JP5436269B2 - Thermometer - Google Patents
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Description
本発明は、非接触型の体温計に関する。 The present invention relates to a non-contact type thermometer.
2009年4月にメキシコで確認された新型インフルエンザ(パンデミックインフルエンザA(H1N1))は、その後世界的に流行し、我が国でも2009年第28週から第51週までの累積推計患者数は約1653万人と推定されている(https://hasseidoko.mhlw.go.jp/Hasseidoko/Levelmap/flu/new_jmap.html)。
このような背景から、インフルエンザ等の感染の拡大を防ぐために、人が多く集まる公共機関や企業等の建造物の入口で、人の体温を瞬時に計測する機器のニーズが高まっている。
A new influenza virus confirmed in Mexico in April 2009 (pandemic influenza A (H1N1)) was prevalent worldwide, and the cumulative estimated number of patients from the 28th to 51st week in 2009 is approximately 16.53 million in Japan. It is estimated to be a person (https://hasseidoko.mhlw.go.jp/Hasseidoko/Levelmap/flu/new_jmap.html).
Against this background, in order to prevent the spread of influenza and other infections, there is an increasing need for devices that instantaneously measure the temperature of people at the entrances of buildings such as public institutions and companies where many people gather.
特許文献1には、ペン型の非接触形式体温計が開示されている。サーモパイルセンサを用いて、被計測者の額から約3cm程離して、体温を計測する。非接触式なので、接触に基づく病原菌等の感染の虞はないものの、医者或は看護師が被計測者に対面して操作を行う必要があるので、空気感染の可能性を払拭できない。
非特許文献1には、据え置き型の非接触形式体温計が開示されている。赤外線カメラを用いて、被計測者の顔を撮影し、額を認識した後、額の表面温度から体温を計測する。非接触式であり、且つ対面して操作を行う必要がない点で優れているが、赤外線カメラが高価である。
以上のような背景から、市場では、低価格で導入が可能な、据え置き型の体温計が求められている。
Patent Document 1 discloses a pen-type non-contact thermometer. Using a thermopile sensor, the body temperature is measured about 3 cm away from the forehead of the subject. Since it is a non-contact type, there is no risk of infection such as pathogenic bacteria due to contact, but since the doctor or nurse needs to perform the operation facing the person to be measured, the possibility of air infection cannot be eliminated.
Non-Patent Document 1 discloses a stationary non-contact type thermometer. An infrared camera is used to photograph the face of the measurement subject, recognize the forehead, and then measure the body temperature from the surface temperature of the forehead. It is excellent in that it is non-contact and does not need to be face-to-face operated, but an infrared camera is expensive.
From the background as described above, there is a demand for a stationary thermometer that can be introduced at a low price in the market.
本発明は係る課題を解決し、低価格で非接触方式である、据え置き型の体温計を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve such problems and to provide a stationary thermometer that is inexpensive and non-contact.
上記課題を解決するため、本発明の体温計は、被計測者の額を映すことが可能な鏡と、鏡に設けられて被計測者の額に合焦する光を照射する第一発光部と、鏡に設けられて被計測者の額に合焦する光を照射する第二発光部と、鏡の、第一発光部及び第二発光部に隣接して設けられて、第一発光部が発する光によって被計測者の額に現れる第一合焦点と、第二発光部が発する光によって被計測者の額に現れる第二合焦点とが一致する、被計測者の額の位置の輝度を電気信号に変換する光センサと、被計測者の額の表面温度を計測する温度計測センサと、温度計測センサから得られる信号に基づいて被計測者の体温を算出して体温データを出力する温度データ演算部と、体温データを表示する表示部と、光センサから得られる信号が所定の閾値を超えていると判断したら温度データ演算部に温度計測を指示する信号を出力する合焦判定部とを具備する。 In order to solve the above-described problem, the thermometer of the present invention includes a mirror capable of projecting the forehead of the person to be measured, and a first light emitting unit that is provided on the mirror and emits light that focuses on the forehead of the person to be measured. A second light-emitting unit that is provided in the mirror and emits light that focuses on the forehead of the person to be measured; and a first light-emitting unit provided adjacent to the first light-emitting unit and the second light-emitting unit of the mirror The brightness at the position of the forehead of the subject where the first focal point that appears on the forehead of the subject due to the emitted light and the second focal point that appears on the forehead of the subject due to the light emitted by the second light emitting unit coincide with each other. An optical sensor that converts to an electrical signal, a temperature measurement sensor that measures the surface temperature of the subject's forehead, and a temperature that outputs body temperature data by calculating the body temperature of the subject based on signals obtained from the temperature measurement sensor A data calculation unit, a display unit for displaying body temperature data, and a signal obtained from the optical sensor have a predetermined threshold value. E; and a focus determination unit that outputs a signal indicating the temperature measured in the temperature data calculation unit if it is determined that the.
安価なセンサを鏡と組み合わせて、第一発光部及び第二発光部の光を被計測者の額に照射し、その合焦点を合わせ込むことにより、被計測者自身が体温計と自身の顔との距離を調整することができ、体温計本体と被計測者の額との距離を容易に固定させることができる。そして、非接触且つ操作者の存在なくして、体表面温度の測定を高精度に実現できる。 Combining an inexpensive sensor with a mirror, irradiating the subject's forehead with the light from the first light emitting unit and the second light emitting unit, and adjusting the focal point, the subject himself / herself becomes a thermometer and his / her face. The distance between the thermometer body and the forehead of the person to be measured can be easily fixed. And measurement of body surface temperature can be realized with high accuracy without contact and without the presence of an operator.
本発明により、低価格で非接触方式である、据え置き型の体温計を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a stationary thermometer that is inexpensive and non-contact.
