JPS62503119A - 赤外電子温度計及び温度測定法 - 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】 赤外電子温度計及び温度測定法 発明の背景及び要約 本発明は電子温度計、より詳細には非接触赤外電子温度計及び物体の温度測定法 に関する。

人体等の物体の温度は接触熱センサを使用したり赤外範囲の放射エネルギ等の人 体からの自然放射エネルギを測定して決定することができる。赤外放射は物体の 温度に直接関連しており、人体の温度決定に使用することができる。

正確で信頼度が高く経済的に製造できる新しい改良された非接触電子温度計を提 供することが本発明の目的である。

本発明のもう一つの目的は実質的に瞬時に物体の温度を測定する非接触電子温度 計を提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的はコンパクトで、廉価で簡便で使い易い医療用非 接触電子温度計を提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は皮膚表面上の暖点を検出する医療用熱検出器を 提供することである。

本発明のさらにもう一つの目的は高速焦電赤外センサと比較的低速の周囲温度セ ンサを使用して人体の温度測定法を提供することである。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の電子温度計の切取斜視図、第２図は本発明の電子温度計の路線 図、第３図は焦電センサの縦断面図、第４図は第３図の焦電センサの焦電膜材の 断面図、第５図は焦電センサのもう一つの実施例の縦断面図、第６図は第２図の ビーム指向要素の断面図、第７図は第２図の増幅器回路の電気回路図、第８図は 作動センサ信号のリアルタイムグラフ表示、第９図は電子温度計の校正組立体の 略図、第１０図は第９図の校正組立体内に生じる波形のグラフ、第１１図は第９ 図の焦電センサの電極構成のもう一つの実施例、第１２図は第９図の焦電センサ の電極構成のさらにもう一つの実施例、第１３図は別の校正組立体の略図、第１ ４図は熱検出器の斜視図、第１５図は第１４図の熱検出器の略図、第１６図は焦 電センサのもう一つの実施例の縦断面図、第１７図は焦電センサのもう一つの実 施例の縦断面図である。

１几旦亘且１ 同じもしくは類似の部品を示すのに同じ番号を使用している図面を参照として、 本発明の電子温度計を一般的に符号１０で示す。第１図及び第２図を参照として 、温度計１０は一般的に内部チャンバ１３を形成する函体１２と、チャンバ１３ へ赤外放射を指向するバレルすなわち導波管１４と、赤外放射のバレル１４の通 過を制御するシャッタ組立体１６と、焦電センサ組立体１８と、周囲温度センサ ２０と電子回路２２を具備している。

函体１２は片手操作を行うために簡侵なサイズのピストルグリップ型ハンドルを 形成する細長い下端２４を有している。函体１２の上端２６は焦電センサ組立体 １８と周囲温度センサ２ｏを載置するための内部チャンバ１３を形成しており、 バレル１４を通って受光されるものを除き外部赤外放射のシールドを提供する。

バレル１４は函体１２の前方側２８に焦電センサ１８と一致して載置され、被測 定物体１１から赤外放射をチャンバ１３内に載置された焦電センサへ指向する。

好ましくは、バレル１４は金属製であり熱平衡するように焦電センサ１８と相互 接続されている。また、バレル内部を金属化することもできる。

第６図を参照として、バレル１４は円筒状であり、滑らかで光沢のある内面３ｏ を有して開放受光端３２から焦電センサ１８への赤外放射の伝達を容易にし、且 つ放射率を低くしバレル温度が焦電センサ１８の温度と幾分異なる場合に、バレ ル１４からの２次放射により生じるエラーを低減する。バレル１４の全長が第６ 図に示す視角Ａを決定し、大概の医療応用において、バレルの長さは好ましくは ２〜１０ｃｍの範囲である。

好ましくは、バレル１４の外面３４は保護熱絶縁被覆３６により人体等の周囲熱 源から熱的に絶縁されている。

使用可能な熱絶縁被覆はフェノール樹脂プラスチック等のプラスチックである。

保護被覆３６の外面は光沢があり、外部熱を反射する。第６図に点線で示すよう に、ある応用では着脱可能な保護カバー３８を使用してバレル面と被測定物体と の接触を防止することができ、例えば汚損を防止することができる。カバー３８ は低熱伝導率を有し、使用可能な材料はポリエチレン型材料である。

また、バレル１４の替りにポリエチレンフレネルレンズを有する適切な光学組立 体を使用して、物体１１からの赤外放射を焦電センサ１８に指向することができ る。

焦電センサ組立体１８はチャンバ１３内に載置されており、第２図に示すように 、バレル１４を通過する赤外放射を受光するようにバレル１４と一致して配置さ れている。第３図を参照として、焦電センサ組立体１８はバレル１４からの赤外 放射を受光する焦電膜４４を載置するための開放端内部凹み４２を形成するベー ス４ｏを有している。焦電膜４４は外向きに配置された周辺クランプ４６と内向 きに配置された周辺接触リング４８間にクランプされている。接触リング４８は ベース４０と間隔をとって凹み４２内に固定されている。絶縁インサートスペー サ５０が接触リング４８をベース４０から電気的に絶縁し、第３図に示すように 、インサート５ｏは接触リング４８の内端と協働係合して接触リングとベース４ ０との間隔を維持する。

