JPS59114421A - 物理量測定装置 - 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】 １０発明の背景 Ａ、技術分野 本発明は測定対象の物理量を測定する物理量測定装置に
関するものである。

Ｂ、先行技術及びその問題点 従来の測定監視装置では通常、測定に際してメカニカル
な電源スィッチを手動で動作させ電源を投入し、測定終
了後は再び電源を切るという方式が使われている。この
ためスイッチの故障およびスイッチに付随する本体の故
障が発生し易くスイッチの切り忘れによるトラブルが発
生する。かかる欠点を改良するために本発明者等は温度
測定装置が測定状態に置かれたときに、処理部に電源を
投入するとともに温度検出部の発振周波数−デジタル値
への変換時間を長く設定し、温度検出部の検出力を高分
解能にし、実質的な電力消費時間を測定時のみに限定し
た発明を創案し、これを昭和５６年１２月２８日に特願
昭５６−２１４３２０号として出願した。しかしかかる
発明ｉよ、測定周期が一定であるため、温度変化が急激
なときは、該変化に追随した必要な測定を行えない不利
益を有していた。

また、従来の温度測定装置では、処理装置が電源の投入
を断たれると、１温度データの表示が消えるため、温度
測定装置をモニタリングに使用するときは、継続した動
作状態を維持する必要がある。

■１発明の目的 本発明はかかる従来技術の不利益に鑑み提案されるもの
である。即ち、本発明の第１の目的は、温度測定装置が
測定の開始の判定モードにあるか、又は測定を開始し、
測定モードにあるかを判別し、前者においては長周期で
物理量の計測を行い、後者では短周期で物理量の計測を
行うように測定周期を設定し、物理量の変化に追随した
速さで、物理量の測定を行うことのできる物理量測定装
置を提案することにある。

また、本発明の他の目的は、短周期で測定を行う測定時
にのみ処理部に電源を投入するようにした、低消費電力
型の物理量測定装置を提案することにある。

また本発明の更に他の目的は電源の投入を話れた後も測
定データを表示可能に保持する物理量測定装置を提案す
ることにある。

以下、本発明の詳細な説明する。

■１発明の詳細な説明 以下図面を参°照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例の物理量測定装置の基本構成
を示すブロック図であり、図において検出部ｌはセンサ
なと、検出しようとする物理量によって電気的特性の変
化する検出素子から電気信号をとり出し出力する部分。

計測回路部２は検出部ｌからの物理情報に対応した電気
出力をデータ信号に変換し、必要に応じて処理回路部３
を動作させる部分。処理回路部３はデータ信号を処理し
表示部４に処理された物理量を送る部分。制御回路部５
は計測回路部２、処理回路部３１表示部４の基本動作を
制御する部分である。

制御回路部５は主としてタイムベースを形成するクロッ
ク信号発生器の機能を有し、処理回路部３が動作状態の
場合は計測処理開始を起動する一定の短周期クロック信
号２５を、また処理回路部３が動作していない時の計測
回路部２を動作させるこれより長い一定の長周期クロッ
ク信号２２を出力している。処理回路部３が動作してい
ない状態では、制御回路部５から周期的に出力されてい
る長周期クロック信号２２の起動で計測回路部２は動作
を開始し、必要な工程を終了すると停止するという具合
に同じ工程を長周期信号に従って繰り返す。計測回路部
２が動作中のときは検出部ｌからの温度情報に対応した
電気出力２１を取込みデータ信号２４を出力すると共に
処理回路部３を起動させるかどうかの判定を行い、起動
させる時には処理回路部起動信号２３を出力する。処理
回路部３に処理回路部起動信号２３が入力された後は、
制御回路部５からの短周期クロック信号２５に従って処
理回路部３が動作を開始する。短周期クロック信号２５
は長周期クロック信号２２と完全に同期しており、処理
回路部３が動作を開始すると処理回路部３を通じて図に
は示していない短周期クロック信号で計測回路部２の計
測開始を指示するようになる。このようにして処理回路
部３が動作状態のときは計測回路部２は一定の短周期で
動作を行ない処理回路部３が動作状態でないときには一
定のこれより長い周期で一定時間だけ動作することにな
る。

