CN2903944Y - 体温计和具有体温计的电子设备 - Google Patents

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CN2903944Y CN200520122004.3U CN200520122004U CN2903944Y CN 2903944 Y CN2903944 Y CN 2903944Y CN 200520122004 U CN200520122004 U CN 200520122004U CN 2903944 Y CN2903944 Y CN 2903944Y
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黑田真朗
石桥直树
小林丰
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Abstract

本实用新型提供了体温计和具有体温计的电子设备。所要解决的技术问题是与传热特性的变动无关而高精度地测量温度。作为解决手段,本实用新型的温度计包括:与活体的第1体表面接触并测量第1基准温度和该第1基准温度测量位置处的第1热通量值的第1温度测量单元;与活体的第2体表面接触并测量第2基准温度和该第2基准温度测量位置处的第2热通量值的第2温度测量单元;使所述第1热通量值和第2热通量值不同的热通量调整单元;以及根据上述基准温度、热通量值及基准温度测量位置的热阻值来计算活体的深部温度的深部温度运算单元。本实用新型的温度计可以与活体的体形不同或者衣服、寝具等的接触无关地运算深部温度,可以用于高精度地测量体温。

Description

体温计和具有体温计的电子设备
技术领域
本实用新型涉及测量体温的体温计和具有体温计的电子设备。
背景技术
作为测量人体等的活体的体温的体温测量方法,提出了测量与体表面接触的绝热材料的体表面侧的温度和外部空气侧的温度,计算深部温度的体温测量方法(例如,参照专利文献1)。
在该测量方法中,假定从体表面到获得核心温度的深部的深度为2cm,并且假定热传导率使用肌肉的热传导率为1×10-3cal/cm.sec.℃,计算皮肤的热阻。然后,使用该热阻值、绝热材料的热阻值以及外部空气侧的温度,计算与所测量的体表面温度相对应的深部温度。在这种测量方法中,由于不需要以往为消除从活体传导到体温计的热流而需要的加热器等的加温单元,因而促进了电力节省。
[专利文献1]特开昭61-120026号公报(第3页)
然而,由于活体是人体的情况下,从幼儿到成人、老人具有各种体格,并且肌肉发达状况也分别有很大不同,因而由于这些各种体型的不同而使传热特性大为不同,从而使从体表面到深部的热阻值大幅变动。因此,在把热阻设定为一定的固定值的该体温测量方法中,由于体型的不同等而使测量值和实际体温之间产生偏差。并且,具有的问题是,当衣服或寝具等与绝热材料的外部空气侧接触时,绝热材料的热阻值变动,不能进行高精度测量。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可以与由活体的体型差异或者衣服或寝具的接触等引起的传热特性的变动无关,高精度地测量温度的体温计和具有体温计的电子设备。
本实用新型的体温计的特征在于,具有:第1温度测量单元,其构成为可与活体的第1体表面接触,具有:第1基准温度测量部,其在具有第1热阻值的第1基准温度测量位置处从所述第1体表面测量第1基准温度;以及第1热通量测量部,其测量所述第1基准温度测量位置处的第1热通量值;第2温度测量单元,其构成为可与不同于所述第1体表面的位置的第2体表面接触,具有:第2基准温度测量部,其在具有第2热阻值的第2基准温度测量位置处从所述第2体表面测量第2基准温度,其中所述第2热阻值与所述第1热阻值的比率是已知的;以及第2热通量测量部,其测量所述第2基准温度测量位置处的第2热通量值;热通量调整单元,其使所述第1热通量值和所述第2热通量值为不同的值;以及深部温度运算单元,其构成为使用所述第1和第2基准温度、所述第1和第2热通量值、以及所述第1和第2热阻值的比率来运算所述活体的深部温度。
根据本实用新型,使用在不同的体表面构成的第1温度测量单元和第2温度测量单元分别对第1基准温度及其测量位置处的第1热通量值以及第2基准温度及其测量位置处的第2热通量值进行测量。此时,第1温度测量单元的热通量和第2温度测量单元的热通量因热通量调整单元而成为不同的值。因此,在第1温度测量单元和第2温度测量单元中,可得到不同的温度和热阻值的关系。
并且,从第1体表面到第1基准温度测量位置的第1热阻值和从第2体表面到第2基准温度测量位置的第2热阻值之间的比率是已知的。即,即使从活体的深部到体表面的热阻值和从活体的表面到基准温度测量位置的热阻值是未知的,也能在计算上根据两个不同的温度和热阻值的关系除去这些值,来运算活体的深部温度。因此,无需预先使用已知的体温计等测量深部温度。
而且,没有必要把从活体的深部到体表面的热阻值假定为固定值,这样,即使由于活体的体型差异等而使传热特性存在不同,也能根据活体的体表面温度准确运算深部温度。
这里,活体的深部是指与体表面的温度相比温度变化较小、温度分布稳定的部位,例如是指核心部等。因此,深部温度意味着例如核心温度。另外,核心温度是指,在恒温动物的生态内部的温度状态下,不会随着向对循环调节和活体的外壳部产生影响的环境的散热变化而变化的温度,理论上是指核心部的平均温度。以下,在各实用新型中是相同的。
在本实用新型中,优选的是,所述第1温度测量单元具有:第1参照温度测量部,其测量从所述第1体表面起的热阻值不同于所述第1热阻值的第1参照温度测量位置的温度作为第1参照温度;所述第2温度测量单元具有:第2参照温度测量部,其测量从所述第2体表面起的热阻值不同于所述第2热阻值的第2参照温度测量位置的温度作为第2参照温度;所述第1热通量测量部根据所述第1基准温度、第1参照温度、以及第1基准温度测量位置和第1参照温度测量位置之间的热阻值来计算所述第1热通量值;所述第2热通量测量部根据所述第2基准温度、第2参照温度、以及第2基准温度测量位置和第2参照温度测量位置之间的热阻值来计算所述第2热通量值;所述第1基准温度测量位置和第1参照温度测量位置之间的热阻值与第2基准温度测量位置和第2参照温度测量位置之间的热阻值的比率是已知的。
根据本实用新型,第1热通量值和第2热通量值是通过除了第1和第2基准温度以外,还测量第1和第2参照温度,使用基准温度和参照温度之间的热阻值来获得的。这里,只要第1基准温度测量位置和第1参照温度测量位置之间的热阻值与第2基准温度测量位置和第2参照温度测量位置之间的热阻值的比率是已知的,就能根据在第1温度测量单元和第2温度测量单元中所获得的温度和热阻的两个关系运算活体的深部温度。
因此,仅使用比较容易测量的温度,就能测量活体的深部温度。并且,体温测量作业简化,从而提高体温计的使用性。
在本实用新型中,优选的是,在所述第1基准温度测量位置和所述第1参照温度测量位置之间以及在所述第2基准温度测量位置和所述第2参照温度测量位置之间设置了具有相同热阻值的绝热材料;所述热通量调整单元具有:第1绝热材料,其设置在所述第1参照温度测量位置和外部空气之间;以及第2绝热材料,其设置在所述第2参照温度测量位置和外部空气之间,具有与第1绝热材料的热阻值不同的热阻值。
根据本实用新型,在第1基准温度测量位置和第1参照温度测量位置之间以及在第2基准温度测量位置和第2参照温度测量位置之间设置有具有相同热阻值的绝热材料。因此,通过使用相同的绝热材料,厚度也相同,结构简单。
并且,根据这种结构,即使在参照温度测量位置和外部空气之间的热阻值由于衣服或寝具等的接触而变化的情况下,基准温度测量位置和参照温度测量位置之间的热阻值也是恒定且相同的,只是基准温度和参照温度之间的温度差变化。因此,可以不改变仅根据测量温度运算活体的深部温度的事实,准确地运算深部温度。
在本实用新型中,优选的是,所述热通量调整单元具有:第1绝热材料,其设置在所述第1基准温度测量位置和所述第1参照温度测量位置之间;以及第2绝热材料,其设置在所述第2基准温度测量位置和所述第2参照温度测量位置之间,所述第1绝热材料和所述第2绝热材料具有相同的热传导率和截面积,所述第1绝热材料的厚度和所述第2绝热材料的厚度是不同的值。
根据本实用新型,通过改变设置在第1基准温度测量位置和第1参照温度测量位置之间的第1绝热材料、以及设置在第2基准温度测量位置和第2参照温度测量位置之间的第2绝热材料的热阻值,调整第1温度测量单元和第2温度测量单元的热通量。因此,热通量调整单元由第1绝热材料和第2绝热材料构成,没有必要设置在其他位置,结构简单。
并且,由于第1绝热材料和第2绝热材料仅厚度不同,因而其厚度的比率与第1基准温度测量位置和第1参照温度测量位置之间的热阻值与第2基准温度测量位置和第2参照温度测量位置之间的热阻值的比率α对应。因此,利用厚度的比率运算活体的深部温度。
在本实用新型中,优选的是,所述第1热阻值和所述第2热阻值具有相同的值;设所述第1基准温度为Tb1,所述第1参照温度为Tb2,所述第2基准温度为Tb3,所述第2参照温度为Tb4,所述第1基准温度测量位置和第1参照温度测量位置之间的热阻值与第2基准温度测量位置和第2参照温度测量位置之间的热阻值的比率为α,在所述深部温度运算单元内存储有下式,作为运算所述深部温度Tcore的运算式:
Tcore = { Tb 3 · ( Tb 1 - Tb 2 ) - α · Tb 1 · ( Tb 3 - Tb 4 ) } { ( Tb 1 - Tb 2 ) - α · ( Tb 3 - Tb 4 ) } .
根据本实用新型,由于在深部温度运算单元内存储有合适的运算式,因而当测量了第1基准温度Tb1、第1参照温度Tb2、第2基准温度Tb3、以及第2参照温度Tb4时,把这些测量值直接代入运算式,就可运算深部温度Tcore。因此,没有必要根据这些测量值计算从活体的深部到体表面的热阻值,运算简单。这样,由于运算处理迅速,因而体温计的响应性良好。
本实用新型的体温计的特征在于,具有:第1温度测量单元,其构成为可与活体的第1体表面接触,并由多个测量部构成,该多个测量部可分别测量从所述第1体表面起的热阻值相互不同的位置处的温度;第2温度测量单元,其构成为可与不同于所述第1体表面的位置的第2体表面接触,并由多个测量部构成,该多个测量部可分别测量从所述第2体表面起的热阻值相互不同的位置处的温度;热通量调整单元,其使所述第1温度测量单元的热通量值和所述第2温度测量单元的热通量值为不同的值;温度分布运算单元,其使用所述第1温度测量单元的各测量部所检测到的温度和该各测量部的各热阻值,通过曲线近似来运算第1温度分布,并使用所述第2温度测量单元的各测量部所检测到的温度和该各测量部的各热阻值,通过曲线近似来运算第2温度分布;以及深部温度运算单元,其构成为根据所述第1温度分布和所述第2温度分布来运算所述活体的深部温度。
根据本实用新型,温度测量单元具有第1温度测量单元和第2温度测量单元,温度分布运算单元使用第1和第2温度测量单元的各测量部所检测的温度和各测量部的各热阻值,分别运算第1和第2温度测量单元的温度分布。深部温度运算单元使用这两个温度分布运算深部温度。
这里,使用热通量测量单元,使第1温度测量单元的热通量值和第2温度测量单元的热通量值为不同值,获得各自不同的温度分布。由于根据这两个温度分布运算深部温度,因而没有必要预先使用已知的体温计等测量深部温度。因此,体温测量步骤简化,体温计的使用性提高。
在本实用新型中,优选的是,所述温度分布运算单元构成为通过多项式近似来运算所述温度分布。
根据本实用新型,由于通过多项式近似来运算温度分布,因而可使用简单的运算式准确地运算深部温度。
在本实用新型中,优选的是,所述测量部中的至少一个与所述活体的所述体表面接触,测量该体表面的温度。
根据本实用新型,由于测量部中的至少一个与体表面接触,因而可进行更准确的温度测量。
在本实用新型中,优选的是,具有:显示装置,其具有显示部,该显示部显示所述深部温度运算单元所运算的所述深部温度;以及体温计主体,其具有第1温度测量单元和第2温度测量单元,所述显示装置和所述体温计主体是单独构成的。
根据本实用新型,由于显示装置和体温计主体是单独构成的,因而促进了必须与活体的体表面接触的具有第1和第2温度测量单元的体温计主体的轻量化。因此,即使使体温计主体与活体的体表面长时间接触,也不会成为负担,可长时间连续监视体温。
在本实用新型中,优选的是,所述热阻计算单元和所述深部温度运算单元设置在所述显示装置内。
根据本实用新型,由于深部温度运算单元设置在显示装置内,因而体温计主体的构成部件被抑制到最小限度。因此,促进了体温计主体的轻量化和小型化,在与活体的体表面接触时,即使是长时间测量,也能进一步减少负担。
在本实用新型中,优选的是,所述显示装置和所述体温计主体分别具有可通过无线通信相互收发信息的收发单元。
根据本实用新型,由于显示装置和体温计主体构成为分别具有收发单元,并可相互进行无线通信,因而可使显示装置相对于体温计主体远离一定程度来设置。由于显示装置与体温计主体之间没有配线,因而体温计主体可与显示装置完全分离,因此,可进一步促进体温计主体的轻量化,使体温计主体的使用性提高。
作为收发单元,优选的是使用功耗小、制造成本也低的无线通信技术、采用微弱电波的通信或者特定小功率通信。在以下各说明中是相同的。
本实用新型的体温计的特征在于,具有:基准温度测量部,其在预定的基准温度测量位置处从活体的体表面测量基准温度;热通量测量部,其测量所述基准温度测量位置处的热通量;热阻计算单元,其根据与所述基准温度测量部所测量的计算用基准温度和所述热通量测量部所测量的计算用热通量同时测量的活体的深部的计算用深部温度,计算从所述活体的深部到所述基准温度测量位置的表层部热阻值;存储单元,其存储所述热阻计算单元所计算的所述表层部热阻值;以及深部温度运算单元,其在体温测量时,使用所述基准温度测量部所测量的基准温度、所述热通量测量部所测量的热通量值、以及所述存储单元中存储的所述表层部热阻值,运算所述深部温度。
根据本实用新型,当在预定的基准温度测量位置处从活体的体表面分别测量计算用基准温度和热通量时,热阻计算单元根据这些温度、活体的深部的计算用深部温度、以及热通量值,计算从活体的深部到基准温度测量位置的表层部热阻值。该表层部热阻值被存储在存储单元内,从而做好体温测量用的准备。当实际测量体温时,深部温度运算单元使用热阻计算单元所计算的并存储在存储单元内的表层部热阻值,根据基准温度和热通量值运算活体的深部温度。
由于使用热阻计算单元测量基准温度和热通量值,根据它们计算表层部热阻值,因而针对各活体计算从深部到基准温度测量位置的热阻。即,由于在深部温度运算单元中使用活体固有的热阻值,因而可更准确地计算活体的深部温度。这样,即使由于活体的体型差异等而使传热特性存在不同,也能根据基准温度准确地计算深部温度。
并且,对于计算用深部温度,可考虑例如使用测量腋下温度或舌下温度等的已知体温计等测量温度,并取得该体温值作为计算用深部温度。在以下各实用新型中是相同的。
