JPH08510929A - 熱流束を測定する方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 対象物のカロリー消費量を決定する方法と装置である。該装置は対象物の実質的全熱ロス以外に、蒸発熱を測定するための被覆材及び／又は伝導性の層を備えた熱流束センサー（１０）を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 熱流束を測定する方法及びそのための装置 発明の技術分野 本発明は、対流、熱伝導、輻射及び蒸発に伴う熱流束を測定するための方法及 び装置に関する。特に、発明の望ましい実施態様においては、本発明は人体また はその他の生物からの熱の損失をこれらの幾つかの部分からの熱を測定すること によっておこなう。その部分は、人体もしくは生物体の熱ロスを代表すると考え られている部分である。本発明による前熱流束の測定によりカロリー消費量の計 算をすることができる。 発明の背景 カロリー消費量の決定は重量のコントロールまたはフィットネスプログラムの 重要な要素である。一般的にカロリー消費量は、所定の活動に対して表で与えら れる値を用いて評価される。また、ジョギングマシーン（ＴＲＥＤＭＩＬＬ）又 は、自転車の様な運動設備における作用荷重の特定によって行われるのが通常で ある。しかしながら、いずれの方法も特に信頼がおけるものではない。上記テー ブルは通常７０ｋｇの個人に対して、ある程度任意的であり平均的な態様におけ る運動を行う場合についてテーブル化されたものである。特定の個人のカロリー 消費量を反映するものではなく、実際のカロリー消費量から５０％もの差がある テーブルである。カロリー計算機を備えた運動設備も同じような誤差があり、ま た、これらの装置はその日の全カロリー消費量を表示することはできない。より 信頼性のある方法としてはカロリー消費量を実際に測定することであろう。生物 体の代謝エンジンはかなりの量の熱を発生し、休息時においては、１００ワット の電球と同程度の熱を発生する。人体は体温である９８．６Ｆ（３７℃）を維持 する場合において、環境への熱ロスを血液の人体表面の流れを制御することによ って行う。休息時には、皮膚表面への血液の流れが制限され、皮膚の表面は人体 の中心部よりも２０Ｆ（１１℃）低い温度である。 その結果、環境への熱流束は低い。しかしながら運動を行うと、体力の行使に よって発生する余分な熱は人体の温度を一定に保つために環境に放出される（人 の筋肉を収縮されるための必要なエネルギーの約８０％は熱として消費される） 。血液の流れは皮膚に向かいその温度を上げ環境に放出される熱の速度は増加す る。同温体としての人体は代謝プロセスによる熱の発生と蒸発、対流、輻射及び 伝導による熱ロスとバランスさせながら人体の温度をほぼ一定に保持する。通常 の室温における休息時においては、人体は対流と輻射による熱ロスを放出して（ 熱伝導による熱ロスは少量である）体温を制御し、おもに皮膚表面への血液の流 れのコントロールによって行う。もし、一人の人間が３５℃以上の雰囲気のおか れ、または運動しているならば、対流と輻射による熱ロスは内部の温度を制御す るには不適当であり、人体は蒸発による熱ロスを利用する。蒸発は感知できなく ても（明確に汗を出さない）発生し、また感知できる程度（明確に汗を出す場合 ）の蒸発は他の２種類の熱ロスが結合した場合よりも数倍の熱ロスを生じさせる ことができる。 熱流束は正確には全人体をカロリーメーターで測定することによって正確に測 定することができる。この装置は対象物をその中に入れ、対象物から発生する全 熱量を捕捉し測定するものである。全人体用のカロリーメーターは非常に高価で あり、また比較的移動が困難であり、人体の行動や動きも限定されているという 点で不利である（Ｗ，Ｈ，ＣＬＯＳＥ，Ｍ，Ｊ，ＤＡＵＮＣＹ、Ｄ，Ｌ，ＩＮＧ ＲＡＭ著（１９８０年）、「カロリーメーターによる人体からの熱ロスの測定と 熱流束メーター、による人体からの熱ロス」、ＢＲ．Ｊ．ＮＵＴＲ，（１９８０ ）４３、８７〜９３頁参照）。全人体のカロリーメーターの欠点を克服するため 、熱流束センサーを用いたサンプリング技術が開発され、対象となる皮膚表面の 幾つかの場所からの熱ロスを測定することによって評価することができる。測定 された各データは、体重係数をかけることにより対象である人体の特定の場所に 熱ロスを評価する。全ての部分的な熱ロスを加算することにより全体の熱ロスを 評価する。体重係数を用いる方法はＨＡＲＤＹ、ＤＵＢＯＩＳによって開発され ている（ＡＲＣＨＩＶＳ ＯＦ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＭＥＤＩＣＩＮ Ｅ、Ｖｏｌ．