JPH03251729A - 検温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、検温装置に係り、特に患者の外耳穴から放射
される赤外線を検知し、患者の体温を検温する体温計に
好適な検温装置に関する。

（ロ）従来の技術 鼓膜は、一般に、口、直腸、脇の下などの部位よりも検
温部分として優れているとされている。

この理由は、鼓膜が他の部分よりも体温、即ち検温すべ
き大の温度をより忠実に示し、体温の変化により忠実に
感応するからである。

このことから、外耳カナルを介して検温する方法と装置
が特開昭６１−１１７４２２号公報（ＧＯＩＪ５１０２
）に提案されている。

第７図は断る検温装置の構造を示す断面図である。この
従来の装置は第７図に示すように、赤外線を検出して起
電力を発生する赤外線センサであるサーモパイル（」６
）と、サーマルグリスを介してサーモパイル（１６）と
熱的に接触し、サーモパイル（１６）の温度変化を少な
くすると共に、サーモパイル（１６）に赤外線を導入す
る為の導波管（３５）を有する金属ハウジング（３６）
と、金属ハウジング（３６）及びサーモパイル（１６）
の温度を体温付近の一定温度（３６，６℃）にコントロ
ールする為のヒータ部（３７）と、サーモパイル（１６
）及び金属ハウジング（３６）及びヒータ部（３７）を
収納する為のプローブ（３８）とからなる、そして、導
波管（３５）の先端は加熱ターゲットの空洞内に、その
壁面と接触することな（位置するように設けられている
。

体温検出方法は、プローブ（３８）を患者の外耳カナル
（鼓膜に至る耳の穴）に挿入して外耳穴から放射される
赤外線を検知する。

この時、サーモパイル（１６）が体温によって温度変化
しない様に、ヒータ部（３７）によって金属ハウジング
（３６）及びサーモパイル（１６）の温度を体温付近の
一定温度（３６，６℃）にコントロールしている。

サーモパイル（Ｉ６）は入射する赤外線の量に応じて起
電力を発生し、出力された信号は基板上の検出回路を経
てＬＣＤなどの表示部に温度表示される。

ところで、前述した従来の検温装置のプローブ（３８）
は金属ハウジング（３６）にねじ込んで取付けられてい
るため、プローブ（３８）を外耳カナルに挿入すると、
プローブ（３８）の温度変化が導波管（３５）及び金属
ハウジング（３６）に熱伝導し易い。そのため、導波管
（３５）の温度変化によって導波管（３５）内壁からの
放射赤外線量が変化する。そして、この変化を赤外線セ
ンサーであるサーモパイル（１６）が検出して出力が変
化してしまうため、体温による出力変化が発生しないよ
うに、ヒータ部によって、導波管（３５）を有する金属
ハウジング（３６）及びサーモパイル（１６）の温度を
測定時には常に体温付近の一定温度に制御する必要があ
る。

その為、電源を入力した時点からヒータによる温度制御
が安定するまでの時間内は、正確な測定ができないとい
う問題があった。

第８図ないし第１０図は斯る問題点を解消すべく提案さ
れた検温装置である。この提案された検温装置につき１
図面に従い説明する。

第８図に示すように、この装置においては、本体部（１
）とセンサ部（２）を備える。センサ部（２）は本体部
（１）のホームポジション（４０）にセットされる。こ
のセンサ部（２）と本体部（１）の内部に設けられた制
御回路等の電子機器は、コード（３）により接続される
。プローブ（３８）を取着けたセンサ部（２）のケース
本体（４１）には、第９図及び第１０図に示すように、
サーモパイル（１６）に大気を通過させるべく通気孔（
４２）が形成されている。

また、本体部（１）の上面には、測定した温度を表示す
る液晶（以下、ＬＣＤという。）表示部（４）　温度１
体温の測定を開始させるためのスタートキー（５）　電
源スィッチ（６）ＲＥＤＹ表示用ＬＥＤ（７）　　測定
完了表示用ＬＥＤ　（８）等が設けられている。

