CN1206959C - 电子体温计 - Google Patents

Abstract

一种电子体温计含有一探头，它包括温度传感器和热通量传感器，它们被控制在规定时间段进行测量。测得的值被用于求解热传导方程以估算在躯体内位置的温度。可包括一个加热器以预热躯体的一部分，以便减少测量所需的时间。该探头可使用两个温度传感器以通过绝缘构件测量两个躯体表面位置的温度，该两个绝缘构件具有不同的热传导率。

Description

电子体温计

发明背景

本发明涉及一种电子温度计，用于根据在躯体表面取得的温度数据来估计活的躯体内部位置的温度。更具体说，本发明涉及这样一种电子温度计，它利用一个热传导方程来作这样一种估计。

当使用像水银温度计这样的常规体温计把它夹在腋下或舌下测量体温时，体温计必须保持在那个位置直到感兴趣的内部躯体位置和表面温度之间达到热平衡为止。

日本专利平7-119656 B2公开了一种方法，它利用一个等式在达到平衡期间估计温度的变动并认为这样的平衡温度为体温。

但是，人们希望能直接测量病人体内的温度。国际专利公布WO-9850766公开了一种电子温度计，它基于庄司正弘所著《传热工程》(东京大学出版)(在90页)中公布的方法。按照该方法，温度是在两个不同的位置上测量的，而在该两个位置区域以外的第三位置上的温度则被估计。但是，所希望的是用来测定内部温度而非表面温度的电子温度计。

如果在表面和内部温度之间达到热平衡之前不能进行测量，那么到测量能进行之前需要长达10分钟的时间。这种等待时间可以用一种方法来减少，即从温度变化以达到平衡的方式来评估内部温度，但它仍然需要约90秒钟。这种方法不能充分考虑到病人之间或温度变化间的各自的不同。

至于按照国际专利公布WO-9850766的方法，这种方案是不稳定的，因为待解的方程是非线性的，如无大容量计算机的帮助就得不到准确的解，而且要耗费大量的计算机时间。

发明概要

因此本发明的目的在于提供一种电子体温计，它能够通过直接测量实时的外部温度值而准确并快速地评估活体的体内温度，并且通过对热传导方程的求解和利用这些测量的结果来计算在所需的躯体内部位置的温度。

鉴于本发明的上述和其它目的，活体外表面上的温度按照本发明是实时直接测量的，而躯体的通常接触不到的位置上的体温是根据由此所得的值估计出来的。为此目的，要逆向利用热传导的方程。这样一种方程是作为低阶方程例如一阶微分方程来求解的，这种方程含有例如体表温度及热通量这样的可测量物理量作为变量。然后所需的内部温度是通过直接测量这些物理量而估计的。如果能得到和现有变量数目一样多的不同被测量，那么通过求解联立的一阶方程就可以准确而快捷地得到内部温度。

实施这一发明的电子体温计可以有以下特征：它包括：一测量温度用的温度传感器；一设置在温度传感器附近用于在该温度传感器测量温度的相同位置附近测量热通量(a heat flow)的热通量传感器；一用于控制温度传感器和热通量传感器以便利用它们在规定的时间段内进行测量的控制器；一用于存储由温度传感器和热通量传感器所测量的值的存储器；以及一用于根据所测得的温度和热通量值计算在规定的体内位置上的估计温度的计算器。

为了逆向求解热传导方程以估计在特定的躯体内部位置的温度，可以选择各种物理量用于测定。按照本发明，选择了大体上在同一地点的温度和热通量作为用于此目的的物理量。通过在规定的时间段或多个时间段内多次测量这些物理量，就可得到被测量的不同集合，而且所得到的这些量被用来求解热传导方程和估算在规定的躯体内部位置的目标温度。在上述情况中，热通量传感器是一种用于测量每单位时间内流经单位面积的热量的装置，它还包括从其它物理量计算热通量的装置。

