JP2015111048A - 体温計 - Google Patents
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Abstract
【課題】 受動型の熱流式体温計において、複数の温度センサ間の熱的干渉を防止するとともに、それぞれの温度センサの検出結果を、識別できるようにする。【解決手段】 被検体の体表面に接触させることで、深部体温を測定する体温計200であって、第1のSAW温度センサ111と第2のSAW温度センサ112とそれぞれの温度センサに独立して接続されたアンテナとが配された第1の熱抵抗体113と、第3のSAW温度センサ121及び第4のSAW温度センサ122とそれぞれの温度センサに独立して接続されたアンテナとが配された第2の熱抵抗体123と、前記第1及び第2の熱抵抗体113、123の、前記体表面に接触する側の面と対向する側の面を覆うように構成される均一化部材130と、を備え、前記第1乃至第4のSAW温度センサ111〜122は、同一の温度下における遅延時間が互いに異なるように、それぞれの櫛形電極が配置されていることを特徴とする。【選択図】 図4
Description
本発明は、体温計に関するものである。
被検体の体表面に貼り付け、被検体の深部の体温を測定する体温計として、従来より、非加熱型の体温計が知られている(例えば、特許文献1及び2参照)。
一般に、非加熱型の体温計には、被検体の体表面に貼り付けた際に、体表面に接触する第1の温度センサと、該第1の温度センサに断熱材を介して対向して配される第2の温度センサとから構成される温度センサのペアが少なくとも2組備えられている。そして、各温度センサのペアが配されたそれぞれの断熱材の熱伝導率が互いに異なるように構成し、各温度センサのペアにおける第1の温度センサと第2の温度センサとの温度差をそれぞれ検出することにより、深部からの熱流量を求め、深部の体温を算出することとしている。
このような体温計(以下、熱流式体温計と称す)においては、通常、温度センサとして、サーミスタや熱電対等が用いられる。
一方で、熱流式体温計の場合、被検体の体表面に貼り付けて用いられることが前提となっており、温度センサによる検出結果を外部に送信することが不可欠となってくる。しかしながら、サーミスタや熱電対等の温度センサの場合、一般に、無線通信機能を備えていないため、これらの温度センサを熱流式体温計に適用するにあたっては、別途、無線通信機能を付加する必要がある。このため、熱流式体温計に適用する温度センサとしては、無線通信機能を備えた温度センサであることがより好ましい。
また、熱流式体温計の場合、被検体の負担を軽減させるために、軽量・小型化することが不可欠であり、無線通信機能を備えた温度センサとしては、能動的な無線通信機能を有する温度センサのように、デジタル変換機能等の信号処理機能や電源機能等を別途配する必要のあるものよりも、これらの機能を配する必要のない無給電な受動型の温度センサであることが好ましい。
このような温度センサとしては、例えば、表面弾性波(SAW)を用いた温度センサが挙げられる。表面弾性波とは、物質の表面を伝播する音響弾性波であり、表面弾性波を用いた温度センサとは、圧電結晶基板上に規定の距離だけ離して配置した2つの櫛形電極(IDT)の一方を電磁波で励振し、圧電結晶基板上を伝播した表面弾性波を他方の櫛形電極で受波することで電磁波を放出するセンサであり、温度変化に伴う弾性係数の変化に起因する表面弾性波の伝播速度の変化を測定することで温度を算出できる、無線通信機能を備えた、無給電な受動型温度センサである。
このような温度センサを適用すれば、CPU等を配し、デジタル信号への変換処理をはじめとする各種信号処理を熱流式体温計にて行う必要もなく、更に、信号を送信するための無線通信機能や、これらを駆動する電源を配する必要もなくなるため、軽量・小型化できるといった利点がある。
ここで、熱流式体温計の場合、深部の体温を算出するにあたり、4つの温度センサ(第1及び第2の温度センサが2組、計4つの温度センサ)を用いるが、個々の温度センサは互いに熱的な干渉を受けないよう構成することが必要である。
一方で、上述した表面弾性波(SAW)を用いた温度センサを熱流式体温計に適用するにあたっては、4つの温度センサを1つのアンテナに配線接続する構成が考えられる。しかしながら、配線に用いられるCuまたはAlは熱伝導率が高く、アンテナを共有させた場合、配線を介して4つの温度センサが熱的に結合されることとなり、算出される深部温度の精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
