(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、第１の環境温度センサ３４と、第２の環境温度センサ３５と、第１の温度センサ３２から第１の環境温度センサ３４へと向かう第１の熱流路と第２の温度センサ３３から第２の環境温度センサ３５へと向かう第２の熱流路を分け隔てる流路隔壁２１と、第１の温度センサ３２、第２の温度センサ３３、第１の環境温度センサ３４及び第２の環境温度センサ３５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、前記第１の熱流路と前記第２の熱流路の向きが異なる接触式内部温度計１００。【選択図】図３
2015190936.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、
第１の環境温度センサと、
第２の環境温度センサと、
前記第１の温度センサから前記第１の環境温度センサへと向かう第１の熱流路と前記第２の温度センサから前記第２の環境温度センサへと向かう第２の熱流路を分け隔てる流路隔壁と、
前記第１の温度センサ、前記第２の温度センサ、前記第１の環境温度センサ及び前記第２の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、
前記第１の熱流路と前記第２の熱流路の向きが異なる接触式内部温度計。
【請求項２】
前記コントローラは、前記接触式内部温度計の姿勢を検出し、検出された姿勢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】
前記接触式内部温度計の姿勢は、前記第１の環境温度センサ及び前記第２の環境温度センサにより検出される温度に基いて検出される請求項２記載の接触式内部温度計。
【請求項４】
前記コントローラは、次式に基いて前記内部温度を算出し、前記接触式内部温度計の姿勢に応じて異なるＫの値を用いる請求項２又は３に記載の接触式内部温度計。
【数１】
2015190936.tif 000008
【請求項５】
前記コントローラは、次式に基いて前記内部温度を算出し、前記接触式内部温度計の姿勢に応じてＴ１とＴ２の値及びＴｅ１とＴｅ２の値をそれぞれ入れ替えて用いる請求項２又は３に記載の接触式内部温度計。
【数２】
2015190936.tif 000009
【請求項６】
前記接触式内部温度計の測定時における２つの姿勢間の回転角をθとしたとき、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路のいずれか一方は鉛直上向きであり、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路のいずれか他方は鉛直上向きからθだけ回転した向きである請求項１〜５のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【請求項７】
前記接触式内部温度計の測定時における２つの姿勢間の回転角をθとしたとき、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路のいずれか一方は水平方向からα＝（９０°−θ）／２だけ回転した向きであり、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路のいずれか他方は鉛直上向きから前記αだけ回転した向きである請求項１〜５のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【請求項８】
前記接触式内部温度計の測定時における２つの姿勢間の回転角が１８０°であるとき、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路の向きは互いに逆向きである請求項１〜５のいずれかに記載の接触式内部温度計。
【請求項９】
前記接触式内部温度計の測定時における姿勢の向きを示す表示が設けられた請求項１〜８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。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】
【０００４】
【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】
【０００５】
上掲の内部温度計では、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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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】
【０００９】
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。
【００１０】
（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、第１の環境温度センサと、第２の環境温度センサと、前記第１の温度センサから前記第１の環境温度センサへと向かう第１の熱流路と前記第２の温度センサから前記第２の環境温度センサへと向かう第２の熱流路を分け隔てる流路隔壁と、前記第１の温度センサ、前記第２の温度センサ、前記第１の環境温度センサ及び前記第２の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、前記第１の熱流路と前記第２の熱流路の向きが異なる接触式内部温度計。
