JP4771193B2 - Ear thermometer temperature correction device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、耳孔内から発せられる赤外線によって生体の体温を検出する耳式体温計において、赤外線センサによって検出された温度を適正に補正する耳式体温計の温度補正装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
特許公開2000−14648号に開示される耳式体温計は、耳内から発生される赤外線の強度を検出する赤外線センサ、環境温度を検出する温度センサ及び制御手段等によって構成される。この構成において、測定スイッチが押圧されると、赤外線センサ及び温度センサからの検出信号を取り込み、耳内温度Tjを求める。
【0003】
また、特許公開2000−14649号に開示される耳式体温計は、耳内から発生される赤外線の強度を検出する第1の赤外線センサと、耳孔表面から耳内に発せられる赤外線の強度を検出する第2の赤外線センサ、環境温度を検出する温度センサ及び制御手段等によって構成される。この構成において、測定スイッチが押圧されると、第1及び第2の赤外線センサと温度センサからの検出信号を取り込み、耳内の検温値(耳内温度)Tj及び耳孔表面の検温値(耳孔表面温度)Thを求め、これらの温度の差分(Tj−Th)と耳孔表面温度Thとに基づいて鼓膜の温度(鼓膜温度)Tkと耳内温度Tjとの温度差(上乗せ量)Uを求める。これによって、鼓膜温度Tkは、Tk=Tj+Uによって求められるものである。
【0004】
上述した2つの引例においては、温度センサにより検出された環境温度Taに基づいて、耳内温度Tjを、環境温度Taが基準温度Trefの時に相当する耳内温度Tjrefに補正するための補正量ΔMを求めることが開示されている。
【0005】
さらに、特許公開2001−149324号に開示される耳式体温計は、人体の耳孔部分に挿入されるプローブと、このプローブを介して鼓膜付近から放射される赤外線を検出する赤外線センサと、その出力値を体温値に変換する演算手段と、演算結果を表示する表示手段とを有し、プローブ先端の温度を検出して赤外線センサの出力値を補正する温度補正手段を備えるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、赤外線センサは、通常、赤外線透過膜を通過して得られるジュール熱を複数の熱電対により電圧に変換するサーモパイル素子(以下、サーモパイル)からなり、その原理上相対温度しか測定できないため、前記サーモパイル近傍にサーミスタを設けて、前記サーモパイル近傍の温度を測定し、この温度を相対温度の基準としてサーモパイルの零点補償を行うことは公知であるが、従来、この零点補償が曖昧であり、正確な温度検出ができないという問題を有している。
【0007】
また、図4に示すように、サーモパイル温度が10℃の場合{THP(10)}と、42℃の場合{THP(42)}では、サーモパイルの出力値が大きく異なる。例えば、体温が38℃の場合には、THP(10)ではTthp3 (+側)が出力されるが、THP(42)ではTthp6 (−側)が出力されることとなり、両者の出力値は大きく異なることとなることは公知である。このため、基準となる温度が少しずれると、出力値がまったく異なるため、正確な温度検出ができず、測定する毎に、測定温度が異なるという不具合が生じる。
【0008】
したがって、上述した引例のごとく、環境温度を考慮してサーモパイルからの出力値を補正することにより、これを改善することが提案されてきたが、本発明者は、図5に示すように、耳式体温計を耳に差し込んだ後に生じるサーモパイルの温度上昇Tthpとサーミスタの温度上昇Tthmとの間に差が生じることに着目し、この温度上昇の差(T1−T2)に起因して温度検出にばらつきが生じることを見出した。また、前述した温度上昇の差は、サーミスタとサーモパイルの熱容量や熱伝導率等の熱特性の差に起因することが明らかとなった。
【0009】
このため、この発明は、サーモパイル及びサーミスタの熱特性の差に基づいてサーモパイルの基準温度を補正し、正確な体温の検出を可能とした耳式体温計の温度補正装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明は、図1に示すように、耳内から発する赤外線を検出する赤外線検出手段100と、該赤外線検出手段100の周辺の温度を検出する温度検出手段110と、該温度検出手段110の検出結果に基づいて前記赤外線検出手段100の基準温度を演算する基準温度演算手段120と、前記赤外線検出手段100の検出結果から相対温度を演算する相対温度演算手段130と、前記基準温度と前記相対温度から耳内温度を演算する耳内温度演算手段140と、該耳内温度演算手段140によって演算された耳内温度を体温として表示する温度表示手段150とを少なくとも具備する耳式体温計において、前記温度検出手段110の検出結果に基づいて、前記赤外線検出手段100の温度変化量を演算する温度変化量演算手段160と、該温度変化量演算手段160によって演算された前記赤外線検出手段100の温度変化量に基づいて前記基準温度演算手段120によって演算された基準温度を補正する基準温度補正手段170とを具備することにある。
【0011】
したがって、この発明によれば、赤外線検出手段100と温度検出手段110との熱特性の差に起因する温度検出手段110の温度変化量から赤外線検出手段100の温度変化量を温度変化量演算手段160によって演算し、これに基づいて基準温度演算手段120によって演算された基準温度を基準温度補正手段170によって補正することができるので、赤外線検出手段100の正確な基準温度を求めることができ、これによって、基準温度と相対温度演算手段130によって演算された相対温度とによって、耳内温度演算手段140において正確な耳内温度を演算することができるものである。
【0012】
また、前記温度変化量演算手段は、前記温度検出手段の検出結果から、前記温度検出手段の温度変化量を演算する第1の温度変化量演算手段と、該第1の温度変化量演算手段によって演算された温度検出手段の温度変化量と、前記赤外線検出手段及び前記温度検出手段の間の熱特性の差とに基づいて、前記赤外線検出手段の温度変化量を演算する第2の温度変化量演算手段とによって構成されることが望ましい。
【0013】
さらにまた、前記熱特性としては、熱容量、熱伝導率であることが望ましい。
【0014】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0015】
耳式体温計1は、図2に示すように、耳内の装着されるプローブ2と、このプローブ2の基端部分に配されたサーモパイル3と、このサーモパイル3の近傍に配され、前記サーモパイル3の一端の温度(基準温度)に近似する温度を検出するサーミスタ4と、下記する制御回路5とを少なくとも具備し、耳内、具体的には鼓膜18から発する赤外線を検出して体温を測定し、表示するものである。