また、4つの温度センサのアンテナから放出される電磁波をキャッチするにあたっては、どの位置に配置された温度センサから放出された電磁波であるのかを、識別する必要がある。
更に、温度センサの櫛形電極を励振させる電磁波を放出するとともに、各温度センサから放出された電磁波をキャッチし、それぞれの温度センサにおいて検出された温度を演算することで、深部温度を算出する一連の処理は、所定のリーダを、体表面に貼り付けた熱流式体温計に近づけるだけで行うことができるよう構成されていることが望ましい。したがって、これらの一連の処理(温度測定処理)は、短時間の間に正確に完了させることが必要である。
このように、表面弾性波を用いた温度センサを熱流式体温計に適用するにあたっては、上述のような課題を解決することが重要である。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、表面弾性波を用いた温度センサによる熱流式体温計において、各温度センサ間の温度干渉を低減させ、かつ、各温度センサから放出される電磁波を識別可能に構成するとともに、短時間で深部体温の算出・表示ができるようにすることを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る体温計は以下のような構成を備える。即ち、
被検体の体表面に接触させることで、深部体温を測定する体温計であって、
前記体表面に接触する側に第1の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配され、前記体表面に接触する側の面と対向する側に第2の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配された第1の熱抵抗体と、
前記体表面に接触する側に第3の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配され、前記体表面に接触する側の面と対向する側に第4の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配された第2の熱抵抗体と、
前記第1の熱抵抗体及び前記第2の熱抵抗体の、前記体表面に接触する側の面と対向する側の面を覆うように構成される均一化部材と、を備え、
前記第1乃至第4の表面弾性波型温度センサは、同一の温度下における遅延時間が互いに異なるように、それぞれの櫛形電極が配置されていることを特徴とする。
被検体の体表面に接触させることで、深部体温を測定する体温計であって、
前記体表面に接触する側に第1の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配され、前記体表面に接触する側の面と対向する側に第2の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配された第1の熱抵抗体と、
前記体表面に接触する側に第3の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配され、前記体表面に接触する側の面と対向する側に第4の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配された第2の熱抵抗体と、
前記第1の熱抵抗体及び前記第2の熱抵抗体の、前記体表面に接触する側の面と対向する側の面を覆うように構成される均一化部材と、を備え、
前記第1乃至第4の表面弾性波型温度センサは、同一の温度下における遅延時間が互いに異なるように、それぞれの櫛形電極が配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、表面弾性波を用いた温度センサによる熱流式体温計において、各温度センサ間の温度干渉を低減させることが可能となる。また、各温度センサから放出される電磁波を識別することが可能になる。更に、短時間で深部体温の算出・表示ができるようになる。
以下、本発明の各実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
[第1の実施形態]
1.熱流式体温計による深部体温の測定原理