[体温計の概要]
本発明の実施形態の概要を説明する。
本実施形態に係る据え置き型の体温計は、ハーフミラーの表面にサーモパイルセンサと、二つの赤色LEDと、フォトダイオードが埋め込まれている。
被計測者はハーフミラーに自らの顔を写す。すると、体温計はサーモパイルセンサを通じて被計測者の存在を認識し、二つの赤色LEDを発光する。二つの赤色LEDは被計測者の額を照らすので、被計測者の額には二つの発光点が現れる。
被計測者は二つの発光点が自らの額の中心で一つの点となって一致するように、ハーフミラーと被計測者自身の顔との距離を調整する。ハーフミラーに映る被計測者の額において、二つの赤色LEDの発光点が一致した位置(図9参照)が、体温計が体温計測のために定めた位置関係である。
フォトダイオードは、被計測者がこの位置関係になったときに、被計測者の額に現れる発光点の輝度を捉える。体温計は、フォトダイオードの出力信号を所定の閾値と比較して、その閾値より大きい時に、被計測者が体温計に対して正しい測定位置に現れたと判断し、測定動作を行う。測定動作は、サーモパイルセンサが被計測者の額から発される赤外線を捕捉し、マイコンが体温を算出する。
[Outline of thermometer]
An outline of an embodiment of the present invention will be described.
In the stationary thermometer according to this embodiment, a thermopile sensor, two red LEDs, and a photodiode are embedded on the surface of the half mirror.
The person to be measured shows his / her face on the half mirror. Then, the thermometer recognizes the person to be measured through the thermopile sensor and emits two red LEDs. Since the two red LEDs illuminate the forehead of the person to be measured, two light emitting points appear on the forehead of the person to be measured.
The person to be measured adjusts the distance between the half mirror and the face of the person to be measured so that the two light emitting points coincide as one point at the center of his / her forehead. In the forehead of the measurement subject reflected in the half mirror, the position where the light emitting points of the two red LEDs coincide (see FIG. 9) is the positional relationship determined by the thermometer for measuring the body temperature.
The photodiode captures the luminance of the light emitting point that appears on the forehead of the measurement subject when the measurement subject has this positional relationship. The thermometer compares the output signal of the photodiode with a predetermined threshold, and when it is larger than the threshold, the thermometer determines that the person to be measured has appeared at the correct measurement position with respect to the thermometer, and performs a measurement operation. In the measurement operation, the thermopile sensor captures infrared rays emitted from the forehead of the measurement subject, and the microcomputer calculates the body temperature.
[体温計101の外観と内部構成]
図1は、本実施形態に係る体温計101の外観斜視図である。
体温計101は本体部102の天板103が鏡を形成している。本体部102は土台104によっておよそ70°の角度で傾けられている。
アクリルの天板103にはハーフミラーフィルム105が裏面に張り付けられており、鏡として機能する。また、天板103の裏面のハーフミラーフィルム105には上側に第一LCDユニット106が、下側に第二LCDユニット107が固定されている。ハーフミラーフィルム105はマジックミラーとしても周知の、アクリルやガラス等の透明な板に張り付けてハーフミラーを形成するためのフィルムであり、誘電多層膜や金属薄膜等の材料で構成される。
[Appearance and internal structure of thermometer 101]
FIG. 1 is an external perspective view of a thermometer 101 according to the present embodiment.
In the thermometer 101, the
A
ハーフミラーフィルム105を通じて、第一LCDユニット106には現在の日時と温度及び湿度が表示され、第二LCDユニット107には被計測者の体温が表示される。つまり、鏡から第一LCDユニット106及び第二LCDユニット107の表示文字が浮かび上がるように見える。これは、近年の携帯電話等で見受けられる視覚的美観を奏する効果と共に、限りある装置の面積を有効に活用するための方策である。
なお、第一LCDユニット106及び第二LCDユニット107は液晶表示素子に表示される文字の表示を照らすためのバックライトLEDを内蔵している。
Through the
Note that the
天板103の、第一LCDユニット106の下側には、三つの開口部が設けられている。
三つの開口部のうち中心の開口部は、フォトダイオードユニット108が埋設されている受光開口部109である。受光開口部109の左側には第一赤色LEDユニット115aが埋設されている第一発光開口部114aが、受光開口部109の右側には第二赤色LEDユニット115bが埋設されている第二発光開口部114bが、それぞれ設けられている。受光開口部109と、第一発光開口部114aと第二発光開口部114bは天板103上の一直線上に設けられている。
天板103の、フォトダイオードユニット108の受光開口部109の下側には、サーモパイルセンサユニット110が埋設されている赤外線受光開口部111が設けられている。
本体部102の側面には電源スイッチ112と、日時較正のための押ボタンスイッチ113が設けられている。
Three openings are provided on the
Of the three openings, the central opening is a light receiving opening 109 in which the
An infrared
A
後述する、フォトダイオードユニット108、第一赤色LEDユニット115a、第二赤色LEDユニット115b及びサーモパイルセンサユニット110の配置角度を説明するため、図1には天板103の面を基準とする座標軸を記している。天板103の平面上の短手方向がX軸、天板103の平面上の長手方向がY軸、天板103の平面上の垂直方向がZ軸である。
In order to explain the arrangement angle of the
図2は体温計101の分解斜視図である。
天板103は透明のアクリル板202と、その裏に張り付けられたハーフミラーフィルム105と、後述する部品を固定するための固定板203で構成される。
アクリル板202には、受光開口部109と、第一発光開口部114aと、第二発光開口部114bと、赤外線受光開口部111が設けられている。
固定板203には、受光開口部109と第一発光開口部114aと第二発光開口部114bと赤外線受光開口部111に加えて、第一LCDユニット106が嵌め込まれる第一LCD開口部204と、第二LCDユニット107が嵌め込まれる第二LCD開口部205が設けられている。
フォトダイオードユニット108と、第一赤色LEDユニット115aと、第二赤色LEDユニット115bと、サーモパイルセンサユニット110は、アクリル板202と固定板203を貫通して固定される。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the thermometer 101.
