特許 6248575 深部体温調節装置および深部体温調節システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248575

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】深部体温調節装置および深部体温調節システム

(51)【国際特許分類】

   A61F 7/00 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   A61F7/00 300

   A61F7/00 310J

【請求項の数】6

【全頁数】39

(21)【出願番号】特願2013-242424(P2013-242424)

(22)【出願日】2013年11月23日

(65)【公開番号】特開2015-100489(P2015-100489A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2016年8月29日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 発行日 平成２５年 ８月２８日 刊行物 「２０１３年度精密工学会秋季大会 シンポジウム資料集２８頁〜２９頁」 開催日 平成２５年 ９月１２日 集会名・開催場所 ２０１３年度精密工学会秋大会 シンポジウム、 関西大学 千里山キャンパス （大阪府吹田市山手町３丁目３番３５号）

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２５年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「省エネルギー革新技術開発事業／先導研究（事前研究一体型）／快適・省エネ、ヒューマンファクタ一に基づく個別適合型冷暖房システムの研究開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】501257118

【氏名又は名称】特定非営利活動法人ウェアラブル環境情報ネット推進機構

(74)【代理人】

【識別番号】100128680

【弁理士】

【氏名又は名称】和智 滋明

(72)【発明者】

【氏名】和田 将典

(72)【発明者】

【氏名】保坂 寛

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 健

(72)【発明者】

【氏名】板生 清

【審査官】 村上 勝見

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０８３４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２８３３４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０５０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８２４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９９９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１９８３２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｆ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、
前記変温素子の前記皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、
前記利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、
前記利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、
前記変温素子の前記変温素子温度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記変温素子温度を制御する時点における前記環境温度及び前記環境湿度から予め定める重回帰式に基づき前記利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度を求め、
前記変温素子温度が前記目標変温素子温度に近づくように前記変温素子を制御し、
前記目標変温素子温度は、
前記環境湿度に第１の偏回帰係数を乗じて得る値と、前記環境温度に第２の偏回帰係数を乗じて得る値と、前記環境湿度と前記環境温度の積に第３の偏回帰係数を乗じて得る値と、第４の偏回帰係数とを加算して得られる、
深部体温調節装置。

【請求項2】

利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、
前記変温素子の前記皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、
前記利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、
前記利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、
前記変温素子の前記変温素子温度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記変温素子温度を制御する時点における前記環境温度及び前記環境湿度から予め定める重回帰式に基づき前記利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度を求め、
前記変温素子温度が前記目標変温素子温度に近づくように前記変温素子を制御し、
前記目標変温素子温度は、
前記環境湿度に第５の偏回帰係数を乗じて得る値と、前記環境温度に第６の偏回帰係数を乗じて得る値と、第７の偏回帰係数とを加算して得られる、
深部体温調節装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記変温素子温度を制御する時点における前記環境温度及び前記環境湿度に基づいて、前記予め定める重回帰式の前記第１の偏回帰係数ないし前記第４の偏回帰係数を再演算する、
請求項１に記載の深部体温調節装置。

【請求項4】

前記制御部は、
前記変温素子温度を制御する時点における前記環境温度及び前記環境湿度に基づいて、前記予め定める重回帰式の前記第５の偏回帰係数ないし前記第７の偏回帰係数を再演算する、
請求項２に記載の深部体温調節装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記目標変温素子温度から前記変温素子温度を減じて誤差信号を求め、
前記誤差信号に応じた変温素子駆動信号を前記変温素子に加えて、
前記変温素子温度を前記目標変温素子温度に近づける、
請求項１ないし請求項４の１項に記載の深部体温調節装置。

【請求項6】

サーバーと、インターネットで前記サーバーに接続可能な深部体温調節装置とを有する深部体温調節システムであって、
前記深部体温調節装置は、
利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、
前記変温素子の前記皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、
前記利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、
前記利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、
前記サーバーとの間で情報の送受信を行う送受信部と、
前記変温素子温度を前記目標変温素子温度に近づけるように前記変温素子を駆動する変温素子駆動電力増幅器と、を備え、
前記送受信部は、
前記変温素子温度を制御する時点における前記環境温度と前記環境湿度と前記変温素子温度とを前記サーバーに送信し、
前記環境温度及び前記環境湿度から予め定める重回帰式に基づき求められる前記利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度から前記変温素子温度を減じて得る前記変温素子駆動信号を前記サーバーより受信し、
前記サーバーは、
前記環境湿度に第１の偏回帰係数を乗じて得る値と、前記環境温度に第２の偏回帰係数を乗じて得る値と、前記環境湿度と前記環境温度の積に第３の偏回帰係数を乗じて得る値と、第４の偏回帰係数とを加算して、または、
前記環境湿度に第５の偏回帰係数を乗じて得る値と、前記環境温度に第６の偏回帰係数を乗じて得る値と、第７の偏回帰係数とを加算して、前記目標変温素子温度を得て、
前記目標変温素子温度から前記変温素子温度を減じて前記変温素子駆動信号を得る、
深部体温調節システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、利用者の深部体温を調節する深部体温調節装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、個々人の体温を調節することができるペルチェ素子を備える身体冷暖房装置が記載されている。

【0003】

特許文献２には、良好な睡眠を得ることを目的とし、人体の局部である頭部の温度を検出し、頭部の温度に基づいて頭部の温度よりも低い温度に調節された空気を入眠時点から頭部へと与える装置が記載されている。

【0004】

本願願書に記載の発明者の監修による非特許文献１には、首を冷やすウエアラブル空調装置の原理及び応用が記載されている。２７頁〜３３頁には、核心温（深部体温）と呼ばれる心臓や脳、腸といった内部組織の温度を一定に保つことが、生命活動を維持するためには最も重要であること、「暑い・寒い」「快・不快」という「温熱感覚」は、とくに「脳の温度」を適切に保つために備わったものであることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５２６４６４８号公報

【特許文献2】特許第４４８３５１１号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】「集中力を高めたければ、脳を冷やせ！」監修 板生清、 著者 吉田たかよし＋ＷＩＮ研究班、 発行所 ワニ・プラス、 ２０１１年 ８月 ５日 発行

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の技術によれば、利用者は、周囲の環境変化に応じて、身体冷暖房装置のペルチェ素子の温度を調整しなければならない。一方、特許文献２に記載の技術によれば、温度調節された空気を頭部へと与えながら頭部の温度を検出するのであるから、頭部の温度を正確に検出することは困難である。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決し、利用者にとって好ましい、変温素子の温度を簡易な構成によって正確かつ自動的に設定することができる深部体温調節装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の深部体温調節装置は、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、前記変温素子の前記皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、前記利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、前記利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、前記変温素子の前記変温素子温度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記変温素子温度を制御する時点における前記環境温度及び前記環境湿度から予め定める重回帰式に基づき前記利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度を求め、前記変温素子が前記目標変温素子温度に近づくように前記変温素子を制御する。

【0010】

本発明の別の深部体温調節装置は、インターネットでサーバーと接続可能な深部体温調節装置であって、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、前記変温素子の前記皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、前記利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、前記利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、前記サーバーとの間で情報の送受信を行う送受信部と、を備え、前記変温素子を変温素子駆動信号に応じて駆動し、前記送受信部は、前記変温素子温度を制御する時点における前記環境温度と前記環境湿度と前記変温素子温度とを前記サーバーに送信し、前記環境温度及び前記環境湿度から予め定める重回帰式に基づき求められる前記利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度から前記変温素子温度を減じて得る前記変温素子駆動信号を前記サーバーより受信する。

【0011】

本発明の又別の深部体温調節装置は、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、前記変温素子の前記皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、前記利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、前記利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、前記変温素子の前記変温素子温度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記変温素子温度を制御する時点における前記環境温度及び前記環境湿度に基づき前記利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度を求め、前記変温素子温度が前記目標変温素子温度に近づくように前記変温素子を制御する。

【0012】

本発明のさらに別の深部体温調節装置は、インターネットでサーバーと接続可能な深部体温調節装置であって、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、前記変温素子の前記皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、前記利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、前記利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、前記サーバーとの間で情報の送受信を行う送受信部と、を備え、前記変温素子を変温素子駆動信号に応じて駆動し、前記送受信部は、前記変温素子温度を制御する時点における前記環境温度と前記環境湿度と前記変温素子温度とを前記サーバーに送信し、前記環境温度及び前記環境湿度から予め定める重回帰式に基づき求められる前記利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度から前記変温素子温度を減じて得る前記変温素子駆動信号を前記サーバーより受信する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、変温素子温度を制御する時点における環境温度及び環境湿度に基づき利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度に近づくように変温素子温度を制御するので、自動的に深部体温を適切な温度に調節できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施形態の深部体温調節装置を利用者が装着する様子を示す外観図である。

【図2】第１の実施形態の深部体温調節装置の外観斜視図である。

【図3】第１の実施形態の深部体温調節装置の制御部を中心とするブロック図である。

【図4】CPTの「X課題」の実施画面を示す図である。

【図5】CPTの「X課題」による、被験者の実験結果サンプルの１例を示す図である。

【図6】CPTの「X課題」による、５人の被験者の実験結果を示す図である。

【図7】重回帰分析で得られる重回帰式を模式的に示す図である。

【図8】被験者毎の、重回帰式に基づく目標ペルチェ素子温度（縦軸）と手動によって最も快適な温度であるとして同一被験者が設定するペルチェ素子温度（横軸）との関係を示す図である。

【図9】一の被験者の固有の重回帰式に基づく目標ペルチェ素子温度（縦軸）と、手動によって最も快適な温度であるとして個々の被験者が設定するペルチェ素子温度（横軸）との関係を示す図である。

【図10】重回帰式を用いるペルチェ素子温度の制御アルゴリズムの妥当性を被験者の主観評価に基づいて検証する図である。

【図11】重回帰式を用いるペルチェ素子温度の制御アルゴリズムの妥当性を、CPTを用いて客観評価に検証する図である。

【図12】被験者の固有の別の重回帰式に基づく目標ペルチェ素子温度（縦軸）と、手動によって最も快適な温度であるとして同一被験者が設定するペルチェ素子温度（横軸）との関係を示す図である。

【図13】ペルチェ素子の制御のアルゴリズムに関係する構成部のみを模式的に示すブロック図である。

【図14】ペルチェ素子を制御するフィードバック制御系を示す図である。

【図15】制御部の中央演算装置が行う初期処理を示すフローチャートである。

【図16】制御部の中央演算装置が行う制御処理を示すフローチャートである。

【図17】制御部の中央演算装置が行うセンサ信号検出処理を示すフローチャートである。

【図18】制御部の中央演算装置が行う目標ペルチェ素子温度演算処理を示すフローチャートである。

【図19】制御部の中央演算装置が行うペルチェ素子制御処理を示すフローチャートである。

【図20】制御部の中央演算装置が行うファン制御処理を示すフローチャートである。

【図21】制御部の中央演算装置が行うポンプ制御処理を示すフローチャートである。

【図22】第２の実施形態の深部体温調節装置の制御部を中心とするブロック図である。

【図23】リモコンのタッチ・パネルに表示される画面を示す図である。

【図24】第３の実施形態の深部体温調節装置の制御部を中心とするブロック図である。

【図25】図２４に示す制御部とは異なる別の制御部の構成を示すブロック図である。

【図26】別の実施形態の頸部冷暖部を示す図である。

【図27】さらに別の実施形態の頸部冷暖部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本実施形態の深部体温調節装置の要部は、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、変温素子の皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、変温素子の変温素子温度を制御する制御部と、を備え、制御部は、変温素子温度を制御する時点における環境温度及び環境湿度から予め定める重回帰式に基づき利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度を求め、変温素子が目標変温素子温度に近づくように変温素子を制御する。

【0016】

ここで、「深部体温調節装置」は「深部体温」を調節する装置であり、「深部体温」とは、心臓や脳、腸といった内部組織の温度である。「皮膚に当接する」とは、皮膚に接して当ることをいうが、技術的な意味は、接触皮膚と変温素子との間で伝熱が十分に行われるように熱結合させることをいう。よって、当接とは、直接に皮膚と変温素子とが接することのみならず、熱伝導率の高い媒体（例えば、高熱伝導グリース）を介して変温素子と皮膚とが接すること、皮膚と変温素子との間で伝熱が十分に行われる程度に変温素子と皮膚とが近接することを含む。

【0017】

「皮膚に当接することが可能な変温素子」とは、皮膚に当接することが可能であり、使用しないときは皮膚から分離できる、すなわち着脱できる変温素子をいう。「変温素子の皮膚に当接する部分」とは、皮膚と変温素子との間で伝熱が十分に行われるように熱結合される変温素子の部分である。「変温素子温度」とは、変温素子の皮膚に当接する部分そのものの温度のみならず、熱伝導率の高い媒体（例えば、高熱伝導グリース）を介して検出する当接する部分の温度、当接する部分との間で伝熱が十分に行われる程度に当接する部分に近接する部分を含む。

【0018】

「吸熱」機能とは、変温素子が当接する皮膚から熱を奪う機能である。変温素子は、変温素子の温度が皮膚の温度（変温素子が当接する皮膚の温度）よりも低い場合に皮膚から熱を奪い皮膚を冷やす。「与熱」機能とは、変温素子が当接する皮膚に熱を与える機能である。変温素子は、変温素子の温度が皮膚の温度（変温素子が当接する皮膚の温度）よりも高いと皮膚に熱を与え皮膚を暖める。「吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子」とは、「吸熱のみの機能を有する変温素子」、「与熱のみの機能を有する変温素子」、「吸熱及び与熱の両方の機能を有する変温素子」の３つの変温素子を含む。

【0019】

よって、実施形態の深部体温調節装置は、吸熱及び与熱の両方の機能を有する広範囲な環境変化に適応する深部体温調節装置であってもよく、吸熱又は与熱のいずれかを専らとして、深部体温調節装置の簡略化、又は、特化することによる高性能化を図るものであってもよい。

【0020】

「利用者の存する環境」とは、利用者が居住する居住空間、利用者が活動する自然空間等、利用者の身体に対して温度及び湿度を与えるすべての空間をいう。

【0021】

「変温素子温度が目標変温素子温度に近づくように変温素子を制御する」とは、変温素子温度と目標変温素子温度と一致させることを目的として変温素子を制御することをいう。よって、変温素子温度と目標変温素子温度とが完全に一致するのみならず、制御系の性能に応じて変温素子温度と目標変温素子温度とに誤差が生じ、両者の温度は若干異なるが利用者の温熱感覚においては変温素子温度と目標変温素子温度とが一致する場合も含む。

