JP5618026B2 - 無線式温度計 - Google Patents
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Description
本発明は、被検温物の温度によって定まる物理量を測定して当該物理量を外部装置に無線送信する無線式温度計に関する。
従来、物体の表面温度のみでなく、物体の深部温度を測定する深部温度測定装置が各種考案されている。その一つとして、特許文献1に示す深部温度測定装置がある。特許文献1に示す深部温度測定装置は、被検温物の表面に装着される第1の温度センサ(表面側温度センサ)群と、被検温物の表面から所定距離離間した位置に配置された第2の温度センサ温度(外気側温度センサ)群とを備える。
第1の温度センサ群と第2の温度センサ群との間には、所定厚みの断熱体が配置されている。
特許文献1に示す深部温度測定装置は、第1の温度センサ群を構成する温度センサで測定した温度と、第2の温度センサ群を構成する温度センサで測定した温度との差から、被検温物の深部温度を測定している。
各温度センサには、アンテナが接続されており、測定した温度を、アンテナから外部へ無線通信している。
しかしながら、上述の特許文献1に示す深部温度測定装置では、第1の温度センサ群と第2の温度センサ群に含まれる複数の温度センサが、電極パターンによって物理的に単一のアンテナに接続される構造が用いられている。このため、複数の温度センサが電極パターンで接続されてしまう。
したがって、被検温物表面から外部へ熱が伝導する際に、第1の温度センサ群と第2の温度センサ群の間に配置された断熱材のみでなく、電極パターンを介しても熱伝導してしまう。これにより、深部温度の測定精度が低下してしまう。
また、温度計を小さく形成しようとした場合、アンテナの形状が小さくなる。例えば、アンテナを巻回形で形成する場合、巻き数が少なくなってしまう。このため、測定結果(測定温度等)を、外部へ通信できる距離が短くなってしまう。
本発明の目的は、高精度に深部温度を測定し、且つ通信距離を向上した無線式体温計を実現することにある。
この発明の無線式温度計は、所定の厚みを有し所定の熱抵抗率からなり互いに対向する第1主面と第2主面とを備える断熱体と、断熱体の第1主面に配置された第1温度検出手段と、断熱体の第2主面に配置された第2温度検出手段と、第1温度検出手段に接続し第1温度検出手段が発する第1検出信号を送信する第1アンテナと、第2温度検出手段に接続し第2温度検出手段が発する第2検出信号を送信する第2アンテナと、を備える。第1アンテナと第2アンテナは、断熱体の厚み方向に平行な方向に所定距離離間した状態で、厚み方向に平行な方向に見て、アンテナ形成領域の少なくとも一部が重なって配置されている。
この構成では、第1温度検出手段と第2温度検出手段とが個別にアンテナを備え、断熱体を挟んで配置される。これにより、第1温度検出手段が被検温物側とした場合に、第1温度検出手段から第2温度検出手段との間の熱伝導は、断熱体を介し電極を介さない。これにより、第1温度検出手段と第2温度検出手段との間の温度差が、電極による熱伝導の影響を受けないため、深部温度に応じた正確な温度差を得ることができる。また、第1アンテナと第2アンテナとが厚み方向に平行な方向に見て、アンテナ形成領域の一部が重なっていることで、第1アンテナと第2アンテナとが磁界結合し、通信距離を延ばすことができる。
また、この発明の無線式温度計は、所定の厚みを有し所定の熱抵抗率からなり互いに対向する第1主面と第2主面とを備える断熱体と、断熱体の第1主面に配置された第1温度検出手段と、断熱体の第2主面に配置された第2温度検出手段と、第1温度検出手段に接続し第1温度検出手段が発する第1検出信号を送信する第1アンテナと、第2温度検出手段に接続し第2温度検出手段が発する第2検出信号を送信する第2アンテナと、を備える。第1アンテナと第2アンテナは、第1主面および前記第2主面に平行な略同一な面上に近接して配置されている。
この構成では、第1アンテナと第2アンテナとが略同一平面の近接位置に配置されることで、第1アンテナと第2アンテナとが磁界結合し、通信距離を延ばすことができる。
また、この発明の無線式温度計では、次の構成であることが好ましい。第1温度検出手段と第1アンテナとを接続する第1引き回し導体、または、第2温度検出手段と第2アンテナを接続する第2引き回し導体の少なくとも一方は、少なくとも1つの屈曲する屈曲部を備える。屈曲部は、折り曲げにより第1温度検出手段と第2温度検出手段とが平面に直交する方向から見て重なる形状となるように形成されている。
この構成では、第1温度検出手段と第2温度検出手段の少なくとも一方の平面視した位置(断熱体の厚み方向に直交する平面で見た位置)を移動させることができる。これにより、第1温度検出手段と第2温度検出手段とを、断熱体の厚み方向に沿って重なる位置に、容易に配置することができる。
また、この発明の無線式温度計では、第1引き回し導体または第2引き回し導体は、少なくとも折り曲げによって重なる部分が絶縁層によって挟持されていることが好ましい。
この構成では、第1引き回し導体または第2引き回し導体を折り曲げても、導体同士の短絡を防止できる。これにより、確実に無線式温度計を動作させることができる。
また、この発明の無線式温度計では、折り曲げによって重なる部分は、基材における第1引き回し導体または第2引き回し導体が形成される面と反対側の面が当接しているようにしてもよい。
この構成では、折り曲げられた導体間に基材が介在するので、導体同士の短絡を防止できる。
また、この発明の無線式温度計では、折り曲げによって重なる部分は、溶着または接着されていることが好ましい。
この構成では、折り曲げた先の部分を固定することができる。これにより、無線式温度計の形状を固定化できる。また、無線式温度計を組み立てる際の組み立て効率を向上させることができる。
また、この発明の無線式温度計では、基材のおける第1引き回し導体または第2引き回し導体の折り曲げ部の位置に切り込みまたは凹部が形成されていることが好ましい。
この構成では、第1引き回し導体または第2引き回し導体を、折り曲げる箇所で容易に折り曲げることができる。
また、この発明の無線式温度計では、折り曲げ部は、熱により変形する材質からなっていてもよい。
この構成では、熱によって容易に折り曲げることができる。
また、この発明の無線式温度計では、第1アンテナおよび第2アンテナは、断熱体の厚み方向に略直交する面上に巻回状に形成されていてもよい。
この構成では、第1アンテナおよび第2アンテナの具体的な形状例を示している。この場合、磁界結合型のアンテナを実現することができる。
また、この発明の無線式温度計では、第1温度検出手段と第2温度検出手段は、第1アンテナおよび第2アンテナを介して入力された無線信号で動作し、検出した温度に応じた第1検出信号および第2検出信号を発生するものであることが好ましい。
この構成では、第1温度検出手段と第2温度検出手段を動作させる電源が必要ない。これにより、無線式温度計を小さくすることができる。
また、この発明の無線式温度計では、第1アンテナと第2アンテナは、それぞれ異なる基材に形成されていてもよい。
この構成では、基材に対する第1アンテナと第2アンテナの具体的な形成態様の一例を示している。この構成とすれば、第1アンテナとが個別の基材で形成されるため、例えば、一方のアンテナに不具合が生じたとしても、当該一方のアンテナのみを修復もしくは取り替えればよい。
また、この発明の無線式温度計では、第1アンテナと第2アンテナは、単一の基材に形成されていてもよい。
この構成では、第1アンテナと第2アンテナが単一の基材に形成されることで、無線式温度計の構成要素を簡素化できる。
また、この発明の無線式温度計では、第1アンテナと第2アンテナは、単一の基材の対向する面にそれぞれ形成されていてもよい。
この構成では、単一基材に第1アンテナと第2アンテナとを形成することで、それぞれのアンテナの形成領域が干渉しない。これにより、第1アンテナおよび第2アンテナおよびこれらに接続する引き回し導体の設計自由度が向上する。
また、この発明の無線式温度計では、第1アンテナと第2アンテナは、単一の基材の一方面に形成されていてもよい。
この構成では、単一基材の片面に第1アンテナと第2アンテナが形成されるので、製造が容易になる。
また、この発明の無線式温度計では、第1アンテナと第2アンテナは、どちらかがどちらかを内包するように配置されていてもよい。
この構成では、第1アンテナの第2アンテナとの具体的な位置関係の一例を示している。
また、この発明の無線式温度計では、第1アンテナの放射部の形状と、第2アンテナの放射部の形状とは、略同じであることが好ましい。
この構成では、第1アンテナと外部アンテナとの結合度、および、第2アンテナと外部アンテナとの結合度を略同じにすることができる。
また、この発明の無線式温度計では、第1温度検出手段および第2温度検出手段の少なくとも一方は、複数配置されており、温度検出手段毎にアンテナが形成されていることが好ましい。
この構成では、複数箇所で深部温度を測定できるので、これらを用いて、より高精度な深部温度を算出することができる。
また、この発明の無線式温度計では、複数配置される温度検出手段にそれぞれ接続するアンテナは、断熱体の厚み方向に沿って見て近接する位置に配置されていることが好ましい。
