WO2000035339A1

WO2000035339A1 - Thermometre medical de rayonnement

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Publication number: WO2000035339A1
Application number: PCT/JP1999/007038
Authority: WO
Inventors: Shunji Egawa
Original assignee: Citizen Watch Co., Ltd.
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2000-06-22
Also published as: US6572264B1; CN1185983C; EP1055391A1; JP4478337B2; CN1297342A; EP1055391A4; HK1037503A1; DE69929710D1; DE69929710T2; EP1055391B1

Description

明細書

放射体温計

技術分野

本発明は放射体温計に関する。背景技術

以前から、短時間で体温測定をするために、測定部位として鼓膜を選び、その温度を非接触で測る放射体温計が提案されている。

たとえば、特開平 2 - 2 8 5 2 4号公報に開示された放射体温計である。この放射体温計は、先端に窓部材を有するとともに後端に赤外線センサを有するプローブ部の先端を外耳道に挿入し、鼓膜からの赤外線を窓部材を介して赤外線センサで受光し、この受光した赤外線の強度に基づいて鼓膜の温度すなわち体温を測定するものである。

この種の放射体温計では、鼓膜からの赤外線の強度で体温を測定するので、赤外線を受光する光学系の汚れなどが測定精度に影響する。ところが、外耳道には耳あかなどによる汚れがあり、何回か体温を測定することにより、プローブ部の先端の光学系としての窓部材が汚れてきてしまうという問題があった。また、何人かで 1つの放射体温計を用いる場合には不衛生であるという問題もあった。

そこで、上述の特開平 2— 2 8 5 2 4号公報に開示された放射体温計では、外耳道に挿入するプロ一ブ部の先端を覆うプロ一ブカバ一を設けている。このプローブカバ一を設けることにより放射体温計のプローブ部は外耳道に直接触れることがなく、また、プローブカバーは体温を測定するたびに取り替える使い捨てであるので、光学系の汚れで測定精度を劣化させることはないし、また、衛生面でも問題はない。

ところが、上述の特開平 2— 2 8 5 2 4号公報に開示された放射体温計のようにプローブカバ一を用いる場合には、体温測定のたびに新しいプローブカバ一が必要になり、コストがかさんでしまうことになる。特に、病院のように頻繁に体温測定をする場合には、かなりのランニングコストがかかってしまう。

また、プローブカバ一を用いる従来の放射体温計では、プローブカバーを検温ごとに使い捨てすることになるので、新しいプローブカバ一をたびたび入手しなければならず、この入手の手間が煩わしいという問題もあった。そこで、本願出願人は、特願平 9一 2 4 4 9 7 0号として、プロ一ブ部を防水構造にした放射温度計について提案した。

この特願平 9— 2 4 4 9 7 0号に開示した放射温度計によれば、プローブ部が防水構造になっているので、体温測定が終了したときにプローブ部の先端の外耳道に挿入する部分をアルコールや洗剤を用いて消毒洗浄することができ、放射体温計を常に衛生的に保つことができるし、光学系の汚れによる測温精度の劣化を招くことがない。さらに、プローブカバ一が不要であるので、プローブカバーの購入費用としてのランニングコストを削減することができる。

このような放射体温計では、上述したように、体温測定の際に鼓膜や外耳道からの赤外線を赤外線センサによって受光し、その強度を検出することによつて体温を測定している。

上述したように、従来の放射体温計では、赤外線センサに入射する赤外線が鼓膜や外耳道からのものだけであるとして測温を行っていた。

ところが、本発明者が、このような従来の放射体温計を用いて実際に測温してみたところ、実際の温度よりもやや低めに測定されることがわかった。このため、従来の放射体温計では、極端な例では風邪などによって熱がある場合にも体温が低めに表示され、平熱であると誤解してしまうおそれがあつた。

本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、従来よりもさらに正確に体温の測定を行うことができる放射体温計を提供することを目的とする。本発明は上記の目的を達成するために、赤外線検出手段と、生体の穴部に挿入する先端部と、前記生体の穴部から放射された赤外線を前記赤外線検出手段に導くために前記先端部に設けられた導入口とを有するプローブ部と、該プローブ部の温度を測定する測温手段と、前記赤外線検出手段および前記測温手段の検出値に基づいて前記生体の体温を演算する演算手段とを備え、前期演算手段は、前記生体の穴部の放射率を 1未満としたときの該放射率と、前記赤外線検出手段の出力と、前記測温手段の出力とに基づいた所定の演算式によって、前記生体の体温を演算する体温演算手段を有することを特徴とする。

また、プローブ部は、生体の穴部に挿入したときに該生体の穴部をほぼ塞ぐ形状であることを特徴とする。

また、前記体温演算手段は、前記赤外線検出手段の出力を前記放射率で除する処理を含むことを特徴とする。

また、前記測温手段は前記赤外線検出手段の温度を測定する測温手段を兼用していることを特徴とする。

また、前記測温手段は、前記プローブ部の温度を測定する第 1の測温手段と、前記赤外線検出手段の温度を測定する第 2の測温手段とから構成されることを特徴とする。

また、前記所定の演算式が、

T _b = ( T ₀ ⁴ + V _b/K e ) ^{1 /4}

T _b：前記生体の穴部の温度、 T _Q ：前記赤外線検出手段の温度、 V _b ：前記赤外線検出手段の出力、 K：定数、 e ：前記生体の穴部の放射率、であることを特徴とする。

また、前記所定の演算式が、前記生体の穴部の温度（T _b) を前記赤外線検出手段の温度（T。）と前記赤外線検出手段の出力（V _b) と前記生体の穴部の放射率（e ) とを用いて近似した一次式であることを特徴とする。また、前記所定の演算式が、 Τ^Το + ν,/Κ, e

T_b ：前記生体の穴部の温度、 T_Q ：前記赤外線検出手段の温度、 V_b ：前記赤外線検出手段の出力、 K_{1 :}定数、 e ：前記生体の穴部の放射率、であることを特徴とする。

また、前記所定の演算式が、

T_b= { [V_b/K + T₀ ⁴- ( 1 - e) T_p ⁴] Xe } ^1/4

T_h：前記生体の穴部の温度、 V_b ：前記赤外線検出手段の出力、 K :定数、 T。：前記赤外線検出手段の温度、 e ：前記生体の穴部の放射率、 T_p :前記プローブ部の温度、