【0022】

制御部は、予め定める重回帰式に代入するに際し、環境湿度に第１の偏回帰係数Ｋ_１を乗じて得る値と、環境温度に第２の偏回帰係数Ｋ_２を乗じて得る値と、環境湿度と環境温度の積に第３の偏回帰係数Ｋ_３を乗じて得る値と、第４の偏回帰係数Ｋ_４と、を加算して目標変温素子温度を得るようにしてもよい（実施形態の（式１））。

【0023】

制御部は、予め定める重回帰式に代入するに際し、環境湿度に第５の偏回帰係数Ｋ_５を乗じて得る値と、環境温度に第６の偏回帰係数Ｋ_６を乗じて得る値と、第７の偏回帰係数Ｋ_７と、を加算して目標変温素子温度を得るようにしてもよい（実施形態の（式２））。

【0024】

制御部は、変温素子温度を制御する時点における環境温度及び環境湿度に基づいて、予め定める重回帰式の第１の偏回帰係数Ｋ_１ないし第４の偏回帰係数Ｋ_４を再演算して、新たな偏回帰係数を有する重回帰式を用いるようにしてもよい（第２の実施形態、第３の実施形態）。

【0025】

制御部は、変温素子温度を制御する時点における環境温度及び環境湿度に基づいて、予め定める重回帰式の第５の偏回帰係数Ｋ_５ないし第７の偏回帰係数Ｋ_７を再演算して、新たな偏回帰係数を有する重回帰式を用いるようにしてもよい（第２の実施形態、第３の実施形態）。

【0026】

制御部は、「変温素子温度を目標変温素子温度に近づける」に際して、目標変温素子温度から変温素子温度を減じて誤差信号を求め、誤差信号に応じた変温素子駆動信号を変温素子に加えて、変温素子温度を目標変温素子温度に近づけるようにしてもよい。

【0027】

実施形態の別の深部体温調節装置の要部は、インターネットでサーバーと接続可能な深部体温調節装置であって、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、変温素子の皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、サーバーとの間で情報の送受信を行う送受信部と、を備え、変温素子を変温素子駆動信号に応じて駆動し、送受信部は、変温素子温度を制御する時点における環境温度と環境湿度と変温素子温度とをサーバーに送信し、環境温度及び環境湿度から予め定める重回帰式に基づき求められる利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度から変温素子温度を減じて得る変温素子駆動信号をサーバーより受信する。

【0028】

実施形態の又別の深部体温調節装置は、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、変温素子の皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、変温素子の変温素子温度を制御する制御部と、を備え、制御部は、変温素子温度を制御する時点における環境温度及び環境湿度に基づき利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度を求め、変温素子温度が目標変温素子温度に近づくように変温素子を制御する。

【0029】

実施形態のさらに別の深部体温調節装置は、インターネットでサーバーと接続可能な深部体温調節装置であって、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有する変温素子と、変温素子の皮膚に当接する部分の温度である変温素子温度を検出する変温素子温度検出器と、利用者の存する環境の温度である環境温度を検出する環境温度検出器と、利用者の存する環境の湿度である環境湿度を検出する環境湿度検出器と、サーバーとの間で情報の送受信を行う送受信部と、を備え、変温素子を変温素子駆動信号に応じて駆動し、送受信部は、変温素子温度を制御する時点における環境温度と環境湿度と変温素子温度とをサーバーに送信し、環境温度及び環境湿度から予め定める重回帰式に基づき求められる利用者にとって快適な変温素子温度であると予測される目標変温素子温度から変温素子温度を減じて得る変温素子駆動信号をサーバーより受信する。

【0030】

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。

【0031】

［第１の実施形態］
「第１の実施形態の深部体温調節装置の概要」
図１は、深部体温調節装置を利用者が装着する様子を示す外観図である。図２は、第１の実施形態の深部体温調節装置の外観斜視図である。図３は、第１の実施形態の深部体温調節装置の制御部を中心とするブロック図である。図１、図２、図３を参照して以下に第１の実施形態の深部体温調節装置の構成の概要について説明をする。

【0032】

図１に示す第１の実施形態の深部体温調節装置３は、利用者９の身体に装着して利用される。深部体温調節装置３は、頸部冷暖部３１と熱交換部３４と制御部３６と伝熱媒体流路３７（図２を参照）とを主要構成要素として有する。頸部冷暖部３１は、利用者９の深部体温を調節するために、皮膚の下に頸動脈をはじめとする太い血管がある頸部９２に装着される。熱交換部３４と制御部３６とは、ベルト３８を介して利用者９の身体に保持される。

【0033】

頸部冷暖部３１と熱交換部３４とは、伝熱媒体を循環させるための伝熱媒体流路３７によって接続される。頸部冷暖部３１と制御部３６とは、電力及び情報を伝送するためのケーブル３３（第１のケーブル：図２を参照）によって接続される。また、熱交換部３４と制御部３６とは、電力及び情報を伝送するためのケーブル３５（第２のケーブル：図２を参照）によって接続される。

【0034】

「第１の実施形態の体温調節装置の構成」
図２は、第１の実施形態の体温調節装置の外観斜視図である。

【0035】

（頸部冷暖部）
深部体温調節装置３の頸部冷暖部３１は、利用者９の深部体温を調節するために利用者９の頸部９２に装着され、吸熱／与熱（吸熱及び与熱、又は、吸熱又は与熱）の熱作用を与えるための構成部である。深部体温調節装置３は、頸部冷暖部３１を介して太い血管がある頸部９２を冷／暖（冷やし及び暖め、又は、冷やし又は暖め）して深部体温を調節する。図２に示すように、深部体温調節装置３の頸部冷暖部３１は、冷暖部保持部材３１ａを備える。冷暖部保持部材３１ａは、利用者９の頸部９２（図１を参照）に接する保持部材内側面３１ａａと、ペルチェ素子３１ｃ（変温素子）及びペルチェ素子温度検出器３１ｄ（変温素子温度検出器）を密接固着する保持部材外側面３１ａｂとを有する。冷暖部保持部材３１ａは、弾力性を有して保持部材内側面３１ａａが頸部９２に柔らかく接して利用者９に痛痒、違和感を与えることがない材料であって、かつ、ペルチェ素子３１ｃと頸部９２との間における熱伝達が効果的に行えるとともに、一点に冷点が集中して凍瘡を生じない、熱伝導性が良好なる材料によって形成される。

【0036】

ペルチェ素子３１ｃは、保持部材外側面３１ａｂに接する面である保持部材接触面３１ｃｉと、伝熱媒体流路３７に接する面である媒体流路接触面３１ｃｏとを有する。ペルチェ素子３１ｃに電流を流すことによって、保持部材接触面３１ｃｉが与熱又は吸熱する。保持部材接触面３１ｃｉが与熱する場合には媒体流路接触面３１ｃｏが吸熱し、保持部材接触面３１ｃｉが吸熱する場合には媒体流路接触面３１ｃｏが与熱する。保持部材接触面３１ｃｉが吸熱する場合には、頸部９２から熱を奪い利用者９の深部体温を低下させるように機能する。一方、保持部材接触面３１ｃｉが与熱する場合には、頸部９２に熱を与え利用者９の深部体温を上昇させるように機能する。

【0037】

ペルチェ素子温度検出器３１ｄは、ペルチェ素子３１ｃの保持部材接触面３１ｃｉと熱的に結合（熱結合）して、保持部材接触面３１ｃｉの温度を検出する。例えば、ペルチェ素子温度検出器３１ｄはペルチェ素子３１ｃの保持部材接触面３１ｃｉと冷暖部保持部材３１ａの保持部材外側面３１ａｂとの間に挿入される。保持部材接触面３１ｃｉと保持部材外側面３１ａｂとの間の熱伝導を害さないように、ペルチェ素子温度検出器３１ｄの保持部材接触面３１ｃｉと接する面の面積は、ペルチェ素子３１ｃの保持部材接触面３１ｃｉの面積に比べて小さくされ、かつ、ペルチェ素子温度検出器３１ｄの厚みは薄いものとされる。

【0038】

（伝熱媒体流路）
図２に示すように頸部冷暖部３１のペルチェ素子３１ｃの保持部材接触面３１ｃｉと媒体流路接触面３１ｃｏとは接近しているので、保持部材接触面３１ｃｉの与熱・吸熱の作用は著しく低減される。伝熱媒体流路３７は、保持部材接触面３１ｃｉと媒体流路接触面３１ｃｏとの距離を等価的に遠くして、保持部材接触面３１ｃｉの与熱・吸熱の作用を効果的にするための構成部である。図示しない伝熱媒体（例えば、水）が内部に満たされた伝熱媒体流路３７は、ペルチェ素子３１ｃの媒体流路接触面３１ｃｏと熱交換部３４とを熱的に結合する。

【0039】

（熱交換部）
深部体温調節装置３の熱交換部３４は、その内部に、伝熱媒体流路３７に連結される図示しないラジエータと伝熱媒体流路３７の内部の伝熱媒体を循環させるためのポンプ３４ｂ（図３を参照）とラジエータに送風してラジエータの温度を環境温度Ｔａと等しくするためのファン３４ａ（図３を参照）とを備える。ポンプ３４ｂが伝熱媒体流路３７の内部の伝熱媒体を媒体流路接触面３１ｃｏとラジエータとの間で循環させることによって媒体流路接触面３１ｃｏの温度を利用者９が存する環境の温度である環境温度Ｔａと強制的に等しくするように作用する。

【0040】

（制御部）
図３は、第１の実施形態の深部体温調節装置３の制御部３６を中心とするブロック図である。

【0041】

深部体温調節装置３の制御部３６には、ケーブル３３を介して頸部冷暖部３１のペルチェ素子３１ｃとペルチェ素子温度検出器３１ｄとが接続されるとともに、ケーブル３５を介して熱交換部３４のファン３４ａとポンプ３４ｂとが接続される。

【0042】

制御部３６は、演算制御器３６ａと環境温度検出器３６ｂと環境湿度検出器３６ｃと電力供給部３６ｅとペルチェ素子駆動電力増幅器３６ｇ（変温素子駆動電力増幅器）とファン駆動電力増幅器３６ｈとポンプ駆動電力増幅器３６ｉとを有する。

【0043】

演算制御器３６ａは、中央演算装置（Central
Processing Unit :CPU）３６ａａとロム（Read Only Memory :ROM）３６ａｂとラム（Random Access
Memory
:RAM）３６ａｃと不揮発性メモリ（Non-volatile memory :NVM）３６ａｄと入力インターフェイス３６ａｈとを有し、これらのすべてはバスライン３６ａｉに接続される。

【0044】

中央演算装置３６ａａはプログラムを実行する演算処理の中心部である。ロム３６ａｂは中央演算装置３６ａａで実行するプログラムを格納する。ラム３６ａｃはデータを一時格納する。不揮発性メモリ３６ａｄは後述する偏回帰係数を格納して記憶し、電源を切断しても記憶内容を保持する。

【0045】

ペルチェ素子駆動電力増幅器３６ｇとファン駆動電力増幅器３６ｈとポンプ駆動電力増幅器３６ｉの各々は、バスライン３６ａｉに接続され、中央演算装置３６ａａから出力される各デジタル演算結果をデジタル・アナログ（D/A）変換し、又はパルス幅変調（PWM）し、かつ、電力増幅して、ペルチェ素子３１ｃ、ファン３４ａ、ポンプ３４ｂの各々を駆動する。

【0046】

入力インターフェイス３６ａｈは、ペルチェ素子温度検出器３１ｄから検出するペルチェ素子温度Ｔｐと、環境温度検出器３６ｂから検出する環境温度Ｔａと、環境湿度検出器３６ｃから検出する環境湿度Ｍａとの各々の信号がアナログ信号である場合には、アナログ・デジタル（A/D）変換する。入力インターフェイス３６ａｈは、ペルチェ素子温度検出器３１ｄと環境温度検出器３６ｂと環境湿度検出器３６ｃからの各々の信号がデジタル信号である場合には、バッファとして機能する。

【0047】

環境温度検出器３６ｂは、利用者９が存在する環境の温度である環境温度Ｔａを検出する。環境湿度検出器３６ｃは、利用者９が存在する環境の湿度である環境湿度Ｍａを検出する。

【0048】

電力供給部（バッテリー）３６ｅからの電力は、制御部３６の各構成部、ケーブル３５を介して熱交換部３４の各構成部、ケーブル３３を介して頸部冷暖部３１に供給される。

【0049】

制御部３６は、多くの場合、利用者９が手で操作し、目視することが困難な位置に取り付けられる。よって、制御部３６に図示しないマイクとスピーカとを有する音声入出力部を配置し、利用者９が音声入出力部を介して音声によって制御部３６に深部体温調節装置３の操作を指示するとともに深部体温調節装置３の情報を音声によって受け取るようにしてもよい。

【0050】

上述した、頸部冷暖部３１、熱交換部３４、制御部３６、伝熱媒体流路３７の構成及び配置の位置は、以下に述べる制約に従う限り適宜なものとできる。頸部冷暖部３１は、利用者９の頸部９２に装着して機能を発揮させるためにその配置の位置には制約がある。熱交換部３４は、頸部冷暖部３１の冷／暖の効果を十分に発揮できる程度に頸部９２から離間した位置に配置するという制約がある。これらの制約の下で、熱交換部３４と制御部３６とは、利用者９の動作を妨げない身体の任意部分に配置することができる。伝熱媒体流路３７は、頸部冷暖部３１と熱交換部３４との間において伝熱媒体を円滑に循環させるように配置すれば足りる。利用者９の皮膚に伝熱媒体流路３７が直接に接触して、皮膚と伝熱媒体流路３７とが熱結合する場合には冷／暖の効果が損なわれるとともに利用者に不快感を与えるので、これを防止するためには伝熱媒体流路３７を断熱材で覆うようにすればよい。

