JPH07333073A

JPH07333073A - 温度センサおよびこれを用いた温度測定器

Info

Publication number: JPH07333073A
Application number: JP6146980A
Authority: JP
Inventors: Toshio Kudo; 利雄工藤; Shigeru Morikawa; 茂森川; Hisao Tosaka; 久雄登坂
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1994-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】温度測定を短時間で行なえる高速応答性を有
し、また工数削減によりコスト低減を実現することによ
って、特に使い捨て電子体温計のような温度測定器に最
適に応用できる温度センサを提供する。【構成】温度センサ１０が、フィルム基板１１と、フ
ィルム基板１１の一方の面にそれぞれ形成されたセンサ
部（金属薄膜抵抗体）１２とこのセンサ部１２に接続さ
れた電流導入端子１４および電圧検出端子１５と、フィ
ルム基板１１の少なくとも前記一方の面に接合された補
強用フィルム１６（１７）と、少なくともこの補強用フ
ィルムの外面に接合された保護フィルム１８と、を備
え、薄い積層体によって良好な応答性とコスト低減が図
れるよう構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子体温計等に応用
可能な温度センサ及びこれを用いた温度測定器に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、温度センサとしては、例えば、半
導体抵抗温度センサであるサ−ミスタを用いたものが知
られている。サ−ミスタは、セラミックス基板と、この
基板上に形成された遷移金属酸化物とをガラスで密封し
た構造になっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サ−ミ
スタの場合、セラミックス基板とこの上の遷移金属酸化
物とをガラスで密封した構造となっているために熱伝導
性が悪い。また、これを体温計に用いた場合、センサ部
である遷移金属酸化物を人体の汗や唾液から保護する目
的から、全体を密閉構造とする必要がある。そのため、
熱容量を小さくすることができず、短時間で体温を測定
することができないという問題がある。また、サ−ミス
タによる温度センサでは、セラミックス基板上にＭｎ，
Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ等の遷移金属を高温熱処理により焼結
し、遷移金属酸化物によるセンサ部を形成する。その結
果、高温下での熱処理が必要となり、工程数の増加に伴
ってコスト的にも割高となる。これに加え、熱処理によ
り抵抗特性にバラツキが発生し、歩留まりも悪い。これ
によっても製造コストが増大してしまうので、サ−ミス
タ自体が高価になってしまう。したがって、高速応答性
とコストの両面から、現在では、サ−ミスタを温度セン
サとして、特に使い捨て電子体温計に応用することは難
しいといった問題がある。この発明の目的は、温度測定
を短時間で行なえる高速応答性を有し、また工数削減に
よりコスト低減を実現することのできる温度センサを提
供すると共に、この温度センサを用いて使い捨ての温度
測定器を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１記載の温度センサは、フィルム基板と、フ
ィルム基板の一方の面にそれぞれ形成された金属薄膜抵
抗体とこの金属薄膜抵抗体に接続された電流導入端子お
よび電圧検出端子と、前記フィルム基板の少なくとも前
記一方の面に接合された補強用フィルムと、少なくとも
前記補強用フィルムの外面に接合された保護フィルム
と、を備えて構成されている。また、請求項２記載の温
度センサでは、前記補強用フィルムに、前記金属薄膜抵
抗体と対向する部分に開口部が設けられている。また、
請求項３記載の温度センサでは、前記補強用フィルムが
前記フィルム基板の両面に接合されている。また、請求
項４記載の温度測定器は、請求項１〜３のいずれか記載
の温度センサが用いられ、この温度センサが着脱可能に
取り付けられる測定器本体を有し、この測定器本体は、
前記温度センサの取付け時に前記電流導入端子および電
圧検出端子がそれぞれ接続される電流供給端子および電
圧検出端子と、この電圧検出端子に接続された電圧検出
手段と、前記電流供給端子に接続された電源と、表示部
と、前記電圧検出手段で検出された電圧を温度に変換し
て前記表示部で温度表示させる制御手段と、を備えて構
成されている。

