CN110044505A - 测温组件及体温计 - Google Patents

Abstract

本申请涉及温度测量技术领域，具体而言，涉及一种测温组件及体温计。该测温组件可包括光源、光电转换器、测温探头及环形器，环形器包括第一端口、第二端口及第三端口，光源设置在第一端口处，测温探头包括空心光纤和封装在空心光纤内的胆甾型液晶，空心光纤与第二端口连接；光电转换器设置在第三端口处；其中，光源发出的入射光能够依次经过第一端口及第二端口射入至空心光纤内，胆甾型液晶反射的反射光能够依次经过第二端口及第三端口射入至光电转换器，光电转换器用于检测反射光的波长，并将波长转化为电信号。该技术方案可提高测温组件及体温计的检测精确度和使用安全性，此外，还可降低成本。

Description

测温组件及体温计

技术领域

本申请涉及温度测量技术领域，具体而言，涉及一种测温组件及体温计。

背景技术

目前，主要使用的体温计多以水银、电子式为主，且电子式体温计多以热阻式为主。其中，水银体温计采用热胀冷缩的测温原理，用玻璃封装一定量的水银并在玻璃外管上表示刻线，但这种水银体温计精确度不高、易损坏、误差大，且该水银体温计打碎后水银对人体有害。而热阻式体温计采用电阻随温度变化而发生改变的测温原理，该热阻式体温计成本相对较高，稳定性一般。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的精确度较差、安全性不高且成本较高的不足，提供一种精确度较高、安全性较高且成本较低的测温组件及具有该测温组件的体温计。

本申请第一方面提供了一种测温组件，其包括：

环形器，包括第一端口、第二端口及第三端口；

光源，设置在所述第一端口处；

测温探头，包括空心光纤和封装在所述空心光纤内的胆甾型液晶，所述空心光纤与所述第二端口连接；

光电转换器，设置在所述第三端口处；

其中，所述光源发出的入射光能够依次经过所述第一端口及所述第二端口射入至所述空心光纤内，所述胆甾型液晶反射的反射光能够依次经过所述第二端口及所述第三端口射入至所述光电转换器，所述光电转换器用于检测所述反射光的波长，并将所述波长转化为电信号。

在本申请的一种示例性实施例中，所述胆甾型液晶为胆甾醇壬酸酯与胆甾烯基氯的混合物。

在本申请的一种示例性实施例中，所述空心光纤内设置有液晶盒，所述液晶盒内封装有所述胆甾型液晶。

在本申请的一种示例性实施例中，所述液晶盒设置在所述空心光纤的端部。

在本申请的一种示例性实施例中，所述环形器为微带三端环形器。

在本申请的一种示例性实施例中，所述光电转换器为色敏传感器。

在本申请的一种示例性实施例中，还包括与所述第一端口连接的环形支架，所述环形支架内设置有所述光源。

本申请第二方面提供了一种体温计，其包括：

壳体；

上述任一项所述的测温组件，所述光源、所述光电转换器及所述环形器均设置在所述壳体中，所述空心光纤中封装有所述胆甾型液晶的部分伸出所述壳体；

信号处理器，设置在所述壳体中，并与所述光电转换器的电信号输出端连接；

数据运算器，设置在所述壳体中，并与所述信号处理器连接；

提示器，设置在所述壳体中，并与所述数据运算器连接；

其中，经所述信号处理器处理后的电信号通过所述数据运算器运算后传输至所述提示器，所述提示器用于提示温度信息。

在本申请的一种示例性实施例中，所述信号处理器包括与所述电信号输出端连接的信号放大电路及连接所述数据运算器和所述信号放大电路的模数转换器。

在本申请的一种示例性实施例中，所述提示器为显示器，所述显示器用于显示出温度信息。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的测温组件及体温计，通过利用胆甾型液晶的热色效应，对光源发出的入射光进行选择，应当理解的是，光源发出的入射光中波长满足要求的光(即：反射光)将被胆甾型液晶反射并经过空心光纤和环形器传输至光电转换器处，该光电转换器可对胆甾型液晶反射的反射光的波长进行检测，并将检测到的波长转化为电信号，从而便于后续对该电信号进行处理以示出胆甾型液晶所在处的温度信息(即：测温组件所测的温度信息)，这样设计不仅提高了测温组件的检测精确度，而且简化了测温组件的结构，降低了测温组件的成本及提高了测温组件的使用安全性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本申请实施例所述的测温组件的结构示意图；

