JP2001033317A - 温度計測素子、およびこれを用いる温度計測方法 - Google Patents

温度計測素子、およびこれを用いる温度計測方法

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JP2001033317A
JP2001033317A JP11202422A JP20242299A JP2001033317A JP 2001033317 A JP2001033317 A JP 2001033317A JP 11202422 A JP11202422 A JP 11202422A JP 20242299 A JP20242299 A JP 20242299A JP 2001033317 A JP2001033317 A JP 2001033317A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定部位の温度をリモート状態で計測可能
な新規な温度計測素子、およびこれを用いる温度計測方
法を提供する。 【解決手段】 温度計測素子1を、永久磁石2と、該永
久磁石2の周囲を覆う感温磁性体3,4とを有して構成
し、この温度計測素子1からの漏洩磁束6を磁気センサ
5で検出して、その出力に基づいて非測定部位の温度を
計測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、温度計測素子、
およびこれを用いる温度計測方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の温度計測素子として、半導体の温
度による抵抗変化を利用するサーミスタや、2種類の金
属線の接合点間に温度差によって生じる熱起電力を利用
する熱電対、あるいは金属の温度による抵抗変化を利用
する測温抵抗体が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
温度計測素子を用いる温度計測にあっては、何れも温度
計測素子をリード線を介して計測装置に接続しなければ
ならないため、例えば生体内に熱電対やサーミスタの温
度計測素子を埋設して特定部位の温度を計測する場合に
は、生体内部に埋設した温度計測素子から生体外部まで
リード線を引き出す必要がある。
【0004】このため、特に生体内の特定部位を高周波
加熱して温熱治療するハイパーサーミヤ装置のように、
特定部位およびその近傍の詳細かつ精密な温度計測を必
要とする場合には、特定部位およびその近傍に複数の温
度計測素子を埋設して、それぞれのリード線を生体外に
引き出さなければならないため、患者の負担が大きくな
るという問題がある。
【0005】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもので、その第1の目的は、被測定部位
の温度をリモート状態で計測可能な新規な温度計測素子
を提供することにある。
【0006】さらに、この発明の第2の目的は、上記の
温度計測素子を用いて温度を計測する温度計測方法を提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るため、請求項1に係る温度計測素子の発明は、永久磁
石と、該永久磁石の周囲を覆う感温磁性体とを有するこ
とを特徴とするものである。
【0008】請求項1に記載の発明によれば、感温磁性
体は、温度上昇に伴って磁力が低下し、温度が感温磁性
体に固有の臨界温度、すなわちキュリー温度に達すると
磁力をほぼ完全に失うので、感温磁性体から漏洩する永
久磁石からの磁束は、温度に応じて変化することにな
る。したがって、温度計測素子からの漏洩磁束を検出す
れば、温度計測素子が設置されている被測定部位の温度
をリモート状態で計測することが可能となるので、医療
分野における生体内部温度計測や非生活環境現場での温
度計測に有効に適用することができる。
【0009】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
温度計測素子において、上記感温磁性体として、キュリ
ー温度の異なる複数の感温磁性体を、上記永久磁石から
離れるに従ってキュリー温度が低くなる順に積層したこ
とを特徴とするものである。
【0010】請求項2に記載の発明によれば、積層した
順次の感温磁性体のキュリー温度を適切に設定すること
により、被測定部位の温度を広範囲に亘ってほぼ連続的
に計測したり、段階的に計測することが可能となる。
【0011】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2記載の温度計測素子において、上記感温磁性体は、生
体温度近傍にキュリー温度を有する磁性材料から成るこ
とを特徴とするものである。
【0012】請求項3に記載の発明によれば、特に生体
に対する温度計測に有効に用いることができ、例えば生
体内の特定部位を温熱治療する場合には、温度計測素子
として、例えば所定の温度(例えば、42℃)で漏洩磁
束が急増するように構成したものを用い、この温度計測
素子を特定部位やその近傍に埋設して温度を計測するこ
とにより、正確な温度制御を行なうことが可能となる。
【0013】請求項4に記載の発明は、請求項1,2ま
たは3に記載の温度計測素子において、上記永久磁石お
よび感温磁性体の少なくとも一つが薄膜から成ることを
