JPH0530201B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、測定対象の物理量を測定する物理量
測定装置に関するものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

従来の測定監視装置では通常、測定に際してメ
カニカルな電源スイツチを手動で動作させる電源
を投入し、測定終了後は再び電源を切るという方
式が使われている。このためスイツチの故障及び
スイツチに付随する本体の故障が発生し易くスイ
ツチの切り忘れによるトラブルが発生する。

かかる欠点を改良するために本発明者等は温度
を測定する物理量測定装置が測定状態に置かれた
ときに、処理部に電源を投入するとともに温度検
出部の発振周波数−デジタル値への変換時間を長
く設定し、温度検出部の検出力を高分解能にし、
実質的な電力消費時間を測定時のみに限定した発
明を創案し、これを昭和56年12月28日に特願昭56
−214320号として出願した（特開昭58−113826
号）。しかしかかる発明は、測定周期が一定であ
るため、待機状態での無駄な測定が必要となり、
一方測定状態での分解能に限界があるという点で
なお改良の余地があつた。

また、従来の物理量測定装置では、測定状態で
は測定周期に関わらず処理装置に電源が投入され
たままであつて、消費電力の削減には限界があ
り、特に集積化された回路では、発熱等のために
小型化の限界ともなつていた。

また、測定された温度値を保持して表示する時
に感温測定部の電源をOFFにする電子温度計
（特開昭50−158381号公報）があるが、測定状態
において電源のON／OFFを自動的に制御するも
のではない。

本発明の目的は、温度等の物理量を測定する物
理量測定装置が測定の開始を判定する非動作状態
にあるか測定中の動作状態にあるかを判別し、前
者においては長周期で物理量の計測を行い、後者
では所定の短い周期で物理量の計測を行うように
測定周期を設定し、非動作状態での無駄な電力消
費をなくし、且つ動作状態では高分解能で物理量
の測定を行うことのできるようにし、また、測定
装置を計測手段と処理手段とに分け、測定を行う
動作状態時にのみ処理手段に電源を投入するよう
にし、更に動作状態においても電源の切断を制御
せしめることにより、低消費電力で測定ができる
物理量測定装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するためになされたも
のである。

すなわち本発明は、被測定対象の物理量を検出
する検出手段と、該検出手段よりの出力信号を受
けて前記物理量を計測する計測手段と、該計測手
段の出力を受けて前記物理量に対して所定の演算
処理を施す処理手段とを備える物理量測定装置に
おいて、 前記計測手段が測定する前記物理量の変化率ま
たは変化量が所定値内であるか否かに基づいて、
前記処理手段を動作状態と非動作状態とに切り分
ける切り分け手段と、 該切り分け手段の切り分けに基づいて、前記処
理手段が動作状態のときは前記計測手段を所定周
期で動作させ、前記処理手段が非動作状態のとき
は前記計測手段を前記所定周期より長い周期で動
作させる制御手段と、 前記計測手段の動作状態に応じて前記処理手段
への給電の停止と開始とを制御する給電制御手段
とを備えることを特徴する物理量測定装置であ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

第１図は本発明の一実施例の物理量測定装置の
基本構成を示すブロツク図であり、図において検
出手段である検出部１はセンサなど、検出しよう
とする物理量によつて電気的特性の変化する検出
素子から電気信号をとり出し出力する部分。計測
手段である計測回路部２は検出部１からの物理情
報に対応した電気出力をデータ信号に変換し、必
要に応じて処理手段である処理回路部３を動作さ
せる部分。処理回路部３はデータ信号を処理し処
理された物理量を表示部４に送る部分。制御手段
である制御回路部５は計測回路部２、処理回路部
３、表示部４の基本動作を制御する部分である。

制御回路部５は、主としてタイムベースを形成
するクロツク信号発生器の機能を有し、処理回路
部３が動作状態の場合は計測処理開始を起動する
一定の短周期クロツク信号２５を、また処理回路
部３が動作していないときの計測回路部２を動作
させる長周期クロツク信号２２を出力している。

処理回路部３が動作していない状態では、制御
回路部５から周期的に出力されている長周期クロ
ツク信号２２の起動で計測回路部２は動作を開始
し、必要な工程を終了すると停止するという具合
に同じ工程を長周期信号に従つて繰り返す。

