JPH0155017B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は神経病の対象者を検査するための装置
を目的としている。さらに詳言すれば、本発明は
温度の異なる２面間における対象の弁別能力を測
定することを目的としている。

神経病とは末梢神経に関連した病気や障害に使
われる一般的な用語である。本発明は知覚神経繊
維を冒す神経病に対処することを目的とする。神
経病は共通の悩みの種で、応々にして体力衰退と
痛みを引き起こし、糖尿病に伴なう併発症でもあ
る。

知覚神経繊維を冒す神経病の検査方法は、フル
ーシエトルフアーらにより「神経学、神経外科
学、精神医学ジヤーナル」第39巻、第1071〜1075
頁、1976年などに記載されている。その中に記載
されているマーストツク（Marstock）刺激装置
は温覚、冷覚、そして熱に対する痛覚を測定する
ため、定量技術を実現するものとして設計されて
いる。マーストツク法による場合、検査される対
象面は装置の表面と接触し続け、この間、表面温
度は、対象が表面温度がより一層熱いか冷たいか
を感知するまで、昇温または降温するのである。

本発明は温度変化に対する感度より、むしろ温
度の微少差の弁別を目的とするものである。

概言すると、本発明は、第１の熱伝導感知プレ
ート、第２の熱伝導感知プレート、第２の熱伝導
感知プレートの温度を変化させるための温度変化
手段と、第１の熱伝導感知プレートを第１の定温
に保つための温度保持手段と、第１の熱伝導感知
プレートと第２の熱伝導感知プレート間の温度差
を検出するための温度検出手段とから成ることを
特色とする示差温度検査装置に係るものである。

以下に本発明の実施例を図に従つて説明する。

第１図は、この発明による固体間ループ回路の
双極温度コントロール装置１０の概要図である。
装置１０は冷却ユニツト１２、第１の熱伝導感知
装置２４、第２の熱伝導感知装置およびコントロ
ールデイスプレイ３９を具備している。

冷却ユニツト１２は、冷却材貯蔵部１３と循環
用ポンプ１４をもち、後者には冷却材出口１６と
冷却材貯蔵部の還流用入口１８が備えられてい
る。好適な冷却材は水であるが、他の冷却材も使
うことができる。

第１の冷却管２０は、冷却材出口１６を第２図
に斜視図で示された第１の熱伝導感知装置２４に
接続する。第１の熱伝導感知装置２４と第２の熱
伝導感知装置３０は同一の構造を有する。

第１の熱伝導感知装置２４は、モリブデンやア
ルミニウムのように熱伝導性の良好な物質で作ら
れた第１の熱伝導感知プレート５４を有する。温
度感知性を測定すべき対象面は第１の熱伝導感知
プレート５４の例えば３×４cmの適度な大きさを
持つた平板面に載置される。第１の熱伝ヒートポ
ンプ２８は、例えばテキサス州ガーランドのマー
ロー社のペルチエ半導体素子からなる熱容量350
ミリワツト／℃の１段型MI1120であつて、これ
は第１のケーブル３６によつて第１のコネクタ３
８に連結されるとともに、第１の熱伝導感知プレ
ート５４に接合されている。第１のケーブルは例
えば、ベルドン社の部品番号83352タイプＥのシ
ールド型で２対の導電線をもつテフロン製ケーブ
ルであつてよい。接合は、第１の熱伝導感知プレ
ート５４と第１の熱電ヒートポンプ２８をつなぐ
に好適な熱的結合状態をもたらす方法でなされ
る。例えば、接合には熱可塑性のエポキシ樹脂が
用いられる。第１の熱伝導感知装置２４は、装置
全体を平板面上に静置するための台座５５を有す
る。

第１の温度感知素子２６、例えば、DIN規格
43760（アルフア＝0.00385）に校正したコネチカ
ツト州スタンフオードのオメガ社製の白金温度抵
抗装置は、第１の熱伝導感知プレート５４に、例
えば熱可塑性エポキシ樹脂で接続され、第１のケ
ーブル３６に接続されてから、第１のコネクタ３
８の部位でコントロールデイスプレイユニツト３
９に接続されている。第１の熱感知素子２６によ
つて感知された温度は、DIN規格43760のような
標準テーブルに従つて電気的出力を変化させる。
これらの変化は第１のケーブル３６によつて伝送
される。