この構成では、同じ平面上で近接するアンテナ同士も磁界結合し、より送信範囲を広くすることができる。
また、この発明の無線式温度計では、第1温度検出手段と第2温度検出手段は、温度によって共振周波数が変化する共振子であることが好ましい。また、この発明の無線式温度計では、共振子は水晶振動子であってもよい。また、この発明の無線式温度計では、第1温度検出手段と第2温度検出手段は、温度センサを備えるRFID−ICであってもよい。
これらの構成では、第1温度検出手段と第2温度検出手段の具体例を示している。
また、この発明の無線式温度計は、被検温体の検温部に装着する装着手段を備え、被検温体の深部体温を測定する深部体温計であってもよい。
この構成では、無線式温度計の具体的な使用態様を示している。
この発明によれば、高精度に深部体温を測定し、且つ通信距離の長い無線式温度計を実現できる。
本発明の第1の実施形態に係る無線式温度計について、図を参照して説明する。本実施形態では、磁界結合により無線式温度計10と携帯型親端末90とで通信を行う場合を示す。なお、通信様式は、磁界結合に限らず、電界結合や電波等、その他の無線通信方式によるものであってもよい。図1は本実施形態に係る無線式温度計10の構成を示す図である。図1(A)は上面断熱体611を省略した状態での上面図、図1(B)は図1(A),(C)のA−A’面断面図、図1(C)は下面断熱体612を省略した状態での下面図である。
無線式温度計10は、可撓性、絶縁性を有するとともに、所定の熱抵抗率ρTを有する断熱体500を備える。断熱体500は、平面視して(上面側もしくは下面側から見て)円形であり、所定の厚みDを有する。断熱体500は、被検温物の熱抵抗率と略同じ熱抵抗率ρTの材質を用いている。
断熱体500の下面側には、下面断熱体612が配置されている。下面断熱体612は、可撓性、絶縁性を有し、断熱体500よりも薄く形成されている。下面断熱体612は、平面視した形状が円形であり、当該平面視した面積が断熱体500よりも広い。下面断熱体612は、平面視して、当該下面断熱体612の中心と断熱体の500の中心とが略一致するように、断熱体500に取り付けられている。これにより、下面断熱体612は、平面視して、断熱体500の外周から所定範囲ではみ出す形状となっている。
水晶振動子112は、下面断熱体612の断熱体500が当接する面に配置されている。水晶振動子112は、感知温度に応じて所定の共振周波数fp2で共振する素子であり、本発明の「第2温度検出手段」に相当する。水晶振動子112は、下面断熱体612を平面視して、略中央に配置されている。
アンテナ310は、下面断熱体612の水晶振動子112が配置された面に配置されている。アンテナ310は、本発明の「第2アンテナ」に相当する。アンテナ310は、巻回導体311と引き回し導体312とからなる。巻回導体311は、下面断熱体612の外周に沿って巻回する形状の導体であり、下面断熱体612の外周付近に形成されている。巻回導体311の径および巻回数は、水晶振動子112の共振周波数帯域、必要とするインダクタンス、利用可能な導体の形成範囲に基づいて適宜設定されている。例えば、図1では、巻回導体311は、2周回している。
巻回導体311の両端は、下面断熱体612の外周と中心とを結ぶように引き回された引き回し導体312によって、水晶振動子112に接続されている。なお、巻回導体311と引き回し導体312の接続部付近では、厚み方向に沿って導体が重なる箇所が存在するが、例えばこの箇所には導体間に薄い絶縁膜を配置すればよい。
なお、下面断熱体612は、水晶振動子112の表面(断熱体500に当接する面と反対側の面)が外部へ露出するようにするとよい。また、下面断熱体612の表面は、例えば粘着性があるとよい。
断熱体500の上面側には、上面断熱体611が配置されている。上面断熱体611は、可撓性、絶縁性を有し、断熱体500よりも薄く形成されている。上面断熱体611は、平面視した形状が円形であり、当該平面視した面積が断熱体500よりも広い。上面断熱体611は、平面視して、当該上面断熱体611の中心と断熱体の500の中心とが略一致するように、断熱体500に取り付けられている。上面断熱体611は、断熱体500の側面および下面断熱体612の断熱体500側の面の全面を覆う形状で形成されている。これにより、断熱体500の外周から所定範囲ではみ出す領域では、上面断熱体611と下面断熱体612とが断熱体500を介さずに、対向している。この領域には、上面断熱体611と下面断熱体612との間に絶縁層661が配置されている。
水晶振動子111は、上面断熱体611の断熱体500が当接する面に配置されている。水晶振動子111は、感知温度に応じて所定の共振周波数fp1で共振する素子であり、本発明の「第1温度検出手段」に相当する。水晶振動子111は、上面断熱体611を平面視して、略中央に配置されている。これにより、水晶振動子111と水晶振動子112は、断熱体500(無線式温度計10)を平面視して、言い換えれば、断熱体500の厚み方向に沿って、重なって配置されている。
アンテナ210は、上面断熱体611の水晶振動子111が配置された面に配置されている。アンテナ210は、本発明の「第1アンテナ」に相当する。アンテナ210は、巻回導体211と引き回し導体212とからなる。巻回導体211は、上面断熱体611の外周に沿って巻回する形状の導体であり、上面断熱体611の外周付近に形成されている。巻回導体211の径および巻回数は、水晶振動子111の共振周波数帯域、必要とするインダクタンス、利用可能な導体の形成範囲に基づいて適宜設定されている。例えば、図1では、巻回導体211は、2周回している。この際、巻回導体211は、絶縁層661を介して巻回導体311と略対象になるように配置されている。
このような構成において、水晶振動子111の共振周波数と水晶振動子112の共振周波数とを略一致させる。これにより、アンテナ210の巻回導体211の形状と、アンテナ310の巻回導体311の形状とを略一致させることができる。
そして、このように、巻回導体211の形状と巻回導体311の形状とが略一致することにより、図1に示すように、巻回導体211と巻回導体311とは、無線式温度計10を平面視して略重なるように、配置することができる。さらに、アンテナ210と外部のアンテナ(例えば、後述する親機側アンテナ94)の結合度と、アンテナ310と外部のアンテナ(例えば、後述する親機側アンテナ94)の結合度とを略同じにすることができる。さらに、アンテナ210および水晶振動子111により形成される閉回路とアンテナ310および水晶振動子112により形成される閉回路の共振周波数が略一致して、これらのアンテナが結合しやすくなる。
巻回導体211の両端は、上面断熱体611の外周と中心とを結ぶように引き回された引き回し導体212によって、水晶振動子111に接続されている。なお、巻回導体211と引き回し導体212の接続部付近では、厚み方向に沿って導体が重なる箇所が存在するが、例えばこの箇所には導体間に薄い絶縁膜を配置すればよい。
本実施形態の構成を用いることで、水晶振動子111と水晶振動子112とは、導体で接続されていない。これにより、水晶振動子112を被検温物側とし、水晶振動子111を外気側として深部温度を測定する場合、被検温物からの熱は、水晶振動子111と水晶振動子112との間では断熱体500のみによって伝搬される。これにより、水晶振動子111の感知温度と水晶振動子112の感知温度と温度差が、導体に影響されず、断熱体500のみに依存する。これにより、当該断熱体500の物性を用いて深部温度を測定する際に、高精度に深部温度を測定することができる。
また、本実施形態の構成を用いることで、薄い絶縁層661を介してアンテナ210,310が平面視して重なり合う構造を用いることで、アンテナ210の巻回導体211とアンテナ310の巻回導体311とが磁界結合し、送受信距離を長くすることができる。
なお、本実施形態では、アンテナ210と310は平面視して重なっているが、この構造に限るものではない。第1のアンテナと第2のアンテナは、平面視した状態で少なくとも一部が重なっていれば、本発明の効果は十分に得られる。
このような無線式温度計10は、具体的に、次の構成からなる携帯型親端末90とともに、無線式の深部温度測定システムを構成する。図2は本実施形態に係る無線式温度測定システム1の主要回路構成を示すブロック図である。
まず、水晶振動子112およびアンテナ310が配設された無線式温度計10の下面を、被検温物の表面に装着する。このように被検温物に装着された無線式温度計10に対して、携帯型親端末90から第1パルス信号SpL1、第2パルス信号SpL2を送信する。この際、携帯型親端末90を、無線式温度計10のアンテナ210,310との間で磁界結合による通信が可能な距離に近づけて第1パルス信号SpL1、第2パルス信号SpL2送信する。
水晶振動子111を駆動させる無線信号である第1パルス信号SpL1は、アンテナ210で受信され、水晶振動子111へ印加される。水晶振動子111は、第1パルス信号SpL1によって共振し、第1共振信号Sfp1を出力する。この第1共振信号Sfp1が本発明の検出信号に相当する。第1共振信号Sfp1はアンテナ210に伝送される。アンテナ210に伝送された第1共振信号Sfp1は、磁界結合により携帯型親端末90へ送信される。
