JP5247406B2 - 抵抗値出力回路及びそれを用いた耳式体温測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗値出力回路及びそれを用いた耳式体温測定装置に関する。

例えば手術室や集中治療室では施術中の患者の体温測定は必須であり、長時間にわたり連続して体温測定ができ、かつ信頼性の高い体温測定装置が必要とされている。さらに、患者の体温測定を連続的に行うために、患者への負担が少ないことも必要である。このような必要に応える体温測定装置として、患者の耳孔に測温部を挿入して鼓膜の温度を測る耳式体温測定装置が注目されている。

ところが従来の耳式体温測定装置の場合、測定装置本体が大がかりなものとなる問題点があり、その小型化が要望されていた。これに応えるものとして、特開２００６−２５０８８３号公報（特許文献１）、特開２００７−１１１３６３号公報（特許文献２）に記載されているような測温部を含むプローブを小型化し、また測定装置本体も小型化した耳式体温測定装置が知られている。
特開２００６−２５０８８３号公報 特開２００７−１１１３６３号公報

本発明は、耳式体温測定装置に搭載することで該耳式体温測定装置を小型にしてコスト上昇を抑え、高い温度精度が維持できる抵抗値出力回路を提供することを目的とする。

また本発明は、小型化と共にコストの上昇を抑えつつも精度の良いサーミスタ温度抵抗値出力が得られる耳式体温測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、入力されたＮ桁（Ｎは任意の自然数）のバイナリ信号の各桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号によってオン／オフ動作するＮ個のアナログスイッチと、前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれに並列に接続され、かつそれらの全体が直列となるように接続されたＮ個のそれぞれが個別の抵抗値を持つ抵抗と、前記Ｎ個の個別の抵抗の実測した抵抗値を記憶する実抵抗値記憶部と、前記Ｎ個のアナログスイッチ及び抵抗に共通に接続されたアナログ抵抗値出力端子と、出力温度指令を入力する温度指令入力部と、温度値とサーミスタ温度計の出力する抵抗値との対応関係を記憶する温度・抵抗値対応関係記憶部と、前記温度指令入力部の入力する出力温度指令に対して、前記温度・抵抗値対応関係記憶部の温度値とサーミスタ温度計の出力する抵抗値との対応関係を参照し、前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値を求め、その抵抗値を表すＮ桁のバイナリコードを出力する温度抵抗値算定部と、前記温度抵抗値算定部の出力するＮ桁のバイナリコードの各桁のバイナリコード１又は０に合わせて前記Ｎ個のアナログスイッチの対応する各桁のアナログスイッチのオン／オフを決定するのではなく、前記実抵抗値記憶部の記憶するＮ個の個別の抵抗の実測した抵抗値を参照し、前記温度抵抗値算定部が求めた前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値に対応するＮ桁のバイナリコードを入力し、当該Ｎ桁のバイナリコードで表わされる抵抗値に一致する直列合成抵抗値になるような複数個の抵抗の組み合わせを求め、求めた複数個の抵抗の組み合わせが実現できるように前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれのオン／オフを決定し、当該Ｎ個のアナログスイッチをオン／オフ動作させるためのＮ桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号を出力する出力抵抗値演算部とを備え、前記出力抵抗値演算部は、前記温度抵抗値算定部からのＮ桁のバイナリコードを入力処理するデジタル抵抗値入力部と、前記デジタル抵抗値入力部が入力したＮ桁のバイナリコードの表す抵抗値に対して前記実抵抗値記憶部に記憶するＮ個の抵抗それぞれの実測した抵抗値を参照し、前記Ｎ桁のバイナリコードの表す抵抗値に見合うアナログ抵抗値を実現するために前記Ｎ個のアナログスイッチのオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号を求める修正抵抗値演算部と、前記修正抵抗値演算部の求めたアナログスイッチ信号に対応する前記Ｎ桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号を出力するアナログスイッチ信号出力部とを備えている抵抗値出力回路を特徴とする。

上記発明の抵抗値出力回路において、前記実抵抗値記憶部は、前記Ｎ個の個別の抵抗の実測された抵抗値と前記Ｎ個のアナログスイッチの抵抗値とを記憶し、前記出力抵抗値演算部における前記修正抵抗値演算部は、前記実抵抗値記憶部の記憶するＮ個の個別の抵抗の実測した抵抗値と前記Ｎ個のアナログスイッチの抵抗値とを参照し、前記温度抵抗値算定部が求めた前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値に一致する直列合成抵抗値になるような複数個の抵抗の組み合わせを求め、求めた複数個の抵抗の組み合わせが実現できるように前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれのオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号を求めるものとすることができる。

