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特許7572679深部体温推定装置、深部体温推定方法および深部体温推定プログラム
(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】
(24)【登録日】2024-10-16
(45)【発行日】2024-10-24
(54)【発明の名称】深部体温推定装置、深部体温推定方法および深部体温推定プログラム
(51)【国際特許分類】
A61B 5/01 20060101AFI20241017BHJP
G01K 17/00 20060101ALI20241017BHJP
G01K 13/20 20210101ALI20241017BHJP
【ＦＩ】
A61B5/01 250
G01K17/00 Z
G01K13/20 331
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021007045
(22)【出願日】2021-01-20
(65)【公開番号】P2022111549
(43)【公開日】2022-08-01
【審査請求日】2023-05-12
(73)【特許権者】
【識別番号】000004226
【氏名又は名称】日本電信電話株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】304021277
【氏名又は名称】国立大学法人 名古屋工業大学
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(74)【代理人】
【識別番号】100153006
【弁理士】
【氏名又は名称】小池 勇三
(74)【代理人】
【識別番号】100064621
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 政樹
(74)【代理人】
【識別番号】100121669
【弁理士】
【氏名又は名称】本山 泰
(72)【発明者】
【氏名】橋本 優生
(72)【発明者】
【氏名】桑原 啓
(72)【発明者】
【氏名】都甲 浩芳
(72)【発明者】
【氏名】高河原 和彦
(72)【発明者】
【氏名】石原 隆子
(72)【発明者】
【氏名】平田 晃正
(72)【発明者】
【氏名】上松 涼太
【審査官】▲高▼原 悠佑
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２１７２２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０６５８２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１６２９５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１８００２７（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ ５／００－５／０１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定対象者の心拍数または脈拍数を測定するように構成された第１測定部と、前記測定対象者の近傍の温度を測定するように構成された第２測定部と、
前記測定対象者の近傍の湿度を測定するように構成された第３測定部と、
前記第１、第２、第３測定部の測定結果に基づいて、前記測定対象者の第１部位の深部に流入出する熱量と前記第１部位の皮膚に流入出する熱量と前記測定対象者の第２部位の深部に流入出する熱量と前記第２部位の皮膚に流入出する熱量とを算出するように構成された熱量算出部と、
前記熱量に基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出するように構成された温度算出部と、
第１予備計算時に前記測定対象者の第１部位と第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を初期値に設定し、前記熱量を算出するためのメッツ数を、前記第１測定部の測定結果を用いて算出する代わりに前記測定対象者の状態が安静状態のときの固定値に設定し、前記第２、第３測定部の測定結果の代わりに温度中性域に相当する温度の固定値と湿度の固定値を設定して、前記熱量算出部に前記熱量を算出させ、前記温度算出部に前記皮膚温度および深部温度を算出させるように構成された第１制御部と、
第２予備計算時に前記熱量を算出するためのメッツ数を、前記第１測定部の測定結果を用いて算出する代わりに前記測定対象者の状態が安静状態のときの固定値に設定し、前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、前記第１予備計算時の前記温度算出部の算出結果を設定して、前記第２、第３測定部の測定結果に基づいて前記熱量算出部に前記熱量を算出させ、前記温度算出部に前記皮膚温度および深部温度を算出させるように構成された第２制御部と、
本計算時に前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、前記第２予備計算時の前記温度算出部の算出結果を設定して、前記第１、第２、第３測定部の測定結果に基づいて前記熱量算出部に前記熱量を算出させ、前記温度算出部に前記皮膚温度および深部温度を算出させるように構成された第３制御部とを備え、
前記第１部位は前記測定対象者の体幹部で、前記第２部位は前記測定対象者の四肢部、または前記第１部位は前記測定対象者の上半身で、前記第２部位は前記測定対象者の下半身であることを特徴とする深部体温推定装置。
【請求項2】
請求項１記載の深部体温推定装置において、前記熱量算出部は、
前記第１、第２予備計算時に前記測定対象者が安静状態という設定の基に前記測定対象者の運動による前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの発熱量を算出し、前記本計算時に前記第１測定部の測定結果に基づいて前記発熱量を算出するように構成された発熱量算出部と、
前記第１予備計算時に前記温度中性域に相当する温度と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度とに基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける皮膚と外気間の第１熱交換量を算出し、前記第２予備計算時と前記本計算時に前記第２測定部の測定結果と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度とに基づいて、前記第１熱交換量を算出するように構成された第１熱交換量算出部と、
前記第１、第２予備計算時に前記測定対象者が安静状態という設定と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける深部と皮膚間の第２熱交換量を算出し、前記本計算時に前記第１測定部の測定結果と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記第２熱交換量を算出するように構成された第２熱交換量算出部と、
前記第１、第２予備計算時と前記本計算時に前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の深部における前記第１部位と前記第２部位間の第３熱交換量を算出するように構成された第３熱交換量算出部とを含むことを特徴とする深部体温推定装置。
【請求項3】
請求項２記載の深部体温推定装置において、前記第１熱交換量算出部は、前記測定対象者の皮膚が衣服で覆われている割合を考慮して、前記第１熱交換量を算出することを特徴とする深部体温推定装置。
【請求項4】
請求項２または３記載の深部体温推定装置において、前記熱量算出部は、
前記第１予備計算時に前記温度中性域に相当する温度の固定値と湿度の固定値と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける皮膚蒸散量を算出し、前記第２予備計算時と前記本計算時に前記第２、第３測定部の測定結果と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記皮膚蒸散量を算出するように構成された皮膚蒸散量算出部をさらに含むことを特徴とする深部体温推定装置。
【請求項5】
請求項４記載の深部体温推定装置において、前記熱量算出部は、外気と前記測定対象者の深部間の第４熱交換量を設定するように構成された第４熱交換量設定部と、
前記第１、第２予備計算時と前記本計算時に前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の第１部位皮膚層の代謝量と第１部位深部層の代謝量と第２部位皮膚層の代謝量と第２部位深部層の代謝量を算出するように構成された代謝量算出部とをさらに含むことを特徴とする深部体温推定装置。
【請求項6】
請求項５記載の深部体温推定装置において、前記温度算出部は、
前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位の発熱量Ｑ１，Ｕ，Ｑ１，Ｌ、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける皮膚と外気間の第１熱交換量Ｑ３，Ｕ，Ｑ３，Ｌ、 前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける深部と皮膚間の第２熱交換量Ｑ６，Ｕ，Ｑ６，Ｌ、前記測定対象者の深部における前記第１部位と前記第２部位間の第３熱交換量Ｑ７、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける皮膚蒸散量Ｑ４，Ｕ，Ｑ４，Ｌ、外気と前記測定対象者の深部間の第４熱交換量Ｑ５、前記測定対象者の第１部位皮膚層の代謝量Ｑ２，ＵＳ、第１部位深部層の代謝量Ｑ２，ＵＣ、第２部位皮膚層の代謝量Ｑ２，ＬＳ、第２部位深部層の代謝量Ｑ２，ＬＣ、前記測定対象者の第１部位皮膚層の熱容量ＷＣＵＳ、第１部位深部層の熱容量ＷＣＵＣ、第２部位皮膚層の熱容量ＷＣＬＳ、第２部位深部層の熱容量ＷＣＬＣ、直前に算出した第１部位皮膚層の温度の推定値ＴＵＳ［ｔ］、第１部位深部層の温度の推定値ＴＵＣ［ｔ］、第２部位皮膚層の温度の推定値ＴＬＳ［ｔ］、第２部位深部層の温度の推定値ＴＬＣ［ｔ］に基づいて、
