JP2010175390A - 温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】外気温の影響を抑えて、被測定物の温度を精度よく検出する。
【解決手段】被測定物の表面に密着させられ、被測定物の表面温度を検出して電気信号に変換する温度検出部３と、該温度検出部３に接続され、温度検出部３により変換された電気信号を伝送するリード線４ａ，４ｂと、温度検出部３および一部のリード線４ａを被覆して被測定物との間に挟む断熱材料からなるパッド部５とを備え、該パッド部５と被測定物との間に配置されるリード線４ａが、温度検出部３とパッド部５の端縁とを結ぶ直線距離より長い経路を辿るように湾曲して配置されている温度センサ１を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、温度センサに関するものである。

従来、輸液バッグ等の柔軟な樹脂バッグに貯留されたリンゲル液等の液体を３７℃±３℃の使用温度に維持するために、リード線の先端の検出部を樹脂バッグの表面に密着させて、液体の温度を測定する温度センサが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。

"サーミスタプローブ"、[online]、日機装サーモ、[2009年１月９日検索]、インターネット〈http://www.nktherm.com/products/tm_probes/400_700series.html〉

しかしながら、非特許文献１の温度センサは、検出部を樹脂バッグの表面に密着させるので、樹脂バッグを介して伝導してくる液体の熱を検出部によって検出することができる反面、検出部に接続されているリード線を介して外気温の影響を受けてしまうという不都合がある。すなわち、リード線を介して外気の熱が伝導してくるので、外気温が液体の温度と異なれば異なるほど、検出部により検出される温度が外気温の影響を受けて、精度が低下してしまうという不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、外気温の影響を抑えて、被測定物の温度を精度よく検出することができる温度センサを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、被測定物の表面に密着させられ、被測定物の表面温度を検出して電気信号に変換する温度検出部と、該温度検出部に接続され、温度検出部により変換された電気信号を伝送するリード線と、前記温度検出部および前記リード線の一部を被覆して前記被測定物との間に挟む断熱材料からなるパッド部とを備え、該パッド部と前記被測定物との間に配置されるリード線が、前記温度検出部と前記パッド部の端縁とを結ぶ直線距離より長い経路を辿るように湾曲して配置されている温度センサを提供する。

本発明によれば、パッド部に覆われた温度検出部およびそれに接続するリード線の一部が、パッド部によって被測定物の表面に密着させられるので、温度検出部のみならず、リード線の一部も被測定物の熱によって加温される。温度検出部に近い部分のリード線が温度検出部とほぼ同等の温度状態に配置されるので、外気温の影響を低減することができる。

一方、パッド部の端縁から外側に配置されるリード線は外気温によって冷却または加温される。被測定物の温度と外気温のとの温度差が大きい場合、パッド部によって覆われている部分のリード線の温度は、パッド部の外側に配置されているリード線から伝導してくる外気温の影響を受けて被測定物の温度よりも低下または上昇する。

この場合に、本発明によれば、パッド部に覆われた部分のリード線が、温度検出部とパッド部の端縁とを結ぶ直線距離より長い経路を辿るように湾曲しているので、その分だけ、パッド部に覆われて被測定物に密着しているリード線の長さが長くなる。これにより、温度検出部に接続する部分のリード線の長さ方向に沿う温度勾配を緩やかにすることができ、温度検出部が外気の影響を受け難くすることができる。その結果、被測定物の温度を精度よく測定することができる。

上記発明においては、前記リード線が、前記温度検出部を取り巻くように渦巻き状に配置されていることが好ましい。
このようにすることで、温度検出部を中心として比較的狭い領域に温度検出部に接続する比較的長いリード線の部分を配置して比較的小さいパッド部によって断熱することができる。したがって、温度検出部が受ける外気温の影響を低減して、被測定物の温度測定精度を向上することができる。また、パッド部が小さく構成されるので、樹脂バッグのような柔軟な被測定物にもパッド部に覆われるリード線の全体を密着させることができ、さらに測定精度を向上することができる。

また、上記発明においては、前記リード線が、前記温度検出部から前記パッド部の端縁までの間に蛇行して配置されていてもよい。
このようにすることで、比較的狭い領域に温度検出部に接続する比較的長いリード線の部分を配置して比較的小さいパッド部によって断熱することができる。したがって、温度検出部が受ける外気温の影響を低減して、被測定物の温度測定精度を向上することができる。また、パッド部が小さく構成されるので、樹脂バッグのような柔軟な被測定物にもパッド部に覆われるリード線の全体を密着させることができ、さらに測定精度を向上することができる。