The
The
In addition to the
The
第一LCDユニット106は第一LCD開口部204に、第二LCDユニット107は第二LCD開口部205に固定され、アクリル板202の裏面に張り付けられたハーフミラーフィルム105と密着する。
フォトダイオードユニット108、第一赤色LEDユニット115a、第二赤色LEDユニット115b、サーモパイルセンサユニット110、第一LCDユニット106及び第二LCDユニット107は基板206に接続される。
基板206には図示しないマイコンを中心とする回路の他に、湿度センサ207が設けられている。
また、基板206が固定される本体裏ケース208には音声伝達部ともいえるスピーカ209が張り付けられており、スピーカ209は基板206と接続されている。
The
The
The
In addition, a
図3(a)及び(b)は、天板103の断面図である。図3は、図1のa−a’の矢印方向(X軸方向)に見た状態を示す。
図3(a)は、天板103全体の断面図であり、図3(b)はフォトダイオードユニット108とサーモパイルセンサユニット110のみを拡大した断面図である。
前述の図2で説明したように、フォトダイオードユニット108とサーモパイルセンサユニット110は、アクリル板202と固定板203を貫通して固定される。フォトダイオードユニット108は天板103に対して垂直に固定される。これに対し、サーモパイルセンサユニット110はY−Z平面上において、天板103に対する垂直方向からやや角度を伴って固定される。
3A and 3B are cross-sectional views of the
3A is a sectional view of the entire
As described above with reference to FIG. 2, the
フォトダイオードユニット108は、フォトダイオード302と集光レンズ303aとカバー307aが筒304に収められている。
被計測者の額が体温計101に対して正しい計測位置に配置されると、第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bが発する赤色光は、およそ50cm程度離れた被計測者の額の表面で互いに一点の焦点を結ぶ。この額に現れる一点の赤色光は、集光レンズ303aで集光され、フォトダイオード302で焦点を結ぶように構成される。フォトダイオードユニット108の傾斜角は、天板103の鉛直線に一致する。
In the
When the forehead of the person to be measured is placed at the correct measurement position with respect to the thermometer 101, the red light emitted from the first
サーモパイルセンサユニット110は、サーモパイルセンサ305と集光レンズ303cとカバー307bが筒306に収められている。およそ50cm程度離れた被計測者の額から発される赤外線は集光レンズ303bで集光され、サーモパイルセンサ305で焦点を結ぶように構成される。サーモパイルセンサユニット110はY−Z平面上において、天板103の鉛直線に対しておよそ8.5°上方へ傾けられている。
In the
図4(a)及び(b)は、天板103の断面図である。図4は、図1のb−b’の矢印方向(Y軸方向)に見た状態を示す。
図4(a)は、天板103全体の断面図であり、図4(b)はフォトダイオードユニット108と、第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bのみを拡大した断面図である。
前述の図2で説明したように、フォトダイオードユニット108と第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bは、アクリル板202と固定板203を貫通して固定される。フォトダイオードユニット108は天板103に対して垂直に固定される。
これに対し、第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bは、X−Z平面上において、天板103に対する垂直方向からやや角度を伴って固定される。
4A and 4B are cross-sectional views of the
4A is a cross-sectional view of the entire
As described above with reference to FIG. 2, the
On the other hand, the first
第一赤色LEDユニット115aは、第一赤色LED素子402と集光レンズ303cとカバー307cが筒403に収められている。
第一赤色LED素子402の光は集光レンズ303cで集光され、およそ50cm程度離れた被計測者の額の表面で焦点を結ぶように構成される。第一赤色LEDユニット115aはX−Z平面上において、天板103の鉛直線に対しておよそ4.2°下方へ傾けられている。
In the first
The light of the first
第二赤色LEDユニット115bは、第二赤色LED素子404と集光レンズ303dとカバー307dが筒405に収められている。
第二赤色LED素子404の光は集光レンズ303dで集光され、およそ50cm程度離れた被計測者の額の表面で焦点を結ぶように構成される。第二赤色LEDユニット115bはX−Z平面上において、天板103の鉛直線に対しておよそ4.2°上方へ傾けられている。
In the second
The light of the second
図5は体温計101のハードウェア構成を示すブロック図である。
体温計101は周知のマイコンを中心として構成される。バス502には周知のCPU503、ROM504、RAM505が接続される他、LCD表示部506、LCD表示部506を照射するバックライトLED507、第一赤色LED素子402、第二赤色LED素子404、オーディオインターフェース508、そしてA/D変換器510が接続されている。なお、LCD表示部506は図1乃至図3で説明した第一LCDユニット106及び第二LCDユニット107を示す。また、図4には明記していないが、第一LCDユニット106に表示する日時データを取得するためのリアルタイムクロックがバス502に接続されている。
FIG. 5 is a block diagram showing a hardware configuration of the thermometer 101.