【0051】

熱交換部３４と制御部３６とを一体構成としても深部体温調節装置３の機能は発揮される。また、熱交換部３４は、少なくとも、伝熱媒体流路３７に連結されるラジエータ及びポンプ３４ｂとラジエータだけでは熱交換能力が十分ではない場合に設けるファン３４ａとを備えればその機能を発揮するので、熱交換部３４に制御部３６の構成部の一部（例えば、電力供給部３６ｅ、環境温度検出器３６ｂ、環境湿度検出器３６ｃ、ファン駆動電力増幅器３６ｈ、ポンプ駆動電力増幅器３６ｉのすべて又はそれらの一部）を配置してもよい。このように、熱交換部３４と制御部３６との各々の構成部をどのように配置するかについては適宜に選択できる。なお、環境温度検出器３６ｂは、利用者９が存在する環境の温度である環境温度Ｔａを検出できればよく、環境湿度検出器３６ｃは、利用者９が存在する環境の湿度である環境湿度Ｍａを検出できればよく、環境温度Ｔａと環境湿度Ｍａとを検出できる限りその配置の位置に制限はない。

【0052】

「制御部における処理」
制御部３６は、環境温度検出器３６ｂが検出する環境温度Ｔａと環境湿度検出器３６ｃが検出する環境湿度Ｍａとを入力して、利用者９が最も好ましく感じると思われる、ペルチェ素子３１ｃの温度である目標ペルチェ素子温度（目標変温素子温度）Ｔｔを予測する。そして、制御部３６は、ペルチェ素子温度検出器３１ｄが検出するペルチェ素子温度（変温素子温度）Ｔｐを目標ペルチェ素子温度Ｔｔに一致させるように制御する。

【0053】

ここで、目標ペルチェ素子温度Ｔｔは、利用者毎に異なる。例えば、環境温度Ｔａと環境湿度Ｍａが同一であっても、ある者は低い温度の目標ペルチェ素子温度Ｔｔに設定することを好み、別の者は高い温度の目標ペルチェ素子温度Ｔｔに設定することを好む。このように、個々人毎に大きく好みが異なる目標ペルチェ素子温度Ｔｔがどのようなものであるかについて、本願願書に記載の発明者ら（以下、単に発明者らと省略する）は、鋭意研究した。

【0054】

発明者らは、環境温度Ｔａと環境湿度Ｍａとが与える利用者９の反応を実際に複数人について確かめ、多くのデータを集積し、解析し、遂に、画期的な目標ペルチェ素子温度Ｔｔの設定アルゴリズムを見出した。以下に、発明者らが行った実験に基づいて発明者らが得た知見をまとめる。

【0055】

（第１の実験例）
まず、発明者らは、深部体温調節装置３を複数の被験者（深部体温調節装置３の利用者９でもある）が着用した場合について、CPT(Continuous
Performance Test: 持続処理課題) を適用して客観的な指標に基づくデータを収集した。

【0056】

CPTは、本来はADHD(注意欠陥・多動性障害)の患者を客観的に定量化するために用いる検査方法である。発明者らは、CPTを異なる、環境温度Ｔａと環境湿度Ｍａの組み合わせ（セット）における被験者の作業能率の評価に用いた。CPTには、（１）数字の「7」のみが，1〜2秒のランダムな間隔で表示され、「7」が表示される毎に素早くスペースキーを押、「反応時間課題」、（２）1〜9までの数字が400回ランダムに表示され，「7」が表示された場合にだけ，素早くスペースキーを押、「X課題」、（３）1〜9までの数字が400回ランダムに表示され，「3」の直後に「7」が表示された場合にだけ，素早くスペースキーを押、「AX課題」がある。発明者らは、第１の実験例においては「X課題」を実施した。

【0057】

図４は、CPTの「X課題」の実施画面を示す図である。

【0058】

図４の右画面に示すように「7」が表示される毎に、被験者は素早くスペースキーを押、表示からスペースキーを押までの時間を計測する。

【0059】

実験内容は、下記の（１）〜（３）の3種類の環境においてCPTを用いて被験者の処理能力の差異を評価するものである。（１）通常環境(室温27℃，湿度50%)、ネッククーラー無し、（２）酷暑環境(室温35℃，湿度80%)、ネッククーラー無し、（３）酷暑環境(室温35℃，湿度80%)、ネッククーラーありである。ここで、（１）、（２）の「ネッククーラー無し」とは深部体温調節装置３を被験者が着用しない場合であり、（３）の「ネッククーラーあり」とは深部体温調節装置３を被験者が着用する場合である。また、（３）の酷暑環境(室温35℃，湿度80%)、ネッククーラーあり、については、被験者毎に自ら最も好ましいと思う温度（快適と感じる温度）にペルチェ素子温度を設定した後に実験を行った。被験者Ａ、被験者Ｂ、被験者Ｃ、被験者Ｄ、被験者Ｅ、の５人を被験者として実験を行った。「ネッククーラー」とは、深部体温調節装置３の通称である。

【0060】

図５は、CPTの「X課題」による、被験者Ｂの実験結果サンプルの１例を示す図である。

【0061】

図５に示す実験結果サンプルは、被験者Ｂの（１）通常環境(室温27℃，湿度50%)、ネッククーラー無し、の場合であり、４０回目までの反応時間を表している。この時の平均反応時間は、388.4ms（ミリ秒)であった。

【0062】

図６は、CPTの「X課題」による、５人の被験者の実験結果を示す図である。

【0063】

図６の縦軸は、各被験者の平均反応時間を示し、単位はmsである。図６の横軸は、「１．通常環境」が（１）通常環境(室温27℃，湿度50%)、ネッククーラー無しに対応し、「２．酷暑環境」が（２）酷暑環境(室温35℃，湿度80%)、ネッククーラー無しに対応し、「３．酷暑環境＋ＮＣ」が（３）酷暑環境(室温35℃，湿度80%)、ネッククーラーあり（深部体温調節装置３を手動で調整後）に対応する。

【0064】

図６から見て取れるように、被験者Ａ、被験者Ｃ、被験者Ｄ、被験者Ｂ、については「１．通常環境」よりも、「２．酷暑環境」の方が、平均反応時間が長くなっており、被験者Ｂについては「２．酷暑環境」よりも、「１．通常環境」の方が、平均反応時間が長くなっている。しかしながら、「２．酷暑環境」において、被験者Ａ、被験者Ｂ、被験者Ｃ、被験者Ｄ、被験者Ｅのいずれもが、深部体温調節装置３を着用する場合に「１．通常環境」と平均反応時間が略同じになっている。すなわち、被験者の環境温度の暑さ寒さの好みによらず、すべての被験者は深部体温調節装置３を着用することによって「１．通常環境」における作業効率を得ることができる。

【0065】

（第２の実験例）
次に、発明者らは、上述した第１の実験の結果を踏まえ被験者が感じる快、不快の主観的な指標に基づき、環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａの如何によらず、利用者９にとって快適であると予測される変温素子温度Ｔｐである目標ペルチェ素子温度Ｔｔの自動検出の方法を検討した。環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａが変化すると当然に、被験者毎に目標ペルチェ素子温度Ｔｔは変化するので、目標ペルチェ素子温度Ｔｔが得られなければ、利用者９は頻繁にペルチェ素子３１ｃに流れる電流の調整をして様々な変温素子温度Ｔｐを試に設定して最終的に快適な温度を見つけなければならず煩雑だからである。

【0066】

発明者らは、鋭意研究をして被験者が感じる快、不快の主観を細かく分析して自動設定の画期的な方法を発明するに至った。すなわち、（１）汗をかきやすい体質の人は、環境湿度Ｍａの感度が比較的高い 、（２）汗をかきにくい体質の人は、環境温度Ｔａの感度が比較的高い との知見を得た。そして、目標ペルチェ素子温度Ｔｔの自動設定のアルゴリズムとして、説明変数を環境湿度Ｍａと環境温度Ｔａとする重回帰分析を採用することを思いついた。

【0067】

発明者らは、目的変数を目標ペルチェ素子温度Ｔｔとし、説明変数である環境湿度Ｍａと環境温度Ｔａとの組み合わせを種々に選び、実験結果に最も適合する（式１）で表される重回帰式に到達した。（式１）では、第１の説明変数は環境湿度Ｍａ、第２の説明変数は環境温度Ｔａ、第３の説明変数は、（環境湿度Ｍａ×環境温度Ｔａ）である。Ｋ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、Ｋ_４の４つの定数（偏回帰係数）の各々は被験者毎に異なる。

【0068】

Ｔｔ＝Ｋ_１×Ｍａ＋Ｋ_２×Ｔａ＋Ｋ_３×（Ｍａ×Ｔａ）＋Ｋ_４・・・・（式１）

【0069】

（式１）においては、Ｋ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、Ｋ_４の偏回帰係数を未定定数とすれば、Ｔｔ、Ｍａ、Ｔａ、（Ｍａ×Ｔａ）についての４元の連立１次方程式からこれらの未定定数は容易に決定できる。従って、被験者Ａについては、Ｋ_１に対応するＫ_１Ａ、Ｋ_２に対応するＫ_２Ａ、Ｋ_３に対応するＫ_３Ａ、Ｋ_４に対応するＫ_４Ａの各々は、被験者Ａを対象とする４元の連立１次方程式から得られる。被験者ＢについてのＫ_１Ｂ、Ｋ_２Ｂ、Ｋ_３Ｂ、Ｋ_４Ｂ〜被験者ＥについてのＫ_１Ｅ、Ｋ_２Ｅ、Ｋ_３Ｅ、Ｋ_４Ｅも同様にして得られる。

【0070】

図７は、重回帰分析で得られる重回帰式を模式的に示す図である。

【0071】

図７において、環境湿度Ｍａ（湿度％）、環境温度Ｔａ（温度°Ｃ）、グラフ中の平面（環境湿度Ｍａ×環境温度Ｔａ）の各値の交点から目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標温度°Ｃ）は求められる。

【0072】

図８は、被験者毎の、重回帰式に基づく目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（縦軸）と手動によって最も快適な温度であるとして同一被験者が設定するペルチェ素子温度Ｔｐ（横軸）との関係を示す図である。

【0073】

図８の縦軸の「回帰温度」は、（式１）に被験者が存する空間の環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ、その被験者のＫ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、Ｋ_４を代入して計算される目標ペルチェ素子温度Ｔｔである。図８の横軸の「手動温度」は、被験者が自ら手動でペルチェ素子３１ｃに流れる電流を制御して最も快適であると判断する、ペルチェ素子温度検出器３１ｄから得られるペルチェ素子温度Ｔｐである。

【0074】

被験者が存する空間の環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ毎に１個の四角形のプロット（◆）が対応する。グラフ中の直線は、目標ペルチェ素子温度Ｔｔとペルチェ素子温度Ｔｐとの対応関係を分かり易くするための便宜的な直線である。被験者Ａ、被験者Ｂ、被験者Ｃ、被験者Ｄ、被験者Ｅの５人の異なる被験者毎にグラフは表示される。

【0075】

図８によれば、すべての被験者について、目標ペルチェ素子温度Ｔｔとペルチェ素子温度Ｔｐとは、非常に近い値となっている。よって、被験者を対象とする実験から得られた（式１）が妥当なものであることが証明される。

【0076】

図９は、一の被験者の固有の重回帰式に基づく目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（縦軸）と、手動によって最も快適な温度であるとして個々の被験者が設定するペルチェ素子温度Ｔｐ（横軸）との関係を示す図である。

【0077】

図９の縦軸の「回帰温度」は、（式１）に、被験者が存する空間の環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ、被験者ＣについてのＫ_１Ｃ、Ｋ_２Ｃ、Ｋ_３Ｃ、Ｋ_４Ｃを代入して計算される目標ペルチェ素子温度Ｔｔである。図９の横軸の「手動温度」は、各被験者が自ら手動でペルチェ素子３１ｃに流れる電流を制御して最も快適であると判断する、ペルチェ素子温度検出器３１ｄから得られるペルチェ素子温度Ｔｐである。被験者Ａ、被験者Ｂ、被験者Ｃ、被験者Ｄ、被験者Ｅの５人の異なる被験者毎にグラフは表示され、被験者が存する空間の環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ毎に１個の四角形のプロット（◆）が対応する。

【0078】

図９によれば、被験者Ｃについては自らの偏回帰係数であるＫ_１Ｃ、Ｋ_２Ｃ、Ｋ_３Ｃ、Ｋ_４Ｃを代入して（式１）に基づき目標ペルチェ素子温度Ｔｔが計算されるのであるから、被験者Ｃについては、図８におけると同様に（式１）が妥当なものであることが証明される。一方、被験者Ａ、被験者Ｂ、被験者Ｄ、被験者Ｅについては、被験者Ｃの偏回帰係数について計算された目標ペルチェ素子温度Ｔｔは、被験者Ｃ以外の別の被験者が最も快適な温度であるとするペルチェ素子温度Ｔｐとは異なる。図９は、別の観点から、（式１）の妥当性を証明するものである。

【0079】

図１０は、重回帰式（式１）を用いるペルチェ素子温度Ｔｐの制御アルゴリズムの妥当性を被験者の主観評価に基づいて検証する図である。

【0080】

図１０は、（式１）に基づき、ペルチェ素子温度Ｔｐを自動設定する場合における被験者の主観評価である。図１０の縦軸は、快適性についての被験者の主観評価を以下の５段階の数字で示す。5＝手動設定と同等の快適さを感じる。4＝少し満足に欠ける快適さを感じる。3＝ぎりぎり許容できる快適さを感じる。2＝不快を感じる。1＝耐え難い不快を感じる。図１０の横軸は、（式１）に基づき算出された目標ペルチェ素子温度Ｔｔである。自動制御によってペルチェ素子温度Ｔｐは、目標ペルチェ素子温度Ｔｔと等しい。横軸のペルチェ素子温度Ｔｐは、18°Ｃ、19.7°Ｃ、21.3°Ｃ、23°Ｃ、24.7°Ｃ、26.3°Ｃ、28°Ｃの各々を示し、各温度について、被験者Ａの評価、被験者Ｂの評価、被験者Ｃの評価、被験者Ｄの評価、被験者Ｅの評価、被験者全員の評価の平均が紙面の左側から順に並んでいる。

【0081】

図１０によれば、ペルチェ素子温度Ｔｐが18°Ｃにおいては、被験者Ｄの評価、被験者Ｅの評価が４であり、ペルチェ素子温度Ｔｐが19.7°Ｃにおいては、被験者Ｂの評価、被験者Ｄの評価、被験者Ｅの評価が４であり、ペルチェ素子温度Ｔｐが21.3°Ｃにおいては、被験者Ｂの評価、被験者Ｄの評価、被験者Ｅの評価が４であるものの、その他については、各被験者の評価はすべて５である。従って、（式１）に基づき、ペルチェ素子温度Ｔｐを自動設定すれば、十分な快適性が得られることが証明されたといえる。具体的にどのようにしてペルチェ素子温度Ｔｐを自動設定するかについては、後述する。