また、本発明は、電源としてのバッテリを内蔵する測定装置本体と、前記測定装置本体にコネクタにて切り離し可能な状態で接続された測温プローブとを備え、前記測定装置本体に前記測温プローブの温度センサを制御し、かつ前記温度センサからの測定温度に対応した抵抗値出力信号を入力して温度抵抗値に変換して出力するマイクロコントローラと、前記マイクロコントローラからの温度抵抗値をサーミスタ温度計の出力する抵抗値に再変換して出力する抵抗値出力回路とを内蔵する耳式体温測定装置において、前記抵抗値出力回路は、入力されたＮ桁（Ｎは任意の自然数）のバイナリ信号の各桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号によってオン／オフ動作するＮ個のアナログスイッチと、前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれに並列に接続され、かつそれらの全体が直列となるように接続されたＮ個のそれぞれが個別の抵抗値を持つ抵抗と、前記Ｎ個の個別の抵抗の実測した抵抗値を記憶する実抵抗値記憶部と、前記Ｎ個のアナログスイッチ及び抵抗に共通に接続されたアナログ抵抗値出力端子と、出力温度指令を入力する温度指令入力部と、温度値とサーミスタ温度計の出力する抵抗値との対応関係を記憶する温度・抵抗値対応関係記憶部と、前記温度指令入力部の入力する出力温度指令に対して、前記温度・抵抗値対応関係記憶部の温度値とサーミスタ温度計の出力する抵抗値との対応関係を参照し、前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値を求め、その抵抗値を表すＮ桁のバイナリコードを出力する温度抵抗値算定部と、前記温度抵抗値算定部の出力するＮ桁のバイナリコードの各桁のバイナリコード１又は０に合わせて前記Ｎ個のアナログスイッチの対応する各桁のアナログスイッチのオン／オフを決定するのではなく、前記実抵抗値記憶部の記憶するＮ個の個別の抵抗の実測した抵抗値を参照し、前記温度抵抗値算定部が求めた前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値に対応するＮ桁のバイナリコードを入力し、当該Ｎ桁のバイナリコードで表わされる抵抗値に一致する直列合成抵抗値になるような複数個の抵抗の組み合わせを求め、求めた複数個の抵抗の組み合わせが実現できるように前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれのオン／オフを決定し、当該Ｎ個のアナログスイッチをオン／オフ動作させるためのＮ桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号を出力する出力抵抗値演算部とを備え、前記出力抵抗値演算部は、前記温度抵抗値算定部からのＮ桁のバイナリコードを入力処理するデジタル抵抗値入力部と、前記デジタル抵抗値入力部が入力したＮ桁のバイナリコードの表す抵抗値に対して前記実抵抗値記憶部に記憶するＮ個の抵抗それぞれの実測した抵抗値を参照し、前記Ｎ桁のバイナリコードの表す抵抗値に見合うアナログ抵抗値を実現するために前記Ｎ個のアナログスイッチのオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号を求める修正抵抗値演算部と、前記修正抵抗値演算部の求めたアナログスイッチ信号に対応する前記Ｎ桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号を出力するアナログスイッチ信号出力部とを備えている耳式体温測定装置を特徴とする。

上記発明の耳式体温測定装置においては、前記実抵抗値記憶部は、前記Ｎ個の個別の抵抗の実測した抵抗値と前記Ｎ個のアナログスイッチの抵抗値とを記憶し、前記出力抵抗値演算部における前記修正抵抗値演算部は、前記実抵抗値記憶部の記憶するＮ個の個別の抵抗の実測した抵抗値と前記Ｎ個のアナログスイッチの抵抗値とを参照し、前記温度抵抗値算定部が求めた前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値に一致する直列合成抵抗値になるような複数個の抵抗の組み合わせを求め、求めた複数個の抵抗の組み合わせが実現できるように前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれのオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号を求めるものとすることができる。

本発明の抵抗値出力回路によれば、これを耳式体温測定装置に搭載することで、小型にしてコスト上昇を抑え、高い温度精度を維持できる耳式体温測定装置を実現できる。

本発明の耳式体温測定装置によれば、比較的容易に入手できる市販の各種の抵抗値の抵抗素子を用いることができ、小型化と共にコストの上昇を抑えつつも精度の良いサーミスタ温度抵抗値を出力できる耳式体温測定装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

図１は近年提案されている耳式体温測定装置の機器構成を示し、図２は回路構成を示している。図１に示すように、提案されている耳式体温測定装置１は、被測定者の耳孔に挿入して鼓膜の温度を測定し抵抗値として出力するプローブ２、このプローブ２の測定信号を送信し、またプローブ２に電源を供給するケーブル３、雄コネクタ４、温度測定演算処理その他の制御を行う測定装置本体５、この測定装置本体５に接続されたケーブル６、このケーブル６の先端に接続されている雌コネクタ７から成る。測定装置本体５のケーブル６に接続されている雌コネクタ７は、測定温度を表示するモニタ８に接続される。

図２に示すように、測定装置本体５の主な構成要素は、プローブ２の測定温度に対応した抵抗値をＡＤ変換するＡＤ変換器５１、プローブ２の温度測定信号を増幅する差動増幅器５２、デジタル演算処理を行う制御信号処理回路５３、制御信号処理回路５３が求めた測定温度デジタル信号をモニタ８側のサーミスタ温度計のアナログ温度抵抗値に再変換する抵抗値出力回路５４、スイッチ群５５（スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３）、スイッチング・ライン群５６（ＳＬ１、ＳＬ２、ＳＬ３）、抵抗群５７（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４）、ケーブル６、雌コネクタ７を含む。

プローブ２は、使用時にケーブル３及び雄コネクタ４を介して測定装置本体５に連結される。プローブ２は、後述する測温用の第１センサ２５及び補正用の第２センサ２６を備えている。センサ２５、２６はサーミスタで成る。抵抗Ｒ３、Ｒ４は図２ではプローブ２内に設けられているが、それらは測定装置本体５に設けられてもよい。雄コネクタ４は、慣用のカードエッジ式コネクタが好ましい。このカードに、校正値等の個別情報が記録される。

