輻射溫度計的制作方法

專利名稱：輻射溫度計的制作方法
技術領域：
本發明涉及輻射溫度計。
背景技術：
描述為了在短時間內測量體溫，已經提出了選擇耳鼓膜作為測量位置并以非接觸方式測量耳鼓膜溫度的輻射溫度計。
一個例子便是在日本公開專利公報No.28524/1990中揭示的輻射溫度計。這個輻射溫度計允許將探針部分(它包括前端的窗口構件和后端的紅外線傳感器)前端插入到外耳道(external acoustic opening)中，以致于通過窗口構件由紅外線傳感器接收鼓膜的紅外線以及基于接收的紅外線的強度測量鼓膜溫度，即體溫。
由于這種類型的輻射溫度計基于來自鼓膜的紅外線的強度而測量體溫，接收紅外線的光學系統的污染度將影響測量準確度。然而，由于耳屎等，外耳道變臟，因此，幾次測量體溫引起起探針部分前端的光學系統作用的窗口構件被逐步弄臟的問題。此外，一個以上的人共用同一個輻射溫度計是不衛生的。
為了解決這個問題，日本公開專利公報No.28524/1990中揭示的輻射溫度計包括一探針蓋，這是為覆蓋被插入到外耳道中的探針部分前端而設計的。探針蓋阻止輻射溫度計的探針部分直接接觸外耳道。此外，由于探針蓋在每次體溫測量后可棄之，不存在臟的光學系統劣化測量準確度的問題，不存在衛生問題。
然而，當象在上述的日本公開專利公報No.28524/1990中所揭示的輻射溫度計的情況那樣采用探針蓋時，每次測量體溫必需要一個新的探針蓋，這是費成本的。尤其是在需要經常測量體溫的醫院需要承受相當高的經營成本。
此外，由于使用探針蓋的傳統輻射溫度計在每次測量體溫后要丟棄探針蓋，這就需要經常獲取新的探針蓋，這是費人力的。
為了解決這個問題，本申請人提出了一種輻射溫度計，它具有日本專利申請No.144970/1992中的防水結構的探針部分。
在日本專利申請No.144970/1992中所揭示的輻射溫度計中，由于探針部分具有防水結構，在完成體溫測量后利用酒精或者洗滌劑可以消毒和清潔插入到外耳道中的輻射溫度計的前端部分。因此，可以將輻射溫度計總是維持在衛生狀態下。此外，可以避免由于光學系統的污染度造成的溫度測量準確度的劣化。此外，由于不需要探針蓋，可以削減購買探針蓋的經營成本。
在上述的輻射溫度計中，體溫是通過由紅外線傳感器接收來自鼓膜或外耳道的紅外線以及通過檢測紅外線的強度而測量的。
如上所述，傳統輻射溫度計測量體溫假設入射到紅外線傳感器的紅外線僅僅來自鼓膜或者外耳道。
然而，本申請的發明人發現，當利用傳統輻射溫度計測量溫度時以低于實際溫度的較低水平測量溫度。因此，在極端情況中，一直存在即使當某人由于患感冒等有熱度時而傳統輻射溫度計以較低水平顯示測量體溫以及作出正常體溫決定的風險。
鑒于以上各點，本發明的目的是提供一種輻射溫度計，將其設計成比傳統輻射溫度計更準確地測量體溫。

發明內容
為了實現上述目的，本發明的特征在于，輻射溫度計包括紅外線檢測裝置；探針部分，具有插入到生命體孔中的前端以及設置在前端的引導開口，用于將從生命體孔部分發射的紅外線引導到紅外線檢測裝置；溫度測量裝置，用于測量探針部分的溫度；以及計算裝置，用于基于紅外線檢測裝置和溫度測量裝置的檢測值而計算生命體的體溫，其中計算裝置具有體溫計算裝置，用于基于生命體孔部分的輻射率(當輻射率小于1時)、紅外線檢測裝置的輸出和溫度測量裝置的輸出按照預定算術表示式計算生命體的體溫。
此外，本發明的特征在于，探針部分的形狀是這樣的，當將探針部分插入生命體孔部分中時幾乎充滿生命體整個孔部分。
此外，本發明的特征在于，體溫計算裝置包括進行將紅外線檢測裝置的輸出除以輻射率的處理。
此外，本發明的特征在于，溫度測量裝置起測量紅外線檢測裝置溫度的溫度測量裝置的作用。
此外，本發明的特征在于，溫度測量裝置包括測量探針部分溫度的第一溫度測量裝置和測量紅外線檢測裝置溫度的第二溫度測量裝置。
此外，本發明的特征在于，預定的算術表示式為Tb=(T04+Vb/Ke)1/4這里，Tb代表生命體的孔部分的溫度，T0代表紅外線檢測裝置的溫度，Vb代表紅外線檢測裝置的輸出，K代表常數，e代表生命體孔部分的輻射率。
此外，本發明的特征在于，預定的算術表示式是準表示式，它以紅外線檢測裝置的溫度(T0)、紅外線檢測裝置的輸出(Vb)和生命體的孔部分的輻射率(e)近似生命體的孔部分的溫度(Tb)。
此外，本發明的特征在于，預定的算術表示式為Tb=T0+Vb/K1e這里，Tb代表生命體的孔部分的溫度，T0代表紅外線檢測裝置的溫度，Vb代表紅外線檢測裝置的輸出，K1代表常數，e代表生命體孔部分的輻射率。
此外，本發明的特征在于，預定的算術表示式為Tb={[Vb/K+T04-(1-e)Tp4]/e}1/4這里，Tb代表生命體的孔部分的溫度，Vb代表紅外線檢測裝置的輸出，K代表常數，T0代表紅外線檢測裝置的溫度，e代表生命體孔部分的輻射率，Tp代表探針部分的溫度。
