CN101918803A - 使用感温磁性体的温度测量方法以及温度控制方法 - Google Patents

Abstract

提供一种温度测量方法和使用了该温度测量方法的温度控制方法以及使用于这些方法中的***，将具有任意居里点的感温磁性体配置于被测量部，并且使被设置于离开被测量部的位置处的磁场产生源产生磁场，通过利用磁传感器检测依赖于感温磁性体的温度的、磁场的磁通矢量的变化，来测量被测量部的温度，从而能够以无线方式在离开被测量部的位置处测量被测量部的温度，并且使用容易小型化的温度探针。

Description

使用感温磁性体的温度测量方法以及温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种温度测量方法和使用了该温度测量方法的温度控制方法以及使用于这些方法中的***，该温度测量方法通过检测依赖于感温磁性体的温度而发生变化的磁场的磁通矢量变化来能够在离开被测量部的位置处测量温度。

背景技术

作为治疗恶性肿瘤的方法之一，存在一种将微波和高频电流作为能源的温热疗法。在进行这种温热疗法时，必须确认患部的温度达到目标温度的情况。作为温度测量技术，存在利用了红外线的热感照相机(thermal camera)，但是该热感照相机的使用主要限于表面温度的测量，无法测量红外线不能透过的生物体内部的温度。因此，考虑将热敏电阻、热电偶等温度探针侵入性地***到体内来测量患部的温度，但是上述方法不仅存在对患者带来痛苦这样的问题还存在招致传染病等卫生问题。

作为用于解决这种问题的方法，目前，考虑并公开有能够以无线方式在离开被测量部的位置处测量被测量部的温度的技术。例如在专利文献1中公开了如下温度测量方法：将具有永久磁铁和覆盖该永久磁铁的周围的、居里点(Curie point)不同的多个感温磁性体的温度测量元件配置于被测量部，利用配置于离开温度测量元件的位置处的磁传感器来检测依赖于温度而从温度测量元件泄漏的泄漏磁通，根据磁传感器的输出来测量被测量部的温度。

专利文献1：日本专利第3333875号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在上述专利文献1所公开的温度测量方法中，配置于被测量部的温度测量元件(温度探针)构成包括永久磁铁和多个感温磁性体的多层结构，因此即使将各层薄膜化也存在小型化受到限制的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种能够以无线方式在离开被测量部的位置处测量被测量部的温度并使用易于小型化的温度探针的温度测量方法。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，第一本发明提供一种温度测量方法，其特征在于，将具有任意居里点的感温磁性体配置于被测量部，并且使被设置于离开被测量部的位置处的磁场产生源产生磁场，通过利用磁传感器检测依赖于感温磁性体的温度的、磁场的磁通矢量的变化，来测量被测量部的温度。

本发明的这种温度测量方法能够应用于几乎所有的温热疗法，因此能够安装到利用感应加热、微波的现有的温热疗法设备中。另外，能够非侵入地监视肿瘤温度，因此能够减轻给予患者的负担以及感染风险。并且，只要是非磁性体的对象就能够应用本发明，因此能够以无线方式测量以往不得不使用热敏电阻、热电偶以有线方式测量的生物体内部的温度。

在本发明中，“感温磁性体”是指由通过组成比的变更、添加物的添加、加热处理等来能够任意地设定居里点的磁性材料构成的磁性体。作为能够使用于本发明的磁性材料的具体例，能够列举出Ni-Zn类铁氧体、Mn-Cu-Zn类铁氧体等。在进行温热疗法时为了测量患部温度而使用本发明的温度测量方法的情况下，优选选择能够将居里点设定为43度左右的磁性材料。作为这种磁性材料的具体例，能够列举出Ni-Zn类铁氧体、Mn-Cu-Zn类铁氧体等。另外，关于“磁场产生源”，只要能够产生磁场就不特别进行限定，作为具体例能够列举出线圈、超导线圈、永久磁铁等。并且，“离开的位置”优选为小于等于20cm，更优选为小于等于10cm，最佳的是小于等于5cm。并且，关于“磁传感器”，只要能够测量磁场的磁通矢量的变化就不特别进行限定，作为具体例能够列举出线圈、霍尔元件、磁电阻效应元件、磁通门(fluxgate)传感器、法拉第(Faraday)元件、超导量子干涉元件等。

另外，在第一本发明的温度测量方法中，能够将分别具有不同的任意居里点的多个感温磁性体配置于被测量部。通过设为这种方式，能够检测多个目标温度。即，本发明的温度测量方法是并不限定于对于上述温热疗法的利用的通用的非接触温度测量技术，通过使用具有不同的任意居里点的多个感温磁性体，能够连续地进行温度测量。