プローブ２の測温用の第１センサ２５及び補正用の第２センサ２６の検出信号が、抵抗Ｒ３及びＲ４を介してＡＤ変換器５１に、そしてスイッチＳ２及びＳ３を介して差動増幅器５２に入力される。

ＡＤ変換器５１は制御信号処理回路５３及び差動増幅器５２に接続され、制御信号処理回路５３は抵抗値出力回路５４に接続されている。制御信号処理回路５３からはデジタル信号が出力され、抵抗値出力回路５４からはアナログ信号が出力される。制御信号処理回路５３はスイッチング・ライン群５６を介してスイッチ群５５に接続されている。スイッチ群５５は差動増幅器５２に接続されている。

第１センサ２５及び第２センサ２６からの微少温度差信号を容易に検出できるようにするために、ＡＤ変換器５１には高精度高分解能を持たせることが好ましい。抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は高精度抵抗である。ＶｒｅｆはＡＤ変換器５１の基準電圧であって、ＡＤ変換値のフルスケール値である。

図３に示すように、提案されている耳式体温測定装置におけるプローブ２は、本体部２１、本体部２１に連結された測温部２２、本体部２１の外側に沿って設けられたタブ２３を含む。本体部２１は、長辺部分２１１と屈曲短辺部分２１２からなるほぼＬ字形に屈曲した円筒体に形成されている。長辺部分２１１が測温対象者９の耳孔９ａの下方から顔面こめかみ付近にそって延び、屈曲短辺部分２１２が測温部２２のフランジ部分２２１に結合している。この概略Ｌ字形形状は、測温部２２の先端部分２２２を測温対象者９の耳孔９ａ内で鼓膜側に向けると共に、装着時に本体部２１が耳介から脱落又は耳介上で回転しないようにする。本体部２１の下端からはケーブル３が延びていて、第１センサ２５及び第２センサ２６を装着した可撓性印刷回路基板２４６を雄コネクタ４に電気的に接続する。タブ２３は、プローブ２を測温対象者９の耳孔９ａに着脱する際に作業を容易にするために設けられている。

プローブ２を構成する本体部２１、測温部２２、タブ２３、センサミラー２４は断熱性材料から作られる。測温部２２は、測温対象者９のアレルギー体質を考慮して、エラストマ又はシリコンゴムで被覆することが好ましい。センサミラー（点光源集光型センサミラー）２４は絶縁性材料から作られている。センサミラー２４の前面を覆う保護カバー２７が備えられている。

体温測定に当たり、まず第１センサ２５及び第２センサ２６を同時に温度校正する。この温度校正には、図２に示した測定装置本体５を用いて、測温対象者９の体温を測定する。まず、プローブコネクタ４を測定装置本体５に接続し、温度プラグ７をモニタ８に接続する。

ａ）オフセット校正
スイッチ群５５のスイッチＳ１をオン、スイッチＳ２及びＳ３をオフにする。ＡＤ変換を実行し、オフセット値を求める。抵抗Ｒ１、Ｒ２が既知であるから、ＡＤ入力値が既知となる。ＡＤ変換値とＡＤ入力値との差は、差動増幅器５２及びＡＤ変換器５１のオフセット誤差である。オフセット校正時のＡＤ変換器入力Ｖ１は、Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖｒｅｆとなる。高精度ＡＤ変換器の場合、測定毎にセルフキャリブレーションが行われるため、ＡＤ変換器のオフセット誤差は無視してよい。従って、オフセット誤差は実質的に差動増幅器５２に起因する。

ｂ）第１センサ２５の測定
スイッチＳ２をオン、スイッチＳ１及びＳ３をオフにする。ＡＤ変換を実行し、ＡＤ変換値を求める。第１センサ２５の測定時のＡＤ変換入力Ｖ２は、Ｒ３／（Ｒ３＋ＲＴｈ１）×Ｖｒｅｆとなる。ただし、ＲＴｈ１は、任意の温度における第１センサ２５の抵抗値である。

ｃ）第２センサ２６の測定
スイッチＳ３をオン、スイッチＳ１及びＳ２をオフにする。ＡＤ変換を実行し、ＡＤ変換値を求める。第２センサ２６の測定時のＡＤ変換入力Ｖ３は、Ｒ４／（Ｒ４＋ＲＴｈ２）×Ｖｒｅｆとなる。だだし、ＲＴｈ２は任意の温度における第２センサ２６の抵抗値である。

ｄ）第１センサ２５と第２センサ２６とのＡＤ変換値差
第１センサ２５のＡＤ変換値からオフセット校正で求めたオフセット値を引く。この値と第１センサ２５と第２センサ２６とのＡＤ変換値の差の関係から、測定しようとする目標点の温度を求める。

測定された温度データは、ＭＣＵ（マイクロコントローラ）である制御信号処理回路５３からデジタル信号として出力され、また、抵抗値出力回路５４からアナログ信号が出力される。アナログ温度抵抗値はサーミスタ温度計のモニタ８にて温度表示させるための出力である。

