JP2014506669A - センサ用ヒータ、加熱される放射センサ及び放射検知方法 - Google Patents

Abstract

センサ（１０）用のヒータ（１５）は、基板（２０）と、基板（２０）上の導電性の加熱構造（２１）と、加熱構造（２１）をセンサ（１０）の１つ以上の外側端子（１４）に電気的に接続させるための１つ以上の接続部（２８）と、を備える。基板（２０）は、剛体の基板であり、セラミックス、好ましくはアルミナセラミックスを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、独立請求項の前文に記載のセンサ用ヒータ、加熱されるセンサ及び放射検知方法に関する。

放射センサは、放射を電気信号に変換するセンサである。この変換は、多くの場合、直接的ではなく、入射放射が吸収により上昇する温度へと変換され、この温度すなわちその結果としての温度変化が、電気信号を引き起こすという点で間接的である。従って、当然のことながら、入射放射の強度が比較的低いため、温度変化もまた比較的弱く、そのため信号も比較的弱い。入射放射（検出対象の放射）は、主に波長が８００ｎｍを超える赤外放射であり得る。

このようなセンサに対して、これまで、入射放射により生成される中間温度信号に重畳される熱雑音の影響を最小限に抑えるために大きな労力が費やされてきた。熱雑音を最小限に抑える第１のステップは、中間温度信号が熱接地（thermal ground）に短絡することを避けるために、放射感受性の高い部分を自然環境から可能な限り隔離することである。従って、放射センサの感知部分は、通常、フレーム状の基板によりに支持された、熱質量をほとんど持たない薄膜上に保持される。基板は、比較的高い熱質量を有し、熱接地とみなされ得る。そして、感知部分は、基板から離れた膜上に位置付けられ得る。

サーモパイルは冷接点及び温接点を有しており、入射放射は、この入射放射によって温接点と冷接点との間に生成される温度差によって検出される。入射放射は、温接点が周囲温度以上に加熱されるように、温接点に向けて誘導される一方、冷接点は、周囲温度に維持され、入射放射を受光しないことにより、検出に必要な温度差が生じ得る。サーモパイルセンサでは、冷接点は、温度を周囲温度に維持するために、熱接地としての基板に熱的に接続されることが多い。しかしながら、温接点は、通常、基板やフレームから離れた膜によってのみ保持される。膜は薄いため、その質量はほぼゼロであり、その熱容量は無視され得る。そして、周囲ガスや周囲空気を除き、感知部分は、高熱容量を有する自然環境との直接接触から切り離されている。これにより、特にセンサが熱平衡状態（一定かつ等しい周囲温度）にある場合に、放射センサを熱的に安定させるという第１の成果が収められる。

しかしながら、センサの周囲温度は変化することがあるため、熱平衡状態が常に得られるわけではない。使用中、放射センサの周囲温度は、しばしば急速に変化する。例えば、空調用途において、センサのそばを通過する空気流は、例えば、指令値が変化すると、例えば１７℃から２７℃へとその温度がおよそ即座に変化する。周囲温度が変化すると、再び熱平衡状態に達するまでに、センサ素子自体の内部温度もまた変化することになる。周囲温度が変化することで、センサの外側から内側に至る温度変化が引き起こされる。すると、周囲空気や周囲ガスの循環による及び膜を通じた熱伝導もやはり、熱雑音の認識可能な原因となるが、これは、特にサーモパイルセンサにおいて、温度変化が温接点及び冷接点に異なる時点で到達することにより、検出対象の放射によってではなく、温度変化が温接点及び冷接点に到達する際の時間差によって温度差が生成される場合に言える。熱平衡状態に到達するまでの間、測定結果は、再びある程度不確かになり得る。

この影響を最小限に抑えるために、サポートや基板から離れた膜上にサーモパイルの冷接点も配置することで、温接点及び冷接点の周囲との熱的結合をある程度等しくするように作用するため、温接点及び冷接点に到達する周囲温度の変化の時間差は小さくなる。

周囲温度の変化の影響をさらに小さくするために、所定の方法でセンサを動的に予加熱（プレヒート）することにより、周囲温度の変化がセンサ出力信号に与える影響を小さくすることが示されている。図７ａ及び図７ｂは、センサ加熱の従来技術からの引用である。

