JP2012098038A - Temperature measurement device - Google Patents

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  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy in measuring a temperature at a deep portion.SOLUTION: A temperature measurement device includes a temperature measurement unit 43, an arithmetic logical unit 74, and a control unit 73 for controlling operations of the temperature measurement unit and the arithmetic logical unit. The temperature measurement unit 43 includes: a base material 40 having a first surface which is a surface contacting with an object to be measured, and a second surface which faces the first surface and is a surface on the surroundings side; a first temperature sensor 50; a second temperature sensor 52; a surrounding temperature acquisition unit 53; and a heat flow control unit 61 provided on the second surface which is the surface of the base material 40 on the surroundings side. The heat flow control unit 61 performs heat exchange with the surroundings so as to make a temperature on the second surface of the base material come closer to a temperature of the surroundings, compared with the case where the heat flow control unit is absent. The first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 perform multiple measurements of a first temperature and a second temperature, respectively, under the conditions that a third temperature is different. The arithmetic logical unit 74 calculates a deep portion temperature Tc in a deep portion of the object to be measured, on the basis of an operation expression for the deep portion temperature.

Description

本発明は、温度測定装置等に関する。   The present invention relates to a temperature measurement device and the like.

例えば、基本的なバイタル情報である体温からは健康状態・基礎代謝状態・精神状態などの生体情報が得られる。人体あるいは動物の体温に基づいて、人または動物の健康状態、基礎代謝状態あるいは精神状態を推定する場合には、表層部の温度ではなく、深部の温度(深部温度)の情報が必要である。   For example, biological information such as health status, basal metabolic status, and mental status can be obtained from body temperature, which is basic vital information. When estimating the health state, basal metabolic state, or mental state of a person or animal based on the body temperature of the human body or animal, information on the temperature of the deep part (depth part temperature) is required instead of the temperature of the surface layer part.

また、例えば、炉や配管等の内部における温度を測定する場合に、炉や配管の外側に設けられた温度計測装置によって内部温度(すなわち深部温度)を測定できれば、温度測定装置を、炉や配管等の内部に設置するための工事が不要となり、また、内部の物質によって、温度測定装置が腐食する等の問題も生じない。   Also, for example, when measuring the temperature inside a furnace, piping, etc., if the internal temperature (that is, deep temperature) can be measured by a temperature measuring device provided outside the furnace, piping, the temperature measuring device is connected to the furnace or piping. The construction for installing the inside of the temperature measuring device becomes unnecessary, and the temperature measuring device is not corroded by the internal material.

深部温度を測定する体温計は、例えば、特許文献1に記載されている。特許文献1では、人体上において、距離Lを隔てて並列に2つの温度測定部(第1温度測定部および第2温度測定部)を配置する。第1温度測定部の環境(大気)側には第1の断熱材が設けられており、第2温度測定部の環境(大気)側にも第2の断熱材が設けられており、第2の断熱材の材料を、第1の断熱材の材料とは異なる材料とすることによって、2つの温度測定部の熱抵抗値を異ならせ、これによって、2つの異なる熱流束を生じさせる。第1温度測定部は、第1の体表面温度ならびに第1の中間温度を測定し、第2温度測定部は、第2の体表面温度ならびに第2の中間温度を測定する。そして、これらの4点の温度データを用いて、所定の演算式によって深部温度を測定する。   A thermometer that measures the deep temperature is described in Patent Document 1, for example. In Patent Document 1, two temperature measurement units (a first temperature measurement unit and a second temperature measurement unit) are arranged in parallel with a distance L on the human body. A first heat insulating material is provided on the environment (atmosphere) side of the first temperature measuring unit, and a second heat insulating material is also provided on the environment (atmosphere) side of the second temperature measuring unit. By making the material of the heat insulating material different from the material of the first heat insulating material, the thermal resistance values of the two temperature measuring units are made different, thereby generating two different heat fluxes. The first temperature measurement unit measures the first body surface temperature and the first intermediate temperature, and the second temperature measurement unit measures the second body surface temperature and the second intermediate temperature. Then, using these four points of temperature data, the deep temperature is measured by a predetermined arithmetic expression.

すなわち、第1の熱流束に関して、第1温度測定部を流れる熱流束と、人体の深部から体表面に至るまでの熱流束が等しい点に着目し、これによって、深部温度と、測定された温度および熱抵抗とを関連付ける一つ目の式が得られる。同様に、第2の熱流束に関しても、深部温度と、測定された温度および熱抵抗とを関連付ける二つ目の式が得られる。連立方程式を解くことによって、人体の熱抵抗値が不明であったとしても、精度よく深部温度を求めることができる。   That is, with respect to the first heat flux, attention is paid to the fact that the heat flux flowing through the first temperature measurement unit is equal to the heat flux from the deep part of the human body to the body surface, whereby the deep part temperature and the measured temperature are measured. And the first equation relating thermal resistance is obtained. Similarly, for the second heat flux, a second equation is obtained that relates the depth temperature to the measured temperature and thermal resistance. By solving the simultaneous equations, even if the thermal resistance value of the human body is unknown, the deep temperature can be obtained with high accuracy.

特開2006−308538号公報JP 2006-308538 A

特許文献1に記載される技術では、深部温度の算出に関して、温度測定部と、その周囲の環境(大気)との間における熱収支が考慮されていない。つまり、特許文献1に記載される技術では、熱収支が生じない、理想的な系を形成できることを前提としている。   In the technique described in Patent Document 1, the heat balance between the temperature measurement unit and the surrounding environment (atmosphere) is not considered in calculating the deep temperature. That is, the technique described in Patent Document 1 is based on the premise that an ideal system that does not generate a heat balance can be formed.

しかし、温度測定部の小型化を、さらに促進した場合には、例えば、温度測定部の側面と環境(大気)との間での熱収支が顕在化し、熱収支の差分に対応する測定誤差を無視できなくなる。この点で、わずかながら測定誤差が生じるのは否めない。   However, when further miniaturization of the temperature measurement unit is promoted, for example, the heat balance between the side surface of the temperature measurement unit and the environment (atmosphere) becomes obvious, and the measurement error corresponding to the difference in the heat balance is reduced. It cannot be ignored. In this respect, a slight measurement error cannot be denied.

本発明の少なくとも一つの態様によれば、より高精度な深部温度の測定が可能となる。   According to at least one aspect of the present invention, it is possible to measure the deep temperature more accurately.

(1)本発明の温度測定装置の一態様は、温度測定部と、環境温度取得部と、演算部と、前記温度測定部および前記演算部の動作を制御する制御部と、を含み、前記温度測定部は、被測定体に接触する接触面としての第1面を有する、熱媒体としての基材と、前記基材の第1測定点における温度を第1温度として測定する第1温度センサーと、前記基材の、前記第1測定点とは異なる第2測定点における温度を第2温度として測定する第2温度センサーと、前記基材における前記第1面に対向する面であって、前記環境側の面である第2面上に設けられた熱流制御部と、を有し、前記環境温度取得部は、前記基材の周囲の環境の温度を第3温度として取得し、前記第1測定点および前記第2測定点は、前記基材の外表面上、または前記基材の内部に位置し、前記熱流制御部は、前記基材の前記第2面における温度を、前記熱流制御部が無い場合と比較して、より前記環境の温度である前記第3温度に近づけるように、前記環境との間で熱交換を行い、前記第1温度センサーおよび前記第2温度センサーは、前記第3温度の値が異なるという条件の下で、前記第1温度および前記第2温度を複数回、測定し、前記演算部は、前記複数回の測定によって得られた前記第1温度および前記第2温度、ならびに前記複数回の測定に対応する前記異なる値の前記第3温度に基づいて、前記第1面から離れた、前記被測定体の深部における深部温度を、深部温度の演算式に基づいて求める。   (1) One aspect of the temperature measurement device of the present invention includes a temperature measurement unit, an environmental temperature acquisition unit, a calculation unit, and a control unit that controls operations of the temperature measurement unit and the calculation unit, The temperature measurement unit has a first surface as a contact surface that contacts the object to be measured, and a first temperature sensor that measures the temperature at the first measurement point of the substrate as the first temperature. A second temperature sensor for measuring a temperature at a second measurement point different from the first measurement point of the substrate as a second temperature, and a surface facing the first surface of the substrate, A heat flow control unit provided on a second surface which is a surface on the environment side, the environmental temperature acquisition unit acquires a temperature of the environment around the substrate as a third temperature, The one measurement point and the second measurement point are on the outer surface of the substrate or on the substrate. The heat flow control unit is positioned in a portion so that the temperature on the second surface of the base material is closer to the third temperature, which is the temperature of the environment, than in the case where the heat flow control unit is not provided. The first temperature sensor and the second temperature sensor perform a plurality of the first temperature and the second temperature under the condition that the third temperature value is different. The calculation unit is configured to measure the first temperature and the second temperature obtained by the plurality of measurements, and the third temperature having the different value corresponding to the plurality of measurements. A deep temperature in the deep portion of the measured object, which is away from the first surface, is obtained based on an arithmetic expression for the deep temperature.

従来例では、環境温度が一定であるという条件の下で、2つの温度測定部における断熱材の種類を異ならせて、2つの異なる熱流束を生成していたが、本態様では、環境温度が異なる、少なくとも2つの系において熱流束を生成する。なお、以下の説明で環境という用語を使用するが、環境は、例えば大気等の熱媒体であり、周囲媒体あるいは環境媒体と言い換えることができる。   In the conventional example, under the condition that the environmental temperature is constant, two different heat fluxes are generated by different types of heat insulating materials in the two temperature measurement units. However, in this aspect, the environmental temperature is Generate heat flux in at least two different systems. In addition, although the term environment is used in the following description, the environment is, for example, a heat medium such as the atmosphere, and can be restated as an ambient medium or an environmental medium.

従来例における熱流のモデルでは、2つの温度測定系における環境温度Toutは同じ値(つまり一定)となっている。そして、各系における深部温度Tcと環境温度Tout間に生じる熱流が一定であり、従来例は、このことを前提条件としている。被測定体から環境に向かう、例えば鉛直方向の熱流が一定であるということは、その鉛直方向の熱流の一部が、例えば基材の側面を経由して環境に逃げるといった熱収支が生じないことを前提として成立する。   In the heat flow model in the conventional example, the environmental temperature Tout in the two temperature measurement systems has the same value (that is, constant). The heat flow generated between the deep temperature Tc and the environmental temperature Tout in each system is constant, and the conventional example assumes this. The fact that the vertical heat flow from the measured object to the environment, for example, is constant means that there is no heat balance that a part of the vertical heat flow escapes to the environment, for example, via the side of the substrate. It is established on the assumption.

しかし、温度測定装置の小型化が促進され、基材のサイズが小さくなると、被測定体と環境との間の熱収支(例えば、基材の側面からの熱の逃げ等)が顕在化する。この場合、深部温度Tcと環境温度Tout間に生じる熱流が一定であるという前提が満足されなくなる。   However, when the downsizing of the temperature measuring device is promoted and the size of the base material is reduced, a heat balance (for example, heat escape from the side surface of the base material) between the measurement object and the environment becomes obvious. In this case, the assumption that the heat flow generated between the deep temperature Tc and the environmental temperature Tout is constant is not satisfied.

これに対して、本態様では、複数の熱流の系において、各熱流の一端は、温度変動が許容されている環境であり、例えば、第1の系では、環境温度はTout1(任意の温度)であり、第2の系では環境温度はTout2(Tout1とは異なる任意の温度)である。よって、複数の熱流の系の間で、環境温度(Tout)と深部温度(Tc)との間で生じる熱流が一定でなければならない、という、従来例のような制約が生じない。つまり、各系の熱流束には、熱収支による熱の移動が本来的に含まれており、環境温度Tout(任意の温度)と被測定体の深部温度Tcとの間で、その熱収支の成分も含むような熱流が生じるだけである。   On the other hand, in this aspect, in one of the plurality of heat flow systems, one end of each heat flow is an environment in which temperature fluctuation is allowed. For example, in the first system, the environmental temperature is Tout1 (arbitrary temperature). In the second system, the environmental temperature is Tout2 (any temperature different from Tout1). Therefore, there is no restriction as in the conventional example that the heat flow generated between the environmental temperature (Tout) and the deep temperature (Tc) must be constant among a plurality of heat flow systems. That is, the heat flux of each system inherently includes heat transfer due to the heat balance, and the heat balance between the environmental temperature Tout (arbitrary temperature) and the deep temperature Tc of the measured object. Only a heat flow is generated that also contains the components.

そして、このような熱流の系のモデルでは、基材における任意の2点(第1測定点と第2測定点)の温度は、環境温度(Tout)を変数(パラメーター)として含む式によって表すことができる。   In such a heat flow system model, the temperature at any two points (first measurement point and second measurement point) on the substrate is expressed by an equation including environmental temperature (Tout) as a variable (parameter). Can do.

また、深部温度Tcと環境温度Toutとが等しいときは、熱収支はゼロとなる。よって、例えば、深部温度Tcの演算を行う際に、深部温度Tcと環境温度Toutとが等しいという条件を与えることによって、熱収支による測定誤差をゼロとすることができる。   Further, when the deep temperature Tc and the environmental temperature Tout are equal, the heat balance is zero. Therefore, for example, when calculating the deep temperature Tc, the measurement error due to the heat balance can be made zero by giving the condition that the deep temperature Tc and the environmental temperature Tout are equal.

また、深部温度を演算する演算式として、系が異なる2つの熱流束に基づいて測定された温度情報の差(の比)をとる形式の演算式を使用したとき、各系から得られた温度情報に含まれている、熱収支に対応する成分は相殺されて見えなくなる。つまり、基材と環境との間で熱収支が発生すること、あるいは、被測定体と環境との間で熱収支が発生することは、何ら問題とならない。   In addition, as the calculation formula for calculating the deep temperature, the temperature obtained from each system when using a calculation formula that takes the difference (ratio) of the temperature information measured based on two heat fluxes with different systems The components included in the information corresponding to the heat balance are offset and disappear. That is, it does not cause any problem that a heat balance is generated between the substrate and the environment, or that a heat balance is generated between the measured object and the environment.

このような測定原理によって、被測定体の深部温度を、より高精度に測定することができる。熱収支が測定に与える影響は、一般に、温度測定装置を小型にするほど顕在化するが、本態様では、熱収支による誤差を抑制することができるため、温度測定装置の小型化と、極めて高精度な測定とを両立することができる。   By such a measurement principle, the deep temperature of the measurement object can be measured with higher accuracy. In general, the effect of the heat balance on the measurement becomes more obvious as the temperature measuring device is made smaller. However, in this aspect, since the error due to the heat balance can be suppressed, the temperature measuring device can be made smaller and extremely high. It is possible to achieve both accurate measurement.

また、本態様の温度測定装置では、異なる環境温度の下で、複数回の温度測定(温度情報の取得)を実行し、得られた複数の温度データを用いて演算を実行することによって、深部温度を求めることができる。よって、基本的には、基材は一つ設ければよく、特許文献1に記載される従来例のように、2つの基材(2つの温度測定部)を設ける必要がない。よって、この点でも、温度測定装置の小型化が可能である。また、特許文献1の体温計では、各温度測定部の熱抵抗値を異ならせるために、温度測定部の表層部に、材料が異なる断熱材を設ける必要があったが、本態様では、基本的には、熱を伝達する熱媒体としての基材が一つあればよく、この点で、温度測定装置の構成を簡素化することができる。基材としては、例えば、所定の熱伝導率(あるいは熱抵抗)をもつ材料(例えばシリコンゴム)を使用することができる。   Further, in the temperature measurement device of this aspect, by performing temperature measurement (acquisition of temperature information) a plurality of times under different environmental temperatures, and performing calculations using the obtained plurality of temperature data, The temperature can be determined. Therefore, basically, it is sufficient to provide one base material, and there is no need to provide two base materials (two temperature measuring units) as in the conventional example described in Patent Document 1. Therefore, also in this respect, the temperature measuring device can be downsized. Moreover, in the thermometer of patent document 1, in order to make the thermal resistance value of each temperature measurement part different, it was necessary to provide the heat insulating material from which a material differs in the surface layer part of a temperature measurement part. Needs only one base material as a heat transfer medium for transferring heat, and in this respect, the configuration of the temperature measuring device can be simplified. As the base material, for example, a material having a predetermined thermal conductivity (or thermal resistance) (for example, silicon rubber) can be used.

また、本態様では、熱流制御部は、基材の第2面における温度を、熱流制御部が無い場合と比較して、より環境の温度である第3温度に近づけるように、環境との間で熱交換を行う。基材の第2面の温度が変化すると、第1測定点の温度である第1温度Tb、ならびに第2測定点の温度である第2温度Tpは、共に、その影響を受けて変化する。但し、第2測定点を、例えば環境側の測定点とすると、原則として、第2測定点は、基材の第2面により近い位置にあると考えられ、第2温度Tpは、基材の第2面の温度変化の影響をより多く受け、ゆえに、第2温度Tpの温度の変化量ΔTpは、第1温度Tbの変化量ΔTbよりも大きくなる。よって、第1温度Tbと第2温度Tpとの間の温度差ΔTbpは、(ΔTp−ΔTb)の分、拡大されることになる。つまり、本態様によれば、熱流制御部を設けない場合に比べて、第1測定点の温度である第1温度と、第2測定点の温度である第2温度との温度差が拡大される。これによって、測定温度に本来的に含まれる誤差の影響度が小さくなる等の効果が得られ、よって、測定精度を確保することができる。   Further, in this aspect, the heat flow control unit is connected to the environment so that the temperature on the second surface of the substrate is closer to the third temperature, which is the temperature of the environment, as compared with the case where there is no heat flow control unit. Perform heat exchange at. When the temperature of the second surface of the substrate changes, both the first temperature Tb, which is the temperature of the first measurement point, and the second temperature Tp, which is the temperature of the second measurement point, change under the influence. However, if the second measurement point is, for example, the measurement point on the environment side, in principle, the second measurement point is considered to be closer to the second surface of the substrate, and the second temperature Tp is The temperature change amount ΔTp of the second temperature Tp is larger than the change amount ΔTb of the first temperature Tb. Therefore, the temperature difference ΔTbp between the first temperature Tb and the second temperature Tp is increased by (ΔTp−ΔTb). That is, according to this aspect, the temperature difference between the first temperature, which is the temperature of the first measurement point, and the second temperature, which is the temperature of the second measurement point, is expanded as compared with the case where the heat flow control unit is not provided. The As a result, the effect of reducing the influence of the error inherently included in the measurement temperature is obtained, and thus the measurement accuracy can be ensured.

第1温度と第2温度との差が大きいほど、高精度な深部温度の測定が可能であり、逆に、第1温度と第2温度との差が小さくなるほど、測定精度を保証できなくなる。しかし、温度測定部の小型化が促進されると、基材の厚みが薄くなり、第1温度と第2温度をはっきりと区別することがむずかしくなる、つまり、基材の内部における温度の分解能を確保できなくなる傾向がある。   The greater the difference between the first temperature and the second temperature, the higher the depth temperature can be measured. Conversely, the smaller the difference between the first temperature and the second temperature, the more difficult the measurement accuracy can be guaranteed. However, if the downsizing of the temperature measuring unit is promoted, the thickness of the base material becomes thin, and it becomes difficult to clearly distinguish the first temperature and the second temperature, that is, the temperature resolution inside the base material is reduced. There is a tendency to be unable to secure.

本態様によれば、熱流制御部による環境との熱交換によって、第2温度を環境の温度により近づけて、第1温度と第2温度との差を拡大できることから、基材における温度の分解能を確保することができる。よって、温度測定部をさらに小型化した場合でも、深部温度の測定精度の低下を抑制することができる。   According to this aspect, the second temperature can be brought closer to the temperature of the environment by heat exchange with the environment by the heat flow control unit, and the difference between the first temperature and the second temperature can be expanded. Can be secured. Therefore, even when the temperature measuring unit is further downsized, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy of the deep temperature.

(2)本発明の温度測定装置の他の態様では、前記熱流制御部は、前記基材とは異なる熱伝導率を有する材料により構成される材料層である。   (2) In another aspect of the temperature measuring device of the present invention, the heat flow control unit is a material layer made of a material having a thermal conductivity different from that of the base material.

本態様では、基材の第2面(環境側の面)上に、基材とは異なる熱伝導率を有する材料(好ましくは、熱伝導率が基材より小さい材料)により構成される材料層を設け、この材料層を熱流制御部とする。例えば、基材の材料としてシリコンゴムを使用し、熱流制御部としての材料層として、アルミニュウム等の金属層を使用することができる。基材の第2面上に材料層を設けるだけで熱流制御部を形成することができる。よって、本態様の発明は実現が容易である。   In this aspect, a material layer formed of a material having a thermal conductivity different from that of the base material (preferably a material having a lower thermal conductivity than the base material) on the second surface (environment side surface) of the base material. The material layer is used as a heat flow control unit. For example, silicon rubber can be used as the base material, and a metal layer such as aluminum can be used as the material layer as the heat flow control unit. The heat flow control unit can be formed simply by providing a material layer on the second surface of the substrate. Therefore, the invention of this aspect is easy to realize.

(3)本発明の温度測定装置の他の態様では、前記熱流制御部は、前記材料層の温度を可変に制御する温度制御部を、さらに有する。   (3) In another aspect of the temperature measuring device of the present invention, the heat flow control unit further includes a temperature control unit that variably controls the temperature of the material layer.

本態様では、熱流制御部は、材料層に加えて、温度制御部を含んで構成される。温度制御部としては、例えば、ペルチエ素子等の電子部品、コイル式ヒーター、空冷式あるいは水冷式の放熱器等を使用することができる。   In this aspect, the heat flow control unit includes a temperature control unit in addition to the material layer. As the temperature control unit, for example, electronic components such as Peltier elements, coil heaters, air-cooled or water-cooled radiators, and the like can be used.

上述の(2)の態様では、熱流制御部と環境との間の熱の移動は自然の摂理に従っていた(つまり、自然放熱/自然吸熱であった)が、本態様によれば、基材の第2面の温度を、所望の温度に制御することができることから、第1温度と第2温度との間に、より確実に温度差を設けることができる。   In the above-described aspect (2), the heat transfer between the heat flow control unit and the environment follows a natural providence (that is, natural heat dissipation / natural heat absorption). Since the temperature of the second surface can be controlled to a desired temperature, a temperature difference can be more reliably provided between the first temperature and the second temperature.

(4)本発明の温度測定装置の他の態様では、前記温度制御部は、吸熱面および放熱面を有するペルチエ素子であり、前記吸熱面または前記放熱面が、前記材料層における前記環境側の面に接触している。   (4) In another aspect of the temperature measuring device of the present invention, the temperature control unit is a Peltier element having a heat absorbing surface and a heat radiating surface, and the heat absorbing surface or the heat radiating surface is located on the environment side in the material layer. Touching the surface.

本態様では、温度制御部として、ペルチエ素子を使用する。ペルチエ素子は、ペルチエ効果を利用した電子部品である。ペルチエ効果は、P型半導体とN型半導体とを接合してなる接合面、または異なる2種類の金属の接合面に電流を流すと、熱の移動が生じて、吸熱または放熱が生じる効果である。例えば、半導体のNPN構造に直流電流を流したとき、例えば、N型半導体からP型半導体に電流が流れるときは吸熱現象が生じ、また、P型半導体からN型半導体に電流が流れるときは放熱現象が生じる。電流の向きを逆転させると、吸熱と発熱が反転する。ペルチエ素子の性能は、最大吸熱量と、最大電流と、最大電圧とで表わすことができる。   In this embodiment, a Peltier element is used as the temperature control unit. The Peltier element is an electronic component that utilizes the Peltier effect. The Peltier effect is an effect in which heat is transferred and heat is absorbed or dissipated when current is passed through a joint surface formed by joining a P-type semiconductor and an N-type semiconductor, or a joint surface of two different types of metals. . For example, when a direct current is passed through a semiconductor NPN structure, for example, an endothermic phenomenon occurs when a current flows from an N-type semiconductor to a P-type semiconductor, and heat dissipation occurs when a current flows from the P-type semiconductor to the N-type semiconductor. A phenomenon occurs. When the direction of the current is reversed, the heat absorption and heat generation are reversed. The performance of the Peltier element can be expressed by the maximum heat absorption amount, the maximum current, and the maximum voltage.

ペルチエ素子は小型の電子部品であり、高精度な温度制御が可能であり、かつ、騒音や振動を発生しないという利点を有している。よって、ペルチエ素子を利用して積極的に温度制御を行うことによって、熱流制御部の構成要素である材料層の温度を高精度に管理することができる。   The Peltier element is a small electronic component, and has an advantage that high-precision temperature control is possible and noise and vibration are not generated. Therefore, the temperature of the material layer, which is a component of the heat flow control unit, can be managed with high accuracy by positively controlling the temperature using the Peltier element.

上述の(2)の態様では、熱流制御部と環境との間の熱の移動は自然の摂理に従っていた(つまり、自然放熱/自然吸熱であった)が、本態様によれば、基材の第2面の温度を、所望の温度に制御することができることから、第1温度と第2温度との間に、確実に温度差を設けることができる。   In the above-described aspect (2), the heat transfer between the heat flow control unit and the environment follows a natural providence (that is, natural heat dissipation / natural heat absorption). Since the temperature of the second surface can be controlled to a desired temperature, a temperature difference can be surely provided between the first temperature and the second temperature.

例えば、第1温度Tbと第2温度Tpとの差(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)以上になるように、負帰還制御系によってペルチエ素子の吸熱や放熱を制御することができる。このような温度制御を行えば、第1温度および第2温度が、共に環境温度(第3温度)の影響を受けて変化するという前提を満足させつつ、第1温度と第2温度との差分を所望の値以上に維持することができる。   For example, the heat absorption and heat dissipation of the Peltier element can be controlled by the negative feedback control system so that the difference (Tb−Tp) between the first temperature Tb and the second temperature Tp is a certain value (ΔTQ) or more. If such temperature control is performed, the difference between the first temperature and the second temperature is satisfied while satisfying the premise that the first temperature and the second temperature both change under the influence of the environmental temperature (third temperature). Can be maintained above a desired value.

負帰還制御系は、常時、動作させてもよく、また、必要なときにのみ動作させることもできる。例えば、負帰還制御系を常時、動作させて、(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)になるように制御することもできる。   The negative feedback control system may be operated at all times, or can be operated only when necessary. For example, the negative feedback control system can be operated at all times to control (Tb−Tp) to be a constant value (ΔTQ).

また、(Tb−Tp)が一定値ΔTQ以上であるときは、負帰還制御系を非動作状態とし(自然放置状態)、(Tb−Tp)が一定値ΔTQ未満となると、負帰還制御系を動作させて、(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)になるように制御することもできる。この例では、負帰還制御系を用いて、(Tb−tp)が一定値(ΔTQ)以上になるように制御していることになる。この例では、負帰還制御系を常時、動作させる例と比較して、消費電力を削減することができるという効果が得られる。   Further, when (Tb−Tp) is equal to or larger than a certain value ΔTQ, the negative feedback control system is set in a non-operating state (a state of being left unnatural), and when (Tb−Tp) is less than a certain value ΔTQ, the negative feedback control system is It is also possible to operate so that (Tb−Tp) becomes a constant value (ΔTQ). In this example, the negative feedback control system is used to control (Tb−tp) to be equal to or greater than a certain value (ΔTQ). In this example, it is possible to reduce the power consumption as compared with an example in which the negative feedback control system is always operated.