実施例において、焦電膜はフッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）等の焦電材の極薄 部である。分極化すると、このような股は焦電効果を示し、赤外放射の受光によ り生じる温度変化に応答して電荷を発生することができる。

（参照としてここに組み入れている）スミス等の米国特許第４，３７９，９７１ 号及びコーヘン等の米国特許第３．８０９．９２０号に一般的に開示されている ような他の構成や材料を使用することもできる。実施例において、フッ化ポリビ ニリデンはここで使用する赤外放射に応答する小さくて迅速な温度変化に感応し 且つ比較的経済的であるため好ましい材料である。

第４図を参照として、焦電膜４４は５〜１００ミクロンの範囲で厚さを変えるこ とができ、厚さは特定応用に対して望ましい感度及び速度応答により決定される 。一対の平面電極５２．５４が無電膜４４の両側に固定されており、電極５２は 凹み４２から外向きとされていて最初にバレル１４からの赤外放射を受光する。

実施例において、外部電極５２は黒色で赤外放射の放射率及び吸収度が高く、内 部電極５４は非透明で赤外放射の反射率が高い。また、外部電極５２は遠赤外放 射に対して透明とし且つ内部電極５４は反射性として高い速度応答及び感度を与 えることができる。

組立時に、ベース４０及びクランプ４６は電気的に接続して焦電膜４４のシール ドを行うことができる。ベース４０と外部電極５２は接地線５６により接地する ことができる。内部電極５４は接触リング４８により導線５８に電気的に接続さ れている。導線５６．５８は焦電センサ組立体１８を電気回路２２に接続する。

赤外放射の受光に応答して発生する信号の極性が使用する電子回路と両立するよ うに、製造工程中に焦電膜４４は分極化される。実ＩＪ色例において、内部電極 が正の温度変化に応答して負の信号を発生するように焦電膜は適切に分極化され る。動作上、焦電センサ１８は温度変化を感知し、それを示す電気信号を発生す る。

実際上、子分極焦電膜４４を使用した焦電センサ組立体１８は例えば帯電ポリマ 膜、熱電対、熱電対列等を使用した従来技術の赤外センサよりもコスト及び製造 の容易度の点で実質的に優れている。特に、従来技術のセンサに較べて、膜４４ は例えば１ｃｒｒｒ２程度の比較的大きい面積を有し、この領域の本質的に任意 部分に衝突する赤外放射に感応する。従って本発明の赤外温度計は収束管、パラ ボラ鏡、レンズ等のセンサ上に赤外放射を収束させる装置を必要としない。これ により、著しく簡単な装置となって装置の全体コストが低減され装置の製造が容 易になる。

周囲温度センサ２０は函体１２の内部温度を感知もしくは監視するように焦電セ ンサ１８、バレル１４及びシャッタ要素６６と熱平衡して内部チャンバ１３内に 載置されている。周囲温度センサ２ｏは函体１２の内部温度を感知してそれに比 例する電気信号を発生しコネクタ６４を介して電気回路２２に加える。このよう な周囲温度感知に使用できる温度トランスジューサにはサーミスタ、熱電対列、 半導体等が含まれる。重要なのは、周囲温度センサは高速焦電センサに較べ比較 的低速作動とすることができ、チャンバ１３の内周温度の変化を追跡するのに充 分な応答時間であればよいことである。

焦電膜４４をバレル１４を通過した赤外放射に露光させることはシャッタ組立体 １６により制御される。シャッタ組立体１６はシャッタ６６、シャッタ制ｔ）Ｉ ｉｉ構６８及び手動起動押釦７０を具備している。シャッタ６６は動作上バレル １４の内端に載置されており、バレル１４から焦電センサ１８への赤外エネルギ の伝達を止める常閉位置と赤外エネルギをバレル１４から焦電センサ１８へ通過 させる開放位置間を起動可能とする。

シャッタ制御機構６８は５〜２５ｍ５の範囲の高い開放速度を有する従来の設計 である。使用可能な従来の機構として機械トリガ組立体、ソレノイド起動装置、 ステップモータ組立体等が含まれる。シャッタ６６は押釦７０を押下して開放位 置へ起動され、前記したようにシャッタの開放に応答して焦電センサ１８が電気 信号を発生するのに充分な時間開放位置にとどまる。シャッタ６６はおよそ２０ ０ｍ５後にその常閉位置に戻る。櫟械的タイミングギアを使用してシャッタ６６ の開放位置の持続時間を制御する。また、タイミングギアは電気機械式とするこ ともできる。

シャッタ制御ｔｉｌｌ！６８はシャッタ開放動作中に音響ノイズ及び他の機械力 を低減して焦電センサ１８から発生する応答電気信号の精度を制御するノイズ抑 制要素及びショックアブソーバを含んでいる。焦電膜４４は圧電特性を有するた め、過剰な音響ノイズや機械力は温度変化に応答して焦電膜４４から生じる電気 信号に有害なエラーやノイズを生じる。

