JP3033635B2 - 体温計 - Google Patents

体温計

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JP3033635B2
JP3033635B2 JP4106031A JP10603192A JP3033635B2 JP 3033635 B2 JP3033635 B2 JP 3033635B2 JP 4106031 A JP4106031 A JP 4106031A JP 10603192 A JP10603192 A JP 10603192A JP 3033635 B2 JP3033635 B2 JP 3033635B2
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純一 喜多
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、測温体の温度、例え
ば、人間の体温を測定する体温計に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の体温計としては、水銀体温計や電
子体温計がある。水銀体温計は、ガラス等で成形した本
体に測温部と測温部に連通した管とが設けられ、前記管
に目盛が付された構成である。この測温部の内部には、
測定する温度範囲内で液体の状態を保つ物質として水銀
が封入してある。測温部の外部からの温度に応じて、封
入された水銀は、熱膨張(収縮)して測温部に連通した
管内を上昇(降下)するので、水銀が管のどの位置に膨
張(収縮)しているかを目盛で計ることにより測温体の
検温を行うことができる。
【0003】電子体温計は、プラスチック等で成形した
本体に、サーミスタ等の感熱センサを樹脂等でコーティ
ングした測温部が設けられ、また、本体内部には、前記
感熱センサで温度を検出する温度検出機構、本体表面に
は、液晶表示装置等の表示装置を備えている。温度検出
機構は、測温部の外部からの温度を感熱センサで検出
し、検出した結果を表示装置に表示する。
【0004】また、電子体温計では、定常状態を予測す
ることも行われている。これを、図4に示し、以下に説
明する。図4は、感熱センサの温度上昇の特性を示す図
である。感熱センサは、用いる材料等によって温度上昇
特性が決まっている。例えば、図中、温度T1 のものを
検温したときの温度上昇は、I1 に示すように温度が上
昇し、tc 時間経過後、T1 で定常状態を保ち、同様
に、温度T2 のものを検温したときの温度上昇は、I2
に従って、T2 で定常状態を保つ。この特性を利用し
て、定常状態に達するまでの比較的長い時間(図では、
c )をかけて検温することなく、それより少ない時間
を経過したときに感熱センサで検出した温度に基づい
て、定常状態を予測することができる。例えば、図中、
y 時間経過したときに感熱センサで検出した温度がT
3 であれば、定常状態がT2 であることが予想でき、同
様に、T4 であれば、定常状態がT1 であることが予想
できる。このように、定常状態を予測することにより、
検温時間を短縮することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、従来の測温部は、熱容量が大きく、そ
こからのリード線等の熱の逃げ等があるために測温部に
測温体を接触させてから測温部の温度が測温体の温度と
同じになるまでに時間がかかり、その結果とし、測温体
の検温の時間が長くなるという問題がある。また、電子
体温計で定常状態を予測することにより検温時間を短縮
するにしても限界があり、さらに、定常状態を予測した
場合、測温体と測温部との接触のしかた等により、予測
結果が不正確となることが起こりうるという問題もあ
る。
【0006】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、測温体の温度測定を短時間でしかも
正確に行うことができる体温計を提供することを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明は、このような
目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、この発明は、本体に取り付けられ、内部を空洞に
し、前記空洞の一方を開口した測温部と、前記本体内に
取り付けられ、内部を空洞にし、前記空洞の一方を開口
した比検部と、前記測温部の内部で放射される輻射熱を
前記測温部の内部の開口側で検出するとともに、それと
個別に前記比検部の内部で放射される輻射熱を前記比検
部の内部の開口側で検出する検出手段と、前記比検部の
温度を検出する温度検出手段と、前記検出手段によって
検出された前記測温部側の輻射熱と前記比検部側の輻射
熱と前記温度検出手段によって検出された前記比検部の