また、材料層として、例えば金属層が用いられるとき、ペルチエ素子の吸熱面/放熱面を、例えば金属層の表面の一部の領域のみに接触させれば、金属層の熱伝導率は高いことから、金属層の全面の温度をほぼ均一に変化させることができる。   In addition, when a metal layer is used as the material layer, for example, if the heat absorption surface / heat radiation surface of the Peltier element is brought into contact with only a partial region of the surface of the metal layer, for example, the thermal conductivity of the metal layer is high. Thus, the temperature of the entire surface of the metal layer can be changed substantially uniformly.

本態様によれば、第1温度と第2温度との温度差は、熱流制御部が無い場合に比べて、確実に拡大される。したがって、基材における温度の分解能を確保することができる。よって、温度測定部をさらに小型化した場合でも、深部温度の測定精度の低下を、確実に抑制することができる。   According to this aspect, the temperature difference between the first temperature and the second temperature is surely enlarged as compared with the case where there is no heat flow control unit. Therefore, the resolution of the temperature in the substrate can be ensured. Therefore, even when the temperature measurement unit is further reduced in size, it is possible to reliably suppress a decrease in measurement accuracy of the deep temperature.

(5)本発明の温度測定装置の他の態様では、前記第1温度が、前記第2温度ならびに前記第3温度を変数とし、かつ、複数の定数を含む関数により表されるとき、前記演算部は、測定された前記第1温度、前記第2温度および前記第3温度に基づいて前記複数の定数を算出し、算出された前記複数の定数を用いた、前記深部温度の演算式による演算によって、前記被測定体の深部温度を算出する。   (5) In another aspect of the temperature measuring device of the present invention, when the first temperature is expressed by a function including the second temperature and the third temperature as variables and including a plurality of constants, The unit calculates the plurality of constants based on the measured first temperature, the second temperature, and the third temperature, and uses the calculated constants to calculate the deep part temperature using an arithmetic expression To calculate the deep temperature of the measured object.

被測定体の温度が変化すると、基材における被測定体側の第1温度が変化し、基材における環境測の第2温度も変化する。従来は、このような被測定体を起点とした、基材における2点の温度の変化のみに着目していた。本態様では、逆に、環境を起点とした、基材における温度の変化にも着目する。   When the temperature of the measured object changes, the first temperature on the measured object side in the base material changes, and the second temperature in environmental measurement on the base material also changes. Conventionally, attention has been focused only on temperature changes at two points on the substrate starting from such a measured object. In contrast, in this aspect, attention is also paid to a change in temperature in the base material starting from the environment.

つまり、環境(大気等)の温度が変化すれば、基材における環境側の第2温度が変化し、そして、基材における被測定体測の第1温度も変化する。コンピューターシミュレーションによって、この環境を起点とした、基材における2点の温度変化には、所定の規則性があることがわかった。   That is, if the temperature of the environment (atmosphere or the like) changes, the second temperature on the environment side of the base material changes, and the first temperature of the measured object on the base material also changes. It was found by computer simulation that the temperature change at two points on the substrate starting from this environment has a predetermined regularity.

つまり、第1温度は、第2温度ならびに第3温度を変数とし、かつ、複数の定数を含む関数により表すことができる。また、深部温度(Tc)と環境温度(Tout)とが等しいときは、熱収支はゼロとなる点に着目して、上述の関数を変形することによって、深部温度の算出式が得られる。   That is, the first temperature can be represented by a function including the second temperature and the third temperature as variables and including a plurality of constants. Further, when the deep temperature (Tc) and the environmental temperature (Tout) are equal, paying attention to the point that the heat balance becomes zero, the equation for calculating the deep temperature can be obtained by modifying the above function.

但し、算出式に基づいて深部温度を算出するためには、上述の関数に含まれる複数の定数の値を決める必要がある。そこで、演算部は、まず、例えば、複数回の測定の結果として得られた各温度データに基づいて、上述の複数の定数の値を算出する。次に、演算部は、各定数の値を用いて、算出式による演算を実行して、深部温度を算出する。これによって、熱収支による影響が除去された、理想に近い深部温度が求められる。   However, in order to calculate the deep temperature based on the calculation formula, it is necessary to determine the values of a plurality of constants included in the above function. Therefore, the calculation unit first calculates the values of the above-described plurality of constants based on, for example, each temperature data obtained as a result of a plurality of measurements. Next, the calculation unit calculates a deep temperature by executing a calculation according to a calculation formula using the value of each constant. As a result, an ideal deep temperature from which the influence of the heat balance is removed is obtained.

(6)本発明の温度測定装置の他の態様では、前記第1温度は、前記第2温度を変数とし、第1の傾きと第1の切片を有する第1の1次関数によって表され、前記第1の1次関数の前記第1の切片は、前記第3温度を変数とし、第2の傾きと第2の切片を有する第2の1次関数によって表され、前記複数の定数は、前記第1の傾きと、前記第2の傾きと、前記第2の切片に相当し、第1測定で得られた前記第1温度をTb1とし、前記第2温度をTp1とし、前記第3温度をTout1とし、第2測定で得られた前記第1温度をTb2とし、前記第2温度をTp2とし、前記第3温度をTout2とし、第3測定で得られた前記第1温度をTb3とし、前記第2温度をTp3とし、前記第3温度をTout3としたとき、前記演算部は、前記第1測定で得られた前記第1温度Tb1、前記第2温度Tp1および前記第3温度Tout1と、前記第2測定で得られた前記第1温度Tb2、前記第2温度Tp2および前記第3温度Tout2と、前記第3測定で得られた前記第1温度Tb3、前記第2温度Tp3および前記第3温度Tout3と、に基づいて、前記第1の傾きと、前記第2の傾きと、前記第2の切片の値を算出し、算出された前記第1の傾きと、前記第2の傾きと、前記第2の切片の値を用いた、前記深部温度の演算式による演算によって、前記被測定体の深部温度を算出する。   (6) In another aspect of the temperature measuring apparatus of the present invention, the first temperature is represented by a first linear function having the second temperature as a variable and having a first slope and a first intercept, The first intercept of the first linear function is represented by a second linear function having the third temperature as a variable and having a second slope and a second intercept, and the plurality of constants are: The first inclination, the second inclination, and the second intercept, the first temperature obtained by the first measurement is Tb1, the second temperature is Tp1, and the third temperature Is Tout1, the first temperature obtained in the second measurement is Tb2, the second temperature is Tp2, the third temperature is Tout2, and the first temperature obtained in the third measurement is Tb3. When the second temperature is Tp3 and the third temperature is Tout3, the calculation unit The first temperature Tb1, the second temperature Tp1, and the third temperature Tout1 obtained by one measurement, and the first temperature Tb2, the second temperature Tp2, and the third temperature Tout2 obtained by the second measurement. And the first gradient, the second gradient, and the second gradient based on the first temperature Tb3, the second temperature Tp3, and the third temperature Tout3 obtained in the third measurement. The measured object value is calculated by calculating the deep temperature using the calculated first slope, the second slope, and the second intercept value. The deep temperature is calculated.

コンピューターシミュレーションによって、第1温度(基材の被測定体側の温度)は、第2温度(基材の環境側の温度)に対して線形性を有し、よって、第1温度は、第2温度を変数とし、第1の傾きと第1の切片を有する第1の1次関数によって表すことができることがわかった。すなわち、(第1温度)=(第1の傾き)・(第2温度)+(第1の切片)と表すことができる。   According to the computer simulation, the first temperature (temperature on the measured object side of the substrate) has linearity with respect to the second temperature (temperature on the environment side of the substrate), and therefore the first temperature is the second temperature. Is a variable, and can be expressed by a first linear function having a first slope and a first intercept. That is, (first temperature) = (first slope) · (second temperature) + (first intercept).

また、コンピューターシミュレーションによって、第1の1次関数における第1の切片は、第3温度(環境温度)に対して線形性を有し、よって、第1の1次関数の第1の切片は、第3温度を変数とし、第2の傾きと第2の切片を有する第2の1次関数によって表わすことができることがわかった。すなわち、(第1の切片)=(第2の傾き)・(第3温度)+(第2の切片)と表すことができる。   Further, by computer simulation, the first intercept in the first linear function has linearity with respect to the third temperature (environment temperature), and therefore the first intercept of the first linear function is It has been found that the third temperature is a variable and can be represented by a second linear function having a second slope and a second intercept. That is, it can be expressed as (first intercept) = (second slope) · (third temperature) + (second intercept).

この結果、(第1温度)=(第1の傾き)・(第2温度)+(第2の傾き)・(第3温度)+(第2の切片)と表すことができる。この関係式が、上述の(5)の態様において記載されている、「第2温度と第3温度を変数とし、かつ、複数の定数を含む関数」に相当する。したがって、「複数の定数」は、上述の式における、「第1の傾き」と、「第2の傾き」と、「第2の切片」に相当する。つまり、3つの定数の値を求める必要が生じる。   As a result, it can be expressed as (first temperature) = (first slope). (Second temperature) + (second slope). (Third temperature) + (second intercept). This relational expression corresponds to the “function including the second temperature and the third temperature as variables and including a plurality of constants” described in the above-described aspect (5). Therefore, the “plurality of constants” correspond to “first slope”, “second slope”, and “second intercept” in the above formula. That is, it is necessary to obtain three constant values.

そこで、例えば、少なくとも3回の温度測定(温度情報の取得)を実行し、温度測定(温度情報の取得)毎に、一組の第1温度、第2温度ならびに第3温度を得る。得られた温度値を、上述の関数、すなわち、(第1温度)=(第1の傾き)・(第2温度)+(第2の傾き)・(第3温度)+(第2の切片)という関係式に代入すると、3つの方程式、つまり、(第1の傾き)、(第2の傾き)ならびに(第2の切片)という3つの変数を含む3元連立方程式が得られる。この3元連立方程式を解くことによって、「複数の定数の」、すなわち、「第1の傾き」と、「第2の傾き」と、「第2の切片」の値を決定することができる(但し、この方法に限定されるものではない)。   Therefore, for example, at least three temperature measurements (acquisition of temperature information) are executed, and a set of first temperature, second temperature, and third temperature is obtained for each temperature measurement (acquisition of temperature information). The obtained temperature value is expressed by the above-described function, that is, (first temperature) = (first slope) · (second temperature) + (second slope) · (third temperature) + (second intercept) ) To obtain a three-way simultaneous equation including three variables (first slope), (second slope), and (second intercept). By solving this ternary simultaneous equation, the values of “a plurality of constants”, that is, “first slope”, “second slope”, and “second intercept” can be determined ( However, it is not limited to this method).

(7)本発明の温度測定装置の他の態様では、前記演算部は、前記第1の傾きをaとし、前記第2の傾きをcとし、前記第2の切片をdとしたとき、前記a,c,dの値を、
によって算出し、前記演算部は、前記深部温度Tcを、
によって表される、前記深部温度の演算式としての第1算出式によって算出する。
(7) In another aspect of the temperature measuring device of the present invention, the computing unit is configured such that the first slope is a, the second slope is c, and the second intercept is d. The values of a, c, d are
The calculation unit calculates the deep temperature Tc,
It is calculated by the first calculation formula as the calculation formula of the deep temperature expressed by

本態様では、上記(5)の態様で説明した複数の定数としての、「第1の傾き」、「第2の傾き」ならびに「第2の切片」を、複数の定数a,c,dと表現する。   In this aspect, the “first slope”, “second slope”, and “second intercept” as the plurality of constants described in the above aspect (5) are expressed as a plurality of constants a, c, d. Express.

上述した、(第1温度)=(第1の傾き)・(第2温度)+(第2の傾き)・(第3温度)+(第2の切片)という関数は、具体的には、「Tb=a・Tp+c・Tout+d」と表すことができる。Tbは第1温度であり、Tpは第2温度であり、Toutは環境温度(第3温度)であり、a,c,dは定数である。よって、上述した3元連立方程式は、下記の式によって表すことができる。
ゆえに、複数の定数(a,c,d)は、上述の逆行列を含む式によって求めることができる。
The function of (first temperature) = (first slope) · (second temperature) + (second slope) · (third temperature) + (second intercept) described above is specifically, It can be expressed as “Tb = a · Tp + c · Tout + d”. Tb is the first temperature, Tp is the second temperature, Tout is the environmental temperature (third temperature), and a, c, and d are constants. Therefore, the ternary simultaneous equations described above can be expressed by the following equations.
Therefore, a plurality of constants (a, c, d) can be obtained by an expression including the above inverse matrix.

また、求められた、a,c,dの各値を、第1算出式に代入して、演算を実行することによって、熱収支の影響を受けない、ほぼ理想的に補正された深部温度Tcが得られる。   Further, by substituting the obtained values of a, c, and d into the first calculation formula and executing the calculation, the depth temperature Tc is almost ideally corrected and is not affected by the heat balance. Is obtained.

(8)本発明の温度測定装置の他の態様は、第1測定で得られた前記第1温度をTb1とし、前記第2温度をTp1とし、前記第3温度をTout1とし、第2測定で得られた前記第1温度をTb2とし、前記第2温度をTp2とし、前記第3温度をTout2とし、かつ、前記Tout2の値が前記Tout1とは異なる値であるとき、前記演算部は、前記第1測定で得られた前記第1温度Tb1および前記第2温度Tp1と、前記第2測定で得られた前記第1温度Tb2および前記第2温度Tp2と、を用いて、前記深部温度の演算式としての第2算出式による演算を実行して、前記深部温度Tcを算出し、前記第2算出式は、
によって表される。
(8) In another aspect of the temperature measuring device of the present invention, the first temperature obtained in the first measurement is Tb1, the second temperature is Tp1, the third temperature is Tout1, and the second measurement When the obtained first temperature is Tb2, the second temperature is Tp2, the third temperature is Tout2, and the value of Tout2 is different from Tout1, Calculation of the deep temperature using the first temperature Tb1 and the second temperature Tp1 obtained in the first measurement, and the first temperature Tb2 and the second temperature Tp2 obtained in the second measurement. The calculation by the second calculation formula as a formula is performed to calculate the deep temperature Tc, and the second calculation formula is:
Represented by

本態様では、少なくとも2回の温度測定(温度情報の取得)を実行し、各温度測定では、第3温度(環境温度)Toutの値を異ならせる。環境温度(第3温度)を異にして、2回の温度測定を実行したとき、第1測定では、始端を被測定体の深部とし、終端を環境(大気等)とする第1の熱流束の系が構成されることになる。また、第2測定では、始端を被測定体の深部とし、終端を環境(大気等)とする第2の熱流束の系が構成される。第3温度(環境温度)Toutは、各系で異なることから、各系の熱流束は互いに異なる熱流束である。   In this aspect, at least two temperature measurements (acquisition of temperature information) are executed, and the value of the third temperature (environment temperature) Tout is varied in each temperature measurement. When two temperature measurements are performed at different environmental temperatures (third temperatures), the first measurement uses the first heat flux with the start end as the deep part of the measured object and the end as the environment (atmosphere, etc.) This system is constructed. In the second measurement, a second heat flux system is configured in which the start end is the deep part of the measured object and the end is the environment (atmosphere or the like). Since the third temperature (environment temperature) Tout is different in each system, the heat flux of each system is different from each other.

これらの熱流束の系では、終端が環境であることから、従来例にて問題となる熱収支の差分という概念が生じない。つまり、その熱収支も含めて、環境温度Tout(Tout1,Tout2)が一義的に定まるというだけである。   In these heat flux systems, since the termination is the environment, the concept of difference in heat balance, which is a problem in the conventional example, does not occur. That is, the environmental temperature Tout (Tout1, Tout2) is uniquely determined including the heat balance.

また、使用している基材の熱特性(例えば熱伝導率)は、第1の熱流束の系、第2の熱流束の系で同じである(これは、共通の基材を使用しているのだから、当然のことである)。つまり、熱抵抗の分布は、第1の系と第2の系との間で、何ら変化しない。よって、基材に第1測定点と第2測定を設定したとき、(第1測定点と第2測定点の温度の差)/(被測定体の深部温度Tcと第1測定点の温度の差)は、第1の熱流束の系、第2の熱流束の系ともに同じである。よって、下記の式が成立する。
この式を、Tcについて解くと、上述の第2算出式が得られる。従来例における、ΔTcという誤差成分の概念自体が生じないことから、第2算出式によれば、ほぼ理想的な深部温度Tcが得られる。
In addition, the thermal characteristics (for example, thermal conductivity) of the base material used are the same in the first heat flux system and the second heat flux system (this is done using a common base material). Because it is, it is natural). That is, the distribution of thermal resistance does not change at all between the first system and the second system. Therefore, when the first measurement point and the second measurement are set on the substrate, (the difference between the temperature of the first measurement point and the second measurement point) / (the depth temperature Tc of the measured object and the temperature of the first measurement point) The difference is the same for both the first heat flux system and the second heat flux system. Therefore, the following formula is established.
When this equation is solved for Tc, the above-described second calculation equation is obtained. Since the concept of the error component ΔTc in the conventional example does not occur, according to the second calculation formula, an almost ideal deep temperature Tc can be obtained.

すなわち、第2算出式は、系が異なる2つの熱流束に基づいて測定された温度情報の差の比をとる形式の演算式であることから、各温度情報に含まれている、熱収支に対応する成分は相殺されて見えなくなる。つまり、基材と環境との間で熱収支が発生すること、あるいは、被測定体と環境との間で熱収支が発生することは、何ら問題とならない。   That is, since the second calculation formula is an arithmetic formula in the form of taking the ratio of the difference between the temperature information measured based on two heat fluxes with different systems, the second balance formula includes the heat balance included in each temperature information. Corresponding components are offset and disappear. That is, it does not cause any problem that a heat balance is generated between the substrate and the environment, or that a heat balance is generated between the measured object and the environment.

第2算出式は、形式的には従来例における算出式と同じように見えるが、第2算出式は、従来例の算出式とは、根本的に異なる算出式である。つまり、第2算出式は、環境を終端とする2つの熱流束の系から得られたデータに基づいて、基材における熱抵抗の比が同じ(共通)であるという観点から導き出される算出式であり、根本的に異なるものである。   The second calculation formula looks formally the same as the calculation formula in the conventional example, but the second calculation formula is fundamentally different from the calculation formula in the conventional example. That is, the second calculation formula is a calculation formula derived from the viewpoint that the ratio of the thermal resistance in the base material is the same (common) based on data obtained from the system of two heat fluxes that terminate in the environment. Yes, it is fundamentally different.

なお、本態様では、第3温度(環境温度)Toutは、深部温度Tcの算出自体には直接的には関係しない。但し、上述のとおり、第1測定におけるTout1と、第2測定におけるTout2とは異なっている必要があり、Tout1=Tout2であるときは、正確な深部温度の算出ができない。よって、第3温度センサーで測定された第3温度Toutは、算出可能条件(第1測定と第2測定における第3温度が異なるという条件)が満足されているかを確認するために、つまり、演算の可否の判断に使用することができる。   In this aspect, the third temperature (environment temperature) Tout is not directly related to the calculation of the deep temperature Tc itself. However, as described above, Tout1 in the first measurement needs to be different from Tout2 in the second measurement. When Tout1 = Tout2, it is not possible to accurately calculate the deep temperature. Therefore, the third temperature Tout measured by the third temperature sensor is used to check whether a computable condition (a condition that the third temperature in the first measurement and the second measurement is different) is satisfied, that is, calculation. It can be used to determine whether or not

図1(A)〜図1(D)は、第1の実施形態における、深部温度の測定方法を説明するための図FIG. 1A to FIG. 1D are diagrams for explaining a method for measuring a deep temperature in the first embodiment. 図2(A)〜図2(D)は、熱流制御部の具体例を示す図2A to 2D are diagrams showing specific examples of the heat flow control unit. 図3(A)〜図3(C)は、熱流制御部の効果について考察するための、実測された温度データ例を示す図FIG. 3A to FIG. 3C are diagrams showing examples of actually measured temperature data for considering the effect of the heat flow control unit. 図4(A)および図4(B)は、温度測定方法の一例、ならびに、その温度測定方法を実施するための温度測定装置の構成の一例を示す図4A and 4B are diagrams illustrating an example of a temperature measurement method and an example of a configuration of a temperature measurement device for carrying out the temperature measurement method. 図5(A)および図5(B)は、温度測定方法の他の例、ならびに、その温度測定方法を実施するための温度測定装置の構成の他の例を示す図5A and 5B are diagrams showing another example of the temperature measuring method and another example of the configuration of the temperature measuring device for carrying out the temperature measuring method. 図6(A)および図6(B)は、温度測定方法の他の例、ならびに、その温度測定方法を実施するための温度測定装置の構成の他の例を示す図6A and 6B are diagrams showing another example of the temperature measuring method and another example of the configuration of the temperature measuring device for carrying out the temperature measuring method. 図7(A)〜図7(C)は、環境温度が一定であるという条件下における、第1温度と第2温度との間の関係、ならびに、その関係を深部温度の算出式に適用した場合の結果を示す図7 (A) to 7 (C), the relationship between the first temperature and the second temperature under the condition that the environmental temperature is constant, and the relationship applied to the calculation formula for the deep temperature. Figure showing the results of the case 図8(A)〜図8(D)は、環境温度を変化させた場合における、第1温度と第2温度との間の関係を示す図FIG. 8A to FIG. 8D are diagrams showing the relationship between the first temperature and the second temperature when the environmental temperature is changed. 図9(A)〜図9(D)は、第1実施形態における、深部温度の測定方法を示す図FIG. 9A to FIG. 9D are diagrams showing a method for measuring a deep temperature in the first embodiment. 図10(A)〜図10(C)は、温度測定装置の全体構成の例を示す図FIG. 10A to FIG. 10C are diagrams showing examples of the entire configuration of the temperature measuring device. 図11(A)および図11(B)は、無線通信を利用した温度測定装置の使用例を説明するための図FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining an example of using a temperature measurement device using wireless communication. 第1実施形態における、深部温度の測定手順を示す図The figure which shows the measurement procedure of the deep temperature in 1st Embodiment. 深部温度の算出結果の一例を示す図Diagram showing an example of the calculation result of the deep temperature 深部温度の算出結果の他の例を示す図The figure which shows the other example of the calculation result of deep part temperature 深部温度の算出結果の他の例を示す図The figure which shows the other example of the calculation result of deep part temperature 深部温度の算出結果の他の例を示す図The figure which shows the other example of the calculation result of deep part temperature 図17(A)および図17(B)は、基材の内部における温度分布と測定結果との関係の一例を示す図FIGS. 17A and 17B are diagrams showing an example of the relationship between the temperature distribution inside the substrate and the measurement results. 図18(A)および図18(B)は、基材の内部における温度分布と測定結果との関係の他の例を示す図18A and 18B are diagrams showing another example of the relationship between the temperature distribution inside the substrate and the measurement results. 第2の実施形態における、深部温度の測定方法を説明するための図The figure for demonstrating the measuring method of the deep temperature in 2nd Embodiment. 図20(A)および図20(B)は、特許文献1に示される従来例において、熱収支に起因する誤差成分が生じる理由を説明するための図20A and 20B are diagrams for explaining the reason why an error component due to the heat balance is generated in the conventional example shown in Patent Document 1. FIG. 図21(A)および図21(B)は、本発明の第2実施形態において、熱収支に起因する誤差成分が生じない理由を説明するための図FIGS. 21A and 21B are diagrams for explaining the reason why an error component due to the heat balance does not occur in the second embodiment of the present invention. 図22(A)および図22(B)は、第2実施形態における、深部温度の測定手順と、第2実施形態における深部温度の算出結果例を示す図22 (A) and 22 (B) are diagrams showing a procedure for measuring the depth temperature in the second embodiment and an example of a calculation result of the depth temperature in the second embodiment. 図23(A)〜図23(E)は、温度センサーを、基材に設ける方法の一例について説明するための図23A to 23E are diagrams for explaining an example of a method for providing a temperature sensor on a base material. 図24(A)〜図24(C)は、特許文献1(特開2006−308538号公報)の図7に記載される体温計の例を説明するための図24A to 24C are diagrams for explaining an example of the thermometer described in FIG. 7 of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-308538). 熱流束が定常状態であるときの体温計の接触部モデルと、深部温度の算出式を示す図The figure which shows the contact part model of a thermometer when a heat flux is in a steady state, and the calculation formula of deep part temperature 従来例における熱収支による測定誤差について説明するための図Diagram for explaining measurement error due to heat balance in conventional example

本発明の実施形態について説明する前に、特許文献1に記載される、深部温度を求めるための演算式について、簡単に説明する。   Before describing the embodiment of the present invention, an arithmetic expression for obtaining a deep temperature described in Patent Document 1 will be briefly described.

図24(A)〜図24(C)は、特許文献1(特開2006−308538号公報)の図7に記載される体温計の例を説明するための図である。図24(A)では、特許文献1の図7の内容を、そのまま記載している。図24(B)および図24(C)は、特許文献1の図7に記載される例の動作を説明するために、今回、新規に追加した補助的な図である。   24A to 24C are diagrams for explaining an example of the thermometer described in FIG. 7 of Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-308538). In FIG. 24A, the contents of FIG. 7 of Patent Document 1 are described as they are. 24B and 24C are auxiliary diagrams newly added this time to explain the operation of the example described in FIG. 7 of Patent Document 1. FIG.

図24(A)に示されるように、体温計本体3は、人体2上に設けられている。体温計本体3は、第1温度測定部3Aと第2温度測定部3Bを備えている。第1温度測定部3Aは、人体2の体表面2Aに接触する接触面300Aを有している断熱材37と、熱流束調整手段として、断熱材37と外気との間に設けられた第1の断熱材としての断熱材38Aとを備えている。また、温度測定部3Bは、温度測定部3Aの接触位置から距離Lだけ離れた位置における体表面2Aに接触する接触面300Bを有している断熱材37と、熱流束調整手段として、断熱材37と外気との間に第2の断熱材としての断熱材38Bを備えている。すなわち、断熱材37は、第1温度測定部3Aと第2温度測定部3Bとで共通しており、共通の熱抵抗値を有している。   As shown in FIG. 24A, the thermometer main body 3 is provided on the human body 2. The thermometer body 3 includes a first temperature measuring unit 3A and a second temperature measuring unit 3B. The first temperature measuring unit 3A includes a heat insulating material 37 having a contact surface 300A that contacts the body surface 2A of the human body 2 and a first heat temperature adjusting means provided between the heat insulating material 37 and the outside air. And a heat insulating material 38A as a heat insulating material. The temperature measuring unit 3B includes a heat insulating material 37 having a contact surface 300B that contacts the body surface 2A at a position separated from the contact position of the temperature measuring unit 3A by a distance L, and a heat insulating material as a heat flux adjusting unit. The heat insulating material 38B as a 2nd heat insulating material is provided between 37 and external air. That is, the heat insulating material 37 is common to the first temperature measuring unit 3A and the second temperature measuring unit 3B, and has a common thermal resistance value.

