JP6180224B2 - 赤外線体温計 - Google Patents

Description

本発明は、赤外線センサを用いて体温を、非接触で測定する赤外線体温計に関する。

体温を測定する体温計として赤外線センサを用いたものは、体温を迅速に測定できるため、泣き易かったり、寝ていたり、じっとしていないような幼児や乳児等の体温を測定するのに非常に有効である。

赤外線センサは、人体の皮膚等の測定対象部から放射される赤外線の量を測定して、測定対象部の温度、すなわち体温を測定するものであるが、赤外線は、距離の二乗に反比例して減衰するので、赤外線センサと測定対象部との間の距離を正確に測ったり、または測定対象部との間の距離を一定にして、赤外線の量を測定することが要求される。

そこで、従来、赤外線センサと測定対象部との間の距離の設定または測定は、測定者が「だいたい何センチに合わせる」とか、「光のマークを合わせる」等で行うため、測定者の技量に頼るところが大であった。このため、赤外線センサと測定対象部との間の距離に誤差が多く発生し、正確な体温を測定することが困難であった。

このような距離の誤差の問題を解消する赤外線体温計が、特許文献２に開示されている。特許文献２に開示されている赤外線体温計では、赤外線センサを内蔵するセンサ本体が、人体の皮膚、例えば赤ちゃんの皮膚に直接接触したことを、接触判定手段により判定した時に、赤外線センサからの赤外線の量を測定して、その測定した赤外線の量に基づいて体温を算出するようになっている。

特開２００５−３４２３７６号公報 特開２０１２−２１７５６３号公報

ところが、特許文献２に記載されている赤外線体温計は、人体の皮膚、例えば赤ちゃんの皮膚に直接接触する構造なので、この赤ちゃんの体温が赤外線体温計のケース側に移動してしまい、体温測定に誤差が生じる可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、非接触で体温測定時に体温の移動が無く、正確な体温を測定することができる赤外線体温計を提供することにある。

上記課題を達成するため、請求項１に記載の赤外線体温計は、赤外線センサを用いて、人体に非接触で体温を測定する赤外線体温計であって、前記赤外線センサを内蔵するセンサ本体が人体に接近したことを検出するための近接センサと、前記近接センサによって前記センサ本体が人体に接近したと検出した時における前記赤外線センサからの赤外線の量に基づいて、前記人体の体温を算出する制御部と、を備え、前記近接センサは、接地電極と、前記接地電極の周囲に配置される複数の分割電極と、を有し、前記制御部は、前記人体に接近する時に前記接地電極と各前記分割電極との間の静電容量を測定して、前記静電容量に基づいて前記センサ本体と前記人体との間の距離を測定することで、前記センサ本体の前記人体に対する傾き角度を検出する構成としたことを要旨とする。

請求項１に記載の赤外線体温計は、センサ本体の人体に対する傾き角度を検出することができるので、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、非接触で体温測定時に体温の移動が無く、人体に対して正確にセンサ本体の姿勢を向けて、正確な体温を測定することができる。

請求項２に記載の赤外線体温計では、前記制御部は、計測された前記体温を補正するための参照テーブルを有し、得られた前記傾き角度から前記参照テーブルを参照することで、すでに計測された前記体温を補正することを要旨とする。

請求項２に記載の赤外線体温計では、制御部は、参照テーブルを参照することで、センサ本体が人体に対して傾いていても、その傾き角度に対応して、測定した体温を補正できるので、より正確な体温を測定することができる。

請求項３に記載の赤外線体温計では、前記接地電極はリング状に形成され、前記複数の分割電極は、前記接地電極の外側においてリング状の電極を分断することで形成されていることを要旨とする。

請求項３に記載の赤外線体温計では、静電容量タイプの近接センサは、接地電極と複数の分割電極を有する構造なので、設計の自由度があり、赤外線体温計内に組み込み易い。

請求項４に記載の赤外線体温計では、前記人体に対する前記センサ本体の傾き角度が、予め定めた傾き角度を超える時には、その旨を通知し、前記体温の測定が終了した時に通知する通知部を有することを要旨とする。

請求項４の記載の赤外線体温計では、測定者は、人体に対してセンサ本体を正しい姿勢で向けておらず傾いていることを、通知部を通じて知ることができるしかも、体温の測定が終了したことを、通知部による通知により確実に知ることができる。

本発明によれば、センサ本体の人体に対する傾き角度を検出することができるので、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、体温測定時に温度の移動が無く、人体に対して正確にセンサ本体の姿勢を向けることがで、正確な体温を測定することができる赤外線体温計を提供できる。