制御回路部５より出力される標準クロック信号２６は処
理回路部３に入力され、処理回路部３の基本処理工程の
動作コントロール、経過時間、時刻の測定のために使わ
れている。処理回路部３では動作状態に入ると、計測回
路部２から出力されているデータ信号２４を読み込み、
データ処理を行なう。データ処理の内容は実施の目的に
応じて、例えば、入力データの単位時間あたりの平均値
を算出したり、最大値、変化率を求めたり、少し先の変
化の様子を予測演算したりすることを行なう。処理回路
部３で物理データが目的に応じて処理されると、先の一
定の短周期毎に毎回の処理結果が表示部４に表示信号２
８として送られる。

処理回路部３は通常は動作停止しており制御回路部５よ
りの長周期クロック信号２２によって起動される計測回
路部２からの起動信号２３により動作を開始する。そし
て処理回路部３が扱う測定経過時間が所定の値を越えた
り、計測された物理量があらかじめ定めた基準に従うよ
うになると、処理回路部３は計測回路部２へ停止信号２
７を送り、計測回路部２を長周期信号２２に従う間欠監
視動作状態に戻すと同時に自ら動作を停止する。

このとき、表示部４には最終回の処理結果が表示された
まま再び処理回路部３が動作するまで保持される。また
２９は制御回路部５からの表示コントロール信号である
。

以下本発明の基本的機能を具体化している部分の詳細な
構成例を示す第２図及び動作フローを示す第３図を用い
て以下に説明する。

計測回路部２内のＤ型フリップフロップ１０のクロック
入力端子には制御回路部５から出力される長周期クロッ
ク信号２２が入力されており、フリップフロップ１０の
Ｄ端子はＨＩＧＨ状態に保たれていることにより前記長
周期クロック信号２２によりフリップフロップｌＯがセ
ットされ（ステップ１００）、起動信号３３が出力され
計測回路部２の動作を開始する（ステップ１０１）。計
測回路部２にて計測を行ない（ステップ１０２）、計測
が終了すると停止信号３４を先のＤ型フリップフロップ
１０のリセット端子に出力し起動信号３３をリセットし
計測動作を停止する（ステップ１０３）。このとき計測
動作での計測結果によって、処理回路部３を動作させる
がどうかを判定し、動作させる必要があるときには処理
回路部３を起動させるための起動パルス３０をＤ型フリ
ップフロップ１１のクロック入力端子に与えてフリップ
フロップ１１をセットする（ステップ１０４−Ｙ）。処
理回路部３を起動させないときにはステップ１００に戻
す（ステップ１０４−Ｎ）。

ここで処理回路部３を起動させるか否かの判断は例えば
、検出部１からの物理情報が一定の値を越えたかどうか
、あるいは、一定の変化を示したかどうか、あるいは別
の計測指示を与える事柄が発生したかどうか、長周期ク
ロック信号２２が所定回数に一致したかどうかなど７ｊ
ＩＩＩ足、監視の目的に応じて任意に構成することがで
きるものである。

前記クリップフロップ１１がセットされることによりフ
リップフロップのＱ出力より処理回路部起動信号２３が
出力され処理回路部３へ送られる（ステップ１０５）。

処理回路部３のアンドゲート９の入力側には処理回路部
起動信号２３と制御回路部５が常時出力している短周期
クロック信号２５が接続されており、処理回路部起動信
号２３が入力されると短周期クロック信号２５に対応し
た繰り返し動作指示信号３１が出力されるようになる（
ステップ１Ｏ６）。この繰り返し動作指示信号３１はＤ
入力を１１　Ｈ１１状態に保たれたＤ型フリップフロッ
プ８のクロック入力端子に接続されており、短周期クロ
ック信号２５が処理回路部３に入力する毎にフリップフ
ロップ８をセット状態にし、処理回路６をコントロール
するための処理回路起動信号３２が出力される（ステッ
プ１０７）。処理回路起動信号３２により処理回路６の
電源スィッチであるアナログスイッチ７がＯＮ’”状態
となり電源１２が処理回路６に供給される（ステップ１
０８）。