１７，Ｎｏ．６，８６３〜８７１頁（１９６１）参照）。 従来の熱流速センサーはその物質の熱的抵抗に抗してその物質の表面に生ずる おける温度勾配の測定に基づいている。熱流束を正確に測定するセンサーのため に、その表面に断熱層を加えてはならず、またその表面からの熱を損失してはな らない。現在人手できる熱流束センサーは壁、ドア、ボイラー及び配管等の非生 物的な物体に対してはよく測定ができ、これらの対流、輻射及び熱伝導による熱 ロスを測定することができる。しかし、これらの測定機は蒸発による熱ロスが重 要である人体からの熱ロスを測定するためには不適当である。ＲｄＦ等から製造 されている現在の熱流束センサーはその物体からの蒸発による熱ロスの部分を含 めることができないという二つの理由がある。 （１）このようなセンサーは皮膚の表面を覆ってしまうために蒸発を阻害する。 従って、センサーの直下から蒸発する水分はセンサーの接触する近傍の皮膚の表 面から蒸発し、センサー表面からのものではない。 （２）人体からの熱ロスを測定するために使用した場合には、これらのセンサー は蒸発による熱ロスが増加すると熱流東は低下することが認められ、従って、皮 膚の表面温度を低下させている。 従って、熱ロスを含めて全ての熱ロスの要素を測定することができる熱流束セ ンサーが開発されるならば著しい進歩が達成されるであろう。 発明の開示 本発明は、熱流束の全ての素子をカロリー消費量を決定するための方法と装置 に関する。この装置は小型で携帯することができ比較的に安価で、しかも運動に 対して何らの制限がなく対象物に付着させることができる。本発明は、蒸発によ る熱を測定できない現在の熱流束計よりも優れている改良された熱流束計を使用 する。現在、全体を測定するカロリーメーター装置のみが人体からの全熱ロスを 測定することができる。前述の通り、これらの装置は大型で高価で比較的に動か すことができず、また、対象物の動きを制限している。熱流束センサー素子によ り蒸発による熱ロスを測定するために、本発明では従来のセンサー利用するもの の、被覆材を利用する。この被覆材は測定される表面（例えは皮膚）から蒸発液 が熱流束センサー素子の大気側の面に移動することを許容し、さらに熱流束セン サー素子の表面から蒸発することを許容している。蒸発による熱ロスの測定を更 に容易とするため、この発明の望ましい実施態様においては、熱流束センサーの 大気側の表面と測定表面の周囲のおいても均一な温度を発生させる。最も望まし い実施態様においては、熱流束センサー素子の大気側の表面と測定される表面と を覆うような熱伝導性のある層を使用することによって可能である。 図面の簡単な説明 図１は、現在使用されている熱流束センサーの断面図である。 図２は、本発明の望ましい実施態様における断面を示す図である。 図３は、図２において円を描いた部分の断面拡大図である。 図４は、本発明における熱ロスの測定のための望ましいセンサーの平面概略図 である。 本発明における最良な実施態様。 本発明は種々のの応用が考えられるが、例えは生物体（人又は動物）からの熱 流束を測定することによってカロリー消費量を測定する方法について以下詳細に 述べる。 この生物体については測定される表面が皮膚であり、熱流束の蒸発に基づく熱 ロスを生じさせる液体は汗である。しかしながら、これだけが本発明の応用では ない。本発明の他の使用法は、例えば蒸発式のクーラーの最適化を含むものであ る。本発明では伝導、対流、輻射及び蒸発に基づく熱流束を改良された熱流束セ ンサー素子を用いて行う。次のような使用を満足する熱流束センサー素子の何れ でも本発明のために利用することができる。小型であり、適用性があり、適当な 感度があればよい。望ましい熱流束センサー素子はＲｄＦ，ＨＵＤＳＯＮ，Ｈ． Ｈ．等から人手できるもので「マイクロホイル」（商標）熱流束センサーとして 市販されているものを使用できる。その他の熱流束センサー素子であっても本発 明の要求に合致するものであれが使用可能であり、サーモパイル、サーミスター 及び熱電対等に基づく熱流束センサー素子を含む。蒸発による熱ロスは皮膚表面 において汗が蒸発した時に生ずる。 図１はよく利用されている熱流束センサー素子の断面を示す。この構成におい て熱流束はセンサー素子１０の下側で、皮膚１６と向き合っている汗１７を捕捉 する。このことはセンサー１０の下側における汗１７が蒸発するのを防ぎ、熱流 束センサー素子１０で覆われた皮膚１６の表面からの蒸発による熱ロスを防止す る。熱流束センサー素子１０は蒸発による熱ロスを測定していないので、即ち、 周囲の皮膚１６で発生している蒸発による熱ロスを測定しないので、熱ロスの測 定は周囲の皮膚１６における熱ロス２０を代表するものではない。