将温度和热通量传感器相互靠近放置从而使温度计可做成紧凑是很有利的。如果包括这些传感器的传感器部件可以做得紧凑，那么它的热容量就可减小，由于这样可以产生的温度变动更快，测量所需的时间就可减少。

优选将温度和热通量传感器设置在一热绝缘的构件上，因为并非来自被测量躯体的热量移动的影响因而就可被消除或至少被减少，使信噪比得到改善。

在本发明的某些实施例中，在温度计中提供一加热器。如果例如在被测的目标躯体和周围环境温度之间的温差较大，那么热量从内部目标位置流到传感器所经过的那部分躯体的温度可以由加热器加热，使得测量可以在躯体内部的温差被减小的情况下进行。按照这种方式，躯体内部的温度变化变得稳定因而更精确的测量变得可能。测量所需的时间也可缩短。如果在加热器和传感器之间引入一个热绝缘构件，那么在加热器和传感器之间可形成一个稳定的热梯度，使得温度和热通量传感器位于更适合于进行测量的温度条件下，因而更精确的测量成为可能。

另一个实施本发明的温度计可以有以下特征：它具有：两个(第一和第二)各自用于测量温度的温度传感器；一设置在第一温度传感器和被测目标躯体之间的第一热绝缘构件；一具有不同的导热率且被设置在第二温度传感器和目标躯体之间的第二热绝缘构件；一用于控制这些温度传感器以在规定的时间段内进行测量的控制器；一用于存储由第一温度传感器获得的第一测量值和由第二温度传感器获得的第二测量值的存储器；以及一用于从第一和第二测量值计算出在躯体内部规定的位置上的估计温度的计算器。在这一实施例中，要测量的物理量是两个不同点上的温度，这两个点与具有不同导热率值的热绝缘构件相接触。如果这些物理量是在规定的时间段内测量的且得到了不同的测量值的集合，那么它们就可用来求解热传导方程并计算躯体之内的内部目标位置的温度。其它物理量例如导热系数和比热也可测量。两个具有相同导热率的热绝缘构件也可以使用，如果它们例如有不同厚度的话。在按照本发明的这一实施例的温度计中，为了上述的理由而包括一加热器也可能是有益的。

实施本发明的还有另外一个电子体温计可以具有如下特征：它包括：一用来加热到一规定温度的恒温加热器；一用于测量温度的温度传感器；一用于控制温度传感器和恒温加热器以在规定的时间段内进行测量的控制器；一用于存储该规定的温度和由温度传感器得到的测量值的存储器；以及一用于从规定的温度和测量值来计算在规定的躯体内部位置上的估计温度的计算器。在这种情况下的恒温加热器被用于准备好一部分躯体，该部分用加热器来加热并保持在这个规定的温度上。这样就有可能通过测量在躯体另一位置上的温度来求解热传导方程。

在所有这些按照本发明不同实施例的温度计中可以作出一种证明(prove)，用于以平面形状或条的延长形状与躯体的一部分相接触，使得即使是婴儿也能以稳定的方式将它方便地保持在位置上。