であることを特徴とする。

また、プローブ部は、導入口から入射した赤外線を赤外線センサに導くための導光パイプと、該導光パイプを覆うケース手段とを有し、前記導光パイプと前記ケース手段との間には空間が形成され、第 2の測温手段は、前記ケ —ス手段とは接触するが導光パイプとは接触しないように前記ケース手段と前記導光パイプとの間に設けられていることを特徴とする。

また、前記プローブ部の先端の部材は、前記生体の体温の演算に要する時間中に温度が急変しない程度の熱容量を有すことを特徴とする。

また、前記プローブ部の先端の部材が、前記導入口に設けられた窓部材であることを特徴とする。

また、前記窓部材が、厚さ 0. 3 mm以上のフッ化カルシウム、シリコンまたはフッ化バリゥムであることを特徴とする。

また、前記生体の穴部は人体の外耳道であり、前記放射率は 0. 90から 0. 98に設定されていることを特徴とする。

また、前記放射率を設定する放射率設定手段を有することを特徴とする。また、前記放射体温計は前記赤外線検出手段のピーク値を検出するピーク値検出手段を有し、前記演算手段が演算に用いる前記赤外線検出手段の出力は前記ピーク値であることを特徴とする。また、赤外線検出手段と、生体の穴部に挿入する先端部と、前記生体の穴部から放射された赤外線を前記赤外線検出手段に導くために前記先端部に設けられた導入口とを有するプローブ部と、該プローブ部の温度を測定する測温手段と、前記生体の穴部の放射率を 1未満としたときの該放射率または 1 . 0 0を測温対象の放射率として選択する放射率選択手段と、前記赤外線検出手段の出力と、前記測温手段の出力と、前記放射率設定手段が選択した放射率とに基づいて測温対象の温度を演算する演算手段とを有することを特徴とする。

また、前記放射体温計は測定動作を開始させるための測定スィッチを有し、前記放射率選択手段は前記測定スィツチの操作に応じて放射率を選択することを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は本発明による放射体温計の第 1の実施の形態の外観図である。

図 2は図 1に示した放射体温計を耳に挿入し、体温測定を行うときの状態を示す図である。

図 3は図 1に示した放射体温計のプローブ部の断面図である。

図 4は図 3に示した放射体温計のプローブ部の先端について拡大して示す断面図である。

図 5は図 1に示した放射体温計のブロック図である。

図 6は図 1に示した放射体温計の測定スィツチの操作により発生する操作信号のパターンを示す図であり、（_a )は操作信号の所定のパターン、（b ) は操作信号の具体的なパターンの例を示す図である。

図 7は図 1に示した放射体温計の体温測定動作を示すフローチャートである。

図 8は本発明の第 2の実施の形態による放射体温計のプローブ部の断面図である。図 9は関数 f ( T ) = Τ ⁴の曲線をグラフに示す図である。

図 1 0は本発明による放射体温計の第 4の実施の形態の外観図である。図 1 1は図 1 0に示した放射体温計のプロック図である。

図 1 2は図 1 0に示した放射体温計の体温測定動作を示すフローチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図 1は本発明による放射体温計の第 1の実施の形態の外観図である。図 1に示すように、放射体温計 1はケース手段 2の上部に測定スィツチ 3 と表示装置 4とを有している。また、ケース手段 2の先端にはプロ一ブ部 5 が設けられている。

プローブ部 5は、先端部から後端になるにつれて徐々に直径が大きくなる円錐台形状であり、プローブ部 5を外耳道に挿入していくと、プローブ 5の外耳道よりも太い部分により外耳道がほぼ塞がれるように構成されている。外耳道がほぼ塞がれる形状であればよく、必ずしもこの形状には限られるものではない。

体温を測定する際には、測定スィッチ 3を押下した後に、プローブ部 5の先端を外耳道 1 1に挿入する。放射体温計 1は、測定スィツチ 3を押下した直後に測定を開始し、そして、測定を開始してからプローブ部 5の先端が外耳道 1 1に挿入されて所定の条件により測定を終了するまでにプローブ部 5の先端の導入口 6に入射された赤外線のうち、ピーク値に対応した赤外線センサ 1 8の出力を用いて演算した温度を体温として表示している。放射体温計 1は、通常、体温よりも低い温度環境に放置されているため、プローブ部 5はこの環境温度とほぼ同じ温度になっている。従って、プローブ部 5が外耳道 1 1に挿入されてしまうと、外耳道 1 1の温度はプローブ部 5によつて冷やされるため、通常、ピーク値は、プローブ部 5の先端が外耳道 1 1に挿入される過程または挿入直後に鼓膜 1 2および外耳道 1 1から放射され、プローブ部 5の先端の導入口 6に入射された赤外線に対応した値になる。ケース手段 2およびプローブ部 5の材質はたとえば A B S樹脂等である。図 2は、図 1に示した放射体温計 1を耳に挿入し、体温測定を行うときの状態を示す図である。

体温測定を行うときには、図 2に示すように、放射体温計 1の先端のプロ

—ブ部 5を耳 1 0の外耳道 1 1に挿入し、鼓膜 1 2や外耳道 1 1からの赤外線を受光できるようにする。

放射体温計 1の先端のプローブ部 5を耳 1 0の外耳道 1 1に挿入する際には、プローブ部 5によって外耳道 1 1をほぼ塞ぐように挿入するのがよい。これは、放射体温計 1の導入口 6に、鼓膜 1 2や外耳道 1 1以外の周囲環境からの赤外線が入射してくるのを防ぐためである。

ところで、本発明者は、このような測定状態において、放射体温計 1に入射する赤外線が、鼓膜 1 2および外耳道 1 1からの赤外線だけではないことに気が付いた。すなわち、本発明者は、プローブ部 5の先端から放射され、鼓膜 1 2や外耳道 1 1で反射された赤外線も放射体温計 1に入射していることを発見した。

このプローブ部 5の先端から放射され、鼓膜 1 2や外耳道 1 1で反射された赤外線については、従来の放射体温計では考慮していなかった。

プロ一ブ部 5の先端は外気温とほぼ同じ温度であって、鼓膜 1 2や外耳道 1 1の温度よりも低い温度であるため、従来の放射体温計では実際の温度よりもやや低めに測温されてしまうものであった。

