JPH0531416B2 - - Google Patents
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- JPH0531416B2 JPH0531416B2 JP61249474A JP24947486A JPH0531416B2 JP H0531416 B2 JPH0531416 B2 JP H0531416B2 JP 61249474 A JP61249474 A JP 61249474A JP 24947486 A JP24947486 A JP 24947486A JP H0531416 B2 JPH0531416 B2 JP H0531416B2
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Landscapes
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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Description
［技術分野］
本発明は温度測定装置に関する。詳しくは医用
の循環回路内の検体のセンシングおよびモニタ、
又は生体内のセンシングおよびモニタに用いる温
度測定装置に関する。 ［先行技術］ 臨床や医療の分野で、連続的なイオン濃度や生
体物質の濃度等の測定および連続的な監視が望ま
れてきている。また、一般医療においても、連続
モニタリングに関する認識も高まりつつあるが、
現在連続モニタリングシステムは実用化に到達し
ていない。その原因の１つは、長時間に亘るモニ
タの場合、温度変動が生じて測定の精度に影響を
与えるため高精度モニタリングが困難であつたた
めである。すなわち、連続して高精度の生体情報
を測定するためには、温度測定及び測定温度によ
る温度補償が精度良く、且つ迅速に行なわれる必
要がある。特に、温度測定としては±0.01℃以内
の精度を必要とする。 ところが、従来の簡易形のサーミスタ温度計で
は、サーミスタ素子に直列に固定抵抗器を接続し
てリニアライズ回路を構成し温度測定を行つてい
たため、精度としては±0.5℃が限度であつた。 発明の目的 本発明の目的は、上記先行技術の問題点を解決
し、生体液および生体関連溶液を用いた医用循環
回路内および流動溶液内の被検体及び測定機器の
温度をリアルタイムで精度良く測定する温度測定
装置を提供することにある。 特に±0.01℃以内の精度で温度を測定する温度
測定装置を提供することにある。 又、温度測定部を生体内部へ挿入可能な温度測
定装置を提供することにある。 又、自己発熱による測定誤差の小さい温度測定
装置を提供することにある。 発明の構成 上記目的を達成する本発明の温度測定装置は、
直径１ミリメートル以下のサーミスタ素子と、該
サーミスタ素子に50マイクロ・アンペア以下の定
電流を流す定電流源、または、サーミスタ素子の
消費電力量を50μW以下とするような定電流源
と、前記サーミスタ素子の抵抗値に基づいて、繰
り返し演算処理により温度を決定する温度決定手
段とを備える。 発明の具体的な説明及び作用 以下、添付図面に従つて本発明に係る実施例を
詳細に説明する。 第１図は本発明に係わる一実施例の生体情報測
定装置のブロツク図を示すものであつて、入力装
置１とインタフエース２と演算処理装置３とから
構成され、入力装置１とインタフエース２とは光
フアイバケーブル４で結合し、インタフエース２
と演算処理装置３とは（電気的）ケーブル５で結
合している。演算処理装置３の処理結果は表示装
置６及び記録装置７に出力される。 従来は入力装置１とインタフエース２とは一体
となつており、測定データの出力部をホトカプラ
等を用いて絶縁していたが、入力装置１の入力イ
ンピーダンスが高い場合には、更に絶縁を図る必
要があつた。しかるに本実施例では、入力装置１
が小型化し、１次電池あるいは２次電池を用い、
また出力信号は光信号に変換して光フアイバケー
ブル４で伝送するため高いアイソレーシヨンが確
保できる。このため、アース回路や電源を通して
のノイズ重畳が少なくなり、高精度の計測が可能
となつた。また、遠隔からの計測も監視も容易と
なつた。 入力装置１は、１個以上のセンサ出力（起電
力，電流，抵抗値など）を測定する。測定値は
AD変換を行つた後、光信号に変換して光ケーブ
ル４を通してインタフエース２に測定データを転
送する。この測定データの転送は、１本の光ケー
ブルを使用する場合には、時分割方法により複数
個のセンサ出力を転送できる。また、複数の光ケ
ーブルを用いてもよい。 入力装置１の一態様として、イオンセンサの起
電力を測定する高入力抵抗電圧計とそのセンサの
内部補償のための温度センサ、および溶液内部の
温度測定のための温度センサの出力（抵抗）を測
定する回路とで構成することによつて、温度変動
による影響を補償した高精度のイオン濃度センシ
ングが可能である。 第２図は本実施例の生体情報測定装置のより詳
細なブロツク図である。 入力装置１ａはイオンガスおよび酵素濃度測定
用の入力装置であつて、内部補償のための温度測
定が同時に行えるように、起電力測定のための高
入力抵抗電圧計１１、内部温度測定と溶液温度測
定のための温度計１２と１３、とそれぞれの出力
をデイジタル変換するためのAD変換器１３，１