此外，本發明的特征在于，探針部分具有把從導入開口發射的紅外線引導到紅外線傳感器的光導管和覆蓋光導管的殼體裝置，在光導管與殼體裝置之間形成空間，在殼體裝置與光導管之間設置第二溫度測量裝置，以致于第二溫度測量裝置與殼體裝置接觸，但是與光導管不接觸。
此外，本發明的特征在于，探針部分前端的構件的熱容量達到這樣的程度，即在計算生命體的體溫所需的時間周期內溫度不會突然變化。
此外，本發明的特征在于，探針部分前端部分具有設置的導入開口處的窗口構件。
此外，本發明的特征在于，窗口構件是由厚度為0.3mm或更大的氟化鈣、硅或氟化鋇制成。
此外，本發明的特征在于，生命體的孔部分為體溫的外耳道，將輻射率設定為0.90至0.98。
此外，本發明的特征在于，輻射溫度計具有設定輻射率的輻射率設定裝置。
此外，本發明的特征在于，輻射溫度計具有檢測紅外線檢測裝置的峰值的峰值檢測裝置，計算裝置進行計算所用的紅外線檢測裝置的輸出是峰值。
此外，本發明的特征在于，輻射溫度計包括紅外線檢測裝置；具有可插入到生命體孔部分中的前端以及設置在前端并把從生命體孔部分發射的紅外線引導到紅外線檢測裝置的導入開口的探針部分；測量探針部分溫度的溫度測量裝置；或是選擇生命體孔部分的輻射率(當輻射率小于1時)或是選擇1.00作為被測溫物體的輻射率的輻射率選擇裝置；以及基于紅外線檢測裝置的輸出、溫度測量裝置的輸出和輻射率設定裝置所選的輻射率計算被測溫物體的溫度的計算裝置。
此外，本發明的特征在于，輻射溫度計具有開始測量操作的測量開關和根據測量開關的操作選擇輻射率的輻射率選擇裝置。
附圖簡述圖1是根據本發明的輻射溫度計的第一實施例的示意圖。
圖2示出將圖1中所示輻射溫度計插入耳內測量體溫的一種方式。
圖3是圖1所示輻射溫度計的探針部分的截面圖。
圖4是通過放大圖3所示輻射溫度計的探針部分前端表示的截面圖。
圖5是圖1所示輻射溫度計的方框圖。
圖6示出通過操作圖1所示輻射溫度計的測量開關產生的操作信號的圖形，這里(a)示出操作信號的預定圖形，(b)示出操作信號的圖形的一種詳細例子。
圖7是表明圖1中所示輻射溫度計的體溫測量操作的流程圖。
圖8是根據本發明第二實施例的輻射溫度計的探針部分的截面圖。
圖9示出曲線圖中函數f(T)=T4的曲線。
圖10是根據本發明的輻射溫度計的第四實施例的示意圖。
圖11是圖10中所示輻射溫度計的方框圖。
圖12是中10中所示輻射溫度計的體溫測量操作的流程圖。
實現本發明的最佳方式以下將參考


本發明的實施例。
圖1是根據本發明的輻射溫度計的第一實施例的示意圖。
正如圖1所示，輻射溫度計1包括殼體裝置2上的測量開關3和顯示器4。在殼體裝置2的前端設置一探針部分5。
探針部分5圓錐梯形形狀，其直徑從前端向后端逐步增大。探針部分5是這樣構造的，當將探針部分5插入外耳道中時，外耳道幾乎被比外耳道更厚的探針部分5一部分填滿。探針部分的形狀不必局限于這種形狀，只要探針部分基本上填滿外耳道即可。
為了測量體溫，撳下測量開關3，然后將探針部分5的前端插入到外耳道11中。輻射溫度計1在測量開關3被撳下后立即開始測量。開始測量后，將探針部分5的前端插入到外耳道11中，基于預定條件完成測量。在這一期間在探針部分5前端處被投入到引出開口6中的紅外線當中，采用對應于峰值的紅外線傳感器18的輸出來計算溫度。這一溫度顯示為體溫。在由于輻射溫度計1通常被置于低于體溫的溫度環境中，探針部分5的溫度與這一環境溫度基本相同。因此，當已經將探針部分5插入外耳道11中時，外耳道11的溫度被探針部分5降低。因此通常地，在將探針部分5前端插入到外耳道11的過程期間或者在探針部分5前端已經插入到外耳道11中之后立即從鼓膜12或者外耳道11已經出射紅外線之后，峰值變為對應于從探針部分5前端處已經入射到引出開口6的紅外線的值。
殼體裝置2和探針部分5是由例如ABS樹脂的材料制成。
圖2示出如何用插入到耳內的圖1所示輻射溫度計來測量體溫。
為了測量體溫，將輻射溫度計1前端處的探針部分5插入到耳朵10外耳道11中，接收來自鼓膜12和外耳道11的紅外線，如圖2所示。
在將輻射溫度計1前端處的探針部分5插入到耳朵10的外耳道11中時，建議采取將探針部分5插入外耳道11中以致于基本上填滿外耳道11。這是為了防止紅外線從鼓膜12和外耳道11以外的周圍環境進入到輻射溫度計1的引出開口6。
本發明人已經注意到，在這一測量狀態中，入射到輻射溫度計1的紅外線不僅僅是從鼓膜12和外耳道11出射的紅外線。換句話說，發明人已經發現從探針部分5前端出射的以及從鼓膜12和外耳道11反射的紅外線也入射在輻射溫度計1上。
在傳統的輻射溫度計中一直未考慮到從探針部分5前端出射的以及從鼓膜12和外耳道11反射的紅外線。
由于探針部分5前端的溫度與外部溫度幾乎相同，外部溫度低于鼓膜12和外耳道11的溫度，傳統的輻射溫度計會以低于實際溫度的較低溫度測量溫度。
