明細書 Specification
赤外線センサ及び放射温度計 Infrared sensor and radiation thermometer
技術分野 本発明は赤外線センサ及び赤外線センサを有する放射温度計に関するものであ る。詳しくは、 測定対象から放射される赤外線を検知する赤外線センサ及びこの赤 外線センサにて赤外線を検知して測定対象の温度を非接触で測定する放射温度計 に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an infrared sensor and a radiation thermometer having the infrared sensor. More specifically, the present invention relates to an infrared sensor that detects infrared rays emitted from a measurement target and a radiation thermometer that detects infrared rays with the infrared sensor and measures the temperature of the measurement target in a non-contact manner.
背景技術 従来から、放射温度計を用ることにより測定対象から放射される赤外線を検知し て、 測定対象の温度を非接触で測定することが行われている。例えば体温計では近 年、衛生上及び利便上の理由から口腔内の温度を測定する舌下型体温計や腋窩の温 度を測定する腋窩型体温計等の接触型体温計よりも、鼓膜や周辺組織から放射され る赤外線を検知することで体温を測定する非接触型の耳式体温計の需要が増大し つつある。 BACKGROUND ART Conventionally, a non-contact measurement of a temperature of a measurement target has been performed by detecting infrared radiation radiated from the measurement target by using a radiation thermometer. For example, in recent years, thermometers emit more radiation from the eardrum and surrounding tissues than contact-type thermometers such as a sublingual thermometer that measures the temperature in the oral cavity and an axillary thermometer that measures the temperature of the axilla for reasons of hygiene and convenience. The demand for non-contact ear thermometers, which measure body temperature by detecting infrared radiation, is increasing.
鼓膜は人体の深部に位置し外部環境の影響を受けにくいため、 口腔内や腋窩等の 人体の他の部位に比べて体温を正確に測定できることも耳式体温計が注目されて いる理由の一つである。 Because the eardrum is located deep within the human body and is less susceptible to the external environment, one of the reasons why ear-type thermometers have attracted attention is that they can measure body temperature more accurately than other parts of the human body such as the oral cavity and axilla. It is.
耳式体温計には、 一般に測定対象から放射される赤外線を検知するための赤外線 センサとして、 焦電型センサ又はサーモパイルセンサが使用されている。焦電型セ ンサは測定対象から放射される赤外線エネルギを吸収したときの温度変化による
焦電体の表面電荷の変化を出力として検出するセンサである。焦電型センサは焦電 体の温度が変化したときのみに出力を出すため、入射赤外線をチヨッビングして断 続的に遮断し連続的な出力を取り出している。 一方、 サ一モパイルセンサは熱電対 を集積回路技術を用いて堆積し、 直接接続された多数の熱電対により、 温接点と冷 接点との温度差に対する連続的な出力を取り出すセンサである。 Ear thermometers generally use a pyroelectric sensor or a thermopile sensor as an infrared sensor for detecting infrared radiation emitted from a measurement object. Pyroelectric sensors use a temperature change when they absorb infrared energy radiated from the object to be measured. The sensor detects a change in the surface charge of the pyroelectric body as an output. Since the pyroelectric sensor outputs an output only when the temperature of the pyroelectric element changes, the incident infrared ray is shoved to intermittently cut off and output continuously. On the other hand, a thermopile sensor is a sensor in which thermocouples are deposited using integrated circuit technology, and a continuous output for the temperature difference between the hot junction and the cold junction is obtained by a large number of directly connected thermocouples.
以下、 従来の赤外線センサ及び放射温度計を、 サーモパイルセンサ及びこのサ一 モパイルセンサを使用した耳式体温計を例に説明する。 Hereinafter, a conventional infrared sensor and a radiation thermometer will be described as examples of a thermopile sensor and an ear thermometer using the thermopile sensor.
従来のサーモパイルセンサとしては例えば、第 8図及び第 9図に示されたサーモ パイルセンサがある。 かかるサ一モパイルセンサは第 8図に示すように、 赤外線を 受光するサーモパイル素子 1と、 サーモパイル素子 1を蒸着等によりその表面に形 成したヒートシンク 2と、 サーモパイル素子 1の熱電対に電気的に接続された電極 ピン 3、 4と、 電極ピン 3、 4を挿通したステム 5と、 赤外線受光窓 6を有するパ ッケージ 7とからなる。 Conventional thermopile sensors include, for example, thermopile sensors shown in FIGS. 8 and 9. As shown in FIG. 8, such a thermopile sensor is electrically connected to a thermopile element 1 for receiving infrared rays, a heat sink 2 formed on the surface of the thermopile element 1 by vapor deposition or the like, and a thermocouple of the thermopile element 1. And a package 7 having an infrared receiving window 6.
パッケージ 7は第 9図に示すように中空の円筒形状をなしており、 一方の端部に ステム 5が取り付けられ、他方の端部には赤外線受光窓 6が取り付けられている。 また、 サーモパイル素子 1は円形であり、 図示しないがその中央には赤外線を受光 する温接点部が設けられ、 周囲には冷接点部が設けられている。 The package 7 has a hollow cylindrical shape as shown in FIG. 9, and has a stem 5 attached to one end and an infrared receiving window 6 attached to the other end. The thermopile element 1 has a circular shape. Although not shown, a hot junction for receiving infrared rays is provided at the center of the thermopile element 1, and a cold junction is provided around the center.
以上のサーモパイルセンサは、 パッケージ 7に設けられた赤外線受光窓 6から入 射した測定対象からの赤外線がサーモパイル素子 1の温接点部に入射することに より、 赤外線の放射エネルギーが熱エネルギーに変換され、 温接点部と冷接点部と の温度差に応じて発生する熱起電力を出力する。 The above-mentioned thermopile sensor converts infrared radiation energy into heat energy when infrared light from the measurement object that enters from the infrared light receiving window 6 provided in the package 7 enters the hot junction of the thermopile element 1. It outputs thermoelectromotive force generated according to the temperature difference between the hot junction and the cold junction.
また、以上に示したようなサーモパイルセンサを使用した従来の耳式体温計とし て、 第 1 0図に示された耳式体温計がある。 かかる耳式体温計は第 1 0図に示すよ うに、 本体ケース 1 1と、 本体ケース 1 1の先端に位置するプローブ 1 2と、 本体 ケース 1 1及びプローブ 1 2に収納された赤外線検出部 1 3と、温度測定回路部 1 4とから構成されている。 Further, as a conventional ear thermometer using a thermopile sensor as described above, there is an ear thermometer shown in FIG. As shown in Fig. 10, such an ear thermometer includes a main body case 11, a probe 12 positioned at the tip of the main body case 11, an infrared detector 1 housed in the main body case 11 and the probe 12, and so on. 3 and a temperature measurement circuit section 14.
プローブ 1 2は耳孔に深く挿入されないように先端に行くほど細くなるように 形成されているため、 使用者は安全に使用することができる。 赤外線検出部 1 3は 鼓膜から放射される赤外線を検出するサ一モパイルセンサ 1 5と、 サ一モパイルセ
ンサ 1 5に接続され鼓膜から放射される微弱な赤外線を効率よく伝搬させるため の導波管 1 6とから構成されている。導波管 1 6及びサーモパイルセンサ 1 5は支 持板 1 7、 1 8によりそれそれ本体ケース 1 1に固定されている。 また、 温度測定 回路部 1 4は温度測定回路が組み込まれているプリント基板 1 6と、 図示しない起 動スィッチ及び液晶温度表示器とから構成されている。 なお、 サーモパイルセンサ 1 5とプリント基板 1 6とは電気的に接続されている。 The probe 12 is formed so as to become thinner toward the tip so as not to be inserted deeply into the ear canal, so that the user can use it safely. The infrared detector 13 is composed of a thermopile sensor 15 for detecting infrared rays radiated from the eardrum and a thermopile sensor. And a waveguide 16 connected to the sensor 15 for efficiently transmitting weak infrared rays radiated from the eardrum. The waveguide 16 and the thermopile sensor 15 are fixed to the main body case 11 by support plates 17 and 18, respectively. The temperature measurement circuit section 14 includes a printed circuit board 16 in which a temperature measurement circuit is incorporated, a start switch (not shown), and a liquid crystal temperature display. The thermopile sensor 15 and the printed circuit board 16 are electrically connected.
以上に示した耳式体温計では、鼓膜から放射されて導波管 1 6から取り込まれた 赤外線がサーモパイルセンサ 1 5にて熱エネルギーに変換され、 サ一モパイルセン サ 1 5の温接点部と冷接点部との温度差に応じて発生する熱起電力と、 サーモパイ ルセンサ 1 5に取り付けられたサ一ミス夕等の測温素子により検出したサ一モパ ィルセンサ 1 5の温度データとに基づき、 温度測定回路が演算処理を行い、 液晶温 度表示器にて鼓膜の温度を液晶表示する。 In the ear thermometer described above, the infrared radiation radiated from the eardrum and taken in from the waveguide 16 is converted into thermal energy by the thermopile sensor 15, and the hot junction and the cold junction of the thermopile sensor 15 are converted. Temperature based on the thermoelectromotive force generated in accordance with the temperature difference between the thermopile sensor and the temperature data of the thermopile sensor 15 detected by a temperature measuring element such as a thermostat attached to the thermopile sensor 15. The measurement circuit performs arithmetic processing, and the temperature of the eardrum is displayed on a liquid crystal display.
