JPH0366605B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 Ａ 技術分野 本発明は電子体温計に関するものであり、更に
詳細に言えば非線形特性を有する温度検出素子を
用いた検出部の出力値を所定の温度範囲における
線形出力値に近似するよう補正する機能を有する
電子体温計に関するものである。 Ｂ 先行技術及びその問題点 現在、実用化されている温度センサーの、温
度・出力値特性は非線形特性を有するものがほと
んどである。これらを素子を使用する場合、従来
はブリツジ等のハード手法を用いて直線化した出
力を得ていたが、近年ソフト手法により補正する
ものが提案されている。例えばサーミスタの非線
形出力値の所定温度範囲における線形出力値から
のずれを補正すものとして提案された技術の一つ
として補正手段に予め各々の非線形出力値データ
に対応する線形出力値データをROM（READ
ONLY MEMORY）内にテーブルとして用意し
ておき、非線形出力値データを入力として、非線
形出力値をデータに対応する線形出力値データを
得るものがあるが、ぼう大なテーブルを記憶する
記憶部を必要とする欠点がある。また他の提案技
術の電子体温計は予じめ非線形特性のデータを求
めておき、それに基づいて非線形出力値から線形
出力値を求めるための演算プログラムをマイクロ
コンピユータに用意しているので線形出力値を得
るためにマイクロプロセツサの処理を必要とす
る。従つて結果を得るまではマイクロプロセツサ
の処理時間を待つ必要がある。 発明の目的 本発明は上述した従来技術の欠点を除去するも
のであり、その目的とする所は、所定精度（分解
能）で温度を出力するための補正データの数が前
記所定精度（分解能）で出力すべき全有効データ
の数よりも少ない電子体温計を提案することにあ
る。 本発明による電子体温計は上記の目的を達成す
るために、温度変化に応じて非直線に変化する電
気信号を所定分解能のデジタルデータに変換して
出力する温度検出手段と、出力の微小温度増分に
対応する前記非直線と基準となる直線との差の変
化分が所定精度を越えない範囲の前記微小温度増
分を単位として該微小温度増分毎に規定した補正
データを記憶している記憶手段と、前記温度検出
手段の出力するデジタルデータのうち前記微小温
度増分を刻む上位ビツトデータで前記記憶手段か
ら補正データを読み出す読出手段と、 各温度のサンプリング時点において前記温度検
出手段が出力するデジタルデータと前記記憶手段
から読み出した補正データを加算又は減算する演
算手段を備えることをその概要とする。 かかる構成において、温度検出手段は、サーミ
スタ等のように温度変化に応じて非直線に変化す
る電気信号を例えは分解能0.01℃の10ビツトデジ
タルデータに変換して出力する。従つて、例えば
有効測定レンジを32.00℃〜42.00℃かつ測定精度
を0.01℃とすると、出力すべき全有効データの数
は1000個になる。 また記憶手段は、出力の微小温度増分に対応す
る前記非直線と基準となる直線との差の変化分が
測定精度（0.01℃）を越えない範囲の前記微小温
度増分を単位として該微小温度増分毎に規定した
補正データを記憶している。この微小温度増分の
単位がどの程度の値になるかは実際に使用するサ
ーミスタ等の非直線特性形状がどれだけ基準とな
る直線形状に近いかによるが、例えば結果として
微小温度増分＝0.1℃になるとすると、記憶手段
は測定レンジ内の出力すべき全有効データの数の
1000個に対して32.0℃、32.1℃、32.2℃、…、の
如く微小温度増分の0.1℃毎に規定した合計略100
個の補正データを記憶すれば良い。 また読出手段は、温度検出手段の出力する10ビ
ツトデジタルデータのうち、微小温度増分である
