CN111198042A - 一种红外体温计 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种红外体温计,其能够自动切换耳温测量模式或额温测量模式,包括:壳体、设置在壳体上的开关及测量按钮、显示屏、耳温测量柱、设置在所述耳温测量柱上的红外传感器和设置在壳体内部的控制电路,所述红外体温计还包括感温头盖和设置在所述感温头盖上的滤光片,所述红外体温计通过耳温测量柱直接测量耳温,在测量额温时,所述感温头盖与所述耳温测量柱配合连接。该红外体温计无需增加额外按钮控制,通过热电堆接收到的红外线AD值,可以自动切换至额温测量模式,简化了结构设计,降低了成本。
Description
技术领域
本申请属于体温测量技术领域,具体涉及一种能够自动选择额温模式或耳温模式的红外体温计。
背景技术
体温是衡量人体健康状况的重要指标,温度计是日常家庭必备和临床医学的基本医用器具。传统的水银温度计以相对稳定的性能和准确的测量结果成为目前应用最为广泛的体温测量工具,但是,水银温度计的读数很不方便,易碎,暴露出来的水银既损害人体健康也会造成环境污染。随着科学技术的不断发展,红外人体测温技术已得到普遍运用,它以较短的响应时间、较高的测量精度和准确度满足了人们对现代体温测温的要求。
红外人体测温技术通过红外传感器接收人体辐射的红外线,经过温度测量电路模块处理后得到人体体温温度。红外体温计包括接触式的耳腔式红外体温计以及非接触式的额式红外体温计。耳腔式体温计测量精准,测量时间快,方便快捷,但由于接触式测量,多人使用需要消毒或者更换保护套,成本增加,资源浪费。非接触式红外体温计只需将探头对准额头,几秒钟后就可以得到测量数据,但额温式红外体温计由于红外辐射干扰多,受环境温度影响大,使用者不熟悉操作方式等缺点,测量可能会产生较大误差。
由于测量额温和测量耳温的模式不同,算法不同,考虑的环境因素和干扰也不同,因此需要不同的模式和不同的算法,所以在测量时需要设置测量模式,包括额温模式和耳温模式。现有红外体温计,通过安装不同体温探头套,触发相应开关的方式来选择模式,如专利(US patent number: 0047392A1, Mar. 11, 2004)在测量额温时安装一个探头套,触发额温模式开关。专利(US patent number: 6789936B1,Sep. 14,2014)通过安装一个额温探头套,以触发额温测量模式开关。另有专利申请公布号CN107817051A在测量不同部位时,通过选择是否安装额温测试头套,并通过选择体温计本体上的按键,手动选择模式。上述方式需要额外的传感器,结构设计复杂,不良率高,成本也较高,而手动选择有时会忘记选择模式,造成测量不准确。现有的技术,在耳温或额温测量时安装的探头套,使用的是通孔,红外传感器探头接收到的红外辐射信号强度是直接从人体表面发射的。
发明内容
鉴于上述两款产品的不足,本发明目的是提供一种可以同时用于测量耳温和额温的红外体温计。本发明通过在额温探头套上增加一个透射片,通过红外传感器接收到的红外线信号的强度,自动识别额温模式或耳温模式。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种红外体温计,其能够自动切换耳温测量模式或额温测量模式,包括:壳体、设置在壳体上的开关及测量按钮、显示屏、耳温测量柱、设置在所述耳温测量柱上的红外传感器和设置在壳体内部的控制电路,所述红外体温计还包括感温头盖和设置在所述感温头盖上的滤光片,所述红外体温计通过耳温测量柱直接测量耳温,在测量额温时,所述感温头盖与所述耳温测量柱配合连接。
本发明的目的还可以通过以下技术方案来进一步实现:
优选的,所述滤光片覆盖所述红外传感器的感应范围。
优选的,所述滤光片为硅平片,采用单晶硅为基底,在所述单晶硅表面蒸镀高红外透射光学薄膜。
优选的,所述壳体由正面板和背面板组成,所述开关及测量按钮被设置在所述壳体的正面板的中部,所述开关及测量按钮用于开启红外体温计及启动测量程序以测量目标温度。
更优选的,在所述正面板上还设置有用于查询历史记录的设置按钮。
优选的,所述显示屏为LED的,被设置在正面板的上部。
优选的,在所述背面板上设置有电池仓和电池后盖。
优选的,所述红外传感器由滤波片、热电堆和热敏电阻组成。
更优选的,所述控制电路包括放大电路,转换电路,主控电路,显示电路以及报警电路。