【０００５】

【作用】請求項１記載の温度センサでは、薄い積層体に
構成されているので、熱伝導性が良好で応答性が高い。
また、フィルム基板上に金属薄膜抵抗体を形成するだけ
で、高温下での熱処理の必要はなく、工程が削減される
ので、低コストのものが得られる。また、曲げなどの剛
性に対して補強用フィルムで補える範囲での可及的な薄
型化が可能である。請求項２記載の温度センサでは、補
強用フィルムの開口部において金属薄膜抵抗体を保護フ
ィルムで閉塞して封入しているので、開口部内での輻射
熱の作用を利用して短時間に温度を測定できる。即ち、
補強用フィルムに開口部を設けない場合は、補強用フィ
ルムの肉厚を通して温度が伝導される。温度の測定時間
は伝導よりも輻射熱の方が速く、金属薄膜抵抗体によっ
て検出された温度の応答性が高められる。請求項３記載
の温度センサでは、両面に補強用フィルムを接合したこ
とで、なお一層剛性の強化が図れる。請求項４記載の温
度測定器では、以上の特徴を有する温度センサを測定器
本体に取り付けることができ、温度センサからの検出信
号を電圧検出手段に入力し、ここからの電圧信号を制御
手段で制御して表示部に温度として表示できる。一度使
用された温度センサは低コストであるために使い捨ても
できる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明による温度センサの実施例に
ついて図を参照しつつ説明する。図１〜図３に示すよう
に、実施例の温度センサ１０はフィルム基板１１をベ−
スにしており、このフィルム基板１１の一方の面には金
属薄膜抵抗体１２が形成されている。さらに、フィルム
基板１１の端部には金属薄膜抵抗体１２に接続されて電
流導入端子１４および電圧検出端子１５が設けてある。
また、フィルム基板１１の金属薄膜抵抗体１２が形成さ
れた側の少なくとも一方の面には補強用フィルム１６が
接着剤等の接着手段で接合されている。図１のように、
実施例では、フィルム基板１１の両面から２枚の補強用
フィルム１６、１７を積層させた構造のものが示されて
いる。補強用フィルム１６、１７の上からさらに保護フ
ィルム１８で被覆している。

【０００７】各部材の詳しくは、フィルム基板１１には
細長い薄手の高分子フィルムが用いられ、このフィルム
基板１１の長手方向の一方の端部には、図２および拡大
図の図３に示すように、表面にＣｕまたはＮｉ等の遷移
金属でもって金属薄膜抵抗体１２（以下、センサ部１２
と呼ぶ）が波折れ状に形成されている。センサ部１２の
端部の一方と他方は、フィルム基板１１上でこの長手方
向に延びる４本のリ−ド線部１３に接続されている。４
本のリ−ド線部１３の端部は２本一対の電流導入端子１
４、１４と、２本一対の電圧検出端子１５、１５として
形成されている。リ−ド線部１３、電流導入端子１４及
び電圧検出端１５はいずれもセンサ部１２と同質の金属
を用いることによって、素子構造を複雑とせずに全体を
パタ−ン化できる。

【０００８】また、フィルム基板１１上のセンサ部１２
を含むパタ−ン全体の上から、厚手の高分子フィルムに
よる補強用フィルム１６が接着によって積層してある。
フィルム基板１１の背面にも補強用フィルム１７が積層
され、表裏の補強用フィルム１６、１７は、これらの上
から薄手の高分子フィルムによる保護フィルム１８で被
覆されている。こうした積層体は可及的に薄く成形で
き、曲げなどに対する所要の剛性を表裏の補強用フィル
ム１６、１７で維持している。

【０００９】ところで、前述の電流導入端子１４および
電圧検出端子１５としては、これらの上から表側の補強
用フィルム１６で被覆されるのを避け、通電可能に露出
して形成されている。即ち、実施例にあっては、両端子
１４、１５は、後に図５以下で説明する外部電源側の電
流供給端子２５や電圧端子２６との圧着による接続に備
えて露出形成してある。しかし、こうした露出端子によ
る圧着接続方式に限定されるものではない。例えば、リ
−ド探針による差し込み接続方式を採用することもでき
る。

【００１０】一方、補強用フィルム１６、１７がセンサ
部１２に上から直に接触するのを避けるため、センサ部
１２に対面する部分の補強用フィルム１６、１７に開口
部１６ａ、１７ａを設けてある。保護フィルム１８はこ
れら表裏２個所の開口部１６ａ、１７ａを上から閉塞す
ることになり、センサ部１２は開口部１６ａ、１７ａに
挾まれて封入された形になっている。したがって、セン
サ部１２は開口部１６ａ、１７ａの空所と保護フィルム
１８を介して被温度測定物に接触することになる。

