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温度计

阅读：1054发布：2020-06-03

IPRDB可以提供温度计专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及用于测定人体及其它的温度的温度计。本发明的体温计等的温度计的聚热部件以钛系材料制成或在金属制的母材的表面上包覆钛系材料而成。，下面是温度计专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种温度计，具有：温度传感器，用于安装该温度传感器并覆盖该温度传感器的金属制的聚热部件，根据上述温度传感器的输出计算测温对象的温度的运算机构；其特征在于：上述聚热部件以钛系材料制成。

2.一种温度计，具有：温度传感器，用于安装该温度传感器并覆盖该温度传感器的金属制的聚热部件，根据上述温度传感器的输出计算测温对象的温度的运算机构；其特征在于：上述聚热部件利用蒸镀加工方法在金属制的母材的表面包覆钛系材料。

3.根据权利要求2所述的温度计，其特征在于：上述钛系材料只包覆在上述金属制的母材的露出的表面上。

4.根据权利要求2或3所述的温度计，其特征在于：上述金属制的母材为热传导系数比包覆的钛系材料高的金属。

5.根据权利要求4所述的温度计，其特征在于：上述金属制的母材是铝。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的温度计，其特征在于：上述金属制的母材其内部形成空腔，在该空腔的内壁的未包覆钛系材料的部分上固定上述温度传感器。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的温度计，其特征在于：上述钛系材料为纯钛。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的温度计，其特征在于：上述钛系材料为钛合金。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的温度计，其特征在于：上述钛系材料为钛化合物。

10.根据权利要求9所述的温度计，其特征在于：上述钛化合物是氮化钛。

11.根据权利要求9所述的温度计，其特征在于：上述钛化合物是碳化钛。

12.根据权利要求9所述的温度计，其特征在于：上述钛化合物是氧化钛。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的温度计，其特征在于：上述测温对象是生物体，上述温度运算机构运算生物体的体温。