この誤差は、 評価された熱流束２１が実際の熱ロス２０よりも蒸発に基づく熱ロスに等しい量 だけ生ずることになる。熱流束センサー素子１０がセンサーの下側における汗の 蒸発を防ぐために、汗１７はセンサー１０の従わせ堆積し、一部の汗は側方に漏 れだし、１８、センサー１０の周りの場所に集められる。この集められた汗１８ は熱流束センサー１０の周囲の部分において熱ロス２２を増加させる。従来の熱 流束センサー素子１０はセンサーの中央部分において最も敏感であり、その周囲 においてはあまり敏感でないので、センサー１０の周囲の部分における熱ロスの 増加２２を検出することはない。 この発明は従来の熱流束センサー素子１０の欠点を最小にし、かつ保証し、蒸 発による熱流束を測定することができる。本発明の一つの実施態様８は図２及び 図３において示されている。熱流束センサー素子１０は表面１６の上に置かれ、 この表面は後述するように、例えば皮膚のようなものである。熱流束センサー素 子１０の大気側の側面２４における蒸発による熱ロスを発生させるために、本発 明においては表面の被覆材１２を設け、この被覆材は熱流束センサー素子１０の 周辺付近の汗の堆積１８を、矢印１１で示すように、被覆材１２を通って熱流束 センサー素子１０の大気側の面２４に移動させる。このような移動は汗が熱流束 センサー１０素子の大気側の面２４から蒸発することを許容し、対象の皮膚表面 １６で起きているような蒸発による熱ロスをシュミレートする。 本発明の好ましい実施態様においては、被覆材１２は対象物１６の皮膚からの 蒸発と同様な蒸発速度を有する。この蒸発速度はかなり大幅に変化するが、おお よそ２０ｇ／ｍ²／ｄａｙから１００ｇ／ｍ²／ｈｒの範囲にある。被覆材１２は 、汗を吸収することができ、望ましくは熱流束センサー素子１０の大気側の側 面２４に対して皮膚の表面から汗を「蝋燭の芯」のように浸透させる性質を有す るのである。最もよく機能する被覆材は皮、人工膜、きつく編んだ織物等から構 成されたものである。人工膜としての一例はミルポワ（ＭＩＬＬＩＰＯＲＥ）か ら製造されたものである。人工膜の適当な他の例は、テルミポワ（ＴＨＥＲＭＩ ＰＯＲ）という商標名で販売されたもの及びゲルマンサイエンス・インク（アン ナーアーバー、ミシガン）で製造されたベルサポール（ＶＥＲＳＡＰＯＲ）等を 含む。強く編まれた材料の一例としてはスペクトラ／メッシュ（ＳＰＥＣＴＲＡ ／ＭＥＳＨ）であって、カルホルニヤ、ロスアンジエルスの「スペクトラム」か ら製造されたものである。一般的に、被覆材１２は薄いほど本発明のプロセスを 良好に実行する。更に、１ミクロン細孔の被覆材は汗の堆積１８を測定表面１６ から熱流束センサー素子１０の大気側の面１４に蝋燭の芯のように吸い上げるの に適している。更に、測定誤差を減少させるため、望ましい実施態様は熱伝導性 がある層１４を熱流束センサー素子１０の大気側の面２４と皮膚表面１６を囲む 部分とに配置することである。このようにすると対象物の皮膚表面１６と熱流束 センサー素子１０の大気側の面２４が実質的に均一な熱の熱の流れを生ぜしめ、 上記熱流束センサー素子の大気側の２４は、周囲の皮膚表面１６で生ずるような 熱ロス２０と実質的に同様な熱の流れを感ずることになる。このことは少ない汗 、従って、少ない蒸発部によって生ずる熱の流れの変化を補正することになる。 即ち、対象物の皮膚表面におけるよりも熱流束センサー素子１０の面２４におけ る蒸発が少ないことを補正することになる。 本発明の望ましい実施態様においては、熱伝導性のある層１４の材料は金属の ホイル、例えば銅、アルミニウム、ステンレス、ステンレス鋼、金の箔、真空蒸 着した金属の膜、熱伝導性のあるプラスチック等を含み、望ましくは、これらの 厚さは３０００Åから２ミル（Ｍｉｌ）までの範囲にある。本発明の望ましい態 様は、被覆材料１２と熱伝導性がある層１４を含むのであるが、本発明において は、とちらか一方を使う場合も含む。熱流束センサー８の周囲における組織に人 為的な熱が保存されるのを防ぐために、熱流束センサーを使用者に固定する方法 は熱の流れを妨害してはならない。熱流束センサー８を使用者に固定する方法が 皮膚表面に対して熱を捕捉する方法であるならば、人為的に増加した皮膚の温度 は熱流束センサー８による測定の誤差の原因を生ずる。 本発明の望ましい実施態様においては、通気性のある織物材を使用し、好まし くは１／８〜１／４インチの穴が全面積の９５％以上を有する物がよい。しかし ながら装置を使用者に固定するために他の材料もまた使用することができる。