【００１１】以上の構成による実施例の温度センサ１０
は、フィルム基板１１上のセンサ部１２を、この上から
補強用フィルム１６や保護フィルム１８で覆った薄い積
層体として成り立っている。したがって、従来のサ−ミ
スタのように、セラミックス基板上のセンサをガラスに
より封じて密閉した構造の熱伝導性や熱容量と比較する
と、薄いフィルム積層体である実施例の温度センサ１０
は、熱伝導性は良好で、熱容量を小さく抑えることがで
きる。これはセンサとして高速応答性が得られることを
意味する。また、センサ部１２は、例えばリソグラフィ
技術でもってフィルム基板１１上に簡便に形成すること
ができる。したがって、従来のサ−ミスタのような高温
下での熱処理を必要とせず、工程数もかなり削減され
る。

【００１２】高速応答性については、補強用フィルム１
６、１７に開口部１６ａ、１７ａを設けることで更に高
められる。即ち、センサ部１２を補強用フィルム１６、
１７に設けた開口部１６ａ、１７ａに臨ませているか
ら、被温度測定物の温度を開口部１６ａ、１７ａに生じ
る輻射熱で検出することができる。仮に、開口部１６
ａ、１７ａが設けられていない場合、センサ部12は補強
用フィルム１６、１７の各肉厚の厚さ分を通して熱伝導
により被温度測定物の温度を検出することになる。輻射
熱によれば、熱伝導よりも短時間での測定が可能にな
る。

【００１３】また、被温度測定物が体温測定の人体であ
るような場合、保護フィルム１８によってセンサ部１２
が直に人体の体温測定部位に接触することを避けること
ができる。即ち、発汗や唾液の付着でセンサ部１２が腐
食したりなどして、検出応答性に悪影響が出るのを防止
できる。

【００１４】実施例の温度センサ１０は、次のような具
体的な寸法形状で製作できる。図３の拡大図に示すよう
に、波折れ状に形成された金属薄膜抵抗体によるセンサ
部１２は、波折れ線の幅寸法ｂをフィルム基板１１上で
のリソグラフィ技術の分解能と抵抗値１KΩを考慮して1
5〜30μmのものを用いた。波折り部の面積ａ×ａは補強
用フィルム１６（１７）側の開口部１６ａ（１７ａ）の
大きさに対比させて1.0〜2.0mmの正方角とし、波折れピ
ッチｃは30〜60μmとした。この時、センサ部１２を形
成する抵抗体線長の全長は3.5〜13.5cmであった。

【００１５】センサ部１２の膜厚は、Ｃｕを用いた場合
は1000〜4000Å、Ｎｉを用いた場合は2500〜10,000Åと
なった。したがって、抵抗率でいえば、Ｃｕ薄膜抵抗体
は4.5×10^-6Ωcm、Ｎｉ薄膜抵抗体は1.1×10^-5Ωcmとな
り、ＣｕとＮｉとでは約2.5倍の抵抗率の違いが出た。
また、Ｃｕ及びＮｉによる双方の薄膜抵抗体に細いリ-
ド線部１３をつないで延長し、この先端に線幅寸法が約
１mmの定電流導入端子１４と電圧検出端子１５を設け
た。こうしたパタ−ンを市販製品のサランラップで包み
恒温槽のエタノ-ル液体中に漬けて性能を次のように比
較観察した。その結果、室温と恒温槽内のエタノ-ル温
度の差が90％に達するまでの経過時間（電子体温計のＪ
ＩＳ規格の定義）、つまり応答時間はＣｕ及びＮｉの薄
膜抵抗体共に約１秒と、両者とも非常に高速である。感
度を比較した場合、Ｎｉは5.6mV/℃であり、Ｃｕ：2.7m
V/℃の約２倍の高い感度が認められた。

【００１６】また、薄手高分子フィルムによるフィルム
基板１１及び保護フィルム１８の材質としては、例えば
比較的廉価なポリエステル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ
プロピレン等の高分子のうちいずれかを用いることがで
きる。フィルム基板１１及び保護フィルム１８の厚さは
いずれも25μmのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレ−
ト）フィルムを用い、補強用フィルム１６、１７には同
じくＰＥＴフィルムの厚さ200μmのものを用いた。この
ように、フィルム基板１１上のセンサ部１２を含めた補
強用フィルム１６、１７と保護フィルム１８からなる４
層の積層体としても、全体は薄く、適度な剛性と可撓性
を有するものである。

【００１７】一方、図４は、変形例の温度センサ３０を
示し、図１〜図３で示された実施例のように、フィルム
基板１１の背面側の補強用フィルム１７を部分的に残
し、センサ部１２の背後の部分を省いた構造である。こ
の意味は、補強用フィルム１７の容積を小さくして全体
の熱容量をさらに小さくするためである。