因此，本發明已經考慮到存在從探針部分5前端出射的以及從鼓膜12和外耳道11反射的紅外線。因此，在本發明中，在計算體溫中反映了存在的這一情況。
圖3是圖1所示輻射溫度計1的探針部分5的截面圖。
正如圖3所示，窗口構件15設置在探針部分5的前端處的導入開口6上。這一窗口構件是由能夠透過紅外線的光學晶體材料，如氟化鈣、硅或氟化鋇等材料制成。
通過窗口構件15的紅外線被鋁塊16支持的光導管17引導到紅外線傳感器18。可以采用熱電堆作為紅外線傳感器18。光導管17由諸如銅、黃銅或不銹鋼等材料制成。
在圖3中，19表示檢測光導管17的溫度的熱敏電阻，用粘合劑19b將熱敏電阻19固定于光導管17附近。20表示檢測紅外線傳感器18的溫度的熱敏電阻，用粘合劑20b將熱敏電阻20固定于紅外線傳感器18附近。21表示檢測探針部分5前端部分的溫度的熱敏電阻，用粘合劑21b將熱敏電阻21固定于探針部分5的前端部分。對于熱敏電阻19、20和21，可以采用其它的溫度測量裝置，如正溫度系數熱敏電阻或二極管。
在圖3中，18a和18b分別表示紅外線傳感器18的輸出端，19a表示熱敏電阻19的輸出端，20a表示熱敏電阻20的輸出端，21a表示熱敏電阻21的輸出端。
圖4是圖3中所示輻射溫度計1的探針部分5的前端的放大截面圖。
用第一密封墊23使探針部分5與窗口構件22之間的間隙防水并密封。用第二密封墊24使窗口保持構件22與光導管17之間的間隙防水并密封。
窗口保持構件22是由諸如銅的材料制成的。第一密封墊23和第二密封墊24是由諸如橡膠的彈性構件材料制成。
光導管17和窗口保持構件22是例如圓柱形狀。窗口構件15為圓盤形狀，第一密封墊23和第二密封墊24分別為環形橡膠形狀。
根據本實施例，光導管17和窗口構件15通過第二密封墊24和窗口保持構件22連接，以使光導管17的內表面防水。
在具有上述結構的本實施例中，為了可以用酒精或洗滌劑對防水結構進行消毒和清潔，必需使用具有一定厚度的窗口構件15，從而達到這樣的強度，窗口構件15不會在清潔時破碎。這種構件具有一定水平的熱導率，這依賴于厚度。因此，當將探針部分5的前端插入到外耳道11中，測量體溫時，這一構件不是立即達到與外耳道11相同的溫度。
在上述環境中，為了利用在短時間內測量體溫的優點，這是輻射溫度計的特征之一，必須在這樣的狀態中計算體溫，即窗口構件15在不同于外耳道11溫度的溫度下輻射紅外線。因此，在計算體溫中不能不管從窗口構件15輻射的紅外線。
從不同角度考慮以上情況，為了在計算體溫時總是考慮到從窗口構件15輻射的紅外線的存在，在測量期間窗口構件15的溫度不變化是較佳的。
換句話說，窗口構件15由具有一定強度水平和具有一定熱容量水平的材料制成。此外，考慮到形成窗口構件15的材料的加工精度，將窗口構件15形成為厚度至少0.3mm的圓盤是較佳的。
氟化鈣、硅和氟化鋇每一種物質的比熱(1克物質溫度升高1℃所需的熱量(卡))(cal/g℃)分別為0.211 cal/g℃、0.1383 cal/g℃和0.098 cal/g℃。
圖5是圖1所示輻射溫度計的方框圖。
正如圖5所示，輻射溫度計1包括光學系統25、檢測器26、放大器27、計算器28、顯示器4和測量開關3。
光學系統25包括有效地收集來自被測溫物體L的紅外線的光導管17和具有紅外線透射性的窗口構件15。
檢測器26包括紅外線傳感器18、檢測紅外線傳感器18溫度的熱敏電阻20、檢測光導管17溫度的熱敏電阻19和檢測探針部分5前端的溫度的熱敏電阻21。熱敏電阻21定位在窗口構件15附近，因此能夠測量到與窗口構件15幾乎相同的溫度。
放大器27包括對紅外線傳感器18的輸出電壓進行放大以及對該輸出電壓進行數字化的放大器27a、對熱敏電阻20的輸出電壓進行放大以及對該輸出電壓進行數字化的放大器27b、對熱敏電阻19的輸出電壓進行放大以及對該輸出電壓進行數字化的放大器27c、以及對熱敏電阻21的輸出電壓進行放大以及對該輸出電壓進行數字化的放大器27d。
計算器28包括運算電路28a和輻射率設定部分b。運算電路28a分別基于紅外線傳感器18、熱敏電阻20、熱敏電阻19和熱敏電阻21的信號以及來自輻射率設定部分28b的輻射率e進行運算(如下所述)。運算電路28a然后計算被測物體L(即鼓膜12和外耳道11)的溫度，將算出的溫度顯示在顯示器4上。輻射率設定部分28b存儲鼓膜12和外耳道11的輻射率e(如下所述)并根據測量開關3的操作將這一輻射率e輸出到運算電路28a。
測量開關3輸出操作信號，引起檢測器26、放大器27、計算器28和顯示器4操作。
在本實施例中，由輻射溫度計1測量的溫度被顯示在顯示器4上。然而，本發明并不局限于這種顯示。另一方面，可以以條帶圖或折線圖的形式顯示多個體溫，或者可以通過聲音等將體溫通知用戶。因此，使用各種通知手段是可能的。