シャッタ６６は焦電膜４４に対する外部依存２次放射源となるのを防止するため 、その外面７２から内面７４にかけて低熱伝導率を有するように構成される。外 部放射源からの放射率及び加熱を低減するために、シャッタ６６の内外面共反射 性とされている。また、無電センサ１８と熱平衡させるために、シャッタ６６は チャンバ１３内に載置されている。

電子回路２２は増幅器回路６０、マイクロプロセッサもしくはマイクロコントロ ーラ７６、シャッタセンサスイッチ７７及びデジタル可視ディスプレイ装は７８ を含んでいる。マイクロプロセッサ７６は周囲温度センサ２０、増幅器回路６０ 及びシャッタセンサスイッチ７７に相互接続されていて温度計函体１２の内周温 度、シャッタ組立体１６の起動及び焦電センサ１８と被測定物体間の温度差を示 ″ｇ電気的入力信号を受信する。マイクロプロセッサ７６は適切なデータ及びプ ログラムメモリを有する従来の設計であり、後記するように周囲温度センサ２０ からの電気信号及び焦電センサ１８からの増幅された電気信号を処理して被測定 人体１１の絶対温度を計算するようにプログラムされている。対象１１の計算さ れた温度に基いて、マイクロプロセッサ７６は制御信号を発生してディスプレイ 装置７８を駆動し計算された温度の可視表示を行う。

より詳細には、焦電センサが発生する電気信号の振幅は被測定対象の温度と対象 から放出される放射に露光させる前のセンサの温度との差、すなわち対象の温度 と温度計の周囲温度との差の非線型関数である。この関数の一般的特性はステフ ァンボルツマン放射式及びフーリエ熱伝達式により表わすことができる。しかし ながら、これらの式は共に極めて非線型である。さらに、ＰＶＤＦ膜等の焦電膜 に衝突する放射量と膜から生じる電圧との間には既知の分析関係が存在しない。

本発明に従って、これらの非線型性及び脱出力の分析関係の不足にもかかわらず 、次の手順により焦電膜を使用して対象の温度を正確に決定できることが判った 。第１に、対象からの放射に応答して膜から発生する電圧■、は次式で近似され 、 ｒ ここに、■　は対象の絶対温度、Ｔａは周囲温度センサ２０により決定される絶 対周囲温度、ｆ　（Ｔａ）はＴａの多項式、すなわち、 ｆ　（Ｔａ　＞　＝ａｏ　＋ａｉ　Ｔａ　＋ａ２　’ｒ８＋ａ３’ｒａ＋・”＝ ・である。

次に、一連の既知のＴ　′及びＴａ２に対して■ｉ、を測定し、これらの値を（ １）式に代入し、多項係数の同時式の組合せを解くことにより使用する特定セン サの設計及び膜の種類に対する係数ａｏＳａ１、ａ２、ａ３、等が決定される。

実際上、人体温度測定についてはわずか３項、すなわちＴ８の２次多孔式を使用 して充分な精度が得られることが判っている。より高精度を必要とする他の応用 に対しては、所望する場合、さらに多くの項を使用することができる。

最後に、被測定対象の温度はマイクロブ０セツサ７６により焦電センサ１８から のＶｉ６、周囲センサ２ｏがら引き出されるＴａ及び前記したように決定される 多項係数ａ。Ｓａｌ、ａ２、ａ３等を使用した次式を評価してマイクロブ０セツ サ７６により決定される。

このようにして、マイクロプロセッサ７６は適切な校正、修正等を含む周囲温度 センサ及び焦電センサからの電気信号の必要な分析を行って絶対温度を計算する ようにされている。計算された温度はデジタル形式に処理されてメモリに記憶さ れ、デジタルディスプレイを駆動する制御信号を発生する。実際上、前記手順及 びＰＶＤ　Ｆ股を使用して、人体温度は本発明の温度計によりおよそ０．１℃以 内まで高信頼度で測定できることが判った。

第８図を参照として、温度計の内周温度よりも高い温度の対象の温度測定例に対 するＶ・のグラフ表示を示す。

ｒ 図示するように、焦電センサ信号（Ｖ、）はシャツタ開ｒ 放後速やかに最大すなわち尖頭値に達し、ゆるやかに減衰開始する。信号の減衰 率は厚さ、放射率、熱時定数等の焦電膜４４のさまざまな物理的パラメータに依 存する。

実施例において、マイクロプロセッサ７６は焦電センサ信号の尖頭絶対値のみに 応答し、従って信号がその尖頭絶対値に達するのに充分な時間シャッタが開くが ぎり、シャッタが開いたままでいる実際の期間は重要でない。

被測定対象が温度計の周囲温度よりも高い温度である場合には、電圧信号の尖頭 絶対値は第８図に示す最大電圧となり、対象が温度計の周囲温度よりも低温であ る場合には、尖頭絶対値は最小電圧となる。マイクロプロセッサ７６が尖頭値を 決定した後、測定は完了しマイクロプロセッサは焦電センサからのその後の入力 信号には非感応すなわち非応答となる。

