(57)【特許請求の範囲】
【請求項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の出力と前記測温手段の出力とに基づいて前記生体の体温を演算する演算手段と
を備えた放射体温計において、
前記プローブ部は前記生体の穴部に挿入した状態で前記生体の穴部をほほ塞ぐ形状であり、
前記演算手段は、前記生体の穴部に挿入された前記プローブ部から放射されて前記生体の穴部内で反射して前記導入口に入射する赤外線によって生じる誤差を考慮した生体の穴部の放射率と、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り、前記体温の演算を行う
ことを特徴とする放射体温計。
【請求項２】
前記演算手段は、前記所定の演算式の前記生体の穴部の放射率を１未満に設定することによって前記生体の体温を演算することを特徴とする放射体温計。
【請求項３】
前記演算手段は、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２に記載の放射体温計。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項６】
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、前記導光パイプと前記ケース手段との間には空間が形成され、前記第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５記載の放射体温計。
【請求項７】
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請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射体温計。
【請求項８】
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１〜７のいずれか１項に記載の放射体温計。
【請求項９】
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未満または、１．００のいずれかの値に設定する放射率選択手段を有することを特徴とする請求項２に記載の放射体温計。
【請求項１０】
測定動作を開始させるための測定スイッチを有し、前記放射率選択手段は前記測定スイッ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９に記載の放射体温計。
【発明の詳細な説明】
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２−２８５２４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２−２８５２４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ーブ部の先端を覆うプローブカバーを設けている。このプローブカバー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２−２８５２４号公報に開示された放射体温計のようにプローブカバーを用いる場合には、体温測定のたびに新しいプローブカバーが必要になり、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、プローブカバー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ー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９−２４４９７０号として、プロー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９−２４４９７０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、プローブカバーが不要であるので、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っ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った。
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、
Ｔｂ＝（Ｔ０４＋Ｖｂ／Ｋｅ）１／４
Ｔｂ：前記生体の穴部の温度、Ｔ０：前記赤外線検出手段の温度、Ｖｂ：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（Ｔｂ）を前記赤外線検出手段の温度（Ｔ０）と前記赤外線検出手段の出力（Ｖｂ）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、
Ｔｂ＝Ｔ０＋Ｖｂ／Ｋ１ｅ
Ｔｂ：前記生体の穴部の温度、Ｔ０：前記赤外線検出手段の温度、Ｖｂ：前記赤外線検出手段の出力、Ｋ１：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、
Ｔｂ＝｛［Ｖｂ／Ｋ＋Ｔ０４−（１−ｅ）Ｔｐ４］／ｅ｝１／４
Ｔｂ：前記生体の穴部の温度、Ｖｂ：前記赤外線検出手段の出力、Ｋ：定数、Ｔ０：前記赤外線検出手段の温度、ｅ：前記生体の穴部の放射率、Ｔｂ：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０．３ｍｍ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１．００を測温対象の放射率として選択する放射率選択手段と、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イッチを有し、前記放射率選択手段は前記測定スイッチの操作に応じて放射率を選択することを特徴とする。