本発明の一実施形態に係わる赤外線体温計を示す斜視図である。 図１に示す赤外線体温計のカバーを取り外した状態を示す斜視図である。 図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１に示した赤外線体温計の後面、側面および前面をそれぞれ示す後面図、側面図および前面図である。 図１に示す赤外線体温計の回路の一部を示す回路図である。 上述した近接センサと測定対象部との間の距離に対する静電容量との関係を示す静電容量変化曲線のグラフである。 図１に示した赤外線体温計に使用されている発光ダイオード（ＬＥＤ）に流れる電流と調光状態を示す図である。 赤外線体温計の全体の回路図である。 グラウンド電極（接地電極）と別の電極等を示す概念図である。 グラウンド電極と別の電極の形状例を示す図である。 本発明の実施形態における好ましいグラウンド電極と電極の形状例を示す図である。 本発明の実施形態における別の好ましいグラウンド電極と電極の形状例を示す図である。 ４つの分割電極とＭＣＵの一般的な接続例を示す図である。

以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態(以下、実施形態と称する)を説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる赤外線体温計を示す斜視図である。図２は、図１に示す赤外線体温計１のカバー２００を取り外した状態を示す斜視図である。

図1に示す赤外線体温計１は、カバー２００を有しており、このカバー２００は、若干縦型の樽状の形状に構成される。このことから、測定者は、カバー２００の中央の少し凹んだ凹部分１Ａ等を指でつまみ易くなっている。そして、測定者は、赤外線体温計１のカバー２００の凹部分１Ａをつまんで、体温の測定対象部である例えば赤ちゃんのような人体の額の中央部の皮膚等に近づいた位置で、非接触で体温を測定するようになっている。

このため、この赤外線体温計１は、人体の皮膚に対して非接触であり、つまり被検体である赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、体温測定時に温度(体温)が皮膚から赤外線体温計１側に移動することが無く、より正確な体温を測定することができるものである。

図１に示す赤外線体温計１は、体温を測定するための赤外線センサ３、および人体の測定対象部と当該赤外線体温計１の先端部分１Ｂとの間の距離を測定するための近接センサ１００を有している。この赤外線体温計１のセンサ本体１Ｒの前面側のほぼ中央部分、すなわち図１においてカバー２００の右下方を向いた先端部分１Ｂのほぼ中央部分は、すり鉢状に凹んでおりすり鉢状部分１Ｃとして構成され、このすり鉢状部分１Ｃの中心の奥まった部分には、赤外線センサ３と近接センサ１００が取り付けられている。

この赤外線センサ３の周囲には、近接センサ１００が設けられている。この近接センサ１００は、接地電極（グラウンド電極ともいう）５と、外側の対局の電極７とにより構成されている。図１では、電極７の保護部である電極外装７ａが示されているが、図２では、電極外装７ａが取り除かれており、電極７が露出している。この近接センサ１００は、人体等の測定対象部への赤外線センサ３の接近を、非接触で適確に感知し得る。

図２は、図１に示す赤外線体温計１のカバー２００を取り外した状態を示す斜視図であるが、図１と図２からも分かるように、赤外線センサ３の周囲のすり鉢状部分１Ｃは、近接センサ１００の接地電極５を構成し、この接地電極５の周囲のリング状の部分が近接センサ１００の電極７を構成している。

従って、測定者が、例えば赤ちゃんの体温を測定する際には、図１および図２に示す赤外線体温計１の赤外線センサ３や近接センサ１００の接地電極５と電極７のあるすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）を、人体の皮膚に近づける。これにより、このすり鉢状部分１Ｃに設けられている近接センサ１００は、人体の皮膚との間の距離を測定しながら、赤外線体温計１を人体の皮膚には接触させない非接触状態で、赤外線センサ３で人体からの赤外線を検出する。そして、この検出した赤外線の量から体温を測定できるようになっている。

なお、接地電極５は、赤外線センサ３の周囲に設けられて、赤外線センサ３の温度安定と側面からの放射を反射するためのセンサーフレームを構成しているが、このセンサーフレームが接地電極５の代わりとして用いられ、接地電極５として十分な面積を確保している。

図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、図１に示した赤外線体温計１の後面、側面および前面をそれぞれ示す後面図、側面図および前面図である。

図３（ａ）に示す赤外線体温計１の後面には、体温を表示したり、必要な警報を通知する通知部としての液晶表示器１１が設けられている。この液晶表示器１１の上側には、押圧面の広い電源スイッチ１３が設けられている。この電源スイッチ１３をオンに操作すれば、赤外線体温計１は作動して、体温を人体の測定対象部に対して非接触で測定し、この測定した体温の数値を液晶表示器１１に表示する。

また、図３（ｂ）に示す赤外線体温計１のカバー２００の凹部分１Ａ
の側面には、電池収納部１５が設けられている。この電池収納部１５に例えば１．５〜３ボルトのボタン電池等の電池を入れて、蓋をビス留め等することにより、赤外線体温計１の電源として機能し作動可能になる。