図７ａは、米国特許第６６２６８３５号の図面を示している。この文献の図１は、ケーシング７２に収容されて放射透過窓部７９に直接取り付けられたセンサ素子７１を示す。窓部７９とケーシング７２との間の接続部には加熱素子７３が設けられている。同文献の図５は、ケーシング底部７２の一表面上に設けられたセンサ素子２０を示し、ケーシング底部７２の他方の表面上には加熱素子７３が設けられている。

図７ｂは、国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０６１８４２号の図面を示している。この文献の図３は、熱遮蔽体７５に取り付けられた加熱抵抗体７３を示しており、熱遮蔽体はセンサを収容する。同文献の図７は、熱遮蔽体７５内に収容された放射センサを示しており、加熱素子７３がセンサ７２と熱的に結合されている。

公知のセンサ加熱構造の欠点は、ヒータと、センサのその他の構造物との機械的な及び／又は電気的な及び／又は熱的な結合の難しさにある。それに加えて、加熱されたセンサを使用する公知の方法は相対的に高いエネルギを消費し、このことは、電池により電力が供給されるデバイスにおいては特に不利である。

好ましくは、本発明は、加熱対象のセンサに、機械的、電気的及び熱的に容易に接続可能なヒータを提供する。さらに好ましくは、本発明は、容易に取り付け可能なヒータを有するセンサを提供し、さらに任意で、消費電力を抑えた加熱されたセンサを使用した検知方法を提供する。

好ましくは、これらの目標は、独立請求項の特徴により達成される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態に関連する。

第１の態様において、本発明は、ある種のキャリア又は基板によってある形状に保持される抵抗性の電気加熱構造を備えたヒータを提供し、このヒータは、加熱構造をセンサの外側端子に電気的に接続するための接続部を有する。このような構成では、ヒータを、加熱対象のセンサに機械的にも電気的にも熱的にも容易に結合させることができる。

ヒータは、板状であり得る剛体の基板を備えることができ、剛体の基板上には加熱構造が形成される。ヒータは、センサの最終組み立て前又は最終組み立て後に、別途センサに取り付け可能な独立したデバイスであってよい。ヒータ基板は、少なくとも一面において、ヒータが装備されるセンサの表面に適合する形状を示し得る。

ヒータ基板は、外部のセンサ端子の少なくとも１つとの直接的な電気接触を確立することができるように、外部のセンサ端子が貫通可能な、又はヒータのそばを通過可能な、貫通孔又は凹部を備え得る。

ヒータ基板の外側形状（平面視外形）は、このヒータが装備されるセンサの平面視外形と同一であってもよい。

加熱構造は、所望の全体抵抗を有する細長い導体を構成し得るプリントされた導電性のパターン又はラインであり得る。これは、導電性ペーストから形成することができる。導体は、表面上の所望の位置を覆い、ひいては加熱するための所望のパターンに応じて基板表面上を蛇行し得る。蛇行する導体の一端又は両端は、センサの外側端子に直接接続され得る。

ヒータは、回路、特に制御回路を備えてもよい。制御回路は、温度センサ、又は、他に設けられた温度センサ、特に放射センサ内の温度センサから温度信号を受信するための端子を備えることができる。制御は、フォワード制御又はフィードバック制御であり得る。

導電性加熱構造の材料は、温度に対して実用上一定（公称動作温度範囲において、５％未満の変化）の抵抗を持つものか、あるいは、温度上昇に伴って上昇する（正の温度係数（ＰＣＴ：Positive Temperature Coefficient））ものであってよい。

センサは、筐体として形成され、その筐体の表面のうちの一面から外に延在するはんだ付け可能な配線を有するものであってもよく、又は、一面又は複数面上にはんだバンプもしくは導体パッドを有する表面実装部品（ＳＭＤ：Surface Mounted Device）であってもよい。

さらに別の態様において、本発明は、物体からの放射を検知する方法を提供し、この方法は、センサをプレヒートするステップを含み、プレヒート目標温度は、物体の予測温度よりも低い温度又は温度範囲、及び／又は、センサの周囲温度よりも高い温度に規定された温度又は温度範囲である。

