红外线体温计的制作方法_2

文档序号:9691959阅读:来源:国知局
近传感器100。红外线体温计I的主体部IR的前面侧的大致中央部分,即图1中朝向罩200的右下方的前端部分IB的大致中央部分研钵状地凹下,从而构成为研钵状部分1C。在研钵状部分1C的中心的深处部分,安装有红外线传感器3和接近传感器100。
[0068]在红外线传感器3的周围设有接近传感器100。接近传感器100由接地电极(也称作地面电极)5和外侧的对立的电极7。图1中表示了作为电极7的保护部的电极外装7 a,但图2中除去了电极外装7a,电极7露出。接近传感器100能够以非接触的方式适当地感知红外线传感器3朝人体等的测定对象部的接近。
[0069]从图1、图2可知,研钵状部分1C构成接近传感器100的接地电极5,接地电极5的周围的环状的部分构成接近传感器100的电极7。
[0070]因此,测定者例如在测定婴儿的体温时,使红外线体温计1的红外线传感器3、接近传感器100的具有接地电极5和电极7的研钵状部分1C(前端部分1B)接近人体的皮肤。由此,设于研钵状部分1C的接近传感器100—边对与人体的皮肤之间的距离进行测定,一边在不使红外线体温计1与人体的皮肤接触的非接触状态下,由红外线传感器3对来自人体的红外线进行检测。而且,能够根据该检测到的红外线的量来测定体温。
[0071]接地电极5设于红外线传感器3的周围,构成用于稳定红外线传感器3的温度和反射来自侧面的辐射的传感器框架。该传感器框架被用作接地电极5的替代,作为接地电极5而确保足够的面积。
[0072]如图3(a)所示,在红外线体温计1的后表面设有显示体温、或通知需要的警报的作为通知部的液晶显示器11。在液晶显示器11的上侧设有按压面大的电源开关13。若将电源开关13操作为接通,则红外线体温计1工作,而相对于人体的测定对象部以非接触的方式测定体温,并将该测定到的体温的数值显示于液晶显示器11。
[0073]并且,如图3(b)所示,在红外线体温计1的罩200的凹部分1A的侧面设有电池收纳部15。在电池收纳部150放入例如1.5?3伏特的按钮电池等电池,而对盖进行螺丝紧固等,从而能够作为红外线体温计1的电源发挥功能且工作。
[0074]如图3(c)所示,在主体部1R的研钵状部分1C(前端部分1B),同心圆状地配置有红外线传感器3,在该红外线传感器3的周围,同心圆状地配置有接近传感器100的接地电极5以及电极7。
[0075]图4所示的电路包括基于由接近传感器100检测到的静电电容来对人体的测定对象部与具有接近传感器100的红外线体温计1的前端部分1B(图3所示的研钵状部分1C)之间的距离进行测定的测定电路的一部分、和表示红外线体温计1的体温测定结束的报告功能以及液晶显示器11的液晶用的背光灯用的电路的一部分。
[0076]作为接近传感器100使用静电电容类型的传感器是因为,若电极部分是导电性的材料,则能够由金属制的端子和设于基板上的布线图案、设于柔性基板上的布线图案等构建。而且,这是因为,接近传感器100的电极的形状的自由度变高,容易设置为体温计的形状,而测定电路简单。
[0077 ]如图4所示,构成接近传感器100的接地电极5与电极7之间的静电电容被接近传感器100所接近的人体的测定对象部与接近传感器100之间的距离影响而变化。若该变化的接地电极5与电极7之间的静电电容如图4所示地输入而供应与电阻R1连接的施密特触发器CMOS变换器U1的输入,则该施密特触发器CMOS变换器U1以(1)式所示的振荡频率F振荡。
[0078]F = l/(0.8XCf XRl)---(l)
[0079]此处,Cf是包括构成接近传感器100的接地电极5与电极7之间的静电电容和布线的寄生电容的静电电容,是被接近传感器100所接近的人体的测定对象部与接近传感器100之间的距离影响而变化的静电电容。R1是图4的电阻R1的电阻值。
