CN106605132B - 内部温度测量装置 - Google Patents

内部温度测量装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106605132B
CN106605132B CN201580048094.2A CN201580048094A CN106605132B CN 106605132 B CN106605132 B CN 106605132B CN 201580048094 A CN201580048094 A CN 201580048094A CN 106605132 B CN106605132 B CN 106605132B
Authority
CN
China
Prior art keywords
film section
temperature
mems chip
mirror plane
chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201580048094.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106605132A (zh
Inventor
中川慎也
清水正男
滨口刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp filed Critical Omron Corp
Publication of CN106605132A publication Critical patent/CN106605132A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106605132B publication Critical patent/CN106605132B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/20—Clinical contact thermometers for use with humans or animals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
    • G01K7/427—Temperature calculation based on spatial modeling, e.g. spatial inter- or extrapolation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0081—Thermal properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0009—Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
    • B81B7/0019—Protection against thermal alteration or destruction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • G01K7/028—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples using microstructures, e.g. made of silicon

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

提供内部温度测量装置，能够比以往更准确地响应性良好地测量在表面侧存在的非发热体的热阻值未知的测量目标物体的内部温度。内部温度测量装置(10)包括MEMS芯片(12)，MEMS芯片(12)包括用于计算非发热体的热阻值未知的测量目标物体的内部温度的2个热通量的2个单元(20a、20b)，以及用于增大热通量差的单元(20c)。

Description

内部温度测量装置
技术领域
本发明涉及进行测量目标物体的内部温度的测量的内部温度测量装置。
背景技术
作为测量深部体温的装置，已知被称为非加热型的简易型深部体温计等的装置(以下，记载为非加热型深部体温计)。
在非加热型深部体温计中，已知使用分别在面积比较宽的绝热材料的上下面上安装了温度传感器的1个热通量传感器测量深部体温的深部体温计，和使用2个那样的热通量传感器测量深部体温的深部体温计。
首先，使用图1，说明前者的非加热型深部体温计。
在使用了1个热通量传感器的非加热型深部体温计的深部体温的测量时，如图1的(A)所示，该热通量传感器被紧贴到身体表面。
如图1的(B)所示，由紧贴到身体表面的热通量传感器(绝热材料的下面侧的温度传感器)测量的绝热材料下面的温度Tt比深部体温Tb低。由紧贴到身体表面的热通量传感器(绝热材料的上面侧的温度传感器)测量的绝热材料上面的温度Ta比温度Tt低。此外，图1的(A)所示的构造的热等效电路如图1的(C)那样表示。再者，Rx、R1分别是非发热体即皮下组织的热阻值、绝热材料的热阻值。