以下、本発明の実施形態を添付の図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の斜視図である。 図２ａ及び２ｂは、ヒータのいくつかの実施形態の概略図である。 図３は、センサの概略断面図である。 図４は、概略回路図である。 図５は、ヒータを接続するための詳細図である。 図６は、ヒータを設けるための別の方法を示す。 図７は、従来技術を示す。

図１は、好ましくは赤外線波長範囲の放射検出に使用することができるセンサを示す。検出される入射放射は、主に、８００ｎｍを超える波長の赤外線放射であり得る。最大感度は８００ｎｍ〜１５μｍであり得る。

図１は、センサ１０及びヒータ１５を概略斜視図で示している。センサ１０は、本実施形態において、赤外線（ＩＲ）放射を受光して検出するための赤外線センサである。このセンサは、温度測定用又は存在検出用に使用され得る。図示された構造のセンサ１０は、ベース部材１２及びキャップ１１から構成される筐体を備え、キャップ１１は、センサの筐体の外側から内側へとＩＲ放射を入射させる放射入射ウィンドウ１３を有する。ウィンドウ１３は、合焦特性を有してもよく、及び、レンズ、フレネルレンズ、移送板、集光鏡などであってよく又はそれらを備えてよい。ウィンドウ１３の材料は、ある種のガラス、樹脂、又は赤外線を透過可能な他の材料（ケイ素など）であってよい。

センサは、エネルギをセンサに供給するために、及び、センサへ及びセンサから信号を供給するために、外部回路に当該センサを接続する複数の接触配線又は接触端子１４を有してよい。信号の入力及び出力は、アナログでもデジタルでもよく、デジタルの場合には並列でも直列でもよい。特定の実施形態におけるセンサの内部構造は、図３及び図６に示され、後に説明する。

符号１５はセンサ用のヒータである。図示された実施形態では、ヒータは、センサとは別に製造可能であり、ユニットとしてセンサに取り付けられ得る。図示された実施形態において、ヒータは、センサ１０の底面に取り付け可能であり、接着剤又は樹脂によって機械的にセンサ１０に固定されてよい。この接着剤又は樹脂は、機械的接触だけでなく、良好な熱的接触を確立するために、相対的に良好な熱伝導性を有するものが好ましい。概して、ヒータ１５は、ヒータ１５とセンサ１０との間で良好な熱的接続を確立するための密接状態が付与されるように、少なくともその表面の一部において、センサ１０の表面又は表面部分に適合する形状を示す。

図２は、より詳細なヒータ１５の概略図を示す。ヒータ１５は、その上に導電性の加熱構造２１が形成された基板２０を備える。加熱構造２１は、電力や電流を熱に変換するための所定の（比）抵抗を有する細長い導体の形状を有し得る。導体２１は、加熱が望まれる表面部分に広がるべく所望の形態で基板１５の表面の全体にわたって蛇行し得る。

ヒータ１５は、必須ではないが、加熱構造２１を流れる電流を制御するために好適な回路２２を備えてもよい。図２は、単一の加熱構造２１が接続端点同士の間に設けられた実施形態を示す。加熱構造２１は、電流が加熱構造２１を流れるように電力を受け取る。消費された電力は、Ｈｐ＝Ｖ×Ｉ（ここで、Ｖは、加熱構造に沿った電圧降下であり、Ｉは、流れる電流である）に従って発熱量（heating power）Ｈｐに変換される。従って、ヒータ１５がセンサ１０と接触している時、このセンサは、ヒータ１５内で生成された発熱量の一部によって加熱される。

ヒータ基板２０の外形は、センサ１０の取り付け面の外形に一致するか、又は、その外形よりも小さくてよい。図示した例では、センサのベースプレート１２は、丸型や円形であって良く、ヒータ基板２０は、センサのベースプレート１２と一致する形状、特にその直径Ｄが、センサのベースプレート１２の直径と同一かそれよりも小さい形状であってよい。