在本实用新型中,优选的是,所述热通量测量部具有:参照温度测量部,其测量参照温度测量位置的温度作为参照温度,其中所述参照温度测量位置不同于所述基准温度测量位置,并且与所述基准温度测量位置之间的热阻值是已知的;根据所述基准温度、所述参照温度以及所述已知的热阻值来测量热通量值。
根据本实用新型,当从活体的体表面分别测量预定的基准温度测量位置的计算用基准温度和计算用参照温度时,热阻计算单元根据这些温度、活体的深部的计算用深部温度、以及从基准温度测量位置到参照温度测量位置的已知的热阻值,计算从活体的深部到基准温度测量位置的表层部热阻值。通过将该表层部热阻值存储在存储单元内,做好体温测量的准备。当实际测量体温时,深部温度运算单元使用热阻计算单元所计算的并存储在存储单元内的表层部热阻值,根据基准温度、参照温度以及已知的热阻值运算活体的深部温度。
由于使用热阻计算单元,在与活体的体表面接触的状态下测量活体的基准温度和参照温度,并根据这些温度计算表层部热阻,因而针对各活体计算从深部到基准温度测量位置的热阻值。即,由于在深部温度运算单元中使用活体固有的热阻值,因而可更准确地计算活体的深部温度。这样,即使由于活体的体型差异等而使传热特性存在不同,也能根据基准温度准确地计算深部温度。
并且,由于深部温度运算单元根据基准温度和参照温度运算深部温度,因而在实际的体温测量时,可以测量基准温度和参照温度,因此体温测量作业简化。这样,体温计的使用性提高。
本实用新型的体温计的特征在于,具有:温度测量单元,其构成为可与活体的体表面接触,并由多个测量部构成,该多个测量部可分别测量从所述体表面起的热阻值相互不同的位置处的温度;温度分布运算单元,其使用所述温度测量单元所检测出的温度和多个所述热阻值,通过曲线近似来运算热阻值和温度的关系,作为温度分布;深部温度运算单元,其使用所述温度分布运算单元所获得的所述温度分布,运算所述活体的深部温度;热阻计算单元,其使用所述温度测量单元所检测的温度、所述热阻值、以及与所述温度同时测量的所述活体的深部的计算用深部温度,进行曲线近似,由此计算从所述活体的深部到最接近于所述体表面的测量部的表层部热阻值;以及存储单元,其存储所述热阻计算单元所计算的所述表层部热阻值,所述深部温度运算单元构成为:使用所述温度分布运算单元所运算的所述温度分布和所述存储单元中存储的所述表层部热阻值来运算所述活体的深部温度。
根据本实用新型,使用温度测量单元测量多个测量部的温度。这里,由于从体表面到各测量部的热阻值相互不同,因而可取得从活体的深部到体表面、以及从体表面通过体温计到外部空气的温度分布中的热阻值相互不同的多个测量点的温度数据。温度分布运算单元通过根据这些多个温度数据进行曲线近似,运算从活体的深部到体表面的热阻值和温度的关系。深部温度运算单元使用该温度分布运算活体的深部温度。
由于温度分布运算单元根据多个温度数据运算活体固有的热阻值和温度的关系,因而考虑活体固有的从深部到体表面的热阻值来运算活体的深部温度。由于根据实际的测量值和所设定的热阻值运算深部温度,因而没有必要把从活体的深部到体表面的热阻值假定为固定值,这样,即使由于活体的体型差异等而使传热特性存在不同,也能根据活体的体表面温度准确地计算深部温度。
并且,由于温度分布运算单元通过根据在多个测量部中所测量的温度进行曲线近似来运算温度分布,因而与例如通过2个测量点的直线近似来运算热阻值和温度的关系的情况相比较,温度分布更准确。即,从人体等的活体到体表面的热阻值与温度的关系即使在通常稳定状态下也为非线性,因而当根据例如2点的测量数据进行直线近似时,相对于实际的温度分布产生误差。在本实用新型中,由于取得多个温度数据进行曲线近似,因而可运算更符合实际温度分布的温度分布,因此可在深部温度运算单元中更准确地运算活体的深部温度。
热阻计算单元通过使用温度测量单元所检测的多个温度、热阻值、以及活体的深部的计算用深部温度进行曲线近似,计算从活体的深部到体表面的表层部热阻值。通过将该表层部热阻值存储在存储单元内,做好体温测量的准备。当实际测量体温时,深部温度运算单元使用热阻计算单元所计算的并存储在存储单元中的表层部热阻值,根据温度分布运算单元所运算的温度分布,运算活体的深部温度。
由于使用热阻计算单元,在与活体的体表面接触的状态下,用温度测量单元测量多个测量部的温度,并根据这些温度计算表层部热阻值,因而针对各活体计算从深部到体表面的热阻值。即,由于在深部温度运算单元中使用活体固有的热阻值,因而可更准确地计算活体的深部温度。这样,即使由于活体的体型差异等而使传热特性存在不同,也能根据活体的体表面温度准确地计算深部温度。
在本实用新型中,优选的是,所述温度分布运算单元构成为通过多项式近似来运算所述温度分布。
根据本实用新型,由于通过多项式近似运算温度分布,因而可使用简单的运算式准确地运算深部温度。
在本实用新型中,优选的是,所述测量部中的至少一个与所述活体的所述体表面接触,测量该体表面的温度。
根据本实用新型,由于测量部的至少一个与体表面接触,因而可进行更准确的温度测量。
在本实用新型中,优选的是,具有:显示装置,其具有显示部,该显示部显示所述深部温度运算单元所运算的所述深部温度;以及体温计主体,其具有所述基准温度测量部和所述热通量测量部、或者所述温度测量单元,所述显示装置和所述体温计主体是单独构成的。
根据本实用新型,由于显示装置和体温计主体是单独构成的,因而促进了必须与活体的体表面接触的具有基准温度测量部和热通量测量部的体温计主体的轻量化。因此,即使使体温计主体与活体的体表面长时间接触,也不会成为负担,可长时间连续监视体温。
在本实用新型中,优选的是,所述热阻计算单元和所述深部温度运算单元设置在所述显示装置内。
根据本实用新型,由于热阻计算单元和深部温度运算单元设置在显示装置内,因而体温计主体的构成部件被抑制到最小限度。因此,促进了体温计主体的轻量化和小型化,在与活体的体表面接触时,即使是长时间测量,也能进一步减少负担。
在本实用新型中,优选的是,所述显示装置和所述体温计主体分别具有可通过无线通信相互收发信息的收发单元。
根据本实用新型,由于显示装置和体温计主体构成为分别具有收发单元,并可相互进行无线通信,因而可使显示装置相对于体温计主体远离一定程度来设置。由于显示装置与体温计主体之间没有配线,因而体温计主体可与显示装置完全分离,因此,进一步促进了体温计主体的轻量化,体温计主体的使用性提高。
在本实用新型中,优选的是,所述收发单元构成为可接收由已知的体温计所测量的所述计算用深部温度的信息。
根据本实用新型,由于收发单元构成为可接收计算用深部温度,因而省略了操作者手工输入由已知的体温计测量的计算用深部温度等的作业,使体温测量作业简化。并且,由于把在体温计主体和显示装置之间进行信息收发的收发单元用于接收计算用深部温度的信息,因而可利用本来存在的收发单元的结构,使体温计的结构简单。
在本实用新型中,优选的是,所述存储单元构成为可存储与多个活体相对应的各表层部热阻值。
根据本实用新型,由于存储单元构成为可存储多个活体的表层部热阻值,因而即使在活体改变的情况下,也能读出与该活体对应的表层部热阻值来测量体温,因而没有必要重新计算表层部热阻值,使测量作业简化。并且,由于存储多个活体的表层部热阻值,因而可使用多个体温计,使体温计的使用性提高。
另外,优选的是,存储单元可针对各表层部热阻值存储计算用基准温度和计算用参照温度的测量位置。表层部热阻值因计算用基准温度和计算用参照温度的测量位置而不同。因此,通过把存储单元构成为可存储这些测量位置,即使在重复使用体温计的情况下,也能把体温计配置在相同测量位置上,可进行准确的体温测量。
在本实用新型中,优选的是,所述体温计主体构成为可贴附在所述活体的体表面上。
根据本实用新型,由于体温计构成为可贴附在活体的体表面上,因而没有必要像以往的舌下温度和腋下温度的测量那样使体温计保持一定时间,因此体温计的操作性和便携性提高。例如,在针对幼儿和婴儿使用体温计的情况下,使体温计和体表面的接触良好保持一定时间是困难的。在这种情况下,由于体温计构成为可贴附在体表面上,因而即使幼儿和婴儿运动,也能良好地维持体表面和体温计的接触状况,因此可测量准确温度。
本实用新型的电子设备,其特征在于,具有前述任何一项的体温计。
可提供能达到前述效果的电子设备。
附图说明
图1是示出本实用新型的第一实施方式的体温计的结构框图。
图2是示出第一实施方式的体温计主体的图。
图3是示出第一实施方式的体温计主体和显示体的图。
图4是示出第一实施方式的活体和体温计的温度分布模型的图。
图5是示出第一实施方式的动作的流程图。
图6是示出本实用新型的第二实施方式的体温计的结构框图。
图7是示出第二实施方式的体温计主体的图。
图8是示出第二实施方式的体温计主体和显示体的图。
图9是示出第二实施方式的活体和体温计的温度分布模型的图。
图10是示出第二实施方式的动作的流程图。
图11是示出本实用新型的第三实施方式的体温计的结构框图。
图12是示出本实用新型的第四实施方式的体温计的结构框图。
图13是示出第四实施方式的体温计主体的图。
图14是示出第四实施方式的活体和体温计的温度分布模型的图。
图15是示出本实用新型的第五实施方式的体温计主体的图。
图16是示出本实用新型的第六实施方式的体温计的结构框图。
图17是示出第六实施方式的体温计主体的图。
图18是示出第六实施方式的体温计主体和显示体的图。
图19是示出第六实施方式的活体和体温计的温度分布模型的图。
图20是示出第六实施方式的动作的流程图。
图21是示出第六实施方式的其它动作的流程图。
图22是示出本实用新型的第七实施方式的体温计的结构框图。
图23是示出第七实施方式的体温计主体的图。
图24是示出第七实施方式的体温计主体和显示体的图。
图25是表示第七实施方式的体温的温度分布仿真结果的图。
图26是示出第七实施方式的活体和体温计的温度分布模型的图。
图27是示出第七实施方式的动作的流程图。
图28是示出第七实施方式的其它动作的流程图。
图29是示出本实用新型的变形例1的体温计的结构框图。
图30是示出本实用新型的变形例2的体温计的结构框图。
图31是示出本实用新型的变形例3的体温计的结构框图。
具体实施方式
以下,根据附图对本实用新型的第一实施方式进行说明。另外,在后述的第二实施方式以后,与在以下说明的第一实施方式中的构成部件相同的部件和具有相同功能的部件附有相同符号。
[第一实施方式]
图1示出了本实施方式的体温计1的结构框图。该体温计1具有:与作为活体的人体2(参照图3)的体表面2A(参照图3)接触的体温计主体3,以及与体温计主体3分开设置的显示装置4。
图2示出了体温计主体3安装在人体2上的状态的放大图,并且图3示出安装了体温计主体3和显示装置4的图。
首先,如图2所示,体温计主体3具有作为第1和第2温度测量单元的两个(一对)温度测量单元3A、3B。温度测量单元3A具有:具有与人体2的体表面2A接触的接触面300A的绝热材料37,以及作为热通量调整单元而设置在绝热材料37和外部空气之间的作为第1绝热材料的绝热材料38A。另一方面,温度测量单元3B具有:具有与不同于温度测量单元3A的接触位置的位置的体表面2A接触的接触面300B的绝热材料37,以及作为热通量调整单元而设置在绝热材料37和外部空气之间的作为第2绝热材料的绝热材料38B。即,绝热材料37对于温度测量单元3A和温度测量单元3B是共同的,具有共同的热阻值。
温度测量单元3A具有:作为第1基准温度测量部的体表面传感器31A,其测量体表面2A的温度作为第1基准温度;以及作为第1参照温度测量部的中间传感器32A,其测量绝热材料37和绝热材料38A之间的界面301A的温度作为第1参照温度。
并且,温度测量单元3B具有:作为第2基准温度测量部的体表面传感器31B,其测量体表面2A的温度作为第2基准温度;以及作为第2参照温度测量部的中间传感器32B,其测量绝热材料37和绝热材料38B之间的界面301B的温度作为第2参照温度。
由这些温度测量单元3A、3B构成的体温计主体3构成为,可使用粘合剂等将接触面300A、300B分别贴附在人体2上,并可使用该粘合剂等通过良好的接触压力而与体表面2A紧密接合。在本实施方式中,体温计主体3与幼儿(人体2)的胸部紧密接合。
这里,期望的是,体温计主体3的贴附位置被设定在可比较稳定地测量体表面温度的额头和后脑勺、胸部、背等部位。并且,即使在体温计主体3上穿着衣服,体温计主体3也可以与寝具接触。而且,期望的是,绝热材料37、38A、38B具有某种程度的大小,使得当温度测量单元3A、3B贴附在体表面2A上时,从人体2的深部通过体表面2A和绝热材料37、38A、38B到表面的热通量可在稳定状态下近似为恒定。也就是说,期望的是,绝热材料37、38A、38B的尺寸是以下尺寸,即:在热移动是平衡状态的情况下,可忽略与连接人体2的深部和贴附有温度测量单元3A、3B的体表面2A的位置的方向大致正交的方向,具体地,沿着体表面2A的方向的热移动,把从人体2的深部到体表面2A的热移动看作是单轴方向,热通量可近似为在一个方向上移动。
温度测量单元3A和温度测量单元3B配置成相互具有预定距离L。这里,期望的是,预定距离L被设定为大于等于预定值的距离,使得可以把从人体2的深部到体表面2A的热移动看作是单轴方向,即,可忽略温度测量单元3A、3B之间的沿着体表面2A的方向的热移动。
并且,可以在温度测量单元3A的部分和温度测量单元3B的部分分别设置绝热材料37,使温度测量单元3A和温度测量单元3B完全分离。
而且,温度测量单元3A的绝热材料38A和温度测量单元3B的绝热材料38B由不同材料构成,这样,绝热材料38A的热阻值和绝热材料38B的热阻值被设定为不同值。因此,温度测量单元3A的热通量值和温度测量单元3B的热通量值为不同值。
体表面传感器31A、31B和中间传感器32A、32B可采用把体表面2A的温度和界面301A、301B的温度值转换成电阻值的传感器、或把温度值转换成电压值的传感器等。另外,作为把温度值转换成电阻值的传感器,可采用片式热敏电阻、印刷有热敏电阻图形的挠性基板、铂测温电阻等。并且,作为把温度值转换成电压值的传感器,可采用热电偶元件、PN结元件、二极管等。
并且,温度测量单元3A、3B除了体表面传感器31A、31B和中间传感器32A、32B以外,如前述图1所示,还分别具有A/D转换器34A、34B和收发单元35A、35B。另外,由于温度测量单元3A、3B形成为一体,因而也能把A/D转换器34A、34B作为共用的A/D转换器、把收发单元35A、35B作为共用的收发单元来装入。
A/D转换器34A、34B把体表面传感器31A、31B和中间传感器32A、32B所转换的电阻值或电压值的模拟信号转换成数字信号,并输出给收发单元35A、35B。或者,可以使用利用CR振荡的RF变换器取代A/D转换器34A、34B。
收发单元35A、35B分别具有天线线圈36A、36B,把在A/D转换器34A、34B中转换成数字信号的温度值(电阻值或电压值)的信号通过电波发送到显示装置4侧。另外,天线线圈36A、36B也能采用共用的天线线圈。
