(57)【要約】【課題】接触式内部温度計において、接触式内部温度計の姿勢による測定誤差を低減する。【解決手段】測定対象物の被測定面に接触する第１のプローブ３０と熱的に結合される第１の温度センサ３２と、前記測定対象物の被測定面に接触する第２のプローブ３１と熱的に結合される第２の温度センサ３３と、環境温度センサ３４と、第１の温度センサ３２、第２の温度センサ３３及び環境温度センサ３４により検出される温度に基いて測定対象物の内部温度を算出するコントローラ５０と、を有し、少なくとも２つの異なる測定姿勢間の回転角度をθとしたとき、前記測定姿勢が変化する際の回転軸を通り鉛直面に対し角度θ／２をなす面上に環境温度センサ３４が配置された接触式内部温度計１００。【選択図】図３
2015190937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の被測定面に接触する第１のプローブと熱的に結合される第１の温度センサと、
前記測定対象物の被測定面に接触する第２のプローブと熱的に結合される第２の温度センサと、
環境温度センサと、
前記第１の温度センサ、前記第２の温度センサ及び前記環境温度センサにより検出される温度に基いて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、
少なくとも２つの異なる測定姿勢間の回転角度をθとしたとき、前記測定姿勢が変化する際の回転軸を通り鉛直面に対し角度θ／２をなす面上に前記環境温度センサが配置された接触式内部温度計。
【請求項２】
前記環境温度センサは、前記回転軸上に配置された請求項１に記載の接触式内部温度計。
【請求項３】
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、前記回転軸と直交する向きに配置される請求項２に記載の接触式内部温度計。
【請求項４】
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、前記回転軸に沿って配置され、前記環境温度センサは、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの中間点を通り、前記回転軸と直交する面状に配置される請求項１に記載の接触式内部温度計。
【請求項５】
前記第１の温度センサ、前記第２の温度センサ及び前記環境温度センサは、接触式内部温度計のケースに対して回転可能に支持される請求項１〜４のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【請求項６】
前記回転軸の向きを示す表示が設けられた請求項１〜５のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【請求項７】
前記少なくとも２つの異なる測定姿勢を示す表示が設けられた請求項１〜６のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【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】
測定対象物の内部温度を迅速・正確かつ簡便（すなわち、非侵襲）に測定する要求がある。例えば、測定対象物として人体を含む生体の体温測定において、体の内部温度（深部体温などと称されることもある）は、血流により概ね恒温に保たれていると考えられ、周囲の気温等の環境に左右されにくいため、生体の状態をより正確に示すと考えられるからである。
【０００３】
このような内部温度を測定するものとして、測定対象物表面に接触する第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少なくとも二組備え、各組を通過する熱流束の大きさが異なるものとなるよう工夫された内部温度計が提案されている。このような内部温度計では、定常状態における各温度センサにおける温度測定結果から連立熱伝導方程式を解き、内部温度を求める。
【０００４】
例えば、特許文献１には、それぞれのセンサの組における断熱材の熱抵抗値を異なるものとした体温計が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２１２４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の内部温度計では、測定対象物に接触させる温度センサは、２つの温度センサの積層体であるため、その熱容量は単独の温度センサに比して大きくなり、また温度センサ間に挟まれた断熱材を通して熱が通過しなければならないため、定常状態に達するまでに相当程度の時間を要することになる。
【０００７】
そこで、本発明の発明者は、測定対象物に熱的に接触させる温度センサを単独のものとし、別途温度センサが置かれる環境温を測定する温度センサを設けることにより、より迅速に内部温度が得られる内部温度計を開発中である。
【０００８】
ここで、測定対象物に熱的に接触する温度センサに伝達された熱は周囲の空気に放散されるが、かかる熱を受け昇温した空気は、気流の影響を受けなければ鉛直上方へと流動する。そして、環境温は少なからず暖められた空気の影響を受けることになるが、暖められた空気の流れと環境温を測定する温度センサとの位置関係は、内部温度計の測定姿勢、すなわち、測定時の角度に依存して変化するため、得られる測定結果に内部温度計の測定姿勢の影響による誤差が発生する恐れがある。
