DE102009042775A1

DE102009042775A1 - Method for contactless determination of body temperature of e.g. humans in clinic, involves telemetrically measuring maximum temperature in environment of human and animal eyes with double security using two separated measurement values

Info

Publication number: DE102009042775A1
Application number: DE200910042775
Authority: DE
Inventors: Julian Pablo 64546 Berz; Reinhold Prof. Dr. Med. Berz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2011-07-07

Abstract

The method involves telemetrically measuring maximum temperature in environment of human and animal eyes with double security using two separated measurement values by a highly soluble multi-detector measurement device for infrared radiation. A variable supplementary value defined as a function of environmental conditions e.g. climate zone and season, is determined from the maximum temperature, and is displayed at the measurement device. The measurements of the measurement device are transmitted to a computer. An independent claim is also included for a device for hygienic and contactless determination of body temperature of humans and warm blooded animals.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung zur zuverlässigen berührungslosen Messung der Maximaltemperatur in der Augenumgebung im Rahmen der medizinischen und tiermedizinischen Bestimmung der Körpertemperatur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 8.The invention is based on a method and a device for reliable non-contact measurement of the maximum temperature in the eye environment within the framework of medical and veterinary determination of body temperature according to the preamble of claim 1 and claim 8.

In der Human- und Veterinärmedizin kommt der Bestimmung der Körpertemperatur („Fiebermessen”) eine zentrale und herausragende Bedeutung zu. Sie ist Bestandteil jeder klinischen Untersuchung. Der menschliche und tierische Organismus ist in Bezug auf seine Verteilung der Körperwärme nicht homogen. Im Körperinneren (z. B. Brust- und Bauchhöhle, Gehirn, Rückenmark) wird die Temperatur (abgesehen von tages- und jahreszeitlichen, bei Frauen auch menstruell bedingten Schwankungen) bei gesunden Menschen und warmblütigen Tieren auf einem je nach Spezies unterschiedlichen Niveau relativ konstant gehalten. Viele Krankheiten, vor allem Infektionserkrankungen, gehen mit einer temporären Erhöhung der Körpertemperatur einher (Fieber). Die äußeren Körperpartien (z. B. Extremitäten, Haut und Unterhautgewebe) variieren viel stärker in Bezug auf ihre Temperatur, abhängig von inneren und äußeren Faktoren (muskuläre Arbeit, Umgebungstemperatur, Bekleidung etc.). Diese Körperschale zeigt an ihrer Oberfläche, der Haut, ein differenziertes thermisches Muster, erkennbar z. B. als Wärmebild mit Hilfe von Infrarotkameras.In human and veterinary medicine, the determination of body temperature ("fever fairs") is of central and outstanding importance. It is part of every clinical examination. The human and animal organism is not homogeneous in terms of its distribution of body heat. Inside the body (eg chest and abdominal cavity, brain, spinal cord) the temperature (apart from daily and seasonal, in women also menstrual fluctuations) is kept relatively constant in healthy humans and warm-blooded animals at a different level depending on the species , Many diseases, especially infectious diseases, are associated with a temporary increase in body temperature (fever). The outer body parts (eg extremities, skin and subcutaneous tissue) vary much more in relation to their temperature, depending on internal and external factors (muscular work, ambient temperature, clothing, etc.). This body shell shows on its surface, the skin, a differentiated thermal pattern, recognizable z. B. as a thermal image with the help of infrared cameras.

Die klinische Bestimmung der Körpertemperatur bezieht sich auf den „Körperkern”, das Körperinnere. Exakte Bestimmungen dieser Temperatur sind jedoch sehr aufwendig und invasiv (belastend für den Patienten). Mittels blutiger Messungen werden hierzu Temperatursonden über von außen zugängliche Gefäße bis hin zum Herzen geschoben. Solche Messungen verbieten sich im Regelfall.The clinical determination of body temperature refers to the "body core", the body interior. However, exact determinations of this temperature are very expensive and invasive (stressful for the patient). By means of bloody measurements, temperature probes are pushed over externally accessible vessels to the heart. Such measurements are usually forbidden.

