(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の内部温度を算出するため前記測定対象物の被測定面に接触させる測定面と、
熱抵抗体の測定面側に測定面側温度センサが配置され、背面側に背面側温度センサが配置され、前記測定面側温度センサは、その測定面側において前記測定面に設けられたプローブと熱的に結合する温度センサ積層体と、
前記測定面側温度センサ及び前記背面側温度センサの測定結果に基づいて前記測定対象物の内部温度を算出するコントローラと、
を有し、
前記背面側温度センサの外気に露出する面の少なくとも一面の形状が、凹凸を有する放熱構造である接触式内部温度計。
【請求項２】
前記コントローラは、前記温度センサ積層体が熱的に非定常状態である場合の前記測定面側温度センサ及び前記背面側温度センサの温度測定値の時間変化に基いて前記内部温度を算出する請求項１記載の接触式内部温度計。
【請求項３】
さらに第２の熱抵抗体の測定面側に第２の測定面側温度センサが配置され、背面側に第２の背面側温度センサが配置され、前記第２の測定面側温度センサは、その測定面側において前記測定面に設けられた第２のプローブと熱的に結合する第２の温度センサ積層体を有し、
前記コントローラは、前記温度センサ積層体及び前記第２の温度センサ積層体が熱的に定常状態である場合の前記測定面側温度センサ、前記背面側温度センサ、前記第２の測定面側温度センサ及び前記第２の背面側温度センサの温度測定値に基いて前記内部温度を算出する請求項１記載の接触式内部温度計。
【請求項４】
前記コントローラによる内部温度の算出後、少なくとも前記温度センサ積層を冷却する冷却機構を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の接触式内部温度計に用いられる背面側温度センサを製造するための温度センサの製造方法であって、
複数枚のグリーンシートを用意する工程と、
前記グリーンシートを積層して積層体を得る工程と、
前記積層体の表面に前記放熱構造を設ける工程と、
前記積層体を切断し個別の温度センサ本体を得る工程と、
前記温度センサ本体を焼成し端子電極を設ける工程と、
を有する温度センサの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載の接触式内部温度計に用いられる背面側温度センサを製造するための温度センサの製造方法であって、
複数枚のグリーンシートを用意する工程と、
前記グリーンシートの少なくとも１枚以上に開口を設ける工程と、
前記グリーンシートを積層して積層体を得る工程と、
前記積層体を切断し個別の温度センサ本体を得る工程と、
前記温度センサ本体を焼成し端子電極を設ける工程と、
を有する温度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触式内部温度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な状況において、測定対象物の表面温度ではなく、その内部温度を迅速・正確かつ簡便（すなわち、非侵襲）に測定したいとの要求が存在している。そのような要求の代表的なものとして、人体を含む生体の体温測定が挙げられる。しかしながら、生体の内部温度（深部体温などと称されることもある）、すなわち、血流により概ね恒温に保たれていると考えられる程度の生体内部の温度を測定するのは通常困難である。測定対象が人体の場合、一般的には、舌下や脇の下など熱が外部に逃げにくい場所に温度計を保持し、温度計と人体とが熱平衡状態となってからの温度計の読みを体温として採用することが多いが、熱平衡状態が得られるまでに５分から１０分程度と長時間を要し、また得られる体温は必ずしもその内部温度と一致するとは限らない。このため、かかる方式は、乳幼児やある種の傷病患者等、長時間の体温測定が困難な対象への適用が困難な場合があり、また、精密な体温管理を行うに足る精度の高い体温を得るのは難しい。
【０００３】
そこで、人体の内部温度を迅速・正確に測定するための温度計として、体表面に接触する第１の温度センサと、第１の温度センサに対し断熱材を挟んで配置される第２の温度センサからなるセンサの組を用いて、各温度センサにおける温度測定結果から内部温度を求めるものが提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、１組のセンサの組を用いて、非定常状態において熱伝達方程式を数学的に解くことにより、測定対象物の内部温度を予測する高速精密温度測定装置が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、２組のセンサの組を用い、第２の温度センサ（中間センサ）と外気との間にさらに断熱材を配置し、各センサの組を通過する熱流束の値を異なるものとした体温計が開示されている。同文献記載の体温計では、定常状態における各センサの出力から測定対象物の内部温度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８６３１９２号公報
【特許文献２】特許第４６００１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１のように、１組のセンサの組を用いて非定常状態で内部温度を予測する方法では、予測される内部温度の精度を高めるためには、第１の温度センサと第２の温度センサにより検出される温度の差を大きくしなければならない。しかしながら、第１の温度センサと第２の温度センサ間の温度差を大きくするため、断熱材の断熱性能を挙げると、第２の温度センサの温度変化が小さく、思うように測定精度が向上しなかったり、測定に時間を要することとなってしまう。