第1温度測定部3Aは、体表面2Aの温度を第1の基準温度として測定する第1基準温度測定部としての体表面センサー31Aと、断熱材37と断熱材38Aとの界面301Aの温度を第1の参照温度として測定する第1参照温度測定部としての中間センサー32Aとを備えている。   The first temperature measurement unit 3A determines the temperature of the interface 301A between the body surface sensor 31A as a first reference temperature measurement unit that measures the temperature of the body surface 2A as the first reference temperature, and the heat insulating material 37 and the heat insulating material 38A. And an intermediate sensor 32A as a first reference temperature measurement unit that measures the first reference temperature.

また、温度測定部3Bは、体表面2Aの温度を第2の基準温度として測定する第2基準温度測定部としての体表面センサー31Bと、断熱材37と断熱材38Bとの界面301Bの温度を第2の参照温度として測定する第2の参照温度測定部としての中間センサー32Bとを備えている。断熱材38の材料は、断熱材37の材料とは異なっている。したがって、第1温度測定部3Aと第2温度測定部3Bとの間の熱抵抗値を異なり、各温度測定部には、異なる熱流束が生じることになる。   Further, the temperature measuring unit 3B determines the temperature of the body surface sensor 31B as a second reference temperature measuring unit that measures the temperature of the body surface 2A as the second reference temperature, and the temperature of the interface 301B between the heat insulating material 37 and the heat insulating material 38B. And an intermediate sensor 32B as a second reference temperature measurement unit that measures the second reference temperature. The material of the heat insulating material 38 is different from the material of the heat insulating material 37. Therefore, the thermal resistance values between the first temperature measurement unit 3A and the second temperature measurement unit 3B are different, and different heat fluxes are generated in each temperature measurement unit.

図24(B)では、図24(A)に示される体温計本体の構造を簡略化して示している。図24(C)では、図24(B)に示される第1温度測定部3Aおよび2温度測定部3Bにおける、熱抵抗と熱流束とが記載されている。   FIG. 24 (B) shows a simplified structure of the thermometer main body shown in FIG. 24 (A). In FIG. 24C, the thermal resistance and heat flux in the first temperature measurement unit 3A and the second temperature measurement unit 3B shown in FIG. 24B are described.

図24(C)に示されるように、人体2の表層部の熱抵抗はRsであり、また、各温度測定部3A,3Bと人体2との接触箇所には、接触抵抗Rtが存在する。(Rs+Rt)の値は不明である。また、共通の断熱材37の熱抵抗はRu0(既知)である。また、第1温度測定部3Aの大気側に設けられる断熱材38Aの熱抵抗は(Ru1+RV)である。なお、RVは大気に近い表層部の熱抵抗である。また、第1温度測定部3Bの大気側に設けられる断熱材38Bの熱抵抗は(Ru2+RV)である。   As shown in FIG. 24C, the thermal resistance of the surface layer portion of the human body 2 is Rs, and the contact resistance Rt exists at the contact point between the temperature measuring units 3A and 3B and the human body 2. The value of (Rs + Rt) is unknown. Moreover, the thermal resistance of the common heat insulating material 37 is Ru0 (known). Further, the thermal resistance of the heat insulating material 38A provided on the atmosphere side of the first temperature measuring unit 3A is (Ru1 + RV). RV is the thermal resistance of the surface layer portion close to the atmosphere. Further, the thermal resistance of the heat insulating material 38B provided on the atmosphere side of the first temperature measurement unit 3B is (Ru2 + RV).

また、図24(C)では、体表面センサー31A,31Bによって測定された温度をTb1,Tb3とし、中間センサー32A,32Bによって測定された温度をTb2,Tb4とする。   In FIG. 24C, the temperatures measured by the body surface sensors 31A and 31B are Tb1 and Tb3, and the temperatures measured by the intermediate sensors 32A and 32B are Tb2 and Tb4.

図24(C)の左側に太線の矢印で示されるように、第1温度測定部3Aには、人体2の深部から、断熱材37と断熱材38Aとが接触する界面301Aに向かう熱流束が生じる。この熱流束は、人体2の深部(温度Tcore)から体表面2Aに向かう熱流束Q(s+t)と、体表面2Aから界面301Aに向かう熱流束Qu1と、に分けることができる。また、第2温度測定部3Bにおいても、人体2の深部から、断熱材37と断熱材38Aとが接触する界面301Aに向かう熱流束が生じ、この熱流束は、人体2の深部(温度Tcore)から体表面2Aに向かう熱流束Q(s+t)と、体表面2Aから界面301Aに向かう熱流束Qu2と、に分けることができる。   As shown by the thick arrow on the left side of FIG. 24C, the first temperature measurement unit 3A has a heat flux from the deep part of the human body 2 toward the interface 301A where the heat insulating material 37 and the heat insulating material 38A are in contact. Arise. This heat flux can be divided into a heat flux Q (s + t) from the deep part (temperature Tcore) of the human body 2 toward the body surface 2A and a heat flux Qu1 toward the interface 301A from the body surface 2A. Also in the second temperature measurement unit 3B, a heat flux is generated from the deep part of the human body 2 toward the interface 301A where the heat insulating material 37 and the heat insulating material 38A are in contact, and this heat flux is deep in the human body 2 (temperature Tcore). Can be divided into a heat flux Q (s + t) from the body surface 2A toward the body surface 2A and a heat flux Qu2 from the body surface 2A toward the interface 301A.

熱流束は、2点の温度の差を、2点間の熱抵抗値で除算して求めることができる。よって、熱流束Q(s+t)は、下記の式(A)で示され、熱流束Qu1は、下記の式(B)で示され、熱流束Qu2は、下記の式(C)で示される。
Q(s+t)=(Tcore−Tb1)/(Rs+Rt)・・・(A)
Qu1=(Tb1−Tb2)/Ru0・・・(B)
Qu2=(Tb3−Tb4)/Ru0・・・(C)
ここで、人体2における熱流束と、温度測定部3A,3Bにおける熱流束とは等しい。よって、Q(s+t)=Qu1が成立し、同様に、Q(s+t)=Qu2が成立する。
したがって、式(A)ならびに式(B)から、下記(D)式が得られ、式(A)と式(C)から、下記の式(E)が得られる。
Tcore={(Rs+Rt)/Ru0}・(Tb1―Tb2)+Tb1・・・(D)
Tcore={(Rs+Rt)/Ru0}・(Tb3―Tb4)+Tb3・・・(E)
図25は、熱流束が定常状態であるときの体温計の接触部モデルと、深部温度の算出式を示す図である。この図25の上側に示される図は、特許文献1の図9の内容を、ほぼそのまま記載した図である。図22の上側の図に示されるように、2つの異なる熱流束(Q(s+t)とQu1、Q(s+t)とQu2)は、傾きが異なる直線で示される。各熱流束において、人体2における熱流束と、温度測定部3A,3Bにおける熱流束とは等しいという条件より、上述のとおり、深部温度Tcoreの算出式である(D)式と(E)式とが得られる。
The heat flux can be obtained by dividing the temperature difference between two points by the thermal resistance value between the two points. Therefore, the heat flux Q (s + t) is represented by the following formula (A), the heat flux Qu1 is represented by the following formula (B), and the heat flux Qu2 is represented by the following formula (C).
Q (s + t) = (Tcore−Tb1) / (Rs + Rt) (A)
Qu1 = (Tb1-Tb2) / Ru0 (B)
Qu2 = (Tb3-Tb4) / Ru0 (C)
Here, the heat flux in the human body 2 is equal to the heat flux in the temperature measuring units 3A and 3B. Therefore, Q (s + t) = Qu1 is established, and similarly, Q (s + t) = Qu2 is established.
Therefore, the following formula (D) is obtained from the formula (A) and the formula (B), and the following formula (E) is obtained from the formula (A) and the formula (C).
Tcore = {(Rs + Rt) / Ru0}. (Tb1-Tb2) + Tb1 (D)
Tcore = {(Rs + Rt) / Ru0}. (Tb3-Tb4) + Tb3 (E)
FIG. 25 is a diagram illustrating a contact part model of the thermometer when the heat flux is in a steady state and a calculation formula for the deep temperature. The figure shown on the upper side of FIG. 25 is a diagram in which the contents of FIG. As shown in the upper diagram of FIG. 22, two different heat fluxes (Q (s + t) and Qu1, Q (s + t) and Qu2) are indicated by straight lines having different inclinations. In each heat flux, as described above, the equations (D) and (E), which are the calculation formulas for the deep temperature Tcore, under the condition that the heat flux in the human body 2 is equal to the heat flux in the temperature measuring units 3A and 3B. Is obtained.

式(D)と式(E)に基づいて、{(Rs+Rt)/Ru0}の項を除去することができる。この結果、深部温度Tcoreの算出式である、下記の式(F)が得られる。
この式(F)によれば、人体2における熱抵抗値に関係なく、人体2の深部温度Tcoreを精度よく求めることができる。
Based on the equations (D) and (E), the term {(Rs + Rt) / Ru0} can be removed. As a result, the following formula (F), which is a calculation formula for the deep temperature Tcore, is obtained.
According to this formula (F), the deep temperature Tcore of the human body 2 can be accurately obtained regardless of the thermal resistance value in the human body 2.

図26は、図24に示した従来例において、熱収支による測定誤差が生じる様子を示している。なお、図26では、説明の便宜上、各体表面センサー31A〜32Bの測定温度を、T1〜T4と表記している。   FIG. 26 shows how measurement errors occur due to the heat balance in the conventional example shown in FIG. In FIG. 26, for convenience of explanation, the measured temperatures of the body surface sensors 31A to 32B are denoted as T1 to T4.

図26において、人体2と環境(ここでは大気)7との間、あるいは、温度測定部3A,3Bと環境7との間に生じる熱収支(熱の授受)が、太線の破線の矢印で示されている。上述のとおり、人体2の深部から温度測定部3A,3Bに向かう熱流束が生じるが、実際の温度測定に際して、熱流束の一部は、例えば、温度測定部3A,3Bから環境(大気)7に逃げ、また、例えば、環境(大気)7から温度測定部3A,3Bに熱が流入する。先に説明した、特許文献1に記載される技術では、熱収支が生じない、理想的な熱流束を前提としているため、この点で、わずかながら測定誤差が生じるのは否めない。   In FIG. 26, the heat balance (transfer of heat) generated between the human body 2 and the environment (here, the atmosphere) 7 or between the temperature measuring units 3A and 3B and the environment 7 is indicated by a thick dashed arrow. Has been. As described above, a heat flux from the deep part of the human body 2 toward the temperature measuring units 3A and 3B is generated. In actual temperature measurement, a part of the heat flux is, for example, from the temperature measuring units 3A and 3B to the environment (atmosphere) 7. For example, heat flows from the environment (atmosphere) 7 into the temperature measuring units 3A and 3B. Since the technique described in Patent Document 1 described above is based on an ideal heat flux that does not generate a heat balance, a slight measurement error cannot be denied in this respect.

図26の下側に示される式(F)では、従来例における深部温度Tcoreを、真の深部温度Tcと、熱収支による誤差成分ΔTcとに分けて記載してある。つまり、特許文献1に記載される測定方法では、測定された深部温度Tcoreには、熱収支に伴う測定誤差が、わずかながら存在することになる。この熱収支に伴う誤差成分を、例えば、補正演算等によって除去することができれば、深部温度の測定精度を、さらに向上させることができる。   In the formula (F) shown on the lower side of FIG. 26, the depth temperature Tcore in the conventional example is divided into a true depth temperature Tc and an error component ΔTc due to heat balance. In other words, in the measurement method described in Patent Document 1, there is a slight measurement error associated with the heat balance in the measured deep temperature Tcore. If the error component accompanying this heat balance can be removed by, for example, correction calculation or the like, the measurement accuracy of the deep temperature can be further improved.

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
図1(A)〜図1(D)は、第1の実施形態における、深部温度の測定方法を説明するための図である。図1では、本実施形態における温度測定装置の要部(温度測定部)のみが記載されている。なお、温度測定装置の全体の構成例については、図10を用いて後述する。
(First embodiment)
FIG. 1A to FIG. 1D are diagrams for explaining a method for measuring a deep temperature in the first embodiment. In FIG. 1, only the principal part (temperature measurement part) of the temperature measurement apparatus in this embodiment is described. An example of the overall configuration of the temperature measuring device will be described later with reference to FIG.

まず、図1(A)を参照する。本実施形態における温度測定装置は、基材40と、基材40の第1測定点p1における温度を、第1温度Tbとして測定する第1温度センサー50と、基材40の、第1測定点p1とは異なる第2測定点p2における温度を第2温度Tpとして測定する第2温度センサー52と、基材40の周囲の環境(ここでは大気)7の温度を第3温度として取得する環境温度取得部53と、熱流制御部61と、有する。   First, reference is made to FIG. The temperature measuring device in the present embodiment includes a base material 40, a first temperature sensor 50 that measures the temperature at the first measurement point p1 of the base material 40 as a first temperature Tb, and a first measurement point of the base material 40. The second temperature sensor 52 that measures the temperature at the second measurement point p2 different from p1 as the second temperature Tp, and the ambient temperature that acquires the temperature of the environment (here, air) 7 around the substrate 40 as the third temperature. The acquisition unit 53 and the heat flow control unit 61 are included.

基材40は、被測定体6に接触する接触面である第1面SR1と、第1面SR1に対向する面であって、環境側の面(つまり、基材40の上面)である第2面SR2と、を有する。基材40の第1面SR1は、被測定体6の表層部5の表面に接触した状態となっている。また、熱流制御部61は、基材40の第2面SR2上に設けられている。   The base material 40 is a first surface SR1 that is a contact surface that contacts the object to be measured 6 and a surface that faces the first surface SR1 and is an environment-side surface (that is, the top surface of the base material 40). Two-sided SR2. The first surface SR1 of the substrate 40 is in contact with the surface of the surface layer portion 5 of the measurement object 6. Further, the heat flow control unit 61 is provided on the second surface SR <b> 2 of the base material 40.

基材40の第2面SR2は、例えば、第1面SR1に対して平行な面である。また、基材40は、熱を伝達する熱媒体である。基材40としては、例えば、所定の熱伝導率(あるいは熱抵抗)をもつ材料(例えばシリコンゴム)を使用することができる。基材40の材料としては、例えば、シリコンゴムを使用することができる。被測定体6は、人体であってもよく、また、炉や配管等の無機的な構造物であってもよい。   The second surface SR2 of the base material 40 is, for example, a surface parallel to the first surface SR1. The substrate 40 is a heat medium that transfers heat. As the base material 40, for example, a material having a predetermined thermal conductivity (or thermal resistance) (for example, silicon rubber) can be used. As a material of the base material 40, for example, silicon rubber can be used. The body 6 to be measured may be a human body or may be an inorganic structure such as a furnace or piping.

また、第1温度センサー50、第2温度センサー52ならびに第3温度センサー54としては、例えば、温度値を抵抗値に変換するタイプの温度センサーを使用することができ、また、温度値を電圧値に変換するタイプの温度センサー等を使用することができる。なお、温度値を抵抗値に変換するタイプの温度センサーとしては、チップサーミスターや、サーミスターパターンがプリントされたフレキシブル基板、白金測温抵抗体等を採用することができる。また、温度値を電圧値に変換するタイプの温度センサーとしては、熱電対素子や、PN接合素子、ダイオード等を採用することができる。   As the first temperature sensor 50, the second temperature sensor 52, and the third temperature sensor 54, for example, a temperature sensor of a type that converts a temperature value into a resistance value can be used, and the temperature value is converted into a voltage value. It is possible to use a temperature sensor or the like that converts to a temperature sensor. Note that a chip thermistor, a flexible substrate on which a thermistor pattern is printed, a platinum resistance thermometer, or the like can be employed as a type of temperature sensor that converts a temperature value into a resistance value. A thermocouple element, a PN junction element, a diode, or the like can be employed as a type of temperature sensor that converts a temperature value into a voltage value.

被測定体6の深部4の深部温度はTcであり、この深部温度Tcが測定対象となる温度である。図1(A)の例では、破線の矢印で示されるように、被測定体6の深部4から環境7に向かう熱流(熱流束)Qaが生じている。   The deep part temperature of the deep part 4 of the measurement object 6 is Tc, and this deep part temperature Tc is the temperature to be measured. In the example of FIG. 1A, a heat flow (heat flux) Qa from the deep part 4 of the measurement object 6 toward the environment 7 is generated, as indicated by a dashed arrow.

環境7は、例えば、大気等の熱媒体であり、周囲媒体あるいは環境媒体と言い換えることができる。基材40の周囲の媒体に、大気の構成成分ではないガス成分が含まれるような場合であっても、その媒体は環境(周囲媒体、環境媒体)7ということができる。また、その媒体は、気体に限定されるものではない。   The environment 7 is, for example, a heat medium such as the atmosphere, and can be restated as an ambient medium or an environmental medium. Even in the case where a gas component that is not a constituent component of the atmosphere is included in the medium around the base material 40, the medium can be referred to as the environment (ambient medium, environmental medium) 7. The medium is not limited to gas.

また、第1測定点p1および第2測定点p2は、基材40の外表面上、または基材40の内部に設けることができる。   The first measurement point p1 and the second measurement point p2 can be provided on the outer surface of the base material 40 or inside the base material 40.

また、熱流制御部61は、基材40の第2面SR2における温度を、熱流制御部61が無い場合と比較して、より環境7の温度である第3温度Toutに近づけるように、環境7との間で熱交換を行う。   In addition, the heat flow control unit 61 causes the temperature of the second surface SR2 of the base material 40 to be closer to the third temperature Tout that is the temperature of the environment 7 as compared with the case where the heat flow control unit 61 is not provided. Exchange heat with

また、第1温度センサー50および第2温度センサー52は、第3温度Toutの値が異なるという条件の下で、第1温度Tpおよび第2温度Tbを複数回(ここでは3回とする)、測定する。   Further, the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 set the first temperature Tp and the second temperature Tb a plurality of times (here, three times) under the condition that the value of the third temperature Tout is different. taking measurement.

第1測定点p1の温度Tp(すなわち第1温度)ならびに第2測定点p2の温度Tb(すなわち第2温度)は、共に、熱源としての深部温度Tcの影響を受けて変動し、かつ、熱流の終端である環境7の温度Tout(すなわち第3温度)の影響を受けて変動する。   The temperature Tp (that is, the first temperature) at the first measurement point p1 and the temperature Tb (that is, the second temperature) at the second measurement point p2 both vary under the influence of the deep temperature Tc as the heat source, and the heat flow Fluctuates under the influence of the temperature Tout (that is, the third temperature) of the environment 7 that is the end of the.

例えば、第1温度Tp=TPAとしたとき、第2温度Tb=aTPA+bと表すことができる。aは一次関数の傾き(第1の傾き)であり、bは、切片(第1の切片)である。また、第1の切片bは、環境温度(第3温度)Toutによって線形に変化する。すなわち、b=cTout+dと表すことができる。cは一次関数の傾き(第2の傾き)であり、dは、切片(第2の切片)である。 For example, when the first temperature Tp = T PA, can be expressed as the second temperature Tb = aT PA + b. a is the slope of the linear function (first slope), and b is the intercept (first intercept). In addition, the first intercept b changes linearly with the environmental temperature (third temperature) Tout. That is, it can be expressed as b = cTout + d. c is the slope of the linear function (second slope), and d is the intercept (second intercept).

温度測定部に含まれる演算部(図1では不図示,図4〜図6における参照符号74)は、本実施形態においては、3回の測定によって得られた第1温度(Tb1〜Tb3)および第2温度(Tp1〜Tp3)、ならびに3回の測定に対応する異なる値の第3温度(Tout1〜Tout3)に基づいて、第1面SR1から離れた、被測定体6の深部4における深部温度Tcを、深部温度の演算式である第1算出式(式(1))による演算によって求める。つまり、Tc=d/(1−a−c)となる。   In the present embodiment, the calculation unit included in the temperature measurement unit (not shown in FIG. 1, reference numeral 74 in FIGS. 4 to 6) includes a first temperature (Tb1 to Tb3) obtained by three measurements, and Based on the second temperature (Tp1 to Tp3) and the third temperature (Tout1 to Tout3) having different values corresponding to the three measurements, the depth temperature in the depth 4 of the measured object 6 away from the first surface SR1. Tc is obtained by calculation using a first calculation formula (formula (1)) that is a calculation formula for the deep temperature. That is, Tc = d / (1-ac).

第1算出式(式(1))は、深部温度(Tc)と環境温度(Tout)とが等しいときは、熱収支はゼロとなるという点に着目して導出される(詳しい導出過程については後述する)。3回の測定によって得られた温度データから、定数a,c,dを決定し、式(1)に代入することによって、深部温度Tcが求まる。これが本実施形態における深部温度Tcの算出方法である。   The first calculation formula (formula (1)) is derived by paying attention to the fact that the heat balance is zero when the deep temperature (Tc) and the environmental temperature (Tout) are equal (for the detailed derivation process) Will be described later). Determining constants a, c, and d from the temperature data obtained by three measurements and substituting them into equation (1), the deep temperature Tc is obtained. This is the method for calculating the deep temperature Tc in this embodiment.

従来例では、環境温度が一定であるという条件の下で、2つの温度測定部における断熱材の種類を異ならせて、2つの異なる熱流束を生成していたが、本態様では、環境温度が異なる、少なくとも2つの系において熱流束を生成する。なお、以下の説明で環境という用語を使用するが、環境は、例えば大気等の熱媒体であり、周囲媒体あるいは環境媒体と言い換えることができる。   In the conventional example, under the condition that the environmental temperature is constant, two different heat fluxes are generated by different types of heat insulating materials in the two temperature measurement units. However, in this aspect, the environmental temperature is Generate heat flux in at least two different systems. In addition, although the term environment is used in the following description, the environment is, for example, a heat medium such as the atmosphere, and can be restated as an ambient medium or an environmental medium.

従来例における熱流のモデルでは、2つの温度測定系における環境温度Toutは同じ値(つまり一定)となっている。そして、各系における深部温度Tcと環境温度Tout間に生じる熱流が一定であり、従来例は、このことを前提条件としている。被測定体から環境に向かう、例えば鉛直方向の熱流が一定であるということは、その鉛直方向の熱流の一部が、例えば基材の側面を経由して環境に逃げるといった熱収支が生じないことを前提として成立する。   In the heat flow model in the conventional example, the environmental temperature Tout in the two temperature measurement systems has the same value (that is, constant). The heat flow generated between the deep temperature Tc and the environmental temperature Tout in each system is constant, and the conventional example assumes this. The fact that the vertical heat flow from the measured object to the environment, for example, is constant means that there is no heat balance that a part of the vertical heat flow escapes to the environment, for example, via the side of the substrate. It is established on the assumption.

しかし、温度測定装置の小型化が促進され、基材のサイズが小さくなると、被測定体と環境との間の熱収支(例えば、基材の側面からの熱の逃げ等)が顕在化する。この場合、深部温度Tcと環境温度Tout間に生じる熱流が一定であるという前提が満足されなくなる。   However, when the downsizing of the temperature measuring device is promoted and the size of the base material is reduced, a heat balance (for example, heat escape from the side surface of the base material) between the measurement object and the environment becomes obvious. In this case, the assumption that the heat flow generated between the deep temperature Tc and the environmental temperature Tout is constant is not satisfied.

これに対して、本実施形態では、複数の熱流の系において、各熱流の一端は、温度変動が許容されている環境であり、例えば、第1の系では、環境温度はTout1(任意の温度)であり、第2の系では環境温度はTout2(Tout1とは異なる任意の温度)である。よって、複数の熱流の系の間で、環境温度(Tout)と深部温度(Tc)との間で生じる熱流が一定でなければならない、という、従来例のような制約が生じない。つまり、各系の熱流束には、熱収支による熱の移動が本来的に含まれており、環境温度Tout(任意の温度)と被測定体の深部温度Tcとの間で、その熱収支の成分も含むような熱流が生じるだけである。   In contrast, in the present embodiment, one end of each heat flow in a plurality of heat flow systems is an environment in which temperature fluctuation is allowed. For example, in the first system, the environmental temperature is Tout1 (arbitrary temperature). In the second system, the environmental temperature is Tout2 (any temperature different from Tout1). Therefore, there is no restriction as in the conventional example that the heat flow generated between the environmental temperature (Tout) and the deep temperature (Tc) must be constant among a plurality of heat flow systems. That is, the heat flux of each system inherently includes heat transfer due to the heat balance, and the heat balance between the environmental temperature Tout (arbitrary temperature) and the deep temperature Tc of the measured object. Only a heat flow is generated that also contains the components.

そして、このような熱流の系では、基材における任意の2点(第1測定点と第2測定点)の温度は、環境温度(Tout)を変数(パラメーター)として含む式によって表すことができる。   In such a heat flow system, the temperature at any two points (first measurement point and second measurement point) on the substrate can be expressed by an equation including the environmental temperature (Tout) as a variable (parameter). .

また、深部温度Tcと環境温度Toutとが等しいときは、熱収支はゼロとなる。よって、例えば、深部温度Tcの演算を行う際に、深部温度Tcと環境温度Toutとが等しいという条件を与えることによって、熱収支による測定誤差をゼロとすることができ、上述した第1算出式(式(1))が得られる。   Further, when the deep temperature Tc and the environmental temperature Tout are equal, the heat balance is zero. Therefore, for example, when the deep part temperature Tc is calculated, by giving the condition that the deep part temperature Tc and the environmental temperature Tout are equal, the measurement error due to the heat balance can be made zero, and the above-described first calculation formula (Formula (1)) is obtained.

また、第1測定点p1(第1温度センサー50が設けられる位置)、ならびに、第2測定点p2(第2温度センサー52が設けられる位置)に関しては、種々のバリエーションが考えられる。ここで、図1(B)を参照する。   Various variations can be considered for the first measurement point p1 (position where the first temperature sensor 50 is provided) and the second measurement point p2 (position where the second temperature sensor 52 is provided). Here, reference is made to FIG.

第1測定点p1および第2測定点p2は、基材40の表面上や側面上、すなわち基材40の外表面上に設定することができ、また、基材40の内部に設定することもできる。また、いずれか一方を、基材40の表面上や側面上に設定し、いずれか他方を、基材40の内部に設定することもできる。なお、第1測定点p1と第2測定点p2を種々、変化させて、深部温度を測定した結果については、図13〜図18を用いて後述する。   The first measurement point p1 and the second measurement point p2 can be set on the surface or side surface of the substrate 40, that is, on the outer surface of the substrate 40, or can be set inside the substrate 40. it can. Also, either one can be set on the surface or side surface of the base material 40, and the other can be set inside the base material 40. In addition, the result of having measured the deep part temperature by changing the 1st measurement point p1 and the 2nd measurement point p2 variously is later mentioned using FIGS.