はじめに、熱流式体温計(被検体の体表面に貼り付け、被検体の深部の体温を測定する体温計であって、加熱機能を有していないタイプの体温計)における、深部体温の測定原理について簡単に説明する。
1.熱流式体温計による深部体温の測定原理
はじめに、熱流式体温計(被検体の体表面に貼り付け、被検体の深部の体温を測定する体温計であって、加熱機能を有していないタイプの体温計)における、深部体温の測定原理について簡単に説明する。
図1は、熱流式体温計の測定原理を説明するために、熱流式体温計における熱流を電気回路相似法を用いて電気回路として表現した図である。
図1に示すように、熱流を電流I、温度を電圧T、熱抵抗を電気抵抗Rとすることで、熱流式体温計における熱流は、等価回路100により表現することができる。
図1において、Tbは深部体温を、Rtは被検体の皮下組織の熱抵抗を、Tt1は第1の温度センサ111において検出された温度を、Ta1は第2の温度センサ112において検出された温度を、Ra1は熱抵抗体113の熱抵抗値をそれぞれ示している。また、Tt2は第3の温度センサ121において検出された温度を、Ta2は第4の温度センサ122において検出された温度を、Ra2は熱抵抗体123の熱抵抗値をそれぞれ示している。更に、Tcは外部温度を、Rcは、外気側の測定温度を均一化させるための均一化部材130の熱抵抗値をそれぞれ示している。
ここで、深部体温が一定であると仮定すると、等価回路100では、一定の電圧Tbが印加されているものと置き換えることができることから、等価回路100内には一定の電流Iが流れると仮定することができる。
このうち、熱抵抗体113における熱流を電流I1、熱抵抗体123における熱流を電流I2とすると、電流I1及び電流I2は下式(1)、(2)のように表すことができる。
そして、それぞれの式を変形すると、下式(3)、(4)のようになる。
ここで、皮下組織の熱抵抗Rtは、個人ごと及び部位ごとに異なり、一定ではない。そこで、上式(3)、(4)からRtを削除すべく、Rtについて求めると、下式(5)のようになる。
そして、上式(5)を上式(4)に代入することで、下式(6)が求められる。
ここで、Ra1及びRa2は既知であるため、4つの温度(Tt1、Tt2、Ta1、Ta2)を検出すれば、一義的に深部体温Tbを求めることができる。
2.体温測定システムの全体構成
次に本実施形態に係る熱流式体温計を含む体温測定システムの全体構成について説明する。図2は、本実施形態に係る熱流式体温計を含む体温測定システムの全体構成を示す図である。図2において、200は本実施形態に係る熱流式体温計である。210は電磁波を放出することにより熱流式体温計200の第1乃至第4の温度センサ111〜122の一方の櫛形電極に表面弾性波を励起させるとともに、該第1乃至第4の温度センサ111〜122の他方の櫛形電極からアンテナを介して放出される電磁波をキャッチし、該第1乃至第4の温度センサ111〜122それぞれの櫛形電極間の表面弾性波の伝播時間を計測するリーダである。リーダ210では、既知の遅延時間−温度特性を利用して、計測した伝播時間より、第1乃至第4の温度センサ111〜122それぞれの温度を算出することで、被検者の深部体温を算出する。
次に本実施形態に係る熱流式体温計を含む体温測定システムの全体構成について説明する。図2は、本実施形態に係る熱流式体温計を含む体温測定システムの全体構成を示す図である。図2において、200は本実施形態に係る熱流式体温計である。210は電磁波を放出することにより熱流式体温計200の第1乃至第4の温度センサ111〜122の一方の櫛形電極に表面弾性波を励起させるとともに、該第1乃至第4の温度センサ111〜122の他方の櫛形電極からアンテナを介して放出される電磁波をキャッチし、該第1乃至第4の温度センサ111〜122それぞれの櫛形電極間の表面弾性波の伝播時間を計測するリーダである。リーダ210では、既知の遅延時間−温度特性を利用して、計測した伝播時間より、第1乃至第4の温度センサ111〜122それぞれの温度を算出することで、被検者の深部体温を算出する。
3.熱流式体温計の断面構成
次に、熱流式体温計200の断面構成について説明する。図3は、本実施形態に係る熱流式体温計200の断面構成を示す図である。
次に、熱流式体温計200の断面構成について説明する。図3は、本実施形態に係る熱流式体温計200の断面構成を示す図である。
