JPH03273121A - 放射体温計 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鼓膜から輻射される赤外線を利用して鼓膜源を
測定する放射体温計に関する。

〔従来の技術〕

体温は生理状態を反映する重要なバロメータであり、水
銀体温計や電子体温計がしばしば使用されている。又近
年ではより医学的に重要な体温計測を行うため、鼓膜源
が体温調節中枢である「視床下部の温度」をよく反映す
る、との医学的定見に基づき、赤外線温度計測技術によ
り鼓膜源を非接触で測定する赤外線体温計が実用化され
ている。

（たとえばＵＳＰ−４６０２６４２） 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら水銀体温計や電子体温計では測定に１０分
なし・し２０分もの時間を要し、連続測定も又不可能で
ある。また従来の発明である赤外線体温計（ＵＳＰ−４
６０２６４２）は赤外線温度計測技術を用いているため
郡１定時間は大幅に改善されたものの、赤外線検出素子
（−例としてサーモパイル）の感度や信号処理系の感度
の変動により測定精度が左右されるという欠点を有する
。以下を図を用いてその説明を行う。

第２図はＵＳＰ−４６０２６４２に示された赤外線体温
計のブロックダイヤグラムである。第２図に於て２１は
サーモパイルであり、！膜３２からの赤外線の輻射量に
応じた電圧■、を出力する。

２２は増幅器であり微弱なサーモパイル２１の出力電圧
■、を所定の大きさに増幅する。２５はサーミスタであ
りヒータ２４、サーモパイル２１とともに熱伝導性の良
い材質で作られたブロック２６の中に収納される。２６
は抵抗−電圧変換回路でありサーミスタ２５の抵抗を電
圧に変換する。

２９＆工温度演算回路Ａであり、サーミスタ２５の抵抗
を温度に換算する。即ちサー□スタ２５のＢ定数をＢ。

、温度Ｔｎの時の抵抗値をＲｎとすれば、サーミスタの
温度がＴｏの時の抵抗値Ｒｔは（１）式の如くなる。

１ Ｒｔ　＝Ｒｎ　ｅｘｐ　［Ｂｏ　（）コ　　　−・−・
−・−＋１３ｏ　　Ｔｎ （１）式より Ｂｏ　、　　Ｂ　ｎ、　Ｔ　ｎはサーミスタ２５の特性
値としてあらかじめ与えられているのでＲｔを知ること
によってＴｏが算出される。このためには例えばＵＳＰ
−４４６４０６７等の方法を使うことが出来る。この様
にして得られたサーミスタ２５の温度（即ちサーモパイ
ルの温度）Ｔｏは後述する温度演算回路Ｂ６０に入力さ
れる。

２７は差動電力増幅器であり抵抗−電圧変換回路２３の
出力と基準電圧発生回路２８の出力の差に応じた電圧を
出力し、ヒータ２４を加熱する。

即ち、ヒータ２４、サーミスタ２５、差動電力増幅器２
７によってフィードバック制御ル−プが構成され、ブロ
ック２６の温度、すなわちブーモノζイル２１の温度は
Ｔ。の一定値に維持される。

６０は温度演算回路Ｂであり増幅器２２により増幅され
たサーモパイル２１の出力Ｇ　ａ　Ｖ　ｐと、前述の如
く一定値Ｔ。に維持されているブーモノ〈イル２１の温
度Ｔ０から鼓膜源Ｔ’を算出し、表示手段６１にて表示
する。

以上を式を用いて詳述すると、 サーモパイルの出力■ｐは、 Ｖｐ＝σ・Ｋ・（Ｔ’−１４）　　　　・・・・・・・
・・（３）の如くステファン−ボルツマンの法則によっ
て導き出される。

但し　σ：鼓膜の放射率 に：サーモパイルの感度 Ｔ：鼓膜の温度 Ｔｏ：サーモパイルの温度 増幅器２２の利得をＧａとすると温度演算回路Ｂ３０の
入力には ａＶｐ なる電圧が入力される。温度演算回路Ｂ３０は次の（４
）式に基づいて鼓膜源Ｔを算出する。

前述した様に、ＵＳ　Ｐ−４６０２６４２に於てはサー
モパイルの温度Ｔ０をヒータ２４とサーミスタ２５を用
いて一定の温度に保つ工夫がなされてはいるものの増幅
器２２の利得Ｇ　ａ　、サーモパイル２１の感度にの変
動に対しては考慮されておらず、これらの変動が直ちに
測定精度の低下につながる。また（４）式は４乗根を解
くアルゴリズムを必要としシステムの複雑さを招来する
。

本発明の目的はかかる欠点を克服し、赤外線温度測定技
術の優れた応答速度を活かしつつ、かつ赤外検出素子（
サーモパイル）の感度変動や電気回路の緒特性等の影響
を受けない高精度の鼓膜源測定装置（放射体温計）を提
供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記問題点を解決するため本発明は次の様な構成として
いる。即ち、耳道内に挿入したサーモパイルによって鼓
膜から輻射される赤外線を計測し体温を算出する体温測
定手段に於て、サーモパイルの出力に応じてサーモパイ
ルの温度を制御する温度調節手段を設けたことを特徴と
する。

〔作用〕 本発明によれば本構成による鼓膜源の測定は以下の様に
して可能である。即ち（４）式に於て、サーモパイルの
温度Ｔ。はサーモパイルの出力電圧ｖｐによって制御さ
れる。−例としてサーモパイルの出力を増幅器に入力し
、その出力でサーモパイルに近接したヒータを加熱する
温度調節制御を行うと、サーモパイルの出力ＶｐがＯに
なる様にフィードバック制御が行われるので前記の（４
）式は次の（５）式の如くになる。