４，１５と、AD変換した値を選択するマルチプ
レクサ１６とデイジタル値を光信号に変換し送信
するための光送信回路１７とから構成した。電源
にはアースおよび商用電源から絶縁するための１
次電池を用いた。 第３図は起電力測定のための高入力抵抗電圧計
として使用される。イオンセンサ用の高入力抵抗
差動増幅器の一例である。高入力抵抗電圧計１１
は高入力インピーダンス（1011Ω以上）の低ドリ
フト（2μV／℃以下）差動増幅器を市販のオペレ
ーシヨナルアンプ（例えばバーブラウン社製
ODA111BM、テキサスインストルメント社製
TLC−27L2）で構成して用いた。AD変換器１
３，１４，１５は二重積分方式の４1/2桁AD変
換器（インターシル社製ICL7135CPI）を用いた。
マルチプレクサ１６およびデジタル回路は、消費
電流を減らすためにCMOSロジツクICを用いた。
AD変換器１３，１４，１５は約400ms毎に同時
にスタートさせ、それぞれの出力値にヘツダの文
字を付加してシリアル変換を行う。 第４図は温度測定用回路の一例である。温度計
１２および１３は、市販オペレーシヨナルアンプ
を用いて高精度定電流源を作製した。この定電流
源は、70μA以下となるように設定することが好
ましく、特に10〜50μAとなるようにするのが好
ましい。定電流源として、温度センサ（サーミス
タ）素子の消費電力量を50μW以下となるように
回路を設けてもよく、この場合温度センサ（サー
ミスタ）素子の消費電力量が20μWとなるよう設
定することが好ましい。その定電流を温度度セン
サ（サーミスタ）に流したときの電圧をAD変換
器１４または１５で測定した。装置の較正中は、
これを意味する信号をスイツチ２７より発生さ
せ、マルチプレクサ１６からインタフエース２へ
通信されるように工夫した。 さて、本実施例の温度測定装置を適用した生体
情報測定装置で連続して高精度の生体情報を測定
するためには、温度測定及び測定温度による温度
補償が精度良く、且つ迅速に行なわれる必要があ
る。特に、温度測定としては±0.01℃以内の精度
を必要とする。そのため、本実施例の温度測定に
は出力電圧値が小さくて高性能な装置を必要とす
る熱電対や白金抵抗体ではなくサーミスタを使用
した。又、サーミスタは生体内部への挿入を考慮
に入れて、絶縁チユーブに挿入された微小サーミ
スタを使用し、自己発熱による誤差を小さくする
ために、本実施例では特にサーミスタに流れる定
電流値を50μAに設定した。 ところで従来の簡易形のサーミスタ温度計で
は、サーミスタ素子に直列に固定抵抗器を接続し
てリニアライズ回路を構成し温度測定を行つてい
たため、精度としては±0.5℃が限度であつた。
これは、サーミスタの抵抗値Ｒ（Ω）より温度Ｔ
（0K）を算出する次の式より理解出来る。 １／Ｔ−１／T0＝１／Bln（Ｒ／R0） ここで、温度T0（0K）における抵抗値がR0
（Ω）であることを基準とする。 又、Ｂは非常に狭い温度範囲（例えば±２℃）
では定数と見なし得るが、実際は温度の関数であ
る。このため、広い温度範囲（例えば０〜50℃）
では前述したようにリニアライズ回路では高精度
の測定ができない。Ｂは温度T0からT1（0K）の
範囲で次の様に表わせる。 Ｂ＝B0＋Ｃ（Ｘ−X0）＋Ｅ・T0（Ｔ−T1） ＋Ｆ・T0（Ｔ−T0）（Ｔ＋T0＋T1） 但し、Ｘ＝ln（Ｔ／T0）／１／T0−１／Ｔ B0，Ｃ，X0，Ｅ，Ｆはそれぞれ定数であり、
サーミスタの組成に関係する物性値である。 本実施例ではサーミスタからの抵抗値はAD変
換器１４，１５，２２でデシマル値に変換され、
光フアイバケーブル４，インターフエース２，ケ
ーブル５を経て演算処理装置３に送られ、演算処
理装置３で後述する演算プログラムに従つて温度
が高速に且つ精度良く算出される。 入力装置１ｂは、例えばO2のポーラログラフ
電解電流を測定してO2濃度を測定するための入
力装置であつて、微小電流計１８と温度測定のた
めの温度計１９とAD変換器２０，２１とマルチ
プレクサ２２および光送信回路２３から構成され
ている。微小電流計１８は、−0.5V〜−0.7Vの定
電圧源と、10-6〜10-11Aの微小電流を電圧変換す
る回路とから構成した。第５図にポーラログラフ
微小電流測定回路の一例を示す。他の温度計１９
とAD変換器２０，２１とマルチプレクサ２２お
よび光送信回路２３は入力装置１ａと同様であ
る。 インタフエース２は複数個（例５個）の入力チ
ヤンネルを持つ光受信回路２４でそれぞれ入力装
置１からの光信号を電気信号に変換したのち、マ
ルチプレクサ２５で選択されたチヤンネルの信号
データをＩ／Ｏインタフエース２６を通して演算
処理装置３に送信する。演算処理装置３で信号デ
ータは濃度単位に変換されたのち、表示装置６お
よび記録装置７に出力される。尚、表示装置６お
よび記録装置７に出力するばかりでなく、記憶装
置に記憶して随時読み出せるよにしてもよい。
又、入力装置１から受信した測定データは、直接
演算処理装置３に送られてもよいが、インタフエ
ース２内にRAM３２０を備え、ROM３２１に
格納されたプログラムにより測定データを整理し
て、一時格納するようにすれば、演算処理装置３
の負担が少なくてすむ。マルチプレクサ２５は８
ビツトCPUを用いて受信データを文字および数
値コードに変換し、チヤンネル毎に記憶し、Ｉ／