若紧贴到身体表面的热通量传感器的各部的温度稳定，则单位时间内通过非发热体的热量和单位时间内通过绝热材料的热量相等。即，若热通量传感器的各部的温度稳定，则以下的式(1)成立。
(Tb－Tt)/Rx＝(Tt－Ta)/R1…(1)
因此，在热通量传感器的各部的温度稳定的情况下，通过对Tb求解式(1)的以下的式(2)，能够计算深部体温Tb。
Tb＝Tt+(Tt－Ta)·Rx/R1…(2)
使用1个热通量传感器的类型的非加热型深部体温计，是根据该式(2)计算深部体温Tb的深部体温计，但Rx值是因部位而有不同的值或有个人差异的值。因此，在使用固定值作为Rx值并根据式(2)算出的深部体温Tb中，包含与使用的Rx值和实际的Rx值之差相应的测量误差。
在深部体温Tb的测量结果中，为了不包含那样的测量误差而开发的非加热型深部体温计是，使用2个热通量传感器测量深部体温的类型的非加热型深部体温计(例如，参照专利文献1)。
在这种类型的非加热型深部体温计的深部体温的测量时，如图2的(A)所示，2个热通量传感器紧贴到身体表面。
如图2的(A)及(B)所示，若将根据一方的热通量传感器(以下，记载为第1热通量传感器)的绝热材料的热阻值测量的绝热材料上面的温度、绝热材料下面的温度分别记载为Ta、Tt，将根据另一方的热通量传感器(以下，记载为第2热通量传感器)测量的绝热材料上面的温度、绝热材料下面的温度分别记载为Ta′、Tt′，则图2的(A)所示的构造的热等效电路，如图2的(C)那样表示。再者，Rx、R1、R2分别是非发热体即皮下组织的热阻值、第1热通量传感器的绝热材料的热阻值、第2热通量传感器的绝热材料的热阻值。
因此，对于第1热通量传感器，上述的式(2)成立，对于第2热通量传感器，以下的式(3)成立。
Tb＝Tt′+(Tt′－Ta′)·Rx/R2…(3)
而且，如果从(2)、式(3)消去Rx，则能够得到以下的式(4)。
此外，若使用R2对R1的比率k(＝R2/R1)，则能够将式(4)变形为以下的式(5)。
使用2个热通量传感器的类型的非加热型深部体温计为根据上述的式(4)或式(5)计算深部体温Tb的深部体温计。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－212407号公报
发明内容
发明要解决的问题
只要是使用2个热通量传感器的类型的非加热型深部体温计，则无论深部体温Tb的测量对象者的Rx值如何，都能够比较准确地测量(计算)深部体温Tb。但是，如上述那样(参照图2)，现有的非加热型深部体温计为用4个温度传感器得到在对内部温度Tb计算上需要的信息的深部体温计。而且，温度传感器的精度不是那么高的精度，所以在现有的非加热型深部体温计中，使用热阻及热容量较大的绝热材料，作为其结果，现有的非加热型深部体温计为响应性差(直至得到稳定的、深部体温的测量结果为止需要的时间较长)的深部体温计。此外，现有的非加热型深部体温计为，在深部体温的测量结果中，有包含起因于温度传感器的个体差异相当大的误差的情况的深部体温计。
因此，本发明的课题是，提供内部温度测量装置，能够比以往更准确地响应性良好地测量在其表面侧存在的非发热体的热阻值未知的测量目标物体的内部温度。
解决问题的方案
为了解决上述课题，本发明的内部温度测量装置包括：基体材料部，在测量目标物体的内部温度的测量时，使其一个面接触到所述测量目标物体的表面；MEMS芯片，其为布设在所述基体材料部的另一面上的MEMS芯片，包括：基板部，具有所述基体材料部侧为空穴的第1薄膜部及第2薄膜部；第1热电堆，测量所述第1薄膜部的规定的区域和其他区域之间的第1温度差；以及第2热电堆，测量所述第2薄膜部的规定的区域和其他区域之间的第2温度差；以及计算部，使用由所述第1热电堆测量出的所述第1温度差和由所述第2热电堆测量出的所述第2温度差，计算所述测量目标物体的内部温度，所述MEMS芯片的结构是，使从所述第1温度差求得的、来自与所述基体材料部的所述一个面接触的所述测量目标物体的通过所述第1薄膜部的所述规定的区域的第1热通量，和从所述第2温度差求得的、来自与所述基体材料部的所述一个面接触的所述测量目标物体的通过所述第2薄膜部的所述规定的区域的第2热通量不同，具有为了减小所述第1热通量，而在所述基板部的所述第1薄膜部的、所述第1薄膜部和所述第2薄膜部的排列方向的两侧的至少一方，设置了所述基体材料部侧为空穴的薄膜部的结构。
即，本发明的内部温度测量装置是，通过MEMS(Micro Electro MechanicalSystems；微机电系统)芯片内的2个热电堆得到在内部温度的计算中使用的温度差的装置。而且，如果使用热电堆，则与使用了2个温度传感器情况相比，能够高精度地测量温度差，而且只要未使用多个温度传感器，则各温度传感器的误差(个体差异)也不会被相加而误差变大。而且，MEMS芯片是热容量少的芯片(在短时间之内为热平衡状态)。因此，根据本发明的内部温度测量装置，与以往相比，能够准确并且响应性良好地测量在其表面侧存在的非发热体的热阻值未知的测量目标物体的内部温度。
此外，若第1热通量和第2热通量的大小接近，则计算部的内部温度的计算结果会不稳定，但本发明的内部温度测量装置的MEMS芯片具有在所述基板部的所述第1薄膜部的、所述第1薄膜部和所述第2薄膜部的排列方向的两侧的至少一方中，设置了所述基体材料部侧为空穴的薄膜部的结构。而且，只要MEMS芯片有那样的结构，则第1热通量较小，所以第1热通量和第2热通量之间的差变大(“第1热通量/第2热通量”变小)。因此，在本发明的内部温度测量装置中，计算部的内部温度的计算结果稳定。