ここで、第1共振信号Sfp1の周波数fp1は水晶振動子111の感知する温度によって変化し、一つの共振周波数に対して一意に温度が決まっている。具体的には、共振周波数fp1は、被検温物の熱が熱抵抗率ρTで厚みDからなる断熱体500を介して外気側へ熱伝導された温度に応じて一意に決まり、当該共振周波数fp1の第1共振信号Sfp1が出力される。
水晶振動子112を駆動させる無線信号である第2パルス信号SpL2は、アンテナ310で受信され、水晶振動子112へ印加される。水晶振動子112は、第2パルス信号SpL2によって共振し、第2共振信号Sfp2を出力する。この第2共振信号Sfp2が本発明の第2検出信号に相当する。第2共振信号Sfp2はアンテナ310に伝送される。アンテナ310に伝送された第2共振信号Sfp2は、磁界結合により携帯型親端末90へ送信される。
ここで、第2共振信号Sfp2の周波数fp2は水晶振動子112の感知する温度によって変化し、一つの共振周波数に対して一意に温度が決まっている。具体的には、共振周波数fp2は、被検温物の温度に応じて一意に決まり、当該共振周波数fp2の第2共振信号Sfp2が出力される。
携帯型親端末90は、制御部91、送信信号生成部92、送受信部93、親機側アンテナ94、計測部95、表示部96、および操作部97を備える。制御部91は、携帯型親端末90の全体制御を行う。また、制御部91は、操作部97からの操作入力に応じて各種の制御処理を実行する。例えば、操作部97から体温測定の操作入力を受けると、まず、送信信号生成部92へ第1パルス信号SpL1の生成制御を行う。
送信信号生成部92は、第1パルス信号SpL1の生成制御を受けると、第1の周波数の搬送波からなる第1パルス信号SpL1を生成し、送受信部93へ与える。具体的には、第1パルス信号SpL1の周波数成分が、無線式温度計10で検出される温度範囲において、水晶振動子111が取り得る周波数帯域と略同じになるように、搬送波周波数は、水晶振動子111の共振周波数に近い周波数に設定され、かつ帯域幅を決定するパルス幅(バースト時間)は適当な値に設定されている。
送受信部93は、第1パルス信号SpL1を親機側アンテナ94に出力する。親機側アンテナ94は、無線式温度計10のアンテナ210と同様の構造からなり、第1パルス信号SpL1を放射する。
親機側アンテナ94は、無線式温度計10のアンテナ210から放射された第1共振信号Sfp1を受信し、送受信部93へ出力する。送受信部93は、第1共振信号Sfp1を計測部95へ出力する。
制御部91は、第1共振信号Sfp1の受信を確認後、もしくは送信信号生成部92へ第1パルス信号SpL1の生成制御から一定時間経過後、送信信号生成部92へ第2パルス信号SpL2の生成制御を行う。
送信信号生成部92は、第2パルス信号SpL2の生成制御を受けると、第1の周波数と異なる第2の周波数の搬送波からなる第2パルス信号SpL2を生成し、送受信部93へ与える。具体的には、第2パルス信号SpL2の周波数成分が、当該無線式温度計10で検出する温度範囲において、水晶振動子112が取り得る周波数帯域と略同じとなるように、この第2パルス信号SpL2の搬送波周波数は、水晶振動子112の共振周波数に近い周波数に設定され、かつ帯域幅を決定するパルス幅(バースト時間)は適当な値に設定されている。
親機側アンテナ94は、無線式温度計10のアンテナ310から放射された第2共振信号Sfp2を受信し、送受信部93へ出力する。送受信部93は、第2共振信号Sfp2を計測部95へ出力する。
計測部95は、周波数変換部951、温度検出部952、および温度算出部953を備える。周波数変換部951は、FFT処理等により、時間軸の第1共振信号Sfp1および第2共振信号Sfp2からそれぞれ周波数スペクトルを取得する。なお、本実施形態では第1共振信号Sfp1と第2共振信号Sfp2を別々に読み取る場合を示した。しかしながら、当該無線式温度計10で検出する温度範囲において、水晶振動子111が取り得る周波数帯域と水晶振動子112が取り得る周波数帯域をできるだけ近づけておき、かつ、2つの周波数帯域を含む広い周波数成分を持ったパルス信号を送信すれば、一回の送受信で、第1共振信号Sfp1と第2共振信号Sfp2を同時に測定することができる。
温度検出部952には、第1共振信号Sfp1の周波数と温度との関係、および第2共振信号Sfp2の周波数と温度との関係が予め記憶されている。
温度検出部952は、第1共振信号Sfp1の周波数スペクトルピークを検出し、当該ピーク周波数fp1に関連付けられた温度を、外気側温度Tsとして出力する。
温度検出部952は、第2共振信号Sfp2の周波数スペクトルピークを検出し、当該ピーク周波数fp2に関連付けられた温度を、表面温度Tbとして出力する。
温度算出部953は、外気側温度Ts、表面温度Tb、水晶振動子111、水晶振動子112間の断熱材500熱抵抗RTと、あらかじめ記憶している被検温物の熱抵抗Ruとに基づいて、次式から被検温物の深部温度Tdを算出する。
Td=Ts+(RT+Ru)・(Tb−Ts)/RT
算出された深部温度Tdは、表示部96および記憶部(図示せず)へ出力される。表示部96は深部体温測定結果を表示する。
算出された深部温度Tdは、表示部96および記憶部(図示せず)へ出力される。表示部96は深部体温測定結果を表示する。
以上のような構成により、携帯型親端末90により、遠隔で温度検出トリガを与えるだけで、被検温物の深部温度を測定することができる。そして、上述の構成からなる無線式温度計10を用いることで、従来構成よりも高精度に被検温物の深部温度を測定することができる。さらに、無線式温度計10と携帯型親端末90との距離が従来構成よりも遠くても、深部温度を測定することができる。
次に、本発明の第2の実施形態に係る無線式温度計について、図を参照して説明する。図3は、本発明の第2の実施形態に係る無線式温度計10Aの構成を示す図である。図3(A)は上面断熱体611Aを省略した状態での上面図、図3(B)は図3(A),(C)のA−A’面断面図、図3(C)は下面断熱体612Aを省略した状態での下面図である。
本実施形態の無線式温度計10Aは、アンテナ310Aの形状が第1の実施形態に示した無線式温度計10と異なるものであり、他の構成は同じである。
アンテナ310Aの巻回導体311Aは、無線式温度計10Aを平面視して、アンテナ210の巻回導体211と略全長に亘り重なり合う。また、アンテナ310Aの引き回し導体312Aとアンテナ210の引き回し導体212とは、無線式温度計10Aを平面視して、それぞれ水晶振動子111、112から同じ方向へ引き出すように形成されている。
このような構成とすることで、アンテナ210の巻回導体211とアンテナ310の巻回導体311Aとの磁界結合をより強くすることができる。これにより、送受信距離、すなわち測定可能な距離を、より長くすることができる。
次に、第3の実施形態に係る無線式温度計について、図を参照して説明する。図4は、本発明の第3の実施形態に係る無線式温度計10Bの構成を示す図である。図4(A)は上面断熱体611Bを省略した状態での上面図、図4(B)は図4(A),(C)のA−A’面断面図、図4(C)は下面断熱体612Bを省略した状態での下面図である。
本実施形態の無線式温度計10Bは、本発明の第1温度検出手段に相当する水晶振動子と、第2温度検出手段に相当する水晶振動子とがそれぞれ二個配置されたものである。なお、配置個数は、これに限るものではなく、三個以上であってもよく、第1温度検出手段となる水晶振動子の個数と、第2温度検出手段となる水晶振動子の個数とが異なっていてもよい。
無線式温度計10Bは、可撓性、絶縁性を有するとともに、所定の熱抵抗率ρTを有する断熱体500Bを備える。断熱体500Bは、平面視して(上面側もしくは下面側から見て)円形であり、所定の厚みを有する。断熱体500Bは、被検温物の熱抵抗率と略同じ熱抵抗率ρTの材質を用いている。
断熱体500Bの下面側には、下面断熱体612Bが配置されている。下面断熱体612Bは、可撓性、絶縁性を有し、断熱体500よりも薄く形成されている。下面断熱体612Bは、平面視した形状が円形であり、当該平面視した面積が断熱体500よりも広い。下面断熱体612Bは、平面視して、当該下面断熱体612Bの中心と断熱体の500Bの中心とが略一致するように、断熱体500に取り付けられている。これにより、下面断熱体612Bは、平面視して、断熱体500Bの外周から所定範囲ではみ出す形状となっている。
水晶振動子112,114は、下面断熱体612Bの断熱体500Bが当接する面に配置されている。水晶振動子112は、感知温度に応じて所定の共振周波数fp2で共振する素子であり、水晶振動子114は、感知温度に応じて所定の共振周波数fp4で共振する素子である。水晶振動子112,114は、本発明の「第2温度検出手段」に相当する。
水晶振動子112は、下面断熱体612Bを平面視して、略中央に配置されている。水晶振動子114は、下面断熱体612B上において水晶振動子114から所定距離離間した位置に配置されている。水晶振動子114は、無線式温度計10Bを平面視して断熱体500Bと重なり合う範囲内に配置されている。水晶振動子112と水晶振動子114との離間距離は、仕様に応じて適宜設定すればよい。