【数1】
【請求項7】
第１予備計算時に測定対象者の第１部位と第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を初期値に設定し、前記測定対象者の第１部位の深部に流入出する熱量と前記第１部位の皮膚に流入出する熱量と前記測定対象者の第２部位の深部に流入出する熱量と前記第２部位の皮膚に流入出する熱量とを算出するためのメッツ数を前記測定対象者の状態が安静状態のときの固定値に設定し、前記測定対象者の近傍の温度と近傍の湿度として温度中性域に相当する温度の固定値と湿度の固定値を設定して、前記熱量を算出する第１ステップと、前記第１予備計算時に前記第１ステップで算出した熱量に基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出する第２ステップと、
第２予備計算時に前記測定対象者の近傍の温度を測定する第３ステップと、
前記第２予備計算時に前記測定対象者の近傍の湿度を測定する第４ステップと、
前記第２予備計算時に前記熱量を算出するためのメッツ数を前記測定対象者の状態が安静状態のときの固定値に設定し、前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、前記第２ステップの算出結果を設定して、前記第３、第４ステップの測定結果に基づいて前記熱量を算出する第５ステップと、
前記第２予備計算時に前記第５ステップで算出した熱量に基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出する第６ステップと、
本計算時に前記測定対象者の心拍数または脈拍数を測定する第７ステップと、
前記本計算時に前記測定対象者の近傍の温度を測定する第８ステップと、
前記本計算時に前記測定対象者の近傍の湿度を測定する第９ステップと、
前記本計算時に前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、前記第６ステップの算出結果を設定して、前記第７、第８、第９ステップの測定結果に基づいて前記熱量を算出する第１０ステップと、
前記本計算時に前記第１０ステップで算出した熱量に基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出する第１１ステップとを含み、
前記第１部位は前記測定対象者の体幹部で、前記第２部位は前記測定対象者の四肢部、または前記第１部位は前記測定対象者の上半身で、前記第２部位は前記測定対象者の下半身であることを特徴とする深部体温推定方法。
【請求項8】
請求項７記載の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする深部体温推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定対象者の深部体温を推定する深部体温推定装置、深部体温推定方法および深部体温推定プログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、熱中症により多くの人が救急搬送されており、２０１９年５月から９月の全国における熱中症による救急搬送者数の累計は、７１３１７人であった（非特許文献１参照）。熱中症の診療や熱中症のリスク軽減のために、深部体温の測定が有効であるといわれている（非特許文献２参照）。
【0003】
深部体温を監視するためには、直腸温、膀胱温、食道温などを測定する必要があり、日常生活のなかでこれらの測定を実施することは難しい。そこで、深部体温を推定する方法として、測定対象者の心拍数、雰囲気の気温から深部温度を簡易的に推定する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【0004】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、深部体温の推定精度が低いという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０２０－６５８２３号公報
【非特許文献】
【0006】
【文献】“２０１９年（５月から９月）の熱中症による救急搬送状況”，総務省，［２０２０年３月３１日検索］，＜https://www.fdma.go.jp/disaster/heatstroke/items/heatstroke_geppou_2019.pdf＞
【文献】“熱中症診療ガイドライン ２０１５”，一般社団法人日本救急医学会，２０１５年，［２０１９年３月３１日検索］，＜https://www.mhlw.go.jp/file/06-Seisakujouhou-10800000-Iseikyoku/heatstroke2015.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、測定対象者の深部体温を従来よりも高精度に推定することができる深部体温推定装置、深部体温推定方法および深部体温推定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の深部体温推定装置は、測定対象者の心拍数または脈拍数を測定するように構成された第１測定部と、前記測定対象者の近傍の温度を測定するように構成された第２測定部と、前記測定対象者の近傍の湿度を測定するように構成された第３測定部と、前記第１、第２、第３測定部の測定結果に基づいて、前記測定対象者の第１部位の深部に流入出する熱量と前記第１部位の皮膚に流入出する熱量と前記測定対象者の第２部位の深部に流入出する熱量と前記第２部位の皮膚に流入出する熱量とを算出するように構成された熱量算出部と、前記熱量に基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出するように構成された温度算出部と、第１予備計算時に前記測定対象者の第１部位と第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を初期値に設定し、前記熱量を算出するためのメッツ数を、前記第１測定部の測定結果を用いて算出する代わりに前記測定対象者の状態が安静状態のときの固定値に設定し、前記第２、第３測定部の測定結果の代わりに温度中性域に相当する温度の固定値と湿度の固定値を設定して、前記熱量算出部に前記熱量を算出させ、前記温度算出部に前記皮膚温度および深部温度を算出させるように構成された第１制御部と、第２予備計算時に前記熱量を算出するためのメッツ数を、前記第１測定部の測定結果を用いて算出する代わりに前記測定対象者の状態が安静状態のときの固定値に設定し、前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、前記第１予備計算時の前記温度算出部の算出結果を設定して、前記第２、第３測定部の測定結果に基づいて前記熱量算出部に前記熱量を算出させ、前記温度算出部に前記皮膚温度および深部温度を算出させるように構成された第２制御部と、本計算時に前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、前記第２予備計算時の前記温度算出部の算出結果を設定して、前記第１、第２、第３測定部の測定結果に基づいて前記熱量算出部に前記熱量を算出させ、前記温度算出部に前記皮膚温度および深部温度を算出させるように構成された第３制御部とを備え、前記第１部位は前記測定対象者の体幹部で、前記第２部位は前記測定対象者の四肢部、または前記第１部位は前記測定対象者の上半身で、前記第２部位は前記測定対象者の下半身であることを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の深部体温推定装置の１構成例において、前記熱量算出部は、前記第１、第２予備計算時に前記測定対象者が安静状態という設定の基に前記測定対象者の運動による前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの発熱量を算出し、前記本計算時に前記第１測定部の測定結果に基づいて前記発熱量を算出するように構成された発熱量算出部と、前記第１予備計算時に前記温度中性域に相当する温度と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度とに基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける皮膚と外気間の第１熱交換量を算出し、前記第２予備計算時と前記本計算時に前記第２測定部の測定結果と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度とに基づいて、前記第１熱交換量を算出するように構成された第１熱交換量算出部と、前記第１、第２予備計算時に前記測定対象者が安静状態という設定と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける深部と皮膚間の第２熱交換量を算出し、前記本計算時に前記第１測定部の測定結果と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記第２熱交換量を算出するように構成された第２熱交換量算出部と、前記第１、第２予備計算時と前記本計算時に前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の深部における前記第１部位と前記第２部位間の第３熱交換量を算出するように構成された第３熱交換量算出部とを含むことを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の深部体温推定装置の１構成例において、前記第１熱交換量算出部は、前記測定対象者の皮膚が衣服で覆われている割合を考慮して、前記第１熱交換量を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の深部体温推定装置の１構成例において、前記熱量算出部は、前記第１予備計算時に前記温度中性域に相当する温度の固定値と湿度の固定値と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける皮膚蒸散量を算出し、前記第２予備計算時と前記本計算時に前記第２、第３測定部の測定結果と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記皮膚蒸散量を算出するように構成された皮膚蒸散量算出部をさらに含むことを特徴とするものである。