本実施形態では、第1測定点p1は、被測定体6側の測定点とし、第2測定点p2は、環境(大気)7側の測定点とする。   In the present embodiment, the first measurement point p1 is a measurement point on the measured object 6 side, and the second measurement point p2 is a measurement point on the environment (atmosphere) 7 side.

図1(B)に示すように、基材40の接触面SR1に垂直な垂線の方向における、第1面(接触面)SR1からの距離を考え、第1測定点p1の距離をLAとし、第2測定点p2の距離をLBとする。基材40の高さ(第1面SR1から第2面SR2までの距離)をLCとする。   As shown in FIG. 1B, considering the distance from the first surface (contact surface) SR1 in the direction perpendicular to the contact surface SR1 of the substrate 40, the distance of the first measurement point p1 is LA, The distance of the second measurement point p2 is LB. The height of the base material 40 (the distance from the first surface SR1 to the second surface SR2) is LC.

距離LAおよび距離LBについては、0≦LA,LB≦LCが成立し、かつ、LA≦LBが成立する。つまり、第1測定点p1および第2測定点p2の、基材40の第1面SR1からの距離LA,LBは、0以上であり、基材40の高さ(頂部における高さ)はLC以内である。また、第1測定点p1の、基材40の第1面SR1からの距離LAと、第2測定点p2の、基材40の第1面からの距離LBとを比較した場合、LA<LBであってもよく、また、LA=LBであってもよい。   For the distance LA and the distance LB, 0 ≦ LA and LB ≦ LC are satisfied, and LA ≦ LB is satisfied. That is, the distances LA and LB of the first measurement point p1 and the second measurement point p2 from the first surface SR1 of the base material 40 are 0 or more, and the height of the base material 40 (the height at the top) is LC. Is within. Further, when the distance LA of the first measurement point p1 from the first surface SR1 of the substrate 40 and the distance LB of the second measurement point p2 from the first surface of the substrate 40 are compared, LA <LB Or LA = LB.

また、LA<LBのときは、第1測定点p1の方が、第2測定点p2よりも被測定体6の近くに位置している。LA=LBのときは、第1測定点p1と第2測定点p2とは、横一線の位置にあり、距離に関しては優劣がない。但し、第1測定点p1と第2測定点p2とは、空間において同じ位置ではなく、必ず異なる位置にある。なお、LA=LBの場合でも、深部温度Tcを正確に測定可能である点に関しては、図16を用いて後述する。   When LA <LB, the first measurement point p1 is located closer to the measured object 6 than the second measurement point p2. When LA = LB, the first measurement point p1 and the second measurement point p2 are in a horizontal line, and there is no superiority or inferiority in distance. However, the first measurement point p1 and the second measurement point p2 are not necessarily at the same position in the space, but are always at different positions. Note that the fact that the deep temperature Tc can be accurately measured even when LA = LB will be described later with reference to FIG.

次に、図1(C)を参照する。図1(C)の例では、点x1と点x2は、横一線の位置にある。しかし、点x1から、基材40の側面までの最小距離はL1であり、一方、点x2から、基材40の側面までの最小距離はL2であり、L1<L2である。点x1の方が、環境(大気)との熱交換が容易である。よって、例えば、点x1を、環境側の測定点である第2測定点p2とし、点x2を、被測定体側の測定点である第1測定点p1とすることができる。   Next, reference is made to FIG. In the example of FIG. 1C, the point x1 and the point x2 are in a horizontal line position. However, the minimum distance from the point x1 to the side surface of the base material 40 is L1, while the minimum distance from the point x2 to the side surface of the base material 40 is L2, and L1 <L2. The point x1 is easier to exchange heat with the environment (atmosphere). Therefore, for example, the point x1 can be the second measurement point p2 that is the measurement point on the environment side, and the point x2 can be the first measurement point p1 that is the measurement point on the measured object side.

次に、図1(D)を参照して、熱流制御部61を設けることによって得られる効果について説明する。図1(D)の左側の図は、熱流制御部61が無い構造を示し、右側の図は、基材40上に熱流制御部61が設けられている構造を示している。また、図1(D)の中央に、各部の温度の高低関係が破線で囲んで示されている。なお、図1(D)の例では、深部温度Tcならびに環境温度(第3温度)Toutが一定であるとする。   Next, the effect obtained by providing the heat flow control unit 61 will be described with reference to FIG. The left diagram in FIG. 1D shows a structure without the heat flow control unit 61, and the right diagram shows a structure in which the heat flow control unit 61 is provided on the substrate 40. In addition, in the center of FIG. 1D, the temperature level of each part is surrounded by a broken line. In the example of FIG. 1D, it is assumed that the deep temperature Tc and the environmental temperature (third temperature) Tout are constant.

熱流制御部61は、基材40の第2面SR2における温度を、熱流制御部61が無い場合と比較して、より環境7の温度である第3温度(Tout)に近づけるように、環境7との間で熱交換を行う。   The heat flow control unit 61 makes the temperature of the second surface SR2 of the base material 40 closer to the third temperature (Tout) that is the temperature of the environment 7 as compared with the case where the heat flow control unit 61 is not provided. Exchange heat with

基材40の第2面SR2の温度が変化すると、第1測定点p1の温度である第1温度Tb、ならびに第2測定点p2の温度である第2温度Tpは、共に、その影響を受けて変化する。但し、第2測定点p2を環境7側の測定点としたとき、第2測定点p2は、原則的に、基材40の第2面SR2により近い位置にあると考えられる。よって、第2温度Tpは、基材40の第2面SR2の温度変化の影響をより多く受け、ゆえに、第2温度Tpの温度の変化量ΔTpは、第1温度Tbの変化ΔTbよりも大きくなる。よって、第1温度Tbと第2温度Tpとの間の温度差ΔTbpは、(ΔTp−ΔTb)の分、拡大されることになる。このような作用によって、第1測定点p1の温度である第1温度Tbと、第2測定点p2の温度である第2温度Tbとの温度差が、熱流制御部61がない場合よりも拡大される。   When the temperature of the second surface SR2 of the base material 40 changes, both the first temperature Tb that is the temperature of the first measurement point p1 and the second temperature Tp that is the temperature of the second measurement point p2 are affected. Change. However, when the second measurement point p2 is the measurement point on the environment 7 side, the second measurement point p2 is considered to be in a position closer to the second surface SR2 of the base material 40 in principle. Therefore, the second temperature Tp is more affected by the temperature change of the second surface SR2 of the base material 40. Therefore, the temperature change amount ΔTp of the second temperature Tp is larger than the change ΔTb of the first temperature Tb. Become. Therefore, the temperature difference ΔTbp between the first temperature Tb and the second temperature Tp is increased by (ΔTp−ΔTb). By such an action, the temperature difference between the first temperature Tb, which is the temperature of the first measurement point p1, and the second temperature Tb, which is the temperature of the second measurement point p2, is larger than when the heat flow control unit 61 is not provided. Is done.

図1(D)の左側の図において、第1測定点p1の温度である第1温度をTb1とし、第2測定点Tp1の温度である第2温度をTp1とする。(Tb1−Tp1)をTxとする。また、図1(D)の右側の図において、第1測定点p1の温度である第1温度をTb2とし、第2測定点Tp1の温度である第2温度をTp2とする。(Tb2−Tp2)をTyとする。このとき、Tx>Tyとなる。   In the left diagram of FIG. 1D, the first temperature that is the temperature of the first measurement point p1 is Tb1, and the second temperature that is the temperature of the second measurement point Tp1 is Tp1. Let (Tb1-Tp1) be Tx. 1D, the first temperature that is the temperature of the first measurement point p1 is Tb2, and the second temperature that is the temperature of the second measurement point Tp1 is Tp2. Let (Tb2-Tp2) be Ty. At this time, Tx> Ty.

第1温度Tbと第2温度Tpとの差が大きいほど、測定温度に本来、含まれる誤差の影響が小さくなり、よって、より高精度な深部温度Tcの測定が可能となる。逆に、第1温度Tbと第2温度Tpとの差が小さくなるほど、測定精度を保証できなくなる。   The larger the difference between the first temperature Tb and the second temperature Tp, the smaller the influence of the error that is inherently included in the measured temperature, and thus the deeper temperature Tc can be measured with higher accuracy. Conversely, as the difference between the first temperature Tb and the second temperature Tp decreases, the measurement accuracy cannot be guaranteed.

しかし、温度測定部の小型化が促進されると、基材40の厚みが薄くなり、第1温度Tbと第2温度Tpをはっきりと区別することがむずかしくなる、つまり、基材40の内部における温度の分解能を確保できなくなる傾向がある。   However, when the downsizing of the temperature measuring unit is promoted, the thickness of the base material 40 becomes thin, and it becomes difficult to clearly distinguish the first temperature Tb and the second temperature Tp. There is a tendency that the temperature resolution cannot be secured.

本実施形態によれば、熱流制御部61による環境7との熱交換によって、基材40の第2面SR2の温度が、環境温度(第3温度)Toutにより近づくように変化し、これによって、第1温度Tbと第2温度Tpとの差を拡大できることから、基材40における温度の分解能を確保することができる。よって、温度測定部をさらに小型化した場合でも、深部温度Tcの測定精度の低下を抑制することができる。   According to the present embodiment, the heat exchange with the environment 7 by the heat flow control unit 61 causes the temperature of the second surface SR2 of the base material 40 to change closer to the environmental temperature (third temperature) Tout. Since the difference between the first temperature Tb and the second temperature Tp can be increased, the resolution of the temperature in the substrate 40 can be ensured. Therefore, even when the temperature measurement unit is further downsized, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy of the deep temperature Tc.

次に、図2を参照して、熱流制御部61の具体例について説明する。図2(A)〜図2(D)は、熱流制御部61の具体例を示す図である。熱流制御部61のタイプは、パッシブタイプとアクティブタイプとに大別される。   Next, a specific example of the heat flow control unit 61 will be described with reference to FIG. 2A to 2D are diagrams showing specific examples of the heat flow control unit 61. FIG. The type of the heat flow control unit 61 is roughly classified into a passive type and an active type.

パッシブタイプの例が、図2(A)に示されている。図2(A)の例では、熱流制御部61は、基材40とは異なる熱伝導率を有する材料により構成される材料層63である。つまり、基材40の第2面(環境側の面)SR2上に、基材40とは異なる熱伝導率を有する材料(好ましくは、基材40よりも熱伝導率が小さい材料)により構成される材料層63を設け、この材料層63を熱流制御部61とする。例えば、基材40の材料としてシリコンゴムを使用し、熱流制御部61としての材料層として、シリコンゴムよりも熱伝導率が大きい材料、例えば、アルミニュウム等の金属層を使用することができる。金属層63の厚みTzは薄く形成するのが好ましい。金属層63の厚みTzは、例えば、0.1mm〜2mm程度とすることができる。   An example of a passive type is shown in FIG. In the example of FIG. 2A, the heat flow control unit 61 is a material layer 63 made of a material having a thermal conductivity different from that of the base material 40. That is, the second surface (environment-side surface) SR2 of the base material 40 is made of a material having a thermal conductivity different from that of the base material 40 (preferably a material having a lower thermal conductivity than the base material 40). The material layer 63 is provided, and this material layer 63 is used as the heat flow control unit 61. For example, silicon rubber can be used as the material of the base material 40, and a material having a higher thermal conductivity than silicon rubber, for example, a metal layer such as aluminum, can be used as the material layer as the heat flow control unit 61. The thickness Tz of the metal layer 63 is preferably thin. The thickness Tz of the metal layer 63 can be set to, for example, about 0.1 mm to 2 mm.

また、アクティブタイプの例が、図2(B)に示されている。図2(B)の例では、熱流制御部61の構成要素として、温度制御部としてのペルチエ素子510が追加されている。すなわち、金属等からなる材料層63と、温度制御部としてのペルチエ素子510とによって、熱流制御部61が構成されている。   An example of the active type is shown in FIG. In the example of FIG. 2B, a Peltier element 510 as a temperature control unit is added as a component of the heat flow control unit 61. That is, the heat flow control unit 61 is configured by the material layer 63 made of metal or the like and the Peltier element 510 as the temperature control unit.

パッシブタイプでは、熱流制御部と環境との間の熱交換は自然の摂理に従っていたが、アクティブタイプでは、基材40の第2面SR2の温度を、積極的に、所望の温度に決めることができることから、第1温度Tbと第2温度Tpとの間に、より確実に温度差を設けることができる。   In the passive type, the heat exchange between the heat flow control unit and the environment follows a natural providence. However, in the active type, the temperature of the second surface SR2 of the substrate 40 can be positively determined to a desired temperature. Therefore, a temperature difference can be more reliably provided between the first temperature Tb and the second temperature Tp.

アクティブタイプでは、温度制御部によって、基材40の第2面SR2の温度を、所望の温度に制御することができることから、第1温度Tbと第2温度Tpとの間に、確実に温度差を設けることができる。温度制御部は、ペルチエ素子510に限定されるものではない。例えば、空冷式あるいは水冷式の加熱器や放熱器等を使用することもできる。以下、温度制御部として、ペルチエ素子510を使用した例について説明する。   In the active type, the temperature control unit can control the temperature of the second surface SR2 of the base material 40 to a desired temperature, so that a temperature difference between the first temperature Tb and the second temperature Tp is ensured. Can be provided. The temperature control unit is not limited to the Peltier element 510. For example, an air-cooled or water-cooled heater or radiator can be used. Hereinafter, an example in which the Peltier element 510 is used as the temperature control unit will be described.

ペルチエ素子510は、ペルチエ効果を利用した電子部品であり、吸熱面および放熱面を有している(図2(C)を参照)。   The Peltier element 510 is an electronic component using the Peltier effect, and has a heat absorption surface and a heat dissipation surface (see FIG. 2C).

ペルチエ効果は、P型半導体とN型半導体とを接合してなる接合面、または異なる2種類の金属の接合面に電流を流すと、熱の移動が生じて、吸熱または放熱が生じる効果である。例えば、半導体のNPN構造に直流電流を流したとき、例えば、N型半導体からP型半導体に電流が流れるときは吸熱現象が生じ、また、P型半導体からN型半導体に電流が流れるときは放熱現象が生じる。電流の向きを逆転させると、吸熱と発熱が反転する。ペルチエ素子の性能は、最大吸熱量と、最大電流と、最大電圧とで表わすことができる。   The Peltier effect is an effect in which heat is transferred and heat is absorbed or dissipated when current is passed through a joint surface formed by joining a P-type semiconductor and an N-type semiconductor, or a joint surface of two different types of metals. . For example, when a direct current is passed through a semiconductor NPN structure, for example, an endothermic phenomenon occurs when a current flows from an N-type semiconductor to a P-type semiconductor, and heat dissipation occurs when a current flows from the P-type semiconductor to the N-type semiconductor. A phenomenon occurs. When the direction of the current is reversed, the heat absorption and heat generation are reversed. The performance of the Peltier element can be expressed by the maximum heat absorption amount, the maximum current, and the maximum voltage.

ペルチエ素子は小型の電子部品であり、高精度な温度制御が可能であり、かつ、騒音や振動を発生しないという利点を有している。よって、ペルチエ素子を利用して積極的に温度制御を行うことによって、熱流制御部の構成要素である材料層63の温度を高精度に管理することができる。   The Peltier element is a small electronic component, and has an advantage that high-precision temperature control is possible and noise and vibration are not generated. Therefore, the temperature of the material layer 63 that is a constituent element of the heat flow control unit can be managed with high accuracy by positively controlling the temperature using the Peltier element.

図2(B)の例では、ペルチエ素子510の吸熱面または放熱面が、材料層63における環境7側の面に接触している。ペルチエ素子510によって、材料層63の温度を積極的に制御することができる。材料層63として、例えば金属層が用いられているとき、ペルチエ素子510の吸熱面/放熱面を、例えば金属層63の表面の一部の領域(例えば、温度測定に影響が少ない、第2面SR2の周辺近傍の領域)のみに接触させれば、金属層63の熱伝導率は高いことから、金属層63の全面の温度をほぼ均一に変化させることができる。   In the example of FIG. 2B, the heat absorption surface or heat dissipation surface of the Peltier element 510 is in contact with the surface on the environment 7 side in the material layer 63. The temperature of the material layer 63 can be positively controlled by the Peltier element 510. For example, when a metal layer is used as the material layer 63, the heat absorption surface / heat dissipation surface of the Peltier element 510 is, for example, a part of the surface of the metal layer 63 (for example, the second surface that has little influence on temperature measurement). If contact is made only with the region near the periphery of SR2, the thermal conductivity of the metal layer 63 is high, so that the temperature of the entire surface of the metal layer 63 can be changed substantially uniformly.

図2(B)の例では、第1温度Tbと第2温度Tpとの差(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)以上になるように、負帰還制御系によって、ペルチエ素子510の吸熱や放熱を制御することができる。   In the example of FIG. 2B, the heat absorption of the Peltier element 510 is reduced by the negative feedback control system so that the difference (Tb−Tp) between the first temperature Tb and the second temperature Tp becomes a certain value (ΔTQ) or more. Heat dissipation can be controlled.

上述のとおり、第1温度Tbおよび第2温度Tpは、共に環境温度(第3温度Tout)の影響を受けて変動し、そして、その変動に追従して、負帰還制御系による温度調整がなされることになる。つまり、第1温度Tbおよび第2温度Tpが、共に環境温度(第3温度Tout)の影響を受けて変化するという前提を満足させつつ、第1温度Tbと第2温度Tpとの差分を所望の値以上に維持することができる。   As described above, both the first temperature Tb and the second temperature Tp vary under the influence of the environmental temperature (third temperature Tout), and the temperature is adjusted by the negative feedback control system following the variation. Will be. That is, the difference between the first temperature Tb and the second temperature Tp is desired while satisfying the premise that the first temperature Tb and the second temperature Tp both change under the influence of the environmental temperature (third temperature Tout). It can be maintained above the value of.

例えば、第1温度Tbと第2温度Tpとの差(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)以上になるように、負帰還制御系によってペルチエ素子の吸熱や放熱を制御することができる。このような温度制御を行えば、第1温度および第2温度が、共に環境温度(第3温度)の影響を受けて変化するという前提を満足させつつ、第1温度Tbと第2温度Tpとの差分を所望の値以上に維持することができる。   For example, the heat absorption and heat dissipation of the Peltier element can be controlled by the negative feedback control system so that the difference (Tb−Tp) between the first temperature Tb and the second temperature Tp is a certain value (ΔTQ) or more. If such temperature control is performed, the first temperature Tb and the second temperature Tp are satisfied while satisfying the premise that the first temperature and the second temperature both change under the influence of the environmental temperature (third temperature). Can be maintained above a desired value.

負帰還制御系を構成する負帰還制御回路560は、差分演算部520と、比較部530と、誤差積分部540と、駆動電流生成部550と、を有している。差分演算部520は、基材40の第1温度Tbと、第2温度Tpとの差分(Tb−Tp)を算出する。比較部530は、差分(Tb−Tp)と、目標値(ΔTQ)とを比較する。誤差積分部540は、差分(Tb−Tp)と目標値(ΔTQ)との誤差を時間軸上で積分する。駆動電流生成部550は、差分(Tb−Tp)と目標値(ΔTQ)とが等しくなるように、ペルチエ素子510の駆動電流を生成する。生成された駆動電流は、ペルチエ素子510に供給され、これによって、ペルチエ素子510における吸熱および放熱が制御される。   The negative feedback control circuit 560 constituting the negative feedback control system includes a difference calculation unit 520, a comparison unit 530, an error integration unit 540, and a drive current generation unit 550. The difference calculation unit 520 calculates a difference (Tb−Tp) between the first temperature Tb of the base material 40 and the second temperature Tp. The comparison unit 530 compares the difference (Tb−Tp) with the target value (ΔTQ). The error integration unit 540 integrates an error between the difference (Tb−Tp) and the target value (ΔTQ) on the time axis. The drive current generator 550 generates the drive current of the Peltier element 510 so that the difference (Tb−Tp) and the target value (ΔTQ) are equal. The generated drive current is supplied to the Peltier element 510, and thereby heat absorption and heat dissipation in the Peltier element 510 are controlled.

負帰還制御回路560は、常時、動作させてもよく、また、必要なときにのみ動作させることもできる。例えば、負帰還制御回路560を常時、動作させて、(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)になるように制御することもできる。   The negative feedback control circuit 560 may be operated at all times, or can be operated only when necessary. For example, the negative feedback control circuit 560 can be operated at all times to control (Tb−Tp) to be a constant value (ΔTQ).

また、(Tb−Tp)が一定値ΔTQ以上であるときは、負帰還制御回路560を非動作状態とし、(Tb−Tp)が一定値ΔTQ未満となると、負帰還制御回路560を動作させて、(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)になるように制御することもできる。このような、負帰還制御回路560を必要なときにのみ動作させる構成を採用する場合には、例えば、動作可否判定部561(図2(B)において、破線で示される機能ブロック)を設けて、この動作可否判定部561に、負帰還制御回路560の動作の可否を判定させることができる。   Further, when (Tb−Tp) is equal to or greater than a certain value ΔTQ, the negative feedback control circuit 560 is inactivated, and when (Tb−Tp) is less than the certain value ΔTQ, the negative feedback control circuit 560 is operated. , (Tb−Tp) can be controlled to be a constant value (ΔTQ). In the case of adopting such a configuration in which the negative feedback control circuit 560 is operated only when necessary, for example, an operation availability determination unit 561 (a functional block indicated by a broken line in FIG. 2B) is provided. The operation availability determination unit 561 can determine whether the negative feedback control circuit 560 can operate.

動作可否判定部561は、(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)未満であるか否か(つまり、(Tb−Tp)<ΔTQであるか否か)を判定する。(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)未満であるときは、動作可否判定部561は、オン/オフ制御信号SSを、非アクティブレベルからアクティブレベルに変化させる。これによって、負帰還制御回路560は動作状態となる。負帰還制御回路560は、上述のとおり、(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)になるように、ペルチエ素子510の吸熱および放熱を制御する。また、(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)以上であるときは、動作可否判定部561は、オン/オフ制御信号SSを、非アクティブレベルとする。これによって、負帰還制御回路560は、非動作状態となる。熱流制御部61の構成要素である材料層(金属層)63は、自然放置状態となり、その材料層(金属層)63の温度は、自然の摂理に従って自然に変化する。   The operation availability determination unit 561 determines whether (Tb−Tp) is less than a certain value (ΔTQ) (that is, whether (Tb−Tp) <ΔTQ). When (Tb−Tp) is less than a certain value (ΔTQ), the operation availability determination unit 561 changes the on / off control signal SS from the inactive level to the active level. As a result, the negative feedback control circuit 560 enters an operating state. As described above, the negative feedback control circuit 560 controls the heat absorption and heat dissipation of the Peltier element 510 so that (Tb−Tp) becomes a constant value (ΔTQ). When (Tb−Tp) is equal to or greater than a certain value (ΔTQ), the operation availability determination unit 561 sets the on / off control signal SS to an inactive level. As a result, the negative feedback control circuit 560 enters a non-operating state. The material layer (metal layer) 63, which is a component of the heat flow control unit 61, is left in a natural state, and the temperature of the material layer (metal layer) 63 naturally changes according to the natural providence.

このように、動作可否判定部561と負帰還制御回路560との連携によって、(Tb−tp)を一定値(ΔTQ)以上に保つ制御を実現することができる。この例では、負帰還制御回路560を常時、動作させる例と比較して、消費電力を削減することができるという効果が得られる。   In this way, control that maintains (Tb−tp) at a certain value (ΔTQ) or more can be realized by cooperation between the operation availability determination unit 561 and the negative feedback control circuit 560. In this example, an effect that power consumption can be reduced is obtained as compared with an example in which the negative feedback control circuit 560 is always operated.

図2(B)に示される例では、環境温度(第3温度)Toutが変動すると、基材40の第1温度Tbならびに第2温度Tpも、Toutに対応して変化し、また、負帰還制御回路560による負帰還制御によって、第1温度Tbと第2温度Tpとの差が所定の値ΔTQになるように、基材40の第2面SR2の温度が制御される。   In the example shown in FIG. 2B, when the environmental temperature (third temperature) Tout varies, the first temperature Tb and the second temperature Tp of the base material 40 also change corresponding to Tout, and negative feedback. By the negative feedback control by the control circuit 560, the temperature of the second surface SR2 of the substrate 40 is controlled so that the difference between the first temperature Tb and the second temperature Tp becomes a predetermined value ΔTQ.

よって、基材40における第1測定点p1と第2測定点p2との間の温度分解能が小さい場合(つまり、自然な状態では温度にあまり差がない場合)でも、第2温度Tpを、第1温度Tbから強制的に引き離すことができる。よって、第1温度Tbと第2温度Tpとの間の温度差が極端に小さくなることを抑制することができる。   Therefore, even when the temperature resolution between the first measurement point p1 and the second measurement point p2 on the base material 40 is small (that is, when there is not much difference in temperature in the natural state), the second temperature Tp is set to the second temperature Tp. It can be forcibly separated from one temperature Tb. Therefore, it can suppress that the temperature difference between 1st temperature Tb and 2nd temperature Tp becomes extremely small.

ペルチエ素子510の構成の一例が、図2(C)に示される。図2(C)の上側の図は平面図であり、下側の図は側面図である。   An example of the configuration of the Peltier element 510 is shown in FIG. The upper view of FIG. 2C is a plan view, and the lower view is a side view.

ペルチエ素子510は、第1金属板511と、第2金属板512と、第1金属板511と第2金属板512との間に設けられた、P型半導体層514a,514cならびにN型半導体層514b,514dと、端子513a,513bと、を有する。上述のとおり、N型半導体からP型半導体に電流が流れると、その接合部分で吸熱現象が発生し、また、P型半導体からN型半導体に電流が流れると、その接合部分で放熱現象が発生する。吸熱量/放熱量は、駆動電流量を調整することによって変化させることができる。また、駆動電流の方向(極性)を変化させることによって、吸熱と放熱とを逆にすることもできる。   The Peltier element 510 includes a first metal plate 511, a second metal plate 512, P-type semiconductor layers 514a and 514c, and an N-type semiconductor layer provided between the first metal plate 511 and the second metal plate 512. 514b and 514d and terminals 513a and 513b. As described above, when a current flows from the N-type semiconductor to the P-type semiconductor, an endothermic phenomenon occurs at the junction, and when a current flows from the P-type semiconductor to the N-type semiconductor, a heat dissipation phenomenon occurs at the junction. To do. The heat absorption amount / heat radiation amount can be changed by adjusting the drive current amount. Further, by changing the direction (polarity) of the drive current, heat absorption and heat dissipation can be reversed.

図2(C)は、温度制御部の他の構成例を示している。図2(C)に示される例では、図2(B)の例に示される負帰還制御回路560を使用しない。すなわち、動作可否判定部561から出力されるオン/オフ制御信号SSによって、駆動電流生成部550のオン/オフ(動作/非動作)を直接的に制御する。   FIG. 2C shows another configuration example of the temperature control unit. In the example shown in FIG. 2C, the negative feedback control circuit 560 shown in the example of FIG. 2B is not used. That is, on / off (operation / non-operation) of the drive current generation unit 550 is directly controlled by the on / off control signal SS output from the operation availability determination unit 561.