第２の熱伝導感知装置３０は、温度感知性を測
定すべき対象面の置かれる第２の熱伝導感知プレ
ート７０、第２の熱電ヒートポンプ３４、第２の
温度感知素子３２を有する。第２のケーブル４０
は第２のコネクタ４２のコントロールデイスプレ
イユニツト３９に接続し、さらに第２の温度感知
素子３２および第２のヒートポンプ３４に接続し
ている。

熱電ヒートポンプ２８と３４は電圧の極性と振
幅に応じて、制御されているプレート５４または
７０の温度を加熱、冷却または安定化する能力を
有する。

第２の冷却管２１は第１の熱伝導感知装置２４
を第２の熱伝導感知装置３０に結合している。第
３の冷却管２２は第２の熱伝導感知装置３０を冷
却材貯蔵部の還流口１８に結合している。冷却管
２０，２１，２２は、例えば、1/4インチのタイ
ゴン、プラスチツク管である。

コントロールデイスプレイ３９は、オンオフス
イツチ５１、第２の熱伝導感知プレート７０の温
度表示をコントロールする第１のセレクタスイツ
チ４４を備えたデイスプレイセレクタ４３、第１
の熱伝導感知プレート５４の温度表示をコントロ
ールする第２のセレクタスイツチ４６、第１の熱
伝導感知プレート５４と第２の熱伝導感知プレー
ト７０間の温度差をコントロールする第３のセレ
クタスイツチ４８を具備する。

デイスプレイ５０はデイスプレイセレクタ４３
によつて選ばれたデータを表示する。他のデイス
プレイ様式や発光ダイオードなどの表示部も用い
得るが、デイスプレイ５０には３桁の液晶デイス
プレイを用いるのが好ましい。

第１の熱伝導感知プレート５４と第２の熱伝導
感知プレートとの間に要求される差値は、０℃〜
50℃の温度範囲において調整が可能な10回転副標
ダイアルコントロール５２によつてセツトされ
る。

装置１０は第２のプレート７０の温度を0.1℃
以下の精度で調節可能なように構成されている。
このようなコントロールは温度差感知性を正確に
再現的に測定するために必要であり、これから対
象面における神経病の程度が判明するのである。

冷却ユニツト１０と冷却管２０，２１，２２
は、受動盤と称される熱伝導感知プレート５４
を、内部チエンバーを通じて冷却材を吸入するこ
とによつて、一定の温度すなわち室温に保持す
る。冷却材は受動盤５４に検査されている対象面
が加える熱を奪い去る。受動プレート５４の0.1
℃以下までと要求された温度に保持するために充
分な温度の再循環用冷却材槽は、一般に冷却材容
量が約１〜３ガロンの市販されているものでよ
い。第２の熱電ヒートポンプ３４によつて発生す
る不都合な熱を吸収し、能動盤と称する第２の熱
伝導感知プレート７０には冷却材が第２の冷却管
２１を通つて継続的に流れる。冷却材は第３の冷
却管２２と冷却材貯蔵部還流口１８を経て冷却材
貯蔵部１３に還流される。冷却材貯蔵部１３の容
積は冷却材の熱を消散させて、この冷却材を室温
に保持することができる程度とする。冷却材を受
動プレート５４と能動プレート７０の双方に通流
させることによつて、一方が他方より多少振動し
ているため、対象がプレートを選り好みするとい
うことはない。

コントロールデイスプレイユニツト３９は、プ
レート５４とプレート７０の間の温度を表わす信
号を受けて、プレート５４および７０の差値とダ
イアルコントロール５２によつてセツトされた所
望の差値とを比較し、第２の熱電ヒートポンプ３
４によつて能動プレート７０の温度を制御するこ
とにより所望とする温度差を保持するのに必要な
電圧を出力する。

第３図は受動プレート５４と能動プレート７０
間の温度差を制御、測定、指示するための機能ブ
ロツクとその動作を示すブロツクダイアグラムで
ある。

信号コンデイシヨナー５６は、例えば、アナロ
グ装置AD５２１とこれに関連する受動素子のよ
うな２個の精密な増幅器を使用しており、感知素
子２６によつて生じる電圧を増幅し、測定してか
ら、コンパレーター５７とデイスプレイセレクタ
４３に用いるためにプレート５４とプレート７０
の各温度（℃）に相当するアナログ電圧を出力す
る。

