JP2010230579A - 電子体温計及び作動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】計測に用いるクロックの周波数を適切に制御することにより、計測精度を維持しながら体温計測時以外の消費電力を低減する電子体温計を提供する。
【解決手段】電子体温計は、サーミスタとコンデンサとが直列に接続された積分回路と、クロック信号を生成するクロック発生部とを有し、積分回路において定常状態から過渡状態に移行した際の過渡期間をクロック発生部が発生するクロック信号をカウントすることにより計測し、計測された前記過渡期間に基づいて温度値を算出する。ここで、電子体温計のクロック発生部は、上記算出された温度値に基づいて、クロック信号の周波数を切替える。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、電子体温計及びその作動制御方法に関するものである。

電子体温計の分野では、従来より、温度変化に伴うサーミスタの抵抗変化を測定することにより温度計測値を取得している。このようなサーミスタの抵抗変化を測定するための技術として、サーミスタを含むＣＲ発信器を構成してその発振周波数を計測する方法や、単一入力積分型Ａ／Ｄ変換回路を用いた方法などが挙げられる（特許文献１）。

単一入力積分型Ａ／Ｄ変換回路を用いた温度計測では、サーミスタとコンデンサが直列に接続された積分回路が用いられる。そして、サーミスタの抵抗変化に応じて変化する積分回路の過渡期間（コンデンサの充電時間或いは放電時間）を計測することにより温度値の算出を行うことができる。

特開２００３−７５２６３号公報

一般に、病院用の電子体温計では、液密性を持たせるために、手動操作による電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチを設けていない。また、患者が体温測定をした後、看護師が体温計を回収して体温値を読み取るまでの時間が不定であるため、病院用の電子体温計には自動パワーオフ機能は設けないのが普通である。したがって、この種の電子体温計は、体温測定時以外であっても電源ＯＮ状態を維持していることが多く、その間に無駄に電力が消費され、電池寿命を縮めることになる。

特に、単一入力積分型Ａ／Ｄ変換回路を用いた電子体温計では、積分回路の過渡期間をより高精度に測定するために、非常に高い周波数のクロックが必要となり、体温測定時以外の無駄な電力消費はより深刻である。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、計測に用いるクロックの周波数を適切に制御することにより、計測精度を維持しながら体温計測時以外の消費電力を低減する電子体温計を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明に係る電子体温計は以下のような構成を備える。即ち、
サーミスタとコンデンサとが直列に接続された積分回路と、
前記積分回路における前記コンデンサの電圧と所定電圧との比較結果を示す比較信号を出力する比較手段と、
クロック信号を生成するクロック手段と、
前記積分回路の前記コンデンサにおける充電または放電の開始から前記比較信号の変化を検出するまでの期間の前記クロック信号のカウント値と、前記クロック信号の周波数とに基づいて、前記コンデンサにおける充電時間または放電時間を計測する計測手段と、
前記計測手段で計測された前記充電時間または前記放電時間に基づいて前記サーミスタの周辺温度を算出する算出手段とを備え、
前記クロック手段は、前記算出手段で算出された周辺温度に基づいて、前記クロック信号の周波数を切替える。

本発明によれば、計測に用いるクロックの周波数が適切に制御されるので、計測精度を維持しながら体温計測時以外の消費電力を低減する電子体温計を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる電子体温計１００の外観構成を示す図である。 電子体温計１００の機能構成を示す内部ブロック図である。 電子体温計１００における体温計測処理の流れを示すフローチャートである。 温度計測部２１０の詳細構成を示す図である。 一般的な温度計測処理の流れを示すフローチャートである。 コンデンサ４０３の両端の電圧の時間変化及びＡ／Ｄ変換部４２０より出力されるディジタル信号の時間変化を示す図である。 第１の実施形態における温度計測処理の流れを示すフローチャートである。 コンデンサ４０３の両端の電圧の時間変化及びＡ／Ｄ変換部４２０より出力されるディジタル信号の時間変化を示す図である。 第３の実施形態における温度計測処理の流れを示すフローチャートである。 コンデンサ４０３の両端の電圧の時間変化及びＡ／Ｄ変換部４２０より出力されるディジタル信号の時間変化を示す図である。 実施形態によるクロック周波数の切替処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
１．電子体温計の外観構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる電子体温計１００の外観構成を示す図であり、図１（ａ）は平面図を、図１（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。１０１は本体ケースで、図２により後述する演算制御部２２０等の電子回路、電池（電源部）２５０等が収納される。

１０２は、ステンレス製の金属キャップで、内部には温度を計測するためのサーミスタ（詳細は後述）等が収納される。１０３は電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチであり、１回押圧すると電源部２５０がＯＮとなり、再度押圧すると電源部２５０がＯＦＦとなる。なお、病院用の電子体温計などでは、液密性をもたせるために、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１０３のような手動操作によるＯＮ／ＯＦＦスイッチを設けないで、マグネットリードスイッチを設けている。このため、電子体温計１００が収納ケースから出されるとマグネットリードスイッチがＯＮされ、電源部２５０から演算制御部２２０等の電子回路、温度計測部２１０、表示部２３０等に電子体温計１００が永久磁石を内蔵した収納ケース（不図示）に収納されるまで電源が供給され続け、電源がＯＮ状態となる。