アンテナ310Bは、下面断熱体612Bの水晶振動子112,114が配置された面に配置されている。アンテナ310Bは、本発明の「第2アンテナ」に相当する。アンテナ310Bは、巻回導体311Bと引き回し導体312Bとからなる。巻回導体311Bは、下面断熱体612Bの外周に沿って巻回する形状の導体であり、下面断熱体612Bの外周付近に形成されている。巻回導体311Bの径および巻回数は、水晶振動子112の共振周波数帯域、必要とするインダクタンス、利用可能な導体の形成範囲に基づいて適宜設定されている。
巻回導体311Bの両端は、下面断熱体612Bの外周と中心とを結ぶように引き回された引き回し導体312Bによって、水晶振動子112に接続されている。
アンテナ320Bは、下面断熱体612Bの水晶振動子112,114が配置された面に配置されている。アンテナ320Bは、本発明の「第2アンテナ」に相当する。アンテナ320Bは、巻回導体321Bと引き回し導体322Bとからなる。巻回導体321Bは、下面断熱体612Bの外周に沿って巻回する形状の導体であり、下面断熱体612Bの外周付近に形成されている。この際、巻回導体321Bは、巻回導体311Bの内周側に適正な距離をおいて形成されている。巻回導体321Bの径および巻回数は、水晶振動子114の共振周波数帯域、必要とするインダクタンス、利用可能な導体の形成範囲に基づいて適宜設定されている。
巻回導体321Bの両端は、下面断熱体612Bの外周と中心とを結ぶように引き回された引き回し導体322Bによって、水晶振動子114に接続されている。
なお、このような構成では、無線式温度計10Bを平面視して、アンテナ310Bとアンテナ320Bとが重なり合う箇所が存在するが、例えばこの箇所には導体間に、下面断熱体612Bよりもさらに薄い絶縁膜を配置すればよい。
断熱体500Bの上面側には、断熱体501Bが配置されている。断熱体501Bは、断熱体500Bと同じく円板状である。断熱体500Bは、断熱体500Bと同じ材質からなり、所定の厚みを有する。断熱体501Bの径は、断熱体500Bの径よりも小さい。断熱体501Bは、平面視して、当該断熱体501Bの中心と断熱体500Bの中心とが略一致するように配置されている。
断熱体501Bの上面側には、上面断熱体611Bが配置されている。上面断熱体611Bは、可撓性、絶縁性を有し、断熱体500B,501Bよりも極薄く形成されている。上面断熱体611Bは、平面視した形状が円形であり、当該平面視した面積が断熱体500Bよりも広い。基材661Bは、平面視して、当該上面断熱体611Bの中心と断熱体の500B,501Bの中心とが略一致するように、断熱体501Bに取り付けられている。上面断熱体611Bは、断熱体501Bの側面、断熱体500Bの断熱体501B側の面、断熱体500Bの側面および下面断熱体612Bの断熱体500側の面の全面を覆う形状で形成されている。これにより、断熱体500Bの外周から所定範囲ではみ出す範囲では、上面断熱体611Bと下面断熱体612Bとが断熱体を介さずに対向している。この領域では、上面断熱体611Bと下面断熱体612Bとの間に、絶縁層661Bが配置されている。
水晶振動子111は、上面断熱体611Bの断熱体501Bが当接する面に配置されている。水晶振動子111は、感知温度に応じて所定の共振周波数fp1で共振する素子であり、本発明の「第1温度検出手段」に相当する。水晶振動子111は、上面断熱体611Bを平面視して、略中央に配置されている。これにより、水晶振動子111と水晶振動子112は、断熱体500B,501B(無線式温度計10)を平面視して、言い換えれば、断熱体500B,501Bの厚み方向に沿って、重なって配置されている。
水晶振動子113は、上面断熱体611Bの断熱体500Bが当接する面に配置されている。水晶振動子113は、感知温度に応じて所定の共振周波数fp3で共振する素子であり、本発明の「第1温度検出手段」に相当する。水晶振動子113は、上面断熱体611Bを平面視して、水晶振動子111から所定距離離間した位置に配置されている。この際、水晶振動子113は、上面断熱体611Bが断熱体500Bと当接する範囲に配置する。さらに、水晶振動子113,114は、断熱体500B(無線式温度計10)を平面視して、言い換えれば、断熱体500Bの厚み方向に沿って、重なって配置されている。
アンテナ210Bは、上面断熱体611Bの水晶振動子111が配置された面に配置されている。アンテナ210Bは、本発明の「第1アンテナ」に相当する。アンテナ210Bは、巻回導体211Bと引き回し導体212Bとからなる。巻回導体211Bは、上面断熱体611Bの外周に沿って巻回する形状の導体であり、上面断熱体611Bの外周付近に形成されている。より具体的には、巻回導体211Bは、上面断熱体611Bにおける絶縁層661Bを介して下面断熱体612Bに当接する範囲に形成されている。巻回導体211Bの径および巻回数は、水晶振動子111の共振周波数帯域、必要とするインダクタンス、利用可能な導体の形成範囲に基づいて適宜設定されている。例えば、図1では、巻回導体211Bは、2周回している。巻回導体311Bは、絶縁層661Bを挟んで巻回導体211Bと略対称な位置に配置されている。
このような構成において、水晶振動子111の共振周波数と水晶振動子112の共振周波数とを略一致させる。これにより、アンテナ210Bの巻回導体211Bの形状と、アンテナ310Bの巻回導体311Bの形状とを略一致させることができる。
そして、このように、巻回導体211Bの形状と巻回導体311Bの形状とが略一致することにより、図4に示すように、巻回導体211Bと巻回導体311Bとは、無線式温度計10Bを平面視して略重なるように、配置することができる。
巻回導体211Bの両端は、上面断熱体611Bの外周と中心とを結ぶように引き回された引き回し導体212Bによって、水晶振動子111Bに接続されている。
アンテナ220Bは、上面断熱体611Bの水晶振動子111,113が配置された面に配置されている。アンテナ220Bは、本発明の「第1アンテナ」に相当する。アンテナ220Bは、巻回導体221Bと引き回し導体222Bとからなる。巻回導体221Bは、上面断熱体611Bの外周に沿って巻回する形状の導体であり、上面断熱体611Bの外周付近に形成されている。より具体的には、巻回導体221Bは、上面断熱体611Bにおける絶縁層661Bに当接する範囲に形成されている。この際、巻回導体221Bは、巻回導体211Bの内周側に適正な距離をおいて形成されている。巻回導体221Bの径および巻回数は、水晶振動子114の共振周波数帯域、必要とするインダクタンス、利用可能な導体の形成範囲に基づいて適宜設定されている。巻回導体221Bは、絶縁層661Bを挟んで巻回導体321Bと略対称な位置に配置されている。
巻回導体221Bの両端は、上面断熱体611Bの外周と中心とを結ぶように引き回された引き回し導体222Bによって、水晶振動子113に接続されている。
なお、このような構成では、無線式温度計10Bを平面視して、アンテナ210Bとアンテナ220Bとが重なり合う箇所が存在するが、例えばこの箇所には導体間に、基材よりもさらに薄い絶縁膜を配置すればよい。
本実施形態の構成を用いることで、水晶振動子111と水晶振動子112とは、導体で接続されていない。また、水晶振動子113と水晶振動子114とも、導体で接続されない。これにより、水晶振動子112,114を被検温物側とし、水晶振動子111,113を外気側として深部温度を測定する場合、被検温物からの熱は、水晶振動子112と水晶振動子111との間では断熱体500B,501Bのみによって伝搬され、水晶振動子114と水晶振動子113との間では断熱体500Bのみによって伝搬される。これにより、水晶振動子111の感知温度と水晶振動子112の感知温度と温度差が、導体に影響されず、断熱体500B,501Bのみに依存する。また、水晶振動子113の感知温度と水晶振動子114の感知温度と温度差が、導体に影響されず、断熱体500Bのみに依存する。したがって、当該断熱体500B,501Bの物性を用いて深部温度を測定する際に、高精度に深部温度を測定することができる。
また、本実施形態の構成を用いることで、薄い絶縁層661Bを介してアンテナ210B,310Bが平面視して重なり合う構造を用いることで、アンテナ210Bの巻回導体211Bとアンテナ310Bの巻回導体311Bとが磁界結合し、送受信距離を長くすることができる。
さらに、本実施形態の構成を用いることで、薄い絶縁層661Bを介してアンテナ220B,320Bが平面視して重なり合う構造を用いることで、アンテナ220Bの巻回導体221Bとアンテナ320Bの巻回導体321Bとが磁界結合し、送受信距離を長くすることができる。さらに、巻回導体211B,221B,321B,322Bが近接することで、それぞれ磁界結合し、送受信距離をさらに長くすることができる。
また、さらに、本実施形態の構成を用いることで、熱の伝達経路が異なる複数種類の水晶振動子の組からそれぞれ深部温度を検出することができる。これにより、複数の深部温度結果の平均等を用いて、測定誤差を低減し、より高精度に深部温度を測定することができる。