デイスプレイセレクタ４３は、能動プレート７
０と受動プレート５４または温度差信号をデジタ
ル電圧計とデイスプレイ７２に結合する。ここに
上記デジタル電圧計は、例えば、シンプソンデジ
タルパネルメータシリーズ2865DPMであつてよ
い。信号は温度（℃）に従つて変換され、デイス
プレイ５０に表示される。

操作者はセレクタダイアル５２により、能動プ
レート７０と受動プレート５４間の要求される温
度差を設定することができる。この温度設定値は
アナログ設定点６０に変換される。アナログ設定
点６０はプレート５４と７０の要求される温度差
に相当するアナログ電圧である。

コンパレータ５７は、例えば、ナシヨナルセミ
コンダクタ社LM311電圧コンパレータで、信号
コンデイシヨナー５６からの差電圧とアナログ設
定点６０の電圧とを比較する。比較の結果は、相
補型パワートランジスタ増幅器兼信号ドライバで
ある出力コントロールロジツク５８に誤差信号と
して送られる。

上記信号は出力コントロールロジツク５８で演
算処理され、能動プレート７０受動プレート５４
との実際の温度差がセレクタダイアル５２で設定
した所望の差値に相当する値になるまで、能動プ
レート７０の温度を昇温または降下させる信号を
発生することになる。装置１０は連続的に実際の
温度差と要求された温度差とを比較し、要求され
た温度差に保つように双極出力を修正する閉ルー
プ装置である。

電源６４は第３に組込まれた論理素子に必要な
調整電圧および熱電ポンプ２４，３０に必要な電
力を供給する。

第２ケーブル４０の２本で１組の導線４０ａ，
４０ｂは、能動プレート７０と信号コンデイシヨ
ナー５６を結んでいる。残された導線４０ｃは能
動プレート７０と出力コントロールロジツク５８
を結んでいる。

第１のケーブル３６の２本で１組の導線３６ａ
と３６ｂは受動プレート５４と信号コンデイシヨ
ナー５６を結ぶ。受動プレートの温度は、冷却材
の流れにより維持されるので、受動プレート５４
と出力コントロールロジツク５８との間は接続さ
れていない。

市販の機器を用いて、本発明装置を改変するこ
とができる。例えば、ニユージヤージ州サドルブ
ルツクのベイリーインストルメント社のユニツト
電源付きモデルBFS−ZTC温度制御型冷熱プレ
ートは、能動プレートの温度範囲を０℃〜50℃に
小さくするために、温度制御ユニツトの電圧制御
機構に抵抗器を付加することによつて、変更し得
る。ベイリー社の機器の−40℃〜＋60℃という標
準作動範囲が間違つてセツトされると、細胞を損
傷に至らしめるおそれがある。同様に、0.1℃刻
みで12段階に固定して校正する精調整つまみも電
圧制御に加えると好適である。このつまみは検査
の最終段階で温度設定の粗調整をなすのに用いら
れ、これは特定の温度設定値に到達するに必要な
時間を著しく節約する。BFS−ZTCは３×４cm
のペルチエ型熱伝導感知素子を含んでいる。

本発明装置はまたBFS−ZTCに３×４cmのペ
ルチエ型熱伝導感知素子を有し、TH−6Dデイス
プレイ型示差温度計、BFS−ZTCをデイスプレ
イ型示差温度計につないでいるコネクタケーブ
ル、２段取付部および１台のPH−６なるプロロ
グパツケージも包含している。これらは全てベイ
リーインストルメント社から構入できる。ケーブ
ルは各温度感知素子をデイスプレイ型温度計に結
ぶ。能動プレートのペルチエ型素子は制御装置に
接続され、また能動プレートの温度感知素子もこ
の制御装置に接続されている。能動プレートと受
動プレートの２つのプレートは前述したように直
列に水で結ばれている。

本発明装置は、人間の身体、特に上下肢の末端
部における微少な温度変化を検出することができ
る。この結果、本発明装置は、糖尿病の併発症を
対象として効力ある薬品を試験しながら、小径の
ニユーロンの統合性をモニターするのに用いるこ
とができる。