加熱構造２１への電力は、加熱構造２１の少なくとも１つの端子がセンサ１０の外部接続端子１４に直接接続されるような方法で供給され得る。図２ａは、ヒータのベースプレート２０が、センサの外部接続配線１４が貫通可能な貫通孔２９を有する実施形態を示す。従って、ヒータ基板２０上の孔２９の配置パターンは、センサの接続配線１４の配置パターンに対応する。ヒータ基板２０は、必ずしも、全ての接続配線１４にわたって、又は、全ての接続配線１４に対向して、延在する必要はない。そして、当然ながら、孔２９は、基板２０によって覆われる端子配線１４の位置に対してのみ設けられる。そして、加熱構造２１の少なくとも１つの端部はセンサ１０の外部端子１４に接続され得る。

図２ｂは、別の設計を示す。基板２０は、センサ１０の外部端子配線１４の一部又は全部に近くなるように形成されている。この文脈において「近く」とは、１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満、若しくは、線１４の断面寸法（例えば直径）未満又はその５０％未満の距離を意味し得る。その結果、加熱構造２１は、センサ１０の少なくとも１つの外部端子線１４に接触することができる。図２ｂはさらに、加熱構造２１が１つ以上設けられた実施形態を示す。より正確には、複数の配線２１ａ、２１ｂ、２１ｃが並列接続され、少なくとも１つの共通の接続点を共有している。これらの配線は両端で接続点を共有してもよい。図２ｂはさらに、配線のうちの１本（２１ｂ）のみが、流れる電流を制御するための制御回路２２に接続される実施形態を示している。しかしながら、同様に、配線２１ａ、２１ｂ、２１ｃのうちの数本又は全部が制御回路２２に接続されてもよく、又は、いずれの配線も接続されていなくてもよい。

図２ｂの破線は、ヒータ１５が取り付けられるべきセンサ１０の表面（図示された例ではベースプレート１２）の外形を示している。ヒータ基板２０の外形は、ヒータが取り付けられるべきセンサ１０の外形内にとどまる。図２ｂの実施形態では、貫通孔２９の代わりに、センサ１０の外部端子線１４の位置に応じて形成された凹部又は切り欠き２８を有するヒータ基板２０の外形が示されている。一部の外部接続配線１４に対して図２ａの貫通孔２９を、他の外部接続配線１４に対して図２ｂの凹部２８を組み合わせて用いる実施形態もまた可能である。

加熱構造２１は、例えば導電性ペーストから形成されるプリントされた導電線であってよく、所望の全体抵抗を有する細長い導体を構成し得る。加熱構造２１は、公知のプロセスで形成することができる。加熱構造は、その特徴、特に抵抗を最初の製造後に調節するための１つ以上の較正部を備えてもよい。調節は、例えば、加熱構造の抵抗を大きくするために導電性部分を焼き切るためのレーザトリミングによって行われ得る。

図３は、ヒータ１５を装備したセンサ１０の断面図を示す。センサ筐体内部には、入射した赤外線放射を電気信号に変換する検知部３１〜３３がある。検知部は基板３１を備えてよい。基板３１は、フレーム状、つまり凹部又は貫通孔３８を囲む形状のものである。基板３１は、ケイ素又又は同様の材料を含み得る、又は、該材料から形成され得る。膜３２は、凹部３８又は基板３１の開口部上に跨り、実際のセンサ素子３３を支持し得る。なお、図面は正確な縮尺どおりではない。センサキャップ１１の外径は３〜８ｍｍであってよい。図３の検知部３１〜３３の幅方向の寸法は１ｍｍ〜３ｍｍであってよい。

センサ素子３３からの電気信号は、ボンディング接点３６を介してセンサの外部端子１４及び／又は外部端子配線に接続され得るセンサの内部回路３５へと伝えられる。センサ１０は、センサの内部温度を検知する温度センサ３４であって、関連した信号を後の使用のために外部端子１４及び／又は内部回路３５のいずれかに提供するための温度センサ３４をさらに備えてもよい。