【００１１】
（２）（１）において、前記コントローラは、前記接触式内部温度計の姿勢を検出し、検出された姿勢に基いて前記内部温度を算出する接触式内部温度計。
【００１２】
（３）（２）において、前記接触式内部温度計の姿勢は、前記第１の環境温度センサ及び前記第２の環境温度センサにより検出される温度に基いて検出される接触式内部温度計。
【００１３】
（４）（２）又は（３）において、前記コントローラは、次式に基いて前記内部温度を算出し、前記接触式内部温度計の姿勢に応じて異なるＫの値を用いる接触式内部温度計。
【００１４】
【数１】
2015190936.tif 000003
【００１５】
（５）（２）又は（３）において、前記コントローラは、次式に基いて前記内部温度を算出し、前記接触式内部温度計の姿勢に応じてＴ１とＴ２の値及びＴｅ１とＴｅ２の値をそれぞれ入れ替えて用いる接触式内部温度計。
【００１６】
【数２】
2015190936.tif 000004
【００１７】
（６）（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記接触式内部温度計の測定時における２つの姿勢間の回転角をθとしたとき、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路のいずれか一方は鉛直上向きであり、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路のいずれか他方は鉛直上向きからθだけ回転した向きである接触式内部温度計。
【００１８】
（７）（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記接触式内部温度計の測定時における２つの姿勢間の回転角をθとしたとき、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路のいずれか一方は水平方向からα＝（９０°−θ）／２だけ回転した向きであり、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路のいずれか他方は鉛直上向きから前記αだけ回転した向きである接触式内部温度計。
【００１９】
（８）（１）〜（５）のいずれかにおいて、前記接触式内部温度計の測定時における２つの姿勢間の回転角が１８０°であるとき、前記第１の熱流路及び前記第２の熱流路の向きは互いに逆向きである接触式内部温度計。
【００２０】
（９）（１）〜（８）のいずれかにおいて、前記接触式内部温度計の測定時における姿勢の向きを示す表示が設けられた接触式内部温度計。
【発明の効果】
【００２１】
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。
【００２２】
上記（２）の側面によれば、接触式内部温度計の姿勢を自動で検出し、測定誤差を低減することができる。
【００２３】
上記（３）の側面によれば、接触式内部温度計の姿勢を検出するための追加の構成を不要とできる。
【００２４】
上記（４）又は（５）の側面によれば、接触内部温度計の姿勢に応じて測定誤差を低減して内部温度を算出できる。
【００２５】
上記（６）又は（７）の側面によれば、互いの間の回転角がθであるような２つの測定姿勢において、測定誤差を低減することができる。
【００２６】
上記（８）の側面によれば、互いの間の回転角が１８０°であるような２つの測定姿勢において、測定誤差を低減することができる。
【００２７】
上記（９）の側面によれば、測定時に測定誤差の少ない測定姿勢を容易に認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【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熱流路の向きを示す図である。
【図６】０°＜θ≦９０°であるような任意の回転角θについての第１の熱流路の向きと第２の熱流路の向きの設計を説明する図である。
【図７】０°＜θ≦９０°であるような任意の回転角θについての第１の熱流路の向きと第２の熱流路の向きの別の設計を説明する図である。
【図８】θ＝１８０°である場合についての第１の熱流路の向きと第２の熱流路の向きの設計を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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の長手方向に沿って直列に配置されている。なお、これら第１のプローブ３０及び第２のプローブ３１の配置は任意であり、その配置方向は必ずしも接触式内部温度計１００の長手方向に沿ったものでなくともよい。
【００３２】
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。ここでは、第１のプローブ３０は測定面２０の中心に対して先端側に、第２のプローブ３１は測定面２０の中心に対して後端側にやや偏って配置されていることになる。
【００３３】
