CN103429998A - 红外线温度计遮光部件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一红外线温度计(20)，特别适用在额头上读取一患者的温度。所述红外线温度计包含一壳体、一用于感测红外线辐射的传感器(4)元件，及一用于将经感测的红外线辐射转换成一电性可用信号的部件。红外线温度计(20)进一步包含一遮光部件(3)，其用于屏蔽住传感器(4)元件使所述传感器(4)元件不受到非期望的红外线辐射影响。遮光部件(3)为一实质圆柱形管状，其具有一第一开口，其用于面对取得温度的来源；及一用于面对传感器元件的第二开口。遮光部件(3)进一步具有一内表面，适用于防止红外线辐射沿着遮光部件(3)内表面反射至传感器(4)元件。

Description

红外线温度计遮光部件

技术领域

本发明有关具有红外线传感器的红外线温度计且特别有关适用于在额头上测量一患者温度的红外线温度计。本发明进一步有关红外线温度计遮光部件，一红外线温度计的用途及用于测量温度、特别是患者温度的方法。

背景技术

红外线温度计已经变成对于需要通过直接与组织接触，以取得一患者体温的已知温度计的一种普遍替代者。红外线温度计通常能够基于患者部份身体表面所产生的红外线放射来侦测患者的温度。

红外线温度计最常包含一感测元件，其收集由身体表面的特定部份所放射的红外线辐射。此种温度计最常放置在相距表面一预定距离的预定位置以提供精确的读数。可用来进行红外线温度读取的位置为譬如耳鼓膜、颞颥动脉或额头。温度计的结构设计通常适于从特定位置读取温度。

例如，适用在一患者耳鼓膜读取温度的温度计的特色有可能在于具有一用以导入患者耳内的长形端部，而适用以从额头读取患者温度的温度计则有可能包含可放置在额头的平坦端部。

为求读数精确，待取温度的特定测量点所放射的红外线务必到达感测元件。在此同时，应防止来自其他来源所放射的红外线。再者，由于温度计通常适用于只从其预定的位置、抑或若可变的话从选择的位置精确地计算及推导温度，且将防止来自待取温度的预定测量点以外的人体其他位置的红外线辐射到达感测元件。

为了使红外线温度计的精确度最大化，读取点应尽量明确。这对于所考虑的测量点区域可能视温度计至测量点的距离而定的所谓非接触温度计特别重要。

一种防止外来红外线发射到达传感器、并使读取温度的测量点保持尽量明确的可能方式提供一定位于感测元件前的波导，以限制视野。

现有技术建议替代的解决方案，诸如使感测元件依据感测元件的敏感度而定设有一收集抑或反射红外线辐射的漏斗(funnel)。欧洲专利EP1283983B1建议使用一漏斗状波导，其具有一包含一收敛区的内表面。内表面的几何结构设计成诸如实质地引导从预定读取测量点以外的其他点（位置）所发射的红外线辐射远离感测元件。

但此种漏斗需要复杂的几何结构、难以生产且造价昂贵并且若反射性内表面受到磨刮或有材料缺陷，则有可能缺乏耐久性。

发明内容

因此，本发明的目的在于解决现有技术的问题。特别是提供一可靠、易制造的红外线温度计，其可在较不易受到由于外来红外线辐射所致的读取误差的患者的预定读取点上进行精确的非接触温度测量。

可根据独立权利要求所描述的红外线温度计、红外线温度计遮光部件、红外线温度计的用途及测量温度的方法达到上述目的。

本发明一方面提供一种红外线温度计。红外线温度计较佳地适用于在一预定读取点上（较佳为人或动物的额头上）测量患者的温度。红外线温度计包含壳体。适当的壳体材料可为塑料及/或金属，诸如铝。壳体可适用于众多应用领域，诸如家庭用、医院用或医师执业用。较佳地，壳体具有一尺寸及形状，得以诸如以手持方式操作红外线温度计。壳体可成形以提供一用来握持红外线温度计的握持区域，及一传感器区域，其指向或放置接近于预定感测点所在的表面或在所述表面上。