さらに、以上に示したような従来のサーモパイルセンサを使用した耳式体温計と して、 本出願人は P C T/J P 9 8 / 0 2 0 4 5の放射温度計を提案している。第 1 1図は P C T/J P 9 8 / 0 2 0 4 5の放射温度計の温度測定回路を示すプロ ヅク図である。 Furthermore, as an ear thermometer using the conventional thermopile sensor as described above, the present applicant has proposed a radiation thermometer of PCT / JP98 / 0245. FIG. 11 is a block diagram showing a temperature measuring circuit of a radiation thermometer of PCT / JP98 / 0245.
第 1 1図において、放射温度計に備えられているサ一モパイルセンサ 2 1は鼓膜 から放射される赤外線量及びサ一モパイルセンサ 2 1の温度に依存する電圧を出 力する。 すなわち、 サーモパイルセンサ 2 1は測定対象の温度とサーモパイルセン サ 2 1の温度との差に応じた電圧を出力し、 かかる出力は測定対象の温度がサーモ パイルセンサ 2 1の温度より大きい場合には正の電圧として出力され、測定対象の 温度がサ一モパイルセンサ 2 1の温度より小さい場合には負の電圧として出力さ れる。 また、 測定対象の温度とサーモパイルセンサ 2 1の温度が等しい場合にはサ —モパイルセンサ 2 1の出力は 0となる。 In FIG. 11, the thermopile sensor 21 provided in the radiation thermometer outputs a voltage depending on the amount of infrared rays radiated from the eardrum and the temperature of the thermopile sensor 21. That is, the thermopile sensor 21 outputs a voltage corresponding to the difference between the temperature of the object to be measured and the temperature of the thermopile sensor 21, and this output is output when the temperature of the object to be measured is higher than the temperature of the thermopile sensor 21. It is output as a positive voltage, and is output as a negative voltage when the temperature of the measurement target is lower than the temperature of the thermopile sensor 21. When the temperature of the thermopile sensor 21 is equal to the temperature of the thermopile sensor 21, the output of the thermopile sensor 21 is 0.
サ一モパイルセンサ 2 1に接続されたオペアンプ 2 2は、 サ一モパイルセンサ 2 1から出力される微小電圧を所定の大きさに増幅する。オペアンプ 2 2に接続され たコンパレータ (電圧比較器) I C 2 3はオペアンプ 2 2によって増幅されたサ一 モパイルセンサ 2 1の出力の有無を検出する。 すなわち、 コンパレータ I C 2 3は サ一モパイルセンサ 2 1の出力の大きさ及び正負にかかわらず、 サーモパイルセン
サ 2 1の出力が 0であるか否かの信号をマイクロコンピュータ 2 7に送る。 The operational amplifier 22 connected to the thermopile sensor 21 amplifies the minute voltage output from the thermopile sensor 21 to a predetermined magnitude. A comparator (voltage comparator) IC 23 connected to the operational amplifier 22 detects the presence or absence of the output of the thermopile sensor 21 amplified by the operational amplifier 22. That is, the comparator IC 23 is connected to the thermopile sensor irrespective of the magnitude of the output of the thermopile sensor 21 and its sign. A signal is sent to the microcomputer 27 as to whether the output of the sensor 21 is 0 or not.
サ一モパイルセンサ 2 1の外形は熱伝導性に優れた金属缶パッケージ 2 5構造 となっており、 サ一ミス夕 2 4はこの金属缶パッケージ 2 5に取り付けられている c このサ一ミス夕 2 4は金属缶パッケージ 2 5を介してサ一モパイルセンサ 2 1の 温度を測定するための測温素子であり、サーミスタ 2 4の温度の変化によるサーミ スタ 2 4内の抵抗値の変化を電圧に変換して出力する。サーミス夕 2 4に接続され たオペアンプ 2 6はサ一ミス夕 2 4の出力を増幅する。 Mono- Mopairusensa 2 1 profile is a good metal can package 2 5 structure in thermal conductivity, mono- miss evening 2 4 This metal can package 2 5 any installed c This mono mistake evening 2 Reference numeral 4 denotes a temperature measuring element for measuring the temperature of the thermopile sensor 21 via the metal can package 25, and converts a change in the resistance value in the thermistor 24 due to a change in the temperature of the thermistor 24 into a voltage. And output. The operational amplifier 26 connected to the thermistor 24 amplifies the output of the thermistor 24.
マイクロコンピュータ 2 7には A D変換機が内蔵され、 かかるマイクロコンピュ 一夕 2 7はコンパレ一夕 I C 2 3からの出力信号及びサ一ミス夕 2 4からの出力 信号に基づき演算処理して液晶温度表示器 2 8に測定対象の温度値出力を送る。液 晶温度表示器 2 8は測定対象の温度をデジタル表示する。 The microcomputer 27 has a built-in AD converter, and the microcomputer 27 performs arithmetic processing based on the output signal from the IC 23 and the output signal from the monitor 24 to perform liquid crystal temperature processing. Send the temperature value output of the measurement target to display 28. The liquid crystal temperature display 28 digitally displays the temperature of the object to be measured.
ヒータ 2 9はサ一モパイルセンサ 2 1を加熱するために金属缶パヅケージ 2 5 に巻き付けられている。 ドライブ I C 3 0はマイクロコンピュータ 2 7からの加熱 命令信号をヒ一夕 2 9に伝達する。 The heater 29 is wound around a metal can package 25 to heat the thermopile sensor 21. The drive IC 30 transmits a heating command signal from the microcomputer 27 to the microcomputer 29.
以上に示した温度測定回路により、 どのように測定対象の温度が測定されるかを 説明する。 The following describes how the temperature of the measurement target is measured by the temperature measurement circuit described above.
P C T/J P 9 8 / 0 2 0 4 5の放射温度計では、温度測定開始前にサーモパイ ルセンサ 2 1の温度があらかじめ設定した温度、例えば約 3 2 °Cになるようマイク 口コンピュータ 2 7からヒー夕 2 9に加熱命令信号が送られる。 そのため、 温度測 定開始時にはサーモパイルセンサ 2 1の温度は設定温度まで上昇している。 In the radiation thermometer of PCT / JP980 / 0205, before the temperature measurement is started, the temperature of the thermopile sensor 21 is set to a preset temperature, for example, about 32 ° C. A heating command signal is sent on evening 29. Therefore, at the start of the temperature measurement, the temperature of the thermopile sensor 21 has risen to the set temperature.
温度測定開始の命令が外部からマイクロコンピュータ 2 7に伝達されると、単位 時間あたりの加熱量をほぼ一定としてサ一モパイルセンサ 2 1を加熱する加熱命 令信号がマイクロコンピュータ 2 7からドライブ I C 3 0を介してヒータ 2 9に 送られる。 また、 温度測定中はオープンループ制御にて、 すなわちヒータ 2 9の加 熱量を変化させることなくサーモパイルセンサ 2 1を加熱する。 When a command to start temperature measurement is transmitted from the outside to the microcomputer 27, a heating command signal for heating the thermopile sensor 21 with the heating amount per unit time being substantially constant is sent from the microcomputer 27 to the drive IC 30. Is sent to the heater 29 via. During the temperature measurement, the thermopile sensor 21 is heated by open loop control, that is, without changing the heating amount of the heater 29.
温度測定が開始されると、 サ一モパイルセンサ 2 1は急速に加熱され、 サ一モパ ィルセンサ 2 1の出力は急速に減少する。加熱が進み、 サ一モパイルセンサ 2 1の 温度が測定対象である鼓膜の温度と等しくなると、 サーモパイルセンサ 2 1の出力 は 0となる。サ一モパイルセンサ 2 1の出力の有無信号はコンパレータ I C 2 3に
よりマイクロコンピュータ 2 7に送られているので、 サ一モパイルセンサ 2 1の出 力が 0になった時点でのサーモパイルセンサ 2 1の温度をサーミス夕 2 4からの 出力をもとにマイクロコンピュータ 2 7が演算処理を行うことで測定対象である 鼓膜の温度が検出される。検出された鼓膜の温度は液晶温度表示器 2 8により表示 されることにより認知される。 When the temperature measurement is started, the thermopile sensor 21 is rapidly heated, and the output of the thermopile sensor 21 decreases rapidly. When heating proceeds and the temperature of the thermopile sensor 21 becomes equal to the temperature of the eardrum to be measured, the output of the thermopile sensor 21 becomes 0. The output signal of the thermopile sensor 21 is sent to the comparator IC 23. The temperature of the thermopile sensor 21 at the time when the output of the thermopile sensor 21 becomes 0 is sent to the microcomputer 27 based on the output from the thermistor 24. By performing arithmetic processing, the temperature of the eardrum to be measured is detected. The detected temperature of the eardrum is recognized by being displayed on the liquid crystal temperature indicator 28.