図3において、111、121は、被検体の体表面に貼り付けた際に、体表面に接触する側に位置する第1の温度センサ及び第3の温度センサであり、112、122は第1の温度センサ111及び第3の温度センサ121に対向する側に配された第2の温度センサ及び第4の温度センサである。なお、第1乃至第4の温度センサ(111、121、112、122)は、表面弾性波を用いた温度センサ(表面弾性波型温度センサ)により構成されているものとする。
113は第1の温度センサ111と第2の温度センサ112との間に配され、被検体の体表面からの熱流を通過させる熱抵抗体である。同様に、123は第3の温度センサ121と第4の温度センサ122との間に配され、被検体の体表面からの熱流を通過させる熱抵抗体である。
なお、熱抵抗体113は熱伝導率がおおよそ0.2W/mKの素材により構成され、熱抵抗体123は、熱抵抗体113の熱伝導率の2倍程度の熱伝導率を有する素材により構成されており、それぞれの素材は、ともに、柔軟性と十分な復元性を有しているものとする。また、熱抵抗体113、123は、同じ形状に形成されており、例えば、厚さ1mmで直径が20mmの平板形状を有しているものとする。そして、第1の温度センサ111、第2の温度センサ112及び第3の温度センサ121、第4の温度センサ122はそれぞれ、熱抵抗体113及び熱抵抗体123内の中央位置に配置されているものとする。
更に、熱抵抗体113及び熱抵抗体123の上面には、熱伝導率236W/mKのアルミニウムからなる均一化部材130が配されており、熱抵抗体113及び熱抵抗体123の上面を覆っている。これにより、熱抵抗体123の上面及び熱抵抗体123の上面(つまり、熱流が放散される外気側)の温度は均一化される。
熱抵抗体113及び熱抵抗体123はそれぞれの底面が同一平面を形成するように均一化部材130に固定されているものとする。この結果、被検体の体表面に貼り付けられた際に、熱抵抗体113の底面及び熱抵抗体123の底面がそれぞれ、被検体の体表面に対して隙間なく貼り付けられることとなる。
なお、温度センサ111と温度センサ121の体表面側(底面)には、それぞれ、アルミテープ等の熱伝導性のよい熱伝導部材301、302により覆われており、更に、熱流式体温計200の体表面側は、貼り付けテープ(粘着層)303及び貼り付けテープ(剥離紙)304により覆われているものとする。
4.熱流式体温計の平面構成
次に、熱流式体温計200の平面構成について説明する。図4は、本実施形態に係る熱流式体温計200の平面構成を示した図である。
次に、熱流式体温計200の平面構成について説明する。図4は、本実施形態に係る熱流式体温計200の平面構成を示した図である。
図4(A)に示すように、第1の温度センサ111、第2の温度センサ112、第3の温度センサ121、第4の温度センサ122は、それぞれ、個別にアンテナ411〜422に接続されている。
このように、各温度センサ111〜122に対して、共通の1つのアンテナを配するのではなく、独立して4つのアンテナを配する構成とすることで、各温度センサ111〜122が、深部体温を測定するために必要な熱抵抗体を介しての熱的な結合以外に、アンテナを介して熱的に結合し、各温度センサ111〜122の検出結果に影響が生じてしまうといった事態となることを回避することができる。
また、第1の温度センサ111、第3の温度センサ121は、熱抵抗体113(または123)の体表面に接触する側の面の中央位置に配置され、アンテナ411、421及びアンテナ配線は、熱伝導をできるだけ小さくするために、厚みが薄く、太さの細い導電体により構成されており、熱抵抗体113(または123)の側面を取り囲むように配置されている。これにより、アンテナ411、421から第1の温度センサ111、第3の温度センサ121への熱の伝達の影響を極力低減させることが可能となる。また、アンテナ411、421の径をより大きくとることが可能となり、リーダ210による安定的な表面弾性波の励起と電磁波のキャッチとが可能となる。
同様に、第2の温度センサ112、第4の温度センサ122は、熱抵抗体113(または123)の体表面に接触する側の面と対向する側の面の中央位置に配置され、アンテナ412、422及びアンテナ配線は、熱伝導をできるだけ小さくするために、厚みが薄く、太さの細い導電体により構成されており、熱抵抗体113(または123)の側面を取り囲むように配置されている。これにより、アンテナ412、422から第2の温度センサ111、第4の温度センサ122のへの熱の伝達の影響を極力低減させることが可能となる。また、アンテナ412、422の径をより大きくとることが可能となり、リーダ210による安定的な表面弾性波の励起と電磁波のキャッチとが可能となる。