図３において、ヒータ１５は、センサ１０の底面の外側表面、すなわち、センサ筐体のベースプレート１２の下面に取り付けられている。加熱構造２１は、ヒータ基板２０により機械的に保護されるように、センサ表面に対向する表面上に設けられる。ヒータ基板２０はある種の熱的分離ももたらすため、発熱量は、センサ１０の雰囲気中へと拡散することなく、より効率的にセンサ１０内へと拡散する。代替的に、ヒータ構造２１は、ヒータの抵抗がセンサ筐体から電気的に絶縁されるように、ヒータ基板２０の下面上に配置されてもよい。代替的に、ヒータ構造２１は、筐体のベースプレート１２の下面上に配置されてもよい。

任意選択的に、センサは、ベースプレート１２に加えて、センサの内部の実装品（３１〜３６）の一部又は全部を支持する回路基板などの内部基板３７を備えてもよい。しかしながら、ヒータ１５からセンサ１０の内部に向けた熱の流れを改善するためには、センサのベースプレート１２の他には追加の内部基板３７を備えない構造が好ましい場合もある。特に検知部３１〜３３は、センサのベースプレート１２上に直接実装される。センサの筐体内の部品は、ボンディング配線により、及び／又は、プリント配線により、筐体のベースプレート１２上又は内部基板３７上で内部接続され得る。

ヒータ１５は、センサ１０の外面に取り付けられる代わりに、センサ１０の内面（例えばベースプレート１２の上面）若しくは内部基板３７の下面又は上面に取り付けられてもよい。なお、この場合、ヒータ１５は、必ずしも基板２０を有しなくてもよい。代わりに、センサ１０のベースプレート１２又は内部基板３７はヒータ基板２０の代わりになり得る。このような実施形態は、下面がプリント回路基板などの外部構造に直接接触するように設計されているため、ヒータ１５を外面に取り付ける際に手が届かないＳＭＤセンサなどに特に適している。しかしながら、上述した実施形態のように、ヒータ基板２０として機能するプレートや基板は、外部接点が貫通可能又は通過可能な貫通孔２９及び／又は切り欠き２８を有してもよい。上述したように、加熱構造２１は、図３に示したような端子配線であり得る外部端子１４又はＳＭＤの接触域又は接触バンプへの接続部であり得る外部端子１４の少なくとも１つに直接接続され得る。

図３は、１つの検知素子３１〜３３を有するセンサを示している。しかしながら、集束された入射放射を検知することによって空間分解能を得るために複数の検知素子を好ましくは規則的な配列で備えてもよい。筐体は、ＴＯ５又はＴＯ２２などのＴＯ筐体であってよい。

図４は、ヒータ１５を備えるセンサ１０の全体の概略的な電気回路を示す。符号３３は、放射を電気信号に変換する実際のセンサ素子を示す。符号３５は、センサ１０内に設けられ得るセンサ１０の内部回路を示す。この内部回路は、信号整形、信号変換（アナログ−デジタル）、特性適合、インピーダンス変換、複数のセンサ素子間での多重化、内部設定の提供、通信制御、データ記憶、加熱制御などのうちの１つ以上の機能を有し得る。内部回路は、１つ以上の外部端子１４のそれぞれに接続され得る。内部回路が設けられる場合、この内部回路３５は内部温度３４からの信号も受信してもよい。

従って、外部端子１４は内部のセンサとエネルギ及び信号を交換している。外部端子１４の少なくとも１つはセンサ素子３３に直接接続されてもよい。図４のボックス２０はヒータ１５の基板を表す。この基板１５は、単一の細長い導体として示されている加熱構造２１を有する。図示された例では、この加熱構造２１は、その両端でセンサの外部端子１４に接続されている。

さらに、加熱構造２１を流れる電流を制御し得る制御回路２２が設けられる。制御は、目標温度又は目標温度範囲を維持するために行われ得る。制御は、加熱構造２０上に設けられ得る温度センサ４２に従って行われ得る。このセンサは、一方の端子でセンサの外部端子１４に接続され得る。センサ４２の別の端子は、ヒータ１５の制御回路２２に接続され得る。これにより、加熱構造２１によって生成された温度の温度情報が、センサ４２を介して制御回路２２にフィードバックされるというフィードバック構造が提供される。しかしながら、フィードバック構造に代えて、フィードバックを使わない制御を行うこともできる。

