溫度測量裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請日為2011年10月25日，申請?zhí)枮?01110328249. 1，發(fā)明名稱為"溫 度測量裝置W及溫度測量方法"的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明設(shè)及溫度測量裝置W及溫度測量方法等。
【背景技術(shù)】
[0003]例如，根據(jù)作為基本生命信息的體溫，能夠獲得健康狀態(tài)、基礎(chǔ)代謝狀態(tài)、精神狀 態(tài)等活體信息。在根據(jù)人體或動物的體溫來估計人或動物的健康狀態(tài)、基礎(chǔ)代謝狀態(tài)或者 精神狀態(tài)的情況下，不需要表層部的溫度，而需要深部的溫度（深部溫度）的信息。
[0004]此外，例如在測量爐或管道等的內(nèi)部溫度的情況下，如果能夠通過設(shè)置在爐或管 道的外側(cè)的溫度計測裝置測量內(nèi)部溫度（即深部溫度），則不需要用于將溫度測量裝置設(shè) 置于爐或管道等的內(nèi)部的工程，并且也不會產(chǎn)生因內(nèi)部物質(zhì)使得溫度測量裝置受到腐蝕等 問題。
[0005]例如在專利文獻(xiàn)1中記載了測量深部溫度的體溫計。在專利文獻(xiàn)1中，在人體上， 隔開距離L并列配置了兩個溫度測量部（第1溫度測量部和第2溫度測量部）。在第1溫 度測量部的環(huán)境（大氣）側(cè)設(shè)置有第1絕熱件，在第2溫度測量部的環(huán)境（大氣）側(cè)設(shè)置 有第2絕熱件，通過使第2絕熱件的材料成為與第1絕熱件不同的材料，從而使兩個溫度測 量部的熱阻值不同，由此產(chǎn)生兩個不同的熱通量。第1溫度測量部測量第1體表溫度W及 第1中間溫度，第2溫度測量部測量第2體表溫度W及第2中間溫度。并且，使用運(yùn)四點(diǎn)的 溫度數(shù)據(jù)，基于預(yù)定的運(yùn)算式測量深部溫度。
[0006]目P，關(guān)于第1熱通量，關(guān)注流過第1溫度測量部的熱通量與從人體深部到達(dá)至體表 的熱通量相等運(yùn)一點(diǎn)，由此得到將深部溫度、與所測量的溫度W及熱阻關(guān)聯(lián)起來的第一個 式子。同樣，關(guān)于第2熱通量，也得到將深部溫度、與所測量的溫度W及熱阻關(guān)聯(lián)起來的第 二個式子。通過對聯(lián)立方程式進(jìn)行求解，從而即使不清楚人體的熱阻值，也能夠高精度地求 出涂部溫度。
[0007]【專利文獻(xiàn)1】日本特開2006-308538號公報
[0008]在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，關(guān)于深部溫度的計算，沒有考慮溫度測量部與其 周圍環(huán)境（大氣）之間的熱平衡。目P，在專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，前提是能夠形成不產(chǎn) 生熱平衡的理想系統(tǒng)。
[0009]但是，在進(jìn)一步促進(jìn)溫度測量部的小型化的情況下，例如在溫度測量部的側(cè)面與 環(huán)境（大氣）之間的熱平衡十分顯著，從而不能再忽略與熱平衡的差對應(yīng)的測量誤差。在 運(yùn)方面，不可否認(rèn)有微小的測量誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 根據(jù)本發(fā)明的至少一個方式，能夠進(jìn)行更高精度的深部溫度測量。