The thermometer 101 is configured around a known microcomputer. A well-known
サーモパイルセンサ305は赤外線センサ511と基準温度センサ512の複合体であり、アナログ回路の温度信号生成部513に接続される。温度信号生成部513の出力信号がA/D変換器510に供給される。また、温度信号生成部513はバス502を通じて電源供給の制御が行われる。
一般的に、サーモパイルセンサは対象物の温度と周囲の温度との差分を出力するので、対象物の温度を計測するためには赤外線センサ511の出力信号に対して基準温度センサ512の出力信号を加算する必要がある。このための加算回路を含む増幅回路が、温度信号生成部513である。
The
In general, the thermopile sensor outputs the difference between the temperature of the object and the ambient temperature. Therefore, in order to measure the temperature of the object, the output signal of the
一方、A/D変換器510にはフォトダイオード302及び湿度センサ207の出力信号も供給される。A/D変換器510は時分割で動作し、赤外線センサ511、基準温度センサ512、フォトダイオード302及び湿度センサ207がそれぞれ出力するアナログ電圧信号をデジタルデータに変換し、バス502に出力する。
On the other hand, output signals from the
オーディオインターフェース508は、体温計101が体温を計測する状態になった際に、被計測者に対して使用の案内や計測結果に応じたメッセージを、スピーカ209を通じて発声する。このための音声データがROM504に格納されている。
なお、ROM504は音声データの他、体温計101が体温計として機能するためのプログラムと、後述する合焦判定部で被計測者が適正位置に来たと判定するための閾値が格納される。特に、閾値は体温計101の製造後の調整工程でフォトダイオード302の感度に応じて変化する値であるので、ROM504は、EEPROM或はフラッシュメモリ等の電気的に書き換えが可能なデバイスが望ましい。
When the thermometer 101 enters a state where the thermometer 101 measures the body temperature, the
The
図6は体温計101のソフトウェアの機能を説明するブロック図である。
ROM504に格納されたプログラムは、CPU503とRAM505によって動作モード制御部602と温度データ演算部603と間欠制御部604として機能する。
温度信号生成部513から出力されるアナログの温度電圧信号は、A/D変換器510によってデジタルデータに変換され、温度データ演算部603に入力される。
FIG. 6 is a block diagram for explaining software functions of the thermometer 101.
The program stored in the
The analog temperature voltage signal output from the temperature
温度データ演算部603は、サーモパイルセンサ305のデータを連続的に取得してRAM505に保持する。RAM505は周知のリングバッファを構成する。
温度データ演算部603は、測定開始を指示する指令を受けると、その指令を受けた時点から所定の時間の間にリングバッファに格納されたサーモパイルセンサ305のデータの全平均値を、測定体温として決定し、LED表示部(第二LCDユニット107)に表示する。所定の時間(測定時間)は、例えば0.5秒である。因みに、A/D変換器510のサンプリング周波数が1kHzである場合、測定時間の間にリングバッファに格納されるサンプルデータの数は500サンプルとなる。リングバッファにはこのサンプル数の倍以上のサンプル数を格納できるだけの容量を備えることが望ましい。
The temperature
When the temperature
温度データ演算部603が被計測者の体温の測定を実行するために必要な、測定開始を指示する指令、つまりトリガ信号を生成するために、フォトダイオード302と合焦判定部605が設けられている。
合焦判定部605は、フォトダイオード302からA/D変換器510を通じて得られる輝度データを、ROM504に格納されている閾値と比較して、閾値を超えていると判定した場合、被測定者が体温計101に対して測定を実行するための位置に来たと判定する、論理の真を出力する。動作モード制御部602はこの信号を受けると、温度データ演算部603を制御して測定開始を実行させる。つまり、合焦判定部605は動作モード制御部602を通じて温度データ演算部603に測定開始を指示する指令を与えて、被計測者の体温の測定を実行させる。
A
When the
ところで、本実施形態の体温計101は、被計測者が近づいたら動作するように構成される。つまり、被計測者が体温計101の前にいない時は、動作する必要がないので、電力消費を極力削減することが望ましい。
図5に示したブロック図から、CPU503を中心とするマイコンよりも、オペアンプで構成される温度信号生成部513と、A/D変換器510で、多くの電力を消費する傾向がある。そこで、非計測時(以下「パワーセーブモード」と呼ぶ。また計測時の状態を「計測モード」と呼ぶ。)は被計測者の有無を検出するだけの間欠動作にする。
例えば1秒に1kHzのサンプリング周波数で10サンプル程度のデータを取り込むための間欠的な電力供給をオペアンプに与えると共に、A/D変換器510に出力ビット数を抑えることで消費電力を抑える低消費電力モードがあればこれを指定し、且つオペアンプと共に動作する間欠動作を行わせる。このような動作を実現するのが、間欠制御部604である。また、パワーセーブモードの時にはLCD表示部506及びバックライトLED507、そして額を照らすための第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404には電力供給をしない。
By the way, the thermometer 101 of this embodiment is comprised so that it may operate | move when a to-be-measured person approaches. That is, when the person to be measured is not in front of the thermometer 101, it is not necessary to operate, so it is desirable to reduce power consumption as much as possible.
From the block diagram shown in FIG. 5, the temperature
For example, the operational amplifier is provided with intermittent power supply for capturing data of about 10 samples at a sampling frequency of 1 kHz per second, and the A /
つまり、パワーセーブモードでは、サーモパイルセンサ305は人感センサとして機能する。パワーセーブモードでは、サーモパイルセンサ305を人感センサとして機能させるために、赤外線センサ511の出力信号と基準温度センサ512の出力信号との差が予め定めた温度差を超えたか否かを検出するとよい。或は、予め定めた基準温度として例えば33℃を設定し、これを超えたら人の存在を検出したと判断してもよい。
That is, in the power save mode, the
被計測者が近づいたことを、温度データ演算部603を通じて動作モード制御部602が検出すると、動作モード制御部602はパワーセーブモードから計測モードに動作を切り替える。
動作モード制御部602が間欠制御部604に連続的な動作を命じると、間欠制御部604は温度信号生成部513及びA/D変換器510に連続的な電力供給を行い、A/D変換器510も計測モードに切り替えられる。これと共に、動作モード制御部602は額を照らすための第一赤色LED素子402と第二赤色LED素子404、そしてLCD表示部506のバックライトLED507を発光させる。
When the operation
When the operation
[計測動作]
図7は体温計101の全体的な動作の流れを示すフローチャートである。
処理を開始すると(S701)、動作モード制御部602は最初に基準温度センサ512を通じて体温計101周囲の気温を測定する等の初期化動作を行う(S702)。
次に、動作モード制御部602は一旦パワーセーブモードに入る(S703)。このパワーセーブモードでは、具体的には第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404を消灯し、間欠制御部604を通じて温度信号生成部513(アナログ回路)及びA/D変換器510を間欠動作させ、A/D変換器510を省電力モードに設定し、LCD表示部506をオフ制御し、バックライトLED507を消灯する。
[Measurement operation]
FIG. 7 is a flowchart showing the overall operation flow of the thermometer 101.