図2(C)の例では、駆動電流生成部550は、例えば定電流源(但し、これに限定されるものではない)であり、オン状態のときに、例えば電流値が一定の駆動電流を生成する。動作可否判定部561は、(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)未満であるときは、オン/オフ制御信号SSを、非アクティブレベルからアクティブレベルに変化させる。これによって、駆動電流生成部550が動作状態となり、駆動電流(例えば定電流)がペルチエ素子540に供給される。また、動作可否判定部561は、(Tb−Tp)が一定値(ΔTQ)以上であるときは、オン/オフ制御信号SSを、アクティブレベルから非アクティブレベルに変化させる。これによって、駆動電流生成部550は非動作状態となる。このような回路動作によって、(Tb−tp)を一定値(ΔTQ)以上に保つ制御を実現することができる。   In the example of FIG. 2C, the drive current generation unit 550 is, for example, a constant current source (but is not limited to this). Generate. The operation availability determination unit 561 changes the on / off control signal SS from the inactive level to the active level when (Tb−Tp) is less than a certain value (ΔTQ). As a result, the drive current generator 550 is activated, and a drive current (for example, a constant current) is supplied to the Peltier element 540. Further, when (Tb−Tp) is equal to or greater than a certain value (ΔTQ), the operation availability determination unit 561 changes the on / off control signal SS from the active level to the inactive level. As a result, the drive current generation unit 550 enters a non-operating state. By such a circuit operation, it is possible to realize control for keeping (Tb−tp) at a certain value (ΔTQ) or more.

図2(C)に示される例では、図2(B)に示される例に比べて、回路構成が簡単であることから、制御回路の専有面積ならびに消費電力を、さらに削減することができる。   In the example shown in FIG. 2C, since the circuit configuration is simpler than that in the example shown in FIG. 2B, the exclusive area and power consumption of the control circuit can be further reduced.

図2(D)に示されるペルチエ素子510の外形寸法は、Lc,Wc,Lh,Wh,Hの各パラメーターによって定まる。Lcは例えば2.8mmであり、Wcは例えば2.5mmであり、Lhは例えば3.6mmであり、Hは例えば0.8mmである。   The external dimensions of the Peltier element 510 shown in FIG. 2D are determined by the parameters Lc, Wc, Lh, Wh, and H. Lc is, for example, 2.8 mm, Wc is, for example, 2.5 mm, Lh is, for example, 3.6 mm, and H is, for example, 0.8 mm.

次に、図3に示される実測された温度データ例を用いて、熱流制御部の効果について考察する。図3(A)〜図3(C)は、熱流制御部の効果について考察するための、実測された温度データ例を示す図である。図3(A)は、基材40単独の例(熱流制御部無しの場合)における温度データ例を示す。図3(B)は、基材40上に熱流制御部としての断熱材61aを設けた例における温度データ例を示す。図3(C)は、基材40上に熱流制御部としての金属層(アルミニュウム層)61bを設けた例における温度データ例を示す。なお、図3に示される各例では、被測定体6として人体を想定しており、深部4の温度Tcを37℃に設定している。この実験では、表層部5に相当する構造体の材料として、ポリ塩化ビニール(PVC)を使用している。ポリ塩化ビニールの熱伝導率は、0.144283(W/m・K)である。   Next, the effect of the heat flow control unit will be considered using the actually measured temperature data example shown in FIG. FIGS. 3A to 3C are diagrams showing examples of actually measured temperature data for considering the effect of the heat flow control unit. FIG. 3A shows an example of temperature data in an example of the base material 40 alone (in the case of no heat flow control unit). FIG. 3B shows an example of temperature data in an example in which a heat insulating material 61 a as a heat flow control unit is provided on the base material 40. FIG. 3C shows an example of temperature data in an example in which a metal layer (aluminum layer) 61 b as a heat flow control unit is provided on the base material 40. In each example shown in FIG. 3, a human body is assumed as the measured body 6, and the temperature Tc of the deep portion 4 is set to 37 ° C. In this experiment, polyvinyl chloride (PVC) is used as the material of the structure corresponding to the surface layer portion 5. The thermal conductivity of polyvinyl chloride is 0.144283 (W / m · K).

この表層部5に相当するPVC構造体(直方体)の厚みは20mmに設定している。また、このPVC構造体の上面の中央に、シリコンゴムで構成され、かつ、円柱形状を有する基材40を設けている。シリコンゴムの熱伝導率は、0.05(W/m・K)である。   The thickness of the PVC structure (a rectangular parallelepiped) corresponding to the surface layer portion 5 is set to 20 mm. In addition, a base material 40 made of silicon rubber and having a cylindrical shape is provided at the center of the upper surface of the PVC structure. The thermal conductivity of silicon rubber is 0.05 (W / m · K).

また、基材40の断面は円形状であり、その円の直径は20mmである。また、基材40の高さは2mmである。第1温度センサー50と第2温度センサー52は、基材40の底面(つまり接触面)SR1に垂直な垂線L1上にある2点(第1測定点と第2測定点)の位置に設けられている。第1温度センサー50と第2温度センサー52との距離は2mmである。つまり、第1測定点は、基材40の底面(接触面)SR1上に設定されており、第2測定点は、基材40の上面SR2上に設定されている。   Moreover, the cross section of the base material 40 is circular, and the diameter of the circle is 20 mm. Moreover, the height of the base material 40 is 2 mm. The first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 are provided at two positions (first measurement point and second measurement point) on the perpendicular L1 perpendicular to the bottom surface (that is, the contact surface) SR1 of the base material 40. ing. The distance between the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 is 2 mm. That is, the first measurement point is set on the bottom surface (contact surface) SR1 of the base material 40, and the second measurement point is set on the top surface SR2 of the base material 40.

図3(B)の例では、熱流制御部としての断熱材(基材40と同じ材料:シリコンゴム)61aが設けられている。この熱流制御部としての断熱材61aは、厚みが2mmである。また、図3(C)の例では、熱流制御部としてのアルミ層61bが設けられている。
この熱流制御部としてのアルミ層61bは、厚みが2mmである。また、アルミ層61bの熱伝導率は、192.163(W/m・K)である。
In the example of FIG. 3B, a heat insulating material (the same material as the base material 40: silicon rubber) 61a is provided as a heat flow control unit. The heat insulating material 61a as the heat flow control unit has a thickness of 2 mm. In the example of FIG. 3C, an aluminum layer 61b as a heat flow control unit is provided.
The aluminum layer 61b as the heat flow control unit has a thickness of 2 mm. The thermal conductivity of the aluminum layer 61b is 192.163 (W / m · K).

また、第1温度Tbならびに第2温度Tpは、環境温度(第3温度)Toutが異なるという条件下で、n回測定される。ここでは、3回の温度測定が実行される。第1回目の測定データを、Tout1,Tb1,Tp1とし、第2回目の測定データを、Tout2,Tb2,Tp2とし、第3回目の測定データを、Tout3,Tb3,Tp3とする。   The first temperature Tb and the second temperature Tp are measured n times under the condition that the environmental temperature (third temperature) Tout is different. Here, three temperature measurements are performed. The first measurement data is Tout1, Tb1, Tp1, the second measurement data is Tout2, Tb2, Tp2, and the third measurement data is Tout3, Tb3, Tp3.

図3(A)の例では、Tout1は、23℃であり、Tout2は30℃であり、Tout3は35℃である。Tb1は、29.2884℃であり、Tb2は、33.1442℃であり、Tb3は、35.8983℃である。Tp1は、27.4605℃であり、Tp2は、32.2303℃であり、Tb3は、35.6327℃である。   In the example of FIG. 3A, Tout1 is 23 ° C., Tout2 is 30 ° C., and Tout3 is 35 ° C. Tb1 is 29.2884 ° C., Tb2 is 33.1442 ° C., and Tb3 is 35.8983 ° C. Tp1 is 27.4605 ° C., Tp2 is 32.2303 ° C., and Tb3 is 35.6327 ° C.

Tb1とTp1との差(ΔTbp1)は、1.8279であり、Tb2とTp2との差(ΔTbp2)は、0.9139であり、Tb3とTp3との差(ΔTbp3)は、0.2611である。   The difference between Tb1 and Tp1 (ΔTbp1) is 1.8279, the difference between Tb2 and Tp2 (ΔTbp2) is 0.9139, and the difference between Tb3 and Tp3 (ΔTbp3) is 0.2611. .

図3(B)の例では、Tout1は、23℃であり、Tout2は30℃であり、Tout3は35℃である。Tb1は、29.2884℃であり、Tb2は、33.1442℃であり、Tb3は、35.8983℃である。Tp1は、27.8947℃であり、Tp2は、32.4473℃であり、Tb3は、35.6992℃である。   In the example of FIG. 3B, Tout1 is 23 ° C., Tout2 is 30 ° C., and Tout3 is 35 ° C. Tb1 is 29.2884 ° C., Tb2 is 33.1442 ° C., and Tb3 is 35.8983 ° C. Tp1 is 27.8947 ° C., Tp2 is 32.4473 ° C., and Tb3 is 35.6992 ° C.

Tb1とTp1との差(ΔTbp1)は、1.575であり、Tb2とTp2との差(ΔTbp2)は、0.7875であり、Tb3とTp3との差(ΔTbp3)は、0.225である。   The difference between Tb1 and Tp1 (ΔTbp1) is 1.575, the difference between Tb2 and Tp2 (ΔTbp2) is 0.7875, and the difference between Tb3 and Tp3 (ΔTbp3) is 0.225. .

図3(A)および図3(B)の例におけるΔTbpを比較すると、図3(B)の例(熱流制御部としての断熱材61aを設けた例)では、第1温度Tbと第2温度Tpとの差(ΔTbp)は、図3(A)の例におけるΔTbpよりも小さくなっている。つまり、望む結果とは逆の結果となっている。   Comparing ΔTbp in the examples of FIGS. 3A and 3B, in the example of FIG. 3B (an example in which a heat insulating material 61a as a heat flow control unit is provided), the first temperature Tb and the second temperature The difference (ΔTbp) from Tp is smaller than ΔTbp in the example of FIG. In other words, the result is opposite to the desired result.

図3(C)の例では、Tout1は、23℃であり、Tout2は30℃であり、Tout3は35℃である。Tb1は、28.7742℃であり、Tb2は、32.8871℃であり、Tb3は、35.8249℃である。Tp1は、26.4583℃であり、Tp2は、31.7292℃であり、Tb3は、35.494℃である。   In the example of FIG. 3C, Tout1 is 23 ° C., Tout2 is 30 ° C., and Tout3 is 35 ° C. Tb1 is 28.7742 ° C, Tb2 is 32.8871 ° C, and Tb3 is 35.8249 ° C. Tp1 is 26.4583 ° C, Tp2 is 31.7292 ° C, and Tb3 is 35.494 ° C.

Tb1とTp1との差(ΔTbp1)は、2.3159であり、Tb2とTp2との差(ΔTbp2)は、1.1579であり、Tb3とTp3との差(ΔTbp3)は、0.3309である。   The difference between Tb1 and Tp1 (ΔTbp1) is 2.3159, the difference between Tb2 and Tp2 (ΔTbp2) is 1.1579, and the difference between Tb3 and Tp3 (ΔTbp3) is 0.3309. .

図3(C)の下側に示される表の右側に、図3(A)の例ならびに図3(B)の例に対する、温度差Tbpの拡大の割合(%)が示されている。図3(A)の例と比較すると、ΔTbp1は26.70%拡大されており、ΔTbp2は26.70%拡大されており、ΔTbp3は26.73%拡大されている。   On the right side of the table shown on the lower side of FIG. 3C, the expansion ratio (%) of the temperature difference Tbp with respect to the example of FIG. 3A and the example of FIG. 3B is shown. Compared with the example of FIG. 3A, ΔTbp1 is enlarged 26.70%, ΔTbp2 is enlarged 26.70%, and ΔTbp3 is enlarged 26.73%.

また、図3(B)の例と比較すると、ΔTbp1は47.04%拡大されており、ΔTbp2は47.03%拡大されており、ΔTbp3は47.07%拡大されている。   3B, ΔTbp1 is enlarged by 47.04%, ΔTbp2 is enlarged by 47.03%, and ΔTbp3 is enlarged by 47.07%.

図3(C)に示される実測データから、熱流制御部として金属層を使用したとき、基材40における第1温度Tbと第2温度Tpとの間の温度差が、顕著に拡大されることがわかる。   From the measured data shown in FIG. 3 (C), when the metal layer is used as the heat flow control unit, the temperature difference between the first temperature Tb and the second temperature Tp in the base material 40 is remarkably enlarged. I understand.

次に、図4〜図6を用いて、「第3温度(環境温度Tout)の値が異なるという条件の下で、第1温度Tbおよび第2温度Tpを複数回、測定する」ことを担保するための測定方法の例について説明する。   Next, using FIG. 4 to FIG. 6, it is guaranteed that “the first temperature Tb and the second temperature Tp are measured multiple times under the condition that the value of the third temperature (environment temperature Tout) is different”. An example of a measurement method for doing this will be described.

図4(A)および図4(B)は、温度測定方法の一例、ならびに、その温度測定方法を実施するための温度測定装置の構成の一例を示す図である。   4A and 4B are diagrams illustrating an example of a temperature measurement method and an example of a configuration of a temperature measurement device for implementing the temperature measurement method.

図4(A)に示される温度測定装置は、温度測定部43と、環境温度取得部53と、演算部74と、温度測定部43および演算部74の動作を制御する制御部73と、を含む。
図4(A)の例では、環境温度取得部53は、無線通信部CBを有している。よって、外部の空調器57から、無線通信によって環境温度(第3温度)の情報を取得することができる。また、環境温度取得部53は、環境温度センサー(第3温度センサー)54によって、自ら環境温度(第3温度)を測定することができる。
The temperature measurement device shown in FIG. 4A includes a temperature measurement unit 43, an environmental temperature acquisition unit 53, a calculation unit 74, and a control unit 73 that controls the operation of the temperature measurement unit 43 and the calculation unit 74. Including.
In the example of FIG. 4A, the environmental temperature acquisition unit 53 includes a wireless communication unit CB. Therefore, information on the environmental temperature (third temperature) can be acquired from the external air conditioner 57 by wireless communication. The environmental temperature acquisition unit 53 can measure the environmental temperature (third temperature) by the environmental temperature sensor (third temperature sensor) 54 by itself.

なお、空調器57は、大気温度センサー55と、無線通信部CAと、を有している。また、制御部73は、演算部74と、測定タイミング制御部75と、を有している。測定タイミング制御部75は、タイミング制御信号ST1を出力し、このタイミング制御信号ST1によって、第1温度センサー50および第2温度センサー52による、第1温度Tbならびに第2温度Tpの測定タイミングと、環境温度取得部53による、第3温度Toutの取得タイミングとを制御する。   The air conditioner 57 includes an atmospheric temperature sensor 55 and a wireless communication unit CA. The control unit 73 includes a calculation unit 74 and a measurement timing control unit 75. The measurement timing control unit 75 outputs a timing control signal ST1, and by this timing control signal ST1, the measurement timing of the first temperature Tb and the second temperature Tp by the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52, and the environment The acquisition timing of the third temperature Tout by the temperature acquisition unit 53 is controlled.

図4(B)に示されるように、第1温度および第2温度の測定ならびに環境温度の情報の取得のために、第1測定期間(第1時間帯)〜第3測定期間(第3時間帯)が設けられる。制御部73は、各測定期間毎に、複数回の温度測定あるいは温度情報の取得を実行し、得られたデータに基づいて、第1算出式(式(1))による演算を実行して、深部温度Tcを求める。   As shown in FIG. 4B, for the measurement of the first temperature and the second temperature and the acquisition of the environmental temperature information, the first measurement period (first time zone) to the third measurement period (third time). Obi) is provided. The control unit 73 executes temperature measurement or temperature information acquisition a plurality of times for each measurement period, and executes a calculation according to the first calculation formula (formula (1)) based on the obtained data. The deep temperature Tc is obtained.

「第3温度(環境温度Tout)の値を異ならせる」ための方法としては、空調器等を利用する積極方法と、時間軸上での環境温度のゆらぎ(微小な変動)に着目して、測定タイミングを調整するという消極的な方法とがあるが、図4の例では、後者の消極的な方法が採用されている。   As a method for “changing the value of the third temperature (environment temperature Tout)”, paying attention to an active method using an air conditioner and the like, and fluctuation (small fluctuation) of the environment temperature on the time axis, There is a passive method of adjusting the measurement timing, but in the example of FIG. 4, the latter passive method is adopted.

例えば、基材40の第1測定点p1における第1温度Tb、ならびに基材40の第2測定点p2における第2温度Tpを3回測定するとき、各測定間の時間間隔があまりに短いと、「異なる環境温度(第3温度)の下で3回測定する」という条件を満たすことができない場合がある。よって、本例では、第1回目の測定用の第1時間帯(つまり第1測定期間)と、第2回目の測定用の第2時間帯(つまり、第2測定期間)と、第3回目の測定用の第3時間帯(つまり、第3測定期間)とを設ける。   For example, when measuring the first temperature Tb at the first measurement point p1 of the substrate 40 and the second temperature Tp at the second measurement point p2 of the substrate 40 three times, if the time interval between the measurements is too short, There may be a case where the condition of “measuring three times under different environmental temperatures (third temperature)” cannot be satisfied. Therefore, in this example, the first time period for the first measurement (that is, the first measurement period), the second time period for the second measurement (that is, the second measurement period), and the third time period. And a third time period for measurement (that is, a third measurement period).

各時間帯(測定期間)は、例えば1分(3つの時間帯の合計が3分)とすることができる。第1時間帯(第1測定期間)は、時刻t1〜時刻t4の期間であり、例えば、20毎に温度測定が実行される。つまり、時刻t1,時刻t2,時刻t3において、3回の温度測定が実行され、図示されるような9個のデータが得られる。そして、これらのデータの平均演算(単純な加算平均でもよく、重み付け平均でもよい)によって、第1回目の温度測定値(Tb1,Tp1,Tout1)が決定される。   Each time zone (measurement period) can be, for example, 1 minute (a total of 3 time zones is 3 minutes). The first time period (first measurement period) is a period from time t1 to time t4. For example, temperature measurement is performed every 20th. That is, at time t1, time t2, and time t3, three temperature measurements are executed, and nine pieces of data as illustrated are obtained. Then, the first temperature measurement values (Tb1, Tp1, Tout1) are determined by averaging these data (a simple addition average or a weighted average).

また、第2時間帯(第2測定期間)は、時刻t4〜時刻t7の時間帯である。第2時間帯においても、3回の温度測定が実行され、各測定結果の平均演算(単純な加算平均でもよく、重み付け平均でもよい)によって、第2回目の温度測定値(Tb2,Tp2,Tout2)が決定される。   The second time zone (second measurement period) is the time zone from time t4 to time t7. Also in the second time zone, three temperature measurements are performed, and the second temperature measurement value (Tb2, Tp2, Tout2) is calculated by averaging each measurement result (a simple addition average or a weighted average may be used). ) Is determined.

第3時間帯(第3測定期間)は、時刻t7〜t10の時間帯である。第3時間帯においても、3回の温度測定が実行され、各測定結果の平均演算(単純な加算平均でもよく、重み付け平均でもよい)によって、第2回目の温度測定値(Tb3,Tp3,Tout3)が決定される。以上の処理を、第1ステップST1の処理とする。平均演算という用語は、最も広義に解釈するものとする。   The third time zone (third measurement period) is a time zone from time t7 to t10. Also in the third time zone, three temperature measurements are performed, and the second temperature measurement values (Tb3, Tp3, Tout3) are calculated by averaging the measurement results (which may be a simple addition average or a weighted average). ) Is determined. The above process is the process of the first step ST1. The term average operation is to be interpreted in the broadest sense.

次に、ステップS2において、得られたデータに基づいて、先に図1(A)に示した、定数a,c,dを算出する。次に、ステップS3において、第1算出式(式(1))に基づいて、深部温度Tcを測定する。   Next, in step S2, constants a, c, and d shown in FIG. 1A are calculated based on the obtained data. Next, in step S3, the deep temperature Tc is measured based on the first calculation formula (formula (1)).

図4に示される例では、空調器等を用いて積極的に環境の温度を変化させることなく、第1温度および第2温度(ならびに第3温度)に関して、異なる環境温度下で測定された複数の温度データを、比較的容易に得ることができる。   In the example shown in FIG. 4, a plurality of measured values at different environmental temperatures with respect to the first temperature and the second temperature (and the third temperature) without actively changing the temperature of the environment using an air conditioner or the like. The temperature data can be obtained relatively easily.

図5(A)および図5(B)は、温度測定方法の他の例、ならびに、その温度測定方法を実施するための温度測定装置の構成の他の例を示す図である。図5(A)に示される温度測定装置には、複数回の温度測定を実行するタイミングを決めるための、タイミング制御情報を入力するタイミング制御情報入力部83が設けられている。制御部73は、タイミング制御情報入力部83から、タイミング制御情報(ここでは、測定指示トリガーTGとする)が入力される毎に、例えば、第1温度センサー50、第2温度センサー52ならびに第3温度センサー54に、1回の温度測定を実行させる。   FIG. 5A and FIG. 5B are diagrams showing another example of the temperature measuring method and another example of the configuration of the temperature measuring device for carrying out the temperature measuring method. The temperature measuring device shown in FIG. 5A is provided with a timing control information input unit 83 for inputting timing control information for determining the timing for executing a plurality of temperature measurements. The control unit 73, for example, every time the timing control information (here, the measurement instruction trigger TG) is input from the timing control information input unit 83, for example, the first temperature sensor 50, the second temperature sensor 52, and the third The temperature sensor 54 is caused to perform one temperature measurement.

図5の例では、「第3温度(環境温度Tout)の値が異なるという条件の下で、第1温度Tbおよび第2温度Tpを複数回、測定する」ことは、ユーザー自身の行為によって担保される。   In the example of FIG. 5, “measuring the first temperature Tb and the second temperature Tp multiple times under the condition that the value of the third temperature (environment temperature Tout) is different” is guaranteed by the user's own action. Is done.

例えば、ユーザーは、第1回目の測定を行うとき、温度測定装置の外に設けられる外部の空調器57の温度を第1の温度に設定し、設定から所定の時間が経過すると、タイミング制御情報入力部を経由して、タイミング制御情報としての測定指示トリガーTG)を入力する。上述したように、制御部73は、タイミング制御情報入力部83からタイミング制御情報が入力される毎に、例えば、第1温度センサー50、第2温度センサー52ならびに第3温度センサー54に温度測定を実行させる。測定タイミングは、測定タイミング制御部75によって制御される。   For example, when the user performs the first measurement, the temperature of the external air conditioner 57 provided outside the temperature measuring device is set to the first temperature, and when a predetermined time elapses from the setting, the timing control information A measurement instruction trigger TG) as timing control information is input via the input unit. As described above, the control unit 73 measures the temperature at the first temperature sensor 50, the second temperature sensor 52, and the third temperature sensor 54, for example, every time the timing control information is input from the timing control information input unit 83. Let it run. The measurement timing is controlled by the measurement timing control unit 75.

温度測定は、例えば、タイミング制御情報(測定指示トリガーTG)の入力毎に1回行うことができ、また、タイミング制御情報の入力毎に複数回の温度測定を実行して、得られた測定値を平均する等して、測定値を求めてもよい。以降、ユーザーは、空調器57の温度を第2の温度に設定した後、タイミング制御情報を入力し、次に、空調器57の温度を第3の温度に設定した後、タイミング制御情報を入力する。例えば、ユーザーは、3回のタイミング制御情報を入力する。   The temperature measurement can be performed, for example, once for each input of timing control information (measurement instruction trigger TG), and a measured value obtained by performing a plurality of temperature measurements for each input of timing control information. You may obtain | require a measured value by averaging. Thereafter, the user inputs the timing control information after setting the temperature of the air conditioner 57 to the second temperature, and then inputs the timing control information after setting the temperature of the air conditioner 57 to the third temperature. To do. For example, the user inputs three times of timing control information.

3回分の温度情報が取得されると、演算部74は、取得された温度情報に基づく、深部温度Tcを求めるための演算(算出式に基づく演算)を自動的に実行し、この結果、深部温度Tcが求められる。求められた深部温度Tcは、例えば、ユーザーに報知(表示、音声による通知等を含む)される。図5の例では、ユーザー自身が、各測定毎の環境温度を異ならせることから、温度測定装置自体が、環境温度を管理する負担が生じない。   When the temperature information for three times is acquired, the calculation unit 74 automatically executes a calculation (calculation based on the calculation formula) for obtaining the deep temperature Tc based on the acquired temperature information. A temperature Tc is determined. The obtained deep temperature Tc is notified (including display, notification by voice, etc.) to the user, for example. In the example of FIG. 5, since the user himself / herself changes the environmental temperature for each measurement, the temperature measuring device itself does not bear the burden of managing the environmental temperature.

測定手順は、図5(B)のステップS4〜ステップS6のとおりである。なお、以上の例は一例である。   The measurement procedure is as shown in steps S4 to S6 in FIG. The above example is an example.

図6(A)および図6(B)は、温度測定方法の他の例、ならびに、その温度測定方法を実施するための温度測定装置の構成の他の例を示す図である。図6の例では、温度測定部が、環境の温度(第3温度)を変化させることができる環境温度調整部CDを有している。制御部73は、そして、1回の温度測定が終了する毎に、環境温度調整部CDによって環境の温度(第3温度)を変化させる。   FIG. 6A and FIG. 6B are diagrams showing another example of the temperature measuring method and another example of the configuration of the temperature measuring device for carrying out the temperature measuring method. In the example of FIG. 6, the temperature measurement unit includes an environmental temperature adjustment unit CD that can change the temperature of the environment (third temperature). The control unit 73 changes the environmental temperature (third temperature) by the environmental temperature adjustment unit CD every time one temperature measurement is completed.

環境温度調整部CDは、環境温度(第3温度Tout)を変化させる機能をもつ。図6(A)の例では、環境温度調整部CDとして、例えば、温度測定装置の外に設けられる外部の空調器57の設定温度を、遠隔制御によって調整する機能をもつ調整器CC1を使用することができる。調整器CC1の動作は、測定タイミング制御部75からの制御信号ST2によって制御される。   The environmental temperature adjusting unit CD has a function of changing the environmental temperature (third temperature Tout). In the example of FIG. 6A, as the environmental temperature adjustment unit CD, for example, the adjuster CC1 having a function of adjusting the set temperature of the external air conditioner 57 provided outside the temperature measuring device by remote control is used. be able to. The operation of the adjuster CC1 is controlled by a control signal ST2 from the measurement timing control unit 75.