次に、本発明の第4の実施形態に係る無線式温度計について、図を参照して説明する。図5は、本発明の第4の実施形態に係る無線式温度計のベース部材10CFの構成を示す図である。図5(A)は上面断熱体611Cを省略した状態での上面図、図5(B)は図5(A),(C)のA−A’面断面図、図5(C)は下面断熱体612Cを省略した状態での下面図である。図6は、本発明の第4の実施形態に係る無線式温度計10Cの構成を示す図である。図6(A)は上面断熱体611Cを省略した状態での上面図、図6(B)は図6(A),(C)のA−A’面断面図、図6(C)は下面断熱体612Cを省略した状態での下面図である。なお、水晶振動子111,112は、上述の各実施形態に示した水晶振動子と同じであるので、詳細な説明は省略する。
ベース部材10CFは、可撓性、絶縁性を有する基材600Cを備える。基材600Cは、平面視して円形であり、薄い膜状である。基材600Cの一方主面(図5(A)に示す面)には、水晶振動子111、およびアンテナ210Cが配置されている。水晶振動子111は、ベース部材10CFを平面視した略中央に配置されている。アンテナ210Cは、巻回導体211Cと引き回し導体212Cとからなる。巻回導体211Cは、基材600Cの外周に沿って巻回する形状の導体であり、基材600Cの外周付近に形成されている。
水晶振動子111と巻回導体211Cは、引き回し導体212Cによって接続されている。引き回し導体212Cは、巻回導体211Cの径方向に沿って直線状に形成されている。
基材600Cの他方主面(図5(C)に示す面)には、水晶振動子112、およびアンテナ310Cが配置されている。アンテナ310Cは、巻回導体311Cと引き回し導体312Cとからなる。巻回導体311Cは、基材600Cの外周に沿って巻回する形状の導体であり、基材600Cの外周付近に形成されている。巻回導体311Cは、基材600Cを挟んで、巻回導体211Cと略対称になるように、配置されている。すなわち、この形状に応じて引き回し導体212Cの形状(長さ)が決定されている。
水晶振動子112と巻回導体311Cは、引き回し導体312Cによって接続されている。引き回し導体312Cは、基材600Cを平面視して、巻回導体212Cと重ならない位置に配置されている。引き回し導体312Cの巻回導体311Cに接続する端部側となる第1端部領域771Cは、巻回導体311Cの径方向に平行に延伸している。引き回し導体312Cの水晶振動子112に接続する端部側の第2端部領域772Cは、第1端部領域771Cと平行に延伸している。第1端部領域771Cと第2端部領域772Cを接続する中央領域773Cは、第1端部領域771Cおよび第2端部領域772Cとの延伸方向に対して所定角度を成す方向へ延伸している。
このような構成において、水晶振動子112は、図6に示すように断熱体500Cをはさみ込むために、ベース部材10CFを折り曲げた際に、水晶振動子112の位置が断熱体500Cを平面視した略中央になるように、配置されている。すなわち、この形状に応じて引き回し導体312Cの形状(長さや屈曲形状)が決定されている。
ベース部材10CFの一方主面には、上面断熱体611Cが全面に形成されている。ベース部材10CFの他方主面には、下面断熱体612Cが略全面に形成されている。
ベース部材10CFには、切り込み702が形成されている。切り込み702は、ベース部材10CFを平面視して、水晶振動子112および引き回し導体312Cを囲むように形成されている。この際、切り込み702は、引き回し導体312Cの巻回導体311C側には形成されていない。
このような形状のベース部材10CFにより、図6に示すように、円板形状の断熱体500Cをはさみ込むことで、無線式温度計10Cが形成される。より具体的には、ベース部材10CFの切り込み702の内側部分を、巻回導体211C,311Cが形成された領域から離間する。そして、基材600Cの他方主面側に断熱体500Cを配置し、断熱体500Cの基材600Cと反対側の面に、切り込み702の内側部分を配置する。より具体的には、切り込み702の内側部分における第1端部領域771Cを二度折り曲げ、挟み込んだ断熱体500Cの側面に沿わせる。これにより、切り込み702の内側部分の第2端部領域772Cが、断熱体500Cを挟んで、水晶振動子111と反対側の面に配置される。
さらに、切り込み702の内側部分における中央領域773Cを、図6(C)に示すように折り曲げる。この際、水晶振動子112が断熱体500Cの略中央に位置するように、折り曲げる。なお、図示していないが、折り曲げの際に導体同士が接触する可能性がある場合には、導体間に、薄い絶縁層を介在させればよい。
このような構成により、無線式温度計10Cでは、当該無線式温度計10Cを平面視した中央に水晶振動子111,112を重ね合わせることができる。これにより、1枚の基材から、上述の第1の実施形態と同様な構成からなる無線式温度計を形成することができる。すなわち、第1の実施形態の無線式温度計10と同じ作用、効果を得ながら、さらに無線式温度計の構成要素を簡素化することができる。これにより、例えば低コスト化が可能になる。
なお、本実施形態では、水晶振動子112側のみを折り曲げ構造にする例を示したが、水晶振動子111側も折り曲げ構造にすることも可能である。ただし、図6に示すように、水晶振動子112側を折り曲げ構造とし、被検温物側とすることで、アンテナが外気側となり、アンテナと被検温物との間の距離を離すことが可能となる。このように配置することで、アンテナが受ける被検温物の影響をより小さくすることが可能となる。
また、切り込み702は水晶振動子112および引き回し導体312Cを囲むように形成されているだけでなく、巻回導体311Cの内側に沿っても形成し、アンテナ中央部をくり抜いた形状とすることも可能である。また、水晶振動子112側だけでなく、水晶振動子111側も同様に、巻回導体211Cの内側に沿って形成し、アンテナ中央部をくり抜いた形状とすることも可能である。
次に、本発明の第5の実施形態に係る無線式温度計について、図を参照して説明する。図7は、本発明の第5の実施形態に係る無線式温度計のベース部材10CF’の構成を示す図である。図7は下面断熱体612Cを省略した状態での下面図である。本実施形態の無線式温度計のベース部材10CF’は、第4の実施形態に係る無線式温度計のベース部材10CFと比較して、切り込み702によって分離される内側部分の形状が異なる。他の箇所は、第4の実施形態に係る無線式温度計のベース部材10CFと同じであるので、異なる箇所のみを説明する。
切り込み702によって分離される内側部分の中央領域773Cには、基材600Cを切り込んだ凹み711Cが形成されている。この凹み711Cは、当該凹み711Cによって切り込み702によって分離される内側部分を折り返すことにより、水晶振動子112が、断熱体500Cの略中央に配置されるように、形成されている。また、切り込み702によって分離される内側部分の第1端部領域771Cにも、凹み712Cが形成されている。この凹み712Cは、切り込み702によって分離される内側部分を当該凹み712Cを用いて折り曲げることにより、切り込み702によって分離される内側部分の一部が断熱体500Cの側面に沿って配置されるように、形成されている。
このような凹み711C,712Cを形成することで、無線式温度計の製造時に、水晶振動子112の位置を所定位置に配置するための折り曲げ作業が容易になる。また、水晶振動子112を、正確に且つ容易に所定位置へ配置することができる。
次に、第6の実施形態に係る無線式温度計について、図を参照して説明する。図8は、本発明の第6の実施形態に係る無線式温度計のベース部材10CF”および無線式温度計10C”,10CCの構成を示す図である。図8(A)は上面断熱体611Cを省略した状態での上面図である。図8(B)は図8(A)のA−A’面断面図であり、図8(C)は図8(A)のB−B’面断面図である。図8(D)は、ベース部材10CF”を用いた無線式温度計10C”の構成を示す断面図である。図8(E)は、無線式温度計10CCの構成を示す断面図である。
本実施形態の無線式温度計10C”およびベース部材10CF”では、基材601Cの上面断熱体611C側に、アンテナ210C,310Cが形成されたものである。
基材601Cは、可撓性、絶縁性を有する。基材601Cは、平面視して円形であり、薄い膜状である。水晶振動子111は、基材601Cを平面視した略中央に配置されている。水晶振動子111は、基材601Cの上断熱体611Cに配置されている。水晶振動子111は、アンテナ210Cに接続されている。
アンテナ210Cは、巻回導体211Cと引き回し導体212Cとからなる。巻回導体211Cと引き回し導体212Cとは、第5の実施形態と同じで構造である。巻回導体211Cと引き回し導体212Cとは、基材601Cの上断熱体611Cに配置されている。
アンテナ310C”は、巻回導体311C”と引き回し導体312C”とからなる。巻回導体311C”と引き回し導体212C”も、基材601Cの上断熱体611Cに配置されている。巻回導体311C”は、巻回導体211Cの内側に形成されている。この際、巻回導体311C”と巻回導体211Cとは、それぞれの巻回導体を用いて外部装置と送受信する際に、巻回導体同士が磁界結合する程度に近接して配置されている。引き回し導体312C”は、第4の実施形態と同様に、平面視して途中で屈曲する形状からなる。
水晶振動子112は、上断熱体611Cの基材601Cに配置されている。水晶振動子112は、アンテナ310C”の引き回し導体312C”に接続されている。