0.1℃の単位を刻むような上位７ビツトデータで
記憶手段から補正データを読み出す。即ち、微小
温度増分が0.1℃を単位とすることとなつた結果、
少なくとも検出したデジタルデータが0.1℃以上
変化するまでの間は同一の補正データを読み出し
て有効に使用できる。 そして演算手段は、各温度のサンプリング時点
において温度検出手段が出力するデジタルデータ
と記憶手段から読み出した補正データを加算又は
減算する。これにより、少なくとも体温を0.01℃
の分解能でサンプリングすることができ、しか
も、各微小温度増分0.1℃の区間内で検出される
各10個の体温データは夫々の区間の微小曲線の形
に沿つて変化をするから、各区間内では補正デー
タの値が一定であつても常に所定精度0.01℃以内
の出力温度を提供できる。 発明の具体的説明 第１図は、サーミスタによる感知温度とそれに
対応する出力を一次関数換算して得た表示温度と
の関係を非線形出力と線形出力の特性を示して説
明するためのブラフ図である。 サーミスタの出力特性が線形であれば、参照番
号１に示すように、傾き一定の直線となる。しか
し、実際にはサーミスタの出力特性は非線形であ
るので32℃と42℃とを結ぶ出力特性で示すと第１
図の参照番号２に示すようになつてしまう。すな
わち、本来Ａ点の温度のものが、非線形出力値に
おいてはA′の点になつてしまい、参照番号３に
示すだけのサーミスタ出力の差が表示温度の差と
して入り込む。換言すれば第１図の差は温度表示
に際し、線形出力値を必要とする場合に補正しな
ければならない補正量に相当する。さて、上に述
べた出力値の差を補正量としてたて軸をとり、横
軸を感知される温度としてグラフ図にしてみる
と、第２図のようになる。電子体温計において
は、実用上、32℃より42℃と間で0.01℃以上の分
解能（精度）が必要とされている。これは温度を
２進表現とすると約10ビツトを必要とする。すな
わち、サーミスタよりの非線形出力値を10ビツト
のデジタル値に変換し、この出力を線形出力値に
対応する値に補正すればよい。 以下、本発明の原理を説明する。 第２図における補正曲線４の32℃から42℃間の
接線の最大の傾きｂ／ａ、回路により多少差異は
あるが、約0.1以下である。そこで以下0.01℃以
内の精度で補正することを考える。第２図におけ
るΔbを0.01℃以内の精度にするにはｂ／ａ＝
Δb／Δaより、Δa＝（ａ／ｂ）×Δbすなわち、
ｂ／ａ＝0.1としてΔa＝（１／0.1）×0.01、従つてΔa ＝0.1℃となる。すなわち、0.1℃毎に補正すれ
ば、精度を0.01℃以内に保つことができる。 以上の理由により、10ビツトの未補正データの
下位３ビツトを省略しても、ｂ／ａ≒0.1＜１／
2⁸であるため、上位７ビツトを使用して0.01℃以
内の精度をもつように充分補正が可能となる。 第３図は以上の理由を基に本発明を電子体温計
に適用したときの基本構成を示す図面である。 参照番号１０１はコンデンサＣと２つのインバ
ータINVからなる非安定マルチバイブレータで
あり、このバイブレータの発振周波数は検温素子
として形成されたサーミスタ１００の特定の温度
下の抵抗値に従属する。１０２は一定の周波数で
発振する基準発振器であり、１０３は基準発振器
１０２の発振するパルスを計数して、所定の時間
幅Txのゲート信号を形成する制御回路である。
制御回路１０３は計数に先立つて、出力ライン１
０４にカウンタリセツトパルスを出力し、カウン
タ１０６のリセツトを行う。１０５はアンドゲー
トであり、制御回路１０３の出力するゲート信号
幅に対応する非安定マルチバイブレータ１０１の
発振パルスをカウンタ１０６に与える。カウンタ
１０６は時間幅Txにおける非安定マルチバイブ
レータ１０１の発振パルス数に対応する２進出力
