア体温を表示したり、データをさらにモニタ２６に送信したりする地域受信器３２にデータを送信してもよい。
【００２２】
典型的な構成では、上記の全ての送信はｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のような無線プロトコルを使用し、無線形式で送られる。あるいは上記機器の一部または全部の間のデータ送信は有線で行われる。温度センサへの電力は典型的に内部バッテリーにより供給されるが、有線または無線による既存の技術で供給されてもよい。
温度センサ・モジュール２４が、地域受信器３２やモニタ２６のような１つ以上の他の機器とともに稼動するように構成されている場合、温度センサ・モジュールの処理機能の一部または全ては他の機器により実行される可能性があることを理解しなくてはならない。これらの機能には、温度プロファイルの保管、コア体温の計算、コア体温および他のデータの表示が含まれる。
【００２３】
図２Ａ、２Ｂは本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール２４のそれぞれ頂部、底部の図である。図２Ａに示されたとおり、温度センサ・モジュール２４は計算されたコア体温と他の関連データを表示する表示画面４２を有してもよい。さらにあるいは、温度センサ・モジュール２４はアンテナ４４のような遠隔通信手段を有しても良い。アンテナ４４は図２Ａに示すように棒形状を有し、モジュール２４に対しいかなる角度（０−９０度）に配置されてもよい。
【００２４】
あるいはアンテナは、温度センサ・モジュールの一部に埋め込まれたコイル状を有する、あるいはプリント基板に印刷されたような、他の構成であってもよい。モジュールは操作モードを制御するため、１つ以上のモードボタン４６のような、顧客入力手段を有しても良い。電力スイッチ４８は温度センサ・モジュールを起動し、温度取得と計算を開始するために使用されてもよい。周辺温度センサ５０も、温度プロファイルが周辺温度に基づく係数を含む場合には、温度センサ・モジュールに含まれても良い。
【００２５】
バッテリー区画５２が温度センサ・モジュールに電力供給するためのバッテリーを包含するために含まれても良い。前述のように、温度センサ・モジュールは外部電力を受けるように構成されてもよい。音響圧電変換器のような音声生成器５４が種々の音響警告音を発生するために含まれても良い。例えば、安定した温度値が決定された場合に注意音が発生されてもよい。例えばコア体温が急速に変化し始めた場合や、既定の範囲の限界を超えた場合など警告のための警報を発する可能性がある。あるいは、地域受信器３２またはモニタ２６がこれら警報を発しても良い。
【００２６】
図２Ｂは温度センサ・モジュールの下方の面、すなわち、体の表面に向いた側を示す。下方面には以下で図５Ａ−５Ｃに関しさらに記述される温度センサ列６０を有する。下方面はさらに、ＬＥＤまたは、追跡球やジャイロスコープのような既存技術で知られる位置追跡手段を使用する、位置センサ６１を有しても良い。位置追跡要素は、下記で図６に関して記述される、モジュールの手持ち実施形態に包含されても良い。
【００２７】
図３Ａ、３Ｂは本発明の実施形態による、他の構成による、温度センサ・モジュール２４の下方部分の側面図である。図３Ａではスペーサ６２がモジュールの下方面から突き出ている。このようなスペーサは体表面と温度センサ・モジュールの下方面との間に典型的に１−２ミリの距離を維持し、それにより体表面と、図４Ｂを参照して以下に記述する赤外線技術を使用する温度センサのような非接触温度センサとの間の距離を維持する。図３Ｂには薄い粘着被膜６４を有する温度センサ・モジュール２４の下方の面が示され、その被膜はモジュールが温度パッチとして体表へ接着する助けとなる。（図１の構成に見られるように。）
【００２８】
図４Ａ−４Ｃは本発明の実施形態による、温度センサ列からなる温度センサの他の構成を絵画的に示した図である。センサは幾つかの既存の温度感知技術に基づいて設計されてよい。図４Ａ−４Ｃはそれぞれ３つの異なる技術による温度センサの構成である。
図４Ａは熱伝導センサ構造７０を示す。熱伝対パッドまたは印刷（写真エッチング）された温度センサまたはサーミスタのような１つのセンサ７２が、表面の温度依存測定値を得るため、表面７４と熱接触する。センサは初め表面温度と異なる温度であるため、センサが表面温度に達し安定するまで移行期間がある。典型的にはセンサ７２は周辺温度から孤立するために絶縁材７６により絶縁される。
【００２９】