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の上部に測定スイッチ３と表示装置４とを有している。また、ケース手段２の先端にはプローブ部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、測定スイッチ３を押下した後に、プローブ部５の先端を外耳道１１に挿入する。放射体温計１は、測定スイッチ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１１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１８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１１に挿入されてしまうと、外耳道１１の温度はプローブ部５によって冷やされるため、通常、ピーク値は、プローブ部５の先端が外耳道１１に挿入される過程または挿入直後に鼓膜１２および外耳道１１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ＡＢＳ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の先端のプローブ部５を耳１０の外耳道１１に挿入し、鼓膜１２や外耳道１１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１０の外耳道１１に挿入する際には、プローブ部５によって外耳道１１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１２や外耳道１１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１２および外耳道１１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１２や外耳道１１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１２や外耳道１１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。
プローブ部５の先端は外気温とほぼ同じ温度であって、鼓膜１２や外耳道１１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１２や外耳道１１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１５が設けられている。この窓部材１５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１５から入射された赤外線は、アルミブロック１６によって保持された導光パイプ１７によって導かれて赤外線センサ１８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１７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、１９は、導光パイプ１７の温度を検出するサーミスタであり、接着材１９ｂによって導光パイプ１７の近辺に固定される。２０は、赤外線センサ１８の温度を検出するサーミスタであり、接着材２０ｂによって赤外線センサ１８の近辺に固定される。さらに、２１は、プローブ部５の先端部分の温度を検出するサーミスタであり、接着材２１ｂによってプローブ部５の先端部分に固定される。サーミスタ１９、２０および２１としてはたとえばポジスタ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、１８ａおよび１８ｂは赤外線センサ１８の出力端子であり、１９ａはサーミスタ１９の出力端子であり、２０ａはサーミスタ２０の出力端子であり、２１ａはサーミスタ２１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２２との間の隙間は第１のパッキン２３で防水されて密封され、窓保持部材２２と導光パイプ１７との間の隙間は第２のパッキン２４で防水されて密封されている。
窓保持部材２２の材質はたとえば銅であり、第１のパッキン２３および第２のパッキン２４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１７および窓保持部材２２はたとえば円筒状の形状であり、窓部材１５は円盤状の形状であり、第１のパッキン２３および第２のパッキン２４は輪ゴム状の形状である。
本実施の形態では、導光パイプ１７と窓部材１５とを結合させる際に、第２のパッキン２４と窓保持部材２２を用いることによって導光パイプ１７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１５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１１に挿入したとしても即座に外耳道１１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１５が外耳道１１と異なる温度であっ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、体温の演算にあたって窓部材１５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１５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１５の温度が変化しないのが望ましい。
すなわち、窓部材１５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１５を形成する材料の加工精度を考慮すると、窓部材１５は厚さ０．３ｍｍ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ウム、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（１ｇの物質を１℃温度上昇させるために必要な熱量（ｃａｌ））（ｃａｌ／ｇ℃）を挙げると、フッ化カルシウムが０．２１１ｃａｌ／ｇ℃、シリコンが０．１３８３ｃａｌ／ｇ℃、フッ化バリウムが０．０９８ｃａｌ／ｇ℃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２５と検出部２６と増幅部２７と演算部２８と表示装置４と測定スイッチ３とから構成されている。
光学系２５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１７と、赤外線透過性を有する窓部材１５とから構成される。
検出部２６は、赤外線センサ１８と、赤外線センサ１８の温度を検出するサーミスタ２０と、導光パイプ１７の温度を検出するサーミスタ１９と、プローブ部５の先端部分の温度を検出するサーミスタ２１とから構成される。このサーミスタ２１は、窓部材１５に接近した位置に設けられているため、窓部材１５とほぼ同じ温度を測定可能である。
増幅部２７は、赤外線センサ１８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２７ａと、サーミスタ２０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２７ｂと、サーミスタ１９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２７ｃと、サーミスタ２１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２７ｄとから構成される。