また、本発明の深部体温推定装置の１構成例において、前記熱量算出部は、外気と前記測定対象者の深部間の第４熱交換量を設定するように構成された第４熱交換量設定部と、前記第１、第２予備計算時と前記本計算時に前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の第１部位皮膚層の代謝量と第１部位深部層の代謝量と第２部位皮膚層の代謝量と第２部位深部層の代謝量を算出するように構成された代謝量算出部とをさらに含むことを特徴とするものである。
また、本発明の深部体温推定装置の１構成例において、前記熱量算出部は、前記第１予備計算時に前記温度中性域に相当する温度の固定値と湿度の固定値と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける皮膚蒸散量を算出し、前記第２予備計算時と前記本計算時に前記第２、第３測定部の測定結果と前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記皮膚蒸散量を算出するように構成された皮膚蒸散量算出部をさらに含むことを特徴とするものである。
また、本発明の深部体温推定装置の１構成例において、前記熱量算出部は、外気と前記測定対象者の深部間の第４熱交換量を設定するように構成された第４熱交換量設定部と、前記第１、第２予備計算時と前記本計算時に前記温度算出部によって直前に算出された皮膚温度と深部温度とに基づいて、前記測定対象者の第１部位皮膚層の代謝量と第１部位深部層の代謝量と第２部位皮膚層の代謝量と第２部位深部層の代謝量を算出するように構成された代謝量算出部とをさらに含むことを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の深部体温推定装置の１構成例において、前記温度算出部は、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位の発熱量Ｑ１，Ｕ，Ｑ１，Ｌ、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける皮膚と外気間の第１熱交換量Ｑ３，Ｕ，Ｑ３，Ｌ、 前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける深部と皮膚間の第２熱交換量Ｑ６，Ｕ，Ｑ６，Ｌ、前記測定対象者の深部における前記第１部位と前記第２部位間の第３熱交換量Ｑ７、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれにおける皮膚蒸散量Ｑ４，Ｕ，Ｑ４，Ｌ、外気と前記測定対象者の深部間の第４熱交換量Ｑ５、前記測定対象者の第１部位皮膚層の代謝量Ｑ２，ＵＳ、第１部位深部層の代謝量Ｑ２，ＵＣ、第２部位皮膚層の代謝量Ｑ２，ＬＳ、第２部位深部層の代謝量Ｑ２，ＬＣ、前記測定対象者の第１部位皮膚層の熱容量ＷＣＵＳ、第１部位深部層の熱容量ＷＣＵＣ、第２部位皮膚層の熱容量ＷＣＬＳ、第２部位深部層の熱容量ＷＣＬＣ、直前に算出した第１部位皮膚層の温度の推定値ＴＵＳ［ｔ］、第１部位深部層の温度の推定値ＴＵＣ［ｔ］、第２部位皮膚層の温度の推定値ＴＬＳ［ｔ］、第２部位深部層の温度の推定値ＴＬＣ［ｔ］に基づいて、時刻（ｔ＋Δｔ）における第１部位皮膚層の温度の推定値ＴＵＳ［ｔ＋Δｔ］、第１部位深部層の温度の推定値ＴＵＣ［ｔ＋Δｔ］、第２部位皮膚層の温度の推定値ＴＬＳ［ｔ＋Δｔ］、第２部位深部層の温度の推定値ＴＬＣ［ｔ＋Δｔ］を算出することを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の深部体温推定方法は、第１予備計算時に測定対象者の第１部位と第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を初期値に設定し、前記測定対象者の第１部位の深部に流入出する熱量と前記第１部位の皮膚に流入出する熱量と前記測定対象者の第２部位の深部に流入出する熱量と前記第２部位の皮膚に流入出する熱量とを算出するためのメッツ数を前記測定対象者の状態が安静状態のときの固定値に設定し、前記測定対象者の近傍の温度と近傍の湿度として温度中性域に相当する温度の固定値と湿度の固定値を設定して、前記熱量を算出する第１ステップと、前記第１予備計算時に前記第１ステップで算出した熱量に基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出する第２ステップと、第２予備計算時に前記測定対象者の近傍の温度を測定する第３ステップと、前記第２予備計算時に前記測定対象者の近傍の湿度を測定する第４ステップと、前記第２予備計算時に前記熱量を算出するためのメッツ数を前記測定対象者の状態が安静状態のときの固定値に設定し、前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、前記第２ステップの算出結果を設定して、前記第３、第４ステップの測定結果に基づいて前記熱量を算出する第５ステップと、前記第２予備計算時に前記第５ステップで算出した熱量に基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出する第６ステップと、本計算時に前記測定対象者の心拍数または脈拍数を測定する第７ステップと、前記本計算時に前記測定対象者の近傍の温度を測定する第８ステップと、前記本計算時に前記測定対象者の近傍の湿度を測定する第９ステップと、前記本計算時に前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、前記第６ステップの算出結果を設定して、前記第７、第８、第９ステップの測定結果に基づいて前記熱量を算出する第１０ステップと、前記本計算時に前記第１０ステップで算出した熱量に基づいて、前記測定対象者の前記第１部位と前記第２部位のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出する第１１ステップとを含み、前記第１部位は前記測定対象者の体幹部で、前記第２部位は前記測定対象者の四肢部、または前記第１部位は前記測定対象者の上半身で、前記第２部位は前記測定対象者の下半身であることを特徴とするものである。
また、本発明の深部体温推定プログラムは、前記の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
また、本発明の深部体温推定プログラムは、前記の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、測定対象者の心拍数と測定対象者近傍の温度だけでなく、測定対象者近傍の湿度を測定して、測定対象者の第１部位と第２部位の深部と皮膚とに流入出する熱量を算出し、算出した熱量から測定対象者の深部体温を推定するので、従来よりも高精度に深部体温を推定することができる。また、本発明では、本計算に先立って第１、第２予備計算を行うことにより、測定対象者の第１部位と第２部位のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施例に係る深部体温推定装置の構成を示すブロック図である。深部体温推定装置は、第１測定部１と、第２測定部２と、第３測定部３と、発熱量算出部４と、代謝量算出部５と、熱伝達・熱放射量算出部６（第１熱交換量算出部）と、皮膚蒸散量算出部７と、呼気蒸散量設定部８（第４熱交換量設定部）と、熱交換量算出部９（第２熱交換量算出部）と、熱交換量算出部１０（第３熱交換量算出部）と、温度算出部１１と、第１制御部１３と、第２制御部１４と、第３制御部１５とを備えている。
【0016】
発熱量算出部４と代謝量算出部５と熱伝達・熱放射量算出部６と皮膚蒸散量算出部７と呼気蒸散量設定部８と熱交換量算出部９と熱交換量算出部１０とは、熱量算出部１２を構成している。
【0017】
第１測定部１は、測定対象者の心拍数または脈拍数を測定する。第１測定部１は、例えば、測定対象者の心電位を計測するウエア型あるいはベルト型の心電計と、心電計が計測した心電位から心拍数を算出する算出部とから構成される。あるいは、第１測定部１は、測定対象者の脈波を計測する腕時計型あるいはイヤホン型の脈波計と、脈波計が計測した脈波から心拍数（脈拍数）を算出する算出部とから構成される。
【0018】
第２測定部２は、測定対象者近傍の温度（測定対象者の雰囲気の気温）を測定する。第２測定部２は、例えば、温度計から構成される。あるいは、第２測定部２は、外部の気象システムから測定対象者の近傍の気象データを取得するようにしてもよい。
【0019】
第３測定部３は、測定対象者近傍の湿度（測定対象者の雰囲気の湿度）を測定する。第３測定部３は、例えば、湿度計から構成される。あるいは、第３測定部３は、第２測定部２と同様に、外部の気象システムから測定対象者の近傍の気象データを取得するようにしてもよい。
【0020】
熱量算出部１２は、測定対象者の心拍数と測定対象者近傍の温度と測定対象者近傍の湿度とに基づいて、測定対象者の体幹部（第１部位）と四肢部（第２部位）の深部と皮膚とに流入出する熱量を算出する。
温度算出部１１は、熱量算出部１２によって算出された熱量に基づいて、測定対象者の体幹部と四肢部のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出する。
温度算出部１１は、熱量算出部１２によって算出された熱量に基づいて、測定対象者の体幹部と四肢部のそれぞれの皮膚温度および深部温度を算出する。
【0021】