【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、接触式内部温度計の姿勢による測定誤差を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
（１）測定対象物の被測定面に接触する第１のプローブと熱的に結合される第１の温度センサと、前記測定対象物の被測定面に接触する第２のプローブと熱的に結合される第２の温度センサと、環境温度センサと、前記第１の温度センサ、前記第２の温度センサ及び前記環境温度センサにより検出される温度に基いて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、少なくとも２つの異なる測定姿勢間の回転角度をθとしたとき、前記測定姿勢が変化する際の回転軸を通り鉛直面に対し角度θ／２をなす面上に前記環境温度センサが配置された接触式内部温度計。
【００１２】
（２）（１）において、前記環境温度センサは、前記回転軸上に配置された接触式内部温度計。
【００１３】
（３）（２）において、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、前記回転軸と直交する向きに配置される接触式内部温度計。
【００１４】
（４）（１）において、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサは、前記回転軸に沿って配置され、前記環境温度センサは、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサの中間点を通り、前記回転軸と直交する面上に配置される接触式内部温度計。
【００１５】
（５）（１）〜（４）のいずれかにおいて、前記第１の温度センサ、前記第２の温度センサ及び前記環境温度センサは、接触式内部温度計のケースに対して回転可能に支持される接触式内部温度計。
【００１６】
（６）（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記回転軸の向きを示す表示が設けられた接触式内部温度計。
【００１７】
（７）（１）〜（６）のいずれかにおいて、前記少なくとも２つの異なる測定姿勢を示す表示が設けられた接触式内部温度計。
【発明の効果】
【００１８】
上記（１）の側面によれば、接触式内部温度計において、接触式内部温度計の姿勢による測定誤差を低減することができる。
【００１９】
上記（２）の側面によれば、任意の回転角度において、接触式内部温度計の姿勢による測定誤差を低減することができる。
【００２０】
上記（３）の側面によれば、測定誤差をさらに低減できる。
【００２１】
上記（４）の側面によれば、２つの測定姿勢を有する接触内部温度計の姿勢による誤差をさらに低減できる。
【００２２】
上記（５）の側面によれば、接触式内部温度計のケースの向きによらず測定姿勢が変化する際の回転軸を水平にすることができる。
【００２３】
上記（６）の側面によれば、測定姿勢が変化する際の回転軸の向きを容易に知ることができる。
【００２４】
上記（７）の側面によれば、測定姿勢を容易に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明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】本発明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５】第１の姿勢から第２の姿勢へと変化する際の第１の温度センサ、第２の温度センサと、環境温度センサの位置関係を示す図である。
【図６】接触式内部温度計の姿勢の変化における任意の回転角度θについての測定ヘッドの設計を示す図である。
【図７】第１の温度センサからの熱流路と第２の温度センサからの熱流路を分離した変形例を示す接触式内部温度計の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２７】
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。
【００２８】
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の先端から側方に突き出すように測定ヘッド２が設けられており、その先端にはおおむね平坦な測定面２０が設けられる。そして、かかる測定面２０を測定対象物の被測定面、例えば皮膚に押し付け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、略円形の第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１が図２に示すように、接触式内部温度計１００の中心付近に並んで配置されている。
【００２９】