本 発明を実施する最も望ましい方法においては、複数の熱流束センサー８はその各 々が被覆材１２及び／又は熱伝導性の層１４を備え、対象物の種々の場所に配置 され、対象物の全熱ロスを測定することがよい。また他の最も望ましい実施態様 においては、一個の熱流束センサー装置８がその対象物を最も代表する場所に配 置することがよい。 そのような代表的な場所は対象物により種々異なるものであり、また、そのよ うな場所は複数のセンサー８を対象物に適応し、それぞれのセンサーの測定結果 を評価し、最もその対象物の全熱ロスの代表するような場所を決定することによ って可能である。熱ロスの代表的な場所が一旦決定されれば、単一のセンサー８ のその代表的な場所に配置することによって測定が可能である。最も望ましい発 明の実施態様において、センサー装置８を例えば測定者が使用している弾性のあ る腕時計のバンドに付着することがよい。この弾性のある腕時計のバンドは織目 がある材料から作製され、被測定者は自由に運動できるからである。熱の流れに ついての情報は連続的に測定され、マイクロ制御器に記録され、熱流束の情報を カロリー消費量に変換するアナログ装置によって測定される。そして、これらの 情報は単位時間当たりのカロリー消費量あるいはカロリー消費量の積算量の形で 記録される。このようなマイクロ制御器としては、例えばインテル社の８０５１ 計を含む装置が利用できる。 カロリー消費量は本発明の方法及び装置から得られる熱流束の測定の結果から 種々の方法で計算される。望ましい方法は次のような方程式に基づく。 カロリー消費量（ｋ−ｃａｌ）＝対象物の全表面積（ｍ²） ×各センサーにおいて測定された表面の分率（代表的な場所を測定する１個 のセンサーに対しては１である） ×熱流束（ｋ−ｃａｌ／ｍ²／ｍｉｎ）×測定時間（ｍｉｎ） マイクロ制御器は、望ましくは連続的に測定し、記録するようにプログラム化 されており、対象物の全熱流束を測定し、それにより単位時間当たりのカロリー 消費量と全カロリー消費量を測定する。 図４に示すとおり、発明の最も望ましい態様においては、熱伝導性のある層１ ４がセンサー素子１０の外周を越えて中央の表面２９と外周部３０に拡大してい る。この外周部３０は熱伝導性の層１４に形成された指状の突起部３１を形成す る。この外周部３０、は望ましくは熱流束センサーの素子１０の実質的な外周部 を形成するが、熱流束センサーの素子１０の配線３２が通過する部分を除外する 。図に示すように、突起部３１は突起部と突起部との間に外に向いた面積の部分 を備えている。発明について特定の例及び望ましい態様について記載したが、本 発明の範囲は次のクレームによって理解されるべきである。次のクレームは正し く及びこれらの均等物を含んで解釈されるべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年７月３日 【補正内容】 ＰＣＴ３４条補正 23．前記熱流束センサー手段（１０）からの熱の移動が前記熱流束センサー手段 （１０）の感知場所から実質的に均一おこなわれる請求項１８に記載の方法。 24．前記熱流束センサー手段（１０）からの実質的に均一な抜熱が、熱流束セン サー手段（１０）の場所に配置された熱伝導性ある材料（１４）によって行われ る請求項１８に記載の方法。 25．前記熱伝導性のある材料（１４）は金属のホイル、真空蒸着した金属膜及び 熱伝導性のあるプラスチックのいずれかを選択したものである請求項２４に記載 の方法。 26．前記方法は皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定する請求項１８に記載の方 法。 27．前記熱ロスの測定が皮膚表面全体（１６）からの熱ロスを代表する場所にお いて行われる請求項２６に記載の方法。 28．物体のカロリー消費量を物体の測定表面（１６）からの全熱量を、その中央 表面部とその外周表面部からなる熱流束センサー手段（１０）によって測定する 方法であって、下記の工程を備えている。 ａ）液体を前記測定表面（１６）から前記熱流束センサー手段（１０）による 感知領域に移動させる工程と、 ｂ）前記熱流束センサー手段（１０）を超えて熱伝導性がある材料（１４）を 設け、前記測定表面から実質的に均一な熱の流れを生ぜしめる工程と、 ｃ）前記熱流束センサー手段（１０）の感知場所における液体の蒸発速度を前 記測定表面（１６）における前記液体の蒸発速度と近似したものとする工程。 29．前記液体の移動する工程が、前記感知表面（１６）から前記液体を吸い上げ るとができる被覆材（１２）によって行われる請求項２８の方法。 30．前記被覆材（１２）は、皮、人工膜及びきつく編まれた織物のいずれかであ る請求項２９に記載の方法。 31．