図３（ｃ）に示すように、センサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）には、赤外線センサ３と、この赤外線センサ３の周囲において近接センサ１００の接地電極５と電極７が同心円状に配置されている。

図４は、図１に示す赤外線体温計１の回路の一部を示す回路図である。

図４に示す回路は、近接センサ１００で検知された静電容量に基づき、人体の測定対象部と近接センサ１００のある赤外線体温計１の先端部分１Ｂ（図３に示すすり鉢状部分１Ｃ）との間の距離を測定する測定回路の一部と、赤外線体温計１での体温測定完了を示す報知機能および液晶表示器１１の液晶用のバックライト用の回路の一部とを含んでいる。

近接センサ１００として静電容量タイプのセンサを用いるのは、電極部分は導電性の素材であれば、金属製の端子と、基板上に設けた配線パターン、フレキシブル基板上に設けた配線パターン等で構築することができるからである。しかも、近接センサ１００の電極の形状の自由度が高く、体温計の形状に組み込み易く、測定回路が単純であるからである。

図４に示すように、近接センサ１００を構成する接地電極５と電極７との間の静電容量は、近接センサ１００が接近する人体の測定対象部と近接センサ１００との間の距離によって影響されて変化する。この変化する接地電極５と電極７との間の静電容量を、図４に示すように入力が抵抗Ｒ１に接続されたシュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１の入力に供給すると、このシュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１は、次式に示す発振周波数Ｆで発振する。

Ｆ＝１／（０．８×Ｃｆ×Ｒ１）

この式で、Ｃｆは、近接センサ１００を構成する接地電極５と電極７との間の静電容量と配線の浮遊容量を含んだ静電容量であって、上述したように近接センサ１００が接近する人体の測定対象部と近接センサ１００との間の距離によって影響されて変化する静電容量である。Ｒ１は、図４の抵抗Ｒ１の抵抗値である。

このように発振周波数Ｆで発振するシュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１の出力信号Ａは、後述するマイクロプロセッサを用いたマイクロコントローラ（以下、ＭＣＵと略称する）８３に供給され、このＭＣＵ８３で発振周波数Ｆがカウンタにより計数され、この発振周波数Ｆの計数値に基づき人体と赤外線体温計１の先端部分１Ｂの近接センサ１００との間の距離が算出される。

なお、近接センサ１００が測定対象部である人体の皮膚、例えば額等に近くなった時、例えば約５ｍｍ以内に近づいた時における前記静電容量Ｃは、近接センサの電極７の面積に比例し、測定対象部である人体の皮膚等との間の距離に反比例し、次式に近い値となる。

Ｃ＝ε０Ｓ／２ｔ （Ｆ）

この式で、Ｓは、近接センサの電極の面積であり、ｔは、測定対象部である人体の皮膚等と近接センサとの間の距離であり、ε０は、比誘電率であり、空気中では１である。

ところで、近接センサ１００が測定対象部である人体の皮膚等から離れると、近接センサ１００の面としての働きは期待できず、静電容量は、極端に低下する。この時の近接センサ１００の静電容量は、単に近接センサ１００の電極の面積に比例するだけとなり、静電容量は、配線の浮遊容量と近接センサ１００の電極の表面積の和となり、測定対象部である人体の皮膚等との間の距離が変化しても静電容量は変化しない。このように静電容量が変化しない距離領域では、近接センサ１００は距離センサとしては不感であり、近接センサ１００は解放状態であると言うことができる。

図４に示すように、近接センサ１００の外側の電極７は、後で図１０を参照して詳しく説明するが、周方向に分断することで、４つの分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄに分割されている。分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄは、それぞれ近接センサ回路７１に接続されており、４つの近接センサ回路７１がＭＣＵ８３に接続されている。４つの近接センサ回路７１からは、それぞれシュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１の出力信号ＡをＭＣＵ８３に供給できるようになっている。

上述したように、外側の電極７を、複数の分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄにより構成しているのは、各分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄと人体の皮膚との間の距離をそれぞれ測定することで、赤外線体温計１が、測定面である人体の皮膚に対して傾いているかどうかを、傾き角度を得ることで確認することができるようにするためである。すなわち、図３に示すセンサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）が、人体の皮膚に対して傾いている状態での傾き角度を検出するようになっている。

赤外線体温計１には、図４に示すように液晶表示器１１とブザー１８０が、測定者に対して情報や警報を通知するための通知部として設けられている。液晶表示器１１は、例えば図３（Ｃ）に示すセンサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）が、人体の皮膚に対して傾いている傾き角度の通知や、この傾き角度が、予め定めた適切な角度を超えている警告通知や、体温測定の測定終了を通知することができる。