そこで、本発明では、このプローブ部 5の先端から放射され、鼓膜 1 2や外耳道 1 1で反射された赤外線の存在について考慮し、体温の演算に反映させるように処理を行う。

図 3は図 1に示した放射体温計 1のプローブ部 5の断面図である。

図 3に示すように、プローブ部 5の先端の導入口 6には窓部材 1 5が設けられている。この窓部材 1 5の材質は、赤外線透過性のある光学結晶材料であり、たとえばフッ化カルシウム、シリコンまたはフッ化バリウム等である。窓部材 1 5から入射された赤外線は、アルミブロック 1 6によって保持された導光パイプ 1 7によって導かれて赤外線センサ 1 8に達する。赤外線センサとしてはたとえばサーモパイルを用いることができる。また、導光パイプ 1 7の材質はたとえば銅、真鍮またはステンレス等である。

図 3において、 1 9は、導光パイプ 1 7の温度を検出するサ一ミス夕であり、接着材 1 9 bによって導光パイプ 1 7の近辺に固定される。 2 0は、赤外線センサ 1 8の温度を検出するサ一ミス夕であり、接着材 2 0 bによって赤外線センサ 1 8の近辺に固定される。さらに、 2 1は、プローブ部 5の先端部分の温度を検出するサ一ミス夕であり、接着材 2 1 bによってプローブ部 5の先端部分に固定される。サ一ミス夕 1 9、 2 0および 2 1としてはたとえばポジス夕やダイオードなどのその他の測温手段でもかまわない。

また、図 3において、 1 8 aおよび 1 8 bは赤外線センサ 1 8の出力端子であり、 1 9 aはサ一ミスタ 1 9の出力端子であり、 2 0 aはサ一ミス夕 2 0の出力端子であり、 2 1 aはサーミス夕 2 1の出力端子である。

図 4は、図 3に示した放射体温計 1のプローブ部 5の先端について、拡大して示す断面図である。

プローブ部 5と窓保持部材 2 2との間の隙間は第 1のパッキン 2 3で防水されて密封され、窓保持部材 2 2と導光パイプ 1 7との間の隙間は第 2のパッキン 2 4で防水されて密封されている。

窓保持部材 2 2の材質はたとえば銅であり、第 1のパッキン 2 3および第 2のパッキン 2 4の材質は弾性部材であり、たとえばゴムである。

また、導光パイプ 1 7および窓保持部材 2 2はたとえば円筒状の形状であり、窓部材 1 5は円盤状の形状であり、第 1のパッキン 2 3および第 2のパッキン 2 4は輪ゴム状の形状である。

本実施の形態では、導光パイプ 1 7と窓部材 1 5とを結合させる際に、第 2のパッキン 2 4と窓保持部材 2 2を用いることによって導光パイプ 1 7 の内面が防水されるようにしている。

このような構造の本実施の形態では、上述のような防水構造にして、アルコールや洗剤で消毒洗浄を可能にするため、窓部材 1 5としてある程度の厚さを持たせて洗浄により窓材が壊れない程度の強度を有する部材を用いる必要がある。このような部材はその厚さによりある程度の熱容量があり、体温の測定に際してプローブ部 5の先端を外耳道 1 1に挿入したとしても即座に外耳道 1 1と同じ温度になることはない。

このような環境において、放射体温計の長所の 1つである短時間で体温測定が可能である点を生かすためには、窓部材 1 5が外耳道 1 1と異なる温度であつて赤外線を放射している状態で体温の演算を行わなければならず、体温の演算にあたつて窓部材 1 5から放射される赤外線を無視することができなくなってくる。

また、逆に考えると、いつでも窓部材 1 5から放射される赤外線の存在を考慮して体温の演算を行うようにするためには、体温測定に要する時間においては窓部材 1 5の温度が変化しないのが望ましい。

すなわち、窓部材 1 5として用いる材料としては、ある程度の強度を有する材料であって、ある程度の熱容量を有する材料で構成されるのが望ましい。また、窓部材 1 5を形成する材料の加工精度を考慮すると、窓部材 1 5は厚さ 0 . 3 mm以上の円盤状に形成するのが望ましい。

参考までに上述した赤外線透過性のある光学結晶材料であるフッ化カルシゥム、シリコンおよびフッ化バリウムについて、それぞれの比熱（ 1 の物質を 1 °C温度上昇させるために必要な熱量（c a 1 ) ) ( c a 1 / g °C) を挙げると、フッ化カルシウムが 0 . 2 1 1 c a l Z g °C、シリコンが 0 . 1 3 8 3 c a 1 / g °C , フッ化バリゥムが 0 . 0 9 8 c a 1 Z g °Cである。

図 5は図 1に示した放射体温計 1のブロック図である。図 5に示すように、放射体温計 1は、光学系 2 5と検出部 2 6と増幅部 2 7と演算部 2 8と表示装置 4と測定スィツチ 3とから構成されている。光学系 2 5は、測温対象 Lからの赤外放射を効率よく集光するための導光パイプ 1 7と、赤外線透過性を有する窓部材 1 5とから構成される。

検出部 2 6は、赤外線センサ 1 8と、赤外線センサ 1 8の温度を検出するサーミス夕 2 0と、導光パイプ 1 Ίの温度を検出するサ一ミス夕 1 9と、プローブ部 5の先端部分の温度を検出するサ一ミス夕 2 1とから構成される。このサ一ミスタ 2 1は、窓部材 1 5に接近した位置に設けられているため、窓部材 1 5とほぼ同じ温度を測定可能である。

増幅部 2 7は、赤外線センサ 1 8の出力電圧を増幅するとともにディジ夕ル化する増幅器 2 7 aと、サ一ミス夕 2 0の出力電圧を増幅するとともにディジ夕ル化する増幅器 2 7 と、サ一ミス夕 1 9の出力電圧を増幅するとともにディジタル化する増幅器 2 7 cと、サ一ミス夕 2 1の出力電圧を増幅するとともにディジタル化する増幅器 2 7 dとから構成される。