なお、熱抵抗体113(または123)における熱流が、第1乃至第4の温度センサ(111〜122)から、それぞれのアンテナ(411〜422)を伝って放散されることがないよう、各アンテナは、幅約1mm、厚さ0.2mm以下の合成樹脂フィルムまたは紙に、エッチングまたは蒸着等にて幅0.1mm以下、厚さ10〜50μmのCu、Al導体を配することにより構成されている。
更に、図4(B)に示すように、均一化部材130は、第2の温度センサ112、第4の温度センサ122を、体表面に接触する側の面と対向する側から覆うように(均一化部材130の外周が第2の温度センサ112、第4の温度センサ122の外側に位置するように)構成されており、熱抵抗体113及び123により形成される外縁よりも、均一化部材130の外周の方が内側に位置するように構成されている(均一化部材130の大きさはこのように規定されている)。
均一化部材130をこのような大きさに規定したのは、均一化部材130がアルミニウムからなり、熱抵抗体113及び123により形成される外縁よりも、大きくなるように形成してしまうと、熱抵抗体113及び123の外周に設けられたアンテナ411〜422がリーダより放出される電磁波により励起される際に、あるいは、電磁波の放出を行う際に、障害となるからである(均一化部材130のアンテナ412、422への影響を極力回避するためである)。
一方で、均一化部材130は、第2の温度センサ112、第4の温度センサ122により検出される、熱流が放散される外気側の温度を均一化させる役割を果たすため、少なくとも熱抵抗体113または123の中央位置にそれぞれ配置された第2の温度センサ112、第4の温度センサ122を覆うだけの大きさとなっている必要がある。
このような理由により、均一化部材130は、その外周が第2の温度センサ112、第4の温度センサ122の外側に位置し、かつ、熱抵抗体113、123により形成される外縁よりも内側に位置する構成となっている。
5.熱流式体温計を構成する温度センサ
次に、熱流式体温計200を構成する温度センサについて説明する。図5は、第1乃至第4の温度センサ(111、112、121、122)の構成を示す図である。
次に、熱流式体温計200を構成する温度センサについて説明する。図5は、第1乃至第4の温度センサ(111、112、121、122)の構成を示す図である。
アンテナ411は、第1の温度センサ111の整合回路502と接続されている。これにより、リーダ210より放出された電磁波をアンテナ411がキャッチすることにより発生した高周波は、整合回路502により、櫛形電極503に供給される。
供給された高周波により、櫛形電極503に表面弾性波が励起され、圧電結晶基板501の表面を伝播する。伝播した表面弾性波は、櫛形電極503から距離L1だけ離れた位置に配置された櫛形電極504にて受波され、高周波を発生し、整合回路502を介して、アンテナ411より電磁波を放出する。放出された電磁波は、リーダ210によりキャッチされる。
ここで、櫛形電極503にて発生した表面弾性波が櫛形電極504にて受波されるまでの時間(遅延時間)は、温度が一定の場合、圧電結晶基板501の材質と距離L1とによって決まってくる。換言すると、圧電結晶基板501の材質及び距離L1が固定(既知)であった場合、遅延時間は、圧電結晶基板501の温度変化に依存して変化する。
つまり、圧電結晶基板501の材質及び距離L1を固定し、既知の温度での当該遅延時間をリーダ210側にて予め保持しておくことで、リーダ210では、測定された遅延時間に基づいて、第1の温度センサ111における温度を算出することができる。
なお、第2の温度センサ112、第3の温度センサ121、第4の温度センサ122についても同様の構成とすることで、各温度センサにおける温度を算出することができる。ただし、第1の温度センサ111、第2の温度センサ112、第3の温度センサ121、第4の温度センサ122における櫛形電極間の距離L1〜L4は互いに異なるように構成されているものとする(同一の温度下における遅延時間が異なるように、各櫛形電極が配置されているものとする)。
このように、熱流式体温計200に配された各温度センサ(表面弾性波を用いた温度センサ)の櫛形電極間の距離が相互に異なるように構成することで、リーダ210側では、1回の電磁波の放出だけで、4つの温度センサのいずれの温度センサからの電磁波かを区別してキャッチすることが可能となる。