前記被覆材（１２）が前記測定場所（１６）からの前記液体の蒸発速度と実 質的に同一の蒸発速度を有する被覆材（１２）である請求項２９に記載の方法。 32．前記熱伝導性ある材料（１４）が金属のホイル、熱伝導性あるプラスチック 及び真空蒸着した金属膜のいずれかである請求項３１に記載の方法。 33．前記方法か皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定する請求項２７の方法。 34．前記熱ロスの測定が皮膚表面（１６）からの熱ロスを代表する場所で行われ る請求項３２の方法。 35．測定表面（１６）からの蒸発熱を中央表面部とその外周表面部とを有する熱 流束センサー（１０）によって行う方法であって、下記の工程を備えている。 ａ） 前記測定表面（１６）から前記熱流束センサー手段（１０）のある表面 に液体を移動させることを許容する工程と、 ｂ） 熱伝導性がある材料（１４）を前記熱流束センサー手段（１０）を超え て設け、これにより該熱流束センサー手段（１０）の表面に渡って実質的に均一 な熱流束を実現する工程と、 ｃ） 前記液体の前記熱流束センサー手段（１０）の位置からの蒸発速度を測 定表面（１６）からの液体の蒸発速度と実質的に同一に保持する工程。 36．前記液体の移動する工程を、前記液体が前記測定面（１６）から熱流束セン サー手段（１０）へ浸透させることができるような被覆材（１２）によって実現 する請求項３５に記載の方法。 37．前記被覆材（１２）は皮、人工膜及びきつく編まれた織物の何れから選択し たものである請求項３６に記載の方法。 38．前記被覆材（１２）は、前記測定面（１６）からの前記液体の蒸発速度と実 質的に同一であるような蒸発速度を有するものである請求項３６に記載の方法。 39．熱伝導性ある物質材料（１４）が金属のホイル、真空蒸着した金属膜及び熱 伝導性のあるプラスチックのいずれかである請求項３５に記載の方法。 40．前記方法が皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定する請求項３５に記載の方 法。 41．前記皮膚表面（１６）が皮膚全体表面（１６）からの熱ロスを代表するよう な場所である請求項４０に記載の方法。 42．対象物の測定面（１６）からの全熱量を測定し、カロリー消費量を、実質的 に中央表面部とその外周表面部とを備えた熱流束センサー手段（１０）の使用に よって行う方法であって、下記の工程を備えている。 ａ） 液体を前記測定面（１６）から熱流束センサー手段（１０）の表面に移 動させることを許容し、 ｂ） 熱流束センサー手段（１０）の表面における液体の蒸発速度を前記測定 面（１６）からの液体の蒸発速度と実質的に同一に維持する。 43．前記液体の移動する工程が、前記測定面（１６）から前記熱流束センサー手 段（１０）の外周表面部（２４）に吸収されること可能にし、前記測定面と前記 熱流束センサー手段（１０）の外周表面部とに接触する被覆材（１２）によりな される請求項４２の方法。 44．前記被覆材（１２）は、皮、人工膜及びきつく織られた織物から選ばれたも のである請求項４３記載の方法。 45．前記被覆材（１２）が前記測定面（１６）からの液体の蒸発速度に実質的に 同一であるような蒸発速度を有するものである請求項４３記載の方法。 46．前記測定は皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定するものである請求項４２ の方法。 47．前記熱ロスは、表面全体からの熱ロスを代表するものであるような場所にお いて測定する請求項４６記載の方法。 48．測定面（１６）からの蒸発による熱ロスを中央表面部と外周表面部を備えた 熱流速センサー手段（１０）を用いて測定する方法であって下記の工程を備えて いる。 ａ） 前記熱流束センサー手段（１０）を超えて熱伝導性材料（１４）を設け ることにより該熱流束センサー手段（１０）の表面からの熱流束を実質的に均一 にせしめる工程。 49．前記熱流束センサーの素子（１０）に接触し、前記測定面（１６）に接触し て配置されている熱伝導性材料（１４）によって行う請求項４８に記載された方 法。 50．前記熱伝導性材料（１４）が、金属のホイル、真空蒸着した金属膜及び熱伝 導性プラスチックのグループから選択される請求項４９記載の方法。 51．前記方法か皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定するものである請求項４３ 記載の方法。 52 前記熱ロスを皮膚表面からの全熱ロスを代表するものである場所において測 定する請求項５１の方法。 53 前記熱伝導性材料（１４）の外周領域（３０）が、各々一定の空間（３３） を有して隣接する突起部（３１）からなる請求項４９の方法。 