計測回路部２が動作中のときは検出部１からの
温度情報に対応した電気出力２１を取込みデータ
信号２４を出力すると共に処理回路部３を起動さ
せるかどうかの判定を行い、起動させるときには
処理回路部起動信号２３を出力する。処理回路部
３に処理回路部起動信号２３が入力された後は、
制御回路部５からの短周期クロツク信号２５に従
つて処理回路部３が動作を開始する。短周期クロ
ツク信号２５は長周期信号２２と完全に同期して
おり、処理回路部３が動作を開始すると処理回路
部３を通じて図には示していない短周期クロツク
信号で計測回路部２の計測開始を指示するように
なる。このようにして処理回路部３が動作状態の
ときは計測回路部２は一定の短周期で動作を行な
い処理回路部３が動作状態でないときは一定のこ
れより長い周期で一定時間だけ動作することにな
る。

制御回路部５より出力される標準クロツク信号
２６は処理回路部３に入力され、処理回路部３の
基本処理工程の動作コントロール、経過時間、時
刻の測定のために使われている。処理回路部３で
は動作状態に入ると、計測回路部２から出力され
ているデータ信号２４を読み込み、データ処理を
行なう。データ処理の内容は実施の目的に応じ
て、例えば、入力データの単位時間あたりの平均
値を算出したり、最大値、変化率を求めたり、少
し先の変化の様子を予測演算したりすることを行
なう。処理回路部３で物理データが目的に応じて
処理されると、先の一定の短周期毎に毎回の処理
結果が表示部４に表示信号２８として送られる。

処理回路部３は通常は動作停止しており制御回
路部５よりの長周期クロツク信号２２によつて起
動される計測回路部２からの起動信号２３により
動作を開始する。そして処理回路部３が扱う測定
経過時間が所定の値を超えたり、計測された物理
量があらかじめ定めた基準に従うようになると、
処理回路部３は計測回路部２へ停止信号２７を送
り、計測回路部２を長周期信号２２に従う間欠監
視動作状態に戻すと同時に自ら動作を停止する。
このとき、表示部４には最終回の処理結果が表示
されたまま再び処理回路部３が動作するまで保持
される。また２９は制御回路部５からの表示コン
トロールである。

以下、本実施例の動作を基本的機能を具体化し
ている部分の詳細な構成例を示す第２図及び動作
フローを示す第３図を用いて以下に説明する。

計測回路部２内のＤ型フリツプフロツプ１０の
クロツク入力端子には制御回路部５から出力され
る長周期クロツク信号２２が入力されており、フ
リツプフロツプ１０のＤ端子はHIGH状態に保た
れていることにより、前期長周期クロツク信号２
２によりフリツプフロツプ１０がセツトされ（ス
テツプ100）、起動信号３３が出力される。計測回
路部２では起動信号により回路が起動し（ステツ
プ101）、検出部１からの電気出力２１を基に物理
量が計測される（ステツプ102）。計測が終了して
データ信号２４により処理回路部３のデータが送
られると、計測回路部２は停止信号３４を先のＤ
型フリツプフロツプ１０のリセツト端子に出力
し、起動信号３３をリセツトして計測動作を停止
する（ステツプ103）。このときの計測結果によつ
て、処理回路部３を動作させるかどうかを判定
し、動作させる必要があるときには処理回路部３
を起動させる起動パルス３０をＤ型フリツプフロ
ツプ１１のクロツク入力端子に与えてフリツプフ
ロツプ１１をセツトする（ステツプ104−Ｙ）。処
理回路部３を起動させないときはステツプ100に
戻す（ステツプ104−Ｎ）。