１０４は表示部であり、被検者の体温を表示する。１０５は音声出力部であり、演算制御部２２０における処理に基づいて、音声を出力する。

２．電子体温計の機能構成
図２は本実施形態にかかる電子体温計１００の機能構成を示す内部ブロック図である。

電子体温計１００は、温度に対応した時間分のＯＮ信号を出力する温度計測部２１０と、温度計測部２１０より出力されたＯＮ信号に基づいて各種処理を行い、被検者の体温を演算すると共に電子体温計１００全体の動作を制御する演算制御部２２０と、演算された被検者の体温を表示する表示部２３０と、音声データを出力する音声出力部２４０と、電源部２５０とを備える。

温度計測部２１０は、互いに並列に接続されたサーミスタ（測定用抵抗素子）及び基準抵抗素子と、単一入力積分型Ａ／Ｄ変換回路とを備え、温度に対応した時間分のＯＮ信号（温度に対応して、ＯＮ時間が変わるディジタル信号）を出力する。なお、温度計測部２１０の詳細構成及び温度計測処理の流れについては後述する。

演算制御部２２０は、温度計測部２１０より出力されるディジタル信号のＯＮ時間を計測するタイマー２２２を備える。タイマー２２２は、制御回路２２１内のクロック発生部２２８が生成したクロックをカウントし、得られたカウント値と当該クロックの周波数に基づいて上記ＯＮ時間を計測する。

また、演算制御部２２０は演算処理部２２３を備える。演算処理部２２３は、ＲＯＭ２２４に格納されたプログラムを実行することで、タイマー２２２により計測された時間に基づいて温度データを算出し、算出された温度データを時系列でＲＡＭ２２６に記憶し、算出された温度データの時間変化に基づいて被検体の体温を予測演算する。また、ＥＥＰＲＯＭ２２５には所定の音声データが格納されており、演算処理部２２３は、この音声データを用いて音声出力部１０５より音声データの出力を行う。

更に、演算制御部２２０は、演算処理部２２３における演算結果を表示する表示部２３０を制御するための表示制御部２２７を備える。

更に、演算制御部２２０は、上記タイマー２２２、表示制御部２２７、演算処理部２２３、温度計測部２１０を制御する制御回路２２１を備える。

３．電子体温計における体温計測処理の流れ
３．１ 電子体温計における体温計測処理の全体の流れ
次に、電子体温計における体温計測処理の流れについて説明する。なお、ここでは、平衡温予測式の電子体温計１００の体温計測処理の流れについて説明するが、本発明はこれに限定されず、実測式の電子体温計、予測／実測を併用するタイプの電子体温計にも適用可能である。

被検体の計測部位に装着されると、電子体温計１００では、所定の周期のサンプリングタイミングで温度計測を開始し、取得された温度データの時間変化に基づいて、被検体の体温を予測演算する。

図３は、電子体温計１００における体温計測処理の流れを示すフローチャートである。以下、図３を用いて電子体温計１００における体温計測処理の流れを説明する。なお、図３に示す処理は、例えば演算処理部２２３によって実行される。

電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１０３の手動操作またはマグネットリードスイッチ（不図示）がＯＮ状態になることで、電子体温計１００の電源部２５０がＯＮされると、ステップＳ３０１では、電子体温計１００の初期化が行われ、サーミスタによる温度計測が開始される。例えば、演算処理部２２３では、所定間隔、例えば、０．５秒おきに温度データの演算が行われる。

ステップＳ３０２では、体温計測開始条件が成立したか否かを判断する。具体的には、前回の温度計測により演算された温度データの値（つまり、０．５秒前の温度データの値）からの上昇度が、所定の値（例えば、１℃）以上となったか否かを判断する。

上昇度が所定の値以上となったと判断した場合には、体温計測開始条件が成立したと判断し、当該温度データを計測したタイミングを、予測体温演算の基準点（ｔ＝０）として設定する。つまり、電子体温計１００では、急激な温度上昇が計測されると、被検者が、所定の計測部位（例えば、腋下）に電子体温計１００を装着したものとみなす。

ステップＳ３０２において、体温計測開始条件が成立したと判断した場合には、ステップＳ３０３に進み、温度データの取り込みを開始する。具体的には、出力された温度データと、当該温度データを計測したタイミングとを、時系列データとしてＲＡＭ２２６に記憶する。

ステップＳ３０４では、ステップＳ３０３において記憶された温度データを用いて、所定の予測式により、予測体温を演算する。すなわち、計測された温度データから、サーミスタの外部温度との熱平衡状態における温度（熱平衡温度）を推定する。なお、この推定処理は、体温計測開始条件の成立を基準点（ｔ＝０）とし、基準点から所定時間（例えば２５秒）が経過した後の所定期間（例えば、ｔ＝２５秒〜４５秒の２０秒間）において行われる。

ステップＳ３０５では、上記の所定期間（本例ではｔ＝２５〜４５秒）において、ステップＳ３０４において算出された一定区間（例えば、５秒間）にわたる予測値が、予め設定された予測成立条件を満たすか否かを判断する。具体的には、一定区間における熱平衡温度の推定値が所定の範囲（例えば、０．１℃）以内に収まっているか否かを判断する。