演算部 2 8は演算回路 2 8 aと放射率設定部 2 8 bとを有し、演算回路 2 8 aは赤外線センサ 1 8、サ一ミスタ 2 0、サ一ミス夕 1 9およびサ一ミス夕 2 1からの信号および放射率設定部 2 8 bからの放射率 eに基づいて後述する演算を行って、測温対象 Lすなわち鼓膜 1 2および外耳道 1 1の温度を算出し、表示装置 4に表示する。放射率設定部 2 8 bは後述する鼓膜 1 2および外耳道 1 1の放射率 eを記憶しており、この放射率 eを測定スィツチ 3の操作に応じて演算回路 2 8 aに対して出力する。

測定スィツチ 3は、検出部 2 6と増幅部 2 7と演算部 2 8と表示装置 4とを動作させるための操作信号を出力する。

なお、本実施の形態では放射体温計 1で測定した体温を表示装置 4に表示するようにしているが、本発明はこれに限られるものではなく、たとえば複数の体温を棒グラフや折れ線グラフで表示したり、体温を音声などによって使用者に知らせるものであってもよく、様々な告知手段を用いることができる。

ここで、演算回路 2 8 aにおける測温対象の温度を算出する処理について説明する。

一般に赤外線センサは、測温対象の温度から赤外線センサ自身の温度を差し引いた温度に対応する強度の赤外線を受光する。従って、演算回路 2 8 a では、赤外線センサ 1 8によって検出した赤外線の強度に対応した温度に、サ一ミス夕 2 0によって検出した赤外線センサ 1 8自身の温度を上乗せする必要がある。

また、窓部材 1 5や導光パイプ 1 7等の光学系 2 5の温度と赤外線センサ 1 8の温度とが異なっている場合（たとえば、プローブ部 5を外耳道 1 1に挿入すると、外耳道 1 1と同じ温度までは上がらないまでも、光学系 2 5の温度が上がり、赤外線センサ 1 8の温度とは微妙な温度差が生じる）には、赤外線センサ 1 8で検出した赤外線には、測温対象 Lからの赤外線のほかに、光学系 2 5自体から放射された赤外線も含まれている。

このため、サーミスタ 1 9によって光学系 2 5の温度を検出し、演算回路 2 8 aでは、赤外線センサ 1 8によって検出した赤外線の強度に対応した温度に、サーミス夕 2 0によって検出した温度を上乗せするとともに、サーミス夕 1 9によって検出した温度を差し引くことによって、測温対象 Lの温度を求めることができる。

ただし、以上説明した処理では、放射体温計 1のプローブ部 5の先端から放射され、鼓膜 1 2や外耳道 1 1で反射されてから赤外線センサ 1 8に入射する赤外線については、まだ考慮していない。以下に、この点について考慮した処理について説明する。

一般に、放射温度計によって測温対象の温度を測定するためには、測温対象の放射率を設定する必要がある。従来の放射体温計では、特開平 2— 2 8 5 2 4号公報に開示されているように、測温対象である鼓膜や外耳道を黒体とみなして放射率 1 . 0 0として体温の算出を行っていた。本実施の形態では、放射体温計 1のプローブ部 5の先端から放射され、鼓膜 1 2や外耳道 1 1で反射されてから赤外線センサ 1 8に入射する赤外線について考慮するために、測温対象である鼓膜 1 2や外耳道 1 1の放射率 e として 1. 00未満の値を採用する。

測温対象である鼓膜 1 2や外耳道 1 1の放射率 eの具体的な値の一例としては、 0. 90〜0. 98を用いるとよい。この値は、多くの人を対象にして実際に放射率を測定して求めたものである。また、この実測においては放射率

0. 94付近が人数が多く中心であり、 0. 90ゃ0. 98に離れるに従つて人数が減っていくような分布であったため、放射率 eを固定して用いる場合にはこの 0. 94を用いるとよい。

ところで、放射温度計において測温対象からの赤外線を検出する赤外線センサの出力電圧 V_bは式（ 1) で表されることが知られている。

V_b = K { (1 - e) T_p ⁴+ e T_b ⁴— T。⁴} · · · (1) 式 1において、 Κは定数であり、 eは測温対象の放射率であり、 T_pはプローブの温度であり、 T_bは測温対象の温度であり、 T。は赤外線センサの温度である。ただし、この式では、説明を簡単にするために、サ一ミス夕 1 9によって検出する光学系の温度による影響は省略している。

この式 1を変形すると式 2となる。

T_b= { [V_bZK + T。⁴一 ( 1 - e) T_p ⁴] /e } ^1/4 · · · (2) 本実施の形態では、式（2) におけるプローブの温度 T_pとしてはサーミス夕 2 1の出力電圧を用い、赤外線センサの温度 Τ。としてはサ一ミス夕 20の出力電圧を用い、赤外線センサの出力電圧 V_bとしては赤外線センサ 1 8の出力電圧を用いることができる。

したがって、図 5に示した演算回路 28 aでは、式（2) に示した演算を行い、測温対象 Lすなわち鼓膜 1 2および外耳道 1 1の温度を算出し、表示装置 4に表示する。ところで、式（2 ) から明らかなように、放射体温計 1のプローブ部 5の先端から放射され、鼓膜 1 2や外耳道 1 1で反射されてから赤外線センサ 1 8に入射する赤外線について考慮した処理は、赤外線センサの出力 V _hを測温対象の放射率 eで除する処理になっている。放射率が 1 . 0 0未満の測温対象は、放射率が 1 . 0 0の測温対象と温度が同じであっても、放射率が 1 . 0 0の測温対象に比べて放射される赤外線の量が放射率に応じて小さくなってしまう。この処理、すなわち V _b/ eによって、測温対象の温度を求める際に必要な、測温対象の放射率が 1 . 0 0であった場合に得られる赤外線センサの出力に相当する値を求めることができる。

特に本実施の形態のようにプローブを外耳道に挿入する前に測定を開始させ、プローブを外耳道に挿入する過程または挿入直後にピーク値を捕らえる放射体温計では、ピーク値を測定する時点では、プローブの先端部がほぼ周囲温度のままであり、プローブの先端の温度は外耳道や鼓膜の温度より低くなつており、プローブの先端から放射されて誤差となる赤外線の影響が大きいため、本発明のように放射率を設定して体温を求めることは非常に有効である。