また、測定ヘッド２はケース１に対し測定面２０の法線方向を回転軸の方向として回転可能に取り付けられており、測定ヘッド２の外周に帯状に設けられたローレット部２１をつかんで回すことができる。測定ヘッド２を回転させることにより、第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１の位置関係はケース１に対し変化することになる。また、ローレット部２１の一部分にはマーカ２２が設けられており、測定ヘッド２の回転方向の位置の目安を使用者に伝えるように配慮されている。マーカ２２の技術的意味については後述する。
【００３０】
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。以降、測定面２０の面内方向であって、ケース１の測定ヘッド２が設けられる方向を先端側、その逆のグリップ１４が設けられる方向を後端側と称する。
【００３１】
また、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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４及び回路基板５が収容されている。回路基板５上には、その上にコントローラ５０、不揮発性メモリ５１を始めとする各種の電子部品が実装されており、電池４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４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５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。また、コントローラ５０は、適宜の情報処理装置であり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）及びメモリ等からなるコンピュータ、いわゆるマイクロコントローラ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）や、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）等のＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）等を用いてよい。
【００３４】
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４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。
【００３５】
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。そのため、ヘッド空間１９ｂはグリップ空間１９ａと隔離され、グリップを握る使用者の体温や、回路基板５その他の電装品による発熱による熱がヘッド空間１９ｂに流入しないように配慮されている。また、ヘッド空間１９ｂは外気と遮断された閉鎖空間、又は外気と略遮断された半閉鎖空間とされている。ここで、閉鎖空間とは、当該空間内部の気体が外気との交換が実質的に不可能となるように外部空間から区画された空間をいい、半閉鎖空間とは、当該空間内部の気体と外気との交換は行われるものの、当該空間内部の気体の挙動が外気の流動の影響を受けることが無く、内部気体の熱対流によるものに支配されるように外部空間から区画された空間をいうものとする。半閉鎖空間は、例えば、外気と流通する換気用の開口を小径のものとしたり、多孔質体を挿入したり、或いはいわゆるラビリンス構造としたりすることによって、外気との間の流動抵抗を大きなものとすることにより容易に実現できる。このため、ヘッド空間１９ｂ内の気流の流れは、熱による自然対流が支配的となる。
【００３６】
ケース１の先端には、ローレット部２１において、測定ヘッド２が回転可能に取り付けられる。本実施形態では、ケース１の先端に形成された肉厚部分をローレット部２１がスナップ止めの要領で挟み込むことで、測定ヘッド２をケース１に対し回転支持しているが、この構造は一例を示すものであり、他の適宜の構造を採用してもよい。さらに、ケース１に対する測定ヘッド２の若干の動きを許容するように、測定ヘッド２を弾性的に支持するようにしてもよい。このような支持方法は、測定面２０を測定対象物に押し付ける際に、測定面２０の特に第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１を確実に測定対象物に密着させ得る点で有効であるが、測定面２０と測定対象物との密着に問題がない場合には、図示したように測定ヘッド２を単に回転支持するだけで良い。また、ケース１に対する測定ヘッド２の回転支持は任意選択事項であり、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、測定ヘッド２をケース１に対し回転不能としてもよい。
【００３７】
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。
【００３８】