并且，在第一本发明的温度测量方法中，优选的是磁场产生源是流通交流电流的线圈，磁传感器也优选为线圈。通过设为上述方式，能够提高***的耐久性以及能够降低成本。另外，还具有能够完全去除在半导体元件中产生的交叉轴效应(cross-axis effect)的优点。

并且，在第一本发明的温度测量方法中，能够将用作温度探针的感温磁性体设为粉状体来使用。在此，“粉状体”是指，平均粒径小于等于150μm程度的微颗粒。通过将感温磁性体设为微颗粒，使感温磁性体分散到生理盐水等液体中等，能够使用注射针来将感温磁性体注入到生物体内。另外，通过将感温磁性体设为微颗粒，温感磁性体的热容量降低，因此能够高灵敏度地检测居里点附近的温度。

并且，在第一本发明的温度测量方法中，优选的是在感温磁性体中，与上述磁性材料一起使用容易进行感应加热的发热材料。在此，作为“容易进行感应加热的材料”，能够具体列举出Fe、Au、Ti、Pt等金属、将这些金属中的一种或者多种作为主要成分的合金等。特别是在实施温热疗法时使用的情况下，考虑对人体的影响等，优选的是选择上述金属和合金中的Au、Ti等金属、由这些金属构成的合金。这样，通过与感温磁性体一起使用容易进行感应加热的发热材料，能够实现低磁通密度下的温热疗法，能够使电源设备小型化。

并且，在第一本发明的温度测量方法中，优选的是调整并固定磁传感器与磁场产生源的相对位置和姿势，使得磁传感器的输出变为最小值(V_min)，将感温磁性体配置于被测量部，并且调整并固定磁传感器及磁场产生源与感温磁性体的相对位置和姿势，使得磁传感器的输出变为最大值(V_max)，用以下计算公式求出被测量部的温度达到目标温度时的磁传感器的输出(V)。

上述计算公式为V＝(V_max-V_min)×k+V_min(其中，k为0＜k＜1的常数。)

如后面详细说明的那样，通过使用这种方法，即使在事先不确定测量对象内的感温磁性体的分量以及被配置的位置的情况下，也能够检测被测量部是否达到目标温度。

第二本发明提供一种温度测量***，其特征在于，具备：感温磁性体，其被配置于被测量部上，具有任意居里点；以及检测部，其在离开被测量部的位置处产生磁场，并且检测依赖于感温磁性体的温度的、磁场的磁通矢量的变化。

在第二本发明的温度测量***中优选的是能够设为检测部具备磁场产生源和磁传感器，该磁场产生源在离开被测量部的位置处产生磁场，该磁传感器检测依赖于感温磁性体的温度的、磁场的磁通矢量的变化，并且检测部还具备锁定放大器(lock-in amplifier)。

第三本发明提供一种温度控制方法，其特征在于，将具有任意居里点的感温磁性体配置于被测量部，并且利用加热用具来加热被测量部，使被设置于离开被测量部的位置处的磁场产生源产生磁场，并且利用磁传感器来检测依赖于感温磁性体的温度的、磁场的磁通矢量的变化，根据来自磁传感器的检测信号来控制加热用具。

在第三本发明的温度控制方法中，磁场产生源还能够用作加热用具。即，利用由磁场产生源产生的磁场，对感温磁性体或者与该感温磁性体一起使用的容易进行感应加热的发热材料进行感应加热，由此能够加热被测量部。

第四本发明提供一种温度控制***，其特征在于，具备：感温磁性体，其被配置于被测量部，具有任意居里点；检测部，其在离开被测量部的位置处产生磁场，并且检测依赖于感温磁性体的温度的、磁场的磁通矢量的变化；加热部，其加热被测量部；以及控制部，其具有计算机，该计算机根据从检测部得到的检测信号来控制加热部。

在第四本发明的温度控制***中，检测部具备磁场产生源，该磁场产生源在离开被测量部的位置处产生磁场，该磁场产生源通过对感温磁性体进行感应加热，来能够起到加热部的作用。

发明的效果

根据第一本发明的温度测量方法，能够以无线方式在离开被测量部的位置处测量被测量部的温度。并且，利用感温磁性体作为温度探针，由此容易使温度探针小型化。根据第二本发明，能够提供一种能够以无线方式在离开被测量部的位置处测量被测量部的温度的温度测量***。根据第三本发明，能够提供一种能够以无线方式在离开被测量部的位置处测量被测量部的温度并能够控制被测量部的温度的温度控制方法。根据第四本发明，能够提供一种能够以无线方式在离开被测量部的位置处测量被测量部的温度并能够控制被测量部的温度的温度控制***。

附图说明

图1是概要性地表示本发明的温度测量方法的原理的图。

图2是概要性地表示本发明的温度测量***的一例的图。

图3是概要性地表示驱动线圈和拾取线圈(pick up coil)的配置的一例的图。

图4是概要性地表示本发明的温度测量方法的实施方式的一例的图。

图5是表示测量对象内的感温磁性体的温度和拾取线圈的输出电压之间的关系的图。

图6是概要性地表示本发明的温度控制***的一例的图。

图7是概要性地表示操作本发明的温度控制***时的加热用电源的时序图的一例的图。

图8是概要性地表示操作本发明的温度控制***时的高频交流电源的时序图的一例的图。

图9是表示任意的距离下的水温和输出电压之间的关系的图。

图10是表示任意的距离下的水温和输出电压之间的关系的图。

图11是表示人体模型(phantom)中的感温磁性体粉状体的温度和输出电压之间的关系的图。

图12是表示在同时使用具有不同居里点的感温磁性体时的磁通矢量的测量结果的图。

附图标记说明

1：感温磁性体；2：驱动线圈(磁场产生源)；3：拾取线圈(磁传感器)；4：电压表；5：振荡器；6：锁定放大器；7：功率放大器；8：高频交流电源；9：电阻；10：温度测量***；15：检测部；20：加热部；21：加热用电源；22：加热用具；30：控制部；31：测量控制用计算机；40：测量对象(人体)；100：温度控制***。

具体实施方式

<温度测量方法>

下面，参照附图来说明本发明的温度测量方法。

图1是概要性地表示本发明的温度测量方法的原理的图。图中的虚线箭头表示交流磁场的磁通线。图1的(a)表示感温磁性体1的温度小于居里点时的状态，图1的(b)表示感温磁性体1的温度大于等于居里点时的状态。

感温磁性体1是由将居里点设定为作为目标的任意温度的磁性材料构成的磁性体。另外，磁场产生源2是通过流通交流电流来产生交流磁场的线圈(下面称为“驱动线圈”。)。并且，磁传感器3是对从驱动线圈2产生的交流磁场的磁通矢量的变化进行检测的线圈(下面称为“拾取线圈”。)。驱动线圈2与拾取线圈3被配置成轴方向相互正交。

如果感温磁性体1的温度低于感温磁性体1的居里点，则感温磁性体1具有高的磁导率(magnetic permeability)。因此，如图1的(a)所示，从驱动线圈2产生的交流磁场的磁通被感温磁性体1所吸引，磁通矢量弯曲。此时，在被配置于感温磁性体1与驱动线圈2之间的拾取线圈3中，产生与磁通矢量的正交成分的变位成正比的感应电动势，产生电位。

另一方面，在感温磁性体1的温度大于等于感温磁性体1的居里点的情况下，感温磁性体1的磁性变得与空气相同程度。因此，如图1的(b)所示，从驱动线圈2产生的交流磁场的磁通不被感温磁性体1吸引而大致直线前进，磁通矢量与拾取线圈3的轴大致正交。因此，与感温磁性体1的温度小于居里点的情况相比，在拾取线圈3中产生的感应电动势减少。

这样，当使感温磁性体1的温度逐渐上升时，在居里点附近，拾取线圈3中产生的感应电动势急剧发生变化。也就是说，将感温磁性体1配置于被测量部，在离开感温磁性体1的位置处产生交流磁场，检测依赖于感温磁性体1的温度的、该交流磁场的磁通矢量的变化，由此能够确认感温磁性体1周围(被测量部)的温度大于等于任意的温度(感温磁性体1的居里点)。因而，根据本发明的温度测量方法，能够以无线方式在离开被测量部的位置处测量被测量部的温度。

并且，本发明的温度测量方法能够应用于几乎所有的温热疗法，因此能够安装到现有的利用感应加热、微波的温热疗法设备中。并且，根据本发明的温度测量方法，能够以非接触和非侵入地监视肿瘤温度，因此能够减轻患者的负担和感染风险。

在将本发明的温度测量方法应用于上述温热疗法的情况下，优选的是与感温磁性体一起使用容易进行感应加热的发热材料。通过设为上述方式，能够提高从体外施加高温磁场的温热疗法的发热效率，能够利用低输出的电源以低磁通密度进行治疗，因此能够使电源设备小型化。

能够通过本发明的温度测量方法来进行测量的位置并不限于生物体内，只要是非磁性体的对象就能够应用。因而，只要是使磁场透过的材料就能够应用于固体、液体、气体，因此能够以无线方式测量以往不得不使用热敏电阻或热电偶以有线方式进行测量的物体内部的温度。

在使用图1进行的本发明的温度测量方法的原理的说明中，以在驱动线圈2与感温磁性体1之间将拾取线圈3配置成驱动线圈2与拾取线圈3的轴方向正交为例来进行了说明，但是本发明并不限定于上述方式。只要感温磁性体1、驱动线圈2以及拾取线圈3在温度测量时相互之间的相对位置被固定，并且配置在以相互受到影响的程度相接近的位置处即可。

另外，在使用图1进行的本发明的温度测量方法的原理的说明中，说明了使用一个感温磁性体的示例，但是本发明并不限定于上述方式，能够使用多个感温磁性体。因而，在感温磁性体、磁传感器以及磁场产生源的相对位置关系为固定的条件下，将居里点不同的感温磁性体设置在被测量部，由此能够检测多个目标温度。即，本发明的温度测量方法是并不限定于上述对温热疗法的利用的通用的非接触温度测量技术，通过使用具有不同的任意居里点的多个感温磁性体，能够连续地进行温度测量。

另外，在本发明的温度测量方法中，使用感温磁性体作为温度探针，能够将感温磁性体设为粉状体。例如，通过将感温磁性体(温度探针)设置成平均粒径小于等于150μm程度的粉状体，来使感温磁性体分散到生理盐水等液体中，能够使用注射针将感温磁性体注射到生物体内来利用。另外，通过将感温磁性体设置成这种粉状体，感温磁性体的热容量降低，因此能够高灵敏度地检测居里点附近的温度。但是，在将感温磁性体配置于生物体内的情况下，为了避免该感温磁性体经过***而移动，优选的是使感温磁性体的大小在某种程度上较大。

作为将感温磁性体配置于生物体内的被测量部的其它方法，还考虑使用固体制剂的注入器的方法。在使用该方法的情况下，感温磁性体的粒径优选为小于等于2mm。

并且，作为将感温磁性体配置于被测量部的其它方法，还考虑将感温磁性体封入到胶囊内并配置到被测量部的方法。如果胶囊的粒径小于等于2mm，则能够使用上述注入器来将胶囊配置于生物体内。另外，如果使用胶囊，则还能够容易地将感温磁性体与如上所述的容易进行感应加热的发热材料一起封入而配置到被测量部。并且，在使用胶囊来将感温磁性体等配置于生物体内的情况下，起到如下效果：能够防止感温磁性体等在生物体内扩散；以及即使感温磁性体等是对生物体带来不良影响的部件，也能够与生物体隔离来使用该感温磁性体等。在将胶囊配置于生物体内的情况下，只要胶囊的材质不会对生物体带来不良影响就不特别进行限定，例如能够使用硅、树脂、钛等。

图2是概要性地表示本发明的温度测量***的一例的图。三个虚线箭头表示从驱动线圈2产生的交流磁场的磁通线。在图2中，对采用与图1相同的结构的部分附加与图1中使用的附图标记相同的附图标记。

如图2所示，温度测量***10具备感温磁性体1、驱动线圈2、拾取线圈3、振荡器5、锁定放大器6以及功率放大器7。

下面说明对从驱动线圈2产生的交流磁场的磁通矢量的变化进行检测的过程。

当电信号从振荡器5被输入到功率放大器7、并且交流电流从功率放大器7流入到驱动线圈2时，从驱动线圈2产生交流磁场。该交流磁场受到与驱动线圈2相距任意距离的感温磁性体1所具有的磁性的影响。感温磁性体1的磁特性依赖于该感温磁性体1的温度，因此由驱动线圈2产生的交流磁场受到感温磁性体1的温度的影响。即，在感温磁性体1的温度小于居里点时，由驱动线圈2产生的交流磁场的磁通矢量弯曲，当感温磁性体1的温度变得大于等于居里点时，由驱动线圈2产生的交流磁场的磁通矢量在驱动线圈2与感温磁性体1之间大致直线前进。

如上所述，在由驱动线圈2产生的交流磁场的磁通矢量弯曲时，在拾取线圈3中产生感应电动势，在该磁通矢量与拾取线圈3的轴大致正交时，与该磁通矢量弯曲时相比，在拾取线圈3中产生的感应电动势减少。即，当感温磁性体1的温度大于等于居里点时，与感温磁性体1的温度小于居里点时相比，在拾取线圈3中产生的感应电动势减少。因而，通过检测在被设置于驱动线圈2与感温磁性体1之间的拾取线圈3中产生的感应电动势，来能够判断被测量部是否达到目标温度(任意地设定的感温磁性体的居里点)。但是，当驱动线圈2与感温磁性体1之间的距离变大时，磁通矢量的变化量降低，从而难以检测在拾取线圈3中产生的感应电动势。因此，在温度测量***10中，将电信号从振荡器5输入到功率放大器7，与此同时还将电信号(参照信号)从振荡器5输入到与拾取线圈3相连接的锁定放大器6，由锁定放大器6对在拾取线圈3中产生的感应电动势进行同步检波，由此降低周围的磁场噪声，从而提高检测灵敏度。