検査の前に、全ての対象者は室温の室に10〜15
分間入れられるという適応期間が与えられる。こ
の時間の終わりに、被検者の検査位置における皮
膚の表面温度が0.1℃まで正確に測定されること
が望ましい。皮膚の温度は直接にデジタル温度計
を使つて測定される。熱センサープローブには温
度計の能動部分は受動部分に電流を流すことがで
きる。

上記適応期間の後に、各対象者には検査装置や
予期される温覚について知る機会が与えられなけ
ればならない。多数の温度値がセツトされ、対象
者から測定される。この期間中、検査者は、対象
者に対して、２つのプレートに触れてこれに押し
つけておくべき適切な時間を指示する。検査期間
の開始時に、例えば、次のような指示を発するこ
とができる： 「あなたの指を順番に各プレートに押しつけて
下さい。しつかりと各プレートの中央を１秒程
押して下さい。２つのプレートのうち１つが冷
たくなつてきたと感じたら、あなたはそれが右
のプレートであるか、左のプレートであるかを
決めて下さい。プレートは決して同じ温度では
ないから検査ごとにあなたは判断しなければな
りません。検査は徐々に判断が難しくなります
が、あきらめないで下さい。あなたは多くの検
査できちんと言い当ててくれると思います。」 最初の検査では、検査者はその時間で100％探知
できるレベルの温度差を設定する。20歳から70歳
の範囲の多くの対象者にとつて25.0℃という温度
差が適当である。このレベルは、神経病と思われ
る対象者とか、さらに高齢の老人に対して、また
足を検査するときにはさらに大きくされる。個々
の対象者に対する最切の適当なレベルは予備検査
中に決定される。デジタルの読取値の符号（±）
が試験者に能動プレートと受動プレートのどちら
が実際より一層冷たいすなわち低温であるのかを
伝える。機器の設定値、対象者の選択値と、それ
が正しいか正しくないかが記録される。

対象者が正しければ、最初の検査で用いられた
温度差が次の検査では、おおよそ10％降下され、
最初の間違いをするまで、このプロセスが継続さ
れる。このパーセンテージは正確には必要でない
が、適用基準となる。温度差が1.0℃以下になる
と、全ての変化は微調整用つまみを使い、0.1℃
刻みでなされる。対象者が最初の間違いをする
と、同じ温度で３回の連続検査が繰り返される。
正しい答が３回の検査のうち２回選ばれれば温度
は下げられる。間違いが３回の検査中２回起きる
と、温度は上げられる。正しい答を対象者が選ん
でも、0.7℃より低レベルでの温度差設定が２回
繰り返される。対象者が合計３回の間違いをする
と、検査は終了する。この時、受動プレートの表
面温度（デジタル温度計の直読値）がデータシー
トに記入される。検査の全体を通じて、表面温度
差をより一層小さくとるステツプが能動プレート
と受動プレートの両方を通じてランダム化されな
ければならない。２値選択型ランダム化テーブル
は検査順序を選択するのに役立つ。正確な温度検
査をするには、試験者は次の事項に留意しなけれ
ばならない。

(1) 対象者が接触する位置はいつも同じであり、
各プレートに加えられる力が大体同じであるこ
と。「もつと、強く押しつけて下さい。」のよう
な指示を検査のたびにすることによつて検査を
確実なものにすることができる。

(2) 検査の時間間隔は、約15秒に標準化すること
が好適である。零点の一方の側の温度レベル
（すなわち、−2.6ないし−2.3）に比べて零点を
はさんだ新たな温度レベル（−2.6ないし＋
2.3）を設定するには物理的により長い時間が
かかる。このフアクタによつて検査から次の検
査までの時間を変えてはならない。変えること
は非温度的要素を与えることになるからであ
る。

(3) 前のレベルと同レベルで検査するときは、温
度変化に関連した音声と動作が試験者によつて
同様に繰返される必要がある。

(4) 対象者は、設定値やデータシートを見ながら
注意深くスクーリングされねばならない。

足の温覚を判定する手順は、プレートに一方の
足の大きな爪先を接触させる点を除へけば、上述
したことと同じである。これは床面または少し持
ち上がつた台（約15センチメートル）にプレート
を設置して行なう。対象者が刺激表面に接触し続
け難いと感じたならば、試験者は適当な標点位置
に爪先を案内してやらなければならない。極端な
場合、プレートを支持台から切り離して爪先を順
番に手で支えてやらなければならない。プレート
を手で支え持つと、上肢、下肢どちらの先端部に
おける感覚を検査することもできるようになる。

