(57)【要約】【課題】被測定体の温度を容易に測定できる安価な温度測定システム、温度測定方法及び温度センサユニットを提供すること。【解決手段】本発明の温度測定システムの一例では、周波数温度特性を持つ素子を含む共振回路を有し、人体（１）に近接させて配置される温度センサユニット（２）と、人体（１）と容量結合する導電性部材（４）、及び導電性部材（４）に電気的に接続され、人体（１）の表面に誘起される電界を利用して共振回路の共振周波数を検出し、周波数温度特性を用いて、検出された共振周波数に対応する温度を求める検出回路を有し、共振周波数を検出するための周波数を人体（１）に対して出力するマット（３）とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数温度特性を持つ素子を含む共振回路を有し、被測定体に近接させて配置される温度センサユニットと、
前記被測定体と容量結合する導電性部材、及び前記導電性部材に電気的に接続され、前記被測定体の表面に誘起される電界を利用して前記共振回路の共振周波数を検出し、前記周波数温度特性を用いて、前記検出された共振周波数に対応する温度を求める検出回路を有し、前記共振周波数を検出するために前記導電性部材を介して所定範囲の周波数で電界を前記被測定体に対して出力するセンシングモジュールと、
を具備することを特徴とする温度測定システム。
【請求項２】
前記センシングモジュールは、外部機器と通信して前記温度の情報を前記外部機器に送信する通信モジュールを有することを特徴とする請求項１記載の温度測定システム。
【請求項３】
前記センシングモジュールから前記被測定体に出力する前記電界の周波数の範囲が０．１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の温度測定システム。
【請求項４】
前記周波数温度特性を持つ素子がキャパシタ、ピエゾ素子、又はＳＡＷ共振子であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の温度測定システム。
【請求項５】
周波数温度特性を持つ素子を含む共振回路を有する温度センサユニットと、前記共振回路の共振周波数を検出するセンシングモジュールとを有する温度測定システムにおける温度測定方法であって、
前記温度センサユニットを被測定体に近接させて配置するステップと、
前記センシングモジュールが前記共振周波数を検出するために前記センシングモジュールから所定範囲の周波数で電界を前記被測定体に対して出力するステップと、
前記被測定体の表面に誘起される電界を利用して、前記センシングモジュールにおいて前記共振回路の共振周波数を検出するステップと、
前記周波数温度特性を用いて、前記検出された共振周波数に対応する温度を求めるステップと、
を具備することを特徴とする温度測定方法。
【請求項６】
前記温度を外部機器に送信するステップを具備することを特徴とする請求項５記載の温度測定方法。
【請求項７】
前記センシングモジュールから前記被測定体に出力する前記電界の周波数の範囲が０．１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚであることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の温度測定方法。
【請求項８】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の温度測定システムに使用する温度センサユニットであって、周波数温度特性を持つ素子を含む共振回路を有し、前記被測定体に近接させて配置されることを特徴とする温度センサユニット。
【請求項９】
前記温度センサユニットが前記被測定体に貼着可能な粘着層を有することを特徴とする請求項８記載の温度センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界通信を用いた温度測定システム、温度測定方法及び温度センサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人体の体温等のパラメータを遠隔の装置で検知するシステムが提案されている。例えば、特許文献１には、人体に埋め込まれ、複数の異なる共振状態が設定された埋め込み型装置１０と、人体の外に配置され、埋め込み型装置１０の共振状態を検出するリーダ２０とから構成されたシステムが開示されている。
【０００３】
このシステムにおいては、リーダ２０が埋め込み型装置１０で取り込むことができるＲＦ信号を発生している。このとき、リーダ２０では、埋め込み型装置１０の共振周波数で発振するときに、埋め込み型装置１０の負荷が増大して、グリッド電流が急減する。このため、埋め込み型装置１０の共振周波数が無線で測定される。この原理を用いて、埋め込み型装置１０における人体の体温等のパラメータを、遠隔のリーダ２０で検知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１０−５０８８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記システムにおいては、例えば人体の温度を測定する場合、人体に埋め込み型装置１０を埋め込む作業、すなわち手術が必要になるため体温測定を容易に行うことが困難となり、また、埋め込み型装置１０にバッテリーを搭載する必要があるため、埋め込み型装置１０自体が高価になってしまい、ディスポーザルな用途には適していない。また、上記システムにおいては、無線通信を行うため、他の無線機器との電波干渉の恐れがあり、誤動作の恐れがある。