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。ケース１と測定ヘッド２は、支持環３により接続されている。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
ケース１の先端部には、支持環３を介して測定ヘッド２が取り付けられる。支持環３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３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３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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、第１の温度センサ３２と第２の温度センサ３３を隔てるように、測定面２０に垂直に流路隔壁２１が設けられる。そして、流路隔壁２１の第１の温度センサ３２側の空間に、第１の環境温度センサ３４が第１の温度センサ３２からみて先端側となる位置に設けられ、さらに流路隔壁２１の第２の温度センサ３３側の空間に、第２の環境温度センサ３５が第２の温度センサ３３からみて背面側となる位置に設けられる。ここで、流路隔壁２１は、第１の温度センサ３２から第１の環境温度センサ３４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３５へと流れる熱の流れ（これを、第２の熱流路と呼ぶ）を遮断するためのものである。したがって、流路隔壁２１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。図示の流路隔壁２１は単なる平板形状であるが、各流路を区画する中空の管状の構造物であってもよい。
【００４３】
また、図３に示した例では、第１の環境温度センサ３４は、測定ヘッド２の測定面２０の裏側に、第２の環境温度センサ３５は流路隔壁２１に取り付けられているが、これらの温度センサを取り付ける部材は特に限定されず、別途ブラケットを設けるなどしてもよい。いずれにせよ、ここで示した接触式内部温度計１００では、第１の環境温度センサ３４は第１の温度センサ３２に対し、測定面２０に略平行となる先端側に設けられ、第２の環境温度センサ３５は第２の温度センサ３３に対し、測定面２０にほぼ垂直となる背面側に設けられる。この配置の技術的な意味については後述する。
【００４４】
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。このとき、放散された熱の一部は気流に沿って第１の環境温度センサ３４へと伝えられる。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内に放散されることになり、やはり放散された熱の一部は気流に沿って第２の環境温度センサ３５へと伝えられる。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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、Ｔｅ１は第１の環境温度センサ３４の温度、Ｔｅ２は第２の環境温度センサ３５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、Ｔｅ１は第１の温度センサ３２の周囲の環境の温度を、Ｔｅ２は第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＞Ｔｅ１及び、ＴＢ＞Ｔ２＞Ｔｅ２が成立している。
【００４９】
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。
【００５０】
【数３】
2015190936.tif 000005
同様に、ＴＢよりＴ２へと流れる熱流束を考えると、
【００５１】
【数４】
2015190936.tif 000006
が成立する。この数３及び数４をＴＢについて解くと、
【００５２】
【数５】
2015190936.tif 000007
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５においては、比ＫはＲ２／Ｒ１である。
【００５３】
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、先ほどの図３を参照し、接触式内部温度計１００の測定面２０が鉛直下向き、すなわち、接触式内部温度計１００の測定面側が鉛直下向きとなる姿勢にて測定がなされていると仮定すると、第１の温度センサ３２に対し、第１の環境温度センサ３４はほぼ水平方向に配置されており、第２の温度センサ３３に対し、第２の環境温度センサ３５は鉛直上方に配置されることになる。
【００５４】