更优选的,所述红外传感器的所述热电堆与所述放大电路相连,所述热敏电阻及所述放大电路分别连接到所述转换电路,所述转换电路与所述主控电路相连,所述主控电路与所述显示电路及所述报警电路相连。
更优选的,所述转换电路为AD转换电路。
同现有技术相比,本发明的优点如下:
本发明的红外体温计通过在感温头盖上加装一个带有滤光片的额温测量头,在测量额温时,无需增加额外按钮控制,通过热电堆接收到的红外线AD值,可以自动切换至额温测量模式,简化了结构设计,降低了成本。
附图说明
图1是本发明的红外体温计的结构示意图。
图2是本发明的红外体温计额温测量模式时的结构示意图。
其中:1. 壳体;2. 开关及测量按钮;3.设置按钮;4. 显示屏;5. 感温头盖;6. 滤光片;7. 红外传感器;8. 耳温测量柱;9. 背面板;10. 控制电路;11. 电池后盖;12. 电池;13. 正面板。
具体实施方式
本发明提供了一种红外体温计,其能够自动切换耳温测量模式或额温测量模式,如图1所示,包括:壳体1、设置在壳体1上的开关及测量按钮2、显示屏4、凸出于壳体1的耳温测量柱8,设置在耳温测量柱8远端的红外传感器7和设置在壳体1内部的控制电路10,本发明的红外体温计还包括感温头盖5和设置在感温头盖5上的滤光片6,所述红外体温计通过耳温测量柱8直接测量耳温,在测量额温时,感温头盖5与耳温测量柱8配合连接。
所述滤光片6覆盖所述红外传感器7的感应范围。所述滤光片6为硅平片,采用单晶硅为基底,在所述单晶硅表面蒸镀高红外透射光学薄膜。在一个优选的实施方式中,所述滤光片6采用CMOS级单晶硅为基底。
所述壳体1由正面板13和背面板9组成,开关及测量按钮2被设置在壳体1的正面板13的中部,开关及测量按钮2用于开启红外体温计及启动测量程序以测量目标温度,在所述正面板上13还设置有用于查询历史记录的设置按钮3。LED的显示屏4被设置在正面板13的上部。在背面板9上设置有电池仓12和电池后盖11。在一个优选的实施方式中,所述耳温测量柱8被设置在所述壳体1的顶部。
所述红外传感器7由滤波片、热电堆(VTP)和热敏电阻(NTC)组成。所述控制电路10包括放大电路,转换电路,主控电路(MCU),显示电路以及报警电路。所述滤波片采用耳温检测装置中常用的滤镜,优选为单晶硅硅平片。所述转换电路优选为AD转换电路。所述红外传感器7的热电堆端与放大电路相连,红外温度传感器的热敏电阻端及放大电路分别连接到AD转换电路,所述AD转换电路与主控电路(MCU)相连,所述主控电路与显示电路及报警电路相连。
当人体的额头或耳膜发射的红外线通过红外传感器7时,所述红外传感器7的滤波片会自动过滤掉红外线范围之外的其余波长。
所述红外传感器的热电堆由大量的热电偶串联组成,所述热电偶由热电偶结点和基准结点组成,经过红外传感器的滤波片输入的红外线,被所述热电偶结点吸收产生热量使所述热电偶结点自身升温,所述基准结点的温度由所述热敏电阻测量。所述热电偶结点与所述基准结点之间的温度差产生温差电动势,大量的热电偶产生的温差电动势串联形成热电堆电动势输出;该电压信号经放大器放大和 AD转换电路的数模转换后,输入主控电路(MCU),通过计算或者查表得到目标物温度与环境温度的温度差Δ T。所述主控电路(MCU)对热敏电阻 (NTC) 的电阻阻值进行采集,通过查找温度‐电阻表的方法将环境温度 Tamb确定;主控电路(MCU)将目标温度与环境温度的温度差结果ΔT 和环境温度结果 Tamb进行相加,获得目标温度 Tobj:
Tobj=Tamb+ΔT。
本发明的红外体温计采用耳温测量模式时,可通过将耳温测量柱8插入患者耳道直接测得,设置在耳温测量柱8内的红外传感器7直接获取耳膜发射的红外线,进行耳温模式临床算法补偿,即可得到所需的温度值。
如图2所示,本发明的红外体温计采用额温测量模式时,需要将感温头盖5盖到耳温测量柱8上,由于在所述感温头盖5上装有滤光片6,额头发射的红外线通过设置在感温头盖5顶端的滤光片6后,再传入红外传感器。利用加滤光片和不加滤光片的电热堆AD值不同来识别不同的测量模式。
本申请进行多次实验,测量了从32℃-42.0 ℃的热电堆AD值数据,测量结果如下表所示:
黑体温度(℃) | 热电堆AD值均值(未加滤光片) | 热电堆AD值均值(加滤光片) | 加滤光片与未加滤光片均值比较 |
32.0 | 892 | 320 | 0.36 |
33.0 | 1010 | 374 | 0.37 |