第１制御部１３は、第１予備計算時に第１測定部１の測定結果を用いる代わりに測定対象者の状態を安静状態と設定し、第２、第３測定部２，３の測定結果の代わりに温度中性域に相当する温度の固定値と湿度の固定値を設定して、熱量算出部１２に熱量を算出させ、温度算出部１１に皮膚温度および深部温度を算出させる。
【0022】
第２制御部１４は、第２予備計算時に第１測定部１の測定結果を用いる代わりに測定対象者の状態を安静状態と設定し、体幹部と四肢部のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、第１予備計算時の温度算出部１１の算出結果を設定して、熱量算出部１２に熱量を算出させ、温度算出部１１に皮膚温度および深部温度を算出させる。
【0023】
第３制御部１５は、本計算時に体幹部と四肢部のそれぞれの皮膚温度の初期値および深部温度の初期値として、第２予備計算時の温度算出部１１の算出結果を設定して、第１、第２、第３測定部１～３の測定結果に基づいて熱量算出部１２に熱量を算出させ、温度算出部１１に皮膚温度および深部温度を算出させる。
【0024】
［深部体温推定方法：時間ステップごとの深部体温変化の計算方法］
本発明は、図２に示すように、測定対象者の身体が体幹部Ｕと四肢部Ｌの２部位で構成され、体幹部Ｕと四肢部Ｌの２部位がそれぞれ深部層Ｃと皮膚層Ｓの２層を有するものとみなす。すなわち、測定対象者の身体は、体幹部深部層ＵＣと、体幹部皮膚層ＵＳと、四肢部深部層ＬＣと、四肢部皮膚層ＬＳとからなる。本発明は、取得する温湿度と心拍数情報とを基に、測定対象者の各部・各層に流入出する、時々刻々と変化する熱量を算出し、熱量の変化から、測定対象者の各部位・各層の温度変化を推定する。
本発明は、図２に示すように、測定対象者の身体が体幹部Ｕと四肢部Ｌの２部位で構成され、体幹部Ｕと四肢部Ｌの２部位がそれぞれ深部層Ｃと皮膚層Ｓの２層を有するものとみなす。すなわち、測定対象者の身体は、体幹部深部層ＵＣと、体幹部皮膚層ＵＳと、四肢部深部層ＬＣと、四肢部皮膚層ＬＳとからなる。本発明は、取得する温湿度と心拍数情報とを基に、測定対象者の各部・各層に流入出する、時々刻々と変化する熱量を算出し、熱量の変化から、測定対象者の各部位・各層の温度変化を推定する。
【0025】
本実施例では、センサデータを取得する時間ステップごとの深部体温変化の計算方法を説明する。本実施例では、上述のとおり、測定対象者の身体を体幹部と四肢部の２部位で構成されるものとみなした場合の計算例を記載しているが、体幹部を上半身に置き替え、四肢部を下半身に置き替えてもよい。つまり、測定対象者の身体を第１部位と第２部位の任意の２部位で構成されるものとしてよい。
【0026】
式（１）～式（４）に、それぞれ測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの温度変化、体幹部深部層ＵＣの温度変化、四肢部皮膚層ＬＳの温度変化、四肢部深部層ＬＣの温度変化を推定する式の例を示す。ＴUS［ｔ］は時刻ｔにおける体幹部皮膚層ＵＳの温度［℃］、ＴUC［ｔ］は時刻ｔにおける体幹部深部層ＵＣの温度［℃］、ＴLS［ｔ］は時刻ｔにおける四肢部皮膚層ＬＳの温度［℃］、ＴLC［ｔ］は時刻ｔにおける四肢部深部層ＬＣの温度［℃］である。
【0027】
【数1】
【0028】
【数2】
【0029】
【数3】
【0030】
【数4】
【0031】
Ｑ1,Uは測定対象者の運動による体幹部Ｕの発熱量［Ｗ］、Ｑ1,Lは運動による四肢部Ｌの発熱量［Ｗ］である。Ｑ2,USは測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの代謝量［Ｗ］、Ｑ2,UCは体幹部深部層ＵＣの代謝量［Ｗ］、Ｑ2,LSは四肢部皮膚層ＬＳの代謝量［Ｗ］、Ｑ2,LCは四肢部深部層ＬＣの代謝量［Ｗ］である。Ｑ3,U（第１熱交換量）は測定対象者の体幹部Ｕにおける皮膚と外気間の熱伝達・熱放射量［Ｗ］、Ｑ3,L（第１熱交換量）は四肢部Ｌにおける皮膚と外気間の熱伝達・熱放射量［Ｗ］である。
【0032】
Ｑ4,Uは測定対象者の体幹部Ｕにおける皮膚蒸散量、Ｑ4,Lは四肢部Ｌにおける皮膚蒸散量である。Ｑ5（第４熱交換量）は測定対象者の呼気蒸散量［Ｗ］である。Ｑ6,U（第２熱交換量）は測定対象者の体幹部Ｕにおける深部と皮膚間の熱交換量［Ｗ］、Ｑ6,L（第２熱交換量）は四肢部Ｌにおける深部と皮膚間の熱交換量［Ｗ］である。Ｑ7（第３熱交換量）は測定対象者の深部における体幹と四肢間の熱交換量［Ｗ］である。
【0033】
ＷＣUSは測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの熱容量［Ｊ／℃］、ＷＣUCは体幹部深部層ＵＣの熱容量［Ｊ／℃］、ＷＣLSは四肢部皮膚層ＬＳの熱容量［Ｊ／℃］、ＷＣLCは四肢部深部層ＬＣの熱容量［Ｊ／℃］である。Δｔは計算ステップ時間であり、例えば１［ｓ］以下とする。
また、時刻ｔ＋Δｔにおける平均皮膚温Ｔsk［ｔ＋Δｔ］、深部体温Ｔ［ｔ＋Δｔ］は式（５）、式（６）のようになる。
また、時刻ｔ＋Δｔにおける平均皮膚温Ｔsk［ｔ＋Δｔ］、深部体温Ｔ［ｔ＋Δｔ］は式（５）、式（６）のようになる。
【0034】
【数5】
【0035】
【数6】
【0036】
ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＵＳは測定対象者の体表面全体に対する体幹部Ｕの表面積の割合［％］、ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＬＳは体表面全体に対する四肢部Ｌの表面積の割合［％］である。熱容量ＷＣUS，ＷＣUC，ＷＣLS，ＷＣLC、割合ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＵＳ，ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＬＳは、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。
【0037】
本実施例の深部体温推定装置の動作には、本計算と、本計算に先立って行われる予備計算とがあるが、まず基本となる本計算について説明する。図３は本実施例の深部体温推定装置の本計算のときの動作を説明するフローチャートである。
【0038】
第１測定部１は、測定対象者の心拍数を測定する（図３ステップＳ１００）。第２測定部２は、測定対象者近傍の温度（測定対象者の雰囲気の気温）を測定する（図３ステップＳ１０１）。第３測定部３は、測定対象者近傍の湿度（測定対象者の雰囲気の湿度）を測定する（図３ステップＳ１０２）。
【0039】
［運動による発熱量Ｑ1の算出］
次に、発熱量算出部４は、第１測定部１によって測定された心拍数に基づいて、測定対象者の運動による体幹部Ｕの深部層における発熱量Ｑ1,U［Ｗ］、運動による四肢部Ｌの深部層における発熱量Ｑ1,L［Ｗ］をそれぞれ式（７）、式（８）のように算出する（図３ステップＳ１０３）。
次に、発熱量算出部４は、第１測定部１によって測定された心拍数に基づいて、測定対象者の運動による体幹部Ｕの深部層における発熱量Ｑ1,U［Ｗ］、運動による四肢部Ｌの深部層における発熱量Ｑ1,L［Ｗ］をそれぞれ式（７）、式（８）のように算出する（図３ステップＳ１０３）。
【0040】
【数7】
【0041】
【数8】
【0042】
式（７）、式（８）は、文献「“健康づくりのための運動指針２００６ ～生活習慣病予防のために～”，厚生労働省，２００６年，＜https://www.mhlw.go.jp/shingi/2006/07/dl/s0719-3c.pdf＞」に開示されている。ｗｅｉｇｈｔは測定対象者の重量［ｋｇ］、ｅｘ＿ｃｏｎｆ＿Ｕは測定対象者の全身に対する体幹部Ｕの筋肉量の割合［％］、ｅｘ＿ｃｏｎｆ＿Ｌは全身に対する四肢部Ｌの筋肉量の割合［％］である。重量ｗｅｉｇｈｔ、割合ｅｘ＿ｃｏｎｆ＿Ｕ，ｅｘ＿ｃｏｎｆ＿Ｌは、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。
【0043】
また、ＭＥＴｓ［ｔ］はメッツ数を表している。発熱量算出部４は、第１測定部１が取得した時刻ｔにおける心拍数ＨＲ［ｔ］［ｂｐｍ］、安静時心拍数ＨＲrest、最大心拍数ＨＲmaxを用いて、式（９）または式（１０）のいずれか一方の式によりＭＥＴｓ［ｔ］を算出すればよい。
【0044】
【数9】
【0045】
【数10】
【0046】
式（１０）は、文献「J.R.Wicks，et al.，“HR Index-A Simple Method for the Prediction of Oxygen Uptake”，Medicine and Science in Sports and Exercise，2011」に開示されている。
安静時心拍数ＨＲrest、最大心拍数ＨＲmaxは、それぞれ過去の測定で得られた既知の値として、実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。また、式（７）、式（８）で用いるＭＥＴｓ［ｔ］に関しては、瞬時値だけでなく、時間平均値（例えば、６分間の平均値）を用いてもよい。
安静時心拍数ＨＲrest、最大心拍数ＨＲmaxは、それぞれ過去の測定で得られた既知の値として、実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。また、式（７）、式（８）で用いるＭＥＴｓ［ｔ］に関しては、瞬時値だけでなく、時間平均値（例えば、６分間の平均値）を用いてもよい。
【0047】
［代謝量Ｑ2の算出］
次に、代謝量算出部５は、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける測定対象者の平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と深部体温の推定値Ｔ［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの代謝量Ｑ2,US［Ｗ］、体幹部深部層ＵＣの代謝量Ｑ2,UC［Ｗ］、四肢部皮膚層ＬＳの代謝量Ｑ2,LS［Ｗ］、四肢部深部層ＬＣの代謝量Ｑ2,LC［Ｗ］をそれぞれ式（１１）～式（１４）のように算出する（図３ステップＳ１０４）。