附图简介

图1是用来说明热传导原理的病人躯体一部分的截面图。

图2是实施本发明的电子温度计的外平面图。

图3是图2温度计沿线3-3所取的截面图。

图4是表明图2温度计的线路结构的方块图。

图5是由按照本发明第一实施例的温度计所进行的测量过程的流程图。

图6A、6B和6C是显示装置上所显示的例子。

图7是更详细地表明的图5流程图的一部分。

图8A和图8B分别是实施本发明的另一电子温度计的侧视图和底视图。

图9A是图8B中沿线9A-9A所取的探头的截面图，而图9B是图8A所示的探头中绝缘构件的平面图。

图10是按照本发明第二实施例的温度计进行测量的过程的流程图。

图11是病人躯体一部分的截面图，用以说明由按照本发明第三实施例的温度计进行体温测量的原理。

图12是按照本发明第三实施例的电子温度计的外部平面图。

图13是图12温度计沿线13-13所取的截面图。

图14是表明图12温度计的线路结构的方块图。

图15是按照本发明第三实施例的温度计进行测量的过程的流程图。

图16是更详细地表明的图15流程图的一部分。

图17A和图17B分别是按照本发明第三实施例的另一温度计的侧视图和底视图。

图18A是图17B中沿线18A-18A所取的截面图，而图18B是图18A温度计的绝缘层的底视图。

图19是按照本发明第四实施例的温度计进行测量的过程的流程图。

图20是病人躯体一部分的截面图，用以说明由按照本发明第五实施例的温度计进行体温测量的原理。

图21是按照本发明第五实施例的电子温度计的外部平面视图。

图22是图21温度计沿线22-22所取的截面图。

图23是表明图22温度计的线路结构的方块图。

图24是按照本发明第五实施例的温度计进行测量过程的流程图。

图25是更详细地表明的图24流程图的一部分。

图26A和图26B分别是按照本发明第五实施例的温度计的侧视图和底视图。

图27A是图26B沿线27A-27A所取的截面图，而图27B是图27A温度计的绝缘层的底视图。

这里的全部附图中某些相似的部件以同一数字表示，虽然它们可能是不同温度计的部件，而且可能因为说明的简洁而未作重复的叙述。

发明详述

本发明下面将用举例方式说明。图1表明T_b是病人内部位置待估计的温度，T₁是暴露于外部的体表位置上的温度，该位置与目标位置的分隔距离为h。躯体的导热率表示为λ。如果在表面位置热流动的通量为q₁，则它可表示为：

q₁＝-λ(dT₁/d_x)＝-λ(T₁-T_b)/h

这里X表示连接躯体内部目标位置和表面位置的直线的方向，在该表面位置上测量体表温度和热通量(在图1中q_b指明在躯体内部位置的热通量)。根据上述，可得

T_b＝T₁+(h/λ)q₁                              (1)

这意味着如果测量两组或更多组T₁和q₁的值，则T_b的值就可以估算。

热传导的基本微分方程可以写成如下式：

T₁/t＝α(²T₁/x²)

这里α是热扩散率。如果在它的解中包含二阶项，则由于q₁＝-λ(dT₁/d_x)这将给出

T_b＝T₁+(h/λ)q₁+(h²/2α)(dT₁/dt)            (2)

这意味着如果能测量三组或更多组T₁、q₁和dT₁/dt的值，就可估算T_b的值。

如果方程是零阶的，则在躯体内部位置的温度可以由最少一次测量来估算因为这时没有必要考虑到随时间的变化。通过在多个时间进行测量，即使利用零阶方程也能得到精确结果。如果使用更高阶的方程，甚至更加精确的估算也成为可能。

在上面，病人的躯体的表面温度T₁可以用温度传感器测量，而热通量可以用热通量传感器测量。实际上可用的温度传感器的例子包括IC温度传感器，它们利用诸如铂电阻、热敏电阻、热电偶和晶体管等的温度特性。热通量传感器的例子包括分层结构和热电堆。

图2表示按照本发明第一实施例的电子温度计1，它包括其形状大体上是矩形平行六面体的主体2和从主体2水平地伸出的探头3以便让使用者可以握住主体2而将探头插入到手臂下或舌下。主体2含有诸如LCD这样的显示器件4以显示像测量值这样的数据和电源开关5。探头3的截面大体上是圆形，如图3所示，它的外表面覆盖一层薄的材料6，例如具有高导热率的SUS。在这层覆盖材料6的内表面上，相互靠近地设置有温度传感器7和热通量传感器8。在这个覆盖材料6的整个内表面上覆盖一层热绝缘材料构件9。按照本发明的第二实施例在此绝缘层9的内表面上设置有加热器10。前述本发明的第一实施例则认为没有这一加热器10。