图2示出了本申请实施例所述的测温组件中胆甾型液晶的波长与温度的关系示意图；

图3示出了本申请实施例所述的测温组件的光线传输路径图；

图4示出了本申请实施例所述的体温计的结构示意图；

图5示出了本申请实施例所述的体温计的系统框图。

附图标记：

10、光源；11、光电转换器；12、空心光纤；13、胆甾型液晶；14、液晶盒；15、包层；16、环形器；160、第一端口；161、第二端口；162、第三端口；17、环形支架；18、主电路板；19、第一柔性电路板；20、第二柔性电路板；21、第三柔性电路板；22、壳体；23、显示器。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

近年来，随着医学设备水平的大幅提高，促进了医疗卫生事业的发展，，其中，医疗设备的准确诊断，是医生诊断的依据，更是对治愈患者起着非常关键的作用。在现代医学和医学工程中医学计量工作越来越重要，是保障医学设备在临床使用中准确可靠的基础。因此，医学计量的重要，是切实保障医学计量的可靠性和有效性，这将是当前医疗机构与监督部门重要的一项任务。而体温计作为医疗诊断的最基础的工具，不管是家用还是医用，都在日常生活中发挥着至关重要的作用。

目前，主要使用的体温计多以水银、电子式为主，且电子式体温计多以热阻式为主。其中，水银体温计采用热胀冷缩的测温原理，用玻璃封装一定量的水银并在玻璃外管上表示刻线，但这种水银体温计精确度不高、易损坏、误差大，且该水银体温计打碎后水银对人体有害。而热阻式体温计采用电阻随温度变化而发生改变的测温原理，该热阻式体温计成本相对较高，稳定性一般。

为克服上述问题，本申请实施例提供了一种测温组件，其可应用于体温计中，以测量人体温度。如图1所示，该测温组件可包括光源10、光电转换器11、测温探头及环形器16。具体地，测温探头可包括空心光纤12和封装在空心光纤12内的胆甾型液晶13；而环形器16可包括第一端口160、第二端口161及第三端口162，该第一端口160处可设置有光源10，第二端口161可与空心光纤12连接，第三端口162处可设置有光电转换器11，此环形器16用于实现光源10、测温探头及光电转换器11的光路连接。

其中，如图3所示，光源10发出的入射光能够依次经过第一端口160及第二端口161射入至空心光纤12内，该入射光可在空心光纤12内进行全反射前进并到达胆甾型液晶13处，该胆甾型液晶13可对入射光中与测温探头所在处的环境温度相对应的波长的光线进行反射，本申请中可定义胆甾型液晶13反射的光线为反射光；且该胆甾型液晶13反射的反射光能够在空心光纤12内进行全反射前进并依次经过第二端口161及第三端口162射入至光电转换器11，该光电转换器11用于检测反射光的波长，并将该波长转化为电信号，此电信号经后续的信号处理后，最终可示出该测温组件检测到的温度信息。

需要说明的是，图3中实线粗箭头指的是光的传输路径，实线细箭头指的光源10发出的入射光，实线虚箭头指的是胆甾型液晶13反射的反射光。

详细说明，前述提到的胆甾型液晶13具有在空心光纤12的径向上排布的层状结构，各层的分子轴方向与邻近的分子轴方向都略有偏移，而胆甾型液晶13整体形成螺旋结构，表现出选择性光反射。只有波长λ满足(1)式的光才被反射：

λ＝nP(1)

其中，n是胆甾型液晶13的折射率，P是胆甾型液晶13的螺距，而不满足此式的光从胆甾型液晶13透射继续向前传输。胆甾型液晶13的螺距与可见光波长同一量级，且胆甾型液晶13的螺距对温度有很强的依赖性，也就是说，当胆甾型液晶13所在处的温度变化时，该胆甾型液晶13的螺距也会发生变化，这样使得胆甾型液晶13反射的反射光的波长也会发生很大变化，即：这一情况为胆甾型液晶13的热色效应。

综上可知，本实施例的测温组件利用胆甾型液晶13的热色效应，对光源10发出的入射光进行选择，应当理解的是，光源10发出的入射光中波长λ满足(1)式的光(即：反射光)将被胆甾型液晶13反射并经过空心光纤12和环形器16传输至光电转换器11处，该光电转换器11可对胆甾型液晶13反射的反射光的波长进行检测，并将检测到的波长转化为电信号，从而便于后续对该电信号进行处理以示出胆甾型液晶13所在处的温度信息，需要说明的是，该胆甾型液晶13所在处的温度信息即为测温组件所测的温度信息，这样设计不仅提高了测温组件的检测精确度，而且降低了测温组件的成本及提高了测温组件的使用安全性。

此外，由于环形器16是一种使电磁波(该电磁波包括光波)单向环形传输的器件，因此，胆甾型液晶13反射的反射光不会经过第二端口161传输到第一端口160处，从而可避免反射光对设置在第一端口160处的光源10造成有害影响，此外，还可保证胆甾型液晶13反射的反射光均通过第三端口162传输到光电转化器中，以提高检测精确度。本实施例中，通过环形器16实现光源10、测温探头及光电转换器11三者之间的光路连接，可简化测温组件的结构。