次に、第９図及び第１Ｏ図に従い上述したセンサ部（２
）について、更に説明する。

このセンサ部（２）は、赤外線センサからなるサーモパ
イル（１６）を内部に備え、赤外線の導波管（３５）は
回路基板（４４）にねじ（４５）により所定間隔を設け
て固定される。

更に、導波管（３５）内には図示はしていないが温度補
償用ダイオードが設けられており、サーモパイル（］６
）の温度を監視する。

また、基板（４４）の下方部にはファン（４３）が設置
されている。

さて、上述した検温装置においては、測定直前に一定時
間フアン（４３）が駆動し、プローブ（３８）の先端か
ら空気が吸入され、第１Ｏ図の矢符に示す如く、プロー
ブ（３８）内面と導波管（３５）外面との間を通り、フ
ァン（４３）を経て、通気孔（４２）より排気される。

このファン（４３）の駆動により、プローブ（３８）　
、導波管（３５）、およびサーモパイル（１６）の温度
は室温と同一になり、互いに赤外線による影響はなくな
る。そして、ファン（４３）の駆動が停止した直後、１
０秒以内にプローブ（３８）を外耳カナルに挿入して測
温するに のように、前述した検温装置においては、ヒータや複雑
な制御回路なしに、外耳孔からの熱の影響を排除できる
。

一方、電源を投入後、直ちに正確な測定が可能な検温装
置も提案されている。この検温装置にっいて第１１図な
いし第１４図に従い説明する。

センサ部（２）は前述した第７図と同様の構成を有する
。このセンサ部（２）は、本体部（１）のセンサーホー
ムポジション（５２）にはめ込まれると、このセンサ部
（２）のプローブ（３８）はセンサーホームポジション
（５２）内に形成された受は部（５３）に収納される。

更に、受は部（５３）の下方には較正用ターゲット（５
０）が配設され、第１１図に示すように、センサ部（２
）を本体部（１）にはめ込んだ際、サーモパイルの視野
が較正用ターゲット（５０）の上面にくるように、プロ
ーブ（３８）の先端がターゲット（５０）の上面に接触
することなく近接するように構成されている。そして、
このターゲット（５０）の温度はサーミスタ（５１）で
測定される。

また、本体部（１）とセンサ部（２）の内部の電子機器
は、コード（３）により接続されている。

第１２図は、この検温装置のブロック回路図である。測
定対象物（２０）からの赤外線がサーモパイルとしての
赤外線センサ（５５）に人力され、この赤外線センサ（
５５）からの出力がアンプ（５７）で増幅されて、演算
器（５９）へ入力される。

一方、較正用ターゲット（５０）の温度を測定するセン
サ温度測定部（５６）からの出力がアンプ（５８）に入
力され、この出力がアンプ（５８）で増幅されて演算器
（５９）へ入力される。

演算器（５９）は両出力に基き、測定対象物（２０）の
温度を算出し、その算出した温度を表示部（６０）で表
示する。

次に、この検温装置の動作につき第１３図のフローチャ
ートに従って説明する。

電源を入れると、まず較正用ターゲット（５０）の温度
をサーミスタ（５１）で測定し、次にサーモパイル（１
６）の赤外線センサ（２０）で測定した出力を記憶する
。この状態でＲＥＤＹ表示され、センサ部（２）が本体
部（１）から取り外されるまで、前述の動作を繰り返し
、本体部（１）からセンサ部（２）が取り外されると測
定が開始される。

そして、取り外したセンサ部（２）のプローブ（３８）
を外耳カナルへ挿入すると、測定対象物の温度即ち体温
による赤外線センサ（２０）即ち、サーモパイル（１６
）の出力が得られる。　ところで、サーモパイル（１６
）は、サーモパイル（１６）と測定物との温度差しか測
定できないので、サーモパイル出力から求められる温度
差とサーモパイル（１６）自体の温度とを加えることに
より、測定物の温度を求めなければいけない、この装置
においては、較正用ターゲット（５０）の温度をサーモ
パイル（１６）の温度としている。