【0082】

図１１は、重回帰式を用いるペルチェ素子温度Ｔｐの制御アルゴリズムの妥当性を、CPTを用いて客観評価に検証する図である。

【0083】

図１１は、図６におけると同様に、CPTの「X課題」による、５人の被験者の実験結果を示す図である。図１１の縦軸は、平均反応時間を示し、単位はmsである。図１１の横軸は、「１．通常環境」が（１）通常環境(室温27℃，湿度50%)、ネッククーラー無しに対応し、「２．酷暑環境」が（２）酷暑環境(室温35℃，湿度80%)、ネッククーラー無しに対応し、「３．酷暑環境＋ＮＣ」が（３）酷暑環境(室温35℃，湿度80%)、ネッククーラーあり（深部体温調節装置３を手動で調整）に対応する。この部分については図６におけると同様である。

【0084】

図１１においては、さらに、「４．やや酷暑〜酷暑環境＋ＮＣアルゴリズム作動」を追加している。「４．やや酷暑〜酷暑環境＋ＮＣアルゴリズム作動」は、（４）環境湿度Ｍａと環境温度Ｔａとが変化する環境中に被験者をおき、（式１）で表される重回帰式を用いて目標ペルチェ素子温度Ｔｔを演算し、この目標ペルチェ素子温度Ｔｔにペルチェ素子温度Ｔｐを一致させる追従制御を行い、ペルチェ素子温度Ｔｐが18°Ｃ〜23°Ｃの範囲で変化する場合の被験者毎の平均反応時間を検出し、さらに、被験者すべての平均反応時間も検出した。

【0085】

図１１から見て取れるように、被験者Ａ、被験者Ｂ、被験者Ｃ、被験者Ｄ、被験者Ｅのいずれについても、「４．やや酷暑〜酷暑環境＋ＮＣアルゴリズム作動」は、「３．酷暑環境＋ＮＣ」、すなわち、酷暑環境(室温35℃，湿度80%)、ネッククーラーあり（深部体温調節装置３を手動で調整）の場合、及び「１．通常環境」、すなわち、通常環境(室温27℃，湿度50%)、ネッククーラー無しの場合と同等な良好な反応時間が得られる。図１１によって、（式１）に基づき、ペルチェ素子温度Ｔｐを自動設定するアルゴリズムの妥当性が客観的に証明される。

【0086】

さらに、発明者らは、より簡易な計算方法を求めて（式２）で表される重回帰式についても検証した。（式２）を採用する場合においては積算の数を減らせるので、演算速度が遅い安価な中央演算装置３６ａａ又は単純なハードウェアで演算制御器３６ａを構成できる。（式２）においては、第１の説明変数は環境湿度Ｍａ、第２の説明変数は環境温度Ｔａである。Ｋ_５、Ｋ_６、Ｋ_７の各々は被験者毎の定数であり、これらの３つの定数は被験者毎に異なる。

【0087】

Ｔｔ＝Ｋ_５×Ｍａ＋Ｋ_６×Ｔａ＋Ｋ_７・・・・・・・・・・（式２）

【0088】

（式２）においては、Ｋ_５、Ｋ_６、Ｋ_７の偏回帰係数を未定定数とすれば、Ｔｔ、Ｍａ、Ｔａについての３元の連立１次方程式からこれらの未定定数は容易に決定できる。従って、被験者Ａについては、Ｋ_５に対応するＫ_５Ａ、Ｋ_６に対応するＫ_６Ａ、Ｋ_７に対応するＫ_７Ａの各々は、被験者Ａを対象とする３元の連立１次方程式から得られる。被験者ＢについてのＫ_５Ｂ、Ｋ_６Ｂ、Ｋ_７Ｂ〜被験者ＥについてのＫ_５Ｅ、Ｋ_６Ｅ、Ｋ_７Ｅも同様にして得られる。

【0089】

図１２は、被験者の固有の重回帰式（式２）に基づく目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（縦軸）と、手動によって最も快適な温度であるとして同一被験者が設定するペルチェ素子温度Ｔｐ（横軸）との関係を示す図である。

【0090】

図１２の縦軸の「回帰温度」は、（式２）に、被験者が存する空間の環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ、その被験者のＫ_５、Ｋ_６、Ｋ_７を代入して計算される目標ペルチェ素子温度Ｔｔである。図１０の横軸の「手動温度」は、被験者が自ら手動でペルチェ素子３１ｃに流れる電流を制御して最も快適であると判断する、ペルチェ素子温度検出器３１ｄから得られるペルチェ素子温度Ｔｐである。被験者が存する空間の環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ毎に１個の四角形のプロット（◆）が対応する。グラフ中の直線は、目標ペルチェ素子温度Ｔｔとペルチェ素子温度Ｔｐとが一致する場合を示す便宜的な直線である。被験者Ａ、被験者Ｂ、被験者Ｃ、被験者Ｄ、被験者Ｅの５人の異なる被験者毎にグラフは表示される。

【0091】

図１２によれば、すべての被験者について、目標ペルチェ素子温度Ｔｔとペルチェ素子温度Ｔｐとは、近い値となっている。よって、被験者を対象とする実験から得られた（式２）は、（式１）よりも精度は若干劣後するものの、妥当なものであることが証明される。

【0092】

（重回帰式に基づく制御の概要）
図１３は、（式１）、（式２）に基づくペルチェ素子３１ｃの制御のアルゴリズムに関係する構成部のみを模式的に示すブロック図である。

【0093】

図１３に示すように、制御部３６は、中央演算装置３６ａａを中心に制御演算を行う。制御演算の内容は、（１）ペルチェ素子３１ｃを駆動するためのペルチェ素子駆動信号（変温素子駆動信号）Ｄｐを得る演算、（２）ファン３４ａを駆動するためのファン駆動信号Ｄｆを得る演算、（３）ポンプ３４ｂを駆動するためのポンプ駆動信号Ｄｑを得る演算である。

【0094】

そして、制御部３６は、ペルチェ素子駆動電力増幅器３６ｇを介してペルチェ素子３１ｃに流れる電流をペルチェ素子駆動信号Ｄｐに基づき制御する。制御部３６は、ファン駆動電力増幅器３６ｈを介してファン３４ａに流れる電流をファン駆動信号Ｄｆに基づき制御する。制御部３６は、ポンプ駆動電力増幅器３６ｉを介してポンプ３４ｂに流れる電流をポンプ駆動信号Ｄｑに基づき制御する。なお、ペルチェ素子駆動電力増幅器３６ｇの出力側の信号は入力側の信号を電力増幅しただけあるので、以下においては、出力側の信号と入力側の信号とを区別することなくペルチェ素子駆動信号Ｄｐと同一符号を付して記載する。同様に、ファン駆動信号Ｄｆ、ポンプ駆動信号Ｄｑについても出力側の信号と入力側の信号とを区別することなく同一符号を付して記載する。

【0095】

図１４は、ペルチェ素子３１ｃを制御するフィードバック制御系を示す図である。

【0096】

図１４を参照して、ペルチェ素子駆動信号Ｄｐを得る演算について簡単に説明をする。環境温度検出器３６ｂが出力する環境温度Ｔａ及び環境湿度検出器３６ｃが出力する環境湿度Ｍａから目標ペルチェ素子温度Ｔｔを得る。目標ペルチェ素子温度Ｔｔからペルチェ素子温度検出器３１ｄが出力するペルチェ素子温度Ｔｐを減算し誤差信号Ｓｅを得る。誤差信号Ｓｅに制御系の最適化を図るために位相補償関数Ｇを掛けてペルチェ素子駆動信号Ｄｐを得る。

【0097】

位相補償関数Ｇは、一般的には、ラグ・フイルタ機能とリード・フイルタ機能とを含む。中央演算装置３６ａａは、位相補償関数Ｇをデジタル・フィルタＦｄとして構成する。ペルチェ素子３１ｃとペルチェ素子３１ｃと熱結合するペルチェ素子温度検出器３１ｄとデジタル・フィルタＦｄとによってフィードバック制御系が構成され、目標ペルチェ素子温度Ｔｔにペルチェ素子温度Ｔｐが追従するサーボ機能を発揮する。ここで、デジタル・フィルタＦｄのラグ・フイルタ機能は定常偏差を抑圧し、リード・フイルタ機能は即応性を改善して、サーボ機能の最適化を図る。

【0098】

又、省電力化を図るために、目標ペルチェ素子温度Ｔｔからペルチェ素子温度Ｔｐを減算して得る誤差信号Ｓｅの絶対値が第１の所定微小値と０の間に留まるように、いわゆる、ヒシテリシスコンパレータを用いてペルチェ素子駆動信号Ｄｐが０となる時間を十分に長くして省電力化の効果を確実なものとすることができる。

【0099】

ファン駆動信号Ｄｆを得る演算について簡単に説明をする。環境温度検出器３６ｂが出力する環境温度Ｔａ及びペルチェ素子温度検出器３１ｄが出力するペルチェ素子温度Ｔｐからファン駆動信号Ｄｆを得る。ここで、環境温度Ｔａとペルチェ素子温度Ｔｐとの差が大きい場合には、環境温度Ｔａとペルチェ素子３１ｃの媒体流路接触面３１ｃｏの温度との温度差も大きくなる。

【0100】

環境温度Ｔａとペルチェ素子３１ｃの媒体流路接触面３１ｃｏの温度との温度差が大きい場合には、ペルチェ素子３１ｃの効率の悪化を防止するために、ファン３４ａに大きな電流を流してラジエータに吹き付ける環境温度Ｔａの風の風量を大きくして媒体流路接触面３１ｃｏの温度を環境温度Ｔａに近づけることが好ましい。一方、環境温度Ｔａとペルチェ素子温度Ｔｐとの差が小さい場合には、省電力化の観点からファン３４ａに流れる電流を小さくしてラジエータに吹き付ける風の風量を小さくすることが好ましい。制御部３６は、この目的を達するために、例えば、環境温度Ｔａとペルチェ素子温度Ｔｐとの差の絶対値に比例した電流をファン３４ａに流すようなファン駆動信号Ｄｆを出力する。又、ペルチェ素子３１ｃに電流を流さない場合には、ファン駆動信号Ｄｆを０として、さらに、省電力化を図ることができる。

【0101】

ポンプ駆動信号Ｄｑを得る演算について簡単に説明をする。環境温度検出器３６ｂが出力する環境温度Ｔａ及びペルチェ素子温度検出器３１ｄが出力するペルチェ素子温度Ｔｐからポンプ駆動信号Ｄｑを得る。ここで、環境温度Ｔａとペルチェ素子温度Ｔｐとの差が大きい場合には、ペルチェ素子３１ｃの媒体流路接触面３１ｃｏの温度を環境温度Ｔａに近づけてペルチェ素子３１ｃの効率の悪化を防止するために、ポンプ３４ｂに大きな電流を流して伝熱媒体流路３７に流れる伝熱媒体の流量を大きくすることが好ましい。一方、環境温度Ｔａとペルチェ素子温度Ｔｐとの差が小さい場合には、省電力化の観点からポンプ３４ｂに流れる電流を小さくして伝熱媒体の流量を小さくすることが好ましい。制御部３６は、この目的を達するために、例えば、環境温度Ｔａとペルチェ素子温度Ｔｐとの差の絶対値に比例した電流をポンプ３４ｂに流すようなポンプ駆動信号Ｄｑを出力する。又、ペルチェ素子３１ｃに電流を流さない場合には、ポンプ駆動信号Ｄｑを０として、さらに、省電力化を図ることができる。

【0102】

（中央演算装置が行う処理のフローチャート）
図１３、図１４を引用して制御部３６の構成及び制御部３６が行う処理の概要について説明をしたが、次に、図１５ないし図２１を参照して中央演算装置３６ａａが行う処理についてフローチャートを参照して以下に説明をする。

【0103】

図１５は、制御部３６の中央演算装置３６ａａが行う初期処理を示すフローチャートである。

【0104】

中央演算装置３６ａａは、電源の投入によってパワーオンリセットされ初期処理を開始する。

【0105】

中央演算装置３６ａａは、タイマー割込みを禁止し、中央演算装置３６ａａの内部のすべてのレジスタをクリアする（ステップＳＴ１０１）。

【0106】

中央演算装置３６ａａは、偏回帰係数を不揮発性メモリ３６ａｄから読込み、レジスタに格納する（ステップＳＴ１０２）。
（式１）に基づく演算を行う場合には偏回帰係数としてＫ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、Ｋ_４、を読込み、（式２）に基づく演算を行う場合には偏回帰係数としてＫ_５、Ｋ_６、Ｋ_７を読込む。Ｋ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、Ｋ_４、及びＫ_５、Ｋ_６、Ｋ_７は予め実験により求めて不揮発性メモリ３６ａｄに書き込んでおく。

【0107】

中央演算装置３６ａａは、タイマー割込みレジスタに制御処理の先頭番地書き込む（ステップＳＴ１０３）。

【0108】

中央演算装置３６ａａは、タイマー割込みを許可する（ステップＳＴ１０４）。
初期処理は終了し、次のタイマー割込みによって処理は制御処理の先頭番地書に移る。

【0109】

制御処理は、環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ及びペルチェ素子温度Ｔｐを検出するセンサ信号検出処理と、目標ペルチェ素子温度Ｔｔを算出する目標ペルチェ素子温度演算処理と、ペルチェ素子３１ｃを制御するペルチェ素子制御処理と、ファン３４ａを制御するファン制御処理と、ポンプ３４ｂを制御するポンプ制御処理とを有する。

【0110】

ペルチェ素子制御処理は、フィードバック制御系の制御処理であるので、フィードバック系の安定性を確保するために常時一定の周期毎に処理を行う。そのために、制御処理はタイマー割込み処理を採用する。

【0111】

図１６は、制御部３６の中央演算装置３６ａａが行う制御処理を示すフローチャートである。

【0112】

中央演算装置３６ａａは、環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ及びペルチェ素子温度Ｔｐを検出するセンサ信号検出処理を行う（ステップＳＴ２１）。

【0113】

中央演算装置３６ａａは、目標ペルチェ素子温度Ｔｔを算出する目標ペルチェ素子温度演算処理を行う（ステップＳＴ２２）。

【0114】

中央演算装置３６ａａは、ペルチェ素子３１ｃを制御するペルチェ素子制御処理を行う（ステップＳＴ２３）。

【0115】

中央演算装置３６ａａは、ファン３４ａを制御するファン制御処理を行う（ステップＳＴ２４）。

【0116】

中央演算装置３６ａａは、ポンプ３４ｂを制御するポンプ制御処理を行う（ステップＳＴ２５）。
そして、一連の制御処理は終了し、次のタイマー割込みによって再びステップＳＴ２１に処理は移る。