図４Ｂは輻射センサ構成８０を示す。赤外線（ＩＲ）センサのような輻射センサ８１は、表面の温度依存測定値を供給するため、表面７４の近くに保持される。レンズ８２が、体表からの赤外線輻射をセンサ上に焦点を結ばせるためＩＲセンサの前面に置かれてもよい。熱の伝導が無いため、測定中の移行期間はない。表面温度は従って本質的に即時に計測される。
図４Ｃは熱流センサ構成９０を示す。基礎センサ９２と第２センサ９４からなる２つの重なったセンサが熱流絶縁層９６により分離されている。熱流センサは、前述特許文献１に更に記載されるように、コア体温の計算を速めるために使用される。さらにあるいは、図４Ｃの重なったセンサ構成は定常状態の温度計測の精度向上のため、後述の付表に記載された計算式に基づき、使用されうる。
【００３０】
図５Ａ−５Ｃは本発明の実施形態による、他の温度センサ列６０の構成を絵画的に示した図である。図５Ａにおいて、温度センサ列６０はプリント基板（ＰＣＢ）１００からなり、その上にパッド１０２として示される多重温度センサが実装される。パッド１０２は、上記図４Ａ−４Ｃで記述された熱伝導性熱伝対、赤外線センサまたは熱流センサであるか、他の既知の温度感知要素であってよい。
典型的な構成では、プリント基板１００は幅１５−３０ｍｍで、長さ２０−５０ｍｍである。典型的なパッド間の間隔は隣り合うパッドの中心距離で３−７ｍｍである。パッド寸法は１ｍｍＸ０．５ｍｍである。パッド間の間隔は中心線１０４からみて非対称であってよい。例えば、中心線の１方の側の間隔が５ｍｍで他方の側の間隔が７ｍｍであってよい。この種の非対称性は付属書類Ａに記載される計算式の入力により良い多様性を与える。
【００３１】
プリント基板（ＰＣＢ）１００は、熱流計測を目的としてそれぞれ別の面に配置されたセンサ列の間の絶縁空間として使用されうる。この目的のためのプリント基板の典型的厚みは０．２−０．５ｍｍである。
上記の全ての寸法および構成は、純粋に例示を目的として提示されており、本発明の原理は他の寸法や構成でも同様に実行されうる。
プリント基板１００の配線は（図７に図示されているが）各パッド１０２からの測定温度に対応する信号を、図７を参照して後に詳述される、演算処理器に送る。他の集約化構成では、パッド１０２は赤外線センサの焦点アレイ（ＦＰＡ）のような集積回路からなる。集約化構成では各パッドは個別の測定温度を提供可能なピクセルに対応する。
【００３２】
図５Ａのパッド１０２はプリント基板１００を横断して１列に実装されている。パッド１０２は図５Ｂに示すように少なくとも各列に２つ以上で２つ以上の列に並べられてもよい。
図５Ｃは温度センサ列６０のさらに他の構成である。駆動子１１６のような駆動機構が温度センサ・パッド１１２を、実装または組込の軌道１１８上を駆動する。典型的にはパッド１１２は上記の赤外線センサ８２（図４Ｂ）のような輻射センサからなる。駆動子１１６はステッピング・モータまたはリニア・コイル（音声コイル）駆動子のような既知の適切な駆動子でよい。軌道１１８のパターンは直線または往復軌道または他の形態でよく、温度センサは、静止した温度センサ列により計測された多重の位置に類似した（図５Ａ，５Ｂ）、血管に最も近い場所で体表の温度を計測するように設計されている。パッドが軌道上を移動すると既定の位置において、典型的には２−７ｍｍ間隔で温度測定を行う。
【００３３】
図６は本発明の実施形態による、手持ち温度計１３２によりコア体温の非侵襲的測定を行う他のシステム１３０を絵画的に示す図である。手持ち温度計１３２は温度センサ・モジュール２４および、固定されるのではなくむしろ握られて、体表に対面または近接して保持される容器１３４からなる。典型的には、手持ち温度計の温度センサは赤外線センサであり、そのため手持ち温度計が測定場所の近く置かれ、または接触すると温度プロファイルは瞬間的に取得されうる。
【００３４】
あるいは手持ち温度計は、検知器付きＬＥＤと開口輪からなる上述の（図２Ｂ）位置センサ６１のような位置検知機構を有しても良い。医療従事者は測定場所を横切って手持ち温度計を動かすことにより、被験者の体温を計測することが出来る。温度プロファイルの獲得は、図５Ｃの構成を参照して上述された、駆動機構を有する温度センサ列の場合と同様に行われる。
【００３５】
図７は本発明の実施形態による、温度センサ・モジュール２４のブロック図である。温度センサ・モジュールは、温度センサ列６０からなり、その上に温度センサが実装される（図５Ａ−５Ｃ）。マルチプレクサ１４２はセンサ１０２および周辺温度センサ５０で生成された信号を受信し、これら信号を演算処理器１４４に送信する。演算処理器１４４は典型的に、温度プロファイルのみならずソフトウェア・プログラムを保管するため、不揮発性メモリを有する。演算処理器１４４はモードボタン４６および位置センサ６１からの入力信号を受信する。