温度とに基づいて、前記測温部に接触された測温体の温
度を算出する温度算出手段とを備えたものである。
【0008】
【作用】この発明の作用は次のとおりである。測温部の
内部を空洞として体積を減少させたので、測温部の熱容
量は小さくなる。また、測温部の熱を検出手段が非接触
で検出するので、測温部に検出手段を接触させることに
よる測温部の熱容量の増加を防止することができるとと
もに、測温部から検出手段への熱伝導に影響されないの
で、測温部の熱を検出手段は速く、正確に検出すること
ができる。さらに、測温部の熱を検出手段が測温部の内
部の開口側で検出するので、測温部の内面から放射され
る輻射熱を均一に検出することができる。
【0009】この測温部の表面に測温体を接触させて、
測温体の熱を測温部に伝達する。測温部は、測温体から
伝達された熱に応じた熱輻射を発生させる。検出手段は
測温部の内部での輻射熱を測温部の内部の開口側で検出
するとともに、それと個別に比検部の内部で放射される
輻射熱を比検部の内部の開口側で検出する。そして、温
度算出手段は、測温部側の輻射熱と比検部側の輻射熱と
温度検出手段によって検出された比検部の温度とに基づ
いて、測温部の温度、すなわち、測温部に接触された測
温体の温度を求めることができる。
【0010】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。まず、この発明の第一実施例に係る体温計を
図1ないし図3に示し、以下に説明する。図1は、第一
実施例装置の内部の構成を示す図である。図中、1は体
温計本体であり、プラスチック等で形成された円筒形の
体温計本体1の先端には、測温部2が取り付けられてい
る。体温計本体1の内部には、比検部3、セクターミラ
ー4、赤外線検出器5、半導体温度センサ6、セクター
ミラー回動駆動部7、演算制御部8等が設置されてお
り、外部には、液晶表示装置等の表示装置9(図2参
照)が設けられている。なお、体温計本体1の内部に
は、図示しないドライバッテリーがセットされており、
各部に電源を供給している。なお、体温計本体1の形状
は、円筒形に限らず、偏平型等であってもよい。
【0011】測温部2は、内部を空洞とし、体温計本体
1に取り付けられている側は、開口して形成されてい
る。この測温部2は、薄く、しかも外部からの応力に耐
えるだけの強度を保つために外部をステンレスで形成し
た。また、内部での黒度を高めるために、内面に黒金を
コーティングした。この黒金コーティングは、例えば、
金を真空蒸着により測温部の内面にコーティングしたも
のである。なお、熱伝導を測温部全体で均一にするため
に、上述のステンレスと黒金との間に銅をコーティング
してもよい。
【0012】比検部3は、上述の測温部2と同じ構造を
有し、比検部3の開口側が、測温部2の開口側に向き合
うように設置されている。測温部2と比検部3との間に
は、セクターミラー4がその反射面を、セクターミラー
回動駆動部7によって、測温部2と比検部3との各開口
側に回動できるように取り付けられている。このセクタ
ーミラー4は、上述のように反射面を回動させて、測温
部2と比検部3とのそれぞれの内部で放射される赤外線
を交互に受けて、赤外線検出器5に導く。測温部2の内
部の各面で放射した赤外線Lが内部で反射する等して、
測温部2の内部で放射された赤外線Lは全て、図1
(a)に示すように、最終的に開口から放射されること
になる。換言すると、制作上内面黒度が「1」近くでば
らついても、見かけ上内面黒度は「1」に近づくことに
なる。なお、セクターミラー4の反射面は、放射された
赤外線を反射するためにアルミニウムの平滑面等で形成
されている。赤外線検出器5は、交互に検出した測温部
2と比検部3とのそれぞれの内部から放射された赤外線
の差分を演算制御部8に転送するように構成されてい
る。一方、比検部3に密着させた半導体温度センサ6
は、比検部3の温度を検出し、演算制御部8に転送する
ように構成されている。
【0013】セクターミラー回動駆動部7は、プーリ1
1、12が回動軸13、14によって体温計本体1の内
面の上部に設置されている。また、プーリ11には、下
部にセクターミラー4の回動軸が取り付けられており、
後述するようにプーリ11、12の回動に合わせてセク
ターミラー4の反射面を、測温部2と比検部3との各開
口側に交互に向けるように構成されている。各プーリ1
1、12にはベルト15がかけられている。このベルト
15の一部には、磁石16が取り付けられており、その
磁石16の回りには、ソレノイドコイル17が巻き付け
られている。ソレノイドコイル17に電流の方向を交互
に切り替えて流すことによって、中の磁石16は、ソレ
ノイドコイル17の中をX方向に移動する。それに伴っ
て、ベルト15が移動し、プーリ11、12が回動す
る。また、磁石16、ソレノイドコイル17を挟むよう