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

前記フリツプフロツプ１１がセツトされること
によりフリツプフロツプのＱ出力より処理回路部
起動信号２３が出力される処理回路部３へ送られ
る（ステツプ105）。

処理回路部３のアンドゲート９の入力側には処
理回路部起動信号２３と制御回路部５が常時出力
している短周期クロツク信号２５が接続されてお
り、処理回路部起動信号２３が入力されると短周
期クロツク信号２５に対応した繰り返し動作指示
信号３１が出力されるようになる（ステツプ
106）。この繰り返し動作指示信号３１はＤ入力を
“Ｈ”状態に保たれたＤ型フリツプフロツプ８の
クロツク入力端子に接続されており、短周期クロ
ツク信号２５が処理回路部３に入力する毎にフリ
ツプフロツプ８をセツト状態にし、処理回路６を
コントロールするための処理回路起動信号３２が
出力される（ステツプ107）。処理回路起動信号３
２により処理回路６の電源スイツチであるアナロ
グスイツチ７が“ON”状態となり電源１２が処
理回路６に供給される（ステツプ108）。

計測回路部２には、処理回路部起動信号２３が
出力されている状態のときには、短周期クロツク
信号２５で計測動作を開始するＤ型フリツプフロ
ツプ４３のリセツトが解除され起動信号４４が出
力される回路が構成されており、計測回路部２は
処理回路部３が動作状態に入ると短周期クロツク
信号２５に従つて動作を繰り返す構成となつてい
る。

処理回路６の基本動作は制御回路部５よりのク
ロツク信号２６に従つており、前記処理回路起動
信号３２により処理回路６が動作を開始するとた
だちに計測回路部２よりデータ信号２４を読み込
み（ステツプ109）、データ信号２４の演算処理を
実施する（ステツプ110）。その後処理回路６では
処理回路部３が動作状態になつてからの経過時間
や、データ信号２４及び演算処理結果などのデー
タを入出力ライン３６を介してメモリ１３に蓄積
する（ステツプ111）。また目的に対応した演算処
理結果は表示出力２８を介して表示部４に送られ
表示される（ステツプ112）。

同時に上記の経過時間、データ信号及びデータ
信号の演算処理結果は目的に応じて所定の基準に
合うかどうか毎回モニタリングされ、チエツクさ
れ目的の計測がすべて終了したかどうか判定する
（ステツプ113）。所定の基準に合致しないときす
なわち計測が未終了のとき（ステツプ113−Ｎ）
には処理回路６は、処理回路停止信号３５を出力
して起動信号３２をリセツトして処理回路をスト
ツプし（ステツプ114）、アナログスイツチ７を
“OFF”にして、処理回路６を一旦停止する（ス
テツプ115）。その後ステツプ105に戻り再び処理
回路部起動信号を出力し、短周期クロツク信号２
５に従つて、一連の動作を繰り返す。処理回路が
扱う経過時間や、処理回路が扱う物理量であると
ころのデータ信号、及びそれらの演算処理結果が
所定の基準に合致しているときすなわち計測終了
したときにも同様に処理回路をストツプし（ステ
ツプ116）、アナログスイツチを“OFF”にして
処理回路を停止状態にした（ステツプ117）後、
計測回路部２に計測回路部停止信号２７を送り、
計測回路部２をストツプし（ステツプ118）、処理
回路部起動信号２３をリセツトし（ステツプ
119）、計測回路部２、及び処理回路部３の短周期
クロツク信号２５に従う動作を停止させる。

このときデータラツチ、ドライバ及び表示素子
よりなる表示部４の表示状態は表示信号２８で指
示された最終表示状態のまま表示コントロール信
号２９によつて保持される。

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

ところで、短周期クロツク信号２５に従う短周
期の動作の中でも処理回路６をアナログスイツチ
７のコントロールによつて電源“OFF”とし
（ステツプ115，ステツプ117）、停止状態にする理
由は、電力消費をさらにおさえるために他ならな
い。また、計測回路部２の長周期クロツク信号２
２に従う繰返し動作中の停止信号３４と短周期ク
ロツク信号２５に従う繰返し動作中の図には示さ
れていない停止信号とは信号発生条件を違えてお
くことも可能で、例えば長周期の繰返し動作中は
停止信号３４の発生条件をより短時間で発生する
ようにしておいてもよい。このようにすると、装
置の平均消費電力をさらに低減できることはいう
までもない。

実施例は第１図、第２図に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載のものであれば、い
かなる実施例も包含するものである。