Ｏインタフエース２６からのデータ要求に対して
データの転送を行う。Ｉ／Ｏインタフエース２６
にはIEEE−488バスインタフエースを用いたが、
汎用のRS−232C等を用いることもできる。 演算処理装置３はCPU３３１と処理プログラ
ムを格納するROM３３２と補助用RAM３３３
から構成され、予め作成された較正曲線に従つて
演算によりイオン濃度やガス分圧（濃度）の単位
に変換する。また、センサ温度を用いてセンサの
温度変動補償を行うことができる。演算処理装置
３には、８ビツトCPUや16ビツトCPUなどを持
つたパーソナルコンピユータが利用できる。イン
タフエース２はボード上に組立てることによつ
て、パーソナルコンピユータの拡張スロツトに内
蔵することができる。表示装置６としてはパーソ
ナルコンピユータ用のモニタ装置が利用できる。 第６図には実施例の温度測定装置を生体情報測
定装置に適用した場合の概略図を示した。第７図
はROM３３２に格納された演算処理装置３の制
御プログラムのフローチヤート、第８図ａ，ｂは
ROM３２１に格納されたインタフエース２の制
御プログラムのフローチヤートである。 まずステツプS71で装置が初期値化される。ス
テツプS72でインタフエース２に測定データの送
信を促す割り込みをかけて、ステツプS73でイン
タフエース２からの測定データの受信を待つ。 一方、インタフエース２では第８図ａの手順で
通常は入力装置１からの測定データをスキヤンし
ながら受信している。ステツプS101で入力装置
１からの測定データの受信を待ち、ステツプ
S102で入力装置１の接続位置により異なる格納
アドレスをセツトし、ステツプS103で入力装置
１別にRAM３２０の記憶エリアに記憶する。ス
テツプS101〜103を繰り返し、全入力装置１を順
にスキヤンしながら測定データを記憶している。
尚、接続位置により異なる格納アドレスをセツト
して、測定する生体情報の違いを区別したが、入
力装置１からの測定データに生体情報の種類を識
別する識別コードを含んでもよい。こうすると、
接続位置を考慮せずに生体情報の種類を識別でき
るため、制御の自由度が高くなる。 演算処理装置３よりの測定データ送信を促す割
り込みがあつた場合は、第８図ｂに示す手順で処
理される。まず、ステツプS104で通常の手順の
ステツプS103で記憶された測定データを読み出
し、ステツプS105で演算処理装置３に送信する。
ステツプS106で全測定データの送信を終了した
か判断して、まだの場合はステツプS104に戻つ
てステツプS104〜106を繰り返す。 演算処理装置３側では、前記ステツプS104〜
106で送信された測定データをステツプS74で受
信し、RAM３３３に記憶する。次に、ステツプ
S75、ステツプS84等で記憶された測定データの
種類によつて異なる分析をする。尚、ここでは代
表的なイオンセンサと気体センサについてのみ説
明する。他の生体情報についても同様の手順で処
理を行う。 イオンセンサの場合はステツプS75からステツ
プS76に行つて、イオン測定時の温度をイオンセ
ンサと同じ入力装置からの温度測定データから算
出する。ステツプS77でPHの測定かどうかを判断
し、PHの測定の場合はステツプS78で測定データ
よりPH値を算出し、ステツプS79でステツプS76
で算出された温度に基づいてPH値の補正を行い、
ステツプS80で補正後のPH値を記憶する。ステツ
プS77でPH測定でない場合はステツプS81〜83に
行つて、他イオンのイオン濃度を算出、温度補償
を行つて記憶する。 ガスセンサの場合はステツプS84からステツプ
S85に行つて、ステツプS85でガスセンサの測定
温度を同じ入力装置の温度測定データより算出
し、ステツプS86〜88で気体温度を算出し、温度
補償を行つて記憶する。 ステツプS89では記憶されている種々の測定結
果を表示装置６や記憶装置７の出力形式に応じて
配置し、ステツプS90で表示装置６や記憶装置７
の出力装置に出力する。ステツプS91で測定の終
了かを判断し、終了でない場合は再びステツプ
S71〜91を繰り返し、次の時点での測定結果を出
力する。尚、測定結果の出力は一定のタイミング
で行つても、所定の生体情報が許容値を越えた場
合に出力する等の多様な制御もできる。 次にステツプS76及びステツプS85等の測定温
度の算出のフローチヤートを第９図に示す。ここ
で、ｍはカウンタ数、は算出精度に関連する計
算の繰り返し回数である。 まず、ステツプS91で初期値としてｍ＝０，
に所定数を設定、定数T0，T1，B0，R0，X0，
Ｃ，Ｅ，Ｆを設定する。次にステツプS92では、
ステツプS74で他の測定値と共にインターフエー
ス２より受信・記憶されたサーミスタ抵抗値Ｒを
読み出す。ステツプS93でＲを基に、 Ｔ＝１／［｛lo（Ｒ／R0）｝／B0＋１／T0］ からＴを算出し、ステツプS94でステツプS93で
算出されたＴを基に、 Ｘ＝（lo（Ｔ／T0）｝／（１／T0−１／Ｔ） からＸを算出し、ステツプS95ではステツプS93
で算出されたＴとステツプS94で算出されたＸと
を基に、 Ｂ＝B0＋Ｃ（Ｘ−X0）＋Ｅ・T0（Ｔ−T1） ＋Ｆ・T0（Ｔ−T1）（Ｔ＋T0＋T1） よりＢを算出する。ステツプS96ではステツプ
S93で算出されたＴとステツプS95で算出された