また、マイクロプロセッサ７６は次式に従って所定の時間フレームｔ。について ｖｉｒを積分することにより、対象の絶対温度を計算するようにプログラムする ことができる。

ここに、Ｋ、−１／秒で示す校正係数 測定計算の積分法は焦電センサが拾う高周波ノイズに対する耐性が強く、被測定 対象の温度が温度計の内部温度に比較的近い場合に特に有利である。

尖頭絶対値法及び積分法にとって、被測定信号はシャツタ６６開放時にフィルム に到達する赤外放射に対する焦電膜の過渡応答である、すなわち、本発明に従っ て、膜の赤外放射信号パルスに対する過渡応答が測定する全てであることをお判 り願いたい。これは、センサの定常状態応答を測定するかもしくはチョッパを使 用して入力赤外放射を一連のパルスに粉砕し次にセンサのこれらのパルスに対す る応答を平均化する従来技術の温度計と直接対比される。過渡応答を測定するこ とにより、本発明の温度計は定常状態になるまで待機しなければならない従来技 術の温度計よりも速い応答時間を有し、１個のみのパルスを使用して本発明はチ ョッパ及び平均化回路の必要性を無くし、製造が容易なより簡単でより廉価な装 置を製造することができる。さらに、１個のみの赤外放射パルスを測定するとい う事実にもかかわらず、本発明の温度計は人体温度を一貫して正確に測定するこ とが判った。

第７図を参照として、本発明の増幅器回路６０の詳細を示す。実茄例において、 焦電センサ１８は正の温度変化に応答して負の信号を発生する。無電センサ信号 は導線５８を介して増幅器６１の負入力端子に加えられ、内部発生基準電圧（Ｖ 、８．）が正入力端子に加えられる。

好ましくは、増幅器はＪＦＥＴもしくはＣＭＯ３入力段を有し、入力インピーダ ンスがバイアス抵抗８０及び抵抗８２．８４の比に依存する電流／Ｎ圧変換器で ある。

コンデンサ８６が負帰還を行って増幅器の安定度を維持し高周波ノイズを低減す る。コンデンサ８８は低周波ドリフトを阻止し、導線８７によりマイクロプロセ ッサ７６の入力に加えられる電圧出力信号Ｖ。ｕｔの電圧をオフセットする。ア ナログスイッチ９０はシャッタ組立体１６が起動する前は常閉位置にあり、従っ て増幅器出力電圧は内部発生基準電圧に等しい。アナログスイッチ９０は導線９ ２を介してシャッタ起動センサスイッチ７７に接続されており、それは押釦７０ によるシャッタ組立体１６の起動時に表示信号を発生する。シャッタ組立体の起 動時に、センサスイッチ７７から発生する表示信号によりアナログスイッチ９０ が開いて電圧出力■。ｕｔは焦電センサ１８からの増幅信号ｖｉ、となり、それ は被測定対象からの赤外放射に応答して迅速に変化する。

動作上、バレル１４の外端は被測定対象１１と間隔をとって隣接配置される。押 釦７０を起動してシャッタ６６を開放すると、対象１１からの赤外放射はバレル １４に沿って焦電センサ１８の焦電膜４４に指向される。焦電膜４４は対象１１ からの赤外放射により生じる温度変化の関数である電気信号を発生する。周囲セ ンサ２０が感知する温度計の内部の周囲温度及び対象からセンサに到達する赤外 放射により生じる焦電センサ組立体の温度変化に基いて、対象の温度がマイクロ プロセッサ７６により計算されてデジタルディスプレイ７８上に表示される。温 度計の応答時間は比較的速＜０．２５秒程度である。前記したことから判るよう に、取扱いが容易で経済的に製造できる非接触電子温度計により高速温度読取り がなされる。

焦電センサ組立体のもう一つの実施例を第５図に一般的に番号１９で示す。焦電 センサ１９は絶縁インサート５０内を延在する接触ピン５８と一体的に形成され た接触リングすなわちインサート４８を有している。焦電膜４４は接触リング４ ８とクランプ４６間にクランプされ、クランプ４６はベース４０のロール縁４１ により正しい位置に保持される。外部電極５２はクランプ４６及びベース４０を 介して接地されており、内部電極５４は接触リング４８及び接触ビン５８を介し て増幅器回路２２へ接続されている。他の要素は第３図の実施例と同様に作動す るため詳細に説明する必要はない。第５図の構成は経済的な高体積製造に特に適 しており、自動製造工程と両立するため温度計１０の組立てが容易になる。

焦電センサ組立体の他の実施例を第１６図〜第１７図に示す。第１６図において 、前後面上に電極５２及び５４を有するポリマ膜４４が内部非導電函体すなわち 支持体１５０に載置されている。膜はのり付けや熱溶接等のさまざまな方法によ り函体に載置することができる。膜を保護するために、センサの前面は遠赤外放 射に対して透明なポリエチレン等の材料で出来たカバー１６３を含むことができ る。膜の両側の圧力を等しくするために、函体１５０は膜と函体壁により形成さ れる空胴内へ通じる開口１６０をその後壁に有している。

