(57)【要約】【課題】接触式内部温度計において、恒温熱源が内部で偏在している測定対象物の内部温度を正確に測定すること、及び／又はその恒温熱源の位置を検出すること。【解決手段】本発明に係る接触式内部温度計１００は、測定対象物の被測定面に接触させる測定面２０と、第１の測定面側温度センサと第１の背面側温度センサが配置される第１の温度センサ積層体３１と、第２の測定面側温度センサと第２の背面側温度センサが配置され、前記第１の温度センサ積層体と第１の所定距離をおいて配置される第２の温度センサ積層体４１と、第３の測定面側温度センサと第３の背面側温度センサが配置され、前記第２の温度センサ積層体と第２の所定距離をおいて配置される第３の温度センサ積層体５１と、を少なくとも有し、各温度センサの測定結果と各所定距離に基づいて、前記測定対象物内部の恒温熱源の温度又は位置或いはその両方を算出するコントローラを有する。【選択図】図３
2013210326.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させる測定面と、
第１の熱抵抗体の測定面側に第１の測定面側温度センサが配置され、背面側に第１の背面側温度センサが配置される第１の温度センサ積層体と、
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１の温度センサ積層体と第１の所定距離をおいて配置される第２の温度センサ積層体と、
第３の熱抵抗体の測定面側に第３の測定面側温度センサが配置され、背面側に第３の背面側温度センサが配置され、前記第２の温度センサ積層体と第２の所定距離をおいて配置される第３の温度センサ積層体と、
を少なくとも有し、
前記第１の測定面側温度センサ、前記第１の背面側温度センサ、前記第２の測定面側温度センサ、前記第２の背面側温度センサ、前記第３の測定面側温度センサ及び前記第３の背面側温度センサの測定結果と、前記第１の所定距離と前記第２の所定距離に基づいて、前記測定対象物内部の恒温熱源の温度又は位置或いはその両方を算出するコントローラを有する接触式内部温度計。
【請求項２】
前記コントローラは、前記恒温熱源の位置を算出するものであり、
さらに前記恒温熱源の位置を表示する位置表示部を有する請求項１記載の接触式内部温度計。
【請求項３】
前記コントローラによる前記恒温熱源の温度又は位置或いはその両方の算出後、少なくとも前記第１の温度センサ積層体、前記第２の温度センサ積層体及び前記第３の温度センサ積層体のいずれかを冷却する冷却機構を有する請求項１又は２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】
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、特許文献１に開示されているように、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組を少なくとも二組備え、それぞれの組における断熱材の熱抵抗値を異ならしめた深部体温計が提案されている。
【０００４】
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。
【０００５】
特許文献１に記載の深部体温計、特許文献２に記載の体温計のいずれも、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、深部体温を求めるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１２４０７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の深部体温計や特許文献２に記載の体温計では、測定対象物の内部にあると考えられる恒温熱源から体温計までの熱抵抗を一定と仮定しており、その恒温熱源の位置は何ら考慮されていない。しかしながら、測定対象物が例えば人体等の生体である場合には、恒温熱源として考えられるのは、体幹から常に新たな熱を輸送してくる動脈等の血管である。このような恒温熱源は、測定対象物の内部に偏在しているため、測定対象物の表面に接触している各センサの組と恒温熱源までの距離は、センサの組毎に異なる。そのため、実際には測定対象物の内部にあると考えられる恒温熱源から体温計までの熱抵抗は一定でないと考えられ、このことを理由として、上述の特許文献１の深部体温計や特許文献２に記載の体温計では、内部温度が正確に測定できない恐れがある。また、血管等の恒温熱源が偏在しているとの観点に立てば、その位置を非侵襲にて検出することには有用性があると考えられる。
【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、恒温熱源が内部で偏在している測定対象物の内部温度を正確に測定すること、及び／又はその恒温熱源の位置を検出することである。
【０００９】
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】