ベース部材10CF”には、切り込み702”が形成されている。切り込み702”は、ベース部材10CF”を平面視して、水晶振動子112および引き回し導体312C”を囲むように形成されている。
そして、このような途中に屈曲部を有する引き回し導体312C”を備えるベース部材10CF”を用い、引き回し導体312C”の屈曲部を、図8(A)の波線に示すに2カ所で折り曲げる。この折り曲げにより、切り込み702”によって囲まれる内側領域の屈曲した中間部が、図8(D)に示すように、断熱体500Cの側面に当接する。切り込み702”によって囲まれる内側領域の水晶振動子112側が、図8(D)に示すように、断熱体500Cを挟んで、水晶振動子111と反対の面に配置される。そして、引き回し導体312C”の形状、折り曲げ位置を適宜設定することで、水晶振動子112を、断熱体500Cを挟んで水晶振動子111と対向する位置には位置することができる。
このように、アンテナが平面視して重ならなくても、同一平面上で近接する位置に配置されていれば、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、本実施形態では、同一平面上に、複数のアンテナが配置される例を示したが、略同一平面上に複数のアンテナが配置されていれば、これらのアンテナ間の結合を得ることができる。この場合であっても、同様の作用効果を得ることができる。
また、切り込み702”は、ベース部材10CF”を平面視して、水晶振動子112および引き回し導体312C”を囲むように形成するだけでなく、巻回導体311C”の内側に沿って形成し、アンテナ中央部をくり抜いた形状とすることも可能である。
さらに、本実施形態の構成では、基材の一方面に全てのアンテナが形成されるので、アンテナ形成工程を容易にすることができる。また、アンテナ210C,310C、引き回し導体212C、312C”を一体的に形成、切り出すことが可能となり、製造工程が簡素となり、また低コストで製造できる。
なお、図8(A)〜図8(D)では、水晶振動子112側を折り曲げて、断熱体500Cの下面側に回り込ませる構造を示したが、図8(E)に示すように、水晶振動子111側を折り曲げて、断熱体500Cの上面側に回り込ませる構造にしてもよい。この場合、被検温物に当接する面が平坦になる。
また、本実施形態のような、断熱体を挟んで対向する水晶振動子にそれぞれ接続されるアンテナが同じ面に形成される構成は、以下に説明する他の実施形態に適用することもできる。
次に、第7の実施形態に係る無線式温度計について、図を参照して説明する。図9は、本発明の第7の実施形態に係る無線式温度計のベース部材10DFの構成を示す図である。図9(A)は上面断熱体611Dを省略した状態での上面図、図9(B)は上面断熱体611Dを省略した状態での上面図、図9(C)は図9(A),(B)のA−A’面断面図である。図10は、本発明の第7の実施形態に係る無線式温度計10Dの構成を示す図である。図10は無線式温度計10Dの側面断面図である。なお、水晶振動子111,112は、上述の各実施形態に示した水晶振動子と同じであるので、詳細な説明は省略する。
ベース部材10DFは、可撓性、絶縁性を有する基材601Dを備える。基材601Dは、平面視して円形であり、薄い膜状である。基材601Dの一方主面(図9(A)に示す面)には、水晶振動子111、およびアンテナ210Dが配置されている。水晶振動子111は、ベース部材10DFを平面視した略中央に配置されている。アンテナ210Dは、巻回導体211Dと引き回し導体212Dとからなる。巻回導体211Dは、基材601Dの外周に沿って巻回する形状の導体であり、基材601Dの外周付近に形成されている。
水晶振動子111と巻回導体211Dは、引き回し導体212Dによって接続されている。引き回し導体212Dは、巻回導体211Dの径方向に沿って直線状に形成されている。
基材602Dは、基材601Dにおける水晶振動子111およびアンテナ210Dが配置される面とは反対側の面に配置されている。基材602Dは、平面視して円形の主体部621Dと、平面視して長尺状の長尺部622Dとからなる。主体部621Dは、平面視して基材601Dと同じ形状からなる。主体部621Dは、基材601Dに重ねられるように配置されている。長尺部622Dは、長尺方向が主体部621Dの径方向となるように、主体部621Dに接続されている。長尺部622Dの長尺方向の長さは、当該長尺部622Dを主体部621D側に折り曲げ、断熱体500Dを挟んだ際に、端部が主体部421D、断熱体500D、および基材601Dを平面視した略中央に位置するような長さで形成されている。
水晶振動子112は、長尺部622Dにおける主体部621Dに接続する側と反対側の端部付近に配置されている。水晶振動子112は、長尺部422Dの基材601D側の面に配置されている。
アンテナ310Dは、巻回導体311Dと引き回し導体312Dとからなる。巻回導体311Dは、基材602Dの主体部621Dの外周に沿って巻回する形状の導体であり、主体部621Dの外周付近に形成されている。巻回導体311Dの径は、水晶振動子112の共振周波数帯域に基づいて設定されている。巻回導体311Dは、基材601Dを挟んで巻回導体211Dと略対称となるように配置されている。
引き回し導体312Dは、水晶振動子112と巻回導体311Dとを接続している。引き回し導体312Dは、長尺部622Dの基材601D側の面に形成されている。
基材601Dの基材602Dと反対側の面および、基材602Dの長尺部622Dの基材601D側の面には、略全面に上面断熱体611Dが配置されている。
このような構造のベース部材10DFにおいて、長尺部622Dを折り曲げることにより、図10に示すように、主体部621Dと長尺部622Dとの間に断熱体500Dをはさみ込む。この際、断熱体500Dの側面に長尺部622Dを当接させるように、折り曲げる。これにより、無線式温度計10Dが形成される。ここで、長尺部622Dの長さおよび水晶振動子112の配置位置を上述のようにすることで、水晶振動子112は、無線式温度計10Dおよび断熱体500Dを平面視して、水晶振動子111と重なる。
このような構造であっても、上述の第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、上述の第5の実施形態と同様に、簡素な構成で無線式温度計を構成することができる。さらに、本実施形態の構成では、引き回し導体312Dの基材側が向き合うように折り曲げられるので、折り曲げの際に短絡することがない。これにより、別途絶縁層を設けることなく、引き回し導体の短絡を防止できる。
なお、本実施形態の上述の説明(図10)では、断熱体500Dを挟んでいるが、これを省略することも可能である。この場合、基材602Dの重なり合う領域が断熱体の代わりとなる。これにより、さらに、構成要素を少なくすることもできる。
次に、第8の実施形態に係る無線式温度計について、図を参照して説明する。図11は、本発明の第8の実施形態に係る無線式温度計のベース部材10EFの構成を示す図である。図11(A)は上面断熱体611Eを省略した状態での上面図、図11(B)は上面断熱体611E、基材601Eを省略した状態での上面図、図11(C)は図11(A),(B)のA−A’面断面図である。図12は、本発明の第8の実施形態に係る無線式温度計10Eの構成を示す図である。図12(A)は上面断熱体611Eを省略した状態での上面図、図12(B)は上面断熱体611Eを省略した下面図、図12(C)は図11(A),(B)のA−A’面断面図である。なお、水晶振動子111,112,113,114は、上述の実施形態に示した水晶振動子と同じであるので、詳細な説明は省略する。
ベース部材10EFは、可撓性、絶縁性を有する基材601Eを備える。基材601Eは、平面視して円形であり、薄い膜状である。基材601Eの一方主面(図11(A)に示す面)には、水晶振動子111,113、およびアンテナ210E,220Eが配置されている。水晶振動子111,113は、ベース部材10EFを平面視して、所定距離離間して配置されている。水晶振動子111は、後述する断熱体501E,502Eをはさみ込んだ状態で(図12に示す状態で)、断熱体501E,502Eの中央に位置するように、配置されている。
アンテナ210Eは、巻回導体211Eと引き回し導体212Eとからなる。巻回導体211Eは、基材601Eの外周に沿って巻回する形状の導体であり、基材601Eの外周付近に形成されている。
水晶振動子111と巻回導体211Eは、引き回し導体212Eによって接続されている。引き回し導体212Eは、巻回導体211Eの径方向に沿って直線状に形成されている。
アンテナ220Eは、巻回導体221Eと引き回し導体222Eとからなる。巻回導体221Eは、基材601Eの外周に沿って巻回する形状の導体であり、基材601Eの外周付近に形成されている。この際、巻回導体221Eは、巻回導体211Eの内側に所定距離を離間して形成されている。
水晶振動子113と巻回導体221Eは、引き回し導体222Eによって接続されている。引き回し導体222Eは、巻回導体221Eの径方向に沿って直線状に形成されている。