演算部２８は演算回路２８ａと放射率設定部２８ｂとを有し、演算回路２８ａは赤外線センサ１８、サーミスタ２０、サーミスタ１９およびサーミスタ２１からの信号および放射率設定部２８ｂ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１２および外耳道１１の温度を算出し、表示装置４に表示する。放射率設定部２８ｂは後述する鼓膜１２および外耳道１１の放射率ｅを記憶しており、この放射率ｅを測定スイッチ３の操作に応じて演算回路２８ａに対して出力する。
測定スイッチ３は、検出部２６と増幅部２７と演算部２８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２８ａ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２８ａでは、赤外線センサ１８によって検出した赤外線の強度に対応した温度に、サーミスタ２０によって検出した赤外線センサ１８自身の温度を上乗せする必要がある。
また、窓部材１５や導光パイプ１７等の光学系２５の温度と赤外線センサ１８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１１に挿入すると、外耳道１１と同じ温度までは上がらないまでも、光学系２５の温度が上がり、赤外線センサ１８の温度とは微妙な温度差が生じる）には、赤外線センサ１８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２５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１９によって光学系２５の温度を検出し、演算回路２８ａでは、赤外線センサ１８によって検出した赤外線の強度に対応した温度に、サーミスタ２０によって検出した温度を上乗せするとともに、サーミスタ１９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１２や外耳道１１で反射されてから赤外線センサ１８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２−２８５２４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１．００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１２や外耳道１１で反射されてから赤外線センサ１８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１２や外耳道１１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１２や外耳道１１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や０．９８に離れるに従っ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Ｖｂは式（１）で表されることが知られている。
Ｖｂ＝Ｋ｛（１−ｅ）Ｔｐ４＋ｅＴｂ４−Ｔ０４｝          ・・・（１）
式１において、Ｋは定数であり、ｅは測温対象の放射率であり、Ｔｐはプローブの温度であり、Ｔｂは測温対象の温度であり、Ｔ０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、サーミスタ１９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。
Ｔｂ＝｛［Ｖｂ／Ｋ＋Ｔ０４−（１−ｅ）Ｔｐ４］／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Ｔｐとしてはサーミスタ２１の出力電圧を用い、赤外線センサの温度Ｔ０としてはサーミスタ２０の出力電圧を用い、赤外線センサの出力電圧Ｖｂとしては赤外線センサ１８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２８ａでは、式（２）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１１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１２や外耳道１１で反射されてから赤外線センサ１８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Ｖｂ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１．００未満の測温対象は、放射率が１．００の測温対象と温度が同じであっても、放射率が１．００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Ｖｂ／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１．００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っており、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、ＪＩＳ１６１２−１９８８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イッチ３を用いて行うが、前述したような測定スイッチ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イッ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。最初に測定スイッチ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Ａ１、Ａ２は持続時間が１０５ｍｓｅｃから２５５ｍｓｅｃ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Ａ１、Ａ２の持続時間よりも長い５２５ｍｓｅｃから９７５ｓｍｓｅｃ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、Ｂ１、Ｂ２は第１の信号Ａ１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Ａ２との間隔であり、１０５ｍｓｅｃから２５５ｍｓｅｃ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、最初に測定スイッチ３を１０５ｍｓｅｃから２５５ｍｓｅｃの間押し続け、次に１０５ｍｓｅｃから２５５ｍｓｅｃの間測定スイッチ３を離してから再び測定スイッチ３を５２５ｍｓｅｃから９７５ｍｓｅｃの間押し続ける。そして再び１０５ｍｓｅｃから２５５ｍｓｅｃの間測定スイッチ３を離してから測定スイッチ３を１０５ｍｓｅｃから２５５ｍｓｅｃ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１５０ｍｓｅｃの持続時間の信号Ａ１’が発生し、次に１４０ｍｓｅｃの間隔Ｂ１’をおいてから６００ｍｓｅｃの持続時間の信号Ｃが発生している。そして１８０ｍｓｅｃの間隔Ｂ２’をおいてから１７０ｍｓｅｃの信号Ａ２’が発生している。図６（ａ）に示すような、Ａ１、Ｃ，Ａ２が所定間隔で連続したパターンは、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２８ｂがそれを検出して演算回路２８ａ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ターンでは放射率が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、Ｓ１〜Ｓ６の記号は各処理のステップを表している。