【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させる測定面と、第１の熱抵抗体の測定面側に第１の測定面側温度センサが配置され、背面側に第１の背面側温度センサが配置される第１の温度センサ積層体と、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１の温度センサ積層体と第１の所定距離をおいて配置される第２の温度センサ積層体と、第３の熱抵抗体の測定面側に第３の測定面側温度センサが配置され、背面側に第３の背面側温度センサが配置され、前記第２の温度センサ積層体と第２の所定距離をおいて配置される第３の温度センサ積層体と、を少なくとも有し、前記第１の測定面側温度センサ、前記第１の背面側温度センサ、前記第２の測定面側温度センサ、前記第２の背面側温度センサ、前記第３の測定面側温度センサ及び前記第３の背面側温度センサの測定結果と、前記第１の所定距離と前記第２の所定距離に基づいて、前記測定対象物内部の恒温熱源の温度又は位置或いはその両方を算出するコントローラを有する接触式内部温度計。
【００１２】
（２）（１）において、前記コントローラは、前記恒温熱源の位置を算出するものであり、さらに前記恒温熱源の位置を表示する位置表示部を有する請求項１記載の接触式内部温度計。
【００１３】
（３）（１）又は（２）において、前記コントローラによる前記恒温熱源の温度又は位置或いはその両方の算出後、少なくとも前記第１の温度センサ積層体、前記第２の温度センサ積層体及び前記第３の温度センサ積層体のいずれかを冷却する冷却機構を有する接触式内部温度計。
【発明の効果】
【００１４】
上記（１）の側面によれば、接触式内部体温計において、恒温熱源が内部で偏在している測定対象物の内部温度を正確に測定すること、及び／又はその恒温熱源の位置を検出することができる。
【００１５】
上記（２）の側面によれば、測定対象物内部の恒温熱源の位置を使用者に通知できる。
【００１６】
上記（３）の側面によれば、連続して測定を行う際にも正確に測定対象物の内部温度を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】図３における測定ヘッド近傍の拡大断面図である。
【図５】図４に示した測定ヘッドにより測定対象物の測定を行う際のモデルを示す図である。
【図６】図５に示したモデルの等価熱回路を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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、血管、特に動脈は恒温熱源と看做してよい。
【００２０】
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、略円形の第１のプローブ３０、第２のプローブ４０及び第３のプローブ５０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、第２のプローブ４０及び第３のプローブ５０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。
【００２１】
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、インジケータ８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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
また、インジケータ８は、使用者に恒温熱源の位置を表示する位置表示部であり、本実施形態では、適宜の基板上に複数（図示のものでは５つ）の発光ダイオードを直線上に並べて実装したものとなっている。インジケータ８上のいずれかの発光ダイオードを点灯することにより、使用者は恒温熱源の位置を大まかに知ることができるようになっている。インジケータ８の発光ダイオードの配置方向は、第１のプローブ３０、第２のプローブ４０及び第３のプローブ５０が配置される方向と一致させる。なお、インジケータ８がランプ１１を兼ねるようにしてもよい。また、インジケータ８の具体的な構成は本実施形態で示したものに限定されず、後述するように、使用者に恒温熱源の位置を知らしめることのできる表示装置であればどのような形式のものであってもよい。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
測定ヘッド２の測定面２０には第１のプローブ３０、第２のプローブ４０及び第３のプローブ５０に対応する位置にそれぞれ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。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。なお、各プローブ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、第２のプローブ４０及び第３のプローブ５０は、互いに熱的に隔離されることとなる。
【００３０】