また、外耳道にプローブを挿入してから測定を開始する放射体温計は、外耳道にプローブを挿入してから測定を開始するまでに、プローブの先端の温度が外耳道に近づくが、放射体温計の体温測定時間は数秒であるため、外耳道と同一の温度にはならず、本発明のように放射率を設定して体温を求めることは有効である。

さらに、熱容量が小さくプローブの先端部よりも温度変化に追従しやすいプローブカバーをプローブの先端部に装着するタイプの放射温度計も、プローブカバーが外耳道の温度により追従しやすいものの、放射体温計の体温測定時間は数秒であるため、外耳道と同一の温度にはならず、本発明のように放射率を設定して体温を求めることは有効である。

また、一般の放射温度計は、 J I S 1 6 1 2— 1 9 8 8に記載されているように放射率がほぼ 1. 00に設定された黒体を用いた検査も行われる。同様に、放射体温計の場合もこれに従って放射率がほぼ 1. 00に設定された黒体を用いた検査が行われる。この検査は、製造工程ばかりではなく、完成品の状態での製品出荷時にも行われる。本実施の形態における放射体温計は、ある所定の操作により、演算に用いる放射率を 1. 00に設定することが可能に構成されており、放射率が 1. 00に設定された黒体による検査も可能である。この所定の操作は測定スィッチ 3を用いて行うが、前述したような測定スィツチ 3を単に押すだけの操作とは異なり、所定パターンで操作することが必要である。

次に、図 6を用いて所定の操作について説明する。

図 6は、図 1に示した放射体温計の測定スィツチの操作により発生する操作信号パターンを示す図であり、（_a) は操作信号の所定パターン、（b) は操作信号の具体的なパターンの例を示す図である。

例えば、放射率を 1. 00に設定するためには次のように操作する。最初に測定スィッチ 3を図 6 (a) に示すような所定のパターンで操作する。図 6 ( a) において、第 1信号 A 1、 A 2は持続時間が 1 0 5 m s e c力ら 25 5m s e cの範囲（第 1の範囲の時間）内の操作信号を示し、第 2信号 Cは、持続時間が第 1の信号 A 1、 A 2の持続時間よりも長い 525ms e cから 97 5 sms e cの範囲（第 2の範囲の時間）内の操作信号を示している。また、 B 1、 B 2は第 1の信号 A 1と第 2の信号 Cとの間隔、および第 2の信号 Cと第 1の信号 A 2との間隔であり、 1 05ms e cから 255ms e cの範囲内である。

このような操作信号を発生させるためには、最初に測定スィツチ 3を 1 0 5ms e cから 25 5ms e cの間押し続け、次に 1 0 5ms e cから 25 5 ms e cの間測定スィツチ 3を離してから再び測定スィツチ 3を 525ms e cから 97 5ms e cの間押し続ける。そして再び 1 05ms e cから 25 5ms e cの間測定スィッチ 3を離してから測定スィッチ 3 を 1 0 5ms e cから 2 5 5ms e cの間押し続ける。

図 6 (b) は操作信号の発生パターンの一例であり、最初に 1 50ms e cの持続時間の信号 A 1 ' が発生し、次に 140ms e cの間隔 B 1 ' をおいてから 600ms e cの持続時間の信号 Cが発生している。そして 180 ms e cの間隔 B 2 ' をおいてから 1 70ms e cの信号 A 2 'が発生している。図 6 (a) に示すような、 A l、 C, A 2が所定間隔で連続したパ夕 —ンは、通常の使用者が意識的にそのパターンを操作しない限り発生せず、製造工程の検査以外では誤って検査モードにならないようにしている。図 6 (a) のような操作信号が発生すると、図 5に示した放射率設定部 28 bがそれを検出して演算回路 28 aに対して放射率 1.00の値を出力するとともに自動的に体温測定動作が開始される。そして、導入口 6を黒体に向けて測定する。所定の条件により測定が終了すると、測定が開始されてから終了するまでの間に測定された温度のうち最大値が測温対象の温度として表示される。すなわち、検査対象である黒体の温度が測定され、その温度が表示装置 4に表示される。

また、この状態から、通常の体温測定操作を行うと黒体の測定を行う前に設定されていた放射率の値で体温測定動作が行われ、前述の所定の操作パ夕ーンでは放射率が 1. 00に設定されて測定動作が行われる。

図 7は、図 1に示した放射体温計 1の体温測定動作を示すフローチャートである。

次に図 5のブロック図および図 7のフローチャートを用いて放射体温計 1の体温測定動作を説明する。図 7において、 S 1〜S 6の記号は各処理のステツプを表している。

まず、測定スィッチ 3が操作されると S 1へ進む。 S 1では、放射率設定部 28 bは、測定スィツチ 3の操作パターンを検出するとともに前述の所定のパターンであるか否かを判断する。 S 1で放射率設定部 28 bが操作パターンが所定パターンであると判断すると、 S 2で放射率設定部 28 bは放射率を 1. 00に設定する。また、 S 1で放射率設定部 28 bが操作パターンが所定パターンではないと判断すると、 S 3で放射率設定部 28 bは放射率を 0. 94に設定する。このように、放射率設定部 28 bは、生体の穴部の放射率を 1未満としたときの該放射率または 1.00を測温対象の放射率として選択する放射率選択手段として動作している。

S 4では、演算回路 28が増幅部 27の出力と、 S 2および S 3で設定された放射率を用いて測温対象 Lの温度を測定する。そして、 S 5では、演算回路 28 aが所定の条件に基づいて測定終了か否かの判断をする。具体的には、所定の条件に基づいてピーク温度を捕らえられたと判断すると測定が終了して S 6に進み、まだピーク温度が捕らえられていないと判断すると S 4 の温度測定に戻る。

S 6では、表示装置 4が測定したピーク温度を測温対象 Lの温度として所定時間表示して測定動作を終了する。

次に、本発明の第 2の実施の形態について説明する。

図 8は、本発明の第 2の実施の形態による放射体温計のプローブ部 5の断面図である。

図 3に示した実施の形態との違いは、サーミス夕 2 1がない点にある。赤外線センサ 1 8の温度とプローブ部 5の先端との温度差は、測温対象である鼓膜 1 2や外耳道 1 1と、プローブ 5の先端との温度差に比べて微小であるため、構成を簡単にするため、図 3に示したサ一ミス夕 2 1をサーミス夕 20で代用することもできる。