にストッパー18、19が体温計本体1の内面の上部に
設置されている。このストッパー18、19は、ソレノ
イドコイル17に電流を流して、磁石16を移動させた
ときに、その移動量を制御するためのものである。スト
ッパー18、19の間隔は、上述したセクターミラー4
の反射面が、測温部2と比検部3との各開口側に向くよ
うに、磁石16が移動する距離である。すなわち、図に
おいて、磁石16がストッパー19によって動きを止め
られているとき、セクターミラー4の反射面が、測温部
2の開口に対して正面に向き、ソレノイドコイル17に
逆に電流を流して磁石16が移動してストッパー18に
よって動きを止められたとき、セクターミラー4の反射
面が反転して、比検部3の開口に対して正面に向くよう
に構成されている。この動作は、図3のタイムチャート
に示すように30msごとにそれぞれの方向を向くよう
に構成されている。
【0014】演算制御部8は、上述したセクターミラー
回動駆動部7の動作を制御し、測温体の温度を算出し、
算出した測温体の温度を表示装置9に表示すること等を
行う。セクターミラー回動駆動部7の動作の制御は、ソ
レノイドコイルへの電流の流れ方向を所定時間(30m
s)ごとに切り替えることにより行う。また、測温体の
温度の算出は、赤外線検出器5で検出した測温部2と比
検部3の各内部から放射された赤外線の差分と、半導体
温度センサ6で検出した比検部3の温度とに基づいて、
測温部2の温度、すなわち、測温体の温度を以下のよう
にして行う。
【0015】測温部2の内部から放射される赤外線量S
S は、次式(1)により、特定される。 SS =A×σ×TS 4 ………… (1) ここに、「A」は、測温部2の開口面積(単位は、〔Cm
2 〕)であり、「σ」は、ステファンボルツマン定数
(5.67×10-12 〔W・Cm-2・deg -4〕)、
「TS 」は、測温部2の温度(単位は、〔deg 〕)、す
なわち、測温体の温度である。
【0016】また、上述の赤外線量SS の内、セクター
ミラー4を介して赤外線検出器5で検出される赤外線量
S ’は、次式(2)に示すようになる。 SS ’=(CO ÷100)×A×σ×TS 4 ………… (2) ここに、「CO 」は、赤外線検出器5で検出される赤外
線量の集光率(単位は、〔%〕)であり、この集光率
は、セクターミラー4の反射面の形状や、設置された距
離等により、特定される。
【0017】一方、比検部3の内部から放射される赤外
線量SR も上述と同様に、次式(3)により特定され
る。 SR =A×σ×TR 4 ………… (3) ここに、「A」は、比検部3の開口面積であり、上述の
測温部2の開口面積と同じである。「σ」は、ステファ
ンボルツマン定数、「TR 」は、比検部3の温度であ
り、上述した半導体温度センサ6により別途、検出され
るものである。
【0018】また、上述の赤外線量SR の内、セクター
ミラー4を介して赤外線検出器5で検出される赤外線量
R ’は、次式(4)に示すようになる。 SR ’=(CO ÷100)×A×σ×TR 4 ………… (4) ここに、「CO 」は、赤外線検出器5で検出される赤外
線量の集光率であり、この集光率は、上述の測温部2と
同じ条件で検出されるので、測温部2からの集光率と同
じになる。
【0019】上述の式(2)、(4)より、測温部2と
比検部3との赤外線量の差分は、次式(5)により、求
められる。 SS ’− SR ’=(CO ÷100) ×A×σ×(TS 4 −TR 4 ) …… (5)
【0020】測温部2と比検部3の各内部から放射され
た赤外線の差分を検出する赤外線検出器5の出力Vout
〔V〕は、上述の(5)から、次式(6)のような関係
式に表すことができる。 Vout =RV ×(CO ÷100) ×A×σ×(TS 4 −TR 4 ) …… (6) ここに、RV は、測温部2と比検部3との赤外線を交互
に検出するときの切り替えの周波数(本実施例では、図
3に示したように、30msごとにセクターミラー4の
方向を切り替えるので、約33Hz)における赤外線検
出器5の感度(単位は、〔V・W-1〕)であり、機器に
より特定されるので、定数として扱える。
【0021】従って、RV 、CO 、A、σは、特定され
ているので、Vout とTR がそれぞれ赤外線検出器5、
半導体温度センサ6によって検出されると、上述の関係
式(6)より、測温部2の温度TS を算出することがで
きる。そして、このTS を摂氏に換算して表示装置9に
表示する。
【0022】なお、赤外線検出器5、半導体温度センサ
6の導出部6a、演算制御部8、ソレノイドコイル17
の電流供給導線17a等は、基板10上に取り付けられ
ている。
【0023】被検者は、検温前に図示しないスイッチを
入れて、測温部2に測定部位を接触させる。スイッチが
入れられることにより、半導体温度センサ6は、比検部
3の温度を検出し、演算制御部8に転送する。一方、セ