以上述べたように P C T/J P 9 8 / 0 2 0 4 5の放射温度計は、 サーモパイル センサ 2 1の出力の有無を検出する検出装置としてコンパレ一夕 I C 2 3を有す る検出装置を使用していることにより、 安価な回路にてサーモパイルセンサ 2 1の 出力が 0の時点でのサ一モパイルセンサ 2 1の温度を検知することができるため、 サ一モパイルセンサ 2 1の温度をフィードバック制御する温度調節手段が必要な い。従って、 P C T/J P 9 8 / 0 2 0 4 5の放射温度計は測定精度の向上を図り、 かつ、 測定時間の短縮を図ることができ、 また、 部品点数の減少を図ることができ るという利点を有している。 As described above, the radiation thermometer of PCT / JP 98/0 205 uses the detector with Comparator IC 23 as a detector to detect the output of the thermopile sensor 21. Since the temperature of the thermopile sensor 21 at the time when the output of the thermopile sensor 21 is 0 can be detected by an inexpensive circuit, the temperature at which the temperature of the thermopile sensor 21 is feedback-controlled is reduced. No adjustment is required. Therefore, the radiation thermometer of PCT / JP980 / 0245 can improve the measurement accuracy, shorten the measurement time, and reduce the number of parts. Has advantages.
しかしながら第 8図及び第 9図に示した従来のサ一モパイルセンサ及び第 1 0 図に示した従来の耳式体温計は、 以下の問題があり、 第 1 1図に示した P C TZJ P 9 8 / 0 2 0 4 5の放射温度計は、 以下のように改善の余地が認められた。 However, the conventional thermopile sensor shown in FIGS. 8 and 9 and the conventional ear thermometer shown in FIG. 10 have the following problems, and the PC TZJ P98 / There was room for improvement in the radiation thermometer of 0 2 0 4 5 as follows.
第 8図及び第 9図に示した従来のサーモパイルセンサは、 上記したようにパッケ ージ 7が円筒形状であるため、例えば小型の電子機器にサーモパイルセンサを使用 する場合、 サ一モパイルセンサを配置する配置位置が制限される場合があった。特 に耳式体温計に使用する場合には、 第 1 0図に示すようにプローブ 1 2は耳孔に深 く挿入されないよう先端に行くほど細くなつているため、 パッケージ 7の大きさに よってはサーモパイルセンサ 1 5をプローブ 1 2先端部に設けることができなか つた。 そのため、 従来の耳式体温計では図 1 0に示すように赤外線をサ一モパイル センサ 1 5に導く導波管 1 6を設ける必要があり、 また、 導波管 1 6及びサーモパ ィルセンサ 1 5を支える支持板 1 7、 1 8などが必要であった。 これらは部品点数 の増加による耳式体温計のコスト高のみならず、 サ一モパイルセンサ 1 5と鼓膜と の距離が離れるため、赤外線エネルギーは距離の二乗に比例して減衰することによ るサーモパイルセンサ 1 5の大幅な感度低下、 出力低下を招き、 誤差等を生じる要 因となっていた。
PC P 53 In the conventional thermopile sensor shown in FIGS. 8 and 9, since the package 7 has a cylindrical shape as described above, for example, when the thermopile sensor is used in a small electronic device, the thermopile sensor is arranged. The arrangement position was sometimes restricted. In particular, when used in an ear thermometer, the probe 12 becomes thinner toward the tip so as not to be inserted deeply into the ear canal as shown in Fig. 10, so depending on the size of the package 7, a thermopile may be used. Sensor 15 could not be provided at the tip of probe 12. Therefore, in the conventional ear thermometer, it is necessary to provide a waveguide 16 for guiding infrared rays to the thermopile sensor 15 as shown in Fig. 10, and to support the waveguide 16 and the thermopile sensor 15 Support plates 17 and 18 were required. These are not only due to the increased cost of the ear thermometer due to the increase in the number of parts, but also because the distance between the thermopile sensor 15 and the eardrum is so large that the infrared energy attenuates in proportion to the square of the distance. 5 caused a significant drop in sensitivity and output, causing errors and the like. PC P 53
—方、 上記した P C T/J P 9 8 / 0 2 0 4 5の耳式体温計については、 以下の 点で改善の余地が認められた。 すなわち、 P C T/J P 9 8 / 0 2 0 4 5の耳式体 温計では、第 1 1図に示すようにヒータ 2 9にてサ一モパイルセンサ 2 1の加熱を 行っており、温度測定開始時にはサ一モパイルセンサ 2 1の温度は設定温度まで上 昇しているものの、温度測定開始後ヒータ 2 9が加熱されて金属管パッケージ 2 5 を介してサーモパイルセンサ 2 1に熱が伝導されるまで一定時間を要していた。 本発明は上記従来技術における問題点等を解決し、 小型の電子機器に使用する場 合であっても、 配置位置の制限を緩和することができる赤外線センサを提供するこ とを目的とする。 On the other hand, the ear thermometer of PCT / JP98 / 0205 above mentioned above had room for improvement in the following points. That is, in the ear thermometer of PCT / JP980 / 0245, the thermopile sensor 21 is heated by the heater 29 as shown in FIG. Although the temperature of the thermopile sensor 21 has risen to the set temperature, after the temperature measurement is started, the heater 29 is heated to conduct heat to the thermopile sensor 21 via the metal tube package 25 for a certain period of time. Was required. It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems in the prior art and to provide an infrared sensor capable of relaxing the restriction on the arrangement position even when used in a small electronic device.
また、 測定精度の向上を図り、 かつ部品点数の少ない、 安価な放射温度計を提供 することを目的とする。 Another object of the present invention is to provide an inexpensive radiation thermometer with improved measurement accuracy and a reduced number of parts.
さらに、測定時間の短縮を図ることができる放射温度計を提供することを目的と する。 It is another object of the present invention to provide a radiation thermometer capable of shortening the measurement time.
発明の開示 以上の課題を解決するため提供する本願第 1の発明にかかる赤外線センサは、 赤 外線検出素子と、 赤外線検出素子に接続される電極を挿通したステムと、 ステムに 取り付けられて赤外線検出素子を封入する赤外線受光窓を備えたパッケージと、 を 有する赤外線センサにおいて、 パッケージ側面が、 パッケージの赤外線受光窓側の 径がステム側の径より小となるテーパ部を有することを特徴とする赤外線センサ である。 DISCLOSURE OF THE INVENTION The infrared sensor according to the first invention provided to solve the above-described problems includes an infrared detecting element, a stem through which an electrode connected to the infrared detecting element is inserted, and an infrared detecting element attached to the stem. An infrared sensor comprising: a package having an infrared receiving window for enclosing the element; and an infrared sensor having: a side surface of the package having a tapered portion in which a diameter of the package on the infrared receiving window side is smaller than a diameter of the stem on the stem side. It is.
かかる構成とすることにより、 小型の電子機器に使用する場合であっても、 配置 位置の制限を緩和することができる。特に耳式体温計に使用される場合には、 プロ —ブの形状に適合するので、鼓膜に近い位置にこの赤外線センサを配置することが できる。 With such a configuration, even when used for a small electronic device, the restriction on the arrangement position can be relaxed. In particular, when used in an ear thermometer, the infrared sensor can be placed close to the eardrum because it conforms to the probe shape.
また、以上の課題を解決するため提供する本願第 2の発明にかかる赤外線センサ は、 赤外線検出素子と、 赤外線検出素子に接続される電極を挿通したステムと、 ス
テムに取り付けられて赤外線検出素子を封入する赤外線受光窓を備えたパッケ一 ジと、 を有する赤外線センサにおいて、 パッケージが、 パッケージの赤外線受光窓 側の径がステム側の径より小となる円錐台形状であることを特徴とする赤外線セ ンサである。 Further, an infrared sensor according to a second invention of the present application provided to solve the above-described problems includes an infrared detecting element, a stem having an electrode connected to the infrared detecting element inserted therethrough, A package provided with an infrared receiving window that is mounted on the system and encloses the infrared detecting element; and an infrared sensor having the above, wherein the package has a truncated cone whose diameter on the infrared receiving window side of the package is smaller than the diameter on the stem side. This is an infrared sensor characterized by having a shape.
かかる構成とすることにより、 小型の電子機器に使用する場合であっても、 配置 位置の制限を緩和することができる。特に耳式体温計に使用される場合には、 プロ ーブの形状に適合するので、鼓膜に近い位置にこの赤外線センサを配置することが できる。 With such a configuration, even when used for a small electronic device, the restriction on the arrangement position can be relaxed. In particular, when used in an ear thermometer, the infrared sensor can be arranged near the eardrum because it conforms to the shape of the probe.
また、 以上の課題を解決するため提供する本願第 3の発明にかかる放射温度計は、 本願第 1の発明にかかる赤外線センサを、 赤外線を受光するプローブ先端部に設け たことを特徴とする放射温度計である。 Further, a radiation thermometer according to a third invention of the present application provided to solve the above-mentioned problem is characterized in that the infrared sensor according to the first invention of the present application is provided at a probe tip for receiving infrared rays. It is a thermometer.