说明书全文

温度计

技术领域

本发明涉及用于测定人体及其它的温度的温度计。

背景技术

一直以来，用于测定人体温度的电子温度计被广泛使用。该电子温度计由具有体温显示部的主体、与主体一体的测头、装有热敏电阻等温度传感器并可直接与人体接触的装在测头上的聚热部件构成。在测头上安装聚热部件的结构不限于电子体温计，也可以使用于测定气温、水温或其它测温对象的温度的一般温度计。
上述聚热部件具有将从测温对象接收到的热量传送给温度传感器的功能。作为小型电子体温计及温度计的聚热部件过去所使用的典型材料是不锈钢材料，通常所使用的材料是SUS304等奥氏体系列不锈钢。这种材料在实际使用中具有足够的强度、优良的耐蚀性、非磁性及良好的加工性等。
对于体温计虽要求以短时间进行测定，但就现有的体温计而言，除了红外线检测型外，现在很难说可以获得足够短的测定时间。另一方面，红外线检测型体温计因其测定方法存在测量温度易于产生误差的倾向。
另外，在体温计的场合，由于该金属制的聚热部件是直接与人体肌肤(腋下，口腔)接触的部分的不锈钢材料含有约8％的镍，产生金属过敏的问题虽极少见，但有时仍会产生。在一部分电子体温计及温度计中，聚热部件使用铝合金(例如A5056等)。由于铝合金的导热率极高而又不含有作为金属过敏源的镍，因而特别是在用作体温计的聚热部件时，同时解决了测定时间和金属过敏问题，可认为是理想的方案。
然而，由于铝合金易受酸、碱的腐蚀，在电子体温计等直接与人体的肌肤(腋下，口腔)接触使用时，使用后必须用中性洗涤剂等清洗。因此在用作体温计时又产生操作变得繁杂的问题。另外，即使在用作一般的温度计的情况下，虽没有电子体温计的使用频度，但由于聚热部件有时与人体接触，或者以酸性或碱性物作为测温对象，因而仍存在与电子温度计同样的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量体温等的温度计，它能缩短测定时间，而且即使与人体接触也不会引起金属过敏等问题，因不必频繁清洗、操作也不复杂。
首先，参照图5说明温度计(体温计)的测温特性。
图5是将体温计的温度传感器所示的温度表示为时间的函数。图5所示的曲线100表示现有的体温计的测温特性。
本发明的发明人为缩短测定时间采取的措施是，首先尝试通过减小温度传感器的体积从而减小热容量。其依据的原理是：假设利用上述聚热部件所聚积的热量一定的情况下，上述温度传感器的热容量越小则该温度传感器的温度上升应当更快。
因此，与现有技术相比，使用小型温度传感器进行温度测定的试验结果是图5的曲线200。该曲线200与上述的曲线100比较时，可以看到，刚开始测定后的初始阶段曲线200上升明显较快，在该范围内表明温度传感器小型化的效果。
但是，随着测定温度接近饱和温度，曲线的上升变得缓慢，从测定开始经过15秒时曲线200与曲线100基本重合。可是，在该时刻仍未达到能够测定的温度(与饱和温度极接近的温度)。因此，即使将温度传感器做得比现有的更小型，其结果从测定开始直至能测定的温度的时间与现有的体温计并无变化。
考察上述结果时，可认为有以下几个重要原因。
第一，可认为聚热部件的聚热不足：在聚热量不足时，可认为不能对温度传感器充分地供给热量，该温度传感器的温度上升变慢。第二，可认为聚热部件的热传导系数不够高。若所聚积的热量到达温度传感器的时间越长，该温度传感器的温度上升则越慢。第三，可认为所聚积的热量散失到除温度传感器以外的部分，例如聚热部件的安装部分。另外可认为供给温度传感器的热量通过与该温度传感器连接电路的引线散失。还可认为聚热部件本身的温度上升也缓慢。
通过对原因的分析可知，如上所述，将上述一部分温度计中所用的聚热部件变更为铝时，可得到极优良的结果。然而，如上述在体温计中使用铝时，存在易于被酸碱腐蚀的缺陷。若弄清铝可获得优良结果的理由，则能发现可获得与铝同样结果的其它材料以代替铝。
然而，众所周知，作为铝的最典型特征是其热传导系数极高。与不锈钢的热传导系数为16.3w/mK相比，铝的导热率为120w/mK。
若铝可以获得优良结果的理由是具有高的热传导系数，则可以采取以短时间将聚热部件的热传递到温度传感器的其它方法。因此，可以知道，通过尝试将温度传感器从聚热部件的前端移动到聚热部件的中央附近的内壁，或者将温度传感器的侧面固定在聚热部件上，或者将温度传感器的引线以铁线代替铜线，以及将聚热部件的空腔内的空气密闭等都可改善初始温度的上升。但同时也可知道，直至温度达到饱和温度的时间并未改善到铝那种程度。
因此，对试验结果进一步进行研究的结果，得出的结论是铝能获得良好的结果的原因与其说是因其热传导系数高还不如说是因聚热部件的热容量小所致。即，SUS304的比重为7.93g/cm3，比热为0.120cal/g·℃，因而每单位体积的热容量为0.952cal/℃。与此相对，铝的比重为2.64g/cm3，比热为0.217cal/g·℃，因而每单位体积的热容量为0.573cal/℃。
聚热部件的热容量一大，不只是聚热部件的温度上升变慢，而且可认为是像人体那样热的供给量不是恒定的情况下，人体表面的温度因与聚热部件的接触而下降，达到热平衡所需的时间极长。
本发明人对具有接近铝的每单位体积的热容量的0.573cal/C的值的材料进行寻找的结果发现了钛材。纯钛的比重为4.51g/cm3，比热为0.124cal/g·℃。因而其每单位体积的热容量为0.559cal/C，与铝的每单位体积的热容量0.573cal/C相近。然而，其热传导系数与铝的120W/mK相比钛仅为17.1W/mK。
本发明人用钛材制作了与得到图5的曲线100的聚热部件相同尺寸的聚热部件进行了同样的测定。所得到的结果是图5的曲线300。该曲线300基本上是与用铝的聚热部件的体温计的场合同样的曲线。
通过对以上的考虑，在具有温度传感器、在安装温度传感器的同时覆盖该温度传感器的金属制的聚热部件及根据温度传感器的输出运算测温对象的温度的运算部件的温度计中，本发明将钛系材料用作其聚热部件。另外，聚热部件还利用蒸镀加工方法将钛系材料镀覆在金属制的母材的表面。
本发明可采用以下方式：钛化合物仅包覆金属制的母材露出的表面。
金属制的母材是热传导系数比包覆的钛化合物更高的金属。
金属制的母材是铝。
在金属制的母材的内部形成空腔，在该空腔的内壁上未包覆钛化合物的部分固定温度传感器。
钛系材料是钝钛。
钛系材料是钛合金。
钛系材料是钛化合物。
钛系材料是氮化钛。
钛系材料是碳化钛。
钛系材料是氧化钛。
测温对象是生物体，温度运算装置对生物体的体温进行运算。
如上所述，根据本发明，通过以钛系材料制作聚热部件，则可提供不引起金属过敏、不受酸、碱腐蚀、而且测定时间短的品质极好的温度计。另外，由于聚热部件是利用蒸镀加工方法将钛系材料镀覆在金属制的母材的表面，既保留了作为母材的金属所具有的有利效果，又弥补了母材所具有的缺陷，同时还能容易地制成。

