專利名稱：電子體溫計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)從生物外表面的溫度信息的熱傳導(dǎo)方程式計(jì)算深部溫度的溫度計(jì)。
又，在日本國(guó)專利公報(bào)特公平7-119656號(hào)公報(bào)中提出了根據(jù)深部溫度和表面溫度到達(dá)平衡之前的溫度變化的方程式預(yù)測(cè)平衡點(diǎn)、以該平衡點(diǎn)所測(cè)定的溫度作為體溫的方法。
但是，作為體溫更希望能直接測(cè)定生物內(nèi)部的溫度。為此，希望獲得測(cè)定深部溫度的方法。對(duì)此，通過表面溫度推測(cè)深部溫度，即，作為推測(cè)遠(yuǎn)離檢測(cè)點(diǎn)的溫度的方法，一般歸結(jié)為熱傳導(dǎo)的逆問題。特別是通過在不同位置所測(cè)定的兩點(diǎn)的溫度來計(jì)算這兩點(diǎn)之間區(qū)域的外部溫度的方法，例如莊司正弘所著的[傳熱工學(xué)](東京大學(xué)出版社)中p90所介紹的那樣。采用該方法推測(cè)生物內(nèi)部溫度的電子體溫計(jì)在WO9850766中有提案。在此所提案的電子體溫計(jì)，不是表面溫度而是高速推測(cè)生物內(nèi)部的溫度。
又，如果采用根據(jù)表面溫度和深部溫度達(dá)到平衡之前的溫度變化的關(guān)系進(jìn)行體溫測(cè)定，雖然可縮短測(cè)量時(shí)間，但仍然需要90秒鐘左右的時(shí)間，而且不能完全與個(gè)人之間的差異和環(huán)境變化對(duì)應(yīng)，在精度提高上也是有限的。
又，在WO9850766中所提案的推測(cè)方法，是根據(jù)來自生物的熱傳導(dǎo)所引起的溫度變化，如果需要重復(fù)測(cè)定時(shí)，每次都需要將體溫計(jì)從生物體取出。
本發(fā)明正是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題的發(fā)明，其目的在于提供一種在所希望的時(shí)間內(nèi)，可以高精度并且在短時(shí)間內(nèi)推定內(nèi)部溫度的電子體溫計(jì)。
為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明，直接實(shí)時(shí)測(cè)定被測(cè)體外表面的溫度，根據(jù)這樣獲得的值，推測(cè)不能直接測(cè)定的深部溫度那樣的被測(cè)體內(nèi)部的溫度。這樣的推測(cè)方法對(duì)應(yīng)于熱傳導(dǎo)方程式的逆問題。熱傳導(dǎo)方程式作為以被測(cè)體外部的溫度等能直接測(cè)定的物理量為變量的低次方程式進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過直接測(cè)定這些物理量推測(cè)深部溫度等內(nèi)部溫度。只要能測(cè)到和變量的個(gè)數(shù)相同的不同值的測(cè)定值，內(nèi)部溫度的推測(cè)歸結(jié)為聯(lián)立一次方程式的求解，因而可以正確并且短時(shí)間計(jì)算出來。
本發(fā)明的電子體溫計(jì)包括測(cè)定溫度的溫度測(cè)定裝置、可改變加熱溫度的可變溫度加熱裝置、根據(jù)所述加熱溫度和所述溫度測(cè)定值推測(cè)被測(cè)體內(nèi)部的溫度的內(nèi)部溫度推測(cè)裝置。
如上所述，在求解熱傳導(dǎo)方程式的逆問題推測(cè)生物體的深部溫度等被測(cè)體的內(nèi)部溫度時(shí)，需要獲得作為低次方程式表現(xiàn)的熱傳導(dǎo)方程式的至少和變量個(gè)數(shù)相同的不同值的測(cè)定值，當(dāng)電子體溫計(jì)持續(xù)與被測(cè)體接觸時(shí)，電子體溫計(jì)和被測(cè)體逐漸趨于熱平衡。為此，隨時(shí)間經(jīng)過的測(cè)定值的變化變小。在本發(fā)明中，即使電子體溫計(jì)持續(xù)與被測(cè)體接觸趨于熱平衡的情況下，通過改變可變溫度加熱裝置的加熱溫度，改變被測(cè)體和電子體溫計(jì)之間的熱流，主動(dòng)產(chǎn)生熱移動(dòng)，可以獲得能高精度進(jìn)行內(nèi)部溫度推測(cè)的測(cè)定值。因此，通過驅(qū)動(dòng)控制可變溫度加熱裝置，使加熱溫度變化，可以在所希望的時(shí)刻短時(shí)間內(nèi)高精度進(jìn)行內(nèi)部溫度的推測(cè)。可變溫度加熱裝置的驅(qū)動(dòng)控制使加熱溫度連續(xù)變化，在任意時(shí)刻發(fā)出測(cè)定指示都可以進(jìn)行內(nèi)部溫度的推測(cè)。又，如果以指定時(shí)間間隔測(cè)定體溫時(shí)，也可以配合測(cè)定時(shí)刻使加熱溫度變化來驅(qū)動(dòng)控制可變溫度加熱裝置。
又，優(yōu)選所述溫度測(cè)定裝置包括第1以及第2溫度測(cè)定裝置、設(shè)置在所述第1溫度測(cè)定裝置和第2溫度測(cè)定裝置之間的絕熱材料，所述第1溫度測(cè)定裝置測(cè)定和所述可變溫度加熱裝置大致相同部位的溫度，所述第2溫度測(cè)定裝置測(cè)定相對(duì)于可變溫度加熱裝置夾持絕熱材料的被測(cè)體側(cè)的部位的溫度。