其中，在测温组件应用于体温计中以用于测量人体温度时，该胆甾型液晶13可为胆甾醇壬酸酯与胆甾烯基氯的混合物，该胆甾型液晶的螺距能够满足人体温度范围(即：35℃～42℃)，这样可提高测温组件的检测精确度。该胆甾型液晶的波长与温度关系如图2所示，基于其温度与波长一一对应的原理，只要测出从胆甾型液晶反射出的波长，就能测出胆甾型液晶所在处的温度信息。

下面结合附图可对测温组件的具体结构进行阐述。

举例而言，前述提到的光源10可为白色全频谱光源10，也可为能发出含有特定区间波长的光谱的光源10，该特定区间波长可根据待测温度范围以及λ＝nP来综合确定，需要满足，待测的温度所对应波长的光波能从光源10发出即可。

如图1所示，该测温探头中空心光纤12内可设置有液晶盒14，该液晶盒14内封装有胆甾型液晶13。其中，在组装测温探头时，可先将胆甾型液晶13封装在液晶盒14内，然后再将液晶盒14安装在空心光纤12的内部，这样可降低胆甾型液晶13与空心光纤12的装配难度，但测温探头的组装方式并不限于此，也可先将液晶盒14的一部分结构组装在空心光纤12内，然后再将胆甾型液晶13填充在液晶盒14的部分结构限定的区域内，最后再封装液晶盒14，使得胆甾型液晶13封装在液晶盒14内。

可选地，该液晶盒14可设置在空心光纤12的端部，以降低测温探头的组装难度。

需要说明的是，胆甾型液晶13不仅可以通过液晶盒14封装在空心光纤12内，也可通过两个相对的透光层与空心光纤12相配合以限定出封闭的容纳空腔，此胆甾型液晶13可封装在此容纳空腔内。

其中，该液晶盒14的材料可为玻璃，但不限于此，也可为其它具有良好透光性和导热性的材料。

此外，测温探头中空心光纤12的外层还可设置有包层15，以用于保护空心光纤12。

如图1所示，该环形器16可为微带三端环形器16，此微带三端环形器16的三个端口分别对应前述提到的第一端口160、第二端口161及第三端口162。其中，第一端口160和第三端口162可共轴线设置，而第二端口161的轴线可与第一端口160及第三端口162的轴线垂直设置，这样不仅简化了环形器16的结构，而且也降低了光源10、环形器16、空心光纤12及光电转换器11之间的布置难度，使得光源10、环形器16、空心光纤12及光电转换器11之间的布置能够更加集中，以减小测温组件的体积。

举例而言，前述提到的光电转换器11可为色敏传感器，以能够提高检测精确度。

在一可选实施例中，该测温组件还可包括与第一端口160连接的环形支架17，该环形支架17内可设置有前述提到的光源10，也就是说，前述提到的光源10可通过环形支架17设置在环形器16的第一端口160处，这样可降低光源10与环形器16的装配难度。此外，由于光源10设置在环形支架17内，因此，该光源10发出的光可在环形支架17的阻挡下集中传输到环形器16的第一端口160中，以提高光的利用率。

需要说明的是，该光源10与第一端口160的组装不限于前述的方式，该光源10也可直接设置在第一端口160内。

举例而言，此环形支架17可为塑料支架，以降低整个测温组件的重量，使得该测温组件能够应用于便携式体温计中。应当理解的是，该环形支架17也可采用其他质量轻的材料制作而成。

本申请还提供了一种体温计，可用于测量人体温度，但不限于此，也可测量动物体温。如图4和图5所示，该体温计可包括壳体22、测温组件、信号处理器、数据运算器及提示器，其中：

测温组件可为前述任一实施例所描述的测温组件。举例而言，该测温组件的光源10、光电转换器11及环形器16均可设置在壳体22中，而测温组件的测温探头中的一部分可位于壳体22中，另一部分可伸出壳体22，应当理解的是，伸出壳体22的部分可为空心光纤12中封装有胆甾型液晶13的部分，以便于精准地探测到测温探头所处环境的温度。具体地，测温探头中空心光纤12的一端可伸入壳体22内并与环形器16的第二端口161连接，而空心光纤12的另一端可伸出壳体22并封装有胆甾型液晶13。

信号处理器、数据运算器及提示器均可设置在壳体22内。该信号处理器可与光电转换器11的电信号输出端连接，数据运算器可与信号处理器连接，而提示器可与数据运算器连接，其中，该信号处理器用于对光电转换器11的电信号输出端输出的电信号进行信号处理，经信号处理器处理后的电信号通过数据运算器运算后传输至提示器，提示器用于提示温度信息。