また、ブザー１８０は、音を発することで、例えばこの傾き角度が、予め定めた適切な角度を超えている警告通知や、体温測定の測定終了を通知することができる。

図５は、上述した近接センサと測定対象部との間の距離に対する静電容量との関係を示す静電容量変化曲線のグラフである。同図に示すように、近接センサと測定対象部との間の距離が５ｍｍ以下になった時、上式で示すように、静電容量は、近接センサの電極の面積に比例し、測定対象部との間の距離に反比例するが、近接センサが測定対象部から離れると、近接センサの面としての働きは期待できず、静電容量は極端に低下する。

図４に戻って、上記発振周波数Ｆで発振するシュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１の出力信号Ａは、上述したように、ＭＣＵ８３に供給されて、人体の測定対象部と近接センサ１００との間の距離が算出される。しかも、これに加えて、シュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１の出力信号Ａは、図３（ｂ）に示す電池収納部１５に収納される電池の電圧である３ボルトを後述する体温測定完了の報知用の例えば青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を点灯させるための６ボルトの電圧に高めるための昇圧回路に供給される。

すなわち、図４において、上記シュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１の出力信号Ａは、ＭＣＵ８３以外に、ＣＭＯＳインバータＵ２に供給されて反転増幅され、電池の３ボルトの電圧Ｅの振幅と０ボルトとの間を交互に繰り返す矩形波信号となり、コンデンサＣ１に供給される。このコンデンサＣ１は、後段のショッ時ダイオードＤ１を経由して、電池２１の電圧Ｅのほぼ３ボルトに充電される。

すなわち、ＣＭＯＳインバータＵ２の出力が０ボルトである時、コンデンサＣ１の２側の端子が＋の極性となり、コンデンサＣ１の１側の端子はーの極性となって、電圧Ｅの３ボルトがコンデンサＣ１に充電される。また、ＣＭＯＳインバータＵ２の出力が電圧Ｅの３ボルトである時には、コンデンサＣ１に充電された電圧がＣＭＯＳインバータＵ２の出力と直列に接続されるため、コンデンサＣ１の２側の端子には、３ボルトの電圧Ｅの２倍である６ボルトの電圧２Ｅ（電圧Ｅ×２＝２Ｅ）が発生し、この６ボルトの電圧２ＥがショットキダイオードＤ１を経由して、コンデンサＣ２に充電される。

このようにコンデンサＣ２に充電された電圧２Ｅの６ボルトは、上述した体温測定完了の報知用の例えば青色の発光ダイオード（ＬＥＤ）Ｄ２に供給される。この発光ダイオードＤ２には、抵抗Ｒ２と調光用トランジスタＱ１が直列に接続されていて、この抵抗Ｒ２で発光ダイオードＤ２に流れる電流が決められる。また、調光用トランジスタＱ１のベースに供給されるＭＣＵ８３からの調光コントロール信号Ｂにより調光用トランジスタＱ１は、オンーオフ制御され、オンの時最大の明るさに制御される。

すなわち、ＭＣＵ８３からの調光コントロール信号Ｂによる調光用トランジスタＱ１のオンーオフ制御により、発光ダイオードＤ２に流れる電流は、図６に示すように、制御され、同図に示すように、発光ダイオードＤ２に連続的に電流が流れた時の調光が最大となり、オンーオフ制御された時の調光は１／３となり、電流が遮断された時には、発光ダイオードＤ２は消灯し、調光は０となる。上記調光が１／３となるオンーオフ制御の繰り返し周期は、人間の目にちらつきを感じさせない例えば１．６ｍＳ以下に設定されている。なお、発光ダイオードＤ２は、液晶表示器１１の液晶用のバックライトとしても使用されている。このバックライトとの併用のため、発光ダイオードＤ２は、上述したように、多段階に調光し得るようになっている。

図７は、本実施形態の赤外線体温計１の全体の回路図であり、詳しくは、上述した近接センサ１００で検知された静電容量に基づき人体の測定対象部と近接センサ１００のある赤外線体温計１の先端部分との間の距離を測定する測定回路の一部と、赤外線体温計１での体温測定完了を示す報知機能および前記液晶表示器１１の液晶用のバックライト用の回路の一部と、上述したＭＣＵ８３を含む本実施形態の赤外線体温計１の全体の回路図である。

なお、図７において、近接センサで検知された静電容量に基づき人体の測定対象部と近接センサ１００のある赤外線体温計１の先端部分との間の距離を測定する測定回路の一部は、近接センサ回路７１として示され、赤外線体温計１での体温測定完了を示す報知機能および前記液晶表示器１１の液晶用のバックライト用の回路の一部のための昇圧回路がバックライト／イルミネーション昇圧回路７３として示されている。