図6を用いて詳細に説明する。図6は、リーダ210にて電磁波の放出を行った後に、櫛形電極503から放出された電磁波のキャッチのタイミングを基準として、各温度センサ111〜122の櫛形電極504、514、524、534から放出された電磁波のキャッチのタイミングを示している(なお、櫛形電極503、513、523、533からは略同時に電磁波が放出されるものとする)。
図5の例では、櫛形電極間の距離がL1<L2<L3<L4の関係となるように構成されているため、図6に示すように、第1の温度センサ111(の櫛形電極504)からの電磁波が最も早くキャッチされる。以下、第2の温度センサ112(の櫛形電極514)、第3の温度センサ121(の櫛形電極524)、第4の温度センサ122(の櫛形電極534)の順で、電磁波がキャッチされる。
なお、リーダより放出された電磁波により励起してから、各温度センサ111〜122が放出した電磁波がリーダによってキャッチされるまでの時間は、各温度センサの圧電結晶基板の表面の温度変化によっても変化する。このため、本実施形態に係る熱流式体温計200では、温度変化によって遅延時間が変化した場合であっても、各温度センサからの信号が重なることがないよう、想定される温度変化に依存する変化分よりも、距離L1〜L4の違いによる変化分の方が大きくなるように、距離L1〜L4が設定されているものとする。
6.リーダの構成
次に、リーダ210の機能構成について説明する。図7は、リーダ210の機能構成を示す図である。リーダ210は、電池、充電池等で構成される電源部、電源ON/OFFスイッチを含む操作スイッチを備えているが、ここでは省略している。
次に、リーダ210の機能構成について説明する。図7は、リーダ210の機能構成を示す図である。リーダ210は、電池、充電池等で構成される電源部、電源ON/OFFスイッチを含む操作スイッチを備えているが、ここでは省略している。
図7において、700はリーダユニットであり、アンテナ701と、電磁波放出・検出部(電磁波の放出部と電磁波の検出部)702と、信号変換部703と、信号処理部704とを備える。
アンテナ701は、所定の周波数、例えば20MHzの周波数の電磁波を発生させて、熱流式体温計200の各温度センサに接続されたアンテナとの間で磁気結合することで、各温度センサの櫛形電極を励振させたり、各温度センサから放出された電磁波をキャッチしたりする。
電磁波放出・検出部702では、アンテナ701を介して熱流式体温計200の温度センサの櫛形電極を励振させるために、アンテナ701に印加する電圧を制御したり、アンテナ701を介して熱流式体温計200の各温度センサより放出された電磁波をキャッチし、バンドパスフィルタを介してノイズを除去した後、増幅したうえで、信号変換部703に伝達したりする。
信号変換部703では、櫛形電極503、513、523、533から放出された電磁波を電磁波放出・検出部702がキャッチすることにより得られた信号及び櫛形電極504、514、524、534から放出された電磁波を電磁波放出・検出部702がキャッチすることにより得られた信号であって、それぞれ電磁波放出・検出部702において処理された信号を、デジタルデータに変換し、信号処理部704に送信する。
信号処理部704では、デジタルフィルタ等によりノイズを除去した後、各電磁波のキャッチのタイミングを測定すべく、各信号が規定の閾値以上となったタイミングを測定する。
そして、櫛形電極503〜533からの電磁波をキャッチしてから、櫛形電極504〜534からの電磁波をキャッチするまでの遅延時間と、第1乃至第4の温度センサそれぞれについて予め設定された遅延時間とを対比し、それぞれ、どの温度センサからの信号であるのかを識別する。
また、第1乃至第4の温度センサそれぞれに予め記憶されている、各温度センサごとの温度と遅延時間との関係関数により、遅延時間から各温度センサの温度を計算し、コントロール部に送る。
コントロール部711では、電磁波放出検出部702、信号変換部703、信号処理部704の動作を制御する。また、信号処理部704から送信された各温度センサの信号に基づいて、深部体温を算出し、記憶部712に格納したり、表示部713に表示したりする。更に、記憶部712に格納された深部体温データを、有線通信部714を介して、他の情報処理装置(有線通信部714を介して有線接続された他の情報処理装置)に送信したりする。