しかしながら、サーモパイル（１６）の人出力特性は、
サーモパイル（１６）自身の温度によって異なっている
。即ち、３０℃の温度をもつ測定物をサーモパイル（１
６）の温度が２５℃の時に測定したサーモパイル出力と
、３５℃の温度をもつ測定物をサーモパイル（１６）の
温度が３０℃の時に測定したサーモパイル出力とは温度
差が同じ５℃でありながら、異なる値を出力する。

そのため、体温から得られたサーモパイル出力と較正用
ターゲット（５０）から得られたサーモパイル出力の差
を解析して、体温と較正用ターゲットの温度差を求め、
その差に較正用ターゲットの温度を加えて体温を求める
。

例えば、第１４図に示すように、室温２０°Ｃの時に、
室温と等しい温度である較正用ターゲット（５０）を測
定した時のサーモパイル出力がＩＩ＋で、同じ室温で３
７℃の体温を測定した時のサーモパイル出力がＩである
。この出力ＩＩ＋と出力Ｉとの差をとって、体温と室温
との温度差ＩＩを求め、この温度差ＩＩを較正用ターゲ
ット（５０）のサーミスタ（５１）から得られる温度に
加えることによって、体温が算出される。

尚、第１４図において、図中Ａは較正用ターゲット（５
０）の温度に対するサーモパイルの理想的な出力特性、
Ｂは室温２０℃の時のサーモパイルの出力特性を示す。

このように、この検温装置においては、較正用ターゲッ
トの加熱及びサーモパイルを体温付近の一定温度に制御
することが不要になり、電源入力直後から正確な体温測
定ができる。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、上述した検温装置に用いらているサーモパイ
ルの赤外線の変換出力電圧は、室温付近ではｌＯ〜５０
ｕＶ／’Ｃと非常に小さい。このため、従来はこの信号
をアンプにして増幅した後、演算処理を行っている。

また、前述した従来の方式では、検温装置の精度は、■
センサ感度のばらつき、■アンプのゲインのバラツキ、
■アンプのオフセット電圧のバラツキにより決定される
。通常、これらはボリームの調整等によって較正される
。

しかしながら、■のアンプのオフセット電圧のバラツキ
については簡単な調整であるが、■のセンサ感度のバラ
ツキ及び■のアンプのゲインのバラツキの調整には恒温
槽や標準黒体炉等の大がかりな装置が必要であり、また
温度安定のため長時間を要し、生産上の大きなネックと
なっている。

更に、前述したように、検温装置自身に小型の黒体炉相
当のターゲットを設け、測定時は毎回このターゲットに
よる較正を行う方法も提案されている。しかしながら、
この上述した装置においても、ターゲットの汚れ等によ
る放射率の経年変化による誤差が発生する可能性があり
、回路構成も複雑になるという問題があった。

本発明は上述した問題点に鑑みなされたものにして、簡
単な回路構成にて各種バラツキを無視できる検温装置を
提供することをその課題とする。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、被測定物からの放射される赤外線量を検出し
て温度を測定する検温装置であって、被測定物からの赤
外線を検出して起電力を発生するサーモパイルと、この
サーモパイルの温度を測定する温度センサと、前記サー
モパイルを加熱または冷却する手段と、を備え、前記サ
ーモパイルを加熱または冷却し、前記サーモパイル出力
がゼロの時の温度センサ出力にて被測定物の温度を算出
することを特徴とする。

（ホ）作用 室温より高い測定物の場合、サーモパイルの出力レベル
に応じて、サーモパイルを加熱し、サーモパイルの出力
電圧がゼロになるように制御することにより、サーモパ
イルの温度は常に測定対象物と同一となる。従って、そ
のサーモパイルの温度をサーミスタ等からの比較的大出
力で得られ、精度も高い接触型センサで検出すると、そ
の温度がサーモパイルのゲイン等の誤差を含まない正し
い測定温度が得られる。

（へ）実施例 以下、本発明の実施例を図面に従い説明する。

第２図は本発明に係る検温装置の全体構成を示す斜視図
、第３図はサーモパイルを内蔵したセンサ部を示す斜視
図、第４図はセンサ部の分解斜視図、第５図はセンサ部
の断面図である。

第２図に示すように、本発明の実施例においては、本体
部（１）とプローブとしてのセンサ部（２）を備える。

センサ部（２）は本体部（１）のセンサホームポジショ
ン（９）のセンサ部収納口（ｌＯ）に機械的に合致する
ように構成される。このセンサ部（２）と本体部（１）
の内部に設けられた制°御回路等の電子機器は、コード
（３）により接続される。

また、本体部（１）の上面には、測定した温度を表示す
るＬＣＤ表示部Ｃ４）、温度１体温の測定を開始させる
ためのスタートキー（５）、電源スィッチ（６）、ＲＥ
ＤＹ表示用ＬＥＤ　（７）測定完了表示用ＬＥＤ（８）
等が設けられている。

次に、第３図ないし第５図に従い本発明のセンサ部（２
）について、更に説明する。

このセンサ部（２）は、赤外線センサからなるサーモパ
イル（１６）を内部に備え、赤外線の導波管としてのガ
イドバイブ（１４）は、回路基板（１７）にねじ（１８
）により固定される。また゛、サーモパイル（１６）は
基板（１７）にハンダ付けにより、電気的接続がなされ
ている。このガイドバイブ（１４）内にサーモパイル（
１６）と熱的に接続されたヒータ部（１９）が設けられ
ている。

更に、ガイドバイブ（１５）内には図示はしていないが
、サーミスタなどからなる温度センサが設けられており
、サーモパイル（１６）の温度を監視する。

また、基板（１７）には、位置決め用の凹部が４個所設
けられており、この凹部とケース本体（１３）に設けら
れたリブ状の凸部とが機械的に合致し、ケース本体（１
３）に基板（１７）が位置決めされて組込まれる。

また、ケース本体（１３）の開口上部には位置決め用の
凹所が設けられ、アッパーケース（１１）に設けられた
図示しない凸部と係合し、両者が位置決めされて組込ま
れる。そして、ねじ（１５）により固定される。

このアッパーケース（１１）にセンサ部を保護するため
のプローブ（１２）が取付けられる。

而して、測定物対象物から放射された赤外線ガイドパイ
プ（１４）により、サーモパイル（１６）に導かれ、サ
ーモパイル自身と測定物の温度差に応じた出力が発生さ
れる。

第１図は、本発明の検温装置の一実施例を示すブロック
図である。

測定対象物（２０）から放射された赤外線がガイドパイ
プ（１４）によりサーモパイルの赤外線センサ（２１）
に導かれ、サーモパイル（１６）自身と測定物（２０）
の温度差に応じた出力を発生する。この出力は、アンプ
（２３）によって増幅される。この増幅率は■である。

そして、その出力がトランジスタ（２５）のベースに人
力される。また、トランジスタ（２５）のコレクタには
ヒータ（１９）が接続されており、アンプ（２３）の出
力に応じた電力が供給され、サーモパイル（１６）を加
熱する。

サーモパイル（１６）の温度が上昇すると、測定物の温
度が室温より高い場合、測定物との温度差が小さくなる
ためセンサ出力は小さくなる。

その結果、ヒータ（１９）への供給電力も減少し、やが
てサーモパイル温度が測定物温度と同一となり、出力が
ゼロとなる点で安定する。この点は、サーモパイルのゲ
イン、アンプのゲインに無関係であり、夫々の誤差は含
まない。

但し、アンプ（２３）のオフセット調整は必要であるが
、これは容易に調整可能である。

この時、サーモパイル（１６）内部または近傍に設けら
れたサーミスタ等の温度センサを備えた測定部（２２）
により、サーモパイル（１６）の温度を検出する。この
出力は、サーモパイル（１６）の出力、約５０μＶ／’
Ｃに比べて１００倍以上の感度を有するため、アンプ（
２４）への入力電圧が高くとれ、ゲインも小さくてよい
ため、高い精度でセンサ温度を検出できる。この出力を
演算部（２６）で演算し、表示部（２７）で表示すると
、それが測定対象物の温度となる。

測定物が室温より低い場合は、ヒータの代わりに冷却器
を用いれば同じ効果が得られるのはもちろんである。こ
の冷却器には、例えば、サーモモジュール等をヒータ（
１９）の代わりに用いればよい。

第６図に示すように、センサゲインとアンプゲイン誤差
を含んだ出力電圧は、正しい出力Ｖ。に対し、（Ｖｚ−
Ｖｏ）または（Ｖ、−Ｖ、）　（７）誤差を含む。

しかし、アンプのオフセット電圧が調整されておれば、
サーモパイル（１６）と測定対象物の温度差がゼロの場
合、アンプゲイン、センサゲインに無関係に出力はゼロ
となる。

前述したように、室温より高い測定物の場合、アンプ出
力レベルに応じてサーモパイル（１６）をヒータ（１９
）にて加熱し、サーモパイル（１６）の出力電圧が常に
ゼロとなるようにコントロールすれば、サーモパイル（
１６）ｒｆｆｉ度は常に測定対象物と同一になり、その
サーモパイル（１６）温度をサーミスタ等の接触型セン
サで検出できる。

従って、本発明においては、アンプ（２３）のゲインの
調整が不要になり、サーモパイル（１６）のゲイン（感
度）のバラツキの影響はなくなる。しかも、従来は赤外
線センサの出力Ｖは、対象物の温度Ｔ、センサ温度Ｔ。

とすると。

Ｖ＝ｋ　（Ｔ’−Ｔ、’）　　　ｋは定数となり、まず
Ｔ。を求め、後に４次式の計算をしないとＴが求まらな
かったのが、Ｔｏを求めるだけでよく、計算が簡単とな
り、マイコン処理をする時メモリ空間を小さくできる。

（ト）発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、サーモパイルと
測定対象物の温度差がゼロの場合、アンプゲイン、セン
サゲインに無関係に出力はゼロとなる。そしてこのサー
モパイルの温度自体が測定物の温度と同一となり、その
サーモパイルの温度をサーミスタ等からの比較的大出力
で得られ、精度も高い接触型センサで検出することが可
能となるとともに、そのゲイン等の誤差を含まない正し
い測定温度が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の検温装置の一実施例を示す斜視図、第３図は本
発明のセンサ部を示す斜視図、第４図は同分解斜視図、
第５図は同断面図である。 第６図は温度差とセンサの出力電圧との関係を示す図で
ある。 第７図は従来の検温装置のセンサ部の断面図である。 第８図ないし第１０図は検温装置の一例を示し、第８図
は斜視図、第９図はセンサ部を示す斜視図、第１０図は
同断面図である。 第１１図ないし第１４図は検温装置の他の例を示し、第
１１図は側面図、第１２図はブロック図、第１３図は動
作を説明するためのフローチャート、第１４図はターゲ
ット温度とサーモパイル出力から解析したターゲット温
度との関係を示す図である。 ｌ・・・本体部、２・・・センサ部、　１９・・・ヒー
タ、１６・・・サーモパイル、２１・・・赤外線センサ
、２２・・・センサ温度測定部、２３．２４・・・アン
プ、２６・・・演算部、２７・・・表示部。 第２図 第１図 第 ４ 図 １ど１５ 第 図 ■ 一ピンザ乙滑Ｊ是ノ手東物の」υし嵐 （”ｃ　＞ 第 図 第 図 第 ８ 図 第 図 第１１図 第 ２ 図 第１０図 第１３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定物からの放射される赤外線量を検出して温
   度を測定する検温装置であって、被測定物からの赤外線
   を検出して起電力を発生するサーモパイルと、 このサーモパイルの温度を測定する温度センサと、 前記サーモパイルを加熱または冷却する手段と、を備え
   、前記サーモパイルを加熱または冷却し、前記サーモパ
   イル出力がゼロの時の温度センサ出力にて被測定物の温
   度を算出することを特徴とする検温装置。