接点１６１及び１６２は函体１５０にモールドされている。接点１６２は前方電 極５２に接続され、接点１６１は後方電極５４に接続されている。これらの接続 は物理的接触やＲｇｏｌ等の導電性エポキシ等の導電性媒体を介して行われる。

第１７図は第１６図のセンサ組立体の修正例を示し、周囲センサ２０はポリマ膜 ４４と同じ函体１６４内に載置されている。特に、周囲センサ２ｏはｇ！４４及 び函体１６４壁により形成される空胴内に載置されている。このようにして、膜 と周囲温度センサ間の良好な熱結合が得られる。

第９図を参照として、焦電センサ信号を校正して許容できない温度測定誤差を生 じる材料の経時変化、温度ドリフト、電子素子の不安定等による変動を補償する 光学校正回路９４を示す。焦電膜４４は必ずその焦電特性と同じ（材料の経時変 化、温度、等の）環境要因の影響を受ける圧電特性を有している。従って、校正 は熱校正、すなりち焦電校正とは逆に電気的校正、すなわち圧電校正により行う ことができる。所定のＭ単信号を圧電焦電膜に加えると膜の一部に機械的応力す なわち撓みが生じ、応答信号を生じるためこの応力は膜の他の部分でも感知でき る。このようにして、各温度測定計算を行って応答信号を発生する前に、所定の 電気校正信号を焦電膜に加えて校正が行われる。応答信号はマイクロプロセッサ により温度計算の修正係数として使用される。

第９図を参照として、焦電膜４４の外向面上の外部平面電極９６は２個の独立し て間隔のとられた電極セグメント９８．１００を具備している。電極セグメント １００は増幅器回路６０に接続されている。電極セグメント９８はスイッチ１０ ２に接続されており、それは交互に電極セグメント９８を増幅器回路６０もしく は励起信号回路１０４に相互接続する。

励起回路１０４は圧電膜を励起して殿械的応力を生じ、次に応答電気信号１０８ を発生するようにされた所定の電気校正信号１０６を発生する従来の設計である （第１０図）。温度計１０の組立詩及び初期校正時における応答電気信号の値は 所定の標準を構成しメモリに記憶される。スイッチ１０２及び励起信号回路１０ ４はマイクロプロセッサ７６により制御され、校正動作中にマイクロプロセッサ ７６から指令が来ると、励起信号回路は所定の電気校正信号１０６を発生する。

第９区に示すように、校正動作はシャッタ６６の開成位置で行われる。シャッタ ６６を開く前に、スイッチ１０２は電極セグメント９８を信号励起回路１０４に 接続し、所定の電気信号１０６を電極９８に加える。焦電膜４４の圧電特性によ り、これによって機械的応力が生じ、次に機械的応力により圧電膜４４は応答電 気信号１０８を電極９６に生じ、字れは電極セグメント１００を介して増幅器回 路６０へ通される。機械的応力校正信号は所定値であるため、応答信号１０８の 偏差は焦電センサ１８内の変化を示し所定標準からの偏差の度合によりマイクロ プロセッサ７６が適切な修正を行うために必要な校正情報が得られる。校正動作 の後にすぐ、スイッチ１０２は電極セグメント９８を増幅器回路６０へ接続して 膜の赤外感知領域を２倍とし、第１図及び第２図の実施例に関して前記したよう に温度測定動作が行われる。

好ましくは、校正は各測定動作の直前に行って信頼度の高い正確な絶対測定測定 を保証する。経時変化、環境等による焦電膜４４の焦電特性の任意の変化は対象 の絶対温度計算時にマイクロプロセッサ７６により自動的に補償される。

第１１図及び第１２図を参照として、平面電極セグメント９８，１００の別の実 施例を示す。第１１図において、電極セグメント９８．１００は焦電膜１４の内 向面上にかみ合されている。第１２図において、電極セグメント９８は電極セグ メント１００と同軸であり、電極セグメント９８は励起回路網１０４と永久接続 してスイッチ１０２の必要性をなくすことができる。しかしながら、焦電膜４４ の感熱領域は電極セグメント１００に限定される。

第１３図を参照として、焦電センサ組立体１８を校正する別の構成を示す。この 構成において、加熱素子１０８が制御器１１０により制御されマイクロプロセッ サ７６から指令を受けると所定の安定な赤外放射値が得られる。

加熱素子１０８からの赤外線１１２を焦電センサ組立体に反射させるために、シ ャッタ６６の内面に加熱素子１０８及び焦電センサ１８と一致する反射板１１４ が設けられている。必然的に、発生する赤外放射線１１２は動作状態の元で安定 となる。赤外線１１２に応答して焦電センサから発生する電気信号によりマイク ロブセッサ７６に基準信号が与えられ、後の温度測定計算に必要な修正量を計算 することができる。再び、開成位置のシャッタ６６により校正動作が行われ、好 ましくは校正動作は各温度測定動作の前に行われる。