次に、代謝量算出部５は、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける測定対象者の平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と深部体温の推定値Ｔ［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの代謝量Ｑ2,US［Ｗ］、体幹部深部層ＵＣの代謝量Ｑ2,UC［Ｗ］、四肢部皮膚層ＬＳの代謝量Ｑ2,LS［Ｗ］、四肢部深部層ＬＣの代謝量Ｑ2,LC［Ｗ］をそれぞれ式（１１）～式（１４）のように算出する（図３ステップＳ１０４）。
【0048】
【数11】
【0049】
【数12】
【0050】
【数13】
【0051】
【数14】
【0052】
式（１１）～式（１４）は、文献「Ronald J Spiegel，“A Review of Numerical Models for Predicting the Energy Deposition and Resultant Thermal Response of Humans Exposed to Electromagnetic Fields”，IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques，Volume32，Issue8，1984」に開示されている。Ａskinは代謝に関する定数、ｖｏｌｕｍｅ＿ＵＳは測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの体積［ｍ3］、ｖｏｌｕｍｅ＿ＬＳは四肢部皮膚層ＬＳの体積［ｍ3］、ｗｅｉｇｈｔ＿Ｕは測定対象者の体幹部Ｕの重量［ｋｇ］、ｗｅｉｇｈｔ＿Ｌは四肢部Ｌの重量［ｋｇ］である。定数Ａskin、体積ｖｏｌｕｍｅ＿ＵＳ，ｖｏｌｕｍｅ＿ＬＳ、重量ｗｅｉｇｈｔ＿Ｕ，ｗｅｉｇｈｔ＿Ｌは、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。
【0053】
Ｔsk0は測定対象者の発汗が始まる平均皮膚温の基準温度、Ｔ0は発汗が始まる深部体温の基準温度である。後述のように、平均皮膚温の初期値Ｔsk［０］、深部体温の初期値Ｔ［０］、体幹部皮膚層ＵＳの温度の初期値ＴUS［０］、体幹部深部層ＵＣの温度の初期値ＴUC［０］、四肢部皮膚層ＬＳの温度の初期値ＴLS［０］、四肢部深部層ＬＣの温度の初期値ＴLC［０］は、第１制御部１３、第２制御部１４、第３制御部１５によって設定される。時刻ｔ＝０の初回の算出では、Ｔsk［ｔ］＝Ｔsk［０］、Ｔ［ｔ］＝Ｔ［０］、ＴUS［ｔ］＝ＴUS［０］、ＴUC［ｔ］＝ＴUC［０］、ＴLS［ｔ］＝ＴLS［０］、ＴLC［ｔ］＝ＴLC［０］である。
【0054】
また、代謝量算出部５は、式（１２）、式（１４）のＭを式（１５）のように算出する。
【0055】
【数15】
【0056】
式（１５）は、文献「AA Ganpule，et al.，“Interindividual variability in sleeping metabolic rate in Japanese subjects”，European Journal of Clinical Nutrition，volume 61，2007」に開示されている。ｗｅｉｇｈｔ＿Ｃは測定対象者の深部の重量［ｋｇ］、ｈｅｉｇｈｔは測定対象者の身長［ｃｍ］、ａｇｅは測定対象者の年齢である。ｓｅｘｃｏｅｆは測定対象者が男性の場合に０．５４７３、測定対象者が女性の場合に０．５４７３×２となる定数である。ａｃｔｉｖｉｔｙ＿ｌｅｖｅｌは身体活動レベル、Ａcoefは代謝調整用のパラメータである。重量ｗｅｉｇｈｔ＿Ｃ、身長ｈｅｉｇｈｔ、年齢ａｇｅ、定数ｓｅｘｃｏｅｆ、ａｃｔｉｖｉｔｙ＿ｌｅｖｅｌ、パラメータＡcoefは、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。
【0057】
ａｃｔｉｖｉｔｙ＿ｌｅｖｅｌの設定例としては、測定対象者の生活の大部分が座位で、静的な活動が中心の場合は１．５程度とすればよい。測定対象者が座位中心の仕事をしているが、職場内での移動や立位での作業、接客等を含む場合、あるいは通勤、買物、家事、軽いスポーツ等のいずれかを含む場合は、ａｃｔｉｖｉｔｙ＿ｌｅｖｅｌを１．７５程度とすればよい。測定対象者が移動や立位の多い仕事への従事者である場合、あるいはスポーツなど余暇における活発な運動習慣を持っている場合は、ａｃｔｉｖｉｔｙ＿ｌｅｖｅｌを２．０程度とすればよい。このように、測定対象者の運動状況に応じてａｃｔｉｖｉｔｙ＿ｌｅｖｅｌを適宜設定すればよい。
【0058】
［皮膚と外気間の熱伝達・熱放射量Ｑ3の算出］
次に、熱伝達・熱放射量算出部６は、第２測定部２によって測定された測定対象者近傍の温度Ｔa［ｔ］［℃］と、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける時刻ｔにおける測定対象者の平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と体幹部皮膚層ＵＳの温度の推定値ＴUS［ｔ］［℃］と四肢部皮膚層ＬＳの温度の推定値ＴLS［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の体幹部Ｕにおける皮膚と外気間の熱伝達・熱放射量Ｑ3,U［Ｗ］、四肢部Ｌにおける皮膚と外気間の熱伝達・熱放射量Ｑ3,L［Ｗ］を算出する（図３ステップＳ１０５）。第２測定部２が測定対象者の衣服外の気温Ｔa［ｔ］［℃］を測定する場合、熱伝達・熱放射量Ｑ3,U，Ｑ3,Lは式（１６）、式（１７）のようになる。
次に、熱伝達・熱放射量算出部６は、第２測定部２によって測定された測定対象者近傍の温度Ｔa［ｔ］［℃］と、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける時刻ｔにおける測定対象者の平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と体幹部皮膚層ＵＳの温度の推定値ＴUS［ｔ］［℃］と四肢部皮膚層ＬＳの温度の推定値ＴLS［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の体幹部Ｕにおける皮膚と外気間の熱伝達・熱放射量Ｑ3,U［Ｗ］、四肢部Ｌにおける皮膚と外気間の熱伝達・熱放射量Ｑ3,L［Ｗ］を算出する（図３ステップＳ１０５）。第２測定部２が測定対象者の衣服外の気温Ｔa［ｔ］［℃］を測定する場合、熱伝達・熱放射量Ｑ3,U，Ｑ3,Lは式（１６）、式（１７）のようになる。
【0059】
【数16】
【0060】
【数17】
【0061】
割合ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＵＳ，ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＬＳについては上記のとおりである。ｆｃｌ＿ＵＳは体幹部Ｕの衣服による伝熱効率を表す定数、ｆｃｌ＿ＬＳは四肢部Ｌの衣服による伝熱効率を表す定数、ｃｏｖｅｒａｇｅは四肢部Ｌを衣服が覆う割合［％］である。割合ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＵＳ，ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＬＳ、定数ｆｃｌ＿ＵＳ，ｆｃｌ＿ＬＳ、割合ｃｏｖｅｒａｇｅは、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよい。定数ｆｃｌ＿ＵＳ，ｆｃｌ＿ＬＳ、割合ｃｏｖｅｒａｇｅについては、測定対象者の服装に応じて適宜設定すればよい。
【0062】
ＨＳは測定対象者の空気との熱交換係数［Ｗ／℃］である。熱伝達・熱放射量算出部６は、熱交換係数ＨＳ［Ｗ／℃］を式（１８）により算出する。
【0063】
【数18】
【0064】
ｓｆは測定対象者の体表面積［ｍ2］である。熱伝達・熱放射量算出部６は、体表面積ｓｆ［ｍ2］を測定対象者の重量ｗｅｉｇｈｔ［ｋｇ］と身長ｈｅｉｇｈｔ［ｍ］とから算出することができる。体表面積ｓｆ［ｍ2］の算出式としては、ＤｕＢｏｉｓの式や藤本の式等の推定式がある。
【0065】
Ｈcmは対流熱伝達係数［Ｗ／℃／ｍ2］、Ｈrは放射熱伝達係数［Ｗ／℃／ｍ2］である。熱伝達・熱放射量算出部６は、対流熱伝達係数Ｈcm［Ｗ／℃／ｍ2］、放射熱伝達係数Ｈr［Ｗ／℃／ｍ2］を、それぞれ式（１９）、式（２０）により算出する。
【0066】
【数19】
【0067】
【数20】
【0068】
式（１９）、式（２０）は、文献「D.Fiala，et al.，“A computer model of human thermoregulation for a wide range of environmental conditions：the passive system”，Journal of Applied Physiology，1985」に開示されている。Ｖairは風速［ｍ／ｓ］である。熱伝達・熱放射量算出部６は、風速Ｖair［ｍ／ｓ］として、風速計等で測定された実測値を用いてもよいし、文献等で開示されている衣服内の風速の既知の値を用いてもよい。
【0069】
熱伝達・熱放射量算出部６は、第２測定部２が測定対象者の衣服内の温度Ｔa［ｔ］［℃］を測定する場合、熱伝達・熱放射量Ｑ3,U，Ｑ3,Lを式（２１）、式（２２）により算出する。
【0070】
【数21】
【0071】
【数22】
【0072】
［皮膚蒸散量Ｑ4の算出］
次に、皮膚蒸散量算出部７は、第２測定部２によって測定された測定対象者近傍の温度Ｔa［ｔ］［℃］と、第３測定部３によって測定された測定対象者近傍の相対湿度ｈｕｍｉｄｉｔｙ［ｔ］［％］と、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と深部体温の推定値Ｔ［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の体幹部Ｕにおける皮膚蒸散量Ｑ4,U［Ｗ］、四肢部Ｌにおける皮膚蒸散量Ｑ4,L［Ｗ］をそれぞれ式（２３）、式（２４）により算出する（図３ステップＳ１０６）。
次に、皮膚蒸散量算出部７は、第２測定部２によって測定された測定対象者近傍の温度Ｔa［ｔ］［℃］と、第３測定部３によって測定された測定対象者近傍の相対湿度ｈｕｍｉｄｉｔｙ［ｔ］［％］と、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と深部体温の推定値Ｔ［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の体幹部Ｕにおける皮膚蒸散量Ｑ4,U［Ｗ］、四肢部Ｌにおける皮膚蒸散量Ｑ4,L［Ｗ］をそれぞれ式（２３）、式（２４）により算出する（図３ステップＳ１０６）。
【0073】
【数23】
【0074】
【数24】
【0075】
ｓｗ＿ｃｏｎｆ＿ＵＳは測定対象者の体表面全体に対する体幹部Ｕの発汗量の割合［％］、ｓｗ＿ｃｏｎｆ＿ＬＳは体表面全体に対する四肢部Ｌの発汗量の割合［％］である。割合ｓｗ＿ｃｏｎｆ＿ＵＳ，ｓｗ＿ｃｏｎｆ＿ＬＳは、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。ｓｗは全身の皮膚蒸散量［Ｗ］である。皮膚蒸散量算出部７は、皮膚蒸散量ｓｗ［Ｗ］を式（２５）により算出することができる。
【0076】
【数25】
【0077】
ｍｉｎ（Ｅ，Ｅmax）はＥとＥmaxのうちいずれか小さい方を採用することを意味する。Ｅは、測定対象者の皮膚における不感蒸散と有感蒸散の和［Ｗ］である。皮膚蒸散量算出部７は、不感蒸散と有感蒸散の和Ｅ［Ｗ］を式（２６）により算出することができる。
【0078】
【数26】
【0079】
ＰＩは測定対象者の皮膚における不感蒸散［Ｗ］、Ｑevは水の蒸発熱［Ｊ／ｇ］である。不感蒸散ＰＩ［Ｗ］、蒸発熱Ｑev［Ｊ／ｇ］は、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。ｓｗｒａｔｅは有感蒸散［ｇ／ｍｉｎ］である。皮膚蒸散量算出部７は、有感蒸散ｓｗｒａｔｅ［ｇ／ｍｉｎ］を式（２７）により算出することができる。
【0080】
【数27】
【0081】
式（２７）は、文献「D.Fiala，et al.，“Computer prediction of human thermoregulatory and temperature responses to a wide range of environmental conditions”，International Journal of Biometeorology，volume 45，2001」に開示されている。ａｉｊ，ｂｉｊ（ｉ＝１，２，ｊ＝０，１）は、発汗係数である。発汗係数ａｉｊ，ｂｉｊは、それぞれ既知の値であり、測定対象者の汗のかき易さに応じて実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。具体的には、ｌｏｗ（汗をかき難い）、ｎｏｒｍａｌ（普通）、ｈｉｇｈ（汗をかき易い）の３水準に応じて、式（２８）に示すように発汗係数ａｉｊ，ｂｉｊを設定すればよい。
【0082】
【数28】
【0083】
一方、Ｅmaxは最大蒸発熱［Ｗ］である。皮膚蒸散量算出部７は、第２測定部２が測定対象者の衣服外の気温Ｔa［ｔ］［℃］を測定し、第３測定部３が測定対象者の衣服外の相対湿度ｈｕｍｉｄｉｔｙ［ｔ］［％］を測定する場合、最大蒸発熱Ｅmax［Ｗ］を式（２９）により算出することができる。
【0084】
【数29】
【0085】
また、皮膚蒸散量算出部７は、第２測定部２が測定対象者の衣服内の温度Ｔa［ｔ］［℃］を測定し、第３測定部３が測定対象者の衣服内の相対湿度ｈｕｍｉｄｉｔｙ［ｔ］［％］を測定する場合、最大蒸発熱Ｅmax［Ｗ］を式（３０）により算出することができる。
【0086】
【数30】
【0087】
割合ｓｗ＿ｃｏｎｆ＿ＵＳ，ｓｗ＿ｃｏｎｆ＿ＬＳ，ｃｏｖｅｒａｇｅについては上記のとおりである。ｆｐｃｌ＿ＵＳは測定対象者の体幹部Ｕにおける衣服による伝熱効率を表す定数、ｆｐｃｌ＿ＬＳは四肢部Ｌにおける衣服による伝熱効率を表す定数、Ｅmax＿coefは最大蒸発熱に関する定数である。定数ｆｐｃｌ＿ＵＳ，ｆｐｃｌ＿ＬＳ，Ｅmax＿coefは、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、計算の実施において適宜設定すればよい。
【0088】
Ｈcは空気の風速に依存した対流による熱移動［Ｗ・ｍ2／℃］である。皮膚蒸散量算出部７は、熱移動Ｈc［Ｗ・ｍ2／℃］を式（３１）により算出することができる。
【0089】
【数31】
【0090】
式（２９）～式（３１）は、文献「I.Laakso,et al.，“Dominant factors affecting temperature rise in simulations of human thermoregulation during RF exposure”，Physics in Medicine and Biology，Volume 56，2011」に開示されている。Ｐsは測定対象者の皮膚層での飽和水蒸気圧［ｋＰａ］である。皮膚蒸散量算出部７は、飽和水蒸気圧Ｐs［ｋＰａ］を式（３２）により算出することができる。
【0091】
【数32】
【0092】
Ｐaは湿度を計測している雰囲気中での飽和水蒸気圧［ｋＰａ］である。皮膚蒸散量算出部７は、飽和水蒸気圧Ｐa［ｋＰａ］を式（３３）により算出することができる。
【0093】
【数33】
【0094】
［呼気蒸散量Ｑ5の決定］
次に、呼気蒸散量設定部８は、測定対象者の呼気による蒸散量Ｑ5［Ｗ］を式（３４）のように設定する（図３ステップＳ１０７）。呼気蒸散量Ｑ5［Ｗ］は、外気と測定対象者の深部間の熱交換量に相当する。
次に、呼気蒸散量設定部８は、測定対象者の呼気による蒸散量Ｑ5［Ｗ］を式（３４）のように設定する（図３ステップＳ１０７）。呼気蒸散量Ｑ5［Ｗ］は、外気と測定対象者の深部間の熱交換量に相当する。
【0095】
【数34】
【0096】
［深部と皮膚間の熱交換量Ｑ6の算出］
次に、熱交換量算出部９は、第１測定部１によって測定された心拍数ＨＲ［ｔ］［ｂｐｍ］と、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける体幹部皮膚層ＵＳの温度の推定値ＴUS［ｔ］［℃］と体幹部深部層ＵＣの温度の推定値ＴUC［ｔ］［℃］と四肢部皮膚層ＬＳの温度の推定値ＴLS［ｔ］［℃］と四肢部深部層ＬＣの温度の推定値ＴLC［ｔ］［℃］と平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と深部体温の推定値Ｔ［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の体幹部Ｕにおける深部と皮膚間の熱交換量Ｑ6,U［Ｗ］、四肢部Ｌにおける深部と皮膚間の熱交換量Ｑ6,L［Ｗ］をそれぞれ式（３５）、式（３６）により算出する（図３ステップＳ１０８）。
次に、熱交換量算出部９は、第１測定部１によって測定された心拍数ＨＲ［ｔ］［ｂｐｍ］と、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける体幹部皮膚層ＵＳの温度の推定値ＴUS［ｔ］［℃］と体幹部深部層ＵＣの温度の推定値ＴUC［ｔ］［℃］と四肢部皮膚層ＬＳの温度の推定値ＴLS［ｔ］［℃］と四肢部深部層ＬＣの温度の推定値ＴLC［ｔ］［℃］と平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と深部体温の推定値Ｔ［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の体幹部Ｕにおける深部と皮膚間の熱交換量Ｑ6,U［Ｗ］、四肢部Ｌにおける深部と皮膚間の熱交換量Ｑ6,L［Ｗ］をそれぞれ式（３５）、式（３６）により算出する（図３ステップＳ１０８）。
【0097】
【数35】
【0098】
【数36】
【0099】
割合ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＵＳ，ｓｆ＿ｃｏｎｆ＿ＬＳについては上記のとおりである。ｈｘは測定対象者の皮膚と深部間の熱交換係数である。熱交換量算出部９は、熱交換係数ｈｘを式（３７）により算出することができる。
【0100】
【数37】
【0101】
ＭＥＴｓ［ｔ］については上記のとおりである。ａ，ｂ，ｅ，ｈｘ０，ｈｘ１，ｈｘ＿ｍａｘは熱交換係数に関わるパラメータである。パラメータａ，ｂ，ｅ，ｈｘ０，ｈｘ１，ｈｘ＿ｍａｘは、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、実験を通じて適宜設定すればよい。
【0102】
［体幹部と四肢部間の熱交換量Ｑ7の算出］
次に、熱交換量算出部１０は、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける体幹部深部層ＵＣの温度の推定値ＴUC［ｔ］［℃］と四肢部深部層ＬＣの温度ＴLC［ｔ］［℃］と平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と深部体温の推定値Ｔ［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の深部における体幹部Ｕと四肢部Ｌ間の熱交換量Ｑ7［Ｗ］を式（３８）により算出する（図３ステップＳ１０９）。
次に、熱交換量算出部１０は、温度算出部１１がΔｔ前に算出した、時刻ｔにおける体幹部深部層ＵＣの温度の推定値ＴUC［ｔ］［℃］と四肢部深部層ＬＣの温度ＴLC［ｔ］［℃］と平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ］［℃］と深部体温の推定値Ｔ［ｔ］［℃］とに基づいて、測定対象者の深部における体幹部Ｕと四肢部Ｌ間の熱交換量Ｑ7［Ｗ］を式（３８）により算出する（図３ステップＳ１０９）。
【0103】
【数38】
【0104】
ｈｃｃは測定対象者の深部における体幹部Ｕと四肢部Ｌの熱交換係数である。熱交換量算出部１０は、熱交換係数ｈｃｃを式（３９）により算出することができる。