また、図6(B)の例では、環境温度調整部CDとして、例えば、温度測定装置の内部に設けられた、気流生成部(例えば、気流の温度を変化させる機能を有する)CC2を使用する。気流生成部CC2は、ファン(扇風機)や、気流を噴射する微小ノズル等によって構成することができる。気流生成部CC2の動作は、測定タイミング制御部75からの制御信号ST3によって制御される。   In the example of FIG. 6B, for example, an air flow generation unit (for example, having a function of changing the temperature of the air flow) CC2 provided inside the temperature measurement device is used as the environmental temperature adjustment unit CD. . The airflow generation unit CC2 can be configured by a fan (electric fan), a minute nozzle that ejects an airflow, or the like. The operation of the airflow generation unit CC2 is controlled by a control signal ST3 from the measurement timing control unit 75.

環境温度調整部CDを利用することによって、測定毎に、環境温度Toutを確実に異ならせることができる。また、環境温度Toutを正確な温度に設定することができる。また、例えば、第1測定時の環境温度Tout1と第2測定時の環境温度Tout2との差を、大きく設定することもできる。なお、以上の例は一例である。   By using the environmental temperature adjusting unit CD, the environmental temperature Tout can be reliably varied for each measurement. Further, the environmental temperature Tout can be set to an accurate temperature. Further, for example, the difference between the environmental temperature Tout1 during the first measurement and the environmental temperature Tout2 during the second measurement can be set large. The above example is an example.

次に、第1算出式(図1(A)の式(1)を用いた深部温度Tcの演算)について、図7〜図9を用いて、具体的に説明する。   Next, the first calculation formula (calculation of the deep temperature Tc using the formula (1) in FIG. 1A) will be specifically described with reference to FIGS.

図7(A)〜図7(C)は、環境温度が一定であるという条件下における、第1温度と第2温度との間の関係、ならびに、その関係を深部温度の算出式に適用した場合の結果を示す図である。   7 (A) to 7 (C), the relationship between the first temperature and the second temperature under the condition that the environmental temperature is constant, and the relationship applied to the calculation formula for the deep temperature. It is a figure which shows the result of a case.

図7(A)において、基材40、第1温度センサー50および第2温度センサー52は、温度測定部43を構成する。基材40は、第1面(接触面)SR1と第2面(基材40の上面)SR2とを有している。この温度測定部43は、被測定体6(例えば人体)6に、例えば、貼り付けられている。第1温度センサー50によって測定される第1温度はTbと表記されている。また、第2温度センサー52によって測定される第2温度はTpと表記されている。   In FIG. 7A, the base material 40, the first temperature sensor 50, and the second temperature sensor 52 constitute a temperature measurement unit 43. The substrate 40 has a first surface (contact surface) SR1 and a second surface (upper surface of the substrate 40) SR2. The temperature measuring unit 43 is, for example, affixed to a measured object 6 (for example, a human body) 6. The first temperature measured by the first temperature sensor 50 is expressed as Tb. The second temperature measured by the second temperature sensor 52 is expressed as Tp.

図7(B)は、第2温度Tpと第1温度Tbとの関係を示す図である。図7(B)において、横軸はTpであり、縦軸は、第2温度Tpおよび第1温度Tbの温度Tである。環境温度(第3温度Tout)が一定である状態で、第1温度Tpが線形に変化すると、第2温度Tbも線形に変化する。つまり、第1温度Tbは、第2温度Tpに対して線形性を有する。   FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the second temperature Tp and the first temperature Tb. In FIG. 7B, the horizontal axis is Tp, and the vertical axis is the temperature T of the second temperature Tp and the first temperature Tb. When the first temperature Tp changes linearly in a state where the environmental temperature (third temperature Tout) is constant, the second temperature Tb also changes linearly. That is, the first temperature Tb has linearity with respect to the second temperature Tp.

図7(B)に示されるように、第1温度Tbは、第2温度Tpを変数とする1次関数によって表される。つまり、下記の式(2)が成立する。
ここで、aは第1の傾きであり、bは第1の切片(または第1のオフセット値)であり、いずれも定数である。TpがTPAであるとき、Tb=aTPA+bとなり、また、TpがTPBであるとき、Tb=aTPB+bとなる。
As shown in FIG. 7B, the first temperature Tb is represented by a linear function with the second temperature Tp as a variable. That is, the following formula (2) is established.
Here, a is the first slope and b is the first intercept (or the first offset value), both of which are constants. When Tp is T PA , Tb = aT PA + b, and when Tp is T PB , Tb = aT PB + b.

図7(C)は、2回の温度測定によって得られた温度データT1〜T4を、先に説明した深部温度の算出式に適用した場合の結果を示す図である。時刻t1における温度測定によって、第1温度T1と第2温度T2が得られたとする。また、時刻t2における温度測定によって、第1温度T3と第2温度T4が得られたとする。T1〜T4は、下記式(3)によって表される。
ここで、式(3)の各値を、式(4)に代入する。式(4)は、深部温度Tcoreを求めるための算出式であるが、先に説明したように、熱収支による誤差ΔTcが含まれている。
この結果、式(5)が得られる。
次に、図8を参照して、環境温度Toutを変化させた場合における、第1温度Tbと、第2温度Tpとの関係について考察する。図8(A)〜図8(D)は、環境温度を変化させた場合における、第1温度と第2温度との間の関係、ならびに、その関係を深部温度の算出式に適用した場合の結果を示す図である。
FIG. 7C is a diagram showing the results when the temperature data T1 to T4 obtained by the two temperature measurements are applied to the deep temperature calculation formula described above. It is assumed that the first temperature T1 and the second temperature T2 are obtained by the temperature measurement at time t1. Further, it is assumed that the first temperature T3 and the second temperature T4 are obtained by the temperature measurement at the time t2. T1 to T4 are represented by the following formula (3).
Here, each value of Expression (3) is substituted into Expression (4). Expression (4) is a calculation expression for obtaining the deep temperature Tcore, but as described above, includes an error ΔTc due to the heat balance.
As a result, Expression (5) is obtained.
Next, the relationship between the first temperature Tb and the second temperature Tp when the environmental temperature Tout is changed will be considered with reference to FIG. FIGS. 8A to 8D show the relationship between the first temperature and the second temperature when the environmental temperature is changed, and the case where the relationship is applied to the calculation formula for the deep temperature. It is a figure which shows a result.

図8(A)に示すように、変動する環境温度(第3温度)Toutは、環境温度取得部53に含まれる第3温度センサー54によって測定される。先に説明したように、第2温度TpをTPAとしたとき、Tb=aTPA+bと表すことができる。定数bは、第1切片(第1オフセット値)であり、この第1切片bは、環境温度(第3温度)Toutに対する線形性を有する。 As shown in FIG. 8A, the fluctuating environmental temperature (third temperature) Tout is measured by a third temperature sensor 54 included in the environmental temperature acquisition unit 53. As described above, when the second temperature Tp is T PA , it can be expressed as Tb = aT PA + b. The constant b is a first intercept (first offset value), and the first intercept b has linearity with respect to the environmental temperature (third temperature) Tout.

つまり、図8(B)に示すように、Toutが変動すると、第1切片bの値は、環境温度(第3温度)Toutにしたがって、線形に変化する。したがって、下記の式(6)の関係が成立する。
ここで、c,dは共に定数である。cは、第2の傾きであり、dは、第2の切片である。環境温度(第3温度)ToutがTout1であるとき、第1の切片bは、b1(=cTout1+d)となり、環境温度(第3温度)ToutがTout2であるとき、第1の切片bは、b2(=cTout2+d)となる。
That is, as shown in FIG. 8B, when Tout varies, the value of the first intercept b changes linearly according to the environmental temperature (third temperature) Tout. Therefore, the relationship of the following formula (6) is established.
Here, c and d are both constants. c is the second slope, and d is the second intercept. When the environmental temperature (third temperature) Tout is Tout1, the first intercept b is b1 (= cTout1 + d), and when the environmental temperature (third temperature) Tout is Tout2, the first intercept b is b2 (= CTout2 + d).

図8(C)は、Tout1における、第2温度Tpと第1温度Tb(=Tb1)との関係、ならびに、Tout2における、第2温度Tpと第1温度Tb(=Tb2)との関係を示している。Toutが、Tout1からTout2に変化したとき、1次関数の傾き(第1の傾きa)には変化がないが、第1の切片bの値が、b1からb2に変化することから、TpとTbとの関係を示す1次関数は、b1とb2の差分の分だけ、平行にシフトされる。   FIG. 8C shows the relationship between the second temperature Tp and the first temperature Tb (= Tb1) at Tout1, and the relationship between the second temperature Tp and the first temperature Tb (= Tb2) at Tout2. ing. When Tout changes from Tout1 to Tout2, the slope of the linear function (first slope a) does not change, but since the value of the first intercept b changes from b1 to b2, Tp and The linear function indicating the relationship with Tb is shifted in parallel by the difference between b1 and b2.

このように、第1温度Tbは第2温度Tpだけでなく、環境温度(第3温度)Toutに対しても線形の関係を示す。上記式(6)を、上記式(3)に示されるTb=aTp+bという式に代入すると、下記の式(7)が得られる。
この式(7)が、第2温度Tpと、第3温度Toutを変数として含み、かつ、複数の定数a,b,cを含む関数である。この関数によって、第1温度Tbと、第2温度Tpおよび第3温度Toutとが関係付けされる。
Thus, the first temperature Tb shows a linear relationship not only with the second temperature Tp but also with the environmental temperature (third temperature) Tout. Substituting the above equation (6) into the equation Tb = aTp + b shown in the above equation (3), the following equation (7) is obtained.
This equation (7) is a function that includes the second temperature Tp and the third temperature Tout as variables and includes a plurality of constants a, b, and c. By this function, the first temperature Tb is related to the second temperature Tp and the third temperature Tout.

また、上記の式(6)を、式(5)に代入すると、式(8)が得られる。
ここで、熱の移動が温度差によって起こることから、熱収支による誤差ΔTcは、環境温度(第3温度)Toutと深部体温Tcの値が等しくなる場合には生じない。よって、式(8)において、Tout=ΔTcとし、ΔTc=0とする。すると、式(8)は、式(1)のように変形される。
この式(1)が、熱収支による誤差を含まない深部温度Tcを示している。但し、式(1)を解くためには、複数の定数a,c,dの各値を定める必要がある。複数の定数a,c,dは、上記の式(7)で表される関数によって、相互に関連付けられている。3つの定数の値を求めるためには、3元の連立方程式を解けばよい。よって、時間を異にして、少なくとも3回の温度測定を実行する。
Further, when the above formula (6) is substituted into formula (5), formula (8) is obtained.
Here, since heat transfer occurs due to a temperature difference, the error ΔTc due to the heat balance does not occur when the values of the environmental temperature (third temperature) Tout and the deep body temperature Tc are equal. Therefore, in Expression (8), Tout = ΔTc and ΔTc = 0. Then, equation (8) is transformed into equation (1).
This equation (1) indicates the deep temperature Tc that does not include an error due to the heat balance. However, in order to solve equation (1), it is necessary to determine each value of a plurality of constants a, c, d. The plurality of constants a, c, d are associated with each other by the function represented by the above formula (7). In order to obtain the values of the three constants, a ternary simultaneous equation may be solved. Therefore, at least three temperature measurements are performed at different times.

ここで、第1回目の測定時に、第1温度としてのTb1、第2温度としてのTp1、第3温度としてのTout1が得られ、第2回目の測定時に、第1温度としてのTb2、第2温度としてのTp2、第3温度としてのTout2が得られ、第3回目の測定時に、第1温度としてのTb3、第2温度としてのTp3、第3温度としてのTout3が得られたとする。   Here, during the first measurement, Tb1 as the first temperature, Tp1 as the second temperature, and Tout1 as the third temperature are obtained. During the second measurement, Tb2 as the first temperature, second It is assumed that Tp2 as the temperature and Tout2 as the third temperature are obtained, and Tb3 as the first temperature, Tp3 as the second temperature, and Tout3 as the third temperature are obtained in the third measurement.

これらの9個の測定データは、式(9)の行列式によって表現することができる
よって、逆行列を含む式(10)によって、複数の定数a,c,dを求めることができる。
複数の定数a,c,dの各値が決定されると、各値を、式(1)に代入する。これによって、深部温度Tcが得られる。
These nine measurement data can be expressed by the determinant of Equation (9).
Therefore, a plurality of constants a, c, and d can be obtained by Expression (10) including an inverse matrix.
When each value of the plurality of constants a, c, d is determined, each value is substituted into equation (1). Thereby, the deep temperature Tc is obtained.

図9(A)〜図9(D)は、第1実施形態における、深部温度の測定方法を示す図である。図9(A)に示すように、3点の温度、すなわち、第1温度Tb,第2温度Tp,第3温度Toutを、少なくとも3回測定する。得られた9個の測定データ(Tb1,Tp1、Tout1、Tb2,Tp2,Tout2、Tb3,Tp3,Tout3)は、図9(B)に示される行列式(9)によって、関係付けることができる。よって、複数の定数a,c,dは、図9(C)に示される、行列式(10)によって求めることができる。そして、図9(D)に示される式(1)によって、深部温度Tcを算出することができる。   FIG. 9 (A) to FIG. 9 (D) are diagrams illustrating a method for measuring a deep temperature in the first embodiment. As shown in FIG. 9A, three temperatures, ie, the first temperature Tb, the second temperature Tp, and the third temperature Tout are measured at least three times. The obtained nine measurement data (Tb1, Tp1, Tout1, Tb2, Tp2, Tout2, Tb3, Tp3, Tout3) can be related by the determinant (9) shown in FIG. 9B. Therefore, the plurality of constants a, c, d can be obtained by the determinant (10) shown in FIG. And the deep part temperature Tc is computable by Formula (1) shown by FIG.9 (D).

次に、温度測定装置の全体構成について説明する。図10(A)〜図10(C)は、温度測定装置の全体構成の例を示す図である。   Next, the overall configuration of the temperature measuring device will be described. FIG. 10A to FIG. 10C are diagrams illustrating an example of the entire configuration of the temperature measuring device.

図10(A)の例では、第1温度センサー50および第2温度センサー52は、基材40の内部に埋め込まれている。また、断熱材20a上に、環境温度取得部53としての第3温度センサー54が設けられている。第1温度センサー50、第2温度センサー52、基材40、環境温度取得部53としての第3温度センサー54は、第1ユニット100を構成する。   In the example of FIG. 10A, the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 are embedded in the substrate 40. Moreover, the 3rd temperature sensor 54 as the environmental temperature acquisition part 53 is provided on the heat insulating material 20a. The first temperature sensor 50, the second temperature sensor 52, the base material 40, and the third temperature sensor 54 as the environmental temperature acquisition unit 53 constitute the first unit 100.

また、断熱材20b上には、第2ユニット200が設けられる。第2ユニット200は、制御部73および演算部74を含む。なお、演算部74は、機能ブロックとして、定数算出部や深部温度算出部を含むことができる。また、第2ユニット200には、図示はしないが、演算結果を報知する報知部(例えば表示部)を設けることもできる。   The second unit 200 is provided on the heat insulating material 20b. The second unit 200 includes a control unit 73 and a calculation unit 74. In addition, the calculating part 74 can contain a constant calculation part and a deep part temperature calculation part as a functional block. In addition, although not shown, the second unit 200 may be provided with a notification unit (for example, a display unit) that notifies a calculation result.

また、図10(A)の温度測定装置は、基材40における第1面(接触面)SR1を、被測定体6の表面に貼付するための貼付構造10を有している。貼付構造10は、例えば、粘着テープにより構成することができる。粘着テープは、剥離紙8と、支持層(粘着層)9とを有することができる。   10A has a pasting structure 10 for pasting the first surface (contact surface) SR1 of the base material 40 to the surface of the measurement object 6. The affixing structure 10 can be composed of, for example, an adhesive tape. The pressure-sensitive adhesive tape can have a release paper 8 and a support layer (pressure-sensitive adhesive layer) 9.

貼付構造10によって、第1ユニット100を、被測定体6の表面に貼付することができる。したがって、温度測定装置の操作性ならびに携帯性が向上する。また、例えば、温度測定装置を、幼児や乳幼児などの体温の計測のために使用する場合、幼児等は、頻繁に体を動かすことから、温度測定装置と体表面との接触を、所定時間、良好に保持することが困難である。しかし、このような場合でも、貼付構造10を用いて、温度測定装置の全体を、被測定体6の表面に貼付可能であることから、幼児や乳幼児が体を動かしたとしても、体表面と温度測定装置との接触状況を良好に維持できる。よって、正確かつ安定した温度測定な可能である。   The first unit 100 can be affixed to the surface of the measurement object 6 by the affixing structure 10. Therefore, the operability and portability of the temperature measuring device are improved. In addition, for example, when the temperature measuring device is used to measure body temperature of an infant or an infant, since the infant frequently moves the body, the contact between the temperature measuring device and the body surface is determined for a predetermined time, It is difficult to hold well. However, even in such a case, since the entire temperature measuring device can be applied to the surface of the body 6 to be measured using the attachment structure 10, even if an infant or an infant moves the body, Good contact with the temperature measuring device can be maintained. Therefore, accurate and stable temperature measurement is possible.

図10(B)の例では、環境温度取得部53は、大気温度センサー55から環境温度の情報を受け取る。大気温度センサー55としては、例えば、環境の温度を制御する空調器に設けられている温度センサーを使用することができる(図4〜図6を参照)。   In the example of FIG. 10B, the environmental temperature acquisition unit 53 receives environmental temperature information from the atmospheric temperature sensor 55. As the atmospheric temperature sensor 55, for example, a temperature sensor provided in an air conditioner that controls the temperature of the environment can be used (see FIGS. 4 to 6).

図10(C)の例では、第1ユニット100と、第2ユニット200とを分離した、別体の構成が採用されている。第1ユニット100は、第1無線通信部CAを含み、第2ユニット200は、第2無線通信部CBを含む。   In the example of FIG. 10C, a separate configuration in which the first unit 100 and the second unit 200 are separated is employed. The first unit 100 includes a first wireless communication unit CA, and the second unit 200 includes a second wireless communication unit CB.

第1温度(Tb)の情報と第2温度(Tp)の情報、または、第1温度(Tb)の情報、第2温度(Tp)の情報および第3温度(Tout)の情報は、第1無線通信部CAから第2無線通信部CBに送信される。第2ユニットに設けられている演算部74は、第2無線通信部CBによって受信された、第1温度(Tb)の情報と第2温度(Tp)の情報、または、第1温度(Tb)の情報、第2温度(Tp)の情報および第3温度(Tout)の情報に基づいて演算を実行して、被測定体6の深部温度Tcを求める。   Information on the first temperature (Tb) and information on the second temperature (Tp), or information on the first temperature (Tb), information on the second temperature (Tp), and information on the third temperature (Tout) It is transmitted from the wireless communication unit CA to the second wireless communication unit CB. The computing unit 74 provided in the second unit receives the information on the first temperature (Tb) and the information on the second temperature (Tp) received by the second wireless communication unit CB, or the first temperature (Tb). The calculation is performed based on the information of the second temperature (Tp) and the information of the third temperature (Tout) to obtain the deep temperature Tc of the DUT 6.

図10(C)の構成によれば、第1ユニット100(例えば温度測定装置の本体)の構成部品の数を、最小限に抑制することができ、第1ユニット100の軽量化が実現される。したがって、例えば、被測定体6としての被検者の体表面に、第1ユニット100を長時間、接触させた場合であっても、被検者に大きな負担を与えることがない。よって、例えば、長時間にわたって、連続的に温度をモニタリングすることが可能となる。   10C, the number of components of the first unit 100 (for example, the main body of the temperature measuring device) can be minimized, and the weight of the first unit 100 can be reduced. . Therefore, for example, even when the first unit 100 is brought into contact with the body surface of the subject as the subject to be measured 6 for a long time, a large burden is not given to the subject. Therefore, for example, it becomes possible to monitor temperature continuously over a long period of time.

また、第1ユニット100と第2ユニット200との間で、無線通信による温度データの送受信を行うことができることから、第2ユニット200を、第1ユニット100からある程度、離して設置することが可能となる。また、無線通信を利用することから、通信用の配線が不要である。よって、第1ユニットの取扱い性が向上する。また、第1ユニット100を、第2ユニット200から完全に分離することができることから、第1ユニット100の軽量化を、より促進することができる。   In addition, since the temperature data can be transmitted and received by wireless communication between the first unit 100 and the second unit 200, the second unit 200 can be set apart from the first unit 100 to some extent. It becomes. Further, since wireless communication is used, no communication wiring is required. Therefore, the handleability of the first unit is improved. Further, since the first unit 100 can be completely separated from the second unit 200, the weight reduction of the first unit 100 can be further promoted.

図11(A)および図11(B)は、無線通信を利用した温度測定装置の使用例を説明するための図である。図11(A)では、被測定体6としての幼児の胸部の体表面6Aに、第1ユニット100が装着(貼付)されている。また、第2ユニット200は、被測定体6としての幼児を抱いた保護者(温度測定装置のユーザー)MAの左手首に装着されている。ここでは、第2ユニット200は、表示部としても機能するものとする。   FIG. 11A and FIG. 11B are diagrams for explaining an example of use of a temperature measurement device using wireless communication. In FIG. 11A, the first unit 100 is attached (attached) to the body surface 6 </ b> A of the infant's chest as the body to be measured 6. The second unit 200 is attached to the left wrist of a guardian (user of the temperature measuring device) MA holding an infant as the body to be measured 6. Here, the 2nd unit 200 shall function also as a display part.

図11(B)に示されるように、第1ユニット100は、第1温度センサー50と、第2温度センサー52と、環境温度取得部53としての第3温度センサー54と、A/D変換部56と、無線通信部CAと、アンテナAN1とを有している。また、第2ユニット200は、無線通信部CBと、制御部73と、演算部74と、表示部77と、操作部79と、記憶部81とを有している。操作部79は、図5に示されるタイミング制御情報入力部83を兼ねることができる。   As shown in FIG. 11B, the first unit 100 includes a first temperature sensor 50, a second temperature sensor 52, a third temperature sensor 54 as an environmental temperature acquisition unit 53, and an A / D conversion unit. 56, a wireless communication unit CA, and an antenna AN1. The second unit 200 includes a wireless communication unit CB, a control unit 73, a calculation unit 74, a display unit 77, an operation unit 79, and a storage unit 81. The operation unit 79 can also serve as the timing control information input unit 83 shown in FIG.

演算部74には、上述した複数の定数a,c,dを算出するための算出式や、深部体温Tcを算出するための算出式が記憶されている。また、記憶部81には、受信された第1温度Tb、第2温度Tp、環境温度Toutが記憶され、また、算出された複数の定数a,c,dの値も記憶され、また、求められた深部体温Tcも記憶される。   The calculation unit 74 stores a calculation formula for calculating the above-described plurality of constants a, c, d and a calculation formula for calculating the deep body temperature Tc. The storage unit 81 stores the received first temperature Tb, second temperature Tp, and environmental temperature Tout, and also stores calculated values of a plurality of constants a, c, and d. The obtained deep body temperature Tc is also stored.

記憶部81は、複数の被測定体(ここでは被検者)に関する温度情報を記憶可能に構成されている。したがって、深部体温Tc等のデータを、被検体である幼児毎に記憶することができる。なお、記憶部81には、温度情報以外にも、例えば、被測定体6(ここでは被検者である幼児)の氏名、年齢、測定日時などの測定情報を記憶させてもよい。この場合、これらの測定情報は、保護者(温度測定装置のユーザー)MAが、操作部79を操作して入力することができる。   The storage unit 81 is configured to be able to store temperature information related to a plurality of objects to be measured (here, subjects). Therefore, data such as the deep body temperature Tc can be stored for each infant as the subject. In addition to the temperature information, the storage unit 81 may store measurement information such as the name, age, and measurement date and time of the measurement object 6 (here, the infant who is the subject). In this case, the guardian (user of the temperature measurement device) MA can input these measurement information by operating the operation unit 79.

温度測定装置は、例えば、以下のように動作する。保護者MAが、第2ユニット200の操作部79を操作することによって、第2ユニット200の電源がオンされる。すると、無線通信部CBから電波を送信する。この電波による電磁誘導によって、アンテナAN1に起電力を発生させ、この起電力によって、第1ユニット100内の電源(電池)をチャージする。すると、第1ユニット100が起動し、第1温度センサー50と、第2温度センサー52と、環境温度センサー(第3温度センサー)54が起動する。そして、第1ユニット100は、第2ユニット200に向けて、スタンバイ信号を送信する。   For example, the temperature measuring device operates as follows. When the parent MA operates the operation unit 79 of the second unit 200, the power of the second unit 200 is turned on. Then, radio waves are transmitted from the wireless communication unit CB. The electromagnetic induction by the radio wave generates an electromotive force in the antenna AN1, and the power (battery) in the first unit 100 is charged by the electromotive force. Then, the first unit 100 is activated, and the first temperature sensor 50, the second temperature sensor 52, and the environmental temperature sensor (third temperature sensor) 54 are activated. Then, the first unit 100 transmits a standby signal toward the second unit 200.

次に、第1ユニット100内の制御部73は、スタンバイ信号を受信すると、温度測定開始信号の送信を無線通信部CBに指示する。第1ユニット100は、温度測定開始信号を受信すると、第1温度センサー50、第2温度センサー52ならびに環境温度センサー(第3温度センサー)54による温度測定を開始する。なお、第1温度Tbと、第2温度Tpの測定は、被検者6の深部から体表面6Aまでの伝熱が定常状態(平衡状態)となっている状態で行うのが好ましい。よって、温度測定開始信号の受信タイミングから、平衡状態が実現されるのに必要な時間が経過したタイミングで、温度測定を開始するのが好ましい。   Next, when receiving the standby signal, the control unit 73 in the first unit 100 instructs the wireless communication unit CB to transmit a temperature measurement start signal. When receiving the temperature measurement start signal, the first unit 100 starts temperature measurement by the first temperature sensor 50, the second temperature sensor 52, and the environmental temperature sensor (third temperature sensor) 54. Note that the measurement of the first temperature Tb and the second temperature Tp is preferably performed in a state where heat transfer from the deep portion of the subject 6 to the body surface 6A is in a steady state (equilibrium state). Therefore, it is preferable to start the temperature measurement at the timing when the time necessary for realizing the equilibrium state has elapsed from the reception timing of the temperature measurement start signal.

測定された温度情報(第1温度Tb、第2温度Tp、第3温度Tout)は、A/D変換部56でアナログ信号からデジタル信号に変換され、無線通信部CAによって、第2ユニット200に送信される。温度測定は、複数回実行され、測定毎に、測定データが送信される。各測定の実行間隔は、環境(大気等)の状況や傾向等を考慮して、適宜、調整することができる。   The measured temperature information (the first temperature Tb, the second temperature Tp, and the third temperature Tout) is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D conversion unit 56, and is transmitted to the second unit 200 by the wireless communication unit CA. Sent. Temperature measurement is performed a plurality of times, and measurement data is transmitted for each measurement. The execution interval of each measurement can be appropriately adjusted in consideration of the environment (atmosphere, etc.) and trends.