【００３６】
演算処理器は、温度センサから受信したデータに基づき、また温度センサ・モジュールが移動中に温度が測定される場合は位置センサからのデータにも基づき、温度プロファイルを作成する。演算処理器１４４は温度プロファイルから、以下で図８を参照して記述される計算方式を適用して、コア体温を計算してもよい。あるいは演算器は、デジタルあるいはアナログの温度および較正データを、地域受信器３２またはモニタ２６のような他の機器による処理のため、単に受信し送信する。演算器はコア体温および／または温度プロファイルを含むデータを送信器１４６におくり、アンテナ１４８を介してデータをモニタ２６のような遠隔受信器におくる。あるいは有線出力５５に送信する。演算処理器はデータを表示器４２にコア体温を含むデータを表示してもよい。
【００３７】
温度センサ・モジュール２４は、貼付パッチ温度計として構成された場合、連続モードで稼動し、その場合演算器１４４は温度プロファイルを取得し、コア体温の新しい値を計算し、それを表示する工程を繰り返す。あるいは、温度センサ・モジュールは非連続で稼動し、その場合は処理ユニット３０が初期の計算を終了後、単一の固定温度が表示される。非連続構成は手持ち構成の場合より典型的である。このモードでは演算処理器１４４は、計算終了を告知するため、信号を音声発生器５４に送ることにより告知音を提供する。
【００３８】
図８は本発明の実施形態による、体表１５８上または近くで血管１６０の中心上方に置かれた温度センサ列１５６の側面図である。血管は例えば、図１に示されたように頚動脈であり、またはこめかみ動脈のような体表近くに位置する他の適切な動脈であってよい。血管はコア体温にあると見做され、以下ではＴｂと表示される。また図８には、温度センサ列により得られた温度プロファイルのグラフが示される。
【００３９】
温度センサ列１５６は一列の温度センサ１６４からなり、それは図５Ａを参照して記述された直線的温度センサ列に類似した態様で配置される。センサ１６４は前述の既知のいかなる温度検知技術を使用しても良い。ある実施形態によれば、温度センサ１６４は図４Ｃを参照して記述された熱流センサ構成９０に基づく熱流センサである。各熱流センサは基礎センサ９２と第２センサ９４からなり、熱流絶縁層９６により分離されている。
【００４０】
組織１６２は血管からの熱を体表に伝導する。各熱流センサの基礎センサ９２は表面温度を測定する。測定値の内、最も高い温度が血管の真上の温度である。温度描線１７０は基礎センサ９２により既定の場所で時間内に計測された温度を表す。グラフ１６８のＸ軸は温度センサ列１５６の長さ方向に沿った直線距離を表す。Ｙ軸は列の長さ方向に沿ったセンサにより計測された温度である。温度描線１７４は同様に第２センサにより測定された温度である。
【００４１】
描線に示されたとおり、最高の測定温度は、温度センサ列１５６上の血管の真上の位置における温度である。最高測定温度地点より遠ざかるそれに続くセンサはそれぞれ血管からより離れる。距離が離れると、血管とセンサの間の熱抵抗は増加し、温度は従って連続的に低下する。
描線１７０および１７４に示される温度プロファイルは、以下に記述するようにコア体温の計算に使用されうる。あるいはさらに、両描線からのデータは一体として付属書類に記載されるコア体温を計算する計算式の入力として使用されうる。
【００４２】
本発明のある実施形態によれは、１組の同時熱流等式が血管からの熱流に対応して、身体組織の熱抵抗を経由し、１組の身体表面位置に生成される。位置は最高温度位置、即ち血管の真上の位置に対する位置として計測される。最高温度位置は温度センサにより直接検知される位置か、あるいは温度データから計算される位置である。
全ての等式のなかで未知の変数は、コア体温、Ｔｂ、組織の熱伝導係数Ｋｈ、および体表の最高温度位置と血管との距離（付属書類ではＬｉと表される）である。３つの熱流等式を同時に解くことにより、未知の変数が得られ、コア体温が得られる。実際には、更なる同時等式が生成され、未知の変数は最小２乗誤り法のような誤り最小化法により決定される。
【００４３】
さらなる実施形態によれば、コア体温を求めるための更なる等式が各基礎センサ９２とその第２センサ９４との間の熱流に基づき生成される。それは、この熱流は其々の基礎センサに到達する熱流と等価とされうるからである。この方式を用い、上記の未知の変数は体表の少なくとも２箇所における温度測定により解かれうる。これら２次熱流等式を含む等式によりコア体温を計算する例が付属書類に掲載されている。体組織から外部に向かう熱流に基づく更なる実施形態では、同時等式の組に体表上の伝導センサ（図４Ａ）と周辺温度（周辺温度センサ５０により計測される上述の）との間の熱流の等式を含む。