红外线温度计进一步包含传感器元件，其用以感测红外线辐射。此种感测元件可例如为热电堆元件，譬如吸收元件，其特色为可独立于其波长吸收辐射并在受到红外线辐射时能升温。红外线温度计进一步包含用于将经感测的红外线辐射转换成电性可用信号的部件。较佳地，传感器元件在受到红外线辐射影响时的升温被转译成电性可用信号。用于将经感测的红外线辐射转换成电性可用信号的部件为所述现有技术。在一特定实施例中，可使用一测辐射热计(bolometer)、高温计(pyrometer)及或热电堆来测量电阻的一变化，或者可测量在热元件间的电压。较佳地，此种红外线感测元件及用于将经感测的红外线辐射转换成电性可用信号的部件被充分微小化以配合在一手持式红外线温度计内。适当的传感器元件及用于将经感测的红外线辐射转换成电性可用信号的部件如德国专利DE10321639A1中所显示。上述文件显示一温度感测元件，其包含一吸收辐射且因此升温的吸收元件以及一承载吸收器元件的载体元件，并进一步包含多个开口，诸如用以至少部份地防止吸收器元件接触到载体元件。

红外线温度计进一步包含一遮光部件，用以屏蔽住传感器元件不受到非期望的个别外来的红外线辐射影响。此种遮光部件可位居红外线温度计的一远程，其中远(distal)解释成意图导往患者的一端。遮光部件为一长形、实质圆柱形、实质管状，并具有一用于面对来源，亦即面对预定感测点的第一开口、及一面对传感器元件的第二开口。在本发明的上下文中，非期望的或外来的红外线辐射为源自于预定感测点以外的来源的辐射。这可例如为患者来源或环境来源等。

遮光部件进一步具有一内表面，所述内表面适用于实质地防止红外线辐射沿着其内表面反射至传感器元件上。遮光部件通过防止来自预定感测点以外的来源的红外线辐射(譬如一非期望的或外来的红外线辐射)到达传感器元件。遮光部件的内表面可涂覆有涂覆物或以一种防止红外线辐射反射的方式作处理、抑或沿着遮光部件的内表面实质地包含一防止红外线辐射的材料或实质地由所述材料组成。

在本发明的上下文中，实质地防止沿着所述遮光部件内表面的红外线辐射反射可理解成将到达感测元件的外来红外线辐射量限制至可忽略的比例。

可通过在所述遮光部件内表面上的冲击点实质地或完全地吸收红外线辐射、抑或通过在所述点部份地吸收红外线辐射并将其至少部份地反射至另一在内表面上吸收红外线辐射的另一部份的冲击点，来达成对特定临界角度以上的入射角所造成的红外线辐射的屏蔽作用。可重复此作用，以防止源自于特定临界角度以上的入射角的红外线辐射到达传感器元件。

在一较佳实施例中，遮光部件的长度适用于诸如防止源自于特定临界角度以上的入射角的红外线辐射直接地妨碍传感器元件。

在一较佳实施例中，传感器元件的内表面涂覆有一适用于吸收全部、或实质全部红外线辐射的涂覆物。可对此目的采用任何具有红外线辐射吸收特征的涂覆物。遮光部件较佳地由金属、或金属合金制成，其可被电镀成任何颜色，只要电镀提供足够的红外线吸收能力即可。已发现适合的特定范例为电镀的铜。用于产生电镀铜的方法为现有技术。已发现特别适合的另一范例为黑丝绒(black velvet)(3M)涂覆物，其可由喷洒施加。具有极低电磁辐射反射系数的制作工艺及体部描述于美国专利US4111762A中。涂覆物亦可提供实质多孔及/或结构化的内表面以达成相同目的。

在另一较佳实施例中，遮光部件包含铝且具有黑色阳极化的内表面。

在一较佳实施例中，遮光部件沿着其长度不包括任何透镜。又更较佳地，比起对于遮光部件的第二开口，并无透镜更加靠近遮光部件的第一开口。

在一较佳实施例中，遮光部件具有从2至10mm、较佳从4至6mm、又更较佳为5.5mm的内直径。在另一较佳实施例中，遮光部件具有特别是从2至15mm、较佳从3至10mm、又更较佳从5至8mm、更较佳约为5.1mm的一外直径，适合用于一手持式红外线温度计中，得以测量患者表面的预定测量点上的红外线辐射。