此外，通过增大第1薄膜部的大小，也能够使第1热通量和第2热通量的大小不同。但是，在增大第1薄膜部的大小的情况下，第1薄膜部的强度下降，可能得到第1薄膜部容易损坏的MEMS芯片。另一方面，在MEMS芯片中，如果采用“在所述基板部的所述第1薄膜部的、所述第1薄膜部和所述第2薄膜部的排列方向的两侧的至少一方中，设置所述基体材料部侧为空穴的薄膜部的结构”，则能够不增大第1薄膜部的大小，而使第1热通量和第2热通量的大小不同。因此，包括有上述结构的MSMS芯片的本发明的内部温度测量装置，也可以称为制造容易的装置，使其抗冲击、内部温度Tb的估计结果稳定。
本发明的内部温度测量装置可以是作为各部容纳在1个机壳内的装置来实现的装置，也可以是作为将2个装置(例如，包括计算部以外的部分的装置、以及包括计算部的装置)用电缆连接的装置来实现的装置。此外，本发明的内部温度测量装置的基体材料部，无论是单层的构件，还是多层的构件(在测量目标物体侧的面，布设具有生物适应性的绝缘性的薄膜和树脂构件等的层叠体等)都可以。
此外，在本发明的内部温度测量装置中，也可以采用有与所述第1薄膜部和所述第2薄膜部的排列方向垂直的第1镜平面的结构，在由所述第1镜平面区分的各部分中，包含所述第1薄膜部、所述第2薄膜部、所述第1热电堆及所述第2热电堆，具有各部分的所述第1薄膜部与所述第1镜平面邻接的结构的MEMS芯片。在将MEMS芯片设为这种结构的芯片的情况下，各部分的第1薄膜部具有作为减小来自另一部分的第1薄膜部的第1热通量的“薄膜部”的功能。但是，在将MEMS芯片设为上述结构的芯片的情况下，在各部分中，也可以与第1薄膜部分开地设置“薄膜部”。
此外，即使基体材料部的下面(“一个面”)的一部分和测量目标物身体表面的接触变差，为了内部温度的估计结果的误差不增大，在本发明的内部温度测量装置中，也可以采用“所述MEMS芯片是具有第1镜平面和与所述第1镜平面正交的第2镜平面的结构，在由所述第1镜平面及所述第2镜平面区分的部分的各部分中，包含所述第1薄膜部、所述第2薄膜部、所述第1热电堆及所述第2热电堆，具有各部分的所述第1薄膜部与所述第1镜平面及第2镜平面邻接的结构，采用所述计算部使用由所述MEMS芯片的4个所述第1热电堆测量出的第1温度差的平均值和由所述MEMS芯片的4个所述第2热电堆测量出的第2温度差的平均值，计算所述测量目标物体的内部温度”的结构。
发明的效果
根据本发明，能够比以往更准确地、良好响应地进行测量目标物体的内部温度的测量。
附图说明
图1是现有的、使用了1个热通量传感器的非加热型深部体温计的说明图。
图2是现有的、使用了2个热通量传感器的非加热型深部体温计的说明图。
图3是本发明的第1实施方式的内部温度测量装置的概略结构图。
图4是第1实施方式的内部温度测量装置包括的MEMS芯片(第1MEMS芯片)的结构及功能的说明图。
图5是It/It′的值对内部温度测量装置的输出产生的影响的说明图。
图6是通过输出单元(cell)的大小调整而减小了It/It′的值的MEMS芯片的说明图。
图7是本发明的第2实施方式的内部温度测量装置包括的MEMS芯片(第2MEMS芯片)的结构及功能的说明图。
图8是本发明的第3实施方式的内部温度测量装置包括的MEMS芯片(第3MEMS芯片)的结构及功能的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
《第1实施方式》
在图3中，表示本发明的第1实施方式的内部温度测量装置10的概略结构。
如图示那样，内部温度测量装置10包括基体材料部11、布设在基体材料部11上的MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)芯片12、ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit；专用集成电路)13、运算电路14及端子15。此外，内部温度测量装置10包括将MEMS芯片12及ASIC13以容纳在其内部的形式布设在基体材料部11上的外壳16。
基体材料部11是形成ASIC13、运算电路14、端子15间的布线的构件。内部温度测量装置10为使该基体材料部11的下面(图1中的下侧的面)接触到内部温度的测量目标物体的表面来使用的装置。再者，基体材料部11可以是单层的构件，也可以是在下面侧布设了有生物适应性的绝缘性的薄膜和树脂构件等的层叠体。
端子15是连接来自内部温度测量装置10用的计测装置的电源线及信号线的端子。其中，内部温度测量装置10用的计测装置是具有通过信号线与内部温度测量装置10之间进行通信而从内部温度测量装置10获取内部温度的测量结果的功能、进行获取的测量结果的显示和记录的功能、通过电源线对内部温度测量装置10供给电力的功能等的装置。
MEMS芯片12是使用MEMS技术制造的器件。对于该MEMS芯片12的细节，将后述。