また、マイクロプロセッサ７６には、焦電膜の応答特性の既知のエラーや変化源 に基ずく所定のエラー修正データテーブルを備えることができる。マイクロプロ セッサはエラー修正データに従って、計算された絶対温度を調整するようにプロ グラムされている。

正確で、信頼度が高く、経済的に製造可能な新しい改良された非接触電子温度計 が提供されることをお判り願えることと思う。動作上、電子温度計はコンパクト で使い易く実質的に瞬時に対象の絶対温度を測定する。

第１４図及び第１５図を参照として、表面上の暖点を検出する熱作動検出器１３ ０型の本発明のもう一つの実施例を示す。暖点の検出は骨折や組織の炎症等を探 すのに必要なことが多い。熱検出器１３０は一般的に函体、バレル１４、焦電膜 １４を有する焦電センサ組立体１８、電気回路２２及び表示灯１１６を具備して いる。

バレル１４及び焦電センサ１８は第１図の実施例に関して前記したように作動す る。電子回路２２は一般的に増幅器６０、比較器１１８及び表示器回路１２０を 具備している。増幅器６０の出力はコンデンサ１２２を介して比較器１１８に接 続されている。比較器の閾値はポテンショメータ１２４により変動させることが できる。押釦リセットスイッチ１２６によりコンデンサ１２２を大地に放電させ ることができる。表示器回路１２０は比較器１１８に接続されており、表示灯１ １６や可聴音発生器等の任意他の使用可能な表示器を駆動する。

動作上、コンデンサ１２２は感知動作を開始する前にスイッチ１２６の瞬時起動 により放電される。例えば、第１４図の皮膚表面１３１上の暖点１２８等の暖点 を感知すなわち検出するために、バレル１４の開放受光端３２が表面１３１に隣 接するように熱検出器が配置される。

次に、はぼ定速で表面に沿って熱検出器１３０を移動させる。暖点１２８がバレ ル１４の視野に入ると、暖点１２８からの赤外放射の増大により焦電センサ１８ は表示電気信号を発生する。増幅された電気信号が比較器１１８に加えられ、電 気信号が比較器の設定閾値を越すと、表示回路１２０が起動して表示灯１１６を 駆動する。比較器の閾値は特定の感熱応用に応じて変動することができる。

従って、簡便で使い易く経済的に製造可能な熱検出器が提供される。

同業者であれば、発明の精神及び特許請求の範囲内で、前記構造をさまざまに修 正及び変更できることが容易に手続補正書（自発） 昭和６２年　７月７２日 １、事件の表示 Ｐ　ＣＴ／Ｕ　Ｓ　８６１００７８２ ２、　Ｒ″Ａｏｉｓ　、。