在另一较佳实施例中，遮光部件具有从4至30mm、较佳从8至20mm、更较佳约为16mm的长度。遮光部件的长度在此上下文中指整体部份，其可包含用来屏蔽辐射的前段及用于接收传感器的后段。用来屏蔽辐射的前部份典型地具有从2至12mm、较佳为8mm的长度。

在一较佳实施例中，遮光部件由金属或金属合金制成。

在另一较佳实施例中，传感器元件热性链接于遮光部件。

在另一较佳实施例中，壳体进一步包含一显示部件，用以显示经测量的温度数值、使用模式及对于施行者有用及方便的其他信息。

根据本发明的红外线温度计较佳地包含一遮光部件，适用于容许来自来源的辐射到达传感器元件。

在本发明的上下文中，来源理解成可自其读取患者温度的预定感测点。

在另一较佳实施例中，红外线温度计进一步装配有用于随时间经过从所述测量点测量一系列温度数值的处理部件。温度计可适用于将最高读数显示给操作者、抑或从读数的数字提供经计算的均值。温度计可进一步装配有处理部件，其能够使操作者从诸如耳鼓膜、额头或颞颥动脉或其他等一预定数目的预定感测点作选择。

温度计可进一步装配有处理部件，其从已测温度的被储存数字将各测量点的不同特征列入考虑。

在一较佳实施例中，遮光部件具有一开孔角，适用在至少5.5mm直径的一测量点尺寸上从待测定温度的患者的实质平坦表面上接收红外线辐射。在一较佳实施例中，所述测量点位于患者的额头上。

在一较佳实施例中，红外线温度计包含一在遮光部件与传感器元件间的透镜。

本发明另一方面提供一种用于红外线温度计的传感器装置。传感器装置包含用于感测红外线辐射的至少一传感器元件、用于将经感测的红外线辐射转换成电性可用信号的部件以及用于屏蔽住传感器元件使前述传感器元件不受到非期望的红外线辐射影响的遮光部件。遮光部件为一实质圆柱形管状。遮光部件进一步包含至少二开口，一用于面对红外线辐射来源的第一远开口及一用于面对传感器元件的第二近开口。遮光部件进一步适用于防止红外线辐射沿着其内表面反射至传感器元件上。较佳地通过适用于防止红外线辐射反射至传感器元件上的遮光部件的内表面，来达成此作用。又更较佳地，遮光部件的内表面具有适用于吸收全部或实质全部红外线辐射的涂覆物。

传感器装置可装设于壳体中并提供连接部件，所述连接部件用于使传感器装置操作性连接于将经测量的数值转译成输出的芯片。

本发明另一方面提供用于非侵入性测量患者温度的根据本发明的红外线温度计的用途。较佳地，其测量来自患者额头的红外线辐射。在使用中，红外线温度计放置成以遮光部件开口面对但未接触患者的额头。

本发明另一方面提供用于测量温度的方法。较佳地为测量患者的温度，又更较佳地，通过测量来自患者额头的红外线辐射来测量所述患者的温度。典型地是通过现有技术中的方法扫描整个额头以作测量。

本发明提供传感器元件用以感测红外线辐射。提供进一步的部件用以将经感测的红外线辐射转换成电性可用信号。进一步提供用于屏蔽住传感器元件使所述传感器元件不受到非预期的红外线辐射影响的实质为圆柱形管状的遮光部件，其中所述遮光部件具有第一开口及第二开口。遮光部件进一步较佳在其内表面上被涂覆，以便用于吸收到达所述遮光部件内表面的全部或实质全部的红外线辐射。

第一开口放置成面对红外线辐射的来源，并且防止非源自于所述来源的辐射到达传感器元件。较佳地通过防止红外线辐射沿着遮光部件内表面反射至传感器元件上来实现此作用。

附图说明

现在将藉由具体实施例及附图进一步详细描述本发明：

图1为一用于红外线温度计的传感器装置的示意剖面视图；

图2为根据本发明的一包含传感器装置的红外线温度计；

图3为一用于红外线温度计的替代性传感器装置的剖面视图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一传感器装置1的示意剖面视图。