显示装置4如图3所示,构成为可携带的手表型,从而使抱着装有体温计主体3的幼儿的操作者5可以佩戴。显示装置4如前述图1所示,具有:在与体温计主体3之间收发信号的收发单元41,显示体温测量结果等的显示部42,从外部操作显示装置4的操作部43,控制显示装置4的动作的控制单元44,以及存储从收发单元41和控制单元44等所获得的信息的存储部45。
收发单元41具有天线线圈46,在体温计主体3的天线线圈36A、36B之间分别进行电波收发。并且,天线线圈46通过向天线线圈36A、36B发送电波,使天线线圈36A、36B通过电磁感应产生电动势,对温度测量单元3A、3B进行充电。因此,体温计主体3由该电动势驱动,在内部不需要电池等电源。
显示部42使用液晶画面等显示温度信息和操作画面,可显示例如所测量的体表面温度、所运算的深部温度等。在本实施方式中,在相当于手表的通常的表盘的部分设置有显示部42,在操作者5把显示装置4戴在手腕上的状态下可目视观察显示部42。
操作部43构成为可使用按钮、操作杆、键等从外部把信息输入到显示装置4中,并构成为可根据例如显示部42上所显示的画面对菜单进行选择,或者可输入其他被测量者(在本实施方式中为幼儿)的姓名、年龄、体温的测量时间等的信息。
控制单元44具有深部温度运算单元441,该深部温度运算单元441根据来自体表面传感器31A、31B的第1体表面温度和第2体表面温度、以及来自中间传感器32A、32B的第1中间温度和第2中间温度,运算人体2的深部温度。
深部温度运算单元441使用体表面传感器31A所获得的第1体表面温度(第1基准温度)Tb1、中间传感器32A所获得的第1中间温度(第1参照温度)Tb2、体表面传感器31B所获得的第2体表面温度(第2基准温度)Tb3、以及中间传感器32B所获得的第2中间温度(第2参照温度)Tb4来运算人体2的深部温度Tcore
图4示出了从人体2的深部通过体表面2A和体温计主体3到外部空气的温度分布模型。对于温度测量单元3A和温度测量单元3B的温度分布模型,使用实线(温度测量单元3A侧)和点划线(温度测量单元3B侧)表示。纵轴表示温度(T),横轴表示热阻(R)。这里,如果温度(T)和热阻(R)的关系是直线,则其斜率表示热通量Q。由于温度测量单元3A和温度测量单元3B的温度分布模型进行相同的动作,因而下面以实线所示的温度测量单元3A侧为中心进行说明。
如该图4所示,在从人体2的深部到外部空气的温度传递模型中,人体2的深部温度Tcore为大致恒定。在比深部更靠近外壳侧的表层部,由于皮肤的热阻和外部空气温度的影响而使体温下降。另外,实际上,在体表面2A和温度测量单元3A的接触面300A之间可以有相当于体温计主体3的壳体的部分。并且,由于微观上产生间隙,因而由于该间隙中的散热等,使得在接触热阻部温度也降低。因此,在实际用温度测量单元3A的体表面传感器31A测量体表面2A的体温的情况下,由该接触热阻部测量下降后的第1体表面温度Tb1
并且,由于温度测量单元3A自身存在绝热材料37的热阻(热阻值Ru0),因而即使在温度测量单元3A内也发生温度下降,在温度测量单元3A的界面301A上为第1中间温度Tb2。在中间传感器32A中测量该第1中间温度Tb2。而且,由于在温度测量单元3A的界面301A和外部空气之间存在具有热阻值Ru1的绝热材料38A,因而温度下降,也有外部空气温度接触部的散热(基于接触部的热阻值Rv的散热),因而温度进一步下降而最终成为外部空气温度Tamb
在稳定状态下,由于各部的热通量Q为恒定,因而在图4中曲线的斜率为恒定。此时,如果知道温度测量单元3A的第1体表面温度Tb1和第1中间温度Tb2,则可使用热阻值Ru0,根据下式(1)计算从温度测量单元3A的体表面传感器31A侧的表面到界面301A的热通量Qu1
[数学式3]
Qu 1 = Tb 1 - Tb 2 Ru 0 - - - ( 1 )
另一方面,在表层部和接触热阻部贴合的部分,即从人体2的深部到体表面2A的部分(实际上从深部到接触面300A的部分)的热通量Qs+t,使用人体2的深部体温Tcore以及从人体2的深部到体表面2A的部分的热阻Rs+Rt由下式(2)表示。
[数学式4]
Qs + t = Tcore - Tb 1 Rs + Rt - - - ( 2 )
这里,接触热阻部的热阻值Rt除了像与体温计主体3的壳体相当的部分那样因介于接触热阻部内的物质的性质而变化以外,还因与体表面2A接触的体温计1的绝热材料37的热阻值而变化。即,设人体2的热传导率为λ1,体温计1的热传导率为λ2,人体2的表面粗糙度为δ1,体温计1的接触面300A的表面粗糙度为δ2,体温计1向体表面2A的按压力为P,人体2和体温计1中柔软一方的硬度为H,体表面2A和接触面300A之间的介入物质的热传导率为λf,介入物质的表面粗糙度为δf,以及常数为c,例如可根据下式(3)来求出。这样,由于接触热阻部的热阻值Rt因各种条件而变化,因而在本实施方式中,期望的是,接触热阻部的热阻值Rt被设定为极小,并且期望的是设定成在体表面2A和接触面300A之间不空出间隙。另外,作为减小接触热阻部的热阻值Rt的方法,考虑有例如在体表面2A和接触面300A的接触部分涂抹油等使接触状态良好的方法等。
[数学式5]
1 Rt = 9.70 × 10 3 4 δ 1 2 + δ 2 2 · P H · λ 1 λ 2 λ 1 + λ 2 + 10 6 λ f 0.25 c ( δ 1 + δ 2 ) + δ f - - - ( 3 )
由于热通量Q在各部中是恒定的,因而在体温计主体3内部的热通量Qu1和从人体2的深部到体表面2A的部分的热通量Qs+t相等(Qu1=Qs+t)。因此,式(1)和式(2)被整理成下式(4),深部温度Tcore根据该式(4)求出。
[数学式6]
Tcore = Rs + Rt Ru 0 · ( Tb 1 - Tb 2 ) + Tb 1 - - - ( 4 )
这里,从人体2的深部到体表面2A的部分的热阻值Rs+Rt是未知值。因此,在温度测量单元3B中,如果与温度测量单元3A一样从体表面传感器31B和中间传感器32B中获得第2体表面温度Tb3和第2中间温度Tb4,则深部温度Tcore按下式(5)求出。
[数学式7]
Tcore = Rs + Rt Ru 0 · ( Tb 3 - Tb 4 ) + Tb 3 - - - ( 5 )
由于绝热材料38A的热阻值Ru1和绝热材料38B的热阻值Ru2被设定为不同值,因而温度测量单元3A和温度测量单元3B的温度(T)相对于热阻(R)的斜率改变(参照图4)。即,可获得与热阻和温度有关的不同的两个关系式。
当从式(4)和式(5)中消去热阻值(Rs+Rt)/Ru0时,深部温度Tcore使用下式(6)来求出。这里,由于温度测量单元3A和温度测量单元3B的热阻值(Rs+Rt)必须相同,因而构成为,当在体表面传感器31A、31B和体表面2A之间存在相当于体温计主体3的壳体的部分时,这些壳体部分具有相同热阻。
[数学式8]
Tcore = { Tb 3 · ( Tb 1 - Tb 2 ) - Tb 1 · ( Tb 3 - Tb 4 ) } { ( Tb 1 - Tb 2 ) - ( Tb 3 - Tb 4 ) } - - - ( 6 )
因此,在深部温度运算单元441内存储有该式(6)作为深部温度Tcore的运算式。
在存储部45内存储有从体温计主体3所发送的第1体表面温度Tb1、第2体表面温度Tb3、第1中间温度Tb2、以及第2中间温度Tb4。并且,还存储有深部温度运算单元441所运算的人体2的深部温度Tcore
这里,存储部45构成为可存储与多个人体2有关的温度信息,深部温度Tcore等是针对各人体2来存储的。并且,存储部45可存储在计算深部温度Tcore时所测量的第1体表面温度Tb1和第2体表面温度Tb3等的测量位置。另外,在存储部45内,除了前述温度信息以外,还可以存储例如被测量者(人体2,幼儿)的姓名、年龄、测量时间等测量信息。在此情况下,这些测量信息可以从操作部43输入。
在这种体温计1中,按如下进行动作。
图5示出了本实施方式中的体温计1的动作的流程图。
在人体2(在本实施方式中为幼儿的胸部)上安装体温计主体3,抱着幼儿的体温计1的操作者5把显示装置4佩戴在手腕上。当操作者5通过操作显示装置4的操作部43来接通显示装置4的开关时,收发单元41向体温计主体3(温度测量单元3A和温度测量单元3B)发送电波。通过利用该电波的电磁感应使天线线圈36A、36B产生电动势,对体温计主体3进行充电(步骤S1)。体温计主体3依靠电动势起动(步骤S2),体表面传感器31A、31B和中间传感器32A、32B起动。当这些传感器31A、31B、32A、32B起动时,体温计主体3从收发单元35A、35B向显示装置4发送待机信号(步骤S3)。
显示装置4的控制单元44当接收到该待机信号时,从收发单元41发出温度测量指令信号(步骤S4)。体温计主体3接收该温度测量指令信号,驱动体表面传感器31A、31B和中间传感器32A、32B,测量体表面2A的第1体表面温度Tb1、第2体表面温度Tb3和界面301A、301B的第1中间温度Tb2、第2中间温度Tb4(步骤S5,第1温度测量步骤和第2温度测量步骤)。这些体表面温度Tb1、Tb3和中间温度Tb2、Tb4的温度信息通过A/D转换器34A、34B从模拟信号转换成数字信号,并由收发单元35A、35B发送给显示装置4。另外,期望的是,在经过预定时间后测量体表面温度Tb1、Tb3和中间温度Tb2、Tb4,以便从人体2的深部到体表面2A的传热成为稳定状态(平衡状态)。
在控制单元44的深部温度运算单元441中,根据从体温计主体3所发送的体表面温度Tb1、Tb3和中间温度Tb2、Tb4,使用式(6)运算深部温度Tcore(步骤S6,深部温度运算步骤)。控制单元44使存储部45存储温度Tcore(步骤S7),并在显示部42上显示温度Tcore(步骤S8)。操作者5可在抱着幼儿的状态下,在手表型显示装置4的显示部42上确认温度Tcore
控制单元44使用内置的定时器对从体表面温度Tb1、Tb3的测量时起的经过时间进行计数,监视是否经过了预定时间(步骤S9)。当经过时间大于等于预定时间时,回到步骤S4,控制单元44向体温计主体3发送测量开始信号,再次进行体表面温度Tb1、Tb3和中间温度Tb2、Tb4的测量。
这样每隔预定时间测量体表面温度Tb1、Tb3和中间温度Tb2、Tb4来运算深部温度Tcore,并存储在存储部45内。
根据该第一实施方式,可获得如下效果。
(1)通过从温度测量单元3A获得第1体表面温度Tb1和第1中间温度Tb2,并从温度测量单元3B获得第2体表面温度Tb3和第2中间温度Tb4,可在深部温度运算单元441中计算人体2的深部温度Tcore。由于通过使用作为整体的热阻值不同的2个温度测量单元3A、3B,可测量两种温度分布(热通量)中的体表面温度Tb1、Tb3和中间温度Tb2、Tb4,因而仅根据实际温度测量值就能运算深部温度Tcore。因此,与以往把从人体2的深部到表层部的热阻值Rs假定为固定值的情况相比,可运算更符合实际温度分布的深部温度Tcore。因此,可获得更准确的深部温度Tcore,可提高体温计1的测量精度。
并且,通过使体表面温度测量位置和中间温度测量位置之间的热阻Ru0相同,并改变中间温度测量位置和外部空气之间的热阻值Ru1、Ru2,使作为整体的热阻值为不同值。因此,即使衣服或寝具与体温计主体3的外部空气侧接触,也只是作为整体的热阻值变化,而体表面温度测量位置和中间温度测量位置之间的热阻值Ru0不变化,因而可减少由这些干扰对测量的影响。
而且,由于利用从人体2的深部到外部空气的热通量是恒定的这一情况,深部温度运算单元441计算人体2的深部温度Tcore,因而不需要像以往的体温计那样用于消除热流的加热器等加热单元,因此可使体温计1的构成简单。这样可进一步促进体温计1的小型化。而且,由于不需要以往的加热单元,因而可促进体温计1的电力节省,并且即使体温计1长时间贴附在体表面2A上也是安全的,因而可提高体温计1的安全性和使用性。
(2)由于深部温度运算单元441具有前述式(6)作为运算式,因而当获得第1体表面温度Tb1、第1中间温度Tb2、第2体表面温度Tb3、以及第2中间温度Tb4时,通过直接代入这些值,可运算深部温度Tcore。通过测量2个部位的体表面温度Tb1、Tb3和中间温度Tb2、Tb4,可在运算上消去从人体2的深部到体表面2A的部分的热阻值Rs+Rt,因而没有必要使用该热阻值Rs+Rt,可使运算处理简单,并可使运算处理迅速。因此,可提高体温计1的响应性。并且,不必预先使用已知的体温计等测量深部温度。
(3)由于体温计主体3构成为可一体地贴附在人体2的皮肤上,因而没有必要像以往的腋下温度和舌下温度的测量那样将体温计1保持一定时间。因此,可提高体温计主体3的使用性。并且,由于体温计主体3构成为可一体地贴附,因而即使在幼儿和婴儿、儿童使用的情况等下稍微移动,体温计主体3也能与皮肤良好接触,因此可测量准确的体温。而且,即使在衣服或寝具与体温计主体3接触的状态下,也能计算深部温度Tcore。因此,即使在想要连续长时间监视温度变化的情况等下,也能容易且准确地进行测量。
例如在女性测量基础体温的情况等下,必须在起床后不久在安静状态下测量等,对体温稳定方法制约多,体温测量麻烦。然而,如果使用本实施方式的体温计1进行测量,则可在长时间贴附在体表面2A上的状态下连续测量体温,因而如果在安装了体温计主体3的状态下就寝,则可在就寝中自动测量基础体温,在起床时就已能结束基础体温的测量。因此,由于可消除体温测量的繁杂,因而在家庭和旅行目的地也能防止忘记测量,能可靠测量准确的基础体温。
并且,本实施方式的体温计1由于可经常计量人体2的体温,因而适合于监视例如住院患者等的体温变化等。
(4)由于体温计主体3和显示装置4单独构成,并构成为可通过收发单元35A、35B、41进行通信,因而可把与人体2接触的体温计主体3上搭载的部件数抑制到最小限度,可促进体温计主体3的轻量化和小型化。因此,由于即使体温计主体3长时间贴附,也不会成为负担,因而可提高体温计主体3的便携性。并且,通过把具有深部温度运算单元441的控制单元44设置在显示装置4侧,可进一步促进体温计主体3的轻量化和小型化。
由于收发单元35A、35B、41构成为通过天线线圈36A、36B、46进行无线通信,因而配线等不会成为障碍,可提高体温计1的使用性。
而且,由于显示装置4形成为手表型,因而操作者5可戴在手腕上目视观察显示部42。因此,如本实施方式那样,由于可在抱着要测量体温的幼儿的状态下确认体温显示,因而可提高体温计1的操作性。
(5)通过从显示装置4的天线线圈46发送电波,可利用电磁感应使体温计主体3的天线线圈36A、36B产生电动势。由于依靠该电动势驱动体温计主体3,因而在体温计主体3内不需要电池等电源,可进一步促进体温计主体3的轻量化和小型化。
(6)由于存储部45可针对多个人体2存储深部温度Tcore等的信息,因而体温计1也能供多人交替使用,可提高体温计1的便利性。这样,即使在体温计1由多人使用的情况下,也能从存储部45中读出作为对象的被测量者的以前的深部温度Tcore,因而适合于长时间监视体温。
(7)由于体表面2A和界面301A、301B之间的绝热材料37具有共同的热阻值,因而可使用相同材料、相同厚度的绝热材料,制造简单,可采用一体结构。并且,温度测量单元3A和温度测量单元3B之间的距离L也能固定,因而也能简单地进行贴附。
[第二实施方式]
以下,根据附图对本实用新型的第二实施方式进行说明。
图6示出了本实施方式的体温计1的结构框图。该体温计1具有:与作为活体的人体2(参照图8)的体表面2A(参照图8)接触的体温计主体3,以及与体温计主体3单独设置的显示装置4。
图7示出了体温计主体3安装在人体2上的状态的放大图,并且图8示出安装了体温计主体3和显示装置4的图。
首先,如图7所示,体温计主体3具有作为第1和第2温度测量单元的两个(一对)温度测量单元3A、3B。温度测量单元3A具有:作为第1基准温度测量部的体表面传感器31A,其具有与人体2的体表面2A接触的接触面300A,测量该体表面2A的温度作为第1基准温度;作为第1参照温度测量部的外表面传感器33A,其具有露出到温度测量单元3A的外部空气侧的外表面302A,并测量该外表面302A的温度作为第1参照温度;以及作为第1绝热材料的绝热材料37A,其介于体表面传感器31A和外表面传感器33A之间。
并且,温度测量单元3B与温度测量单元3A单独设置,并具有:作为第2基准温度测量部的体表面传感器31B,其具有与不同于温度测量单元3A的接触位置的位置的体表面2A接触的接触面300B,测量该体表面2A的温度作为第2基准温度;作为第2参照温度测量部的外表面传感器33B,其具有露出到温度测量单元3B的外部空气侧的外表面302B,并测量该外表面302B的温度作为第2参照温度;以及作为第2绝热材料的绝热材料37B,其介于体表面传感器31B和外表面传感器33B之间。
温度测量单元3A的绝热材料37A和温度测量单元3B的绝热材料37B使用热传导率λ相同的材料以相同的截面积构成。这里,通过把各个绝热材料的厚度设定为d和d′,绝热材料37A的热阻值和绝热材料37B的热阻值被设定为不同值。因此,热阻值的比率α由d/d′表示。即,通过改变厚度,绝热材料37A和绝热材料37B起到热通量调整单元的作用。
这里,可以采用不同材料构成绝热材料37A和绝热材料37B来形成热通量调整单元,然而在此情况下,有必要预先测量各个绝热材料的热阻值。如果像本实施方式那样是相同材料的绝热材料,则可以知道厚度比。
而且,如果绝热材料是相同材料,则热传导率λ是相同的,因而温度测量单元3A和温度测量单元3B的体表面的接触热阻差也小。
由这些温度测量单元3A、3B构成的体温计主体3与第一实施方式一样与幼儿(人体2)的胸部紧密接合。
这里,期望的是,体温计主体3的贴附位置被设定在人体2上的皮肤温度不容易受到外部空气影响、可比较稳定地测量体表面温度的额头和后脑勺、胸部、背等部位。并且,期望的是,绝热材料37A、37B具有某种程度的大小,使得当温度测量单元3A、3B贴附在体表面2A上时,从人体2的深部通过体表面2A和绝热材料37A、37B到外表面302A、302B的热通量可在稳定状态下近似为恒定。即,期望的是,绝热材料37A、37B的尺寸是以下尺寸,即:在热移动是平衡状态的情况下,可忽略与连接人体2的深部和贴附有温度测量单元3A、3B的体表面2A的位置的方向大致正交的方向,具体为沿着体表面2A的方向的热移动,把从人体2的深部到体表面2A的热移动看作是单轴方向,热通量可近似为在一个方向上移动。
温度测量单元3A和温度测量单元3B与第一实施方式一样配置成相互具有预定距离L。
体表面传感器31A、31B和外表面传感器33A、33B可采用把体表面2A的温度或外表面302A、302B的温度值转换成电阻值的传感器、或把温度值转换成电压值的传感器等。另外,作为把温度值转换成电阻值的传感器,可采用在第一实施方式中所列举的传感器。
并且,温度测量单元3A、3B除了体表面传感器31A、31B和外表面传感器33A、33B以外,如前述图1所示,还分别具有A/D转换器34A、34B和收发单元35A、35B。
A/D转换器34A、34B把体表面传感器31A、31B和外表面传感器33A、33B所转换的电阻值和电压值的模拟信号转换成数字信号,并输出给收发单元35A、35B。或者,可以使用利用CR振荡的RF变换器取代A/D转换器34A、34B。
显示装置4如图8所示,构成为可携带的手表型,从而使抱着装有体温计主体3的幼儿的操作者5可以佩戴。显示装置4如前述图6所示,具有:在与体温计主体3之间收发信号的收发单元41,显示体温测量结果等的显示部42,从外部操作显示装置4的操作部43,控制显示装置4的动作的控制单元44,以及存储从收发单元41和控制单元44等所获得的信息的存储部45。
收发单元35A、35B、收发单元41、显示部42以及操作部43由于与第一实施方式相同而省略说明。
控制单元44具有深部温度运算单元441,该深部温度运算单元441根据来自体表面传感器31A、31B的第1体表面温度(第1基准温度)和第2体表面温度(第2基准温度)、以及来自外表面传感器33A、33B的第1外表面温度(第1参照温度)和第2外表面温度(第2参照温度),运算人体2的深部温度。
深部温度运算单元441使用体表面传感器31A所获得的第1体表面温度Tb1、外表面传感器33A所获得的第1参照温度Tb2、体表面传感器31B所获得的第2体表面温度Tb3、外表面传感器33B所获得的第2参照温度Tb4、以及温度测量单元3A的第1热阻值Ru1和温度测量单元3B的第2热阻值Ru2的比率α来运算人体2的深部温度Tcore
图9示出了从人体2的深部通过体表面2A和体温计主体3到外部空气的温度分布模型。由于温度测量单元3A和温度测量单元3B的温度分布模型是相同的,因而在图9中对温度测量单元3A的温度分布模型进行图示。
如该图9所示,在从人体2的深部到外部空气的温度传递模型中,人体2的深部温度Tcore为大致恒定。在比深部更靠近外壳侧的表层部,由于皮肤的热阻和外部空气温度的影响而使体温下降。另外,实际上,由于在体表面2A和温度测量单元3A之间微观上产生间隙,因而由于该间隙中的散热,使得在接触热阻部温度也降低。因此,在实际用温度测量单元3A测量体表面2A的体温的情况下,由该接触热阻部测量下降后的第1体表面温度Tb1
由于温度测量单元3A自身也存在热阻(第1热阻值Ru1),因而在温度测量单元3A内也发生温度下降,在温度测量单元3A的外表面302A上为第1外表面温度Tb2。在外表面传感器33A中测量该第1外表面温度Tb2。而且,由于在温度测量单元3A的外表面302A和外部空气之间也存在外部空气温度接触部的散热,因而温度下降,最终成为外部空气温度Tamb
这里,当把横轴设为热阻,把纵轴设为温度时,温度分布曲线的斜率为热通量Q,在稳定状态下,由于各部的热通量Q为恒定,因而在图9中曲线的斜率为恒定。此时,只要知道温度测量单元3A的第1体表面温度Tb1和第1外表面温度Tb2,就能使用温度测量单元3A的第1热阻值Ru1,根据下式(7)计算从温度测量单元3A的体表面传感器31A侧的表面到外表面302A的热通量Qu1
[数学式9]
Qu 1 = Tb 1 - Tb 2 Ru 1 - - - ( 7 )
另一方面,在表层部和接触热阻部贴合的部分,即从人体2的深部到体表面2A的部分(实际上从深部到接触面300A的部分)的热通量Qs+t使用人体2的深部体温Tcore以及从人体2的深部到体表面2A的部分的热阻Rs+Rt由下式(8)表示。
[数学式10]
Qs + t = Tcore - Tb 1 Rs + Rt - - - ( 8 )
这里,接触热阻部的热阻值Rt除了与第一实施方式一样因介于接触热阻部内的物质的性质变化以外,还因与体表面2A接触的体温计1(绝热材料37A、37B)的热阻值而变化。
由于热通量Q在各部中是恒定的,因而在体温计主体3内部的热通量Qu1和从人体2的深部到体表面2A的部分的热通量Qs+t相等(Qu1=Qs+t)。因此,式(7)和式(8)被整理成下式(9),深部温度Tcore根据该式(9)求出。
[数学式11]
Tcore = Rs + Rt Ru 1 · ( Tb 1 - Tb 2 ) + Tb 1 - - - ( 9 )
这里,从人体2的深部到体表面2A的部分的热阻值Rs+Rt是未知值。因此,在温度测量单元3B中,如果与温度测量单元3A一样从体表面传感器31B和外表面传感器33B获得第2体表面温度Tb3和第2外表面温度Tb4,则深部温度Tcore可按下式(10)求出。
[数学式12]
Tcore = Rs + Rt Ru 2 · ( Tb 3 - Tb 4 ) + Tb 3 - - - ( 10 )
这里,由于知道温度测量单元3A的第1热阻值Ru1和温度测量单元3B的第2热阻值Ru2的比率α,因而当从式(9)和式(10)中消去热阻值Rs+Rt时,使用比率α根据下式(11)求出深部温度Tcore
[数学式13]
Tcore = Tb 3 · ( Tb 1 - Tb 2 ) - α · Tb 1 · ( Tb 3 - Tb 4 ) ( Tb 1 - Tb 2 ) - α · ( Tb 3 - Tb 4 ) - - - ( 11 )
因此,在深部温度运算单元441内存储有该式(11)作为深部温度Tcore的运算式。
在存储部45内所存储的由于与第一实施方式相同,因而省略说明。
在这种体温计1中,按如下动作。
图10示出了本实施方式中的体温计1的动作的流程图。
在人体2(在本实施方式中为幼儿的胸部)上安装体温计主体3,抱着幼儿的体温计1的操作者5把显示装置4安装在手腕上。当操作者5通过操作显示装置4的操作部43来接通显示装置4的开关时,收发单元41向体温计主体3(温度测量单元3A和温度测量单元3B)发送电波。通过利用该电波的电磁感应使天线线圈36A、36B产生电动势,对体温计主体3进行充电(步骤S1)。体温计主体3依靠电动势起动(步骤S2),体表面传感器31A、31B和外表面传感器33A、33B起动。当这些传感器31A、31B、33A、33B起动时,体温计主体3从收发单元35A、35B向显示装置4发送待机信号(步骤S3)。
显示装置4的控制单元44当接收到该待机信号时,从收发单元41发送温度测量指令信号(步骤S4)。体温计主体3接收该温度测量指令信号,驱动体表面传感器31A、31B和外表面传感器33A、33B,测量体表面2A的第1体表面温度Tb1、第2体表面温度Tb3和外表面302A、302B的第1外表面温度Tb2、第2外表面温度Tb4(步骤S5,第1温度测量步骤和第2温度测量步骤)。这些体表面温度Tb1、Tb3和外表面温度Tb2、Tb4的温度信息在A/D转换器34A、34B中从模拟信号被转换成数字信号,由收发单元35A、35B发送给显示装置4。另外,期望的是,在经过预定时间后测量体表面温度Tb1、Tb3和外表面温度Tb2、Tb4,以便从人体2的深部到体表面2A的传热变为稳定状态(平衡状态)。
在控制单元44的深部温度运算单元441中,根据从体温计主体3所发送的体表面温度Tb1、Tb3和外表面温度Tb2、Tb4,使用式(11)运算深部温度Tcore(步骤S6,深部温度运算步骤)。控制单元44使存储部45存储温度Tcore(步骤S7),并在显示部42上显示温度Tcore(步骤S8)。操作者5可在抱着幼儿的状态下,在手表型显示装置4的显示部42上确认温度Tcore
控制单元44使用内置的定时器对从体表面温度Tb1、Tb3测量时起的经过时间进行计数,监视是否经过了预定时间(步骤S9)。当经过时间大于等于预定时间时,回到步骤S4,控制单元44向体温计主体3发送测量开始信号,再次进行体表面温度Tb1、Tb3和外表面温度Tb2、Tb4的测量。
这样每隔预定时间测量体表面温度Tb1、Tb3和外表面温度Tb2、Tb4来运算深部温度Tcore,并存储在存储部45内。
根据该第二实施方式,除了在第一实施方式中所获得的效果以外,还可获得如下效果。
(8)通过改变绝热材料37A和绝热材料37B的热阻值,可调整温度测量单元3A和温度测量单元3B的热通量。因此,热通量调整单元由绝热材料37A和绝热材料37B构成,没有必要另行设置,可使结构简单。
(9)由于绝热材料37A和绝热材料37B仅厚度不同,因而其厚度的比率与体表面传感器31A和外表面传感器33A之间的热阻值与体表面传感器31B和外表面传感器33B之间的热阻值的比率α对应。因此,可利用厚度的比率运算活体的深部温度。
[第三实施方式]
图11示出了第三实施方式的结构框图。如该图11所示,体温计主体3具有热通量测量部5A、5B作为第1和第2温度测量单元的一部分,这些热通量测量部5A、5B不具有前述实施方式中的中间传感器32A、32B和外表面传感器33A、33B,而是分别具有作为第1热通量测量部的热通量传感器51A和作为第2热通量测量部的热通量传感器51B。这些热通量传感器51A、51B使热通量测量部5A、5B与体表面2A接触来分别测量体温计1中的热通量值。这里,热通量传感器51A、51B分别被嵌入到在从体表面2A开始的预定区间(例如到外表面302A)之间具有相互不同的热阻值(第1热阻值和第2热阻值)的绝热材料中,热通量传感器51A、51B测量该预定区间的热通量Qu1、Qu2
在深部温度运算单元441内存储有下式(12)和式(13)中的任何一方。
[数学式14]
Tcore = Qu 1 Qu 1 - Qu 2 · ( Tb 3 - Tb 1 ) + Tb 1 - - - ( 12 )
Tcore = Qu 2 Qu 1 - Qu 2 · ( Tb 3 - Tb 1 ) + Tb 3 - - - ( 13 )
在这种结构的体温计1中,执行在体表面传感器31A中测量第1体表面温度Tb1以及在热通量测量部5A中测量第1热通量值Qu1的第1热通量测量步骤,并且,执行在体表面传感器31B中测量第2体表面温度Tb3以及在热通量测量部5B中测量第2热通量值Qu2的第2热通量测量步骤。之后,当这些测量值被发送给显示装置4时,在深部温度运算步骤中,深部温度运算单元441根据这些第1体表面温度Tb1、第1热通量值Qu1、第2体表面温度Tb3、以及第2热通量值Qu2运算深部温度Tcore
根据该第三实施方式,可获得如下效果。
(10)即使是这种结构的体温计1,也能与前述实施方式一样,根据实际测量值计算活体的深部温度Tcore,因而可测量更准确的体温。
这里,如前述式(12)和式(13)所示,在深部温度Tcore的计算式中不包含热阻值。因此,热通量传感器51A、51B测量热通量的预定区间的热阻值没有必要是已知的,可以是相互不同的值。即,没有必要高精度地设定这些热阻值,可以使用具有相互不同的热阻值的绝热材料,因而材料的选定和制造管理变得容易,体温计1的制造变得容易。
[第四实施方式]
下面对本实用新型的第四实施方式进行说明。
图12示出了本实施方式的体温计1的结构框图。并且,图13示出了体温计主体3安装在人体2上的状态的放大图。如这些图12和图13所示,体温计主体3具有作为第1温度测量单元的温度测量单元3A和作为第2温度测量单元的温度测量单元3B的两个(一对)温度测量单元。
温度测量单元3A具有:作为第1测量部的体表面传感器31A,其具有与人体2的体表面2A接触的接触面300A,测量该体表面2A的温度作为第1体表面温度;作为第1测量部的外表面传感器33A,其具有露出到温度测量单元3A的外部空气侧的外表面302A,并测量该外表面302A的温度作为第1外表面温度;作为第1测量部的中间传感器32A,其配置在体表面传感器31A和外表面传感器33A之间的中央,测量该位置的温度作为第1中间温度;以及绝热材料37A,其安装固定各传感器31A、33A、32A。
并且,温度测量单元3B与温度测量单元3A单独设置,并具有:作为第2测量部的体表面传感器31B,其具有与不同于温度测量单元3A的接触位置的位置的第2体表面2A接触的接触面300B,测量该体表面2A的温度作为第2体表面温度;作为第2测量部的外表面传感器33B,其具有露出到温度测量单元3B的外部空气侧的外表面302B,并测量该外表面302B的温度作为第2外表面温度;作为第2测量部的中间传感器32B,其配置在体表面传感器31B和外表面传感器33B之间的中央,测量该位置的温度作为第2中间温度;以及绝热材料37B,其安装固定各传感器31B、33B、32B。
由这些温度测量单元3A、3B构成的体温计主体3可与第一实施方式一样构成为与体表面2A通过良好的接触压力而紧密接合。
并且,温度测量单元3A和温度测量单元3B与第一实施方式一样配置成相互具有预定距离L。
并且,温度测量单元3A的绝热材料37A和温度测量单元3B的绝热材料37B由不同材料构成,这样,绝热材料37A的热阻值RuA2和绝热材料37B的热阻值RuB2被设定为不同值。并且,通过设定从接触面300A、300B到中间传感器32A、32B的距离,从接触面300A、300B到各个中间传感器32A、32B的热阻值成为预先设定的预定值。在本实施方式中,到中间传感器32A、32B为止的热阻值分别被设定为热阻值RuA1和热阻值RuB1
并且,在第四实施方式中,控制单元44具有温度分布运算单元442和深部温度运算单元441。
图14对温度测量单元3A、3B的温度分布模型作了图示。如该图14所示,由于温度测量单元3A的热阻值和温度测量单元3B的热阻值相互不同,因而从人体2的深部到外部空气的热通量不同,因此,温度分布T(R)也相互不同。
温度分布运算单元442在温度测量单元3A中,根据热阻值(R=0)时的体表面温度Tb1、热阻值(R=RuA1)时的中间温度Tb2、以及热阻值(R=RuA2)时的外表面温度Tb5,使用第七实施方式的式(14)运算第1温度分布TA(R)。并且,温度分布运算单元442与温度测量单元3B中一样,根据热阻值(R=0)时的体表面温度Tb3、热阻值(R=RuB1)时的中间温度Tb4、以及热阻值(R=RuB2)时的外表面温度Tb6,运算第2温度分布TB(R)。
深部温度运算单元441通过使这些温度分布TA(R)和温度分布TB(R)联立来求出它们的交点,运算深部温度Tcore
因此,在第四实施方式中,由于根据两个温度分布TA(R)和温度分布TB(R)求出人体2的深部温度Tcore,因而不需要使用已知的体温计预先测量深部温度等的体温测量准备步骤。即,在第四实施方式的体温计1中,当从控制单元44向体温计主体3发送温度测量指令信号时,把来自各传感器31A、32A、33A、31B、32B、33B的温度信息发送给控制单元44。温度分布运算单元442根据这些温度信息运算温度分布TA(R)和温度分布TB(R)。然后,深部温度运算单元441根据这些温度分布TA(R)和温度分布TB(R)运算深部温度Tcore
根据该第四实施方式,可获得如下效果。
(11)由于体温计1具有两个温度测量单元3A、3B,因而可使用温度分布运算单元442分别获得的温度分布TA(R)和温度分布TB(R),在深部温度运算单元441中运算深部温度Tcore。即,由于没有必要计算表层部热阻值Rs,因而可使控制单元44的结构简化,并可使运算处理迅速。因此,可提高体温计1的响应性。
并且,由于体温计1具有两个温度测量单元3A、3B,因而可使用温度分布TA(R)和温度分布TB(R)直接运算深部温度,因此,没有必要为了求出表层部热阻值Rs而预先使用已知的体温计等测量深部温度,不需要体温测量的准备步骤。因此,可缩短体温计1的体温测量时间,并可提高体温计1的使用性。
[第五实施方式]
下面,对本实用新型的第五实施方式进行说明。第五实施方式与第四实施方式中的第1测量部和第2测量部的热阻值是共同的这点不同,除此之外,与第四实施方式相同。
图15示出了第五实施方式的体温计主体3。在该图15中,体温计主体3与第四实施方式一样具有温度测量单元3A、3B。
温度测量单元3A具有:具有与人体2的体表面2A接触的接触面300A的绝热材料37,以及设置在绝热材料37和外部空气之间的作为第1绝热材料的绝热材料38A。另一方面,温度测量单元3B具有:具有与不同于温度测量单元3A的接触位置的位置的体表面2A接触的接触面300B的绝热材料37,以及设置在绝热材料37和外部空气之间的作为第2绝热材料的绝热材料38B。即,绝热材料37对于温度测量单元3A和温度测量单元3B是共同的,因此,具有共同的热阻值Ru0
温度测量单元3A具有:体表面传感器31A,其与体表面2A接触,测量体表面2A的温度;界面传感器39A,其测量绝热材料37和绝热材料38A之间的界面301A的温度;以及中间传感器32A,其设置在体表面传感器31A和界面传感器39A之间。并且,温度测量单元3B与温度测量单元3A一样具有:体表面传感器31B;界面传感器39B,其测量绝热材料37和绝热材料38B之间的界面301B的温度;以及中间传感器32B。
另外,从体表面2A到中间传感器32A、32B的热阻值是已知值,分别被设定为热阻值RuA1和热阻值RuB1。而且,在本实施方式中,采用使中间传感器32A、32B距体表面2A的设置距离相等等的方法,将这些热阻值RuA1、RuB1设定为相同值(RuA1=RuB1)。
另一方面,绝热材料38A和绝热材料38B的热阻值被设定为相互不同的值,因此,温度测量单元3A、3B作为整体为不同的热阻值,然而到体表面传感器31A、31B为止的热阻值、到中间传感器32A、32B为止的热阻值、以及到界面传感器39A、39B为止的热阻值分别被设定为相等。
在该第五实施方式中,与第四实施方式一样,在温度分布运算单元442中运算两个温度分布TA(R)和温度分布TB(R),深部温度运算单元441根据这些温度分布TA(R)和温度分布TB(R)运算深部温度Tcore。此时,由于温度测量单元3A、3B的作为整体的热阻值不同,因而在内部流动的热通量不同,温度分布TA(R)和温度分布TB(R)也分别不同。然而,由于到体表面传感器31A、31B为止的热阻值(R=0)、到中间传感器32A、32B为止的热阻值(R=RuA1=RuB1)、以及到界面传感器39A、39B为止的热阻值(R=Ru2)分别被设定为相等,因而当深部温度运算单元441运算深部温度时,由于在运算上消去了这些共同的热阻值,因而可以不使用这些热阻值而运算深部温度Tcore。即,仅根据体表面传感器31A、31B所测量的体表面温度Tb1、Tb3、中间传感器32A、32B所测量的中间温度Tb2、Tb4、以及界面传感器39A、39B所测量的界面温度Tb5、Tb6的测量值,即可测量深部温度Tcore
根据该第五实施方式,除了可获得与第四实施方式的(11)的效果相同的效果以外,还可获得如下效果。
(12)由于温度测量单元3A、3B配置在共同的绝热材料37内,因而可使温度测量单元3A、3B构成为一体,因此可提高体温计1的使用性。
由于温度测量单元3A、3B作为整体具有相互不同的热阻值,并且,在体表面传感器31A、31B的位置处的热阻值、在中间传感器32A、32B的位置处的热阻值、以及在界面传感器39A、39B的位置处的热阻值分别相等,因而在深部温度运算单元441的深部温度运算中,消去了这些热阻值。因此,深部温度运算单元441中的运算处理变得简单,可迅速进行运算处理。
并且,由于在运算深部温度时不需要各热阻值,因而如果温度测量单元3A、3B作为整体具有相互不同的热阻值,而且在体表面传感器31A、31B的位置处的热阻值、在中间传感器32A、32B的位置处的热阻值、以及在界面传感器39A、39B的位置处的热阻值分别相等,则没有必要严格管理该设定值。因此,由于没有必要在体温计1的制造时严格进行热阻值的管理,因而可简化体温计1的制造管理。
并且,如果例如从体温计1上穿着衣服而使衣服与体温计1接触,或者当安装体温计1而躺在寝具上时与寝具接触,则温度测量单元3A、3B的热阻值变化,然而只要温度测量单元3A、3B的整体的热阻值相互不同,就能准确测量深部温度。因此,可减少安装体温计1期间的姿势和服装等的限制,可提高体温计1的使用性。
[第六实施方式]
以下,根据附图对本实用新型的第六实施方式进行说明。
图16示出了本实施方式的体温计1的结构框图。该体温计1具有:与作为活体的人体2(参照图17)的体表面接触的体温计主体3,以及与体温计主体3单独设置的显示装置4。
图17示出了体温计主体3安装在人体2上的图,并且图18示出安装了体温计主体3和显示装置4的图。
首先,如图17所示,体温计主体3具有:作为基准温度测量部的体表面传感器31,其与人体2的体表面2A接触,检测该体表面2A的温度;作为参照温度测量部的外表面传感器33,其具有露出到体温计主体3的外部空气侧的外表面30,并检测该外表面30的温度;以及绝热材料37,其介于体表面传感器31和外表面传感器33之间。该体温计主体3构成为可使用粘合剂等将体表面传感器31侧的面贴附在人体2上,并使用该粘合剂等使体温计主体3与体表面2A通过良好的接触压力而紧密接合。在本实施方式中,体温计主体3与幼儿(人体2)的额头紧密接合。
这里,期望的是,体温计主体3的贴附位置被设定在人体上的皮肤温度不容易受到外部空气影响、可比较稳定地测量体表面温度的额头和后脑勺、胸部、背等部位。并且,期望的是,绝热材料37具有某种程度的大小,使得当体温计主体3贴附在体表面2A上时,从人体2的深部通过体表面2A和绝热材料37到外表面30的热通量可在稳定状态下近似为恒定,可考虑为例如使绝热材料37形成为具有大于等于纵横10cm的尺寸的大致矩形状。在此情况下,由于可忽略与连接人体2的深部和贴附有体温计主体3的体表面2A的位置的方向大致正交的方向,具体地说沿着体表面2A的方向的热移动,把从人体2的深部到体表面2A的热移动看作是单轴方向,使热移动获得直线性,因而热通量可近似为恒定。
体表面传感器31和外表面传感器33可采用在第一实施方式中所列举的传感器。
并且,体温计主体3除了体表面传感器31和外表面传感器33以外,如前述图1所示,还具有A/D转换器34和收发单元35。
A/D转换器34把在体表面传感器31和外表面传感器33中所转换的电阻值和电压值的模拟信号转换成数字信号,并输出给收发单元35。
收发单元35具有天线线圈36,把在A/D转换器34中转换成数字信号的温度值(电阻值或电压值)的信号电波发送到显示装置4侧。
显示装置4如图18所示,构成为可携带的手表型,从而使抱着装有体温计主体3的幼儿的操作者5可以佩戴。显示装置4如前述图16所示,具有:在与体温计主体3之间收发信号的收发单元41,显示体温测量结果等的显示部42,从外部操作显示装置4的操作部43,控制显示装置4的动作的控制单元44,以及存储从收发单元41和控制单元44等所获得的信息的存储部(存储单元)45。
收发单元41具有天线线圈46,在与体温计主体3的天线线圈36之间进行电波收发。并且,天线线圈46通过向天线线圈36发送电波,使天线线圈36利用电磁感应产生电动势,对体温计主体3进行充电。因此,体温计主体3由该电动势驱动,在内部不需要电池等电源。
显示部42和操作部43由于与第一实施方式相同,所以省略说明。
控制单元44具有:热通量计算单元444,其根据来自体表面传感器31的体表面温度和来自外表面传感器33的外表面温度,计算从体表面2A到外表面30之间的热通量;热阻计算单元443,其根据所计算的热通量,计算从人体2的深部到体表面2A的热阻值;以及深部温度运算单元441,其根据该热阻计算单元443所计算的热阻值,运算人体2的深部温度。
热通量计算单元444根据体表面传感器31所测量的体表面温度Tb1、以及外表面传感器33所测量的外表面温度Tb2,计算在体表面2A和外表面30之间流动的热通量Qu
图19示出了从人体2的深部通过体表面2A和体温计主体3到外部空气的温度分布模型。如该图19所示,在从人体2的深部到外部空气的温度传递模型中,人体2的深部温度Tcore为大致恒定。在比深部更靠近外壳侧的表层部,由于皮肤的热阻和外部空气温度的影响而使体温下降。并且,由于在体表面2A和体温计主体3之间微观上产生间隙,因而由于该间隙中的散热,使得在接触热阻部温度也降低。另外,在实际用体温计主体3测量体表面2A的体温的情况下,由该接触热阻部测量下降后的温度Tb1
由于体温计主体3自身也存在热阻,因而在体温计主体3内也发生温度下降,在体温计主体3的外表面30为温度Tb2。在外表面传感器33中测量该温度Tb2。而且,由于在体温计主体3的外表面30和外部空气之间也具有外部空气温度接触部的散热,因而温度下降,最终成为外部空气温度Tamb
这里,当把横轴设为热阻,把纵轴设为温度时,温度分布曲线的斜率为热通量Q,在稳定状态下,由于各部的热通量Q为恒定,因而在图19中曲线的斜率为恒定。此时,由于体温计主体3的热阻值Ru0与绝热材料的热阻值大致相等且是已知的,因而如果知道体温计主体3的体表面温度Tb1和外表面温度Tb2,则可使用下式计算热通量Qu
[数学式15]
Q u = T b 1 - T b 2 R u 0
热阻计算单元443使用由该数学式15所求出的热通量Qu,按如下计算从人体2的深部到体表面2A的部分的热阻值Rs+Rt
在表层部和接触热阻部贴合的部分,即从人体2的深部到体表面2A的部分的热通量Qs+t使用人体2的深部体温Tcore和热阻Rs+Rt由下式表示。
[数学式16]
Q s + t = T core - T b 1 R s + R t
这里,由于热通量Q在各部中是恒定的,因而体温计主体3内部的热通量Qu和从人体2的深部到体表面2A的部分的热通量Qs+t相等。因此,这些式可整理成下式。
如该式所示,如果知道体表面传感器31所测量的热阻计算用的计算用体表面温度T0,b1、外表面传感器33所测量的热阻计算用的计算用外表面温度T0,b2、以及热阻计算用的深部的计算用深部温度T0,core,则可求出从深部到体表面2A的部分的表层部热阻值Rs+Rt
[数学式17]
R s + R t = T 0 , core - T 0 , b 1 T 0 , b 1 - T 0 , b 2 · R u 0 ( R s + R t = T 0 , core - T 0 , b 1 Q u )
当实际测量人体2的体温时,深部温度运算单元441使用热阻计算单元443所计算的表层部热阻值Rs+Rt,根据在体表面传感器31中所获得的体表面温度Tb1和在外表面传感器33中所获得的外表面温度Tb2,按照下式计算深部温度Tcore