第１のプローブ３０の背面側には第１の温度センサ積層体３１が、第２のプローブ４０の背面側には第２の温度センサ積層体４１が、そして第３のプローブ５０の背面側には第３の温度センサ積層体５１が設けられており、両者はそれぞれ互いに熱的に結合している。第１の温度センサ積層体３１、第２の温度センサ積層体４１及び第３の温度センサ積層体５１の詳細については後述する。なお、温度センサ積層体は、本実施形態では第１の温度センサ積層体３１、第２の温度センサ積層体４１及び第３の温度センサ積層体５１の３つを設けているが、誤差の分散あるいは故障時のバックアップ目的で、プローブ及び温度センサ積層体を４つ以上設けるようにしてもよい。
【００３１】
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。
【００３２】
同図に詳細に示されるように、第１の温度センサ積層体３１は、測定面２０側に配置され、第１のプローブ３０と接触し熱的に結合する第１の測定面側温度センサ３１ａと、背面側に配置される第１の背面側温度センサ３１ｂと、その間に配置され、第１の測定面側温度センサ３１ａから第１の背面側温度センサ３１ｂへの熱流路を形成する熱抵抗として機能する第１の熱抵抗体３１ｃを積層した構造となっている。また、第２の温度センサ積層体４１は第１の温度センサ積層体３１と同様の構造となっており、測定面側に配置され、第２のプローブ４０に接触し熱的に結合する第２の測定面側温度センサ４１ａ、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から第２の背面側温度センサ４１ｂへの熱流路を形成する熱抵抗として機能する第２の熱抵抗体４１ｃを積層した構造となっている。同様に、第３の温度センサ積層体５１は、測定面側に配置され、第３のプローブ５０に接触し熱的に結合する第３の測定面側温度センサ５１ａ、背面側に配置される第２の背面側温度センサ５１ｂと、その間に配置され、第３の測定面側温度センサ５１ａから第２の背面側温度センサ５１ｂへの熱流路を形成する熱抵抗として機能する第３の熱抵抗体５１ｃを積層した構造となっている。
【００３３】
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第１のプローブ３０、第２のプローブ４０及び第３のプローブ５０に伝わり、その熱はそれぞれ第１の温度センサ積層体３１については第１の測定面側温度センサ３１ａ、第１の熱抵抗体３１ｃ、第１の背面側温度センサ３１ｂを順番に通過し、第２の温度センサ積層体４１については第２の測定面側温度センサ４１ａ、第２の熱抵抗体４１ｃ、第２の背面側温度センサ４１ｂを順番に通過し、第３の温度センサ積層体５１については第３の測定面側温度センサ５１ａ、第２の熱抵抗体５１ｃ、第２の背面側温度センサ５１ｂを順番に通過して大気に放散されることになる。
【００３４】
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。
【００３５】
ここで、本実施形態に係る接触式内部温度計１００は、定常状態において測定対象物の内部温度である恒温熱源の温度又は位置或いはその両方を測定するものであるが、かかる測定を行うためには、定常状態において、第１の温度センサ積層体３１を通過する熱流束と、第２の温度センサ積層体４１を通過する熱流束と、第３の温度センサ積層体５１を通過する熱流束の大きさがそれぞれ異なっており、熱抵抗体３１ｃ、熱抵抗体４１ｃ及び熱抵抗体５１ｃの熱抵抗の値が既知である必要がある。そこで、図４に示されているとおり、熱抵抗体３１ｃ、熱抵抗体４１ｃ及び熱抵抗体５１ｃの厚みをそれぞれ異なるものとすることにより、これらの熱抵抗の値を互いに異なるものとしている。なお、熱抵抗体３１ｃ、熱抵抗体４１ｃ及び熱抵抗体５１ｃの熱抵抗の値を異なるものとするには、ここで示したように、厚み等の幾何学的寸法を異なるものとしたり、その材質を異なるものとしたりするとよい。或いは、熱抵抗体３１ｃと熱抵抗体４１ｃとして同一のものを用い（例えば、温度センサを実装するフレキシブルプリント基板等）、第１の背面側温度センサ３１ｂ、第２の背面側温度センサ４１ｂ及び第３の背面側温度センサ５１ｂの少なくとも２つに放熱性能を調整するための適宜の構造、例えば、放熱板や放熱フィン或いは断熱材を設けることにより、各温度センサ積層体を通過する熱流束の大きさがそれぞれ異なるようにしてもよい。
【００３６】
ここで、本実施形態に係る接触式内部温度計１００による測定原理を図５及び図６を用いて説明する。図５は、図４に示した測定ヘッド２により測定対象物の測定を行う際のモデルを示す図である。また、図６は、図５に示したモデルの等価熱回路を示す図である。
【００３７】
図５において、プローブ３０、プローブ４０及びプローブ５０は直線上に配置されており、それぞれ被測定面に接触している。そして、プローブ３０の接触面の中心を原点とし、図示のように、被測定面に平行でかつプローブ５０に向かう方向をｘ方向、また被測定面に垂直で測定対象物内部に向かう方向をｚ方向としてｘ−ｚ座標をとる。そして、近似的に各プローブはそれぞれの中心点において被測定面と熱的に接しているものとみなし、プローブ３０、プローブ４０及びプローブ５０のｘ座標をそれぞれｘ１、ｘ２、ｘ３とおく。ｘ１及び、各プローブのｚ座標の値は０である。また、第１の温度センサ積層体３１に対する第２の温度センサ積層体４１の距離である第１の所定距離と、第２の温度センサ積層体４１に対する第３の温度センサ積層体５１の距離である第２の所定距離は既知であるから、ｘ２及びｘ３の値もまた既知である。さらに、点ｂで示された座標（ｘｂ，ｚｂ）の位置に動脈等の恒温熱源が存在するものとする。
【００３８】
このときの等価熱回路は、図６に示した通りであり、Ｔｂは恒温熱源ｂの温度、Ｔ１１は第１の測定面側温度センサ３１ａにおける温度、Ｔ１２は第１の背面側温度センサ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、Ｔ３２は第２の背面側温度センサ４１ｂにおける温度、Ｔ３１は第３の測定面側温度センサ５１ａにおける温度、Ｔ３２は第３の背面側温度センサ５１ｂにおける温度である。また、熱抵抗Ｒｂ１は恒温熱源ｂから第１の測定面側温度センサ３１ａまでの熱抵抗、熱抵抗Ｒｂ２は恒温熱源ｂから第２の測定面側温度センサ４１ａまでの熱抵抗、熱抵抗Ｒｂ３は恒温熱源ｂから第３の測定面側温度センサ５１ａまでの熱抵抗である。さらに、熱抵抗Ｒ１は第１の熱抵抗体３１ｃの、熱抵抗Ｒ２は第２の熱抵抗体４１ｃの、熱抵抗Ｒ３は第３の熱抵抗体５１ｃの熱抵抗である。そして、Ｔｂ＞Ｔ１１＞Ｔ１２、Ｔｂ＞Ｔ２１＞Ｔ２２及びＴｂ＞Ｔ３１＞Ｔ３２が成立している。
【００３９】
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ｑ１は一定であるから、次の熱伝導方程式が成立する。
【００４０】
【数１】
2013210326.tif 000003
又同様に、ＴｂよりＴ２２及びＴ３２へと流れる熱流束ｑ２、ｑ３を考えるとそれぞれ、
【００４１】
【数２】
2013210326.tif 000004
【００４２】
【数３】
2013210326.tif 000005
が成立する。
【００４３】
ここで、測定対象物の内部における熱抵抗が測定対象物内部における距離に比例すると仮定し、その比例定数である単位熱抵抗Ｒ０を導入すると、
【００４４】
【数４】
2013210326.tif 000006
【００４５】
【数５】
2013210326.tif 000007
【００４６】
【数６】
2013210326.tif 000008
となる。この数１乃至６において独立方程式の数は３であり、未知数はＴｂ、ｘｂ、ｚｂの３つであるから、これを解くことにより恒温熱源ｂの温度Ｔｂ及び恒温熱源の位置（ｘｂ，ｚｂ）が算出できる。
【００４７】
すなわち、恒温熱源ｂの温度Ｔｂは
【００４８】
【数７】
2013210326.tif 000009
として求められる。ここで、
【００４９】
【数８】
2013210326.tif 000010
である。なお、数７は解析解を与えるものであり、２つの値を解として導くものであるが、恒温熱源ｂの温度Ｔｂとしては現実的にあり得る方の値を測定値として採用するとよい。採用の基準は種々のものが考えられるが、例えば、正の値を持つものを採用したり、第１の測定面側温度センサ３１ａ（又は第２の測定面側温度センサ４１ａ、第３の測定面側温度センサ５１ａ或いはそれらの平均値でもよい）の測定値に近いものを採用したりするとよい。
【００５０】
また、恒温熱源の位置（ｘｂ，ｚｂ）はそれぞれ、
【００５１】
【数９】
2013210326.tif 000011
【００５２】
【数１０】
2013210326.tif 000012
として求められる。ここで、
【００５３】
【数１１】
2013210326.tif 000013
である。
【００５４】
したがって、適切な単位熱抵抗Ｒ０を定めてやることにより、恒温熱源ｂの温度Ｔｂ及び位置（ｘｂ，ｚｂ）が求められることになる。かかる単位熱抵抗Ｒ０は、測定対象物の材質に応じて定めるとよい。測定対象物が生体である場合には、測定位置により実験的に又はコンピュータシミュレーション等により定めるとよい。また、接触式内部温度件１００にあらかじめ複数種類の単位熱抵抗Ｒ０を記憶させておき、使用者が測定対象物の材質や測定位置を適宜のインタフェースを通じて選択することにより、使用すべき単位熱抵抗Ｒ０の値を決定するようにしてもよい。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、第１の測定面側温度センサ３１ａ、第２の測定面側温度センサ４１ａ又は第３の測定面側温度センサ５１ａ或いはそれら全て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。
【００５８】