センサ４２を有する代わりに、ヒータ１５は、破線４１によって示されるように、センサ１０の内部の温度センサ３４から信号を受信してもよい。これに関連して、センサ１０の外部端子１４の１つ以上を、外部のヒータ１５に接触する目的のためだけに設けてもよい。このオプションは、図４中、ヒータ１５を越えない端子１４ａにより示されている。発熱量や加熱構造を流れる電流の制御は、センサ１０の内部回路３５によっても行うことができる。その場合、ヒータ１５は、実際には、外部端子（これらの外部端子のうち１つは、例えば、接地又は供給電圧）に接続された加熱構造２１のみを有し得る。そして、センサの内部回路３５が電流制御を実行し得る。

ヒータの最大動作電圧は、２０Ｖ未満であり、９Ｖ又は１．５Ｖの倍数など通常のバッテリー電圧であり得る。コントローラは、ヒータの端子全体に印加される実効電圧を、最大動作電圧と同じなるように又は最大動作電圧よりも低くなるように制御し得る。制御は、パルス幅変調を含んでもよく、パルス幅変調であってもよい。

図５は、外部端子１４とヒータ１５の加熱構造２１とをどのようにして接触させるかの一実施形態を示す。この詳細図は、図５中の符号２８、２９で示されるヒータ基板２０の貫通孔部分又は凹部部分で切断した垂直断面図を示す。貫通孔２９又は凹部２８の垂直壁は金属被覆５１によって覆われている。端子１４は、金属被覆５１にはんだ付けされてもよく、又は、例えば機械的な圧力などの他の適切な手段で金属被覆に接触してもよい。符号５２は、孔２９又は凹部２８の金属被覆５１と外部端子１４との間のはんだ付け接続を表している。金属被覆５１は、ヒータ１５の電気部品、特に加熱構造２１又は他の配線と電気的に接触している。

ヒータ１５の基板２０は剛体の基板であり得る。この基板は、セラミックス、特にアルミナセラミックスから形成されることができる。基板は、１ｍｍ未満、好ましくは０．５ｍｍ未満の厚さを有し得る。別の実施形態では、基板は、プラスチックのシート又は膜、若しくは、樹脂のシート又は膜など（例えば、マイラー（登録商標））の適切な形状及び剛性を有する可撓性材料であるか又は該可撓性材料を含んでもよい。

図６は、ヒータ１５を設けるさらに別の実施形態を示す。検知部３１〜３３の基板３１は、ヒータ１５の基板２０として作用し、例えば底面上に、センサ１０の外部端子１４、及び／又は、センサ１０の内部回路３５、又はヒータ１５の専用制御回路２２に接続される加熱構造２１を有する。検知部３１〜３３は、センサ１０のベースプレート１２上又は中間基板３７上に直接設けられてよい。

図６の実施形態における加熱構造２１の配線パターンは、基板３１により囲まれる凹部３８の周りを伝う螺旋状であり得る。このような螺旋は、電力供給用の２つの端子を有する。螺旋の代わりに、互いに並列に電気接続された並列ループを設けてもよい。加熱構造２１は、検知部の基板３１の底面に取り付けられる代わりに、検知部の基板３１の別の表面、例えば外側の側壁又は内側の側壁に取り付けられてもよい。

上述したように、センサ素子３３は、焦電素子、ボロメータ、又はサーモパイルであり得る。センサ素子は、膜３２上のオリフィス３８の上方に保持される「高温」接点３３ａを備え、及び、（図６に示すように）基板３１と緊密に熱接触して基板３１上に位置付けられ得る又は凹部３８の上方に保持され得る低温接点３３ｂを備え得る。

検知方法は、センサヒータ１５により、好ましくは実測値が取られる前に、センサ１０内の一部分の温度が所定の目標温度になるように、又は、目標温度範囲内に入るように制御することを含み得る。目標温度又は目標温度範囲は、赤外線放射を放出する測定対象の予測温度と一致する又は該予測温度を含むように選択されてよい。例えば、人間用の体温計の用途では、耳式体温計の場合、予測される温度は３５℃前後である。そうすると、目標温度は、３５℃又はその前後の温度範囲（±０．５℃、±１℃）となり得る。これにより、センサ（又は少なくとも関連部分）がすでに新しい環境（例えば、人間の耳道）の温度になっているため、センサは周囲温度の変化の影響を受けなくなるため、温度のずれが最小限に抑えられる。