【０００６】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、被測定体の温度を容易に測定できる安価なディスポーザルな用途に適しており、誤動作の恐れのない温度測定システム、温度測定方法及び温度センサユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の温度測定システムは、周波数温度特性を持つ素子を含む共振回路を有し、被測定体に近接させて配置される温度センサユニットと、前記被測定体と容量結合する導電性部材、及び前記導電性部材に電気的に接続され、前記被測定体の表面に誘起される電界を利用して前記共振回路の共振周波数を検出し、前記周波数温度特性を用いて、前記検出された共振周波数に対応する温度を求める検出回路を有し、前記共振周波数を検出するために前記導電性部材を介して所定範囲の周波数で電界を前記被測定体に対して出力するセンシングモジュールと、を具備することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、被測定体の表面に誘起される電界を利用して被測定体の表面上で信号を伝送する電界通信を行い、被測定体の表面を介して温度センサユニットの共振回路の共振周波数を検出することによって被測定体の温度を測定することができると共に、温度センサユニットに通信手段を搭載する必要が無くなり、バッテリーや電力を送電する手段を不要にすることができるため、被測定体の温度を容易に測定できる安価な温度測定システムを実現することができる。さらに、この構成においては、温度センサユニットが簡易な構成であり安価であることから、温度センサユニットを使い捨てすることができる。またこの構成によれば、従来技術のような遠隔の装置間で無線通信を行わないため、他の無線機器との電波干渉の恐れが無く、誤動作の恐れがない。さらに、温度センサユニットにはアンテナを用いる必要が無いので、被測定体が人体の場合でも誘電率が変わることが無く、アンテナの特性による誤差の懸念も無い。
【０００９】
本発明の温度測定システムにおいては、前記センシングモジュールは、外部機器と通信して前記温度の情報を前記外部機器に送信する通信モジュールを有することが好ましい。
【００１０】
本発明の温度測定システムは、前記センシングモジュールから前記被測定体に出力する前記電界の周波数の範囲が０．１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚであることが好ましい。
【００１１】
本発明の温度測定システムにおいては、前記周波数温度特性を持つ素子がキャパシタ、ピエゾ素子、又はＳＡＷ共振子であることが好ましい。
【００１２】
本発明の温度測定方法は、周波数温度特性を持つ素子を含む共振回路を有する温度センサユニットと、前記共振回路の共振周波数を検出するセンシングモジュールとを有する温度測定システムにおける温度測定方法であって、前記温度センサユニットを被測定体に近接させて配置するステップと、前記センシングモジュールが前記共振周波数を検出するために前記センシングモジュールから所定範囲の周波数で電界を前記被測定体に対して出力するステップと、前記被測定体の表面に誘起される電界を利用して、前記センシングモジュールにおいて前記共振回路の共振周波数を検出するステップと、前記周波数温度特性を用いて、前記検出された共振周波数に対応する温度を求めるステップと、を具備することを特徴とする。
【００１３】
この方法によれば、被測定体の表面に誘起される電界を利用して被測定体の表面上で信号を伝送する電界通信を用いるので、温度センサユニットとセンシングモジュールとの間に被測定体が介在する場合であっても、被測定体の表面を介して温度センサユニットの共振回路の共振周波数を検出することができる。このため、温度センサユニットの共振回路の共振周波数を確実に検出することができる。また、この方法によれば、温度センサユニットに通信手段を搭載する必要が無くなり、電池や電力を送電する手段が不要となり、安価でディスポーザブルに適したシステムを実現することができる。さらに、この方法においては、従来技術のような遠隔の装置間で無線通信を行わないため、他の無線機器との電波干渉の恐れが無く、誤動作の恐れをなくすことができる。がない。さらに、温度センサユニットにはアンテナを用いる必要が無いので、被測定体が人体の場合でも誘電率が変わることが無く、アンテナの特性による誤差の懸念も無い。
【００１４】
本発明の温度測定方法においては、前記温度を外部機器に送信するステップを具備することが好ましい。
【００１５】
本発明の温度測定方法においては、前記センシングモジュールから前記被測定体に出力する前記電界の周波数の範囲が０．１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚであることが好ましい。
【００１６】