【０００８】
また、特許文献２のように、定常状態で内部温度を算出する方法では、算出される内部温度の精度を高めるためには、２組のセンサの組を通過する熱流束の大きさをできるだけ異なるようにしなければならない。そのための工夫としては、第１の温度センサと第２の温度センサに挟まれる断熱材の熱抵抗値を組によって異なるものとしたり、上述の特許文献２のように第２の温度センサと外気との間に材質の異なる断熱材等を設けることが考えられるが、これらの工夫はいずれも製造上の手間やコストが増大する原因となる。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、接触式内部温度計において、断熱材を挟んで配置される第１の温度センサと第２の温度センサ間の温度差を簡便に大きくし、或いは熱流束の大きさを簡便に変更することである。
【００１０】
なお、ここまでの記載は接触式内部温度計の代表的な例として人体の内部温度を測定する体温計について主に説明したが、本発明が対象とする接触式内部温度計はこれに限定されるものでなく、生物・無生物問わず非侵襲にてその内部温度を測定する必要があるいかなる測定対象物にも適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下のとおりである。
【００１２】
（１）測定対象物の内部温度を算出するため前記測定対象物の被測定面に接触させる測定面と、熱抵抗体の測定面側に測定面側温度センサが配置され、背面側に背面側温度センサが配置され、前記測定面側温度センサは、その測定面側において前記測定面に設けられたプローブと熱的に結合する温度センサ積層体と、前記測定面側温度センサ及び前記背面側温度センサの測定結果に基づいて前記測定対象物の内部温度を算出するコントローラと、を有し、前記背面側温度センサの外気に露出する面の少なくとも一面の形状が、凹凸を有する放熱構造である接触式内部温度計。
【００１３】
（２）（１）において、前記コントローラは、前記温度センサ積層体が熱的に非定常状態である場合の前記測定面側温度センサ及び前記背面側温度センサの温度測定値の時間変化に基いて前記内部温度を算出する接触式内部温度計。
【００１４】
（３）（１）において、さらに第２の熱抵抗体の測定面側に第２の測定面側温度センサが配置され、背面側に第２の背面側温度センサが配置され、前記第２の測定面側温度センサは、その測定面側において前記測定面に設けられた第２のプローブと熱的に結合する第２の温度センサ積層体を有し、前記コントローラは、前記温度センサ積層体及び前記第２の温度センサ積層体が熱的に定常状態である場合の前記測定面側温度センサ、前記背面側温度センサ、前記第２の測定面側温度センサ及び前記第２の背面側温度センサの温度測定値に基いて前記内部温度を算出する接触式内部温度計。
【００１５】
（４）（１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記コントローラによる内部温度の算出後、少なくとも前記温度センサ積層を冷却する冷却機構を有する接触式内部温度計。
【００１６】
（５）（１）乃至（４）のいずれかの接触式内部温度計に用いられる背面側温度センサを製造するための温度センサの製造方法であって、複数枚のグリーンシートを用意する工程と、前記グリーンシートを積層して積層体を得る工程と、前記積層体の表面に前記放熱構造を設ける工程と、前記積層体を切断し個別の温度センサ本体を得る工程と、前記温度センサ本体を焼成し端子電極を設ける工程と、を有する温度センサの製造方法。
【００１７】
（６）（１）乃至（４）のいずれかの接触式内部温度計に用いられる背面側温度センサを製造するための温度センサの製造方法であって、複数枚のグリーンシートを用意する工程と、前記グリーンシートの少なくとも１枚以上に開口を設ける工程と、前記グリーンシートを積層して積層体を得る工程と、前記積層体を切断し個別の温度センサ本体を得る工程と、前記温度センサ本体を焼成し端子電極を設ける工程と、を有する温度センサの製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
上記（１）の側面によれば、接触式内部体温計において、断熱材を挟んで配置される第１の温度センサと第２の温度センサ間の温度差を簡便に大きくし、或いは熱流束の大きさを簡便に変更することができる。
【００１９】
上記（２）の側面によれば、非定常状態で内部温度を算出する接触式内部体温計において、第１の温度センサと第２の温度センサ間の温度差を簡便に大きくし、算出される内部温度の精度を高めることができる。
【００２０】
上記（３）の側面によれば、非定常状態で内部温度を算出する接触式内部体温計において、温度センサ積層体を通過する熱流速の大きさと第２の温度センサ積層体を通過する熱流速の大きさを簡便に異なるものとし、算出される内部温度の精度を高めることができる。
【００２１】
上記（４）の側面によれば、連続して測定を行う際にもそれぞれ正確に測定対象物の内部温度を測定できる。
【００２２】
上記（５）及び（６）の側面によれば、外気に露出する面の少なくとも一面の形状が、凹凸を有する放熱構造であるような温度センサを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る接触式内部温度計を背面側から見た外観図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る接触式内部温度計を測定面側から見た外観図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による接触式内部温度計の概略断面図である。