かかる構成とすることにより、 導波管及びサーモパイルセンサを支える支持板等 の部品が不要になり、 また、 サーモパイルセンサと鼓膜との距離が近くなるため、 赤外線エネルギーは距離の二乗に比例して増大しその結果、 サーモパイルセンサの 大幅な感度向上は大きな出力向上をもたらし、 測定精度が向上すると同時に部品点 数の少ない、 安価な高精度放射温度計となる。 With this configuration, components such as a waveguide and a support plate for supporting the thermopile sensor become unnecessary, and the distance between the thermopile sensor and the eardrum becomes shorter, so that infrared energy increases in proportion to the square of the distance. As a result, a significant increase in the sensitivity of the thermopile sensor results in a large improvement in output, resulting in an inexpensive high-accuracy radiation thermometer with a small number of components while improving measurement accuracy.
また、 以上の課題を解決するため提供する本願第 4の発明にかかる放射温度計は、 本願第 2の発明にかかる赤外線センサを、 赤外線を受光するプローブ先端部に設け たことを特徴とする放射温度計である。 Further, a radiation thermometer according to a fourth invention of the present application provided to solve the above-mentioned problem is characterized in that the infrared sensor according to the second invention of the present application is provided at a probe tip for receiving infrared rays. It is a thermometer.
かかる構成とすることにより、 導波管及びサーモパイルセンサを支える支持板等 の部品が不要になり、 また、 サーモパイルセンサと鼓膜との距離が近くなるため、 赤外線エネルギーは距離の二乗に比例して増大しその結果、 サーモパイルセンサの 大幅な感度向上は大きな出力向上をもたらし、 測定精度が向上すると同時に部品点 数の少ない、 安価な高精度放射温度計となる。 With this configuration, components such as a waveguide and a support plate for supporting the thermopile sensor become unnecessary, and the distance between the thermopile sensor and the eardrum becomes shorter, so that infrared energy increases in proportion to the square of the distance. As a result, a significant increase in the sensitivity of the thermopile sensor results in a large improvement in output, resulting in an inexpensive high-accuracy radiation thermometer with a small number of components while improving measurement accuracy.
また、 以上の課題を解決するため提供する本願第 5の発明にかかる放射温度計は、 本願第 1の発明にかかる赤外線センサと、 前記赤外線センサのテ一パ部に適合する 中空部を有するセンサ加熱用プロックと、 前記センサ加熱用プロックを加熱する加 熱装置と、 前記赤外線センサを前記センサ加熱用ブロックに対してスライ ドさせる スライ ド機構と、 を設けたことを特徴とする放射温度計である。
かかる構成とすることにより、 あらかじめ加熱されたセンサ加熱用ブロックに赤 外線センサをスライ ドさせて加熱することができるため、加熱時間の短縮に伴い測 定時間の短縮を図ることができる。 Further, a radiation thermometer according to a fifth invention of the present application provided to solve the above-mentioned problem is a sensor having an infrared sensor according to the first invention of the present application, and a hollow portion adapted to a taper portion of the infrared sensor. A radiation thermometer comprising: a heating block; a heating device for heating the sensor heating block; and a slide mechanism for sliding the infrared sensor with respect to the sensor heating block. is there. With this configuration, the infrared sensor can be heated by sliding the infrared sensor on a pre-heated sensor heating block, so that the measurement time can be shortened with the shortened heating time.
また、 以上の課題を解決するため提供する本願第 6の発明にかかる放射温度計は、 本願第 2の発明にかかる赤外線センサと、前記赤外線センサの円錐台形状に適合す る中空部を有するセンサ加熱用ブロックと、 前記センサ加熱用ブロックを加熱する 加熱装置と、 前記赤外線センサを前記センサ加熱用ブロックに対してスライ ドさせ るスライ ド機構と、 を設けたことを特徴とする放射温度計である。 Further, a radiation thermometer according to a sixth aspect of the present invention provided to solve the above-mentioned problem is a sensor having a infrared sensor according to the second invention of the present application, and a hollow portion adapted to the truncated cone shape of the infrared sensor. A radiation thermometer comprising: a heating block; a heating device that heats the sensor heating block; and a slide mechanism that slides the infrared sensor with respect to the sensor heating block. is there.
かかる構成とすることにより、 あらかじめ加熱されたセンサ加熱用ブロックに赤 外線センサをスライ ドさせて加熱することができるため、加熱時間の短縮に伴い測 定時間の短縮を図ることができる。 With this configuration, the infrared sensor can be heated by sliding the infrared sensor on a pre-heated sensor heating block, so that the measurement time can be shortened with the shortened heating time.
また、 以上の課題を解決するため提供する本願第 7の発明にかかる放射温度計は、 本願第 1の発明にかかる赤外線センサと、 前記赤外線センサを加熱する加熱装置と、 前記赤外線センサのテーパ部に適合する中空部を有するセンサ放熱用ブロックと、 前記赤外線センサを前記センサ放熱用ブロックに対してスライ ドさせるスライ ド 機構と、 を設けたことを特徴とする放射温度計である。 Further, a radiation thermometer according to a seventh invention of the present application provided to solve the above-mentioned problems includes an infrared sensor according to the first invention of the present application, a heating device for heating the infrared sensor, and a tapered portion of the infrared sensor. A radiation thermometer, comprising: a sensor heat radiation block having a hollow portion conforming to the above; and a slide mechanism for sliding the infrared sensor with respect to the sensor heat radiation block.
かかる構成とすることにより、 あらかじめ加熱された赤外線センサをセンサ放熱 用ブロックにスライ ドさせて冷却することができるため、 例えば、 あらかじめ加熱 された赤外線センサを自然放熱により冷却する場合よりも、 赤外線センサの冷却 (温度調整) を短時間に行うことができる。 従って、 測定時間の短縮を図ることが できる。 By adopting such a configuration, it is possible to slide the pre-heated infrared sensor on the sensor radiating block and cool the sensor. For example, the infrared sensor is cooled more than the case where the pre-heated infrared sensor is cooled by natural heat radiation. Cooling (temperature adjustment) in a short time. Therefore, measurement time can be reduced.
また、 以上の課題を解決するため提供する本願第 8の発明にかかる放射温度計は、 本願第 2の発明にかかる赤外線センサと、 この赤外線センサを加熱する加熱装置と、 前記赤外線センサの円錐台形状に適合する中空部を有するセンサ放熱用ブロック と、前記赤外線センサを前記センサ放熱用ブロックに対してスライ ドさせるスライ ド機構と、 を設けたことを特徴とする放射温度計である。 In addition, a radiation thermometer according to an eighth invention of the present application provided to solve the above-mentioned problems includes an infrared sensor according to the second invention of the present application, a heating device for heating the infrared sensor, and a truncated cone of the infrared sensor. A radiation thermometer, comprising: a sensor heat radiation block having a hollow portion conforming to a shape; and a slide mechanism for sliding the infrared sensor with respect to the sensor heat radiation block.
かかる構成とすることにより、 あらかじめ加熱された赤外線センサをセンサ放熱 用ブロックにスライ ドさせて冷却することができるため、 例えば、 あらかじめ加熱 された赤外線センサを自然放熱により冷却する場合よりも、 赤外線センサの冷却
(温度調整) を短時間に行うことができる。従って、 測定時間の短縮を図ることが できる。 By adopting such a configuration, it is possible to slide the pre-heated infrared sensor on the sensor radiating block and cool the sensor. For example, the infrared sensor is cooled more than the case where the pre-heated infrared sensor is cooled by natural heat radiation. Cooling (Temperature adjustment) can be performed in a short time. Therefore, measurement time can be reduced.
また、 以上の課題を解決するため提供する本願第 9の発明にかかる放射温度計は、 本願第 7又は本願第 8の発明にかかる放射温度計において、 前記加熱装置が、 ペル チェ素子を使用し加熱面と冷却面とを有するサ一モモジュールであり、加熱面は前 記赤外線センサに接続され、 冷却面は前記センサ放熱用ブロックに接続されてなる ことを特徴とする放射温度計である。 Further, a radiation thermometer according to a ninth invention of the present application provided to solve the above-mentioned problem is a radiation thermometer according to the seventh or eighth invention of the present application, wherein the heating device uses a Peltier element. The radiation thermometer is a thermo module having a heating surface and a cooling surface, wherein the heating surface is connected to the infrared sensor, and the cooling surface is connected to the sensor radiating block.
かかる構成とすることにより、 あらかじめ前記赤外線センサを加熱すると同時に 前記センサ放熱用ブロックを冷却しておくことができる。そのため赤外線センサの 冷却 (温度調整) をさらに短時間に行うことができる。 従って、 さらなる測定時間 の短縮を図ることができる。 With this configuration, it is possible to previously heat the infrared sensor and simultaneously cool the sensor radiation block. Therefore, cooling (temperature adjustment) of the infrared sensor can be performed in a shorter time. Therefore, the measurement time can be further reduced.
なお、 本願第 5乃至本願第 9の発明にかかる放射温度計は、 以上の構成とするこ とにより、 テ一パ形状又は円錐台形状の赤外線センサを、 プローブ先端部に収納さ れた赤外線センサとほぼ同一のテ一パ中空部を有するセンサ加熱用ブロック又は センサ放熱用ブロックに対して、 微小距離スライ ドさせるだけで最大限の接触面積 が得られる。従って、 最小限のスライ ド量で最大限の加熱又は放熱効果が得られる。 The radiation thermometer according to the fifth to ninth aspects of the present invention has the above-described configuration, and the infrared sensor in the shape of a taper or a truncated cone is housed at the probe tip. The maximum contact area can be obtained by simply sliding the sensor heating block or the sensor heat radiation block having the same taper hollow portion as that of a small distance. Therefore, the maximum heating or heat radiation effect can be obtained with the minimum slide amount.