接著將說明由運算電路28a計算被測溫物體的溫度的過程。
通常，從待測量物體的溫度中減去紅外線傳感器自身的溫度后，紅外線傳感器接收強度對應于溫度的紅外線。于是，運算電路28a將熱敏電阻20檢測的紅外線傳感器18自身的溫度增加到對應于由紅外線傳感器18檢測的紅外線強度的溫度是必需的。
當諸如窗口構件15和光導管17的光學系統25的溫度不同于紅外線傳感器18的溫度(例如，當將探針部分5插入到外耳道11中時，光學系統25的溫度升高，盡管與外耳道11的溫度不相同，在光學系統25與紅外線傳感器18的溫度之間出現少量溫度差)時，由紅外線傳感器18檢測的紅外線除了來自被測溫物體L的紅外線外還包括從光學系統25輻射的紅外線。
因此，熱敏電阻19檢測光學系統25的溫度，運算電路28a將熱敏電阻20檢測的溫度增加到對應于由紅外線傳感器18檢測的紅外線強度的溫度上以及減去熱敏電阻19檢測的溫度。因此，能夠獲得測量物體L的溫度。
在上述的處理中，一直未考慮到從輻射溫度計1探針部分5前端輻射，然后從鼓膜12或者外耳道11反射，最終入射到紅外線傳感器18的紅外線。接著將說明考慮到以上這一點的處理。
通常，對于用輻射溫度計測量物體的溫度，必須設定待測物體的輻射率。根據傳統的輻射溫度計，如日本公開專利公報No.28524/1990中所揭示的，通過假設待測量的鼓膜或外耳道為黑體，體溫是基于輻射率1.00計算的。
在本實施例中，為了考慮到從輻射溫度計1探針部分5前端輻射，然后從鼓膜12或者外耳道11反射，最終入射到紅外線傳感器18的紅外線，采用小于1.00的值作為鼓膜12和外耳道11(測量溫度的物體)的輻射率。
作為鼓膜12和外耳道11作為測溫物體的輻射率e的一個詳細例子，建議采用0.90至0.98。這個值是基于許多人的輻射率的實際測量結果獲得的。在這一實際測量中，輻射率的分布是這樣的，接受測量的多數人的輻射率接近0.94，少數人的輻射率逐步接近0.90和接近0.98。因此，當采用輻射率e為固定值時，建議采用0.94。
已知，在輻射溫度計中，測量來自被測溫物體的紅外線的紅外線傳感器的輸出電壓Vb由表示式(1)給出Vb=K{(1-e)Tp4+eTb4+T04} (1)這里K代表常數，e代表測量的物體的輻射率，Tp代表探針的溫度，Tb代表測量物體的溫度，T0代表紅外線傳感器的溫度。然而，為了簡化說明，從以上表示式中省略由熱敏電阻檢測的光學系統溫度的影響。
表示式(1)能夠改為表示式(2)。
Tb={[Vb/K+T04-(1-e)Tp4]/e}1/4(2)在本實施例中，可以采用熱敏電阻21的輸出電壓作為探針的溫度Tp，采用熱敏電阻20的輸出電壓作為紅外線傳感器的溫度T0，采用紅外線傳感器18的輸出電壓作為紅外線傳感器的輸出電壓Vb。
因此，圖5中所示的運算電路28a進行由表示式(2)給出的運算，計算測量物體L(即鼓膜12和外耳道11)的溫度，并將算出的溫度顯示在顯示器4上。
從表示式(2)顯而易見，在考慮了從輻射溫度計1探針部分5前端輻射，然后從鼓膜12或者外耳道11反射，最終入射到紅外線傳感器18的紅外線的處理中，紅外線傳感器18的輸出Vb除以待測量物體的輻射率e。對于輻射率小于1.00的待測量物體，紅外線的輻射體積按照輻射率變得比輻射率為1.00的待測量物體的輻射體積小，即使兩個待測量物體具有相同溫度。基于這一處理，即基于Vb/e，可以獲得對應于當待測量物體輻射率為1.00時所獲得的紅外線傳感器輸出的值，這是獲得待測溫物體的溫度所需要的。
具體地，在根據本實施例的輻射溫度計中，其中測量是在將探針插入到外耳道中之前開始的，峰值或是在將探針插入外耳道中過程期間獲得的或是在將探針插入外耳道后立即獲得的，探針的前端幾乎保持環境溫度，因此探針前端的溫度低于外耳道或鼓膜的溫度。由于從探針前端輻射的紅外線對產生誤差具有較大影響，在本發明中通過設定輻射率而獲得體溫是非常有利的。
此外，在輻射溫度計中，其中測量是在探針已經插入到外耳道中后開始的，探針前端的溫度接近于已將探針插入到外耳道中后開始測量前外耳道的溫度。然而，由于輻射溫度計測量體溫僅需幾秒，探針前端的溫度并未變為與外耳道的溫度相同。因此，象在本發明中那樣通過設定輻射率獲得體溫是有利的。
此外，在將探針蓋裝在探針前端上，它具有較小熱容量并比探針前端更易于跟著溫度變化的這種輻射溫度計中，探針蓋會接近外耳道的溫度。然而，由于輻射溫度計測量體溫僅需幾秒，探針蓋的溫度并未變為與外耳道的溫度相同。因此，象在本發明中那樣通過設定輻射率獲得體溫是有利的。
此外，正如JIS1612-1988中所描述的，一般的輻射溫度計是利用黑體經受檢查的，黑體的輻射率設定為1.00。同樣，輻射溫度計也可以利用輻射率基本上設定為1.00的黑體經受檢查。這種檢查不僅在制造過程期間進行而且在成品送貨時也進行。本發明的輻射溫度計是這樣構造的，即通過預定的操作可以將用于計算的輻射率設定為1.00。這一輻射溫度計也可以用輻射率已經設定為1.00的黑體經受檢查。這一預定操作是通過利用測量開關3進行的。然而，不是象如上所述的簡單地撳下測量開關3，必須以預定圖形進行操作。