When the process is started (S701), the operation
Next, the operation
これ以降はループ処理である。
動作モード制御部602は、温度データ演算部603を通じて人(被計測者)が近づいたか否かを確認する(S704)。もし人の存在を認識したら(S704のYES)、測定処理を実行し(S705)、再び人の存在を確認する(S704)。
ステップS704で、人が存在しないことを認識したら(S704のNO)、動作モード制御部602は次に直前の測定終了時点から第一の所定時間が経過したか否かを確認する(S706)。この「第一の所定時間」とは、計測モードからパワーセーブモードに移行するためのタイムアウトとなる時間である。例えば30秒である。
ステップS706で第一の所定時間が経過していなければ(S706のNO)、再び人の存在を確認する(S704)。
Subsequent processing is loop processing.
The operation
If it is recognized in step S704 that there is no person (NO in S704), the operation
If the first predetermined time has not elapsed in step S706 (NO in S706), the presence of a person is confirmed again (S704).
ステップS706で第一の所定時間が経過していれば(S706のYES)、動作モード制御部602は次に直前の初期化処理を実行した時点から第二の所定時間が経過したか否かを確認する(S707)。この「第二の所定時間」とは、体温計101が周囲の気温を確認して較正する等、定期的に初期化処理を行うための時間である。例えば5分である。
ステップS707で第二の所定時間が経過していなければ(S707のNO)、動作モード制御部602はパワーセーブモードを実行する(S703)。
ステップS707で第二の所定時間が経過していれば(S707のYES)、動作モード制御部602は一連の処理を終了する(S708)。そして、一連の処理は常にループしているので、再度ステップS701から処理が開始され、結果的に第二の所定時間が経過する度に初期化処理(S702)が実行されることとなる。
If the first predetermined time has elapsed in step S706 (YES in S706), the operation
If the second predetermined time has not elapsed in step S707 (NO in S707), the operation
If the second predetermined time has elapsed in step S707 (YES in S707), the operation
図8は測定処理の流れを示すフローチャートである。図7のステップS705の中身である。
処理を開始すると(S801)、動作モード制御部602は最初に動作モードをパワーセーブモードから測定モードに切り替える(S802)。この測定モードでは、具体的には第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404を点灯し、間欠制御部604を通じて温度信号生成部513(アナログ回路)及びA/D変換器510を連続動作させ、A/D変換器510を通常動作モードに設定し、LCD表示部506をオン制御し、バックライトLED507を点灯する。つまり、図7のステップS703の逆の動作となる。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the measurement process. This is the content of step S705 in FIG.
When the process is started (S801), the operation
次に、動作モード制御部602は、合焦判定部605がフォトダイオード302の検出信号から、被計測者の額に第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404の光が合焦したか否かを確認する(S803)。もし、合焦したならば(S803のYES)、動作モード制御部602は温度データ演算部603を制御して、温度データ演算部603に計測動作を開始させる。温度データ演算部603は動作モード制御部602から計測動作の指示を受けて、所定時間(例えば0.5秒)の間、A/D変換器510から得られる計測データをリングバッファに格納する(S804)。そして、リングバッファ内の値の平均値(体表面温度)を体温に換算して第二LCDに表示して(S805)、一連の処理を終了する(S806)。
Next, the operation
図7のステップS704で、サーモパイルセンサ305が人の存在を認識しても、合焦判定部605がフォトダイオード302の検出信号から、被計測者の額に第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404の光が合焦していない場合は、基本的に合焦を検出するまで繰り返す。しかし、この繰り返し処理にエラー処理を含めないと無限ループに陥ってしまい、何時まで経ってもループから抜け出せなくなってしまう。そこで、このループ処理を抜け出すためのエラー処理を説明する。
In step S704 of FIG. 7, even if the
ステップS803で、合焦判定部605が合焦を検出できない場合(S803のNO)、動作モード制御部602は、先ずステップS802の時点から所定の時間が経過したか確認する(S807)。この、ステップS807で確認する所定の時間は、被計測者が自らの額の中心部分に第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404の発光点を合焦させるために要する時間である。例えば15秒である。
In step S803, when the
ステップS807で、所定の時間(15秒のタイムアウト)に至っていなければ(S807のNO)、動作モード制御部602は次にサーモパイルセンサ305が人の存在を認識できなくなったか、確認する(S808)。例えば、体温計測する意志を持たない人が体温計101の前を偶然通過した場合等がこのステップS808の条件に該当する。つまり、図7のステップS704で、サーモパイルセンサ305が人の存在を認識しても、その後すぐにサーモパイルセンサ305が人の存在を認識できなくなった場合である。このような、サーモパイルセンサ305が人の存在を認識できなくなったのでなければ(S808のYES)、動作モード制御部602は再び合焦判定部605の判定を確認する(S803)。
If the predetermined time (timeout of 15 seconds) has not been reached in step S807 (NO in S807), the operation
ステップS807で所定の時間(15秒のタイムアウト)に至った(S807のYES)か、或はステップS808でサーモパイルセンサ305が人の存在を認識できなくなった(S808のNO)場合は、動作モード制御部602は第二LCDに測定エラーを示すメッセージを表示して(S809)、一連の処理を終了する(S806)。
If the predetermined time (timeout of 15 seconds) has been reached in step S807 (YES in S807) or if the
[体温計101と被計測者との位置関係]
図9(a)、(b)、(c)及び(d)は、被計測者と体温計101との位置関係と、被計測者の顔が体温計101に映る状態を示す説明図である。
図9(a)は、被計測者と体温計101の位置関係を示す概略図である。被計測者901が正規位置P902に位置している時、被計測者901の額の中心には、第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bの発光点が一点で合致する。本実施形態では、この状態を「合焦している」と呼んでいる。この、合焦している状態では、合焦点P903は第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bが発する光が一点に集中するため、第一赤色LEDユニット115a或は第二赤色LEDユニット115bの発光点単体よりも高輝度である。フォトダイオードユニット108は、この合焦点P903の輝度を電気信号に変換する。
この時、被計測者901が天板103に映る自らの顔を見た状態を示す図が、図9(d)である。
[Positional relationship between thermometer 101 and subject]
FIGS. 9A, 9 </ b> B, 9 </ b> C, and 9 </ b> D are explanatory diagrams illustrating a positional relationship between the measurement subject and the thermometer 101 and a state in which the face of the measurement subject is reflected on the thermometer 101.