【0016】
前記制御回路5は、前記耳式体温計1の本体内に装備されるもので、前記サーモパイル3からの信号を増幅するアンプ(A)6、このアンプ6で増幅された信号をデジタル値に変換するA/D変換器 (A/D)7、サーミスタ4からの信号を増幅するアンプ(A)8、このアンプ8に基準電圧を供給する基準電圧回路(RV)9、この基準電圧回路9及び下記するマイクロプロセッサユニット(MPU)13に電力を供給する電源回路(BC)10、この電源回路10の電源となる電池(B)11、少なくとも図示しない中央演算処理装置(CPU)、読出専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、入出力ポート(I/O)等からなるMPU13、このMPU13に装着された電気的消去・書込可能ロム(EEPROM)15、操作スイッチを有するスイッチ回路(SWITCH)14、温度表示を行う表示回路(DISPLAY)16及びモデム、携帯端末に接続可能な送信端末を有する通信回路17等によって少なくとも構成される。
【0017】
以上の構成の制御回路5は、例えばEEPROM15に書き込まれたプログラムにしたがって信号を処理するものである。以下、その処理の一例の制御ルーチンを、図3に示されたフローチャートにしたがって説明する。
【0018】
前記スイッチ回路14に接続される図示しないスイッチが投入されると、ステップ200から制御ルーチンが開始し、ステップ210で電源回路10から各部に電力が供給される。そして、先ずステップ220において、サーミスタ4の出力THM(t0)が読み込まれる。さらに、ステップ230において、サーモパイル3からの出力THPを読み込む。また、ステップ240では、サーモパイル3の読込と同時又は直後(t1時間後)のサーミスタ4の出力THM(t1)を読み込む。
【0019】
そして、ステップ250では、前記サーミスタの出力THM(t0)及びTHM(t1)からそれぞれの出力に対応する温度T(thm)(t0)及びT(thm)(t1)を演算し、ステップ260では、ステップ250の演算結果に基づいてサーミスタの温度変化率ΔT(thm)を演算する。一例として、例えば、数式[ ΔT(thm)={T(thm)(t1)−T(thm)(t0)}/(t1−t0)] によって演算する。
【0020】
そして、ステップ270では、前記ステップ260で演算されたサーミスタ4の温度変化率ΔT(thm)に基づいて、前記サーモパイル3の基準温度Tzeroが演算される。一例として、前記サーミスタ4の温度変化率ΔT(thm)と、前記サーミスタ4及び前記サーモパイル3の熱容量の差 (ΔHcap)に基づいて、前記サーモパイル3の温度変化率ΔT(thp)を、例えば数式[ΔT(thp)=A・F(ΔTthm,ΔHcap)+K1]によって演算し、このサーモパイル3の温度変化率ΔT(thp)と、サーモパイル3による出力THPの読込時間trとによって、基準温度Tzeroを、例えば数式[Tzero=B・ΔT(thp)・t2+K2]によって演算するものである。尚、上記数式において、A,Bは演算定数、K1,K2は補正項である。
【0021】
そして、ステップ280で、前記サーモパイル3の出力THPから相対温度T(thp)を演算し、ステップ290において、前記基準温度Tzero及び相対温度T(thp)から耳内温度 (体温)T(tag)を演算し、ステップ300において表示回路16を介して体温として表示し、ステップ310にて電源をOFFし、ステップ320において制御を終了するものである。
【0022】
以上の制御ルーチンにより、従来、サーモパイル3の基準温度Tzeroが単にサーミスタ4の出力THM(t0)又はTHM(t1)に基づいて演算されていたことにより、サーモパイル3の出力読込時のサーモパイル3の実際の温度と、前記サーミスタ4の出力THM(t0)の読込時のサーモパイル3の温度又はサーミスタ4の出力THM(t1)の読込時のサーモパイル3の温度との間に生じていた誤差を補正することができるので、サーモパイル温度の正確な基準温度を得ることができ、この結果、正確な体温の検出を可能とするものである。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、サーミスタの熱容量及び熱伝導率の相違に基づいて、耳式体温計のプローブを耳に装着した場合に上昇するサーミスタの温度上昇と、サーモパイルの温度上昇の誤差を補正することができるので、簡易な構成で正確な体温の検出を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1 】発明の構成を示したブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る耳式体温計の制御装置の概略構成図である。
【図3】上記制御装置において実行される制御フローチャート図である。
【図4】温度とサーモパイル出力の関係を示した特性線図である。
【図5】時間とサーミスタ及びサーモパイルの温度上昇の関係を示した特性線図である。
【符号の説明】
1 耳式体温計
2 プローブ
3 サーモパイル
4 サーミスタ
5 制御回路
18 鼓膜[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an ear thermometer that corrects the temperature detected by an infrared sensor in an ear thermometer that detects the temperature of a living body using infrared rays emitted from the inside of the ear canal.
[0002]
[Prior art]
The ear thermometer disclosed in Japanese Patent Publication No. 2000-14648 includes an infrared sensor that detects the intensity of infrared rays generated from within the ear, a temperature sensor that detects environmental temperature, a control unit, and the like. In this configuration, when the measurement switch is pressed, detection signals from the infrared sensor and the temperature sensor are taken in and the in-ear temperature Tj is obtained.
[0003]