図７では、図４に示す４つの近接センサ回路（発振回路）７１の内の１つの近接センサ回路７１を代表して図示しているが、３つの近接センサ回路７１の図示は、図面の簡単化のために省略している。

図７に示すように、近接センサ回路７１からの前記シュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１の出力信号Ａは、ＭＣＵ８３に供給され、このＭＣＵ８３により上述したように人体の測定対象部と近接センサのある赤外線体温計１の先端部分との間の距離が算出される。また、このＭＣＵ８３からは、前記調光コントロール信号Ｂが出力されて、前記調光用トランジスタＱ１に供給され、この調光用トランジスタＱ１により抵抗Ｒ２を介して発光ダイオードＤ２を制御し、上述した調光制御および液晶表示器１１を構成する液晶のバックライト制御を行うようになっている。なお、この発光ダイオードＤ２には、前記バックライト／イルミネーション昇圧回路７３からの６ボルトに昇圧された電圧が供給されている。また、ＭＣＵ８３には、前記電源スイッチ１３および３ボルトの電池２１が接続されている。

更に、図７に示すように、前記赤外線センサ３は、複数の熱電対を直列接続して構成されるサーモパイル式のものが使用されているが、このサーモパイル式赤外線センサ３で測定された赤外線量は、アナログスイッチ７７を介してＯＰアンプ７９で増幅されてから、ＡＤ変換回路８１でデジタル信号に変換されて、ＭＣＵ８３に供給されている。ＭＣＵ８３は、上述したように、この赤外線センサ３からのデジタル信号に基づき体温、すなわち人体の測定対象部の体温を算出し、この算出した体温を液晶表示器１１に表示するようになっている。

また、ＭＣＵ８３には、体温測定完了を示す報知機能として、前記青色の発光ダイオードＤ２以外に、ブザー１８０を有するが、このブザー１８０が抵抗８９を介したＭＣＵ８３に接続され、ＭＣＵ８３の制御により鳴動して体温測定完了を知らせるようになっている。

次に、図４と図７に示す近接センサ１００の好ましい構造例を、図８から図１０を参照して説明する。近接センサ１００は、すでに図４と図７に示しているが、近接センサ１００の構造をさらに詳しく説明する。

図８は、接地電極５と電極７を示す概念図であり、図９は、接地電極５と電極７の形状例を示す図であり、図１０は、本発明の実施形態における好ましい接地電極５と電極７の形状例を示す図である。

近接センサ１００は、近接センサ１００と人体の皮膚との間の距離を測る距離計としての役割を有している。図８（ａ）に示す近接センサ１００は、ある面積を持った一対の接地電極５と電極７から成り、接地電極５と電極７は非常に近接して平面上に配置される。グラウンド接地電極５と電極７の間には、面積に比例した静電容量を持ち、電極の面積が大きい程静電容量は大きくなる。

図４に示すＭＣＵ８３が、図８（ｂ）と図４に示すような近接センサ回路７１から得られる単位時間の発振数をカウントすることで、静電容量の値を得る。近接センサ回路７１は、外来ノイズとして電磁波や電波が干渉してカウント数に誤差をもたらすので、ＳＮ比を良くするためには、接地電極５と外側の電極７(分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ)の面積を可能な限り大きく取り（周波数を低くする）、ノイズの除去のソフトウェアを併用することが望ましい。ただし、赤外線体温計１に組み込める面積には限りがあることと、瞬時にサンプリングする必要があることから、高度なノイズ除去のできるソフトウェアを採用することはあまり望ましくはない。

近接センサ１００に導電体である人体の皮膚が近づくと、接地電極５と電極７間の静電容量が増えて、単位時間の発振数は減る。接地電極５と電極７の面積が大きい程静電容量は大きいので、赤外線体温計１に用いることができる接地電極５と電極７の面積範囲であれば、静電容量の大小に影響せずに、近接センサ１００の解放状態からの変化割合で、人体の皮膚までの距離として求められる。

この近接センサ１００の解放状態とは、赤外線体温計１の電源を投入してから赤外線体温計１が人体の皮膚への接近までの間には、赤外線体温計１が人体の皮膚から離れすぎていて予め定めた近接センサ１００の設計測定距離範囲外にある状態をいい、発振周波数Ｆが一定値となる場合である。そして、赤外線体温計１が人体の皮膚に近づいて予め定めた近接センサ１００の設計測定距離範囲内に入り、この解放状態の「発振周波数Ｆの開放値」から発振周波数Ｆの変化が現れると、図４と図７に示すＭＣＵ８３は、この発振周波数Ｆの変化するシュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１の出力信号ＡをＭＣＵ８３に供給して計数して、この計数結果に基づいてＭＣＵ８３は、測定対象部と赤外線体温計１の先端部分との間の距離を算出するようになっている。