[0011] (1)本發(fā)明的溫度測量裝置的一個方式包含：溫度測量部、環(huán)境溫度取得部、運(yùn)算 部、和控制所述溫度測量部W及所述運(yùn)算部的動作的控制部，所述溫度測量部具有：作為熱 介質(zhì)的基材，其具有作為與被測量體接觸的接觸面的第1面；第1溫度傳感器，其測量所述 基材的第1測量點(diǎn)處的溫度作為第1溫度；W及第2溫度傳感器，其測量所述基材的與所述 第1測量點(diǎn)不同的第2測量點(diǎn)處的溫度作為第2溫度，所述環(huán)境溫度取得部取得所述基材 的周圍的環(huán)境溫度作為第3溫度，所述第1測量點(diǎn)和所述第2測量點(diǎn)位于所述基材的外表 面上、或者所述基材的內(nèi)部，所述第1溫度傳感器和所述第2溫度傳感器在所述第3溫度不 同的條件下，多次測量所述第1溫度和所述第2溫度，所述運(yùn)算部根據(jù)通過所述多次測量得 到的所述第1溫度、所述第2溫度W及與所述多次測量對應(yīng)的不同的值的所述第3溫度，基 于深部溫度的運(yùn)算式求出與所述第1面相離的、所述被測量體的深部處的深部溫度。
[0012] 在現(xiàn)有例中，在環(huán)境溫度恒定的條件下，使兩個溫度測量部的絕熱件的種類不同， 生成了兩種不同的熱通量，而在本方式中，在環(huán)境溫度不同的至少兩個系統(tǒng)中生成熱通量。 另外，在W下說明中使用了環(huán)境運(yùn)一用語，而環(huán)境例如是大氣等熱介質(zhì)，可改稱作周圍介質(zhì) 或者環(huán)境介質(zhì)。
[0013] 在現(xiàn)有例的熱流模型中，兩個溫度測量系統(tǒng)中的環(huán)境溫度Tout為相同的值（即恒 定）。因此，在各系統(tǒng)中的深部溫度Tc與環(huán)境溫度Tout之間產(chǎn)生的熱流恒定，現(xiàn)有例正是 W此為前提條件。從被測量體朝向環(huán)境的、例如鉛直方向的熱流恒定是W不產(chǎn)生熱平衡為 前提而成立，所述熱平衡例如是指該鉛直方向的熱流的一部分經(jīng)由例如基材的側(cè)面而釋放 到環(huán)境中。
[0014] 但是，當(dāng)促進(jìn)溫度測量裝置的小型化，從而基材的尺寸變小時，被測量體與環(huán)境之 間的熱平衡（例如從基材側(cè)面釋放的熱等）十分顯著。此時，不再滿足在深部溫度Tc與環(huán) 境溫度Tout之間產(chǎn)生的熱流恒定運(yùn)一前提。
[0015] 與此相對，在本方式中，在多個熱流系統(tǒng)中，各熱流的一端是允許溫度變動的環(huán) 境，例如在第1系統(tǒng)中，環(huán)境溫度為Tout1 (任意溫度），在第2系統(tǒng)中，環(huán)境溫度為Tout2 (與 Toutl不同的任意溫度）。因此，不會產(chǎn)生現(xiàn)有例運(yùn)樣的制約，即：在多個熱流系統(tǒng)之間，在 環(huán)境溫度（Tout)與深部溫度（Tc)之間產(chǎn)生的熱流必須恒定。目P，在各系統(tǒng)的熱通量中，原 本就包含熱平衡引起的熱移動，只是在環(huán)境溫度Tout(任意溫度）與被測量體的深部溫度 Tc之間，產(chǎn)生了還包含該熱平衡的成分的熱流。
[0016] 并且，在運(yùn)種熱流系統(tǒng)的模型中，基材中的任意兩點(diǎn)（第1測量點(diǎn)和第2測量點(diǎn)） 的溫度可通過包含環(huán)境溫度（Tout)作為變量（參數(shù)）的式子來表示。
[0017] 此外，當(dāng)深部溫度Tc與環(huán)境溫度Tout相等時，熱平衡成為零。因此，例如在進(jìn)行 深部溫度Tc的運(yùn)算時，通過賦予深部溫度Tc與環(huán)境溫度Tout相等運(yùn)一條件，能夠使熱平 衡引起的測量誤差成為零。
[001引此外，在使用了求取根據(jù)系統(tǒng)不同的兩個熱通量測量的溫度信息之差（之比）的 形式的運(yùn)算式作為運(yùn)算深部溫度的運(yùn)算式時，從各系統(tǒng)得到的溫度信息所包含的與熱平衡 對應(yīng)的成分相互抵消從而消失。目P，在基材與環(huán)境之間產(chǎn)生熱平衡、或者在被測量體與環(huán)境 之間產(chǎn)生熱平衡不會引起任何問題。
[0019]利用運(yùn)種測量原理，能夠W更高的精度測量被測量體的深部溫度。一般而言，越使 溫度測量裝置小型化，熱平衡給測量帶來的影響越顯著，但在本方式中，能夠抑制熱平衡引 起的誤差，因此，能夠同時實(shí)現(xiàn)溫度測量裝置的小型化和極高精度的測量。