接著參考圖6描述該預定操作。
圖6示出圖1中所示輻射溫度計的測量開關的操作所產生的操作信號圖。在圖6中，(a)示出操作信號的預定圖形，(b)示出操作信號圖形的詳細例子。
接下來的操作是將輻射率設定為例如1.00。首先，以圖6(a)所示的預定圖形按測量開關3。
在圖6(a)中，第一信號A1和A2是操作信號，其寬度范圍從105毫秒至255毫秒(第一時間范圍)。第二信號C是操作信號，其寬度范圍從525毫秒至975毫秒(第二時間范圍)，大于第一信號A1和A2的寬度。B1和B2分別是第一信號A1與第二信號C之間的間隔以及第二信號C與第一信號A2之間的間隔，其范圍在105毫秒至255毫秒之間。
為了產生上述操作信號，在105毫秒至255毫秒之間的期間測量開關3保持撳下。然后，在105毫秒至255毫秒期間測量開關3保持不撳下。然后，在525毫秒至975毫秒期間測量開關3再保持撳下。然后，在105毫秒至255毫秒期間測量開關3保持不撳下。而后，在105毫秒至255毫秒期間測量開關3保持撳下。
圖6(b)示出操作信號的產生圖形的一個例子。首先，在150毫秒的時間周期里產生信號A1’。接著，使間隔B1’為140毫秒。然后，在600毫秒的時間周期里產生信號C1’。接著，使間隔B2’為180毫秒。然后，在170毫秒里產生信號A2’。不應當產生如圖6(a)中所示的A1、C和A2圖形，除非一般用戶希望有意地產生這一圖形。除了在制造過程中檢查以外，希望這種檢查圖形可以絕不出現誤差。
在產生如圖6(a)所示的操作信號時，圖5中所示的輻射率設定部分28b檢測這些信號并把輻射率1.00的值輸出到運算電路28a，與此同時，自動地開始體溫測量操作。然后，通過將導入開口6對著黑體進行測量。在預定條件下完成測量時，將從測量開始到測量結束所測得的溫度的最大值顯示為待測量物體的溫度。換句話說，測量的是待測量物體黑體的溫度并顯示在顯示器4上。
當在這一狀態進行常溫測量操作時，溫度測量操作是在黑體測量前已經設定的輻射率的值上進行的。結果，在以上預定操作圖形中，測量操作是以輻射率設定為1.00進行的。
圖7是圖1中所示的輻射溫度計1的體溫測量操作的流程圖。
接著將參考圖5中所示的方框圖和圖7中所示的流程圖說明輻射溫度計1的體溫測量操作。在圖7中，符號S1至S6表示處理的步驟。
首先，撳下測量開關3，過程繼續到步驟S1。在步驟S1，輻射率設定部分28b檢測測量開關3的操作圖形，確定所檢測的操作圖形是否是上述的預定圖形。如果輻射率設定部分28b在步驟S1確定，所檢測的操作圖形是預定圖形，那么輻射率設定部分28b在步驟S2將輻射率設定為1.00。另一方面，如果輻射率設定部分28b在步驟S1確定，操作圖形不是預定圖形，那么，輻射率設定部分28b在步驟步驟S3將輻射率設定為0.94。因此，輻射率設定部分28b象輻射率選擇裝置一樣工作，后者選擇生命體的孔部分的輻射率(當輻射率小于1時)或者接受測量物體的輻射率為1.00。
在步驟S4，運算電路28通過利用放大器27的輸出和在步驟S2和步驟S3設定的輻射率測量接受測量物體L的溫度。然后，在步驟S5，運算電路28a基于預定條件確定是否完成測量。具體地說，如果基于預定條件已經確定獲得了峰值溫度，那么完成測量，過程繼續到步驟S6。另一方面，如果已經確定還未獲得峰值，那么過程返回到溫度測量的步驟S4。
在步驟S6，顯示器4在預定時間周期里顯示測得的峰值為接受測量物體L的溫度，并完成測量操作。
接著將說明本發明的第二實施例。
圖8是根據本發明第二實施例的輻射溫度計的探針部分的截面圖。
與圖3中所示實施例的不同之處在于不存在熱敏電阻21。
紅外線傳感器18的溫度與探針部分5前端的溫度之間的差小于鼓膜12或外耳道11(作為接受測量的物體)的溫度與探針部分5前端的溫度之間的差。因此，為了簡化結構，可以用熱敏電阻20代替圖3中所示的熱敏電阻21。
在這種情況中，在表示式(2)中可以將T0設定為Tp。由運算電路28a進行的操作由表示式(3)給出。
Tb=(T04+Vb/Ke)1/4(3)在本實施例中，可以采用熱敏電阻20的輸出電壓作為紅外線傳感器的溫度T0，可以采用紅外線傳感器18的輸出電壓作為紅外線傳感器的輸出電壓Vb。
于是，運算電路28a執行表示式(3)中表示的操作，計算接受測量的物體L(即鼓膜12和外耳道11)的溫度，并將算出的溫度顯示在顯示器4上。
從表示式(3)顯而易見，在本實施例中，在考慮到從輻射溫度計1探針部分5前端輻射的、然后從鼓膜12或外耳道11反射的、最后入射在紅外線傳感器18上的紅外線的處理中，紅外線傳感器的輸出Vb也除以接受測量的物體的輻射率e。