接着，下面，使用图3～图5来说明在不确定测量对象内的感温磁性体1的分量、被配置的位置的情况下也能够检测被测量部是否达到目标温度的方法。

图3是概要性地表示驱动线圈2和拾取线圈3的配置的一例的图。图4是概要性地表示本发明的温度测量方法的实施方式的一例的图。图5是表示测量对象内的感温磁性体1的温度与拾取线圈3的输出电压之间的关系的图。在图3以及图4中，对采用与图1以及图2相同结构的部分附加与图1以及图2中使用的附图标记相同的附图标记。

首先，如图3所示，在没有测量对象40(参照图4)的状态下，调整并固定驱动线圈2与拾取线圈3的相对位置和相对姿势使得拾取线圈3的输出电压为最小。将这种姿势下的拾取线圈3的输出电压设为V_min。在之后的测量中，驱动线圈2与拾取线圈3的相对位置和姿势不变。因而，如果周围存在磁性体、金属，则从驱动线圈2产生的磁通矢量发生变化，拾取线圈3的电压值变得大于V_min。

接着，如图4所示，将感温磁性体1配置于被测量测量对象(例如人体。)40的想要测量的部位(被测量部)，调整将感温磁性体1配置于内部的测量对象40的位置和姿势使得拾取线圈3的输出电压为最大。将这种姿势下的拾取线圈3的输出电压设为V_max。通过这种作业，不依赖于被配置于测量对象40内的感温磁性体1的位置、姿势、质量而能够检测被测量部达到目标温度的情况。

当感温磁性体1周围的温度上升时，感温磁性体1也同样被加温。不久，感温磁性体1的温度达到居里点，感温磁性体1的磁导率减少。其结果，磁通矢量的变化量减少，拾取线圈3的输出电压接近V_min。

下面示出利用图4示出的装置来检测被测量部达到目标温度的情况的测量算法的一例。如图5所示，通过使用上述V_min和V_max，根据使用任意常数k的如下计算公式，能够求出感温磁性体1达到居里点(Tc)时的拾取线圈3的电压值(V)，通过测量拾取线圈3的电压值，能够检测被测量部达到目标温度的情况。

计算公式：V＝(V_max-V_min)×k+V_min

在此，常数k(0＜k＜1)是由被测量部(及其周围)的热容量、感温磁性体1的量、驱动线圈2与拾取线圈3的相对位置和姿势来决定的值，但是还能够通过实验求出。另外，实时地将加热过程中的拾取线圈3的电压值对时间进行微分，由此能够根据拾取线圈3的电压值的变化量的最大值来检测被测量部达到目标温度的情况。

通过与感温磁性体1一起使用其它磁性材料或者金属材料，还能够在提高感应加热的发热效率的状态下检测被测量部达到目标温度的情况。在这种情况下，由于一起使用的其它材料而磁通矢量弯曲，因此拾取线圈3的电压值产生偏压，即使被测量部达到目标温度而达到感温磁性体1的居里点，拾取线圈3的电压值也不会降到V_min。但是，由感温磁性体1的磁导率的降低而引起的磁通矢量的变化量、即拾取线圈3的电压值的变化量(如果驱动线圈2、拾取线圈3以及其它材料的相对位置和姿势固定)是始终固定的，因此能够根据拾取线圈3的电压值的变化量来检测被测量部达到目标温度的情况。

<温度控制方法>

接着，下面参照附图来说明使用上述本发明的温度测量方法的本发明的温度控制方法。

图6是概要性地表示本发明的温度控制***的一例的图。在图6中，对采用与图1～4相同结构的部分附加与图1～4中使用的附图标记相同的附图标记。

如图6所示，本发明的温度控制***100具备：感温磁性体1；检测部15，其具有驱动线圈2、拾取线圈3、将电力提供给驱动线圈2的高频交流电源8以及锁定放大器6，该锁定放大器6根据来自高频交流电源8的参照信号对来自拾取线圈3的输出进行同步检波；加热部20，其具有对被测量部进行加热的加热用具22和将电力提供给加热用具22的加热用电源21；以及控制部30，其具有测量控制用计算机31，该测量控制用计算机31根据从检测部15得到的检测信号来控制高频交流电源8以及控制加热用电源21。

当交流电流从高频交流电源8流入到驱动线圈2时，从驱动线圈2产生交流磁场。该交流磁场受到与驱动线圈2相距任意距离的感温磁性体1所具有的磁性的影响。感温磁性体1的磁特性依赖于该感温磁性体1的温度，因此由驱动线圈2产生的交流磁场受到感温磁性体1的温度的影响。即，在感温磁性体1的温度小于居里点时，由驱动线圈2产生的交流磁场的磁通矢量弯曲，当感温磁性体1的温度大于等于居里点时，由驱动线圈2产生的交流磁场的磁通矢量在驱动线圈2与感温磁性体1之间大致直线前进。

如上所述，在由驱动线圈2产生的交流磁场的磁通矢量弯曲时，在拾取线圈3中产生感应电动势，在该磁通矢量与拾取线圈3的轴大致正交时，与该磁通矢量弯曲时相比，在拾取线圈3中产生的感应电动势减少。即，当感温磁性体1的温度大于等于居里点时，与感温磁性体1的温度小于居里点时相比，在拾取线圈3中产生的感应电动势减少。因而，通过检测在被设置于驱动线圈2与感温磁性体1之间的拾取线圈3中产生的感应电动势，能够判断被测量部是否达到目标温度(任意地设定的感温磁性体的居里点)。但是，当驱动线圈2与感温磁性体1之间的距离变大时，磁通矢量的变化量降低，从而难以检测在拾取线圈3中产生的感应电动势。因此，在温度控制***100中，将从高频交流电源8与驱动线圈2之间的夹着电阻9的位置处获取的电信号(参照信号)输入到锁定放大器6，通过利用锁定放大器6对在拾取线圈3中产生的感应电动势进行同步检波来降低周围的磁场噪声，从而提高检测灵敏度。

从锁定放大器6得到的检测信号被发送到测量控制用计算机31，测量控制用计算机31根据该检测信号来控制高频交流电源8和加热用电源21。下面说明其具体例。

图7是概要性地表示操作本发明的温度控制***时的加热用电源21的时序图的一例的图。图7的上端表示由锁定放大器6得到的检测信号，纵轴是信号强度，V_max和V_min的意思与上述相同。图7的下端表示加热用电源21的时序图。此外，横轴是时间。

当接通加热用电源21而利用加热用具22持续加热被测量部时，不久，被测量部的温度接近目标温度(感温磁性体1的居里点)，由锁定放大器6得到的检测信号接近V_min。之后，当断开加热用电源21而停止加热被测量部时，被测量部的温度开始下降，因此，不久，由锁定放大器6得到的检测信号开始接近V_max。之后，当再次接通加热用电源21时，被测量部被加热，由锁定放大器6得到的检测信号开始接近V_min。通过这样反复接通和断开加热用电源21来能够控制被测量部的温度为固定值。

在图6示出的方式例中，使用加热用电源21和加热用具22作为加热部，但是在能够对感温磁性体1或者与感温磁性体1一起使用容易进行感应加热的发热材料的混合体进行感应加热的情况下，驱动线圈2能够还用作加热部的作用。即，使用由驱动线圈2产生的磁场来对感温磁性体1或者上述混合体进行感应加热，将感温磁性体1或者上述混合体作为热源来对被测量部进行加热，并且能够调整其加热量。在这种情况下，在使用与感温磁性体1一起使用容易进行感应加热的发热材料的混合体的情况下，更容易对被测量部进行加热，因此首选。根据上述方法，例如不使用加热用的电极就能够进行温热疗法。

下面，使用图8来说明一边使用驱动线圈2来对感温磁性体1进行加热一边控制被测量部的温度的方法。图8是概要性地表示操作本发明的温度控制***时的将电力提供给驱动线圈2的高频交流电源8的时序图的一例的图。图8的上端表示由锁定放大器6得到的检测信号，纵轴是信号强度，V_max和V_min的意思与上述相同。图8的下端表示高频交流电源8的时序图。此外，横轴是时间。

当接通高频交流电源8而利用由驱动线圈2产生的磁场对感温磁性体1持续地进行感应加热时，不久，感温磁性体1的温度接近目标温度(感温磁性体1的居里点)，由锁定放大器6得到的检测信号接近V_min。之后，当断开高频交流电源8而停止加热被测量部时，被测量部的温度开始下降，因此，不久，由锁定放大器6得到的检测信号开始接近V_max。此时，在断开高频交流电源8的状态下对驱动线圈2也不提供电力，因此从锁定放大器6(拾取线圈3)也得不到检测信号。因而，通过间歇性地接通高频交流电源8来得到离散的检测信号(温度信息)。这样，在对感温磁性体1进行加热时始终将高频交流电源8设为接通状态，在保持温度时，将高频交流电源8间歇性地设为接通状态，由此一边得到离散的检测信号(温度信息)一边能够控制被测量部的温度。

在到此为止的本发明的说明中，说明了使用线圈作为磁场产生源和磁传感器的方式，但是本发明并不限定于上述方式。本发明的温度测量方法只要从磁场产生源产生磁场而能够对受到依赖于温度的感温磁性体的磁性影响而变化的该磁场的磁通矢量的变化进行检测即可。因而，作为能够使用于本发明的磁场产生源的线圈以外的具体例，能够列举出超导线圈、永久磁铁等。另外，作为磁传感器，除了线圈以外还能够列举出霍尔元件、磁电阻效应元件、磁通门传感器、法拉第元件、超导量子干涉元件等。但是，根据提高***的耐久性、降低成本以及去除在半导体元件中产生的交叉轴效应(cross-axis effect)等观点，优选使用线圈作为磁场产生源和磁传感器。

实施例

下面参照实施例来进一步说明本发明。

为了研究本发明的温度测量方法的有效性，使用上述测量单元10和感温磁性体来进行了各种实验。以下实验是将640Hz、10Ap-p的交流电流流通驱动线圈2来进行的。另外，作为感温磁性体，使用由Fe₂O₃、CuO、ZnO以及MgO构成的磁性材料，只要不特别进行说明，就使用将居里点设为43℃的磁性材料(组成比[mol％]为Fe₂O₃∶CuO∶ZnO∶MgO＝49∶7∶30∶14)。

<任意的距离下的感温磁性体的温度与检测装置的输出电压之间的关系>

将直径2cm的球状的感温磁性体放入到装满水的水槽内，在与该感温磁性体相距任意距离(2cm、2.5cm)的位置处设置拾取线圈3。然后，检查改变被放入感温磁性体的水槽内的水温(下面简单称为“水温”。)时的、从驱动线圈2产生的交流磁场的磁通矢量的变化。在该实验中，假设温热疗法中的体内的治疗，使水温从32℃至45℃为止连续变化，来检查水温与由锁定放大器6检测出的输出电压(下面简单称为“输出电压”。)之间的关系。

图9表示水温与输出电压之间的关系。图中的“d＝”表示感温磁性体与拾取线圈3之间的距离。横轴表示水温(感温磁性体周围的温度)，纵轴表示输出电压。根据图9可知，输出电压在感温磁性体的居里点(43℃)的前后发生较大变化。因而，根据本发明的温度测量方法可知，通过检测磁通矢量的变化量来能够以非接触的方式确认被测量部的温度是否达到任意的温度(感温磁性体的居里点)。

接着，将拾取线圈3与感温磁性体之间的距离变化为1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm以及7cm，来检查水槽内的水温为37℃、40℃、43℃以及46℃时的水温与输出电压之间的关系。

图10表示将拾取线圈3放置在与水槽中的感温磁性体相距任意距离(1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm以及7cm)的位置处时的水温与输出电压之间的关系。图中的“d＝”表示感温磁性体与拾取线圈3之间的距离。横轴表示水温(感温磁性体周围的温度)，纵轴表示输出电压。当在感温磁性体与拾取线圈3之间的距离为6cm的情况下检查输出电压时，在本实验条件下在居里点前后得到-15dB的差，由此可知，即使在感温磁性体与拾取线圈3之间的距离为6cm的情况下也能够充分地进行测量。

为了检测位于进一步离开的位置处的感温磁性体的温度(磁导率)的变化，可考虑提高驱动线圈2的磁通密度、提高拾取线圈3的电感、扩大驱动线圈2的内径等。

<人体模型中的感温磁性体粉状体的温度与输出电压之间的关系>

将粒径为50μm～150μm的感温磁性体的粉状体1g埋入到模拟生物体(人体模型)中，利用光纤温度仪来测量该感温磁性体粉状体中心部的温度。

图11表示注入到人体模型的感温磁性体粉状体的温度与输出电压之间的关系。如图11所示，感温磁性体粉状体的温度在居里点附近急剧下降。认为这是因为在粉状体的状态下随着尺寸变小而热容量变小从而也能够追踪急剧的温度变化。因而，可知通过将感温磁性体设为粉状体来使用，从而能够高灵敏度地检测居里点附近的温度。

<连续的温度测量>

同时使用多个具有不同的居里点的感温磁性体，来进行连续的温度测量。此外，在此测量将具有43℃的居里点的感温磁性体颗粒和具有48℃的居里点的感温磁性体颗粒各混合1g后的人体模型作为对象的磁通矢量的变化。

在图12中横轴表示被测量部的温度，纵轴表示磁通密度。该磁通密度是利用输出电压与磁通密度之间的比例关系而根据实验式来换算得到的。从图12可观察到在作为居里点的43℃和48℃处磁通矢量的减少较大，但是能够确认出在43℃至52℃的范围内磁通密度大致线性地减少而温度与磁通矢量具有成正比的关系。根据这种结果可知，利用具有多个居里点的感温磁性体的组合来能够实现连续的温度测量。

以上，关于认为目前最具实践性且优选的实施方式说明了本发明，但是本发明并不限定于本申请的说明书所公开的实施方式，在不违反从权利要求书和说明书整体中读取的发明的宗旨或者思想的范围内能够适当地进行变更，必须理解为基于这种变更的温度测量方法、温度控制方法以及使用于这些方法中的***也被包含在本发明的保护范围内。

Claims (14)

1.一种温度测量方法，其特征在于，

将具有任意居里点的感温磁性体配置于被测量部，并且使被设置于离开上述被测量部的位置处的磁场产生源产生磁场，

通过利用磁传感器检测依赖于上述感温磁性体的温度的、上述磁场的磁通矢量的变化，来测量上述被测量部的温度。

2.一种温度测量方法，其特征在于，

将分别具有不同的任意居里点的多个感温磁性体配置于被测量部，并且使被设置于离开上述被测量部的位置处的磁场产生源产生磁场，

通过利用磁传感器检测依赖于上述感温磁性体的温度的、上述磁场的磁通矢量的变化，来测量上述被测量部的温度。

3.根据权利要求1或者2所述的温度测量方法，其特征在于，

上述磁场产生源是流通交流电流的线圈。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的温度测量方法，其特征在于，

上述磁传感器是线圈。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的温度测量方法，其特征在于，

上述感温磁性体是粉状体。

6.根据权利要求1～5中的任一项所述的温度测量方法，其特征在于，

与上述感温磁性体一起使用容易进行感应加热的发热材料。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的温度测量方法，其特征在于，

调整并固定上述磁传感器与上述磁场产生源的相对位置和姿势，使得上述磁传感器的输出变为最小值(V_min)，

将上述感温磁性体配置于上述被测量部，并且调整并固定上述磁传感器及上述磁场产生源与上述感温磁性体的相对位置和姿势，使得上述磁传感器的输出变为最大值(V_max)，

用以下计算公式求出上述被测量部的温度达到目标温度时的上述磁传感器的输出(V)，

上述计算公式为V＝(V_max-V_min)×k+V_min，其中，k为0＜k＜1的常数。

8.一种温度测量***，其特征在于，具备：

感温磁性体，其被配置于被测量部上，具有任意居里点；以及

检测部，其在离开上述被测量部的位置处产生磁场，并且检测依赖于上述感温磁性体的温度的、上述磁场的磁通矢量的变化。

9.根据权利要求8所述的温度测量***，其特征在于，

上述检测部具备磁场产生源和磁传感器，该磁场产生源在离开上述被测量部的位置处产生磁场，该磁传感器检测依赖于上述感温磁性体的温度的、上述磁场的磁通矢量的变化。

10.根据权利要求9所述的温度测量***，其特征在于，

上述检测部还具备锁定放大器。

11.一种温度控制方法，其特征在于，

将具有任意居里点的感温磁性体配置于被测量部，并且利用加热用具来加热上述被测量部，

使被设置于离开上述被测量部的位置处的磁场产生源产生磁场，并且利用磁传感器来检测依赖于上述感温磁性体的温度的、上述磁场的磁通矢量的变化，

根据来自上述磁传感器的检测信号来控制上述加热用具。

12.根据权利要求11所述的温度控制方法，其特征在于，

上述磁场产生源还用作上述加热用具。

13.一种温度控制***，其特征在于，具备：

感温磁性体，其被配置于被测量部，具有任意居里点；

检测部，其在离开上述被测量部的位置处产生磁场，并且检测依赖于上述感温磁性体的温度的、上述磁场的磁通矢量的变化；

加热部，其加热上述被测量部；以及

控制部，其具有计算机，该计算机根据从上述检测部得到的检测信号来控制上述加热部。

14.根据权利要求13所述的温度控制***，其特征在于，

上述检测部具备磁场产生源，该磁场产生源在离开上述被测量部的位置处产生磁场，该磁场产生源通过对上述感温磁性体进行感应加热，来起到上述加热部的作用。

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