【図４】図３における測定ヘッド近傍の拡大断面図である。
【図５Ａ】放熱構造がプレート型フィンである例である。
【図５Ｂ】放熱構造が部分的なプレート型フィンである例である。
【図５Ｃ】放熱構造がピン型フィンである例である。
【図５Ｄ】放熱構造が格子型フィンである例である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る接触式内部温度計による内部温度の測定アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る接触式内部温度計を測定面側から見た外観図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る接触式内部温度計の測定ヘッド近傍の拡大断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る接触式内部温度計の測定ヘッドに設けられた測定部の等価熱回路を示す図である。
【図１０Ａ】図５Ａにて示したプレート型フィンを放熱構造として有する背面側温度センサの製造方法を示す図である。
【図１０Ｂ】図５Ａにて示したプレート型フィンを放熱構造として有する背面側温度センサの製造方法を示す図である。
【図１０Ｃ】図５Ａにて示したプレート型フィンを放熱構造として有する背面側温度センサの製造方法を示す図である。
【図１０Ｄ】図５Ａにて示したプレート型フィンを放熱構造として有する背面側温度センサの製造方法を示す図である。
【図１１Ａ】図５Ｂにて示した部分的なプレート型フィンを放熱構造として有する背面側温度センサの製造方法を示す図である。
【図１１Ｂ】図５Ｂにて示した部分的なプレート型フィンを放熱構造として有する背面側温度センサの製造方法を示す図である。
【図１１Ｃ】図５Ｂにて示した部分的なプレート型フィンを放熱構造として有する背面側温度センサの製造方法を示す図である。
【図１１Ｄ】図５Ｂにて示した部分的なプレート型フィンを放熱構造として有する背面側温度センサの製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至６を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る接触式内部温度計１００を背面側から見た外観図、図２は同実施形態に係る接触式内部温度計１００を測定面側から見た外観図である。なお、本明細書にて接触式内部温度計とは、温度計であって、測定対象表面に接触させることにより内部温度を測定する温度計を意味している。また、内部温度とは、測定対象の表面温度でなく、その内部であって、実質的に恒温熱源と考えられる部位の温度を意味している。ここで、実質的に恒温熱源と考えられるとは、測定対象内部の熱容量が大きい場合や、測定対象内部に常に熱が供給される結果、接触式内部温度計による測定がその温度に実用上の影響を及ぼさないと考えられることを意味している。たとえば、測定対象が生体である場合には、血流により体幹より常に熱が供給されることとなるので、後者に該当する。
【００２６】
本実施形態で示す接触式内部温度計１００は、図示の通り携帯式であり、ケース１の先端に測定ヘッド２が取り付けられている。測定ヘッド２はケース１から突き出すように設けられており、その先端はおおむね平坦な測定面２０となっている。そして、かかる測定面２０を測定対象物の被測定面、例えば皮膚に接触させることによりその内部温度を計測する。測定面２０の表面には、略円形のプローブ３０が中央に配置されている。なお、プローブ３０の配置は任意であり、必ずしも測定面２０の中央に配置せずともよい。
【００２７】
ケース１の測定面２０の反対側の面である背面１０には、ランプ１１、表示部１２、ブザー１３が設けられている。以降、本明細書では、測定面２０が向く方向を測定面側、その反対方向である背面が向く方向を背面側と称する。また、ケース１は長く伸び丸みを帯びた形状をしており、使用者が手に持つグリップ１４を形成している。図２に見られるように、ケース１のグリップ１４の測定面側には電池蓋１５が設けられ、内部に接触式内部温度計１００の電源となる電池を収容するようになっている。また、ケース１の適宜の位置、ここでは図２に示した位置に吸気穴１６が、測定ヘッド２の側面に排気穴２１が設けられ、それぞれの内部空間が外気と連通するようになされている。ケース１と測定ヘッド２は、支持環５により接続されている。
【００２８】
なお、図１及び図２に示した接触式内部温度計１００のデザインは一例である。かかるデザインは、その主たる用途や市場性等を考慮の上適宜変更して差し支えない。また、各構成部品の配置は、その機能を損なわない範囲で任意に選択してよい。
【００２９】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線による接触式内部温度計１００の概略断面図である。ケース１は、好ましくはＡＢＳ樹脂等任意の合成樹脂製の中空の成形品であり、接触式内部温度計１００を構成する各種部品をその内部に一体に収容する。グリップ１４内には、電池６及び回路基板１７が収容されている。回路基板１７上には、その上に図示しないコントローラをはじめとする各種の電子部品が実装されており、電池６からの電力供給を受けて、電力を必要とする全ての部品への電力を供給するとともにその動作を制御している。電池６は、図示のものは市販の単４型（米国ではＡＡＡと称される）乾電池であるが、その形式は任意のものであってよく、ボタン型、角型等の形状や、１次電池・２次電池の別も任意であってよい。なお、各部品と回路基板１７とを電気的に接続する配線は、図示が煩雑となるため省略している。
【００３０】
ランプ１１は、好ましくは多色発光可能な発光ダイオードであり、接触式内部温度計１００の状態を使用者に通知するために点灯するものである。表示部１２は、本実施形態では液晶表示装置であり、接触式内部温度計１００の測定結果を図１に示すような態様で使用者に通知するためのものである。もちろん、表示部１２にはこのほかにも任意の情報、例えば、電池６の残量等を表示するようにしてよい。あるいは、接触式内部温度計１００の状態を併せて表示するようにして、ランプ１１を省略してもよい。ブザー１３は、本実施形態では一般的な電子ブザーであり、ビープ音により接触式内部温度計１００の状態を使用者に通知するためのものである。なお、ブザー１３の形式も又任意であり、スピーカを備えるようにして、音声あるいはメロディ等による通知をするようにしてもよい。あるいは、ランプ１１及び／又は表示部１２による通知のみとして、ブザー１３を省略してもよい。
【００３１】
また、ケース１内部には隔壁１８が設けられており、ケース１内部をグリップ空間１９ａとヘッド空間１９ｂとに仕切っている。隔壁１８には開口が設けられており、かかる開口を塞ぐようにブロア７が取り付けられている。ブロア７の機能については後述する。
【００３２】
ケース１の先端部には、支持環５を介して測定ヘッド２が取り付けられる。支持環５は、好ましくはシリコンゴム或いはその発泡体等の弾力を有し且つ断熱性に優れた材料で形成され、測定ヘッド２のケース１に対する若干の動きを許容するとともに、測定ヘッド２からケース１への伝熱を遮断するようになっている。これは、測定面２０を測定対象物に接触させる際に、測定面２０が確実に測定対象物に密着するようにするためと、測定ヘッド２からケース１へと熱が流出することによる測定誤差の発生を防止するためである。しかしながら、支持環５は必須の構成でなく、測定面２０と測定対象物との密着に問題がなく、また測定ヘッド２が十分に熱伝導率の低い材質であり実用上問題ない場合には、これを省略し、測定ヘッド２を直接ケース１に固定する又は両者を一体に形成するなどしてもよい。また、支持環５の形状も環状に限定されるものでなく、任意の形状のものを用いてよい。
【００３３】
測定ヘッド２は、形状が安定しており、熱伝導率が低く、かつ比熱の小さい材質で形成することが好ましく、例えば、硬質発泡ウレタンや硬質発泡塩化ビニルが好適に用いられる。しかしながら、この点についても実用上の問題がなければ材質は特に限定されるものでなく、任意でよい。
【００３４】
測定ヘッド２の測定面２０にはプローブ３０に対応する位置に開口が設けられており、プローブ３０が測定面２０からわずかに突出するように取り付けられている。プローブ３０は、熱伝導率の高い材質であることが好ましく、本実施形態では金属製である。なお、プローブ３０の材質は耐腐食性を備えていることが好ましく、金属材料では、アルミニウムやステンレスが好適である。なお、上述の通り、測定ヘッド２自体は熱伝導率が低い材質から構成される。
【００３５】
プローブ３０の背面側には、温度センサ積層体３１が設けられ、両者は互いに熱的に結合している。温度センサ積層体３１の詳細については後述する。
【００３６】
図４は、図３における測定ヘッド２近傍の拡大断面図である。ここでは、図３の支持環５より背面側に位置する部材は図示を省略している。
【００３７】
同図に詳細に示されるように、温度センサ積層体３１は、測定面２０側に配置され、プローブ３０と接触し熱的に結合する測定面側温度センサ３１ａと、背面側に配置される背面側温度センサ３１ｂと、その間に配置され、測定面側温度センサ３１ａと背面側温度センサ３１ｂをその両面に実装するフレキシブルプリント基板である熱抵抗体３１ｃを積層した構造となっている。ここで、熱抵抗体３１ｃは測定面側温度センサ３１ａから背面側温度センサ３１ｂへの熱流路を形成する熱抵抗として機能する。なお、熱抵抗体３１ｃとしては必ずしもフレキシブルプリント基板でなくともよく、他の材質からなる適宜の断熱材を用いてよいが、測定面側温度センサ３１ａと背面側温度センサ３１ｂを実装するフレキシブルプリント基板をもって熱抵抗体３１ｃとすると構造が簡単なものとなり好ましい。
【００３８】
従って、測定面２０を測定対象物に接触させると、測定対象物から熱がプローブ３０に伝わり、その熱は温度センサ積層体３１の測定面側温度センサ３１ａ、熱抵抗体１３ｃ、背面側温度センサ３１ｂを順番に通過して大気に放散されることになる。
【００３９】
各温度センサにはどのようなものを用いてもよいが、本実施形態ではサーミスタである。それぞれの温度センサは、回路基板１７（図３参照）に図示しない配線により接続されており、各温度センサにおける温度を検知できるようになっている。
【００４０】
ここで、背面側温度センサ３１ｂの外気に露出する面の少なくとも一面、ここでは背面側の面の形状が、凹凸を有する放熱構造３１ｄとなっている。ここで、放熱構造は、凹凸を有することにより、その占有面積が等しい平面に比べ表面積が大きくなっている構造を指している。そして重要な点は、かかる放熱構造３１ｄが背面側温度センサ３１ｂ自身の形状により形成されており、別途の部品、例えばいわゆるヒートシンク等を追加するものでないという点である。かかる放熱構造３１ｄにより、排熱側温度センサ３１ｂから外気に放散される熱量が増加し、温度センサ積層体３１を通過する熱流束の大きさが、放熱構造を有しない温度センサを背面側温度センサ３１ｂとして用いる場合に比して増大する。その結果、簡便に測定面側温度センサ３１ａと背面側温度センサ３１ｂ間の温度差を簡便に大きくすることができる。