また、上記発明においては、前記温度検出部と前記リード線の一部とがフレキシブル基板上に配置されていてもよい。
このようにすることで、温度検出部と、該温度検出部に接続するリード線の一部をフレキシブル基板によって一体的に構成することができ、製造および取り扱いを容易にすることができる。また、リード線を細く構成でき、応答時間を短くして温度変化を迅速かつ精度よく検出することができる。

本発明によれば、外気温の影響を抑えて、被測定物の温度を精度よく検出することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る温度センサを示す斜視図である。 図１の温度センサによって樹脂バッグに貯留された液体の温度を測定する状態を示す樹脂バッグの正面図である。 （ａ）図１の温度センサにおけるリード線の長さ方向に沿う温度勾配を、（ｂ）パッド部におけるリード線が直線状に配置されている場合の温度勾配との比較において示すグラフである。 図１の温度センサの第１の変形例を示す斜視図である。 図１の温度センサの第２の変形例を示す斜視図である。

本発明の一実施形態に係る温度センサ１について図面を参照して、以下に説明する。
本実施形態に係る温度センサ１は、図２に示されるように、リンゲル液等の液体を貯留した輸液バッグ等の樹脂バッグ（被測定物）２の外面に接触させられて、樹脂バッグ２内の液体の温度を検出する医療用の温度センサ１である。

この温度センサ１は、図１に示されるように、樹脂バッグ２の表面に密着させられて樹脂バッグ２の表面温度を検出する温度検出部３と、該温度検出部３に接続されるリード線４ａ，４ｂと、温度検出部３および一部のリード線４ａを被覆する断熱材料からなるパッド部５とを備えている。
温度検出部３は、樹脂バッグ２を介して内部の液体から伝導してくる熱を電気信号に変換するようになっている。

リード線４ａ，４ｂは、温度検出部３により変換された電気信号を伝送し、外部に配置されている図示しない温度制御装置に接続されている。リード線４ａは、温度検出部３に接続された端部から所定の長さ範囲にわたる部分が、温度検出部３を中心として渦巻き状に巻かれた形態で配置されている。

パッド部５は、例えば、ウレタンゴムのような弾性を有する断熱材料からなり、略正方形状に形成された平坦面５ａを有し、該平坦面５ａに温度検出部３およびリード線４ａの渦巻き状部分を配置して、樹脂バッグ２の表面に平坦面５ａを押し付けるようになっている。これにより、樹脂バッグ２の表面とパッド部５との間に温度検出部３およびリード線４ａの渦巻き状部分６を挟んで、これらを樹脂バッグ２の表面に密着させるとともに、外気に対して断熱するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る温度センサ１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る温度センサ１を用いて樹脂バッグ２内の液体の温度を測定するには、温度検出部３および該温度検出部３に接続されたリード線４ａの渦巻き状部分６を平坦面５ａ上に配置したパッド部５の平坦面５ａを、図２に示されるように、樹脂バッグ２の底部近傍の表面に押し付ける。

温度検出部３およびその周囲のリード線４ａの渦巻き状部分６は、比較的狭いパッド部５内に配置されているので、樹脂バッグ２のように変形する被測定物に対しても、全体的に密着させることができる。また、パッド部５も弾性を有しているので、樹脂バッグ２の外面の曲面形状に倣って弾性変形して、温度検出部３およびリード線４ａの渦巻き状部分６を樹脂バッグ２の表面に密着させることができる。

樹脂バッグ２内の液体の熱は、樹脂バッグ２を厚さ方向に伝導して樹脂バッグ２の外面に到達する。温度検出部３およびそれに接続されたリード線４ａの渦巻き部分６は、パッド部５の平坦面５ａによって樹脂バッグ２の外面に密着させられているので、樹脂バッグ２内の液体の熱によって加温される。一方、パッド部５は断熱材料によって構成されているので、温度検出部３およびそれに接続されたリード線４ａの渦巻き部分６は外気に対して断熱される。

この場合において、温度検出部３はパッド部５のほぼ中央に配置されているので、パッド部５の端縁から最も遠く、外気の影響を受け難い。また、温度検出部３に接続するリード線４ａが、温度検出部３の周囲を渦巻き状に周回した後にパッド部５の端縁から外側に延びているので、図１に鎖線で示されるように、温度検出部３からパッド部５の端縁に直線状の経路を辿ってリード線４ｃが外側に延びる場合と比較して、十分に長い経路を辿ってパッド部５の端縁から外側に延びている。