温度传感器7和热通量传感器8最好是尽可能相互靠近以便处于同一温度下。如果它们是互相绝缘的，则它们可以设置成相互接触。绝缘层9是中空的，它在内部围绕一个空间90。从温度传感器7和热通量传感器8来的引出线(未示出)可以通过那里而到达主体2。绝缘层9可以采用薄膜的形式以便使引出线能够沿着薄膜用的护壁板延伸到主体2。可以使用像丙烯、尼龙、聚酰亚胺、聚酯和聚乙烯这样的树脂材料的薄膜来作绝缘构件9。如果温度传感器7和热通量传感器8设置成相互靠近，则探头3可做得紧凑。更进一步，如果温度传感器7和热通量传感器8设置成彼此靠近，则探头3的总体积和它的热容量可以减少，而这对于加速对温度变化的响应具有良好效果，因而可减少完成测量所需的时间。此外，设计选择的自由度也得到改善。由于温度传感器7和热通量传感器8是设置在绝缘层9上的，因而从目标躯体来的热对温度和热通量的影响可以降低或消除，且传感器的信噪比可得到改善以得到更高精度的测量。

如图4所示，电子温度计1包括控制器12，驱动器13，模数变换器14、计算器15，存储器16，电源17和蜂鸣器18，另外还加上前述的温度传感器7，热通量传感器8，电源开关5和显示器件4。控制器12含有CPU，它用来控制作为整体的温度计。驱动器13用于在从控制器12收到的信号的基础上驱动温度传感器7和热通量传感器8。从驱动器13输出的信号由模数变换器14转换成数字信号并输入到计算器15。计算器15执行各种计算，例如根据从模数变换器14收到的数字信号及/或存放在存储器16中的测到的温度和热通量值来估算目标躯体内部位置的温度，并将它计算的结果输出到控制器12。简而言之，计算器15用来将规定的数据存入存储器16并从存储器16恢复数据来实现规定的过程。电源17可包括一组电池并用于向控制器12和驱动器13提供电源。电源开关5用于接通和切断从电源17来的电力供应。蜂鸣器18用于响应从控制器12来的命令而产生一种规定的声响以提醒使用者某种情况。按照其中含有加热器10的实施例，加热器是通过驱动器13操作的。

下面参照图5来说明测量体内温度的过程。当开关5接通(步骤S101)时，利用温度传感器7进行预备性温度测量(步骤S102)以确定这一初步获得的温度是否在规定的范围以内(步骤S103)。如果测定的温度不在规定范围以内(步骤S103中的“否”)，则在显示器件4上将这一结果进行显示(步骤S104)并切断电源(步骤S105)。

如果预备性测定的温度是在规定的范围以内(步骤S103中的“是”)，则在显示器件4上对这一结果进行显示(步骤S106)如图6A所示，且蜂鸣器也会鸣叫以通知该温度计已准备好供使用。然后通过驱动器13操作温度传感器7和热通量传感器8且采集T₁、q₁和dT₁/dt的值(步骤S107)。这时这些数据被计算器15所使用以估算在内部目标位置上的温度(步骤S108)。

然后是程序检查以确定开始标志(下面将要解释)是否为“1”(步骤S109)。如果开始标志是“0”(步骤S109中的“否”)，则检查使温度测量开始的规定条件(将在下面解释)是否得到了满足(步骤S110)。如果发现这一条件已满足(步骤S110中的“是”)，则在显示器件4上显示测量正在进行(步骤S111)。图6B表明这种显示的一个例子，它使得符号“C”闪烁。然后该开始标志置成“1”(步骤S112)而程序返回到步骤S107。

如果在步骤S109中开始标志为“1”，则检查(将在下面详细解释)是否已采集到足以供一次测量的数据(步骤S113)。如果还没有采集到足够的数据(步骤S113中的“否”)，则程序回到步骤S107以重复采集数据。如果已采集到足够的数据(步骤S113中的“是”)，则测量的结果显示在显示器件上，例如如图6C所示，且导致蜂鸣器18鸣叫两次以指明测量结果已显示(步骤S114)。在此以后，在等待一段规定长度的时间后(步骤S115)电源就自动切断(步骤S115)。

