JP7458759B2

JP7458759B2 - 感温プローブ

Info

Publication number: JP7458759B2
Application number: JP2019218547A
Authority: JP
Inventors: 広格菅原; 博久保; 稿兵大高; 拓真佐野
Original assignee: Nihon Kohden Corp
Current assignee: Nihon Kohden Corp
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2024-04-01
Anticipated expiration: 2039-12-03
Also published as: CN114787600A; EP4070058A2; WO2021112012A3; US20220381620A1; WO2021112012A2; EP4070058B1; JP2021089172A

Description

本発明は、感温プローブに関連する。特に本発明は、被検者の体温を測定するために使用される医療用の感温プローブに関連する。

特許文献１は、この種の感温プローブの一例としての温度計測装置を開示している。この温度計測装置は、感温素子を包囲するように接しているセラミックス製のキャップを備えている。キャップは、温度計測装置の外表面の一部を形成している。温度計測装置の外表面を対象に接触させると、対象の熱がキャップを介して感温素子に伝達される。感温素子は、温度変化に対して抵抗値などの特性が変化する。この特性変化に対応する信号が取得されることにより、対象の温度が測定されうる。

特許第３０３０２１３号公報

本発明は、対象の温度変化に対する感温素子の応答性の要求を満足しつつ、環境温度が感温素子に及ぼす影響を抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するための一態様は、感温プローブであって、
収容空間を区画している非金属製の熱伝導部材と、
前記収容空間内に配置されている感温素子と、
前記収容空間において前記感温素子を包囲する部分を有しており、前記感温素子を前記熱伝導部材に固定している結合部材と、
を備えている。

本願の発明者は、検討を重ねた結果、熱伝導部材に感温素子を固定するための結合部材で収容空間内に配置された感温素子を敢えて包囲するという構成を採用した。熱伝導部材と感温素子の間に結合部材が介在することにより、対象の温度変化に対する感温素子の応答性を満足のゆくレベルに維持しつつ、環境温度が感温素子に及ぼす影響を抑制することに成功した。

一実施形態に係る感温プローブの外観を示している。図１の感温プローブの内部構成の第一の例を示している。図１の感温プローブの内部構成の第二の例を示している。図１の感温プローブの内部構成の第三の例を示している。図１の感温プローブの内部構成の第四の例を示している。図１の感温プローブの内部構成の第五の例を示している。図１の感温プローブの内部構成の第六の例を示している。図１の感温プローブの内部構成の第七の例を示している。図１の感温プローブの内部構成の第八の例を示している。図１の感温プローブの内部構成の第九の例を示している。図１０における矢印XIの方向から見た感温プローブの外観を例示している。

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例を以下詳細に説明する。説明に用いる各図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、縮尺が適宜変更されている。

図１は、一実施形態に係る感温プローブ１の外観を示している。感温プローブ１は、本体部２と感温部３を備えている。本体部２は、細長い外観を呈している。本体部２は、柔軟性を有している。感温部３は、本体部２の長手方向における一端部に設けられている。本体部２の長手方向における他端部は、不図示の温度測定装置に接続される。

感温プローブ１は、感温部３が温度の測定対象に接触するように使用される。例えば、本体部２が被検者の直腸や食道に挿入され、感温部３が所望の部位に位置決めされる。

図２は、感温プローブ１の内部構成の第一の例を一部断面視で示している。感温部３は、熱伝導部材３１、感温素子３２、および結合部材３３を備えている。

熱伝導部材３１は、非金属製である。熱伝導部材３１を形成する材料の例としては、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素などのファインセラミックス材料や、当該ファインセラミックス材料、ダイヤモンド、サファイヤなどをフィラーとして含有する樹脂材料などが挙げられる。熱伝導部材３１は、収容空間３４を区画している。

感温素子３２は、温度変化に対して抵抗値などの特性が変化する素子である。感温素子３２の例としては、サーミスタ、熱電対、測温抵抗体が挙げられる。感温素子３２は、収容空間３４内に配置されている。