測定ヘッド２の測定面２０には第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１に対応する位置に開口が設けられており、各プローブが測定面２０からわずかに突出するように取り付けられている。そのため、測定面２０を被測定面に押し付けると、第１のプローブ３０と、第２のプローブ３１がそれぞれ被測定面に接触し、両者の間で熱の授受が行われる。各プローブは、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。さらに、第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１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ため、第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１は、互いに熱的に隔離されることとなる。
【００３９】
第１のプローブ３０の背面側の面には、第１の温度センサ３２が設けられており、両者は互いに熱的に結合している。また、第２のプローブ３１の背面側の面には、第２の温度センサ３３が設けられており、両者は互いに熱的に結合している。
【００４０】
また、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３の背面側の空間であるヘッド空間１９ｂのいずれかの位置に環境温度センサ３４が設けられる。環境温度センサ３４を、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３に対しどのような位置に設けるかは本実施形態において重要な点であり、詳細は後述する。なお、図３で示した断面では、正確には第１の温度センサ３２、第２の温度センサ３３及び環境温度センサ３４は現れない場合があるが、ここでは理解を容易とするためこれらの温度センサを同一断面上に示した。
【００４１】
なお、図３では、環境温度センサ３４を固定する具体的構成は図示していないが、適宜のブラケットや支柱を測定ヘッド２に設けて固定してよい。固定方法の如何に関らず、環境温度センサ３４は測定ヘッド２に対してその位置が定められるため、測定ヘッド２を回転させると、環境温度センサ３４は第１の温度センサ３２、第２の温度センサ３３と共に、測定ヘッド２ごと回転移動することになる。
【００４２】
そして、測定ヘッド２を測定対象物に押し付けると、測定ヘッド２の測定面２０が測定対象物の表面に密着し、その熱は第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１に伝達される。第１のプローブ３０に伝達された熱は、第１の温度センサ３２へと伝わり、さらにヘッド空間１９ｂ内に放散される。また、第２のプローブ３１に伝達された熱は、第２の温度センサ３３へと伝わり、ヘッド空間１９ｂ内に放散される。このとき、ヘッド空間１９ｂ内に放散された熱の一部は気流に沿って環境温度センサ３４へと伝えられる。
【００４３】
なお、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を用いている。それぞれの温度センサは、回路基板５に図示しない配線、本実施形態ではＦＰＣにより接続されており、コントローラ５０によ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。ここで、測定ヘッド２を回転させると、かかるＦＰＣ等の配線が捩じれてしまい切断する等、破損の恐れがある。そこで、それぞれの温度センサと回路基板５とを接続する配線にスリップリングを介在させたり、測定ヘッド２の回転範囲を制限する等して、測定ヘッド２の回転に起因する破損を防止しておくことが好ましい。
【００４４】
ここで、第１の温度センサ３２からヘッド空間１９ｂ内への熱伝達時における熱抵抗と、第２の温度センサ３３からヘッド空間１９ｂ内への熱伝達時における熱抵抗は異なるものとなっている。したがって、この２つの熱抵抗の比の値は当然に１でない。第１の温度センサ３２からの放熱時の熱抵抗と、第２の温度センサ３３から放熱時における熱抵抗を異ならしめる構造は特に限定されないが、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３のいずれか片方に適宜の放熱構造、例えば、放熱板を取り付けたり、適宜の断熱構造、例えば、断熱材を取り付けたりする構造を採用してよい。又は、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３の両方に互いに形状の異なる放熱構造又は断熱構造を設け、或いは、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３のいずれか片方に放熱構造を設け、他方に断熱構造を設けてよい。
【００４５】
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図４を参照して説明する。
【００４６】
図４は、本実施形態に係る接触式内部温度計１００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３を参照しつつ説明すると、ＴＢは測定対象の内部温度、Ｔ１は第１の温度センサ３２の温度、Ｔ２は第２の温度センサ３３の温度、Ｔｅは環境温度センサ３４の温度である。また、熱抵抗ＲＢは測定対象の内部の恒温熱源から第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１を通って第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３に熱が伝わる際の熱抵抗である。ここで、Ｔｅは第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３４の周囲の環境の温度を示している。熱抵抗Ｒ１は第１の温度センサ３２の放熱面から周囲の環境へと熱が放散される際の熱抵抗、熱抵抗Ｒ２は第２の温度センサ３３の放熱面から周囲の環境へと熱が放散される際の熱抵抗である。また、ＴＢ＞Ｔ１＞Ｔｅ及び、ＴＢ＞Ｔ２＞Ｔｅが成立している。