In addition, the ear thermometer disclosed in Japanese Patent Publication No. 2000-14649 detects a first infrared sensor that detects the intensity of infrared rays generated from within the ear, and detects the intensity of infrared rays emitted from the ear hole surface into the ear. A second infrared sensor, a temperature sensor for detecting environmental temperature, a control means, and the like are included. In this configuration, when the measurement switch is pressed, the detection signals from the first and second infrared sensors and the temperature sensor are taken in, the temperature measurement value in the ear (intra-ear temperature) Tj, and the temperature measurement value in the ear canal surface (the ear hole surface). Temperature) Th is obtained, and the temperature difference (addition amount) U between the eardrum temperature (tympanic temperature) Tk and the ear temperature Tj is obtained based on the difference between these temperatures (Tj−Th) and the ear canal surface temperature Th. Accordingly, the eardrum temperature Tk is obtained by Tk = Tj + U.
[0004]
In the above two references, the correction amount ΔM for correcting the in-ear temperature Tj to the in-ear temperature Tjref corresponding to the reference temperature Tref based on the environment temperature Ta detected by the temperature sensor. Is disclosed.
[0005]
Further, an ear thermometer disclosed in Japanese Patent Publication No. 2001-149324 includes a probe inserted into the ear canal portion of a human body, an infrared sensor for detecting infrared rays emitted from the vicinity of the eardrum via the probe, and an output value thereof. Is provided with temperature correcting means for detecting the temperature of the probe tip and correcting the output value of the infrared sensor.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, an infrared sensor is usually composed of a thermopile element (hereinafter, thermopile) that converts Joule heat obtained by passing through an infrared transmission film into a voltage by a plurality of thermocouples, and can measure only the relative temperature in principle. It is known to provide a thermistor near the thermopile, measure the temperature near the thermopile, and perform zero compensation of the thermopile using this temperature as a reference for the relative temperature, but conventionally, this zero compensation is ambiguous and accurate. There is a problem that temperature cannot be detected.
[0007]
As shown in FIG. 4, the thermopile output value differs greatly between {THP (10)} when the thermopile temperature is 10 ° C. and {THP (42)} when the thermopile temperature is 42 ° C. For example, when the body temperature is 38 ° C., Tthp3 (+ side) is output in THP (10), but Tthp6 (− side) is output in THP (42), and both output values are large. It is known that it will be different. For this reason, if the reference temperature is slightly deviated, the output value is completely different, so that accurate temperature detection cannot be performed, and there is a problem that the measured temperature is different every time measurement is performed.