本発明の温度センサユニットは、上記温度測定システムに使用する温度センサユニットであって、周波数温度特性を持つ素子を含む共振回路を有し、被測定体に近接させて配置されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の温度センサユニットにおいては、前記温度センサユニットが前記被測定体に貼着可能な粘着層を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被測定体の温度を容易に測定できる安価な温度測定システム、温度測定方法及び温度センサユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る温度測定システムを示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る温度測定システムにおける温度センサユニットを説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る温度測定システムにおける制御回路を説明するための図である。
【図４】人体の表面に誘起される電界の信号強度と周波数との間の関係を示す図である。
【図５】共振周波数と温度との間の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る温度測定システムの他の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の温度測定システムは、周波数温度特性を持つ素子を含む共振回路を有する温度センサユニットと、共振回路の共振周波数を検出するセンシングモジュールとを少なくとも有して構成される。温度センサユニットとセンシングモジュールとの間は電界通信により情報が伝送される。これにより、ディスポーザルな用途に適しており、誤動作の恐れのない温度測定システム、温度測定方法及び温度センサユニットを実現することができる。
【００２１】
本発明の温度測定システムについて、人の体温をモニタリングする場合を例にして説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る温度測定システムを説明するための図である。図１において参照符号３は、センシングモジュールを備えたマットを示す。このマット３は、内部に金属板等で構成された導電性部材４を内挿している。また、マット３は、その内部に制御回路５が設けられており、導電性部材４と制御回路５とが配線６で電気的に接続されている。ここでセンシングモジュールは、導電性部材４、制御回路５及び配線６とを有する。
【００２２】
なお、図１においては、導電性部材４はマット３に内挿された場合について説明しているが、導電性部材４は、後述するように人体１がマット３に横たわったときに人体１との間で容量結合する領域、換言すると人体１の表面に誘起される電界の領域Ｘ（図１参照）内に配置されるように設けられていれば、マット３に内挿されていなくても良い。またマット３は、座った状態で温度を測定できるように、椅子などの背面から座面にかけて装着されてもよい。
【００２３】
マット３上には、被測定体である人体１が横たわっている。この人体１の胸には、温度センサユニット２が配置されている。人体１は誘電体であるので、導電性部材４を介して所定範囲の周波数で電界を人体１に出力すると、与えた電界に応じてある範囲の周波数成分が人体１の表面に分布して電界を誘起する。温度センサユニット２は、このように人体１の表面に誘起された電界の領域Ｘ内に位置するように配置される。ここで、温度センサユニット２を人体１に近接させて配置するとは、温度センサユニット２が人体１の表面に誘起された電界の領域Ｘ内に位置するように温度センサユニット２を配置することを意味するが、人体１の温度測定が可能なように、人体１の表面に密着するように貼り付けられることが望ましい。
【００２４】
温度センサユニット２は、図２に示すように、少なくとも周波数温度特性を持つ素子を含む共振回路２１を有する。本実施の形態においては、共振回路２１がコイル（Ｌ）２１ａとキャパシタ（Ｃ）２１ｂとが閉回路をなすように接続されるＬＣ回路である。この共振回路２１においては、周波数温度特性を持つ素子はキャパシタ（例えば、強誘電体キャパシタ）２１ｂである。
【００２５】
本実施の形態においては、温度センサユニット２は、人体１に貼着可能な粘着層２２を備えている。具体的に温度センサユニット２は、例えば可撓性を有する回路基板の一方の面上にコイル２１ａ及びキャパシタ２１ｂを搭載し、この回路基板の他方の面上に粘着層２２が形成されている。なお、温度センサユニット２は、コイル２１ａ及びキャパシタ２１ｂを搭載した回路基板を樹脂フィルムに封止してパッケージ化し、このパッケージを、粘着層２２を有する両面テープを介して人体１に貼着しても良い。このように温度センサユニット２は、粘着層２２が人体１に貼着可能なため、人体１への装着が非常に容易であり、また安価に製造することができるので、使い捨てが可能である。なお、粘着テープ２２としては、高い熱伝導性を持つ粘着テープが望ましい。
【００２６】
本実施の形態においては、周波数温度特性を持つ素子がキャパシタである場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、周波数温度特性を持つ他の素子を含む共振回路を有する温度センサユニットを用いることもできる。例えば、本発明は、周波数温度特性を持つ素子がピエゾ素子又はＳＡＷ共振子である場合にも同様に適用することができる。
