JP6350212B2 - 内部温度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定対象物の内部温度を測定する内部温度測定装置に関する。

深部体温を測定する装置として、非加熱型の簡易型深部体温計等と称されている装置（以下、非加熱型深部体温計と表記する）が知られている。

非加熱型深部体温計には、比較的に面積の広い断熱材の上下面にそれぞれ温度センサを取り付けた１つの熱流束センサを用いて深部体温を測定するものと、そのような熱流束センサを２つ用いて深部体温を測定するものとが知られている。

まず、図１を用いて、前者の非加熱型深部体温計について説明する。
１つの熱流束センサが用いられた非加熱型深部体温計による深部体温の測定時には、図１（Ａ）に示してあるように、当該熱流束センサが体表面に密着される。

図１（Ｂ）に示したように、体表面に密着された熱流束センサ（断熱材の下面側の温度センサ）により測定される断熱材下面の温度Ｔｔは、深部体温Ｔｂよりも低くなる。体表面に密着された熱流束センサ（断熱材の上面側の温度センサ）により測定される断熱材上面の温度Ｔａは、温度Ｔｔよりも低くなる。また、図１（Ａ）に示した構造の熱等価回路は、図１（Ｃ）のように表せる。尚、Ｒｘ、Ｒ１は、それぞれ、非発熱体である皮下組織の熱抵抗値、断熱材の熱抵抗値である。

体表面に密着させた熱流束センサの各部の温度が安定すると、非発熱体を単位時間に通過する熱量と断熱材を単位時間に通過する熱量とが等しくなる。すなわち、熱流束センサの各部の温度が安定すると、以下の（１）式が成立する。
（Ｔｂ−Ｔｔ）／Ｒｘ＝（Ｔｔ−Ｔａ）／Ｒ１ …（１）

従って、熱流束センサの各部の温度が安定している場合、（１）式をＴｂについて解いた以下の（２）式により、深部体温Ｔｂを算出することができる。
Ｔｂ＝Ｔｔ＋（Ｔｔ−Ｔａ）・Ｒｘ／Ｒ１ …（２）

１つの熱流束センサを用いるタイプの非加熱型深部体温計は、この（２）式により深部体温Ｔｂを算出するものとなっているのであるが、Ｒｘ値は、場所による違いや個人差がある値である。従って、Ｒｘ値として固定値を用いて（２）式により算出した深部体温Ｔｂには、用いたＲｘ値と実際のＲｘ値との差に応じた測定誤差が含まれることになる。

深部体温Ｔｂの測定結果に、そのような測定誤差が含まれないようにするために開発された非加熱型深部体温計が、２つの熱流束センサを用いて深部体温を測定するタイプの非加熱型深部体温計（例えば、特許文献１参照）である。

このタイプの非加熱型深部体温計による深部体温の測定時には、図２（Ａ）に示してあるように、２つの熱流束センサが体表面に密着される。

図２（Ａ）及び（Ｂ）に示してあるように、一方の熱流束センサ（以下、第１熱流束センサと表記する）の断熱材の熱抵抗値により測定される断熱材上面の温度、断熱材下面の温度を、それぞれ、Ｔａ、Ｔｔと表記し、他方の熱流束センサ（以下、第２熱流束センサと表記する）により測定される断熱材上面の温度、断熱材下面の温度を、それぞれ、Ｔａ
′、Ｔｔ′と表記すると、図２（Ａ）に示した構造の熱等価回路は、図２（Ｃ）のように表せる。尚、Ｒｘ、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ、非発熱体である皮下組織の熱抵抗値、第１熱流束センサの断熱材の熱抵抗値、第２熱流束センサの断熱材の熱抵抗値である。

従って、第１熱流束センサについては、上記した（２）式が成立し、第２熱流束センサについては、以下の（３）式が成立する。
Ｔｂ＝Ｔｔ′＋（Ｔｔ′−Ｔａ′）・Ｒｘ／Ｒ２ …（３）

そして、（２）、（３）式からＲｘを消去すれば、以下の（４）式を得ることが出来る。

また、Ｒ１に対するＲ２の比率ｋ（＝Ｒ２／Ｒ１）を用いると、（４）式を、以下の（５）式に変形できる。

２つの熱流束センサを用いるタイプの非加熱型深部体温計は、上記した（４）式や（５）式により深部体温Ｔｂを算出するものとなっている。

特開２００７−２１２４０７号公報

２つの熱流束センサを用いるタイプの非加熱型深部体温計によれば、深部体温Ｔｂの測定対象者のＲｘ値に因らず、深部体温Ｔｂを比較的に正確に測定（算出）することが出来る。ただし、既存の非加熱型深部体温計は、上記したように（図２参照）、内部温度Ｔｂに算出に必要な情報を、４つの温度センサにて得るものとなっている。そして、温度センサの精度は、さほど高いものではないため、既存の非加熱型深部体温計には、熱抵抗及び熱容量が大きな断熱材が使用されており、その結果として、既存の非加熱型深部体温計は、応答性が悪い（安定した、深部体温の測定結果が得られるまでに要する時間が長い）ものとなっている。また、既存の非加熱型深部体温計は、深部体温の測定結果に、温度センサの個体差に起因するかなりの誤差が含まれる場合があるものともなっている。