[0008]
Therefore, as described above, it has been proposed to improve this by correcting the output value from the thermopile in consideration of the environmental temperature, but the present inventor, as shown in FIG. Paying attention to the difference between the thermopile temperature rise Tthp and the thermistor temperature rise Tthm that occurs after inserting the thermometer into the ear, the temperature detection varies due to this temperature rise difference (T1-T2) Has been found to occur. Further, it has been clarified that the above-described difference in temperature increase is caused by a difference in thermal characteristics such as heat capacity and thermal conductivity between the thermistor and the thermopile.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a temperature correction device for an ear thermometer that corrects the reference temperature of the thermopile based on the difference in thermal characteristics between the thermopile and the thermistor and enables accurate temperature detection.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 1, the present invention includes an infrared detection means 100 for detecting infrared rays emitted from the ear, a temperature detection means 110 for detecting the temperature around the infrared detection means 100, and detection by the temperature detection means 110. A reference
[0011]
Therefore, according to the present invention, the temperature change amount of the infrared detection means 100 is calculated from the temperature change amount of the temperature detection means 110 due to the difference in thermal characteristics between the infrared detection means 100 and the temperature detection means 110. , And based on this, the reference temperature calculated by the reference temperature calculation means 120 can be corrected by the reference temperature correction means 170, so that an accurate reference temperature of the infrared detection means 100 can be obtained, thereby The ear temperature calculation means 140 can calculate an accurate ear temperature based on the reference temperature and the relative temperature calculated by the relative temperature calculation means 130.
[0012]
Further, the temperature change amount calculation means includes a first temperature change amount calculation means for calculating a temperature change amount of the temperature detection means from the detection result of the temperature detection means, and the first temperature change amount calculation means. A second temperature change amount for calculating the temperature change amount of the infrared detection means based on the calculated temperature change amount of the temperature detection means and the difference in thermal characteristics between the infrared detection means and the temperature detection means. It is desirable to be constituted by a calculation means.
[0013]
Furthermore, the thermal characteristics are preferably heat capacity and thermal conductivity.
[0014]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
As shown in FIG. 2, the ear-
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
When a switch (not shown) connected to the
[0019]
In
[0020]
In
[0021]
In
[0022]
According to the above control routine, the reference temperature Tzero of the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, based on the difference in the heat capacity and thermal conductivity of the thermistor, the temperature rise of the thermistor that rises when the ear thermometer probe is attached to the ear, and the temperature rise of the thermopile Since the error can be corrected, accurate temperature detection can be performed with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control device for an ear thermometer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a control flowchart executed in the control device.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between temperature and thermopile output.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between time and temperature rise of the thermistor and thermopile.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記温度検出手段の検出結果に基づいて、前記赤外線検出手段の温度変化量を演算する温度変化量演算手段と、該温度変化量演算手段によって演算された前記赤外線検出手段の温度変化量に基づいて前記基準温度演算手段によって演算された基準温度を補正する基準温度補正手段とを具備し、
前記温度変化量演算手段が、前記温度検出手段の検出結果から、前記温度検出手段の温度変化量を演算する第1の温度変化量演算手段と、該第1の温度変化量演算手段によって演算された温度検出手段の温度変化量と、前記赤外線検出手段及び前記温度検出手段の間の熱特性の差とに基づいて、前記赤外線検出手段の温度変化量を演算する第2の温度変化量演算手段とによって構成されることを特徴とする耳式体温計の温度補正装置。Infrared detecting means for detecting infrared rays emitted from within the ear, temperature detecting means for detecting the temperature around the infrared detecting means, and a reference for calculating the reference temperature of the infrared detecting means based on the detection result of the temperature detecting means A temperature calculation means; a relative temperature calculation means for calculating a relative temperature from a detection result of the infrared detection means; an ear temperature calculation means for calculating an ear temperature from the reference temperature and the relative temperature; and the ear temperature calculation. In an ear thermometer comprising at least temperature display means for displaying the temperature in the ear calculated by the means as a body temperature,
Based on the detection result of the temperature detection means, a temperature change amount calculation means for calculating the temperature change amount of the infrared detection means, and based on the temperature change amount of the infrared detection means calculated by the temperature change amount calculation means. Comprising reference temperature correction means for correcting the reference temperature calculated by the reference temperature calculation means ,
The temperature change amount calculating means is calculated by the first temperature change amount calculating means for calculating the temperature change amount of the temperature detecting means from the detection result of the temperature detecting means, and the first temperature change amount calculating means. Second temperature change amount calculating means for calculating the temperature change amount of the infrared detecting means based on the temperature change amount of the temperature detecting means and the difference in thermal characteristics between the infrared detecting means and the temperature detecting means. A temperature correction device for an ear thermometer characterized by comprising:
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