図面の簡単な説明 第 1図は本発明の一実施の形態にかかるサ一モパイルセンサを示す断面図であ る。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing a thermopile sensor according to an embodiment of the present invention.
第 2図は本発明の一実施の形態にかかるサ一モパイルセンサを示す斜視図であ る。 FIG. 2 is a perspective view showing a thermopile sensor according to one embodiment of the present invention.
第 3図は本発明の一実施の形態にかかる放射温度計を示す一部切り欠き斜視図 である。 FIG. 3 is a partially cutaway perspective view showing a radiation thermometer according to one embodiment of the present invention.
第 4図は本発明の一実施の形態にかかる放射温度計のスライ ド機構を示す斜視 図である。 FIG. 4 is a perspective view showing a slide mechanism of the radiation thermometer according to one embodiment of the present invention.
第 5図は本発明の一実施の形態にかかる放射温度計の温度測定回路を示すブロ
ック図である。 FIG. 5 is a block diagram showing a temperature measuring circuit of the radiation thermometer according to one embodiment of the present invention. FIG.
第 6図は本発明の他の実施の形態にかかる放射温度計のスラィ ド機構を示す斜 視図である。 FIG. 6 is a perspective view showing a slide mechanism of a radiation thermometer according to another embodiment of the present invention.
第 7図は本発明の他の実施の形態にかかる放射温度計の加熱装置を示す斜視図 である。 FIG. 7 is a perspective view showing a heating device for a radiation thermometer according to another embodiment of the present invention.
第 8図は従来のサーモパイルセンサを示す断面図である。 FIG. 8 is a sectional view showing a conventional thermopile sensor.
第 9図は従来のサーモパイルセンサを示す斜視図である。 FIG. 9 is a perspective view showing a conventional thermopile sensor.
第 1 0図は従来の放射温度計を示す断面図である。 FIG. 10 is a sectional view showing a conventional radiation thermometer.
第 1 1図は従来の放射温度計の温度測定回路を示すプロック図である。 FIG. 11 is a block diagram showing a temperature measuring circuit of a conventional radiation thermometer.
符号の説明 Explanation of reference numerals
4 5 ステム 4 5 Stem
4 7 パッケージ 4 7 Package
5 4 センサ加熱用プロック 5 4 Sensor heating block
5 5 サーモパイルセンサ 5 5 Thermopile sensor
5 9 スライ ド機構 5 9 Slide mechanism
7 2 センサ放熱用プロヅク 7 2 Sensor heat radiation work
7 4 サーモモジュール 7 4 Thermo module
7 5 ペルチヱ素子 7 5 Peltier element
発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の一実施の形態にかかる赤外線センサはサーモパイルセンサであり、 第 1 図に示すように、 赤外線を受光するサ一モパイル素子 4 1と、 サーモパイル素子 4 1を蒸着等によりその表面に形成したヒートシンク 4 2と、 サーモパイル素子 4 1
の熱電対に電気的に接続された電極ピン 4 3、 4 4と、 電極ピン 4 3、 4 4を揷通 したステム 4 5と、 赤外線受光窓 4 6を有するパッケージ 4 7とからなる。 The infrared sensor according to one embodiment of the present invention is a thermopile sensor, and as shown in FIG. 1, a thermopile element 41 for receiving infrared rays and a thermopile element 41 are formed on the surface by vapor deposition or the like. Heat sink 4 2 and thermopile element 4 1 The thermocouple comprises electrode pins 43 and 44 electrically connected to the thermocouple, a stem 45 passing through the electrode pins 43 and 44, and a package 47 having an infrared receiving window 46.
パッケージ 4 7は鋼板等で形成されており、 第 2図に示すように中空の円錐台形 状をなし、 パッケージ 4 7の一方の端部に鋼板等で形成されたステム 4 5が取り付 けられ、 他方の端部には前記赤外線受光窓 4 6が取り付けられている。 また、 パッ ケージ 4 7の赤外線受光窓 4 6側の径がステム 4 5側の径より小となっている。な お、 サーモパイル素子 4 1は円形であり、 図示しないがその中央には赤外線を受光 する温接点部が設けられ、 周囲には冷接点部が設けられている。 The package 47 is formed of a steel plate or the like, and has a hollow truncated cone shape as shown in FIG. 2, and a stem 45 formed of a steel plate or the like is attached to one end of the package 47. The infrared receiving window 46 is attached to the other end. Also, the diameter of the package 47 on the side of the infrared receiving window 46 is smaller than the diameter of the stem 45 on the side. The thermopile element 41 has a circular shape, and although not shown, a hot junction for receiving infrared rays is provided at the center thereof, and a cold junction is provided around the center.
本実施の形態にかかるサ一モパイルセンサでは、 パッケージ 4 7に設けられた赤 外線受光窓 4 6から入射した測定対象からの赤外線がサ一モパイル素子 4 1の温 接点部に入射することにより、赤外線の放射エネルギーが熱エネルギーに変換され、 温接点部と冷接点部との温度差に応じて発生する熱起電力を出力する。 In the thermopile sensor according to the present embodiment, the infrared light from the measurement object incident from the infrared light receiving window 46 provided in the package 47 enters the warm junction of the thermopile element 41, thereby Radiant energy is converted to heat energy, and a thermoelectromotive force is generated that is generated according to the temperature difference between the hot junction and the cold junction.
以上述べたように、 本実施の形態にかかるサ一モパイルセンサは、 パッケージ 4 7が円錐台形状をなしていることにより、 小型の電子機器に使用する場合であって も、 配置位置の制限を緩和することができる。特に耳式体温計に使用される場合に は、 プローブの形状に適合するので、 鼓膜に近い位置にこのサ一モパイルセンサを 配置することができる。従って、 導波管及びサ一モパイルセンサを支える支持板等 の部品が不要になり、 また、 サ一モパイルセンサと鼓膜との距離が近くなるため、 赤外線エネルギーは距離の二乗に比例して増大しその結果、 サーモパイルセンサの 大幅な感度向上は大きな出力向上をもたらし、 測定精度が向上すると同時に部品点 数の少ない、 安価な高精度放射温度計となる。 As described above, in the thermopile sensor according to the present embodiment, the package 47 has the shape of a truncated cone, so that the restriction on the arrangement position is relaxed even when used in a small electronic device. can do. In particular, when used in an ear thermometer, it fits the shape of the probe, so this thermopile sensor can be placed near the eardrum. Therefore, components such as a waveguide and a support plate for supporting the thermopile sensor are not required, and the distance between the thermopile sensor and the eardrum is short, so that the infrared energy increases in proportion to the square of the distance. The drastic improvement in the sensitivity of the thermopile sensor leads to a large increase in output, which results in an inexpensive high-accuracy radiation thermometer with a small number of components while improving measurement accuracy.
次に、 本発明の一実施の形態にかかる放射温度計を図面を参照して説明する。 本発明の一実施の形態にかかる放射温度計は耳式体温計であり、 第 3図に示すよ うに本体ケース 5 1と、 本体ケース 5 1に収納された赤外線検出部 5 2及び温度測 定回路部 5 3とから構成されている。赤外線検出部 5 2はセンサ加熱用ブロック 5 4とサ一モパイルセンサ 5 5とからなり、 温度測定回路部 5 3はプリント基板 5 6 a、 5 6 bと、 スイッチ 5 7と、 液晶温度表示器 5 8と、 スライ ド機構 5 9とを有 している。 Next, a radiation thermometer according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The radiation thermometer according to one embodiment of the present invention is an ear thermometer, and as shown in FIG. 3, a main body case 51, an infrared detecting section 52 housed in the main body case 51, and a temperature measurement circuit. And 53 parts. The infrared detector 52 includes a sensor heating block 54 and a thermopile sensor 55.The temperature measuring circuit 53 includes printed circuit boards 56a and 56b, a switch 57, and a liquid crystal temperature display 5. 8 and a slide mechanism 59.