作為為求解熱傳導(dǎo)方程式的逆問題的直接測(cè)定的物理量，可以選定不同部位的溫度。又，通過在第1以及第2溫度測(cè)定裝置之間配置絕熱材料，可以形成穩(wěn)定的熱梯度，形成適合測(cè)定的溫度條件，進(jìn)行更高精度的測(cè)定。
又，優(yōu)選所述溫度測(cè)定裝置包括第1以及第2溫度測(cè)定裝置、設(shè)置在所述可變溫度加熱裝置和第1溫度測(cè)定裝置之間的第1絕熱材料、設(shè)置在所述可變溫度加熱裝置和第2溫度測(cè)定裝置之間、具有與所述第1絕熱材料不同的熱常數(shù)的第2絕熱材料，所述第1溫度測(cè)定裝置測(cè)定相對(duì)于可變溫度加熱裝置夾持第1絕熱材料的被測(cè)體側(cè)的部位的溫度，所述第2溫度測(cè)定裝置測(cè)定相對(duì)于可變溫度加熱裝置夾持第2絕熱材料的被測(cè)體側(cè)的部位的溫度。
作為為了求解熱傳導(dǎo)方程式的逆問題的直接測(cè)定的物理量，可以選定相對(duì)于加熱裝置夾持不同熱常數(shù)的絕熱材料的部位的溫度。又，通過在第1以及第2溫度測(cè)定裝置和可變溫度加熱裝置之間配置絕熱材料，可以形成穩(wěn)定的熱梯度，形成適合測(cè)定的溫度條件，進(jìn)行更高精度的測(cè)定。在此，作為表示有關(guān)熱特性的熱常數(shù)，有熱傳導(dǎo)率和比熱等，但并不限定于此。又，也包括熱傳導(dǎo)率相同、但在生物體內(nèi)部被測(cè)部位和直接測(cè)定溫度的位置之間存在的物質(zhì)的厚度不同的熱特性不同的情況。
又，優(yōu)選包括測(cè)定熱流束的熱流束測(cè)定裝置、所述可變溫度加熱裝置和設(shè)置在所述可變溫度加熱裝置和所述熱流束測(cè)定裝置之間的絕熱材料，所述內(nèi)部溫度推測(cè)裝置根據(jù)所述加熱溫度、所述溫度測(cè)定值、所述熱流束測(cè)定值推測(cè)生物體內(nèi)部的溫度，所述溫度測(cè)定裝置以及所述熱流束測(cè)定裝置，配置在相對(duì)于可變溫度加熱裝置夾持所述絕熱材料的被測(cè)體側(cè)，同時(shí)分別測(cè)定大致相同部位的溫度以及熱流束。
作為為了求解熱傳導(dǎo)方程式的逆問題的直接測(cè)定的物理量，可以選定相對(duì)于可變溫度加熱裝置夾持絕熱材料的部位的溫度以及熱流束。又，通過在可變溫度加熱裝置和溫度測(cè)定裝置、可變溫度加熱裝置和熱流束測(cè)定裝置之間配置絕熱材料，可以形成穩(wěn)定的熱梯度，形成適合測(cè)定的溫度條件，進(jìn)行更高精度的測(cè)定。
又，優(yōu)選和被測(cè)體接觸的部位上配置熱傳導(dǎo)率大的部件。
又，包括與被測(cè)體接觸的探針，所述探針也可以是棒形狀或者板形狀。
與被測(cè)體接觸的探針可以是各種形狀，當(dāng)被測(cè)對(duì)象能維持體溫測(cè)定所必要的狀態(tài)時(shí)，可以采用適合在接近深部溫度的腋下或者舌頭下面進(jìn)行測(cè)定的棒狀探針，而對(duì)于嬰幼兒那樣的被測(cè)對(duì)象難以持續(xù)進(jìn)行體溫測(cè)定的狀態(tài)時(shí)，可以采用板狀容易與被測(cè)對(duì)象的皮膚接觸的形狀。又，優(yōu)選包括控制內(nèi)部溫度的推測(cè)動(dòng)作的內(nèi)部溫度推測(cè)動(dòng)作控制裝置、保存所推測(cè)的內(nèi)部溫度的內(nèi)部溫度存儲(chǔ)裝置，所述內(nèi)部溫度推測(cè)控制裝置以指定的時(shí)間間隔進(jìn)行內(nèi)部溫度的推測(cè)，同時(shí)將所推測(cè)的內(nèi)部溫度存儲(chǔ)在所述內(nèi)部溫度存儲(chǔ)裝置中。
有關(guān)本發(fā)明的電子體溫計(jì)，如上所述，即使持續(xù)與被測(cè)體接觸，也可以在任意時(shí)刻進(jìn)行體溫測(cè)定，通過以指定時(shí)間間隔進(jìn)行體溫測(cè)定并保存體溫測(cè)定值，可以進(jìn)行ICU內(nèi)的患者和手術(shù)后的患者的監(jiān)控和管理。又，有關(guān)本發(fā)明的電子體溫計(jì)通過一直帶上體溫計(jì)，在需要注意發(fā)熱的場(chǎng)合，不必進(jìn)行特別的測(cè)定動(dòng)作就可以實(shí)時(shí)測(cè)定體溫。
圖2是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的外觀圖。
圖3是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的探針的內(nèi)部構(gòu)造的圖。
圖4是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的電路構(gòu)成的方框圖。
圖5是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的測(cè)定處理方式的流程圖。
圖6(a)、(b)是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的顯示部的顯示例的圖。
圖7是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的數(shù)據(jù)采集的詳細(xì)處理流程圖。
圖8(a)、(b)、(c)是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的加熱器的驅(qū)動(dòng)方法。