ステップＳ３０５において、予測成立条件を満たすと判断された場合には、直ちにステップＳ３０６に進み、温度計測を終了するとともに、ステップＳ３０７に進み、予測体温の演算が終了した旨の音声を出力し、表示部２３０に、演算された予測体温を表示する。

一方、ステップＳ３０５において、予測成立条件を満たさない状態のまま所定期間を過ぎたと判断された場合には、ステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０９では、所定時間（本例ではｔ＝４５秒）を経過しても推定値が得られなかったと判断し、温度計測を強制終了する。なお、強制終了した場合には、その際に演算されていた予測体温を、表示部２３０に表示する（ステップＳ３０７）。このとき表示部２３０や音声出力部２４０を用いて体温計測が強制終了された旨を報知するようにしてもよい。

ステップＳ３０８では、体温計測終了指示を受け付けたか否かを判断する。ステップＳ３０８において、体温計測終了指示を受け付けていないと判断された場合には、ステップＳ３０２に戻る。

一方、ステップＳ３０８において、体温計測終了指示を受け付けたと判断された場合には、電源部をＯＦＦにする。体温計測終了指示は、たとえば電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１０３により、使用者によってなされるものとする。或いは、新たな体温計測が所定時間を超えて実行されなかった場合に体温計測終了が指示されたと判断するようにしてもよい。あるいは、電子体温計１００が永久磁石を内蔵した収納ケース（不図示）に収納されることで、マグネットリードスイッチがＯＦＦし、電源部２５０からの電源がＯＦＦされる。

３．２ 動作クロックの制御による省電力化
温度計測部２１０は、サーミスタとコンデンサが直列に接続された積分回路と、積分回路におけるコンデンサの電圧と所定電圧との比較結果を示す比較信号を出力する比較回路を有する。（図４により後述する）そして、タイマー２２２は、積分回路のコンデンサにおける充電または放電の開始（定常状態から過渡状態への移行の開始）から比較信号の変化を検出するまでの期間を充電時間或いは放電時間（すなわち、過渡期間）とし、その期間の長さをクロック発生部２２８が発生するクロック信号を計数することで計測する。この充電時間或いは放電時間は、サーミスタの抵抗値の変化に応じて変化するため、演算処理部２２３は、充電時間或いは放電時間の計測結果からサーミスタの抵抗値、すなわち、温度値を得ることができる。タイマー２２２によって計数されるクロックの周波数は高いほど計測精度が上がるが、電力消費は大きくなる。クロックの周波数を低く抑えれば電力消費を低減できるが、計測精度は低下してしまう。本実施形態では、クロック発生部２２８が発生するクロック信号の周波数を切替えることにより、計測精度を維持すると共に省電力化を図る。すなわち、体温測定中であるか否かを判定し、体温測定中であれば高周波数のクロックを用いてタイマー２２２による過渡期間の計測精度を維持し、体温測定中で無ければ低周波数のクロックを用いて省電力化を図る。

図１１は本実施形態の演算処理部２２３によるクロック周波数の切替制御を説明するフローチャートである。ステップＳ３２１において、電源ＯＮ／ＯＦＦスイッチ１０３の手動操作またはマグネットリードスイッチ（不図示）がＯＮ状態になることで、電子体温計の電源がＯＮされると、ステップＳ３２２において演算処理部２２３はクロック発生部２２８が高い周波数（例えば、１ＭＨｚ）のクロックを生成するように設定する。なお、このステップでは、クロック発生部２２８が高い周波数か低い周波数のいずれかで動作するように設定を行えばよく、図示のように高い周波数への設定に限定されるものではない。

次に、ステップＳ３２３において、演算処理部２２３は、温度計測部２１０、タイマー２２２を用いて温度計測値を取得する。上述したように、タイマー２２２は、温度計測部２１０内のサーミスタと共に積分回路を形成するコンデンサにおける充電時間或いは放電時間を、クロック発生部２２８が生成したクロックを計数する。演算処理部２２３は、タイマー２２２から得られるクロックの計数値と、当該クロックの周波数から充電時間或いは放電時間を算出し、温度計測値を取得する。

ステップＳ３２４において、ステップＳ３２３で取得した温度計測値が所定の値（Ｔｈ１）よりも小さく、且つ、現在のクロックの周波数が高い周波数であった場合、演算処理部２２３は、体温計測状態から非計測状態へ移行したと判断する。そして、非計測状態へ移行したと判断された場合、演算処理部２２３は、ステップＳ３２６において低い周波数（例えば、１００ｋＨｚ）のクロックを発生させるようクロック発生部２２８を制御する。また、ステップＳ３２５において、ステップＳ３２３で取得した温度計測値が所定の値（Ｔｈ２）よりも大きく、且つ、現在のクロックの周波数が低い周波数であった場合、演算処理部２２３は、非計測状態から体温計測状態へ移行したと判断する。そして、体温計測状態へ移行したと判断された場合、演算処理部２２３は、ステップＳ３２７において高い周波数のクロックを生成させるようクロック発生部２２８を制御する。