【００４７】
ここで、図に示した系が定常状態にある場合を考えると、ＴＢよりＴ１へと流れる熱流束は一定であるから、次式が成立する。
【００４８】
【数１】
2015190937.tif 000003
同様に、ＴＢよりＴ２へと流れる熱流束を考えると、
【００４９】
【数２】
2015190937.tif 000004
が成立する。この数１及び数２をＴＢについて解くと、
【００５０】
【数３】
2015190937.tif 000005
として求められる。ここで、Ｋは熱抵抗Ｒ１と熱抵抗Ｒ２の比であり、１でない定数となるので、あらかじめ実験等によりこれを求めておく。数３においては、比ＫはＲ２／Ｒ１である。
【００５１】
測定原理としては以上の通りであるが、ここでは、接触式内部温度計１００の測定時の姿勢の影響が何ら考慮されていない。例えば、接触式内部温度計１００の姿勢が、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３のほぼ鉛直上方に環境温度センサ３４が配置されるような向きであれば、第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３に伝達された熱により暖められた空気は鉛直上向きの気流となると考えられるため、環境温度センサ３４はかかる気流の影響を受けてその計測温度が上昇すると考えられる。この場合、第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３と環境温度センサ３４間の温度差はそれぞれ小さくなるため、第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３から周囲の環境へと熱が放散される際の見かけの熱抵抗Ｒ１及びＲ２は小さくなる。これに対し、接触式内部温度計１００の姿勢が、環境温度センサ３４が第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３の鉛直上方にないような向き、例えばほぼ水平方向に配置されるようなものであると、環境温度センサ３４は暖められた空気の気流の影響をほとんど受けないと考えられ、見かけの熱抵抗Ｒ１及びＲ２に変化はない。そして、数３におけるＫは熱抵抗Ｒ１及びＲ２の比であるから、その見かけの値は、接触式内部温度計１００の測定時の姿勢の影響を受けて変化するのである。
【００５２】
そこで、本実施形態では、第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３に対する環境温度センサ３４の配置方向を特定のものとすることにより、接触式内部温度計１００の少なくとも異なる２つの姿勢について正確な測定が可能なようにしている。
【００５３】
ここで、温度測定姿勢を行う２つの姿勢として、第１の姿勢を測定面２０が鉛直下方向を向く姿勢、第２の姿勢を測定面が２０が水平方向を向き、先端側が鉛直上方を向く姿勢を考える。このとき、接触式内部温度計１００は、第１の姿勢と第２の姿勢との間で、その幅方向（図３の紙面に垂直な向き）を回転軸として回転角θ＝９０°だけ回転していることになる。
【００５４】
図５は、第１の姿勢から第２の姿勢へと変化する際の第１の温度センサ３２、第２の温度センサ３３と、環境温度センサ３４の位置関係を示す図である。同図では、上段に第１の姿勢を、下段に第２の姿勢を示した。また、図中上方向が鉛直上向きを指し、測定ヘッド２の外形は破線で示している。
【００５５】
ここで、同図上段に示すように、第１の姿勢では、環境温度センサ３４は、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３の中間点Ｘに対し、鉛直上方向（想像線（二点鎖線）で示した）に対し４５°となる角度となるように配置されている。ここで、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３は比較的近接して配置されているため、環境温度センサ３４の第１の温度センサ３２に対する位置関係と第２の温度センサ３３に対する位置関係をおおむね等しいものとみなす。
【００５６】
さらに、同図下段に示すように、接触式内部温度計１００を９０度回転させ第２の姿勢とすると、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３の中間点Ｘに対する環境温度センサ３４の位置関係は、やはり鉛直上方向に対し４５°となる角度となり、回転の前後で変化しない。このことは、第１の姿勢と第２の姿勢において、数３を適用する上でＫの値に変化が無く、姿勢の変化に起因する測定誤差の発生がないことを示す。
【００５７】