このとき、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、第２の環境温度センサ３５はかかる気流の影響を受けてその計測温度が上昇する一方、第１の環境温度センサ３４には熱が伝わりにくく、その計測温度は第２の環境温度センサ３５より低くなると考えられる。この結果、第２の温度センサ３３と第２の環境温度センサ３５間の温度差が小さくなるため、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Ｒ２は小さくなる一方、第１の温度センサ３２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には大きな変化はない。一方で、先ほどの図３において、接触式内部温度計１００の測定面２０が水平に向き、先端側が鉛直上方となる向きを考えると、第１の温度センサ３２に対し、第１の環境温度センサ３４は鉛直上方に配置され、第２の温度センサ３３に対し、第２の環境温度センサ３５はほぼ水平方向に配置されることになり、見かけの熱抵抗Ｒ１、熱抵抗Ｒ２に対する姿勢の影響は、先ほどの例と反対となり、見かけの熱抵抗Ｒ１の値が小さくなる。このように、数５におけるＫ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。
【００５５】
そこで、本実施形態では、第１の温度センサ３２に対する第１の環境温度センサ３４の配置方向、すなわち、第１の熱流路の向きと、第２の温度センサ３３に対する第２の環境温度センサ３５の配置方向、すなわち、第２の熱流路の向きの関係を特定のものとすることにより、接触式内部温度計１００の異なる２つの姿勢について正確な測定が可能となるようにしている。
【００５６】
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９０°回転していることになる。
【００５７】
図５は、第１の姿勢から第２の姿勢へと変化する際の熱流路の向きを示す図である。同図では、上段に第１の姿勢を、下段に第２の姿勢を示し、第１の姿勢から第２の姿勢へと変化する際の回転角θを反時計回りを正として示した。ここで、ｘ軸は水平方向、ｙ軸は鉛直上方向であり、ｚ軸（紙面に垂直な方向。図示されない）が接触式内部温度計１００の測定姿勢の変化における回転軸方向である。さらに、第１の熱流路の向きを白抜き矢印で、第２の熱流路の向きを黒塗り矢印で示している。同図に示すように、第１の熱流路の向きはｘ軸方向に、第２の熱流路の向きはｙ軸方向に一致し、両者がなす角度は９０度である。また、それぞれの姿勢において理解を助けるために、測定ヘッド２の外形を破線で示した。
【００５８】
同図より見て取れるように、第１の姿勢（上段）においては、第１の熱流路が水平方向を向き、第２の熱流路が鉛直上方向を向くのに対し、第２の姿勢（下段）においては、第２の熱流路が水平方向を向き、第１の熱流路が鉛直上方向を向くことになる。すなわち、第１の姿勢と第２の姿勢との間で、第１の熱流路と第２の熱流路の鉛直方向に対する向きが互いに入れ替わる。
【００５９】
このことは、第１の熱流路と第２の熱流路のいずれが鉛直上向きであり、いずれが水平方向であるかに応じて、数５を適用すれば姿勢の変化による影響を排除できることを意味している。一つのやり方は、Ｋの値を姿勢毎に予め測定し用意しておき、検出された姿勢に応じたＫを用いるやり方である。もう一つのやり方は、数５におけるＫの値がいずれか一の姿勢、例えば第１の姿勢において測定されたものである場合に、第２の姿勢では、第１の温度センサ３２の温度Ｔ１と第２の温度センサ３３の温度Ｔ２、及び第１の環境温度センサ３４の温度Ｔｅ１と第２の環境温度センサ３４の温度Ｔｅ２をそれぞれ入れ替えて数５を適用するやり方である。
【００６０】
また、第１の熱流路と第２の熱流路のいずれが鉛直上向きであるかは、第１の環境温度センサ３４の温度Ｔｅ１と第２の環境温度センサ３４の温度Ｔｅ２に基いて検出できる。例えば、両者の温度を比較し、より高い温度を示した側の熱流路が鉛直上向きであると判断できる。このようにすれば、姿勢センサ、例えば重力加速度を検出する加速度センサのような追加の構造を必要とすることなく接触式内部温度計１００の姿勢を検出できる。また、接触式内部温度１００の姿勢を使用者が指定する、例えば姿勢によって異なるボタンを押下するようにしてもよいが、本実施形態のように、コントローラ５０が自動で検出することが望ましい。
【００６１】
また、接触式内部温度計１００の外面には、使用者が第１の姿勢と第２の姿勢の向きを容易に認識できるよう表示を設けておくことが好ましい。例えば、図１及び図２に示すように、ケース１の背面と先端側の面に三角形状の測定方向表示２２を印刷等の方法により設ける。ここでの測定方向表示２２は、使用者に、測定方向表示２２が示す向きが鉛直上向きとなるような姿勢で測定すべきことを示すものとなっている。
【００６２】
以上示した例は、第１の姿勢と第２の姿勢との間の回転角が９０°である場合を示すものであったが、第１の姿勢と第２の姿勢との間の回転角は９０°に限定されない。
【００６３】
図６は、０°＜θ≦９０°であるような任意の回転角θについての第１の熱流路の向きと第２の熱流路の向きの設計を説明する図である。同図の上段に示すように、熱流路の一方、ここでは第２の熱流路を鉛直上向きとし、他方、すなわち、第１の熱流路を鉛直上向きに対して回転角θと逆向きで絶対値が等しいだけ回転させた向き、すなわち、−θだけ回転させた向きとする。このとき、第１の熱流路と第２の熱流路が作る角度はθに等しい。
【００６４】
ここで、接触式内部温度計１００をθだけ回転させると、同図の下段に示すように、第１の熱流路が鉛直上向きとなり、第２の熱流路が鉛直上向きに対しθだけ回転した向きとなる。すなわち、鉛直方向に対し、第１の熱流路と第２の熱流路が入れ替わることになるから、先ほどの例と同様に、第１の熱流路と第２の熱流路のいずれが鉛直上向きであるかに応じて、数５を適用すれば姿勢の変化による影響を排除できることになる。