クターミラー4は上述のように回動し、赤外線温度検出
器5は、測温部2と比検部3とのそれぞれの内部から放
射された赤外線を交互に検出する。所定時間経過後の各
部の赤外線量の差分を演算制御部8に転送する。この所
定時間は、測温部2の材質や構造による温度上昇特性に
応じて定常状態に達するまでの時間である。演算制御部
8は、転送された各データに基づいて、上述のように、
測温体の温度を算出し、算出結果を図2に示すように、
表示装置9に表示する。
【0024】なお、上述した第一実施例では、セクター
ミラー4を回動させ、測温部2と比検部3とから放射さ
れた赤外線の差分を赤外線検出器5で検出した構成であ
るが、この発明はこれに限らず、ミラーと赤外線量検出
器を2個ずつ用意し、一方のミラーの反射面を測温部2
の開口側に固定し、測温部2の内部から放射された赤外
線量を一方の赤外線量検出器で検出し、また、他方のミ
ラーの反射面を比検部3の開口側に固定し、比検部3の
内部から放射された赤外線量を他方の赤外線量検出器で
検出し、その差分を演算制御部8で行うようにしてもよ
い。これにより、ソレノイドコイル17への電流供給を
行わなくてよくなるので、バッテリーを節約することが
できる。
【0025】なお、第一実施例装置において、測温部2
の温度上昇特性を利用して、定常状態を予測するように
構成してもよい。これにより、検温時間をより短くする
ことができる。また、所定タイミングごとにブザーを鳴
らし、例えば、上述の定常状態の予測の終了や、検温の
終了等、検温の状態を被検者に知らせるようにしてもよ
い。このブザーにより、被検者の都合に合わせた検温を
行う目安とすることができる。すなわち、検温時間を特
に短くする必要がなければ、より確実な結果を得るまで
検温し、それを積算平均してS/N比を上げたり、検温
時間を短くしたければ、定常状態の予測により検温を行
うこと等を選択することができる。さらに、測定部位
は、脇の下等に限らず、例えば、検温部2を耳の中に挿
入して検温することにより、耳の内部の温度と略同じ温
度を測定することができる。これにより、脳に近い位置
での検温を確実に行うことができる。また、測温部2を
取りはずして、耳の穴を測温部2と同じとみたてて、検
温することもできる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、測温部の内部を空洞として体積を減少させ
たことにより、熱容量を小さくしたので、測温部に測温
体を接触してから短時間で測温部の温度が測温体の温度
と同じになる。また、測温部の熱を検出手段は非接触で
検出することにより、測温部から検出手段への熱伝導に
影響されないので、測温部の熱を検出手段は速く、正確
に検出することができる。さらに、測温部の熱を検出手
段が測温部の内部の開口側で検出するので、測温部の内
面から放射される輻射熱を均一に検出することができ
る。その結果として、測温体の検温を短時間でかつ、正
確に行なえる体温計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一実施例に係る体温計の内部の構成を示す図
である。
【図2】第一実施例装置の外観を示す正面図である。
【図3】セクターミラーが測温部と比検部との各方向を
向く時間を示したタイムチャートである。
【図4】感熱センサの温度上昇特性を説明する図であ
る。
【符号の説明】 1 … 体温計本体 2 … 測温部 3 … 比検部 4 … セクターミラー 5 … 赤外線検出器 6 … 半導体温度センサ 7 … セクターミラー回動駆動部 8 … 演算制御部 9 … 表示装置 10 … 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61B 5/00 - 5/03

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 本体に取り付けられ、内部を空洞にし、
    前記空洞の一方を開口した測温部と、前記本体内に取り
    付けられ、内部を空洞にし、前記空洞の一方を開口した
    比検部と、前記測温部の内部で放射される輻射熱を前記
    測温部の内部の開口側で検出するとともに、それと個別
    に前記比検部の内部で放射される輻射熱を前記比検部の
    内部の開口側で検出する検出手段と、前記比検部の温度
    を検出する温度検出手段と、前記検出手段によって検出
    された前記測温部側の輻射熱と前記比検部側の輻射熱と
    前記温度検出手段によって検出された前記比検部の温度
    とに基づいて、前記測温部に接触された測温体の温度を
    算出する温度算出手段とを備えたことを特徴とする体温
    計。
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