[数学式18]
T core = T b 1 + R s + R t R u 0 · ( T b 1 - T b 2 )
在存储部45内存储有从体温计主体3所发送的体表面温度Tb1和外表面温度Tb2。并且,存储热阻计算单元443所计算的从人体2的深部到体表面2A的部分的表层部热阻值Rs+Rt、深部温度运算单元441所运算的人体2的深部温度Tcore等。
这里,存储部45构成为可存储与多个人体2有关的温度信息,表层部热阻值Rs+Rt和深部温度Tcore等是针对各人体2来存储的。并且,存储部45可存储在计算表层部热阻值Rs+Rt时所测量的计算用体表面温度T0,b1和计算用参照温度T0,b2等的测量位置。另外,在存储部45内,除了前述温度信息以外,还可以存储例如被测量者(人体2,幼儿)的姓名、年龄、测量时间等测量信息。在此情况下,这些测量信息可以从操作部43输入。
在这种体温计1中,按如下动作。
图20示出了本实施方式中的体温计1的动作的流程图。如该图20所示,为了使用体温计1测量人体2的体温,首先,执行计算从该人体2的深部到体表面2A的表层部热阻值Rs+Rt的体温测量准备步骤。
在人体2(在本实施方式中为幼儿的额头)上安装体温计主体3,抱着幼儿的体温计1的操作者5把显示装置4安装在手腕上。当操作者5通过操作显示装置4的操作部43来接通显示装置4的开关时,收发单元41向体温计主体3发送电波。通过利用该电波的电磁感应使天线线圈36产生电动势,对体温计主体3进行充电(步骤S11)。体温计主体3依靠电动势起动(步骤S12),体表面传感器31和外表面传感器33起动。当这些传感器31、33起动时,体温计主体3从收发单元35向显示装置4发送待机信号(步骤S13)。
显示装置4的控制单元44当接收到该待机信号时,从收发单元41发送温度测量指令信号(步骤S14)。体温计主体3接收该温度测量指令信号,驱动体表面传感器31和外表面传感器33,测量体表面2A的计算用体表面温度T0,b1和外表面30的计算用外部空气温度T0,b2(步骤S15和步骤S16,热阻计算用温度测量步骤)。这些计算用体表面温度T0,b1和计算用外部空气温度T0,b2的温度信息在A/D转换器34中从模拟信号转换成数字信号,由收发单元35发送给显示装置4(步骤S17)。另外,期望的是,在经过预定时间后测量计算用体表面温度T0,b1和计算用外部空气温度T0,b2,以便从人体2的深部到体表面2A的传热变为稳定状态。
这里,控制单元44必须判断是使用从体表面传感器31和外表面传感器33所获得的温度信息进行表层部热阻值Rs+Rt的计算,还是进行深部温度的计算。因此,在控制单元44内设置有未作图示的选择单元。该选择单元可以构成为,例如在显示部42上显示选择“体温测量准备模式”和“体温测量模式”中的任何一方的选择画面,使操作者5通过操作操作部43等选择任一模式。这里,操作者5可以选择体温测量准备模式,指示控制单元44使用温度信息计算表层部热阻值Rs+Rt。显示装置4的控制单元44根据从体温计主体3所发送的计算用体表面温度T0,b1和计算用外表面温度T0,b2,在热通量计算单元444中计算热通量Qs+r(步骤S18,热通量计算步骤)。
然后,显示装置4在显示部42中显示要求用于输入作为热阻计算用的深部温度的计算用深部温度T0,core的画面。操作者5通过操作操作部43,输入所测量的计算用深部温度T0,core。这样,显示装置4取得计算用深部温度T0,core(步骤S19)。另外,计算用深部温度T0,core可以使用测量腋下温度或舌下温度等的已知体温计来测量。
控制单元44的热阻计算单元443根据所取得的计算用深部温度T0,core和热通量计算单元444所计算的热通量Qs+r,使用数学式3计算从人体2的深部到体表面2A的表层部热阻值Rs+Rt(步骤S20,热阻计算步骤)。控制单元44使存储部45存储所计算的表层部热阻值Rs+Rt(步骤S21,存储步骤),结束体温测量准备。
下面,对实际地连续测量人体2的体温时的体温测量步骤中的体温计1的动作进行说明。
图21是示出体温计1的动作的流程图。在该图21中,当使用体温计1测量人体2的体温时,首先与前述步骤S11一样,利用来自显示装置4的天线线圈46的电波使天线线圈36电磁感应,对体温计主体3进行充电(步骤S31)。当体温计主体3的各传感器31、33起动时(步骤S32),体温计主体3向显示装置4发送待机信号(步骤S33)。这样,显示装置4判断为体温计主体3做好了测量体温的准备,从存储部45中读出人体2的表层部热阻值Rs+Rt(步骤S34)。然后,通过收发单元41向体温计主体3发送体温测量开始信号(步骤S35)。
体温计主体3接收来自显示装置4的测量开始信号,开始使用体表面传感器31测量体表面2A的体表面温度Tb1和使用外表面传感器33测量外表面温度Tb2(步骤S36,温度测量步骤)。体表面传感器31所检测的温度值Tb1、Tb2被A/D转换器34转换成数字信号后,由收发单元35发送给显示装置4。
另外,在控制单元44中,由于使用来自体表面传感器31和外表面传感器33的温度信息运算深部温度,因而有必要使用前述的选择单元选择“体温测量模式”。
在控制单元44的深部温度运算单元441中,根据从体温计主体3所发送的体表面温度Tb1和外表面温度Tb2,使用在本实施方式中所示的前述式运算深部温度Tcore(步骤S37,深部温度运算步骤)。控制单元44使存储部45存储温度Tcore(步骤S38),并在显示部42上显示温度Tcore(步骤S39)。操作者5可在抱着幼儿的状态下,在手表型显示装置4的显示部42上确认温度Tcore
控制单元44使用内置的定时器对从体表面温度Tb1的测量时起的经过时间进行计数,监视是否经过了预定时间(步骤S40)。当经过时间大于等于预定时间时,回到步骤S35,控制单元44向体温计主体3发送测量开始信号,再次进行体表面温度Tb1和外表面温度Tb2的测量。
这样每隔预定时间测量体表面温度Tb1和外表面温度Tb2来运算深部温度Tcore,并存储在存储部45内。
另外,由于表层部热阻值Rs+Rt除了有人体2的体型急剧变化等的特殊情况以外没有大幅变化,因而可以在开始测量体温时首先进行一次使用热通量计算单元444计算热通量Qs+r、以及使用热阻计算单元443计算表层部热阻值Rs+Rt。另外,在体型急剧变化等而使人体2的传热特性变化的情况下,可以再次取得深部的温度数据T0,core,测量体表面温度Tb1和外表面温度Tb2,计算热通量Qs+r和表层部热阻值Rs+Rt
并且,由于人体2固有的表层部热阻值Rs+Rt的变化小,因而在再次使用体温计1的情况下,也能使用上次计算的表层部热阻值Rs+Rt,因此,在从第二次起的测量时,可缩短到体温测量开始为止的时间。在此情况下,只要把多个人体2的表层部热阻值Rs+Rt存储在存储部45内,就能通过使用操作部43进行操作,读出和再次利用上次计算的表层部热阻值Rs+Rt。在此情况下,当执行体温测量步骤时,可以使用操作部43进行用于指定人体2的活体选择。
根据该第六实施方式,除了第一实施方式的(3)和(5)的效果以外,还可获得如下效果。
(13)由于热阻计算单元443根据人体2的计算用体表面温度T0,b1、计算用外表面温度T0,b2、绝热材料37等的已知热阻值Ru0、以及计算用深部温度T0,core计算表层部热阻值Rs+Rt,因而可获得与人体2的传热特性对应的表层部热阻值Rs+Rt。由于深部温度运算单元441根据该表层部热阻值Rs+Rt计算深部温度Tcore,因而不会受到由人体2的体型差异等引起的影响,可根据人体2的传热特性准确地运算深部温度Tcore
并且,由于利用从人体2的深部到外部空气的热通量是恒定的这一情况,热阻计算单元443计算人体2的表层部热阻值Rs+Rt,因而不需要像以往的体温计那样用于消除热流的加热器等的加热单元,因此可使体温计1的结构简单。这样可进一步促进体温计1的小型化。而且,由于不需要以往的加热单元,因而可促进体温计1的电力节省,并且即使体温计1长时间贴附在体表面2A上也是安全的,因而可提高体温计1的安全性和使用性。
(14)由于体温计主体3和显示装置4单独构成,并构成为可通过收发单元35、41进行通信,因而可把与人体2接触的体温计主体3上搭载的部件数抑制到最小限度,可促进体温计主体3的轻量化和小型化。因此,由于即使体温计主体3长时间贴附,也不会成为负担,因而可提高体温计主体3的便携性。并且,通过把具有热阻计算单元443和深部温度运算单元441的控制单元44也设置在显示装置4内,可进一步促进体温计主体3的轻量化和小型化。
由于收发单元35、41构成为通过天线线圈36、46进行无线通信,因而配线等不会成为障碍,可提高体温计1的使用性。
而且,由于显示装置4形成为手表型,因而操作者5可戴在手腕上目视观察显示部42。因此,如本实施方式那样,由于可在抱着要测量体温的幼儿的状态下确认体温显示,因而可提高体温计1的操作性。
(15)由于在存储部45内存储有表层部热阻值Rs+Rt,因而可在体温测量步骤中,读出和使用所存储的表层部热阻值Rs+Rt。因此,没有必要连续执行体温测量准备步骤和体温测量步骤,可预先计算表层部热阻值Rs+Rt。因此,可提高体温计1的使用性,并可缩短体温测量步骤的测量时间。并且,由于存储部45可存储多个人体2的表层部热阻值Rs+Rt,因而体温计1也能供多人交替使用,可提高体温计1的便利性。
[第7实施方式]
图22示出了根据本实施方式的体温计1的结构框图。该体温计1具有:与作为活体的人体2(参照图23)的体表面接触的作为温度测量单元的体温计主体3,以及与体温计主体3单独设置的显示装置4。
图23示出了体温计主体3安装在人体2上的图,并且图24示出安装了体温计主体3和显示装置4的图。
首先,如图23所示,体温计主体3具有:作为测量部的体表面传感器31,其具有与人体2的体表面2A接触的接触面300,检测体表面2A的温度;作为测量部的外表面传感器33,其具有露出到体温计主体3的外部空气侧的外表面30,并检测该外表面30的温度;以及作为测量部的中间传感器32,其配置在体表面传感器31和外表面传感器33的中间位置,这些体表面传感器31、中间传感器32以及外表面传感器33被安装固定在绝热材料37内。该体温计主体3构成为可使用粘合剂等将体表面传感器31侧的面贴附在人体2上,并使用该粘合剂等使体温计主体3与体表面2A通过良好的接触压力而紧密接合。
这里,期望的是,体温计主体3的贴附位置被设定在人体上的皮肤温度不容易受到外部空气影响、可比较稳定地测量体表面温度的额头和后脑勺、胸部、背等的部位。在本实施方式中,体温计主体3贴附在幼儿(人体2)的胸部。
并且,期望的是,绝热材料37具有某种程度的大小,使得当体温计主体3贴附在体表面2A上时,从人体2的深部通过体表面2A和绝热材料37到外表面30的热通量稳定而不容易受外部环境影响,例如可考虑绝热材料37形成为具有大于等于纵横10cm的尺寸的大致矩形状。
另外,通过选择合适材料将绝热材料37的热阻值Ru0设定为预定值,因此,从接触面300到外表面传感器33的热阻值与绝热材料37的热阻值大致相等,为热阻值Ru0。并且,从接触面300到中间传感器32的热阻值是可根据从接触面300到设置有中间传感器32的位置的距离等设定的预定值,在本实施方式中,被设定为热阻值Ru01
体表面传感器31、外表面传感器33以及中间传感器32可采用在第一实施方式中所示的把温度值转换成电阻值的传感器、或把温度值转换成电压值的传感器等。
并且,体温计主体3除了体表面传感器31、外表面传感器33以及中间传感器32以外,如前述图22所示,还具有A/D转换器34和收发单元35。
A/D转换器34把在体表面传感器31、外表面传感器33以及中间传感器32中所转换的电阻值或电压值的模拟信号转换成数字信号,并输出给收发单元35。或者,可以使用利用CR振荡的RF变换器取代A/D转换器34。
收发单元35具有天线线圈36,把被A/D转换器34转换成数字信号的温度值(电阻值或电压值)的信号通过电波发送到显示装置4侧。
显示装置4如图24所示,构成为可携带的手表型,从而使抱着装有体温计主体3的幼儿的操作者5可以佩戴。显示装置4如前述图22所示,具有:在与体温计主体3之间收发信号的收发单元41,显示体温测量结果等的显示部42,从外部操作显示装置4的操作部43,控制显示装置4的动作的控制单元44,以及存储从收发单元41和控制单元44等所获得的信息的存储部(存储单元)45。
收发单元41由于与第六实施方式相同,因而省略说明。并且,显示部42和操作部43由于与第一实施方式相同,因而省略说明。
控制单元44具有:温度分布运算单元442,其根据来自体表面传感器31的体表面温度、来自中间传感器32的中间温度、以及来自外表面传感器33的外表面温度,运算热阻值和温度的关系,作为温度分布;热阻计算单元443,其使用体表面温度、中间温度、外表面温度、以及由已知的体温计等所测量的计算用深部温度来计算从人体2的深部到体表面2A的表层部热阻值;以及深部温度运算单元441,其使用热阻计算单元443所计算的表层部热阻值运算人体2的深部温度。
这里,图25示出了体温对于从人体2的深部到体表面2A的距离的温度分布的仿真结果。如该图25所示,与距深部的距离相对的温度变化不是直线而是曲线。考虑为这是由以下及其他原因引起的,即:从深部起的热移动实际上不是从深部朝向体表面一维地进行的,而是在沿着体表面的方向也进行,由此三维地进行热移动。
图26示出了从人体2的深部通过体表面2A和体温计主体3到外部空气的温度分布模型。在该图26中,横轴是热阻值,纵轴是温度(体温)。如图26所示,在从人体2的深部到外部空气的温度传递模型中,人体2的深部温度Tcore为大致恒定。在比深部更靠近外壳侧的表层部,由于皮肤的热阻和外部空气温度的影响而使体温下降。另外,尽管未作图示,然而由于在体表面2A和体温计主体3之间微观上产生间隙,因而由于该间隙中的散热等,使得在接触热阻部温度也降低。因此,在实际用体温计主体3测量体表面2A的体温的情况下,由该接触热阻部测量下降后的温度Tb1
由于体温计主体3自身也存在热阻,因而在体温计主体3内也发生温度下降,在体温计主体3的外表面30为温度Tb2。并且,在中间传感器32的位置测量温度Tb2,在外表面传感器33中测量该温度Tb4。而且,由于在体温计主体3的外表面30和外部空气之间有外部空气温度接触部的散热,因而温度下降,最终成为外部空气温度Tamb
这里,如前述图25所示,由于从人体2的深部到体表面2A的热移动不是一维地进行的,因而在图26中,热阻值和温度的关系为曲线。
温度分布运算单元442通过根据体表面传感器31所测量的体表面温度Tb1、中间传感器32所测量的中间温度Tb2、以及外表面传感器33所测量的外表面温度Tb4进行曲线近似,求出热阻值R和温度T的关系作为人体2的温度分布T(R)。
具体地说,温度分布T(R)作为热阻值R的多项式近似式由下式(14)表示。
[数学式19]
1 T ( R ) = a + b · ln ( R ) + c · ln ( R ) 2 - - - ( 14 )