【００４４】
さらなる実施形態では、未知の変数を求める熱流等式は、２つの体表面位置で２つの測定温度を得、１つ以上の追加中間位置での温度値を２つの測定地点間の温度勾配に基づき内挿して求めることにより、生成される。血管と体表面位置（２つの測定位置と追加の内挿位置からなる）との熱流関係はこのように、未知の値（即ち、コア体温、Ｔｂ、組織の熱伝導係数Ｋｈ、および体表面の最高温度位置と血管の距離）を求めるのに必要な追加の同時等式を提供する。
【００４５】
あるいは、体表の異なる地点（血管の上の）間の熱流が直線関係にあると仮定すれば、熱流を測定することなく温度測定値のみを使用して未知の値を計算することが可能である。直線関係は統計的にまたは温度測定値の経験的関数として決められる。
上述の実施形態では特に体表温度測定値に基づきコア体温を計算することを記載しているが、本発明の原理は、前述特許文献１に記載の方法を用いた移行期の体表熱流測定値のような、他の温度依存測定値のプロファイルからコア体温を計算することにも適用可能である。本発明の原理は連続温度監視にも適用されうる。
【００４６】
さらに、上記実施形態は特に体温の測定を記述しているが、本発明の原理は、壁の中、床下、あるいは土中の管中の流体温度測定のような、非医療分野での表面下温度の測定にも適用されうる。
図９は本発明の他の実施形態による、管レンズを有する温度センサ装置１７０を絵画的に示す図である。装置１７０はプリント基板１００と同様な体表温度プロファイルを示す変形可能なプリント基板１８０からなる。温度センサ・パッド１８３はプリント基板１８０を横断して一列に実装される。温度センサ・パッド１８３は赤外線センサ（図４Ｂにおけるセンサ８１に類似）で、配線１７７の１組の配線により演算器に接続されている。
【００４７】
其々の管レンズ１７８（図４Ｂのレンズ８２の形でもよい）は体表から赤外線輻射を各パッド１８３上に焦点を結ばせる。図に示されるように、各管レンズ１７８は管形状をしており、対応するパッド１８３を円周で囲む。各管レンズは表面７４の直線部分からの赤外線輻射を対応するパッドに焦点を結ばせる。従って各パッドで測定される輻射は皮膚の直線部分上の平均温度に対応する。図９のセンサ装置は皮膚に接触して配置され、または温度測定の間、皮膚から一定の距離離れて保持されてもよい。
【００４８】
上述の実施形態は例示であり、本発明は上記に特に記載し図示されたことに限定されない。むしろ、本発明の範囲は、上述の記載を読めば当業者に想起される、従来技術には無い、上記の種々の特徴の組合せ、準組合せや、変形や修正を含む。
【００４９】
付属書類
図８のセンサ列構成を前提として、血管から基礎センサへの熱流を、その基礎センサから其々の第２センサへの熱流を同じであるとすると次式が得られる。
Ｋｂ・（Ｔｂ−ＴＳｉ）／Ｌｉ＝Ｋａ・（ＴＳｉ−ＴＲｉ）／Ｘａ
ここにＬｉは血管の外壁から皮膚表面の地点ｉまでの距離、Ｘｉは皮膚表面上での、最高温度地点Ｘ０からの距離、ＬｉはＬ０（血管の深さ、即ち血管の壁から皮膚上の最高温度点までの距離）と、ｒ（血管の半径）と、の関数である。他の係数は以下で表される。
Ｋｂ：体組織熱伝導係数
Ｋａ：絶縁層９６の熱伝導係数
Ｘａ：絶縁層９６の厚さ
Ｔｂ：血管内血液の温度
ＴＳｉ：体表面の温度
ＴＲｉ：第２センサの温度
上記等式は簡素化され：
（Ｔｂ−ＴＳｉ）／Ｌｉ＝Ｋ（ＴＳｉ−ＴＲｉ）／Ｘａ
さらに
Ｋ／Ｘａ＝α
Ｌｉ＝√（Ｘｉ２＋Ｘ０２）−ｒ
＝ａＸ０＋ｂ
として変換すると、
（Ｔｂ−ＴＳｉ）／（ａｉＸ０＋ｂｉ）＝α（ＴＳｉ−ＴＲｉ）
あるいは
（Ｔｂ−ＴＳｉ）＝ａｉＸ０α（ＴＳｉ−ＴＲｉ）＋ｂｉα（ＴＳｉ−ＴＲｉ）
両辺よりＴｂを差し引き次式が得られる。
【数１】
これをベクトルで表すと：
【数２】
または：
【数３】
次に上記式の誤りを最小化するベクトルβ＝<β１，β２，β３> を求めるため直線回帰分析が適用され、正確な測定値Ｔｂ＝β０が得られる。
βは次の公式を使用して求めても良い。
【数４】
【符号の説明】
【００５０】
２０，１３０：システム
２４：温度センサ・モジュール
２６：モニタ
２８：信号変換器
３０：キーボード
３２：地域受信器
４２：表示画面
４４：アンテナ
５０：周辺温度センサ
６０：温度センサ列
６１：位置センサ
６２：スペーサ
６４：粘着被膜
７０：熱伝導センサ構造
７４：表面
７６：絶縁材
８０：輻射センサ構成
８１：輻射センサ
８２：レンズ
９０：熱流センサ構成
９２：基礎センサ