そこで、本発明の課題は、その表面側に存在する非発熱体の熱抵抗値が未知の測定対象物の内部温度を、従来よりも、正確に応答性良く測定できる内部温度測定装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の内部温度測定装置は、測定対象物の内部温度の測定時に、その一方の面を前記測定対象物の表面に接触させる基材部と、前記基材部の他方
の面上に配設されたＭＥＭＳチップであって、前記基材部側が空洞となった第１薄膜部及び第２薄膜部を有する基板部と、前記第１薄膜部の所定の領域と他の領域との間の第１温度差を測定する第１サーモパイルと、前記第２薄膜部の所定の領域と他の領域との間の第２温度差を測定する第２サーモパイルとを備えたＭＥＭＳチップと、前記第１サーモパイルにより測定された前記第１温度差と前記第２サーモパイルにより測定された前記第２温度差とを用いて、前記測定対象物の内部温度を算出する算出部とを含み、前記ＭＥＭＳチップが、前記第１温度差から求められる、前記基材部の前記一方の面と接触している前記測定対象物からの前記第１薄膜部の前記所定の領域を通過する第１熱流束と、前記第２温度差から求められる、前記基材部の前記一方の面と接触している前記測定対象物からの前記第２薄膜部の前記所定の領域を通過する第２熱流束とが異なる構成であって、前記第１熱流束を小さくするために、前記基板部の前記第１薄膜部の、前記第１薄膜部と前記第２薄膜部の並び方向の両側の少なくとも一方に、前記基材部側が空洞となった薄膜部を設けた構成を有する。

すなわち、本発明の内部温度測定装置は、内部温度の算出に使用する温度差を、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）チップ内の２つのサーモパイルにより得るものとなっている。そして、サーモパイルを用いれば、２つの温度センサを用いた場合よりも温度差を高精度に測定できるし、複数の温度センサが用いられていなければ、各温度センサの誤差（個体差）が加算されて誤差が大きくなってしまうこともない。さらに、ＭＥＭＳチップは、熱容量が少ないもの（短時間のうちに熱平衡状態となるもの）である。従って、本発明の内部温度測定装置によれば、その表面側に存在する非発熱体の熱抵抗値が未知の測定対象物の内部温度を、従来よりも、正確に、且つ、応答性良く測定することができる。

また、第１熱流束と第２熱流束の大きさが近いと、算出部による内部温度の算出結果が安定しなくなるが、本発明の内部温度測定装置のＭＥＭＳチップは、前記基板部の前記第１薄膜部の、前記第１薄膜部と前記第２薄膜部の並び方向の両側の少なくとも一方に、前記基材部側が空洞となった薄膜部が設けられた構成を有している。そして、ＭＥＭＳチップが、そのような構成を有していれば、第１熱流束が小さくなるため、第１熱流束と第２熱流束との間の差が大きくなる（『第１熱流束／第２熱流束』が小さくなる）。従って、本発明の内部温度測定装置では、算出部による内部温度の算出結果が安定することになる。

また、第１薄膜部のサイズを大きくすることによっても、第１熱流束と第２熱流束の大きさを異ならせることが出来る。ただし、第１薄膜部のサイズを大きくした場合、第１薄膜部の強度が低下するため、第１薄膜部が壊れやすいＭＥＭＳチップが得られてしまうことになる。一方、ＭＥＭＳチップに、『前記基板部の前記第１薄膜部の、前記第１薄膜部と前記第２薄膜部の並び方向の両側の少なくとも一方に、前記基材部側が空洞となった薄膜部を設けた構成』を採用しておけば、第１薄膜部のサイズを大きくすることなく、第１熱流束と第２熱流束の大きさを異ならせることが出来る。従って、上記構成を有するＭＳＭＳチップを備えた本発明の内部温度測定装置は、衝撃に強く内部温度の推定結果が安定するように製造することが容易な装置となっていると言うことも出来る。

本発明の内部温度測定装置は、各部が１つの筐体内に収容された装置として実現しても、２つの装置（例えば、算出部以外の部分を含む装置と、算出部を含む装置）をケーブルにて接続した装置として実現しても良いものである。また、本発明の内部温度測定装置の基材部は、単層の部材であっても、多層の部材（測定対象物側の面に、生体適合性を有する絶縁性のフィルムや樹脂部材等が配設されている積層体等）であっても良い。

また、本発明の内部温度測定装置に、前記第１薄膜部と前記第２薄膜部の並び方向に垂
直な第１鏡映面を有する構成であって、前記第１鏡映面にて区分される各部分に、前記第１薄膜部、前記第２薄膜部、前記第１サーモパイル及び前記第２サーモパイルを含み、各部分の前記第１薄膜部が前記第１鏡映面に隣接した構成を有するＭＥＭＳチップを採用しておいても良い。ＭＥＭＳチップを、この構成のものとする場合、各部分の第１薄膜部が、他方の部分の第１薄膜部からの第１熱流束を小さくする“薄膜部”として機能することになる。ただし、ＭＥＭＳチップを上記構成のものとする場合に、各部分に、第１薄膜部とは別に“薄膜部”を設けておいても良い。

また、基材部の下面（“一方の面”）の一部と測定対象物表面の接触が悪くなっても、内部温度の推定結果の誤差が大きくならないようにするために、本発明の内部温度測定装置に、『前記ＭＥＭＳチップは、第１鏡映面と前記第１鏡映面に直交する第２鏡映面とを有する構成であって、前記第１及び第２鏡映面にて区分される部分のそれぞれに、前記第１薄膜部、前記第２薄膜部、前記第１サーモパイル及び前記第２サーモパイルを含み、各部分の前記第１薄膜部が前記第１鏡映面及び第２鏡映面に隣接した構成を有し、前記算出部は、前記ＭＥＭＳチップの４つの前記第１サーモパイルにより測定された第１温度差の平均値と、前記ＭＥＭＳチップの４つの前記第２サーモパイルにより測定された第２温度差の平均値とを用いて、前記測定対象物の内部温度を算出する』構成を採用しておいても良い。

本発明によれば、測定対象物の内部温度を、従来よりも、正確に応答性良く測定することができる。

図１は、既存の、１つの熱流束センサが用いられた非加熱型深部体温計の説明図である。 図２は、既存の、２つの熱流束センサが用いられた非加熱型深部体温計の説明図である。 図３は、本発明の第１実施形態に係る内部温度測定装置の概略構成図である。 図４は、第１実施形態に係る内部温度測定装置が備えるＭＥＭＳチップ（第１ＭＥＭＳチップ）の構成及び機能の説明図である。 図５は、Ｉｔ／Ｉｔ′の値が内部温度測定装置の出力に与える影響の説明図である。 図６は、出力セルのサイズ調整によりＩｔ／Ｉｔ′の値を小さくしたＭＥＭＳチップの説明図である。 図７は、本発明の第２実施形態に係る内部温度測定装置が備えるＭＥＭＳチップ（第２ＭＥＭＳチップ）の構成及び機能の説明図である。 図８は、本発明の第３実施形態に係る内部温度測定装置が備えるＭＥＭＳチップ（第３ＭＥＭＳチップ）の構成及び機能の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

《第１実施形態》
図３に、本発明の第１実施形態に係る内部温度測定装置１０の概略構成を示す。

図示してあるように、内部温度測定装置１０は、基材部１１と、基材部１１上に配設されたＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）チップ１２、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１３、演算回路１４及びターミナル１５とを、備える
。また、内部温度測定装置１０は、ＭＥＭＳチップ１２及びＡＳＩＣ１３をその内部に収容する形で基材部１１上に配設されたハウジング１６を、備える。

基材部１１は、ＡＳＩＣ１３、演算回路１４、ターミナル１５間の配線が形成されている部材である。内部温度測定装置１０は、この基材部１１の下面（図１における下側の面）を、内部温度の測定対象物の表面に接触させて使用するものとなっている。尚、基材部１１は、単層の部材であっても、下面側に生体適合性を有する絶縁性のフィルムや樹脂部材等が配設されている積層体であっても良い。

ターミナル１５は、内部温度測定装置１０用の計測装置からの電源線及び信号線が接続されるターミナルである。ここで、内部温度測定装置１０用の計測装置とは、信号線を介して内部温度測定装置１０との間で通信を行うことにより内部温度測定装置１０から内部温度の測定結果を取得する機能、取得した測定結果の表示や記録を行う機能、電源線を介して内部温度測定装置１０に電力を供給する機能等を有する装置のことである。

ＭＥＭＳチップ１２は、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されたデバイスである。このＭＥＭＳチップ１２の詳細については、後述する。