赤外電子温度計及び温度測定法 ５、補正命令の日付 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　６・ 明細書及び請求の範囲翻訳文 手続ネ…正書 昭和６２年９月ｊ日 許庁長宮殿 事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８６１００７８２ 発明の名称 赤外電子温度計及び温度測定法 補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　フレメツド、インコーポレーテツド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内部チヤンバを形成する函体と、 前記内部チヤンバ内に載置され、温度変化を感知してそれを示す第１の電気信号 を発生する焦電センサ装置と、前記焦電センサ装置と動作上一致して前記函体に 載置され、被測定対象から焦電センサ装置へ赤外放射を指向させる装置と、 前記指向装置から前記焦電センサ装置への赤外放射の通過を制御するシヤツタ装 置と、 前記焦電センサ装置の温度を感知するように前記チヤンバ内に載置され、周囲温 度を感知してそれを示す第２の電気信号を発生する温度センサ装置と、前記焦電 センサ装置及び前記温度センサ装置に接続され、前記焦電センサ装置から発生す る温度変化を示す第１の電気信号と前記温度センサ装置から発生する第２の電気 信号を処理して被測定対象の温度を計算する電気回路装置と、 前記回路装置に接続され計算された温度を示す表示装置 とを具備する電子温度計。 ２．請求の範囲第１項において、前記焦電センサ装置は焦電材の膜を含む電子温 度計。 ３．請求の範囲第２項において、前記焦電材はフツ化ポリビニリデンである電子 温度計。 ４．請求の範囲第２項において、前記膜は膜の両側の圧力を等化する装置を含む 支持体上に載置されている電子温度計。 ５．請求の範囲第４項において、前記支持体及び前記膜は空胴を形成し、前記膜 の両側の圧力等化装置は支持体の壁を貫通して空胴に到る開口を有する電子温度 計。 ６．請求の範囲第５項において、空胴内に温度センサが載置されている電子温度 計。 ７．請求の範囲第１項において、前記焦電センサ装置は両側に配置された前面及 び後面を有する焦電材の膜と、赤外放射を良く吸収するようにされた前記前面上 の第１の電極と、 赤外放射に対して非透明で良く反射させる前記後面上の第２の電極と、 前記前面が前記指向装置からの赤外放射を受光するように前記膜を前記内部チヤ ンバ内に載置する装置を具備する電子温度計。 ８．請求の範囲第１項において、前記焦電センサ装置は、 両側に配置された前面及び後面を有する焦電材の膜と、赤外線に対して透明な前 記前面上の第１の電極と、赤外線を反射する前記後面上の第２の電極と、前記前 面が前記指向装置からの赤外放射を受光するように前記膜を前記内部チヤンバ内 に載置する装置を具備する電子温度計。 ９．請求の範囲第１項において、 前記シヤツタ装置は前記指向装置から前記焦電センサ装置への赤外放射の通過を 防止する閉成位置から、前記指向装置から前記焦電センサ装置への赤外放射の通 過を許容する開放位置へ起動することができ、前記電気回路装置は前記シヤツタ 装置の閉成位置から開放位置への起動を感知する装置を具備する電子温度計。 １０．請求の範囲第１項において、前記焦電センサ装置から発生する電気信号を 校正する装置を具備する電子温度計。 １１．請求の範囲第１０項において、 前記焦電センサ装置は両側に配置された前面及び後面を有する焦電膜を具備し、 前記前面は前記指向装置からの赤外放射を受光するように配置されており、前記 校正装置は、 前記焦電膜の前記前面上に間隔をとつて配置された第１及び第２の電極セグメン トと、 前記第１の電極セグメントと接続され、前記焦電膜を励起して応答校正信号を発 生するようにされた所定の機械的応力校正信号発生装置と、 前記第２の電極セグメントに接続され、前記応答校正信号の所定の標準からの偏 差に基いて前記焦電センサ装置の前記第１の電気信号を調整する装置を具備する 電子温度計。 １２．請求の範囲第１１項において、前記第１の電極セグメントは前記第２の電 極セグメントと同軸である電子温度計。 １３．請求の範囲第１１項において、前記第１及び第２の電極セグメントは焦電 膜の前面上にかみ合されている電子温度計。 １４．請求の範囲第１０項において、前記校正装置は、発生する赤外放射を前記 焦電センサ装置に指向するように前記焦電センサ装置と動作上一致して載置され 、前記焦電センサ装置を励起して応答校正信号を発生するようにされた所定値の 赤外放射発生装置と、前記焦電センサ装置と接続され、前記応答校正信号の所定 の標準からの偏差に基いて前記焦電センサ装置の前記第１の電気信号を調整する 装置 を具備する電子温度計。 １５．請求の範囲第１項において、前記シヤツタ装置は、前記内部チヤンバ内に 可動載置されて開放及び閉成位置間で起動され、且つ前記指向装置と前記焦電セ ンサ装置間に挿入されて前記閉成位置では前記指向装置から前記焦電センサ装置 への赤外放射の通過を防止し前記開放位置では前記指向装置から前記焦電センサ 装置への赤外放射の通過を許容する常閉シヤツタ素子と、前記シヤツタ素子を前 記常閉位置から前記開放位置へ制御可能に起動する装置 を具備する電子温度計。 １６．請求の範囲第１５項において、前記シヤツタ素子は両側に配置された第１ 及び第２の表面を有し、前記シヤツタ素子は前記内部チヤンバ内に載置されてい て前記シヤツタ素子が前記常閉位置にある時に前記第１の表面は前記指向装置に 対面し且つ前記第２の表面は前記焦電センサ装置に対面し、前記シヤツタ素子は 前記第１の表面から前記第２の表面まで低熱伝導率を有するように構成されてお り、前記第１及び第２の表面は反射性である電子温度計。 １７．請求の範囲第１項において、前記指向装置は被測定対象からの赤外放射を 受光する外端と動作上前記焦電センサ装置と一致する内端を有する所定長の細長 い円筒状導波管を有し、前記導波管は前記函体に載置され熱平衡するように前記 焦電センサ装置と相互接続されており、前記導波管は滑らかで光沢のある内外面 を有し、さらに前記外面を外周熱源から熱絶縁する装置を前記外面上に具備する 電子温度計。 １８．請求の範囲第１７項において、前記熱絶縁装置は前記外面上に熱絶縁被覆 を有する電子温度計。 １９．請求の範囲第１項において、被測定対象の温度は次式により計算され、 Ｔｓ＝（Ｖｉｒ／ｆ（Ｔａ）＋Ｔａ４）１／４ここに、Ｔｓは被測定対象の絶対 温度、Ｖｉｒは焦電センサ装置から発生する第１の電気信号、Ｔａは温度センサ 装置から発生する第２の電気信号に基いて電気回路装置により決定される絶対周 囲温度、且つｆ（Ｔａ）は次式で与えられるＴａの多項式であり、 ｆ（Ｔａ）＝ａ０＋ａ１Ｔａ＋ａ２Ｔａ２＋ａ３Ｔａ３＋……ここに、多項係数 ａ０、ａ１、ａ２、ａ３……は既知の周囲温度における焦電センサ装置を既知の 温度の対象に露呈して決定される電子温度計。 ２０．請求の範囲第１９項において、多項式ｆ（Ｔａ）は次式で与えられるＴａ の２次多項式である電子温度計。 ｆ（Ｔａ）＝ａ０＋ａ１Ｔａ＋ａ２Ｔａ２２１．内部チヤンバを有する函体と、 周囲温度センサとチヤンバ内に載置された焦電赤外センサを具備する温度計によ る対象の温度測定方法において、該方法は焦電センサを外部から温度計函体へ向 う赤外放射からシールドし、 焦電センサを実質的に被測定対象のみからの赤外放射にさらして被測定対象の温 度と前記選択曝射する直前の焦電センサの周囲温度の関数である第１の電気信号 を発生し、 焦電センサの周囲温度を感知してそれに比例する第２の電気信号を発生し、 前記第１及び第２の信号を電気的に処理して被測定対象の温度を計算する 段階からなる温度測定法。 ２２．請求の範囲第２１項において、焦電センサに被測定対象からの赤外放射を 選択的に曝射する前に、焦電センサの感度を校正する段階を有する温度測定法。 ２３．請求の範囲第２２項において、焦電センサは圧電特性を示すようにされて おり、焦電センサの感度の校正は、 所定の校正信号を焦電センサに加えて焦電センサが応答電気校正信号を発生する ようにし、 前記応答電気校正信号及び所定の標準値に基いて焦電センサが発生する前記第１ の電気信号を修正する段階からなる温度測定法。 ２４．請求の範囲第２２項において、焦電センサの感度の校正は、 所定値の赤外放射を焦電センサに加えて焦電センサが応答電気校正信号を発生す るようにし、前記応答電気校正信号及び所定の標準値に基いて焦電センサが発生 する前記第１の電気信号を修正する段階からなる温度測定法。 ２５．請求の範囲第２１項において、被測定対象の温度は次式により計算され、 Ｔｓ＝（Ｖｉｒ／ｆ（Ｔａ）＋Ｔａ）１／４ここに、Ｔｓは被測定対象の絶対温 度、Ｖｉｒは焦電センサから発生する第１の電気信号、Ｔａは第２の電気信号か ら決定される絶対周囲温度、且つｆ（Ｔａ）は次式で与えられるＴａの多項式で あり、 ｆ（Ｔａ）＝ａ０＋ａ１Ｔａ＋ａ２Ｔａ２＋ａ３Ｔａ３＋……ここに、多項係数 ａ０、ａ１、ａ２、ａ３……は既知の周囲温度における焦電センサを既知の温度 の対象に露呈して決定される温度測定法。 ２６．請求の範囲第２５項において、多項式ｆ（Ｔａ）は次式により与えられる Ｔａの２次多項式である温度測定法。 ｆ（Ｔａ）＝ａ０＋ａ１Ｔａ＋ａ２Ｔａ２２７．請求の範囲第２１項において、 焦電センサに曝射して第１の電気信号を発生する段階は被測定対象の絶対温度に 関連した尖頭値を有する第１の電気信号を発生する段階を含む温度測定法。 ２８．請求の範囲第２１項において、焦電センサに曝射して第１の電気信号を発 生する段階は被測定対象の絶対温度に関連した所定時間にわたる積分値を有する 第１の電気信号を発生する段階を含む温度測定法。 ２９．請求の範囲第２１項において、前記曝射を行う前に焦電センサを所定時間 だけ前記周囲温度センサとほぼ熱平衡に保つ段階を有し、周囲温度センサは前記 焦電センサに較べて低速応答センサである温度測定法。 ３０．請求の範囲第２１項において、被測定対象の絶対温度に関連した第３の電 気信号を発生し、前記第３の電気信号により表示装置を駆動させて温度を表示す る段階を有する温度測定法 ３１．請求の範囲第２１項において、選択作動可能なシヤツタ装置により焦電セ ンサに選択的に赤外放射を瞬時曝射する段階を有する温度測定法。 ３２．請求の範囲第２１項において、焦電センサの選択曝射は実質的に被測定対 象だけからの赤外放射を焦電センサに指向することを含む温度測定法。 ３３．内部チヤンバを形成する函体と、前記函体に載置され、対象の表面からの 赤外放射を内部チヤンバに指向する装置と、 温度変化を感知してそれを示す電気信号を発生する焦電センサ装置を具備し、該 センサ装置は両側に配置された前後面を有する焦電材の膜と、前記前面上に載置 された第１の電極及び前記後面上に載置された第２の電極と、 前記前面が前記指向装置からの赤外放射を受光するように前記膜を前記内部チヤ ンバ内に載置する装置と、前記焦電センサ装置が発生する電気信号を所定値と比 較して表示器制御信号を発生し、前記焦電センサ装置が発生する電気信号が前記 所定値を越える場合に表示装置を駆動する電気回路装置と、 前記電気回路装置に接続され、前記焦電センサ装置が発生する電気信号が前記所 定値を越えることを表示する表示装置 を具備する熱作動検出器。