９４：第２センサ
９６：熱流絶縁層
１０２，１８３：パッド
１１６：駆動子
１１８：軌道
１３２：手持ち温度計
１４４：演算処理器
１５６：温度センサ列
１５８：体表
１６０：血管
１６２：組織
１６４：温度センサ
１７０，１７４：温度描線
１７８：管レンズ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある、２つ以上の位置におけるそれぞれの温度依存測定値を提供するように構成された１つ以上の温度センサと、
前記表面下の熱源の温度を決定するため前記２つ以上の位置からの前記測定値を演算処理するように構成された１つの演算処理器と、
からなることを特徴とする温度計測装置。
【請求項２】
前記表面は哺乳類被験者の身体の皮膚表面であり、前記表面下の熱源は血管であり、前記演算処理器は前記血管内の血液の温度を決定するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２つ以上の位置は前記血管を横切る１つの列の上に配置されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記血管は頚動脈であり、前記１つ以上の温度センサは前記被験者の首における前記温度依存測定値を計測するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記演算処理器は、前記測定値から前記表面上の温度勾配を決定し、前記温度勾配を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記演算処理器は、１組の熱流関係式を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記演算処理器は、前記測定値から前記表面上の最高温度の座標を決定し、前記座標を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記演算処理器は、前記位置の間の距離を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
１つ以上の温度センサを保持し、身体表面に張り付くように構成された１つのパッチを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つ以上の温度センサの検知領域を前記２つ以上の位置の間で移動させるための１つの駆動機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記１つ以上の温度センサを内包し、前記表面近くにおいて前記２つ以上の位置の間を移動させられるように構成された１つの容器と、
前記容器の動きを追跡するための１つの位置センサと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記１つ以上の温度センサは赤外線センサを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記表面からの赤外線輻射を前記１つ以上の温度センサ上に焦点を結ばせるための少なくとも１つのレンズを含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つ以上の温度センサは、それぞれの前記温度センサがそれぞれの前記位置の近くに配置されるように設定された多重温度センサの１つの列を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
周辺温度を計測するように構成された１つの周辺温度センサを含み、前記演算処理装置が前記表面下の熱源の温度を決定するため前記周辺温度センサを使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記表面下の熱源の温度を示す信号を１つの外部モニタに送信するように構成された１つの送信器を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記表面下の熱源の温度を示す入力信号を受信し、前記入力信号を産業用モニタ標準に従った形式を有する１つの出力信号に変換するように構成された１つの信号変換器を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある２つ以上の位置において、それぞれの温度依存測定値を計測するステップと、
前記表面下の熱源の温度を前記２つ以上の位置における前記温度依存測定値から算出するステップと、
を含むことを特徴とする温度計測の方法。
【請求項１９】