在上面解释的程序从步骤107到步骤113这一部分更详细地显示于图7中。在使显示器4显示它已准备好进行测量之后，T₁、q₁和dT₁/dt的值测量了3次(步骤S107-1)，而目标位置温度计算则进行第一次(n＝1)(步骤S108-1)。由于在这一时刻开始标志仍处于复位“0”，所以程序进行到步骤S110，并且如上面所解释，要检查测量开始的条件。这种条件可以是，例如，计算出的温度在35-42℃的范围内，但这并不是想限制本发明的范围。

如果计算的温度不在这样的规定范围内，或者开始测量的规定条件未被满足(步骤S110中的“否”)，则程序进行到步骤S113(如图5所示)并检查是否已采集到足够用于测量的数据。这种判断可以通过检验多个连续计算的温度值是否接近于相等(例如到小数点后两位)。由于这是第一次(n＝1)计算而且没有别的结果可作比较，因此在步骤S113可得出结论：还没有采集到足够的数据因此程序回到步骤107以重复采集数据。如果在步骤S110中规定的条件已满足，则出现如图6B所示的显示(步骤S111)且开始标志置成“1”(步骤S112)如参考图5所说明的那样，同时测量T₁、q₁和dT₁/dt(步骤S107-2)以便第二次计算温度(步骤S108-2)。由于开始标志已置成“1”，程序进行到步骤S113以检查是否采集到足够的数据。如果没有，程序回到步骤S107。如果采集到了足够的数据，则显示测量结果(步骤S114)。

确定是否已采集到足够的测量用数据可以通过检验多个相继计算的温度值是在例如0.01℃的范围之内而进行。

图8A和8B表示另一个电子温度计11，它可以认为是本发明第一实施例的一种变异，其结构为矩形平行六面体形状，一端是半圆形，在那里是一个圆柱突出物形式的探头20。包括一个LCD的显示器件4和电源开关5位于相对表面。

如图9A所示，探头20的上表面和侧表面覆盖着例如一SUS的覆盖层26。温度传感器7和热通量传感器8设置在覆盖层26顶部26a的下部表面上。圆盘形的绝缘构件9位于覆盖层26顶部26a的下面，使温度传感器7和热通量传感器8与覆盖层26的顶部26a成为夹层。加热器10可以设置在(按照本发明的第二实施例)绝缘构件9的下表面上。如图9B所示，温度传感器7和热通量传感器8相互邻近地位于覆盖层26的顶部26a上。

这样结构的温度计11特别有利于让婴儿使用，因为人们会感到难于把探头稳当地夹在手臂间或放在舌下。

其次，将参照图10来说明按照本发明第二实施例进行温度测量的过程。如上面简单地解释的那样，图4也表明按照本发明第二实施例的温度计21，它与按照本发明第一实施例的温度计1的不同之处在于有一个加热器10，它由控制器12来的信号驱动，如图4所示。

温度计21中的加热器10的用途是预热温度传感器7和热通量传感器8，以初步地减少在需要估算的目标躯体内部位置上的温度和在温度传感器7和热通量传感器8的温度之间的初始温差，以便能够减少测量所需的时间。将加热器10与温度传感器7和热通量传感器8分隔开的绝缘层9允许它们紧密地设置在一起从而使探头3可以做得紧凑并使温度变化得到稳定以便作更精确的测量。

在图10中，步骤S201-S205分别和图5的步骤S101-S105相同，因此不再重复解释。但是，在这个温度计21中，在步骤S206中要在步骤S202中初步测量的温度的基础上确定是否需要预热。例如，可以设定如果测得的温度低于某一预定水平，例如30℃，则可以认为需要这样的预热。