【００６５】
図７は、０°＜θ≦９０°であるような任意の回転角θについての第１の熱流路の向きと第２の熱流路の向きの別の設計を説明する図である。同図の上段に示すように、第１の熱流路をｘ軸方向、すなわち水平方向に対して角度α＝（９０°−θ）／２となる方向に配置し、第２の熱流路をｙ軸方向である鉛直上向きに対して同じく角度αとなる方向に配置する。このとき、第１の熱流路と鉛直上向きとのなす角度はθ＋αであり、第１の熱流路と第２の熱流路は直交する。
【００６６】
ここで、接触式内部温度計１００をθだけ回転させると、同図の下段に示すように、第１の熱流路は鉛直上向きから−αだけ回転した向きとなり、第２の熱流路は、水平方向、ここでは−ｘ方向に対して−αだけ回転した向きとなるから、結局、鉛直方向に対し、第１の熱流路と第２の熱流路が入れ替わる関係となることが分かる。したがって、この設計においても、先ほどの例と同様に、第１の熱流路と第２の熱流路の向きに応じて、数５を適用すれば姿勢の変化による影響を排除できることになる。この場合には、第１の環境温度センサ３４の温度Ｔｅ１と第２の環境温度センサ３４の温度Ｔｅ２の温度を比較し、より高い温度を示した側の熱流路がより鉛直上向きに近い向きであると判断できる。
【００６７】
なお、以上の図６及び図７を参照すると、図５に示した設計は、いずれも、図６及び図７に示した設計においてθ＝９０°とおいた場合に一致することがわかる。すなわち、図５に示した設計は、図６又は図７にて示した一般的な設計における特定の例を示すものである。
【００６８】
図８は、θ＝１８０°である場合についての第１の熱流路の向きと第２の熱流路の向きの設計を説明する図である。この場合には、第１の熱流路と第２の熱流路は、互いに逆向きとなるように配置される。なお、同図では第１の熱流路と第２の熱流路の向きを接触式内部温度計１００の長手方向に沿うような向き（先端側及び後端側に向く向き）として示しているが、測定面２０の面内であればどの向きであってもよい。また、第１の姿勢は水平方向（ｘ軸方向）から角度βだけ回転した向きとして示しているが、このβの値は任意である。
【００６９】
ここで、同図の上段と下段とを比較すると明らかなように、この設計においても鉛直方向に対し、第１の熱流路と第２の熱流路が入れ替わる関係となることが分かる。したがって、以上説明した例と同様に、第１の熱流路と第２の熱流路の向きに応じて、数５を適用すれば姿勢の変化による影響を排除できることになる。なお、β＝０°の場合には特別に、姿勢の変化の前後において鉛直方向に対する第１の熱流路と第２の熱流路の向きは変化しないから、数５を適用するにあたって接触式内部温度計１００の向きを判別する必要はない。
【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Ｔｅ１、Ｔｅ２を実際に測定することにより、上述の数３及び数４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。Ｋの値を姿勢毎に予め測定し用意しておく場合には、接触式内部温度計１００の姿勢を変更してＫの値の測定を繰り返すことになる。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。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の環境温度センサ３４及び第２の環境温度センサ３５の出力に基いて、接触式内部温度計１００の姿勢が第１の姿勢であるか第２の姿勢であるかを判別する。なお、この判別は、接触式内部温度計１００が図８に示す設計かつβ＝０°のときには不要である。
【００７４】
手順４：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５から内部温度ＴＢを求める。このとき、コントローラ５０は、接触式内部温度計１００の姿勢に基いて数５を適用する。すなわち、接触式内部温度計１００の姿勢に応じてＫの値を異ならしめるか、又は、接触式内部温度計１００が第２の姿勢にあるときは、第１の温度センサ３２の温度Ｔ１と第２の温度センサ３３の温度Ｔ２、及び第１の環境温度センサ３４の温度Ｔｅ１と第２の環境温度センサ３５の温度Ｔｅ２をそれぞれ入れ替える。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。
【００７５】
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。
【００７６】
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】
【００７７】
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  流路隔壁、２２  測定方向表示、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  第１の環境温度センサ、３５  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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【図８】
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