耳孔に揷入される本体ケース 5 1先端のプローブ 6 0は、耳孔に深く挿入されな
いように先端に行くほど細くなるように形成されているため、使用者は安全に使用 することができる。 また、 赤外線検出部 5 2は本体ケース 5 1先端のプローブ 6 0 内に配置され、 プローブ 6 0の先端に設けられた孔より入射する赤外線を検出する c 赤外線検出部 5 2は、鼓膜から放射される赤外線を検出する円錐台形状のサーモ パイルセンサ 5 5と、 サーモパイルセンサ 5 5を内部に収納する中空部を有し、 先 端部には赤外線を取り込むための孔を有する熱伝導性に優れた円錐台形状のセン サ加熱用ブロック 5 とからなる。サーモパイルセンサ 5 5の電極ピン 6 1はプリ ン卜基板 5 6 aと接続されており、 センサ加熱用プロヅク 5 4はプローブ 6 0に固 定されている。 また、 このセンサ加熱用ブロック 5 4には第 3図に示すように、 そ の底面部にサ一モパイルセンサ 5 5及びプリント基板 5 6 aが本体ケース 5 1の 長手方向にスライ ドすることができるようにサ一モパイルセンサ 5 5の電極ピン 6 1を保持するための小孔 6 2が設けられている。加えて、 センサ加熱用ブロックMain body case 51 inserted into the ear canal The probe 60 at the tip must not be inserted deeply into the ear canal. It is formed so that it becomes thinner toward the tip so that the user can use it safely. The infrared detector 5 2 is placed in the main body case 5 1 end of the probe 6 in 0, c infrared detector 5 2 for detecting the infrared radiation incident from provided hole on the tip of the probe 6 0, the radiation from the tympanic membrane It has a frusto-conical thermopile sensor 55 that detects the infrared rays that are emitted, and a hollow part that houses the thermopile sensor 55 inside, and has a hole at the tip end for taking in infrared rays. And a sensor heating block 5 having a truncated cone shape. The electrode pins 61 of the thermopile sensor 55 are connected to the printed circuit board 56 a, and the sensor heating probe 54 is fixed to the probe 60. As shown in FIG. 3, a thermopile sensor 55 and a printed circuit board 56a can be slid on the sensor heating block 54 in the longitudinal direction of the main body case 51 as shown in FIG. As described above, the small holes 62 for holding the electrode pins 61 of the thermopile sensor 55 are provided. In addition, sensor heating block
5 4には図示しないがヒータ等の加熱装置が設けられており、 温度測定回路からの 加熱命令信号がケーブル 6 3からセンサ加熱用ブロック 5 4のヒ一夕に伝わると、 センサ加熱用プロヅク 5 4は加熱される。 さらに、 センサ加熱用ブロック 5 4の中 空部は、後述するスライ ド機構 5 9によりサ一モパイルセンサ 5 5及びプリント基 板 5 6 aが本体ケース 5 1先端方向に前進した際、 サーモパイルセンサ 5 5の外周 面とセンサ加熱用ブロック 5 4の内周面とが互いに接触するように円錐台形状に くり抜かれて構成されている。 54 is provided with a heating device such as a heater (not shown), and when a heating command signal from the temperature measurement circuit is transmitted from the cable 63 to the sensor heating block 54 over a period of time, the sensor heating block 5 4 is heated. Further, when the thermopile sensor 55 and the printed board 56a are advanced toward the front end of the main body case 51 by the slide mechanism 59 described below, the thermopile sensor 55 The inner peripheral surface of the sensor heating block 54 is hollowed out into a truncated conical shape so that the inner peripheral surface of the sensor heating block 54 contacts each other.
—方、 温度測定回路部 5 3は、 温度測定回路が組み込まれているプリント基板 5 On the other hand, the temperature measurement circuit section 5 3 is a printed circuit board 5 with a built-in temperature measurement circuit.
6 a、 5 6 bと、 プリント基板 5 6 bに直接取り付けられたスィツチ 5 7及び液晶 温度表示器 5 8と、 スライ ド機構 5 9を有している。 プリント基板 5 6 bは本体ケ ース 5 1に固定され、 プリント基板 5 6 aと 5 6 bは第 4図に示すように、 スプリ ング 6 4及びケーブル 6 5により連結されている。スィッチ 5 7及び液晶温度表示 器 5 8は本体ケース 5 1に設けられた孔よりそれそれ本体ケース 5 1の外部に露 呈している。 スィツチ 5 7を押すと体温測定が開始され、 液晶温度表示器 5 8は測 定された体温をデジタル表示する。 6a and 56b, a switch 57 and a liquid crystal temperature indicator 58 directly attached to the printed circuit board 56b, and a slide mechanism 59 are provided. The printed circuit board 56b is fixed to the main body case 51, and the printed circuit boards 56a and 56b are connected by a spring 64 and a cable 65 as shown in FIG. The switch 57 and the liquid crystal temperature display 58 are exposed to the outside of the main body case 51 through holes provided in the main body case 51, respectively. Pressing the switch 57 starts the temperature measurement, and the LCD temperature display 58 digitally displays the measured temperature.
また、 スライ ド機構 5 9はプリント基板 5 6 a、 5 6 bの対向する対向面側にそ れぞれ設けられた電磁石 6 6 a、 6 6 bと、 プリント基板 5 6 a、 5 6 bを連結す
るスプリング 6 4とから構成されている。通常時、 サ一モパイルセンサ 5 5及びプ リント基板 5 6 aは、 スプリング 6 4の弾性力によりプリント基板 5 6 b方向に付 勢されている。 かかる場合サーモパイルセンサ 5 5は第 4図 (a ) に示すように、 センサ加熱用プロック 5 4とは微小距離を保ち離れて位置している。温度測定時に は電磁石 6 6 a、 6 6 bに通電することにより、 電磁誘導による反発力のためサ一 モパイルセンサ 5 5及びプリント基板 5 6 aはセンサ加熱用プロック 5 4方向に 付勢され、 図 4 ( b ) に示すように、 サ一モパイルセンサ 5 5とセンサ加熱用プロ ック 5 4は接触する。 温度測定後、 電磁石 6 6 a、 6 6 bへの通電が解除されると サ一モパイルセンサ 5 5及びプリント基板 5 6 aは、 スプリング 6 4の弾性力によ りプリント基板 5 6 b方向に付勢され、 元の位置に戻る。 The slide mechanism 59 includes electromagnets 66a and 66b provided on the opposing surfaces of the printed circuit boards 56a and 56b, respectively, and printed circuit boards 56a and 56b. Concatenate Spring 64. Normally, the thermopile sensor 55 and the printed board 56 a are urged in the direction of the printed board 56 b by the elastic force of the spring 64. In such a case, the thermopile sensor 55 is located at a small distance from the sensor heating block 54 as shown in FIG. 4 (a). At the time of temperature measurement, by energizing the electromagnets 66a and 66b, the thermopile sensor 55 and the printed circuit board 56a are urged in the sensor heating block 54 direction due to the repulsion by electromagnetic induction. As shown in FIG. 4 (b), the thermopile sensor 55 comes into contact with the sensor heating block 54. After the temperature measurement, when the power to the electromagnets 66a and 66b is released, the thermopile sensor 55 and the printed circuit board 56a are attached in the direction of the printed circuit board 56b by the elastic force of the spring 64. Returned to the original position.
ここで、 温度測定回路について第 5図のプロック回路図を参照して説明する。 第 5図において、 耳式体温計に備えられているサーモパイルセンサ 5 5は鼓膜か ら放射される赤外線量及びサーモパイルセンサ 5 5の温度に依存する電圧を出力 する。 すなわち、 サ一モパイルセンサ 5 5は測定対象の温度とサ一モパイルセンサ 5 5の温度との差に応じた電圧を出力し、 かかる出力は測定対象の温度がサ一モパ ィルセンサ 5 5の温度より大きい場合には正の電圧として出力され、 測定対象の温 度がサ一モパイルセンサ 5 5の温度より小さい場合には負の電圧として出力され る。 また、 測定対象の温度とサ一モパイルセンサ 5 5の温度が等しい場合にはサー モパイルセンサ 5 5の出力は 0となる。 Here, the temperature measurement circuit will be described with reference to the block circuit diagram of FIG. In FIG. 5, the thermopile sensor 55 provided in the ear thermometer outputs a voltage that depends on the amount of infrared radiation radiated from the eardrum and the temperature of the thermopile sensor 55. That is, the thermopile sensor 55 outputs a voltage corresponding to the difference between the temperature of the measurement target and the temperature of the thermopile sensor 55, and the output is such that the temperature of the measurement target is higher than the temperature of the thermopile sensor 55. In this case, it is output as a positive voltage, and when the temperature of the measurement target is lower than the temperature of the thermopile sensor 55, it is output as a negative voltage. When the temperature of the measurement target is equal to the temperature of the thermopile sensor 55, the output of the thermopile sensor 55 becomes 0.
サーモパイルセンサ 5 5に接続されたオペアンプ 6 7は、 サ一モパイルセンサ 5 5から出力される微小電圧を所定の大きさに増幅する。オペアンプ 6 7に接続され たコンパレータ (電圧比較器) I C 6 8はオペアンプ 6 7によって増幅されたサー モパイルセンサ 5 5の出力の有無を検出する。 すなわち、 コンパレータ I C 6 8は サ一モパイルセンサ 5 5の出力の大きさ及び正負にかかわらず、 サ一モパイルセン サ 5 5の出力が 0であるか否かの信号をマイクロコンピュータ 6 9に送る。 The operational amplifier 67 connected to the thermopile sensor 55 amplifies the small voltage output from the thermopile sensor 55 to a predetermined magnitude. A comparator (voltage comparator) IC 68 connected to the operational amplifier 67 detects the presence or absence of the output of the thermopile sensor 55 amplified by the operational amplifier 67. That is, the comparator IC 68 sends a signal to the microcomputer 69 whether or not the output of the thermopile sensor 55 is 0, regardless of the magnitude of the output of the thermopile sensor 55 and whether the output is positive or negative.