接著將說明本發明的第三實施例。
在第三實施例中，目的是通過用更簡單的表示式接近表示式(3)中給出的數值表示，而簡化結構和增加處理速度。
當將函數f(T)=T4表示為相對于絕對溫度T的曲線圖時，獲得圖9中所示的曲線。在圖9中，水平軸代表T，垂直軸代表f(T)。
在圖9所示的曲線中，當觀察輻射溫度計1實際使用的環境溫度，即紅外線傳感器18的溫度T0的范圍時，假設輻射溫度計1通常在室內使用，將注意到約在288K(15℃)至308K(35℃)的窄范圍。此外，鼓膜12或外耳道11(為接受測量的物體)的溫度范圍約為308K(35℃)至315K(42℃)。在這一范圍內，函數f(t)=T4可以用線性表示式f(T)≈aT+b近似。換句話說，函數可以用T04≈aT0+b和Tb4≈aTb+b近似。
表示式(3)可以改寫為表示式(4)。
Tb4=T04+Vb/Ke (4)通過將近似表示T04≈aT0+b和Tb4≈aTb+b的上述結果替代到表示式(4)中，得到表示式(5)(aTb+b)=(aT0+b)+Vb/Ke (5)表示式(5)可以進一步改寫為表示式(6)。
Tb=T0+Vb/aKe (6)當用K1代替aK時，得到表示式(7)。
Tb=T0+Vb/K1e (7)在本實施例中，可以采用熱敏電阻20的輸出電壓作為表示式(7)中紅外線傳感器的溫度T0，可以采用紅外線傳感器的輸出電壓作為紅外線傳感器的輸出電壓Vb。
于是，運算電路28a執行表示式(7)中所示的運算，計算接受測量的物體L(即鼓膜12和外耳道11)的溫度，并將算出的溫度顯示在顯示器4上。
正如從表示式(7)中顯而易見的，在本實施例中，在考慮到從輻射溫度計1探針部分5前端輻射的、然后從鼓膜12或外耳道11反射的、最后入射在紅外線傳感器18上的紅外線的處理中，紅外線傳感器的輸出Vb也除以接受測量的物體的輻射率e。
接著將說明本發明的第四實施例。
圖10是根據本發明的輻射溫度計的第四實施例的示意圖。
正如圖10所示，在輻射溫度計1’的外殼裝置2的上部進一步設置了由向上(UP)開關30a和向下(DOWN)開關30b組成的輻射率設定開關30。
如上所述，鼓膜12和外耳道11的輻射率e根據各個人在一定程度上是不同的。在本實施例中，設置輻射率設定開關30是使用戶能夠改變輻射率。采用這一配置，可以更準確地測量體溫。
設定輻射率的詳細操作如下。在測量操作以外的時間周期中撳一次向上開關30a，顯示的輻射率e增加+0.01。撳一次向下開關30b時，顯示的輻射率e減小。當已經顯示所需輻射率后撳下測量開關3時，輻射溫度計1’基于撳下測量開關3之前已經顯示的輻射率的值而開始體溫測量操作。
圖11是圖10所示的輻射溫度計1’的方框圖。
將參考圖11說明輻射溫度計1’的方框圖。用相似數字表示與圖5所示輻射溫度計1方框圖中相同的組成元件，對其說明從略。圖11的方框圖與圖5的方框圖的不同之處僅僅在于操作開關。操作開關包括測量開關3、向上開關30a和向下開關30b。
將撳下向上開關30a或向下開關30b時產生的信號輸出到計算器28和顯示器4。計算器28的輻射率設定部分28b基于這些開關的操作而設定輻射率e，顯示器4顯示輻射率的設定值。
以類似于第一實施例的方式，將撳下測量開關3時產生的信號輸出到檢測器26、放大器27、計算器28和顯示器4。
圖12是表明圖10所示的輻射溫度計1’的體溫測量操作的流程圖。
將參考圖11所示的方框圖和圖12所示的流程圖說明輻射溫度計1’的輻射率設定操作和體溫測量操作。在圖12中，S11至S20的符號表示每個處理步驟。
首先，在步驟S11，當撳下測量開關3、向上開關30a和向下開關30b之一時，過程繼續到步驟S11。在步驟S11，輻射率設定部分確定撳下的開關是否是向上開關30a。當確定撳下的開關是向上開關30a時，過程繼續到步驟S12。當確定撳下的開關不是向上開關30a時，過程繼續到步驟S15。在步驟S12，輻射率設定部分28b確定輻射率是否是1.00。當在步驟S12已經確定輻射率不是1.00時，將現有的輻射率e增加0.01。在步驟S14，顯示器4在預定的時間周期內顯示這一值。然后，完成輻射率設定操作。當在步驟S12已經確定輻射率是1.00時，在步驟S14將這一值1.00作為輻射率e的值顯示預定的時間周期。然后，完成輻射率設定操作。
接著，在步驟S15，輻射率設定部分28b確定撳下的開關是否是向下開關30b。當確定撳下的開關是向下開關30b時，過程繼續到步驟S16。當確定撳下的開關不是向下開關30b時，過程繼續到步驟S18。當過程繼續到步驟S18時，由于撳下的開關既不是向上開關30a也不是向下開關30b，確定撳下的開關是測量開關30。然后，執行以下所述的溫度測量操作。