図４と図７に示すように、ＭＣＵ８３は、参照テーブルＲＴを有する。制御部であるＭＣＵ８３は、測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ａとの間の第１距離と、測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ｂとの間の第２距離と、測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ｃとの間の第３距離と、そして測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ｄとの間の第４距離を得る。

これにより、ＭＣＵ８３は、第１距離から第４距離を比較して、赤外線体温計１を使用して体温を測定する時に、図３に示す赤外線体温計１のセンサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ(先端部分１Ｂ)が、人体の皮膚に対して適切な姿勢で向けられているかどうかを、すり鉢状部分１Ｃの傾き角度で判断する。そして、センサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃが人体の皮膚に対して予め定めた適切な傾き角度の範囲内で傾いている場合には、ＭＣＵ８３は、この参照テーブルＲＴを参照して、センサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃが人体の皮膚に対して傾いている傾き角度の大きさに応じて、測定した体温を補正することで、より正確な体温を測定できるようになっている。すなわち、人体の皮膚に対する赤外線対温計１の傾き角度によっては、近接センサ１００の接地電極５と分割電極５７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの測定面積が変わり、体温の測定値に影響を及ぼすことから、すり鉢状部分１Ｃが人体の皮膚に対して傾いている場合の傾き角度の大きさに応じて、測定した体温を補正する必要がある。

このように、人体の皮膚に対する赤外線対温計１の傾き角度によっては、近接センサ１００の接地電極５と分割電極５７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの測定面積が変わり、体温の測定値に影響を及ぼすことから、上述したように、参照テーブルＲＴを参照することで、体温の測定値の補正が必要になる。

図１０に示すように、近接センサ１００の外側の電極７は、周方向に分断することで、４つの分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄに分割して、それぞれの単位位置での距離を把握することにより、赤外線体温計１の皮膚に対する傾き角度（姿勢）が、体温測定するために適切であるかどうかを把握することとなる。

図１０に示すように、近接センサ１００は、赤外線体温計１のセンサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）の赤外線センサ３と人体の皮膚との間の距離を求めるために、接地電極５と電極７は、赤外線センサ３の外周部（周囲部）に、同心円状に２重に配置することが望ましい。内側に位置するのが接地電極５であり、その外側には電極７が同心円状に配置されている。ＭＣＵ８３は、近接センサ１００を用いることで、人体の皮膚からある程度距離を置いた非接触状態での体温の測定ができる。

次に、以上のように構成される赤外線体温計１の作用について説明する。

まず、図３（ａ）に示す赤外線体温計１の電源スイッチ１３をオンに操作して、図３（ｂ）に示す電池収納部１５内の３ボルトの電池２１から動作電圧を赤外線体温計１に供給すると、図３（ｃ）に示す赤外線体温計１の赤外線センサ３および近接センサ１００が作動を開始する。

次に、測定者は、人体の皮膚との間の距離を測定する際に、図３に示す樽状の赤外線体温計１の凹部分１Ａを指等でつまんで、この赤外線体温計１のセンサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）を、人体の例えば額の皮膚に向けて近づけていく。

図４に示すＭＣＵ８３は、図３に示すこのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）にある近接センサ１００の接地電極５と電極７の分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄとの間の静電容量に基づき、測定対象部と近接センサ１００との間の第１距離から第４距離を測定する。詳細には、近接センサ１００では、測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ａとの間の第１距離と、測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ｂとの間の第２距離と、測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ｃとの間の第３距離と、そして測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ｄとの間の第４距離を測定する。

赤外線体温計１の電源を投入してから赤外線体温計１が人体の皮膚への接近までの間には、赤外線体温計１が人体の皮膚から離れすぎていて予め定めた近接センサ１００の設計測定距離範囲の外にあると、発振周波数Ｆが一定値となる近接センサ１００の解放状態が必ず存在するので、発振周波数Ｆは同じ値が続くことを条件として、ＭＣＵ８３は、「発振周波数Ｆの開放値」として保持する。

第１距離から第４距離の値が、予め定めた近接センサ１００の設計測定距離範囲内になった時には、ＭＣＵ８３は、体温の測定が可能であると判断する。そして、ＭＣＵ８３は、図７に示す液晶表示器１１において、体温の測定が可能であることを表示して、測定者に報知する。

赤外線体温計１が人体の皮膚に近づいて予め定めた近接センサ１００の設計測定距離範囲内に入り、この解放状態の「発振周波数Ｆの開放値」から発振周波数Ｆの変化が現れると、図４と図７に示すＭＣＵ８３は、この発振周波数Ｆの変化するシュミットトリガＣＭＯＳインバータＵ１の出力信号ＡをＭＣＵ８３に供給して計数し、この計数結果に基づいてＭＣＵ８３は、測定対象部と赤外線体温計１の先端部分との間の距離を算出する。