FIG. 9A is a schematic diagram showing the positional relationship between the person being measured and the thermometer 101. When the person to be measured 901 is located at the normal position P902, the light emission points of the first
At this time, FIG. 9D shows a state in which the person to be measured 901 looks at his / her face reflected on the
これに対し、被計測者901が位置P904に位置している時は、第一赤色LEDユニット115aの発光点は被計測者901の額の左側に、及び第二赤色LEDユニット115bの発光点は被計測者901の額の右側に、それぞれ離れて位置する。このような状態では、当然のことながら被計測者901の額の中心の輝度は正規位置P902の時よりも低輝度であるので、フォトダイオードユニット108は正規位置P902の時よりも低レベルの信号を出力する。
この時、被計測者901が天板103に映る自らの顔を見た状態を示す図が、図9(c)である。
On the other hand, when the person to be measured 901 is located at the position P904, the light emission point of the first
At this time, FIG. 9C shows a state in which the person to be measured 901 looks at his / her face reflected on the
同様に、被計測者901が位置P907に位置している時は、第一赤色LEDユニット115aの発光点P908は被計測者901の額の右側に、及び第二赤色LEDユニット115bの発光点P909は被計測者901の額の左側に、それぞれ離れて位置する。このような状態では、当然のことながら被計測者901の額の中心の輝度は正規位置P902の時よりも低輝度であるので、フォトダイオードユニット108は正規位置P902の時よりも低レベルの信号を出力する。
この時、被計測者901が天板103に映る自らの顔を見た状態を示す図が、図9(b)である。
Similarly, when the person to be measured 901 is located at the position P907, the light emission point P908 of the first
At this time, FIG. 9B shows a state in which the person to be measured 901 has seen his / her face reflected on the
本実施形態の体温計101の最大の特徴は、被計測者が体温計101の表面の天板103に形成されている鏡を見ながら、自らの額に照射される第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bの発光点が額のほぼ中心で一致するように、被計測者自身と体温計101との距離を調節することで、体温計101本体と被計測者901の額との距離を容易に固定させることができる点にある。
The greatest feature of the thermometer 101 of this embodiment is that the person to be measured looks at the mirror formed on the
以上に説明したことから、本実施形態の体温計101の天板103が形成する鏡は、最低限、被計測者901の額を映すに必要な面積を備えている必要がある。一般的な成人の顔の大きさに基づいて設計すると、最低でも横幅は10cm、縦は7cm程度の大きさが求められる。望ましくは、顔全体を映すことができる面積として、横幅を20cm、縦を30cm程度、又はこれ以上の大きさにすることが望ましい。
As described above, the mirror formed by the
本実施形態は以下のような応用が可能である。
(1)フォトダイオード302は、被計測者901の額に位置する合焦点P903の輝度を電気信号に変換する。前述のように体温計101は被計測者901の顔を映し易いようにやや上方に傾けられているので、体温計101が設置される室内の照明器具の光がフォトダイオード302に混入する可能性がある。この光は合焦判定部605にとってノイズ成分となるので、誤検出を招く虞がある。そこで、フォトダイオード302から得られる信号から、照明器具の光等に起因するノイズ成分を除去するために、第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404の発光に変調を加えることが考えられる。
This embodiment can be applied as follows.
(1) The
図10(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)及び(g)は、第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404の発光制御回路と、フォトダイオード302の受光信号整形回路の回路図と、発光制御回路の信号のタイムチャートである。
図10(a)は、第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404の発光制御回路1001の回路図である。但し、紙面及び説明の都合上、第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404を発光させるために必要なドライバ(電流増幅回路)は省略している。
10 (a), (b), (c), (d), (e), (f) and (g) are the light emission control circuits of the first
FIG. 10A is a circuit diagram of the light emission control circuit 1001 of the first
発振器1002は非可聴領域の周波数、例えば100kHzの矩形波を出力する(図10(c))。
発振器1002の出力信号は周知のトグルフリップフロップ(以下「T−FF」)1003に入力される。T−FF1003は100kHzの矩形波信号のアップエッジに呼応して、50kHzに分周した信号を出力する(図10(d))。また、T−FF1003にはQ出力端子の他に反転論理出力の¬Q出力端子(Q出力端子の論理否定)が設けられており、図10(d)と反対の論理の信号を出力する(図10(e))。
The
The output signal of the
一方、発振器1002の出力信号とT−FF1003のQ出力信号はANDゲート1004に入力される。ANDゲート1004はT−FF1003のQ出力信号の論理が真の時に、発振器1002の出力信号を出力する(図10(f))。
また、発振器1002の出力信号とT−FF1003の¬Q出力信号はANDゲート1005に入力される。ANDゲート1005はT−FF1003の¬Q出力信号の論理が真の時に、発振器1002の出力信号を出力する(図10(g))。
On the other hand, the output signal of the
Further, the output signal of the
図10(f)及び(g)を見ると判るように、発振器1002の出力信号はT−FF1003と二つのANDゲート1004及び1005によって、パルスが二つのANDゲート1004及び1005から交互に出力される。それぞれの出力信号は発振器1002の出力信号の周波数の半分の50kHzである。
こうして作成された、一方のANDゲート1004の出力信号を第一赤色LED素子402の発光制御に、もう一方のANDゲート1005の出力信号を第二赤色LED素子404の発光制御に、夫々用いる。すると、被計測者901の額の中心の合焦点P903で、互いの発光パルスが合成されて、発振器1002の100kHzが復元される。
As can be seen from FIGS. 10 (f) and 10 (g), the output signal of the
The output signal of one AND
図10(b)は、受光信号整形回路1006の回路図である。
フォトダイオード302は、この合焦点P903の光を受光する。フォトダイオード302の出力信号はプリアンプ1009で電圧増幅された後、オペアンプ1010と抵抗R1011、R1012とコンデンサC1013、C1014よりなるバンドパスフィルタに入力される。バンドパスフィルタは100kHz近傍の周波数の信号を通過させ、およそ50kHz以下、及び150kHz以上の周波数の信号を通過させないように構成する。バンドパスフィルタの作用によって、フォトダイオード302の出力信号の成分のうち、DC成分或は電灯線の周波数である50Hz或は60Hzの信号成分は除去され、第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404の発光に起因する信号成分のみ通過する。
こうして得られた信号に、ダイオードD1015で周知の包絡線検波を行い、A/D変換器510に入力させる。
FIG. 10B is a circuit diagram of the received light signal shaping circuit 1006.