以上のようなクロック周波数の切替処理を、図３に示した体温計測処理と並行して実行することにより、体温計測中以外におけるクロック周波数を低く抑えることができ、電子体温計の省電力化を図ることができる。また、体温計測中は高い周波数のクロックで動作するので、計測精度は維持される。特に手動操作による電源ＯＮ／ＯＦＦのためのスイッチや自動パワーオフ機能を持たないでマグネットリードスイッチを備えた病院用電子体温計に上記の構成を適用すれば、その省電力効果はより顕著なものとなる。以上のように、本実施形態によれば、計測に利用するクロック周波数の切替を制御することにより、計測精度の維持と省電力化を実現する。

すなわち、本実施形態におけるクロック周波数の切替処理では、サーミスタを用いて計測された温度値から体温計測中か否かを判定し、体温計測中でないと判定された場合にクロック周波数を低く抑えることにより省電力化を図る。なお、体温測定中か否かをサーミスタにより計測された温度値から判定する処理を説明したが、ステップＳ３０６、Ｓ３０９における計測終了により、クロック周波数を低い周波数へ切替えるようにしてもよい。また、演算処理部２２３における動作クロックの周波数も、上述の計測用のクロックと同じように切替えることで、より省電力化を図ることができる。上述した周波数切替処理は、サーミスタの抵抗値変化を計測して温度値を取得する電子体温計に適用できるが、特に、単一入力積分型Ａ／Ｄ変換回路を用いた温度計測のように積分回路の過渡期間を計測するために高周波数のクロックが必要な構成に適用することでより顕著な効果が得られる。以下、本実施形態による単一入力積分型Ａ／Ｄ変換回路を用いた温度計測の構成について説明する。

４．温度計測部の詳細構成及び温度計測処理の流れ
次に、温度計測部２１０の詳細構成及び、ステップＳ３０１において開始される温度計測処理の流れについて説明する。なお、温度計測処理の説明にあたっては、本実施形態における温度計測処理の特徴をより明確にするために、はじめに、一般的な温度計測処理の流れを説明する。

４．１ 温度計測部の詳細構成
図４は、温度計測部２１０の詳細構成を示す図である。図４に示すように、温度計測部２１０では、互いに並列に接続されたサーミスタ４０１及び基準抵抗素子４０２が、それぞれ、コンデンサ４０３に直列に接続されている。すなわち、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３は積分回路を構成する。また、同様に基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３も積分回路を構成しており、基準抵抗素子４０２とサーミスタ４０１は並列に接続されている。そして、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３とを含む系の両端、及び基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端には、電圧切替部４１０を介してそれぞれ交互に電圧Ｖが印加されるように構成されている。すなわち、電圧切替部４１０は、端子Ｔ１に電圧Ｖを印加してコンデンサ４０３を充電した後、端子Ｔ１を０Ｖとしてコンデンサ４０３によるサーミスタ４０１を介した放電を開始させる。また、電圧切替部４１０は、端子Ｔ２に電圧Ｖを印加してコンデンサ４０３を充電した後、端子Ｔ２を０Ｖとしてコンデンサ４０３による基準抵抗素子４０２を介した放電を開始させる。なお、コンデンサ４０３への充電は、端子Ｔ１、Ｔ２のいずれか一方のみを用いるようにしてもよい。

ここで、基準抵抗素子４０２は、周辺温度の変動に関わらず、抵抗値が一定の抵抗素子である。このため、コンデンサ４０３における充電電圧Ｖが一定の場合、基準抵抗素子４０２を介したコンデンサ４０３による放電時間は一定となる。

一方、サーミスタ４０１は、周辺温度の変動に応じて、抵抗値が変動する抵抗素子である。このため、コンデンサ４０３に蓄積された電荷をサーミスタ４０１を介して放電すると、その放電時間は周辺温度に応じて変動することとなる。

つまり、電圧Ｖが一定の場合、コンデンサ４０３に蓄積される電荷を放電するのに要する放電時間は、基準抵抗素子４０２を介した放電の場合にあっては、常に一定となり、サーミスタ４０１を介した放電の場合にあっては、周辺温度に依存することとなる。

Ａ／Ｄ変換部４２０を構成するコンパレータ４２１は、電圧切替部４１０を介して印加された電圧Ｖの所定割合の電圧（ここでは、０．２５Ｖ）以上の電圧をコンデンサ４０３が有している間、所定の信号を出力する。これにより、Ａ／Ｄ変換部４２０からは、ディジタル信号として、ＯＮ信号が出力される。

このように、コンデンサ４０３とＡ／Ｄ変換部４２０とは、単一入力積分型Ａ／Ｄ変換回路を形成する。

放電により、コンデンサ４０３両端の電圧は、徐々に低下していき、所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になると、Ａ／Ｄ変換部４２０より出力されるディジタル信号はＯＦＦ信号となる。