举例而言，该数据运算器可为单片机，而信号处理器可包括与电信号输出端连接的信号放大电路及连接数据运算器和信号放大电路的模数转换器(即：A/D转换器)。由于光电传感器的电信号输出端输出的电信号只是几十到几百纳安的数量级，因此，需要通过信号放大电路将光电传感器的电信号输出端输出的电信号进行放大，以得到需要大小的模拟电信号，然后再经过模数转换器将该模拟电信号转变为数字信号，该数字信号可经数据运算器运算处理后，传输到提示器进行提示。

应当理解的是，信号放大电路、A/D转换器、单片机为现有比较成熟的技术，本实施例不在一一列举。

可选地，该提示器可为显示器23，该显示器23用于显示出温度信息，以便用户观看。举例而言，该显示器23可为液晶显示器，但不限与此，该显示器23也可为OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机发光二极管)显示器。其中，在显示器23位于壳体22内时，该壳体22上与显示器23相对应的部位可呈透明状，以便于用户观察显示器23上显示的温度信息。此外，壳体22上与显示器23对应的部分可呈镂空状，以便于用户观察显示器23上显示的温度信息，该显示器23还可嵌在壳体22的镂空部分处。

需要说明的是，该提示器也可为语音提示器，即：当检测到环境温度时，可通过语音播放形式将检测到的温度播出，以便用户听到。

在一具体实施例中，如图4所示，该体温计可包括主电路板18、第一柔性电路板19、第二柔性电路板20及第三柔性电路板21。其中，该第一柔性电路板19的一边连接光源10，另一边连接主电路板18，以为光源10供能；第二柔性电路板20的一边连接光电传感器，另一边连接主电路板18，以接收从光电传感器发出的电信号，并将电信号传输至主电路板18上的信号处理器，该信号处理器可以放大从光电传感器接收的电信号并将该电信号转换为数字信号，然后传输至主电路板18的数据运算器进行运算处理；第三柔性电路板21的一边与显示器23连接，另一边连接主电路板18，数据运算器运算处理后的数据通过第三柔性电路板21传输至显示器23进行显示。

需要说明的是，该第一柔性电路板19、第二柔性电路板20及第三柔性电路板21可为电解铜材质的柔性电路板，起到传输数据与供电的作用。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种测温组件，其特征在于，包括：

环形器，包括第一端口、第二端口及第三端口；

光源，设置在所述第一端口处；

测温探头，包括空心光纤和封装在所述空心光纤内的胆甾型液晶，所述空心光纤与所述第二端口连接；

光电转换器，设置在所述第三端口处；

其中，所述光源发出的入射光能够依次经过所述第一端口及所述第二端口射入至所述空心光纤内，所述胆甾型液晶反射的反射光能够依次经过所述第二端口及所述第三端口射入至所述光电转换器，所述光电转换器用于检测所述反射光的波长，并将所述波长转化为电信号。

2.根据权利要求1所述的测温组件，其特征在于，所述胆甾型液晶为胆甾醇壬酸酯与胆甾烯基氯的混合物。

3.根据权利要求1所述的测温组件，其特征在于，所述空心光纤内设置有液晶盒，所述液晶盒内封装有所述胆甾型液晶。

4.根据权利要求3所述的测温组件，其特征在于，所述液晶盒设置在所述空心光纤的端部。

5.根据权利要求1所述的测温组件，其特征在于，所述环形器为微带三端环形器。

6.根据权利要求1所述的测温组件，其特征在于，所述光电转换器为色敏传感器。

7.根据权利要求1所述的测温组件，其特征在于，还包括与所述第一端口连接的环形支架，所述环形支架内设置有所述光源。

8.一种体温计，其特征在于，包括：

壳体；

权利要求1至7中任一项所述的测温组件，所述光源、所述光电转换器及所述环形器均设置在所述壳体中，所述空心光纤中封装有所述胆甾型液晶的部分伸出所述壳体；

信号处理器，设置在所述壳体中，并与所述光电转换器的电信号输出端连接；

数据运算器，设置在所述壳体中，并与所述信号处理器连接；

提示器，设置在所述壳体中，并与所述数据运算器连接；

其中，经所述信号处理器处理后的电信号通过所述数据运算器运算后传输至所述提示器，所述提示器用于提示温度信息。

9.根据权利要求8所述的体温计，其特征在于，所述信号处理器包括与所述电信号输出端连接的信号放大电路及连接所述数据运算器和所述信号放大电路的模数转换器。

10.根据权利要求8所述的体温计，其特征在于，所述提示器为显示器，所述显示器用于显示出温度信息。