圖9(a)、(b)是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式變形例的電子體溫計(jì)的外觀圖。


圖10是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式變形例的電子體溫計(jì)的探針的內(nèi)部構(gòu)造圖。
圖11是表示有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的測(cè)定原理圖。
圖12是表示有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的外觀圖。
圖13是表示有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的探針的內(nèi)部構(gòu)造的圖。
圖14是表示有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的電路構(gòu)成的方框圖。
圖15是表示有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的測(cè)定處理方式的流程圖。
圖16是表示有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的數(shù)據(jù)采集的詳細(xì)處理流程圖。
圖17是表示有關(guān)本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的測(cè)定原理圖。
圖18是表示有關(guān)本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的外觀圖。
圖19是表示有關(guān)本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的探針的內(nèi)部構(gòu)造的圖。
圖20是表示有關(guān)本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的電路構(gòu)成的方框圖。
圖21是表示有關(guān)本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的測(cè)定處理方式的流程圖。
圖22是表示有關(guān)本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的數(shù)據(jù)采集的詳細(xì)處理流程圖。符號(hào)說明1、11、31-電子體溫計(jì)，2-本體部，3、23、33-探針，4-顯示部，7、8、37a、37b、47-溫度傳感器，9、29、39a、39、49-絕熱材料，10-加熱器，12-控制部，13-驅(qū)動(dòng)部，15-運(yùn)算部，16-存儲(chǔ)器，48-熱流束傳感器。
假定深部溫度為Tb，生物表面的溫度以及熱流束分別為T1、q1，經(jīng)過絕熱材料9與生物表面相接部位的溫度以及熱流束分別為T2、q2，絕熱材料的密度以及比熱分別為ρ、c，絕熱材料的熱傳導(dǎo)率為λ2，生物的熱傳導(dǎo)率為λ1，生物的厚度為h1，絕熱材料的厚度為h2，則根據(jù)熱量守恒定理以及熱流束的定義，可以獲得，[數(shù)式1]ρcdx(dT1/dt)＝-q1+q2＝λ1(dT1/dx)-λ2(dT2/dx)對(duì)dT1/dt進(jìn)行整理，則得，[數(shù)式2]dT1/dt＝-ω1(Tb-T1)+ω2(T1-T2) 式(1)由于在前式中的dx可以作為h1、h2置換，得到ω1＝(ρcdx)/λ1，ω2＝(ρcdx)/λ2如果能獲得T1、dT1/dt、T2，就可以計(jì)算出深部溫度Tb。這時(shí)，如果采用可變溫度加熱器使T2變化，可以在任意時(shí)刻讓T1、dT1/dt、T2變化。即，根據(jù)來自生物體的熱傳導(dǎo)的溫度變化計(jì)算深部溫度時(shí)，如果持續(xù)裝載體溫計(jì)，溫度傳感器與生物體趨于熱平衡，不會(huì)產(chǎn)生溫度變化，因而不能獲得不同的T1、dT1/dt的測(cè)定值，很難精確推定深部溫度。但是，如上所述，如果主動(dòng)讓T2變化，即使持續(xù)裝載體溫計(jì)，也可以在任意時(shí)刻獲得不同的T1、dT1/dt、T2的測(cè)定值，能精確推測(cè)深部溫度。
圖2是表示有關(guān)本發(fā)明第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的外觀。
電子體溫計(jì)1主要由略呈長(zhǎng)方體形狀的本體部2和從本體部2沿長(zhǎng)度方向突出形成的探針3構(gòu)成。使用者手持本體部2，將探針3夾入腋下，或者插入舌頭下面進(jìn)行體溫測(cè)量。
本體部2由LCD等構(gòu)成，設(shè)置有顯示測(cè)定值等信息的顯示部4和電源開關(guān)5。探針3具有圖3示意的內(nèi)部構(gòu)造。圖3是與探針3的延長(zhǎng)方向垂直的A-A截面(參見圖2)，并由生物體包圍四周的狀態(tài)。截面略為圓形的探針3的外周由薄形SUS材料等熱傳導(dǎo)率高的材料形成的外殼6所覆蓋。外殼6的內(nèi)周面上設(shè)置溫度傳感器(第2溫度測(cè)定裝置)7，進(jìn)一步在內(nèi)周側(cè)配置將溫度傳感器7夾持在外殼6之間的絕熱材料9。絕熱材料9為圓柱形狀，內(nèi)周側(cè)形成中空部。在絕熱材料9的內(nèi)周面上，通過絕熱材料9在與溫度傳感器7對(duì)向的位置上配置可變溫度加熱器(可變溫度加熱裝置)10以及溫度傳感器(第1溫度控制裝置)8?？梢酝ㄟ^中空部引出與溫度傳感器7、8以及可變溫度加熱器10連接的引線。作為溫度傳感器，例如可以采用鉑電阻、熱電阻、熱電偶、利用三極管等的溫度特性的IC溫度傳感器。
圖4是表示電子體溫計(jì)1內(nèi)部的電路構(gòu)成的方框圖。
電子體溫計(jì)1包括控制部12、驅(qū)動(dòng)部13、A/D部14、運(yùn)算部15、存儲(chǔ)器16、電源部17、溫度傳感器7、溫度傳感器8、可變溫度加熱器10、電源開關(guān)5、顯示部4、蜂鳴器18。
控制部(內(nèi)部溫度推測(cè)裝置、內(nèi)部溫度推測(cè)動(dòng)作控制裝置)12由CPU構(gòu)成，對(duì)體溫計(jì)整體進(jìn)行控制。驅(qū)動(dòng)部13根據(jù)控制部12的信號(hào)驅(qū)動(dòng)溫度傳感器7、溫度傳感器8、可變溫度加熱器10。驅(qū)動(dòng)部13的輸出信號(hào)在A/D部14將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)輸入到運(yùn)算部15，運(yùn)算部15根據(jù)來自A/D部14的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，處理結(jié)果由控制部12輸出。又，運(yùn)算部15將溫度等測(cè)定值和內(nèi)部溫度推測(cè)值等指定數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)器16中，將保存在存儲(chǔ)器16中的數(shù)據(jù)讀出進(jìn)行指定處理。電源部17包括電池等，向控制部12以及驅(qū)動(dòng)部13供給電源。電源開關(guān)5接通或者切斷電源。蜂鳴器18根據(jù)控制部12的指示發(fā)出聲音，向使用者提示。
參照?qǐng)D5所示的流程圖說明進(jìn)行體溫測(cè)定時(shí)的處理方式。
首先，接通電源開關(guān)5(第101步)，由溫度傳感器7、溫度傳感器8進(jìn)行預(yù)備溫度測(cè)定(第102步)。然后，判定溫度測(cè)定值是否在指定的測(cè)溫范圍內(nèi)(例如在5℃～45℃)(第103步)。在此，如果溫度測(cè)定值不在指定的測(cè)溫范圍內(nèi)，在顯示部4上顯示在測(cè)溫范圍外的顯示(第104步)，然后切斷電源開關(guān)(第105步)。在第103步中，如果溫度測(cè)定值在指定的測(cè)溫范圍內(nèi)，在顯示部4上顯示[READY]等表示測(cè)定準(zhǔn)備完畢的顯示(參見圖6(a))，同時(shí)讓蜂鳴器發(fā)出[噼]的聲音向使用者告知測(cè)定準(zhǔn)備完畢(第106步)。然后通過驅(qū)動(dòng)部13驅(qū)動(dòng)加熱器10(第107步)，采集T1、T2、dT1/dt的數(shù)據(jù)(第108步)。根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)計(jì)算深部溫度(第109步)。然后判定是否采集到測(cè)定所需要的充分?jǐn)?shù)據(jù)(第110步)。如果沒有采集到測(cè)定所需要的充分?jǐn)?shù)據(jù)，返回到第107步，驅(qū)動(dòng)加熱器10。在第110步中，如果已經(jīng)采集到測(cè)定所需要的充分?jǐn)?shù)據(jù)，在顯示部4上顯示測(cè)定溫度(參見圖6(b))，同時(shí)讓蜂鳴器發(fā)出[噼-噼]的聲音向使用者告知測(cè)定結(jié)果輸出(第111步)。測(cè)定結(jié)果輸出后，判定電源開關(guān)5是否接通(第112步)。如果電源開關(guān)5處于接通狀態(tài)，則切斷電源(第113步)，結(jié)束測(cè)定處理。如果電源開關(guān)5為切斷狀態(tài)，關(guān)閉加熱器10并在指定時(shí)間待機(jī)(第114步)，返回到107步驅(qū)動(dòng)加熱器10。
在上述流程中，從第106步到第111步的詳細(xì)處理過程如圖7所示。
在顯示部4上顯示測(cè)定準(zhǔn)備完畢之后，驅(qū)動(dòng)加熱器10，多次測(cè)定T1、T2、dT1/dt(第108-1步)，進(jìn)行第1次深部溫度運(yùn)算處理(第109-1步)。判定是否采集到測(cè)定所需要的充分?jǐn)?shù)據(jù)。在第110步中是否采集到測(cè)定所需要的充分?jǐn)?shù)據(jù)是根據(jù)連續(xù)計(jì)算出的多個(gè)深部溫度值(例如小數(shù)點(diǎn)2位之前的數(shù)據(jù))是否相同來進(jìn)行判定。在此，由于只有第1次的深部溫度計(jì)算值，而沒有比較的深部溫度計(jì)算值，在第110步判定為沒有采集到測(cè)定所需要的充分?jǐn)?shù)據(jù)，返回到第107步(圖7中未畫出)，驅(qū)動(dòng)加熱器10，繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集(第108-2步)以及第2次以后的深部溫度計(jì)算處理(第109-2步)。然后判定連續(xù)計(jì)算出的多個(gè)深部溫度值是否相同(第110步)，如果連續(xù)計(jì)算出的多個(gè)深部溫度值不相同，則返回到第107步(圖7中未畫出)，如果相同，則確認(rèn)結(jié)果、同時(shí)在顯示部4上輸出(第111步)。
在上述流程中，是否采集到測(cè)定所需要的充分?jǐn)?shù)據(jù)是根據(jù)連續(xù)計(jì)算出的深部溫度值是否相同來進(jìn)行判定的，也可以采用連續(xù)計(jì)算出的多個(gè)深部溫度值的差是否在0.01℃以內(nèi)進(jìn)行判定。
在此，作為有關(guān)本實(shí)施方式的電子體溫計(jì)1中的加熱器10的驅(qū)動(dòng)方法，例如可以采用圖8所示的方法。
首先，如圖8(a)所示，等時(shí)間間隔(例如5秒鐘)重復(fù)接通與切斷加熱器10。這時(shí)，溫度傳感器8的溫度呈鋸齒形變化。
然后，如圖8(b)所示，加熱器10的接通時(shí)間短而切斷時(shí)間長(zhǎng)進(jìn)行重復(fù)接通與切斷。這時(shí)，溫度傳感器8的溫度呈正弦波變化。
其它、如圖8(c)所示，加熱器10從切斷狀態(tài)開始接通并保持指定時(shí)間，然后間歇重復(fù)接通與切斷，再次讓加熱器10保持接通狀態(tài)。然后，在間歇重復(fù)接通與切斷之后讓加熱器保持切斷狀態(tài)一定時(shí)間，進(jìn)一步進(jìn)行間歇重復(fù)接通與切斷的驅(qū)動(dòng)。在此，在由加熱器處于接通狀態(tài)的期間夾持間歇重復(fù)控制加熱器的接通與切斷的期間中，在間歇重復(fù)接通與切斷的期間，溫度傳感器8的溫度保持在一定溫度，而在接通狀態(tài)的期間溫度傳感器8的溫度上升。另一方面，在由加熱器處于切斷狀態(tài)的期間夾持間歇重復(fù)控制加熱器的接通與切斷的期間中，在間歇重復(fù)接通與切斷的期間，溫度傳感器8的溫度保持在一定溫度，而在切斷狀態(tài)的期間溫度傳感器8的溫度上升。
圖8的驅(qū)動(dòng)方法只是一些例子，只要讓用驅(qū)動(dòng)加熱器10計(jì)算出深部溫度的T1、T2、dT1/dt的測(cè)定值不同即可，因此加熱器10的驅(qū)動(dòng)方法并不限定于上述驅(qū)動(dòng)方法。
又，也可以將圖8(a)、(b)、(c)所示波形的一周期或者一周期的一部分以給定的時(shí)間間隔間歇重復(fù)，照準(zhǔn)讓加熱溫度變化的時(shí)刻進(jìn)行測(cè)定。
這樣，在有關(guān)本實(shí)施方式的電子體溫計(jì)1中，通過控制可變溫度加熱器10、積極主動(dòng)讓加熱溫度變化，可以打破電子體溫計(jì)和生物體之間的熱平衡。因此，即使在持續(xù)用電子體溫計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，或者不經(jīng)過充分的時(shí)間間隔就需要再次使用電子體溫計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，也可以進(jìn)行高精度的內(nèi)部溫度推定，可以在任意時(shí)刻進(jìn)行內(nèi)部溫度的推定。
圖9(a)、(b)是表示有關(guān)第1實(shí)施方式變形例的電子體溫計(jì)11的外觀圖。圖9(a)、是電子體溫計(jì)11的側(cè)視圖，圖9(b)是仰視圖。
電子體溫計(jì)11為扁平、略長(zhǎng)方體形狀。在電子體溫計(jì)11的一方的寬面上在端部的大致中央部凸出形成略四角柱形狀的探針23。電子體溫計(jì)11的另一方的寬面上，和探針23相反一側(cè)的端部上配置由LCD構(gòu)成的顯示部4以及電源開關(guān)5。從電子體溫計(jì)11的長(zhǎng)度方向的兩端部延伸的固定皮帶24。通過纏繞固定皮帶24，可以將探針23固定在生物體的額頭等指定部位進(jìn)行連續(xù)測(cè)定。在顯示部4上，例如也可以并排顯示10分鐘之前的測(cè)定值和當(dāng)前測(cè)定值。這樣，可以連續(xù)測(cè)定體溫并發(fā)現(xiàn)其變化。對(duì)于收容在ICU內(nèi)的患者和手術(shù)后的患者的監(jiān)控和管理，通過一直帶上體溫計(jì)，在需要注意發(fā)熱的場(chǎng)合，不必進(jìn)行特別的測(cè)定動(dòng)作就可以實(shí)時(shí)測(cè)定體溫。
圖10是表示圖9(b)的B-B截面中的探針的內(nèi)部構(gòu)造圖。略四角柱形狀的探針23，由上面部26a、下面部26b和側(cè)面部26c構(gòu)成，由薄形SUS材料等形成的外殼26所覆蓋，在外殼26的上面部26a的下方設(shè)置溫度傳感器7。在外殼26的上面部26a的下方，與外殼上面部26a一起夾持溫度傳感器7配置略長(zhǎng)方體形狀的絕熱材料29。緊接絕熱材料29的下面配置可變溫度加熱器10，絕熱材料29與外殼26的下面部26c之間形成中空部30。
如果是這樣構(gòu)成的電子體溫計(jì)11，即使在幼兒那樣難以在腋下或者舌頭下面穩(wěn)定固定探針的場(chǎng)合，通過探針23與額頭等平坦的皮膚表面接觸就可以容易進(jìn)行測(cè)定體溫。又，由于在電子體溫計(jì)上設(shè)置了固定皮帶，可以一直帶在身上。(第2實(shí)施方式)圖11是表示有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的測(cè)定原理圖。
從溫度T0的可變溫度加熱器10分別介入不同熱傳導(dǎo)率λ1、λ2的絕熱材料39a、39b，通過測(cè)定位于生物體表面?zhèn)鹊臏囟萒1、T2，熱流束q1、q2，計(jì)算距離生物體表面h的內(nèi)部中的溫度Tb。在此，如果設(shè)絕熱材料39a、39b的厚度為X，生物體的熱傳導(dǎo)率為λb，生物體的溫度傳導(dǎo)率為αb，求解熱傳導(dǎo)的一元逆問題的基本解的二次項(xiàng)，可得[數(shù)式3]Tb＝T1+(h/λb)q1+(h2/2αb)(dT1/dt)Tb＝T2+(h/λb)q2+(h2/2αb)(dT2/dt)在此，如果采用[數(shù)式4]q1＝-λ1(dT1/dt)＝-λ1(T1-T0)/Xq2＝-λ2(dT2/dt)＝-λ2(T2-T0)/X對(duì)[數(shù)式3]進(jìn)行整理，得到[數(shù)式5]Tb＝T1+A(T0-T1)+BdT1/dtTb＝T2+C(T0-T2)+DdT1/dt在式中通過消去T0，可以獲得Tb、T1、T2、dT1/dt、dT2/dt的關(guān)系式。通過測(cè)定T1、T2、dT1/dt、dT2/dt，可以求出Tb。
這樣，在可變溫度加熱器配置熱傳導(dǎo)率不同的絕熱材料，通過測(cè)定與生物體接觸部位的溫度以及其隨時(shí)間的變化，可以測(cè)定深部溫度那樣的生物體內(nèi)部的溫度。
在此，雖然采用了熱傳導(dǎo)率不同的絕熱材料測(cè)定與生物體接觸部位的溫度以及其隨時(shí)間的變化來推定深部溫度，也可以采用相同熱傳導(dǎo)率但厚度不同的絕熱材料測(cè)定與生物體接觸部位的溫度以及其隨時(shí)間的變化來推定深部溫度。
圖12是表示有關(guān)本發(fā)明第2實(shí)施方式的電子體溫計(jì)31的外觀圖。其外觀由于與圖2所示的第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)1相同，所以采用相同的符號(hào)，并省略其說明。
電子體溫計(jì)31的探針33具有圖13示意的內(nèi)部構(gòu)造。圖13是與探針33的延長(zhǎng)方向垂直的C-C截面(參見圖12)，并由生物體包圍四周的狀態(tài)。探針33基本上和圖3所示的第1實(shí)施方式具有相同的構(gòu)成。在電子體溫計(jì)31中，在外殼6的內(nèi)周上配置在徑方向被分割成半圓筒狀的熱傳導(dǎo)率不同的絕熱材料(第1絕熱材料)39a、絕熱材料(第2絕熱材料)39b。在各個(gè)絕熱材料39a、39b與外殼6之間配置溫度傳感器(第1溫度測(cè)定裝置)37a以及溫度傳感器(第2溫度測(cè)定裝置)37b。然后，在絕熱材料的內(nèi)周面上，橫跨每個(gè)絕熱材料39a、39b來配置可變溫度加熱器10。這樣如果采用溫度傳感器37a、37b以及絕熱材料39a、39b，與采用熱流束傳感器的情況相比，可以提供低成本的電子體溫計(jì)31。
圖14是表示電子體溫計(jì)31內(nèi)部的電路構(gòu)成的方框圖。
電子體溫計(jì)31在包括控制部12、驅(qū)動(dòng)部13、A/D部14、運(yùn)算部15、存儲(chǔ)器16、電源部17、可變溫度加熱器10、電源開關(guān)5、顯示部4、蜂鳴器18的基礎(chǔ)上，還包括溫度傳感器37a以及溫度傳感器37b。溫度傳感器37a以及溫度傳感器37b根據(jù)來自控制部12的信號(hào)由驅(qū)動(dòng)部13驅(qū)動(dòng)。
圖15是表示電子體溫計(jì)31的測(cè)定處理流程，圖16是表示數(shù)據(jù)采集的詳細(xì)處理流程圖。電子體溫計(jì)31中的測(cè)定處理流程和數(shù)據(jù)采集處理，和第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)1中的情況相同，在此省略其說明。
在圖16所示的流程圖的第210步中，也可以通過連續(xù)計(jì)算的多個(gè)深部溫度值的差是否在0.01℃以內(nèi)來進(jìn)行判定，在這一點(diǎn)上和有關(guān)第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)中的情況相同。
有關(guān)本實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的加熱器10也可以采用圖8所示的方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
這樣，在有關(guān)本實(shí)施方式的電子體溫計(jì)31中，通過控制可變溫度加熱器10、積極主動(dòng)讓加熱溫度變化，可以打破電子體溫計(jì)和生物體之間的熱平衡。因此，即使在將電子體溫計(jì)插入到耳朵中持續(xù)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，或者從耳中取出在不經(jīng)過充分的時(shí)間間隔后再次插入耳中進(jìn)行測(cè)定時(shí)，也可以進(jìn)行高精度的內(nèi)部溫度推定，可以在所希望的時(shí)刻進(jìn)行內(nèi)部溫度的推定。
又，有關(guān)本實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的探針33中的溫度傳感器37a以及37b、絕熱材料39a以及39b、可變溫度加熱器10的構(gòu)成，也可以適用于圖9以及圖10所示的有關(guān)第1實(shí)施方式的變形例的電子體溫計(jì)中。(第3實(shí)施方式)圖17是表示有關(guān)本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的測(cè)定原理圖。
從溫度T0的可變溫度加熱器10介入熱傳導(dǎo)率為λ的絕熱材料49，通過測(cè)定位于生物體表面?zhèn)鹊臏囟萒1，熱流束q1，計(jì)算距離生物體表面h的內(nèi)部中的溫度Tb。
根據(jù)熱流束的定義式，或者通過包含熱傳導(dǎo)的一元逆問題的基本解的一次項(xiàng)，可得[數(shù)式7]q1＝-λ(dT/dt)＝-λ(T1-Tb)/h在此，如果對(duì)Tb進(jìn)行整理，可得[數(shù)式8]Tb＝T1+(h/λ)q1式中，如果設(shè)Tb＝B，T1＝Y(jié)，-h/λ＝A，q1＝Z，可得[數(shù)式9]Y＝A*Z+B從2個(gè)以上的Z，Y可以求出B(即Tb)。
又，根據(jù)熱傳導(dǎo)方程式的差分法或者通過包含熱傳導(dǎo)的一元逆問題的基本解的二次項(xiàng)，并根據(jù)[數(shù)式10](T1/t(yī))＝α(2T1/x2)q1＝-λ(dT1/dx)可得[數(shù)式11]Tb＝T1+(h/λ)q1+(h2/2α)(dT1/dt)式中，如果設(shè)Tb＝C，T1＝Y(jié)，-h/λ＝A，q1＝X1，-(h2/α)＝B，dT/dt＝X2，可得[數(shù)式12]Y＝A*X1+B*X2+C從3個(gè)以上的X1、X2、Y可以求出Tb(＝C)。
如果是0次式，不隨時(shí)間變化，最少1次測(cè)定就可以推測(cè)深部溫度。如果多次進(jìn)行測(cè)定，即使是0次式也可以讓精度提高，如果采用高次式可以進(jìn)一步提高精度。
作為熱流束傳感器，例如，可以采用積層結(jié)構(gòu)或者平面展開型的動(dòng)作型熱電堆等。
圖18是表示有關(guān)本發(fā)明第3實(shí)施方式的電子體溫計(jì)41的外觀圖。其外觀由于與圖2所示的第1實(shí)施方式的電子體溫計(jì)1相同，所以采用相同的符號(hào)，并省略其說明。
電子體溫計(jì)41的探針43具有圖18示意的內(nèi)部構(gòu)造。圖19是與探針43的延長(zhǎng)方向垂直的C-C截面(參見圖17)，并由生物體包圍四周的狀態(tài)。探針43基本上和圖3所示的第1實(shí)施方式具有相同的構(gòu)成。截面略為圓形的探針43的外周由外殼6所覆蓋。在外殼6的內(nèi)周面上設(shè)置有溫度傳感器(溫度測(cè)定裝置)47以及熱流束傳感器(熱流束測(cè)定裝置)48，進(jìn)一步，在內(nèi)周側(cè)配置將溫度傳感器47以及熱流束傳感器48夾持在外殼6之間的絕熱材料49。絕熱材料49為圓柱形狀，內(nèi)周側(cè)形成中空部。在絕熱材料49的內(nèi)周面上，通過絕熱材料49在與溫度傳感器47以及熱流束傳感器48對(duì)向的位置上配置可變溫度加熱器10。
圖20是表示電子體溫計(jì)41內(nèi)部的電路構(gòu)成的方框圖。
電子體溫計(jì)41在包括控制部12、驅(qū)動(dòng)部13、A/D部14、運(yùn)算部15、存儲(chǔ)器16、電源部17、可變溫度加熱器10、電源開關(guān)5、顯示部4、蜂鳴器18的基礎(chǔ)上，還包括溫度傳感器47以及熱流束傳感器48。溫度傳感器47以及熱流束傳感器48根據(jù)來自控制部12的信號(hào)由驅(qū)動(dòng)部13驅(qū)動(dòng)。
圖21所示的流程圖是進(jìn)行體溫測(cè)定時(shí)的處理流程。
從電源開關(guān)接通(第301步)到電源關(guān)閉(第305步)的處理、以及自動(dòng)關(guān)閉電源(第313步)、結(jié)束處理的流程和圖5所示第1實(shí)施方式相同。又，在第310步，也可以通過連續(xù)計(jì)算的多個(gè)深部溫度值的差是否在0.01℃以內(nèi)來進(jìn)行判定，在這一點(diǎn)上和第1實(shí)施方式相同。
又，圖22的數(shù)據(jù)采集的詳細(xì)處理流程和第1實(shí)施方式的圖7相同。
有關(guān)本實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的加熱器10也可以采用圖8所示的方法進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
這樣，在有關(guān)本實(shí)施方式的電子體溫計(jì)41中，通過控制可變溫度加熱器10、積極主動(dòng)讓加熱溫度變化，可以打破電子體溫計(jì)和生物體之間的熱平衡。因此，即使在持續(xù)用電子體溫計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，或者不經(jīng)過充分的時(shí)間間隔就需要再次使用進(jìn)行過1次測(cè)定的電子體溫計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，也可以進(jìn)行高精度的內(nèi)部溫度推定，可以在所希望的時(shí)刻進(jìn)行內(nèi)部溫度的推定。