【0117】

なお、ペルチェ素子制御処理（ステップＳＴ２３）、ファン制御処理（ステップＳＴ２４）、ポンプ制御処理（ステップＳＴ２５）の各処理の処理順番は、プログラムを若干修正して適宜に変更してもよい。

【0118】

図１７は、制御部３６の中央演算装置３６ａａが行うセンサ信号検出処理を示すフローチャートである。

【0119】

中央演算装置３６ａａは、ペルチェ素子温度検出器３１ｄからペルチェ素子温度Ｔｐを検出し、中央演算装置３６ａａ内部のレジスタに格納する（ステップＳＴ２１１）。

【0120】

中央演算装置３６ａａは、環境温度検出器３６ｂから環境温度Ｔａを検出し、中央演算装置３６ａａ内部のレジスタに格納する（ステップＳＴ２１２）。

【0121】

中央演算装置３６ａａは、環境湿度検出器３６ｃから環境湿度Ｍａを検出し、中央演算装置３６ａａ内部のレジスタに格納する（ステップＳＴ２１３）。
そして、センサ信号検出処理は終了し、次のペルチェ素子制御処理に処理は移る。

【0122】

図１８は、制御部３６の中央演算装置３６ａａが行う目標ペルチェ素子温度演算処理を示すフローチャートである。

【0123】

中央演算装置３６ａａは、レジスタの環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ、不揮発性メモリ３６ａｄに予め記憶される４つの偏回帰係数Ｋ_１、Ｋ_２、Ｋ_３、Ｋ_４を用いて、（式１）の、
Ｔｔ＝Ｋ_１×Ｍａ＋Ｋ_２×Ｔａ＋Ｋ_３×（Ｍａ×Ｔａ）＋Ｋ_４を演算するか、
又は、レジスタの環境湿度Ｍａ、環境温度Ｔａ、不揮発性メモリ３６ａｄに予め記憶される３つの偏回帰係数Ｋ_５、Ｋ_６、Ｋ_７を用いて、（式２）の、
Ｔｔ＝Ｋ_５×Ｍａ＋Ｋ_６×Ｔａ＋Ｋ_７を演算して目標ペルチェ素子温度Ｔｔを求める（ステップＳＴ２２１）。

【0124】

中央演算装置３６ａａは、目標ペルチェ素子温度Ｔｔからレジスタのペルチェ素子温度Ｔｐを減算して誤差信号Ｓｅを求め、誤差信号Ｓｅを中央演算装置３６ａａ内部のレジスタに格納する（ステップＳＴ２２２）。

【0125】

中央演算装置３６ａａは、誤差信号Ｓｅに位相補償関数Ｇを掛けてペルチェ素子駆動信号Ｄｐを求める（ステップＳＴ２２３）。
そして、目標ペルチェ素子温度演算処理は終了し、次のペルチェ素子制御処理に処理は移る。

【0126】

ここで、位相補償関数Ｇを掛ける目的は、制御系の性能向上（定常偏差を小さくし、応答を高速化する）のためであるので、不要の場合には誤差信号Ｓｅをそのままペルチェ素子駆動信号Ｄｐとしてもよい。
又、中央演算装置３６ａａは、誤差信号Ｓｅの絶対値が、第１の所定微小値と０の間に留まる場合は０となるペルチェ素子駆動信号Ｄｐを発生してもよい。

【0127】

図１９は、制御部３６の中央演算装置３６ａａが行うペルチェ素子制御処理を示すフローチャートである。

【0128】

中央演算装置３６ａａは、ペルチェ素子駆動電力増幅器３６ｇを制御してペルチェ素子３１ｃに対してペルチェ素子駆動信号Ｄｐを出力する（ステップＳＴ２３１）。
中央演算装置３６ａａは、目標ペルチェ素子温度Ｔｔが環境温度Ｔａよりも低い場合には、ペルチェ素子３１ｃが吸熱モードで動作するような電流を流すようにペルチェ素子駆動信号Ｄｐの正負の極性を定める。一方、目標ペルチェ素子温度Ｔｔが環境温度Ｔａよりも高い場合には、与熱モードとなるように吸熱モードとは逆方向の電流をペルチェ素子３１ｃに流すようにペルチェ素子駆動信号Ｄｐの正負の極性を定める。
そして、ペルチェ素子制御処理は終了し、次のファン制御処理に処理は移る。

【0129】

図２０は、制御部３６の中央演算装置３６ａａが行うファン制御処理を示すフローチャートである。

【0130】

中央演算装置３６ａａは、ファン駆動電力増幅器３６ｈを制御してファン３４ａに対してファン駆動信号Ｄｆを出力する（ステップＳＴ２４１）。
中央演算装置３６ａａは、一定の大きさのファン駆動信号Ｄｆを出力するようにしてもよく、レジスタに格納する誤差信号Ｓｅの絶対値に比例した大きさのファン駆動信号Ｄｆを出力するようにしてもよく、レジスタに格納する誤差信号Ｓｅの絶対値が大きくなるに従って、段階的に大きくなるファン駆動信号Ｄｆを出力するようにしてもよい。又、中央演算装置３６ａａがペルチェ素子駆動信号Ｄｐを０とする場合には、ファン駆動信号Ｄｆも０とするようにしてもよい。
そして、ファン制御処理は終了し、次のポンプ制御処理に処理は移る。

【0131】

図２１は、制御部３６の中央演算装置３６ａａが行うポンプ制御処理を示すフローチャートである。

【0132】

中央演算装置３６ａａは、ポンプ駆動電力増幅器３６ｉを制御してポンプ３４ｂに対してポンプ駆動信号Ｄｑを出力する（ステップＳＴ２５１）。
中央演算装置３６ａａは、一定の大きさのポンプ駆動信号Ｄｑを出力するようにしてもよく、レジスタに格納する誤差信号Ｓｅの絶対値に比例した大きさのポンプ駆動信号Ｄｑを出力するようにしてもよく、レジスタに格納する誤差信号Ｓｅの絶対値が大きくなるに従って、段階的に大きくなるポンプ駆動信号Ｄｑを出力するようにしてもよい。
又、中央演算装置３６ａａがペルチェ素子駆動信号Ｄｐを０とする場合には、ポンプ駆動信号Ｄｑも０とするようにしてもよい。
そして、ファン制御処理は終了し、次のタイマー割込みによって再びステップＳＴ２１に処理は移る。

【0133】

第１の実施形態の深部体温調節装置の要点を要約すると以下である。利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有するペルチェ素子３１ｃ（変温素子）と、ペルチェ素子３１ｃの皮膚に当接する部分の温度であるペルチェ素子温度Ｔｐ（変温素子温度）を検出するペルチェ素子温度検出器３１ｄ（変温素子温度検出器）と、利用者の存する環境の温度である環境温度Ｔａを検出する環境温度検出器３６ｂと、利用者の存する環境の湿度である環境湿度Ｍａを検出する環境湿度検出器３６ｃと、ペルチェ素子３１ｃのペルチェ素子温度Ｔｐを制御する制御部３６と、を備える。制御部３６は、ペルチェ素子温度Ｔｐを制御する時点における環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａから（式１）又は（式２）の予め定める重回帰式に基づき利用者にとって快適なペルチェ素子温度Ｔｐであると予測される目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標変温素子温度）を求め、ペルチェ素子温度Ｔｐが目標ペルチェ素子温度Ｔｔに近づくようにペルチェ素子３１ｃを制御する。このようにして、利用者９が快適と感じる温熱感覚に一致するペルチェ素子３１ｃの制御を実現することができる。

【0134】

なお、目標ペルチェ素子温度Ｔｔの決定に際して、近似式の次数を高めれば、目標ペルチェ素子温度Ｔｔの予測精度はより高くなるとも考えられるが、発明者らの実験によれば、次数を高くした高次の重回帰式においては多くの実験データを用い手間取る演算をするにもかかわらず、第１の実施形態の双１次式を用いる制御方法と比べ、さしたる、改善効果はみられなかった。又、（式１）を用いるに際して通常は，直近に得た少なくとも４点の環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａと目標ペルチェ素子温度Ｔｔとのデータにより偏回帰係数を求めるが、環境温度Ｔａと環境湿度Ｍａが広範囲にばらつく場合には，７点のデータによってさらに精度が得られることを実験によって、研究者らは確認した。

【0135】

また、人の暑熱感は，発汗により検出できることから、発汗に基づき制御を行うことも考えられるが、発汗検出器は運動時には振動することを原因とする誤差が大きく，また，暑熱感の発生から数分の発汗検出に遅時間が生じる。この点、第１の実施形態の制御方法によれば、運動時における誤差及び遅時間が少なく、正確に利用者９の快適と感じる温熱感覚に一致する制御を実現することができる。

【0136】

偏回帰係数は利用者毎に変えるが、発明者らの行った上述の実験によれば、他人の偏回帰係数を用いて演算する目標ペルチェ素子温度Ｔｔと、利用者が快適と感じるペルチェ素子温度Ｔｐとの間には数℃にも及ぶ誤差がある。一方、第１の実施形態において用いた、偏回帰係数決定時における被験者と、その被験者特有の偏回帰係数の利用者が同一である場合の目標ペルチェ素子温度Ｔｔの精度の良好さは上述したように明らかである。

【0137】

［第２の実施形態］
第２の実施形態は、重回帰式の偏回帰係数の決定の方法に関する第１の実施形態の深部体温調節装置３の変形である。第２の実施形態の概要をまず説明する。

【0138】

第１の実施形態においては、（式１）で表される重回帰式の偏回帰係数Ｋ_１〜偏回帰係数Ｋ_５を以下のようにして決定した。少なくとも４点の異なる環境温度とペルチェ素子温度Ｔｐの組み合わせの環境下において、主観面又は客観面から評価した被験者毎の最も好ましい、各環境下に対応する４つの目標ペルチェ素子温度Ｔｔを求めた。そして、４元連立方程式の解を求め偏回帰係数Ｋ_１〜偏回帰係数Ｋ_５を決定した。

【0139】

より簡略には、３元連立方程式の解を求め（式２）で表される重回帰式の偏回帰係数Ｋ_６〜偏回帰係数Ｋ_７を決定した。第１の実施形態の深部体温調節装置３は、このようにして予め求めた偏回帰係数を用いてペルチェ素子温度Ｔｐの自動設定を行った。

【0140】

しかしながら、このようにして偏回帰係数を決定する方法を採用すると、厚手の衣服を着用した場合と軽装の場合（例えば、季節変化に応じて衣替えする場合）とでは、環境湿度Ｍａと環境温度Ｔａとに対する目標ペルチェ素子温度Ｔｔは大きく異なる。さらに、被験者の加齢、体質の変化に応じても環境湿度Ｍａと環境温度Ｔａとに対する目標ペルチェ素子温度Ｔｔは変化する。

【0141】

一方、長周期変化だけでなく、飲食後であるか、飲食前であるか、又は、高温多湿な雨期において厚手の衣服や雨合羽を着用しているか、などの突発的、特異的な短期間の変化に応じても環境湿度Ｍａと環境温度Ｔａとに対する目標ペルチェ素子温度Ｔｔは大きく異なる。

【0142】

このような季節変化、加齢、体質などの長周期変化、及び飲食、雨合羽の着用などの突発的、特異的な短期的な変化に対応できなければ、利用者は自動調整の益を享受することができない場合もあり得る。そこで、発明者らは、このような課題を解決する偏回帰係数の決定の方法を鋭意研究して、第２の実施形態の深部体温調節装置を完成させた。

【0143】

第２の実施形態の深部体温調節装置においては、偏回帰係数を利用者９が望む場合には通常の使用中において順次、オンラインで更新する。このようにすれば、オフラインで偏回帰係数を固定的に定める場合に比べて、深部体温調節装置の環境適応能力を飛躍的に高くすることができる。又、利用者９が偏回帰係数が未設定の深部体温調節装置を入手後、実際の使用を通して偏回帰係数を設定することもできる。

【0144】

従って、第２の実施形態の深部体温調節装置は、偏回帰係数を導出するための構成部を備え、制御部において偏回帰係数導出処理を行う機能を有する。第２の実施形態と第１の実施形態とは、制御部のみが異なり、他の構成部は同一であるので、深部体温調節装置の全体、及び、同一構成部には第１の実施形態と同一の符号を付し説明を省略する。そして、第１の実施形態と異なる第２の実施形態と異なる構成部のみに異なる符号を付して以下に説明する。

【0145】

図２２は、第２の実施形態の深部体温調節装置３の制御部３６２を中心とするブロック図である。

【0146】

第２の実施形態の制御部３６２は、第１の実施形態の制御部３６に加えてリモコン・インターフェイス３６ｆとリモコン３９とを有する。

【0147】

制御部３６２は、多くの場合、利用者９が手で操作し、目視することが困難な位置に取り付けられるが、偏回帰係数の設定に際しては操作できなければならない。上述した第１の実施形態におけるように、利用者９は、音声入出力部を介して、音声によって制御部３６に深部体温調節装置３の操作を指示し、深部体温調節装置３の情報を音声によって受け取るようにしてもよい。しかしながら、利用者９が手で深部体温調節装置３を操作し、深部体温調節装置３の情報をタッチ・パネルの表示によって目視できるリモコン３９の利用価値は大きい。

【0148】

リモコン３９は、タッチ・パネルを用いた操作部と表示部とを有する。そして、指によってタッチ・パネルを操作し、ディスプレイとして機能するタッチ・パネルの表示を視認できる。リモコン・インターフェイス３６ｆとリモコン３９との間における情報のやり取りは、光、電波、超音波等の無線、又は、光ファイバー、ケーブル等の有線によって行う。

【0149】

図２３は、リモコン３９のタッチ・パネルに表示される画面を示す図である。

【0150】

図２３を参照してリモコン３９の表示画面の１例について説明をする。実線は表示機能だけの部分であり、破線は表示機能とタッチ・スイッチ機能とを備える部分である。表示機能とタッチ・スイッチ機能とは、リモコン・インターフェイス３６ｆを介して中央演算装置３６ａａが制御する。