赤外線体温計１が人体の皮膚に近づいて予め定めた近接センサ１００の設計測定距離範囲内に入ったことは、ＭＣＵ８３が液晶表示器１１に表示して、「体温測定状態」を報知する。しかも、制御部であるＭＣＵ８３は、測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ａとの間の第１距離と、測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ｂとの間の第２距離と、測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ｃとの間の第３距離と、そして測定対象部である例えば額の皮膚と近接センサ１００の電極７の分割電極７Ｄとの間の第４距離を得て、これらの第１距離から第４距離を比較する。

これにより、図４に示すＭＣＵ８３は、赤外線体温計１のセンサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）が、人体の皮膚に対して適切な傾き角度で向けられているかどうかを、判断する。そして、赤外線体温計１を使用する時に、センサ本体１Ｒが人体の皮膚に対して予め定めた適切な傾き角度の範囲内で傾いている場合には、ＭＣＵ８３は、この参照テーブルＲＴを参照して、この傾斜している角度の大きさに応じて、測定した体温を補正することで、より正確な体温を測定できる。

ところで、赤外線体温計１は、非接触のため、いつ体温が測定されたのかあるいはまだ測定されていないのかは、測定者には不明なので、正しく体温測定が成功した時には、ＭＣＵ８３は、ブザー１８０を作動して「ピビッ」と鳴動させる。これにより、測定者は、体温測定が成功したことを確実に認識することができる。

このように、赤外線体温計１は、近接センサ１００を用いて、被検体である人体との距離を測定し、最適距離を離して非接触で検温することができる。

もし、図３に示すセンサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）が、傾き角度が、適切な傾き角度の範囲よりも大きい時には、ＭＣＵ８３は、例えばブザー１８０を例えば「ピピッ」と鳴らして、測定者に対して、赤外線体温計１の人体の皮膚に対する傾き角度を直して、赤外線体温計１が人体の皮膚に対して正しい垂直な姿勢（向き）にするように、注意を喚起することが望ましい。また、ＭＣＵ８３は、赤外線体温計１が不適切な傾き角度であることを液晶表示器１１に表示するとともに、適切な傾き角度に変えるように、指示内容を液晶表示器１１に表示することができる。

図３に示すセンサ本体１Ｒのすり鉢状部分１Ｃ（先端部分１Ｂ）が適切な傾き角度で人体の皮膚に対して向けられた時点で、ＭＣＵ８３は、赤外線体温計１と皮膚との間の距離と傾き角度を得て、予め用意されている傾き角度毎の補正用の参照テーブルを用いて体温を補正することから、適切な体温測定を行うことができる。赤外線センサ３を用いて測定した体温は、液晶表示器１１で表示することができる。この体温測定の完了は、前記青色の発光ダイオードＤ２を点灯し、更にブザー１８０を鳴動して、測定者に報知することができる。

なお、この場合の赤外線センサ３を用いて測定した温度が２８度以上である場合、この温度を人体の測定対象部の体温と考えるが、この２８度未満の場合には、人体以外の、例えば衣服や髪に触れている、あるいは机上に載置されている等であると考えて無視する。

また、赤外線センサ３は、導電性の物質に反応するが、木や樹脂等の机等には反応しない。更に、金属製の机等には反応するが、室温が高くない場合には、体温程度まで高くならないので、この時の温度は無視される。

上述したように、本実施形態では、赤外線体温計１の赤外線センサ３が人体の皮膚に接触しないようにして体温を測定する、すなわち非接触状態で体温を測定することができるので、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、非接触で体温測定時に温度の移動が無く、より正確な体温を測定することができる
また、本実施形態では、赤外線体温計１の赤外線センサ３が人体の皮膚に非接触状態で体温を測定して液晶表示器１１で表示するので、体温測定で例えば顔を背けて嫌がったり、じっとしていないような幼児や乳児等の体温を測定するのに非常に有効である。すなわち、幼児や乳児等は物が触れると、反射的に顔を動かすので、本実施形態の赤外線体温計１のように非接触で体温を測定できることは、非常に有効なことであり、確実かつ簡単に失敗することなく幼児等の体温を測定することができる。

また、赤外線体温計１は、額表面の温度から腋の下の温度に換算して表示する機能も備えているが、上述したように、この時、額の中央部等の特定の位置で測定する必要がある。これはこの部位近傍にある動脈に由来する温度を測るためである。