特徴とするものである。
【0014】請求項4に記載の発明によれば、薄膜化す
ることで温度計測素子全体を小型化すことができるの
で、特に生体内の特定部位に埋設して温度を計測する場
合に、患者の負担をより軽減することが可能となる。
【0015】さらに、上記第2の目的を達成するため、
請求項5に記載の温度計測方法の発明は、請求項1,
2,3または4記載の温度計測素子を被測定部位に設置
し、該温度計測素子からの漏洩磁束を磁気センサで検出
して、その出力に基づいて上記被測定部位の温度を計測
することを特徴とするものである。
【0016】請求項5に記載の発明によれば、温度計測
素子を計測装置に接続することなく、被測定部位の温度
をリモート状態で、しかもリアルタイムで計測すること
が可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。図1は、この発明に係
る温度計測素子の一実施の形態を示す断面図である。こ
の温度計測素子1は、永久磁石2と、この永久磁石2を
覆うように順次積層した二つの感温磁性体3および4と
を有する。永久磁石2は、例えばSmCo系,SmFe
N系,NdFeB系等の強い永久磁石材料、すなわち
(BH)maxの大きい永久磁石材料で形成する。ま
た、感温磁性体3,4は、内側の感温磁性体3のキュリ
ー温度T1と、外側の感温磁性体4のキュリー温度T2
とがT1>T2となるように形成する。この実施の形態
では、感温磁性体3,4を、NiZnフェライト等の磁
性材料で、その組成比を変えたり、添加物を混入する等
して、キュリー温度T1,T2が生体温度近傍でT1>
T2となるように形成する。
【0018】図1に示した温度計測素子1によれば、感
温磁性体3,4はそれぞれ温度上昇に伴って磁力が低下
し、感温磁性体3はキュリー温度T1で、感温磁性体4
はキュリー温度T2でそれぞれ磁力を失うので、温度計
測素子1を生体の被測定部位に設置すると、被測定部位
の温度TがT<T2のある温度では、図2(a)に示す
ように、永久磁石2からの磁束は、その殆どが感温磁性
体3,4内で磁路を形成し、温度計測素子1からの漏洩
磁束は非常に少ない状態にある。また、T2≦T<T1
のある温度では、外側の感温磁性体4は磁力を失うの
で、図2(b)に示すように、温度計測素子1からの漏
洩磁束は、T<T2の場合よりも多くなる。さらに、T
≦T1になると、感温磁性体3も磁力を失うので、図2
(c)に示すように、温度計測素子1からの漏洩磁束
は、T2≦T<T1の場合よりも多くなる。
【0019】したがって、温度計測素子1からの漏洩磁
束は、温度上昇に伴って増加し、T≦T1で最大(飽
和)となるので、その漏洩磁束を温度計測素子1から所
定の距離を隔てた位置において磁気センサで検出すれ
ば、その出力に基づいて被測定部位の温度をリモート状
態で、しかもリアルタイムでT1まで正確に測定するこ
とが可能となる。
【0020】ここで、図1に示す構成において、永久磁
石2として0.5mm×0.5mm×0.5mmのSm
Co磁石を用い、感温磁性体3として図3(a)に実線
で示す磁束密度の温度特性を有する材料(キュリー温度
T1=60℃)を、また感温磁性体4として図3(a)
に一点鎖線で示す磁束密度の温度特性を有する材料(キ
ュリー温度T2=44℃)を用いて、全体の大きさが4
mm×4mm×4mmの温度計測素子1を作製し、その
温度計測能力を評価した。なお、漏洩磁束を検出する磁
気センサは、地磁気検出等に用いられる超高感度のフラ
ックス・ゲート型磁気センサを用いた。
【0021】図3(b)は、その測定結果を示すもので
ある。図3(b)から明らかなように、44℃未満の温
度では漏洩磁束はほとんど観測されないが、44℃以上
では外側の感温磁性体4が磁力を失うため磁束の漏洩が
生じ始めることが分かる。また、さらに温度が上昇し、
60℃以上になると内側の感温磁性体3も磁力を失うた
め、漏洩磁束がさらに増加することが分かる。この測定
結果から、44℃および60℃で漏洩磁束がステップ状
に増加し、それを計測することによりリモート状態で温
度を計測できていることが確認された。
【0022】図4は、この発明に係る温度計測方法の一
実施の形態を示すものである。この実施の形態では、図
1に示した構成の温度計測素子1を生体内の特定部位に
埋設し、生体外部には温度計測素子1から所定の距離を
隔てて磁気センサ5を配置し、この磁気センサ5により
温度計測素子1からの温度に応じた漏洩磁束6を検出し
て、その出力に基づいて特定部位の温度を測定するよう
にしたものである。ここで、磁気センサ5は、好ましく
は超高感度のもの、例えば上記のフラックス・ゲート型
磁気センサや、磁気インピーダンス型磁気センサを用い
る。
【0023】この温度計測方法によれば、生体内部に埋
設した温度計測素子1から生体外部にリード線を引き出
すことなく、温度計測素子1からの漏洩磁束を生体外に
おいて磁気センサ5で検出することにより、生体内の特
定部位の温度をリモート状態で、リアルタイムで計測す
ることができるので、患者の負担を軽減することができ
る。
【0024】なお、この発明は、上述した実施の形態に
のみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が
可能である。例えば、図1に示した実施の形態では、永