Ｂを基に新たなＴを算出する。ステツプS97でｍ
の循環回路内の検体のセンシングおよびモニタ、
又は生体内のセンシングおよびモニタに用いる温
度測定装置に関する。 ［先行技術］ 臨床や医療の分野で、連続的なイオン濃度や生
体物質の濃度等の測定および連続的な監視が望ま
れてきている。また、一般医療においても、連続
モニタリングに関する認識も高まりつつあるが、
現在連続モニタリングシステムは実用化に到達し
ていない。その原因の１つは、長時間に亘るモニ
タの場合、温度変動が生じて測定の精度に影響を
与えるため高精度モニタリングが困難であつたた
めである。すなわち、連続して高精度の生体情報
を測定するためには、温度測定及び測定温度によ
る温度補償が精度良く、且つ迅速に行なわれる必
要がある。特に、温度測定としては±0.01℃以内
の精度を必要とする。 ところが、従来の簡易形のサーミスタ温度計で
は、サーミスタ素子に直列に固定抵抗器を接続し
てリニアライズ回路を構成し温度測定を行つてい
たため、精度としては±0.5℃が限度であつた。 発明の目的 本発明の目的は、上記先行技術の問題点を解決
し、生体液および生体関連溶液を用いた医用循環
回路内および流動溶液内の被検体及び測定機器の
温度をリアルタイムで精度良く測定する温度測定
装置を提供することにある。 特に±0.01℃以内の精度で温度を測定する温度
測定装置を提供することにある。 又、温度測定部を生体内部へ挿入可能な温度測
定装置を提供することにある。 又、自己発熱による測定誤差の小さい温度測定
装置を提供することにある。 発明の構成 上記目的を達成する本発明の温度測定装置は、
直径１ミリメートル以下のサーミスタ素子と、該
サーミスタ素子に50マイクロ・アンペア以下の定
電流を流す定電流源、または、サーミスタ素子の
消費電力量を50μW以下とするような定電流源
と、前記サーミスタ素子の抵抗値に基づいて、繰
り返し演算処理により温度を決定する温度決定手
段とを備える。 発明の具体的な説明及び作用 以下、添付図面に従つて本発明に係る実施例を
詳細に説明する。 第１図は本発明に係わる一実施例の生体情報測
定装置のブロツク図を示すものであつて、入力装
置１とインタフエース２と演算処理装置３とから
構成され、入力装置１とインタフエース２とは光
フアイバケーブル４で結合し、インタフエース２
と演算処理装置３とは（電気的）ケーブル５で結
合している。演算処理装置３の処理結果は表示装
置６及び記録装置７に出力される。 従来は入力装置１とインタフエース２とは一体
となつており、測定データの出力部をホトカプラ
等を用いて絶縁していたが、入力装置１の入力イ
ンピーダンスが高い場合には、更に絶縁を図る必
要があつた。しかるに本実施例では、入力装置１
が小型化し、１次電池あるいは２次電池を用い、
また出力信号は光信号に変換して光フアイバケー
ブル４で伝送するため高いアイソレーシヨンが確
保できる。このため、アース回路や電源を通して
のノイズ重畳が少なくなり、高精度の計測が可能
となつた。また、遠隔からの計測も監視も容易と
なつた。 入力装置１は、１個以上のセンサ出力（起電
力，電流，抵抗値など）を測定する。測定値は
AD変換を行つた後、光信号に変換して光ケーブ
ル４を通してインタフエース２に測定データを転
送する。この測定データの転送は、１本の光ケー
ブルを使用する場合には、時分割方法により複数
個のセンサ出力を転送できる。また、複数の光ケ
ーブルを用いてもよい。 入力装置１の一態様として、イオンセンサの起
電力を測定する高入力抵抗電圧計とそのセンサの
内部補償のための温度センサ、および溶液内部の
温度測定のための温度センサの出力（抵抗）を測
定する回路とで構成することによつて、温度変動
による影響を補償した高精度のイオン濃度センシ
ングが可能である。 第２図は本実施例の生体情報測定装置のより詳
細なブロツク図である。 入力装置１ａはイオンガスおよび酵素濃度測定
用の入力装置であつて、内部補償のための温度測
定が同時に行えるように、起電力測定のための高
入力抵抗電圧計１１、内部温度測定と溶液温度測
定のための温度計１２と１３、とそれぞれの出力
をデイジタル変換するためのAD変換器１３，１
４，１５と、AD変換した値を選択するマルチプ
レクサ１６とデイジタル値を光信号に変換し送信
するための光送信回路１７とから構成した。電源
にはアースおよび商用電源から絶縁するための１
次電池を用いた。 第３図は起電力測定のための高入力抵抗電圧計
として使用される。イオンセンサ用の高入力抵抗
差動増幅器の一例である。高入力抵抗電圧計１１
は高入力インピーダンス（1011Ω以上）の低ドリ
フト（2μV／℃以下）差動増幅器を市販のオペレ
ーシヨナルアンプ（例えばバーブラウン社製
ODA111BM、テキサスインストルメント社製
TLC−27L2）で構成して用いた。AD変換器１
３，１４，１５は二重積分方式の４1/2桁AD変
換器（インターシル社製ICL7135CPI）を用いた。
マルチプレクサ１６およびデジタル回路は、消費
電流を減らすためにCMOSロジツクICを用いた。
AD変換器１３，１４，１５は約400ms毎に同時
にスタートさせ、それぞれの出力値にヘツダの文
字を付加してシリアル変換を行う。 第４図は温度測定用回路の一例である。温度計
１２および１３は、市販オペレーシヨナルアンプ