計測回路部２には、処理回路部起動信号２３が出力され
ている状態のときには、短周期クロック信号２５で計測
動作を開始するＤ型フリップフロップ４３のリセットが
解除され起動信号４４が出力される回路が構成されてお
り、計測回路部２は処理回路部３が動作状態に入ると短
周期クロック信号２５に従って動作を繰り返す構成とな
っている。

処理回路６の基本動作は制御回路部５よりのりロック信
号２６に従っており、前記処理回路起動信号３２により
処理回路６が動作を開始するとただちに計測回路部２よ
りデータ信号２４を読み込み（ステップ１０９）、デー
タ信号２４の演算処理を実施する（ステップ１１０）。

その後処理回路６では処理回路部３が動作状態になって
からの経過時間や、データ信号２４および演算処理結果
などのデータを入出カライン３６を介してメモリ１３に
蓄積する（ステップ１１１）。また目的に対応した演算
処理結果は表示出力２８を介して表示部４に送られ表示
される（ステップ１１２）。

同時に上記の経過時間、データ信号およびデータ信号の
演算処理結果は目的に応じて所定の基準に合うどうか毎
回モニタリングされ、チェックされ目的の計測がすべて
終了したかどうが判定する（ステップ１１３）。所定の
基準に合致しないときすなわち計測が未終了のとき（ス
テップ１１３−Ｎ）には処理回路６は、処理回路停止信
号３５を出力して処理回路起動信号３２をリセットして
処理回路をストップしくステップ１１４）、アナログス
イッチ７を“ＯＦ　Ｆ　”にして、処理回路６を一旦停
止する（ステップ１１５）。その後ステップ１０５に戻
り再び処理回路部起動信号を出力し、短周期クロック信
号２５に従って、一連の動作を繰返す。処理回路が扱う
経過時間や、処理回路が扱う物理量であるところのデー
タ信号、およびそれらの演算処理結果が所定の基準に合
致している時すなわち計測終了した時にも同様に処理回
路をストップしくステップ１１６）、アナログスイッチ
を“’ＯＦＦ”にして処理回路を停止状態にした（ステ
ップ１１７）後、計測回路部２に計測回路部停止信号２
７を送り、計測回路部２をストップしくステップ１１８
）、処理回路部起動信号２３をリセットしくステップ１
１９）、計測回路部２、および処理回路部３の短周期ク
ロック信号２５に従う動作を停止させる。

このときデータラッチ、ドライバ及び表示素子より成る
表示部４の表示状態は表示信号２８で指示された最終表
示状態のまま表示コントロール信号２９によって保持さ
れる。

目的の計測、演算処理表示が達成されると装置を待機状
態に戻すためスタートに戻り長周期クロック信号２２に
従う動作となる。

ところで、短周期クロック信号２５に従う短周期の動作
の中でも処理回路６をアナログスイッチ７のコントロー
ルによって電源“’ＯＦＦ”としくステップ１１５、ス
テップ１１７）、停止状態にする理由は、電力消費をさ
らにおさえるために他ならない。また、計測回路部２の
長周期クロック信号２２に従う繰返し動作中の停止信号
３４と短周期クロック信号２５に従う繰返し動作中の図
には示されていない停止信号とは信号発生条件を違えて
おくことも可能で、例えば長周期の繰返し動作中は停止
信号３４の発生条件をより短時間で発生するようにして
おいても良い。このようにすると、装置の平均消費電力
をさらに低減できることは言うまでもない。