測定された温度対応抵抗値のアナログ信号を制御信号処理回路５３にて温度値を示すデジタル信号に変換して抵抗値出力回路５４に出力する。抵抗値出力回路５４は、図４に示す構成であり、１１桁アナログデジタル変換回路であり、温度値のデジタル信号をサーミスタ温度計用のアナログ抵抗値に変換して出力する。

図４の抵抗値出力回路５４において、抵抗Ｒ１９，Ｒ２０，Ｒ２１に０．１％精度の抵抗を選んでいる。ＡＮ０〜ＡＮ１０はアナログスイッチである。これらのアナログスイッチは３Ｖの単一電源で動作している。バイアス電圧回路５４２の抵抗Ｒ９，Ｒ１０の抵抗値はＲ９＝Ｒ１０であり、アナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０それぞれに１．５Ｖのバイアス電圧を与えている。

Ｐ０〜Ｐ１０はＭＣＵで成る制御信号処理回路５３のポート出力でアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０のオン／オフ制御を行う。ポートＰ０〜Ｐ１０が１（ＨＩＧＨ）でアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０がオープン（オフ）、ポートＰ０〜Ｐ１０が０（ＬＯＷ）でアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０がクローズ（オン）となる。そしてこのポートＰ０〜Ｐ１０は抵抗値をバイナリ出力する。アナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０の抵抗値を無視すると抵抗値出力端子Ａ−Ｂ間の抵抗値ＲｏｕｔはポートＰ０〜Ｐ１０に書き込んだバイナリ抵抗値そのものとなる。

すなわち、制御信号処理回路５３のポートＰ０〜Ｐ１０から１１桁のオン／オフのデジタル信号が出力されると、これに対応する桁のアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１１が１（ＨＩＧＨ）でオープン（オフ）、０（ＬＯＷ）でクローズ（オン）する。この結果、アナログスイッチＡＮｉがオープンした桁の抵抗Ｒｉの直列合成抵抗値が温度値のデジタル信号に対応した抵抗値Ｒｏｕｔに変換される。

モニタ８はこの出力抵抗値Ｒｏｕｔをサーミスタ温度計の出力する抵抗値とし、さらに抵抗値／温度変換により温度表示する。

図５はサーミスタ温度計の温度・抵抗値特性を示している。この特性グラフはテーブル化して記憶されている。いま、アナログスイッチＡＮ１〜ＡＮ１０のオン抵抗値をゼロとし、測温値が３５℃のとき、図５の特性グラフを参照して、求める抵抗値は１４７１Ωである。最下位のアナログスイッチＡＮ０の抵抗Ｒ１１は２Ωなので図４のアナログ出力回路には１４７１／２＝７３５を出力すればよいことになる。具体的には、１０進数の７３５はバイナリ表現すれば、２ＤＦ（０１０１１０１１１１１）であり、バイナリ信号をそのままポートＰ０〜Ｐ１０に出力することで、２＋４＋８＋１６＋３２＋１２８＋２５６＋１０２４＝１４７０（Ω）が得られる。そこで、制御信号処理回路５３は上の１０桁のバイナリ抵抗値信号「０１０１１０１１１１１」を出力し、抵抗値出力端子Ａ，Ｂからはこれに対応した１４７０Ωの抵抗値出力Ｒｏｕｔが出力される。

測定装置本体５は、測定対象温度を長時間期間中連続的に測定することを目的とし、その操作手順は、（１）校正、（２）第１センサ２５の測定、（３）第２センサ２６の測定、（４）測定温度計算、（５）温度データ出力となる。前記の操作手順（１）−（５）を連続的に繰り返す。

モニタ８は入力されるアナログ温度抵抗値に対してサーミスタ温度計の出力する抵抗値・温度変換を行い、得られる温度値を表示することになる。

このようにして、近年、提案されている耳式体温測定装置によれば、耳式体温測定が連続的に行え、かつ、正確な体温測定結果が得られる耳式体温測定装置を実現できる。

本発明のこのような提案されている耳式体温測定装置の改善にかかるものであり、以下、本発明の１つの実施の形態の耳式体温測定装置について説明する。本実施の形態の耳式体温測定装置は、図６に示す測定装置本体内の抵抗値出力回路５４Ａの構成に特徴を有する。

提案されている耳式体温測定装置において採用した抵抗値出力回路５４の場合、１１個の抵抗Ｒｉがそれぞれ理想的な抵抗値を有していることを前提に設計される。例えば、１桁目の抵抗Ｒ１１は２Ω、１０桁目の抵抗Ｒ１２は１０２４Ω、１１桁目の抵抗Ｒ２１は２０４８Ωであると考えて設計される。ところが、製作現場では、抵抗素子に理想的な抵抗値を持たせることは容易ではなく、また理想的な抵抗値を持たせようとすると高価なものになってしまう。そこで、抵抗器の抵抗値は標準数列（ＩＥＣ６００６３またはＪＩＳ Ｃ５０６３）に対応した値で実現できるのが望ましい。市販されていて比較的容易に入手でき、コストの低減が図れるためである。

しかしながら、容易に入手できる市販の抵抗素子の場合には、同じ抵抗値の表示されている抵抗素子であっても、抵抗素子毎に実際の抵抗値に誤差があり、またバイナリ値との間でずれが生じる。例えば、図６に示した抵抗値出力回路５４Ａの抵抗Ｒ１１０＝１０２０Ωであり、第１の実施の形態抵抗値出力回路５４の抵抗Ｒ１０＝１０２４Ωと比較すれば−０．３９％のずれがある。図６の回路の抵抗値ではバイナリ値を直接にポートＰ０〜Ｐ１０に出力すると目標精度を達成できない。そのため、医療現場で用いる体温測定装置の内部回路に採用することで装置コストの低減が図れても、温度精度が要求を満たせないものとなってしまう。また、アナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０のオン抵抗値も無視できない場合がある。