結合部材３３は、収容空間３４内において感温素子３２を包囲する部分を有している。換言すると、結合部材３３は、熱伝導部材３１の熱を感温素子３２に伝導するように結合する部材である。結合部材３３の例としては、エポキシ樹脂が挙げられる。

本願の発明者は、検討を重ねた結果、熱伝導部材３１に感温素子３２を固定するための結合部材３３で収容空間３４内に配置された感温素子３２を敢えて包囲するという構成を採用した。熱伝導部材３１と感温素子３２の間に結合部材３３が介在することにより、対象の温度変化に対する感温素子３２の応答性を満足のゆくレベルに維持しつつ、環境温度が感温素子３２に及ぼす影響を抑制することに成功した。

具体的には、熱伝導部材３１の熱伝導率は、結合部材３３の熱伝導率よりも高くなるように選定されうる。

本体部２は、芯線２１を備えている。芯線２１は、感温素子３２と電気的に接続されている。芯線２１の例としては、錫めっき軟銅線が挙げられる。芯線２１は、本体部２の長手方向に沿ってその内部を延びており、不図示のコネクタを介して温度測定装置に接続される。これにより、芯線２１は、感温素子３２と温度測定装置を電気的に接続する。

本体部２は、被覆２２を備えている。被覆２２は、芯線２１の一部を包囲している。被覆２２は、絶縁性を有している。被覆２２は、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂により形成されうる。

被覆２２の熱伝導率は、結合部材３３の熱伝導率よりも低くなるように選定されうる。この関係は、主に環境温度が感温素子３２に及ぼす影響の抑制に寄与しうる。

感温プローブ１は、コーティング層４を備えうる。コーティング層４は、絶縁性を有している。コーティング層４は、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂により形成されうる。コーティング層４は、被覆２２と熱伝導部材３１に跨る領域に設けられている。

このような構成によれば、感温プローブ１の使用時における被覆２２と熱伝導部材３１の分離が防止されるだけでなく、感温プローブ１が被検者の測定部位に対して摺接する際の抵抗を低減できる。

図３は、感温プローブ１の内部構成の第二の例を一部断面視で示している。本例においては、熱伝導部材３１の全体がコーティング層４に覆われている。

このような構成によれば、感温プローブ１の被検者に対する摺接抵抗をさらに低減できる。特にコーティング層４が被覆２２と同じ素材により形成される場合、感温プローブ１の被検者への摺接時に被覆２２と熱伝導部材３１の素材の違いに起因して与えうる違和感を抑制できる。

図４は、感温プローブ１の内部構成の第三の例を一部断面視で示している。本例においては、被覆２２と熱伝導部材３１は、結合部材３３を介して結合されている。これにより、被覆２２と熱伝導部材３１の結合が強固になり、感温プローブ１の使用時における被覆２２と熱伝導部材３１の分離がより確実に防止されうる。

本例においても、感温プローブ１は、図２に示される第一の例または図３に示される第二の例と同様にコーティング層４を備えうる。

図５は、感温プローブ１の内部構成の第四の例を一部断面視で示している。本例においては、熱伝導部材３１に孔３１ａが形成されている。孔３１ａは、熱伝導部材３１の外部と収容空間３４を連通するように形成されている。結合部材３３は、孔３１ａを通じて収容空間３４内に充填され、固化する。したがって、結合部材３３の一部３３ａは、孔３１ａにも充填されている。

このような構成によれば、感温プローブ１の使用中に結合部材３３から熱伝導部材３１が脱落することを防止する抜け止めの役割を、孔３１ａ内に充填された結合部材３３の一部３３ａに担わせることができる。

図６は、感温プローブ１の内部構成の第五の例を一部断面視で示している。熱伝導部材３１は、収容空間３４に連通する開口が形成されている端部３１ｂを有している。本例においては、芯線２１と被覆２２の境界Ｂは、端部３１ｂと感温素子３２の間に位置している。

具体的には、被覆２２の先端部２２ａ（感温素子３２に近い側の端部）は、徐々に径が小さくなる形状とされている。他方、熱伝導部材３１の端部３１ｂと収容空間３４の間には、感温素子３２に向かって徐々に径が小さくなる孔３１ｃが形成されている。被覆２２の先端部２２ａは、熱伝導部材３１の孔３１ｃに挿入される。

このような構成によれば、例えば図４に示される第三の例と比較して、絶縁性を有する被覆２２の沿面距離を大きくできる。したがって、感温素子３２の外部との絶縁性が向上する。

被覆２２の沿面距離を大きくするという観点からは、破線で示されるように、芯線２１と被覆２２の境界Ｂは、収容空間３４内に位置する程度まで感温素子３２の近くに配置されてもよい。

本例においては、芯線２１と感温素子３２は、低温はんだ５により接合されることが好ましい。この場合、境界Ｂと感温素子３２との距離が短くても、はんだ付けの際に生じる熱によって被覆２２が収縮変形することを防止できる。

本例においても、感温プローブ１は、図２に示される第一の例または図３に示される第二の例と同様にコーティング層４を備えうる。また、図５に示される第四の例と同様に熱伝導部材３１に孔３１ａが形成されてもよい。

図７は、感温プローブ１の内部構成の第六の例を一部断面視で示している。本例においては、被覆２２は、第一被覆２２１と第二被覆２２２を含んでいる。

第一被覆２２１は、芯線２１の一部を包囲している。すなわち、第一被覆２２１は、芯線２１との境界Ｂを形成している。境界Ｂは、収容空間３４内に位置している。第一被覆２２１は、絶縁性を有している。

第二被覆２２２は、第一被覆２２１の一部を包囲している。第二被覆２２２は、熱伝導部材３１と結合されている。第二被覆２２２は、絶縁性を有している。第二被覆２２２は、例えばＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂により形成されうる。

本例においても、芯線２１と感温素子３２は、低温はんだ５により接合されることが好ましい。この場合、境界Ｂと感温素子３２との距離が短くても、はんだ付けの際に生じる熱によって第一被覆２２１が収縮変形することを防止できる。

本例においては、第一被覆２２１は、フッ素樹脂を含む材料により形成されることが好ましい。当該材料は耐熱性が高いので、芯線２１と感温素子３２のはんだ付けの際に生じる熱によって第一被覆２２１が収縮変形することをより確実に防止できる。

図８は、感温プローブ１の内部構成の第七の例を一部断面視で示している。本例においては、本体部２は、導電性のシールド２３を備えている。シールド２３は、例えば錫めっき軟銅線からなる編組シールドでありうる。シールド２３は、収容空間３４外にて第一被覆２２１の一部を包囲している。シールド２３は、第二被覆２２２に覆われた部分を有している。

このような構成によれば、本体部２の柔軟性を確保しつつも、感温プローブ１の強度と耐ノイズ性が向上する。

図９は、感温プローブ１の内部構成の第八の例を一部断面視で示している。本例においては、被覆２２は、第三被覆２２３をさらに含んでいる。第三被覆２２３は、第一被覆２２１とシールド２３の一部を包囲している。第三被覆２２３は、第二被覆２２２に包囲された部分を有している。第三被覆２２３は、絶縁性を有している。第三被覆２２３は、例えば熱可塑性エラストマ樹脂から形成されうる。

このような構成によれば、導電性のシールド２３が設けられている構成においても、絶縁沿面距離を増大させることが可能である。したがって、感温素子３２の外部との絶縁性が向上する。

図２から図９を参照して説明した各例において、被覆２２の外径と熱伝導部材３１の外径は一致している。

このような構成によれば、感温プローブ１の被検者への摺接時に被覆２２と熱伝導部材３１の不連続性に起因して与えうる違和感を抑制できる。また、コーティング層４が形成される場合においては、被覆２２と熱伝導部材３１がコーティング層４を介して滑らかに結合されうる。

図１に示されるように、感温プローブ１は、スケール標識６を備えうる。スケール標識６は、被覆２２とコーティング層４の少なくとも一方に設けられうる。

このような構成によれば、感温プローブ１が被検者の食道や直腸に挿入される際に、その度合いを容易に認識できる。

図１に破線で示されるように、感温プローブ１は、金属製のケース７を備えうる。ケース７は、熱伝導部材３１の少なくとも一部を包囲するように設けられる。ケース７は、例えばステンレス鋼により形成されうる。

このような構成によれば、被検者の体表面を測定するために感温プローブ１が使用されうる。具体的には、温度測定を所望する被検者の体表面部位にケース７を接触させる。当該部位の熱は、ケース７を介して感温部３に伝わり、感温素子３２による温度検出に供される。

図１０は、感温プローブ１の内部構成の第九の例を一部断面視で示している。図１１は、図１０における矢印XIの方向から見た感温プローブ１の外観を例示している。本例においては、熱伝導部材３１は、第一部分３１１と第二部分３１２を有している。

第一部分３１１は、被覆２２の外表面の少なくとも一部を覆っている。第一部分３１１は、芯線２１の径方向に第一の幅Ｗ１を有している。第二部分３１２は、同方向に第二の幅Ｗ２を有している。第二の幅Ｗ２は、第一の幅Ｗ１よりも大きい。感温素子３２は、第二部分３１２に包囲されている。

熱伝導部材３１において感温素子３２を包囲している部分がより広い幅を有するように構成されているので、上述したケース７のような別部品を用いることなく、感温素子３２への熱流入効率を高めることができる。他方、被覆２２の外表面の一部が熱伝導部材３１により覆われることにより、感温素子３２から芯線２１を通じて被覆２２より流出しうる熱量を抑制できる。これにより、環境温度が感温素子３２に及ぼす影響の抑制効果を高めることができる。

第一の幅Ｗ１と第二の幅Ｗ２の関係が満足されていれば、図１０と図１１に例示される熱伝導部材３１の形状は適宜に変更されうる。

感温素子３２への熱流入効率を高めるという観点からは、熱伝導部材３１において芯線２１の径方向に沿う幅が最大になる部分（図１０に一点鎖線で示される部分）を芯線２１の延びる方向（矢印Ｅの方向）から見た断面が、感温素子３２と交差していることが好ましい。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。

１：感温プローブ、２１：芯線、２２：被覆、２２１：第一被覆、２２２：第二被覆、２２３：第三被覆、２３：シールド、３１：熱伝導部材、３１ａ：孔、３１ｂ：端部、３２：感温素子、３３：結合部材、３４：収容空間、４：コーティング層、５：低温はんだ、６：スケール標識、７：ケース、Ｂ：芯線と被覆の境界

Claims

収容空間を区画している非金属製の熱伝導部材と、
前記収容空間内に配置されている感温素子と、
前記収容空間において前記感温素子を包囲する部分を有しており、前記感温素子を前記熱伝導部材に固定している結合部材と、
前記感温素子と電気的に接続されている導電性の芯線と、
前記芯線の一部を包囲している絶縁性の被覆と、
少なくとも前記被覆と前記熱伝導部材に跨る領域に設けられている絶縁性のコーティング層と、
を備えており、
前記熱伝導部材の全体が前記コーティング層に覆われている、
感温プローブ。
収容空間を区画している非金属製の熱伝導部材と、
前記収容空間内に配置されている感温素子と、
前記収容空間において前記感温素子を包囲する部分を有しており、前記感温素子を前記熱伝導部材に固定している結合部材と、
前記感温素子と電気的に接続されている導電性の芯線と、
前記芯線の一部を包囲している絶縁性の被覆と、
少なくとも前記被覆と前記熱伝導部材に跨る領域に設けられている絶縁性のコーティング層と、
を備えており、
前記コーティング層と前記被覆の少なくとも一方にスケール標識が設けられている、
感温プローブ。
前記熱伝導部材の熱伝導率は、前記結合部材の熱伝導率よりも高い、
請求項１または２に記載の感温プローブ。
前記感温素子と電気的に接続されている導電性の芯線と、
前記芯線の一部を包囲している絶縁性の被覆と、
を備えており、
前記被覆の熱伝導率は、前記結合部材の熱伝導率よりも低い、
請求項１から３のいずれか一項に記載の感温プローブ。
前記被覆と前記熱伝導部材は、前記結合部材を介して結合されている、
請求項１から４のいずれか一項に記載の感温プローブ。
収容空間を区画している非金属製の熱伝導部材と、
前記収容空間内に配置されている感温素子と、
前記収容空間において前記感温素子を包囲する部分を有しており、前記感温素子を前記熱伝導部材に固定している結合部材と、
を備えており、
前記熱伝導部材の外部と前記収容空間を連通する孔が形成されており、
前記結合部材は、前記孔に充填された部分を有している、
感温プローブ。
収容空間を区画している非金属製の熱伝導部材と、
前記収容空間内に配置されている感温素子と、
前記収容空間において前記感温素子を包囲する部分を有しており、前記感温素子を前記熱伝導部材に固定している結合部材と、
前記感温素子と電気的に接続されている導電性の芯線と、
前記芯線の一部を包囲している絶縁性の被覆と、
を備えており、
前記熱伝導部材は、前記収容空間に連通する開口が形成されている端部を有しており、
前記芯線と前記被覆の境界は、前記端部と前記感温素子の間に位置している、
感温プローブ。
前記境界は、前記収容空間内に位置している、
請求項７に記載の感温プローブ。
前記被覆は、前記境界を形成している第一被覆、および前記熱伝導部材と結合されている第二被覆を含んでいる、
請求項７または８に記載の感温プローブ。
前記第一被覆の一部を包囲するとともに前記第二被覆に包囲された部分を有している導電性のシールドを備えている、
請求項９に記載の感温プローブ。
前記第一被覆の一部と前記シールドの一部を包囲するとともに、前記第二被覆に包囲された部分を有している絶縁性の第三被覆を備えている、
請求項１０に記載の感温プローブ。
前記第一被覆は、フッ素樹脂を含んでいる、
請求項９から１１のいずれか一項に記載の感温プローブ。
前記芯線と前記感温素子は、低温はんだにより接合されている、
請求項７から１２のいずれか一項に記載の感温プローブ。
収容空間を区画している非金属製の熱伝導部材と、
前記収容空間内に配置されている感温素子と、
前記収容空間において前記感温素子を包囲する部分を有しており、前記感温素子を前記熱伝導部材に固定している結合部材と、
前記感温素子と電気的に接続されている導電性の芯線と、
前記芯線の一部を包囲している絶縁性の被覆と、
を備えており、
前記被覆の外径と前記熱伝導部材の外径は一致している、
感温プローブ。
前記熱伝導部材の少なくとも一部を包囲する金属製のケースを備えている、
請求項１から１４のいずれか一項に記載の感温プローブ。
収容空間を区画している非金属製の熱伝導部材と、
前記収容空間内に配置されている感温素子と、
前記収容空間において前記感温素子を包囲する部分を有しており、前記感温素子を前記熱伝導部材に固定している結合部材と、
前記感温素子と電気的に接続されている導電性の芯線と、
前記芯線の一部を包囲している絶縁性の被覆と、
を備えており、
前記熱伝導部材は、
前記被覆の一部を覆うとともに前記芯線の径方向に第一の幅を有する第一部分と、
前記芯線の径方向に前記第一の幅よりも大きな第二の幅を有する第二部分と、
を有しており、
前記感温素子は、前記第二部分に包囲されるように配置されている、
感温プローブ。