[0080]这样,以振荡频率F振荡的施密特触发器CMOS变换器U1的输出信号A向使用了后述的微处理器的微控制器(M⑶)83供给。在Μ⑶83中振荡频率F由计数器计数。基于振荡频率F的计数值,来计算人体与红外线体温计1的前端部分1Β的接近传感器100之间的距离。
[0081]当接近传感器100接近作为测定对象部的人体的皮肤、例如前额等时,例如接近约5mm以内时的静电电容C与接近传感器100的电极7的面积成正比例,与作为测定对象部的人体的皮肤等之间的距离成反比例,而成为接近(2)式的值。
[0082]C=e0erS/2t(F)---(2)
[0083]此处,S是接近传感器100的电极的面积,t是作为测定对象部的人体的皮肤等与接近传感器100之间的距离,εο是真空中的介电常数,er是比介电常数,在空气中是1。
[0084]然而,若接近传感器100从作为测定对象部的人体的皮肤等离开,则无法期待作为接近传感器100的面的作用,静电电容极端降低。此时的接近传感器100的静电电容仅仅与接近传感器100的电极的面积成正比例,静电电容成为布线的寄生电容和接近传感器100的电极的表面积的和,即使与作为测定对象部的人体的皮肤等之间的距离变化,静电电容也不会变化。这样,在静电电容不变化的距离区域内,接近传感器100作为距离传感器而不灵敏,从而可以说接近传感器100是解除状态。
[0085]如图4所示,接近传感器100的外侧的电极7在周向上断开,从而分割为四个分割电极7A、7B、7C、7D,在以下会参照图10详细地进行说明。分割电极7A、7B、7C、7D分别与接近传感器电路71连接,四个接近传感器电路71与MCU83连接。能够从四个接近传感器电路71分别向MCU83供给施密特触发器CMOS变换器U1的输出信号A。
[0086]由多个分割电极7A、7B、7C、7D构成外侧的电极7是因为,通过分别测定各分割电极7A、7B、7C、7D与人体的皮肤之间的距离,从而能够通过得到倾斜角度来确认红外线体温计1相对于作为测定面的人体的皮肤是否倾斜。即,对主体部1R的研钵状部分1C(前端部分1B)相对于人体的皮肤倾斜的状态下的倾斜角度进行检测。
[0087]如图4所示,在红外线体温计1,作为用于向测定者通知信息、警报的通知部设有液晶显示器11和蜂鸣器180。液晶显示器11例如能够通知图3(c)所示的主体部1R的研钵状部分1C(前端部分1B)相对于人体的皮肤倾斜的倾斜角度的通知、该倾斜角度超过了预先决定的适当的角度的警告通知、体温测定的测定结束。
[0088]并且,蜂鸣器180通过产生声音,例如能够通知该倾斜角度超过了预先决定的适当的角度的警告通知、体温测定的测定结束。
[0089]图5是表示静电电容C相对于接近传感器100与测定对象部之间的距离t的关系的静电电容变化曲线的图表。如图5所示,当接近传感器100与测定对象部之间的距离〖为5_以下时,如(2)式所示,静电电容C与接近传感器100的电极的面积S成正比例,与和测定对象部之间的距离t成反比例,但若接近传感器100远离测定对象部,则无法期待作为接近传感器100的面的作用,静电电容C极端降低。
[0090]返回图4,以振荡频率F振荡的施密特触发器CMOS变换器U1的输出信号A向MCU83供给,来计算人体的测定对象部与接近传感器100之间的距离t。除此之外,施密特触发器CMOS变换器Ul的输出信号A向升压电路供给,该升压电路用于将收纳于图3(b)所示的电池收纳部15的电池的电压的3伏特提高为用于使后述的体温测定结束的报告用的例如蓝色的发光二极管(LED)点亮的6伏特的电压。
[0091 ] g卩,图4中,除MCU83以外,上述施密特触发器CMOS变换器Ul的输出信号A还向CMOS变换器U2供给而被反转放大,使电池的3伏特的电压E的振幅与O伏特之间成为交替地反复的矩形波信号,而向电容器Cl供给。电容器Cl经由后段的肖特基二极管D1,被充电为电池21的电压E的3伏特。