このような製作現場の現状に鑑み発明されたのが、本実施の形態の耳式体温測定装置である。尚、本実施の形態にあって、抵抗値出力回路５４Ａの他の構成は提案されている耳式体温測定装置と共通であるので、以下、同一の要素については同一の符号を用いて、本実施の形態の耳式体温測定装置について説明する。

本実施の形態の耳式体温測定装置における抵抗値出力回路５４Ａは、デジタル抵抗値入力をサーミスタ温度計用のアナログ抵抗値に変換して出力する。すなわち、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）で成る制御信号処理回路５３から測温値に対応した１１桁のデジタル抵抗値が出力されると、これが同じくＭＣＵ内のデジタル抵抗補正回路５４１に入力される。そして、このデジタル抵抗値補正回路５４１にて補正された１１桁のオン／オフ信号が１１個のアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１１それぞれに対応するポートＰ０〜Ｐ１０へ出力される。

抵抗値出力回路５４Ａは、提案されている耳式体温測定装置と同様のバイアス電圧回路５４２と、補正後の１１桁のオン／オフ信号によってオープン／クローズ動作する１１個のアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０と、これらの１１個のアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０それぞれに並列に接続され、かつそれらの全体が直列となるように接続されたＮ個のそれぞれが個別の抵抗値を持つ抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１１１と、Ｎ個のアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０及び抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１１１に共通に接続されたアナログ抵抗値出力端子Ａ，Ｂを備えている。バイアス電圧回路５４２はアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０にバイアス電圧を与えるためのものである。

デジタル抵抗値補正回路５４１は図７に示す構成であり、制御信号処理回路５３からの測温値に対応するデジタル抵抗値ＳＤ１を入力処理するデジタル抵抗値入力部５４４、抵抗値出力回路５４Ａの抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１１１それぞれの実抵抗値を記憶している抵抗値データ記憶部５４５、デジタル抵抗値入力部５４４が入力したデジタル抵抗値ＳＤ１に対して抵抗値データ記憶部５４５の抵抗値データを参照し、デジタル抵抗値に見合うアナログ抵抗値を実現するための１１桁のアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０のオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号ＳＤ２を求める修正抵抗値演算部５４６、そして修正抵抗値演算部５４６の求めた１１桁のアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０のオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号ＳＤ２をポートＰ０〜Ｐ１０に出力するアナログスイッチ信号出力部５４７を備えている。

図６に示す本実施の形態の抵抗値出力回路５４Ａにおいて、抵抗Ｒ１０１〜Ｒ１１１それぞれの実抵抗値が理想値からずれている場合、入力されたデジタル抵抗値を１１桁のバイナリ値にし、その１１桁のバイナリ値に対応させて各桁のアナログスイッチをオン／オフさせても理想的な所望の抵抗値を得ることはできない。

いま、１１桁デジタル抵抗値を出力するための理想的な１１個の抵抗値の組み合わせが、提案されている耳式体温測定装置で採用した図４の抵抗値出力回路５４で採用した抵抗Ｒ１１〜Ｒ２１であるとする。つまり、１桁目が２Ω、２桁目が４Ω、…、１１桁目が２の１１乗Ω＝２０４８Ωであるとする。そして、現実の抵抗値出力回路５４Ａで採用できた抵抗群Ｒ１０１〜Ｒ１１１が図６に示したように、理想的な抵抗値からずれがあり、１桁目が２Ω、２桁目が３．９Ω、…、１１桁目が２０５０Ωであったとする。ここで、１１桁のデジタル抵抗値ＳＤ１が「０１０１１０１１１１１」＝７３５（１０進数）×２Ωであったとすれば、理想的な図４に示す抵抗値出力回路５４であれば、これに対して、１１桁の０の桁に対応するアナログスイッチＡＮ５，ＡＮ８，ＡＮ１０をオン（クローズ）させて抵抗Ｒ１６，Ｒ１９，Ｒ２１をバイパスさせ、Ａ−Ｂ端子間に直列合成抵抗値Ｒｏｕｔ＝１４７０Ω（２Ω＋４Ω＋８Ω＋１６Ω＋３２Ω＋１２８Ω＋２５６Ω＋１０２４Ω）を得られた。

これに対して、本実施の形態の場合には、上記と同様の組み合わせであれば、直列合成抵抗値はＲｏｕｔ＝１４６３．７Ω（２Ω＋３．９Ω＋８．２Ω＋１６Ω＋３１．６＋１２７Ω＋２５５Ω＋１０２０Ω）となり、理想的な抵抗値とは−６．３Ωの差が出る。アナログスイッチのオン抵抗値０．３５Ωとしてスイッチのオン抵抗値も加味しても、−５．２５Ωの差が出る。