また、 サ一モパイルセンサ 5 5の温度は、 図示しないがサーモパイルセンサ 5 5 に取り付けたサ一ミス夕等の測温素子の抵抗値の変化により、 電圧として出力され る。サーモパイルセンサ 5 5に接続されたオペアンプ 7 0は測温素子からの出力を 増幅する。
マイクロコンピュータ 6 9には A D変換機が内蔵され、 かかるマイクロコンピュ 一夕 6 9はコンパレータ I C 6 8からの出力信号及びオペアンプ 7 0からの出力 信号に基づき演算処理して液晶温度表示器 5 8に測定対象の温度値出力を送る。液 晶温度表示器 5 8は測定対象の温度をデジタル表示する。 Although not shown, the temperature of the thermopile sensor 55 is output as a voltage due to a change in the resistance value of a temperature measuring element such as a thermometer attached to the thermopile sensor 55. An operational amplifier 70 connected to the thermopile sensor 55 amplifies the output from the temperature measuring element. The microcomputer 69 has a built-in AD converter, and the microcomputer 69 performs arithmetic processing based on the output signal from the comparator IC 68 and the output signal from the operational amplifier 70, and outputs the result to the liquid crystal temperature display 58. Sends the temperature value output of the measurement target. The liquid crystal temperature display 58 digitally displays the temperature of the object to be measured.
ドライブ I C 7 1はマイクロコンピュータ 6 9からの加熱命令信号を、 ヒー夕を 有するセンサ加熱用ブロック 5 4に伝達する。 The drive IC 71 transmits a heating command signal from the microcomputer 69 to a sensor heating block 54 having a heater.
以上に示した本実施の形態にかかる耳式体温計により、 どのように鼓膜の温度が 測定されるかを説明する。 How the eardrum temperature is measured by the ear thermometer according to the present embodiment described above will be described.
本実施の形態にかかる耳式体温計では、温度測定開始前にセンサ加熱用プロック 5 4の温度があらかじめ設定した温度、例えば約 4 5 °Cになるようマイクロコンビ ュ一タ 6 9からセンサ加熱用プロック 5 4に加熱命令信号が送られる。そのため、 温度測定開始時にはセンサ加熱用プロック 5 4の温度は設定温度まで上昇してい る。 In the ear thermometer according to the present embodiment, the sensor heating block 54 is heated from the micro computer 69 so that the temperature of the sensor heating block 54 becomes a preset temperature, for example, about 45 ° C before the temperature measurement is started. A heating command signal is sent to the block 54. Therefore, at the start of temperature measurement, the temperature of the sensor heating block 54 has risen to the set temperature.
温度測定開始の命令が外部からマイクロコンピュータ 6 9に伝達されると、 スラ ィ ド機構 5 9力作動し、上述のようにサ一モパイルセンサ 5 5がセンサ加熱用プロ ヅク 5 4に接触する。するとサ一モパイルセンサ 5 5はあらかじめ加熱されたセン サ加熱用プロック 5 4から伝導される熱により急速に加熱されサーモパイルセン サ 5 5の出力は急速に減少する。加熱が進み、 サ一モパイルセンサ 5 5の温度が測 定対象である鼓膜の温度と等しくなると、 サーモパイルセンサ 5 5の出力は 0とな る。サ一モパイルセンサ 5 5の出力の有無信号はコンパレータ I C 6 8によりマイ クロコンピュータ 6 9に送られているので、 サ一モパイルセンサ 5 5の出力が 0に なった時点でのサ一モパイルセンサ 5 5の温度を測温素子からの出力をもとにマ イク口コンピュータ 6 9が演算処理を行うことで測定対象である鼓膜の温度が検 出される。検出された鼓膜の温度は液晶温度表示器 5 8により表示されることによ り認知される。 When a command to start temperature measurement is transmitted from the outside to the microcomputer 69, the slide mechanism 59 operates, and the thermopile sensor 55 comes into contact with the sensor heating work 54 as described above. Then, the thermopile sensor 55 is rapidly heated by the heat conducted from the preheated sensor heating block 54, and the output of the thermopile sensor 55 decreases rapidly. When the heating proceeds and the temperature of the thermopile sensor 55 becomes equal to the temperature of the eardrum to be measured, the output of the thermopile sensor 55 becomes 0. Since the output signal of the thermopile sensor 55 is sent to the micro computer 69 by the comparator IC 68, the temperature of the thermopile sensor 55 at the time when the output of the thermopile sensor 55 becomes 0 is obtained. The microphone computer 69 performs arithmetic processing based on the output from the temperature measuring element to detect the temperature of the eardrum to be measured. The detected temperature of the eardrum is recognized by being displayed on the liquid crystal temperature indicator 58.
以上述べたように本実施の形態にかかる耳式体温計は、 円錐台形状のサ一モパイ ルセンサ 5 5を、 ケース本体 5 1先端部に設けたことにより、 導波管及びサ一モパ ィルセンサを支える支持板等の部品が不要になり、 また、 サ一モパイルセンサと鼓 膜との距離が近くなるため、 赤外線エネルギーは距離の二乗に比例して増大しその
結果、 サ一モパイルセンサの大幅な感度向上は大きな出力向上をもたらし、 測定精 度が向上すると同時に部品点数の少ない、 安価な高精度放射温度計となる。 As described above, the ear-type thermometer according to the present embodiment provides the waveguide and the thermopile sensor by providing the truncated cone-shaped thermopile sensor 55 at the tip of the case body 51. The need for supporting plates and other components is eliminated, and the distance between the thermopile sensor and the eardrum is reduced, so the infrared energy increases in proportion to the square of the distance. As a result, a significant improvement in the sensitivity of the thermopile sensor leads to a large increase in output, resulting in an inexpensive high-accuracy radiation thermometer with a small number of components while improving measurement accuracy.
また、 円錐台形状のサ一モパイルセンサ 5 5と、 この円錐台形状に適合する中空 部を有するセンサ加熱用ブロック 5 4と、 センサ加熱用ブロック 5 4を加熱する加 熱装置と、 スライ ド機構 5 9とを設けたことにより、 あらかじめ加熱されたセンサ 加熱用ブロック 5 4にサーモパイルセンサ 5 5をスライ ドさせて加熱することが できるため、 加熱時間の短縮に伴い測定時間の短縮を図ることができる。 A thermopile sensor 55 having a truncated cone shape, a sensor heating block 54 having a hollow portion conforming to the truncated cone shape, a heating device for heating the sensor heating block 54, and a slide mechanism 5 With the provision of (9), the thermopile sensor 55 can be heated by sliding the thermopile sensor 55 on the pre-heated sensor heating block 54, so that the measurement time can be reduced as the heating time is reduced. .
さらに、 以上の構成とすることにより、 円錐台形状のサ一モパイルセンサ 5 5を、 センサ加熱用ブロック 5 4に対して、 微小距離スライ ドさせるだけで最大限の接触 面積が得られる。 従って、 最小限のスライ ド量で最大限の加熱又は放熱効果が得ら れる。 Further, with the above configuration, the maximum contact area can be obtained only by sliding the frusto-conical thermopile sensor 55 to the sensor heating block 54 by a small distance. Therefore, the maximum heating or heat radiation effect can be obtained with the minimum slide amount.
なお、 本実施の形態にかかる耳式体温計では、 スライ ド機構を電磁石 6 6 a、 6 6 bとスプリング 6 4とを使用したスライ ド機構 5 9としたが、 これに限られるも のではなく、 例えばサーモパイルセンサをセンサ加熱用プロックに対して手動によ りスライ ドする手動式のスライ ド機構としてもよい。 このような手動式のスライ ド 機構による場合であっても、 円錐台形状のサーモパイルセンサ 5 5を、 センサ加熱 用ブロック 5 4に対して、微小距離スライ ドさせるだけで最大限の接触面積が得ら れる。 従って、 最小限のスライ ド量で最大限の加熱又は放熱効果が得られる。 In the ear thermometer according to the present embodiment, the slide mechanism is the slide mechanism 59 using the electromagnets 66 a and 66 b and the spring 64, but is not limited thereto. Alternatively, for example, a manual slide mechanism that manually slides the thermopile sensor with respect to the sensor heating block may be used. Even with such a manual slide mechanism, the maximum contact area can be obtained simply by sliding the frusto-conical thermopile sensor 55 to the sensor heating block 54 a small distance. Is received. Therefore, the maximum heating or heat radiation effect can be obtained with the minimum slide amount.
次に本発明の他の実施の形態を第 6図及び第 7図を参照して説明する。但し、 上 述した実施の形態と重複する部分については説明を省略し、相違する部分について のみ説明する。 Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. However, description of the same parts as those of the above-described embodiment will be omitted, and only different parts will be described.
本発明の他の実施の形態にかかる放射温度計は耳式体温計であり、 上述した耳式 体温計でのセンサ加熱用ブロック 5 4は、加熱装置を備えておらずセンサ放熱用ブ ロック 7 2となっている。加熱装置はサーモパイルセンサ 5 5に取り付けられてお り、例えば第 6図に示すように加熱装置 7 3がサ一モパイルセンサ 5 5の外周面に 巻かれている。 また、 上述した耳式体温計でのケーブル 6 3は不要である。 A radiation thermometer according to another embodiment of the present invention is an ear thermometer, and the sensor heating block 54 in the ear thermometer described above does not include a heating device and has a sensor heat radiation block 72. Has become. The heating device is attached to the thermopile sensor 55. For example, as shown in FIG. 6, a heating device 73 is wound around the outer peripheral surface of the thermopile sensor 55. In addition, the cable 63 in the ear thermometer described above is unnecessary.
