JPH0531416B2 - - Google Patents

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JPH0531416B2
JPH0531416B2 JP61249474A JP24947486A JPH0531416B2 JP H0531416 B2 JPH0531416 B2 JP H0531416B2 JP 61249474 A JP61249474 A JP 61249474A JP 24947486 A JP24947486 A JP 24947486A JP H0531416 B2 JPH0531416 B2 JP H0531416B2
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JP
Japan
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temperature
measurement
thermistor
interface
arithmetic processing
Prior art date
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JP61249474A
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Japanese (ja)
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Hideichiro Yamaguchi
Norihiko Ushizawa
Norio Daikuhara
Takeshi Shimomura
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Terumo Corp
Original Assignee
Terumo Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[技術分野] 本発明は温度測定装置に関する。詳しくは医用
の循環回路内の検体のセンシングおよびモニタ、
又は生体内のセンシングおよびモニタに用いる温
度測定装置に関する。 [先行技術] 臨床や医療の分野で、連続的なイオン濃度や生
体物質の濃度等の測定および連続的な監視が望ま
れてきている。また、一般医療においても、連続
モニタリングに関する認識も高まりつつあるが、
現在連続モニタリングシステムは実用化に到達し
ていない。その原因の1つは、長時間に亘るモニ
タの場合、温度変動が生じて測定の精度に影響を
与えるため高精度モニタリングが困難であつたた
めである。すなわち、連続して高精度の生体情報
を測定するためには、温度測定及び測定温度によ
る温度補償が精度良く、且つ迅速に行なわれる必
要がある。特に、温度測定としては±0.01℃以内
の精度を必要とする。 ところが、従来の簡易形のサーミスタ温度計で
は、サーミスタ素子に直列に固定抵抗器を接続し
てリニアライズ回路を構成し温度測定を行つてい
たため、精度としては±0.5℃が限度であつた。 発明の目的 本発明の目的は、上記先行技術の問題点を解決
し、生体液および生体関連溶液を用いた医用循環
回路内および流動溶液内の被検体及び測定機器の
温度をリアルタイムで精度良く測定する温度測定
装置を提供することにある。 特に±0.01℃以内の精度で温度を測定する温度
測定装置を提供することにある。 又、温度測定部を生体内部へ挿入可能な温度測
定装置を提供することにある。 又、自己発熱による測定誤差の小さい温度測定
装置を提供することにある。 発明の構成 上記目的を達成する本発明の温度測定装置は、
直径1ミリメートル以下のサーミスタ素子と、該
サーミスタ素子に50マイクロ・アンペア以下の定
電流を流す定電流源、または、サーミスタ素子の
消費電力量を50μW以下とするような定電流源
と、前記サーミスタ素子の抵抗値に基づいて、繰
り返し演算処理により温度を決定する温度決定手
段とを備える。 発明の具体的な説明及び作用 以下、添付図面に従つて本発明に係る実施例を
詳細に説明する。 第1図は本発明に係わる一実施例の生体情報測
定装置のブロツク図を示すものであつて、入力装
置1とインタフエース2と演算処理装置3とから
構成され、入力装置1とインタフエース2とは光
フアイバケーブル4で結合し、インタフエース2
と演算処理装置3とは(電気的)ケーブル5で結
合している。演算処理装置3の処理結果は表示装
置6及び記録装置7に出力される。 従来は入力装置1とインタフエース2とは一体
となつており、測定データの出力部をホトカプラ
等を用いて絶縁していたが、入力装置1の入力イ
ンピーダンスが高い場合には、更に絶縁を図る必
要があつた。しかるに本実施例では、入力装置1
が小型化し、1次電池あるいは2次電池を用い、
また出力信号は光信号に変換して光フアイバケー
ブル4で伝送するため高いアイソレーシヨンが確
保できる。このため、アース回路や電源を通して
のノイズ重畳が少なくなり、高精度の計測が可能
となつた。また、遠隔からの計測も監視も容易と
なつた。 入力装置1は、1個以上のセンサ出力(起電
力,電流,抵抗値など)を測定する。測定値は
AD変換を行つた後、光信号に変換して光ケーブ
ル4を通してインタフエース2に測定データを転
送する。この測定データの転送は、1本の光ケー
ブルを使用する場合には、時分割方法により複数
個のセンサ出力を転送できる。また、複数の光ケ
ーブルを用いてもよい。 入力装置1の一態様として、イオンセンサの起
電力を測定する高入力抵抗電圧計とそのセンサの
内部補償のための温度センサ、および溶液内部の
温度測定のための温度センサの出力(抵抗)を測
定する回路とで構成することによつて、温度変動
による影響を補償した高精度のイオン濃度センシ
ングが可能である。 第2図は本実施例の生体情報測定装置のより詳
細なブロツク図である。 入力装置1aはイオンガスおよび酵素濃度測定
用の入力装置であつて、内部補償のための温度測