以上説明した例では、接触式内部温度計１００の姿勢の変化における回転角度θは９０°であったが、この回転角度θは９０°に限定されず任意の角度としてよい。
【００５８】
図６は、接触式内部温度計１００の姿勢の変化における任意の回転角度θについての測定ヘッド２の設計を示す図である。
【００５９】
図６は、接触式内部温度計１００が第１の姿勢にある際の第１の温度センサ３２の位置及び第２の温度センサ３３の位置と、その際の水平面Ｈ及び鉛直面Ｐを示している。ここで、鉛直面Ｐは、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３の中間点Ｘを通り、姿勢変化の際の回転軸Ｉを通る面を選択する。
【００６０】
ここで、第２の姿勢に変化する際に接触式内部温度計１００が図中示す向きに回転角度θだけ回転すると、鉛直面Ｐに対して姿勢の変化の向きと逆向きにθ／２の角度をなし、姿勢変化の際の回転軸Ｉを通る面Ｓ上の任意の位置は、姿勢の変化の前後において、鉛直面Ｐに対する位置関係が変化しないことになる。したがって、環境温度センサ３４は、かかる面Ｓ上であれば、どの位置に配置してもよいことになる。
【００６１】
なお、図示したように、第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３の配置が回転軸Ｉに沿った向きであれば、環境温度センサ３４は、中間点Ｘを通り回転軸Ｉと直交する面と面Ｓとの交線上に配置することが望ましい。図中そのような位置の例としてＡ点を示したが、この配置では、Ａ点から第１の温度センサ３２までの距離と第２の温度センサ３３までの距離が等しくなるため、より正確な内部温度の測定が可能である。
【００６２】
また、環境温度センサ３４を、回転軸Ｉ上の点、一例として図中Ｂ点で示した位置とすることで、任意の回転角度θについて、姿勢の変化に起因する測定誤差の発生がない測定が可能である。すなわち、いかなる回転角度θを選択したとしても、面Ｓは回転軸Ｉを通過するのであるから、点Ｂは鉛直面Ｐに対する位置関係が一定に保たれるのである。この場合には、第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３の配置は、回転軸Ｉに直交する向きであることが望ましい。かかる配置では、Ｂ点から第１の温度センサ３２までの距離と第２の温度センサ３３までの距離が等しくなるからである。
【００６３】
ここで、以上の図６を参照してした議論より明らかなように、接触式内部温度計１００の姿勢の変化の前後において、回転軸Ｉは水平方向でなければならない。回転軸Ｉを水平に保つためには、一案として、接触式内部温度計１００の測定姿勢を回転軸Ｉが水平となるようなものに限定することが考えられる。もちろんこの方法によってもよいのであるが、この場合には接触式内部温度計１００により測定可能な姿勢が限定的なものとなるので、使用者にとりやや扱いづらいものとなることが懸念される。
【００６４】
そこで、本実施形態では、図１〜３に示したように、測定ヘッド２をケース１に対し回転可能としている。さらに、測定ヘッド２のローレット部２１には、回転軸Ｉの向きを示す表示であるマーカ２２が設けられており、使用者が回転軸Ｉの方向を認識できるようになっている。すなわち、マーカ２２は、測定面側から見て正円形であるローレット部２１の互いに反対となる位置に１つずつ設けられており、使用者が、この２つのマーカ２２を結ぶ直線が水平方向となるように測定ヘッド２を回転させると、回転軸Ｉが水平方向に向くようになっているのである。なお、マーカ２２の位置や形式は任意であり、使用者が回転軸Ｉの方向を認識できるものであればどのようなものであってもよい。また、マーカ２２にはさらに第１の姿勢と第２の姿勢における接触式内部温度計１００の向きを指示する表示が設けられている。本実施形態では、マーカ２２上に設けられた三角が上向きとなるような接触式内部温度計１００の向きが所定の測定時における姿勢となる。もちろん、第１の姿勢と第２の姿勢をどのように使用者に指示するかは任意であるし、図６に示すＢ点に環境温度センサ３４が設けられている場合には、この姿勢についての指示は不要である。
【００６５】
以上の説明においては、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３が近接して配置されており、環境温度センサ３４に対する位置関係が等しいとみなせるものとした。しかしながら、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３の位置は厳密には一致しないため、この差異は測定誤差の要因となり得、また、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３の配置位置が離れていたり、ヘッド空間１９ｂの形状や、測定時の接触式内部温度計１００の姿勢によって、第１の温度センサ３２から立ち上る気流と第２の温度センサ３３から立ち上る気流が干渉して測定誤差となる可能性が考えられる。
【００６６】
図７は、第１の温度センサ３２からの熱流路と第２の温度センサ３３からの熱流路を分離した変形例を示す接触式内部温度計１００の概略断面図である。同図は、すでに説明した図３に対応する図示となっている。
【００６７】