【００１８】図５〜図７は、実施例の温度センサ１０を
利用した温度測定器の一例として、温度センサ１０を測
定器本体２０に簡便に着脱する方式とした電子体温計の
組立斜視図と分離状態の斜視図、そして制御システム図
を示している。即ち、測定器本体２０では、温度センサ
１０から送られてきた温度検出信号を制御し、体温度数
（℃）に換算してこの測定値２２を表示部２１で数値表
示できるようになっている。測定器本体２０の先端は温
度センサ１０の取付端部となっていて、ヒンジを介して
開閉可能な蓋部２３を有し、この蓋部２３の内面には左
右一対の係止突起２３ａがピン形状に立ち上げてある。
係止突起２３ａに対応する位置の本体２０側には、蓋部
２３の開閉に伴って係止突起２３ａが係脱する止め孔２
４ａが設けてある。また、この止め孔２４ａ近傍の本体
１０端部は、例えば両側の壁部を立ち上げた案内溝部２
４ｂとして形成してあり、この案内溝部２４ｂに温度セ
ンサ１０の端部を差し込むことによって、測定器本体２
０への装着時の位置決めを確実に行なえるようにするこ
ともできる。

【００１９】測定器本体２０の案内溝部２４ｂでは、２
本一対の電流供給端子２５、２５と２本一対の電圧端子
２６、２６が共に表面に露出して設けられている。これ
ら電流供給端子２５と電圧端子２６には、温度センサ１
０の装着によって電流導入端子１４と電圧検出端子１５
が上から圧着されて通電可能に接続されるようになって
いる。

【００２０】ここで、図６（および図２）に示すよう
に、測定器本体２０への装着に備えて、温度センサ１０
側の端部には、電流導入端子１４と電圧検出端子１５付
近の両側に一対の止め孔１９、１９を貫通して設けてお
くことができる。即ち、装着時はこの温度センサ１０の
止め孔１９に本体２０側の蓋部２３に設けた係止突起２
３ａを係入させることで、温度センサ１０を本体２０に
固定させることができる。

【００２１】また、図７の制御システム図に示すよう
に、測定器本体２０は、電流供給端子２５において接続
後の温度センサ１０に定電流を供給する定電流電源２
７、温度センサ１０のセンサ部１２で検出した電圧信号
を電圧端子２６から取り込んで制御する電圧検出手段２
８を内蔵し、これらの回路や機器を制御するマイコン等
による制御手段２９を内蔵して制御回路を構成してい
る。制御回路は本体２０の端面に設けられた図５及び図
６に示す操作スイッチＳでＯＮ、ＯＦＦされる。即ち、
体温測定に際して操作スイッチＳを押釦操作して制御回
路が立ち上げるようになっている。

【００２２】したがって、この電子体温計の使用に際し
ては、図６のように、測定器本体２０の端部の蓋部２３
を開き、案内溝部２４ｂにガイドさせつつ温度センサ１
０の取付端部を差し込む。次いで、蓋部２３を閉じる
と、この蓋部２３側の係止突起２３ａが挿入された温度
センサ１０側の止め孔１９に挿通し、更に係止突起２３
ａが測定器本体２０側の係止孔２４ａにも挿通する。こ
の閉塞動作で、測定器本体２０側の電流供給端子２５と
電圧端子２６に、温度センサ１０側の電流導入端子１４
と電圧検出端子１５が通電可能に圧着されて接続され
る。この間の接続動作はほぼワンタッチで簡便に行なう
ことができる。また、温度センサ１０は非常に薄型であ
るが、曲げなどに対しても所要の剛性をもっているの
で、測定器本体２０への装着に際しても、その作業性は
何ら損なわれない。

【００２３】検温に際しては、測定器本体２０の端面の
操作スイッチＳを押釦操作してＯＮにする。測定器本体
２０の定電流電源２７からは、温度センサ１０側の電流
導入端子１４及びリ−ド線部１３によってセンサ部１２
に定電流が供給される。例えば、体温測定する部位を舌
下とすると、ここに挿入されたセンサ部１２の抵抗値が
体温に応じて変化する。センサ部１２はこの抵抗変化を
電圧で検出する。即ち、舌下から伝わる体温は、温度セ
ンサ１０のセンサ部１２において、保護フィルム１８を
通して、両側の補強用フィルム１６、１７の開口部１６
ａ、１７ａの空間で輻射し、センサ部１２はこの輻射熱
を迅速に測定する。