【００２７】
センシングモジュールの制御回路５は、図３に示すように、温度センサユニット２の共振回路２１の共振周波数を検出して人体１の温度を求める検出回路５１を含むと共に、所定範囲の周波数で変化する電界を、導電性部材４を介して人体１に与える。この検出回路５１は、導電性部材４に電気的に接続され、人体１の表面に誘起される電界を利用して温度センサユニット２の共振回路２１の共振周波数を検出し、周波数温度特性を用いて、検出された共振周波数に対応する温度を求める。検出回路５１においてどのように共振周波数を検出し、温度を求めるかについては後述する。
【００２８】
また図３に示すように、本実施の形態においては、制御回路５は、外部機器と通信して、検出回路５１で求められた温度の情報を外部機器に送信する通信モジュール５２を有する。これにより、制御回路５で求められた温度の情報を外部機器であるスマートフォン等の携帯端末７に送信することができる。なお、通信モジュール５２の通信手段としては、Bluetooth、無線ＬＡＮ等を用いることができる。また、本実施の形態においては、制御回路５がマット３内に設けられている場合について説明しているが、これに限定されず、制御回路５がマット３の外部に設けられても良い。
【００２９】
ここで、上記構成を有する温度測定システムにおいて、検出回路５で共振周波数を検出し、温度を求める方法について説明する。
【００３０】
温度センサユニット２を、人体１のような誘電体で構成された被測定体の表面に誘起される電界の領域Ｘ内に配置すると、すなわち、人体１の胸に温度センサユニット２を貼着すると、電界通信における通信特性、すなわち電界領域（Ｘ内）を伝送する信号が通過する特性（通過特性）に影響を及ぼす。具体的には、温度センサユニット２を電界領域Ｘ内に配置して、導電性部材４を介して所定範囲の周波数で電界を人体１に出力すると、与えた電界に応じて人体１の表面に電界が誘起される。この誘起される電界の信号強度と周波数との間の関係を示す特性曲線は、図４に示すように特異信号（例えばピークやディップ、図４ではピーク）Ｙを有する。この特異信号は共振回路２１の共振周波数（共振点）の周波数位置に現れる。
【００３１】
一方、センシングモジュールであるマット３の検出回路５１は、温度センサユニット２の共振回路２１の共振周波数を検出する。具体的には、制御回路５が、温度センサユニット２の共振回路２１の共振周波数を検出するために導電性部材４を介して所定範囲の周波数で電界を人体１に対して出力し、検出回路５１が、人体１の表面に誘起される電界領域Ｘ内に配置された温度センサユニット２により生起された通過特性を示す特性曲線の特異信号Ｙを監視（モニタリング）して、特異信号Ｙが存在する周波数を共振周波数（共振点）として検出する。このようにして、検出回路５１は、まず、人体１の表面に誘起される電界を利用して共振回路２１の共振周波数を検出する。
【００３２】
なお、共振周波数を検出するためにセンシングモジュールから人体１に出力する電界の周波数の範囲は０．１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚであることが好ましい。この周波数帯を用いることにより、測定上誤差となるような、人体１に取付けられている金属、例えば、ベルト、腕時計の影響を抑えて、測定することができる。
【００３３】
次に、検出回路５１は、検出された共振周波数から温度を測定する。温度センサユニット２の共振回路２１は、周波数温度特性を持つ素子であるキャパシタ２１ｂを含む。共振回路２１が周波数温度特性を持つキャパシタ２１ｂを含むため、下記式（１）から分かるように、温度変化に応じてΔＣが変わるので、共振周波数Ｆが変わる。具体的には、共振回路２１の共振周波数Ｆと温度Ｔとの間は図５に示すような関係がある。
（式（１））
Ｆ＝１／２π√｛Ｌ・（Ｃ＋ΔＣ）｝
なお、共振回路２１の共振周波数Ｆと温度Ｔとの間の関係は図５に示す関係に限定されず、温度が高くなるほど共振周波数が下がる周波数温度特性であっても良い。このような周波数温度特性を利用しても本発明の温度測定方法を実現することが可能である。
【００３４】
検出回路５１は、図５に示す周波数温度特性を利用して、上記のように検出した共振周波数Ｆに対応する温度Ｔを求める。周波数温度特性を利用して温度Ｔを求める場合においては、例えば、周波数温度特性を持つ素子の周波数と温度Ｔとの間の関係（例えば、図５に示す関係）を予め求めておいてテーブル化しておき、このテーブルを参照して共振周波数Ｆから温度Ｔを求めても良く、また、予め共振周波数Ｆの基準値を設定しておき、温度変化により共振周波数Ｆがどの程度変化したかに応じて温度Ｔを求めても良い。後者の方法においては、基準値からの変化量と温度Ｔとの関係を予めテーブル化しておき、そのテーブルを参照して温度Ｔを求めても良く、また、基準値からの変化量に対して複数の異なる閾値を設け、閾値と閾値との間に温度Ｔを割り当てておき、閾値判定により温度Ｔを求めても良い。また、後者の方法においては、制御回路５において、例えば、温度測定前等のタイミングでキャリブレーションするようにしても良い。
【００３５】
また、制御回路５は、あらゆるノイズキャンセル、測定値のドリフト補正のための回路を有していても良い。
【００３６】