そこで、本実施の形態の場合、修正抵抗値演算部５４６は入力デジタル抵抗値ＳＤ１に対応して抵抗値データ記憶部５４５の抵抗値データを参照し、直列合成実抵抗値が入力デジタル抵抗値ＳＤ１となる抵抗素子の組み合わせを求め、通電する抵抗素子と対を成すアナログスイッチはオフ（１＝ＨＩＧＨ）とし、アナログスイッチにてバイパスする抵抗素子に対してはそのアナログスイッチをオン（０＝ＬＯＷ）とする組み合わせのアナログスイッチ信号ＳＤ２とし、アナログスイッチ信号出力部５４７からこのアナログスイッチ信号ＳＤ２を擬似的な１１桁のバイナリ信号（１／０信号）としてポートＰ０〜Ｐ１０に出力する。

上の例の場合、アナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０それぞれのオン抵抗値は０．３５Ωであるとして次のような計算にて１１桁並列のアナログスイッチ信号ＳＤ２を得る。つまり、測温値が３５℃のとき、図５から求める抵抗値は１４７１Ωであり、このデジタル抵抗値が出力指令として入力されてくる。

（１）アナログ出力回路をすべて０（すべてオン）にしたときの抵抗値を求めると、アナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０の１１個あるので、０．３５×１１＝３．８５Ωである。そこで、１４７１Ω−３．８５Ω＝１４６７Ωを求める。

（２）この１４６７Ωと最上位桁の抵抗Ｒ１１１＝２０５０Ωとを比較する。１４６７Ω＜２０５０Ωなので、最上位桁のポート出力Ｐ１０は「０」である。

（３）同様に１４６７Ωと第１０桁の抵抗Ｒ１１０＝１０２０Ωと比較する。１４６７Ω＞１０２０Ωなので、第１０桁のポート出力Ｐ９は「１」である。そして、残りの抵抗値は、１４６７Ω−１０２０Ω＝４４７Ωとなる。

（４）残りの抵抗値４４７Ωと第９桁の抵抗Ｒ１０９＝５１１Ωとを比較する。４４７Ω＜５１１Ωなので、第９桁のポート出力Ｐ８は「０」である。

（５）続いて、抵抗値４４７Ωと第８桁の抵抗１０８＝２５５Ωとを比較する。４４７Ω＞２５５Ωなので、第８桁のポート出力Ｐ７は「１」である。そして、残りの抵抗値は、４４７Ω−２５５Ω＝１９２Ωとなる。

（６）残りの抵抗値１９２Ωと第７桁の抵抗Ｒ１０７＝１２７Ωとを比較する。１９２Ω＞１２７Ωなので、第７桁のポート出力Ｐ６は「１」である。そして、残りの抵抗値は、１９２Ω−１２７Ω＝６５Ωとなる。

（７）残りの抵抗値６５Ωと第６桁の抵抗Ｒ１０６＝６３．４とを比較する。６５Ω＞６３．４Ωなので、第６桁のポート出力Ｐ５は「１」である。そして、残りの抵抗値は、６５Ω−６３．４Ω＝１．６Ωとなる。

（８）残りの抵抗値１．６Ωと第５桁の抵抗Ｒ１０５＝３１．６Ωとを比較する。１．６Ω＜３１．６Ωなので、第５桁のポート出力Ｐ４は「０」である。

（９）残りの抵抗値１．６Ωと第４桁の抵抗Ｒ１０４＝１６Ωとを比較する。ここでも１．６Ω＜１６Ωなので、第４桁のポート出力Ｐ３も「０」である。

（１０）残りの抵抗値１．６Ωと第３桁の抵抗Ｒ１０３＝８．２とを比較する。ここでも１．６Ω＜８．２Ωなので、第３桁のポート出力Ｐ２も「０」である。

（１１）残りの抵抗値１．６Ωと第２桁の抵抗Ｒ１０２＝３．９とを比較する。ここでも１．６Ω＜３．９Ωなので、第２桁のポート出力Ｐ１も「０」である。

（１２）残りの抵抗値１．６Ωと第１桁の抵抗Ｒ１０１＝２とを比較する。ここでも１．６Ω＜２Ωなので、第１桁のポート出力Ｐ０も「０」である。

以上の処理により、最終的に入力抵抗値１４７１Ωに対応する出力抵抗値を実現するためのアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０のオン／オフの組み合わせであるアナログスイッチ信号ＳＤ２は、「０１０１１１０００００」となる。このときに合成抵抗値は、０．３５Ω＋１０２０Ω＋０．３５Ω＋２５５Ω＋１２７Ω＋６３．４Ω＋０．３５Ω＋０．３５Ω＋０．３５Ω＋０．３５Ω＋０．３５Ω＝１４６７．８５Ωを得る。これにより、理想的な抵抗値との−５．２５Ωの差が、−３．１５Ωまで改善できる。

こうして、デジタル抵抗値補正回路５４１にて求めた１１桁並列のアナログスイッチ信号ＳＤ２が図６に示した抵抗値出力回路５４Ａのアナログスイッチ群ＡＮ０〜ＡＮ１０に出力される。提案されている耳式体温測定装置の場合と同様に、アナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１１は、１（ＨＩＧＨ）でオープン（オフ）、０（ＬＯＷ）でクローズ（オン）する。この結果、アナログスイッチＡＮｉがオープンした桁の抵抗Ｒｉの直列合成抵抗値が測温値に対応したサーミスタ温度計用のアナログ抵抗値Ｒｏｕｔとして出力される。