実施例は第１図、第２図に限定されるものではない、請
求範囲記載のものであれば、ｌ、）かなる実施例をも包
含するものである。

表示部４の表示事項についても、本発明は特に制限を与
えるものではない。例えば、処理回路部３を停止すると
き処理回路部３が最後に表示信号２８を送った時の時刻
をも表示部４に残しておくことが、当然許される。この
ようにいくつかの表示を次々と残しておくことによって
、いつ、いかなる現象が発生したかを後でビデオ装置な
どで観察できるわけである。この効果は、工業分野の監
視装置などで大きいものと思われる。

第４図、第５図は本発明を電子体温計に実施した例であ
る。但し、第２図と重複する部分については図を省略し
である。即ち、それぞれ第２図と結合して、第４図では
計測回路部２の、第５図では処理回路部３の主要部分を
構成する。

第４図において、温度に応じてその電気抵抗値を変化さ
せる感温素子であるサーミスタ１４の抵抗値は起動信号
３３により変換指令を受けた抵抗一温度変換回路１５に
より温度のデータ信号２４に変換される。変換が終了ｊ
ると停止信号３４が出力される。起動信号３３はもとも
と第２図の長周期クロック信号２２によってもたらされ
るが、体温などのような比較的ゆっくりと変化する物理
量の測定では、長周期クロック信号は１秒ないしｌＯ秒
程度の繰返しが適当である。あまり短い周期では消費電
力を少なくする上から望ましくないし、逆に１０秒以上
の周期では、測定すべき時期を逸したり、最終表示を得
るために多少のロス時間をつくることにもなってしまう
のである。抵抗一温度変換回路１５からは第３図のフロ
ーチャートのステップ１０４の判断工程を実施するため
のデータ信号３７が送られている。データ信号３７はデ
ータ信号２４と本質的に同じもので良いがステップ１０
４の判断工程を実施するための比較的精度の低い信号で
良い。判定回路１６には温度のデータ信号３７が一定範
囲内であり、また前回取込んだデータ信号との差分を数
えて変化率が一定値以上の場合には起動パルス３０を出
力する回路が組込まれている。通常の環境における体温
測定では多くの体温測定時の温度変化曲線を調べてみる
と検出部の検出した温度が、おおよそ３０°Ｃを越え、
測定の初期の段階で平均０．０２°Ｃ／秒程度以上の温
度上昇を示すものであり、この条件が満たされるとき正
規に体温測定を開始し、演算処理、表示を行うようにし
ておけば、はとんどあらゆる体温測定が可能となる。単
に３０°Ｃ以上という条件だけでは、３０°Ｃ以上の環
境で、体温を測定しないときでも絶えず計測動作を繰返
すことになるので、これだけの条件では省電力を実現で
きない。逆に０９０２°Ｃ／秒以上の変化率の条件は、
３０’Ｃ以上の条件より幾分優位である。体温の測定を
目的とすると前者の条件の方が、体温の測定以外の時に
成立しにくいからである。しかし、うつかりするとほん
の−瞬、検出部に手で触れることなどによって、簡単に
処理回路がスタートしてしまうことがあり、これらのト
ラブルを少しでも解消するためには３０°Ｃ以上という
ような条件をも加えておく方が具合が良い。

第５図は処理回路部３が扱う温度が一定値以上の増加を
示さなくなった時、あるいは一定値以上の増加を示さな
くなったことが判定された後、新しく読込む温度の値が
処理回路部３で扱われている温度より所定の値以上小さ
いとき、処理回路部３の動作を停止し、計測回路部２を
間欠監視動作状態にしておく機能の主要部分を示したも
のである。

第２図における計測回路部２からのデータ信号２４は処
理回路部３が動作中は短周期クロック信号２５の周期で
処理回路部３のカウンタレジスタ１７に送られてくる。

読込パルス３８は短周期クロック信号２５と同期してお
り、同じ周期でカウンタレジスタ１７の内容の読込み指
示を与える。

データ出力３９は一周期毎にＲＡＭ（ランダムアクセス
メモリ）１３に記憶される。ＲＡＭ１３に蓄積されたデ
ータは必要に応じて読出しパルス４０によって読出され
演算回路１９によって演算処理される。演算処理は短周
期りａツク信号に従う周期毎に行われ、例えば、演算結
果がわずかのデータのふらつきによって大きな影響を受
けないようにするためのＲＡＭ１３に蓄積された過去−
周期毎の連続した最新のデータの平均値（移動平均値）
の計算、その値の過去からの最大値の検出、その他−周
期当りの温度変化量の計算、処理回路部が動作しはじめ
てからの経過時間の測定、温度と経過時間にもとづいた
最終平衡温度の予測演算などが実施される。