附图说明

图1是本发明第一实施例的温度计(电子体温计)的测头部分的剖面图。
图2是本发明第二实施例的温度计(电子体温计)的测头部分的剖面图。
图3是本发明的实施例的温度计(电子体温计)的外观图。
图4是本发明的第三实施例的温度计(电子体温计)的测头部分的剖面图。
图5是表示温度计的测温特性图。
图6A是本发明的第四实施例的温度计(电子体温计)的测头部分的剖面图；图6B是图6A所示测头部分的聚热部件的局部放大图。

具体实施方式

首先，用图3说明本发明的电子体温计的外观图。
接触式的电子体温计10包括：具有夹在腋下等人体测定部位的测头部分11的主体部12和安装在测头部分11的前端的金属制的聚热部件20。主体部12的材质是例如ABS树脂；聚热部件20的材质是纯钛或钛合金或钛化合物。本申请说明书或权利要求书中所使用的钛系材料一词包含纯钛、钛合金、钛化合物。进而如后之所述，聚热部件20做成罩状，在其内部配置热敏元件等温度传感器的同时，为使其热容量小、可以短时间进行测定，将其内部做成空腔。
主体部12虽被外装壳体包覆，但仍在其一部分上设置有开始测定用的开关13和显示测得的体温值的显示器14。再有，在主体部12的内部还装有具有从温度传感器的测定值计算出体温的运算装置的电路(未图示)。
其次，用图3说明本实施例的电子体温计的使用方法。首先，按压开关13，利用该操作使电子体温计10的电源接通，处于可开始测定的状态。其次，使测头部11的前端的聚热部件20与人体的测定部位接触。测定腋下温度时，将其紧紧地夹于腋下之后经过一定时间，由蜂鸣器声得知测定结束的同时，在显示器14上显示测得的体温值。从腋下取出电子体温计10，读取显示器14的体温值。最后，按压开关13，切断电子体温计10的电源。
下面，说明本发明的温度计的第1至3实施例。这些实施例在图3所示的电子体温计的聚热部件20和测头部11的内部结构方面具有特征。
首先，使用图1的剖面图说明温度计(电子温度计)的第1实施例。
在聚热部件20的内部形成空腔25以便使聚热部件20的热容量小而能以短时间进行测定，利用粘结剂40将温度传感器30的前端部分固定在空腔25内壁上。即，温度传感器30被聚热部件20包覆。该空腔以空气充满。另外，在测头11的前端部分形成槽11a，在该槽11a上充填粘结剂以用于将聚热部件20固定在测头11的前端。另外，还在测头11的内部设置空腔15，在该空腔15中配置温度传感器引线31。
在此，说明将聚热部件20做成钛系材料的特征。由于聚热部件为钛系材料，与不锈钢材料不同，因其不含镍因而具有不会引起金属过敏的特征。此外，与铝不同，因其对酸显示很强的耐腐蚀性，因而具有难于腐蚀的特征。而且，可以得到与不锈钢材料同样的在实际使用中所需的足够的强度。
钛合金的比重和比热，虽因其种类不同有些差异，但都约在4.5g/cm3和0.13cal/g·℃左右，与纯钛的值基本相同。另外，由于每单位体积上升1℃的温度所需的热量钛比不锈钢更少，因而在测定体温时从人体的测定部位被聚热部件20夺走的热量也少。这就意味着钛制的聚热部件在测定体温时与不锈钢制的聚热部件相比难于感觉到冷。
这样，当使用钛系材料作聚热部件时，就不存在不锈钢制的聚热部件所具有的金属过敏问题和铝的聚热部件所具有的易受酸和碱腐蚀的问题，而且测定时间大幅度缩短。进而，由于可以获得与不锈钢制的聚热部件同样的在实际使用上足够高的强度，并在测定体温时难有冷的感觉，因而还具有很少带给被测定者不愉快的感觉。
其次，使用图2的剖面图对温度计(电子体温计)的第2实施例进行说明。对于与图1所示的实施例相同的结构要素给以相同的标号而省略其说明。
本实施例相当于在图1的第1实施例的温度计的聚热部件20的内部填充了绝热性树脂40。当在聚热部件20的内部填充树脂40时，聚热部件部分的整体热容量虽增大一些，但由于能提高机械强度，因而能将聚热部件的壁厚作得更薄，而将聚热部件本身的热容量作得更小。因此，采用钛系材料制作聚热部件20的效果可以达到与图1所示的第1实施例相同甚至更好的效果，可提供机械强度更大的体温计。
下面，使用图4的剖面图对温度计(电子温度计)的第3实施例进行说明。对于与图1和图2所示的实施例相同的结构要素采用相同的标号而省略其说明。
本实施例中所使用的聚热部件20具有与第1实施例中所用的聚热部件20相同的结构。
在第1实施例(图1)及第2实施例(图2)中，将温度传感器固定在聚热部件20的前端部分，但在本实施例中，将温度传感器固定在聚热部件20的长度方向的大致中间部位的内壁上。另外，在第1实施例及第2实施例中，将温度传感器的前端部分固定在聚热部件20的内壁，而在本实施例中，将温度传感器的侧面部分固定在聚热部件20的内壁上。再有，在本实施例中，温度传感器的引线31的材质选用热传导系数低的铁线。另外，空腔25用粘结剂41或树脂密封，从而使其中的空气与测头部分11的空腔15的空气隔断。
通过将上述温度传感器的安装位置定为聚热部件20的长度方向的大致中间部位的内壁，可缩短热从该聚热部件的各处传导到上述温度传感器的时间。另外，通过将温度传感器安装到上述聚热部件的部位定为侧面部分，还可提高该聚热部件传导到上述温度传感器的热传导效率。另外，由于温度传感器的引线31用铁线制成，因而可减少从温度传感器30经该温度传感器引线31传导散失的热量；进而因为将空腔25的空气密闭，也可以减少由测头11的空腔15散失的热量，作为整体的聚热部件20、温度传感器30的温度上升迅速，从而可缩短测定时间。本实施例中，即使上述聚热部件为现有的不锈钢材料的场合也具有效果。
如上所述的第1至第3实施例的温度计的聚热部件20都是其全部用纯钛或钛合金。
现有的不锈钢制的聚热部件是通过将例如厚度为0.1mm以上的SUS304的平板利用冲头的力进行拉深到阴模的孔内的多级深拉深加工而由平板逐渐形成罩状。
图1至图4所示的聚热部件也同样可以通过将厚度为0.1mm以上的钛材料或钛合金材料的平板经多级深拉深加工而形成。该聚热部件除特殊情况以外，一般都是直径为3mm左右、长度为7mm左右的非常小的体积。另外，也可以使用直径仍为3mm左右，但长度增长到9mm左右，通过增加与人体的接触面积，使测定时间更短的聚热部件。多级深拉深加工在聚热部件的长度较短时容易加工，但长度增长时则必须增加拉深的次数。
而且，将聚热部件的前端部分加工成半球状，进而，为了使测定时间不致于波动，必须使厚度达到规定精度范围内。因此，与一般的聚热部件相比，尤其是将长度做得更长的聚热部件，若是作为多级拉深加工的容易程度标准之一的断面收缩率为60％左右的SUS304，随着拉深级数的增加虽能比较容易地进行加工，但为了将断面收缩率30％左右的纯钛或钛合金做成这样的形状，则只能将拉深级数增加到SUS的若干倍而花时间一点一点地进行加工，这是很不容易的。(“断面收缩率”是在将材料拉断时的断面积设为Az，将材料拉伸前的断面积设为A时，以断面收缩率(％)＝(A-Az)×100/A表示。)在此，下面，用图6A及图6B对第4实施例的体温计(电子体温计)进行说明；该体温计具有与只用钛材制成的聚热部件相同的效果，而且聚热部件能比较容易地加工。
图6A是第4实施例的体温计的测头部分的断面图；图6B是放大表示图6A所示的聚热部件21的一部分(21a)的局部放大图。图6A和图6B中，对于与图1所示的实施例相同的结构要素标上相同的标号而省略其说明。
在本实施例中，聚热部件21并非只由钛材构成，而是由铝经加工形成的母材22和在其露出的外表面上包覆的钛化合物23构成。母材22利用与现有的用铝制成的聚热部件相同的加工方法(例如棒状的铝材的切削切工)制成。然后，通过离子电镀法等物理蒸镀加工法在母材22露出的外表面上包覆钛化合物23。例如，在放入了母材22的真空室内，通入作为反应气体的氮(N2)，使氮电离成离子和电子，从而产生等离子体而使钛蒸发。于是，钛的蒸发粒子和氮在等离子体中成为离子而加速化学反应。成为离子的钛粒子及氮，对着施加了负电子的母材22加速，以高能量进行冲撞，从而以钛化合物即氮化钛的形式嵌入并堆积于母材表面。进行离子电镀时，将母材22的开口部分堵塞，从而使空腔25内不被氮化钛包覆。
这种利用离子电镀法进行钛化合物的包覆是在例如手表的金属表带中已经广泛实用的技术，可简单地进行。
反应气体不限于氮，只要是钛化合物能附着于母材22的表面者，其它的气体也可。例如，使用与氮不同的反应气体则可以包覆与氮化钛不同的钛化物，如碳化钛或氧化钛。另外，只要是能使钛包覆在母材22上，既可以是离子电镀法以外的物理蒸镀加工法，也可以是除此以外的其它方法。而且，也可将纯钛或钛合金包覆在母材22的表面。
通过在母材22上包覆钛化合物23(氮化钛)，可以弥补铝易腐蚀的缺点。如上所述，铝是每单位体积的热容量与纯钛或钛合金基本相同，但热传导系数却比钛更大的金属。在铝上包覆的钛合金由于只有数微米左右、对测定时间的影响很小，因而，可以与只用铝形成聚热部件的场合同样、或者只用钛材形成聚热部件的场合同样短的测定时间测定体温。
虽然也可以在母材22内的空腔25的内壁上包覆钛化合物23，但在空腔25中使热传导系数比钛化合物还高的铝露出，则可将温度传感器30固定在上面，从而使热更容易传导到温度传感器30。
母材22不局限于铝，例如，也可以使用不锈钢。例如，如上所述，SUS304经多级深拉深加工后形成罩状的母材，在其露出的外表面或整个表面上可利用蒸镀法包覆钛化合物。通过在由不锈钢构成的母材22的表面上包覆钛化合物，则能构成既具有不锈钢的高强度又不产生金属过敏的聚热部件。
另外，第4实施例的聚热部件22的空腔25中，既可以按图2所示的第2实施例那样充填树脂，也可以按图4所示的第3实施例那样将空气密闭。进而，可以将第4实施例的温度传感器30的位置按第3实施例那样固定在聚热部件22的长度方向的大致中间的内壁上，也可以将温度传感器30的侧面安装在聚热部件22的内壁上。
这样，在用金属形成的母材22的表面上，通过包覆钛化合物，既发挥了作为母材的金属所具有的有利效果，又弥补了母材22所具有的缺点；可以获得与只用钛材形成的聚热部件同样的效果的同时，还可以很方便地制得。
本实施例虽以温度计为例即电子温度计进行了说明，但本发明不限于此，不用说也能适用一般的温度计。

标题	发布/更新时间	阅读量
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温度控制仪壳体-专利编号CN108337833A	2020-05-12	364
改进的IR温度计-专利编号CN1135167A	2020-05-12	532
新型温度控制仪-专利编号CN108419386A	2020-05-11	662
一种温度控制仪-专利编号CN108062119A	2020-05-11	222
温度传感器结构-专利编号CN102165296B	2020-05-12	1009
温度传感器结构-专利编号CN102165296A	2020-05-13	451
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油罐温度计-专利编号CN201637500U	2020-05-13	237
气象温度计-专利编号CN201555668U	2020-05-13	569

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