【００４１】
放熱構造３１ｄの形状は特に限定されず、種々のものであってよい。図５Ａ乃至５Ｄは背面側温度センサ３１ｂの種々の形状を例示する斜視図である。
【００４２】
図５Ａは、放熱構造３１ｄがプレート型フィンである例である。図中符号３２はサーミスタである背面側温度センサ３１ｂの本体を形成する半導体セラミック層、符号３３は端子電極である。なお、半導体セラミック層３２の表面が適宜の保護層におおわれていてもよい。図５Ｂは、放熱構造３１ｄが部分的なプレート型フィンである例、図５Ｃは放熱構造３１ｄがピン型フィンである例、図５Ｄは放熱構造３１ｄが格子型フィンである例を示している。もちろん、放熱構造３１ｄはここで示した以外の形状としてもよい。また、放熱構造３１ｄを設ける面は背面側温度センサ３１ｂの背面側の面に限られず、他の面としてもよい。また、背面側温度センサ３１ｂの全体形状も、直方体形状に限るものではない。
【００４３】
ここで、本実施形態の接触式内部温度計１００による内部温度の測定原理を説明する。
【００４４】
前掲の特許文献１に記載されているように、測定対象である内部温度をＴｂ、測定面側温度センサ３１ａにおける温度をＴ１、背面側温度センサ３１ｂにおける温度をＴ２、熱抵抗体３１ｃ内部の時間ｔにおける温度をＴ（ｔ）とすると、次の式が近似的に成り立つ。
【００４５】
【数１】
0005864336.tif 000002
ここで、未知数はＴｂ、ω１及びω２の３つであるが、数１の左辺が時間差における温度であることから異なる時刻ｔにおいて少なくとも４回温度測定を行うことにより、これら未知数の値を決定することができ、Ｔｂの値を求めることができる。
【００４６】
なお、測定精度の保障のため、一旦Ｔｂを求めた後、さらに測定を継続して新たにＴｂを求め、両者の差異が所定の閾値を下回った場合、すなわちＴｂの計算結果が収束した場合に最終的に得られた値をＴｂとして採用するようにしてもよい。
【００４７】
図６は、本実施形態の接触式内部温度計１００による内部温度の測定アルゴリズムを示すフローチャートである。なお、同図に示す制御は、接触式内部温度計１００の回路基板１７に搭載されたコントローラにより行われる。コントローラは、マイクロコントローラ等の適宜の情報処理装置であり、測定面側温度センサ３１ａ及び背面側温度センサ３１ｂの測定結果に基づいて測定対象物の内部温度Ｔｂを算出する。
【００４８】
コントローラは、まず、測定が開始されるとステップＳ１にて変数ｎに１を代入し、時刻ｔｎにおいてＴ１ｎ、Ｔ２ｎをそれぞれ測定する。ここで、時刻ｔの添字ｎは、その値が大きくなるほど時間が経過していることを示す。また、温度Ｔについて付された添字ｎは、その温度Ｔが時刻ｔｎにおいて得られたものであることを示す。
【００４９】
続くステップＳ２において、ｎを１インクリメントする。これにより時刻がｔ１からｔ２へと進む。さらにステップＳ３において、再びＴ１ｎ、Ｔ２ｎをそれぞれ測定する。このとき、先のステップＳ１で求めたＴ１、Ｔ２はそれぞれＴ１ｎ−１、Ｔ２ｎ−１となる。
【００５０】
続くステップＳ４において既定の回数、すなわち、４回以上温度測定がおこなわれているかをｎの値によって判定する。温度測定の回数が４回に達していなければ、数１よりＴｂを求めることができないため、ステップＳ２へと戻る。既定の回数以上温度測定がおこなわれている場合、ステップＳ５へ進み、数１よりＴｂｎを求める。
【００５１】
続くステップＳ６では、Ｔｂｎが２回以上求められているか否かをｎの値によって判定する。これは、次のステップＳ７で、Ｔｂｎの収束の有無を判定するため、Ｔｂｎを少なくとも２回求めておく必要があるためである。Ｔｂｎが２回以上求められていなければ、ステップＳ２へと戻る。
【００５２】
ステップＳ７では、Ｔｂｎ−Ｔｂｎ−１の絶対値があらかじめ定められた閾値以下であるかを判定する。この判定は、時刻がｔｎ−１からｔｎに変化した時のＴｂｎの変化の大きさを調べるものであり、この変化の大きさが所定値以下であればＴｂｎが収束しており、正しいＴｂが得られたと考えられる。Ｔｂｎが収束していなければステップＳ２に戻り、Ｔｂｎが収束していればステップＳ８にてＴｂとしてＴｂｎを採用し、測定を終了する。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態におけるコントローラは、温度センサ積層体３１が熱的に非定常状態である場合の測定面側温度センサ３１ａ及び背面側温度センサ３１ｂの温度測定値の時間変化に基いて内部温度Ｔｂを算出するものである。
【００５４】
続いて、本実施形態に係る接触式内部温度計１００を用いて内部温度を測定する手順、すなわち測温動作の手順を図１乃至４を参照しつつ説明する。
【００５５】
手順１：接触式内部温度計１００の測定面２０を測定対象物に接触させる。
【００５６】
手順２：回路基板１７に搭載されたコントローラにより、測温動作が開始される。なお、この測温動作の開始は、測定面側温度センサ３１ａにより測定される温度の上昇を検知することにより自動的に行ってもよいし、図示しない押ボタン等のスイッチを使用者が操作することにより行ってもよい。このとき、コントローラはブザー１３によるビープ音により測定を開始したことを使用者に通知する。同時に、ランプ１１を任意の色、例えば赤色に点灯し、使用者に測定面２０を測定対象物に接触させたまま維持するよう促す。
【００５７】