より一般化して言えば、コンパレータ４２１は、積分回路におけるコンデンサ４０３の電圧と所定電圧との比較結果を示す比較信号を出力する。タイマー２２２は、積分回路におけるコンデンサ４０３の放電の開始から、コンパレータ４２１が出力する比較信号の変化を検出するまでの期間においてクロック発生部２２８が生成したクロック信号をカウントする。こうして、タイマー２２２では、コンデンサ４０３による放電の開始以降の、Ａ／Ｄ変換部４２０より出力されるディジタル信号のＯＮ時間（放電時間）を計測する。なお、タイマー２２２が計数するクロックはクロック発生部２２８が発生したものであるが、上述したようにその周波数は少なくとも２種類存在する。したがって、放電時間は、タイマー２２２による計数値とそのときのクロックの周波数とから得られることになる。

ここで、上述のように、基準抵抗素子４０２（端子Ｔ２）を介して放電された場合にあっては、コンデンサ４０３に蓄積される電荷量は一定であり、抵抗値も一定となるため、放電時間も一定となる。一方、サーミスタ４０１（端子Ｔ１）を介して放電された場合にあっては、コンデンサ４０３に蓄積される電荷量一定であるが、抵抗値が周辺温度に応じて変動するため、放電時間も変動する。

そこで、電子体温計１００では、予め、周辺温度が既知の状態（基準温度）で、サーミスタ４０１を介してコンデンサ４０３に蓄積された電荷を放電した場合の放電時間と、基準抵抗素子４０２を介してコンデンサ４０３に蓄積された電荷を放電した場合の放電時間とを、それぞれ計測しておく。

この結果、基準抵抗素子４０２を介してコンデンサ４０３に蓄積された電荷を放電した際の放電時間と、サーミスタ４０１を介してコンデンサ４０３に蓄積された電荷を放電した際の放電時間とを比較するだけで、基準温度に対する変動比を算出することが可能となり、周辺温度の温度データを算出することが可能となる。

例えば、下式に基づいて、温度データＴを算出することができる。

Ｔ＝３７℃×（Ｔth／Ｔref）×（Ｔref37／Ｔth37）
なお、上式において、基準温度は３７℃としている。

なお、Ｔref37は、当該基準温度（３７℃）において、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３の系の両端に電圧Ｖを印加してコンデンサ４０３を充電した後、基準抵抗素子４０２を介してコンデンサ４０３の放電を行った場合に計測された放電時間を示している。また、Ｔth37は、当該基準温度において、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３の系の両端に電圧Ｖを印加してコンデンサ４０３を充電した後、サーミスタ４０１を解してコンデンサ４０３の放電を行った場合に計測された放電時間を示している。

さらに、Ｔrefは、温度計測処理において、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３の系の両端に電圧Ｖを印加してコンデンサ４０３を充電した後、基準抵抗素子４０２を介して放電を行った場合に計測した放電時間を示している。また、Ｔthは、温度計測処理において、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３の系の両端に電圧Ｖを印加してコンデンサ４０３を充電した後、サーミスタ４０１を介して放電を行った場合に計測した放電時間を示している。

４．２ 一般的な温度計測処理の流れ
図５は、一般的な温度計測処理の流れを示すフローチャートであり、図６は、コンデンサ４０３の両端の電圧の時間変化及びＡ／Ｄ変換部４２０より出力されるディジタル信号の時間変化を示す図である。図５及び図６を用いて、一般的な温度計測処理の流れについて説明する。

ステップＳ５０１では、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図６の６０１は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ５０２では、基準抵抗素子４０２を介したコンデンサ４０３の放電を行う（放電期間６０２）。Ａ／Ｄ変換部４２０からは、コンデンサ４０３の電圧が０．２５Ｖ以上である間はＯＮ信号が出力されるため、タイマー２２２では、放電期間６０２におけるＯＮ信号（６０３）の時間を計測する。これにより、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（ここでは、０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間６０４）Ｔrefが計測される（図６の６０２参照）。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ５０３では、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図６の６０５は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ５０４では、サーミスタ４０１を介したコンデンサ４０３の放電を行う（放電期間６０６）。Ａ／Ｄ変換部４２０からは、コンデンサ４０３の電圧が０．２５Ｖ以上である間はＯＮ信号が出力されるため、タイマー２２２では、放電期間６０６におけるＯＮ信号の時間を計測する。これにより、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（ここでは０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間６０８）Ｔthが計測される。なお、Ｔthは、サーミスタ４０１の周辺温度に応じて変動する。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ５０５では、Ｔ＝ａ×Ｔth／Ｔref（ただし、ａは係数であり、ここでは、ａ＝３７℃×（Ｔref37／Ｔth37））を計算することで、基準温度に対する変動比を求め、温度を算出する。更に、ステップＳ５０６では、算出結果Ｔを温度測定結果として設定する。

これにより、１回の温度計測が完了する。当該温度計測処理は、所定のサンプリングタイミングで、温度計測の終了が指示されるまで繰り返し行われる。なお、１回のサンプリングタイミングで上述した計測を複数回行って、得られた計測値の平均値を当該サンプリングタイミングの計測結果とするようにしてもよい。

４．３ 一般的な温度計測処理の問題点
ここで、図６の例では、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３の系の両端に印加した電圧と、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３の系の両端に印加した電圧とが、同じであるとしている。