本発明の実施形態の赤外線体温計は、赤外線センサを用いて、人体に非接触で体温を測定する赤外線体温計であり、赤外線センサを内蔵するセンサ本体１Ｒが人体に接近したことを検出するための近接センサ１００と、近接センサ１００によってセンサ本体１Ｒが人体に接近したと検出した時における赤外線センサ３からの赤外線の量に基づいて、人体の体温を算出する制御部（ＭＣＵ）８３と、を備える。この近接センサ１００は、接地電極５と、接地電極５の周囲に配置される複数の分割電極７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）と、を有し、制御部は、人体に接近する時に接地電極と各分割電極との間の静電容量を測定して、静電容量に基づいてセンサ本体１Ｒと人体との間の距離を測定することでセンサ本体１Ｒの人体に対する傾きを検出する構成である。

これにより、センサ本体の前記人体に対する傾き角度を検出するので、被検体である例えば赤ちゃんのような人体の皮膚に触れないので、非接触で体温測定時に体温の移動が無く、人体に対して正確にセンサ本体の姿勢を向けて、正確な体温を測定することができる。

制御部（ＭＣＵ）８３は、計測された体温を補正するための参照テーブルＲＴを有し、得られた前記傾き角度からこの参照テーブルＲＴを参照することで、すでに計測された体温を補正する。これにより、制御部（ＭＣＵ）８３は、参照テーブルＲＴを参照することで、センサ本体が人体に対して傾いていても、その傾き角度に対応して、測定した体温を補正できるので、より正確な体温を測定することができる。

近接センサ１００の接地電極５はリング状に形成され、複数の分割電極７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ）は、接地電極５の外側においてリング状の電極を分断することで形成されている。これにより、静電容量タイプの近接センサ１００は、接地電極と複数の分割電極を有する構造なので、設計の自由度があり、赤外線体温計内に組み込み易い。

人体に対する前記センサ本体の傾き角度が、予め定めた傾き角度を超える時には、その旨を通知し、前記体温の測定が終了した時に通知する通知部としての液晶表示器１１を有する。これにより、測定者は、人体に対してセンサ本体を正しい姿勢で向けておらず傾いていることを、通知部を通じて知ることができる。しかも、体温の測定が終了したことを、通知部による通知により確実に知ることができる。

以上、一例を示したが、本発明は如何様にも変形が可能であることは言うまでもないことである。

例えば、図１１は、本発明の実施形態における別の好ましい接地電極５と外側の電極７の形状例を示しており、近接センサ１００の外側の電極７は、周方向に分断することで、図１０に示すように３つの分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃに分割して、それぞれの単位位置での距離を把握することにより、赤外線体温計１のセンサ本体が、皮膚に対して傾き角度を検出でき、体温を補正できる。

図１２は、４つの分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄと、ＭＣＵ８３の一般的な接続例を示しており、分割電極７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄは、それぞれ自励発振器９９を介して、ＭＣＵ８３内のカウンタ９８に接続されている。

通知部としては、図７に示す液晶表示器１１やブザー１８０に限らず、有機ＥＬ表示装置やスピーカ等であっても良い。

１ 赤外線体温計
１Ｒ センサ本体
３ 赤外線センサ
５ 近接センサの接地電極（グラウンド電極）
７ 近接センサの外側の電極
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ 近接センサの外側の電極の分割電極
１１ 液晶表示器（通知部の例）
７１ 近接センサ回路
８３ ＭＣＵ（マイクロコントローラユニット、制御部）
１００ 近接センサ
１８０ ブザー（通知部の例）
ＲＴ 参照テーブル

Claims (4)

1. 赤外線センサを用いて、人体に非接触で体温を測定する赤外線体温計であって、
   前記赤外線センサを内蔵するセンサ本体が人体に接近したことを検出するための近接センサと、
   前記近接センサによって前記センサ本体が人体に接近したと検出した時における前記赤外線センサからの赤外線の量に基づいて、前記人体の体温を算出する制御部と、を備え、
   前記近接センサは、
   接地電極と、前記接地電極の周囲に配置される複数の分割電極と、を有し、
   前記制御部は、前記人体に接近する時に前記接地電極と各前記分割電極との間の静電容量をそれぞれ測定して、前記静電容量に基づいて前記センサ本体と前記人体との間の距離を測定することで、前記センサ本体の前記人体に対する傾き角度を検出する構成としたことを特徴とする赤外線体温計。
2. 前記制御部は、計測された前記体温を補正するための参照テーブルを有し、得られた前記傾き角度から前記参照テーブルを参照することで、すでに計測された前記体温を補正することを特徴とする請求項１に記載の赤外線体温計。
3. 前記接地電極はリング状に形成され、前記複数の分割電極は、前記接地電極の外側においてリング状の電極を分断することで形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の赤外線体温計。
4. 前記人体に対する前記センサ本体の傾き角度が、予め定めた傾き角度を超える時には、その旨を通知し、前記体温の測定が終了した時に通知する通知部を有することを特徴とする請求項３に記載の赤外線体温計。

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