第2ユニット200内の演算部74は、所定間隔で送られてくる、一組の第1温度Tb、第2温度Tp、第3温度Toutのデータを記憶部81に一旦、格納する。そして、必要な温度データがすべて得られると、上述した手順で、所定の演算を実行して、被検者(幼児)6の深部温度Tcを測定する。測定された深部温度Tcは、例えば、表示部77に表示される。   The computing unit 74 in the second unit 200 temporarily stores a set of data of the first temperature Tb, the second temperature Tp, and the third temperature Tout sent at predetermined intervals in the storage unit 81. When all the necessary temperature data is obtained, a predetermined calculation is executed according to the procedure described above, and the deep temperature Tc of the subject (infant) 6 is measured. The measured deep temperature Tc is displayed on the display unit 77, for example.

図12は、第1実施形態における、深部温度の測定手順を示す図である。まず、温度データが取得される(ステップS10)。温度データには、第1測定で得られた第1温度Tb1、第2温度Tp1、第3温度Tout1と、第2測定で得られた第1温度Tb2、第2温度Tp2、第3温度Tout2と、第3測定で得られた第1温度Tb3、第2温度Tp3、第3温度Tout3と、が含まれる。   FIG. 12 is a diagram showing a procedure for measuring the deep temperature in the first embodiment. First, temperature data is acquired (step S10). The temperature data includes the first temperature Tb1, the second temperature Tp1, and the third temperature Tout1 obtained by the first measurement, and the first temperature Tb2, the second temperature Tp2, and the third temperature Tout2 obtained by the second measurement. The first temperature Tb3, the second temperature Tp3, and the third temperature Tout3 obtained in the third measurement are included.

次に、複数の定数a,c,dが、算出される(ステップS20)。次に、先に説明した第1算出式を用いて、深部温度を演算する(ステップ30)。   Next, a plurality of constants a, c, d are calculated (step S20). Next, the deep temperature is calculated using the first calculation formula described above (step 30).

(深部温度の測定結果の例)
次に、一例として、環境温度Toutを3段階で変化させたときの、第1温度Tbおよび第2温度Tpのデータ例と、そのデータ例に基づいて算出された深部温度の例(算出結果例)について、図13〜図18を用いて説明する。以下の説明では、熱流制御部61を使用しない例について説明するが、熱流制御部61を設けた場合でも、同様の結果が得られる。
(Example of measurement result of deep temperature)
Next, as an example, a data example of the first temperature Tb and the second temperature Tp when the environmental temperature Tout is changed in three stages, and an example of a deep temperature calculated based on the data example (example of calculation result) ) Will be described with reference to FIGS. In the following description, an example in which the heat flow control unit 61 is not used will be described, but the same result can be obtained even when the heat flow control unit 61 is provided.

(図13の例)
図13は、深部温度の算出結果の一例を示す図である。図13では、被測定体6として人体を想定しており、深部4の温度Tcを37℃に設定している。この実験では、表層部5に相当する構造体の材料として、ポリ塩化ビニール(PVC)を使用している。ポリ塩化ビニールの熱伝導率は、0.144283である。
(Example of FIG. 13)
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a calculation result of the deep temperature. In FIG. 13, a human body is assumed as the body to be measured 6, and the temperature Tc of the deep part 4 is set to 37 ° C. In this experiment, polyvinyl chloride (PVC) is used as the material of the structure corresponding to the surface layer portion 5. The thermal conductivity of polyvinyl chloride is 0.144283.

この表層部5に相当するPVC構造体(直方体)の厚みは20mmに設定している。また、このPVC構造体の上面の中央に、シリコンゴムで構成され、かつ、円柱形状を有する基材40を設けている。シリコンゴムの熱伝導率は、0.05である。   The thickness of the PVC structure (a rectangular parallelepiped) corresponding to the surface layer portion 5 is set to 20 mm. In addition, a base material 40 made of silicon rubber and having a cylindrical shape is provided at the center of the upper surface of the PVC structure. The thermal conductivity of silicon rubber is 0.05.

また、基材40の断面は円形状であり、その円の直径は20mmである。また、基材40の高さは2mmである。第1温度センサー50と第2温度センサー52は、基材40の底面(つまり接触面)SR1に垂直な垂線L1上にある2点(第1測定点と第2測定点)の位置に設けられている。第1温度センサー50と第2温度センサー52との距離は2mmである。つまり、第1測定点は、基材40の底面(接触面)SR1上に設定されており、第2測定点は、基材40の上面SR2上に設定されている。   Moreover, the cross section of the base material 40 is circular, and the diameter of the circle is 20 mm. Moreover, the height of the base material 40 is 2 mm. The first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 are provided at two positions (first measurement point and second measurement point) on the perpendicular L1 perpendicular to the bottom surface (that is, the contact surface) SR1 of the base material 40. ing. The distance between the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 is 2 mm. That is, the first measurement point is set on the bottom surface (contact surface) SR1 of the base material 40, and the second measurement point is set on the top surface SR2 of the base material 40.

また、図13の例において、環境(大気)7における熱伝達係数(大気の熱の移動度に比例する定数)は、0.01W/m・Kに設定されている。環境温度(第3温度)Tout、第1温度Tbならびに第2温度Tpは、n回測定される。本例では、3回の温度測定を実行する。よって、nは、1,2,3のいずれかである。 In the example of FIG. 13, the heat transfer coefficient in the environment (atmosphere) 7 (a constant proportional to the mobility of heat in the atmosphere) is set to 0.01 W / m 2 · K. The environmental temperature (third temperature) Tout, the first temperature Tb, and the second temperature Tp are measured n times. In this example, three temperature measurements are performed. Therefore, n is either 1, 2, or 3.

Tout1は、23℃であり、Tout2は30℃であり、Tout3は35℃である。Tb1は、29.2884℃であり、Tb2は、33.1442℃であり、Tb3は、35.8983℃である。Tp1は、27.4605℃であり、Tp2は、32.2303℃であり、Tb3は、35.6327℃である。   Tout1 is 23 ° C., Tout2 is 30 ° C., and Tout3 is 35 ° C. Tb1 is 29.2884 ° C., Tb2 is 33.1442 ° C., and Tb3 is 35.8983 ° C. Tp1 is 27.4605 ° C., Tp2 is 32.2303 ° C., and Tb3 is 35.6327 ° C.

測定(算出)された深部温度は、36.99986℃であり、実際の深部温度Tc(=37℃)と比較して、わずかの誤差しか含まない。つまり、小型化された基材40を用いて、極めて高精度に深部温度を測定できることがわかった。   The measured (calculated) depth temperature is 36.99986 ° C., and includes a slight error compared to the actual depth temperature Tc (= 37 ° C.). That is, it was found that the deep part temperature can be measured with extremely high accuracy using the downsized base material 40.

(図14の例)
図14は、深部温度の算出結果の他の例を示す図である。図14の例における測定環境や測定条件は、基本的には、図13の例と同じである。但し、図14の例では、第1温度センサー50および第2温度センサー52が、基材40の側面上、かつ、垂線L2上に設けられている。第1温度センサー50および第2温度センサー52との距離は、2mmである。
(Example of FIG. 14)
FIG. 14 is a diagram illustrating another example of the calculation result of the deep temperature. The measurement environment and measurement conditions in the example of FIG. 14 are basically the same as in the example of FIG. However, in the example of FIG. 14, the 1st temperature sensor 50 and the 2nd temperature sensor 52 are provided on the side surface of the base material 40, and the perpendicular L2. The distance between the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 is 2 mm.

Tout1は、23℃であり、Tout2は30℃であり、Tout3は35℃である。Tb1は、28.7516℃であり、Tb2は、32.8758℃であり、Tb3は、35.8217℃である。Tp1は、26.2482℃であり、Tp2は、31.6241℃であり、Tb3は、35.464℃である。   Tout1 is 23 ° C., Tout2 is 30 ° C., and Tout3 is 35 ° C. Tb1 is 28.7516 ° C., Tb2 is 32.8758 ° C., and Tb3 is 35.8217 ° C. Tp1 is 26.4822 ° C, Tp2 is 31.6241 ° C, and Tb3 is 35.464 ° C.

測定(算出)された深部温度は、37.00000℃であり、実際の深部温度Tc(=37℃)と比較して、誤差は認められなかった。つまり、小型化された基材40を用いて、極めて高精度に深部温度を測定できることがわかった。   The measured (calculated) depth temperature was 37.00000 ° C., and no error was observed compared to the actual depth temperature Tc (= 37 ° C.). That is, it was found that the deep part temperature can be measured with extremely high accuracy using the downsized base material 40.

(図15の例)
図15は、深部温度の算出結果の他の例を示す図である。図15の例における測定環境や測定条件は、基本的には、前掲の例と同じである。但し、図15の例では、第1温度センサー50は、基材40の接触面SR1の中心付近に設けられ、また、第2温度センサー52は、基材40の側面上に設けられている。
(Example of FIG. 15)
FIG. 15 is a diagram illustrating another example of the calculation result of the deep temperature. The measurement environment and measurement conditions in the example of FIG. 15 are basically the same as in the above example. However, in the example of FIG. 15, the first temperature sensor 50 is provided near the center of the contact surface SR <b> 1 of the base material 40, and the second temperature sensor 52 is provided on the side surface of the base material 40.

Tout1は、23℃であり、Tout2は30℃であり、Tout3は35℃である。Tb1は、29.2884℃であり、Tb2は、33.1442℃であり、Tb3は、35.8983℃である。Tp1は、26.2482℃であり、Tp2は、31.6241℃であり、Tb3は、35.464℃である。   Tout1 is 23 ° C., Tout2 is 30 ° C., and Tout3 is 35 ° C. Tb1 is 29.2884 ° C., Tb2 is 33.1442 ° C., and Tb3 is 35.8983 ° C. Tp1 is 26.4822 ° C, Tp2 is 31.6241 ° C, and Tb3 is 35.464 ° C.

測定(算出)された深部温度は、37.00000℃であり、実際の深部温度Tc(=37℃)と比較して、誤差は認められなかった。つまり、小型化された基材40を用いて、極めて高精度に深部温度を測定できることがわかった。   The measured (calculated) depth temperature was 37.00000 ° C., and no error was observed compared to the actual depth temperature Tc (= 37 ° C.). That is, it was found that the deep part temperature can be measured with extremely high accuracy using the downsized base material 40.

(図16の例)
図16は、深部温度の算出結果の他の例を示す図である。図16の例における測定環境や測定条件は、基本的には、前掲の例と同じである。但し、図16の例では、第1温度センサー50は、基材40の上面SR2上に設けられている。第2温度センサー52は、基材40の側面上に設けられている。第2温度センサー52は、第1温度センサー50を通り、かつ、接触面SR2に平行な直線L3上に設けられている。つまり、第1温度センサー50と第2温度センサー52は、横一線の位置にある。
(Example of FIG. 16)
FIG. 16 is a diagram illustrating another example of the calculation result of the deep temperature. The measurement environment and measurement conditions in the example of FIG. 16 are basically the same as in the above example. However, in the example of FIG. 16, the first temperature sensor 50 is provided on the upper surface SR <b> 2 of the base material 40. The second temperature sensor 52 is provided on the side surface of the substrate 40. The second temperature sensor 52 is provided on a straight line L3 that passes through the first temperature sensor 50 and is parallel to the contact surface SR2. That is, the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 are in a horizontal line position.

Tout1は、23℃であり、Tout2は30℃であり、Tout3は35℃である。Tb1は、28.7516℃であり、Tb2は、32.8758℃であり、Tb3は、35.8217℃である。Tp1は、26.2482℃であり、Tp2は、31.6241℃であり、Tb3は、35.464℃である。   Tout1 is 23 ° C., Tout2 is 30 ° C., and Tout3 is 35 ° C. Tb1 is 28.7516 ° C., Tb2 is 32.8758 ° C., and Tb3 is 35.8217 ° C. Tp1 is 26.4822 ° C, Tp2 is 31.6241 ° C, and Tb3 is 35.464 ° C.

測定(算出)された深部温度は、37.00000℃であり、実際の深部温度Tc(=37℃)と比較して、誤差は認められなかった。つまり、小型化された基材40を用いて、極めて高精度に深部温度を測定できることがわかった。   The measured (calculated) depth temperature was 37.00000 ° C., and no error was observed compared to the actual depth temperature Tc (= 37 ° C.). That is, it was found that the deep part temperature can be measured with extremely high accuracy using the downsized base material 40.

以上の実験結果から、第1温度センサー50および第2温度センサー52の相対位置関係は、特に問題とならないことがわかる。つまり、第1温度センサー50および第2温度センサー52が、熱源(被測定体の深部)を通る鉛直線上にあってもよく、また、第1温度センサー50および第2温度センサー52が、横一線の位置にあってもよい。   From the above experimental results, it can be seen that the relative positional relationship between the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 is not particularly problematic. That is, the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 may be on a vertical line passing through the heat source (the deep portion of the measured object), and the first temperature sensor 50 and the second temperature sensor 52 are aligned horizontally. It may be in the position.

すなわち、第1温度センサー50が設けられる第1測定点および第2温度センサー52が設けられる第2測定点は、基材40の外表面(上記の例でいえば、底面である瀬接触面SR1、上面SR2ならびに側面のいずれか)上、または、基材40の内部に位置する2点であればよい。但し、行列式を使用した深部温度の算出を行うためには、少なくとも、環境温度(第3温度)Tout1,Tout2,Tout3のいずれかに対応する一組のTbとTpが同じ値ではない(Tb≠Tp)という条件を満足する必要がある。すなわち、3組の第1温度Tbと第2温度Tpのうち、少なくとも1組のTbとTpに温度差が生じていることが必要である。よって、この条件を満足するように、第1ユニット100を設計する。   That is, the first measurement point where the first temperature sensor 50 is provided and the second measurement point where the second temperature sensor 52 is provided are the outer surface of the base material 40 (the contact surface SR1 which is the bottom surface in the above example). , Any one of the upper surface SR2 and the side surface) or the inside of the base material 40. However, in order to calculate the deep temperature using the determinant, at least one set of Tb and Tp corresponding to any one of the environmental temperatures (third temperatures) Tout1, Tout2, and Tout3 is not the same value (Tb ≠ Tp) must be satisfied. That is, it is necessary that at least one set of Tb and Tp has a temperature difference among the three sets of the first temperature Tb and the second temperature Tp. Therefore, the first unit 100 is designed so as to satisfy this condition.

次に、基材40の内部における温度分布と測定結果との関係について考察する。図17(A)および図17(B)は、基材の内部における温度分布と測定結果との関係の一例を示す図である。図17(A)に示されるデータ例は、図13に示したデータ例と同じである。図17(B)は、Tout1(=23℃)における、基材40の垂線方向の温度分布を示す図である。図17(B)では、横軸が、接触面SR1を基準とした、垂線L1方向の距離であり、縦軸が、基材40の温度である。図17(B)に示されるように、基材40の温度は、熱源(被測定体6の深部4)から離れるにつれて、直線状に低下する。   Next, the relationship between the temperature distribution inside the substrate 40 and the measurement results will be considered. FIG. 17A and FIG. 17B are diagrams showing an example of the relationship between the temperature distribution inside the substrate and the measurement result. The data example shown in FIG. 17A is the same as the data example shown in FIG. FIG. 17B is a diagram showing the temperature distribution in the perpendicular direction of the substrate 40 at Tout1 (= 23 ° C.). In FIG. 17B, the horizontal axis is the distance in the direction of the perpendicular L1 with respect to the contact surface SR1, and the vertical axis is the temperature of the substrate 40. As shown in FIG. 17 (B), the temperature of the base material 40 decreases linearly with distance from the heat source (the deep portion 4 of the measured object 6).

図17(A)のデータ例は、図17(B)に示すような、基材40の熱分布の下で深部温度を算出した結果であり、先に説明したように、極めて高精度な測定結果が得られている。   The data example of FIG. 17 (A) is a result of calculating the deep temperature under the heat distribution of the base material 40 as shown in FIG. 17 (B), and as described above, measurement with extremely high accuracy is performed. The result is obtained.

図18(A)および図18(B)は、基材の内部における温度分布と測定結果との関係の他の例を示す図である。図18(A)の例における測定環境や測定条件は、基本的には、図17(A)の例と同じである。但し、図18(A)の例では、基材40の高さを20mmとし、図17(A)の例における基材40の高さ(2mm)の10倍としている。このように、基材40の高さを高くすると、円柱の側面の面積が増加することから、円柱状の基材40の側面からの放熱が増加する。そして、その側面からの放熱の量は、熱源(被測定体6の深部4)からの距離に対応して変化する。   18A and 18B are diagrams showing another example of the relationship between the temperature distribution inside the base material and the measurement result. The measurement environment and measurement conditions in the example of FIG. 18A are basically the same as those in the example of FIG. However, in the example of FIG. 18A, the height of the substrate 40 is 20 mm, which is 10 times the height (2 mm) of the substrate 40 in the example of FIG. As described above, when the height of the base material 40 is increased, the area of the side surface of the cylinder increases, so that heat radiation from the side surface of the cylindrical base material 40 increases. The amount of heat released from the side surface changes in accordance with the distance from the heat source (the deep portion 4 of the measured object 6).

図18(B)は、Tout1(=23℃)における、基材40の垂線方向の温度分布を示す図である。図18(B)では、横軸が、接触面SR1を基準とした、垂線L1方向の距離であり、縦軸が、基材40の温度である。図18(B)に示されるように、基材40の温度は、熱源(被測定体6の深部4)から離れるにつれて低下するが、温度分布を示す特性線は直線とはならず、曲線となる。先に説明したように、基材40の高さを高くすると、円柱の側面の面積が増加し、円柱状の基材40の側面からの放熱が増加し、そして、その側面からの放熱の量は、熱源(被測定体6の深部4)からの距離に対応して変化するからである。   FIG. 18B is a diagram showing a temperature distribution in the perpendicular direction of the substrate 40 at Tout1 (= 23 ° C.). In FIG. 18B, the horizontal axis is the distance in the direction of the perpendicular L1 with respect to the contact surface SR1, and the vertical axis is the temperature of the substrate 40. As shown in FIG. 18 (B), the temperature of the base material 40 decreases with distance from the heat source (the deep portion 4 of the measured object 6), but the characteristic line indicating the temperature distribution is not a straight line, but a curved line. Become. As described above, when the height of the base material 40 is increased, the area of the side surface of the cylinder is increased, the heat radiation from the side surface of the cylindrical base material 40 is increased, and the amount of heat radiation from the side surface is increased. This is because it changes in accordance with the distance from the heat source (the deep portion 4 of the measured object 6).

図18(A)のデータ例は、図18(B)に示すような、基材40の熱分布の下で深部温度を算出した結果である。Tout1は、23℃であり、Tout2は30℃であり、Tout3は35℃である。Tb1は、29.62274℃であり、Tb2は、33.31137℃であり、Tb3は、35.94611℃である。Tp1は、23.29526℃であり、Tp2は、30.14763℃であり、Tb3は、35.04218℃である。測定(算出)された深部温度は、37.00000℃であり、実際の深部温度Tc(=37℃)と比較して、誤差は認められなかった。つまり、基材40の内部の温度分布が、曲線で表される場合であっても、本実施形態の温度測定方法を使用すれば、極めて高精度に深部温度を測定できることがわかった。したがって、基材40の高さに制約はなく、また、接触面の面積と基材40の高さの比に関する制限もない。よって、かなり自由に、第1ユニット100を構成することができる。   The data example of FIG. 18A is a result of calculating the deep temperature under the heat distribution of the base material 40 as shown in FIG. Tout1 is 23 ° C., Tout2 is 30 ° C., and Tout3 is 35 ° C. Tb1 is 29.62274 ° C., Tb2 is 33.311 ° C., and Tb3 is 35.94611 ° C. Tp1 is 23.29526 ° C., Tp2 is 30.14763 ° C., and Tb3 is 35.04218 ° C. The measured (calculated) depth temperature was 37.00000 ° C., and no error was observed compared to the actual depth temperature Tc (= 37 ° C.). That is, it was found that even when the temperature distribution inside the substrate 40 is represented by a curve, the deep temperature can be measured with extremely high accuracy by using the temperature measurement method of the present embodiment. Therefore, there is no restriction on the height of the base material 40, and there is no restriction on the ratio between the area of the contact surface and the height of the base material 40. Therefore, the first unit 100 can be configured quite freely.

(第2の実施形態)
本実施形態では、深部温度の算出式として、前掲の実施形態とは異なる第2の算出式を使用する。また、本実施形態では、温度の測定(温度情報の取得)を、少なくとも2回、実行する。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, a second calculation formula different from the above-described embodiment is used as the deep temperature calculation formula. In this embodiment, temperature measurement (acquisition of temperature information) is performed at least twice.

図19は、第2の実施形態における、深部温度の測定方法を説明するための図である。図19に示すように、本実施形態では、第1測定と第2測定を実行し、第1測定における環境温度(第3温度)Tout1と、第2測定における環境温度(第3温度)Tout2とを異ならせる。   FIG. 19 is a diagram for explaining a method for measuring a deep temperature in the second embodiment. As shown in FIG. 19, in the present embodiment, the first measurement and the second measurement are performed, and the environmental temperature (third temperature) Tout1 in the first measurement, and the environmental temperature (third temperature) Tout2 in the second measurement. Make them different.

第1測定で得られた第1温度をTb1とし、第2温度をTp1とし、第3温度をTout1とし、第2測定で得られた第1温度をTb2とし、第2温度をTp2とし、第3温度をTout2とする。   The first temperature obtained in the first measurement is Tb1, the second temperature is Tp1, the third temperature is Tout1, the first temperature obtained in the second measurement is Tb2, the second temperature is Tp2, 3 Temperature is Tout2.

演算部74は、第1測定で得られた第1温度Tb1および第2温度Tp1と、第2測定で得られた第1温度Tb2および第2温度Tp2と、を用いて、第2算出式による演算を実行して、深部温度Tcを算出する。前記第2算出式は、下記の式(11)によって表される。
式(11)による第2算出式を使用するときは、上述のとおり、第2測定における環境温度(第3温度)Tout2の値が、第1測定における環境温度(第3温度)Tout1とは異なる値である必要がある。
The calculation unit 74 uses the first temperature Tb1 and the second temperature Tp1 obtained by the first measurement, and the first temperature Tb2 and the second temperature Tp2 obtained by the second measurement, according to the second calculation formula. An operation is performed to calculate the deep temperature Tc. The second calculation formula is represented by the following formula (11).
When the second calculation formula according to Formula (11) is used, as described above, the value of the environmental temperature (third temperature) Tout2 in the second measurement is different from the environmental temperature (third temperature) Tout1 in the first measurement. Must be a value.

式(11)で示される第2算出式によると、熱収支に起因する誤差成分を生じさせずに、深部温度を測定できる理由について、図20および図21を用いて説明する。   The reason why the deep temperature can be measured without causing an error component due to the heat balance will be described with reference to FIG. 20 and FIG.

図20(A)および図20(B)は、特許文献1に示される従来例において、熱収支に起因する誤差成分が生じる理由を説明するための図である。図20(A)は、従来例の温度測定部における、6点の温度(T1,T2,Tt1、T2,T4,Tt2)および熱抵抗の状態を示している。図20(B)は、図20(A)に示される温度測定部における、環境温度(第3温度)Toutと深部温度Tcと間の、熱抵抗と熱流束の状態を示している。   20A and 20B are diagrams for explaining the reason why an error component due to the heat balance occurs in the conventional example shown in Patent Document 1. FIG. FIG. 20A shows the states of six temperatures (T1, T2, Tt1, T2, T4, Tt2) and thermal resistance in the conventional temperature measurement unit. FIG. 20B shows the state of thermal resistance and heat flux between the environmental temperature (third temperature) Tout and the deep temperature Tc in the temperature measurement unit shown in FIG.

従来例では、並列に配置された2つの温度測定部を使用して、2つの熱流の系を形成している。また、環境温度(第3温度)Toutは一定であり、また、基材37の上面に設けられた第1断熱材38Aおよび第2断熱材38Bによって、温度測定部は、環境(大気)から、熱的に遮断されている。また、環境(大気)における熱伝達係数(気体中の熱の移動度に比例する定数)はnである。また、被測定体の表層部の熱抵抗をRbとし、基材37の熱抵抗をR1とし、第1断熱材38Aの熱抵抗をR2とし、第2断熱材38Bの熱抵抗をR3としている。   In the conventional example, two heat flow systems are formed using two temperature measurement units arranged in parallel. In addition, the environmental temperature (third temperature) Tout is constant, and the first heat insulating material 38A and the second heat insulating material 38B provided on the upper surface of the base member 37 allow the temperature measuring unit to Thermally shut off. The heat transfer coefficient in the environment (atmosphere) (a constant proportional to the mobility of heat in the gas) is n. Further, the thermal resistance of the surface layer portion of the measured object is Rb, the thermal resistance of the base material 37 is R1, the thermal resistance of the first heat insulating material 38A is R2, and the thermal resistance of the second heat insulating material 38B is R3.

従来例では、環境温度(第3温度)Toutが一定であるという前提の下で、断熱材38Aと断熱材38Bとを異ならせることによって、異なる2つの熱流束を形成している。
つまり、従来例では、熱流束Qb1と、熱流束Q11と、熱流束Q12との間に、Qb1=Q11=Q12という関係が成立し、また、熱流束Qb2と、熱流束Q21と、熱流束Q22との間に、Qb2=Q21=Q22という関係が成立することを前提としている。
In the conventional example, two different heat fluxes are formed by differentiating the heat insulating material 38A and the heat insulating material 38B under the assumption that the environmental temperature (third temperature) Tout is constant.
That is, in the conventional example, the relationship of Qb1 = Q11 = Q12 is established between the heat flux Qb1, the heat flux Q11, and the heat flux Q12, and the heat flux Qb2, the heat flux Q21, and the heat flux Q22. And Qb2 = Q21 = Q22.

しかし、温度測定部の小型化が促進されると、第1の系の3点の温度(T1,T2,Tt1)ならびに第2の系における3点の温度(T2,T4,Tt2)は、環境温度(第3温度)Toutの影響を受けるようになる。よって、Qb1=Q11=Q12、ならびに、Qb2=Q21=Q22であるという前提が成立しなくなる。この場合には、従来例の算出式である式(F)の左辺は、Tc+ΔTcとなり、熱収支の差分に相当する測定誤差ΔTcが生じる。   However, when the miniaturization of the temperature measuring unit is promoted, the three temperatures (T1, T2, Tt1) of the first system and the three temperatures (T2, T4, Tt2) of the second system are The temperature (third temperature) Tout is affected. Therefore, the premise that Qb1 = Q11 = Q12 and Qb2 = Q21 = Q22 is not satisfied. In this case, the left side of the formula (F) which is the calculation formula of the conventional example is Tc + ΔTc, and a measurement error ΔTc corresponding to the difference in heat balance occurs.