【００２４】図８に示すグラフは、舌下挿入によって、
室温から時間経過とともに変化する抵抗値を計測した結
果の一例である。温度センサ１０のセンサ部１２で検出
した信号は、測定器本体２０に送出されて電圧検出手段
２８でＡ／Ｄ変換される。ここからの電圧信号は制御手
段２９において制御され、測定体温に等価の度数（℃）
に換算する。換算された体温は図５及び図６に示す表示
部２１にて数値で液晶表示などされる。グラフのよう
に、室温による検温開始時の抵抗値がＰ１点からＰ２点
まで変化し、熱平衡に達するＰ３点までの体温を『測定
体温』として決定する。熱平衡温度から±0.05℃の温度
領域(体温計の精度誤差0.1℃を考慮して)に達した時間
は約60秒である。この測定時間は通常の体温計と比較し
ても、かなり短時間で済むことがわかる。したがって、
特に病院内で患者に一度用いた温度センサを使い捨て
し、院内感染を防止する使い捨て電子体温計のごとき温
度測定器に最適である。

【００２５】以上は使い捨て電子体温計への応用につい
て説明されたが、この発明の温度センサが薄くかつ小型
で高速に応答する利点を活かし、アウトドアスポ−ツ用
の腕時計等に組み込めば、気温や水温を測定する温度計
としても好適である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
１記載による温度センサによれば、フィルム基板をベ−
スにした薄い積層体であるために熱伝導性に優れ、測温
が短時間で応答性の早いものが得られる。また、センサ
部となる金属薄膜抵抗体をフィルム基板の上に形成する
だけで済み、従来のサ−ミスタによる温度センサのよう
に高温下での熱処理も不要であり、工数の削減で大量生
産も容易であることから、コストを大幅に低減させるこ
とができる。また、請求項４記載の温度測定器によれ
ば、以上の特徴を有する温度センサを測定器本体に取り
付けることにより、温度センサからの検出信号を制御手
段で制御して表示部に温度として表示でき、温度センサ
の部分を測定器本体に着脱自在に取り付け可能な構造で
あるから、一度使用された低コストの温度センサを使い
捨てすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による実施例の温度センサの側面断面
図。

【図２】実施例の温度センサの平面図。

【図３】実施例の温度センサのセンサ部である金属薄膜
抵抗体の拡大図。

【図４】温度センサの変形例を示す側面断面図。

【図５】実施例の温度センサの使い捨て電子体温計への
応用で測定器本体に装着状態を示す組立斜視図。

【図６】同じく、使い捨て電子体温計への応用で温度セ
ンサを測定器本体に装着する前の態様を示す分解斜視
図。

【図７】使い捨て電子体温計における測定器本体の一例
としてのシステム図。

【図８】使い捨て電子体温計による体温測定の一例の結
果を示す性能グラフ。

【符号の説明】

１０温度センサ１１フィルム基板１２センサ部（金属薄膜抵抗体）１３リ−ド線部１４電流導入端子１５電圧検出端子１６、１７補強用フィルム１６ａ、１７ａ開口部１８保護フィルム１９止め孔２０測定器本体２１表示部２３蓋部２３ａ係止突起２４ａ止め孔２５電流供給端子２６電圧端子２７定電流電源２９制御手段Ｓ操作スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルム基板と、フィルム基板の一方の
面にそれぞれ形成された金属薄膜抵抗体、およびこの金
属薄膜抵抗体に接続された電流導入端子および電圧検出
端子と、前記フィルム基板の少なくとも前記一方の面に
接合された補強用フィルムと、少なくとも前記補強用フ
ィルムの外面に接合された保護フィルムと、を備えたこ
とを特徴とする温度センサ。
【請求項２】前記補強用フィルムには、前記金属薄膜
抵抗体と対向する部分に開口部が設けられていることを
特徴とする請求項１記載の温度センサ。
【請求項３】前記補強用フィルムが前記フィルム基板
の両面に接合されていることを特徴とする請求項１また
は２記載の温度センサ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか記載の温度セン
サを用いた温度測定器であって、前記温度センサが着脱
可能に取り付けられる測定器本体を有し、この測定器本
体は、前記温度センサの取り付け時に前記電流導入端子
および電圧検出端子が接続される電流供給端子および電
圧端子と、前記電流供給端子に接続された電源と、前記
電圧端子に接続された電圧検出手段と、電圧検出手段で
検出された電圧を制御して温度に変換する制御手段と、
制御手段からの出力信号によって温度を表示する表示部
と、を備えてなることを特徴とする温度測定器。