【0105】
【数39】
【0106】
ｆ，ｈｃｃ０は熱交換係数に関わるパラメータである。パラメータｆ，ｈｃｃ０は、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、実験を通じて適宜設定すればよい。ｈｃｃ＿Ｔは熱交換係数ｈｃｃの温度寄与分、ｈｃｃ＿Ｍは熱交換係数ｈｃｃのＭＥＴｓ寄与分である。熱交換量算出部１０は、熱交換係数ｈｃｃの温度寄与分ｈｃｃ＿Ｔを式（４０）により算出することができる。
【0107】
【数40】
【0108】
ｈｃｃ＿Ｔｍａｘはｈｃｃ＿Ｔの規定の上限値である。また、熱交換量算出部１０は、熱交換係数ｈｃｃのＭＥＴｓ寄与分ｈｃｃ＿Ｍを式（４１）により算出することができる。
【0109】
【数41】
【0110】
ｈｃｃ＿Ｍｍａｘはｈｃｃ＿Ｍの規定の上限値である。ｈｃｃ１は熱交換係数に関わるパラメータである。上限値ｈｃｃ＿Ｔｍａｘ，ｈｃｃ＿Ｍｍａｘ、パラメータｈｃｃ１は、それぞれ既知の値であり、実際に即した値を用いればよく、実験を通じて適宜設定すればよい。ａｖｅＭＥＴｓ［ｔ］は、メッツ数の時間平均値（例えば、６分間の平均値）である。パラメータａ，ｂについては上記のとおりである。
【0111】
こうして、発熱量算出部４と代謝量算出部５と熱伝達・熱放射量算出部６と皮膚蒸散量算出部７と呼気蒸散量設定部８と熱交換量算出部９と熱交換量算出部１０とにより、各熱量Ｑ1,U，Ｑ1,L，Ｑ2,US，Ｑ2,UC，Ｑ2,LS，Ｑ2,LC，Ｑ3,U，Ｑ3,L，Ｑ4,U，Ｑ4,L，Ｑ5，Ｑ6,U，Ｑ6,L，Ｑ7を算出することができる。
【0112】
温度算出部１１は、時刻ｔにおける測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの温度の推定値ＴUS［ｔ］［℃］と、体幹部皮膚層ＵＳの代謝量Ｑ2,US［Ｗ］と、体幹部Ｕにおける皮膚と外気間の熱伝達・熱放射量Ｑ3,U［Ｗ］と、体幹部Ｕにおける皮膚蒸散量Ｑ4,U［Ｗ］と、体幹部Ｕにおける深部と皮膚間の熱交換量Ｑ6,U［Ｗ］とに基づいて、Δｔ後の体幹部皮膚層ＵＳの温度の推定値ＴUS［ｔ＋Δｔ］［℃］を式（１）により算出する（図３ステップＳ１１０）。
【0113】
温度算出部１１は、時刻ｔにおける測定対象者の体幹部深部層ＵＣの温度の推定値ＴUC［ｔ］［℃］と、体幹部Ｕの深部層における発熱量Ｑ1,U［Ｗ］と、体幹部深部層ＵＣの代謝量Ｑ2,UC［Ｗ］と、呼気蒸散量Ｑ5［Ｗ］と、体幹部Ｕにおける深部と皮膚間の熱交換量Ｑ6,U［Ｗ］と、深部における体幹部Ｕと四肢部Ｌ間の熱交換量Ｑ7［Ｗ］とに基づいて、Δｔ後の体幹部深部層ＵＣの温度の推定値ＴUC［ｔ＋Δｔ］［℃］を式（２）により算出する（図３ステップＳ１１１）。
【0114】
温度算出部１１は、時刻ｔにおける測定対象者の四肢部皮膚層ＬＳの温度の推定値ＴLS［ｔ］［℃］と、四肢部皮膚層ＬＳの代謝量Ｑ2,LS［Ｗ］と、四肢部Ｌにおける皮膚と外気間の熱伝達・熱放射量Ｑ3,L［Ｗ］と、四肢部Ｌにおける皮膚蒸散量Ｑ4,L［Ｗ］と、四肢部Ｌにおける深部と皮膚間の熱交換量Ｑ6,L［Ｗ］とに基づいて、Δｔ後の四肢部皮膚層ＬＳの温度の推定値ＴLS［ｔ＋Δｔ］［℃］を式（３）により算出する（図３ステップＳ１１２）。
【0115】
温度算出部１１は、時刻ｔにおける測定対象者の四肢部深部層ＬＣの温度の推定値ＴLC［ｔ］［℃］と、四肢部Ｌの深部層における発熱量Ｑ1,L［Ｗ］と、四肢部深部層ＬＣの代謝量Ｑ2,LC［Ｗ］と、四肢部Ｌにおける深部と皮膚間の熱交換量Ｑ6,L［Ｗ］と、深部における体幹部Ｕと四肢部Ｌ間の熱交換量Ｑ7［Ｗ］とに基づいて、Δｔ後の四肢部深部層ＬＣの温度の推定値ＴLC［ｔ＋Δｔ］［℃］を式（４）により算出する（図３ステップＳ１１３）。
【0116】
こうして、温度の推定値ＴUS［ｔ＋Δｔ］，ＴUC［ｔ＋Δｔ］，ＴLS［ｔ＋Δｔ］，ＴLC［ｔ＋Δｔ］をそれぞれ逐次計算することができる。
そして、温度算出部１１は、Δｔ後の平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ＋Δｔ］［℃］を式（５）により算出する（図３ステップＳ１１４）。また、温度算出部１１は、Δｔ後の深部体温の推定値Ｔ［ｔ＋Δｔ］［℃］を式（６）により算出する（図３ステップＳ１１５）。
そして、温度算出部１１は、Δｔ後の平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ＋Δｔ］［℃］を式（５）により算出する（図３ステップＳ１１４）。また、温度算出部１１は、Δｔ後の深部体温の推定値Ｔ［ｔ＋Δｔ］［℃］を式（６）により算出する（図３ステップＳ１１５）。
【0117】
深部体温推定装置は、以上のステップＳ１００～Ｓ１１５の処理を周期Δｔ毎に行う。Δｔ後の次の計算では、直前の回で算出したＴUS［ｔ＋Δｔ］，ＴUC［ｔ＋Δｔ］，ＴLS［ｔ＋Δｔ］，ＴLC［ｔ＋Δｔ］，Ｔsk［ｔ＋Δｔ］，Ｔ［ｔ＋Δｔ］を、それぞれＴUS［ｔ］，ＴUC［ｔ］，ＴLS［ｔ］，ＴLC［ｔ］，Ｔsk［ｔ］，Ｔ［ｔ］として、ステップＳ１００～Ｓ１１５の処理を行うようにすればよい。
【0118】
次に、ステップＳ１００～Ｓ１１５の本計算の前に行う予備計算について説明する。本実施例では、以下の予備計算により測定環境中での測定対象者の各部位・各層の初期温度を推定した後、ステップＳ１００～Ｓ１１５で説明した本計算によりΔｔ毎に測定対象者の深部体温を推定する。
【0119】
［各部位・各層の初期温度推定のための予備計算I］
図４は本実施例の深部体温推定装置の予備計算Iのときの動作を説明するフローチャートである。予備計算I（第１予備計算）では、温度中性域に相当する気温と湿度の等温・等湿度の温熱環境下において測定対象者の深部体温が一定で、測定対象者が安静状態で、測定対象者が衣服を着用していないという条件で、前記の熱量を算出して各部位・各層の温度を算出する処理を一定時間行う。
図４は本実施例の深部体温推定装置の予備計算Iのときの動作を説明するフローチャートである。予備計算I（第１予備計算）では、温度中性域に相当する気温と湿度の等温・等湿度の温熱環境下において測定対象者の深部体温が一定で、測定対象者が安静状態で、測定対象者が衣服を着用していないという条件で、前記の熱量を算出して各部位・各層の温度を算出する処理を一定時間行う。
【0120】
具体的には、第１制御部１３は、測定対象者近傍の温度Ｔa［ｔ］＝３０［℃］、測定対象者近傍の相対湿度ｈｕｍｉｄｉｔｙ［ｔ］＝０．５、測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの温度の初期値ＴUS［０］＝３５［℃］、体幹部深部層ＵＣの温度の初期値ＴUC［０］＝３７．２［℃］、四肢部皮膚層ＬＳの温度の初期値ＴLS［０］＝３５［℃］、四肢部深部層ＬＣの温度の初期値ＴLC［０］＝３７．２［℃］と設定する（図４ステップＳ２００）。
【0121】
また、第１制御部１３は、体幹部Ｕの衣服による伝熱効率を表す定数ｆｃｌ＿ＵＳ、四肢部Ｌの衣服による伝熱効率を表す定数ｆｃｌ＿ＬＳ、体幹部Ｕにおける衣服による伝熱効率を表す定数ｆｐｃｌ＿ＵＳ、四肢部Ｌにおける衣服による伝熱効率を表す定数ｆｐｃｌ＿ＬＳを全て１とし（ｆｃｌ＿ＵＳ＝ｆｃｌ＿ＬＳ＝ｆｐｃｌ＿ＵＳ＝ｆｐｃｌ＿ＬＳ＝１）、ＭＥＴｓ［ｔ］，ａｖｅＭＥＴｓ［ｔ］を１とする（図４ステップＳ２００）。
【0122】
さらに、第１制御部１３は、式（５）、式（６）においてｔ＋Δｔ＝０として計算した値を平均皮膚温の初期値Ｔsk［０］［℃］、深部体温の初期値Ｔ［０］［℃］として設定し、基準温度Ｔsk0＝Ｔｓｋ［０］［℃］、Ｔ0＝Ｔ［０］［℃］と設定する（図４ステップＳ２００）。第１制御部１３は、ステップＳ２００で設定した値以外のパラメータについては、ステップＳ１０３～Ｓ１１５で説明した値を設定する。
【0123】
発熱量算出部４、代謝量算出部５、熱伝達・熱放射量算出部６、皮膚蒸散量算出部７、呼気蒸散量設定部８、熱交換量算出部９、熱交換量算出部１０、温度算出部１１の動作（図４ステップＳ２０１～Ｓ２１３）は、ステップＳ１０３～Ｓ１１５と同様である。ステップＳ１０３～Ｓ１１５と異なる設定についてはステップＳ２００で説明したとおりである。
【0124】
第１制御部１３は、ｔ＝０から一定の計算時間ｔ＝ｔ１に達するまで（図４ステップＳ２１４においてＹＥＳ）、ステップＳ２０１～Ｓ２１３の処理を周期Δｔ毎に実行させる。計算時間ｔ１は、平均皮膚温の推定値Ｔsk［ｔ＋Δｔ］［℃］が定常状態になる程度の値に設定しておけばよい。
【0125】
［各部位・各層の初期温度推定のための予備計算II］
図５は本実施例の深部体温推定装置の予備計算IIのときの動作を説明するフローチャートである。予備計算II（第１予備計算）では、予備計算Iにより計算した温度ＴUS［ｔ＋Δｔ］，ＴUC［ｔ＋Δｔ］，ＴLS［ｔ＋Δｔ］，ＴLC［ｔ＋Δｔ］，Ｔsk［ｔ＋Δｔ］，Ｔ［ｔ＋Δｔ］の最終値を各部位・各層の温度の初期値として、温度中性域に相当する気温と湿度の等温・等湿度の温熱環境下において測定対象者が安静状態で、測定対象者が衣服を着用していないという条件で、前記の熱量を算出して各部位・各層の温度を算出する処理を一定時間行う。
図５は本実施例の深部体温推定装置の予備計算IIのときの動作を説明するフローチャートである。予備計算II（第１予備計算）では、予備計算Iにより計算した温度ＴUS［ｔ＋Δｔ］，ＴUC［ｔ＋Δｔ］，ＴLS［ｔ＋Δｔ］，ＴLC［ｔ＋Δｔ］，Ｔsk［ｔ＋Δｔ］，Ｔ［ｔ＋Δｔ］の最終値を各部位・各層の温度の初期値として、温度中性域に相当する気温と湿度の等温・等湿度の温熱環境下において測定対象者が安静状態で、測定対象者が衣服を着用していないという条件で、前記の熱量を算出して各部位・各層の温度を算出する処理を一定時間行う。
【0126】
具体的には、第１制御部１３は、測定対象者近傍の温度Ｔa［ｔ］＝３０［℃］、測定対象者近傍の相対湿度ｈｕｍｉｄｉｔｙ［ｔ］＝０．５とし、予備計算IでのＴUS［ｔ＋Δｔ］の最終値を測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの温度の初期値ＴUS［０］、予備計算IでのＴUC［ｔ＋Δｔ］の最終値を体幹部深部層ＵＣの温度の初期値ＴUC［０］、予備計算IでのＴLS［ｔ＋Δｔ］の最終値を四肢部皮膚層ＬＳの温度の初期値ＴLS［０］、予備計算IでのＴLC［ｔ＋Δｔ］の最終値を四肢部深部層ＬＣの温度の初期値ＴLC［０］とする（図５ステップＳ３００）。