本実施の形態にかかる耳式体温計では、 温度測定開始前にサ一モパイルセンサ 5 5の温度があらかじめ設定した温度、 例えば約 4 2 °Cになっている。 In the ear thermometer according to the present embodiment, the temperature of the thermopile sensor 55 is a preset temperature, for example, about 42 ° C. before the start of temperature measurement.
温度測定開始の命令によりスライ ド機構 5 9が作動し、 サ一モパイルセンサ 5 5
がセンサ放熱用ブロック 7 2に接触する。するとサ一モパイルセンサ 5 5の熱はセ ンサ放熱用プロック 7 2に伝導されることにより、 急速に放熱されサ一モパイルセ ンサ 5 5の出力は急速に増加する。放熱が進み、 サ一モパイルセンサ 5 5の温度が 測定対象である鼓膜の温度と等しくなると、 サ一モパイルセンサ 5 5の出力は 0と なる。その後は上述した耳式体温計と同様の手順にて測定対象である鼓膜の温度が 検出される。 The slide mechanism 59 is activated by the instruction to start temperature measurement, and the thermopile sensor 55 Contacts the heat dissipation block 72 of the sensor. Then, the heat of the thermopile sensor 55 is conducted to the sensor heat dissipating block 72, whereby the heat is rapidly dissipated, and the output of the thermopile sensor 55 increases rapidly. When the heat radiation proceeds and the temperature of the thermopile sensor 55 becomes equal to the temperature of the eardrum to be measured, the output of the thermopile sensor 55 becomes 0. Thereafter, the temperature of the eardrum to be measured is detected in the same procedure as the ear thermometer described above.
なお、 サーモパイルセンサ 5 5に取り付けられる加熱装置は、 本実施の形態にか かる耳式体温計では上記のように加熱装置 7 3をサーモパイルセンサ 5 5の外周 面に巻いたものとしたが、 これに限られるものではなく、 例えばサ一モパイルセン サ 5 5のパッケージの内部に加熱素子等を設けたものとしてもよい。 また、 例えば、 ペルチェ素子を使用したサーモモジュールとしてもよい。 In the ear thermometer according to the present embodiment, the heating device attached to the thermopile sensor 55 is such that the heating device 73 is wound on the outer peripheral surface of the thermopile sensor 55 as described above. The invention is not limited to this. For example, a heating element or the like may be provided inside the package of the thermopile sensor 55. Further, for example, a thermo module using a Peltier element may be used.
ここで、加熱装置としてサ一モモジュールを取り付けた態様を第 7図を参照して 説明する。 第 7図 (a ) は本実施の形態にかかる耳式体温計に取り付けられるサ一 モモジュール 7 4を示す斜視図であり、 第 7図 (b ) はサ一モモジュール 7 4をサ —モパイルセンサ 5 5に取り付けた状態を示す斜視図である。 なお、 第 7図 (b ) において、 説明の便宜上、 円錐台形状のセンサ放熱用ブロック 7 2はその底面部を 省略して表している。 Here, an embodiment in which a thermo module is attached as a heating device will be described with reference to FIG. FIG. 7A is a perspective view showing a thermo module 74 attached to the ear thermometer according to the present embodiment, and FIG. 7B is a perspective view showing the thermo module 74 with the thermo module 74. FIG. 6 is a perspective view showing a state where the display unit is attached to a fifth embodiment. In FIG. 7 (b), for the sake of convenience, the bottom of the truncated cone-shaped sensor heat-dissipating block 72 is omitted.
第 7図 (a ) に示すように、 サ一モモジュール 7 4はペルチェ素子 7 5とリード 線 7 6を有し、 ペルチェ素子 7 5の上面は冷却面 7 7、 下面は加熱面 7 8となって いる。ペルチェ素子 7 5は、 通電するとペルチェ効果により冷却面 7 7で熱を吸収 し、 加熱面 7 8から熱を放出する性質を有する素子である。 本実施の形態にかかる 耳式体温計では、 第 7図 (b ) に示すようにペルチェ素子 7 5の加熱面 7 8をサ一 モパイルセンサ 5 5のステム 4 5のほぼ中央に接着させ、 また、 冷却面 7 7に取り 付けられた平板 7 9の先端部 8 0をセンサ放熱用ブロック 7 2の内周面に接着さ せている。 リード線 7 6はプリント基板 5 6 aと接続されている。 平板 7 9は熱伝 導性のよい金属で形成され、 また、 サーモパイルセンサ 5 5のスライ ドを妨げない よう弾性を有している。 As shown in FIG. 7 (a), the thermo module 74 has a Peltier element 75 and lead wires 76. The upper surface of the Peltier element 75 has a cooling surface 77, and the lower surface has a heating surface 78. Has become. The Peltier element 75 is an element having a property of absorbing heat on the cooling surface 77 and releasing heat from the heating surface 78 by the Peltier effect when energized. In the ear thermometer according to the present embodiment, as shown in FIG. 7 (b), the heating surface 78 of the Peltier element 75 is adhered almost to the center of the stem 45 of the thermopile sensor 55, and cooling is performed. The tip 80 of the flat plate 79 attached to the surface 77 is adhered to the inner peripheral surface of the sensor heat radiation block 72. The lead wire 76 is connected to the printed circuit board 56a. The flat plate 79 is formed of a metal having good heat conductivity, and has elasticity so as not to hinder the slide of the thermopile sensor 55.
この第 7図に示すサ一モモジュール 7 4を取り付けた耳式体温計では、 温度測定 開始前にサ一モパイルセンサ 5 5をあらかじめ加熱する際に同時にペルチェ素子
CT/JP98/04653 In the ear thermometer to which the thermo module 74 shown in FIG. 7 is attached, the Peltier element is simultaneously heated when the thermopile sensor 55 is preheated before the temperature measurement is started. CT / JP98 / 04653
7 5の冷却面 7 7が平板 7 9を介してセンサ放熱用ブロック 7 2の熱を吸熱、 すな わち、 センサ放熱用ブロック 7 2を冷却するので、 あらかじめセンサ放熱用ブロッ ク 7 2を冷却しておくことができる。従って、 温度測定開始の命令によりスライド 機構 5 9力 s作動し、 サーモパイルセンサ 5 5がセンサ放熱用ブロック 7 2に接触し たとき、 短時間に効率よくサ一モパイルセンサ 5 5を冷却することができる。 The cooling surface 7 7 absorbs the heat of the sensor radiating block 72 through the flat plate 79, that is, cools the sensor radiating block 72, so the sensor radiating block 72 must be Can be kept cool. Therefore, when the thermopile sensor 55 is in contact with the sensor heat radiation block 72 when the slide mechanism 59 is activated by the instruction to start temperature measurement, the thermopile sensor 55 can be cooled efficiently in a short time. .
以上述べたように本実施の形態にかかる耳式体温計は、 円錐台形状のサ一モパイ ルセンサ 5 5と、 このサ一モパイルセンサ 5 5を加熱する加熱装置と、 この円錐台 形状に適合する中空部を有するセンサ放熱用プロック 7 2と、 スライ ド機構 5 9と を有することにより、 あらかじめ加熱されたサ一モパイルセンサ 5 5をセンサ放熱 用ブロック 5 9にスライ ドさせて冷却することができるため、 例えば、 あらかじめ 加熱されたサーモパイルセンサを自然放熱により冷却する場合よりも、 サ一モパイ ルセンサの冷却 (温度調整) を短時間に行うことができる。 従って、 測定時間の短 縮を図ることができる。 As described above, the ear thermometer according to the present embodiment includes a frusto-conical thermopile sensor 55, a heating device for heating the thermopile sensor 55, and a hollow portion adapted to the frusto-conical shape. By having the sensor heat dissipating block 72 having the following and the slide mechanism 59, the preheated thermopile sensor 55 can be cooled by sliding it on the sensor heat dissipating block 59. The thermopile sensor can be cooled (temperature adjusted) in a shorter time than when the previously heated thermopile sensor is cooled by natural heat radiation. Therefore, the measurement time can be shortened.
また、 加熱装置を、 ペルチェ素子を使用したサーモモジュールとして、 サーモモ ジュールの加熱面をサーモパイルセンサ 5 5に接続し、 冷却面をセンサ放熱用プロ ック 7 2に接続すれば、 あらかじめサ一モパイルセンサ 5 5を加熱すると同時にセ ンサ放熱用プロヅク 7 2を冷却しておくことができる。そのためサ一モパイルセン サ 5 5の冷却 (温度調整) をさらに短時間に行うことができる。 従って、 さらなる 測定時間の短縮を図ることができる。
Also, if the heating device is a thermo module using a Peltier element, the heating surface of the thermo module is connected to the thermopile sensor 55, and the cooling surface is connected to the sensor radiation block 72. 5 can be heated and at the same time, the sensor heat radiation process 72 can be cooled. Therefore, cooling (temperature adjustment) of the thermopile sensor 55 can be performed in a shorter time. Therefore, the measurement time can be further reduced.