ASIC13是内置了温度传感器18的集成电路。该ASIC13具有将内部温度测量装置10内的各传感器(温度传感器18、后述的输出单元20a、20b)的输出放大的功能、以及将放大后的各输出数字数据化的功能。再者，本实施方式的内部温度测量装置10的ASIC13包括输出与绝对温度成比例的电压的PTAT(Proportional To Absolute Temperature)电压源(即，具有作为温度计功能的电压源)。即，ASIC13为PTAT电压源的构成要素具有温度传感器18功能的电路。
运算电路14是，从通过ASIC13输入的各传感器的测量值，计算并输出测量目标物体的内部温度的电路。对于该运算电路14的内部温度的计算步骤，将后述，但运算电路14可以是将算出的内部温度从端子15输出(发送)的电路，也可以是将算出的内部温度输出(存储)到内部的存储器的电路。此外，运算电路14可以是1个元件(集成电路等)，也可以是多个元件组成的部件(unit)。而且，运算电路14可以是可编程的元件/部件，也可以是不能编程的元件/部件。
外壳16是以通过将MEMS芯片12及温度传感器18的周围的空气固定而使各传感器的输出稳定、防止通向各输出单元20的来自上方的红外线的入射等为目的而设置的构件。
外壳16的构成材料，只要是能够防止外壳16内外的空气的进出、以及通向外壳16内的红外线的流入的材料即可。但是，各传感器的输出因电磁波也可变动。因此，外壳16的构成材料优选是还能够防止来自外部的电磁波的流入的材料，即，金属或有导电性的非金属。再者，外壳16可以是1个构件，也可以是组合了多个构件的构件。此外，为了提高外壳16内的温度的稳定性，也可以将外壳16的内面用红外线吸收体(黑色的树脂等)覆盖。
以下，说明MEMS芯片12的结构。再者，在以下的说明中，各部(MEMS芯片12等)的上、下、左、右分别是处于图3所示的状态的情况下的各部的上、下、左、右。此外，前、后分别是从图3的纸面垂直方向观察的跟前侧、里侧。
图4的(A)中，表示MEMS芯片12的上表面图，图4的(B)中，表示MEMS芯片12的、图4(A)中的X－X′线剖面图。此外，图4的(C)中，表示MEMS芯片12的上面的、从图4的(A)中的X－X′线剖面附近的部分对上方放出的热通量的分布图。
如图4的(A)、(B)所示，MEMS芯片12具有在形成了大致相同形状的4个开口部22a、22b、22c及22d的基板(在本实施方式中，为硅基板)21上设置叠层部23的结构。
在叠层部23的覆盖开口部22a的部分(以下，记载为薄膜部24a)内，形成热电堆25a。此外，在叠层部23的覆盖开口部22b的部分(以下，记载为薄膜部24b)内，形成热电堆25b。各薄膜部24x(x＝a、b)内的热电堆25x是串联连接了多个叠层了P型多晶硅和N型多晶硅的热电偶26的传感器。热电堆25x形成得使各热电偶26的冷接点位于薄膜部24x的左右方向的中央部分，各热电偶26的温接点位于薄膜部24x的左右端(基板21上的部分)。
以下，将薄膜部24x(x＝a、b)和热电堆25x组成的部分记载为输出单元20x。
在开口部22c、22d上的部分中，也设置与输出单元20a、20b相同结构的输出单元20c。
在MEMS芯片12包括的4个输出单元20之中，输出单元20a是为了测量表示从输出单元20a的左右方向的中央部对上方放出的热通量It的温度差ΔT(与It成比例的ΔT)而设置的单元。输出单元20b是为了测量表示从输出单元20b的左右方向的中央部对上方放出的热通量It′的温度差ΔT′而设置的单元。
位于输出单元20a的左右的2个输出单元20c是为了减小热通量It(增大热通量It和热通量It′之差)而设置的单元。即，在输出单元20a的左右，如果存在基体材料11侧为空穴(开口部)的输出单元20c，则输出单元20a中从横方向(左右方向)流入的热量比不存在输出单元20c的情况减少。因此，如果在输出单元20a的左右设置输出单元20c，则如图4的(C)所示，能够使从与输出单元20b相同结构的输出单元20a的中央部分放出的热通量It比从输出单元20b的中央部分放出的热通量It′小。
如果能够得到来自穿过了热阻不同的2个路径的测量目标物体的2个热通量(值不同的2个热通量)，则能够使用根据图2说明的内部温度的计算原理来计算内部温度。但是，因仅有热电堆25a测量出的温度差ΔT和热电堆25b测量出的温度差ΔT′及温度传感器18的温度的测量结果为已知数，所以不能根据上述的内部温度的计算原理来计算内部温度。
因此，在本实施方式的内部温度测量装置10中，假定为Ta＝Ta′、Tt＝Tr成立。其中，Ta是热电堆25a的冷接点的温度，Ta′是热电堆25b的冷接点的温度(输出单元20a的左右方向的中央部分的温度)。Tt是热电堆25a的温接点的温度，Tr是温度传感器18的温度的测量结果。
假定Ta＝Ta′、Tt＝Tr成立，则根据以下的式(e1)能够计算内部温度Tb。
其中，k是由热电堆25b测量温度差ΔT′的部分的热阻R2对由热电堆25a测量温度差ΔT的部分的热阻R1的比例(＝R2/R1)。再者，上述的式(e1)，如果使用Ta＝Ta′、Tt＝Tr、ΔT＝Tt－Ta、ΔT′＝Tt′－Ta′(Tt′是热电堆25b的温接点的温度)进行变形，则为与式(5)相同的式。
因此，本实施方式的内部温度测量装置10为采用了根据式(e1)计算内部温度Tb的电路作为运算电路14的装置。