定が同時に行えるように、起電力測定のための高
入力抵抗電圧計11、内部温度測定と溶液温度測
定のための温度計12と13、とそれぞれの出力
をデイジタル変換するためのAD変換器13,1
4,15と、AD変換した値を選択するマルチプ
レクサ16とデイジタル値を光信号に変換し送信
するための光送信回路17とから構成した。電源
にはアースおよび商用電源から絶縁するための1
次電池を用いた。 第3図は起電力測定のための高入力抵抗電圧計
として使用される。イオンセンサ用の高入力抵抗
差動増幅器の一例である。高入力抵抗電圧計11
は高入力インピーダンス(1011Ω以上)の低ドリ
フト(2μV/℃以下)差動増幅器を市販のオペレ
ーシヨナルアンプ(例えばバーブラウン社製
ODA111BM、テキサスインストルメント社製
TLC−27L2)で構成して用いた。AD変換器1
3,14,15は二重積分方式の41/2桁AD変
換器(インターシル社製ICL7135CPI)を用いた。
マルチプレクサ16およびデジタル回路は、消費
電流を減らすためにCMOSロジツクICを用いた。
AD変換器13,14,15は約400ms毎に同時
にスタートさせ、それぞれの出力値にヘツダの文
字を付加してシリアル変換を行う。 第4図は温度測定用回路の一例である。温度計
12および13は、市販オペレーシヨナルアンプ
を用いて高精度定電流源を作製した。この定電流
源は、70μA以下となるように設定することが好
ましく、特に10〜50μAとなるようにするのが好
ましい。定電流源として、温度センサ(サーミス
タ)素子の消費電力量を50μW以下となるように
回路を設けてもよく、この場合温度センサ(サー
ミスタ)素子の消費電力量が20μWとなるよう設
定することが好ましい。その定電流を温度度セン
サ(サーミスタ)に流したときの電圧をAD変換
器14または15で測定した。装置の較正中は、
これを意味する信号をスイツチ27より発生さ
せ、マルチプレクサ16からインタフエース2へ
通信されるように工夫した。 さて、本実施例の温度測定装置を適用した生体
情報測定装置で連続して高精度の生体情報を測定
するためには、温度測定及び測定温度による温度
補償が精度良く、且つ迅速に行なわれる必要があ
る。特に、温度測定としては±0.01℃以内の精度
を必要とする。そのため、本実施例の温度測定に
は出力電圧値が小さくて高性能な装置を必要とす
る熱電対や白金抵抗体ではなくサーミスタを使用
した。又、サーミスタは生体内部への挿入を考慮
に入れて、絶縁チユーブに挿入された微小サーミ
スタを使用し、自己発熱による誤差を小さくする
ために、本実施例では特にサーミスタに流れる定
電流値を50μAに設定した。 ところで従来の簡易形のサーミスタ温度計で
は、サーミスタ素子に直列に固定抵抗器を接続し
てリニアライズ回路を構成し温度測定を行つてい
たため、精度としては±0.5℃が限度であつた。
これは、サーミスタの抵抗値R(Ω)より温度T
0K)を算出する次の式より理解出来る。 1/T−1/T0=1/Bln(R/R0) ここで、温度T00K)における抵抗値がR0
(Ω)であることを基準とする。 又、Bは非常に狭い温度範囲(例えば±2℃)
では定数と見なし得るが、実際は温度の関数であ
る。このため、広い温度範囲(例えば0〜50℃)
では前述したようにリニアライズ回路では高精度
の測定ができない。Bは温度T0からT10K)の
範囲で次の様に表わせる。 B=B0+C(X−X0)+E・T0(T−T1) +F・T0(T−T0)(T+T0+T1) 但し、X=ln(T/T0)/1/T0−1/T B0,C,X0,E,Fはそれぞれ定数であり、
サーミスタの組成に関係する物性値である。 本実施例ではサーミスタからの抵抗値はAD変
換器14,15,22でデシマル値に変換され、
光フアイバケーブル4,インターフエース2,ケ
ーブル5を経て演算処理装置3に送られ、演算処
理装置3で後述する演算プログラムに従つて温度
が高速に且つ精度良く算出される。 入力装置1bは、例えばO2のポーラログラフ
電解電流を測定してO2濃度を測定するための入
力装置であつて、微小電流計18と温度測定のた
めの温度計19とAD変換器20,21とマルチ
プレクサ22および光送信回路23から構成され
ている。微小電流計18は、−0.5V〜−0.7Vの定
電圧源と、10-6〜10-11Aの微小電流を電圧変換す
る回路とから構成した。第5図にポーラログラフ
微小電流測定回路の一例を示す。他の温度計19
とAD変換器20,21とマルチプレクサ22お
よび光送信回路23は入力装置1aと同様であ
る。 インタフエース2は複数個(例5個)の入力チ
ヤンネルを持つ光受信回路24でそれぞれ入力装
置1からの光信号を電気信号に変換したのち、マ
ルチプレクサ25で選択されたチヤンネルの信号
データをI/Oインタフエース26を通して演算
処理装置3に送信する。演算処理装置3で信号デ
ータは濃度単位に変換されたのち、表示装置6お
よび記録装置7に出力される。尚、表示装置6お
よび記録装置7に出力するばかりでなく、記憶装
置に記憶して随時読み出せるよにしてもよい。
又、入力装置1から受信した測定データは、直接
演算処理装置3に送られてもよいが、インタフエ
ース2内にRAM320を備え、ROM321に
格納されたプログラムにより測定データを整理し
て、一時格納するようにすれば、演算処理装置3
の負担が少なくてすむ。マルチプレクサ25は8
ビツトCPUを用いて受信データを文字および数
値コードに変換し、チヤンネル毎に記憶し、I/
Oインタフエース26からのデータ要求に対して
データの転送を行う。I/Oインタフエース26
にはIEEE−488バスインタフエースを用いたが、
汎用のRS−232C等を用いることもできる。 演算処理装置3はCPU331と処理プログラ
ムを格納するROM332と補助用RAM333
から構成され、予め作成された較正曲線に従つて
演算によりイオン濃度やガス分圧(濃度)の単位
に変換する。また、センサ温度を用いてセンサの
温度変動補償を行うことができる。演算処理装置
3には、8ビツトCPUや16ビツトCPUなどを持
つたパーソナルコンピユータが利用できる。イン
タフエース2はボード上に組立てることによつ
て、パーソナルコンピユータの拡張スロツトに内
蔵することができる。表示装置6としてはパーソ
ナルコンピユータ用のモニタ装置が利用できる。 第6図には実施例の温度測定装置を生体情報測
定装置に適用した場合の概略図を示した。第7図
はROM332に格納された演算処理装置3の制
御プログラムのフローチヤート、第8図a,bは
ROM321に格納されたインタフエース2の制
御プログラムのフローチヤートである。 まずステツプS71で装置が初期値化される。ス
テツプS72でインタフエース2に測定データの送
信を促す割り込みをかけて、ステツプS73でイン
タフエース2からの測定データの受信を待つ。 一方、インタフエース2では第8図aの手順で
通常は入力装置1からの測定データをスキヤンし
ながら受信している。ステツプS101で入力装置
1からの測定データの受信を待ち、ステツプ
S102で入力装置1の接続位置により異なる格納
アドレスをセツトし、ステツプS103で入力装置
1別にRAM320の記憶エリアに記憶する。ス
テツプS101〜103を繰り返し、全入力装置1を順
にスキヤンしながら測定データを記憶している。
尚、接続位置により異なる格納アドレスをセツト
して、測定する生体情報の違いを区別したが、入
力装置1からの測定データに生体情報の種類を識
別する識別コードを含んでもよい。こうすると、
接続位置を考慮せずに生体情報の種類を識別でき
るため、制御の自由度が高くなる。 演算処理装置3よりの測定データ送信を促す割
り込みがあつた場合は、第8図bに示す手順で処
理される。まず、ステツプS104で通常の手順の
ステツプS103で記憶された測定データを読み出
し、ステツプS105で演算処理装置3に送信する。
ステツプS106で全測定データの送信を終了した
か判断して、まだの場合はステツプS104に戻つ
てステツプS104〜106を繰り返す。 演算処理装置3側では、前記ステツプS104〜
106で送信された測定データをステツプS74で受
信し、RAM333に記憶する。次に、ステツプ
S75、ステツプS84等で記憶された測定データの
種類によつて異なる分析をする。尚、ここでは代
表的なイオンセンサと気体センサについてのみ説
明する。他の生体情報についても同様の手順で処
理を行う。 イオンセンサの場合はステツプS75からステツ
プS76に行つて、イオン測定時の温度をイオンセ
ンサと同じ入力装置からの温度測定データから算
出する。ステツプS77でPHの測定かどうかを判断
し、PHの測定の場合はステツプS78で測定データ
よりPH値を算出し、ステツプS79でステツプS76
で算出された温度に基づいてPH値の補正を行い、
ステツプS80で補正後のPH値を記憶する。ステツ
プS77でPH測定でない場合はステツプS81〜83に
行つて、他イオンのイオン濃度を算出、温度補償
を行つて記憶する。 ガスセンサの場合はステツプS84からステツプ
S85に行つて、ステツプS85でガスセンサの測定
温度を同じ入力装置の温度測定データより算出
し、ステツプS86〜88で気体温度を算出し、温度
補償を行つて記憶する。 ステツプS89では記憶されている種々の測定結
果を表示装置6や記憶装置7の出力形式に応じて
配置し、ステツプS90で表示装置6や記憶装置7
の出力装置に出力する。ステツプS91で測定の終
了かを判断し、終了でない場合は再びステツプ
S71〜91を繰り返し、次の時点での測定結果を出
力する。尚、測定結果の出力は一定のタイミング
で行つても、所定の生体情報が許容値を越えた場
合に出力する等の多様な制御もできる。 次にステツプS76及びステツプS85等の測定温
度の算出のフローチヤートを第9図に示す。ここ
で、mはカウンタ数、は算出精度に関連する計
算の繰り返し回数である。 まず、ステツプS91で初期値としてm=0,
に所定数を設定、定数T0,T1,B0,R0,X0
C,E,Fを設定する。次にステツプS92では、
ステツプS74で他の測定値と共にインターフエー
ス2より受信・記憶されたサーミスタ抵抗値Rを
読み出す。ステツプS93でRを基に、 T=1/[{lo(R/R0)}/B0+1/T0] からTを算出し、ステツプS94でステツプS93で
算出されたTを基に、 X=(lo(T/T0)}/(1/T0−1/T) からXを算出し、ステツプS95ではステツプS93
で算出されたTとステツプS94で算出されたXと
を基に、 B=B0+C(X−X0)+E・T0(T−T1) +F・T0(T−T1)(T+T0+T1) よりBを算出する。ステツプS96ではステツプ
S93で算出されたTとステツプS95で算出された
Bを基に新たなTを算出する。ステツプS97でm
[Technical Field] The present invention relates to a temperature measuring device. For more information, see Sensing and monitoring of specimens in medical circulation circuits,
Or it relates to a temperature measuring device used for sensing and monitoring in a living body. [Prior Art] In the clinical and medical fields, continuous measurement and continuous monitoring of ion concentrations, biological substance concentrations, etc. are desired. Also, awareness of continuous monitoring is increasing in general medical care.
Currently, continuous monitoring systems have not reached practical use. One of the reasons for this is that when monitoring for a long time, temperature fluctuations occur and affect measurement accuracy, making high-precision monitoring difficult. That is, in order to continuously measure highly accurate biological information, temperature measurement and temperature compensation based on the measured temperature need to be performed accurately and quickly. In particular, temperature measurement requires accuracy within ±0.01°C. However, conventional simple thermistor thermometers measure temperature by connecting a fixed resistor in series with the thermistor element to form a linearization circuit, which limits the accuracy to ±0.5°C. Purpose of the Invention The purpose of the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and to accurately measure the temperature of a subject and measuring device in a medical circulation circuit and a fluid solution using biological fluids and biologically related solutions in real time. The object of the present invention is to provide a temperature measuring device that measures temperature. In particular, it is an object of the present invention to provide a temperature measuring device that measures temperature with an accuracy within ±0.01°C. Another object of the present invention is to provide a temperature measuring device whose temperature measuring section can be inserted into a living body. Another object of the present invention is to provide a temperature measuring device with small measurement errors due to self-heating. Structure of the Invention The temperature measuring device of the present invention that achieves the above object has the following features:
A thermistor element with a diameter of 1 mm or less, a constant current source that flows a constant current of 50 microamperes or less through the thermistor element, or a constant current source that reduces the power consumption of the thermistor element to 50 μW or less, and the thermistor element. and temperature determining means for determining the temperature by repeated calculation processing based on the resistance value of the temperature. DETAILED DESCRIPTION AND OPERATIONS OF THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a block diagram of a biological information measuring device according to an embodiment of the present invention, which is composed of an input device 1, an interface 2, and an arithmetic processing device 3. is connected to the interface 2 by optical fiber cable 4.
and the arithmetic processing unit 3 are connected by an (electrical) cable 5. The processing results of the arithmetic processing device 3 are output to a display device 6 and a recording device 7. Conventionally, the input device 1 and the interface 2 were integrated, and the output part of the measurement data was isolated using a photocoupler, etc., but if the input impedance of the input device 1 is high, further insulation is required. The need arose. However, in this embodiment, the input device 1
has become smaller and uses primary or secondary batteries,
Furthermore, since the output signal is converted into an optical signal and transmitted through the optical fiber cable 4, high isolation can be ensured. This reduces noise superposition through the ground circuit and power supply, making highly accurate measurements possible. It has also become easier to measure and monitor remotely. The input device 1 measures one or more sensor outputs (electromotive force, current, resistance value, etc.). The measured value is
After performing AD conversion, the measurement data is converted into an optical signal and transferred to the interface 2 through the optical cable 4. When a single optical cable is used to transfer this measurement data, multiple sensor outputs can be transferred by a time division method. Further, a plurality of optical cables may be used. One aspect of the input device 1 includes a high input resistance voltmeter for measuring the electromotive force of the ion sensor, a temperature sensor for internal compensation of the sensor, and an output (resistance) of the temperature sensor for measuring the temperature inside the solution. By configuring it with a measuring circuit, it is possible to perform highly accurate ion concentration sensing that compensates for the effects of temperature fluctuations. FIG. 2 is a more detailed block diagram of the biological information measuring device of this embodiment. The input device 1a is an input device for measuring ion gas and enzyme concentration, and includes a high input resistance voltmeter 11 for measuring electromotive force, internal temperature measurement and solution temperature so that temperature measurement for internal compensation can be performed simultaneously. Thermometers 12 and 13 for measurement, and AD converters 13 and 1 for digitally converting their respective outputs.
4 and 15, a multiplexer 16 for selecting an AD-converted value, and an optical transmission circuit 17 for converting the digital value into an optical signal and transmitting it. The power supply has one for isolation from ground and commercial power.
A second battery was used. FIG. 3 is used as a high input resistance voltmeter for measuring electromotive force. This is an example of a high input resistance differential amplifier for an ion sensor. High input resistance voltmeter 11
is a high input impedance (10 11 Ω or higher), low drift (2 μV/°C or lower) differential amplifier with a commercially available operational amplifier (for example, Burr-Brown).
ODA111BM, manufactured by Texas Instruments
TLC-27L2) was used. AD converter 1
3, 14, and 15 used a double-integration type 41/2-digit AD converter (ICL7135CPI manufactured by Intersil).
The multiplexer 16 and digital circuitry use CMOS logic ICs to reduce current consumption.
The AD converters 13, 14, and 15 are started at the same time approximately every 400 ms, and a header character is added to each output value for serial conversion. FIG. 4 is an example of a temperature measurement circuit. For thermometers 12 and 13, high precision constant current sources were fabricated using commercially available operational amplifiers. This constant current source is preferably set to 70 μA or less, particularly preferably 10 to 50 μA. As a constant current source, a circuit may be provided so that the power consumption of the temperature sensor (thermistor) element is 50 μW or less. In this case, it is possible to set the power consumption of the temperature sensor (thermistor) element to 20 μW. preferable. The voltage when the constant current was passed through the temperature sensor (thermistor) was measured by the AD converter 14 or 15. During instrument calibration,
A signal indicating this is generated from the switch 27 and communicated from the multiplexer 16 to the interface 2. Now, in order to continuously measure highly accurate biological information with a biological information measuring device to which the temperature measuring device of this embodiment is applied, temperature measurement and temperature compensation using the measured temperature must be performed accurately and quickly. There is. In particular, temperature measurement requires accuracy within ±0.01°C. Therefore, for temperature measurement in this example, a thermistor was used instead of a thermocouple or platinum resistor, which requires a high-performance device with a small output voltage value. In addition, the thermistor is a small thermistor inserted into an insulating tube, taking into consideration its insertion into a living body.In order to reduce errors caused by self-heating, in this example, the constant current value flowing through the thermistor is set to 50 μA. It was set to However, in conventional simple thermistor thermometers, a fixed resistor is connected in series with the thermistor element to form a linearization circuit to measure temperature, so the accuracy is limited to ±0.5°C.
This is determined by the temperature T from the resistance value R (Ω) of the thermistor.
This can be understood from the following formula for calculating ( 0 K). 1/T-1/T 0 = 1/Bln (R/R 0 ) Here, the resistance value at temperature T 0 ( 0 K) is R 0
(Ω) is the standard. Also, B has a very narrow temperature range (e.g. ±2℃)
Although it can be considered a constant, it is actually a function of temperature. Therefore, a wide temperature range (e.g. 0 to 50℃)
As mentioned above, the linearization circuit cannot perform highly accurate measurements. B can be expressed as follows in the temperature range T 0 to T 1 ( 0 K). B=B 0 +C(X-X 0 )+E・T 0 (T-T 1 ) +F・T 0 (T-T 0 )(T+T 0 +T 1 ) However, X=ln(T/T 0 )/1 /T 0 -1/T B 0 , C, X 0 , E, F are constants,
This is a physical property value related to the composition of the thermistor. In this embodiment, the resistance value from the thermistor is converted into a decimal value by AD converters 14, 15, and 22,
The temperature is sent to the arithmetic processing unit 3 via the optical fiber cable 4, interface 2, and cable 5, and the temperature is calculated quickly and accurately in the arithmetic processing unit 3 according to a calculation program to be described later. The input device 1b is an input device for measuring O 2 concentration by measuring, for example, a polarographic electrolytic current of O 2 and includes a microammeter 18, a thermometer 19 for temperature measurement, and AD converters 20, 21. , a multiplexer 22 and an optical transmission circuit 23. The microammeter 18 was composed of a constant voltage source of -0.5V to -0.7V and a circuit that converts a microcurrent of 10 -6 to 10 -11 A into voltage. FIG. 5 shows an example of a polarographic microcurrent measuring circuit. Other thermometers 19
The AD converters 20 and 21, the multiplexer 22, and the optical transmission circuit 23 are the same as those in the input device 1a. The interface 2 converts the optical signal from the input device 1 into an electrical signal using an optical receiving circuit 24 having a plurality of input channels (for example, 5 channels), and then converts the signal data of the channel selected by the multiplexer 25 into an I/O signal. It is transmitted to the arithmetic processing unit 3 through the O interface 26. After the signal data is converted into density units by the arithmetic processing unit 3, it is output to the display device 6 and the recording device 7. In addition to outputting the information to the display device 6 and the recording device 7, it may also be stored in a storage device so that it can be read out at any time.
The measurement data received from the input device 1 may be directly sent to the arithmetic processing device 3, but the interface 2 includes a RAM 320, and the measurement data is organized by a program stored in the ROM 321 and temporarily stored. If you do this, the arithmetic processing unit 3
This reduces the burden on people. Multiplexer 25 is 8
The bit CPU is used to convert the received data into character and numerical codes, which are stored for each channel.
Data is transferred in response to a data request from the O interface 26. I/O interface 26
The IEEE-488 bus interface was used for
General-purpose RS-232C or the like can also be used. The arithmetic processing unit 3 includes a CPU 331, a ROM 332 for storing processing programs, and an auxiliary RAM 333.
It is converted into units of ion concentration and gas partial pressure (concentration) by calculation according to a calibration curve created in advance. Additionally, the sensor temperature can be used to compensate for temperature fluctuations in the sensor. As the arithmetic processing unit 3, a personal computer having an 8-bit CPU, a 16-bit CPU, etc. can be used. By assembling the interface 2 on a board, it can be built into an expansion slot of a personal computer. As the display device 6, a monitor device for a personal computer can be used. FIG. 6 shows a schematic diagram when the temperature measuring device of the embodiment is applied to a biological information measuring device. FIG. 7 is a flowchart of the control program of the arithmetic processing unit 3 stored in the ROM 332, and FIG. 8 a and b are
It is a flowchart of a control program for the interface 2 stored in the ROM 321. First, in step S71, the device is initialized. In step S72, an interrupt is generated to prompt the interface 2 to transmit measurement data, and in step S73, reception of measurement data from the interface 2 is awaited. On the other hand, the interface 2 normally scans and receives measurement data from the input device 1 in accordance with the procedure shown in FIG. 8a. Wait for reception of measurement data from input device 1 in step S101, and then proceed to step S101.
In step S102, different storage addresses are set depending on the connection position of the input device 1, and in step S103, each input device 1 is stored in the storage area of the RAM 320. Steps S101 to S103 are repeated to sequentially scan all the input devices 1 and store the measured data.
Although different storage addresses are set depending on the connection position to distinguish the difference in the biometric information to be measured, the measurement data from the input device 1 may include an identification code for identifying the type of biometric information. This way,
Since the type of biometric information can be identified without considering the connection location, the degree of freedom in control is increased. When there is an interruption prompting the transmission of measurement data from the arithmetic processing unit 3, processing is performed according to the procedure shown in FIG. 8b. First, in step S104, the measurement data stored in step S103 of the normal procedure is read out and transmitted to the arithmetic processing unit 3 in step S105.
In step S106, it is determined whether all measurement data have been transmitted. If not, the process returns to step S104 and steps S104 to S106 are repeated. On the arithmetic processing unit 3 side, the steps S104 to
The measurement data transmitted in step S74 is received and stored in the RAM 333. Next, step
Different analyzes are performed depending on the type of measurement data stored in steps S75, S84, etc. Note that only typical ion sensors and gas sensors will be explained here. Other biometric information is processed in the same manner. In the case of an ion sensor, the process goes from step S75 to step S76, and the temperature at the time of ion measurement is calculated from the temperature measurement data from the same input device as the ion sensor. In step S77, it is determined whether or not PH is to be measured. If PH is to be measured, the PH value is calculated from the measured data in step S78, and in step S79, the PH value is calculated from the measured data.
Correct the PH value based on the temperature calculated in
The corrected PH value is stored in step S80. If it is determined in step S77 that PH measurement is not being performed, the process goes to steps S81 to S83, where the ion concentration of other ions is calculated, temperature compensated, and stored. For gas sensors, proceed from step S84.
Proceeding to S85, the temperature measured by the gas sensor is calculated from the temperature measurement data of the same input device in step S85, and the gas temperature is calculated in steps S86 to S88, temperature compensated, and stored. In step S89, various memorized measurement results are arranged according to the output format of the display device 6 and storage device 7, and in step S90, the various measurement results stored in the display device 6 and storage device 7 are arranged.
output to the output device. Determine whether the measurement is finished in step S91, and if it is not finished, proceed to step S91 again.
Repeat S71 to S91 and output the measurement results at the next point in time. Incidentally, even if the measurement results are output at a fixed timing, various controls such as outputting the measurement results when predetermined biological information exceeds a permissible value can be performed. Next, a flowchart for calculating the measured temperature in steps S76, S85, etc. is shown in FIG. Here, m is the number of counters, and m is the number of repetitions of calculation related to calculation accuracy. First, in step S91, m=0,
Set a predetermined number to constants T 0 , T 1 , B 0 , R 0 , X 0 ,
Set C, E, F. Next, in step S92,
In step S74, the thermistor resistance value R received and stored from the interface 2 is read out along with other measured values. In step S93, T is calculated based on R from T=1/[{l o (R/R 0 )}/B 0 +1/T 0 ], and in step S94, T is calculated based on T calculated in step S93. , X=(l o (T/T 0 )}/(1/T 0 -1/T)
Based on T calculated in step S94 and B is calculated from T+T 0 +T 1 ). Step S96
A new T is calculated based on T calculated in S93 and B calculated in step S95. m in step S97

【表】 計算ループ回数の1回目ですでに1/100℃精度
が得られていることがわかつた。また、比較のた
めにD632で測定した値とは0.002℃の差でよく一
致しており、高精度で迅速な温度測定が可能であ
る(測定時間は100msec以下である)。サーミス
タ素子の消費電力量を20μW以下とするような定
電流源を用いても同様の結果が得られた。 (実験例 2) 第1図、第2図に示すシステムを用いて、イオ
ン濃度測定と温度測定を同時に行つて温度補償を
したイオン濃度測定を行つた。 入力装置1aはイオン濃度測定の高入力抵抗電
圧形11と実験例1と同様の温度測定回路12,
13から構成されており、各々の出力はマルチプ
レクサ16を通して、時分割方式でインターフエ
ース2との間で光フアイバ4を通して光データ通
信を行うう。インターフエース2は演算処理装置
3にデータを入力するためのものであり、GP−
IBインターフエースを用いた。演算処理装置3
にはパーソナルコンピユータの日本電気株式会社
製NEC・PC−9801VM4を用いた。 イオン選択性電極ではイオン濃度[Ion]と起
電力Eは一般にNernst式に従い、陽イオンの場
合は、E=E0+RT/nFlo[Ion] [Ion]=exp{nF/RT(E−E0)} と表わせるので、温度Tと起電力Eが測定できれ
ば、温度の変化に影響されることなく、高精度の
イオン濃度測定が可能となるわけである。 具体的な例として、水素イオン濃度の連続測定
を述べる。 3種類の既知の温度およびPHの緩衝液中におけ
るPHセンサの電位差Eを測定し、 較正式E=a・T+b・T・PH+C…(1) (ここで、T:絶対温度) の係数a,b,cを算出し、較正式を作成する。 次に、循環している標準血清(プレチレハムベ
ーリンガーマンハイム社製)中にPHセンサおよび
サーミスタをセツトする。PHセンサの電位差Eお
よびサーミスタの温度T(=θ+273.15)を入力
装置1a,マルチプレクサ16,光フアイバ4,
インターフエース2を通じ演算処理装置3に取り
込み、式(1)より循環液のPH値を算出する。結果は
第10図に示すように、循環液温θが変化しても
PH値を精度良く測定できることがわかつた。図中
+印は市販のPHセンサ(ラジオメータ社製
ABL3)を用いて測定した値である。 以上に述べた如く本発明によれば、温度設定及
び温度補償においては、小型(直径1mm以下、更
に好ましくは0.6mm以下)のサーミスタを用いて
いるため、熱容量が小さく温度変化に対して迅速
に応答する。また、イオンセンサ、ガスセンサ、
あるいは酵素センサの内部に格納して用いること
が可能であるため、精度良く温度補償ができる。 サーミスタには50μA以下の電流しか流さない
定電源、または消費電力量を20μW以下とするよ
うな定電流源を用いているため、サーミスタ自身
による自己発熱が無視でき、精度良い抵抗測定つ
まりは温度測定が可能である。この抵抗値をコン
ピユータを用いて高速に繰り返し演算処理するこ
とにより、連続的に変化する系においても精度良
く迅速に温度に変換することができる。そして、
この温度を用いれば、イオンセンサあるいはガス
センサを精度良く温度補償することが可能であ
る。 発明の具体的効果 本発明により、生体液および生体関連溶液を用
いた医用循環回路内および流動溶液内の被検体及
び測定機器の温度をリアルタイムで精度良く測定
する温度測定装置を提供できる。 特に±0.01℃以内の精度で温度を測定する温度
測定装置を提供できる。 又、温度測定部を生体内部へ挿入可能な温度測
定装置を提供できる。 又、自己発熱による測定誤差の小さい温度測定
装置を提供できる。
[Table] It was found that an accuracy of 1/100°C was already obtained in the first calculation loop. Also, for comparison, the values measured with D632 agree well with a difference of 0.002°C, and high-accuracy and rapid temperature measurement is possible (measurement time is 100 msec or less). Similar results were obtained using a constant current source that reduces the power consumption of the thermistor element to 20 μW or less. (Experimental Example 2) Using the system shown in FIGS. 1 and 2, ion concentration measurement and temperature measurement were performed simultaneously to perform temperature-compensated ion concentration measurement. The input device 1a includes a high input resistance voltage type 11 for measuring ion concentration, a temperature measuring circuit 12 similar to that in Experimental Example 1,
13, the output of each of which passes through a multiplexer 16, and performs optical data communication with the interface 2 through the optical fiber 4 in a time division manner. The interface 2 is for inputting data to the arithmetic processing unit 3, and is for inputting data to the arithmetic processing unit 3.
Used IB interface. Arithmetic processing unit 3
A personal computer, NEC PC-9801VM4 manufactured by NEC Corporation, was used. In an ion-selective electrode, the ion concentration [Ion] and the electromotive force E generally follow the Nernst equation, and for cations, E=E 0 +RT/ nFlo [Ion] [Ion]=exp{nF/RT(E-E 0 )} Therefore, if temperature T and electromotive force E can be measured, highly accurate ion concentration measurement is possible without being affected by temperature changes. As a specific example, continuous measurement of hydrogen ion concentration will be described. Measure the potential difference E of the PH sensor in buffer solutions of three known temperatures and PH, and calculate the coefficient a of the calibration formula E=a・T+b・T・PH+C…(1) (where T: absolute temperature), Calculate b and c and create a calibration formula. Next, a PH sensor and a thermistor are set in the circulating standard serum (manufactured by Prechireham Boehringer Mannheim). The potential difference E of the PH sensor and the temperature T (=θ+273.15) of the thermistor are input to the input device 1a, the multiplexer 16, the optical fiber 4,
It is input to the arithmetic processing unit 3 through the interface 2, and the PH value of the circulating fluid is calculated from equation (1). As shown in Figure 10, the results show that even if the circulating fluid temperature θ changes,
It was found that PH values can be measured with high accuracy. The + mark in the figure indicates a commercially available PH sensor (manufactured by Radiometer).
This is the value measured using ABL3). As described above, according to the present invention, a small thermistor (diameter of 1 mm or less, more preferably 0.6 mm or less) is used for temperature setting and temperature compensation, so it has a small heat capacity and can respond quickly to temperature changes. respond. In addition, ion sensors, gas sensors,
Alternatively, since it can be stored and used inside the enzyme sensor, temperature compensation can be performed with high accuracy. Because the thermistor uses a constant power source that only flows a current of 50 μA or less, or a constant current source that consumes less than 20 μW, the self-heating caused by the thermistor itself can be ignored, making it possible to measure resistance with high precision, which means temperature measurement. is possible. By repeatedly calculating and processing this resistance value using a computer at high speed, it is possible to quickly and accurately convert the resistance value into temperature even in a system that changes continuously. and,
Using this temperature, it is possible to accurately compensate the temperature of the ion sensor or gas sensor. Specific Effects of the Invention According to the present invention, it is possible to provide a temperature measuring device that accurately measures the temperature of a subject and a measuring device in a medical circulation circuit using a biological fluid and a biologically related solution and in a fluid solution in real time. In particular, it is possible to provide a temperature measuring device that measures temperature with an accuracy within ±0.01°C. Furthermore, it is possible to provide a temperature measuring device whose temperature measuring section can be inserted into a living body. Furthermore, it is possible to provide a temperature measuring device with small measurement errors due to self-heating.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は実施例の生体情報測定装置のブロツク
図、第2図は実施例の生体情報測定装置の更に詳
細なブロツク図、第3図はイオンセンサ用高入力
抵抗差動増幅器の一例図、第4図は温度測定用回
路の一例図、第5図はポーラログラフ微小電流測
定回路の一例図、第6図は実施例の生体情報測定
装置の概略図、第7図は演算処理装置3の制御プ
ログラムのフローチヤート、第8図a,bはイン
タフエース2の制御プログラムのフローチヤー
ト、第9図は測定温度の算出プログラムのフロー
チヤート、第10図は実施例の生体情報測定装置
による測定温度値と温度補償されたPH値の測定結
果を示す図である。 図中、1,1a,1b…入力装置、2…インタ
フエース、3…演算処理装置、4…光フアイバケ
ーブル、5…ケーブル、6…表示装置、7…記録
装置、12,13,19…温度計、14,15,
22…A/D変換器、331…CPU、332…
ROM、333…RAMである。
FIG. 1 is a block diagram of the biological information measuring device of the embodiment, FIG. 2 is a more detailed block diagram of the biological information measuring device of the embodiment, and FIG. 3 is an example diagram of a high input resistance differential amplifier for an ion sensor. FIG. 4 is an example diagram of a temperature measurement circuit, FIG. 5 is an example diagram of a polarographic microcurrent measurement circuit, FIG. 6 is a schematic diagram of the biological information measuring device of the embodiment, and FIG. 7 is a control of the arithmetic processing unit 3. Flowchart of the program; FIGS. 8a and 8b are flowcharts of the control program of the interface 2; FIG. 9 is a flowchart of the program for calculating the measured temperature; FIG. 10 is the temperature value measured by the biological information measuring device of the embodiment. FIG. 3 is a diagram showing measurement results of temperature-compensated PH values. In the figure, 1, 1a, 1b...input device, 2...interface, 3...arithmetic processing unit, 4...optical fiber cable, 5...cable, 6...display device, 7...recording device, 12, 13, 19...temperature Total, 14, 15,
22...A/D converter, 331...CPU, 332...
ROM, 333...RAM.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 直径1ミリメートル以下のサーミスタ素子
と、該サーミスタ素子に50マイクロ・アンペア以
下の定電流を流す定電流源、または、該サーミス
タ素子の消費電力量を50μW以下となるような定
電流源と、前記サーミスタ素子の抵抗値に基づい
て、繰り返し演算処理により温度を決定する温度
決定手段とを備えることを特徴とする温度測定装
置。
1. A thermistor element with a diameter of 1 mm or less, a constant current source that flows a constant current of 50 microamperes or less through the thermistor element, or a constant current source that reduces the power consumption of the thermistor element to 50 μW or less, and the above-mentioned What is claimed is: 1. A temperature measuring device comprising: temperature determining means for determining the temperature by repeated calculation processing based on the resistance value of the thermistor element.
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