久磁石2の周囲をキュリー温度が異なる二層の感温磁性
体3,4で包囲して温度計測素子1を構成したが、感温
磁性体を一層としたり、あるいはキュリー温度がそれぞ
れ異なる三層以上の感温磁性体を積層して温度計測素子
を構成することもできる。ただし、三層以上の感温磁性
体を積層する場合には、上述した実施の形態と同様に、
永久磁石から離れるに従ってキュリー温度が低くなる順
に積層する。このように感温磁性体を三層以上設けれ
ば、各感温磁性体のキュリー温度および組成等を適切に
設定することにより、温度計測素子から広い温度範囲
で、温度上昇に伴って図5(a)に示すようにほぼ直線
的に増加する磁束を漏洩させたり、図5(b)に示すよ
うに順次の感温磁性体のキュリー温度を境としてステッ
プ状に増加する磁束を漏洩させることができるので、測
定対象に応じて被測定部位の温度を広範囲に亘って正確
に計測することが可能となる。
【0025】また、永久磁石の周囲に一層の感温磁性体
を設ける場合において、永久磁石および感温磁性体の少
なくとも一つを薄膜状に形成したり、あるいは永久磁石
の周囲に複数層の感温磁性体を設ける場合において、永
久磁石および複数の感温磁性体のうちの少なくとも一つ
を薄膜状に形成することもできる。このようにすれば、
温度計測素子全体を小型化できるので、特に生体内に埋
設する場合に、患者の負担を軽減することができる。
【0026】さらに、図4に示した温度計測方法では、
生体内部の一箇所の温度を測定するようにしたが、例え
ば温熱治療の際に、生体内の特定部位およびその近傍に
それぞれ温度計測素子を埋設し、各温度計測素子からの
漏洩磁束を対応する磁気センサで個別に検出して、特定
部位およびその近傍の温度を計測することもできる。こ
の場合、各温度計測素子として、温度上昇に伴って漏洩
磁束がほぼ直線的に増加するものを用いることもできる
が、各磁気センサの出力に基づいて特定部位の温度を簡
単かつ高精度で制御するためには、温度上昇に伴って漏
洩磁束がステップ状に増加するものを用いるのが好まし
い。また、各温度計測素子からの漏洩磁束の干渉を防止
して、各磁気センサで対応する温度計測素子からの漏洩
磁束を有効に検出するため、例えば温度計測素子の形状
や設置方向等を適宜設定して、各温度計測素子から漏洩
する磁束の方向に指向性を持たせたり、さらには各磁気
センサにおける磁気検出方向を適宜設定するようにす
る。このようにすれば、特定部位およびその近傍の温度
を詳細かつ精密に計測することができる。
【0027】また、この発明は、感温磁性体のキュリー
温度を適切に設定することにより、非生活環境現場等の
生体以外の温度計測にも有効に適用することができる。
【0028】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る温度計測
素子によれば、永久磁石の周囲を感温磁性体で覆ってい
るので、温度に応じて温度計測素子から漏洩する磁束を
検出することで、温度計測素子が設置されている被測定
部位の温度をリモート状態で計測することができる。
【0029】さらに、この発明に係る温度計測方法によ
れば、上記の温度計測素子を用い、該温度計測素子から
の漏洩磁束を磁気センサで検出して温度を計測するの
で、温度計測素子からリード線を引き出すことなく、被
測定部位の温度をリモート状態で、しかもリアルタイム
で計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係る温度計測素子の一実施の形態
を示す断面図である。
【図2】 図1に示す温度計測素子からの異なる温度で
の漏洩磁束を説明するための図である。
【図3】 図1に示す温度計測素子の具体的構成におけ
る感温磁性体の磁束密度の温度特性および温度計測素子
の漏洩磁束の温度特性を示す図である。
【図4】 この発明に係る温度計測方法の一実施の形態
を示す図である。
【図5】 この発明に係る温度計測素子における漏洩磁
束の温度特性の二つの例を示す図である。
【符号の説明】
1 温度計測素子 2 永久磁石 3,4 感温磁性体 5 磁気センサ 6 漏洩磁束

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 永久磁石と、該永久磁石の周囲を覆う感
    温磁性体とを有することを特徴とする温度計測素子。
  2. 【請求項2】 上記感温磁性体として、キュリー温度の
    異なる複数の感温磁性体を、上記永久磁石から離れるに
    従ってキュリー温度が低くなる順に積層したことを特徴
    とする請求項1記載の温度計測素子。
  3. 【請求項3】 上記感温磁性体は、生体温度近傍にキュ
    リー温度を有する磁性材料から成ることを特徴とする請
    求項1または2記載の温度計測素子。
  4. 【請求項4】 上記永久磁石および感温磁性体の少なく
    とも一つが薄膜から成ることを特徴とする請求項1,2
    または3記載の温度計測素子。
  5. 【請求項5】 請求項1,2,3または4記載の温度計
    測素子を被測定部位に設置し、該温度計測素子からの漏
    洩磁束を磁気センサで検出して、その出力に基づいて上
    記被測定部位の温度を計測することを特徴とする温度計
    測方法。
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