これらの演算結果はいずれも書込み信号４１でＲＡＭ１
３に送られ毎回蓄積される。尚、演算回路１９の基本動
作はクロック信号２６に従って実施される。

さて、演算回路１９での演算処理の結果は表示信号２８
を通じて表示部４に送られる。送られる内容は実施例の
目的によってそれぞれ異なり、いわゆるリアルタイム体
温計では入力データそのままあるいは前述の入力データ
の平均値（移動平均値）、直示型体温計と言われるもの
では、その最大値、予測型体温計では平衡温度の予測値
である。目的に応じて演算回路を構成しておくか、切替
え端子などで選択できるようにしておけば良い。演算回
路′１９からは終了判定用信号４２が出力されており、
これも目的に応じて演算回路１９による処理する前のデ
ータを含めた演算結果のいずれか１つあるいは２つ以上
の異なった種類の信号が使いわけられる。リアルタイム
体温計では経過時間だけでも良いが、直示型や、予測型
では、移動平均値の変化量、またはそれと経過時間など
が組合わされる。判定回路１８にはこれらの終了判定用
信号４２が入力しているので目的に応じて選んで終了判
定を行うことができる。例えば、前述の移動平均値が１
分間に０．１℃以上の変化を示さなくなったとき、ある
いは移動平均値が３０秒間に０．１”Ｃ以上の変化を示
さなくなった後さらに１０秒以上経過したとき、あるい
は過去の移動平均値の最大でか一定値以りの増加を示さ
なくなったとき、あるいは移動平均値が一定値以上の増
加を示さなくなった後、新しく読込んだ温度が移動平均
値の最大値より０．１’０以上低くなったときあるいは
経過時間が６０秒を越えた後、移動平均値が０．１℃以
上低くなったときなど最も目的に合致した判定基準を作
っておくことができる。判定回路１８における計測終了
か否かの判定結果が、計測終了のとき（ステップ１１３
−Ｙ）には計測回路部２に計測回路部停止信号２７を送
り、計測回路部を間欠監視動作状態にすると共に処理回
路部３の動作を停止させる（ステップ１１８．ステップ
１１９）。この計測終了の判定は、本発明において必須
のものであり、目的の計測が終γすると、装置自体が、
計測の終了を判定し動作を停止するところが重要である
。例えば実施例の体温計では、おおよそ直示型のもので
５〜１０分、予測型のもので０．５＝２分の経過時間で
測定は終了するものであるが、検出部からの温度情報を
用いても計測が終了したことを判定できるわけであり、
測定部位から体温計を離すことによって、検出温度が下
がることを終了判定に利用するのも重要な１つの方法で
ある。この場合、計測が中途段階では、目的が達成でき
ないので一定時間経過後とか、温度の増加が一定値以下
などの制約を設けて結果の信頼性を向上させるのである
。

このようにして、判定回路１８から計測回路部停止信号
２７が出力されると、表示部４はその時の表示値を保持
して停止する。従って計測は自動的に開始され、自動的
に停止し、計測結果は次の測定が開始されるまで保持さ
れるという−、極めて合理的で、使いやすい低消費電力
型の電子体温計が実現される。