まず、測定スイッチ３が操作されるとＳ１へ進む。Ｓ１では、放射率設定部２８ｂは、測定スイッチ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。Ｓ１で放射率設定部２８ｂが操作パターンが所定パターンであると判断すると、Ｓ２で放射率設定部２８ｂは放射率を１．００に設定する。また、Ｓ１で放射率設定部２８ｂが操作パターンが所定パターンではないと判断すると、Ｓ３で放射率設定部２８ｂは放射率を０．９４に設定する。このように、放射率設定部２８ｂ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。
Ｓ４では、演算回路２８が増幅部２７の出力と、Ｓ２およびＳ３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、Ｓ５では、演算回路２８ａ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Ｓ６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Ｓ４の温度測定に戻る。
Ｓ６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、サーミスタ２１がない点にある。
赤外線センサ１８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１２や外耳道１１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に示したサーミスタ２１をサーミスタ２０で代用することもできる。
この場合、式２におけるＴｐ＝Ｔ０とすればよく、演算回路２８ａで行う演算は式３で表される。
Ｔｂ＝（Ｔ０４＋Ｖｂ／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Ｔ０としてはサーミスタ２０の出力電圧を用い、赤外線センサの出力電圧Ｖｂとしては赤外線センサ１８の出力電圧を用いることができる。
したがって、演算回路２８ａでは、式３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１１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１２や外耳道１１で反射されてから赤外線センサ１８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Ｖｂ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Ｔ、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１８の温度Ｔ０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（１５℃）〜３０８°Ｋ（３５℃）程度の狭い範囲になる。また、測温対象である鼓膜１２や外耳道１１の温度Ｔｂの温度範囲を見てみても、３０８°Ｋ（３５℃）〜３１５°Ｋ（４２℃）程度であり、これらの範囲では関数ｆ（Ｔ）＝Ｔ４は１次式ｆ（Ｔ）≒ａＴ＋ｂに近似可能である。
すなわち、Ｔ０４≒ａＴ０＋ｂ、Ｔｂ４≒ａＴｂ＋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。
Ｔｂ４＝Ｔ０４＋Ｖｂ／Ｋｅ        ・・・（４）
また、この式（４）に、上記の近似の結果であるＴ０４≒ａＴ０＋ｂおよびＴｂ４≒ａＴｂ＋ｂを代入すると、式（５）になる。
（ａＴｂ＋ｂ）＝（ａＴ０＋ｂ）＋Ｖｂ／Ｋｅ        ・・・（５）
さらに、この式（５）を変形すると、式（６）になる。
Ｔｂ＝Ｔ０＋Ｖｂ／ａＫｅ          ・・・（６）
また、ここでａＫ＝Ｋ１とおくと式（７）になる。
Ｔｂ＝Ｔ０＋Ｖｂ／Ｋ１ｅ          ・・・（７）
本実施の形態では、式（７）における赤外線センサの温度Ｔ０としてはサーミスタ２０の出力電圧を用い、赤外線センサの出力電圧Ｖｂとしては赤外線センサ１８の出力電圧を用いることができる。
したがって、演算回路２８ａ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１１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１２や外耳道１１で反射されてから赤外線センサ１８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Ｖｂ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１０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１０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スイッチ３０ａとＤＯＷＮスイッチ３０ｂとから構成される放射率設定スイッチ３０をさらに有している。
上述したように、鼓膜１２および外耳道１１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、放射率設定スイッチ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スイッチ３０ａを１回押すと放射率ｅが＋０．０１加算表示され、ＤＯＷＮスイッチ３０ｂ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イッチ３を押すと、測定スイッチ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１１は、図１０に示した放射体温計１’のブロック図である。