基材602Eは、基材601Eにおける水晶振動子111,113およびアンテナ210E,221Eが配置される面とは反対側の面に配置されている。基材602Eは、平面視して円形の主体部621Eと、平面視して長尺状の長尺部622E,623Eとからなる。主体部621Eは、平面視して基材601Eと同じ形状からなる。主体部621Eは、基材601Eに重ねられるように配置されている。
長尺部622Eは、長尺方向が主体部621Eの径方向となるように、主体部621Eに接続されている。長尺部622Eの長尺方向の長さは、当該長尺部622Eを主体部621E側に折り曲げ、断熱体501E,502Eを挟んだ際に、端部が主体部621E、断熱体501E,502E、および基材601Eを平面視した略中央に位置するような長さで形成されている。
水晶振動子112は、長尺部622Eにおける主体部621Eに接続する側と反対側の端部付近に配置されている。水晶振動子112は、長尺部622Eの基材601E側の面に配置されている。
アンテナ310Eは、巻回導体311Eと引き回し導体312Eとからなる。巻回導体311Eは、基材602Eの主体部621Eの外周に沿って巻回する形状の導体であり、主体部621Eの外周付近に形成されている。巻回導体311Eは、基材601Eを挟んで巻回導体211Eと略対称となるように配置されている。
引き回し導体312Eは、水晶振動子112と巻回導体311Eとを接続している。引き回し導体312Eは、長尺部622Eの基材601E側の面に形成されている。
長尺部623Eは、長尺方向が主体部621Eの径方向となるように、主体部621Eに接続されている。長尺部623Eは、基材602Eを平面視した状態で、主体部621Eを挟んで、反対側に配置されている。長尺部623Eの長尺方向の長さは、当該長尺部623Eを主体部621E側に折り曲げ、断熱体501E,502Eを挟んだ際に、端部が主体部421E、断熱体501E,502E、および基材601Eを平面視した略中央に位置するような長さで形成されている。
水晶振動子114は、長尺部623Eにおける主体部621Eに接続する側と反対側の端部付近に配置されている。水晶振動子114は、長尺部623Eの基材601E側の面に配置されている。
アンテナ320Eは、巻回導体321Eと引き回し導体322Eとからなる。巻回導体321Eは、基材602Eの主体部621Eの外周に沿って巻回する形状の導体であり、主体部621Eの外周付近に形成されている。この際、巻回導体321Eは、巻回導体311Eの内側に所定距離を離間して形成されている。巻回導体321Eは、基材601Eを挟んで巻回導体221Eと略対称となるように配置されている。
引き回し導体322Eは、水晶振動子114と巻回導体321Eとを接続している。引き回し導体322Eは、長尺部623Eの基材601E側の面に形成されている。
基材601Eの基材602Eと反対側の面および、基材602Eの長尺部622E,623Eの基材601E側の面には、略全面に上面断熱体611Eが配置されている。
ベース部材10EFには、切り込み701Eが形成されている。切り込み701Eは、ベース部材10EFを平面視して、水晶振動子111および引き回し導体212Eを囲むように形成されている。この際、切り込み701Eは、引き回し導体212Eの巻回導体211E側には形成されていない。
このような構造のベース部材10EFにおいて、長尺部622E,623Eを折り曲げることにより、図12に示すように、主体部621Eと長尺部622E,623Eとの間に断熱体501Eをはさみ込む。この際、断熱体501Eの側面に長尺部622E,623Eを当接させるように、折り曲げる。また、切り込み701Eの内側領域を折り曲げることにより、当該切り込み701Eの内側領域と断熱体501Eとの間に断熱体502Eをはさみ込む。断熱体502Eは、断熱体501Eよりも径が小さく、基材601E上の水晶振動子113と、無線式温度計10Eを平面視して重ならない程度の大きさである。この構成により、無線式温度計10Eが形成される。
ここで、長尺部622Eの長さおよび水晶振動子112の配置位置、水晶振動子111の配置位置および引き回し導体211Eの形状、のそれぞれを上述のようにすることで、水晶振動子112は、無線式温度計10Eおよび断熱体501E,502Eを介して、水晶振動子111と重なる。また、長尺部623Eの長さおよび水晶振動子114の配置位置を上述のようにすることで、水晶振動子114は、無線式温度計10Eおよび断熱体501Eを介して、水晶振動子113と重なる。
このような構造であっても、上述の第3の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、上述の第5、第6の実施形態と同様に、簡素な構成で無線式温度計を構成することができる。
なお、本実施形態では、図12に示すように、環状導体211E,221E,311E,321Eが、平面視して断熱体501Eの外周形状の範囲内に収まる構成を示した。しかしながら、上述の第3実施形態に示すように、環状導体211E,221E,311E,321Eが、平面視して断熱体501Eの外周形状の範囲よりも外側に配置されるようにしてもよい。
なお、上述の切り込みを設けて折り曲げる構造は、上述の所定の実施形態で示したものに限るものではなく、折り曲げた後に、断熱体を挟んで配置される水晶振動子が、当該断熱体を介して略対称に配置できる構造であればよい。例えば、図13や図14は、第3の実施形態の派生であるがこれらの構造であってもよい。
図13は、本発明の第9の実施形態に係る無線式温度計のベース部材10FFの構成を示す図である。図13(A)は上面断熱体を省略した状態での上面図、図13(B)は下面断熱体を省略した状態での下面図である。この構成では、水晶振動子112,114のそれぞれに対して切り込み701F,702Fが形成されている。切り込み701F.702Fの平面視した形状は、第3の実施形態に示した切り込み702と同じである。このような構造であっても、第3の実施形態と同様の作用効果が得られる。さらに、水晶振動子112,114の配置を多様化できるため、設計が容易になる。
図14は、本発明の第10の実施形態に係る無線式温度計のベース部材10GFの構成を示す図である。図14(A)は上面断熱体を省略した状態での上面図、図14(B)は下面断熱体を省略した状態での下面図である。この構成では、引き回し導体312G,322Gが環状導体311G,321Gの径方向に対して所定の角度を有するように形成されている。このような構成であっても、切り込み701G,702Gによる内側領域を折り曲げることによって、断熱体を介して水晶振動子111,112を対称に配置し、断熱体を介して水晶振動子113,114を対称に配置することができる。このように、折り返し構造であってもよい。
なお、上述の各実施形態では水晶振動子を例に説明したが、他の共振子であってもよい。例えば、大きな周波数温度特性を有する圧電共振子であればよく、弾性表面波共振子を用いてもよい。特に、弾性表面波共振子を用いた場合、UHF帯などの電波通信用アンテナを小型にすることが可能な高い周波数に共振周波数を合わせることが水晶振動子に比べて容易であるので、電波による無線通信を行う無線式温度計を容易に製造することができる。この際、外部からの無線信号で共振が開始する素子であるとよい。これにより、無線式温度計に共振子の駆動用電源を備えなくてもよく、無線式温度計を小型化することができる。また、MEMS技術を用いてSiに形成された共振子であってもよい。また、共振子に替えて、温度センサを備えたRFID−ICを用いてもよい。
また、上述の各実施形態では、最終形態として無線式温度計を平面視して、巻回導体の巻回形状の内側に水晶振動子を配置する例を示したが、巻回形状の外側に水晶振動子を配置してもよい。ただし、コイル電極の巻回形状の内側に水晶振動子を配置することで、無線式温度計を小型化することができる。
また、上述の折り曲げを行う無線式温度計では、折り曲げた部分、切り込みの内側部分や長尺部を断熱体や基材に接着もしくは溶着するとよい。これにより、無線式温度計の形状を固定化できる。また、無線式温度計を組み立てる際の組み立て効率を向上させることができる。
また、上述の実施形態では、平面視して略重なり合うアンテナの形状を略同じにしたが、部分的に同じにしてもよい。また、部分的に重なり合っていなくても良い。ただし、平面視して略重なり合うアンテナの形状を略同じにすることで、親機側アンテナとの結合度を同じにすることができる。この際、平面視して略重なり合うアンテナ間の距離は、少なくとも断熱体の厚みよりも薄い方が好ましい。
また、上述の折り曲げや折り返しを用いる構成では、外力による折り曲げや折り返しを行う場合を例に示した。しかしながら、熱変形素材を用いることにより、外部からの熱で折り曲げや折り返しを実現することができる。
なお、上述の各実施形態に示す無線式温度計は、例えば深部体温を測定する深部体温計に利用するとよい。上述の構成とすることで、無線式温度計は小型化が可能であるので、被検温体に違和感を与えることなく、動きを拘束することなく、深部体温を正確に測定することができる。さらに、携帯型親機と無線式温度計との距離を、従来よりも離間しても測定が可能であるので、深部体温の測定が腰囲であり、例えば深部体温の常時モニタリングにも有効に活用することができる。
1:無線式温度測定システム、
10,10A,10B,10C,10D,10E:無線式温度計、
10CF,10CF’,10DF,10EF,10FF,10GF:ベース部材、
111,112,113,114:水晶振動子、