这里，说明在内部温度测量装置10的MEMS芯片12中采用了上述结构(参照图4)的理由。
由于ΔT＝R1·It、ΔT′＝R2·It′，所以对于式(e1)的右边的分数项的分母的“k·ΔT－ΔT′”，以下的式成立。
k·ΔT－ΔT′＝R2(It－It’)
因此，若It－It’为接近“0”的值，则式(e1)的内部温度的估计结果会不稳定。
具体而言，在使用了It/It’为0.99的MEMS芯片12的情况下，如图5的(A)所示，内部温度测量装置10的输出(内部温度测量装置10的深部体温的估计结果)极大地变动。另一方面，在使用了It/It’为0.82的MEMS芯片12的情况下，图5的(B)所示，内部温度测量装置10为输出没有较大变动(能够将输出的时间平均作为深部体温使用)。再者，图5的(A)、(B)所示的测量结构是，使用模拟内部温度(深部体温)37℃的人体的评价装置得到的。
这样，It/It’值较小的一方，式(e1)的内部温度Tb的估计结果稳定。因此，优选内部温度测量装置10中装载的MEMS芯片12是It/It′值比较小的值(0.9以下)的芯片。
通过如图6的(A)、(B)所示的结构，即，采用将输出单元20a的左右方向的长度比输出单元20b长的结构，也能够得到It/It′值比较小的MEMS芯片12。再者，图6的(A)是MEMS芯片12的上表面图，图6的(B)中，是MEMS芯片12的、图6的(A)中的X－X′线剖面图。图6的(C)中，是MEMS芯片12的上面的、从图6的(A)中的X－X′线剖面附近的部分对上方放出的热通量的分布图。
但是，为了减小It/It′，在增长输出单元20a的左右方向的长度的情况下，芯片的制造变得困难，并且输出单元20a(薄膜部24a)的强度有可能下降。
另一方面，如果采用在输出单元20a的左右设有输出单元20的结构，则能够以芯片的制造不困难、输出单元20a的强度不下降的形式，减小It/It′。因此，在内部温度测量装置10的MEMS芯片12中采用上述结构(参照图4)。
以上，如说明的那样，本实施方式的内部温度测量装置10具有从MEMS芯片12内的2个热电堆25和温度传感器18得到为了计算测量目标物体的内部温度Tb而使用的信息的结构。而且，如果使用热电堆25，则与使用了2个温度传感器的情况相比，能够高精度地测量温度差，而且只要不使用多个温度传感器，则不会使各温度传感器的误差(个体差异)相加而误差变大。而且，MEMS芯片12是热容量少的芯片(在短时间之内成为热平衡状态的芯片)。因此，如果使用本实施方式的内部温度测量装置10，则能够比以往准确地、良好响应地进行测量目标物体的内部温度的测量。
此外，内部温度测量装置10具备的MEMS芯片12是，能够以芯片的制造不困难、输出单元20a的强度不下降的形式，减小It/It′的芯片。因此，包括了MEMS芯片12的本实施方式的内部温度测量装置10也可以说是制造容易的装置，使其抗冲击、内部温度Tb的估计结果稳定。
《第2实施方式》
以下，使用与在第1实施方式的内部温度测量装置10的说明时使用的标号相同的标号，说明本发明的第2实施方式的内部温度测量装置10的结构。再者，在以下的说明中，第n(n＝1～3)MEMS芯片12是第n实施方式的内部温度测量装置10具备的MEMS芯片12。
本实施方式的内部温度测量装置10是，将第1实施方式的内部温度测量装置10内的第1MEMS芯片12(参照图4)置换为第2MEMS芯片12的装置。
在图7的(A)中，表示第2MEMS芯片12的上表面图，在图7的(B)中，表示第2MEMS芯片12的、图7的(A)中的X－X′线剖面图。此外，在图7的(C)中，表示第2MEMS芯片12的上表面的、从图7的(A)中的X－X′线剖面附近的部分对上方放出的热通量的分布图。
如图7的(A)、(B)所示，第2MEMS芯片12包括4个大致同形状的输出单元20(20a、20b、20c)。此外，第2MEMS芯片12具有左右方向的中央面为镜平面的结构。
第2MEMS芯片12的镜平面附近的部分所布设的输出单元20a是，用于测量表示从其左右方向的中央部对上方放出的热通量It的ΔT的单元。与输出单元20a有镜像关系的输出单元20c是，为了减小热通量It而设置的单元。
第2MEMS芯片12的右端所布设的输出单元20b是，用于测量表示从其左右方向的中央部对上方放出的热通量It′的ΔT′的单元。与输出单元20b有镜像关系的输出单元20c是，为了使第2MEMS芯片12的热通量分布(图7的(C))左右对称(抑制热通量分布不是左右对称的部分的、热通量It变大)而设置的单元。
即使这样配置了输出单元20的第2MEMS芯片12，如图7的(C)所示，也能够将热通量It和热通量It′之差设为比较大的值(将It/It′值设为比较小的值)。因此，通过本实施方式的内部温度测量装置10，也能够对测量目标物体的内部温度进行比以往准确良好响应的测量。
此外，第2MEMS芯片12中所采用的结构，也是能够以芯片的制造不困难、输出单元20a的强度不下降的形式，减小It/It′的结构。因此，包括了第2MEMS芯片12的本实施方式的内部温度测量装置10也可以说是制造容易的装置，使其抗冲击、内部温度Tb的估计结果稳定。
《第3实施方式》
以下，使用与在第1实施方式的内部温度测量装置10的说明时使用的标号相同的标号，说明本发明的第3实施方式的内部温度测量装置10的结构。