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

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

第４図において、温度に応じてその電気抵抗値
を変化させる感温素子であるサーミスタ１４の抵
抗値は起動信号３３により変換指令を受けた抵抗
−温度変換回路１５により温度のデータ信号２４
に変換される。変換が終了すると停止信号３４が
出力される。起動信号３３はもともと第２図の長
周期クロツク信号２２によつてもたらされるが、
体温などのような比較的ゆつくりと変化する物理
量の測定では、長周期クロツク信号は１秒ないし
10秒程度の繰返しが適当である。あまり短い周期
では消費電力を少なくする上から望ましくない
し、逆に10秒以上の周期では、測定すべき時期を
逸したり、最終表示を得るために多少のロス時間
をつくることにもなつてしまうのである。抵抗−
温度変換回路１５からは第３図のフローチヤート
のステツプ104の判断工程を実施するためのデー
タ信号３７が送られている。データ信号３７はデ
ータ信号２４と本質的に同じものでよいが、ステ
ツプ104の判断工程を実施するための比較的精度
の低い信号でよい。判定回路１６には温度のデー
タ信号３７が一定範囲内であり、また前回取り込
んだデータ信号との差分を数えて変化率が一定値
以上の場合には起動パルス３０を出力する回路が
組み込まれている。通常の環境における体温測定
では多くの体温測定時の温度変化曲線を調べてみ
ると検出部の検出した温度が、おおよそ30℃を超
え、測定の初期の段階で平均0.02℃／秒程度以上
の温度上昇を示すものであり、この条件が満たさ
れるとき正規に体温測定を開始し、演算処理、表
示を行なうようにしておけば、ほとんどあらゆる
体温測定が可能となる。単に30℃以上という条件
だけでは、30℃以上の環境で、体温を測定しない
ときでも絶えず計測動作を繰り返すことになるの
で、これだけの条件では省電力を実現できない。
逆に0.02℃／秒以上の変化率の条件では、30℃以
上の条件より幾分優位である。体温の測定を目的
とすると前者の条件の方が、体温の測定以外の時
に成立しにくいからである。しかし、うつかりす
るとほんの一瞬、検出部に手で触れることなどに
よつて、簡単に処理回路がスタートしてしまうこ
とがあり、これらのトラブルを少しでも解消する
ためには30℃以上というような条件をも加えてお
く方がよい。

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

第２図における計測回路部２からのデータ信号
２４は処理回路部３が動作中は短周期クロツク信
号２５の周期で処理回路部３のカウンタレジスタ
１７に送られてくる。読込パルス３８は短周期ク
ロツク信号２５と同期しており、同じ周期でカウ
ンタレジスタ１７の内容の読込み指示を与える。
データ出力３９は一周期毎にRAM（ランダムア
クセスメモリ）１３に記憶される。RAM１３に
蓄積されたデータは必要に応じて読出しパルス４
０によつて読み出され演算回路１９によつて演算
処理される。演算処理は短周期クロツク信号に従
う周期毎に行われ、例えば、演算結果がわずかの
データのふらつきによつて大きな影響を受けない
ようにするためのRAM１３に蓄積された過去一
周期毎の連続した最新のデータの平均値（移動平
均値）の計算、その値の過去からの最大値の検
出、その他の一周期当りの温度変化量の計算、処
理回路部が動作しはじめてからの経過時間の測
定、温度と経過時間にもとづいた最終平衡温度の
予測演算などが実施される。