このように、本発明の温度測定方法では、図１に示すように温度センサユニット２を人体１に近接させて配置し、共振周波数を検出するための電界を人体１に対して出力し、人体１の表面に誘起される電界を利用して、共振回路２１の共振周波数を検出し、共振回路２１のキャパシタ２１ｂの周波数温度特性を利用して、共振周波数に対応する温度を求める。
【００３７】
このような方法は、温度測定した結果を遠隔の装置に無線通信で送信する方法と異なり、人体１の表面に誘起される電界そのものを変化させ、その変化を、電界通信を利用して検出する全く新規な方法である。この方法においては、センシングモジュールが、共振周波数を検出するために、導電性部材４を介して所定範囲の周波数を人体に対して出力することにより、人体の表面上を伝送させて温度センサユニットの共振周波数を検出して人体１の温度を測定することが可能になる。また、温度センサユニットに通信手段を搭載する必要が無くなり、温度センサユニットにバッテリーを搭載せずに済み、また温度センサユニットに電力を送電する手段が不要となる。したがって、この方法によれば、被測定体の温度を容易に測定することができる安価な温度測定方法を実現することができる。さらに、この方法においては、無線通信を行わないため、他の無線機器との電波干渉の恐れが無く、誤動作の恐れがない。さらに、温度センサユニットにはアンテナを用いる必要が無いので、被測定体が人体の場合でも誘電率が変わることが無く、アンテナの特性による誤差の懸念も無い。
【００３８】
上述した温度測定システムは、例えば、体調不良時に体温をモニタリングしたり、就寝時の体温変化をモニタリングする体温モニタリングシステムに適用することができる。この場合、体温測定のために特別な動作が必要なく、人が意識することなく体温のモニタリングが可能となる。また、温度センサユニットは安価に製造することが可能であるので、使い捨てが可能となる。
【００３９】
また、上述した温度測定システムは、セキュリティゲートにも適用することが可能である。図６は、本発明の実施の形態に係る温度測定システムの他の例を示す概略図であり本温度測定システムをセキュリティゲートに適用した例を示す図である。
【００４０】
図６において参照符号８は、センシングモジュールを備えたセキュリティゲートを示す。このセキュリティゲート８は、内部に金属板等で構成された導電性部材８１を内挿している。また、セキュリティゲート８は、その内部に検出回路を含む制御回路（図示せず）が設けられており、導電性部材８１と制御回路とが電気的に接続されている。
【００４１】
セキュリティゲート８を通過する被測定体である人体１の胸には、温度センサユニット２が貼着されている。人体１は誘電体であるので、導電性部材８１を介して所定範囲の周波数で電界を人体１に出力すると、与えた電界に応じてある範囲の周波数成分が人体１の表面に分布して電界を誘起する。温度センサユニット２は、人体１の表面に誘起された電界の領域内に位置するように配置される。なお、温度センサユニット２は、図２に示すように、がコイル（Ｌ）２１ａと、キャパシタ（Ｃ）２１ｂと形成される共振回路２１と、粘着層２２とで構成されている。
【００４２】
人体１の胸に温度センサユニット２を貼着すると、図４に示すような信号強度と周波数との間の関係で表される通過特性の特性曲線に特異信号Ｙを与える。この特異信号は共振回路２１の共振周波数（共振点）の周波数位置に現れる。そして、この特異信号は、人体１の体温により共振周波数が変化している。
【００４３】
この状態で温度センサユニット２を貼着した人体１がセキュリティゲート８を通過すると、セキュリティゲート８の制御回路の検出回路において、上述したようにして温度センサユニット２の共振回路の共振周波数を検出する。そして、検出回路においては、上述したようにして、検出した共振周波数から体温を求める。制御回路においては、予め体温に対して閾値を設けておき、検出回路で求められた体温に対して閾値判定を行う。これにより、所定の値以上の体温を持つ人をチェックすることが可能となる。
【００４４】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することができる。例えば、温度を測定する対象は、表面に電界が発生するものであればよく、単なる誘電体であってもよいのは勿論、絶縁層で覆われた金属体などであってもよい。このように、上記実施の形態における使用態様等は適宜変更して実施することが可能である。その他、本発明は、本発明の範囲を逸脱しないで適宜変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、体温モニタリングシステム、体温測定システム、セキュリティシステム等に適用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…人体
２…温度センサユニット
３…マット
４，８１…導電性部材
５…制御回路
６…配線
７…携帯端末
８…セキュリティゲート
２１…共振回路
２１ａ…コイル
２１ｂ…キャパシタ
２２…粘着層
５１…検出回路
５２…通信モジュール
【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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