The
The signal thus obtained is subjected to a known envelope detection by a diode D1015 and input to an A /
図10に示した発光制御回路1001及び受光信号整形回路1006は、第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404の発光に簡単な変調を施し、バンドパスフィルタで濾過することで、フォトダイオード302及びプリアンプ1009が飽和しない限り、照明器具等に起因するノイズ成分を効果的に除去できる。受光信号整形回路1006がノイズ成分を除去するので、A/D変換器510の性能仕様を策定するに当たり、ノイズ成分を考慮する必要がない。したがって、設計に際し、部品や比較判定の閾値等のマージンを大きく確保することができる。特に、閾値は極めて小さい値にすることができる。またこのことにより、第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404の発光強度は被計測者901が目視可能な必要最小限の発光強度で済む。
なお、バンドパスフィルタの代わりにLC共振回路やPLLを用いることもできる。
The light emission control circuit 1001 and the light reception signal shaping circuit 1006 shown in FIG. 10 perform simple modulation on the light emission of the first
An LC resonance circuit or PLL can be used instead of the bandpass filter.
(2)サーモパイルセンサユニット110の赤外線集光手段は、集光レンズ303bに限らず、例えば細長い穴でもよい。
(2) The infrared condensing means of the
(3)天板103は鏡として機能すればよいので、必ずしもハーフミラーでなくてもよい。
(3) Since the
(4)体温をLCD表示部506で表示する代わりに、体温を音声合成で読み上げることもできる。
また、体温の具体的な数値の表示の代わりに、熱がある(例えば37℃以上)ならLED等の発光体を赤色に発光させ、平熱である(例えば37℃未満)なら発光体を青色に発光させる、という表示態様を採用することもできる。
(4) Instead of displaying the body temperature on the
Also, instead of displaying specific values of body temperature, if there is heat (for example, 37 ° C. or higher), a light emitting body such as an LED emits red light, and if it is normal heat (for example, lower than 37 ° C.), the light emitting body is turned blue. A display mode of emitting light can also be employed.
(5)サーモパイルセンサ305はレンズを搭載したサーモパイルセンサであってもよい。この場合、図3の集光レンズ303bは不要になる。
(5) The
(6)合焦点P903を照射する光は、被計測者901が目視可能な可視光線であればよい。したがって、必ずしも第一赤色LED素子402及び第二赤色LED素子404は、赤色LEDである必要はなく、緑色、黄色、青色、白色等の各種LEDが利用できる。本実施形態の体温計101では、最も発光効率が良く、発熱し難く、発光駆動も簡単で、安価である赤色LEDを採用している。
(6) The light that irradiates the focal point P903 may be visible light that is visible to the
(7)本実施形態の体温計101は、第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bとフォトダイオードユニット108が合焦点P903に向かう配置になっていればよい。つまり、フォトダイオードユニット108は必ずしも第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bと合焦点P903を結ぶ平面上に位置している必要はない。例えば、第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bの中点に交わるY軸方向の線上に、サーモパイルセンサユニット110と共に上下に隣接して設けられていてもよい。
(7) The thermometer 101 of the present embodiment only needs to be arranged such that the first
(8)合焦点P903の輝度をより向上させて、合焦判定部605の動作をより確実にするために、第一赤色LEDユニット115a及び第二赤色LEDユニット115bに加えて、第三の赤色LEDユニットを設けて、合焦点P903に合焦させてもよい。
(8) In addition to the first
本実施形態では非接触型の体温計101を開示した。
安価なサーモパイルセンサを鏡と組み合わせることにより、被計測者自身が体温計101と自身の顔との距離を調整することができ、体温計101本体と被計測者の額との距離を容易に固定させることができる。そして、非接触且つ操作者の存在なくして、体表面温度の測定を高精度に実現できる。
また、本実施形態の体温計101は、被計測者の体温を測定するためのサーモパイルセンサ305を、パワーセーブモードでは人感センサとして兼用している。
In the present embodiment, the non-contact type thermometer 101 is disclosed.
By combining an inexpensive thermopile sensor with a mirror, the person to be measured can adjust the distance between the thermometer 101 and his / her face, and the distance between the thermometer 101 main body and the forehead of the person to be measured can be easily fixed. Can do. And measurement of body surface temperature can be realized with high accuracy without contact and without the presence of an operator.
The thermometer 101 of the present embodiment also uses the
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。 The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other modifications may be made without departing from the gist of the present invention described in the claims. Includes application examples.