データ１０７を加算器１１１の１の入力として出
力する。２進出力データ１０７の上位７ビツトの
信号１０８で補正データを記憶している補正用
ROM１０９をアドレスし、補正出力１１０を得
る。２進出力データ１０７と補正出力１１０を加
算器１１１で演算（実施例では加算）し、補正済
み出力１１２を求め、演算回路１１３に出力す
る。演算回路１１３は補正済み出力１１２から温
度を求める演算（実施例では一次関数）を行い、
演算結果を表示回路１１４に与えて温度表示を行
う。 補正用ROM１０９の補正データを記憶するた
めに必要とするビツト数は、第１図の補正量３を
表すことができればよい、補正量３の大きさを
0.01℃の精度で表わすとすると、補正量３の最大
量を0.5℃とすれば、補正の種類は0.5℃／0.01℃
＝50となる。従つて、６ビツトあればそれぞれの
補正データを特定できる。実際には、サーミスタ
毎にバラツキがあるので、各サーミスタに対応し
て、線形出力との差を取り補正値として記憶でき
るように、ROM１０９をPROM（プログラマブ
ルROM）にすると、精度を更に向上することが
できる。 第４図は、第３図に準じた回路を用いた場合の
32℃と42℃を結んだ線形出力値と非線形出力値を
表わす図である。たて軸は、Ｂ定数を4000Kとし
たときのカウント値を表わす。カウント値は、第
３図の非安定マルチバイブレータ１０１の出力と
同様のものである。（但し、後で説明する第５図
からわかるようにカウント値を出力するため出力
２００は12ビツトとなる）そこで、ROM１０９
を用いて、サーミスタ１００及び非安定マルチバ
イブレータ１０１の非直線性を補正する。この例
では、非線形出力値との補正を必要とする補正部
分は、斜線で示している。すなわち、斜線で示す
部分のみを補正データとしてROM１０９に記憶
することにより、ROMの容量を少なくしてい
る。さて、Ｂ定数を4000Kとして、32℃〜42℃の
間を0.1℃ごとに計算した結果を示せば第５図か
ら解るように補正量は最大約74（カウント）であ
るので、７ビツト（2⁷＝128）のデータ出力を持
つROMでよい。ROM１０９のアドレス入力即
ち、補正データ１０８は、第４図より、0.01℃が
何カウントに相当するかを計算すると、32℃〜42
℃間の10℃のカウント差が2968−1276≒1700カウ
ントとなり、0.01℃当りのカウント値は、1700／
（10℃／0.01℃）＝1.7カウントとなる。すなわち、
0.01℃の精度を得るためには、補正量間の差が
1.7カウント以下になるように、補正量のステツ
プを決めればよい。表はＢ定数を4000Kとして32
℃から42℃の間を0.1℃ごとに計算したときのカ
ウント値とカウント値に対する補正量を示すもの
である。

【表】

【表】

【表】

【表】 この表の中で補正量の差が、1.7カウント以下
に入る範囲は、34.1℃より40.0℃である。従つて
体温計として必要な35℃〜38℃の範囲には充分入
つている。表で、41.9℃と42.0℃の時の補正量の
差は、3.1カウントである。これは0.018℃の差に
相当し、この値が最悪値となる。従つて、総合的
に言えば、この例では35℃より38℃以外の温度計
測範囲でも、0.02℃以上の分解能を得ることがで
きる。さて、35℃〜38℃の間を精度0.01℃以内に
するためには、0.1℃毎に補正すればよいことが
明らかとなつた。そこで、これに必要なROMを
アドレスをするビツト数を計算すると、次のよう
になる。 0.1℃をステツプとするということは、カウン
ト値としては17になるので、17カウント以内のカ
ウント毎にROMのアドレスを変化させればよ
い。すなわち、非安定マルチバイブレータ１０１
の12ビツト出力のうち、下位４ビツトを取り除い
た上位８ビツトをROMアドレスとすればよい。
即ち、2⁴＝16であるから、これは17カウント以下
となるので、下位４ビツトを取り除いた所の上位
８ビツトをROMアドレスとする。従つて補正用
ROMは、７ビツトデータを１語とすると、８ビ
ツトアドレス分に相当する256語の記憶容量のも
ので充分である。 以上計算値を示して説明したが32℃〜42℃の作
図から求めた線形出力値もほぼこれに近い値にな
る。 以上において詳述した非線形出力値を線形出力
値に近づけるための補正用のROM１０９及び補
正を行う演算器１１１等が実装された電子体温計
の全体の構成及び動作を更に第５図、第６図を参
照して詳細に説明する。 抵抗値−パルス数変換回路２０２には基準クロ
ツク信号２０６と変換指令信号２０４が入力され
ている。変換はコントロール回路２２７からの信
号２０４が論理１になると開始され、変換回路２
０２からの変換終了信号２０５によつて、信号２
０４が論理０になり終了する。参照番号２０６は
基準クロツク信号である。 さて２０３は変換回路２０２の出力であるデー
ダパルス出力信号であり、カウンタ２０７のクロ
ツク（CLK）入力を構成する。カウンタ２０７
はモード切換端子Ｕ／Ｄに論理１が入力されると
アツプ動作をする。論理０が入力されるとダウン
動作をする。Ｒはカウンタ２０７のリセツト端子
である。２０８はカウンタ２０７のデーダ出力で
あり、デコーダ２１２のデータ入力を構成する。
サーミスタ２０１が温度30℃を検出し、カウント
数200のデータ入力を受けたとき出力端子T₁に論
理１の出力を形成する。出力端子T₂はカウンタ
２０７のモード切換端子（Ｕ／Ｄ）に論理０の入
力を受け−３のデータ出力をデコーダ１１２に与
えたときに形成される。２１３は端子T₁の出力
信号である。２１４はアンドゲートであり、カウ
ンタ２１２のT₁の出力とコントロール回路２２
７のデコードコントロール信号２２９をゲート入
力とする。サーミスタ２０１が30℃以上を検出
し、デコーダ２１２が端子T₁に出力を形成し、
デコードコントロール信号が論理１のときに1/2
分周器２１６の分周器出力２１７は論理１とな
り、ＤフリツプフロツプのＤ側入力を論理１にす
る。２２２はコントロール回路２２７が出力する
読込みパルスであり、変換指令信号２０４の立下
がり時にＤ側入力をフリツプフロツプ２１９に記
憶するために出力される。さて分周器出力２１
７、即ちＤ側入力は論理１である。出力、即ち
アツプダウンコントロール信号２２０は論理０と
なり、出力をモード切換端子Ｕ／Ｄに受けるカ
ウンタ２１２はダウンカウンタに切りかえられ、、
データパルス出力信号２０３でダウントカウント
動作する。また、カウンタリセツト信号２１１は
アンドゲート２０９でゲートされる。このため、
次の変換指令信号２０４によつて変換されたデー
タパルス出力信号２０３は前回のアツプカウント
時のカウント値から逆にカウンタ２０７をカウン
トダウンする。 さて、ダウンカウントされた値は前回の測定値
と同じ値の時は零となるがそれよりも温度が高い
場合はカウンタ２０７の内容は零からさらにダウ
ンカウトしてマイナスの値を取る事になる。さ
て、この値がたとえばマイナス３カウント（＋
0.3℃相当）以下になるとデコーダ２１２のデコ
ード出力２２３に出力信号を発生する。その出力
はフリツプフロツプ２２４に入力され、測定開始
検知信号２２５を出力する。測定開始検知信号２
２５は抵抗値−パルス数変換回路２０２に入力さ
れており、体温計測モードに入り精度を上げる。
またこの信号をマイクロコンピユータのスタート
端子にアンドゲート２３３を通して１秒信号２３
４とアンドを取つて与え、マイクロコンピユータ
２３１を割り込みスタート番地から１秒毎に起動
させる。測定開始信号２３０はマイクロコンピユ
ータ２３１からのサンプリング指令信号であり、
この信号がコントロール回路２２７に入力される
と変換指令信号２０４を出力し、サーミスタの温
度に対応したデータ出力２０８を得る。データ出
力２０８は加算器２４０に与えられる。一方、２
進データ出力２０８の上位８ビツトから成る補正
データ２４１は補正用ROM２４２をアドレス
し、補正データ２４３を読み出す。補正データは
加算器２４０に加算データとして与えられ、デー
タ出力２０８に加算される。加算器２４０は補正
済みデータ出力２４４をマイクロコンピユータ２
３１に出力する。マイクロコンピユータ２３１は
これを受けて演算処理、表示等を行う。体温計測
が終了するとマイクロコンピユータから測定終了
信号２２８が送られ再び測定開始を検知する予備
計測モードに入る。マイクロコンピユータはこの
時再び待機状態となり消費電力を押さえる。 さて先ほどのカウンタ２０７のダウンカウント
時のカウント値がマイナス３カウント未満の時に
はデコーダ２１２のデコード出力２２３には出力
信号を発生しない。このためフリツプフロツプ２
２４は反転せず、測定開始検知信号は発生しな
い。この時はダウンカウント開始時に1/2分周器
２１６にデコード出力２１５を発生している為に
１／２分周器２１６の分周器出力は再び反転する。
この結果フリツプフロツプ２１９は再び反転し、
カウンタ２０７をアツプカウント状態でリセツト
可能の状態にし再び30℃以上かどうかを調べる。 なお、第５図で示す回路をＣ−MOS回路で構
成し、これに電源を投入した時点でカウンタリセ
ツト信号２１１、フリツプフロツプリセツト信号
２２１，２２６にリセツト信号を出力し、カウン
タ及びフリツプフロツプのリセツト制御を行う。
また、マイクロコンピユータ２３１に対してはリ
セツト信号２３２を出力したイニシヤライズした
後、待機状態に設定し、消費電力を押さえる。 発明の具体的作用 次に第６図のタイミングチヤートを参照して第
５図に示す構成の動作を説明する。 変換指令信号２０４は例えば４秒ごとに変換時
間相当分、たとえば50ｍＳの長さでコントロール
回路２２７から変換回路２０２に出力され、２０
２はこれを受けてデータパルス出力信号２０３を
出力する。読込みパルス２２２は50ｍＳの読込時
間の終了時に出力される。さて、変換回路２０２
が変換指令信号２０４を受けカウンタ２０７がカ
ウントを開始したとする。たとえば100カウント
（30℃以上）を越えない場合はデコード出力２１
３は出力されないため、1/2分周器２１６以降の
回路は動作しない。図において２発目の変換指令
信号が到来するとカウンタ２０７はカウントを開
始する。100カウントを越えた所でデコーダ２１
２は出力端子T₁を論理１にする。これにより、
１／２分周器２１６の分周器出力２１７も論理１に
なる。変換終了信号２０５を受けて出力される読
込みパルス２２２により分周器出力２１７はＤフ
リツプフロツプ２１９に記憶され、２１９の出
力を論理０にする。従つてカウンタ２０７はダウ
ンカウンタに切り変えられ、次の変換指令信号２
０４によつて変換回路２０２が出力するデータパ
ルス出力信号によりカウンタ２０７はダウンカウ
ントする。ダウンカウントによりカウンタ２０７
はカウント値100をカウントとする。このカウン
トにより出力端子T₁を論理１にする。この論理
１は読込みパルス２２２によりＤフリツプフロツ
プ２１９により記憶され、アツプダウンコントロ
ール信号２２０を論理１とする。アツプダウンコ
ントロール信号２２０が論理１でカウンタリセツ
ト信号２１１とアンドゲート２０９でゲートを取
られ、カウンタのリセツト端子Ｒ及び1/2分周器
２１６のリセツト端子Ｒにリセツト信号を出力す
るが、カウンタ２０７は温度変化がないすなわち
温度差がゼロの時には（アツプカウントとダウン
カウントを相殺すればゼロ）ため、リセツトが行
なわれても状態の変化はない。また−３カウント
未満の時にはリセツトされてクリアされる。また
１／２分周器２１６も既にリセツトモードになつて
いる。さて、次の変換指令信号２０４によりカウ
ンタ２０７はカウントを開始し、カウント値が
200を越えたとする。デコーダ２１２の出力端子
T₁の論理１は読込みパルス２２２によりＤフリ
ツプフロツプ２１９に記憶され、アツプダウンコ
ントロール信号２２０を論理０にする。さて、次
の変換指令信号２０４が到来したとき、カウンタ
２０７は下方に向つてカウント値100を通過し、
そこで出力端子T₁を論理１にする。この論理１
は分周器出力２１７を論理１にする。しかし温度
変化が大きく読込みパルス２２２が出力される前
にダウンカウント動作を実行しているカウンタ２
０７が−３をカウントしたとする。このとき設定
条件よりしてデコーダ２１２は出力端子T₂に論
理１をデコード出力２２３としてＤフリツプフロ
ツプ２２４のクロツク入力端子CLKに出力する
ので、Ｄフリツプフロツプ２２４はＤ側入力を記
憶し、Ｑ側出力を論理１にする。論理１のＱ側出
力、即ち測定開始検知信号２２５はマイクロコン
ピユータ２３１に対してリスタート信号を形成
し、所定の番地からマイクロコンピユータを起動
させ、補正済みデータ出力２４４を読込む。補正
済みデータ出力２４４はデータ出力２０８と補正
用ROM２４２から読み出された補正データ２４
３とを加算器２４０で加算した加算値である。 発明の具体的効果 本発明は以上のように構成されかつ動作するた
め本発明によればまず第１に小容量の補正用デー
タを記憶する記憶部を用意するだけで必要な精度
を測定値にもたせることができる。このため、本
発明は使用するメモリ容量を縮小できる。 また本発明によれば補正値を得るためにマイク
ロプロセツサ等の処理系を必要としないので、高
い精度の測定を短時間に求めることができる。し
たがつて動作に必要な電力も少なくてすむ。 また本発明によれば、測定精度に応じた経済的
な電子体温計を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサーミスタによる温度の非線形出力値
と線形出力値の関係を示すグラフ図、第２図は温
度の線形出力に対する補正量を示す図、第３図は
本発明の一実施例を示すブロツク図、第４図はた
て軸にカウント値、横軸に温度をとつたサーミス
タを用いた場合の実測値と真知を表わす図、第５
図は本発明を具体的な電子体温計内に実装したと
きの回路構成を示すブロツク図、第６図は第５図
の動作を説明するためのタイミングチヤートであ
る。 ここで、１００……サーミスタ、１０９，２４
２……補正データ格納用ROM、１０７，２０８
……データ出力、１０８，２４１……補正デー
タ、１１０，２４４……補正済みデータ出力であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 温度変化に応じて非直線に変化する電気信号
   を所定分解能のデジタルデータに変換して出力す
   る温度検出手段と、 出力の微小温度増分に対応する前記非直線と基
   準となる直線との差の変化分が所定精度を越えな
   い範囲の前記微小温度増分を単位として該微小温
   度増分毎に規定した補正データを記憶している記
   憶手段と、 前記温度検出手段の出力するデジタルデータの
   うち前記微小温度増分を刻む上位ビツトデータで
   前記記憶手段から補正データを読み出す読出手段
   と、 各温度のサンプリング時点において前記温度検
   出手段が出力するデジタルデータと前記記憶手段
   から読み出した補正データを加算又は減算する演
   算手段を備えることを特徴とする電子体温計。