[0020] 此外，在本方式的溫度測量裝置中，能夠在不同的環(huán)境溫度下執(zhí)行多次溫度測量 (溫度信息的取得），并使用所得到的多個溫度數(shù)據(jù)執(zhí)行運(yùn)算，由此求出深部溫度。因此，基 本上設(shè)置一個基材即可，不需要像專利文獻(xiàn)1記載的現(xiàn)有例那樣設(shè)置兩個基材（兩個溫度 測量部）。因此，在運(yùn)方面也能夠?qū)崿F(xiàn)溫度測量裝置的小型化。此外，在專利文獻(xiàn)1的體溫 計中，為了使各溫度測量部的熱阻值不同，需要在溫度測量部的表層部上設(shè)置材料不同的 絕熱件，但在本方式中，基本上具有一個作為傳遞熱的熱介質(zhì)的基材即可，在運(yùn)方面也能夠 簡化溫度測量裝置的結(jié)構(gòu)。作為基材，例如可使用具有預(yù)定的導(dǎo)熱率（或者熱阻）的材料 (例如娃橡膠）。
[0021] (2)在本發(fā)明的溫度測量裝置的其他方式中，所述控制部將用于所述第1溫度和 所述第2溫度的測量的時間段分割為多個時間段，使所述第1溫度傳感器和所述第2溫度 傳感器按每一個時間段W預(yù)定間隔執(zhí)行多次溫度測量，并且，所述運(yùn)算部通過使用了所述 多次測量得到的多個溫度測量數(shù)據(jù)的平均運(yùn)算，按每一個時間段決定所述第1溫度和所述 第2溫度，且使用按所述每一個時間段決定的所述第1溫度和所述第2溫度，執(zhí)行所述深部 溫度的計算式的運(yùn)算，求出所述被測量體的深部處的深部溫度。
[0022] 在本方式中，明確了用于確保"在第3溫度（環(huán)境溫度Tout)的值不同的條件下多 次測量第1溫度化和第2溫度化"的測量方法的例子。
[0023] 作為用于"使第3溫度（環(huán)境溫度Tout)的值不同"的方法，存在利用空調(diào)器等的 積極方法和著眼于時間軸上的環(huán)境溫度波動（微小變動）來調(diào)整測量定時的消極方法。本 方式與后者的消極方法相關(guān)。
[0024] 例如，在"測量=次基材的第1測量點(diǎn)處的第1溫度化和基材的第2測量點(diǎn)處的 第2溫度化"時，如果3次測量之間的時間間隔過短，則有時不能滿足"在不同的環(huán)境溫度 (第3溫度）下進(jìn)行=次測量"運(yùn)一條件。因此，在本方式中，在運(yùn)種情況下，設(shè)置第1次測 量用的第1時間段、第2次測量用的第2時間段和第3次測量用的第3時間段。并且，在第 1時間段中，執(zhí)行多次溫度測量，并通過各測量結(jié)果的平均運(yùn)算（可W是單純的相加運(yùn)算、 也可W是加權(quán)平均），決定第1次的溫度測量值（TbUTpl)。另外，"平均運(yùn)算"運(yùn)一用語應(yīng) W最廣義的的方式來解釋，還包含例如利用了復(fù)雜運(yùn)算式的情況。
[00巧]例如，在第1時間段中，W預(yù)定間隔進(jìn)行=次第1溫度測量，在關(guān)于第1溫度化得 到=個溫度數(shù)據(jù)的情況下，通過基于該=個溫度數(shù)據(jù)的平均運(yùn)算，決定第1次測量中的第1 溫度化1。關(guān)于第2溫度Tpl也同樣如此。另外，關(guān)于第3溫度（環(huán)境溫度），也是在第1 時間段中執(zhí)行=次測量，通過基于各測量得到的溫度數(shù)據(jù)的平均運(yùn)算，能夠得到與第1次 測量相關(guān)的環(huán)境溫度（第3溫度）Toutl。
[0026] 并且，在第2時間段中，也是執(zhí)行多次溫度測量，并通過各測量結(jié)果的平均運(yùn)算 (可W是單純的相加運(yùn)算、也可W是加權(quán)平均），決定第2次的溫度測量值（化2、化2)。關(guān) 于環(huán)境溫度（第3溫度）Tout2也同樣如此。并且，在第3時間段中，也是執(zhí)行多次溫度測 量，并通過各測量結(jié)果的平均運(yùn)算（可W是單純的相加運(yùn)算、也可W是加權(quán)平均），決定第3 次的溫度測量值（化3、化3)。關(guān)于環(huán)境溫度（第3溫度）Tout3也同樣如此。W上例子只 是一例，不限于該例。
[0027] 根據(jù)本方式的方法，能夠在不使用空調(diào)器等積極改變環(huán)境溫度的情況下，關(guān)于第1 溫度和第2溫度，得到在不同的環(huán)境溫度下測量的多個溫度數(shù)據(jù)。