温度分布运算单元442根据把体表面2A的热阻值(R=0)时的体表面温度Tb1输入到该式(14)中所得的式子、把中间传感器32的位置的热阻值(R=Ru01)时的中间温度Tb2输入到该式(14)中所得的式子、以及把外表面30的热阻值(R=Ru0)时的外表面温度Tb4输入到该式(14)中所得的式子,决定常数a、b、c,求出与热阻值R有关的温度T的函数(温度分布)T(R)。
热阻计算单元443根据为了求出表层部热阻值Rs而测量的计算用体表面温度T0,b1、计算用中间温度T0,b2、以及计算用外表面温度T0,b4,使用由温度分布运算单元442所运算的热阻值计算用的温度分布T0(R),通过把热阻计算用的人体2的深部的计算用深部温度T0,core代入到该温度分布T0(R)中,计算从深部到体表面2A的部分的表层部热阻值Rs
当实际测量人体2的体温时,深部温度运算单元441使用热阻计算单元443所计算的表层部热阻值Rs,通过把表层部热阻值Rs代入到温度分布运算单元442所求出的温度分布T(R)中,计算深部温度Tcore
在存储部45内存储有从体温计主体3发送来的体表面温度Tb1、中间温度Tb2以及外表面温度Tb4。并且,存储有热阻计算单元443所计算的从人体2的深部到体表面2A的部分的表层部热阻值Rs、深部温度运算单元441所运算的人体2的深部温度Tcore等。
这里,存储部45构成为可存储与多个人体2有关的温度信息,表层部热阻值Rs和深部温度Tcore等是针对各人体2来存储的。并且,存储部45可存储在计算表层部热阻值Rs时所测量的计算用体表面温度T0,b1、计算用中间温度T0,b2以及计算用外表面温度T0,b4等的测量位置。另外,在存储部45内,除了前述温度信息以外,还可以存储例如被测量者(人体2,幼儿)的姓名、年龄、测量时间等测量信息。在此情况下,这些测量信息可以从操作部43输入。
在这种体温计1中,按如下动作。
图27示出了本实施方式中的体温计1的动作的流程图。如该图27所示,为了使用体温计1测量人体2的体温,首先,执行计算从该人体2的深部到体表面2A的表层部热阻值Rs的体温测量准备步骤。
在人体2(在本实施方式中为幼儿的胸部)上安装体温计主体3,抱着幼儿的体温计1的操作者5把显示装置4安装在手腕上。当操作者5通过操作显示装置4的操作部43来接通显示装置4的开关时,收发单元41向体温计主体3发送电波。通过利用该电波的电磁感应使天线线圈36产生电动势,对体温计主体3进行充电(步骤S41)。当体温计主体3依靠电动势起动时(步骤S42),体表面传感器31、中间传感器32以及外表面传感器33起动。当这些传感器31、32、33起动时,体温计主体3从收发单元35向显示装置4发送待机信号(步骤S43)。
显示装置4的控制单元44当接收到该待机信号时,从收发单元41发送温度测量指令信号(步骤S44)。体温计主体3接收该温度测量指令信号,使体表面传感器31、中间传感器32以及外表面传感器33动作,测量表层部热阻值Rs的计算用温度,即体表面2A的计算用体表面温度T0,b1、绝热材料37的中间的计算用中间温度T0,b2、以及外表面30的计算用外表面温度T0,b4(步骤S45,热阻计算用温度测量步骤)。这些计算用体表面温度T0,b1、计算用中间温度T0,b2以及计算用外表面温度T0,b4的温度信息被A/D转换器34从模拟信号转换成数字信号,由收发单元35发送给显示装置4(步骤S46)。另外,期望的是,在经过预定时间后测量计算用体表面温度T0,b1、计算用中间温度T0,b2以及计算用外表面温度T0,b4,以便从人体2的深部到体表面2A的传热变为稳定状态。
这里,控制单元44必须判断是使用从体表面传感器31、中间传感器32以及外表面传感器33所获得的温度信息进行表层部热阻值Rs的计算,还是进行深部温度Tcore的计算。因此,在控制单元44内设置有未作图示的选择单元。该选择单元可以构成为,例如在显示部42上显示选择“体温测量准备模式”和“体温测量模式”中的任何一方的选择画面,使操作者5通过操作操作部43等选择任一模式。这里,操作者5可以选择体温测量准备模式,指示控制单元44使用温度信息计算表层部热阻值Rs
显示装置4的控制单元44通过根据从体温计主体3所发送的计算用体表面温度T0,b1、计算用中间温度T0,b2以及计算用外表面温度T0,b4,利用温度分布运算单元442决定常数a、b、c,运算温度分布T0(R)(步骤S47,温度分布运算步骤)。
然后,显示装置4在显示部42上显示要求输入作为热阻计算用的深部温度的计算用深部温度T0,core的画面。操作者5通过操作操作部43,输入所测量的计算用深部温度T0,core。这样,显示装置4取得计算用深部温度T0,core(步骤S48)。另外,计算用深部温度T0,core可以使用测量腋下温度或舌下温度等的已知体温计来测量,必须与计算用体表面温度T0,b1、计算用中间温度T0,b2以及计算用外表面温度T0,b4的测量大致同时测量。
控制单元44的热阻计算单元443通过把所取得的计算用深部温度T0,core代入到温度分布运算单元442所运算的温度分布T0(R)中,计算从人体2的深部到体表面2A的表层部热阻值Rs(步骤S49,热阻计算步骤)。控制单元44使存储部45存储所计算的表层部热阻值Rs(步骤S50),结束体温测量准备。
下面,对实际地连续测量人体2的体温时的体温测量步骤中的体温计1的动作进行说明。图28是示出体温计1的动作的流程图。在该图28中,当使用体温计1测量人体2的体温时,首先与前述步骤S41一样,利用来自显示装置4的天线线圈46的电波使天线线圈36电磁感应,对体温计主体3进行充电(步骤S51)。当体温计主体3的各传感器31、32、33起动时(步骤S52),体温计主体3向显示装置4发送待机信号(步骤S53)。这样,显示装置4判断为体温计主体3做好了测量体温的准备,从存储部45读出人体2的表层部热阻值Rs(步骤S54)。然后,通过收发单元41向体温计主体3发送体温测量开始信号(步骤S55)。
体温计主体3接收来自显示装置4的测量开始信号,开始使用体表面传感器31测量体表面2A的体表面温度Tb1、使用中间传感器32测量中间温度Tb2、以及使用外表面传感器33测量外表面温度Tb4(步骤S56,温度测量步骤)。各传感器31、32、33所检测的温度值Tb1、Tb2、Tb4被A/D转换器34转换成数字信号后,由收发单元35发送给显示装置4。
另外,在控制单元44中,由于使用来自体表面传感器31、中间传感器32以及外表面传感器33的温度信息运算深部体温,因而必须使用前述的选择单元选择“体温测量模式”。
在控制单元44的温度分布运算单元442中,通过根据从体温计主体3所发送的体表面温度T、中间温度T以及外表面温度T,使用式(14)进行多项式近似的曲线近似,运算温度分布T(R)(步骤S57)。
在深部温度运算单元441中,根据热阻计算单元443所计算的表层部热阻值Rs和温度分布运算单元442所运算的温度分布T(R),运算深部温度Tcore(步骤S58,深部温度运算步骤)。控制单元44使存储部45存储温度Tcore(步骤S59),并在显示部42上显示温度Tcore(步骤S60)。操作者5可在抱着幼儿的状态下,在手表型显示装置4的显示部42上确认温度Tcore
控制单元44使用内置的定时器对从体表面温度Tb1、中间温度Tb2、以及外表面温度Tb4的测量时起的经过时间进行计数,监视是否经过了预定时间(步骤S61)。当经过时间大于等于预定时间时,回到步骤S65,控制单元44向体温计主体3发送测量开始信号,再次进行体表面温度Tb1、中间温度Tb2以及外表面温度Tb4的测量。
这样每隔预定时间测量体表面温度Tb1、中间温度Tb2以及外表面温度Tb4来运算深部温度Tcore,并存储在存储部45内。
另外,由于表层部热阻值Rs除了有人体2的体型急剧变化等的特殊情况以外没有大幅变化,因而可以在开始体温测量时首先进行一次在计算表层部热阻值Rs时使用温度分布运算单元442运算温度分布T0(R)、以及使用热阻计算单元443计算表层部热阻值Rs。另外,在体型急剧变化等而使人体2的传热特性发生变化的情况下,可以再次取得深部的温度数据T0,core,测量计算用体表面温度T0,b1、计算用中间温度T0,b2以及计算用外表面温度T0,b4,计算温度分布T(R)和表层部热阻值Rs
并且,由于人体2固有的表层部热阻值Rs的变化小,因而在再次使用体温计1的情况下,也能使用上次计算的表层部热阻值Rs,因此,在从第二次起的测量时,可缩短到体温测量开始为止的时间。在此情况下,如果把多个人体2的表层部热阻值Rs存储在存储部45内,则可通过使用操作部43进行操作,读出和再次利用上次计算的表层部热阻值Rs。在此情况下,当执行体温测量步骤时,可以使用操作部43进行用于指定人体2的活体选择。
根据该第七实施方式,除了第一实施方式的(3)、(4)、(5)的效果以外,还可获得如下效果。
(16)由于热阻计算单元443使用从人体2的深部到体表面2A的温度分布T(R),根据计算用深部温度T0,core计算表层部热阻值Rs,因而可获得与人体2的传热特性对应的表层部热阻值Rs。由于深部温度运算单元441根据该表层部热阻值Rs计算深部温度Tcore,因而不会受到由人体2的体型差异等引起的影响,可根据人体2的传热特性准确地运算深部温度Tcore
并且,由于运算从人体2的深部到外部空气的热阻值和温度的关系作为温度分布T(R),并使用该温度分布T(R)计算人体2的表层部热阻值Rs,因而不需要像以往的体温计那样用于消除热流的加热器等加热单元,因此可使体温计1的结构简单。这样可进一步促进体温计1的小型化。而且,由于不需要以往的加热单元,因而可促进体温计1的电力节省,并且即使体温计1长时间贴附在体表面2A上也是安全的,因而可提高体温计1的安全性和使用性。
(17)由于使用体表面传感器31、中间传感器32以及外表面传感器33测量3个点的温度,并把温度分布T(R)作为多项近似式进行曲线近似,因而与根据例如2个测量点对热阻值和温度的关系进行直线近似的情况相比,可更准确地对实际的热移动进行近似。因此,可更准确地运算人体2的深部体温。由于通过使用贴附在人体20的体表面2A上的体温计主体3的各传感器31、32、33测量温度,可准确地运算人体2的深部温度,因而可通过简单作业实现体温测量,可提高体温计1的使用性。
(18)由于在存储部45内存储有表层部热阻值Rs,因而可在体温测量步骤中读出和使用所存储的表层部热阻值Rs。因此,没有必要连续执行体温测量准备步骤和体温测量步骤,可预先计算表层部热阻值Rs。因此,可提高体温计1的使用性,并可缩短体温测量步骤的测量时间。并且,由于存储部45可存储多个人体2的表层部热阻值Rs,因而体温计1也能供多人交替使用,可提高体温计1的便利性。
另外,本实用新型不限于前述实施方式,在可达到本实用新型目的的范围内的变形、改良等被包含在本实用新型内。
[变形例1]
在前述第一实施方式中,深部温度运算单元不限于把式(6)存储为运算式,并根据第1体表面温度Tb1、第1中间温度Tb2、第2体表面温度Tb3、以及第2中间温度Tb4直接运算深部温度Tcre。例如,可以构成为,求出从人体的深部到外部空气的热通量Q、以及从人体的深部到体表面的部分的热阻值Rs+Rt,使用这些热通量Q和热阻值Rs+Rt运算深部温度Tcore
图29是示出本实用新型的体温计的变形例的结构框图。如该图29所示,控制单元44除了深部温度运算单元441以外,还具有:热通量计算单元444,其根据体表面温度和中间温度,计算从体表面2A到界面301A、301B之间的热通量Qu1、Qu2;以及热阻计算单元443,其根据热通量计算单元444所计算的热通量Qu1、Qu2,计算从人体2的深部到体表面2A的部分的表层部热阻值Rs+Rt。并且,深部温度运算单元441构成为,根据热阻计算单元443所计算的热阻值Rs+Rt运算人体2的深部温度Tcore
热通量计算单元444根据体表面传感器31A、31B所测量的第1体表面温度Tb1和第2体表面温度Tb3、以及中间传感器32A、32B所测量的第1中间温度Tb2和第2中间温度Tb4,分别计算在体表面2A和界面301A、301B之间流动的热通量Qu1、Qu2
具体地说,在热通量计算单元444内存储有由前述式(1)和下式(15)表示的计算式,使用这些计算式计算热通量Qu1、Qu2
[数学式20]
Qu 2 = Tb 3 - Tb 4 Ru 0 - - - ( 15 )
根据前述第一实施方式的式(4)和式(5),深部温度Tcore分别由下式(16)和(17)表示。
[数21]
Tcore=Qu1·(Rs+Rt)+Tb1…(16)
Tcore=Qu2·(Rs+Rt)+Tb3…(17)
根据这些式(16)和式(17),从人体2的深部到体表面2A的部分的热阻值Rs+Rt按下式(18)表示。
[数22]
Rs + Rt = Tb 3 - Tb 1 Qu 1 - Qu 2 - - - ( 18 )
因此,在热阻计算单元443内存储有该式(18)。根据该计算式,热阻计算单元443使用所检测的热通量Qu1、Qu2,计算从人体2的深部到体表面2A的部分的表层部热阻值Rs+Rt
在深部温度运算单元441内存储有前述式(16)和式(17)中的任何一方。当实际运算人体2的深部温度Tcore时,深部温度运算单元441使用热阻计算单元443所计算的表层部热阻值Rs+Rt,根据在所存储的式中使用的体表面温度和中间温度计算深部温度。
即,例如在深部温度运算单元441内存储有式(16)的情况下,可以使用从体表面传感器31A所获得的第1体表面温度Tb1和第1中间温度Tb1、以及热阻值Ru0运算深部温度Tcore
根据这种控制单元44的结构,由于可获得与人体2的传热特性对应的表层部热阻值Rs+Rt,因而不会受到由人体2的体型差异等引起的影响,可根据人体2的传热特性准确地运算深部温度Tcore
另外,由于表层部热阻值Rs+Rt除了有人体2的体型急剧变化等的特殊情况以外没有大幅变化,因而可以在开始测量体温时首先进行一次使用热通量计算单元444计算热通量Qs+r、以及使用热阻计算单元443计算表层部热阻值Rs+Rt。在此情况下,例如在存储部45内存储所计算的表层部热阻值Rs+Rt,每当在深部温度运算单元441根据体表面温度和中间温度计算深部温度时,可以从存储部45读出和使用表层部热阻值Rs+Rt
另外,在体型急剧变化等而使人体2的传热特性变化的情况下,可以再次使用两个体表面传感器31A、31B和中间传感器32A、32B测量第1体表面温度Tb1和第2体表面温度Tb3、以及第1中间温度Tb2和第2中间温度Tb4,以计算热通量Qu1、Qu2和表层部热阻值Rs+Rt
并且,由于人体2固有的表层部热阻值Rs+Rt的变化小,因而在再次使用体温计1的情况下,也能使用上次计算的表层部热阻值Rs+Rt,因此,在从第二次起的测量时,可缩短到体温测量开始为止的时间。在此情况下,如果把多个人体2的表层部热阻值Rs+Rt存储在存储部45内,则可通过使用操作部43进行操作,读出和再次利用上次计算的表层部热阻值Rs+Rt。在此情况下,当执行体温测量步骤时,可以使用操作部43进行用于指定人体2的活体选择。