その結果、パッド部５の外側に配置されている部分のリード線４ｂが外気温の影響を受けて冷却あるいは加温された場合であっても、パッド部５の端縁から温度検出部３に至るまでのリード線４ａの長さが十分に長く確保されているので、外気の熱がリード線４ａを経由して温度検出部３に到達し難くすることができる。

このことを、図３を参照して説明する。
図３は、同じ大きさのパッド部５によって温度検出部３を断熱した場合であって、（ａ）リード線４ａ，４ｂがパッド部５内に渦巻き状部分６を有する場合（図中実線で示す。）と、（ｂ）リード線４ｃ，４ｂが直線状に延びる場合（図中破線で示す。）のリード線４ａ，４ｂ．４ｃに沿う温度変化を比較したグラフである。

この図３において、樹脂バッグ２内の液体の温度は３７℃、外気温は２０℃としている。この図３によれば、いずれの場合においても、リード線４ａ〜４ｃの温度は、温度検出部３への接続部近傍において最も高く、温度検出部３から離れるに従って、樹脂バッグ２からの熱によって加温されかつ断熱されたパッド部５内において緩やかに低下し、断熱および加温のないパッド部５の外側において急激に低下している。

この場合において、パッド部５の内側に渦巻き状部分６を有する（ａ）の場合には、温度検出部３に接続されている部分のリード線４ａの温度勾配が、温度検出部３とパッド部５の端縁とを直線距離で結ぶ経路を辿って直線状に配置された（ｂ）の場合のリード線４ｃの温度勾配と比較して十分に小さくなっている。
したがって、本実施形態に係る温度センサ１によれば、温度検出部３が、リード線４ａを介して伝導してくる外気の熱の影響を受け難く、測定結果が外気温によって変動することが抑制されて、樹脂バッグ２内の液体の温度を精度よく検出することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、温度検出部３をパッド部５の略中央に配置し、その周囲にリード線４ａを渦巻き状に配置することとしたが、これに代えて、図４に示されるように、温度検出部３からパッド部５の端縁までの間にリード線４ａを蛇行させて配置してもよい。このようにすることによっても、温度検出部３に接続するリード線４ａの長手方向に沿う温度勾配を十分に緩やかにすることができ、外気温の影響を抑制して検出精度を向上することができる。
また、この蛇行する形態に限らず、パッド部５内に配置されるリード線４ａを他の任意の形態で湾曲させることにしてもよい。

また、図５に示されるように、温度検出部３およびそれに接続するリード線４ａをフレキシブル基板７のパターンによって構成し、該フレキシブル基板７をパッド部５の平坦面５ａに貼り付けることにしてもよい。フレキシブル基板７とすることで、導電線によるリード線４ａよりも十分に細いパターンによって渦巻き状部分６および温度検出部３を構成することができる。その結果、温度変化に対する応答性を向上し、温度変化に対する感度を向上することができるという利点がある。また、フレキシブル基板７によって構成することで、操作性を向上して、製造および取り扱いを容易にすることができるという利点もある。

また、本実施形態においては、被測定物として、樹脂バッグ２を例示して説明したが、これに代えて、外気温の影響を受けやすい他の任意の被測定物の温度検出に適用してもよい。

１ 温度センサ
２ 樹脂バッグ（被測定物）
３ 温度検出部
４ａ，４ｂ，４ｃ リード線
５ パッド部
７ フレキシブル基板

Claims (4)

1. 被測定物の表面に密着させられ、被測定物の表面温度を検出して電気信号に変換する温度検出部と、
   該温度検出部に接続され、温度検出部により変換された電気信号を伝送するリード線と、
   前記温度検出部および前記リード線の一部を被覆して前記被測定物との間に挟む断熱材料からなるパッド部とを備え、
   該パッド部と前記被測定物との間に配置されるリード線が、前記温度検出部と前記パッド部の端縁とを結ぶ直線距離より長い経路を辿るように湾曲して配置されている温度センサ。
2. 前記リード線が、前記温度検出部を取り巻くように渦巻き状に配置されている請求項１に記載の温度センサ。
3. 前記リード線が、前記温度検出部から前記パッド部の端縁までの間に蛇行して配置されている請求項１に記載の温度センサ。
4. 前記温度検出部と前記リード線の一部とがフレキシブル基板上に配置されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の温度センサ。

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