本实施方式的内部温度测量装置10是，将第1实施方式的内部温度测量装置10内的第1MEMS芯片12(参照图4)置换为具有图8所示的结构的第3MEMS芯片12的装置。
如图8所示，第3MEMS芯片12具有左右方向的中央面及前后方向(图8中的上下方向)的中央面的每个面为镜平面的结构。而且，在以第3MEMS芯片12的2个镜平面区分的各区划中，设有用于测量ΔT的输出单元20a、以及与输出单元20a大致同形状(相同结构)的、用于测量ΔT′的输出单元20b。此外，各区划内的输出单元20a的位置被确定，使得4个输出单元20a在第3MEMS芯片12的中央部分彼此邻接。
而且，如图8示意地所示，第3MEMS芯片12的4个输出单元20a被连接，使得能够输出它们的输出的总和(输出1和输出2之间的电位差)。第3MEMS芯片12的4个输出单元20b也被连接，使得能够输出它们的输出的总和(输出3和输出4之间的电位差)。
此外，在第3MEMS芯片12中，设有如果测量与输出1之间的电位差，则能够测量4个输出单元20a的输出的总和的1/2，如果测量输出2之间的电位差，则能够测量4个输出单元20a的输出的总和的剩余1/2的基准电位端子。该基准电位端子也为如果测量与输出3之间的电位差，则能够测量4个输出单元20b的输出的总和的1/2，如果测量输出4之间的电位差，则能够测量4个输出单元20b的输出的总和的剩余1/2的基准电位端子。
然后，本实施方式的内部温度测量装置10成为采用了从输出1和基准电位端子之间的电位差及输出2和基准电位端子之间的电位差生成表示ΔT的数据、和从输出3和基准电位端子之间的电位差及输出4和基准电位端子之间的电位差生成表示ΔT′的数据的ASIC13的装置。
即使如图8所示那样配置输出单元20a、20b，也能够将从各输出单元20a的左右方向的中央部分对上方放出的热通量It设为比从各输出单元20b的中央部分对上方放出的热通量It′小的值。因此，通过本实施方式的内部温度测量装置10，也能够对测量目标物体的内部温度进行比以往准确的、良好响应的测量。
此外，为了测量内部温度Tb，在使基体材料部11的下面接触到测量目标物体的表面时，有时基体材料部11的下面的一部分和测量目标物身体表面之间的贴合性变差，但本实施方式的内部温度测量装置10使用通过4个输出单元20a测量出的温度差的平均值和通过4个输出单元20b测量出的温度差的平均值来计算内部温度Tb。因此，如果使用内部温度测量装置10，则以几乎不会因为基体材料部11的下面的一部分和测量目标物身体表面之间的贴合性差，输出与原来的温度极大不同的内部温度Tb的形式，测量内部温度Tb。
而且，第3MEMS芯片12中所采用的结构，也是能够以芯片的制造不困难、输出单元20a的强度不下降的形式，减小It/It′的结构。因此，包括了第3MEMS芯片12的本实施方式的内部温度测量装置10也可以说是制造容易的装置，使其抗冲击、内部温度Tb的估计结果稳定。
《变形方式》
上述各实施方式的内部温度测量装置10可进行各种变形。例如，也可以取代各输出单元20c，将第1MEMS芯片12(图4)和第2MEMS芯片12(图7)变形为包括了不包括热电堆25的构造(即，仅有薄膜部)的芯片。
此外，也可以将第2MEMS芯片12(图7)变形为能够将左端的输出单元20c的输出和输出单元20b的输出的总和、以及输出单元20a的输出和其邻接的输出单元20c的输出的总和输出的芯片。
此外，作为运算电路14，也可以使用根据与上述式(e1)不同的算式计算内部温度Tb的电路，也可以将运算电路14设在计测装置侧。
也能够将各实施方式的内部温度测量装置10变形为以与计测装置不连接的方式使用的装置(例如，包括了显示运算电路14的内部温度的计算结果的液晶显示器的体温计)。而且，当然，各输出单元的具体的结构也可以不是上述结构，也可以将温度传感器18与ASIC13分开设置在输出单元20上和基体材料部11上等。
标号说明
10 内部温度测量装置
11 基体材料部
12 MEMS芯片
13 ASIC
14 运算电路
15 端子
16 外壳
18 温度传感器
20 输出单元
21 基板
22 开口部
23 叠层部
24 薄膜部
25 热电堆
26 热电偶

Claims (3)

1.一种内部温度测量装置，其特征在于，包括：
基体材料部，在测量目标物体的内部温度的测量时，使其一个面接触到所述测量目标物体的表面；
MEMS芯片，其为布设在所述基体材料部的另一面上的MEMS芯片，包括：基板部，具有所述基体材料部侧为空穴的第1薄膜部及第2薄膜部；第1热电堆，测量所述第1薄膜部的规定的区域和其他区域之间的第1温度差；以及第2热电堆，测量所述第2薄膜部的规定的区域和其他区域之间的第2温度差；以及
计算部，使用由所述第1热电堆测量出的所述第1温度差和由所述第2热电堆测量出的所述第2温度差，计算所述测量目标物体的内部温度，
所述MEMS芯片的结构是，使从所述第1温度差求得的、来自与所述基体材料部的所述一个面接触的所述测量目标物体的通过所述第1薄膜部的所述规定的区域的第1热通量、和从所述第2温度差求得的、来自与所述基体材料部的所述一个面接触的所述测量目标物体的通过所述第2薄膜部的所述规定的区域的第2热通量不同，具有为了减小所述第1热通量，而在所述基板部的所述第1薄膜部的、所述第1薄膜部和所述第2薄膜部的排列方向的两侧的至少一方，设置了所述基体材料部侧为空穴的薄膜部的结构。