なお、コントロール部711は、マイクロコンピュータなどのCPUと、該CPUにより実行されるリーダ210全体の制御プログラムや各種データを記憶するROMと、ワークエリアとして測定データや各種データを一時的に記憶するRAMとを備えており、リーダ210全体の動作及び判断を司っている。
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る熱流式体温計では、表面弾性波を用いた温度センサを適用するにあたり、
・熱的な結合により、相互の温度センサに影響が生じるのを回避するために、個別にアンテナを配する構成とした。
・リーダとの安定的な無線通信を実現するために、各アンテナを熱抵抗体の外周を取り囲むように配置した。
・アンテナが電磁波をキャッチしたり放出したりするうえで、均一化部材が障害となることがないよう、均一化部材の外周が、熱抵抗体により形成される外縁よりも内側に位置するように、均一化部材の大きさを規定した。
・リーダとの間の短時間での電磁波のキャッチ、放出を実現しつつ、複数の温度センサからの電磁波を識別することができるよう、各温度センサごとに、櫛形電極間の距離が異なるように構成した。
・熱的な結合により、相互の温度センサに影響が生じるのを回避するために、個別にアンテナを配する構成とした。
・リーダとの安定的な無線通信を実現するために、各アンテナを熱抵抗体の外周を取り囲むように配置した。
・アンテナが電磁波をキャッチしたり放出したりするうえで、均一化部材が障害となることがないよう、均一化部材の外周が、熱抵抗体により形成される外縁よりも内側に位置するように、均一化部材の大きさを規定した。
・リーダとの間の短時間での電磁波のキャッチ、放出を実現しつつ、複数の温度センサからの電磁波を識別することができるよう、各温度センサごとに、櫛形電極間の距離が異なるように構成した。
この結果、表面弾性波を用いた温度センサによる熱流式体温計において、各温度センサ間の温度干渉を低減させることが可能となる。また、各温度センサから放出される電磁波を識別することが可能になる。更に、短時間で深部体温の算出・表示ができるようになる。
[第2の実施形態]
上記第1の実施形態では、励振側の櫛形電極と受波側の櫛形電極とを配する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、櫛形電極より発生した表面弾性波を反射させるリフレクタを配し、リフレクタにて反射した表面弾性波を、当該櫛形電極で受波する構成としてもよい。このような構成とすることで、同じ大きさの圧電結晶基板であっても、励振から受波までの時間差をより大きくすることが可能となる。
上記第1の実施形態では、励振側の櫛形電極と受波側の櫛形電極とを配する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、櫛形電極より発生した表面弾性波を反射させるリフレクタを配し、リフレクタにて反射した表面弾性波を、当該櫛形電極で受波する構成としてもよい。このような構成とすることで、同じ大きさの圧電結晶基板であっても、励振から受波までの時間差をより大きくすることが可能となる。
また、上記第1の実施形態では、櫛形電極間の距離を、L1<L2<L3<L4の関係となるように構成したが、本発明はこれに限定されない。第2の温度センサ112と122とは、均一化部材130で覆われており、概ね、同じ温度となることから、温度変化に伴う遅延時間も概ね等しくなる。一方で、第1の温度センサ111と第3の温度センサ121とは、異なる温度となり、温度変化に伴う遅延時間も異なってくる。このため、第1の温度センサ111からの信号と、第3の温度センサ121からの信号とが重なることがないように構成することが重要である。したがって、例えば、櫛形電極間の距離を、L1<L2<L4<L3の関係となるように構成してもよい。
[第3の実施形態]
上記第1及び第2の実施形態では、被検体の皮下組織の熱抵抗Rtの影響を除去するために、2つの表面弾性波型温度センサが互いに対向して配された熱抵抗体を2組用意する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
上記第1及び第2の実施形態では、被検体の皮下組織の熱抵抗Rtの影響を除去するために、2つの表面弾性波型温度センサが互いに対向して配された熱抵抗体を2組用意する構成としたが、本発明はこれに限定されない。