54．対象物の測定面（１６）からの実質的な全熱流束を測定することによってカ ロリー消費量を決定する方法であって、下記の工程を備えている。 ａ）熱流束を計算することができる複数の熱流束センサー手段（８）を対象物 の複数の場所に配置し、 ｂ） 熱流束センサー手段（８）が配置されている各場所の熱流束を測定する ことによって対象物の全熱ロスを計算する。 55．更に以下の工程を備えている請求項５４記載の測定方法。 ａ）熱流束センサー手段（８）によって測定された熱ロスを平均し、平均的熱 ロスを計算する工程と、 ｂ）前記複数の熱流束センサー手段（８）によって得られたそれぞれの熱ロス を平均的熱ロスと比較する工程と ｃ）前記それぞれの熱ロスが前記平均的熱ロスと密接に関係している前記対象 物の領域を選択する工程。 56．更に前記測定された全熱ロスをカロリー消費量に変換する工程を更に加えた 請求項５４の方法。 57．更に前記熱流束センサー手段（８）を前記選択した場所に配置し、その領域 からの全熱流束を測定し、該測定された全熱流束をカロリー消費量に変換する工 程を更に加えた請求項５５の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スズミンスキー，ネイル・ジェイ アメリカ合衆国、ペンシルバニア・15216 ピッツバーグ、ヒルスデイル・アベニュ ー・1427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．装置の携帯者の皮膚表面（１６）からの熱流束の全量を測定することによっ てカロリー消費量を測定する装置であって下記の部材を備えている。 ａ）熱流束センサー手段（１０）と、 ｂ）被覆材（１２）であって、該被覆材（１２）の一部は装置を携帯する者の 皮膚の表面（１６）と熱流束センサー手段（１０）とに接触し、該被覆材（１２ ）は液体を吸収することができ、該皮膚の表面（１６）から該液体を該熱流束セ ンサー手段（１０）と接触している該被覆材（１２）の部分に移動だせることが できる被覆材（１２）。 ２．前期皮膚表面（１６）と前記被覆材（１２）は２０ｇ／ｍ²／ｄａｙから１ ００ｇ／ｍ²／ｈｒの範囲の実質的に同一の蒸発速度を備えている請求項１に記 載された装置。 ３．前記被覆材（１２）が皮、人工膜、きつく織られた織物からなるグループか ら選択されたものである請求項１記載の装置。 ４．前記液体が汗である請求項１記載の装置。 ５．前記携帯者に対して前記装置を装着する手段を含む請求項１記載の装置。 ６．前記装着装置が目のある織られた材料である請求項５に記載された装置。 ７．その装置が配置された場所の表面（１６）からの熱流束の測定するための装 置であって下記の部材を備えている。 ａ） 熱流束センサー手段（１０）、 ｂ） 被覆材（１２）であって、大気に露出した熱流束センサー手段（１０） の表面において熱流束センサー（１０）に接触し、該被覆材（１２）は液体を吸 収する能力があり、 吸収した該液体を該装置が配置されている場所の表面（１６）から熱流束セン サー（１０）と接触している該被覆材（１２）の部分に移動させることができ、 ここから蒸発が行われる被覆材（１２）と、 ｃ） 前記熱流束センサー手段（１０）の前記表面から均一な熱流束が生ずる ように前記熱流束センサー（１０）と前記被覆材（１２）との間に配置された熱 伝導性材料（１４）。 ８．前記熱伝導性材料（１４）は金属のホイル、真空蒸着した金属のホイル、及 び熱伝導性熱伝導性プラスチックのグループから選択されたものである請求項７ 記載の装置。 ９．前記被覆材（１２）と前記皮膚（１６）は２０ｇ／ｍ²／ｄａｙから１００ ｇ／ｍ²／ｈｒの範囲で実質的に同一蒸発速度を有する請求項８記載の装置。 10．前記熱流束センサー手段（１０）がサーモパイル、サーミスター及び熱電対 にもとずく熱電対流束センサーのいずれかである請求項８記載の装置。 11．前記被覆材（１２）は皮、人工膜、きつく編まれた織物のいずれかである請 求項８記載の装置。 12．前記液体が汗であり、前記装置が配置された表面（１６）が生物の皮膚表面 である請求項８記載の装置。 13．前記表面（１６）に前記装置を装着する手段を含む請求項８記載の装置。 14．前記装着手段が目のある織物材である請求項１３に記載された装置。 15．前記被覆材（１２）と前記熱伝導性のある材料（１４）が前記熱流束センサ ー手段（１０）の少なくとも一の縁からその装置が配置された表面（１６）に拡 大している請求項７記載の装置。 16．前記熱流束センサー手段（１０）から得られた熱流束をカロリー消費量のデ ータに変換するマイクロ制御手段を更に含む請求項７記載の装置。 