を用いて高精度定電流源を作製した。この定電流
源は、70μA以下となるように設定することが好
ましく、特に10〜50μAとなるようにするのが好
ましい。定電流源として、温度センサ（サーミス
タ）素子の消費電力量を50μW以下となるように
回路を設けてもよく、この場合温度センサ（サー
ミスタ）素子の消費電力量が20μWとなるよう設
定することが好ましい。その定電流を温度度セン
サ（サーミスタ）に流したときの電圧をAD変換
器１４または１５で測定した。装置の較正中は、
これを意味する信号をスイツチ２７より発生さ
せ、マルチプレクサ１６からインタフエース２へ
通信されるように工夫した。 さて、本実施例の温度測定装置を適用した生体
情報測定装置で連続して高精度の生体情報を測定
するためには、温度測定及び測定温度による温度
補償が精度良く、且つ迅速に行なわれる必要があ
る。特に、温度測定としては±0.01℃以内の精度
を必要とする。そのため、本実施例の温度測定に
は出力電圧値が小さくて高性能な装置を必要とす
る熱電対や白金抵抗体ではなくサーミスタを使用
した。又、サーミスタは生体内部への挿入を考慮
に入れて、絶縁チユーブに挿入された微小サーミ
スタを使用し、自己発熱による誤差を小さくする
ために、本実施例では特にサーミスタに流れる定
電流値を50μAに設定した。 ところで従来の簡易形のサーミスタ温度計で
は、サーミスタ素子に直列に固定抵抗器を接続し
てリニアライズ回路を構成し温度測定を行つてい
たため、精度としては±0.5℃が限度であつた。
これは、サーミスタの抵抗値Ｒ（Ω）より温度Ｔ
（0K）を算出する次の式より理解出来る。 １／Ｔ−１／T0＝１／Bln（Ｒ／R0） ここで、温度T0（0K）における抵抗値がR0
（Ω）であることを基準とする。 又、Ｂは非常に狭い温度範囲（例えば±２℃）
では定数と見なし得るが、実際は温度の関数であ
る。このため、広い温度範囲（例えば０〜50℃）
では前述したようにリニアライズ回路では高精度
の測定ができない。Ｂは温度T0からT1（0K）の
範囲で次の様に表わせる。 Ｂ＝B0＋Ｃ（Ｘ−X0）＋Ｅ・T0（Ｔ−T1） ＋Ｆ・T0（Ｔ−T0）（Ｔ＋T0＋T1） 但し、Ｘ＝ln（Ｔ／T0）／１／T0−１／Ｔ B0，Ｃ，X0，Ｅ，Ｆはそれぞれ定数であり、
サーミスタの組成に関係する物性値である。 本実施例ではサーミスタからの抵抗値はAD変
換器１４，１５，２２でデシマル値に変換され、
光フアイバケーブル４，インターフエース２，ケ
ーブル５を経て演算処理装置３に送られ、演算処
理装置３で後述する演算プログラムに従つて温度
が高速に且つ精度良く算出される。 入力装置１ｂは、例えばO2のポーラログラフ
電解電流を測定してO2濃度を測定するための入
力装置であつて、微小電流計１８と温度測定のた
めの温度計１９とAD変換器２０，２１とマルチ
プレクサ２２および光送信回路２３から構成され
ている。微小電流計１８は、−0.5V〜−0.7Vの定
電圧源と、10-6〜10-11Aの微小電流を電圧変換す
る回路とから構成した。第５図にポーラログラフ
微小電流測定回路の一例を示す。他の温度計１９
とAD変換器２０，２１とマルチプレクサ２２お
よび光送信回路２３は入力装置１ａと同様であ
る。 インタフエース２は複数個（例５個）の入力チ
ヤンネルを持つ光受信回路２４でそれぞれ入力装
置１からの光信号を電気信号に変換したのち、マ
ルチプレクサ２５で選択されたチヤンネルの信号
データをＩ／Ｏインタフエース２６を通して演算
処理装置３に送信する。演算処理装置３で信号デ
ータは濃度単位に変換されたのち、表示装置６お
よび記録装置７に出力される。尚、表示装置６お
よび記録装置７に出力するばかりでなく、記憶装
置に記憶して随時読み出せるよにしてもよい。
又、入力装置１から受信した測定データは、直接
演算処理装置３に送られてもよいが、インタフエ
ース２内にRAM３２０を備え、ROM３２１に
格納されたプログラムにより測定データを整理し
て、一時格納するようにすれば、演算処理装置３
の負担が少なくてすむ。マルチプレクサ２５は８
ビツトCPUを用いて受信データを文字および数
値コードに変換し、チヤンネル毎に記憶し、Ｉ／
Ｏインタフエース２６からのデータ要求に対して
データの転送を行う。Ｉ／Ｏインタフエース２６
にはIEEE−488バスインタフエースを用いたが、
汎用のRS−232C等を用いることもできる。 演算処理装置３はCPU３３１と処理プログラ
ムを格納するROM３３２と補助用RAM３３３
から構成され、予め作成された較正曲線に従つて
演算によりイオン濃度やガス分圧（濃度）の単位
に変換する。また、センサ温度を用いてセンサの
温度変動補償を行うことができる。演算処理装置
３には、８ビツトCPUや16ビツトCPUなどを持
つたパーソナルコンピユータが利用できる。イン
タフエース２はボード上に組立てることによつ
て、パーソナルコンピユータの拡張スロツトに内
蔵することができる。表示装置６としてはパーソ
ナルコンピユータ用のモニタ装置が利用できる。 第６図には実施例の温度測定装置を生体情報測
定装置に適用した場合の概略図を示した。第７図
はROM３３２に格納された演算処理装置３の制
御プログラムのフローチヤート、第８図ａ，ｂは
ROM３２１に格納されたインタフエース２の制
御プログラムのフローチヤートである。 まずステツプS71で装置が初期値化される。ス