[0092]S卩,当CMOS变换器U2的输出是O伏特时,电容器Cl的两侧的端子成为正的极性,电容器Cl的一侧的端子成为负的极性,而向电容器Cl充电电压E的3伏特。
[0093 ]并且,当CMOS变换器U2的输出是电压E的3伏特时,充电到电容器CI的电压串联地与CMOS变换器U2的输出连接,从而在电容器CI的两侧的端子产生3伏特的电压E的2倍亦即6伏特的电压2E (电压E X 2 = 2E),该6伏特的电压2E经由肖特基二极管DI充电到电容器C2。
[0094]这样,充电到电容器C2的电压2E的6伏特向体温测定结束的报告用的例如蓝色的发光二极管(LED)D2供给。在发光二极管D2串联地连接有电阻R2和调光用晶体管Q1。根据电阻R2来决定向发光二极管D2流动的电流。根据向调光用晶体管Ql的基体供给的来自MCU83的调光控制信号B,来对调光用晶体管Ql进行接通-断开控制,而将其控制为接通时最大的亮度。
[0095]S卩,根据来自MCU83的调光控制信号B所产生的调光用晶体管Ql的接通-断开控制,如图6所示地控制向发光二极管D2流动的电流。而且,如图6所示,向发光二极管D2连续地流动了电流时的调光成为最大,受到接通-断开控制时的调光成为1/3,在电流被切断时,发光二极管D2熄灭,调光成为O。调光成为1/3的接通-断开控制的反复周期被设定为能够不使人的眼睛感到闪烁的例如1.6毫秒以下。此外,发光二极管D2也被用作液晶显示器11的液晶用的背光灯。由于与背光灯并用,因此发光二极管D2能够多阶段地调光。
[0096]图7是第一实施方式的红外线体温计I的整体的电路图,详细而言,是包括基于由上述的接近传感器100检测到的静电电容而对人体的测定对象部与具有接近传感器100的红外线体温计I的前端部分之间的距离进行测定的测定电路的一部分、示出红外线体温计I中的体温测定结束的报告功能以及液晶显示器11的液晶用的背光灯用的电路的一部分、以及上述的MCU83的本实施方式的红外线体温计I的整体的电路图。
[0097]此外,图7中,基于由接近传感器100检测到的静电电容C而对人体的测定对象部与具有接近传感器100的红外线体温计I的前端部分之间的距离t进行测定的测定电路的一部分表示为接近传感器电路71,且用于示出红外线体温计I中的体温测定结束的报告功能以及液晶显示器11的液晶用的背光灯用的电路的一部分的升压电路表示为背光/光照升压电路73。
[0098]图7中,代表地图示了图4所示的四个接近传感器电路(振荡电路)71中的一个接近传感器电路71,为了附图的简单化而省略了三个接近传感器电路71的图示。
[0099]如图7所示,来自接近传感器电路71的施密特触发器CMOS变换器Ul的输出信号A向MCU83供给,并由MCU83对人体的测定对象部与具有接近传感器的红外线体温计I的前端部分之间的距离进行计算。从MCU83输出调光控制信号B,而向调光用晶体管Ql供给,利用该调光用晶体管Ql经由电阻R2而对发光二极管D2进行控制,从而进行调光控制以及构成液晶显示器11的液晶的背光灯控制。向发光二极管D2供给来自背光/光照升压电路73的升压至6伏特的电压。在MCU83连接有电源开关13以及3伏特的电池21。
[0100]如图7所示,红外线传感器3使用串联连接多个热电偶而构成的热电堆式红外线传感器。由热电堆式红外线传感器3测定出的红外线量经由模拟开关77被0P放大器79放大,之后在AD变换电路81中变换为数字信号,而向MCU83供给。MCU83基于来自红外线传感器3的数字信号对体温
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