2.如权利要求1所述的内部温度测量装置，其特征在于，
所述MEMS芯片的结构是，具有与所述第1薄膜部和所述第2薄膜部的排列方向垂直的第1镜平面，在由所述第1镜平面所区分的各部分中，包含所述第1薄膜部、所述第2薄膜部、所述第1热电堆及所述第2热电堆，具有各部分的所述第1薄膜部与所述第1镜平面邻接的结构。
3.如权利要求1所述的内部温度测量装置，其特征在于，
所述MEMS芯片的结构是，具有第1镜平面和与所述第1镜平面正交的第2镜平面，在由所述第1镜平面及所述第2镜平面区分的部分的各部分中，包含所述第1薄膜部、所述第2薄膜部、所述第1热电堆及所述第2热电堆，具有各部分的所述第1薄膜部与所述第1镜平面及第2镜平面邻接的结构，
所述计算部使用由所述MEMS芯片的4个所述第1热电堆测量出的第1温度差的平均值和由所述MEMS芯片的4个所述第2热电堆测量出的第2温度差的平均值，计算所述测量目标物体的内部温度。
CN201580048094.2A 2014-10-27 2015-10-19 内部温度测量装置 Active CN106605132B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-218441 2014-10-27
JP2014218441A JP6350212B2 (ja) 2014-10-27 2014-10-27 内部温度測定装置
PCT/JP2015/079437 WO2016067952A1 (ja) 2014-10-27 2015-10-19 内部温度測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106605132A CN106605132A (zh) 2017-04-26
CN106605132B true CN106605132B (zh) 2019-01-22

Family

ID=55857293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580048094.2A Active CN106605132B (zh) 2014-10-27 2015-10-19 内部温度测量装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10190921B2 (zh)
JP (1) JP6350212B2 (zh)
CN (1) CN106605132B (zh)
DE (1) DE112015004861B4 (zh)
WO (1) WO2016067952A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6349713B2 (ja) * 2013-12-13 2018-07-04 オムロン株式会社 内部温度センサ
JP6225766B2 (ja) * 2014-03-13 2017-11-08 オムロン株式会社 内部温度測定方法及び内部温度測定装置
JP6398808B2 (ja) * 2015-03-12 2018-10-03 オムロン株式会社 内部温度測定装置及びセンサパッケージ
JP6398810B2 (ja) * 2015-03-12 2018-10-03 オムロン株式会社 内部温度測定装置及び温度差測定モジュール
CN111837019B (zh) * 2017-12-28 2022-09-06 科技共享股份有限公司 生物数据测量装置
CN117480368A (zh) * 2021-06-14 2024-01-30 亚德诺半导体国际无限责任公司 感测组件

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1380536A (zh) * 2001-04-11 2002-11-20 欧姆龙株式会社 电子体温计
CN1392397A (zh) * 2001-06-18 2003-01-22 欧姆龙株式会社 电子体温计

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61239127A (ja) * 1985-04-15 1986-10-24 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> 熱流束センサ
JP4310962B2 (ja) * 2001-04-11 2009-08-12 オムロンヘルスケア株式会社 電子体温計
JP4600170B2 (ja) 2004-09-15 2010-12-15 セイコーエプソン株式会社 体温計、および体温計を有する電子機器
JP2007212407A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Kanazawa Univ 非加熱型深部体温計およびそれを用いた深部体温測定装置