この変形例では、第１の温度センサ３２に対応して第１の環境温度センサ３５が、第２の温度センサ３３に対応して第２の環境温度センサ３６が設けられている。そして、第１の温度センサ３２から第１の環境温度センサ３５へと流れる熱の流れ（これを、第１の熱流路と呼ぶ）と、第２の温度センサ３３から第２の環境温度センサ３６へと流れる熱の流れ（これを、第２の熱流路と呼ぶ）を遮断する流路隔壁２３が設けられている。流路隔壁２３は第１の熱流路と第２の熱流路を分け隔てることができる程度の大きさであればよく、ヘッド空間１９ｂを完全に区画するものである必要はないが、接触式内部温度計１００の姿勢の変化の前後において第１の熱流路と第２の熱流路が実質同等のものとなるよう、互いに相似となる形状の管状の構造物であることが望ましい。図７に示した例では、流路隔壁２１は、第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３を起点として斜め上方に延びる円筒形状であり、第１の環境温度センサ３５及び第２の環境温度センサ３６を囲繞する位置においてヘッド空間１９ｂに開口している。
【００６８】
この変形例における内部温度ＴＢの測定は、定常状態において、第１の環境温度センサ３５の温度をＴｅ１、第２の環境温度センサ３６の温度をＴｅ２とすると、次式で求めることができる。その他の点については先に説明した例と同様であるから重複する説明は省略するものとする。
【００６９】
【数４】
2015190937.tif 000006
【００７０】
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を必要に応じて図１〜４を参照して説明する。
【００７１】
手順１：熱抵抗Ｒ１と熱抵抗Ｒ２の比Ｋを求め、熱抵抗比記憶部である不揮発性メモリ５１に記憶させる。比Ｋは、例えば恒温槽内で接触式内部温度計１００を所定の姿勢に保持し、第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１を温度のわかっている恒温熱源に接触させる等して、温度Ｔ１、Ｔ２及びＴｅを実際に測定することにより、上述の数１及び数２より容易に求めることができる。なお、不揮発性メモリ５１に記憶される値は、比Ｋそのものであっても、熱抵抗Ｒ１及びＲ２であってもよい（熱抵抗Ｒ１及びＲ２を記憶することは、比Ｋを記憶することに等しい）。この手順は接触式内部温度計１００の製造後１度だけ実施すればよいものなので、例えば出荷前に工場において実施しておくとよい。接触式内部温度計１００の使用者は、個々の測定にあたってはこの手順１を実行する必要はなく、次の手順２以降を実行すればよい。
【００７２】
手順２：接触式内部温度計１００の測定面２０を所定の姿勢で測定対象物に接触させ、測定を開始する。このとき、接触式内部温度計１００の使用者は、測定ヘッド２を回転させてマーカ２２を結ぶ直線が水平方向となるようにし、なおかつ、マーカ２２に示された三角形の表示が上向きとなるように接触式内部温度計１００を保持する。なお、この測定の開始は、第１の温度センサ３２又は第２の温度センサ３３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５０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。
【００７３】
手順３：コントローラ５０は、第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３が定常状態に達した後に測定対象物の内部温度ＴＢを算出し、表示する。すなわち、コントローラ５０は、第１の温度センサ３２及び第２の温度センサ３３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時点における出力を用いて、上述の数３から内部温度ＴＢを求める。算出された内部温度ＴＢは、図１に示したように表示部１２に表示される。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ＴＢ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。
【００７４】
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。
【００７５】
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】
【００７６】
１  ケース、２  測定ヘッド、３  支持環、４  電池、５  回路基板、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  ローレット部、２２  マーカ、２３  流路隔壁、３０  第１のプローブ、３１  第２のプローブ、３２  第１の温度センサ、３３  第２の温度センサ、３４  環境温度センサ、３５  第１の環境温度センサ、３６  第２の環境温度センサ、５０  コントローラ、５１  不揮発性メモリ、１００  接触式内部温度計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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