又，有關(guān)本實(shí)施方式的電子體溫計(jì)的探針43中的溫度傳感器47以及熱流束傳感器48、絕熱材料49、可變溫度加熱器10的構(gòu)成，也可以適用于圖9以及圖10所示的有關(guān)第1實(shí)施方式的變形例的電子體溫計(jì)中。發(fā)明的效果根據(jù)以上說明，依據(jù)本發(fā)明，可以提供在所希望的時(shí)刻，高精度并且短時(shí)間內(nèi)推測(cè)內(nèi)部溫度的電子體溫計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種電子體溫計(jì)，其特征在于包括測(cè)定溫度的溫度測(cè)定裝置、可改變加熱溫度的可變溫度加熱裝置、根據(jù)所述加熱溫度和所述溫度測(cè)定值推測(cè)被測(cè)體內(nèi)部的溫度的內(nèi)部溫度推測(cè)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子體溫計(jì)，其特征在于所述溫度測(cè)定裝置包括第1以及第2溫度測(cè)定裝置、設(shè)置在所述第1溫度測(cè)定裝置和第2溫度測(cè)定裝置之間的絕熱材料，所述第1溫度測(cè)定裝置測(cè)定和所述可變溫度加熱裝置大致相同部位的溫度，所述第2溫度測(cè)定裝置測(cè)定相對(duì)于所述可變溫度加熱裝置夾持絕熱材料的被測(cè)體側(cè)的部位的溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子體溫計(jì)，其特征在于所述溫度測(cè)定裝置包括第1以及第2溫度測(cè)定裝置、設(shè)置在所述可變溫度加熱裝置和第1溫度測(cè)定裝置之間的第1絕熱材料、設(shè)置在所述可變溫度加熱裝置和所述第2溫度測(cè)定裝置之間、具有與所述第1絕熱材料不同的熱常數(shù)的第2絕熱材料；所述第1溫度測(cè)定裝置測(cè)定相對(duì)于所述可變溫度加熱裝置夾持所述第1絕熱材料的被測(cè)體側(cè)的部位的溫度，所述第2溫度測(cè)定裝置測(cè)定相對(duì)于可變溫度加熱裝置夾持第2絕熱材料的被測(cè)體側(cè)的部位的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子體溫計(jì)，其特征在于包括測(cè)定熱流束的熱流束測(cè)定裝置、所述可變溫度加熱裝置和設(shè)置在所述可變溫度測(cè)定裝置和所述熱流束測(cè)定裝置之間的絕熱材料；所述內(nèi)部溫度推測(cè)裝置根據(jù)所述加熱溫度、所述溫度測(cè)定值、所述熱流束測(cè)定值推測(cè)生物體內(nèi)部的溫度，所述溫度測(cè)定裝置以及所述熱流束測(cè)定裝置，配置在相對(duì)于可變溫度加熱裝置夾持所述絕熱材料的被測(cè)體側(cè)，同時(shí)分別測(cè)定大致相同部位的溫度以及熱流束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一權(quán)利要求所述的電子體溫計(jì)，其特征在于在和被測(cè)體接觸的部位上配置熱傳導(dǎo)率大的部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一權(quán)利要求所述的電子體溫計(jì)，其特征在于包括與被測(cè)體接觸的探針，所述探針為棒形狀或者板形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一權(quán)利要求所述的電子體溫計(jì)，其特征在于包括控制內(nèi)部溫度的推測(cè)動(dòng)作的內(nèi)部溫度推測(cè)動(dòng)作控制裝置、保存所推測(cè)的內(nèi)部溫度的內(nèi)部溫度存儲(chǔ)裝置；所述內(nèi)部溫度推測(cè)動(dòng)作控制裝置以指定的時(shí)間間隔進(jìn)行內(nèi)部溫度的推測(cè)，同時(shí)將所推測(cè)的內(nèi)部溫度存儲(chǔ)在所述內(nèi)部溫度存儲(chǔ)裝置中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在所希望的時(shí)刻，高精度并且短時(shí)間內(nèi)推測(cè)內(nèi)部溫度的電子體溫計(jì)。是可推定身體的深部溫度的電子體溫計(jì)，能夠一邊驅(qū)動(dòng)可改變加熱溫度的可變溫度加熱器(10)，一邊通過設(shè)置在探針中的2個(gè)溫度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)定T
文檔編號(hào)G01K7/42GK1392397SQ0212321
公開日2003年1月22日 申請(qǐng)日期2002年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月18日
發(fā)明者時(shí)田宗雄, 中嶋聰, 卷田茂 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社