参照温度测量部不限于第1参照温度测量部和第2参照温度测量部是中间温度测量单元的情况,至少任何一方可以由中间温度测量单元构成。并且,参照温度测量部不限于测量中间温度的中间温度测量单元,例如可以是测量外部空气温度的外部空气温度测量单元。
体表面测量单元和参照温度测量部不限于各设置2个,可以设置3个或3个以上的多个。
[变形例2]
深部温度运算单元不限于像前述第二实施方式那样存储式(11)作为运算式,并根据第1体表面温度Tb1、第1外表面温度Tb2、第2体表面温度Tb3、第2外表面温度Tb4、以及第1热阻值Ru1和第2热阻值Ru2的比率α直接运算深部温度Tcore。例如,可以构成为,求出从人体的深部到外部空气的热通量Q、以及从人体的深部到体表面的部分的热阻值Rs+Rt,使用这些热通量Q和热阻值Rs+Rt运算深部温度Tcore
图30是示出本实用新型的体温计的变形例的结构框图。如该图30所示,控制单元44除了深部温度运算单元441以外,还具有:热通量计算单元444,其根据体表面温度和外表面温度,计算从体表面2A到外表面302A、302B之间的热通量Qu1、Qu2;以及热阻计算单元443,其根据热通量计算单元444所计算的热通量Qu1、Qu2,计算从人体2的深部到体表面2A的部分的表层部热阻值Rs+Rt。并且,深部温度运算单元441构成为,根据热阻计算单元443所计算的热阻值Rs+Rt运算人体2的深部温度Tcore
热通量计算单元444根据体表面传感器31A、31B所测量的第1体表面温度Tb1和第2体表面温度Tb3、以及外表面传感器33A、33B所测量的第1外表面温度Tb2和第2外表面温度Tb4,分别计算在体表面2A和外表面302A、302B之间流动的热通量Qu1、Qu2
具体地说,在热通量计算单元444内存储有由前述式(7)和下式(19)
表示的计算式,使用这些计算式计算热通量Qu1、Qu2
[数学式23]
Qu 2 = Tb 3 - Tb 4 Ru 2 - - - ( 19 )
根据前述第二实施方式的式(9)和式(10),深部温度Tcore分别由下式(20)和(21)表示。
[数学式24]
Tcore=Qu1·(Rs+Rt)+Tb1…(20)
Tcore=Qu2·(Rs+Rt)+Tb3…(21)
根据这些式(20)和式(21),从人体2的深部到体表面2A的部分的热阻值Rs+Rt按下式(22)表示。
[数学式25]
Rs + Rt = Tb 3 - Tb 1 Qu 1 - Qu 2 - - - ( 22 )
因此,在热阻计算单元443内存储有该式(22)。根据该计算式,热阻计算单元443使用所计算的热通量Qu1、Qu2计算从人体2的深部到体表面2A的部分的表层部热阻值Rs+Rt
在深部温度运算单元441内存储有前述式(20)和式(21)中的任何一方。当实际运算人体2的深部温度Tcore时,深部温度运算单元441使用热阻计算单元443所计算的表层部热阻值Rs+Rt,根据在体表面传感器31A、31B中所获得的体表面温度和在外表面传感器33A、33B中所获得的外表面温度计算深部温度。
即,例如在深部温度运算单元441内存储有式(21)的情况下,可以使用从体表面传感器31A中所获得的第1体表面温度Tb1和第1外表面温度Tb2、以及第1热阻值Ru1运算深部温度Tcore
根据这种控制单元44的结构,由于可获得与人体2的传热特性对应的表层部热阻值Rs+Rt,因而不会受到由人体2的体型差异等引起的影响,可根据人体2的传热特性准确地运算深部温度Tcore
另外,由于表层部热阻值Rs+Rt除了有人体2的体型急剧变化等的特殊情况以外没有大幅变化,因而可以在开始测量体温时首先进行一次使用热通量计算单元444计算热通量Qs+r、以及使用热阻计算单元443计算表层部热阻值Rs+Rt。在此情况下,例如在存储部45内存储所计算的表层部热阻值Rs+Rt,每当在深部温度运算单元441根据体表面温度和外表面温度计算深部温度时,可以从存储部45中读出和使用表层部热阻值Rs+Rt
另外,在体型急剧变化等而使人体2的传热特性变化的情况下,可以再次使用两个体表面传感器31A、31B和外表面传感器33A、33B测量第1体表面温度Tb1和第2体表面温度Tb3、以及第1外表面温度Tb2和第2外表面温度Tb4,以计算热通量Qu1、Qu2和表层部热阻值Rs+Rt
并且,由于人体2固有的表层部热阻值Rs+Rt的变化小,因而在再次使用体温计1的情况下,也能使用上次计算的表层部热阻值Rs+Rt,因此,在从第二次起的测量时,可缩短到体温测量开始为止的时间。在此情况下,如果把多个人体2的表层部热阻值Rs+Rt存储在存储部45内,则可通过使用操作部43进行操作,读出和再次利用上次计算的表层部热阻值Rs+Rt。在此情况下,当执行体温测量步骤时,可以使用操作部43进行用于指定人体2的活体选择。
[变形例3]
在前述第六实施方式中,热阻计算单元不限于使用体表面温度和外表面温度求出表层部热阻值,可以根据例如体表面温度和外部空气温度求出表层部热阻值。
图31是示出体温计1的变形例的结构框图。如该图31所示,在体温计主体3内设置有体表面传感器31、A/D转换器34以及收发单元35。另一方面,在显示装置4内,除了与前述第六实施方式相同的收发单元41、显示部42、操作部43、控制单元44以及存储部45以外,还设置有测量外部空气温度的作为参照温度测量部(外部空气温度测量单元)的外部空气传感器47以及A/D转换器48。这些外部空气传感器47和A/D转换器48采用与前述第六实施方式的外表面传感器33和A/D转换器34相同的结构。
在这种体温计1中,外部空气传感器47测量外部空气温度Tamb。因此,在热通量计算单元444中,根据前述图19中的计算用体表面温度T0,b1和计算用外部空气温度T0,amb,使用下式计算表层部热阻值Rs+Rt
[数学式26]
R s + R t = T 0 , core - T 0 , b 1 T 0 , b 1 - T 0 , amb · ( R u + Rv )
根据这种结构,由于外部空气传感器47设置在显示装置4内,因而可进一步减少体温计主体3内的部件数,这样,可使体温计主体3进一步轻量化和小型化。并且,由于外部空气传感器47不测量体温计主体3的外表面30,而是测量外部空气温度Tamb,因而可测量更稳定的温度。
在前述第1、5实施方式中,温度测量单元3A、3B由一个绝热材料37形成为一体,但也可以采用将绝热材料37分割成两部分的结构,分别形成温度测量单元3A、3B。
在前述第4、7实施方式中,测量部不限于体表面、中间以及外表面这3个,可以是多个(至少3个),以便能进行曲线近似。并且,测量部的位置不限于体表面和外表面,可设置在任意位置上。另外,在测量部设置为4个或4个以上的情况下,当运算温度分布时,可以使用次数按测量部的数目增加的多项式作为温度分布函数。
在温度分布运算时,没有必要一定取对数,例如可以如下式所示,仅近似为增加次数的多项式。
并且,曲线近似不限于多项式近似,可采用对数近似、指数近似等的任意近似方式。
[数学式27]
T(R)=a+bR+cR2
另外,在前述第1实施方式中,使用绝热材料38A和绝热材料38B调整热通量,然而也能通过使用加热器来调整热通量。
在前述第5实施方式中,温度测量单元3A、3B具有共同的绝热材料37,然而没有必要一定是这种结构,由于温度测量单元3A、3B的整体热阻值可以不同,因而可以使用例如具有相互不同的热阻值的两个绝热材料分别构成温度测量单元,在各个绝热材料中,构成为从体表面开始把测量部配置在两个温度测量单元的对应测量部的热阻值分别相等的位置上。
在第六实施方式中,计算用深部温度使用现有的体温计来测量,由操作者5通过操作显示装置4的操作部43来输入到控制单元44,然而不限于此,由于例如显示装置4具有收发单元41,因而可以构成为可使用收发单元41通过无线通信接收由现有体温计所测量的计算用深部温度。在此情况下,由于可省略操作者5输入计算用深部温度的时间,因而可简化体温测量作业。并且,由于使用本来存在的收发单元41的通信单元取得(接收)计算用深部温度,因而可防止体温计1的结构复杂化。因此,由于可防止体温计1的构成部件增加,因而可促进体温计1的小型化。
另外,在体温计主体和显示装置不是单独而是构成为一体的情况下,可以在体温计内另行设置用于通过无线通信接收计算用深部温度的接收单元。
在前述各实施方式中,收发单元不限于具有天线的无线通信,例如可以对体温计主体和显示装置进行配线来进行有线通信。根据这种结构,由于没有必要进行电波通信,因而可消除电波对人体的影响。并且,由于可通过有线把电力供给体温计主体,因而可使电力供给结构简单。
并且,1具有把温度值的模拟信号转换成数字信号的A/D转换器,然而不限于此,可以构成为不具有A/D转换器。在此情况下,可例如采用把温度值转换成频率的转换器等,可以使用多频振荡电路、振荡电路、V-F转换器等对被变换成电阻值或电压值的温度值进行频率转换。或者,可以把温度值转换成时间。在此情况下,可以把频率转换后的信号进一步转换成周期时间或脉宽。
体温计不限于使显示装置和体温计主体单独构成,可以使显示装置和体温计主体构成为一体。
体温计在像前述实施方式那样使显示装置4和体温计主体3单独构成的情况下,可以构成为使显示装置4管理多个体温计主体3的信息。在此情况下,可以构成为设置可识别各体温计主体3的ID码等,可在显示装置4中识别和管理体温计主体3。
并且,可以把体温计的信息发送给终端等来管理多个体温计的信息。在此情况下,由于可在终端存储和管理各活体的体温数据等,因而操作性提高。并且,在这种结构中,即使在变更所使用的体温计的情况下,也能从终端取得以前计算的体温数据等,因而可提高体温计的便利性。
体温计在前述各实施方式中,构成为可使体温计主体3通过粘合剂贴附,然而不限于此,例如通过把体温计主体3装入在帽子和头巾内,只要戴着帽子或头巾,体表面温度测量单元就贴附在额头和后脑勺,可与体表面接触。并且,通过把体温计主体装入在内衣等内,通过穿着内衣,就能使体表面温度测量单元与背或胸接触。
显示体的形状不限于手表,例如可以是安装式,也可以是其他悬挂式等。
用于实施本实用新型的最佳结构、方法等在以上描述中作了公开,然而本实用新型不限于此。即,本实用新型主要对特定实施方式特别作了图示和说明,然而本行业人员可在不背离本实用新型的技术思想和目标的范围的情况下,在形状、材质、数量及其他详细结构方面对上述实施方式施加各种变形。
因此,对上述公开的形状、材质等作了限定的描述是为了容易理解本实用新型而进行的示例性的描述,由于不限定本实用新型,因而避开这些形状、材质等的限定的一部分或全部限定的部件名称的描述包含在本实用新型内。

Claims (9)

1.一种体温计,其特征在于,具有:
第1温度测量单元,其构成为可与活体的第1体表面接触,具有:第1基准温度测量部,其在具有第1热阻值的第1基准温度测量位置处从所述第1体表面测量第1基准温度;以及第1热通量测量部,其测量所述第1基准温度测量位置处的第1热通量值;
第2温度测量单元,其构成为可与不同于所述第1体表面的位置的第2体表面接触,具有:第2基准温度测量部,其在具有第2热阻值的第2基准温度测量位置处从所述第2体表面测量第2基准温度,其中所述第2热阻值与所述第1热阻值的比率是已知的;以及第2热通量测量部,其测量所述第2基准温度测量位置处的第2热通量值;
热通量调整单元,其使所述第1热通量值和所述第2热通量值为不同的值;以及
深部温度运算单元,其构成为使用所述第1和第2基准温度、所述第1和第2热通量值、以及所述第1和第2热阻值的比率来运算所述活体的深部温度。
2.根据权利要求1所述的体温计,其特征在于,
所述第1温度测量单元具有:第1参照温度测量部,其测量从所述第1体表面起的热阻值不同于所述第1热阻值的第1参照温度测量位置的温度作为第1参照温度;
所述第2温度测量单元具有:第2参照温度测量部,其测量从所述第2体表面起的热阻值不同于所述第2热阻值的第2参照温度测量位置的温度作为第2参照温度;
所述第1热通量测量部根据所述第1基准温度、第1参照温度、以及第1基准温度测量位置和第1参照温度测量位置之间的热阻值来计算所述第1热通量值;
所述第2热通量测量部根据所述第2基准温度、第2参照温度、以及第2基准温度测量位置和第2参照温度测量位置之间的热阻值来计算所述第2热通量值;
所述第1基准温度测量位置和第1参照温度测量位置之间的热阻值与第2基准温度测量位置和第2参照温度测量位置之间的热阻值的比率是已知的。
3.根据权利要求2所述的体温计,其特征在于,
在所述第1基准温度测量位置和所述第1参照温度测量位置之间以及在所述第2基准温度测量位置和所述第2参照温度测量位置之间设置了具有相同热阻值的绝热材料;
所述热通量调整单元具有:第1绝热材料,其设置在所述第1参照温度测量位置和外部空气之间;以及第2绝热材料,其设置在所述第2参照温度测量位置和外部空气之间,具有与第1绝热材料的热阻值不同的热阻值。
4.根据权利要求2所述的体温计,其特征在于,
所述热通量调整单元具有:
第1绝热材料,其设置在所述第1基准温度测量位置和所述第1参照温度测量位置之间;以及
第2绝热材料,其设置在所述第2基准温度测量位置和所述第2参照温度测量位置之间,
所述第1绝热材料和所述第2绝热材料具有相同的热传导率和截面积;
所述第1绝热材料的厚度和所述第2绝热材料的厚度是不同的值。
5.根据权利要求1所述的体温计,其特征在于,具有:
显示装置,其具有显示部,该显示部显示所述深部温度运算单元所运算的所述深部温度;以及
体温计主体,其具有第1温度测量单元和第2温度测量单元,
所述显示装置和所述体温计主体是单独构成的。
6.根据权利要求5所述的体温计,其特征在于,所述深部温度运算单元设置在所述显示装置内。
7.根据权利要求5所述的体温计,其特征在于,所述显示装置和所述体温计主体分别具有可通过无线通信相互收发信息的收发单元。
8.一种体温计,其特征在于,具有:
第1温度测量单元,其构成为可与活体的第1体表面接触,并由多个测量部构成,该多个测量部可分别测量从所述第1体表面起的热阻值相互不同的位置处的温度;
第2温度测量单元,其构成为可与不同于所述第1体表面的位置的第2体表面接触,并由多个测量部构成,该多个测量部可分别测量从所述第2体表面起的热阻值相互不同的位置处的温度;
热通量调整单元,其使所述第1温度测量单元的热通量值和所述第2温度测量单元的热通量值为不同的值;
温度分布运算单元,其使用所述第1温度测量单元的各测量部所检测到的温度和该各测量部的各热阻值,通过曲线近似来运算第1温度分布,并使用所述第2温度测量单元的各测量部所检测到的温度和该各测量部的各热阻值,通过曲线近似来运算第2温度分布;以及
深部温度运算单元,其构成为根据所述第1温度分布和所述第2温度分布来运算所述活体的深部温度。
9.一种电子设备,其特征在于,具有权利要求1~权利要求8中的任何一项所述的体温计。
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