【0127】
また、第１制御部１３は、体幹部Ｕの衣服による伝熱効率を表す定数ｆｃｌ＿ＵＳ、四肢部Ｌの衣服による伝熱効率を表す定数ｆｃｌ＿ＬＳ、体幹部Ｕにおける衣服による伝熱効率を表す定数ｆｐｃｌ＿ＵＳ、四肢部Ｌにおける衣服による伝熱効率を表す定数ｆｐｃｌ＿ＬＳを全て１とし（ｆｃｌ＿ＵＳ＝ｆｃｌ＿ＬＳ＝ｆｐｃｌ＿ＵＳ＝ｆｐｃｌ＿ＬＳ＝１）、ＭＥＴｓ［ｔ］，ａｖｅＭＥＴｓ［ｔ］を１とする（図５ステップＳ３００）。
【0128】
さらに、第１制御部１３は、式（５）、式（６）においてｔ＋Δｔ＝０として計算した値を平均皮膚温の初期値Ｔsk［０］、深部体温の初期値Ｔ［０］として設定する（図５ステップＳ３００）。第１制御部１３は、ステップＳ３００で設定した値以外のパラメータについては、ステップＳ１０３～Ｓ１１５で説明した値を設定する。なお、基準温度Ｔsk0，Ｔ0についてはステップＳ２００で設定した値のままとする。
【0129】
発熱量算出部４、代謝量算出部５、熱伝達・熱放射量算出部６、皮膚蒸散量算出部７、呼気蒸散量設定部８、熱交換量算出部９、熱交換量算出部１０、温度算出部１１の動作（図５ステップＳ３０１～Ｓ３１３）は、ステップＳ１０３～Ｓ１１５と同様である。ステップＳ１０３～Ｓ１１５と異なる設定についてはステップＳ３００で説明したとおりである。
【0130】
第１制御部１３は、ｔ＝０から一定の計算時間ｔ＝ｔ２に達するまで（図５ステップＳ３１４においてＹＥＳ）、ステップＳ３０１～Ｓ３１３の処理を周期Δｔ毎に実行させる。計算時間ｔ２は、深部体温の推定値Ｔ［ｔ＋Δｔ］［℃］が定常状態になる程度の値に設定しておけばよい。
なお、予備計算I、予備計算IIの場合、熱伝達・熱放射量算出部６は、式（１６）、式（１７）を用いてもよいし、式（２１）、式（２２）を用いてもよい。
なお、予備計算I、予備計算IIの場合、熱伝達・熱放射量算出部６は、式（１６）、式（１７）を用いてもよいし、式（２１）、式（２２）を用いてもよい。
【0131】
［各部位・各層の初期温度推定のための予備計算III］
図６は本実施例の深部体温推定装置の予備計算IIIのときの動作を説明するフローチャートである。予備計算III（第２予備計算）では、予備計算IIにより計算した温度ＴUS［ｔ＋Δｔ］，ＴUC［ｔ＋Δｔ］，ＴLS［ｔ＋Δｔ］，ＴLC［ｔ＋Δｔ］，Ｔsk［ｔ＋Δｔ］，Ｔ［ｔ＋Δｔ］の最終値を各部位・各層の温度の初期値として、測定対象者が安静状態で、測定対象者が衣服を着用しているという条件で、前記の熱量を算出して各部位・各層の温度を算出する処理を一定時間行う。
図６は本実施例の深部体温推定装置の予備計算IIIのときの動作を説明するフローチャートである。予備計算III（第２予備計算）では、予備計算IIにより計算した温度ＴUS［ｔ＋Δｔ］，ＴUC［ｔ＋Δｔ］，ＴLS［ｔ＋Δｔ］，ＴLC［ｔ＋Δｔ］，Ｔsk［ｔ＋Δｔ］，Ｔ［ｔ＋Δｔ］の最終値を各部位・各層の温度の初期値として、測定対象者が安静状態で、測定対象者が衣服を着用しているという条件で、前記の熱量を算出して各部位・各層の温度を算出する処理を一定時間行う。
【0132】
具体的には、第２制御部１４は、予備計算IIでのＴUS［ｔ＋Δｔ］の最終値を測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの温度の初期値ＴUS［０］、予備計算IIでのＴUC［ｔ＋Δｔ］の最終値を体幹部深部層ＵＣの温度の初期値ＴUC［０］、予備計算IIでのＴLS［ｔ＋Δｔ］の最終値を四肢部皮膚層ＬＳの温度の初期値ＴLS［０］、予備計算IIでのＴLC［ｔ＋Δｔ］の最終値を四肢部深部層ＬＣの温度の初期値ＴLC［０］とする（図６ステップＳ４００）。
【0133】
また、第２制御部１４は、ＭＥＴｓ［ｔ］，ａｖｅＭＥＴｓ［ｔ］を１とする。さらに、第２制御部１４は、式（５）、式（６）においてｔ＋Δｔ＝０として計算した値を平均皮膚温の初期値Ｔsk［０］、深部体温の初期値Ｔ［０］として設定し、基準温度Ｔsk0＝Ｔｓｋ［０］［℃］、Ｔ0＝Ｔ［０］［℃］と設定する（図６ステップＳ４００）。第２制御部１４は、ステップＳ４００で設定した値以外のパラメータについては、ステップＳ１０３～Ｓ１１５で説明した値を設定する。
【0134】
第２測定部２は、測定対象者近傍の温度（測定対象者の雰囲気の気温）を測定する（図６ステップＳ４０１）。第３測定部３は、測定対象者近傍の湿度（測定対象者の雰囲気の湿度）を測定する（図６ステップＳ４０２）。
【0135】
発熱量算出部４、代謝量算出部５、熱伝達・熱放射量算出部６、皮膚蒸散量算出部７、呼気蒸散量設定部８、熱交換量算出部９、熱交換量算出部１０、温度算出部１１の動作（図６ステップＳ４０３～Ｓ４１５）は、ステップＳ１０３～Ｓ１１５と同様である。ステップＳ１０３～Ｓ１１５と異なる設定についてはステップＳ４００で説明したとおりである。
【0136】
第２制御部１４は、ｔ＝０から一定の計算時間ｔ＝ｔ３に達するまで（図６ステップＳ４１６においてＹＥＳ）、ステップＳ４０１～Ｓ４１５の処理を周期Δｔ毎に実行させる。計算時間ｔ３は、深部体温の推定値Ｔ［ｔ＋Δｔ］［℃］が定常状態になる程度の値に設定しておけばよい。
【0137】
なお、予備計算I、予備計算II、予備計算IIIでは、測定対象者の状態を安静状態、すなわちＭＥＴｓ［ｔ］＝ａｖｅＭＥＴｓ［ｔ］＝１とするため、心拍数の測定は不要である。また、予備計算IIIでは、熱伝達・熱放射量算出部６は、本計算と同様に、第２測定部２が測定対象者の衣服外の気温Ｔa［ｔ］［℃］を測定する場合、式（１６）、式（１７）を用い、第２測定部２が測定対象者の衣服内の温度Ｔa［ｔ］［℃］を測定する場合、式（２１）、式（２２）を用いるようにすればよい。
【0138】
［本計算］
本計算では、予備計算IIIにより計算した温度ＴUS［ｔ＋Δｔ］，ＴUC［ｔ＋Δｔ］，ＴLS［ｔ＋Δｔ］，ＴLC［ｔ＋Δｔ］，Ｔsk［ｔ＋Δｔ］，Ｔ［ｔ＋Δｔ］の最終値を各部位・各層の温度の初期値として、ステップＳ１００～Ｓ１１５の処理を行う。
本計算では、予備計算IIIにより計算した温度ＴUS［ｔ＋Δｔ］，ＴUC［ｔ＋Δｔ］，ＴLS［ｔ＋Δｔ］，ＴLC［ｔ＋Δｔ］，Ｔsk［ｔ＋Δｔ］，Ｔ［ｔ＋Δｔ］の最終値を各部位・各層の温度の初期値として、ステップＳ１００～Ｓ１１５の処理を行う。
【0139】
図７は本計算のときの第３制御部１５の動作を説明するフローチャートである。第３制御部１５は、本計算に先立って、予備計算IIIでのＴUS［ｔ＋Δｔ］の最終値を測定対象者の体幹部皮膚層ＵＳの温度の初期値ＴUS［０］、予備計算IIIでのＴUC［ｔ＋Δｔ］の最終値を体幹部深部層ＵＣの温度の初期値ＴUC［０］、予備計算IIIでのＴLS［ｔ＋Δｔ］の最終値を四肢部皮膚層ＬＳの温度の初期値ＴLS［０］、予備計算IIIでのＴLC［ｔ＋Δｔ］の最終値を四肢部深部層ＬＣの温度の初期値ＴLC［０］とする（図７ステップＳ５００）。
【0140】
さらに、第３制御部１５は、式（５）、式（６）においてｔ＋Δｔ＝０として計算した値を平均皮膚温の初期値Ｔsk［０］、深部体温の初期値Ｔ［０］として設定する（図７ステップＳ５００）。基準温度Ｔsk0，Ｔ0についてはステップＳ４００で設定した値のままとする。
そして、第３制御部１５は、ステップＳ１００～Ｓ１１５の処理を開始させる。
そして、第３制御部１５は、ステップＳ１００～Ｓ１１５の処理を開始させる。
【0141】
以上のように、本実施例では、測定対象者の心拍数と測定対象者近傍の温度だけでなく、測定対象者近傍の湿度を測定して、測定対象者の各部位・各層に流入出する熱量を算出し、算出した熱量から測定対象者の深部体温を推定するので、従来よりも高精度に深部体温を推定することができる。また、本実施例では、本計算に先立って予備計算を行うことにより、各部位・各層の温度の初期値を設定することができる。
【0142】
なお、本実施例では、測定対象者の心拍数を用いる場合について説明しているが、心拍数の代わりに脈拍数を用いてもよい。
【0143】
本実施例の発熱量算出部４と代謝量算出部５と熱伝達・熱放射量算出部６と皮膚蒸散量算出部７と呼気蒸散量設定部８と熱交換量算出部９と熱交換量算出部１０と温度算出部１１と第１制御部１３と第２制御部１４と第３制御部１５とは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。このコンピュータの構成例を図８に示す。
【0144】
コンピュータは、ＣＰＵ２００と、記憶装置２０１と、インタフェース装置（Ｉ／Ｆ）２０２とを備えている。Ｉ／Ｆ２０２には、第１測定部１と第２測定部２と第３測定部３などが接続される。このようなコンピュータにおいて、本発明の深部体温推定方法を実現させるための深部体温推定プログラムは記憶装置２０１に格納される。ＣＰＵ２００は、記憶装置２０１に格納されたプログラムに従って本実施例で説明した処理を実行する。プログラムをネットワークを通して提供することも可能である。
【0145】
また、発熱量算出部４と代謝量算出部５と熱伝達・熱放射量算出部６と皮膚蒸散量算出部７と呼気蒸散量設定部８と熱交換量算出部９と熱交換量算出部１０と温度算出部１１と第１制御部１３と第２制御部１４と第３制御部１５とを、複数のコンピュータ機器に分散させるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0146】
本発明は、人体の深部体温を推定する技術に適用することができる。
【符号の説明】
【0147】
１… 第１測定部、２…第２測定部、３…第３測定部、４…発熱量算出部、５…代謝量算出部、６…熱伝達・熱放射量算出部、７…皮膚蒸散量算出部、８…呼気蒸散量設定部、９…熱交換量算出部、１０…熱交換量算出部、１１…温度算出部、１２…熱量算出部、１３…第１制御部、１４…第２制御部、１５…第３制御部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】