テツプS72でインタフエース２に測定データの送
信を促す割り込みをかけて、ステツプS73でイン
タフエース２からの測定データの受信を待つ。 一方、インタフエース２では第８図ａの手順で
通常は入力装置１からの測定データをスキヤンし
ながら受信している。ステツプS101で入力装置
１からの測定データの受信を待ち、ステツプ
S102で入力装置１の接続位置により異なる格納
アドレスをセツトし、ステツプS103で入力装置
１別にRAM３２０の記憶エリアに記憶する。ス
テツプS101〜103を繰り返し、全入力装置１を順
にスキヤンしながら測定データを記憶している。
尚、接続位置により異なる格納アドレスをセツト
して、測定する生体情報の違いを区別したが、入
力装置１からの測定データに生体情報の種類を識
別する識別コードを含んでもよい。こうすると、
接続位置を考慮せずに生体情報の種類を識別でき
るため、制御の自由度が高くなる。 演算処理装置３よりの測定データ送信を促す割
り込みがあつた場合は、第８図ｂに示す手順で処
理される。まず、ステツプS104で通常の手順の
ステツプS103で記憶された測定データを読み出
し、ステツプS105で演算処理装置３に送信する。
ステツプS106で全測定データの送信を終了した
か判断して、まだの場合はステツプS104に戻つ
てステツプS104〜106を繰り返す。 演算処理装置３側では、前記ステツプS104〜
106で送信された測定データをステツプS74で受
信し、RAM３３３に記憶する。次に、ステツプ
S75、ステツプS84等で記憶された測定データの
種類によつて異なる分析をする。尚、ここでは代
表的なイオンセンサと気体センサについてのみ説
明する。他の生体情報についても同様の手順で処
理を行う。 イオンセンサの場合はステツプS75からステツ
プS76に行つて、イオン測定時の温度をイオンセ
ンサと同じ入力装置からの温度測定データから算
出する。ステツプS77でPHの測定かどうかを判断
し、PHの測定の場合はステツプS78で測定データ
よりPH値を算出し、ステツプS79でステツプS76
で算出された温度に基づいてPH値の補正を行い、
ステツプS80で補正後のPH値を記憶する。ステツ
プS77でPH測定でない場合はステツプS81〜83に
行つて、他イオンのイオン濃度を算出、温度補償
を行つて記憶する。 ガスセンサの場合はステツプS84からステツプ
S85に行つて、ステツプS85でガスセンサの測定
温度を同じ入力装置の温度測定データより算出
し、ステツプS86〜88で気体温度を算出し、温度
補償を行つて記憶する。 ステツプS89では記憶されている種々の測定結
果を表示装置６や記憶装置７の出力形式に応じて
配置し、ステツプS90で表示装置６や記憶装置７
の出力装置に出力する。ステツプS91で測定の終
了かを判断し、終了でない場合は再びステツプ
S71〜91を繰り返し、次の時点での測定結果を出
力する。尚、測定結果の出力は一定のタイミング
で行つても、所定の生体情報が許容値を越えた場
合に出力する等の多様な制御もできる。 次にステツプS76及びステツプS85等の測定温
度の算出のフローチヤートを第９図に示す。ここ
で、ｍはカウンタ数、は算出精度に関連する計
算の繰り返し回数である。 まず、ステツプS91で初期値としてｍ＝０，
に所定数を設定、定数T0，T1，B0，R0，X0，
Ｃ，Ｅ，Ｆを設定する。次にステツプS92では、
ステツプS74で他の測定値と共にインターフエー
ス２より受信・記憶されたサーミスタ抵抗値Ｒを
読み出す。ステツプS93でＲを基に、 Ｔ＝１／［｛lo（Ｒ／R0）｝／B0＋１／T0］ からＴを算出し、ステツプS94でステツプS93で
算出されたＴを基に、 Ｘ＝（lo（Ｔ／T0）｝／（１／T0−１／Ｔ） からＸを算出し、ステツプS95ではステツプS93
で算出されたＴとステツプS94で算出されたＸと
を基に、 Ｂ＝B0＋Ｃ（Ｘ−X0）＋Ｅ・T0（Ｔ−T1） ＋Ｆ・T0（Ｔ−T1）（Ｔ＋T0＋T1） よりＢを算出する。ステツプS96ではステツプ
S93で算出されたＴとステツプS95で算出された
Ｂを基に新たなＴを算出する。ステツプS97でｍ
【表】
計算ループ回数の１回目ですでに1/100℃精度
が得られていることがわかつた。また、比較のた
めにD632で測定した値とは0.002℃の差でよく一
致しており、高精度で迅速な温度測定が可能であ
る（測定時間は100msec以下である）。サーミス
タ素子の消費電力量を20μW以下とするような定
電流源を用いても同様の結果が得られた。 （実験例 ２） 第１図、第２図に示すシステムを用いて、イオ
ン濃度測定と温度測定を同時に行つて温度補償を
したイオン濃度測定を行つた。 入力装置１ａはイオン濃度測定の高入力抵抗電
圧形１１と実験例１と同様の温度測定回路１２，
１３から構成されており、各々の出力はマルチプ
レクサ１６を通して、時分割方式でインターフエ
ース２との間で光フアイバ４を通して光データ通
信を行うう。インターフエース２は演算処理装置
３にデータを入力するためのものであり、GP−
IBインターフエースを用いた。演算処理装置３
にはパーソナルコンピユータの日本電気株式会社
製NEC・PC−9801VM4を用いた。 イオン選択性電極ではイオン濃度［Ion］と起