[0028] (3)在本發(fā)明的溫度測量裝置的其他方式中，該溫度測量裝置還具有能夠改變所 述環(huán)境溫度的環(huán)境溫度調(diào)整部，所述控制部在使所述第1溫度傳感器和所述第2溫度傳感 器執(zhí)行所述多次測量時，每當(dāng)一次測量結(jié)束時，通過所述環(huán)境溫度調(diào)整部改變所述環(huán)境溫 度。
[0029] 在本方式中，明確了用于確保"在第3溫度（環(huán)境溫度Tout)的值不同的條件下多 次測量第1溫度化和第2溫度化"的測量方法的其他例子。
[0030] 在本方式中，溫度測量部還具有環(huán)境溫度調(diào)整部。環(huán)境溫度調(diào)整部具有改變環(huán)境 溫度（第3溫度）的功能。作為環(huán)境溫度調(diào)整部，例如可使用設(shè)置在溫度測量裝置外部的 外部空調(diào)器的設(shè)定溫度的調(diào)整器。此外，作為環(huán)境溫度調(diào)整部，例如可使用設(shè)置在溫度測量 裝置內(nèi)部的風(fēng)扇（電扇）、產(chǎn)生氣流的氣流生成部等。通過利用環(huán)境溫度調(diào)整部，能夠針對 每次測量，可靠地使環(huán)境溫度不同。并且，能夠?qū)h(huán)境溫度設(shè)定為正確的溫度。此外，例如 能夠?qū)⒌?測量時的環(huán)境溫度Toutl與第2測量時的環(huán)境溫度Tout2之差設(shè)定得較大。
[0031] (4)在本發(fā)明的溫度測量裝置的其他方式中，該溫度測量裝置還具有輸入定時控 制信息的定時控制信息輸入部，所述定時控制信息決定所述第1溫度傳感器和所述第2溫 度傳感器執(zhí)行所述多次測量的定時，每當(dāng)從定時控制信息輸入部輸入所述定時控制信息 時，所述控制部使所述第1溫度傳感器和所述第2溫度傳感器執(zhí)行溫度測量。
[0032] 在本方式中，在溫度測量部中，設(shè)置了輸入定時控制信息的定時控制信息輸入部， 定時控制信息決定執(zhí)行多次溫度測量的定時。在本方式中，前提是：通過用戶自身的行為來 確保"在第3溫度（環(huán)境溫度Tout)的值不同的條件下，多次測量第1溫度化和第2溫度 化"。
[0033] 例如，用戶在進(jìn)行第1次測量時，將設(shè)置在溫度測量裝置外部的外部空調(diào)器的溫 度設(shè)定為第1溫度，在從設(shè)定起經(jīng)過了預(yù)定時間時，經(jīng)由定時控制信息輸入部輸入定時控 制信息。每當(dāng)從定時控制信息輸入部輸入定時控制信息時，控制部使第1溫度傳感器和第 2溫度傳感器執(zhí)行一次溫度測量。W后，用戶在將空調(diào)器的溫度設(shè)定為第2溫度后，只要反 復(fù)進(jìn)行輸入定時控制信息運(yùn)樣的動作即可。
[0034] 在本方式中，由用戶自己使每次測量的環(huán)境溫度不同，因此，溫度測量裝置自身不 會產(chǎn)生管理環(huán)境溫度的負(fù)擔(dān)。另外，W上例子只是一例。
[0035] (5)在本發(fā)明的溫度測量裝置的其他方式中，在利用W所述第2溫度及所述第3溫 度為變量、并且包含多個常數(shù)的函數(shù)來表示所述第1溫度時，所述運(yùn)算部根據(jù)所測量的所 述第1溫度、所述第2溫度和所述第3溫度計算所述多個常數(shù)，并通過使用了計算出的所述 多個常數(shù)的、所述深部溫度的計算式的運(yùn)算，計算所述被測量體的深部溫度。
[0036] 在被測量體的溫度變化時，基材的被測量體側(cè)的第1溫度變化，基材的環(huán)境側(cè)的 第2溫度也變化。W往僅著眼于運(yùn)種W被測量體為起點(diǎn)的、基材中的兩點(diǎn)的溫度變化。在 本方式中，反之，還著眼于W環(huán)境為起點(diǎn)的基材中的溫度變化。
[0037]目P，如果環(huán)境（大氣等）的溫度變化，則基材的環(huán)境側(cè)的第2溫度變化，并且，基材 的被測量體側(cè)的第1溫度也變化。通過計算機(jī)仿真可知，在該W環(huán)境為起點(diǎn)的、基材的兩點(diǎn) 的溫度變化中存在預(yù)定的規(guī)律性。
[0038]目P，可利用W第2溫度及第3溫度為變量、并且包含多個常數(shù)的函數(shù)來表示第1溫 度。此外，當(dāng)深部溫度（Tc)與環(huán)境溫度（Tout)相等時，著眼于使熱平衡成為零的方面，對 上述函數(shù)進(jìn)行變形，由此得到深部溫度的計算式。
[0039] 其中，為了根據(jù)計算式計算深部溫度，需要決定上述函數(shù)所包含的多個常數(shù)的值。 因此，首先，運(yùn)算部例如根據(jù)作為多次測量的結(jié)果得到的各溫度數(shù)據(jù)，計算上述多個常數(shù)的 值。接著，運(yùn)算部使用各常數(shù)的值，執(zhí)行計算式的運(yùn)算，從而計算深部溫度。由此，能夠求出 去除了熱平衡的影響的、接近理想的深部溫度。
[0040] (6)在本發(fā)明的溫度測量裝置的其他方式中，利用W所述第2溫度為變量、并具有 第1斜率和第1截距的第1 一次函數(shù)來表示所述第1溫度，利用W所述第3溫度為變量、并 具有第2斜率和第2截距的第2 -次函數(shù)來表示所述第1一次函數(shù)的所述第1截距，所述 多個常數(shù)相當(dāng)于所述第1斜率、所述第2斜率和所述第2截距，當(dāng)設(shè)通過第1測量得到的所 述第1溫度為化1、所述第2溫度為化1、所述第3溫度為Toutl、通過第2測量得到的所述 第1溫度為化2、所述第2溫度為化2、所述第3溫度為Tout2、通過第3測量得到的所述第 1溫度為化3、所述第2溫度為化3、所述第3溫度為Tout3時，所述運(yùn)算部根據(jù)通過所述第 1測量得到的所述第1溫度化1、所述第2溫度化1和所述第3溫度Tout1、通過所述第2測 量得到的所述第1溫度化2、所述第2溫度Tp2和所述第3溫度Tout2、W及通過所述第3 測量得到的所述第1溫度化3、所述第2溫度Tp3和所述第3溫度Tout3,計算所述第1斜 率、所述第2斜率和所述第2截距的值，并通過使用了計算出的所述第1斜率、所述第2斜 率和所述第2截距的值的所述深部溫度的運(yùn)算式的運(yùn)算，計算所述被測量體的深部溫度。
[0041] 通過計算機(jī)仿真可知，第1溫度（基材的被測量體側(cè)的溫度）相對于第2溫度（基 材的環(huán)境側(cè)的溫度）呈線性，因此，第1溫度可利用W第2溫度為變量、并具有第1斜率和 第1截距的第1 一次函數(shù)來表示。目P，可表示為（第1溫度）=(第1斜率）?（第2溫 度）+ (第1截距）。
[0042] 并且，通過計算機(jī)仿真可知，第1 一次函數(shù)的第1截距相對于第3溫度（環(huán)境溫 度）呈線性，因此，第1 一次函數(shù)的第1截距可利用W第3溫度為變量、并具有第2斜率和 第2截距的第2 -次函數(shù)來表示。目P，可表示為（第1截距）=(第2斜率）?（第3溫 度）+ (第2截距）。
[0043] 其結(jié)果，可表示為（第1溫度）=(第1斜率）?（第2溫度）+ (第2斜率）?（第 3溫度）+ (第2截距）。該關(guān)系式相當(dāng)于上述（5)的方式中記載的第2溫度及第3溫度 為變量、并且包含多個常數(shù)的函數(shù)"。因此，"多個常數(shù)"相當(dāng)于上式中的"第1斜率"、"第2 斜率"及"第2截距"。目P，需要求出=個常數(shù)的值。
[0044] 因此，例如至少執(zhí)行=次溫度測量（溫度信息的取得），在每次溫度測量（溫度信 息的取得）時，得到一組第1溫度、第2溫度和第3溫度。如果將所得到的溫度值代入上述 函數(shù)，即（第1溫度）=(第1斜率）?（第2溫度）+ (第2斜率）?（第3溫度）+ (第2 截距）運(yùn)一關(guān)系式，則得到S個方程式，即包含（第1斜率）、（第2斜率）和（第2截距） 運(yùn)立個變量的立元聯(lián)立方程式。通過求解該立元聯(lián)立方程式，能夠決定"多個常數(shù)"，即"第 1斜率"、"第2斜率"和"第2截距"的值（但是，不限于該方法）。
[0045] (7)在本發(fā)明的溫度測量裝置的其他方式中，在設(shè)所述第1斜率為a、所述第2斜 率為C、所述第2