在步驟S16，輻射率設定部分28b確定輻射率是否是0.90。當輻射率設定部分28b在步驟S16已經確定輻射率不是0.90時，輻射率設定部分28b從現有的輻射率e減去0.01。在步驟S14，顯示器4在預定的時間周期內顯示這一值。然后，完成輻射率設定操作。當輻射率設定部分28b在步驟S16已經確定輻射率是0.90時，在步驟S14顯示器4將這一值0.90作為輻射率e的值顯示預定的時間周期。然后，完成輻射率設定操作。
在步驟S18，執行類似于圖7中所示的步驟S4的處理，即，執行接受測量的物體L的溫度測量。在步驟S19，執行類似于圖7中所示的步驟S5的處理，即運算電路28a確定是否已經完成接受測量的物體L的溫度測量。當在步驟S19已經確定已經完成溫度測量時，過程繼續到步驟S20。當在步驟S19確定還未完成溫度測量時，過程返回到步驟S18。
在步驟S20，顯示器4在預定的時間周期內顯示接受測量的物體L的測得溫度。然后，完成溫度測量操作。
如上所述，根據本發明，有可能排除從探針部分輻射的、然后從接受測量的物體反射的、最后入射在探針部分的導入開口上的紅外線。因此，可以僅獲得從接受測量的物體所輻射的紅外線。因此，可以更準確地計算體溫。
此外，由于探針部分具有這樣的形狀，當將其插入到生命體的孔部分中時幾乎充滿生命體的整個孔部分，可以阻止從鼓膜或外耳道以外的周圍環境出射的紅外線。
由于體溫計算裝置包括將紅外線檢測裝置的輸出除以輻射率的處理，可以獲得當接受測量的物體的輻射率為1.00時所獲得的對應于紅外線傳感器輸出的值，這是獲得接受測量的物體的溫度所必需的。
此外，還采用測量紅外線檢測裝置溫度的溫度測量裝置作為測量探針部分溫度的溫度測量裝置，這可以基于輻射率而進行校正，無需提供測量探針部分的溫度測量裝置。
此外，當分別提供測量紅外線檢測裝置溫度的溫度測量裝置和測量探針部分溫度的溫度測量裝置時，可以實際測量并使用探針部分的溫度。因此，可以更準確地獲得從接受測量物體自身輻射的紅外線的量。結果，可以更準確地計算體溫。換句話說，即使當由于探針部分的前端溫度升高，來自接受測量物體以外的紅外線的量增大時，也可測量探針部分的升溫前端的溫度。因此，可以校正增加的量。
此外，當預定的算術表示式給出如下時，計算變得簡單并可以降低計算裝置的負載Tb=(T04+Vb/Ke)1/4這里Tb代表生命體的孔部分的溫度，T0代表紅外線檢測裝置的溫度，Vb代表紅外線檢測裝置的輸出，K代表常數，e代表生命體的孔部分的輻射率。
此外，由于預定的算術表示式是線性表示式，將生命體的孔部分的溫度(Tb)近似為紅外線檢測裝置的溫度(T0)、紅外線檢測裝置的輸出(Vb)和生命體的孔部分的輻射率(e)，計算變得簡單并能夠降低計算裝置的負載。
此外，當預定的算術表示式給出如下時，計算變得簡單并可以降低計算裝置的負載。
Tb=T0+Vb/K1e這里Tb代表生命體的孔部分的溫度，T0代表紅外線檢測裝置的溫度，Vb代表紅外線檢測裝置的輸出，K1代表常數，e代表生命體的孔部分的輻射率。
此外，當預定的算術表示式給出如下時，可以更準確地進行計算。
Tb={[Vb/K+T04-(1-e)Tp4]/e}1/4這里Tb代表生命體的孔部分的溫度，Vb代表紅外線檢測裝置的輸出，K代表常數，T0代表紅外線檢測裝置的溫度，e代表生命體的孔部分的輻射率，Tp代表探針部分的溫度。
此外，探針部分具有把從導入開口輻射的紅外線引導到紅外線傳感器的光導管和覆蓋光導管的殼體裝置，在光導管與殼體裝置之間形成一空間，在殼體裝置與光導管之間設置第二溫度測量裝置，從而使第二溫度測量裝置與殼體裝置接觸但是與光導管不接觸。因此，可以更準確地測量殼體裝置的溫度，而不受光導管溫度的影響。
此外，探針部分的前端的構件的熱容量達到這樣的程度，即在計算生命體體溫所需的時間周期內溫度不會突然變化。因此，在體溫測量期間并不出現探針部分溫度的變化，以致于輻射率不匹配。此外，從探針部分前端輻射的紅外線的量并不變化。結果，不容易發生誤差。
此外，由于探針部分的前端的構件是設置在導入開口處的窗口構件，通過給在外耳道內具有較大外露區的窗口構件提供熱容量(它不允許在計算生命體體溫所需的時間內溫度突然變化)，可以更準確地獲得體溫。
此外，窗口構件是厚度為0.3mm或更大的氟化鈣、硅或氟化鋇。因此，可以給窗口構件提供這樣的熱容量，它不允許在計算生命體體溫所需的時間內溫度突然變化。
此外，由于將輻射率設定為0.90至0.98，在測量人體外耳道的體溫時可以僅獲得從鼓膜或外耳道輻射的紅外線。因此，可以更準確地計算體溫。
此外，輻射溫度計具有設定輻射率的輻射率設定裝置。因此，可以設定與待測量其體溫的某人的外耳道形狀相匹配的輻射率。這使得避免個人差異和更準確地測量體溫成為可能。
此外，當輻射率小于1作為生命體的孔部分的輻射率或選擇1.00作為接受測量的物體的輻射率，可以利用黑體進行正常體溫測量和檢查測量。