手順３：コントローラは、図６に示したアルゴリズムに従い測定対象物の内部温度を算出し、図１に示したように表示部１２に表示する。また、ブザー１３によるビープ音の発生、並びに、ランプ１１を先ほどの色とは異なる任意の色、例えば緑色に点灯することにより、使用者に測定が終了したことを通知する。なお、算出された内部温度は、本実施形態では表示部１２に表示することにより使用者に通知することとしているが、これに限られず、接触式内部温度計１００に設けたメモリに蓄積したり、接触式内部温度計１００の外部の機器に有線又は無線にて出力したりしてもよい。この場合には、表示部１２は必ずしも必須の構成ではない。
【００５８】
なお、以上の説明では、使用者への測定開始及び測定終了の各種通知をいずれもブザー１３によるビープ音及びランプ１１の点灯により行ったが、これらの通知の方法はここで例示したものに限定されない。特に、ビープ音についてはこれを省略し、或いは使用者の設定によりこれを発声しないこととしてもよい。音声を用いず、ランプ１１の点灯のみにより使用者に各種の通知を行うようにすると、例えば測定対象が就寝中の乳児である場合に、乳児の睡眠を妨げることなく測定が可能である等好ましい場合がある。もちろん、ランプ１１の点灯をどのようにするか、例えば発光色をどのように選択するかは任意である。また、発色光によらず、ランプ１１を点滅させたり、発光光の強度を変化させたり、あるいはランプ１１を複数設けておき、その点灯数や位置を違えることにより使用者に各種通知を行うようにしてもよい。さらに前述したように、ランプ１１でなく、表示部１２により使用者に各種通知を行ってもよい。
【００５９】
手順４：コントローラは、ブロア７を作動させ、測定部を冷却する。この動作は、温度センサ積層体３１を冷却し、次の測定に備えるものである。本実施形態では非定常状態における温度測定が必要であるため、一旦何らかの測定対象の内部温度を測定し、その直後に、別の測定対象の内部温度を続けて測定する場合を考えると、最初の測定時に温度センサ積層体３１が昇温されているため、別の測定対象の内部温度を測定する際に速やかに温度センサ積層体３１が定常状態となってしまい、測定が行えなくなることがあり得る。このような場合に再度の測定を行うためには、温度センサ積層体３１が放熱することによる自然冷却を待たなければならず、続けての測定を行い得る状態となるまでに相当の時間を要することとなる。そこで、測定の度に温度センサ積層体３１を強制的に冷却することにより、続けての測定を短時間のうちに可能とするのである。
【００６０】
本実施形態では、ブロア７は図１のグリップ空間１９ａからヘッド空間１９ｂへと流れる気流を発生させる。そのため、ブロア７により誘起される空気の流れは、図中矢印に示すように、吸気穴１６から吸い込まれ、ブロア７を通過し、温度センサ積層体３１の近傍を通過して排気穴２１から排出されるものとなる。従って、本実施形態のブロア７、吸気穴１６及び排気穴２１は協働して温度センサ積層体３１を冷却する冷却機構を構成することになる。
【００６１】
なお、冷却機構の構成はどのようなものであってもよく、ブロア７、吸気穴１６及び排気穴２１の配置は任意である。また、吸排気の向きを逆にしてもよい。また、ブロア７の形式は特に限定されず、一般的なファンであってもよいし、圧電素子を利用したマイクロブロアであってもよい。あるいは、連続して測定する際の測定時間に実用上の問題がなければ、この冷却機構そのものを省略しても差し支えない。
【００６２】
続いて、本発明の第２の実施形態について図７乃至９を参照して説明する。本実施形態に係る接触式内部温度計２００は、先に示した第１の実施形態に係る接触式内部温度計１００が、単一の温度センサ積層体を用い、非定常状態における内部温度の測定を行うものであったのに対し、複数（この場合は２つ）の温度センサ積層体を用いて定常状態における内部温度の測定を行うものである点が異なる。一方、この点以外の部分については、接触式内部温度計２００は接触式内部温度計１００と概ね同じであるため、両者が共通している部分については同符号を付し、重複する説明は省略するものとする。
【００６３】
図７は、本実施形態に係る接触式内部温度計２００を測定面側から見た外観図である。接触式内部温度計２００では、測定面２０にプローブ３０に加え、第２のプローブ４０が設けられている。なお、第２のプローブ４０の材質等はプローブ３０と同等である。また、測定面２０上におけるプローブ３０及び第２のプローブ４０の配置は任意である。
【００６４】
図８は、本実施形態に係る接触式内部温度計２００の測定ヘッド近傍の拡大断面図である。同図に示されたプローブ３０及び温度センサ積層体３１は先の第１の実施形態におけるものと同様のものである。接触式内部温度計２００では、さらに第２のプローブ４０と、その背面側に第２の温度センサ積層体４１が設けられ、両者は互いに熱的に結合している。第２の温度センサ積層体４１は、測定面２０側に配置され、第２のプローブ４０と接触し熱的に結合する第２の測定面側温度センサ４１ａと、背面側に配置される第２の背面側温度センサ４１ｂと、その間に配置され、第２の測定面側温度センサ４１ａと第２の背面側温度センサ４１ｂをその両面に実装するフレキシブルプリント基板である第２の熱抵抗体４１ｃを積層した構造となっている。第２の熱抵抗体４１ｃが熱流路を形成する熱抵抗として機能する点、またその材質はフレキシブルプリント基板に限られず他の材質からなる適宜の断熱材を用いてよい点については熱抵抗体３１ｃと同様である。
【００６５】