手順３：コントローラは、第１の温度センサ積層体３１、第２の温度センサ積層体４１及び前記第３の温度センサ積層体５１が定常状態に達した後、数７により測定対象物内部の恒温熱源の温度Ｔｂを算出する。すなわち、コントローラは、全ての温度センサの出力を監視し、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７から測定対象物内部の恒温熱源の温度Ｔｂを求める。従って、コントローラは、第１の測定面側温度センサ３１ａ、第１の背面側温度センサ３１ｂ、第２の測定面側温度センサ４１ａ、第２の背面側温度センサ４１ｂ、第３の測定面側温度センサ５１ａ及び第３の背面側温度センサ５１ｂの測定結果に基づいて測定対象物内部の恒温熱源の温度Ｔｂを算出することになる。さらに、コントローラは、数９により恒温熱源のｘ座標の値ｘｂを算出する。従って、コントローラは、第１の測定面側温度センサ３１ａ、第１の背面側温度センサ３１ｂ、第２の測定面側温度センサ４１ａ、第２の背面側温度センサ４１ｂ、第３の測定面側温度センサ５１ａ及び第３の背面側温度センサ５１ｂの測定結果に基づいて測定対象物内部の恒温熱源の位置を算出することになる。
【００５９】
手順４：コントローラは、算出された測定対象物内部の恒温熱源の温度Ｔｂを図１に示したように表示部１２に表示する。さらに、算出された測定対象物内部の恒温熱源の位置を、得られた座標ｘｂの値に応じて、図１に示したようにインジケータ８に表示する。この例では、インジケータ８に含まれる発光ダイオードのうち、中央のものを点灯することにより、接触式内部温度計１００の長手方向に関し、恒温熱源が測定面２０の中央に存在することを示している。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。
【００６０】
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。座標ｘｂに関しても同様であり、本実施形態ではインジケータ８に表示することにより使用者に通知しているが、メモリへの蓄積あるいは線又は無線によるを出力をしてもよい。さらに、本実施形態では、測定対象物内部の恒温熱源の深さ方向の位置である座標ｚｂを用いなかったが、これを数１０により算出し、任意の方法で使用者に通知してよい。例えば、インジケータ８の発光ダイオードの発光色や、表示部１２への表示により座標ｚｂを使用者に通知するとよい。さらに、本実施形態では、接触式内部温度計１００は測定対象物内部の恒温熱源の温度Ｔｂを図１に示したように表示部１２に表示する。さらに、算出された測定対象物内部の恒温熱源の温度と位置の両方を使用者に通知するものとしているが、必要に応じて、このいずれかのみを算出し、通知するようにしてもよい。
【００６１】
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。
【００６２】
手順５：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、第１の温度センサ積層体３１、第２の温度センサ積層体４１及び第３の温度センサ積層体５１を冷却し、次の測定に備えるものである。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、各温度センサ積層体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、各温度センサ積層体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場合があり得る。そのため、測定の度に各温度センサ積層体ある程度冷却するのである。
【００６３】
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、第１の温度センサ積層体３１、第２の温度センサ積層体４１及び第３の温度センサ積層体５１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は協働して第１の温度センサ積層体３１、第２の温度センサ積層体４１及び第３の温度センサ積層体５１を冷却する冷却機構を構成することになる。
【００６４】
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、換気性能に問題がなければ、ブロア７を省略し、吸気穴１６及び排気穴２１のみにより換気機構を構成しても差し支えない。
【００６５】
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】
【００６６】
１  ケース、２  測定ヘッド、５  支持環、６  電池、７  ブロア、８  インジケータ、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  第１のプローブ、３１  第１の温度センサ積層体、３１ａ  第１の測定面側温度センサ、３１ｂ  第１の背面側温度センサ、３１ｃ  第１の熱抵抗体、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  第３のプローブ、５１  第３の温度センサ積層体、５１ａ  第３の測定面側温度センサ、５１ｂ  第３の背面側温度センサ、５１ｃ  第３の熱抵抗体、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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