この場合、式 2における T_P = T。とすればよく、演算回路 28 aで行う演算は式 3で表される。

T_b- (T₀ ⁴ + V_b/Ke) ^1/4 · · · (3)

本実施の形態では、式（3) における赤外線センサの温度 T。としてはサ一ミス夕 20の出力電圧を用い、赤外線センサの出力電圧 V_bとしては赤外線センサ 1 8の出力電圧を用いることができる。したがって、演算回路 28 aでは、式 3に示した演算を行い、測温対象 L すなわち鼓膜 1 2および外耳道 1 1の温度を算出し、表示装置 4に表示する。ところで、式（3) から明らかなように、本実施の形態においても、放射体温計 1のプローブ部 5の先端から放射され、鼓膜 1 2や外耳道 1 1で反射されてから赤外線センサ 1 8に入射する赤外線について考慮した処理は、赤外線センサの出力 V _bを測温対象の放射率 eで除する処理になっている。次に、本発明の第 3の実施の形態について説明する。

この実施の形態では、式（3) に示した数式をより簡単な式で近似することによって、構成の簡略化、処理の迅速化を目的としている。

ここで、絶対温度を Tとして、関数 f (T) =T⁴をグラフにすると、図 9に示す曲線になる。図 9において、横軸は Τ、縦軸は f (T) である。この図 9に示す曲線で、放射体温計 1を実際に使う環境温度すなわち、これに追従する赤外線センサ 1 8の温度 T。の範囲を見てみると、通常、放射体温計 1を室内で使用するとしてみると、 288° K (1 5°C) 〜308° K (3 5°C) 程度の狭い範囲になる。また、測温対象である鼓膜 1 2や外耳道 1 1の温度 T_bの温度範囲を見てみても、 308° K (3 5°C)〜3 1 5° K (42°C) 程度であり、これらの範囲では関数 ί (Τ) =Τ⁴は 1次式 f

(T) a T+bに近似可能である。

すなわち、 T。⁴= aT。+ b、 T_b ⁴= aT_b+bと近似することができる。式（3) を変形すると式（4) となる。

T_b ⁴ = T₀ ⁴ + V_b/Ke · · . (4)

また、この式（4) に、上記の近似の結果である T。⁴= a T。 + bおよび T_b ⁴= aT_b+ bを代入すると、式（5) になる。

(aT_b+b) = (aT₀+ b) +V_b/K e · · (5) さらに、この式（5) を変形すると、式（6) になる。

T_b = T₀ + V_b/aKe · · · (6)

また、ここで aK Kiとおくと式（7) になる。 T_b = T₀ + V_b/K_{i e} · · · (7)

本実施の形態では、式（7) における赤外線センサの温度 T。としてはサ —ミス夕 20の出力電圧を用い、赤外線センサの出力電圧 V_bとしては赤外線センサ 1 8の出力電圧を用いることができる。

したがって、演算回路 28 aでは、式（7) に示した演算を行い、測温対象 Lすなわち鼓膜 12および外耳道 1 1の温度を算出し、表示装置 4に表示する。

ところで、式（7) から明らかなように、本実施の形態においても、放射体温計 1のプローブ部 5の先端から放射され、鼓膜 1 2や外耳道 1 1で反射されてから赤外線センサ 1 8に入射する赤外線について考慮した処理は、赤外線センサの出力 V _bを測温対象の放射率 eで除する処理になっている。次に、本発明の第 4の実施の形態について説明する。

図 1 0は本発明による放射体温計の第 4の実施の形態の外観図である。図 1 0に示すように、本実施の形態においては、放射体温計 1のケース手段 2の上部に、 UPスィッチ 30 aと DOWNスィッチ 30 bとから構成される放射率設定スィツチ 30をさらに有している。

上述したように、鼓膜 1 2および外耳道 1 1の放射率 eには多少の個人差がある。そこで、本実施の形態では、放射率設定スィッチ 30を設け、使用者が放射率 eを変更することができるようにしている。このようにすることによって、より正確な体温測定が可能となる。

具体的な放射率設定操作としては、測定動作中以外で UPスィッチ 30 a を 1回押すと放射率 eが +0. 0 1加算表示され、 DOWNスィッチ 3 O b を 1回押すと放射率 eが減算表示される。そして、希望の放射率を表示させてから測定スィツチ 3を押すと、測定スィツチ 3が押される前に表示されていた放射率の値に基づいて放射体温計 1 ' が体温測定動作を開始する。図 1 1は、図 1 0に示した放射体温計 1 ' のブロック図である。

次に図 1 1を用いて放射体温計 1 'のブロック図を説明する。図 5に示した放射体温計 1のブロック図と同じ構成要素には同じ番号を付けてその説明を省略する。図 1 1のブロック図が図 5のブロック図と異なるのは操作スイッチのみであり、この操作スィッチは、測定スィッチ 3と U Pスィッチ 3 0 aと D O WNスィツチ 3 0 bとから構成されている。

U Pスィッチ 3 0 aや D OWNスィツチ 3 0 bを押すことにより発生する信号は、演算部 2 8と表示装置 4に出力される。そして、演算部 2 8の放射率設定部 2 8 bがこれらのスィツチの操作に基づいて放射率 eを設定し、表示装置 4が設定された放射率の値を表示する。

また、測定スィッチ 3を押すことにより発生する信号は、第 1の実施の形態と同様に検出部 2 6と増幅部 2 7と演算部 2 8と表示装置 4とに出力される。

図 1 2は、図 1 0に示した放射体温系 1 ' の体温測定動作を示すフローチャ一卜である。

次に図 1 1のブロック図及び図 1 2のフローチャートを用いて放射体温計 1 ' の放射率設定動作および体温測定動作を説明する。図 1 2において、 S 1 1〜S 2 0の記号は各処理のステップを表している。