そして、第２の背面側温度センサ４１ｂには、特段の放熱構造は設けられていない。このため、背面側温度センサ３１ｂから放散される熱量に対し第２の背面側温度センサ４１ｂから放散される熱量は小さく、温度センサ積層体３１を通過する熱流速の大きさと第２の温度センサ積層体４１を通過する熱流速の大きさは簡便に異なるものとされている。
【００６６】
なお、第２の背面側温度センサ４１ｂに放熱構造を設けてもよいが、温度センサ積層体３１を通過する熱流速の大きさと第２の温度センサ積層体４１を通過する熱流速の大きさを異なるものとする必要があるため、その構造や放熱性能は背面側温度センサ３１ｂの放熱構造３１ｄのものとは異なるものとしなければならない。
【００６７】
ここで、本実施形態の接触式内部温度計２００による内部温度の測定原理を、図９を用いて説明する。
【００６８】
図９は、本実施形態に係る接触式内部温度計２００の測定ヘッド２に設けられた測定部の等価熱回路を示す図である。同図を図８を参照しつつ説明すると、Ｔｂは測定対象である内部温度、Ｔ１１は測定面側温度センサ３１ａにおける温度、Ｔ１２は背面側温度センサ３１ｂにおける温度、Ｔ２１は第２の測定面側温度センサ４１ａにおける温度、Ｔ２２は第２の背面側温度センサ４１ｂにおける温度である。また、熱抵抗Ｒｂは測定対象内部からプローブ３０及び第２のプローブ４０を通して測定面側温度センサ３１ａ及び第２の測定面側温度センサ４１ａに熱が伝わる際の熱抵抗であり、熱抵抗Ｒは熱抵抗体３１ｃ及び第２の熱抵抗体４１ｃの熱抵抗である。そして、Ｔｂ＞Ｔ１１＞Ｔ１２及び、Ｔｂ＞Ｔ２１＞Ｔ２２が成立している。
【００６９】
ここで、図に示した系が定常状態にあると仮定すると、ＴｂよりＴ１２へと流れる熱流束は一定であるから、次式が成立する。
【００７０】
【数２】
0005864336.tif 000003
又同様に、ＴｂよりＴ２２へと流れる熱流束を考えると、
【００７１】
【数３】
0005864336.tif 000004
が成立する。この数２及び数３より、内部温度Ｔｂは、
【００７２】
【数４】
0005864336.tif 000005
として求められる。
【００７３】
そして、本実施形態に係る接触式内部温度計２００を用いた測温動作の手順は、先の接触式内部温度計１００において説明した測温動作における手順３において、コントローラは、温度センサ積層体３１及び第２の温度センサ積層体４１が定常状態に達した後に測定対象物の内部温度を算出し、表示する点が相違している。すなわち、コントローラは、測定面側温度センサ３１ａ、背面側温度センサ３１ｂ、第２の測定面側温度センサ４１ａ及び第２の背面側温度センサ４１ｂの出力を監視し、これら温度センサの温度変化があらかじめ定められた閾値以下となったことを検出すると、これら温度センサからの出力を用いて、上述の数４から内部温度を求めるのである。従って、コントローラは、温度センサ積層体３１及び第２の温度センサ積層体４１が熱的に定常状態である場合の測定面側温度センサ３１ａ、背面側温度センサ３１ｂ、第２の測定面側温度センサ４１ａ及び第２の背面側温度センサ４１ｂの温度測定値に基いて内部温度を算出することになる。
【００７４】
手順４において、ブロア７を作動させ、測定部を冷却する点についても同様である。この場合の冷却の意味について説明すると、例えば、最初に比較的高温の測定対象の内部温度を測定し、その直後に、比較的低温の測定対象の内部温度を続けて測定する場合を考えると、最初の測定時に、温度センサ積層体３１及び第２の温度センサ積層体４１が次の測定時に必要とされる以上に高温となる場合があり得る。このとき、温度センサ積層体３１及び第２の温度センサ積層体４１が定常状態となるためには、これら部材の放熱による自然冷却を待たなければならず、測定に時間を要することがあり、それ故、測定の度に第１の温度センサ積層体３３及び第２の温度センサ積層体３４を強制的にある程度冷却するのである。なお、実用上問題なければ冷却機構を省略してもよい点についても同様である。
【００７５】
続いて、上述の第１の実施形態及び第２の実施形態において使用した背面側温度センサ３１ｂの製造方法を説明する。
【００７６】
まず、図５Ａにて示したプレート型フィンを放熱構造３１ｄとして有する背面側温度センサ３１ｂの製造方法を図１０Ａ乃至図１０Ｄを参照しつつ説明する。
【００７７】
まず、第１の工程として、複数枚のグリーンシート５０を用意する（図１０Ａ）。ここでグリーンシートとは、半導体セラミック層３２を構成する材料からなるセラミック粉末に誘起バインダ、可塑剤、溶剤等を混合して得られるスラリをシート状に成形し乾燥させたものである。グリーンシートの製造は公知の方法、例えば、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）樹脂のシート材等の支持体上に上記スラリをドクタブレード法などで薄く塗布し、乾燥後支持体から剥離することにより得て良い。また、グリーンシート上には適宜のパターンで、半導体セラミック層３２の内部に配置されるべき内部電極をスクリーン印刷等の方法により印刷しておく。
【００７８】
続いて、第２の工程として、グリーンシート５０を積層し、圧力を加えて圧着させる（図１０Ｂ）。これにより、グリーンシート５０の積層体５１が得られる。
【００７９】
さらに、第３の工程として、積層体５１の表面に放熱構造を設ける（図１０Ｃ）。この例では、ダイシングソーによる切削により、積層体５１の表面の適宜の位置に溝５２を形成することにより放熱構造を作成している。なお、放熱構造を設けるための加工方法はダイシングソーによる切削に限定されず、このほかにも例えば、レーザによる加工等であってもよい。
【００８０】