17．前記熱伝導性材料（１４）が複数の隣あった突起部（３１）を共有し、相互 に空間（３３）を有し、該突起部（３１）が熱流束センサー手段（１０）を超え て前記装置が配置された表面（１６）に接触している請求項１５記載の装置。 18．熱流束センサー手段（１０）を用いて蒸発性のある表面（１６）からの実質 的全熱流束を測定することによってカロリー消費量を決定する方法で下記の工程 を備えている。 ａ）前記熱流束センサー手段（１０）を前記蒸発性の表面（１６）に配置し、 液体を蒸発性ある表面（１６）から前記熱流束センサー（１０）が感知できる領 域に移動することを許容し、 ｂ） 前記熱流束センサー手段（１０）の配置された場所において熱流束を測 定する。 19．前記熱流束センサー手段（１０）の感知できる領域における前記液体の蒸発 速度を前記蒸発性ある表面（１６）の蒸発速度と実質的に同一に保持する工程を 更に備えている請求項１８に記載された方法。 20．前記液体の移動する工程が前記液体を吸い上けることができる被覆材（１２ ）によって行われる請求項１８に記載の方法。 21．前記被覆材（１２）は、皮、人工膜及びきつく編まれた織物のいずれかから 選択したものである請求項２０に記載の方法。 22．前記被覆材（１２）が、その材料からの液体の蒸発速度が前記蒸発性のある 表面（１６）からの蒸発速度と実質的に同一である請求項２０記載の方法。 23．前記熱流束センサー手段（１０）からの熱の移動が前記熱流束センサー手段 （１０）の感知場所から実質的に均一おこなわれる請求項１８記載の方法。 24．前記熱流束センサー手段（１０）からの実質的に均一な抜熱が、熱流束セン サー手段（１０）の場所に配置された熱伝導性ある材料（１４）によって行われ る請求項１８に記載の方法。 25．前記熱伝導性のある材料（１４）は金属のホイル、真空蒸着した金属膜及び 熱伝導性のあるプラスチックのいずれかを選択したものである請求項２４記載の 方法。 26．前記方法は皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定する請求項１８の方法。 27．前記熱ロスの測定が皮膚表面全体（１６）からの熱ロスを代表する場所にお いて行われる請求項２６に記載の方法。 28．物体のカロリー消費量を物体の測定表面（１６）からの全熱量を、その中央 表面部とその外周表面部からなる熱流束センサー手段（１０）によって測定する 方法であって、下記の工程を備えている。 ａ）液体を前記測定表面（１６）から前記熱流束センサー手段（１０）による 感知領域に移動させる工程と、 ｂ）前記熱流束センサー手段（１０）の中央表面部からその外周表面部まで熱 を通過させ、前記前記熱流束センサー手段（１０）を通過する熱流速を実質的に 均一にする工程と ｃ）前記熱流束センサー手段（１０）の感知場所における液体の蒸発速度を前 記測定表面（１６）における前記液体の蒸発速度と近似したものとする工程。 29．前記液体の移動する工程が、前記感知表面（１６）から前記液体を吸い上げ るとができる被覆材（１２）によって行われる請求項２８に記載の方法。 30．前記被覆材（１２）は、皮、人工膜及びきつく編まれた織物のいずれかであ る請求項２９に記載の方法。 31．前記被覆材（１２）が前記測定場所（１６）からの前記液体の蒸発速度と実 質的に同一の蒸発速度を有する被覆材である請求項２９に記載の方法。 32．前記熱の吸収工程が、前記熱流束センサー手段（１０）の場所に配置された 熱伝導性ある材料（１４）によって行われる請求項２８に記載の方法。 33．前記熱伝導性ある材料（１４）が金属のホイル、熱伝導性あるプラスチック 及び真空蒸着した金属膜のいずれかである請求項３１に記載の方法。 34．前記方法が皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定する請求項２７に記載の方 法。 35．前記熱ロスの測定が全皮膚表面（１６）からの熱ロスを代表する場所で行わ れる請求項３３に記載の方法。 36．測定表面（１６）からの蒸発熱を中央表面部とその外周表面部とを有する熱 流束センサー（１０）によって行う方法であって、下記の工程を備えている。 ａ） 前記測定表面（１６）から前記熱流束センサー手段（１０）のある表面 に液体を移動させることを許容する工程と、 ｂ） 前記熱流束センサー（１０）の中央表面部から該センサーの外周表面部 に熱を引出し、これにより該熱流束センサー手段（１０）の表面に渡って実質的 に均一な熱流束を実現する工程と、 ｃ） 前記熱流束センサー手段（１０）の表面から液体の蒸発速度を測定表面 （１６）からの液体の蒸発速度と実質的に同一に保持する工程。 37．