まず、 S 1 1では、測定スィツチ 3、 U Pスィツチ 3 0 a、 D OWNスィツチ 3 0 bの何れかのスィツチが操作されると、 S 1 1へ進む。 S 1 1では操作されたスィツチが U Pスィツチ 3 0 aか否かを放射率設定部 2 8 が判断し、 U Pスィッチ 3 0 aであると判断すると S 1 2に進み、 U Pスイツチ 3 0 aではないと判断すると S 1 5に進む。次に、 S 1 2では、放射率設定部 2 8 bが放射率が 1 . 0 0か否かを判断する。 S 1 2で放射率が

1 . 0 0ではないと判断すると、今までの放射率 eに 0 . 0 1を加算して S 1 4でその値を表示装置 4で所定時間表示して放射率設定動作が終了する。また、 S 1 2で放射率が 1 . 0 0であると判断すると、 S 1 4で放射率 eの値として 1 . 0 0を所定時間表示して放射率設定動作を終了する。

次に、 S 1 5では、操作されたスィツチが D OWNスィツチ 3 0 bか否かを放射率設定部 2 8 bが判断し、 D OWNスィツチ 3 0 bであると判断すると S 1 6に進み、 D O WNスィッチ 3 0 bでないと判断すると S 1 8に進む。

S 1 8に進んだ場合は、操作されたスィッチが U Pスィッチ 3 0 aおよび D OWNスィツチ 3 0 bではないため、測定スィツチ 3が押されたと判断し、後述する温度測定動作を行う。

S 1 6では、放射率設定部 2 8 bが放射率が 0 . 9 0か否かを判断する。

S 1 6で、放射率設定部 2 8 bが放射率が 0 . 9 0ではないと判断すると、今までの放射率 eから 0 . 0 1を減算して S 1 4でその値を表示装置 4に所定時間表示して放射率設定処理をする。また、 S 1 6で、放射率設定部 2 8 bが放射率が 0 . 9 0であると判断すると、 S 1 4で放射率 eの値として 0 . 9 0を表示装置 4に所定時間表示して放射率設定処理を終了する。

S 1 8では、図 7に示した S 4と同様の処理、すなわち測温対象 Lの温度測定動作を行う。また、 S 1 9では、図 7に示した S 5と同様の処理、すなわち演算回路 2 8 aが測温対象 Lの温度測定が終了したか否かの判断をする。 S 1 9で温度測定が終了したと判断すると S 2 0に進み、まだ温度測定が終了していないと判断すると、 S 1 8に戻る。

S 2 0では、表示装置 4が測定した測温対象 Lの温度を所定時間表示して温度測定動作を終了する。

以上説明したように、本発明によれば、プローブ部から放射され測温対象で反射されてプローブ部の導入口に入射される赤外線をのぞくことができるので、測温対象から放射される赤外線のみを求めることができ、体温をより正確に演算することができる。

また、プローブ部は、生体の穴部に挿入したときに該生体の穴部をほほ塞ぐ形状であるため、鼓膜や外耳道以外の周囲環境からの赤外線が入射してくるのを防ぐことができる。

また、体温演算手段が、赤外線検出手段の出力を放射率で除する処理を含むことにより、測温対象の温度を求める際に必要な、測温対象の放射率が 1. 00であった場合に赤外線センサが出力する値に相当する値を求めることができる。

また、赤外線検出手段の温度を測定する測温手段によってプローブ部の温度を測定する測温手段を兼用することにより、プロ一ブ部の温度を測定する測温手段を設けなくても放射率に基づいた補正を行うことができる。

また、赤外線検出手段の温度を測定する測温手段とプローブ部の温度を測定する測温手段とを別々に設けることによって、プローブ部の温度を実際に測定し用いることができ、測温対象自体が放射する赤外線の量をより正確に求めることができ、体温をより正確に演算することができる。すなわち、プ口一ブ部の先端が暖まつてしまうことによつて、測温対象以外からの赤外線が増加しても、その温まったプローブ部の先端の温度を測定しているため、増加量を補正することができる。

また、所定の演算式を、

T_b= (T₀ ⁴ + V_b/Ke) ^1/4

T_b：前記生体の穴部の温度、 T_D：前記赤外線検出手段の温度、 V_b：前記赤外線検出手段の出力、 K：定数、 e ：前記生体の穴部の放射率、とすることにより、計算が簡単になり、演算手段の負担を軽減することがでさる。

また、前記所定の演算式が、前記生体の穴部の温度（T_b ) を前記赤外線検出手段の温度（To) と前記赤外線検出手段の出力（v_b) と前記生体の穴部の放射率（e) とを用いて近似した一次式であるため、計算が簡単になり、演算手段の負担を軽減することができる。

また、所定の演算式を、

T_b = T₀ + V_b/K_{i e}

T_b：前記生体の穴部の温度、 T。：前記赤外線検出手段の温度、 V_b：前記赤外線検出手段の出力、 K_{1 :}定数、 e ：前記生体の穴部の放射率、とすることにより、計算が簡単になり、演算手段の負担を軽減することがでさる。

また、所定の演算式を、

T_b= { [V_bZK_e + T。⁴— ( 1 - e) T_p ⁴] / e ) ^{1 /4}

T_b ：前記生体の穴部の温度、 V_b：前記赤外線検出手段の出力、 K：定数、 T。：前記赤外線検出手段の温度、 e ：前記生体の穴部の放射率、 T_p：前記プローブ部の温度、

とすることにより、演算をより正確に行うことができる。

また、プローブ部は、導入口から入射した赤外線を赤外線センサに導くための導光パイプと、該導光パイプを覆うケース手段とを有し、前記導光パイプと前記ケース手段との間には空間が形成され、第 2の測温手段は、前記ケース手段とは接触するが導光パイプとは接触しないように前記ケース手段と前記導光パイプとの間に設けられているため、導光パイプの温度に影響されずに、より正確にケースの手段の温度を測定することができる。

また、プローブ部の先端の部材を、生体の体温の演算に要する時間中に温度が急変しない程度の熱容量を有するようにすることにより、体温の測定中にプローブ部の温度が変化して放射率が合わなくなったりせず、また、プローブ部の先端から放射される赤外線の量が変化することがないため誤差になりにくレ

また、プローブ部の先端の部材が導入口に設けられた窓部材であるため、外耳道内に露出する面積が大きい窓部材に生体の体温の演算に要する時間中に温度が急変しない程度の熱容量を持たせて、より体温を正確に求めることができる。