次に図１１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１１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、この操作スイッチは、測定スイッチ３とＵＰスイッチ３０ａとＤＯＷＮスイッチ３０ｂとから構成されている。
ＵＰスイッチ３０ａやＤＯＷＮスイッチ３０ｂを押すことにより発生する信号は、演算部２８と表示装置４に出力される。そして、演算部２８の放射率設定部２８ｂがこれらのスイッ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、測定スイッチ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２６と増幅部２７と演算部２８と表示装置４とに出力される。
図１２は、図１０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ートである。
次に図１１のブロック図及び図１２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１２において、Ｓ１１〜Ｓ２０の記号は各処理のステップを表している。
まず、Ｓ１１では、測定スイッチ３、ＵＰスイッチ３０ａ、ＤＯＷＮスイッチ３０ｂの何れかのスイッチが操作されると、Ｓ１１へ進む。Ｓ１１では操作されたスイッチがＵＰスイッチ３０ａか否かを放射率設定部２８ｂが判断し、ＵＰスイッチ３０ａであると判断するとＳ１２に進み、ＵＰスイッチ３０ａではないと判断するとＳ１５に進む。次に、Ｓ１２では、放射率設定部２８ｂが放射率が１．００か否かを判断する。Ｓ１２で放射率が１．００ではないと判断すると、今までの放射率ｅに０．０１を加算してＳ１４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、Ｓ１２で放射率が１．００であると判断すると、Ｓ１４で放射率ｅの値として１．００を所定時間表示して放射率設定動作を終了する。
次に、Ｓ１５では、操作されたスイッチがＤＯＷＮスイッチ３０ｂか否かを放射率設定部２８ｂが判断し、ＤＯＷＮスイッチ３０ｂであると判断するとＳ１６に進み、ＤＯＷＮスイッチ３０ｂでないと判断するとＳ１８に進む。Ｓ１８に進んだ場合は、操作されたスイッチがＵＰスイッチ３０ａおよびＤＯＷＮスイッチ３０ｂではないため、測定スイッチ３が押されたと判断し、後述する温度測定動作を行う。
Ｓ１６では、放射率設定部２８ｂが放射率が０．９０か否かを判断する。Ｓ１６で、放射率設定部２８ｂが放射率が０．９０ではないと判断すると、今までの放射率ｅから０．０１を減算してＳ１４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、Ｓ１６で、放射率設定部２８ｂが放射率が０．９０であると判断すると、Ｓ１４で放射率ｅの値として０．９０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。
Ｓ１８では、図７に示したＳ４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、Ｓ１９では、図７に示したＳ５と同様の処理、すなわち演算回路２８ａ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。Ｓ１９で温度測定が終了したと判断するとＳ２０に進み、まだ温度測定が終了していないと判断すると、Ｓ１８に戻る。
Ｓ２０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ぼ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、プロー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、プローブ部の先端が暖まってしまうことによって、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、
Ｔｂ＝（Ｔ０４＋Ｖｂ／Ｋｅ）１／４
Ｔｂ：前記生体の穴部の温度、Ｔ０：前記赤外線検出手段の温度、Ｖｂ：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きる。
また、前記所定の演算式が、前記生体の穴部の温度（Ｔｂ）を前記赤外線検出手段の温度（Ｔ０）と前記赤外線検出手段の出力（Ｖｂ）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、
Ｔｂ＝Ｔ０＋Ｖｂ／Ｋ１ｅ
Ｔｂ：前記生体の穴部の温度、Ｔ０：前記赤外線検出手段の温度、Ｖｂ：前記赤外線検出手段の出力、Ｋ１：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きる。
また、所定の演算式を、
Ｔｂ＝｛［Ｖｂ／Ｋｃ＋Ｔ０４−（１−ｅ）Ｔｐ４］／ｅ｝１／４
Ｔｂ：前記生体の穴部の温度、Ｖｂ：前記赤外線検出手段の出力、Ｋ：定数、Ｔ０：前記赤外線検出手段の温度、ｅ：前記生体の穴部の放射率、Ｔｐ：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い。
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０．３ｍｍ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０．９０から０．９８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１．００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イッチの操作に応じて放射率を選択するため、より少ないスイッ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。
【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イッ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）＝Ｔ４の曲線をグラフに示す図である。
図１０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１１は図１０に示した放射体温計のブロック図である。
図１２は図１０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】
0004478337.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004478337.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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