別の実施形態では、例えば所定量（第１差異温度）だけ予測温度よりも低い値又は低い値範囲（例えば予測温度よりも少なくとも３℃〜７℃低い値）に温度を維持することが望ましい場合がある。この場合、発熱量が小さくなり、スイッチを入れてからヒータ１５によりセンサ１０を加熱するのに必要な時間が短くなり、感度は高くなる。そうなると、さらなる制御の目標は、現在の周囲温度（体温計用途では、通常は室温）よりも所定量だけ（第２差異温度、例えば３℃〜７℃）高い温度を維持することであり得る。例えば、関連するセンサ部分の温度を、現在の平衡温度よりも７℃高い温度にすることが制御目標になり得る。その場合、温度計が耳道に挿入されると、温度上昇が既に確立された上昇分を超えるには所定の時間がかかることになる。この時間内に測定が完了するため、測定対象（選択された例においては、耳道）の予測される温度まで完全に加熱されていなかったとしても、検知部は温度変化の影響を受けないことになる。

望ましくない外部の原因によるセンサ内の加熱効果を最小限に抑えるために、センサには、外側及び／又は内側に断熱手段（いずれの図にも示されていない）が設けられていてもよい。断熱手段は、断熱材のカバー、好ましくはセンサ表面の重要な部分に対して、形状が適合する、囲む又は覆うもの、例えば、図１に示すようなセンサ１０の外周と、場合によっては上面の一部とを覆う円筒状のカバーであってよい。これにより、雰囲気に対するセンサの断熱性が改善されるため、外部の温度差が内部のセンサに到達する前に測定を行うことができる時間が長くなる。

上述のセンサを備える温度計及び／又は上述の方法を使用した温度計も本発明の一部である。それは、外側筐体と、該センサと、制御回路と、好ましくは１つ以上のスイッチなどのユーザ入力手段と、ディスプレイ及び／又は別の適切なアナログ又はデジタル信号出力と、を備えた耳式体温計であってもよい。

本明細書及び添付の請求の範囲において、同一の参照番号は同一の構成要素を示している。本明細書に記載した特徴は、技術的な理由で除外されない限り、明確な記載がなくとも、互いに組み合わせることができるものとみなされる。装置の特徴は、その装置の特徴によって実現される方法の特徴をも開示するものと認められ、その逆もまた同様である。

Claims (22)