モニタ８はこの抵抗値出力Ｒｏｕｔをサーミスタ温度計の温度抵抗値とし、図５のグラフと同等の特性グラフあるいは換算値データテーブルを参照して抵抗値／温度変換により温度表示する。

本実施の形態にあって、アナログスイッチＡ０〜ＡＮ１０のオン抵抗値をも考慮したが、装置の簡略化する必要がある場合には、オン抵抗値は考慮しない構成とすることも可能である。

しかしながら、精度を高めるためにはアナログスイッチのオン抵抗値を考慮する方が好ましい。例えば、アナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ９がオン、アナログスイッチＡＮ１０だけがオフの組み合わせのとき、図６の抵抗値出力回路５４Ａの回路全体の抵抗値は２０５０Ω＋０．３５Ω×１０＝２０５３．５Ωとなり、＋０．１７％の誤差がある。これはアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０のオン抵抗値の影響が最大で＋０．１７％になるためである。

尚、アナログスイッチの抵抗値は上記の計算例のように平均的な１値を記憶させておくこともできるし、より厳密にはアナログスイッチＡＮ０〜ＡＮ１０それぞれの個別のオン抵抗値を記憶させておくこともできる。ただし、後者の場合、ＭＣＵによる補正演算量が増える割には精度の改善が目立つほどではないので現実的ではないので、用途に応じていずれかを採用することになる。

また、上記の各実施の形態の抵抗値やトランジスタの特性値は例示したものであり、その数値のものに特定されることはなく、装置の用途、サイズ、規模等々の仕様に応じて適宜に変更可能である。

近年、提案されている耳式体温測定装置の概略構成説明図である。 上記提案されている耳式体温測定装置の概略回路構成図である。 上記提案されている耳式体温測定装置を構成するプローブの一部破断側面図である。 上記提案されている耳式体温測定装置における抵抗値出力回路部分の回路図。 上記提案されている耳式体温測定装置において使用するサーミスタ温度計の温度・抵抗値特性を示すグラフ。 本発明の１つの実施の形態の耳式体温測定装置における抵抗値出力回路のブロック図。 上記実施の形態における抵抗値出力回路におけるデジタル抵抗値補正回路のブロック図。

符号の説明

１ 耳式体温測定装置
２ プローブ
３、６ ケーブル
４ 雄コネクタ
５ 測定装置本体
９ 測温対象者
９ａ 耳孔
２１ 本体部
２２ 測温部
２３ タブ
２４ センサミラー
２５ 第１センサ
２６ 第２センサ
２７ 保護カバー
５３ 制御信号処理回路
５４Ａ 抵抗値出力回路
５４１ デジタル抵抗値補正回路
５４２ バイアス電圧回路
５４４ デジタル抵抗値入力部
５４５ 抵抗値データ記憶部
５４６ 修正抵抗値演算部
５４７ アナログスイッチ信号出力部
ＭＣＵ マイクロコントローラ
ＳＤ１ デジタル抵抗値
ＳＤ２ アナログスイッチ信号
Ｒｏｕｔ 抵抗値出力
Ａ，Ｂ 抵抗値出力端子

Claims (4)