ＡＳＩＣ１３は、温度センサ１８を内蔵した集積回路である。このＡＳＩＣ１３は、内部温度測定装置１０内の各センサ（温度センサ１８、後述する出力セル２０ａ、２０ｂ）の出力を増幅する機能と、増幅後の各出力をデジタルデータ化する機能とを有している。尚、本実施形態に係る内部温度測定装置１０のＡＳＩＣ１３は、絶対温度に比例した電圧を出力するＰＴＡＴ(Proportional To Absolute Temperature) 電圧源（つまり、温度計
として機能する電圧源）を含む。すなわち、ＡＳＩＣ１３は、ＰＴＡＴ電圧源の構成要素が温度センサ１８として機能する回路となっている。

演算回路１４は、ＡＳＩＣ１３を介して入力される各センサによる測定値から、測定対象物の内部温度を算出して出力する回路である。この演算回路１４による内部温度の算出手順については後述するが、演算回路１４は、算出した内部温度をターミナル１５から出力（送信）する回路であっても、算出した内部温度を内部のメモリに出力（記憶）する回路であっても良い。また、演算回路１４は、１つの素子（集積回路等）であっても、複数の素子からなるユニットであっても良い。さらに、演算回路１４は、プログラミング可能な素子／ユニットであっても、プログラミングできない素子／ユニットであっても良い。

ハウジング１６は、ＭＥＭＳチップ１２及び温度センサ１８の周囲の空気を固定することにより各センサの出力を安定させることや、各出力セル２０への上方からの赤外線の入射を防止することなどを目的として設けられている部材である。

ハウジング１６の構成材料は、ハウジング１６内外の空気の出入、並びに、ハウジング１６内への赤外線の流入を防止できるものであれば良い。ただし、電磁波によっても各センサの出力は変動し得る。そのため、ハウジング１６の構成材料は、外部からの電磁波の流入も防止できる材料、つまり、金属や導電性を有する非金属であることが好ましい。尚、ハウジング１６は、１つの部材であっても、複数の部材を組み合わせたものであっても良い。また、ハウジング１６内の温度の安定性を向上させるために、ハウジング１６の内面を赤外線吸収体（黒色の樹脂等）で覆っておいても良い。

以下、ＭＥＭＳチップ１２の構成を説明する。尚、以下の説明において、各部（ＭＥＭＳチップ１２等）の上、下、左、右とは、それぞれ、図３に示した状態にある場合おける各部の上、下、左、右のことである。また、前、後とは、それぞれ、図３の紙面垂直方向からみた手前側、奥側のことである。

図４（Ａ）に、ＭＥＭＳチップ１２の上面図を示し、図４（Ｂ）に、ＭＥＭＳチップ１２の、図４（Ａ）におけるＸ−Ｘ′線断面図を示す。また、図４（Ｃ）に、ＭＥＭＳチップ１２の上面の、図４（Ａ）におけるＸ−Ｘ′線断面近傍の部分から上方に放出される熱流束の分布図を示す。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示してあるように、ＭＥＭＳチップ１２は、ほぼ同形状の４つの開口部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ及び２２ｄが形成されている基板（本実施形態では、シリコン基板）２１上に、積層部２３を設けた構成を有している。

積層部２３の開口部２２ａを覆っている部分（以下、薄膜部２４ａと表記する）内には、サーモパイル２５ａが形成されている。また、積層部２３の開口部２２ｂを覆っている部分（以下、薄膜部２４ｂと表記する）内には、サーモパイル２５ｂが形成されている。各薄膜部２４ｘ（ｘ＝ａ、ｂ）内のサーモパイル２５ｘは、複数の、Ｐ型ポリシリコンとＮ型ポリシリコンとを積層した熱電対２６を直列接続したセンサである。サーモパイル２５ｘは、各熱電対２６の冷接点が薄膜部２４ｘの左右方向の中央部分に位置し、各熱電対２６の温接点が薄膜部２４ｘの左右端（基板２１上の部分）に位置するように、形成されている。

以下、薄膜部２４ｘ（ｘ＝ａ、ｂ）とサーモパイル２５ｘとからなる部分のことを、出力セル２０ｘと表記する。

開口部２２ｃ、２２ｄ上の部分にも、出力セル２０ａ、２０ｂと同構成の出力セル２０ｃが設けられている。

ＭＥＭＳチップ１２が備える４つの出力セル２０のうち、出力セル２０ａは、出力セル２０ａの左右方向の中央部から上方に放出される熱流束Ｉｔを表す温度差ΔＴ（Ｉｔに比例するΔＴ）を測定するために設けられているセルである。出力セル２０ｂは、出力セル２０ｂの左右方向の中央部から上方に放出される熱流束Ｉｔ′を表す温度差ΔＴ′を測定するために設けられているセルである。

出力セル２０ａの左右に位置にしている２つの出力セル２０ｃは、熱流束Ｉｔを小さくする（熱流束Ｉｔと熱流束Ｉｔ′との差を大きくする）ために設けられているセルである。すなわち、出力セル２０ａの左右に、基材１１側が空洞（開口部）となっている出力セル２０ｃが存在していれば、出力セル２０ａに横方向（左右方向）から流入する熱量が、出力セル２０ｃが存在していない場合よりも減少する。そのため、出力セル２０ａの左右に出力セル２０ｃを設けておけば、図４（Ｃ）に示してあるように、出力セル２０ｂと同構成の出力セル２０ａの中央部分から放出される熱流束Ｉｔを、出力セル２０ｂの中央部分から放出される熱流束Ｉｔ′よりも小さくすることが出来る。

熱抵抗が異なる２つの経路を通った測定対象物からの２つの熱流束（値が異なる２つの熱流束）を得ることが出来れば、図２を用いて説明した内部温度の算出原理により内部温度を算出することが出来る。ただし、サーモパイル２５ａにより測定された温度差ΔＴとサーモパイル２５ｂにより測定された温度差ΔＴ′と温度センサ１８による温度の測定結果と既知数のみからでは、上記した内部温度の算出原理により内部温度を算出することが出来ない。

そのため、本実施形態に係る内部温度測定装置１０では、Ｔａ＝Ｔａ′、Ｔｔ＝Ｔｒが成立すると仮定している。ここで、Ｔａとは、サーモパイル２５ａの冷接点の温度のことであり、Ｔａ′とは、サーモパイル２５ｂの冷接点の温度（出力セル２０ａの左右方向の
中央部分の温度）のことである。Ｔｔとは、サーモパイル２５ａの温接点の温度のことであり、Ｔｒとは、温度センサ１８による温度の測定結果のことである。

Ｔａ＝Ｔａ′、Ｔｔ＝Ｔｒが成立すると仮定すると、以下の（ｅ１）式により内部温度Ｔｂを算出できることになる。

ここで、ｋとは、サーモパイル２５ｂにより温度差ΔＴ′が測定される部分の熱抵抗Ｒ２の、サーモパイル２５ａにより温度差ΔＴが測定される部分の熱抵抗Ｒ１に対する割合（＝Ｒ２／Ｒ１）のことである。尚、上記した（ｅ１）式は、Ｔａ＝Ｔａ′、Ｔｔ＝Ｔｒ、ΔＴ＝Ｔｔ−Ｔａ、ΔＴ′＝Ｔｔ′−Ｔａ′（Ｔｔ′は、サーモパイル２５ｂの温接点の温度）を用いて変形すれば、（５）式と同じ式になる式である。

そのため、本実施形態に係る内部温度測定装置１０は、演算回路１４として、（ｅ１）式により内部温度Ｔｂを算出する回路を採用した装置となっている。

ここで、内部温度測定装置１０のＭＥＭＳチップ１２に上記構成（図４参照）を採用した理由を説明しておくことにする。

ΔＴ＝Ｒ１・Ｉｔ、ΔＴ′＝Ｒ２・Ｉｔ′であるため、（ｅ１）式の右辺の分数項の分母の“ｋ・ΔＴ−ΔＴ′”について、以下の式が成立する。
ｋ・ΔＴ−ΔＴ′＝Ｒ２（Ｉｔ−Ｉｔ’）

従って、Ｉｔ−Ｉｔ’が“０”に近い値だと、（ｅ１）式による内部温度の推定結果が安定しなくなる。

具体的には、Ｉｔ／Ｉｔ’が０．９９となっているＭＥＭＳチップ１２を用いた場合、内部温度測定装置１０の出力（内部温度測定装置１０による深部体温の推定結果）は、図５（Ａ）に示してあるように、極めて大きく変動する。一方、Ｉｔ／Ｉｔ’が０．８２となっているＭＥＭＳチップ１２を用いた場合、内部温度測定装置１０は、図５（Ｂ）に示してあるように、出力が大きく変動しないもの（出力の時間平均を、深部体温として使用できるもの）となる。尚、図５（Ａ）、（Ｂ）に示した測定結果は、内部温度（深部体温）が３７℃の人体を模した評価装置を用いて得られたものである。

このように、Ｉｔ／Ｉｔ’値が小さい方が、（ｅ１）式による内部温度Ｔｂの推定結果が安定する。従って、内部温度測定装置１０に搭載するＭＥＭＳチップ１２は、Ｉｔ／Ｉｔ′値が比較的に小さな値（０．９以下）となっているものであることが好ましい。

図６（Ａ）、（Ｂ）に示した構成、すなわち、出力セル２０ａの左右方向の長さを出力セル２０ｂのそれよりも長くした構成を採用することによっても、Ｉｔ／Ｉｔ′値が比較的に小さなＭＳＭチップ１３を得ることが出来る。尚、図６（Ａ）は、ＭＥＭＳチップ１３の上面図であり、図６（Ｂ）に、ＭＥＭＳチップ１３の、図６（Ａ）におけるＸ−Ｘ′線断面図である。図６（Ｃ）に、ＭＥＭＳチップ１３の上面の、図６（Ａ）におけるＸ−Ｘ′線断面近傍の部分から上方に放出される熱流束の分布図である。

ただし、Ｉｔ／Ｉｔ′を小さくするために、出力セル２０ａの左右方向の長さを長くし
た場合、チップの製造が困難になると共に、出力セル２０ａ（薄膜部２４ａ）の強度が低下する可能性がある。

一方、出力セル２０ａの左右に出力セル２０を設ける構成を採用しておけば、チップの製造が困難になることも、出力セル２０ａの強度が低下することもない形で、Ｉｔ／Ｉｔ′を小さくすることが出来る。そのため、内部温度測定装置１０のＭＥＭＳチップ１２に上記構成（図４参照）を採用しているのである。

以上、説明したように、本実施形態に係る内部温度測定装置１０は、測定対象物の内部温度Ｔｂを算出するために使用する情報を、ＭＥＭＳチップ１２内の２つのサーモパイル２５と温度センサ１８とから得る構成を有している。そして、サーモパイル２５を用いれば、２つの温度センサを用いた場合よりも温度差を高精度に測定できるし、複数の温度センサが用いられていなければ、各温度センサの誤差（個体差）が加算されて誤差が大きくなってしまうこともない。さらに、ＭＥＭＳチップ１２は、熱容量が少ないもの（短時間のうちに熱平衡状態となるもの）である。従って、本実施形態に係る内部温度測定装置１０を用いておけば、測定対象物の内部温度を、従来よりも、正確に応答性良く測定することができる。

また、内部温度測定装置１０が備えるＭＥＭＳチップ１２は、チップの製造が困難になることも、出力セル２０ａの強度が低下することもない形で、Ｉｔ／Ｉｔ′を小さくすることが出来るものである。従って、ＭＥＭＳチップ１２を備えた本実施形態に係る内部温度測定装置１０は、衝撃に強く内部温度Ｔｂの推定結果が安定するように製造することが容易な装置となっていると言うことが出来る。

《第２実施形態》
以下、第１実施形態に係る内部温度測定装置１０の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、本発明の第２実施形態に係る内部温度測定装置１０の構成を、説明する。尚、以下の説明において、第ｎ（ｎ＝１〜３）ＭＥＭＳチップ１２とは、第ｎ実施形態に係る内部温度測定装置１０が備えるＭＥＭＳチップ１２のことである。

本実施形態に係る内部温度測定装置１０は、第１実施形態に係る内部温度測定装置１０内の第１ＭＥＭＳチップ１２（図４参照）を、第２ＭＥＭＳチップ１２に置き換えたものである。

図７（Ａ）に、第２ＭＥＭＳチップ１２の上面図を示し、図７（Ｂ）に、第２ＭＥＭＳチップ１２の、図７（Ａ）におけるＸ−Ｘ′線断面図を示す。また、図７（Ｃ）に、第２ＭＥＭＳチップ１２の上面の、図７（Ａ）におけるＸ−Ｘ′線断面近傍の部分から上方に放出される熱流束の分布図を示す。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示してあるように、第２ＭＥＭＳチップ１２は、４つの略同形状の出力セル２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を備えている。また、第２ＭＥＭＳチップ１２は、左右方向の中央面が鏡映面となっている構成を有している。

第２ＭＥＭＳチップ１２の鏡映面近傍の部分に配設されている出力セル２０ａは、その左右方向の中央部から上方に放出される熱流束Ｉｔを表すΔＴを測定するためのセルである。出力セル２０ａと鏡像関係にある出力セル２０ｃは、熱流束Ｉｔを小さくするために設けられているセルである。

第２ＭＥＭＳチップ１２の右端に配設されている出力セル２０ｂは、その左右方向の中央部から上方に放出される熱流束Ｉｔ′を表すΔＴ′を測定するためのセルである。出力
セル２０ｂと鏡像関係にある出力セル２０ｃは、第２ＭＥＭＳチップ１２の熱流束分布（図７（Ｃ））を左右対称とする（熱流束分布が左右対称でない分、熱流束Ｉｔが大きくなってしまうことを抑止する）ために設けられているセルである。

このように出力セル２０が配置された第２ＭＥＭＳチップ１２でも、図７（Ｃ）に示してあるように、熱流束Ｉｔと熱流束Ｉｔ′の差を比較的に大きな値とする（Ｉｔ／Ｉｔ′値を比較的に小さな値とする）ことが出来る。従って、本実施形態に係る内部温度測定装置１０によっても、測定対象物の内部温度を、従来よりも、正確に応答性良く測定することができる。

また、第２ＭＥＭＳチップ１２に採用されている構成も、チップの製造が困難になることも、出力セル２０ａの強度が低下することもない形で、Ｉｔ／Ｉｔ′を小さくすることが出来るものである。従って、第２ＭＥＭＳチップ１２を備えた本実施形態に係る内部温度測定装置１０も、衝撃に強く内部温度Ｔｂの推定結果が安定するように製造することが容易な装置となっていると言うことが出来る。

《第３実施形態》
以下、第１実施形態に係る内部温度測定装置１０の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、本発明の第３実施形態に係る内部温度測定装置１０の構成を、説明する。

本実施形態に係る内部温度測定装置１０は、第１実施形態に係る内部温度測定装置１０内の第１ＭＥＭＳチップ１２（図４参照）を、図８に示した構成を有する第３ＭＥＭＳチップ１２に置き換えたものである。

図８に示してあるように、第３ＭＥＭＳチップ１２は、左右方向の中央面及び前後方向（図８における上下方向）の中央面のそれぞれが鏡映面となっている構成を有している。そして、第３ＭＥＭＳチップ１２の２つの鏡映面にて区分される各区画には、ΔＴを測定するための出力セル２０ａと、出力セル２０ａと略同形状（同構成）の、ΔＴ′を測定するための出力セル２０ｂとが設けられている。また、各区画内の出力セル２０ａの位置は、第３ＭＥＭＳチップ１２の中央部分で４つの出力セル２０ａが互いに隣接するように、定められている。

さらに、図８に模式的に示してあるように、第３ＭＥＭＳチップ１２の４つの出力セル２０ａは、それらの出力の総和（出力１と出力２との間の電位差）を出力できるように結線されている。第３ＭＥＭＳチップ１２の４つの出力セル２０ｂも、それらの出力の総和（出力３と出力４との間の電位差）を出力できるように結線されている。

また、第３ＭＥＭＳチップ１２には、出力１との間の電位差を測定すれば４つの出力セル２０ａの出力の総和の１／２が測定でき、出力２との間の電位差を測定すれば４つの出力セル２０ａの出力の総和の残りの１／２が測定できる基準電位端子が設けられている。この基準電位端子は、出力３との間の電位差を測定すれば４つの出力セル２０ｂの出力の総和の１／２が測定でき、出力４との間の電位差を測定すれば４つの出力セル２０ｂの出力の総和の残りの１／２が測定できるものともなっている。

そして、本実施形態に係る内部温度測定装置１０は、出力１と基準電位端子との間の電位差及び出力２と基準電位端子との間の電位差からΔＴを表すデータを生成し、出力３と基準電位端子との間の電位差及び出力４と基準電位端子との間の電位差からΔＴ′を表すデータを生成するＡＳＩＣ１３を採用した装置となっている。

出力セル２０ａ、２０ｂを、図８に示してあるように配置しておいても、各出力セル２
０ａの左右方向の中央部分から上方に放出される熱流束Ｉｔを、各出力セル２０ｂの中央部分から上方に放出される熱流束Ｉｔ′よりも小さな値とすることが出来る。従って、本実施形態に係る内部温度測定装置１０によっても、測定対象物の内部温度を、従来よりも、正確に応答性良く測定することができる。

また、内部温度Ｔｂを測定するために、基材部１１の下面を測定対象物の表面に接触させた際、基材部１１の下面の一部と測定対象物表面との間の密着性が悪くなることがあるが、本実施形態に係る内部温度測定装置１０は、４つの出力セル２０ａにより測定された温度差の平均値と、４つの出力セル２０ｂにより測定された温度差の平均値とを用いて内部温度Ｔｂを算出する。従って、内部温度測定装置１０を用いておけば、基材部１１の下面の一部と測定対象物表面との間の密着性が悪いが故に、本来の温度とは大きく異なる内部温度Ｔｂを出力してしまうことが殆どない形で、内部温度Ｔｂを測定することが出来る。

さらに、第３ＭＥＭＳチップ１２に採用されている構成も、チップの製造が困難になることも、出力セル２０ａの強度が低下することもない形で、Ｉｔ／Ｉｔ′を小さくすることが出来るものである。従って、第３ＭＥＭＳチップ１２を備えた本実施形態に係る内部温度測定装置１０も、衝撃に強く内部温度Ｔｂの推定結果が安定するように製造することが容易な装置となっていると言うことが出来る。

《変形形態》
上記した各実施形態に係る内部温度測定装置１０は、各種の変形を行えるものである。例えば、第１ＭＥＭＳチップ１２（図４）や、第２ＭＥＭＳチップ１２（図７）を、各出力セル２０ｃの代わりに、サーモパイル２５を備えない構造（つまり、薄膜部のみ）を備えたものに変形することが出来る。

また、第２ＭＥＭＳチップ１２（図７）を、左端の出力セル２０ｃの出力と出力セル２０ｂの出力との総和と、出力セル２０ａの出力とそれに隣接する出力セル２０ｃの出力との総和とを出力できるチップに変形することも出来る。

また、演算回路１４として、上記した（ｅ１）式とは異なる式により内部温度Ｔｂを算出する回路を用いておいても良いし、演算回路１４を、計測装置側に設けておいても良い。

各実施形態に係る内部温度測定装置１０を、計測装置と接続しないで使用する装置（例えば、演算回路１４による内部温度の算出結果が表示される液晶ディスプレイを備えた体温計）に変形することも出来る。さらに、各出力セルの具体的な構成が上記したものではなくても良いことや、温度センサ１８を、ＡＳＩＣ１３とは別に出力セル２０上や基材部１１上に設けておいても良いこと等は、当然のことである。

１０ 内部温度測定装置
１１ 基材部
１２ ＭＥＭＳチップ
１３ ＡＳＩＣ
１４ 演算回路
１５ ターミナル
１６ ハウジング
１８ 温度センサ
２０ 出力セル
２１ 基板
２２ 開口部
２３ 積層部
２４ 薄膜部
２５ サーモパイル
２６ 熱電対

Claims (3)

1. 測定対象物の内部温度の測定時に、その一方の面を前記測定対象物の表面に接触させる基材部と、
   前記基材部の他方の面上に配設されたＭＥＭＳチップであって、前記基材部側が空洞となった第１薄膜部及び第２薄膜部を有する基板部と、前記第１薄膜部の所定の領域と他の領域との間の第１温度差を測定する第１サーモパイルと、前記第２薄膜部の所定の領域と他の領域との間の第２温度差を測定する第２サーモパイルとを備えたＭＥＭＳチップと、
   前記第１サーモパイルにより測定された前記第１温度差と前記第２サーモパイルにより測定された前記第２温度差とを用いて、前記測定対象物の内部温度を算出する算出部と、を含み、
   前記ＭＥＭＳチップは、前記第１温度差から求められる、前記基材部の前記一方の面と接触している前記測定対象物からの前記第１薄膜部の前記所定の領域を通過する第１熱流束と、前記第２温度差から求められる、前記基材部の前記一方の面と接触している前記測定対象物からの前記第２薄膜部の前記所定の領域を通過する第２熱流束とが異なる構成であって、前記第１熱流束を小さくするために、前記基板部の前記第１薄膜部の、前記第１薄膜部と前記第２薄膜部の並び方向の両側の少なくとも一方に、前記基材部側が空洞となった薄膜部を設けた構成を有する
   ことを特徴とする内部温度測定装置。
2. 前記ＭＥＭＳチップは、前記第１薄膜部と前記第２薄膜部の並び方向に垂直な第１鏡映面を有する構成であって、前記第１鏡映面にて区分される各部分に、前記第１薄膜部、前記第２薄膜部、前記第１サーモパイル及び前記第２サーモパイルを含み、各部分の前記第１薄膜部が前記第１鏡映面に隣接した構成を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内部温度測定装置。
3. 前記ＭＥＭＳチップは、第１鏡映面と前記第１鏡映面に直交する第２鏡映面とを有する構成であって、前記第１及び第２鏡映面にて区分される部分のそれぞれに、前記第１薄膜部、前記第２薄膜部、前記第１サーモパイル及び前記第２サーモパイルを含み、各部分の前記第１薄膜部が前記第１鏡映面及び第２鏡映面に隣接した構成を有し、
   前記算出部は、前記ＭＥＭＳチップの４つの前記第１サーモパイルにより測定された第１温度差の平均値と、前記ＭＥＭＳチップの４つの前記第２サーモパイルにより測定された第２温度差の平均値とを用いて、前記測定対象物の内部温度を算出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内部温度測定装置。