34.0 | 1279 | 520 | 0.41 |
35.0 | 1395 | 562 | 0.40 |
36.0 | 1592 | 638 | 0.40 |
37.0 | 1712 | 730 | 0.43 |
38.0 | 1786 | 742 | 0.42 |
39.0 | 1895 | 745 | 0.39 |
40.0 | 2031 | 803 | 0.40 |
41.0 | 2199 | 877 | 0.40 |
42.0 | 2409 | 993 | 0.41 |
从上面的数据可知,加滤光片后最大的AD值约为1000,未加滤光片最小的AD值约为900。但是,实际上人体耳温达不到32℃,一般人体耳温最低温度是34℃左右,所以本发明的阈值采用1200作为分界线。测量时,当热电堆AD值小于1200时,触发额温测量模式,在主控电路(MCU)中进行额温临床算法补偿。添加滤光片后的额温临床算法补偿,首先保证添加滤光片后额温的黑体温度测量误差值在±0.2℃,然后根据大量人体额温临床数据拟合额温临床算法补偿。
在红外温度计的生产过程中需要对温度计进行校准,所谓的校准,是以标准黑体温度(37℃)去校准温度计。本发明的红外温度计在进行校准的时候,选取两个温度点,一个是环境温度(25℃),一个是25℃环境温度下的标准黑体温度(37℃)。进行校准时通常可以采用两种校准方式,即泡水槽校准和标准电阻校准。具体的校准流程如下:
1、校准环境温度(25℃)的方法如下:调整水槽温度为25℃,把传感器套上隔水套泡在水里5分钟以上,然后校准25℃环境温度,一般我们采用热敏电阻来校准环境温度,25℃环境温度的阻值是100kΩ,所以标准电阻校准时,可以直接串接上100kΩ标准电阻进行校准;
2、校准黑体温度(37℃)的方法如下:先将红外体温计在25℃环境下存放一个小时以上,让传感器的环境温度与实际环境温度一致,然后再校准测量37℃黑体温度;
3、测量15℃-35℃环境温度下,32℃-41℃的黑体温度值,验证本发明的红外体温计的温度准确性。
因为在感温头盖5上是否设置滤光片6,红外传感器7检测到的信号强度不同,所以需要分别去校准设置有滤光片和不设置滤光片这两种模式。然后在生产过程中,分别进行黑体补偿,以保证黑体测量准确。
以上所述仅为本发明的较佳的实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种红外体温计,其能够自动切换耳温测量模式或额温测量模式,包括:壳体(1)、设置在壳体(1)上的开关及测量按钮(2)、显示屏(4)、耳温测量柱(8)、设置在所述耳温测量柱(8)上的红外传感器(7)和设置在壳体(1)内部的控制电路(10),其特征在于,还包括感温头盖(5)和设置在所述感温头盖(5)上的滤光片(6),所述红外体温计通过耳温测量柱(8)直接测量耳温,在测量额温时,所述感温头盖(5)与所述耳温测量柱(8)配合连接。
2.根据权利要求1所述的红外体温计,其特征在于,所述滤光片(6)覆盖所述红外传感器(7)的感应范围。
3.根据权利要求1所述的红外体温计,其特征在于,所述滤光片(6)为硅平片,采用单晶硅为基底,在所述单晶硅表面蒸镀高红外透射光学薄膜。
4.根据权利要求1所述的红外体温计,其特征在于,所述壳体(1)由正面板(13)和背面板(9)组成,所述开关及测量按钮(2)被设置在所述壳体(1)的正面板(13)的中部,所述开关及测量按钮(2)用于开启红外体温计及启动测量程序以测量目标温度。
5.根据权利要求4所述的红外体温计,其特征在于,在所述正面板(13)上还设置有用于查询历史记录的设置按钮(3)。
6.根据权利要求4所述的红外体温计,其特征在于,在所述背面板(9)上设置有电池仓(12)和电池后盖(11)。
7.根据权利要求1所述的红外体温计,其特征在于,所述红外传感器(7)由滤波片、热电堆和热敏电阻组成。
8.根据权利要求7所述的红外体温计,其特征在于,所述控制电路(10)包括放大电路,转换电路,主控电路,显示电路以及报警电路。
9.根据权利要求8所述的红外体温计,其特征在于,所述红外传感器(7)的所述热电堆与所述放大电路相连,所述热敏电阻及所述放大电路分别连接到所述转换电路,所述转换电路与所述主控电路相连,所述主控电路与所述显示电路及所述报警电路相连。
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