前記２つ以上の位置は前記表面下の熱源を横切る１つの列の上に配置されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面は哺乳類被験者の身体の皮膚表面であり、前記表面下の熱源は血管であり、前記温度を算出するステップは前記血管内の血液の温度を決定する工程を含む、ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記血管は頚動脈であり、前記２つ以上の位置は前期被験者の首の上に配置されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記温度を算出するステップは、前記温度依存測定値から１つ以上の温度勾配、１組の熱流関係式、および最高温度の座標を含む中間データを決定する工程と、前記表面下の熱源の温度を算出するため前記中間データを使用する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記それぞれの温度依存測定値を計測するステップは、１つ以上の温度センサの検知領域を前記２つ以上の位置の間で移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記それぞれの温度依存測定値を計測するステップは、前記表面からの赤外線輻射を１つ以上の温度センサ上に焦点を結ばせる工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記それぞれの温度依存測定値を計測するステップは、それぞれの前記温度センサがそれぞれの前記位置の近くに配置されるように、多重温度センサの１つの列を前記表面に設置する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記温度を算出するステップは、前記位置の間の距離を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項１】
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある、２つ以上の位置におけるそれぞれの温度依存測定値を提供するように構成された１つ以上の温度センサと、
前記表面下の熱源の温度を決定するため前記２つ以上の位置からの前記測定値を演算処理するように構成された１つの演算処理器と、
からなることを特徴とする温度計測装置。
【請求項２】
前記表面は哺乳類被験者の身体の皮膚表面であり、前記表面下の熱源は血管であり、前記演算処理器は前記血管内の血液の温度を決定するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記２つ以上の位置は前記血管を横切る１つの列の上に配置されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記血管は頚動脈であり、前記１つ以上の温度センサは前記被験者の首における前記温度依存測定値を計測するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記演算処理器は、前記測定値から前記表面上の温度勾配を決定し、前記温度勾配を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記演算処理器は、１組の熱流関係式を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記演算処理器は、前記測定値から前記表面上の最高温度の座標を決定し、前記座標を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記演算処理器は、前記位置の間の距離を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
１つ以上の温度センサを保持し、身体表面に張り付くように構成された１つのパッチを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記１つ以上の温度センサの検知領域を前記２つ以上の位置の間で移動させるための１つの駆動機構を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記１つ以上の温度センサを内包し、前記表面近くにおいて前記２つ以上の位置の間を移動させられるように構成された１つの容器と、
前記容器の動きを追跡するための１つの位置センサと