如果确定需要预热(步骤S206中的“是”)，则在步骤S207中加热器10动作直到测得的温度表明预热已不再需要(步骤S206中的“否”)，这时在显示器件上进行显示“就绪”(步骤S208)。从步骤S208的结束到步骤S217的过程与图5所示的从步骤S106到步骤S115的过程是相同的因此不再重复说明。需要指出的是加热器10的加热在进行测量之前就已完成，在测量时加热器10是不工作的。

下面将参照图11来说明按照本发明第三实施例的示于图12和13的温度计31的测温原理。

第三实施例的特征在于使用了两个具有不同导热率值的绝缘构件，或者通过测量在不同的表面位置上的温度T₁和T₂来估算在目标躯体内部位置上的温度T_b，这两个表面位置分别与目标位置的距离为h并通过热导率为λ₁和λ₂的绝缘层。这样，通过求解热传导微分方程并保留二阶项，如上面所做的那样，我们得到：

T_b＝T_s1+(h/λ_b)q₁+(h²/2α₁)(dT₁/dt)

T_b＝T_s2+(h/λ_b)q₂+(h²/2α₂)(dT₂/dt)

其中λ_b是躯体的导热率，T_s1和T_s2分别是在躯体与第一及第二绝缘构件之间的接触表面上的温度，q₁和q₂分别是通过第一和第二绝缘构件的热通量，而且α₁和α₂分别是第一和第二绝缘构件的热扩散率。由于我们还有：

q₁＝-λ₁(dT₁/d_x)＝-λ₁(T₁-T_s1)/X

q₂＝-λ₂(dT₂/d_x)＝-λ₂(T₂-T_s2)/X

这里X是绝缘构件的厚度，如图11所示，我们可得到如下形式的联立方程：

T_b＝T_s1+A(T_s1-T₁)+B(dT₁/dt)

T_b＝T_s2+C(T_s2-T₂)+D(dT₂/dt)            (3)

如果两个温度传感器相互间紧密安放且两个绝缘构件都与躯体表面接触，则T_s1＝T_s2。这样，通过测量T₁、T₂、dT₁/dt和dT₂/dt，就可能估算T_b。总之，通过测量在表面位置的温度和它们经过具有不同导热率值的绝缘构件的随时间变化的速率来估算活的躯体内部位置的温度是有可能的。

除了使用如上面所说明的两个不同的绝缘构件之外，也可以使用两个具有相同的导热率但具有不同厚度的绝缘构件。

图12表示按照本发明第三实施例的温度计31的外部视图。由于它的外观和按照第一实施例的温度计是相同的，图2中所用的相同符号也用于相应的各部件并且也不再参照图12作重复的说明。图13表示其内部结构。它的探头33与图3所示的探头3相同，其不同之处在于绝缘构件的结构，它具有不同导热率值的第一绝缘层39a和第二绝缘层39b并设置在盖6的内表面上。第一温度传感器37a在第一绝缘层39a的内表面上而第二温度传感器37b在第二绝缘层39b的内表面上。加热器10可以设置在(按照本发明的第四实施例)绝缘层39a和39b的任一个的内表面上并与第一和第二温度传感器37a和37b相对，跨越绝缘层39a和39b的内部中空90而与之分隔开。连接到温度传感器37a和37b的引出线(未示出)可以通过这一内部中空90延伸。按照第三实施例的温度计的优点在于它们比起需要使用热通量传感器的实施例来不那么昂贵。

图14表示温度计31的内部线路结构，它与图4所示的方块图相似，不同之处在于第一和第二温度传感器37a和37b取代了图4的温度传感器7和热通量传感器8。

下面将参照图15说明测量体内温度的过程。在图15中，步骤S301-S305和关掉电源的步骤S315分别与图5的步骤S101-S105及步骤S115相同，因此不再重复说明。不过，在使用这一温度计31时，在步骤S302中使用第一或第二温度传感器37a或37b来作温度的预备性测量而在步骤S307中采集的是4个数据T₁、T₂、dT₁/dt和dT₂/dt。