絶対閾値−探知できる温度差の絶対値を算定す
る第１段階は間違つた３個の温度差と３個の正し
い最低値とを決定することである。これら６個の
値の最高値と最低値は除去され、残る４個の値の
平均値が絶対温度閾値として測定される。この手
順は、充分なデータポイントを利用して絶対温度
閾値に対する変則的な単一データが不当な寄与を
及ぼさないようにするため組み込まれる。もう一
つの推奨される方式は、５個の誤つた温度値と５
個の正しい最小の温度値とを用いて、最大および
最小値を除き、さらに残つた８個の値の平均値を
取つて絶対的な温度閾値を決定することである。

相対閾値−対象者ごとに得られる２番目の値は
受動プレートの温度のパーセントとして表わされ
た計算による絶対閾値である。従つて、0.6℃の
絶対閾値は、受動プレートの読取値が25℃とする
と2.4％の相対値となり、また受動プレートが20
℃であれば3.0％の値となる。刺激強度の中間的
範囲では、検出可能な最小エネルギー変化がほぼ
比較刺激の全エネルギーに比例する身体知覚、聴
覚および視覚の様相が明らかになる。これは、ｌ
を刺激強度、Ｃを知覚様式ごとに異なる定数とし
て、ｌ／ｌ−Ｃなるウエーバー（Weber）の法則
として表わされる。温度感知性を相対閾値として
表わすと、受動プレートの温度が検査期間ごとに
変動する可能性のある場合に大きな意味がある。
閾値をパーセントで表現しないのは、受動プレー
トの違いからくる因子によつて絶対閾値を補正す
る場合である。このようにして温度は摂氏で表わ
され得る。

上述した手法で、39人の対象者について指の刺
激による閾値測定を行つた。16ないし88才の年齢
幅にひろがる対象者は、全て神経学的欠陥に関す
る既応症は無かつた。これらの対象者の平均絶対
閾値は0.65℃であり、その標準偏差は0.20℃であ
つた。受動プレートの温度は検査期間中2.5℃を
越えて温度変化されなかつたので、相対閾値の算
出は必ずしも要求されなかつた。温度感知性の減
退とばらつきの増大とは年齢の関数として、はつ
きりと表われた。男性と女性とでは閾値に0.05℃
程度の差しか認められなかつた。

絶対閾値は爪先の刺激について８人の対象者を
検査したところ、平均0.88℃であつた。指と爪先
とでは多くの対象者についてほぼ同等の閾値を有
することが判つた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のシステム概要図である。第
２図は熱伝導感知装置を描いている斜視図であ
る。第３図は機能ブロツクと温度差をコントロー
ルし、感知し、明らかにするためのそれらの使い
方を示す、ブロツクダイアグラムである。 図中、１０は温度検査装置、１２は冷却ユニツ
ト、２４は第１の熱伝導感知素子、３０は第２の
熱伝導感知素子、１３は冷却材貯蔵部、５４は第
１の熱伝導感知プレート、２８，３４は熱電ヒー
トポンプ、３９はコントロールデイスプレイユニ
ツト、７０は第２の熱伝導感知プレート、５６は
信号コンデイシヨナー、５７はコンパレーター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の熱伝導感知プレートと、第２の熱伝導
   感知プレートと、第２の熱伝導感知プレートの温
   度を変化させるための温度変化手段と、第１の熱
   伝導感知プレートを第１の定温に保つための温度
   保持手段と、第１の熱伝導感知プレートと第２の
   熱伝導感知プレート間の温度差を検出するための
   温度検出手段とから成ることを特徴とする示差温
   度検査装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の示差温度検査装置に
   おいて、前記温度保持手段が循環する冷却材を含
   むことを特徴とする前記装置。 ３ 特許請求の範囲１記載の示差温度検査装置に
   おいて前記温度変化手段がペルチエ効果半導体素
   子を含むことを特徴とする前記装置。 ４ 特許請求の範囲１記載の示差温度検査装置に
   おいて、前記第１の定温が室温であることから成
   る前記装置。 ５ 特許請求の範囲１記載の示差温度検査装置に
   おいて、前記温度保持手段は循環する冷却材を含
   み、前記温度変化手段はペルチエ効果半導体素子
   を含み、前記第１の定温は室温であることを特徴
   とする前記装置。