しかしながら、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３の系の両端に印加した電圧と、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３の系の両端に印加した電圧とが、同じになるとは限らない。

一般に、電源部２５０として電池を用いた場合、Ａ／Ｄ変換部４２０が動作することにより生じる消費電流の影響で、電池の内部抵抗が大きくなり、電源部２５０の電圧が下がるという特性がある。このため、放電時間を繰り返し計測すると、そのたびに電源部２５０の電圧が低下する（具体的には、１回目の放電時間を計測する際に、電源部２５０の電圧が大きく低下し、２回目以降は、計測を繰り返すたびに、更に、徐々に電源部２５０の電圧が低下していき、やがて、所定の電源電圧に収束する）。

つまり、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３の系の両端に印加した電圧と、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３の系の両端に印加した電圧とでは、電圧値が異なっており、後から印加した電圧のほうが低くなっている。

この結果、計測される放電時間には、電源部２５０の電圧低下分が誤差として含まれていることとなる。

このような事態を回避するためには、レギュレータ等を配し、電源部の電圧を安定化させることが有効である。しかしながら、レギュレータ等を配する構成とした場合、レギュレータのリーク電流により電池の消耗が早まるため、電子体温計の長寿命化が妨げられるという問題がある。また、レギュレータ等を配する構成とすると、電子体温計のコスト上昇は不可避となる。

そこで、本実施形態では、レギュレータを使用することなく、計測される放電時間に含まれる、電源部２５０の電圧低下分の誤差を極力排除する構成とすることで、計測精度の維持と、長寿命化と、低価格とを実現する。以下、本実施形態における温度計測処理の詳細を説明する。

４．４ 本実施形態における温度計測処理の流れ
図７は、本実施形態における温度計測処理の流れを示すフローチャートであり、図８は、コンデンサ４０３の両端の電圧の時間変化及びＡ／Ｄ変換部４２０より出力されるディジタル信号の時間変化を示す図である。図７及び図８を用いて、本実施形態における温度計測処理の流れについて説明する。

ステップＳ７０１では、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図８の８０１は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ７０２では、基準抵抗素子４０２を介したコンデンサ４０３の放電を行う（端子Ｔ２を０Ｖに接続する）。このとき、タイマー２２２では、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間８０２）Ｔref0を計測する。なお、ステップＳ７０２では放電のみを行い、Ｔref0は計測しなくてもよい。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ７０３では、再度、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図８の８０３は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ７０４では、基準抵抗素子４０２を介したコンデンサ４０３の放電を行う。このとき、タイマー２２２では、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間８０４）Ｔref1を計測する。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ７０５では、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図８の８０５は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ７０６では、サーミスタ４０１を介したコンデンサ４０３の放電を行う（端子Ｔ１を０Ｖに接続する）。このとき、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間８０６）Ｔthを計測する。なお、Ｔthは、サーミスタ４０１の周辺温度に応じて変動する。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ７０７では、再度、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図８の８０７は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ７０８では、基準抵抗素子４０２を介したコンデンサ４０３の放電を行う。このとき、タイマー２２２では、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間８０８）Ｔref2を計測する。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ７０９では、Ｔref＝（Ｔref1＋Ｔref2）／２を計算する。

更にステップＳ７１０では、Ｔ＝ａ×Ｔth／Ｔref（ただし、ａは係数）を計算することで、基準温度に対する変動比を求め、温度データを算出する。更に、ステップＳ７１１では、計算結果Ｔを温度計測結果として設定する。

これにより、１回の温度計測が完了する。当該温度計測処理は、温度計測の終了が指示されるまで繰り返し行われる。なお、１回のサンプリングタイミングで上述した計測を複数回行って、得られた計測値の平均値を当該サンプリングタイミングの計測結果とするようにしてもよい。

このように、本実施形態にかかる電子体温計では、各サンプリングタイミングにおける温度計測時の１回目の放電時間Ｔref0を、温度データの算出に用いない構成とした。この結果、１回目の放電に伴う電源部２５０の大幅な電圧低下の影響を低減させることが可能となる。なお、１回目の放電を、サーミスタによる放電として、１回目の放電時間Ｔth0を温度データの算出に用いない構成としてもよいことはいうまでもない。また、上記の例では温度データの算出に用いない充放電は１回だけ行うようにしているが、温度データの算出に用いない充放電を２回以上行う構成としてもよい。

また、本実施形態にかかる電子体温計では、サーミスタを介してコンデンサに蓄積された電荷を放電する際の放電時間を計測する直前と直後とに、それぞれ、基準抵抗素子を介してコンデンサに電荷を蓄積し、蓄積した電荷を放電する際の放電時間Ｔref1、Ｔref2を計測する構成とした。更に、直前と直後にそれぞれ計測された放電時間Ｔref1、Ｔref2の平均値を、温度データの算出に用いる構成とした。

このように、温度データの算出において放電時間の平均値を用いる構成とすることで、放電時間を繰り返し計測することによる電源部の電圧低下の影響を極力低減させることが可能となる。

つまり、レギュレータを用いない場合であっても、精度の高い温度計測を実現することが可能となる。この結果、長寿命かつ安価で、計測精度の高い電子体温計を提供することが可能となる。また、クロック周波数の切替との協働により、顕著な省電力効果を得ることができる。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、温度計測処理開始直後から、コンデンサの充電／放電を４回繰り返すことにより、１回の温度計測処理を完了する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、コンデンサの充電／放電を３回繰り返すことにより、１回の温度計測処理を完了する構成としてもよい。

具体的には、放電の順序を、１回目：基準抵抗素子を介した放電、２回目：基準抵抗素子を介した放電、３回目：サーミスタを介した放電とする。そして、１回目の放電時間Ｔref0を、温度データの算出に用いないこととする一方で、２回目の放電時間Ｔref1と、３回目の放電時間Ｔthとを比較することにより、温度データを算出する構成としてもよい。

あるいは、放電の順序を、１回目：基準抵抗素子を介した放電、２回目：サーミスタを介した放電、３回目：基準抵抗素子を介した放電とする。そして、１回目の放電時間Ｔref0は温度データの算出に用いる一方で、２回目の放電時間Ｔthと、３回目の放電時間Ｔref1との平均値を、温度データの算出に用いる構成としてもよい。この手順によれば、各サンプリングタイミングにおける温度計測時の、初期の放電に伴う電源部２５０の電圧低下がそれほど大きくない構成において、不必要な充放電を行わずに済む。

［第３の実施形態］
上記第１の実施形態では、温度計測処理開始直後から、コンデンサの充電／放電を、４回繰り返すことにより、１回の温度計測処理が完了する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、放電時間を繰り返し計測することによる電源部の電圧低下が、一定の閾値以内に収束した後から、コンデンサの充電／放電を繰り返すことにより、１回の温度計測処理を完了する構成としても良い。

図９は、本実施形態における温度計測処理の流れを示すフローチャートであり、図１０は、コンデンサ４０３の両端の電圧の時間変化及びＡ／Ｄ変換部４２０より出力されるディジタル信号の時間変化を示す図である。図９及び図１０を用いて、本実施形態における温度計測処理の流れについて説明する。

はじめに、ステップＳ９０１ではカウンタｎに１を入力する。ステップＳ９０２では、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図１０の１００１は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間)を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ９０３では、コンデンサ４０３の基準抵抗素子４０２を介した放電を行う。このとき、タイマー２２２では、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間１００２）Ｔref0を計測する。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ９０４では、再度、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図１０の１００３は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ９０５では、再度、コンデンサ４０３の基準抵抗素子４０２を介した放電を行う。このとき、タイマー２２２では、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間１００４）Ｔref1を計測する。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ９０６では、Ｔref0を計測した際の電圧Ｖ０と、Ｔref1を計測した際の電圧Ｖ１とを比較し、電圧Ｖ０と電圧Ｖ１との差異を計算する（実際にはＴref0とＴref1との差異を計算する）。そして、電圧Ｖ０と電圧Ｖ１との差異が所定値以下でないと判定された場合には、ステップＳ９０７においてｎの値をインクリメントした後、ステップＳ９０４に戻る。

この場合、再度、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図１０の１００５は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ９０５では、コンデンサ４０３の放電を行う。このとき、タイマー２２２では、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になるまでの期間（放電時間１００６）Ｔref2を計測する。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ９０６では、Ｔref1を計測した際の電圧Ｖ１と、Ｔref2を計測した際の電圧Ｖ２とを比較し、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との差異を計算する（実際には、Ｔref1とＴref2との差異を計算する）。そして、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２との差異が所定値以下でないと判定された場合には、ステップＳ９０７においてｎの値をインクリメントした後、ステップＳ９０４に戻る。

以降、放電時間を繰り返し計測することによる電圧低下が、所定値以下になるまで、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する処理と、基準抵抗素子４０２を介してコンデンサ４０３に蓄積された電荷を放電する処理とを繰り返す。

そして、放電時間を繰り返し計測することによる電圧低下（１００７）が、所定値以下になったと判定された場合には、ステップＳ９０８に進む。

ステップＳ９０６では、サーミスタ４０１とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図１０の１００８は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ９０９では、サーミスタ４０１を介したコンデンサ４０３の放電を行う。このとき、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間１００９）Ｔthを計測する。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ９１０では、再度、基準抵抗素子４０２とコンデンサ４０３とを含む系の両端に電圧Ｖを印加する。図１０の１０１０は、これにより、コンデンサ４０３に徐々に電荷が蓄積されていく期間（充電期間）を示している。

コンデンサ４０３の充電が完了すると、ステップＳ９１１では、基準抵抗素子４０２を介したコンデンサ４０３の放電を行う。このとき、タイマー２２２では、放電を開始してからコンデンサ４０３の電圧が所定の電圧（０．２５Ｖ）以下になるまでの時間（放電時間１０１１）Ｔref_n+1を計測する。

コンデンサ４０３の放電が完了すると、ステップＳ９１２では、Ｔref＝（Ｔref_n＋Ｔref_n+1）／２を計算する。

更にステップＳ９１３では、Ｔ＝ａ×Ｔth／Ｔref（ただし、ａは係数）を計算することで、基準温度に対する変動比を求め、温度データを算出する。更に、ステップＳ９１４では、算出結果Ｔを温度計測結果として設定する。

これにより、１回の温度計測が完了する。当該温度計測処理は、温度計測の終了が指示されるまで繰り返し行われる。

このように、本実施形態にかかる電子体温計では、放電時間を繰り返し計測することによる電圧部の電圧低下が、一定の閾値以内に収束するまで、基準抵抗素子を介してのコンデンサへの充電／放電を繰り返す構成とした。これにより、放電に伴う電源部の大幅な電圧低下の影響を低減させることが可能となる。

また、本実施形態にかかる電子体温計では、サーミスタを介してコンデンサに蓄積された電荷を放電する際の放電時間を計測する直前と直後とに、それぞれ、基準抵抗素子を介してコンデンサに電荷を蓄積し、蓄積した電荷を放電する際の放電時間Ｔref_n、Ｔref_n+1を計測する構成とした。更に、直前と直後にそれぞれ計測された放電時間Ｔref_n、Ｔref_n+1の平均値を、温度の計測に用いる構成とした。

このように、放電時間の平均値を用いる構成とすることで、放電時間を繰り返し計測することによる電源部の電圧低下の影響を極力低減させることが可能となる。

つまり、レギュレータを用いない場合であっても、精度の高い温度計測を実現することが可能となる。この結果、長寿命かつ安価で、計測精度の高い電子体温計を提供することが可能となる。また、クロック周波数の切替との協働により、顕著な省電力効果を得ることができる。

Claims (8)

1. サーミスタとコンデンサとが直列に接続された積分回路と、
   クロック信号を生成するクロック手段と、
   前記積分回路において定常状態から過渡状態に移行した際の過渡期間を前記クロック信号をカウントすることにより計測する計測手段と、
   前記計測手段で計測された前記過渡期間に基づいて温度値を算出する算出手段とを備え、
   前記クロック手段は、前記算出手段で算出された温度値に基づいて、前記クロック信号の周波数を切替えることを特徴とする電子体温計。
2. 前記クロック手段は、前記算出手段で算出された温度値が所定温度またはそれ以上である場合の前記クロックの周波数を、前記周辺温度が所定温度よりも低い場合の周波数よりも高くすることを特徴とする請求項１に記載の電子体温計。
3. 前記計測手段は、
   前記積分回路における前記コンデンサの電圧と所定電圧との比較結果を示す比較信号を出力する比較手段と、
   前記積分回路の前記コンデンサにおける放電の開始から前記比較信号の変化を検出するまでの期間において前記クロック信号をカウントすることにより前記過渡期間を計測することを特徴とする請求項１または２に記載の電子体温計。
4. 前記積分回路は、更に前記コンデンサと直列に、且つ、前記サーミスタと並列に接続された基準抵抗体を有し、
   前記計測手段は、前記コンデンサに蓄積された電荷を前記サーミスタを介して放電して得られる放電時間と、前記コンデンサに蓄積された電荷を前記基準抵抗体を介して放電して得られる放電時間との少なくとも２つの放電時間を計測し、
   前記算出手段は、前記計測手段で計測された前記少なくとも２つの放電時間を用いて温度値を算出することを特徴とする請求項３に記載の電子体温計。
5. 前記計測手段は、前記コンデンサに蓄積された電荷を前記サーミスタを介して放電して得られる第１の放電時間の計測と、前記第１の放電時間の計測の直前及び直後において前記コンデンサに蓄積された電荷を前記基準抵抗体を介して放電して得られる第２及び第３の放電時間の計測を行い、
   前記算出手段は、前記第２及び第３の放電時間の平均値と、前記第１の放電時間とを用いて温度値を算出することを特徴とする請求項４に記載の電子体温計。
6. 所定のサンプリングタイミングで前記計測手段を機能させることにより温度値を取得する取得手段を更に備え、
   前記計測手段は、前記所定のサンプリングタイミングの各々において、前記放電時間の計測の開始に先立って、少なくとも１回の前記コンデンサへの充電と放電を行うことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の電子体温計。
7. 前記計測手段は、前記コンデンサからの前記基準抵抗体を介した放電を複数回繰り返し、前回の放電時間と今回の放電時間との差が所定値以下になった場合に当該今回の放電時間を前記第２の放電時間とし、当該今回の放電時間の計測の直後に前記コンデンサから前記サーミスタを介した放電を行って前記第１の放電時間を計測し、更に、前記第１の放電時間の計測の直後に前記コンデンサから前記基準抵抗体を介した放電を行って前記第３の放電時間を計測することを特徴とする請求項５に記載の電子体温計。
8. サーミスタとコンデンサとが直列に接続された積分回路と、
   クロック信号を生成するクロック手段とを備えた電子体温計の制御方法であって、
   前記積分回路において定常状態から過渡状態に移行した際の過渡期間を前記クロック信号をカウントすることにより計測する計測工程と、
   前記計測工程で計測された前記過渡期間に基づいて温度値を算出する算出工程と、
   前記算出工程で算出された温度値に基づいて、前記クロック手段が発生する前記クロック信号の周波数を切替える切替工程とを有することを特徴とする電子体温計の制御方法。

Images