210,310,310A,210B,220B,310B,320B,210C,310C,210D,310D,210E,220E,310E,320E,210F,220F,310F,320F,210G,220G,310G,320G:アンテナ、
211,311,311A,211B,221B,311B,321B,211C,311C,211D,311D,211E,221E,311E,321E,211F,221F,311F,321F,211G,221G,311G,321G:巻回導体、
212,222,312A,212B,222B,312B,322B,212C,312C,212D,312D,212E,222E,312E,322E,212F,222F,312F,322F,212G,222G,312G,322G:引き回し導体、
500,500B,501B,500C,500D,501E,502E:断熱体、
600C,601C,601D,602D,601E,602E,601F,601G:基材、
661,661A,661B:絶縁層、
611,611A,611B,611C,611D,611E:上面断熱体、612,612A,612B,612C:下面断熱体、
621D,621E:主体部、622D,622E,623E:長尺部、
702,701E,701F,702F,701G,702G:切り込み、
711C:凹み、
771C:第1端部領域、
772C:第2端部領域、
773C:中央領域、
90:携帯型親端末、
91:制御部、
92:送信信号生成部、
93:送受信部、
94:親機側アンテナ、
95:計測部、
951:周波数変換部、
952:温度検出部、
953:温度算出部、
96:表示部、
97:操作部
10,10A,10B,10C,10D,10E:無線式温度計、
10CF,10CF’,10DF,10EF,10FF,10GF:ベース部材、
111,112,113,114:水晶振動子、
210,310,310A,210B,220B,310B,320B,210C,310C,210D,310D,210E,220E,310E,320E,210F,220F,310F,320F,210G,220G,310G,320G:アンテナ、
211,311,311A,211B,221B,311B,321B,211C,311C,211D,311D,211E,221E,311E,321E,211F,221F,311F,321F,211G,221G,311G,321G:巻回導体、
212,222,312A,212B,222B,312B,322B,212C,312C,212D,312D,212E,222E,312E,322E,212F,222F,312F,322F,212G,222G,312G,322G:引き回し導体、
500,500B,501B,500C,500D,501E,502E:断熱体、
600C,601C,601D,602D,601E,602E,601F,601G:基材、
661,661A,661B:絶縁層、
611,611A,611B,611C,611D,611E:上面断熱体、612,612A,612B,612C:下面断熱体、
621D,621E:主体部、622D,622E,623E:長尺部、
702,701E,701F,702F,701G,702G:切り込み、
711C:凹み、
771C:第1端部領域、
772C:第2端部領域、
773C:中央領域、
90:携帯型親端末、
91:制御部、
92:送信信号生成部、
93:送受信部、
94:親機側アンテナ、
95:計測部、
951:周波数変換部、
952:温度検出部、
953:温度算出部、
96:表示部、
97:操作部
Claims (22)
- 所定の厚みを有し、所定の熱抵抗率からなり、互いに対向する第1主面と第2主面とを備える断熱体と、
該断熱体の前記第1主面に配置された第1温度検出手段と、
前記断熱体の前記第2主面に配置された第2温度検出手段と、
前記第1温度検出手段に接続されており、前記第1温度検出手段が発する第1検出信号を送信する第1アンテナと、
前記第2温度検出手段に接続されており、前記第2温度検出手段が発する第2検出信号を送信する第2アンテナと、を備え、
前記第1アンテナと前記第2アンテナは、前記断熱体の厚み方向に平行な方向に所定距離離間した状態で、前記厚み方向に平行な方向に見て、アンテナ形成領域の少なくとも一部が重なって配置されている、無線式温度計。 - 所定の厚みを有し、所定の熱抵抗率からなり、互いに対向する第1主面と第2主面とを備える断熱体と、
該断熱体の前記第1主面に配置された第1温度検出手段と、
前記断熱体の前記第2主面に配置された第2温度検出手段と、
前記第1温度検出手段に接続されており、前記第1温度検出手段が発する第1検出信号を送信する第1アンテナと、
前記第2温度検出手段に接続されており、前記第2温度検出手段が発する第2検出信号を送信する第2アンテナと、を備え、
前記第1アンテナと前記第2アンテナは、前記第1主面および前記第2主面に平行な略同一な面上に近接して配置されている、無線式温度計。 - 前記第1温度検出手段と前記第1アンテナとを接続する第1引き回し導体、または、前記第2温度検出手段と前記第2アンテナを接続する第2引き回し導体の少なくとも一方は、少なくとも1つの屈曲する屈曲部を備え、
前記屈曲部は、折り曲げにより前記第1温度検出手段と前記第2温度検出手段とが、前記第1アンテナおよび前記第2アンテナが配置される基材または断熱体の平面に直交する方向から見て重なる形状である、請求項1または請求項2に記載の無線式温度計。 - 前記第1引き回し導体または前記第2引き回し導体は、少なくとも折り曲げによって重なる部分が絶縁層によって挟持されている、請求項3に記載の無線式温度計。
- 前記折り曲げによって重なる部分は、前記基材における前記第1引き回し導体または前記第2引き回し導体が形成される面と反対側の面が当接している、請求項3または請求項4に記載の無線式温度計。
- 前記折り曲げによって重なる部分は、溶着または接着されている請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の無線式温度計。
- 前記基材のおける前記第1引き回し導体または前記第2引き回し導体の折り曲げ部の位置には、切り込みまたは凹部が形成されている、請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載の無線式温度計。
- 前記折り曲げ部は、熱により変形する材質からなる、請求項3乃至請求項7のいずれか1項に記載の無線式温度計。
- 前記第1アンテナおよび前記第2アンテナは、前記断熱体の厚み方向に略直交する面上に巻回状に形成されている、請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の無線式温度計。
- 前記第1温度検出手段と前記第2温度検出手段は、前記第1アンテナおよび前記第2アンテナを介して入力された無線信号で動作し、検出した温度に応じた前記第1検出信号および前記第2検出信号を発生する、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の無線式温度計。
- 前記第1アンテナと前記第2アンテナは、それぞれ異なる基材に形成されている、請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の無線式温度計。
- 前記第1アンテナと前記第2アンテナは、単一の基材に形成されている、請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の無線式温度計。
- 前記第1アンテナと前記第2アンテナは、前記単一の基材の対向する面にそれぞれ形成されている、請求項12に記載の無線式温度計。
- 前記第1アンテナと前記第2アンテナは、前記単一の基材の一方面に形成されている、請求項12に記載の無線式温度計。
- 前記第1アンテナと前記第2アンテナは、どちらかがどちらかを内包するように配置されている、請求項14に記載の無線式温度計。
- 前記第1アンテナの放射部の形状と、前記第2アンテナの放射部の形状とは、略同じである、請求項1乃至請求項15のいずれか1項に記載の無線式温度計。
- 前記第1温度検出手段および前記第2温度検出手段の少なくとも一方は、複数配置されており、温度検出手段毎にアンテナが形成されている、請求項1乃至請求項16のいずれか1項に記載の無線式温度計。
- 複数配置される温度検出手段にそれぞれ接続するアンテナは、前記断熱体の厚み方向に沿って見て近接する位置に配置されている、請求項17に記載の無線式温度計。
- 前記第1温度検出手段と前記第2温度検出手段は、温度によって共振周波数が変化する共振子である、請求項1乃至請求項18のいずれかに1項に記載の無線式温度計。
- 前記共振子は水晶振動子である、請求項19に記載の無線式温度計。
- 前記第1温度検出手段と前記第2温度検出手段は、温度センサを備えるRFID−ICである、請求項1乃至請求項18のいずれかに1項に記載の無線式温度計。
- 被検温体の検温部に装着する装着手段を備え、前記被検温体の深部体温を測定する深部体温計である、請求項1乃至請求項21のいずれか1項に記載の無線式温度計。
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