遮光部件3由一件式构成且由铜制成。遮光部件3具有一嘴口2，其面对待读取温度的预定测量点。遮光部件为圆柱形、实质管状。在嘴口2内侧，遮光部件壁14涂覆有一实质地吸收全部红外线辐射的涂覆物。遮光部件3组织成两段，一面对患者的嘴口前段15以及一面对温度计壳体的传感器后段16。两段(前段15及后段16)具有圆柱形开口，其中嘴口2由前段15的圆柱形开口形成，且后段16圆柱形开口适用于固持传感器元件。

传感器装置1包括商业上可取得的传感器4，譬如供货商德国海曼传感器公司(Heimann Sensor GmbH(DE))的型号M21传感器。所述传感器元件包含热电堆及红外线传感器(未分别显示)。

传感器4位居传感器元件壳体9中，其中传感器元件前开口6正位于嘴口2后开口5的后方。透镜7交会于传感器元件前开口6与传感器4中间。透镜7可为现有技术中的玻璃透镜。

传感器4配合于传感器壳体10的后板及传感器元件后开口上的导线固定件8。导线固定件8固持一热敏电阻引导线11、另一热敏电阻引导线(未图示)、第一红外线传感器引导线12及第二红外线传感器引导线13。

传感器4紧密配合于遮光部件3的开口中。遮光部件3具有一连接开口5，连接开口5连结用于接收传感器4的开口及嘴口2，嘴口2用于让红外线辐射从遮光部件3的进入开口通往传感器。

图2显示根据本发明的一红外线温度计20，适用于从患者身体上的一预定测量点测量患者温度。所显示的红外线温度计20适用于从患者的额头测量温度。红外线温度计20为实质长椭圆形并具有远程23及近端24，其中远程23瞄准或指向预定测量点，且近端24面对使用者。红外线温度计20可被粗略细分成头部分22及本体区段21中，头部分22固持全部的感测工具及辅助物暨其引导线及电子零件，本体区段21容纳电池/能量来源、显示部件及操作部件、例如开启/关闭钮等。

头部分22进一步包含遮光部件3，适用于屏蔽住非预期的红外线辐射。遮光部件3为圆柱形管状，其具有一供红外线温度计20远程23用的第一开口、及一用于面对红外线温度计20近端24的第二开口。遮光部件3具有内表面，所述内表面适用于防止红外线辐射沿着其内表面反射至传感器元件上(未显示于此图中)。在本实施例中，遮光部件3由一件式的铝制成，其中一黑色电镀的内表面位于面对开口的远程23的内侧上。黑色电镀用来吸收源自于超过30度的冲击角的辐射。

本体部分21以合乎人体工学的方式形成，诸如易于操作者使用。其有可能进一步装配有粗化或橡胶握持区域。诸如LCD显示器等显示器、及诸如开始(START)或停止(STOP)钮及/或开启(ON)/关闭(OFF)钮的操作部件被进一步整合在本体部分21中。本体部分21具有一易进出、可闭合的开口，以供储存电池。或者，有可能可在红外线温度计20的近端24处或其附近取得AC/DC插头，其能够使电池充电抑或直接以AC/DC电流操作。

图3显示用于红外线温度计的本发明范围内一替代性传感器装置1的剖面视图。传感器装置1包含一遮光部件3，其由一件式铜轴制成。遮光部件3为一具有两个不同直径的实质圆柱形。位于遮光部件3的远程23的第一直径为8mm，而位于遮光部件3的近端24的第二直径则为10.5mm。两个不同的直径被肩部33分离，肩部33比起对于近端24而言更靠近远程23。肩部33具有一去角状边缘32。肩部33及去角状边缘32周缘性延伸于整个圆柱(未显示于剖面视图)。

遮光部件3可进一步通过其内部建置被分隔成面对远程23的前段15、及后段16，前段15为圆柱形且容纳嘴口2，后段16容纳传感器元件且面对遮光部件的近端24。前段15包含嘴口2，其具有6mm的内直径及约8mm的长度。嘴口的内表面被电镀呈黑色(未图示)，以使能防止红外线辐射沿着内表面反射至传感器元件上。遮光部件3的最外(亦即最远程23)边缘具有去角状外角30。遮光部件的内表面用来作为散热器。

遮光部件的后段16提供传感器4的壳体、供货商德国海曼传感器公司(Heimann Sensor GmbH(DE))的可取得的M21传感器以及固定基底32。固定基底32用来提供整齐的闭合件并将传感器4压抵遮光部件3，以确保温度交换。传感器4及遮光部件3因此为热性连结。传感器包含热敏电阻器及红外线传感器，以及用于将经感测的红外线辐射及经感测的温度转换成电性可用信号的部件。