图16更详细地表明了图15的流程图中从步骤S307到S313的部分。这和上面参考图7而说明的那部分相同，不同处在于在步骤S307-1和S307-2中采集的是4种数据T₁、T₂、dT₁/dt和dT₂/dt，由于要得到的是这4个变量，因此数据必须采集4次或更多次。如上所说明的，更进一步，在步骤S313中的确定可通过检验多个相继计算的温度值是否在例如0.01℃之内而进行。

图17A和17B表明另一种温度计301，它是第三实施例的一种变异，在它的主要表面之一的一端具有突出的矩形圆柱状探头320，并有位于相反表面上的包括LCD的显示装置4和电源开关5。图18A和18B表示探头320的内部结构，在它的顶表面和侧表面覆盖着含有SUS材料的薄膜326。具有不同传导率值的热绝缘构件39a和39b彼此相邻地设置在绝缘构件326的顶部326a的下面。绝缘构件326的侧壁部分表示为326b。加热器(未示出)可以设置在任一绝缘构件39a和39b的下表面上(按照本发明的第四实施例)。第三实施例的这一变异对婴儿的使用是方便的，因为他们会发现难于稳定地将探头放在手臂下或舌下。

图13和14也表示按照本发明第四实施例的温度计41，它与第三实施例的不同在于包括一个加热器10，适合于被从驱动器13发送来的信号所驱动。第四实施例的优点在于加热器10预热了温度传感器37a和37b以及绝缘构件39a和39b从而可减少温度测量所需的时间。

然后参照图19来说明使用按照本发明第四实施例的温度计41来测量体内温度的过程。在图19中，步骤S401-S405以及S408-S416分别和图5的步骤S101-S105以及S106-S115相同，因此不再重复解释。但是，在这一温度计41中，在步骤S406中要根据在步骤S402中预备性测得的温度来确定是否需要预热。例如，可以设定，如果测得的温度是在某个规定水平例如30℃之下，则这样的预热可认为是必要的。如果在步骤S406中确定了需要预热步骤，则加热器10动作以便预热(步骤S407)就像参照图10中步骤S207所做的那样。

然后参照图20来说明按照本发明第五实施例示于图21和22的温度计51的测量温度的原理。

第三实施例的特征在于：根据由与躯体表面相接触的温度传感器检测到的表面温度T₃和与躯体表面经过一热绝缘体相接触的加热器的规定温度T₄来估算与躯体表面相隔距离为h的躯体内部目标位置上的温度T_b。如果ρ是绝缘体的密度，c是它的比热，X是它的厚度，λ是它的导热率，λ_b是躯体的导热率，q₃是经过绝缘体的热通量，而q_b是经过躯体的热通量，则可以根据守恒定律得到：

ρcX(dT₃/dt)＝q_b-q₃＝-λ_b(dT₃/dt)+λ(dT₄/dt)

或

dT₃/dt＝ω₁(T_b-T₃)-ω₂(T₃-T₄)

这里

ω₁＝λ_b/ρcXh，以及

ω₂＝λρcX²

这样，由于T₄是已知温度，所以T_b可以通过测量dT₃/dt和T₃的两个或更多个值来估算。

如图21所示，温度计51的外观和按照第一实施例示于图2中的温度计1是相同的。它的探头53的内部结构也和图3所示的温度计1的相似，不同之点在于温度传感器7设置在盖6的内表面上，同时热绝缘构件9的设置是使温度传感器7与盖6形成夹层。绝缘构件9是圆柱形的并有中空的内部90。恒温加热器52位于绝缘构件9的内部表面上，其位置与温度传感器7相对。连接到温度传感器7和加热器52引出线(未示出)通过这个中空内部90延伸。