此外，由于輻射率是根據啟動測量操作的測量開關的操作而選擇的，可以用更少數目的開關進行輻射率的設定和體溫測量。
本發明可應用于通過利用生命體的孔部分而測量生命體溫度當然還有測量人體溫度的輻射溫度計。
權利要求
1．一種輻射溫度計，所述輻射溫度計包括紅外線檢測裝置；探針部分，它具有插入到生命體孔部分中的前端和設置在前端處的導入開口，用于把從生命體孔部分出射的紅外線引導到紅外線檢測裝置；溫度測量裝置，用于測量探針部分的溫度；以及計算裝置，用于基于紅外線檢測裝置和溫度測量裝置的檢測值計算生命體的體溫，其特征在于，計算裝置包括基于生命體孔部分的輻射率(輻射率小于1)、紅外線檢測裝置的輸出和溫度測量裝置的輸出按照預定算術表示式計算生命體體溫的體溫計算裝置。
2．如權利要求1所述的輻射溫度計，其特征在于探針部分具有當將探針部分插入到生命體孔部分中時幾乎填滿生命體的整個孔部分的形狀。
3．如權利要求1所述的輻射溫度計，其特征在于體溫計算裝置包括將紅外線檢測裝置的輸出除以輻射率的處理。
4．如權利要求1所述的輻射溫度計，其特征在于溫度測量裝置起測量紅外線檢測裝置溫度的溫度測量裝置的作用。
5．如權利要求1所述的輻射溫度計，其特征在于溫度測量裝置包括測量探針部分溫度的第一溫度測量裝置和測量紅外線檢測裝置溫度的第二溫度測量裝置。
6．如權利要求3所述的輻射溫度計，其特征在于預定的算術表示式為Tb=(T04+Vb/Ke)1/4這里Tb代表生命體的孔部分的溫度，T0代表紅外線檢測裝置的溫度，Vb代表紅外線檢測裝置的輸出，K代表常數，e代表生命體的孔部分的輻射率。
7．如權利要求3所述的輻射溫度計，其特征在于預定的算術表示式是線性表示式，它以紅外線檢測裝置的溫度(T0)、紅外線檢測裝置的輸出(Vb)和生命體孔部分的輻射率(e)近似生命體孔部分的溫度(Tb)。
8．如權利要求3所述的輻射溫度計，其特征在于預定的算術表示式為Tb=T0+Vb/K1e這里Tb代表生命體的孔部分的溫度，T0代表紅外線檢測裝置的溫度，Vb代表紅外線檢測裝置的輸出，K1代表常數，e代表生命體的孔部分的輻射率。
9．如權利要求3所述的輻射溫度計，其特征在于預定的算術表示式為Tb={[Vb/K+T04-(1-e)Tp4]/e}1/4這里Tb代表生命體的孔部分的溫度，Vb代表紅外線檢測裝置的輸出，K代表常數，T0代表紅外線檢測裝置的溫度，e代表生命體的孔部分的輻射率，Tp代表探針部分的溫度。
10．如權利要求4所述的輻射溫度計，其特征在于探針部分包括將從導入開口輻射的紅外線引導到紅外線傳感器的光導管和覆蓋光導管的殼體裝置，光導管與外殼裝置之間形成空間，第二溫度測量裝置設置在外殼裝置與光導管之間，以致于第二溫度測量裝置與外殼裝置接觸而與光導管不接觸。
11．如權利要求1至10之一所述的輻射溫度計，其特征在于探針部分前端構件的熱容量達到這樣的程度，即在計算生命體體溫所需的時間周期期間溫度不突然變化。
12．如權利要求11所述的輻射溫度計，其特征在于探針部分前端具有設在導入開口處的窗口件。
13．如權利要求12所述的輻射溫度計，其特征在于窗口件是由厚度為0.3mm或更大的氟化鈣、硅或氟化鋇制成。
14．如權利要求1至13之一所述的輻射溫度計，其特征在于生命體的孔部分是指體溫的外耳道，輻射率設定為0.90至0.98。
15．如權利要求1至14之一所述的輻射溫度計，其特征在于輻射溫度計具有設定輻射率的輻射率設定裝置。
16．如權利要求1至15之一所述的輻射溫度計，其特征在于輻射溫度計具有檢測紅外線檢測裝置的峰值的峰值檢測裝置，被計算裝置用于計算所采用的紅外線檢測裝置的輸出是峰值。
17．一種輻射溫度計，其特征在于所述輻射溫度計包括紅外線檢測裝置；探針部分，它具有插入到生命體孔部分中的前端和設置在前端處的導入開口，用于把從生命體孔部分出射的紅外線引導到紅外線檢測裝置；溫度測量裝置，用于測量探針部分的溫度；輻射率選擇裝置，用于選擇生命體孔部分的輻射率(當輻射率小于1時)或是1.00作為被測溫度的物體的輻射率；以及計算裝置，用于基于紅外線檢測裝置的輸出、溫度測量裝置的輸出和輻射率選擇裝置所選的輻射率計算被測溫度的物體的溫度。
18．如權利要求17所述的輻射溫度計，其特征在于輻射溫度計具有啟動測量操作的測量開關，輻射率選擇裝置根據測量開關的操作選擇輻射率。
全文摘要
一種臨床用的輻射溫度計,通過考慮從探針部分前端發射的和被耳鼓膜和外耳道反射的紅外輻射,能夠比傳統溫度計更準確地測量體溫。輻射溫度計具有基于耳鼓膜和外耳道的輻射率(它低于1)、紅外傳感裝置的輸出以及溫度測量裝置的輸出按照預定計算方程式計算體溫的溫度計算裝置。
文檔編號A61B5/01GK1297342SQ99805089
公開日2001年5月30日 申請日期1999年12月15日 優先權日1998年12月15日
發明者柄川俊二 申請人:西鐵城鐘表股份有限公司