これらの演算結果はいずれも書込み信号４１で
RAM１３に送られ毎回蓄積される。なお、演算
回路１９の基本動作はクロツク信号２６に従つて
実施される。

さて、演算回路１９での演算処理の結果は表示
信号２８を通じて表示部４に送られる。送られる
内容は実施例の目的によつてそれぞれ異なり、い
わゆるリアルタイム体温計では入力データそのま
まあるいは前述の入力データの平均値（移動平均
値）、直示型体温計といわれるものでは、その最
大値、予測型体温計では平衡温度の予測値であ
る。目的に応じて演算回路を構成しておくか、切
替え端子などで選択できるようにしておけばよ
い。演算回路１９からは終了判定用信号４２が出
力されており、これも目的に応じて演算回路１９
による処理する前のデータを含めた演算結果のい
ずれか一つあるいは二つ以上の異なつた種類の信
号が使いわけられる。リアルタイム体温計だは経
過時間だけでもよいが、直示型や、予測型では、
移動平均値の変化量、またはそれと経過時間など
が組み合わされる。判定回路１８にはこれらの終
了判定用信号４２が入力しているので目的に応じ
て選んで終了判定を行なうことができる。例え
ば、前述の移動平均値が１分間に0.1℃以上の変
化を示さなくなつたとき、あるいは移動平均値が
30秒間に0.1℃以上の変化を示さなくなつた後さ
らに10秒以上経過したとき、あるいは過去の移動
平均値の最大値が一定値以上の増加を示さなくな
つたとき、あるいは移動平均値が一定値以上の増
加を示さなくなつた後、新しく読み込んだ温度が
移動平均値の最大値より0.1℃以上低くなつたと
き、あるいは経過時間が60秒を超えた後、移動平
均値が0.1℃以上低くなつたときなど最も目的に
合致した判定基準を作つておくことができる。判
定回路１８における計測終了か否かの判定結果
が、計測終了のとき（ステツプ113−Ｙ）には計
測回路部２に計測回路部停止信号２７を送り、計
測回路部を間欠監視状態にすると共に処理回路部
３の動作を停止させる（ステツプ118，ステツプ
119）。この計測終了の判定は、本発明において必
須のものであり、目的の計測が終了すると、装置
自体が、計測の終了を判定し動作を停止するとこ
ろが重要である。例えば実施例の体温計ではおお
よそ直示型のもので５〜10分、予測型のもので
0.5〜２分の経過時間で測定は終了するものであ
るが、検出部からの温度情報を用いても計測が終
了したことを判定できるわけであり、測定部位か
ら体温計を離すことによつて、検出温度が下がる
ことを終了判定に利用するのも重要な一つの方法
である。この場合、計測が中途段階では目的が達
成できないので一定時間経過後とか、温度の増加
が一定値以下などの制約を設けて結果の信頼性を
向上させるのである。

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

なお、上記演算回路１９、判定回路１８などは
マイクロコンピユータで実現できることはいうま
でもない。

〔発明の効果〕

本発明による物理量測定装置では、判定を行な
う非動作状態では計測手段が遅い周期で動作し、
対象の物理量が長い時間間隔で間欠的に監視さ
れ、計測結果を処理すべきかどうか判定され、処
理する必要があるときだけ計測手段と処理手段が
より速い周期で動作する。再び処理動作終了後は
監視状態に入つて非動作状態になる。このため、
非動作状態においては物理量を処理可能な電気信
号に変換する変換量が減少し、測定装置の平均消
費電力を極めて少なくすることができる。同時
に、動作状態における測定周期を短く設定するた
め、より高分解能で測定を行なうことができる。

また、処理手段は測定動作状態中のみ電源が投
入され、動作状態においても処理手段への給電を
制御するため、測定装置の消費電力をさらに少な
くすることができる。

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

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定対象の物理量を検出する検出手段と、
   該検出手段よりの出力信号を受けて前記物理量を
   計測する計測手段と、該計測手段の出力を受けて
   前記物理量に対して所定の演算処理を施す処理手
   段とを備える物理量測定装置において、 前記計測手段が測定する前記物理量の変化率ま
   たは変化量が所定値内であるか否かに基づいて、
   前記処理手段を動作状態と非動作状態とに切り分
   ける切り分け手段と、 該切り分け手段の切り分けに基づいて、前記処
   理手段が動作状態のときは前記計測手段を所定周
   期で動作させ、前記処理手段が非動作状態のとき
   は前記計測手段を前記所定周期より長い周期で動
   作させる制御手段と、 前記計測手段の動作状態に応じて前記処理手段
   への給電の停止と開始とを制御する給電制御手段
   とを備えることを特徴する物理量測定装置。 ２ 被測定対象の物理量が被測定部位の温度であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   物理量測定装置。 ３ 処理手段で処理する温度が単位時間に一定値
   以上の増加を示さなくなつたときに、処理手段の
   動作を停止することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項記載の物理量測定装置。 ４ 処理手段で処理する温度が一定値以上の増加
   を示さなくなつたことが判定された後、新しく読
   込む温度の値が処理手段で扱われている温度より
   所定の値以上小さいとき、処理手段の動作を停止
   することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の物理量測定装置。