電力Ｅは一般にNernst式に従い、陽イオンの場
合は、Ｅ＝E0＋RT／nFlo［Ion］ ［Ion］＝exp｛nF／RT（Ｅ−E0）｝ と表わせるので、温度Ｔと起電力Ｅが測定できれ
ば、温度の変化に影響されることなく、高精度の
イオン濃度測定が可能となるわけである。 具体的な例として、水素イオン濃度の連続測定
を述べる。 ３種類の既知の温度およびPHの緩衝液中におけ
るPHセンサの電位差Ｅを測定し、 較正式Ｅ＝ａ・Ｔ＋ｂ・Ｔ・PH＋Ｃ…(1) （ここで、Ｔ：絶対温度） の係数ａ，ｂ，ｃを算出し、較正式を作成する。 次に、循環している標準血清（プレチレハムベ
ーリンガーマンハイム社製）中にPHセンサおよび
サーミスタをセツトする。PHセンサの電位差Ｅお
よびサーミスタの温度Ｔ（＝θ＋273.15）を入力
装置１ａ，マルチプレクサ１６，光フアイバ４，
インターフエース２を通じ演算処理装置３に取り
込み、式(1)より循環液のPH値を算出する。結果は
第１０図に示すように、循環液温θが変化しても
PH値を精度良く測定できることがわかつた。図中
＋印は市販のPHセンサ（ラジオメータ社製
ABL3）を用いて測定した値である。 以上に述べた如く本発明によれば、温度設定及
び温度補償においては、小型（直径１mm以下、更
に好ましくは0.6mm以下）のサーミスタを用いて
いるため、熱容量が小さく温度変化に対して迅速
に応答する。また、イオンセンサ、ガスセンサ、
あるいは酵素センサの内部に格納して用いること
が可能であるため、精度良く温度補償ができる。 サーミスタには50μA以下の電流しか流さない
定電源、または消費電力量を20μW以下とするよ
うな定電流源を用いているため、サーミスタ自身
による自己発熱が無視でき、精度良い抵抗測定つ
まりは温度測定が可能である。この抵抗値をコン
ピユータを用いて高速に繰り返し演算処理するこ
とにより、連続的に変化する系においても精度良
く迅速に温度に変換することができる。そして、
この温度を用いれば、イオンセンサあるいはガス
センサを精度良く温度補償することが可能であ
る。 発明の具体的効果 本発明により、生体液および生体関連溶液を用
いた医用循環回路内および流動溶液内の被検体及
び測定機器の温度をリアルタイムで精度良く測定
する温度測定装置を提供できる。 特に±0.01℃以内の精度で温度を測定する温度
測定装置を提供できる。 又、温度測定部を生体内部へ挿入可能な温度測
定装置を提供できる。 又、自己発熱による測定誤差の小さい温度測定
装置を提供できる。
が得られていることがわかつた。また、比較のた
めにD632で測定した値とは0.002℃の差でよく一
致しており、高精度で迅速な温度測定が可能であ
る（測定時間は100msec以下である）。サーミス
タ素子の消費電力量を20μW以下とするような定
電流源を用いても同様の結果が得られた。 （実験例 ２） 第１図、第２図に示すシステムを用いて、イオ
ン濃度測定と温度測定を同時に行つて温度補償を
したイオン濃度測定を行つた。 入力装置１ａはイオン濃度測定の高入力抵抗電
圧形１１と実験例１と同様の温度測定回路１２，
１３から構成されており、各々の出力はマルチプ
レクサ１６を通して、時分割方式でインターフエ
ース２との間で光フアイバ４を通して光データ通
信を行うう。インターフエース２は演算処理装置
３にデータを入力するためのものであり、GP−
IBインターフエースを用いた。演算処理装置３
にはパーソナルコンピユータの日本電気株式会社
製NEC・PC−9801VM4を用いた。 イオン選択性電極ではイオン濃度［Ion］と起
電力Ｅは一般にNernst式に従い、陽イオンの場
合は、Ｅ＝E0＋RT／nFlo［Ion］ ［Ion］＝exp｛nF／RT（Ｅ−E0）｝ と表わせるので、温度Ｔと起電力Ｅが測定できれ
ば、温度の変化に影響されることなく、高精度の
イオン濃度測定が可能となるわけである。 具体的な例として、水素イオン濃度の連続測定
を述べる。 ３種類の既知の温度およびPHの緩衝液中におけ
るPHセンサの電位差Ｅを測定し、 較正式Ｅ＝ａ・Ｔ＋ｂ・Ｔ・PH＋Ｃ…(1) （ここで、Ｔ：絶対温度） の係数ａ，ｂ，ｃを算出し、較正式を作成する。 次に、循環している標準血清（プレチレハムベ
ーリンガーマンハイム社製）中にPHセンサおよび
サーミスタをセツトする。PHセンサの電位差Ｅお
よびサーミスタの温度Ｔ（＝θ＋273.15）を入力
装置１ａ，マルチプレクサ１６，光フアイバ４，
インターフエース２を通じ演算処理装置３に取り
込み、式(1)より循環液のPH値を算出する。結果は
第１０図に示すように、循環液温θが変化しても
PH値を精度良く測定できることがわかつた。図中
＋印は市販のPHセンサ（ラジオメータ社製
ABL3）を用いて測定した値である。 以上に述べた如く本発明によれば、温度設定及
び温度補償においては、小型（直径１mm以下、更
に好ましくは0.6mm以下）のサーミスタを用いて
いるため、熱容量が小さく温度変化に対して迅速
に応答する。また、イオンセンサ、ガスセンサ、
あるいは酵素センサの内部に格納して用いること
が可能であるため、精度良く温度補償ができる。 サーミスタには50μA以下の電流しか流さない
定電源、または消費電力量を20μW以下とするよ
うな定電流源を用いているため、サーミスタ自身
による自己発熱が無視でき、精度良い抵抗測定つ