【0151】

中央演算装置３６ａａは、表示機能及びタッチ・スイッチ機能を有する表示画面によって、
（１）「電源 （入／切）」を表示する。
（入／切）は、「電源 入」又は「電源 切」のいずれかを表示するという意味である（その他の表示においても ／ の意味は同様である）。「電源 入」の表示を指でタッチすると「電源 切」と表示が変わり、「電源 切」の表示を指でタッチすると「電源 入」と表示が変わり、トグル表示される。中央演算装置３６ａａは、その表示の通りに、深部体温調節装置３の電源を「入」れるか、「切」るか、を制御する。中央演算装置３６ａａは、「電源 切」を表示する場合には、省電力化のためにその他の表示画面を表示しない。

【0152】

中央演算装置３６ａａは、「電源 入」を表示する場合には、表示機能だけを有する表示画面として、
（２）「吸熱／与熱モード 吸熱」又は「吸熱／与熱モード 与熱」、
（３）「サーボモード ＬＯＣＫ」又は「サーボモード ＵＮＬＯＣＫ」、
（４）「環境温度 ○○℃」、
（５）「環境湿度 ○○％」、
（６）「目標変温素子温度 ○○℃」、
（７）「変温素子温度 ○○℃」、
（８）「係数変更有効期限 ○○分（又は○○時間、○○日、○○年）」、
（９）「温熱感覚忘却度 ○○」、及び、
（１０）「係数識別符号 ○○」を表示する。

【0153】

中央演算装置３６ａａは、現在実行中のモードが「吸熱／与熱モード 吸熱」又は「吸熱／与熱モード 与熱」のいずれであるかを表示する。

【0154】

中央演算装置３６ａａは、誤差信号Ｓｅの絶対値が上述した第１の所定微小値と０との間に留まる場合、すなわち、ペルチェ素子温度Ｔｐが目標ペルチェ素子温度Ｔｔに接近している場合に「サーボモード ＬＯＣＫ」を表示する。一方、中央演算装置３６ａａは、誤差信号Ｓｅの絶対値が第１の所定微小値よりも大きい場合、すなわち、ペルチェ素子温度Ｔｐと目標ペルチェ素子温度Ｔｔとが大きく異なる場合に「サーボモード ＵＮＬＯＣＫ」を表示する。このように中央演算装置３６ａａは、誤差信号Ｓｅの大きさを判断して「サーボモード ＬＯＣＫ」又は「サーボモード ＵＮＬＯＣＫ」を表示する。

【0155】

中央演算装置３６ａａは、環境温度検出器３６ｂが検出する環境温度Ｔａを「環境温度 ○○℃」と表示し、環境湿度検出器が検出する環境湿度Ｍａを「環境湿度 ○○％」と表示する。

【0156】

中央演算装置３６ａａは、中央演算装置３６ａａが演算した目標ペルチェ素子温度Ｔｔを「目標変温素子温度 ○○℃」と表示する。

【0157】

中央演算装置３６ａａは、ペルチェ素子温度検出器３１ｄが検出するペルチェ素子温度Ｔｐを「変温素子温度 ○○℃」と表示する。

【0158】

中央演算装置３６ａａは、利用者９が後述する「偏回帰係数変更処理」を行うに際して、入力する「係数変更有効期限」を表示する。
「係数変更有効期限」は、例えば、１０分から５０年までの期限を１０分単位で設定できる。

【0159】

中央演算装置３６ａａは、利用者９が後述する「偏回帰係数変更処理」を行うに際して、入力する「温熱感覚忘却度」を表示する。
「温熱感覚忘却度」は、例えば、０から１までを０．１単位で設定できる。

【0160】

中央演算装置３６ａａは、「電源 入」を表示する場合には、表示機能及びタッチ・スイッチ機能を有する表示画面として、
（１１）「制御モード 自動」又は「制御モード 手動」、
（１２）「変温素子温度 維持」又は「変温素子温度 変更」、
（１３）「偏回帰係数 維持」又は「偏回帰係数 変更」、
（１４）「係数再演算 温熱感覚忘却度入力」、「係数再演算 係数有効期限入力」、「係数再演算 変更処理実行」、又は「係数再演算 変更処理実行中」、
（１５）「増」、「減」、の２つの操作ボタン、
（１６）「係数識別符号 呼出」、「係数識別符号 選択」、又は「係数識別符号 削除」、を表示する。

【0161】

中央演算装置３６ａａは、電源を入れた直後のデフォルトを「制御モード 自動」に設定する。
「制御モード 自動」とは、自動的に、上述した（式１）、又は、（式２）のアルゴリズムに従って目標ペルチェ素子温度Ｔｔを発生して深部体温調節装置３を動作させるモードである。
「制御モード 手動」とは、利用者９が自らの判断により手動でペルチェ素子３１ｃの目標ペルチェ素子温度Ｔｔを調整するモードである。
中央演算装置３６ａａは、「制御モード 自動」と「制御モード 手動」とをトグル表示し、深部体温調節装置３を表示の通りに制御する。

【0162】

中央演算装置３６ａａは、「変温素子温度 維持」又は「変温素子温度 変更」を表示する。
中央演算装置３６ａａは、デフォルトを「変温素子温度 維持」に設定する。
利用者９が指でタッチする毎にトグル表示して「変温素子温度 維持」と「変温素子温度 変更」とを交互に表示する。

【0163】

中央演算装置３６ａａは、「変温素子温度 変更」の表示を出した場合には、「増」、「減」の２つの操作ボタンの操作を可能とする。
利用者９は「増」、「減」の２つの操作ボタンの操作をして、「目標変温素子温度 ○○℃」の温度を設定する。

【0164】

しかしながら、中央演算装置３６ａａが誤差信号Ｓｅの大きさによって「サーボモード ＬＯＣＫ」と判断しない限り、「増」、「減」の２つの操作ボタンの操作をできないようにしている。その理由は、利用者９が、快適かどうかの判断を間違うおそれがあるからである。

【0165】

「サーボモード ＬＯＣＫ」、すなわち、「目標変温素子温度」と「変温素子温度」とが等しくなった時点（変温素子温度の変化が落ち着いた時点）で、ペルチェ素子温度Ｔｐは落着くので、この時点で利用者９は、快適か否かを判断して、快適と思う温度になるまで「目標変温素子温度」を修正する。
「制御モード 手動」を維持すれば、利用者９が変更した「目標変温素子温度」で動作を続けるのでそのまま放置してもよいが、以下のようにして今回の新たな快適条件を反映させた偏回帰係数を用いて「制御モード 自動」で動作させることができる。

【0166】

利用者９が、今回の新たな快適条件を反映させた偏回帰係数を用いて「制御モード 自動」で動作させるように設定する場合の操作手順を以下の（イ）〜（ネ）で順に説明する。

【0167】

（イ）利用者９は、タッチ・パネルを操作して「偏回帰係数 変更」を表示する。

【0168】

（ロ）利用者９は、タッチ・パネルを操作して「偏回帰係数 変更」を長押する。

【0169】

利用者９が、快適であると判断した、環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａと目標ペルチェ素子温度（目標変温素子温度）Ｔｔとの関係に基づき、偏回帰係数の再演算を実行する場合に、新たに「温熱感覚忘却度」、「係数有効期限」の設定を行わないときは、（ロ）から（リ）に移行することもできる。この場合には、「温熱感覚忘却度」、「係数有効期限」は、デフォルト値が採用され、変更されない。

【0170】

しかしながら、本実施形態では、「係数再演算 温熱感覚忘却度入力」、「係数再演算 係数有効期限入力」の２つの付加処理を行い、より環境の変化に適応する制御を行うことができるようにしているので、この機能を使う場合には、（ハ）から（チ）までの操作も行う。「係数再演算 温熱感覚忘却度入力」、「係数再演算 係数有効期限入力」、「係数再演算 変更処理実行」の各タッチ・スイッチは、利用者９が順に指をタッチすることによって表示して利用できる。「係数再演算 温熱感覚忘却度入力」、「係数再演算 係数有効期限入力」の内容の詳細は後述する。

【0171】

（ハ）利用者９は、タッチ・パネルを操作して「係数再演算 温熱感覚忘却度入力」を表示する。

【0172】

（二）利用者９は、タッチ・パネルを操作して「係数再演算 温熱感覚忘却度入力」を長押する。

【0173】

（ホ）利用者９は「増」、「減」の２つの操作ボタンの操作をして、「温熱感覚忘却度 ○○」（図２３の下から２段目）の表示を確認しながら温熱感覚忘却度を設定する。

【0174】

（へ）利用者９は、タッチ・パネルを操作して「係数再演算 係数有効期限入力」を表示する。

【0175】

（ト）利用者９は、タッチ・パネルを操作して「係数再演算 係数有効期限入力」を長押する。

【0176】

（チ）利用者９は「増」、「減」の２つの操作ボタンの操作をして、「係数有効期限 ○○」（図２３の下から３段目）の表示を確認しながら係数有効期限を設定する。

【0177】

（リ）利用者９は、タッチ・パネルを操作して「係数再演算 変更処理実行」を表示する。

【0178】

（ヌ）利用者９は、タッチ・パネルを操作して「係数再演算 変更処理実行」を長押する。

【0179】

中央演算装置３６ａａは偏回帰係数の再演算を開始し、「係数再演算 変更処理実行中」のタッチ・パネルの表示は、中央演算装置３６ａａが、偏回帰係数を再演算している間は継続して表示される。

【0180】

中央演算装置３６ａａは、偏回帰係数の再演算を終了すると、「制御モード 自動」、「変温素子温度 維持」、「偏回帰係数 維持」のデフォルト表示に戻す。そして、中央演算装置３６ａａは、「制御モード 自動」、「変温素子温度 維持」、「偏回帰係数 維持」のデフォルトの制御をする。

【0181】

（ネ）利用者９は、変更された偏回帰係数のセットによる深部体温調節装置３の自動制御を享受することができる。

【0182】

「温熱感覚忘却度」とは、過去に収集した環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａと目標ペルチェ素子温度Ｔｔとの関係のデータに対する偏回帰係数の再演算における、時間とともに減少する重み係数である。重みづけして過去のすべてのデータを偏回帰係数の算出に使えば、偏回帰係数の精度の向上を図ることができるとともに、被験者の加齢、体質の変化に応じた長期的な偏回帰係数の変化に対応することができる。一定の時間毎にデータを収集することができない場合には、新たなデータのサンプリング毎にそれ以前のデータの重みづけを累積的に減少させもよい。重みづけを累積的に行うことによって古いデータは実質的に影響が無いようにできる。

【0183】

例えば、「温熱感覚忘却度」が０であれば、過去のデータに基づき決定された偏回帰係数をすべて有効に活用し、「偏回帰係数変更処理」において新たに処理の対象となった環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａの１セットのデータはその中の１つとしての重みに基づき偏回帰係数を求める。「温熱感覚忘却度」が１であれば、（式１）を適用する場合には、「偏回帰係数変更処理」において新たに処理の対象となったデータを含む４つ（４セット）以上の直近の環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａにのみに基づき偏回帰係数を求め、その他の過去のデータはすべて無視される。又、「温熱感覚忘却度」が１であれば、（式２）を適用する場合には、「偏回帰係数変更処理」において新たに処理の対象となったデータを含む３つ（３セット）以上の直近の環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａにのみに基づき偏回帰係数を求め、その他の過去のデータはすべて無視される。

【0184】

「係数有効期限」とは、ある「一定の時間」だけ、最新の環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａと目標ペルチェ素子温度Ｔｔとの関係を用いて演算した偏回帰係数を用い、その「一定の時間」が経過すると再び以前の偏回帰係数を用いる場合における、「一定の時間」である。「係数有効期限」が経過するまで通常とは異なる偏回帰係数を用いると、例えば、高温多湿な雨期において厚手の衣服や雨合羽を着用しているなどの突発的、特異的な変化にも適応する良好な制御特性を提供できる。

【0185】

例えば、雨合羽を着用しているのが３時間であれば、上述の操作（チ）において表示が「係数変更有効期限 ３時間」となるように「増」、「減」のタッチ・スイッチを操作して入力する。このようにすると、雨合羽を着用している３時間の間は、更新した偏回帰係数を用いる。係数変更有効期限である３時間後には、自動的に元の設定の偏回帰係数に戻る。

【0186】

「係数識別符号」とは、偏回帰係数のセット毎に付した識別符号である。この識別符号は利用者９の利便性を高くする。例えば、利用者９が、厚手の衣服や雨合羽を着用している場合に対応する偏回帰係数を用いる制御を利用したいと思うと、直ちに、「係数識別符号」を用いて該当する偏回帰係数を取出すことができる。「係数識別符号」には、数字の識別番号、偏回帰係数の演算時の直近の環境温度Ｔａ、環境湿度Ｍａ等を識別子として用いる。偏回帰係数の演算時の日時を識別子としてもよい。

【0187】

「係数識別符号 呼出」、「係数識別符号 選択」、「係数識別符号 削除」は、指で短時間、タッチ・パネルに触れることにより繰り返して順に表示される。「係数識別符号 呼出」を選択してタッチ・パネル長押すると、「増」、「減」のタッチ・パネルが使用可能とされ、利用者は、係数識別符号の識別子である識別番号を順に選択できる。そして、その識別番号に対応する係数識別符号の内容は、図２３の最下段に「係数識別符号 ○○」として表示される。利用者９は、「係数識別符号 選択」にタッチ・パネルの表示を移し、「係数識別符号 選択」のタッチ・パネルを長押して該当する４個、又は３個の偏回帰係数のセットを読出し、所望の偏回帰係数による深部体温調節装置３の自動制御を享受することができる。

【0188】

「係数識別符号 削除」を選択してタッチ・パネルに所定時間以上、触れると、「増」、「減」のタッチ・パネルが使用可能とされ、利用者は、係数識別符号の識別子である識別番号を順に選択できる。そして、その識別番号に対応する係数識別符号の内容を削除することができる。

【0189】

第２の実施形態の深部体温調節装置の要点を要約すると以下である。第１の実施形態の深部体温調節装置と同様に、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有するペルチェ素子３１ｃ（変温素子）と、ペルチェ素子３１ｃの皮膚に当接する部分の温度であるペルチェ素子温度Ｔｐ（変温素子温度）を検出するペルチェ素子温度検出器３１ｄ（変温素子温度検出器）と、利用者の存する環境の温度である環境温度Ｔａを検出する環境温度検出器３６ｂと、利用者の存する環境の湿度である環境湿度Ｍａを検出する環境湿度検出器３６ｃと、ペルチェ素子３１ｃのペルチェ素子温度Ｔｐを制御する制御部３６２と、を備える。制御部３６２は、ペルチェ素子温度Ｔｐを制御する時点における環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａから（式１）又は（式２）に（予め定める重回帰式に）基づき利用者にとって快適なペルチェ素子温度Ｔｐであると予測される目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標変温素子温度）を求め、ペルチェ素子温度Ｔｐが目標ペルチェ素子温度Ｔｔに近づくようにペルチェ素子３１ｃを制御する。