第４の工程として、積層体５１を切断し、個別の温度センサ本体である半導体セラミック層３２を得る（図１０Ｄ）。この切断は、ダイシングソーによる切断で良い。なお、図１０Ｃ及び図１０Ｄでは、１枚の積層体５１から４つの半導体セラミック層３２を得るものとして図示しているが、これは説明の便宜のための例として示したものであり、実際の工程では１枚の積層体５１からさらに多数の半導体セラミック層３２を得るようにして良い。
【００８１】
第５の工程として、得られた個別の半導体セラミック層３２を焼成し、その後端子電極３３を設ける（図５Ａ参照）。このとき、半導体セラミック層３２の露出部に適宜の保護膜を設けてもよい。
【００８２】
次に、図５Ｂにて示した部分的なプレート型フィンを放熱構造３１ｄとして有する背面側温度センサ３１ｂの製造方法を図１１Ａ乃至図１１Ｄを参照しつつ説明する。
【００８３】
まず、第１の工程として、複数枚のグリーンシート５０を用意する（図１１Ａ）。この工程は、先の図１０Ａにて示したものと同じである。
【００８４】
続いて、第２の工程として、グリーンシート５０の少なくとも１枚以上に開口５３を設ける。この開口５３は、ここでは、図１１Ｂに示すように、将来部分的に形成されるプレート型フィン間の隙間の形状となる位置に設けられる。この例では、上側３枚のグリーンシート５０に開口５３が設けられ、他のグリーンシート５０は開口のない平面形状のままとされている。また、この開口５３を形成する方法は特に限定されないが、打ち抜き等のプレス加工や、レーザによるトリミングを用いて良い。
【００８５】
さらに第３の工程として、グリーンシート５０を積層し、圧力を加えて圧着させる（図１１Ｃ）。これにより、グリーンシート５０の積層体５１が得られる。この積層体５１の表面には、将来部分的に形成されるプレート型フィン間の隙間の形状となる位置に凹部５４が形成されたものとなる。
【００８６】
第４の工程として、積層体５１を切断し、個別の温度センサ本体である半導体セラミック層３２を得る（図１１Ｄ）。この切断は、ダイシングソーによる切断で良い。なお、図１１Ｂ乃至図１１Ｄにおいても、１枚の積層体５１から４つの半導体セラミック層３２を得るものとして図示しているが、これは説明の便宜のための例として示したものであり、実際の工程では１枚の積層体５１からさらに多数の半導体セラミック層３２を得るようにして良い。
【００８７】
第５の工程として、得られた個別の半導体セラミック層３２を焼成し、その後端子電極３３を設ける（図５Ｂ参照）。このとき、半導体セラミック層３２の露出部に適宜の保護膜を設けてもよい。
【００８８】
図５Ｃに示したピン型フィンを放熱構造３１ｄとして有する背面側温度センサ３１ｂ、図５Ｄに示した格子型フィンを放熱構造３１ｄとして有する背面側温度センサ３１ｂについても同様の方法により製造することができる。なお、ここで示した温度センサの製造方法は、凹凸を有する放熱構造３１ｄを有する温度センサの製造方法の一例として示したものであり、他の方法を用いてもよい。
【００８９】
以上説明した実施形態に示した具体的な構成は例示として示したものであり、本明細書にて開示される発明をこれら具体例の構成そのものに限定するものではない。当業者はこれら開示された実施形態に種々の変形、例えば、各部材あるいはその部分の形状や数、配置等を適宜変更してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。
【符号の説明】
【００９０】
１  ケース、２  測定ヘッド、５  支持環、６  電池、７  ブロア、１０  背面、１１  ランプ、１２  表示部、１３  ブザー、１４  グリップ、１５  電池蓋、１６  吸気穴、１７  回路基板、１８  隔壁、１９ａ  グリップ空間、１９ｂ  ヘッド空間、２０  測定面、２１  排気穴、３０  プローブ、３１  温度センサ積層体、３１ａ  測定面側温度センサ、３１ｂ  背面側温度センサ、３１ｃ  熱抵抗体、３１ｄ  放熱構造、３２  半導体セラミック層、３３  端子電極、４０  第２のプローブ、４１  第２の温度センサ積層体、４１ａ  第２の測定面側温度センサ、４１ｂ  第２の背面側温度センサ、４１ｃ  第２の熱抵抗体、５０  グリーンシート、５１  積層体、５２  溝、５３  開口、５４  凹部、１００，２００  接触式内部温度計。
【図１】
0005864336.tif 000006
【図２】
0005864336.tif 000007
【図３】
0005864336.tif 000008
【図４】
0005864336.tif 000009
【図５Ａ】
0005864336.tif 000010
【図５Ｂ】
0005864336.tif 000011
【図５Ｃ】
0005864336.tif 000012
【図５Ｄ】
0005864336.tif 000013
【図６】
0005864336.tif 000014
【図７】
0005864336.tif 000015
【図８】
0005864336.tif 000016
【図９】
0005864336.tif 000017
【図１０Ａ】
0005864336.tif 000018
【図１０Ｂ】
0005864336.tif 000019
【図１０Ｃ】
0005864336.tif 000020
【図１０Ｄ】
0005864336.tif 000021
【図１１Ａ】
0005864336.tif 000022
【図１１Ｂ】
0005864336.tif 000023
【図１１Ｃ】
0005864336.tif 000024
【図１１Ｄ】
0005864336.tif 000025