传感器装置1及遮光部件3长16mm。传感器装置适用于在相距远程23嘴口2开口50mm的距离具有25mm的焦点。遮光部件3进一步适用于容许30°的视角31，而实质地防止源自于前述视角31以外的红外线辐射到达传感器4。

因此，可提供精密、易制造且可靠的红外线温度计。

Claims (12)

1.一种红外线温度计(20)，特别是一用于在额头上测量一患者温度的红外线温度计(20)，包含：

a)一壳体；

b)一传感器(4)元件，用以感测红外线辐射；

c)一用于将经感测的红外线辐射转换成一电性可用信号的部件；及

d)一遮光部件(3)，用以屏蔽住所述传感器元件，使所述传感器元件不受到非期望的红外线辐射影响；

其特征在于：

所述遮光部件(3)为一实质圆柱形管状，具有用于面对来源的一第一开口及面对所述传感器(4)元件的一第二开口，且其中所述遮光部件(3)具有一内表面(14)，所述内表面较佳通过适用于吸收全部或实质全部红外线辐射的一涂覆物(14)，以用于防止红外线辐射沿着所述内表面(14)反射至所述传感器(4)元件。

2.如权利要求1所述的红外线温度计(20)，其特征在于，所述遮光部件(3)不包括比起对于所述遮光部件(3)的所述第二开口而言更靠近所述遮光部件(3)的所述第一开口的任何透镜。

3.如权利要求1或2所述的红外线温度计(20)，其特征在于，所述遮光部件(3)具有2至10mm、较佳为4至6mm、更较佳地为5.5mm的一内直径。

4.如权利要求3所述的红外线温度计(20)，其特征在于，所述遮光部件(3)具有从4至30mm、较佳地从8至20mm、更较佳地为约16mm的一长度，以及导向所述患者的一前段(15)具有从2至12mm、较佳地为8mm的一长度。

5.如权利要求1至4中任一项所述的红外线温度计(20)，其特征在于，所述遮光部件(3)由金属或金属合金制成。

6.如权利要求1至5中任一项所述的红外线温度计(20)，其特征在于，所述传感器(4)元件热性链接于所述遮光部件(3)。

7.如权利要求1至6中任一项所述的红外线温度计(20)，其特征在于，所述壳体进一步包含一显示部件，用以显示所述经测量的温度数值。

8.如权利要求1至7中任一项所述的红外线温度计(20)，其特征在于，所述遮光部件(3)适用于容许来自来源的辐射到达所述传感器(4)元件。

9.如权利要求1至8中任一项所述的红外线温度计(20)，其特征在于，所述遮光部件(3)具有一开孔角(31)，适用于从所述患者的一实质平坦表面接收红外线辐射，在至少5.5mm直径的一测量点上测定所述患者的温度，较佳地位于所述患者的额头上。

10.如权利要求1至8中任一项所述的红外线温度计(20)，其特征在于，具有一透镜(7)介于所述遮光部件(3)与所述传感器(4)元件间，以供一增大的视野。

11.一种如权利要求1所述的红外线温度计(20)的用途，以非侵入性方式来测量所述患者温度，较佳地，通过测量来自一患者额头的红外线辐射来测量患者温度。

12.一种测量温度的方法，特别是测量一患者温度的方法，包含下列步骤：

a)提供一传感器(1)元件，用以感测红外线辐射；

b)提供一用以将经感测的红外线辐射转换成一电性可用信号的部件(4)；

c)提供实质为圆柱形且管状形状的一遮光部件(3)，用于屏蔽住所述传感器元件不受到非期望的红外线辐射影响，且所述遮光部件(3)具有一第一开口及一第二开口，所述遮光部件(3)进一步较佳地在所述内表面上具有一涂覆物(14)，所述涂覆物适用于吸收全部或实质全部的红外线辐射；及

将所述第一开口放置以面对来源，并通过防止红外线辐射沿着所述遮光部件(3)的所述内表面反射至所述传感器(4)元件上，以防止非源自于所述来源的辐射到达前述传感器(4)元件。

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