如图23所示，温度计51的内部线路结构与图4所示的温度计1的相似，不同处在于提供一个恒温加热器52，它按照由控制器12所输出的信号由驱动器13驱动。

当在躯体温度和环境温度间存在着明显差别的情况下，热量从躯体内部的目标位置流向温度传感器7所经过的介质要由加热器来加热以便减少这种温度差。按照这一方式，包括温度传感器7的探头53的温度变化会得到稳定。这样，精确测量就成为可能而且测量所需的时间也可减少。这一实施例的另一优点在于探头53有较为简单的结构，基本上只包括温度传感器7和恒温加热器52，从而使选择部件定位的自由度得到改进。在温度传感器7和加热器52之间存在的绝缘构件9用来建立一个稳定的温度梯度，以使温度传感器可以放在一适于测量的温度条件下。

然后参照图24来说明使用按照本发明的第四实施例的温度计51测量体内温度的过程。在图24中，步骤S501-S505以及S510-S518分别和图5中的步骤S101-S105以及S107-S115相同，因此不再重复解释。不过，在这一温度计51的情况中，在步骤S502中测得的温度如果是在规定的范围之内则加热器52接通(步骤S506)且温度由温度传感器7测量(步骤S507)。如果温度不稳定，(步骤S508中的“否”)，则程序回到步骤S506。如果温度是稳定的(步骤S508中的“是”)，则其效果是显示它已准备好进行测量(步骤S509)。在步骤S510中，与步骤S107不同，采集的是两种数据T₁和dT₁/dt，且在采集数据时加热器52被切断。由于加热器52的用途是保持在恒定的温度水平上，所以它可以间断地接通和切断。

图24的流程图中从步骤S510到S517的部分更详细地示于图25中。从步骤S510-1到S517的过程与上面参考图7所作解释是相同的，不同之处在于在本实施例中在S510-1和S510-2各步骤中采集的是两种类型的数据T₁和dT₁/dt，由于需要得到两个变量T₁和dT₁/dt，该数据必须至少采集两次。如上面所解释的，更进一步，在步骤S516中的确定可以通过检验多个相继计算的温度值是否在例如0.01℃之内而作出。

图26A和26B表明另一种温度计501，它是第五实施例的一个变异，突出于它的主表面之一的一端具有一矩形圆柱状探头520，而包括LCD的显示装置4和电源开关S则设置在相对表面上。图27A和27B表明探头520，它具有覆盖着SUS或类似物材料的薄膜526的顶表面和侧表面。温度传感器7设置在盖526的顶部526a的下面。绝缘材料526的侧壁部分指明为526b。热绝缘构件59设置在盖526的顶部526a的下面，以使温度传感器7与盖526的顶部526a形成夹层。恒温加热器52设置成与绝缘构件59相接触。在绝缘构件59和盖526的底部之间是个中空的空间53。第五实施例的这一变异在用于婴儿时是方便的，因为他们可能发现难于将探头牢固地夹在手臂下或在舌下。

在使用实施本发明的任何电子温度计时，躯体内部目标位置的温度是通过实时地对躯体外表面进行测量并使用热传导方程计算的。因此，测量可以精确和快捷地进行。

Claims (6)

1.一种电子体温计，包括：

一用于测量温度的温度传感器；

一设置在上述温度传感器邻近用于测量热通量的热通量传感器；

一用于控制上述温度传感器和上述热通量传感器以在规定的时间段进行测量的控制器；

一用于存储上述温度和上述热通量的测定值的存储器；以及

一用于利用上述温度传感器和上述热通量传感器测量的值来计算在规定的躯体内部位置上估算温度的计算器。

2.如权利要求1的温度计，还包括一热绝缘构件，上述温度传感器和上述热通量传感器被设置在上述绝缘构件上。

3.如权利要求2的温度计，还包括一加热器，上述温度传感器和上述热通量传感器共同形成一个探头，上述探头包含上述加热器。

4.如权利要求2的温度计，还包括设置在所述绝缘构件上的加热器。

5.如权利要求1、2和4中任何一项的温度计，还包括一探头，它是平面形的并含有上述温度传感器和上述热通量传感器。

6.如权利要求1、2和4中任何一项的温度计，还包括一探头，它是长条形的并含有上述的温度传感器和上述热通量传感器。

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