つまり、特許文献1に記載される温度計では、温度測定部を、表層部に設けられた断熱材によって環境(大気)から遮断した構成となっており、したがって、熱流束は温度測定部の頂部にて終端し、環境(大気)との間の熱収支はほとんどなく、無視できるという設計思想の下で設計されている。しかし、温度計の小型化を、さらに促進した場合には、例えば、温度測定部の側面と環境(大気)との間での熱収支が顕在化し、熱収支の差分に対応する測定誤差を無視できなくなる。   That is, in the thermometer described in Patent Document 1, the temperature measurement unit is configured to be shielded from the environment (atmosphere) by the heat insulating material provided on the surface layer, and thus the heat flux is the top of the temperature measurement unit. It is designed under the design concept that it can be ignored with little heat balance with the environment (atmosphere). However, if the miniaturization of the thermometer is further promoted, for example, the heat balance between the side surface of the temperature measurement unit and the environment (atmosphere) becomes obvious, and the measurement error corresponding to the difference in the heat balance is ignored. become unable.

図21(A)および図21(B)は、本発明の第2実施形態において、熱収支に起因する誤差成分が生じない理由を説明するための図である。図21(A)は、第2実施形態にかかる温度測定部における温度と熱抵抗の状態を示している。図21(B)は、図21(A)に示される温度測定部における、環境温度(第3温度)Tout1,Tout2と、深部温度Tcと間の、熱抵抗と熱流束の状態を示している。   FIGS. 21A and 21B are diagrams for explaining the reason why an error component due to the heat balance does not occur in the second embodiment of the present invention. FIG. 21A shows the state of temperature and thermal resistance in the temperature measurement unit according to the second embodiment. FIG. 21B shows the state of thermal resistance and heat flux between the environmental temperature (third temperature) Tout1, Tout2 and the deep temperature Tc in the temperature measurement unit shown in FIG. .

本実施形態では、少なくとも2回の温度測定(温度情報の取得)を実行し、各温度測定では、第3温度(環境温度)Toutの値を異ならせている(Tout1≠Tout2)。環境温度(第3温度)を異にして、2回の温度測定を実行したとき、第1測定では、始端を被測定体の深部4とし、終端を環境(大気等)とする第1の熱流束の系が構成されることになる。また、第2測定では、始端を被測定体の深部とし、終端を環境(大気等)とする第2の熱流束の系が構成される。第3温度(環境温度)Toutは、各系で異なることから、各系の熱流束は互いに異なる熱流束である。   In the present embodiment, temperature measurement (acquisition of temperature information) is performed at least twice, and the value of the third temperature (environment temperature) Tout is varied in each temperature measurement (Tout1 ≠ Tout2). When two temperature measurements are performed with different environmental temperatures (third temperatures), the first measurement is the first heat flow in which the start end is the deep part 4 of the measured object and the end is the environment (atmosphere etc.) A bundle system is constructed. In the second measurement, a second heat flux system is configured in which the start end is the deep part of the measured object and the end is the environment (atmosphere or the like). Since the third temperature (environment temperature) Tout is different in each system, the heat flux of each system is different from each other.

また、環境(大気)7における熱伝達係数(気体中の熱の移動度に比例する定数)はnである。第1温度はTb1(あるいはT1),Tb2(あるいはT3)である。また、第2温度はTp1(あるいはT2),Tp2(あるいはT4)である。被測定体6の表層部5における熱抵抗はRbであり、基材40の熱抵抗はR1である。また、図21(B)に示されるように、第1の系においては、熱流束Qb1と、熱流束Q11と、熱流束Qa1が生じている。第2の系においては、熱流束Qb2と、熱流束Q21と、熱流束Qa2が生じている。   The heat transfer coefficient in the environment (atmosphere) 7 (a constant proportional to the heat mobility in the gas) is n. The first temperature is Tb1 (or T1), Tb2 (or T3). The second temperature is Tp1 (or T2) or Tp2 (or T4). The thermal resistance in the surface layer portion 5 of the measurement object 6 is Rb, and the thermal resistance of the base material 40 is R1. In addition, as shown in FIG. 21B, in the first system, a heat flux Qb1, a heat flux Q11, and a heat flux Qa1 are generated. In the second system, a heat flux Qb2, a heat flux Q21, and a heat flux Qa2 are generated.

これらの2つの熱流束の系では、熱流束の終端が、温度の変動が許容されている環境7であることから、従来例において問題となる熱収支の差分という概念が生じない。つまり、その熱収支も含めて、環境温度Tout(Tout1,Tout2)が一義的に定まる(適宜、変動する)というだけである。   In these two heat flux systems, since the end of the heat flux is the environment 7 in which temperature fluctuation is allowed, the concept of difference in heat balance, which is a problem in the conventional example, does not occur. That is, the environmental temperature Tout (Tout1, Tout2) including the heat balance is simply determined (varies as appropriate).

また、使用している基材40の熱伝導率(つまり熱抵抗)は、第1の熱流束の系、第2の熱流束の系で同じである。つまり、熱抵抗の分布は、第1の系と第2の系との間で、何ら変化しない。よって、基材に第1測定点と第2測定を設定したとき、(第1測定点と第2測定点の温度の差)/(被測定体の深部温度Tcと第1測定点の温度の差)は、第1の熱流束の系、第2の熱流束の系ともに同じである。よって、下記の式が成立する。
この式(12)を、Tcについて解くと、上述の第2算出式(上記の式(11))が得られる。従来例における、ΔTcという誤差成分の概念自体が生じないことから、第2算出式によれば、ほぼ理想的な深部温度Tcが得られる。
In addition, the thermal conductivity (that is, thermal resistance) of the base material 40 used is the same in the first heat flux system and the second heat flux system. That is, the distribution of thermal resistance does not change at all between the first system and the second system. Therefore, when the first measurement point and the second measurement are set on the substrate, (the difference between the temperature of the first measurement point and the second measurement point) / (the depth temperature Tc of the measured object and the temperature of the first measurement point) The difference is the same for both the first heat flux system and the second heat flux system. Therefore, the following formula is established.
When this equation (12) is solved for Tc, the above-described second calculation equation (the above equation (11)) is obtained. Since the concept of the error component ΔTc in the conventional example does not occur, according to the second calculation formula, an almost ideal deep temperature Tc can be obtained.

第2算出式(式(11))は、形式的には従来例における算出式(式(F))と同じように見えるが、第2算出式(式(11))は、従来例の算出式(式(F))とは、根本的に異なる算出式である。つまり、第2算出式(式(11))は、環境を終端とする2つの熱流束の系から得られたデータに基づいて、基材における熱抵抗の比が同じであるという観点から導き出される算出式であり、根本的に異なるものである。   The second calculation formula (Formula (11)) looks formally the same as the calculation formula (Formula (F)) in the conventional example, but the second calculation formula (Formula (11)) is the calculation of the conventional example. The formula (formula (F)) is a fundamentally different calculation formula. That is, the second calculation formula (formula (11)) is derived from the viewpoint that the ratio of the thermal resistance in the substrate is the same based on the data obtained from the system of two heat fluxes that terminate in the environment. This is a calculation formula and is fundamentally different.

なお、本実施形態では、第3温度(環境温度)Toutは、深部温度Tcの算出自体には直接的には関係しない。但し、上述のとおり、第1測定におけるTout1と、第2測定におけるTout2とは異なっている必要があり、Tout1=Tout2であるときは、正確な深部温度の算出ができない。   In the present embodiment, the third temperature (environment temperature) Tout is not directly related to the calculation of the deep temperature Tc itself. However, as described above, Tout1 in the first measurement needs to be different from Tout2 in the second measurement. When Tout1 = Tout2, it is not possible to accurately calculate the deep temperature.

よって、第3温度センサー54で測定された第3温度Tout3(あるいは、環境温度取得部53によって取得された第3温度Tout3)は、算出可能条件(第1測定と第2測定における第3温度が異なるという条件)が満足されているかを確認するために、つまり、演算の可否の判断に使用することができる。   Therefore, the third temperature Tout3 measured by the third temperature sensor 54 (or the third temperature Tout3 acquired by the environmental temperature acquisition unit 53) is calculated according to the condition that can be calculated (the third temperature in the first measurement and the second measurement). It can be used to check whether or not the calculation is possible.

図22(A)および図22(B)は、第2実施形態における、深部温度の測定手順と、第2実施形態における深部温度の算出結果例を示す図である。まず、温度データが取得される(ステップS40)。温度データには、第1測定で得られた第1温度Tb1、第2温度Tp1、第3温度Tout1と、第2測定で得られた第1温度Tb2、第2温度Tp2、第3温度Tout2(≠Tout1)と、が含まれる。次に、第2算出式を用いて、深部温度を演算する(ステップS50)。   FIG. 22A and FIG. 22B are diagrams illustrating a measurement procedure of the depth temperature in the second embodiment and an example of a calculation result of the depth temperature in the second embodiment. First, temperature data is acquired (step S40). The temperature data includes a first temperature Tb1, a second temperature Tp1, and a third temperature Tout1 obtained by the first measurement, and a first temperature Tb2, a second temperature Tp2, and a third temperature Tout2 ( ≠ Tout1). Next, the deep temperature is calculated using the second calculation formula (step S50).

図22(B)は、第2実施形態における深部温度の算出結果例を示す図である。ここでは、図13に示される測定環境を使用する。第1測定における環境温度(第3温度)Tout1が23℃のとき、第1温度Tb1は28.371℃であり、第2温度Tp1は26.2482℃となる。第2測定における環境温度(第3温度)Tout2が30℃のとき、第1温度Tb2は32.6855℃であり、第2温度Tp2は31.6241℃となる。熱源となる深部温度Tcは37℃に設定されている。この深部温度に対する算出結果は37.00000であり、誤差は生じなかった。よって、本実施形態によれば、極めて高精度に、深部温度を測定できることがわかった。   FIG. 22B is a diagram illustrating an example of the calculation result of the deep temperature in the second embodiment. Here, the measurement environment shown in FIG. 13 is used. When the environmental temperature (third temperature) Tout1 in the first measurement is 23 ° C., the first temperature Tb1 is 28.371 ° C., and the second temperature Tp1 is 26.2482 ° C. When the environmental temperature (third temperature) Tout2 in the second measurement is 30 ° C., the first temperature Tb2 is 32.6855 ° C., and the second temperature Tp2 is 31.6241 ° C. The deep temperature Tc serving as a heat source is set to 37 ° C. The calculation result for this deep temperature was 37.00000, and no error occurred. Therefore, according to the present embodiment, it has been found that the deep temperature can be measured with extremely high accuracy.

(第3の実施形態)
次に、温度センサーを基材40に設ける方法の一例について説明する。図23(A)〜図23(E)は、温度センサーを、基材に設ける方法の一例について説明するための図である。ここでは、第1温度センサー50(例えば熱電対素子で構成される)を例にとって説明する。以下に説明する方法は、第2温度センサー52ならびに第3温度センサー55についても、同様に適用することができる。
(Third embodiment)
Next, an example of a method for providing the temperature sensor on the substrate 40 will be described. FIG. 23A to FIG. 23E are diagrams for explaining an example of a method of providing a temperature sensor on a base material. Here, the first temperature sensor 50 (for example, composed of a thermocouple element) will be described as an example. The method described below can be similarly applied to the second temperature sensor 52 and the third temperature sensor 55.

図23(A)は、基材40(第1温度センサー50を含む)の平面図および断面図を示している。平面図に示されるように、基材40は、平面視で正方形の形状をしており、縦Y1ならびに横X1は共に、例えば50mmである。また、断面図に示されるように、基材の高さY3は、例えば5mmである。また、第1温度センサー50は、基材40に埋設されている。第1温度センサー50の横X2は例えば0.5mmであり、縦(高さ)Y2は例えば0.5mmである。基材40としては、例えば、発砲ゴム(例えば天然のラテックスゴム)や発泡樹脂(例えば発砲ウレタン)を使用することができる。   FIG. 23A shows a plan view and a cross-sectional view of the substrate 40 (including the first temperature sensor 50). As shown in the plan view, the base material 40 has a square shape in plan view, and both the vertical Y1 and the horizontal X1 are, for example, 50 mm. Moreover, as shown in the sectional view, the height Y3 of the base material is, for example, 5 mm. The first temperature sensor 50 is embedded in the base material 40. The horizontal X2 of the first temperature sensor 50 is, for example, 0.5 mm, and the vertical (height) Y2 is, for example, 0.5 mm. As the base material 40, for example, foam rubber (for example, natural latex rubber) or foamed resin (for example, foam urethane) can be used.

図23(B)および図23(C)は、第1温度センサー50を基材40に埋め込む方法の、一例を示している。図23(B)では、基材40の側面から中央に向う横穴47aを形成し、その横穴47aを経由して、第1温度センサー50を基材40の内部に搬送し、そして、第1温度センサー50を、基材40のほぼ中央に設置する。   FIG. 23B and FIG. 23C show an example of a method of embedding the first temperature sensor 50 in the base material 40. In FIG. 23B, a lateral hole 47a is formed from the side surface of the base material 40 toward the center, and the first temperature sensor 50 is conveyed into the base material 40 through the lateral hole 47a. The sensor 50 is installed at approximately the center of the base material 40.

また、図23(C)の例では、図23(B)における横穴47aの代わりに、縦穴47bを形成している。   In the example of FIG. 23C, a vertical hole 47b is formed instead of the horizontal hole 47a in FIG.

図23(D)および図23(E)は、第1温度センサー50を基材40に埋め込む方法の、他の例を示している。図23(D)および図23(E)の例では、基材40が、下側部分40aと上側部分40bとに分割されている。下側部分40aと上側部分40bとを貼り合わせる際に、第1温度センサー50を、両部分40a,40bによって挟み込むことによって、結果的に、第1温度センサー50を、基材40の内部に位置させることができる。   FIG. 23D and FIG. 23E show another example of a method of embedding the first temperature sensor 50 in the base material 40. In the example of FIGS. 23D and 23E, the base material 40 is divided into a lower portion 40a and an upper portion 40b. When the lower portion 40a and the upper portion 40b are bonded together, the first temperature sensor 50 is sandwiched between both portions 40a and 40b, and as a result, the first temperature sensor 50 is positioned inside the substrate 40. Can be made.

図23(D)の例の第1工程では、基材40の上側部分40bの一部に凹部39を形成する。第2工程では、基材40の上側部分40bに形成されている凹部39に、第1温度センサー50を埋め込み、かつ、基材40の下側部分40aの、上側部分40bに対向する面上に、接着材41を形成する。第3工程では、基材40の下側部分40aと上側部分40bとを貼り合わせる。但し、発砲ゴムや発泡樹脂は柔軟性があるため、凹部39を設けずに、第1温度センサー50を、基材40の下側部分40aと上側部分40bとで直接的に挟むこともできる。この例を図23(E)に示す。   In the first step of the example of FIG. 23D, the recess 39 is formed in a part of the upper portion 40b of the base material 40. In the second step, the first temperature sensor 50 is embedded in the recess 39 formed in the upper portion 40b of the base material 40, and on the surface of the lower portion 40a of the base material 40 that faces the upper portion 40b. The adhesive material 41 is formed. In the third step, the lower portion 40a and the upper portion 40b of the base material 40 are bonded together. However, since foamed rubber and foamed resin are flexible, the first temperature sensor 50 can be directly sandwiched between the lower portion 40a and the upper portion 40b of the base member 40 without providing the recess 39. An example of this is shown in FIG.

図23(E)の例の第1工程では、基材40の下側部分40aには、凹部を形成しない。そして、第2工程では、基材40の下側部分40aの、上側部分40bに対向する面上に、接着材41を形成し、その接着材41上に、第1温度センサー50を載置する。第3工程では、基材40の下側部分40aと上側部分40bとを貼り合わせる。基材40は、柔らかい素材で構成される。よって、貼り合わせ時に、基材40の上側部分40bの中央部は、第1温度センサー50を包み込むように変形する。なお、以上の例は一例であり、これらの方法に限定されるものではない。   In the first step of the example of FIG. 23E, no concave portion is formed in the lower portion 40a of the base material 40. In the second step, the adhesive 41 is formed on the surface of the lower portion 40 a of the base material 40 that faces the upper portion 40 b, and the first temperature sensor 50 is placed on the adhesive 41. . In the third step, the lower portion 40a and the upper portion 40b of the base material 40 are bonded together. The base material 40 is made of a soft material. Therefore, at the time of bonding, the central portion of the upper portion 40 b of the base material 40 is deformed so as to wrap the first temperature sensor 50. In addition, the above example is an example and is not limited to these methods.

以上説明したように、本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、より高精度な深部温度の測定が可能となる。また、温度測定部の小型化と、高精度な測定とを両立することができる。   As described above, according to at least one embodiment of the present invention, it is possible to measure the deep temperature more accurately. In addition, it is possible to achieve both miniaturization of the temperature measurement unit and high-accuracy measurement.

以上、いくつかの実施形態について説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるものである。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。   Although several embodiments have been described above, it is easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without substantially departing from the novel matters and effects of the present invention. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings.

4 深部、5 表層部、6 被測定体(人体等)、7 環境(周囲媒体、環境媒体)、
8 剥離テープ、9 粘着層、 10 貼付構造(粘着テープ)、
20a,20b 断熱材、40 基材、43 温度測定部、50 第1温度センサー、
52 第2温度センサー、53 環境温度取得部、
54 環境温度取得部の構成要素である第3温度センサー、
55 大気温度センサー、100 第1ユニット、200 第2ユニット
4 deep part, 5 surface part, 6 body to be measured (human body, etc.), 7 environment (ambient medium, environmental medium),
8 peeling tape, 9 adhesive layer, 10 affixing structure (adhesive tape),
20a, 20b heat insulating material, 40 base material, 43 temperature measuring unit, 50 first temperature sensor,
52 second temperature sensor, 53 environmental temperature acquisition unit,
54, a third temperature sensor that is a component of the environmental temperature acquisition unit,
55 Air temperature sensor, 100 1st unit, 200 2nd unit

Claims (8)

温度測定部と、環境温度取得部と、演算部と、前記温度測定部および前記演算部の動作を制御する制御部と、を含み、
前記温度測定部は、
被測定体に接触する接触面としての第1面を有する、熱媒体としての基材と、
前記基材の第1測定点における温度を第1温度として測定する第1温度センサーと、
前記基材の、前記第1測定点とは異なる第2測定点における温度を第2温度として測定する第2温度センサーと、
前記基材における前記第1面に対向する面であって、前記環境側の面である第2面上に設けられた熱流制御部と、を有し、
前記環境温度取得部は、前記基材の周囲の環境の温度を第3温度として取得し、
前記第1測定点および前記第2測定点は、前記基材の外表面上、または前記基材の内部に位置し、
前記熱流制御部は、前記基材の前記第2面における温度を、前記熱流制御部が無い場合と比較して、より前記環境の温度である前記第3温度に近づけるように、前記環境との間で熱交換を行い、
前記第1温度センサーおよび前記第2温度センサーは、前記第3温度の値が異なるという条件の下で、前記第1温度および前記第2温度を複数回、測定し、
前記演算部は、
前記複数回の測定によって得られた前記第1温度および前記第2温度、ならびに前記複数回の測定に対応する前記異なる値の前記第3温度に基づいて、前記第1面から離れた、前記被測定体の深部における深部温度を、深部温度の演算式に基づいて求めることを特徴とする温度測定装置。
A temperature measurement unit, an environmental temperature acquisition unit, a calculation unit, and a control unit that controls the operation of the temperature measurement unit and the calculation unit,
The temperature measuring unit is
A substrate as a heat medium having a first surface as a contact surface in contact with a measurement object;
A first temperature sensor that measures the temperature at the first measurement point of the substrate as the first temperature;
A second temperature sensor for measuring a temperature at a second measurement point different from the first measurement point of the substrate as a second temperature;
A heat flow control unit provided on a second surface that is a surface facing the first surface of the substrate and that is the surface on the environment side, and
The environmental temperature acquisition unit acquires the temperature of the environment around the base material as a third temperature,
The first measurement point and the second measurement point are located on the outer surface of the base material or inside the base material,
The heat flow control unit is configured so that the temperature on the second surface of the base material is closer to the third temperature, which is the temperature of the environment, compared to the case where the heat flow control unit is not provided. Heat exchange between
The first temperature sensor and the second temperature sensor measure the first temperature and the second temperature multiple times under the condition that the value of the third temperature is different,
The computing unit is
Based on the first temperature and the second temperature obtained by the plurality of measurements, and the third temperature having the different values corresponding to the plurality of measurements, the object to be separated from the first surface. A temperature measuring device, characterized in that a deep temperature in a deep part of a measuring object is obtained based on an arithmetic expression for the deep temperature.
請求項1記載の温度測定装置であって、
前記熱流制御部は、前記基材とは異なる熱伝導率を有する材料により構成される材料層であることを特徴とする温度測定装置。
The temperature measuring device according to claim 1,
The temperature measurement device, wherein the heat flow control unit is a material layer made of a material having a thermal conductivity different from that of the base material.
請求項2記載の温度測定装置であって、
前記熱流制御部は、前記材料層の温度を可変に制御する温度制御部を有することを特徴とする温度測定装置。
The temperature measuring device according to claim 2,
The temperature measurement device, wherein the heat flow control unit includes a temperature control unit that variably controls the temperature of the material layer.
請求項3記載の温度測定装置であって、
前記温度制御部は、吸熱面および放熱面を有するペルチエ素子であり、前記吸熱面または前記放熱面が、前記材料層における前記環境側の面に接触していることを特徴とする温度測定装置。
The temperature measuring device according to claim 3,
The temperature control device is a Peltier element having a heat absorption surface and a heat dissipation surface, and the heat absorption surface or the heat dissipation surface is in contact with the surface on the environment side of the material layer.
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の温度測定装置であって、
前記第1温度が、前記第2温度ならびに前記第3温度を変数とし、かつ、複数の定数を含む関数により表されるとき、前記演算部は、測定された前記第1温度、前記第2温度および前記第3温度に基づいて前記複数の定数を算出し、算出された前記複数の定数を用いた、前記深部温度の演算式による演算によって、前記被測定体の深部温度を算出することを特徴とする温度測定装置。
The temperature measuring device according to any one of claims 1 to 4,
When the first temperature is represented by a function including the second temperature and the third temperature as variables and including a plurality of constants, the calculation unit may measure the first temperature and the second temperature. And calculating the plurality of constants based on the third temperature, and calculating the depth temperature of the measured object by calculation using the calculation formula of the depth temperature using the calculated plurality of constants. A temperature measuring device.
請求項5記載の温度測定装置であって、
前記第1温度は、前記第2温度を変数とし、第1の傾きと第1の切片を有する第1の1次関数によって表され、
前記第1の1次関数の前記第1の切片は、前記第3温度を変数とし、第2の傾きと第2の切片を有する第2の1次関数によって表され、
前記複数の定数は、前記第1の傾きと、前記第2の傾きと、前記第2の切片に相当し、
第1測定で得られた前記第1温度をTb1とし、前記第2温度をTp1とし、前記第3温度をTout1とし、
第2測定で得られた前記第1温度をTb2とし、前記第2温度をTp2とし、前記第3温度をTout2とし、
第3測定で得られた前記第1温度をTb3とし、前記第2温度をTp3とし、前記第3温度をTout3としたとき、
前記演算部は、前記第1測定で得られた前記第1温度Tb1、前記第2温度Tp1および前記第3温度Tout1と、前記第2測定で得られた前記第1温度Tb2、前記第2温度Tp2および前記第3温度Tout2と、前記第3測定で得られた前記第1温度Tb3、前記第2温度Tp3および前記第3温度Tout3と、に基づいて、前記第1の傾きと、前記第2の傾きと、前記第2の切片の値を算出し、算出された前記第1の傾きと、前記第2の傾きと、前記第2の切片の値を用いた、前記深部温度の演算式による演算によって、前記被測定体の深部温度を算出することを特徴とする温度測定装置。
The temperature measuring device according to claim 5,
The first temperature is represented by a first linear function having a first slope and a first intercept, with the second temperature as a variable,
The first intercept of the first linear function is represented by a second linear function having the third temperature as a variable and having a second slope and a second intercept,
The plurality of constants correspond to the first slope, the second slope, and the second intercept,
The first temperature obtained in the first measurement is Tb1, the second temperature is Tp1, the third temperature is Tout1,
The first temperature obtained in the second measurement is Tb2, the second temperature is Tp2, the third temperature is Tout2,
When the first temperature obtained in the third measurement is Tb3, the second temperature is Tp3, and the third temperature is Tout3,
The calculation unit includes the first temperature Tb1, the second temperature Tp1, and the third temperature Tout1 obtained by the first measurement, the first temperature Tb2 obtained by the second measurement, and the second temperature. Based on Tp2 and the third temperature Tout2, and the first temperature Tb3, the second temperature Tp3, and the third temperature Tout3 obtained in the third measurement, the first slope and the second temperature And the value of the second intercept, and the calculation of the deep temperature using the calculated first slope, the second slope, and the value of the second intercept. A temperature measuring device that calculates a deep temperature of the object to be measured by calculation.
請求項6記載の温度測定装置であって、
前記演算部は、
前記第1の傾きをaとし、前記第2の傾きをcとし、前記第2の切片をdとしたとき、
前記a,c,dの値を、
によって算出し、
前記演算部は、
前記深部温度Tcを、
によって表される、前記深部温度の演算式としての第1算出式によって算出することを特徴とする温度測定装置。
The temperature measuring device according to claim 6,
The computing unit is
When the first slope is a, the second slope is c, and the second intercept is d,
The values of a, c and d are
Calculated by
The computing unit is
The deep temperature Tc is
The temperature measurement device is calculated by a first calculation formula represented by the first calculation formula as the calculation formula of the deep temperature.
請求項1〜請求項4のいずれかに記載の温度測定装置であって、
第1測定で得られた前記第1温度をTb1とし、前記第2温度をTp1とし、前記第3温度をTout1とし、
第2測定で得られた前記第1温度をTb2とし、前記第2温度をTp2とし、前記第3温度をTout2とし、かつ、前記Tout2の値が前記Tout1とは異なる値であるとき、
前記演算部は、前記第1測定で得られた前記第1温度Tb1および前記第2温度Tp1と、前記第2測定で得られた前記第1温度Tb2および前記第2温度Tp2と、を用いて、前記深部温度の演算式としての第2算出式による演算を実行して、前記深部温度Tcを算出し、
前記第2算出式は、
によって表されることを特徴とする温度測定装置。
The temperature measuring device according to any one of claims 1 to 4,
The first temperature obtained in the first measurement is Tb1, the second temperature is Tp1, the third temperature is Tout1,
When the first temperature obtained in the second measurement is Tb2, the second temperature is Tp2, the third temperature is Tout2, and the value of Tout2 is different from Tout1,
The calculation unit uses the first temperature Tb1 and the second temperature Tp1 obtained by the first measurement, and the first temperature Tb2 and the second temperature Tp2 obtained by the second measurement. , Calculating the deep temperature Tc by performing a calculation according to a second calculation formula as a calculation formula of the deep temperature,
The second calculation formula is:
A temperature measuring device represented by:
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