1. センサ（１０）用のヒータ（１５）であって、
   基板（２０）と、
   前記基板（２０）上の導電性加熱構造（２１）と、
   前記加熱構造（２１）を前記センサ（１０）の１つ以上の外側端子（１４）に電気的に接続するための１つ以上の接続部（２８、２９）と、を備える、ヒータ（１５）。
2. 放射源の予測温度よりも低い所定量であり得る及び／又は前記センサの予測周囲温度よりも高い所定量であり得る所定の温度又は温度範囲まで、前記センサ（１０）を加熱するように構成された、請求項１に記載のヒータ（１５）。
3. 前記ヒータ（１５）の温度を制御するための制御回路（２２）を備える、請求項１又は２に記載のヒータ（１５）。
4. 前記センサ（１０）の内部から温度信号を受信するように構成された回路端子を備える、及び／又は、温度センサ（４２）を備える、請求項３に記載のヒータ（１５）。
5. 前記導電性構造（２１）が、温度に対して一定の抵抗又は温度上昇に伴って上昇する抵抗を有する電気抵抗ヒータである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のヒータ（１５）。
6. 前記導電性構造（２１）が印刷構造を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒータ（１０）。
7. 前記導電性構造が、トリミング可能な構造、好ましくはレーザトリミング可能な構造を備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
8. 前記基板（２０）が、前記センサ（１０）の外部端子（１４）をそれぞれ収容するように構成された１つ以上の孔（２９）を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒータ（１５）。
9. 前記１つ以上の孔（２９）の内壁は、回路素子及び／又は前記基板上の前記導電性構造に接続された金属被覆（５１）を備える、請求項８に記載のヒータ（１５）。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に従って形成され得るセンサ（１０）用のヒータ（１５）であって、
    前記ヒータが、
    基板（２０）と、
    前記基板（２０）上の導電性加熱構造（２１）と、
    前記加熱構造（２１）を電気的に接続するための１つ以上の接続部（２８）と、を備え、
    前記基板（２０）は、剛体であり、セラミックス、好ましくはアルミナセラミックスを含むことができる、あるいは、非剛体であり、薄膜、好ましくはマイラー膜を含むことができる、ヒータ（１５）。
11. 前記基板（２０）が、好ましくは厚さが１ｍｍ未満、より好ましくは０．５ｍｍ未満の平板の形状を有し、かつ、前記センサ（１０）の外側又は内側の表面に接着剤で接着されるように構成される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のヒータ（１５）。
12. 前記基板が、検知部（３１〜３３）の基板（３１）又は膜（３２）である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヒータ（１５）。
13. 入射放射に応じて電気信号を生成する検知部（３１〜３３）と、
    前記検知部を収容する筐体（１１〜１３）であって、放射が前記筐体（１１〜１３）内に入射して前記検知部（３１〜３３）に到達することを可能にする放射ウィンドウ（１３）を有する筐体（１１〜１３）と、
    前記センサ（１０）を加熱するための電気ヒータ（１５）と、を備えた放射センサ（１０）であって、
    前記ヒータ（１５）は、前記筐体（１１〜１３）の壁部又は前記検知部（３１〜３３）に取り付けられて熱的に接続されて前記センサ（１０）の少なくとも１つの外側端子（１４）に電気的に接続される、放射センサ（１０）。
14. 前記ヒータ（１５）が前記検知部（３１〜３３）の基板（３１）に取り付けられる、請求項１３に記載のセンサ（１０）。
15. 前記ヒータ（１５）が、好ましくはセラミックス、より好ましくはアルミナセラミックスを含む剛体の基板（２０）を備える、請求項１３又は１４に記載のセンサ（１０）。
16. 前記ヒータ（１５）の少なくとも１つの電気端子が、前記センサ（１０）の外部端子（１４）に直接電気的に接続される、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
17. 前記ヒータが、請求項１〜１１のいずれか１項に従って形成される、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
18. 表面実装デバイスとして形成されており、前記ヒータが、前記センサの筐体内で前記センサの実装表面と前記検知部（３１〜３３）との間に設けられる、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
19. 請求項１３〜１８のいずれか１項に従って形成され得る放射センサ（１０）であって、
    入射放射に応じて電気信号を生成する検知部（３１〜３３）と、
    前記検知部を収容する筐体（１１〜１３）であって、放射が前記筐体（１１〜１３）内に入射して前記検知部（３３）に到達することを可能にする放射ウィンドウ（１３）を有する筐体（１１〜１３）と、
    前記センサ（１０）を加熱するための電気ヒータ（１５）と、を備え、
    前記ヒータは、請求項１〜１２のいずれか１項に従って形成される、放射センサ（１０）。
20. 前記ヒータ基板（２０）が、前記センサ筐体（１１〜１３）のベースプレート（１２）又は前記センサの中間基板（３７）又は前記検知部（３１〜３３）の基板（３１）である、請求項１９に記載のセンサ（１０）。
21. 表面実装デバイスとして形成されており、前記筐体の内部に前記ヒータ（１５）を有する、請求項１３〜２０のいずれか１項に記載のセンサ（１０）。
22. 物体からの放射を検知する方法であって、
    好ましくは上記センサの請求項１３〜２１のいずれか１項に従って形成されたセンサを、好ましくは上記ヒータの請求項１〜１２のいずれか１項に従って形成されたヒータによって予加熱する工程を含み、
    前記予加熱の目標温度は、
    前記物体の予測温度よりも特定の第１差異温度だけ低い温度又は温度範囲、及び／又は、
    加熱前の周囲温度よりも特定の第２差異温度だけ高い温度又は温度範囲である、方法。

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