また、窓部材が、厚さ 0. 3 mm以上のフッ化カルシウム、シリコンまたはフッ化バリウムであるため、窓部材に生体の体温の演算に要する時間中に温度が急変しない程度の熱容量を持たせることができる。

また、放射率は 0. 9 0から 0. 9 8に設定されているため、人体の外耳道で体温を測定する場合に、鼓膜および外耳道から放射される赤外線のみを求めることができ、体温をより正確に演算することができる。

また、放射率を設定する放射率設定手段を有することにより、被測定者の外耳道の形状等に合った放射率を設定することができ、個人差をなくし、より正確な体温の測定を行うことができる。

また、生体の穴部の放射率を 1未満としたときの該放射率または 1 . 0 0から測温対象の放射率を選択するため、通常の体温測定と黒体を用いた検査のための測定の両方の測定が可能である。

また、測定動作を開始するための測定スィツチの操作に応じて放射率を選択するため、より少ないスィツチで放射率の設定と体温測定の両方の操作をすることができる。産業上の利用可能性

本発明は人体の体温測定にはもちろんのこと、生体の穴部を利用して生体の温度を測定する放射温度計に利用することができる。

Claims

請求の範囲

1. 赤外線検出手段と、

生体の穴部に挿入する先端部と、前記生体の穴部から放射された赤外線を前記赤外線検出手段に導くために前記先端部に設けられた導入口とを有するプローブ部と、

該プローブ部の温度を測定する測温手段と、

前記赤外線検出手段および前記測温手段の検出値に基づいて前記生体の体温を演算する演算手段と

を備え、

前記演算手段は、前記生体の穴部の放射率を 1未満としたときの該放射率と、前記赤外線検出手段の出力と、前記測温手段の出力とに基づいた所定の演算式によって、前記生体の体温を演算する体温演算手段を有することを特徴とする放射体温計。

2. 前記プローブ部は、生体の穴部に挿入したときに該生体の穴部をほほ塞ぐ形状であることを特徴とする請求項 1に記載の放射温度計。

3. 前記体温演算手段は、前記赤外線検出手段の出力を前記放射率で除する処理を含むことを特徴とする請求項 1に記載の放射体温計。

4.前記測温手段は前記赤外線検出手段の温度を測定する測温手段を兼用していることを特徴とする請求項 1に記載の放射体温計。

5. 前記測温手段は、前記プローブ部の温度を測定する第 1の測温手段と、前記赤外線検出手段の温度を測定する第 2の測温手段とから構成されることを特徴とする請求項 1に記載の放射体温計。

6. 前記所定の演算式が、

T_b= (T₀ ⁴ + V_b/Ke) ^1/4

T_b：前記生体の穴部の温度、 T_Q：前記赤外線検出手段の温度、

V_b：前記赤外線検出手段の出力、 K：定数、 e ：前記生体の穴部の放射率、であることを特徴とする請求項 3に記載の放射体温計。

7. 前記所定の演算式が、

前記主体の穴部の温度（T_b) を前記赤外線検出手段の温度（T。）と前記赤外線検出手段の出力（V_b) と前記生体の穴部の放射率（e) とを用いて近似した一次式であることを特徴とする請求項 3に記載の放射体温計。

8. 前記一次式が、

T_b = T₀ + V_b/K_{i e}

T_b ：前記生体の穴部の温度、 T。：前記赤外線検出手段の温度、

V_b：前記赤外線検出手段の出力、 K_{1 :}定数、 e ：前記生体の穴部の放射率、であることを特徴とする請求項 3に記載の放射体温計。

9. 前記所定の演算式が、

T_b= { [V_bZK + T。⁴一（ 1一 e) T_p ⁴] /e } ^1/4

T_b ：前記生体の穴部の温度、 V_b：前記赤外線検出手段の出力、

K：定数、 T_Q ：前記赤外線検出手段の温度、 e ：前記生体の穴部の放射率、 T_p：前記プローブ部の温度、

であることを特徴とする請求項 3に記載の放射体温計。

1 0. 前記プローブ部は、導入口から入射した赤外線を赤外線センサに導くための導光パイプと、該導光パイプを覆うケース手段とを有し、前記導光パイブと前記ケース手段との間には空間が形成され、第 2の測温手段は、前記ケースとは接触し、且つ導光パイプとは接触しないように前記ケース手段と前記導光パイプとの間に設けられていることを特徴とする請求項 4記載の放射体温計。

1 1. 前記プローブ部の先端の部材は、前記生体の体温の演算に要する時間中に温度が急変しない程度の熱容量を有することを特徴とする請求項 1〜 1 0のうちのいずれか 1項に記載の放射体温計。

12. 前記プローブ部の先端の部材が、前記導入口に設けられた窓部材であることを特徴とする請求項 1 1に記載の放射体温計。

1 3. 前記窓部材が、厚さ 0. 3 mm以上のフッ化カルシウム、シリコンまたはフッ化バリゥムであることを特徴とする請求項 1 2に記載の放射体温計。

1 4 . 前記生体の穴部は人体の外耳道であり、前記放射率は 0 . 9 0から 0 . 9 8に設定されていることを特徴とする請求項 1〜 1 3のいずれか 1項に記載の放射体温計。

1 5 .前記放射率を設定する放射率設定手段を有することを特徴とする請求項丄〜 i 4のいずれか 1項に記載の放射体温計。

1 6 .前記赤外線検出手段のピーク値を検出するピーク値検出手段をさらに有し、前記演算手段が演算に用いる前記赤外線検出手段の出力は前記ピーク値であることを特徴とする請求項 1〜 1 5のうちいずれが 1項にう記載の放射体温計。

1 7 . 赤外線検出手段と、

該プローブ部の温度を測定する測温手段と、

前記生体の穴部の放射率を 1未満としたときの該放射率または、 1 . 0 0 を測温対象の放射率として選択する放射率選択手段と、

前記赤外線検出手段の出力と、前記測温手段の出力と、前記放射率設定手段が選択した放射率とに基づいて測温対象の温度を演算する演算手段とを有することを特徴とする放射体温計。

1 8 . 測定動作を開始させるための測定スィッチを有し、前記放射率選択手段は前記測定スィツチの操作に応じて放射率を選択することを特徴とする請求項 1 7に記載の放射体温計。