を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記１つ以上の温度センサは赤外線センサを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記表面からの赤外線輻射を前記１つ以上の温度センサ上に焦点を結ばせるための少なくとも１つのレンズを含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記１つ以上の温度センサは、それぞれの前記温度センサがそれぞれの前記位置の近くに配置されるように設定された多重温度センサの１つの列を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
周辺温度を計測するように構成された１つの周辺温度センサを含み、前記演算処理装置が前記表面下の熱源の温度を決定するため前記周辺温度センサを使用するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記表面下の熱源の温度を示す信号を１つの外部モニタに送信するように構成された１つの送信器を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記表面下の熱源の温度を示す入力信号を受信し、前記入力信号を産業用モニタ標準に従った形式を有する１つの出力信号に変換するように構成された１つの信号変換器を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
表面の下にある熱源の近傍で表面上にある２つ以上の位置において、それぞれの温度依存測定値を計測するステップと、
前記表面下の熱源の温度を前記２つ以上の位置における前記温度依存測定値から算出するステップと、
を含むことを特徴とする温度計測の方法。
【請求項１９】
前記２つ以上の位置は前記表面下の熱源を横切る１つの列の上に配置されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記表面は哺乳類被験者の身体の皮膚表面であり、前記表面下の熱源は血管であり、前記温度を算出するステップは前記血管内の血液の温度を決定する工程を含む、ことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記血管は頚動脈であり、前記２つ以上の位置は前期被験者の首の上に配置されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記温度を算出するステップは、前記温度依存測定値から１つ以上の温度勾配、１組の熱流関係式、および最高温度の座標を含む中間データを決定する工程と、前記表面下の熱源の温度を算出するため前記中間データを使用する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記それぞれの温度依存測定値を計測するステップは、１つ以上の温度センサの検知領域を前記２つ以上の位置の間で移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記それぞれの温度依存測定値を計測するステップは、前記表面からの赤外線輻射を１つ以上の温度センサ上に焦点を結ばせる工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記それぞれの温度依存測定値を計測するステップは、それぞれの前記温度センサがそれぞれの前記位置の近くに配置されるように、多重温度センサの１つの列を前記表面に設置する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記温度を算出するステップは、前記位置の間の距離を前記表面下の熱源の温度を決定するのに使用する工程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２７５９１（Ｐ２０１１−２７５９１Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７４５４４（Ｐ２００９−１７４５４４）
【出願日】平成２１年７月２７日（２００９．７．２７）
【出願人】（５０９２１１３３２）メディジン リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２７日（２００９．７．２７）
【出願人】（５０９２１１３３２）メディジン リミテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
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