前記液体の移動する工程を、前記液体が前記測定面（１６）から熱流束セン サー手段（１０）へ浸透させることができるような被覆材（１２）によって実現 する請求項３６記載に記載の方法。 38．前記被覆材（１２）は皮、人工膜及びきつく編まれた織物の何れから選択し たものである請求項３７に記載の方法。 39．前記被覆材（１２）は、前記測定面（１６）からの前記液体の蒸発速度と実 質的に同一であるような蒸発速度を有するものである請求項３７記載の方法。 40．熱の引出しが、前記熱流束センサー手段（１０）場所に配置された熱伝導性 のある材料（１４）によって実現する請求項３６記載の方法。 41．熱伝導性ある物質材料（１４）が金属のホイル、真空蒸着した金属膜及び熱 伝導性のあるプラスチックのいずれかである請求項４０記載の方法。 42．前記方法が皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定する請求項３６に記載の方 法。 43．前記皮膚表面（１６）が皮膚全体表面（１６）からの熱ロスを代表するよう な場所である請求項４２に記載の方法。 44．対象物の測定面（１６）からの全熱量を、実質的に中央表面部とその外周表 面部とを備えた熱流束センサー手段（１０）の使用によって行う方法であって下 記の工程を備えている。 ａ） 液体を前記測定面（１６）から熱流束センサー手段（１０）の表面に移 動させることを許容し、 ｂ） 熱流束センサー手段（１０）の表面における液体の蒸発速度を前記測定 面（１６）からの液体の蒸発速度と実質的に同一に維持する。 45．前記液体の移動する工程が、前記測定面（１６）から前記熱流束センサー手 段（１０）の外周の表面（２４）に吸収されること可能にし、前記測定面と前記 熱流束センサー手段（１０）の外周表面部とに接触する被覆材（１２）により成 される請求項４４に記載の方法。 46．前記被覆材（１２）は、皮、人工膜及びきつく織られた織物から選はれたも のである請求項４５記載の方法。 47．前記被覆材（１２）が前記測定面（１６）からの液体の蒸発速度に実質的に 同一であるような蒸発速度を有するものである請求項４５記載の方法。 48．前記測定は皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定するものである請求項４４ の方法。 49．前記熱ロスは、表面全体からの熱ロスを代表するものであるような場所にお いて測定する請求項４８記載の方法。 50．測定面（１６）からの蒸発による熱ロスを中央表面部と外周表面部を備えた 熱流速センサー手段（１０）を用いて測定する方法であって下記の工程を備えて いる。 ａ） 前記熱流束センサー手段（１０）の中央表面部から該熱流束センサー手 段（１０）の前記外周の部分に熱を引出し、より該熱流東センサー手段（１０） の表面からの熱流束を実質的に均一にせしめる工程。 51．前記熱流束センサーの素子（１０）と前記測定面（１６）とに接触している 熱伝導性材料（１４）によって行う請求項５０に記載の方法。 52．前記熱伝導性材料（１４）が、金属のホイル、真空蒸着した金属膜及び熱伝 導性プラスチックのいずれかから選択される請求項５１記載の方法。 53．前記方法が皮膚表面（１６）からの熱ロスを測定するものである請求項４５ 記載の方法。 54．前記熱ロスを表面からの熱ロスを代表するものである場所において測定する 請求項５３の方法。 55．前記熱伝導性材料（１４）の外周領域（３０）が、各々一定の空間（３３） を有して隣接する突起部（３１）からなる請求項５１の方法。 56．対象物の非測定面（１６）からの実質的な全熱流束を測定することによって カロリー消費量を決定する方法であって下記の工程を備えている。 ａ）熱流束を計算することができる複数の熱流束センサー手段（８）を対象物 の複数の場所に配置し、 ｂ） 熱流束センサー手段（８）が配置されている各場所の熱流束を測定する ことによって対象物の全熱ロスを計算する。 57．更に以下の工程を備えている請求項５６記載の測定方法。 ａ）熱流束センサー手段（８）によって測定された熱ロスを平均し、平均的熱 ロスを計算する工程と、 ｂ）前記複数の熱流束センサー手段（８）によって得られたそれぞれの熱ロス を平均的熱ロスと比較する工程と ｃ）前記それぞれの熱ロスが前記平均的熱ロスと密接に関係している前記対象 物の領域を選択する工程。 58．更に前記測定された全熱ロスをカロリー消費量に変換する工程を更に加えた 請求項５６の方法。 59．更に、前記熱流束センサー手段（８）を前記選択した場所に配置し、その領 域からの全熱流束を測定し、該測定された全熱流束をカロリー消費量に変換する 工程を更に加えた請求項５７の方法。