尚、上記演算回路１９、判定回路１８などはマイクロコ
ンピュータで実現できることは言うまでもない。

■１発明の具体的効果 このようにして、本発明による物理量測定装置では測定
対象の物理量が長期にわたって、少ない時間だけ間欠的
に監視され、計測して処理結果を表示すべきかどうか判
定され、計測する必要がある時だけ計測回路と処理回路
が本格的に動作する。再び間欠動作終了後は監視状態に
入って待機状態になる。待機状態においては、物理量を
処理可能な電気信号に変換する変換情報量が減少するた
め、測定装置の平均消費電力を極めて少なくすることが
できる。消費電力の低減に加えて更に重要な本発明の効
果は、測定モードにおける測定周期を短か〈設定するた
め、急激な温度変化に追随した測定を行い得る所にある
。

更に本発明の具体的態様に従えば、温度処理部は測定モ
ード中にのみ電源が投入されるが、測定値の表示は電源
が断たれた後も保持されるため、モニタ用の測定装置に
好適となる。

また、現状技術では、極めて低消費電力の０ＭＯ３ＩＣ
と液晶表示が、制御回路部と表示部の主要構成要素とな
り得るので、両者が常に動作していても装置全体の消費
電力に与える影響は少なくすることができる。従って、
計測回路部の間欠監視状態と処理回路部の必要な時だけ
の動作は装置全体の低消費電力化にとって意義が大きい
。さらに、装置の低消費電力化が充分な段階まで達成さ
れると、装置の電源スィッチを不要なものとし、装置を
監視用にまで拡大して行くことができるようになる。ス
イッチが不要である装置というものは、一般に小型化に
も向いており、当然のことながらスイッチに付随する故
障の問題、スイッチの切り忘れによるトラブルも一気に
解決するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例のブロック図。 第２図は処理回路部及び周辺の詳細図、第３図は動作フ
ローチャート、 第４図は本発明を電子体温計に実施した場合の一部ブロ
ック図、 第５図は本発明の他の制御回路部の構成を示す図である
。 図において、 ｌ・・・検出部、２・・・計測回路部、３・・・処理回
路部、４・・・表示部、５・・・制御回路部、６・・・
処理回路、１３・・・ＲＡＭ、１４・・・温度サーミス
タ、１５・・・抵抗一温度変換回路、１７・・・カウン
タレジスタ、１９・・・演算回路、２２・・・長周期ク
ロック信号、２５・・・短周期クロック信号である。 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被測定対象の物理量を検出する検出手段と、該検出
   手段よりの出力信号を受けて前記物理量の変化を判定す
   る判定部と、該判定部の判定出力によって物理量の処理
   を開始する処理部とを備えた物理量処理装置において、
   前記処理部が動作状態のときは前記判定部を短い周期で
   動作させ、前記処理部が被動作状態のときは前記処理部
   を前記周期より長い周期で動作させることを特徴とする
   物理量測定装置。 ２、処理部は自己の処理時間を決定する計時手段を備え
   、該計時手段が所定時間の経過を判別したときに、処理
   動作を中断することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の物理量測定装置。 ３、処理部は単位時間における物理量の変化率を判別す
   る判別手段を備え、該判別手段が所定以下の変動率を検
   出したときに処理動作を中断することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の物理量測定装置。 ４、処理部が動作中に処理した物理量を保持するデータ
   保持手段を備え、処理部の被動作中においても前回の処
   理データを保持することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の物理量処理装置。 ５、処理部が動作状態から被動作状態に移るときに処理
   部への給電を断つことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の物理量測定装置。 ６、被測定対象の物理量が被測定部位の温度であり、処
   理部で処理する温度が単位時間に一定イ１ａ以上の増加
   を示さなくなったとき処理部の動作を停止することを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の物理量測定装置。 ７、被測定対象の物理量が被測定部位の温度であり、処
   理部で処理する温度が一定値以上の増加を示さなくなっ
   たことが判定された後、新しく読込む温度の値が、処理
   部で扱われている温度より所定の値以上小さいとき、処
   理部の動作を停止することを特徴とする特許請求の範囲
   第５項又は第６項記載の物理量測定装置。 ８、物理量が温度であることを特徴とする第１項ないし
   第７項のいずれかに記載の物理量測定装置。