1. 入力されたＮ桁（Ｎは任意の自然数）のバイナリ信号の各桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号によってオン／オフ動作するＮ個のアナログスイッチと、
   前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれに並列に接続され、かつそれらの全体が直列となるように接続されたＮ個のそれぞれが個別の抵抗値を持つ抵抗と、
   前記Ｎ個の個別の抵抗の実測した抵抗値を記憶する実抵抗値記憶部と、
   前記Ｎ個のアナログスイッチ及び抵抗に共通に接続されたアナログ抵抗値出力端子と、
   出力温度指令を入力する温度指令入力部と、
   温度値とサーミスタ温度計の出力する抵抗値との対応関係を記憶する温度・抵抗値対応関係記憶部と、
   前記温度指令入力部の入力する出力温度指令に対して、前記温度・抵抗値対応関係記憶部の温度値とサーミスタ温度計の出力する抵抗値との対応関係を参照し、前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値を求め、その抵抗値を表すＮ桁のバイナリコードを出力する温度抵抗値算定部と、
   前記温度抵抗値算定部の出力するＮ桁のバイナリコードの各桁のバイナリコード１又は０に合わせて前記Ｎ個のアナログスイッチの対応する各桁のアナログスイッチのオン／オフを決定するのではなく、前記実抵抗値記憶部の記憶するＮ個の個別の抵抗の実測した抵抗値を参照し、前記温度抵抗値算定部が求めた前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値に対応するＮ桁のバイナリコードを入力し、当該Ｎ桁のバイナリコードで表わされる抵抗値に一致する直列合成抵抗値になるような複数個の抵抗の組み合わせを求め、求めた複数個の抵抗の組み合わせが実現できるように前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれのオン／オフを決定し、当該Ｎ個のアナログスイッチをオン／オフ動作させるためのＮ桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号を出力する出力抵抗値演算部とを備え、
   前記出力抵抗値演算部は、
   前記温度抵抗値算定部からのＮ桁のバイナリコードを入力処理するデジタル抵抗値入力部と、
   前記デジタル抵抗値入力部が入力したＮ桁のバイナリコードの表す抵抗値に対して前記実抵抗値記憶部に記憶するＮ個の抵抗それぞれの実測した抵抗値を参照し、前記Ｎ桁のバイナリコードの表す抵抗値に見合うアナログ抵抗値を実現するために前記Ｎ個のアナログスイッチのオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号を求める修正抵抗値演算部と、
   前記修正抵抗値演算部の求めたアナログスイッチ信号に対応する前記Ｎ桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号を出力するアナログスイッチ信号出力部とを備えていることを特徴とする抵抗値出力回路。
2. 前記実抵抗値記憶部は、前記Ｎ個の個別の抵抗の実測された抵抗値と前記Ｎ個のアナログスイッチの抵抗値とを記憶し、
   前記出力抵抗値演算部における前記修正抵抗値演算部は、前記実抵抗値記憶部の記憶するＮ個の個別の抵抗の実測した抵抗値と前記Ｎ個のアナログスイッチの抵抗値とを参照し、前記温度抵抗値算定部が求めた前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値に一致する直列合成抵抗値になるような複数個の抵抗の組み合わせを求め、求めた複数個の抵抗の組み合わせが実現できるように前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれのオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号を求めることを特徴とする請求項１に記載の抵抗値出力回路。
3. 電源としてのバッテリを内蔵する測定装置本体と、前記測定装置本体にコネクタにて切り離し可能な状態で接続された測温プローブとを備え、前記測定装置本体に前記測温プローブの温度センサを制御し、かつ前記温度センサからの測定温度に対応した抵抗値出力信号を入力して温度抵抗値に変換して出力するマイクロコントローラと、前記マイクロコントローラからの温度抵抗値をサーミスタ温度計の出力する抵抗値に再変換して出力する抵抗値出力回路とを内蔵する耳式体温測定装置において、
   前記抵抗値出力回路は、
   入力されたＮ桁（Ｎは任意の自然数）のバイナリ信号の各桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号によってオン／オフ動作するＮ個のアナログスイッチと、
   前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれに並列に接続され、かつそれらの全体が直列となるように接続されたＮ個のそれぞれが個別の抵抗値を持つ抵抗と、
   前記Ｎ個の個別の抵抗の実測した抵抗値を記憶する実抵抗値記憶部と、
   前記Ｎ個のアナログスイッチ及び抵抗に共通に接続されたアナログ抵抗値出力端子と、
   出力温度指令を入力する温度指令入力部と、
   温度値とサーミスタ温度計の出力する抵抗値との対応関係を記憶する温度・抵抗値対応関係記憶部と、
   前記温度指令入力部の入力する出力温度指令に対して、前記温度・抵抗値対応関係記憶部の温度値とサーミスタ温度計の出力する抵抗値との対応関係を参照し、前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値を求め、その抵抗値を表すＮ桁のバイナリコードを出力する温度抵抗値算定部と、
   前記温度抵抗値算定部の出力するＮ桁のバイナリコードの各桁のバイナリコード１又は０に合わせて前記Ｎ個のアナログスイッチの対応する各桁のアナログスイッチのオン／オフを決定するのではなく、前記実抵抗値記憶部の記憶するＮ個の個別の抵抗の実測した抵抗値を参照し、前記温度抵抗値算定部が求めた前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値に対応するＮ桁のバイナリコードを入力し、当該Ｎ桁のバイナリコードで表わされる抵抗値に一致する直列合成抵抗値になるような複数個の抵抗の組み合わせを求め、求めた複数個の抵抗の組み合わせが実現できるように前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれのオン／オフを決定し、当該Ｎ個のアナログスイッチをオン／オフ動作させるためのＮ桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号を出力する出力抵抗値演算部とを備え、
   前記出力抵抗値演算部は、
   前記温度抵抗値算定部からのＮ桁のバイナリコードを入力処理するデジタル抵抗値入力部と、
   前記デジタル抵抗値入力部が入力したＮ桁のバイナリコードの表す抵抗値に対して前記実抵抗値記憶部に記憶するＮ個の抵抗それぞれの実測した抵抗値を参照し、前記Ｎ桁のバイナリコードの表す抵抗値に見合うアナログ抵抗値を実現するために前記Ｎ個のアナログスイッチのオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号を求める修正抵抗値演算部と、
   前記修正抵抗値演算部の求めたアナログスイッチ信号に対応する前記Ｎ桁の１（ＨＩＧＨ）／０（ＬＯＷ）信号を出力するアナログスイッチ信号出力部とを備えていることを特徴とする耳式体温測定装置。
4. 前記実抵抗値記憶部は、前記Ｎ個の個別の抵抗の実測した抵抗値と前記Ｎ個のアナログスイッチの抵抗値とを記憶し、
   前記出力抵抗値演算部における前記修正抵抗値演算部は、前記実抵抗値記憶部の記憶するＮ個の個別の抵抗の実測した抵抗値と前記Ｎ個のアナログスイッチの抵抗値とを参照し、前記温度抵抗値算定部が求めた前記出力温度指令に対応するサーミスタ温度計の出力すべき抵抗値に一致する直列合成抵抗値になるような複数個の抵抗の組み合わせを求め、求めた複数個の抵抗の組み合わせが実現できるように前記Ｎ個のアナログスイッチそれぞれのオン／オフを組み合わせたアナログスイッチ信号を求めることを特徴とする請求項３に記載の耳式体温測定装置。

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