DE102007025806B3 (de) * 2007-06-02 2008-06-26 Dräger Safety AG & Co. KGaA Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Körpertemperatur eines Lebewesens
US7981046B2 (en) * 2007-09-10 2011-07-19 Medisim Ltd Temperature measurement device
US10497747B2 (en) * 2012-11-28 2019-12-03 Invensense, Inc. Integrated piezoelectric microelectromechanical ultrasound transducer (PMUT) on integrated circuit (IC) for fingerprint sensing
JP6315429B2 (ja) * 2014-01-24 2018-04-25 国立大学法人 東京大学 センサ
JP6398807B2 (ja) * 2015-03-12 2018-10-03 オムロン株式会社 温度差測定装置
US10724994B2 (en) * 2015-12-15 2020-07-28 University Of South Carolina Structural health monitoring method and system
JP2018068478A (ja) * 2016-10-26 2018-05-10 セイコーエプソン株式会社 生体モニタリングシステム、携帯型電子機器、生体モニタリングプログラム、コンピューター読み取り可能な記録媒体、及び生体モニタリング方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1380536A (zh) * 2001-04-11 2002-11-20 欧姆龙株式会社 电子体温计
CN1392397A (zh) * 2001-06-18 2003-01-22 欧姆龙株式会社 电子体温计

Also Published As

Publication number Publication date
DE112015004861B4 (de) 2021-08-12
DE112015004861T5 (de) 2017-07-27
CN106605132A (zh) 2017-04-26
WO2016067952A1 (ja) 2016-05-06
US20170276553A1 (en) 2017-09-28
JP6350212B2 (ja) 2018-07-04
JP2016085136A (ja) 2016-05-19
US10190921B2 (en) 2019-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106605132B (zh) 内部温度测量装置
CN105745518B (zh) 内部温度传感器
CN106104233B (zh) 内部温度测量方法以及内部温度测量装置
AU2020300996B2 (en) Apparatus, systems, and methods for non-invasive thermal interrogation
CN105358949B (zh) 用于测量热通量的方法及系统
CN108073199A (zh) 温度测定装置、检查装置以及控制方法
CN107250746B (zh) 温度差测量装置
JP2016170017A (ja) 内部温度測定装置及びセンサパッケージ
CN106197751A (zh) 一种温度场的温度测量方法及装置
WO2019133601A1 (en) Body core temperature sensor with two tegs
CN107250747B (zh) 传感器封装体
CN107209065B (zh) 内部温度测定装置和温差测定模块
CN109313089A (zh) 用于确定对流热传递系数的装置和方法
JP7046099B2 (ja) ガスの速度又は流量を測定するための装置
CN106918398B (zh) 一种电脑cpu用测温热电偶结构
Rizzo et al. Calibration methodology for contact heat flux sensors with enhanced accuracy
CN206975892U (zh) 帕尔帖效应实验仪
JP6428398B2 (ja) 内部温度測定装置及び熱抵抗測定装置
CN111542735A (zh) 具有热导率补偿的核心温度传感器
US20230104844A1 (en) Measurement Device
CN206208401U (zh) 一种测温装置
Zuev et al. A standard radiator for the metrological backup of radiation thermometry

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant