JPH0829340A - センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電磁放射線が照射された被検体の照射面近傍
の被検体の温度変化を検出して被検体の電磁放射線の影
響を測定するセンサを提供する。 【構成】 電磁放射線を照射する光源３と、光源３から
の電磁放射線を伝搬する伝搬手段２と、被検体に電磁放
射線を照射するための透光孔４を有する平面温度検出器
１を備え、透光孔４から照射される電磁放射線による影
響を平面温度検出器１により測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被検体に電磁放射線を
照射したときの温度変化を温度検出器で測定することに
より被検体の電磁放射線に対する熱的、光学的影響を測
定するセンサに関し、たとえば被検体の温度変化から電
磁放射線の吸収しやすさを測定するセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】被検体による紫外線、可視光、赤外線等
の電磁放射線の吸収を測定する方法として、分光光度計
を用いた透過率測定がよく知られている。

【０００３】これに対し、被検体に電磁放射線を照射し
てそのときの被検体の温度変化を測定することにより電
磁放射線の吸収を測定する方法があり、たとえば、特表
平４ー５０３２５４号に示されたセンサによるものがあ
る。これによれば、図５に示すように透光性であるとと
もに熱伝導性を有する固体５１の第１表面上５２にイン
ク等の被検体Ｓを載せ、第１表面の裏面５３から電磁放
射線Ｌを照射するとともに、固体の側面５４に取り付け
た温度検出器５５により温度変化を測定する。すなわ
ち、電磁放射線Ｌをサファイア等の固体５１を介して被
検体Ｓに照射し、被検体Ｓにて発生する熱を固体５１を
介して固体５１の側面５４に取り付けた温度検出器５５
にて迅速に測定する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した電磁照射線Ｌ
の吸収を温度変化で測定するセンサでは、被検体Ｓ表面
のうち電磁放射線Ｌが照射された面とごく近くの温度変
化しか測定できず、測定範囲が狭い。すなわち、固体５
１の第１表面５２から側面５４に伝わった熱による温度
上昇を温度検出器５５により測定するものであることか
ら熱伝導を考慮すると固体５１の第１表面はせいぜい１
ｍｍ角程度の面積のものとなる。そのため、電磁放射線
が照射される面も１ｍｍ角程度となり、この程度の面積
範囲しか測定できない。

【０００５】したがって、被検体の広い面積にわたって
の測定ができず、また被検体の表面の物理的あるいは化
学的特性に不均一が生じているときに、センサを当てる
場所によって測定結果が変動してしまうおそれがあっ
た。

【０００６】本発明はこのような問題を解決し、被検体
の比較的広い面積を対象として電磁放射線の吸収による
被検体の温度変化を正確に検出し、その影響を測定する
センサを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
になされた本発明のセンサは、電磁放射線が照射された
被検体の温度変化を直接あるいは透光性良熱伝導体を介
して被検体に接触された温度検出器により測定し、被検
体の電磁放射線に対する影響を計測するセンサであっ
て、電磁放射線を照射する光源と、光源からの電磁放射
線を伝搬する伝搬手段と、以下の（Ａ）または（Ｂ）の
いずれかの温度検出器を有することを特徴とする。 （Ａ）被検体に面接触され、この接触面内の一部に複数
の透光孔を有し、この透光孔を介して前記伝搬手段から
の電磁放射線が照射される複数の透光孔付きの平面温度
検出器。 （Ｂ）複数の離隔した位置にて被検体と接触され、各接
触位置間の空隙を介して前記伝搬手段からの電磁放射線
が照射される温度検出器。 以下、このセンサがどのように作用するかを説明する。

【０００８】

【作用】本発明のセンサでは、平面温度検出器あるいは
複数の離隔して取り付けられる温度検出器を被検体の所
定の領域に対して面接触させる。そのため、これらが面
接触される被検体の所定の領域全体からの平均的温度が
測定される。光源から電磁放射線が送られると、この電
磁放射線は平面温度検出器の複数の透光用孔または複数
の離隔して取り付けられた温度検出器間の空隙を介して
被検体に照射される。ここで、平面温度検出器では複数
の透光用孔が平面温度検出器に平均的に配されており、
また複数の離隔した位置に取り付けられる温度検出器で
はその間の空隙が平均的に配されているので、被検体の
所定の領域内全体にわたって照射される（厳密に言えば
平面温度検出器あるいは温度検出器が被検体と接してい
る部分を除く）。被検体では電磁放射線が照射される部
分は熱が発生し、この照射部分周辺の温度が上昇する
が、この照射部分周辺の温度が隣接する検出器により測
定される。上述したように、電磁放射線は温度測定され
る所定の領域全体にわたってまんべんなく照射されてい
るので、被検体の所定の領域全体に平均的に照射された
電磁放射線による影響を、所定の領域全体の温度変化を
平均的に測定できる平面温度検出器あるいは複数の温度
検出器で測定することができる。この結果、被検体表面
で多少の不均一があってもその影響を受けずに正確に測
定できる。

【０００９】特に、温度検出器が被検体に接触する面積
に対して電磁放射線が照射される面積を十分大きくする
ようにすることにより、より多くの電磁放射線を被検体
に照射することができ、その結果発生する温度変化を効
率よく検出器に伝えることができるため高感度に測定で
きる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すセンサの構成図を示
すもので、図２は本発明によるセンサの温度検出器の断
面図を示すものである。このセンサは、サーミスタ等の
温度検出器１が管状ホルダ２の一端側に取り付けられる
とともに、管状ホルダ２の他端側には光源３が取り付け
られる。また、電源５が接続され、光源３や温度検出器
１を駆動している。温度検出器１の出力信号はデータ処
理装置６に送られ、必要に応じて測定データの補正や演
算が行えるようにしてある。

【００１１】温度検出器１としてのサーミスタは焼結体
に電極、リード線を接続したものであり、焼結体の部分
は所望の形状にすることができる。本実施例では管状ホ
ルダ２の断面が円形であるので円盤状にしている。ま
た、この温度検出器１は複数の透光孔４を有しており、
光源３からの電磁放射線Ｌがこの透光孔４を介して被検
体に面照射できるようになっている。管状ホルダ２内に
は電磁放射線Ｌを伝搬するためのガラス７、または図示
しないレンズ光学系が設けられ（あるいは管状ホルダ内
に何も設けず、単に空間にして空気を電磁放射線伝搬体
としてもよい）、これによって複数の透光孔４から電磁
放射線Ｌが照射されるようにしている。光源３は電磁放
射線Ｌの種類によって、紫外線光源、可視光源、赤外線
光源が用いられる。これらは、図１のように管状ホルダ
２に固定するのではなく、別置きにして光ファイバなど
の伝搬体によって供給するようにしてもよい。また、光
源３と温度検出器１との間についても管状ホルダ２で接
続するのではなく、光ファイバ束により接続して電磁放
射線を伝搬してもよい。

【００１２】温度検出器１の光源３側の面および透光孔
４の内面には電磁放射線を反射するような表面処理、た
とえば鏡面コーティングがなされ、電磁放射線が反射さ
れるようにして吸収による温度検出器１での熱発生を防
いでいる。

【００１３】次に、このセンサによる測定動作について
説明する。実施例として人体や動物の皮膚を被検体とし
たときのセンサについて説明する。被検体として皮膚を
選んだのは以下の理由による。

【００１４】皮膚に１．９μｍ前後の波長の近赤外線を
照射したときに発生する熱は皮膚の水分量に依存するこ
とが知られており、皮膚の水分量は化粧品等の選択の際
に客観的な判断材料とされるので本センサで皮膚に発生
する熱を測定することにより、予め調べてある発生熱と
水分量との関係から直ちに水分量を知ることができ、皮
膚水分計センサとして有効であるからである。

【００１５】また、皮膚に紫外線が照射され吸収される
と、皮膚に悪影響を及ぼすことが知られている。皮膚に
よる紫外線の吸収量されやすさを客観的に調べるのに、
本センサが有効となる。

【００１６】しかも、皮膚には毛穴、指紋などで凹凸が
あるので、ある程度の面領域での熱検出を行って局所的
な表面状態の影響を受けないようにして測定することが
重要であるが、このような目的の測定に本センサは好適
である。

【００１７】測定するときは、電源５をＯＮにし、光源
３を点灯して電磁放射線Ｌ（たとえば紫外光）が、管状
ホルダ２を介して温度検出器１の透光孔４から照射され
るようにする。そして、温度検出器１の表面側に皮膚を
当てる。皮膚は透光孔４から照射される電磁放射線Ｌを
吸収して熱を発する。この熱による温度変化を温度検出
器１が検出することにより、皮膚の電磁放射線吸収量を
反映した信号を得ることができる。被検体上の比較的広
い面上に点在する複数の電磁放射線束によるサンプルの
温度変化を、温度検出器１が皮膚と接触している面全体
で測定しているため、局所的な毛穴等の影響は除外でき
る。

【００１８】図３は本発明の他の実施例であるセンサの
温度検出器の断面図である。このセンサは、管状ホルダ
２内のガラス７の先端に複数の穴を散在的に設け、この
各穴に複数の細い温度検出器１１を埋め込んだものであ
る。この温度検出器１１についても焼結体であるサーミ
スタが使われる。すなわち、焼結体の形状をそれぞれの
穴に合わせた大きさの円柱形状にして埋め込むようにす
る。広範囲の照射面積に対して多くの検出器を設けれ
た、被検体の広い面積にわたっての情報を高感度で得る
ことができる。なお、複数の温度検出器１１を用いる場
合は、検出信号もそれぞれの温度検出器１１から出力さ
れ複数になるので、データ処理装置６にて周知の平均化
処理、合成処理を行うことにより、電磁放射線に対する
吸収量を反映した１つの信号を得ることができる。ある
いは、簡単にするため、各温度検出器１１のリード線の
接続を並列に接続することにより、信号の平均化を図っ
てももよい。

【００１９】また、図４に示すように被検体と温度検出
器１との間に透光性、良熱伝導性を有するサファイア１
２などの固体を介在することにより、あるいは透光性、
良熱伝導性を有するダイアモンド膜等をコーティングし
たりすることにより、センサを機械的または化学的影響
から保護することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
被検体の所定の比較的広い面に対して電磁放射線を照射
し、この照射面周辺で発生する熱を照射面全域にわたっ
てまんべんなくあるいは複数の位置で検出するようにし
たので、被検体に存在する局所的な物理的化学的不均一
さによる測定のばらつきが平均化された状態での影響の
測定ができ、安定して電磁放射線の吸収に対する影響を
測定することができる。また、温度検出器が被検体に接
触する面積に対して電磁放射線が照射される面積を十分
大きくするようにすることにより、より多くの電磁放射
線を被検体に照射することができ、その結果発生する温
度変化を効率よく検出器に伝えることができるため高感
度に測定できる。

【００２１】特に皮膚による紫外線の吸収測定や、皮膚
水分の測定についての客観的な測定に本センサを用いる
ことができ、皮膚の検査手段として有効な情報が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるセンサの構成図。

【図２】本発明のセンサの熱検出器の断面を示す図。

【図３】本発明の第２の実施例であるセンサの熱検出器
の断面を示す図。

【図４】本発明の第３の実施例であるセンサの熱検出器
の断面を示す図。

【図５】従来の電磁放射線の吸収を測定するセンサの構
成を示す図。

【符号の説明】

１：温度検出器 ２：管状ホルダ ３：光源 ４：透光孔 ５：電源 ６：データ処理装置 ７：ガラス Ｌ：電磁放射線 Ｓ：被検体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁放射線が照射された被検体の温度変化
   を直接あるいは透光性良熱伝導体を介して被検体に接触
   された温度検出器により測定し、被検体の電磁放射線に
   対する影響を計測するセンサであって、電磁放射線を照
   射する光源と、光源からの電磁放射線を伝搬する伝搬手
   段と、被検体に面接触され、この接触面内の一部に複数
   の透光孔を有し、この透光孔を介して前記伝搬手段から
   の電磁放射線が照射される複数の透光孔付きの平面温度
   検出器とを有するセンサ。
2. 【請求項２】電磁放射線が照射された被検体の温度変化
   を直接あるいは透光性良熱伝導体を介して被検体に接触
   された温度検出器により測定し、被検体の電磁放射線に
   対する影響を計測するセンサであって、電磁放射線を照
   射する光源と、光源からの電磁放射線を伝搬する伝搬手
   段と、複数の離隔した位置にて被検体と接触され、各接
   触位置間の空隙を介して前記伝搬手段からの電磁放射線
   が照射される温度検出器とを有するセンサ。