JP5821449B2 - 温度測定システム及び温度算出方法 - Google Patents
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1−1.温度算出の原理
図1(図1(1)〜図1(3))は、本実施形態における温度算出の原理の説明図である。本実施形態では、図1(1)に示すように、温度の測定対象とする被測定体に接触面STが接触するように、所定形状の接触子100を被測定体に接触させる。
図2(図2(1)〜図2(4))を参照して、温度センサーの設置位置について説明する。基本的に、第1温度センサー11及び第2温度センサー12は、例えば図2(1)に示すように、接触子100内の異なる任意の2箇所に設置すればよい。異なる2つの温度センサーの設置位置が同一となることは物理的に不可能であるため、第1温度センサー11及び第2温度センサー12それぞれの検出温度は、基本的には異なる温度となることが想定される。つまり、第1温度センサー11及び第2温度センサー12それぞれの検出温度には、僅かであっても温度差が生ずることが想定される。従って、上記の原理に従って被測定体の内部温度を算出することができる。
図3(図3(1)〜図3(4))及び図4(図4(1),図4(2))は、接触子100の幾つかの構成を概略的に示した図であり、断面図として図示している。
図5は、上記の温度算出の原理に従って行った実験結果の一例を示す図である。被測定体を温水とし、温水上にポリ塩化ビニル(PVT)を材料とする20[mm]の厚さの土台を乗せ、更に土台上に図1(1)の接触子100を配置して温水の温度を算出した。この実験で用いた接触子100は、シリコンゴムを直径40[mm]、高さ5[mm]のボタン状に成形したものである。第1温度センサー11及び第2温度センサー12にはサーミスターを用いた。また、温水の温度は32[℃]〜44[℃]の範囲で変化させた。
次に、上記の原理に従って被測定体の内部温度を算出・測定する温度測定システム1の実施例について説明する。ここでは、被測定体を人体とし、接触子100を頭部、首部及び胴体部の何れかの部位表面に接触させて、測定対象位置の温度を測定する場合を例に挙げて説明する。
図6は、本実施形態における温度測定システム1の機能構成の一例を示すブロック図である。温度測定システム1は、接触子100と、本体装置200とを備えて構成される。
温度測定システム1は、原則的に、内部温度を測定したい人体の部位表面に接触子100を接触させた状態で初期校正を行い、その状態で継続的に内部温度の算出を行うものである。本実施例において、接触子100は、深部体温を示す頭部、首部及び胴体部の何れかの部位と相対的な温度変化をする部位表面に接触するように設置する。
図7は、本体装置200の処理部300が、記憶部800に記憶されている第1メインプログラム810に従って実行する第1メイン処理の流れを示すフローチャートである。
温度測定システム1において、相対関係判定部311は、別途測定された被測定体の内部温度である基準内部温度823と、接触子100を被測定体に接触させた際の第1温度センサー11及び第2温度センサー12のそれぞれの検出温度である基準第1検出温度821及び基準第2検出温度822とを用いて、各温度センサー11,12それぞれの位置における熱収支特性の相対関係を示す熱収支相対係数840を算出する。そして、内部温度算出部320は、熱収支相対係数840と、各温度センサー11,12のそれぞれの検出温度とを用いて、被測定体の内部温度を継続的に算出する。
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明するが、上記の実施例と同一の構成やフローチャートの同一のステップについては、同一の符号を付して、再度の説明を省略する。
上記の実施形態では、接触子100の内部に2個の温度センサーを設置する場合を例に挙げて説明したが、3以上の温度センサーをそれぞれ異なる位置に設置することとしてもよい。この場合、図1で説明した熱流経路モデルとして、設置する温度センサーの数に応じた熱流経路を想定して、上記の実施形態と同様のモデル化を行えばよい。
また、接触子100内に3以上の温度センサーをそれぞれ異なる位置に設置し、その中から少なくとも2つの温度センサーを選択して内部温度の算出を行うこととしてもよい。例えば、3つの温度センサーを設置する場合は、その中から2つの温度センサーを選択して内部温度の算出を行う。また、例えば、4つの温度センサーを設置する場合は、その中から2つ或いは3つの温度センサーを選択して内部温度の算出を行えばよい。ここでは、接触子100内に3つの温度センサーを設置する場合を例に挙げて説明する。
上記の実施形態で説明した熱収支相対係数及び内部温度の演算式はあくまでも一例であり、これに限られない。例えば、上記の実施形態において、式(8)のように定義した熱収支相対係数Dを、次式(12)の熱収支相対係数Fとして定義することも可能である。
上記の実施形態では、接触子100内の異なる任意の2箇所に温度センサーを設置することで、各温度センサーの位置での熱収支特性に相違を生じさせた。しかし、場合によっては、各温度センサーの位置での熱収支特性に相違が生じず、各温度センサーの検出温度に差が生じない場合も起こり得る。この場合は、以下のようにして内部温度を算出することが可能である。
上記の実施形態では、基準内部温度を所定の温度測定方法を用いて測定することとして説明した。しかし、簡易的に温度算出を行う場合には、過去に測定した基準内部温度を統計的に処理したモデル値のデータを記憶部800に記憶させておき、これを利用することとしてもよい。例えば、性別、年齢等に分類した基準内部温度のモデル値を本体装置200の記憶部800に記憶させておく。そして、初期校正では、操作入力されたユーザーの性別、年齢等に合致するモデル値を基準内部温度として熱収支相対係数の値を算出する。
Claims (7)
- 3以上の温度センサーを有する接触子と、
前記3以上の温度センサーの中から少なくとも2つの温度センサーを選択する選択部と、
前記選択部により選択された温度センサーの位置における熱収支係数を算出する熱収支係数算出部と、
前記熱収支係数と前記選択部により選択された温度センサーの計測温度とに基づいて、前記接触子が接触可能な被測定体の内部温度を算出する温度算出部と、
を備えた温度測定システム。 - 前記3以上の温度センサーは、前記接触子内であって、前記熱収支係数が異なる位置に設けられてなる、
請求項1に記載の温度測定システム。 - 前記接触子は、前記被測定体に接触する接触面から当該位置までの熱伝導が異なる位置、前記接触面以外の側面から当該位置までの熱伝導が異なる位置、或いは、前記被測定体に接触する接触面から当該位置までの熱伝導が異なる位置で且つ前記接触面以外の側面から当該位置までの熱伝導が異なる位置、に前記温度センサーを有してなる、
請求項1又は2に記載の温度測定システム。 - 前記接触子は、熱伝導が異なる層を有し、前記異なる層に前記温度センサーを有する、
請求項1〜3の何れか一項に記載の温度測定システム。 - 前記熱収支係数算出部は、前記温度センサーの計測温度の差に基づいて前記熱収支係数を算出する、
請求項1〜4の何れか一項に記載の温度測定システム。 - 前記被測定体は人体であり、
前記接触子は、頭部、首部及び胴体部の何れかの部位に接触され、
前記温度算出部は、前記熱収支係数と、前記選択部により選択された温度センサーの計測温度とに基づいて、前記部位の内部温度を算出する、
請求項1〜5の何れか一項に記載の温度測定システム。 - 3以上の温度センサーを備えた接触子を用いて被測定体の温度を算出する温度算出方法であって、
前記3以上の温度センサーの中から少なくとも2つの温度センサーを選択することと、
前記選択された温度センサーの位置における熱収支係数を算出することと、
前記熱収支係数と、前記選択された温度センサーの計測温度とに基づいて、前記被測定体の内部温度を算出することと、
を含む温度算出方法。
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