例えば、被検体の皮下組織の熱抵抗Rtを固定または可変のパラメータとして設定可能に構成し、2つの表面弾性波型温度センサが互いに対向して配された熱抵抗体を1組のみ用意する構成としてもよい。この場合、上記第1の実施形態において説明した式(3)または式(4)を用いて深部体温を算出することとなる。
100:等価回路、111:第1の温度センサ、112:第2の温度センサ、113:熱抵抗体、121:第3の温度センサ、122:第4の温度センサ、123:熱抵抗体、200:熱流式体温計、210:リーダ、301:熱伝導部材、302:熱伝導部材、303:貼付テープ(剥離紙)、304:貼付テープ(粘着層)、305:絶縁部材
Claims (7)
- 被検体の体表面に接触させることで、深部体温を測定する体温計であって、
前記体表面に接触する側に第1の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配され、前記体表面に接触する側の面と対向する側に第2の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配された第1の熱抵抗体と、
前記体表面に接触する側に第3の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配され、前記体表面に接触する側の面と対向する側に第4の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配された第2の熱抵抗体と、
前記第1の熱抵抗体及び前記第2の熱抵抗体の、前記体表面に接触する側の面と対向する側の面を覆うように構成される均一化部材と、を備え、
前記第1乃至第4の表面弾性波型温度センサは、同一の温度下における遅延時間が互いに異なるように、それぞれの櫛形電極が配置されていることを特徴とする体温計。 - 第1の表面弾性波型温度センサ及び第2の表面弾性波型温度センサが接続されるアンテナは、それぞれ、第1の熱抵抗体の側面を取り囲むように配されており、
第3の表面弾性波型温度センサ及び第4の表面弾性波型温度センサが接続されるアンテナは、それぞれ、第2の熱抵抗体の側面を取り囲むように配されていることを特徴とする請求項1に記載の体温計。 - 前記均一化部材は、前記第2の表面弾性波型温度センサと、前記第4の表面弾性波型温度センサとを覆うように配置されており、
前記均一化部材の外周が、前記第1の熱抵抗体と前記第2の熱抵抗体とにより形成される外縁よりも内側に位置するように、前記均一化部材の大きさが規定されていることを特徴とする請求項2に記載の体温計。 - 前記第1乃至第4の表面弾性波型温度センサは、それぞれの圧電結晶基板において対向して配された櫛形電極間の距離が、互いに異なるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の体温計。
- 前記第1の表面弾性波型温度センサの圧電結晶基板において対向して配された櫛形電極間の距離をL1、前記第2の表面弾性波型温度センサの圧電結晶基板において対向して配された櫛形電極間の距離をL2、前記第3の表面弾性波型温度センサの圧電結晶基板において対向して配された櫛形電極間の距離をL3、前記第4の表面弾性波型温度センサの圧電結晶基板において対向して配された櫛形電極間の距離をL4とした場合、L1、L2、L3、L4は、各温度センサの測定温度に起因する表面弾性波の伝搬速度の変化に基づく時間差より、大きな時間差が生じる距離差をもって、昇順に、または、降順に設定されていることを特徴とする請求項4に記載の体温計。
- 前記第1乃至第4の表面弾性波型温度センサは、それぞれの圧電結晶基板において対向して配された櫛形電極とリフレクタとの間の距離が、互いに異なるように構成されていることを特徴とする請求項3に記載の体温計。
- 被検体の体表面に接触させることで、深部体温を測定する体温計であって、
前記体表面に接触する側に第1の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配され、前記体表面に接触する側の面と対向する側に第2の表面弾性波型温度センサ及びアンテナが配された熱抵抗体を備え、
前記第1及び第2の表面弾性波型温度センサは、同一の温度下における遅延時間が互いに異なるように、それぞれの櫛形電極が配置されていることを特徴とする体温計。
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