【0190】

このようにして、利用者９が快適と感じる温熱感覚に一致するペルチェ素子３１ｃの制御を実現することができる。

【0191】

これに加え、第２の実施形態においては、制御部３６２は、ペルチェ素子温度Ｔｐを制御する時点における環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａに基づいて、予め定める重回帰式の第１の偏回帰係数ないし第４の偏回帰係数、又は、第５の偏回帰係数ないし第７の偏回帰係数を再演算して、適応特性を高めることができる。

【0192】

［第３の実施形態］
第３の実施形態の深部体温調節装置は、第２の実施形態における制御部の演算制御器が行う演算処理のすべて、又は、その一部をクラウド（インターネットに接続されるサーバー）で行う。クラウドは、利用者９が携帯するものではないので大きさに制限を受けない。よって、高速に複雑な処理を行い、大容量のデータを保持することができる大型のコンピュータをサーバーとして用いることができる。従って、第３の実施形態の深部体温調節装置は、インターネットに接続するための機能と吸熱／与熱の機能とを備えれば足りる。

【0193】

図２４は、第３の実施形態の深部体温調節装置の送受信部３６ｄを中心とするブロック図である。

【0194】

図２４に示すように、第３の実施形態の深部体温調節装置は、第１の実施形態における演算制御器３６ａ及び第２の実施形態における演算制御器３６２ａに相当する演算制御器を備えない。第３の実施形態の深部体温調節装置は、演算制御器に替て送受信部３６ｄを備える。

【0195】

送受信部３６ｄには、頸部冷暖部３１のペルチェ素子３１ｃとペルチェ素子温度検出器３１ｄと環境温度検出器３６ｂと環境湿度検出器３６ｃとリモコン・インターフェイス３６ｆとペルチェ素子駆動電力増幅器３６ｇとファン駆動電力増幅器３６ｈとポンプ駆動電力増幅器３６ｉとが接続される。送受信部３６ｄに接続されるこれらの構成部は、機構部を駆動する部分、利用者の存する空間の環境の情報（環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａ）を検出する部分であるのでクラウド４０の側に配置することはできない。又、これらの各構成部に電力を供給する電力供給部３６ｅも深部体温調節装置の側に配置する。

【0196】

図２４に示す構成を採用する場合には、リモコン・インターフェイス３６ｆとクラウド４０との間でやり取りされる暗号化された情報は、第１実施形態、又は、第２実施形態における中央演算装置３６ａａ、ロム３６ａｂ、ラム３６ａｃ及び不揮発性メモリ３６ａｄと、バスライン３６ａｉとの間でやり取りされる情報と同じものである。このようにすれば、第３実施形態は、第１実施形態、又は、第２実施形態と同様に動作する。この場合には、クラウド４０は、中央演算装置３６ａａ、ロム３６ａｂ、ラム３６ａｃ及び不揮発性メモリ３６ａｄと同様の構成部を備える。

【0197】

図２５は、図２４とは異なる別の送受信部３６ｄの構成を示すブロック図である。

【0198】

図２５に示すリモコン３９及び送受信部３６ｄは、リモコン・インターフェイス３６ｆとの間で情報をやり取りするのみではなく、クラウド４０との間で暗号化された情報をやり取りする。

【0199】

図２４、図２５に示す実施形態においては、深部体温調節装置の側には端末機能のみを残し、演算処理機能はすべてクラウド４０の側に配置したが、この他、深部体温調節装置にも制御部を備え、この制御部に制御演算にかかわる機能の一部を残すようにしてもよい。

【0200】

送受信部３６ｄは、送受信部３６ｄとクラウド４０とが協調してクラウドコンピューティング（cloud computing）を行うために、送受信部３６ｄはクラウド４０とインターネットによって接続する機能を有する。

【0201】

このように、深部体温調節装置は単に端末として機能し、すべての演算処理、判断をクラウド４０に委ねる。そして、第１の実施形態、第２実施形態に説明したと全く同じように、深部体温調節装置を動作させることができる。

【0202】

クラウド４０は、第１の実施形態、又は、第２の実施形態において説明した制御部が行うすべての演算処理、判断を行う。クラウド４０は、深部体温調節装置を用いるに必要な情報をすべて保存することができる。従って第３の実施形態の深部体温調節装置は、第１の実施形態、又は、第２の実施形態に説明したように、特定の利用者のための偏回帰係数を内部に記憶しなくともよい。このことは、深部体温調節装置のハードウェアを特定の個人のために特化しなくてもよいことを意味する。

【0203】

例えば、クラウド４０と深部体温調節装置との間の通信プロトコルを規格化すれば、深部体温調節装置の製造者の相違、深部体温調節装置の機種の異なり、ハードウェアの異なり（例えばペルチェのゼーベック係数の異なり）もすべて吸収することができる。そして、セキュリティを施した個人の暗証識別情報を深部体温調節装置に入力して、その深部体温調節装置とクラウド４０の間においてその個人に関する情報をやり取りして、その個人に特化したように動作する深部体温調節装置を構成することができる。

【0204】

このようにすれば、個人が深部体温調節装置を持ち歩くことは必要ない。例えば、暑い真夏のスポーツ競技場において、消毒済みの充電が十分にされた深部体温調節装置をレンタルして自分の暗証識別情報を入力することによって快適にスポーツ観戦を楽しむことができる。

【0205】

又、クラウド４０の側においては、個々の利用者の利用履歴を管理し、その履歴に基づいて偏回帰係数の再演算を行い、偏回帰係数算出のアルゴリズムのバージョン・アップを図ることなどもできる。さらに、深部体温調節装置にGPS（Global Positioning System）機能を搭載して、クラウド４０が利用者の位置を把握し、公的機関又は営利機関が提供する局地的な気候予測データを参照して、その利用者に最も適切と思われる偏回帰係数を再演算して深部体温調節装置の制御を行うこともできる。

【0206】

第３の実施形態の深部体温調節装置の要点を要約すると以下である。インターネットでクラウド４０（インターネットに接続されるサーバー）と接続可能とし、利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有するペルチェ素子３１ｃ（変温素子）と、ペルチェ素子３１ｃの皮膚に当接する部分の温度であるペルチェ素子温度Ｔｐ（変温素子温度）を検出するペルチェ素子温度検出器３１ｄ（変温素子温度検出器）と、利用者の存する環境の温度である環境温度Ｔａを検出する環境温度検出器３６ｂと、利用者の存する環境の湿度である環境湿度Ｍａを検出する環境湿度検出器３６ｃと、クラウド４０との間で情報の送受信を行う送受信部３６ｄと、を備え、ペルチェ素子３１ｃをペルチェ素子駆動信号Ｄｐ（変温素子駆動信号）に応じて駆動する。送受信部３６ｄは、ペルチェ素子温度Ｔｐを制御する時点における環境温度Ｔａと環境湿度Ｍａとペルチェ素子温度Ｔｐとをクラウド４０に送信し、環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａから予め定める（式１）又は（式２）の重回帰式に基づき求める利用者にとって快適なペルチェ素子温度Ｔｐであると予測される目標ペルチェ素子温度Ｔｔからペルチェ素子温度Ｔｐを減じて得るペルチェ素子駆動信号Ｄｐをクラウド４０から受信する。

【0207】

このようにして、利用者９が快適と感じる温熱感覚に一致するようにペルチェ素子３１ｃを制御することができる。

【0208】

これに加え、第３の実施形態においては、送受信部３６ｄがクラウド４０に対して環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａを送信し、環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａから予め定める（式１）又は（式２）の重回帰式に基づき求める利用者にとって快適なペルチェ素子温度Ｔｐであると予測される目標ペルチェ素子温度Ｔｔからペルチェ素子温度Ｔｐを減じて得るペルチェ素子駆動信号Ｄｐをクラウド４０から受信するので、深部体温調節装置は端末として機能すれば足りる。よって、深部体温調節装置は特定の個人のために特化しないので多量に頒布が可能であり、深部体温調節装置において偏回帰係数を記憶しないのでメンテナンスも極めて容易なものとできる。一方、クラウド４０の側では、インターネットに接続されるサーバーの高速性能を活かして偏回帰係数の高速演算が可能であり、さらに、演算に使用する極めて多量のデータを保存することもできる。

【0209】

［その他の実施形態］
（頸部冷暖部の変形例）

【0210】

図２６は、第１の実施形態ないし第３の実施形態の頸部冷暖部３１とは別の実施形態の頸部冷暖部３１２を示す図である。

【0211】

図２に示す頸部冷暖部３１は、頸部の半周以上に渡る部分の吸熱／与熱（吸熱及び与熱、又は、吸熱又は与熱）を行う。この結果、皮膚の下に位置し、頸部の左右に分岐する右総頸動脈、左総頸動脈、首の後ろ側の体温調整を司る動静脈吻合血管（ＡＶＡ）のスイッチがあるとされる頸部の後ろ側の冷／暖（冷やし及び暖め、又は、冷やし又は暖め）を行う、冷／暖の効果の高いものである。

【0212】

しかしながら、頸部の半周以上に渡る部分の冷／暖を行うための必要電力は大きい。一方、皮膚を通して右総頸動脈、左総頸動脈、首の後ろ側の部分（これらを総称して重要局所と称する）のいずれか一箇所又は任意の組み合わせを局所的に冷／暖をしても深部体温の調節は可能である。このようにすれば、重要局所以外の頸部の他の部分の冷／暖をすることがなく、又、頸部冷暖部３１２の周囲の空間を無駄に冷／暖をすることがないので電力効率はより向上する。

【0213】

図２６に示す頸部冷暖部３１２は、冷暖部保持部材３１２ａ、ペルチェ素子３１ｃ、ペルチェ素子温度検出器３１ｄ、伝熱媒体流路３７、ケーブル３３を備える。

【0214】

冷暖部保持部材３１２ａの一部は切り抜かれ、ペルチェ素子３１ｃ及びペルチェ素子温度検出器３１ｄがその切欠き部に埋めこまれるように冷暖部保持部材３１２ａに固着される。ペルチェ素子３１ｃの重要局所側の面には痛痒、違和感を与えることがない熱伝導性が良好なる材料が貼られている。一方、伝熱媒体流路３７が接するペルチェ素子３１ｃの媒体流路接触面及び伝熱媒体流路３７は、冷暖部保持部材３１２ａの保持部材外側面（頸部から、より遠い面）側に配置され、冷暖部保持部材３１２ａは熱伝導性が悪い材料で形成される。よって、頸部９２と媒体流路接触面及び伝熱媒体流路３７との間の熱結合は遮断され頸部９２の冷／暖が効果的に行える。

【0215】

頸部冷暖部は、右総頸動脈及び左総頸動脈頸動脈のみの冷／暖を行うことによってもその効果を生じ、さらに、右総頸動脈又は左総頸動脈頸動脈のいずれかの重要局所の冷／暖を行うことによってもその効果を生じる。よって、頸部冷暖部をさらに簡易なものとし、より、省電力化を図ることもできる。

【0216】

図２７は、１箇所の重要局所の冷／暖を行う別の実施形態の頸部冷暖部３１３を示す図である。

【0217】

図２７に示す頸部冷暖部３１３は、冷暖部保持部材３１３ａ、ペルチェ素子３１ｃ、ペルチェ素子温度検出器３１ｄ、伝熱媒体流路３７、ケーブル３３を備える。

【0218】

頸部冷暖部３１３の各構成部の機能は、図２に示す実施形態におけると同様である。利用者は、頸部冷暖部３１３を医療用の粘着テープを用い頸部９２に固着し、頸部９２を覆う着衣の頸部側の面に固着し、その他の方法で固着し、重要局所の冷／暖を行うことができる。ここで、頸部冷暖部３１３の大きさを右総頸動脈又は左総頸動脈頸動脈の冷／暖を行うための最小限の大きさとすることによって大幅な省電力化を図ることができる。

【0219】

また、図示はしないが、「吸熱」機能のみを有すれば足りる環境下においては頸部冷暖部に替、吸熱して冷やすことのみを行う変温素子を有する頸部冷部、又は、「与熱」機能のみを有すれば足りる環境下においては頸部冷暖部に替、与熱して暖めることのみを行う変温素子を有する頸部暖部を採用しても、第１の実施形態ないし第３の実施形態におけると同様の制御を行うことができる。すなわち、頸部冷部を用いる場合には、変温素子温度が、目標変温素子温度に等しくなるように制御し、頸部暖部を用いる場合には、変温素子温度が、目標変温素子温度に等しくなるように制御する。

【0220】

吸熱を専らとする変温素子としては、吸熱を専らとするペルチェ素子、伝熱媒体流路の中に氷水を循環させ伝熱媒体流路を重要局所付近に当接しその当接する部分を変温素子として機能させ伝熱媒体の流量を変化させて変温素子温度を調整するもの、等を採用することができる。

【0221】

与熱を専らとする変温素子としては、電力を熱に変換するヒータ、伝熱媒体流路の中に温水を循環させ伝熱媒体流路を重要局所付近に当接しその当接する部分を変温素子として機能させ伝熱媒体の流量を変化させて変温素子温度を調整するもの、等を採用することができる。

【0222】

我が国においては、四季が明確であり、我が国の広い範囲において、冬季の与熱は必需であり、夏季の吸熱は必需である。又、高温度の溶鉱炉の周囲における作業においては季節によらず吸熱が必需であり、低温度の冷蔵庫内における作業においては季節によらず与熱が必需である。又、夏季の熱中症に対応する救護活動においては吸熱が必要であり、冬季の山岳救助活動においては与熱が必要である。

【0223】

このように、深部体温と比較して環境温度Ｔａが低い環境下においては与熱を専らとする深部体温調節装置で足り、深部体温と比較して環境温度Ｔａが高い環境下においては吸熱を専らとする深部体温調節装置で足りる。よって、深部体温調節装置の低価格化の観点又は深部体温調節装置の高性能化の観点から、頸部冷部のみを備える深部体温調節装置、頸部暖部のみを備える深部体温調節装置の利用価値は高い。