即ちサーモパイルの温度Ｔ。が直ちに鼓膜温ＴＴ−ゾ□ 二Ｔ。　　　　　　・・・・・・・・・（５）を与える
。温度Ｔ。はサーモパイルに近接したサーミスタ等の温
度検出素子によって算出することが出来るので鼓膜基の
測定が可能とｔｌる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明による放射体温計のブロックダイヤグラ
ムである。第１図に於て１１はサーモパイルであり鼓膜
２０からの赤外線の輻射量に応じた電圧Ｖｐを出力する
。１２は増幅器であり微弱にサーモパイル１１の出力電
圧ｖｐを所定の大きさに増幅する。１６は差動電力増幅
器で、増幅器１２の出力Ｖａと基準電圧Ｖｂ（本実施例
ではＶｂ＝Ｏと設定されている。）の差に比例した出力
ｖ０はヒータ１４に加えられる。１５はサーミスタであ
りヒータ１４、サーモパイル１１とともに熱伝導性の良
い材質で作られたブロック１６の中に収納される。１７
は温度演算回路でありサーミスタの抵抗Ｒｔからブロッ
ク１６の温度、即ちサーモパイル１１の温度Ｔ。を算出
し表示手段１８によって表示する。

次に動作の詳細を式を用いて詳述する。サーモパイル１
１の出力電圧■、は（３）式の如く表せる。

ｖｐ＝σ・Ｋ　（Ｔ’　　Ｔｏ’　）　　　　　−−−
（３１一方サーモパイル１１の温度Ｔ。は、ヒータ１４
に印加される電力をＰ１周囲温度をＴａとすれば Ｔｏ　＝　Ｔ　ａ　＋　Ｐ・α　　　　　　　・・・・
・・・・・（６）α：比例定数 と表わすことが出来る。ヒータ１４に印加される電力Ｐ
は、差動電力増幅器１３の出力電圧Ｖ。の二乗に比例す
るので増幅器１２の利得をＧａ、差動電力増幅器１６の
利得をＧｂとすればＰ＝β・ｖｏ２　　　　　　　　　
　・・・・・・・・・（７）β：比例定数 ＝β・ｃ、ｂ　（Ｖａ　　Ｖｂ　）２ ここで　Ｖｂ　＝　Ｏと設定されているので、Ｐ：β、
Ｇ乙Ｇハ４　　　　　　　・・・・・・・・・（８）と
ｋる。（６）〜（８）式、及び（３）式よりと表せる。

増幅器１２と差動電力増幅器１６の利得Ｇａ、Ｇｂを十
分大きくすることによって とすることが出来るので（９）式は（５）式の如くｋる
。

’ｒ　＝　Ｔ、　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・・・・（５）Ｔｏはサーミスタ１５により検出可能で
ある。

即ち、サーミスタ１５０Ｂ定数をＢ。、温度Ｔｎの時の
抵抗値をＲｎとすれば、サーミスタの温度がＴ。の時の
抵抗値Ｒｔは（１０１式の如くなる。

１１　　　　　・・・・・・・・・α０Ｒｔ＝Ｒｎｅｘ
ｐ［Ｂｏ（、；　　Ｔ、）］（ｔ１式より とたりＢ。、Ｒｎ、Ｔｎを知ることによってＴ。

が算出される。この具体的方法は例えばＵＳＰ−４４６
４０６７に記述されている。

以上の如くして鼓膜基Ｔが測定される。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らか々よ５に本発明によれば、鼓膜基Ｔ
はサーモパイルの感度にや増幅器の利得Ｇａ、Ｇｂ等の
変動の影響を受げｋい高精度の測定が可能となる。即ち
（９）式に於て、利得Ｇ　ａ　、　Ｇ　ｂ、感度Ｋ及び
他の比例定数α、β、室温Ｔａ等は全て２つの増幅器の
利得Ｇａ、Ｇｂを十分大きくすることによって無視出来
る程度に減少する。また、かくして鼓膜基はサーミスタ
の温度Ｔ。と同一となり、Ｔｏはサーミスタの抵抗−温
度換算によって知ることが可能であり、サーミスタの確
立された品質水準と相まって信頼性が高（、実現のため
のコストも安い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のブロックダイヤグラムであり、第２図
は従来例のブロックダイヤグラムである。 １１・・・・・・サーモパイル、１２・・・・・・増幅
器、１６・・・・・・差動電力増幅器、１４・・・・・
・ヒータ、１５・・・・・・サーミスタ、１６・・・・
・・ブロック、１７・・・・・・温度演算回路、１８・
・・・・・表示手段、２０・・・・・・鼓Ｍ、２１・・
・・・・サーモパイル、２２・・・・・・増幅器、２６
・・・・・・抵抗−電圧変換回路、２４・・・・・・ヒ
ータ、２５・・・・・・サーミスタ、２６・・・・・・
ブロック、２７・・・・・・差動電力増幅器、２８・・
・・・・基準電圧発生回路、２９・・・・・・温度演算
回路Ａ、６０・・・・・・温度演算回路Ｂ、６１・・・
・・・表示手段、３２・・・・・・鼓膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耳道内に挿入したサーモパイルによつて鼓膜から輻射さ
   れる赤外線を計測し体温を算出する体温測定手段に於て
   、サーモパイルの出力に応じてサーモパイルの温度を制
   御する温度調節手段を設けたことを特徴とする放射体温
   計。