まりは温度測定が可能である。この抵抗値をコン
ピユータを用いて高速に繰り返し演算処理するこ
とにより、連続的に変化する系においても精度良
く迅速に温度に変換することができる。そして、
この温度を用いれば、イオンセンサあるいはガス
センサを精度良く温度補償することが可能であ
る。 発明の具体的効果 本発明により、生体液および生体関連溶液を用
いた医用循環回路内および流動溶液内の被検体及
び測定機器の温度をリアルタイムで精度良く測定
する温度測定装置を提供できる。 特に±0.01℃以内の精度で温度を測定する温度
測定装置を提供できる。 又、温度測定部を生体内部へ挿入可能な温度測
定装置を提供できる。 又、自己発熱による測定誤差の小さい温度測定
装置を提供できる。
第１図は実施例の生体情報測定装置のブロツク
図、第２図は実施例の生体情報測定装置の更に詳
細なブロツク図、第３図はイオンセンサ用高入力
抵抗差動増幅器の一例図、第４図は温度測定用回
路の一例図、第５図はポーラログラフ微小電流測
定回路の一例図、第６図は実施例の生体情報測定
装置の概略図、第７図は演算処理装置３の制御プ
ログラムのフローチヤート、第８図ａ，ｂはイン
タフエース２の制御プログラムのフローチヤー
ト、第９図は測定温度の算出プログラムのフロー
チヤート、第１０図は実施例の生体情報測定装置
による測定温度値と温度補償されたPH値の測定結
果を示す図である。 図中、１，１ａ，１ｂ…入力装置、２…インタ
フエース、３…演算処理装置、４…光フアイバケ
ーブル、５…ケーブル、６…表示装置、７…記録
装置、１２，１３，１９…温度計、１４，１５，
２２…Ａ／Ｄ変換器、３３１…CPU、３３２…
ROM、３３３…RAMである。
図、第２図は実施例の生体情報測定装置の更に詳
細なブロツク図、第３図はイオンセンサ用高入力
抵抗差動増幅器の一例図、第４図は温度測定用回
路の一例図、第５図はポーラログラフ微小電流測
定回路の一例図、第６図は実施例の生体情報測定
装置の概略図、第７図は演算処理装置３の制御プ
ログラムのフローチヤート、第８図ａ，ｂはイン
タフエース２の制御プログラムのフローチヤー
ト、第９図は測定温度の算出プログラムのフロー
チヤート、第１０図は実施例の生体情報測定装置
による測定温度値と温度補償されたPH値の測定結
果を示す図である。 図中、１，１ａ，１ｂ…入力装置、２…インタ
フエース、３…演算処理装置、４…光フアイバケ
ーブル、５…ケーブル、６…表示装置、７…記録
装置、１２，１３，１９…温度計、１４，１５，
２２…Ａ／Ｄ変換器、３３１…CPU、３３２…
ROM、３３３…RAMである。
Claims (1)
- １ 直径１ミリメートル以下のサーミスタ素子
と、該サーミスタ素子に50マイクロ・アンペア以
下の定電流を流す定電流源、または、該サーミス
タ素子の消費電力量を50μW以下となるような定
電流源と、前記サーミスタ素子の抵抗値に基づい
て、繰り返し演算処理により温度を決定する温度
決定手段とを備えることを特徴とする温度測定装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61249474A JPS63103929A (ja) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | 温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61249474A JPS63103929A (ja) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | 温度測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63103929A JPS63103929A (ja) | 1988-05-09 |
| JPH0531416B2 true JPH0531416B2 (ja) | 1993-05-12 |
Family
ID=17193497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61249474A Granted JPS63103929A (ja) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | 温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63103929A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3811906B2 (ja) * | 1996-04-02 | 2006-08-23 | 沖電気工業株式会社 | 温度計測回路 |
| JP4495563B2 (ja) * | 2004-09-30 | 2010-07-07 | 矢崎総業株式会社 | 警報器 |
-
1986
- 1986-10-22 JP JP61249474A patent/JPS63103929A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63103929A (ja) | 1988-05-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |