JPS5866410A - 音又型屈曲水晶振動子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、体温計用音叉型屈曲水晶振動子のカット角に
関する。

本発明の目的は、カット角を最適に選ぶ事により温度に
対する周波数変化の大きい、即ち、感度の良い音叉型屈
曲水晶振動子を提供する事にある。

通常、体温計としては、水銀ガラス体温計が多用されて
米几。この理由としては、まず第一に正確である。更に
、安価であり、取り扱いが簡巣である等が挙げられる。

しかし、この水銀体温計にも欠点がある０例えば、検温
の測定時間が長く、新生児や乳幼児への検温が離しい。

振下げが面倒１更に、壊れやすいという欠点があった。

最近は、これらの欠点を改善し次サーミスタ一体温針が
出現しているが、温度と抵抗の関係が直線でない。

また、サーミスターは、製造による素子のバラツキがあ
り、素子の互換性をもたせにくいことも欠点であった。

更に、検温時間が水銀体温計より改善されて米ているが
、約１分〜２分と長く、満足できるようなものでなかっ
た。そこで一本発明は新しく体温体の温度センサーとし
て、音叉型屈曲水晶振動子を提案するものであり、カッ
ト角の選択によって体温耐用として感度の＾い超小型の
音叉型屈曲水晶振動子を提供する事ができる。それ故、
検査時間の短かい電子体温針を可能にするものである。

以下、図面に沿って本発明の詳細な説明する。

体温計として要求される特性としては、（１）　　熱応
答性を良くする穴めに、小型・軽量であること。

（２）温度に対する周波数感度が良いこと。

が挙げられる。この２つの内％（１）Ｋついては最近、
音叉型屈曲水晶振動子を使ってかなり小型の水晶ユニッ
トが開発され、腕時計の源振として多用されている。そ
れ故、これを体温計の温度センサーとして使用した場合
、熱応答性が良く、体温を検出する時間を短かくする事
が出来る。

第１図は、本発明の音叉型屈曲水晶振動子の電極配置の
一実施例の斜視図で、音叉型水晶１には励振電極２，５
が配置されている。第２図は、第１図のＡ−ム断面図を
示し、音叉型水晶１の表裏面と側面に励振電極を配置し
た例であり、直流電圧を印加し友ときは矢印方向に電界
はかかる。交番電圧を印加することによって電界方向は
逆転し、屈曲モードで励振させる事ができる。第３図は
、本発明の音叉型屈曲水晶振動子の電極配置の他の実施
例の斜視図で、音叉型水晶４０表裏面にのみ励振電極５
，６が配置された例である。第４図は、第５図のＢ−Ｂ
断面図である。第２図と同様に、直流電圧によって矢印
方向に電界は働く、交番電圧を印加する事によって電界
方向は逆転し、屈曲モードで励振させる事ができる。第
５図は１本発明の水晶振動子ユニットを示し、ステム１
２とキャップ１０から構成されている。ユニット内には
、音叉型屈曲水晶振動子７が支持リード線８．９に半田
あるいは接着剤によって固着されている。又、キャップ
１０は、洋白（６５％０ｕ−１０９６Ｎｉ　−残Ｚｎ）
でできているが、熱電導性が不充分であるので、更に表
面には、一部あるいは全面に熱電導性の良い材料、例え
ば、金メッキ１１が施されている。体温は、金メッキ１
１を介して音叉型屈曲水晶振動子の共振周波数で測定さ
れる。水晶ユニットの直径ＤＦｉ約ｔ５ｓｓφ、長さＬ
は約６ｗｈと超小聾の水晶ユニットであるから、質量も
小さく熱志答性は優れている。

第６図は、常温から約４０℃に温度を変化させたときの
共振周波数の安定する時間を示している。

常温での共振周波数ｆ・から約４０℃での共振周波数ｆ
１になり、安定するには約１５秒から２゜秒と、従来の
素子と比較して熱応答性は非常に良い事が分かる。次に
、（２）の温度に対する周波数感度が良いことが必要で
あり、通常は絶対値で２０ｐｐｍ／を以上の周波数感度
を持つ音叉型屈曲振動子が必要である。第７図は、本発
明の音叉型屈曲水晶振動子でＸ＠から形成された例であ
る。第８図は１．第７図の音叉型屈曲水晶振動子をＸ軸
を回転軸として（反時計方向を正とする）φ度回転し、
更に、Ｙ軸の新軸Ｙ′軸を回転軸としてθ度回転したと
きのφ、θ度と周波数感度αとの関係で、θ＝Ｏ＠、４
５°のときの理論的関係である。

θ＝０８のとき、φが大きくなるに従って、周波数感度
は大きくなり、α＝−２０Ｉ）］＞！！１／’Ｃとなる
カット角φは約１５°　であり、更に、φが太き（なる
とαは増加し、５０度から６０度の間でαは最大となり
、そのときのａは約−８０１ｐｍ／ｌと非常に大きい感
度を示す、更に、カット角φが大きくなるとαは小さく
なり、φが約９０°付近でαは更に小さくなる。カット
角φがさらに大きくなると、ふたたびαは大きくなり、
約１２０度でαは極大となり、カット角φが大きくなる
に従って、αの絶対値は小さくなり、αが約−２０ｐｐ
ｒｎ／ｃとなるカット角は約１６８度である。更に、θ
＝４５とＹ′軸回転をする事によってαは若干変化する
。即ち、感゛度αが小さい方に移動する。このとき、θ
の変化に対し、φの変化によるαは、θ＝０．と４５°
の場合は全く同じように変化する。第９図は、＄＝９０
＠、　１５５°、１８０’と更にσを変化させたときの
φと周波数感度αとの関係を示す、０度をＯｆから徐々
に大きくするに従って、カット角φを一定にしたときの
αは徐々に小すくナリ、σ＝９０°で最小となり、更に
、θを大きくすると、同一カット角φでのαは大きくな
り、０＝１８８１′でαは最大となる。本理論計算では
θ＝９０＠のとき、φとαの関係でφに対するαは最小
となる。即ち、θ＝９０°のとき、α＝　−２０ｐｐｍ
／ｌｌ：となるカット角φは約２５°。

約１６５°であり、この間のカット角φであればαを更
に大きくする事ができる。又、φ＝２５°〜１６５°で
０＝００〜９０’であれば、本発明のαを提供する事が
できる。

以上述べ次φ、θとαの関係は理論値である２５ヨ、本
発明のカット角θ＝９Ｑ＠、φ＝１２０°での実験では
、αキー１００　ｐｐｍ／’Ｃと大変に周波数感度の良
い、音叉型屈曲水晶振動子を得る事ができた。

次に、具体的に例を挙げて説明すると、計時用として共
振周波数ｆ、を５２７６８Ｈｚを使用し、温度検出用と
して共振周波数ｆ　富ｆ　１０　［１，ＯＵ　Ｏ、Ｈｚ
ｆ使用し、周波数感ｙｌａを−１００ｐｐｍ／℃とする
と、測定時間１秒で温度分解能が匡１℃と相当に良い体
温計を提供できると同時に、検温時間が測定時間を含め
て十数秒と従来のサーミスターの％〜Ａ倍と短縮できる
。又、温度分解能は、周波数感度と計時用共振周波数と
温度検出用共振周波数によって決められ、分解能は周波
数感度が良いほど、又、共振周波数が高いほどあがる。

以上述べたように、本発明は音叉型屈曲水、ｉ＆振動子
のカット角全最適に選ぶことによって、周波数感度の良
い音叉型屈曲水晶振動子を提供し、この振動子を体温計
の温度センサーとして使用することによって、検温時間
の短かい、分解能の良い、即ち、精髪の良い体温計を提
供する事ができた。

これにより、新生児あるいは、乳幼児の体温測定に悩ま
される事がかくなった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の音叉型屈曲水晶振動子の電極配置の
一実施例の斜視図である。第２図は第１図のＡ−Ａ断面
図を示す。第３図は、本発明の音叉型屈曲水晶振動子の
電極配置の他の実施例の斜視図である。第４図は第５図
のＢ−Ｂ断面図である。第５図は、本発明の水晶振動子
ユニットを示す。第６図は、常温から約４０℃に温度を
変化させたときの共振周波数の安定する時間を示す。第
７図は、本発明の音叉型屈曲水晶振動子でｘ！２から形
成された例である。第８図、第９図は、第７図の音叉型
屈曲水晶振動子’ｆｒＸｍを回転軸としてφ度、更に、
Ｙ軸の新軸り′軸を回転軸としてθ度回転し几ときのφ
、θと周波数感度αの関係で理論値である。 １．４．７・・・・・・音叉型水晶振動子以上 出願人　株式会社第二精玉舎 代理人　弁理士　最上　　務 第５図 第７図 ２ 第Ｌ　：、１ 第９図 カット角φ砿）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 音叉形状に形成された水晶振動子で、前記音叉形水晶振
   勘子はＸ板１ｋＸ軸を回転軸として２５度から１６５度
   回転し、更に、新軸Ｙ′軸を回転軸として０度から１８
   ０度回転した板より成形されている事を特徴とする音叉
   型屈曲水晶振動子。