101…体温計、102…本体部、103…天板、104…土台、105…ハーフミラーフィルム、106…第一LCDユニット、107…第二LCDユニット、108…フォトダイオードユニット、109…受光開口部、110…サーモパイルセンサユニット、111…赤外線受光開口部、112…電源スイッチ、113…押ボタンスイッチ、114a…第一発光開口部、114b…第二発光開口部、115a…第一赤色LEDユニット、115b…第二赤色LEDユニット、202…アクリル板、203…固定板、204…第一LCD開口部、205…第二LCD開口部、206…基板、207…湿度センサ、208…本体裏ケース、209…スピーカ、302…フォトダイオード、303a…集光レンズ、303b…集光レンズ、303c…集光レンズ、303d…集光レンズ、304…筒、305…サーモパイルセンサ、306…筒、307a…カバー、307b…カバー、307c…カバー、307d…カバー、402…第一赤色LED素子、403…筒、404…第二赤色LED素子、405…筒、502…バス、503…CPU、504…ROM、505…RAM、506…LCD表示部、507…バックライトLED、508…オーディオインターフェース、510…A/D変換器、511…赤外線センサ、512…基準温度センサ、513…温度信号生成部、602…動作モード制御部、603…温度データ演算部、604…間欠制御部、605…合焦判定部、901…被計測者、1001…発光制御回路、1002…発振器、1003…トグルフリップフロップ、1004…ANDゲート、1005…ANDゲート、1006…受光信号整形回路、1009…プリアンプ、1010…オペアンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Thermometer, 102 ... Main part, 103 ... Top plate, 104 ... Base, 105 ... Half mirror film, 106 ... First LCD unit, 107 ... Second LCD unit, 108 ... Photodiode unit, 109 ... Light-receiving opening, DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第一発光部と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第二発光部と、
前記鏡の、前記第一発光部及び前記第二発光部に隣接して設けられて、前記第一発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第一合焦点と、前記第二発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第二合焦点とが一致する、前記被計測者の額の位置の輝度を電気信号に変換する光センサと、
前記被計測者の額の表面温度を計測する温度計測センサと、
前記温度計測センサから得られる信号に基づいて前記被計測者の体温を算出して体温データを出力する温度データ演算部と、
前記体温データを表示する表示部と、
前記光センサから得られる信号が所定の閾値を超えていると判断したら前記温度データ演算部に温度計測を指示する信号を出力する合焦判定部と
を具備する体温計。 A mirror that can reflect the forehead of the person being measured,
A first light emitting unit that is provided in the mirror and emits light that focuses on the forehead of the person to be measured;
A second light-emitting unit that is provided on the mirror and emits light that focuses on the forehead of the person to be measured;
A first focal point of the mirror that is provided adjacent to the first light emitting unit and the second light emitting unit and that appears on the forehead of the subject by the light emitted by the first light emitting unit, and the second light emitting unit. A light sensor for converting the luminance of the position of the forehead of the subject to be converted into an electrical signal, which coincides with the second focal point appearing on the forehead of the subject by the light emitted by the unit;
A temperature measurement sensor for measuring the surface temperature of the forehead of the subject,
A temperature data calculation unit that calculates the body temperature of the person to be measured based on a signal obtained from the temperature measurement sensor and outputs body temperature data;
A display unit for displaying the body temperature data;
A thermometer comprising: a focus determination unit that outputs a signal for instructing temperature measurement to the temperature data calculation unit when it is determined that a signal obtained from the optical sensor exceeds a predetermined threshold value.
前記温度データ演算部から得られる前記体温データから被計測者が前記温度計測センサの測定可能範囲内に存在しないと判断したら、前記発光部の発光動作を停止する、動作モード制御部と
を具備する、請求項1又は2記載の体温計。 Furthermore,
An operation mode control unit that stops the light emitting operation of the light emitting unit when the measured person determines from the body temperature data obtained from the temperature data calculating unit that the measured person does not exist within the measurable range of the temperature measuring sensor. The thermometer according to claim 1 or 2.
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第一発光部と、
前記鏡に設けられて前記被計測者の額に合焦する光を照射する第二発光部と、
前記鏡の、前記第一発光部及び前記第二発光部に隣接して設けられて、前記第一発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第一合焦点と、前記第二発光部が発する光によって前記被計測者の額に現れる第二合焦点とが一致する、前記被計測者の額の位置の輝度を電気信号に変換する光センサと、
前記被計測者の額の表面温度を計測する温度計測センサと、
前記温度計測センサから得られる信号に基づいて前記被計測者の体温を算出して体温データを出力する温度データ演算部と、
前記体温データを音声合成にて読み上げる音声伝達部と、
前記光センサから得られる信号が所定の閾値を超えていると判断したら前記温度データ演算部に温度計測を指示する信号を出力する合焦判定部と
を具備する体温計。 A mirror that can reflect the forehead of the person being measured,
A first light emitting unit that is provided in the mirror and emits light that focuses on the forehead of the person to be measured;
A second light-emitting unit that is provided on the mirror and emits light that focuses on the forehead of the person to be measured;
A first focal point of the mirror that is provided adjacent to the first light emitting unit and the second light emitting unit and that appears on the forehead of the subject by the light emitted by the first light emitting unit, and the second light emitting unit. A light sensor for converting the luminance of the position of the forehead of the subject to be converted into an electrical signal, which coincides with the second focal point appearing on the forehead of the subject by the light emitted by the unit;
A temperature measurement sensor for measuring the surface temperature of the forehead of the subject,
A temperature data calculation unit that calculates the body temperature of the person to be measured based on a signal obtained from the temperature measurement sensor and outputs body temperature data;
A voice transmission unit that reads out the body temperature data by voice synthesis;
A thermometer comprising: a focus determination unit that outputs a signal for instructing temperature measurement to the temperature data calculation unit when it is determined that a signal obtained from the optical sensor exceeds a predetermined threshold value.
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