【0224】

（伝熱媒体流路の変形例）
伝熱媒体流路は、伝熱媒体を循環する機能を果たせればよく、合成樹脂で形成されるパイプ等、種々の材料と形状とを適宜用いることができる。伝熱媒体は、熱伝導が高ければよく、水以外では、例えば、極寒の環境においては凍結を防止するためにエチレングリコール等を主成分とするクーラントでもよい。

【0225】

伝熱媒体流路にパイプ内壁にウィックを有するヒートパイプを用いる場合には、ヒートパイプの一端を頸部冷暖部として用いることができる。この場合には、ヒートパイプの他端の温度を制御することによって、頸部冷暖部として機能するヒートパイプの一端の温度を調整することができる。

【0226】

（熱交換部の変形例）
熱交換部は、ラジエータとファンとの組み合わせ以外に、環境温度に接する面積が広いラジエータを用いてファンを用いないようにすることもできる。

【0227】

（変温素子の制御の変形例）
変温素子温度を目標変温素子温度に近づけるように変温素子を制御するに際して、第１の実施形態ないし第３の実施形態においては、目標変温素子温度から変温素子温度を減じて誤差信号を求め、誤差信号に応じた変温素子駆動信号を変温素子に加える制御方法を用いた。この方法によれば、良好な制御性能が得られる。しかしながら、誤差信号はアナログ信号であるので、制御に際しては、中央演算装置、クラウドにおいては、アナログ信号をデジタル処理しなければならないので演算が複雑であり、場合によっては、高価なDSP（digital signal processor）を使うこととなる。

【0228】

変温素子を制御する別の方法として、以下のようにすれば、変温素子温度と目標変温素子温度との大小判断を行うだけで、変温素子温度を目標変温素子温度に近づけることができる。

【0229】

深部体温調節装置を吸熱モードのみで動作させる頸部冷部のみを備える深部体温調節装置においては、変温素子温度＞目標変温素子温度の場合には変温素子を所定値の変温素子駆動信号で駆動する（変温素子がペルチェ素子である場合には一定値電流を流す）。変温素子温度＜目標変温素子温度の場合には変温素子を駆動しない（変温素子がペルチェ素子である場合には電流を流さない）。深部体温調節装置を与熱モードのみで動作させる頸部暖部のみを備える深部体温調節装置においては、変温素子温度＜目標変温素子温度の場合には変温素子を所定値の変温素子駆動信号で駆動する（変温素子がペルチェ素子である場合には、吸熱モードにおけるとは逆方向の一定値電流を流す）。変温素子温度＞目標変温素子温度の場合には変温素子を駆動しない（変温素子がペルチェ素子である場合には電流を流さない）。

【0230】

深部体温調節装置を吸熱モード及び与熱モードのいずれのモードでも動作させる深部体温調節装置においては、変温素子温度＞目標変温素子温度の場合には変温素子を所定値の変温素子駆動信号で駆動する（変温素子がペルチェ素子である場合には吸熱モードで動作するように一定値電流を流す）。一方、変温素子温度＜目標変温素子温度の場合には変温素子を別の所定値の変温素子駆動信号で駆動する（変温素子がペルチェ素子である場合には、与熱モードで動作するように吸熱モードにおけるとは逆方向の一定値電流を流す）。

【0231】

又、第１の実施形態に特化した変温素子の制御の変形例としては、第１の実施形態においては偏回帰係数の再演算をしないのであるから、中央演算装置３６ａａにおいて、環境温度Ｔａ、環境湿度Ｍａを検出する毎に目標ペルチェ素子温度Ｔｔを演算するのではなく以下のようにしてもよい。所定刻み温度（例えば、２℃）毎、所定刻み湿度（例えば、５％）毎の、多くの、環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａのセットについて、予め定める（式１）、又は、（式２）から目標ペルチェ素子温度Ｔｔを求めておき不揮発メモリ３６ａｄに格納しておく。そして、変温素子温度を制御する時点における環境温度検出器３６ｂから検出する２℃刻みの環境温度Ｔａを上位アドレス、環境湿度検出器３６ｃから検出する５％刻みの環境湿度Ｍａを下位アドレスとして、不揮発メモリ３６ａｄに格納される上位アドレスと下位アドレスに該当する番地に記憶されている目標ペルチェ素子温度Ｔｔを求めるようにしてもよい。なお、環境温度Ｔａを上位アドレス、環境湿度Ｍａを下位アドレスとするのではなく、環境温度Ｔａを下位アドレス、環境湿度Ｍａを上位アドレスとしてもよい。

【0232】

すなわち、制御部３６は、ペルチェ素子温度（変温素子温度）Ｐｔを制御する時点における環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｔａから、（式１）、（式２）の重回帰式を用いて既に作成している不揮発メモリ３６ａｄに格納された目標ペルチェ素子温度・テーブルの内容に基づき（すなわち、予め定める重回帰式に基づき）利用者にとって快適なペルチェ素子温度Ｔｐであると予測される目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標変温素子温度）を求め、ペルチェ素子温度Ｐｔが目標ペルチェ素子温度Ｔｔに近づくようにペルチェ素子３１ｃを制御する。このようにすれば、中央演算装置３６ａａは、積和演算を行わないでも第１の実施形態におけると同様の目的を達することができ、積和演算の機能を有しない中央演算装置３６ａａを用いることもできるので制御部３６の簡易化を達成できる。

【0233】

（変温素子の制御の別の変形例）
上述する環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａをアドレスに対応させ、そのアドレスが指定する不揮発メモリ３６ａｄの内容である目標ペルチェ素子温度Ｔｔを読み出して、ペルチェ素子３１ｃの温度を制御する方法は、以下に示すように種々に変形して用いることができる。

【0234】

＜この変温素子の制御の別の変形例と第１の実施形態との組み合わせ＞
（式１）、又は、（式２）のみならず、任意の次数の高次多項式で記述される重回帰式においても、環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａをアドレスに対応させ、不揮発メモリ３６ａｄの内容である目標ペルチェ素子温度Ｔｔを読み出して、ペルチェ素子３１ｃの温度を制御する方法は容易に適用できる。すなわち、偏回帰係数を予め決定した高次多項式に種々の環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａを代入して目標ペルチェ素子温度Ｔｔを求めておき、不揮発メモリ３６ａｄに目標ペルチェ素子温度Ｔｔ格納しておく。ここで、種々の環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａを代入して目標ペルチェ素子温度Ｔｔを求める演算を予め行っておけば高次多項式の演算の複雑化が実施を妨げることはない。そして、深部体温調節装置においては、演算を行うことなく変温素子温度を制御する時点における環境温度検出器３６ｂから検出する、例えば２℃刻みの環境温度Ｔａを上位アドレス、環境湿度検出器３６ｃから検出する例えば５％刻みの環境湿度Ｍａを下位アドレスとして、不揮発メモリ３６ａｄに格納される目標ペルチェ素子温度Ｔｔを求めるようにしてもよい。このようにすれば、中央演算装置３６ａａは、積和演算を行わずして目的を達する制御を行うことができ、中央演算装置３６ａａの負担の軽減、ひいては、深部体温調節装置の簡易化を達成できる。

【0235】

さらには、数式に基づくことなく、広範囲な環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａに対する利用者が最も好ましいと感じる目標ペルチェ素子温度Ｔｔを予め実験によって求めておき不揮発メモリ３６ａｄに格納しておくこともできる。そして、変温素子温度を制御する時点における環境温度検出器３６ｂから検出する例えば２℃刻みの環境温度Ｔａを上位アドレス、環境湿度検出器３６ｃから検出する例えば５％刻みの環境湿度Ｍａを下位アドレスとして、不揮発メモリ３６ａｄに格納される目標ペルチェ素子温度Ｔｔを求めるようにしてもよい。このようにして、ペルチェ素子温度Ｔｐを制御する時点における環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａに基づき利用者にとって快適なペルチェ素子温度Ｔｐであると予測される目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標変温素子温度）を求めることができる。なお、環境温度Ｔａの刻み幅は２℃に限らず任意の値に設定することができる。例えば、環境温度Ｔａの刻み幅を１℃に設定する場合には２℃に設定する場合に比べて精度は向上するものの理論的には不揮発メモリ３６ａｄの容量は２倍となる。同様に、例えば、環境湿度Ｍａの刻み幅を２．５％に設定する場合には５％に設定する場合に比べて精度は向上するものの理論的には不揮発メモリ３６ａｄの容量は２倍となる。

【0236】

＜この変温素子の制御の別の変形例と第２の実施形態との組み合わせ＞
利用者が現在の環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａに対する目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標変温素子温度）が快適ではないと判断する場合においては、リモコン３９を操作して、目標ペルチェ素子温度Ｔｔを手動で変更する。そして、利用者が快適と認識する新たな目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（新目標変温素子温度）を不揮発メモリ３６ａｄに登録する。この場合に、不快と感じた環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａをアドレスする不揮発メモリ３６ａｄの内容である既に登録されている旧い目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（旧目標変温素子温度）をこの新たな目標ペルチェ素子温度Ｔｔで完全に置替るか、新たな目標ペルチェ素子温度Ｔｔに加えて既に登録されている旧い目標ペルチェ素子温度Ｔｔに重みづけをして過去の影響を残すかを利用者が選択できるようにしてもよい。この変温素子の制御の別の変形例と第３の実施形態との組み合わせにおいては、上述した不揮発メモリ３６ａｄの内容の置替の処理をクラウド４０において行うことによって実施できる。

【0237】

第１の実施形態とその他の実施形態とを組み合わせた深部体温調節装置の要点を要約すると以下である。利用者の頸部を通る太い血管を覆う皮膚に当接することが可能であり吸熱又は与熱の少なくとも一方の機能を有するペルチェ素子３１ｃ（変温素子）と、ペルチェ素子３１ｃの皮膚に当接する部分の温度であるペルチェ素子温度Ｔｐ（変温素子温度）を検出するペルチェ素子温度検出器３１ｄ（変温素子温度検出器）と、利用者の存する環境の温度である環境温度Ｔａを検出する環境温度検出器３６ｂと、利用者の存する環境の湿度である環境湿度Ｍａを検出する環境湿度検出器３６ｃと、ペルチェ素子３１ｃのペルチェ素子温度Ｔｐを制御する制御部と、を備える。制御部は、ペルチェ素子温度Ｔｐを制御する時点における環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａに基づき利用者にとって快適なペルチェ素子温度Ｔｐであると予測される目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標変温素子温度）を求め、ペルチェ素子温度Ｔｐが目標ペルチェ素子温度Ｔｔに近づくようにペルチェ素子３１ｃを制御する。加えて、第２の実施形態とその他の実施形態とを組み合わせた深部体温調節装置においては、利用者が現在の環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａに対する目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標変温素子温度）が快適ではないと判断する場合においては、利用者が快適と認識するペルチェ素子温度Ｔｐを新たな目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（新目標変温素子温度）として更新するようにできる。さらに、加えて、クラウド４０と協調する第３の実施形態とその他の実施形態とを組み合わせた深部体温調節装置においては、ペルチェ素子温度Ｔｐを制御する時点における環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａに基づき求める利用者にとって快適なペルチェ素子温度Ｔｐであると予測される目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標変温素子温度）から変温素子温度を減じて変温素子駆動信号を得る処理の一部又はすべてをクラウド４０において行うようにできる。又、利用者が現在の環境温度Ｔａ及び環境湿度Ｍａに対する目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（目標変温素子温度）が快適ではないと判断する場合において利用者が快適と認識するペルチェ素子温度Ｔｐを新たな目標ペルチェ素子温度Ｔｔ（新目標変温素子温度）として更新する処理の一部又はすべてをクラウド４０において行うようにできる。

【0238】

上述した実施形態に限らず、第１の実施形態に記載の構成の一部と第２の実施形態に記載の構成の一部と第３の実施形態に記載の構成の一部とを任意に組み合わせて新たな実施形態とするのみならず、第１の実施形態ないし第３の実施形態における各構成部と、［その他の実施形態］の（頸部冷暖部の変形例）、（伝熱媒体流路の変形例）、（熱交換部の変形例）、（変温素子の制御の変形例）、（変温素子の制御の別の変形例）に記載の各構成部とを任意に組み合わせて新たな実施形態とする実施形態も実施が可能である。

【符号の説明】

【0239】

３ 深部体温調節装置、 ９ 利用者、 ３１、３１２、３１３ 頸部冷暖部、 ３１ａ、３１２ａ、３１３ａ 冷暖部保持部材、 ３１ａａ 保持部材内側面、 ３１ａｂ 保持部材外側面、 ３１ｃ ペルチェ素子（変温素子）、 ３１ｃｉ 保持部材接触面、 ３１ｃｏ 媒体流路接触面、 ３１ｄ ペルチェ素子温度検出器（変温素子温度検出器）、 ３３、３５ ケーブル、 ３４ 熱交換部、 ３４ａ ファン、 ３４ｂ ポンプ、 ３６、３６２ 制御部、 ３６ａ 演算制御器、 ３６ａａ 中央演算装置、 ３６ａｂ ロム、 ３６ａｃ ラム、 ３６ａｄ 不揮発性メモリ、 ３６ａｈ 入力インターフェイス、 ３６ａｉ バスライン、 ３６ｂ 環境温度検出器、 ３６ｃ 環境湿度検出器、 ３６ｄ 送受信部、 ３６ｅ 電力供給部、 ３６ｆ リモコン・インターフェイス、 ３６ｇ ペルチェ素子駆動電力増幅器（変温素子駆動電力増幅器）、 ３６ｈ ファン駆動電力増幅器、 ３６ｉ ポンプ駆動電力増幅器、 ３７ 伝熱媒体流路、 ３８ ベルト、 ３９ リモコン、 ４０ クラウド（インターネットに接続されるサーバー）、 ９２ 頸部、 Ｄｆ ファン駆動信号、 Ｄｐ ペルチェ素子駆動信号（変温素子駆動信号）、 Ｄｑ ポンプ駆動信号、 Ｆｄ デジタル・フィルタ、 Ｇ 位相補償関数、 Ｋ_１〜Ｋ_７ 偏回帰係数、 Ｍａ 環境湿度、 Ｓｅ 誤差信号、 Ｔａ 環境温度、 Ｔｐ ペルチェ素子温度（変温素子温度）、 Ｔｔ 目標ペルチェ素子温度（目標変温素子温度）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】