Eine Näherung an die Temperatur des Körperinneren ist mit Hilfe von verschluckbaren Thermosonden möglich. Sie werden bis etwa zur Mitte der Speiseröhre eingeführt, wo sie etwa in der Höhe des Herzens verweilen. Aber auch diese Messungen sind invasiv, können Übelkeit und Erbrechen erregen und werden von Patienten nicht toleriert.An approximation to the temperature of the inside of the body is possible with the help of swallowable thermoprobes. They are introduced to about the middle of the esophagus, where they dwell approximately at the level of the heart. But even these measurements are invasive, can cause nausea and vomiting and are not tolerated by patients.

Die Medizin war daher gezwungen, andere Methoden zur Bestimmung der Körpertemperatur einzusetzen, auch unter Inkaufnahme geringerer Exaktheit. Etabliert haben sich im Wesentlichen vier Methoden: a) rektale Messungen im Mastdarm; b) sublinguale Messungen unter der Zunge (beim Menschen); c) axilläre Messungen in den Achseln (beim Menschen) und d) tympanale Messungen am Trommelfell über den äußeren Gehörgang (überwiegend beim Menschen). Allen diesen Methoden nach a) bis d) haften jedoch teilweise erhebliche Nachteile an. Die Messgeräte (Thermometer) müssen im Kontakt mit dem Patienten und zudem noch in Körperöffnungen oder Körperhöhlen platziert sein. Wegen der dabei (vor allem in Kliniken) ständig bestehenden Infektionsgefahr sind aufwendige Desinfektions- und Sterilisierungsprozesse notwendig, und durch die Benutzung von Einmalhüllen oder -tüllen fallen erhebliche Mengen von keimbelasteten, oft mit besonders aggressiven Krankenhauskeimen kontaminierten Abfällen an, die eine Gefährdung für die Patienten und das Krankenhauspersonal darstellen und entsorgt werden müssen.The medicine was therefore forced to use other methods for determining body temperature, even at the expense of lesser accuracy. Essentially four methods have been established: a) rectal measurements in the rectum; b) sublingual measurements under the tongue (in humans); c) Axillary measurements in the armpits (in humans) and d) Tympanal measurements on the eardrum via the external auditory canal (predominantly in humans). However, all of these methods according to a) to d) adhere in part to considerable disadvantages. The measuring devices (thermometers) must be placed in contact with the patient and also in body or body cavities. Because of the constant (especially in clinics) risk of infection complex disinfection and sterilization processes are necessary, and the use of disposable sheaths or spouts incur significant amounts of germ-contaminated, often contaminated with particularly aggressive hospital germs wastes that pose a threat to patients and represent the hospital staff and have to be disposed of.

Darüber hinaus weisen die etablierten Methoden nach a) bis d) noch eine Reihe weiterer, teilweise gravierender Nachteile auf, auch in Hinsicht auf die Messtechnik und die Messpräzision:

a) Die rektale Messung wird in vielen Ländern der Erde aus hygienischen und ästhetischen Gründen abgelehnt. In Deutschland gilt sie als relativ exakt. Dabei wird leicht übersehen, dass die Thermometerspitze in einer Luftkaverne oder einem Kotballen stecken kann. Beides hat nicht notwendigerweise die gleiche Temperatur wie die Bauchhöhle. Von vielen Patienten wird die rektale Messung als schmerzhaft und sehr unangenehm empfunden, teilweise sogar abgelehnt, auch wegen hygienischer Bedenken. Ein weiteres Manko ist die Messdauer, die entweder nur abgeschätzt oder, bei elektronischen Thermometern, durch einen Ton signalisiert wird. Diese Messdauer beträgt zwischen einer und 3 Minuten.
b) Die (praktisch nur beim erwachsenen, klar bei Bewusstsein befindlichen Menschen mögliche) sublinguale Messung ist schwieriger in der Durchführung und bedarf der guten Kooperation des Patienten. Bei Kindern und bei bewusstseinsgetrübten oder unzuverlässigen Patienten scheidet sie aus. Richtig durchgeführt liefert sie relativ exakte Werte, zu denen allerdings noch ein Aufschlag zur Ermittlung der Kerntemperatur addiert werden muss. Beim Zerbeißen von (heute kaum mehr eingesetzten) Quecksilberthermometern kann es zu bedrohlichen, sogar lebensgefährlichen Vergiftungen kommen. Hinzu kommt das gleiche Manko wie bei der rektalen Messung: Sie dauert relativ lange (ein bis drei Minuten), und bei nicht-elektronischen Thermometern ist unklar, wann die Messung abgeschlossen ist. Bei Tieren scheidet diese Messmethode praktisch aus.
c) Bei der tympanalen Temperaturmessung wird aus der Infrarotabstrahlung des Trommelfells auf die Kerntemperatur geschlossen. Zu dieser besteht eine leichte Differenz, da das Trommelfell über den Gehörgang Kontakt mit der meist kühleren Außenluft hat. In vielen Ländern, insbesondere da, wo die rektale Messung abgelehnt wird, stellt die tympanale Messung mittlerweile einen Quasi-Standard dar. In der Praxis wird sie häufig unkritisch und nicht eingedenk der Probleme und Beschränkungen eingesetzt. Abgesehen von den für alle Körperhöhlen-Messungen geltenden Hygiene-Nachteilen ist die Messung „blind”, es besteht keine Sichtverbindung zum Trommelfell. Daher ist nicht gewährleistet, dass auch genau das Trommelfell gemessen wird. Insbesondere Erwachsene haben meist stark gewundene Gehörgänge, deren Krümmungsverlauf nicht bekannt ist. Allzu leicht wird daher statt des Trommelfells selbst ein Teil des äußeren Gehörgangs mit vermessen, wodurch eine tiefere Temperatur als die des Trommelfells angezeigt werden kann. Um die Krümmungen des Gehörgangs wenigstens im Ansatz auszugleichen, wird meist das Ohr nach oben und hinten gezogen. Diese Prozedur sowie das teilweise mit starkem Druck eingeführte Ohrthermometer werden von vielen Patienten zumindest als unangenehm empfunden, von hygienischen Befürchtungen ganz abgesehen. Aus Kostengründen werden vielerorts tatsächlich die Tüllen der Ohrthermometer nur abgewischt, nicht sterilisiert. Bei Tieren wiederum scheidet diese Messmethode in der Regel aus.
d) Die axilläre Messung (in der Achselhöhle bei eingeklemmtem Thermometer zwischen Oberarm und Brustwand) ist zwar weit verbreitet, gilt aber als die bei weitem unsicherste Methode in Bezug auf exakte Werte. Thermophysiologisch ist es eher eine Abschätzung als eine Messung. Es kann bis zu zehn Minuten dauern, bis der Messwert erreicht ist, und die Korrelation zwischen Achseltemperatur und Kerntemperatur ist von allen geschilderten Methoden am unsichersten. Bei Tieren kann diese Methode nicht angewendet werden.

In addition, the established methods according to a) to d) have a number of further, sometimes serious disadvantages, also with regard to the measuring technique and the measuring precision:

a) The rectal measurement is rejected in many countries of the world for hygienic and aesthetic reasons. In Germany, it is considered relatively accurate. It is easily overlooked that the thermometer tip can get stuck in an air cavern or a droppings bale. Both have not necessarily the same temperature as the abdominal cavity. For many patients, the rectal measurement is painful and very uncomfortable, sometimes even rejected, also because of hygiene concerns. Another shortcoming is the duration of the measurement, which is either estimated only or, in the case of electronic thermometers, signaled by a sound. This measurement takes between one and three minutes.
b) The sublingual measurement (which is possible only in adult, well-conscious people) is more difficult to carry out and requires good patient cooperation. It is eliminated in children and in conscious or unreliable patients. Properly performed, it provides relatively exact values, to which, however, a surcharge must be added to determine the core temperature. When biting off mercury thermometers (which are hardly used today), there can be menacing or even life-threatening poisoning. There is also the same drawback as with the rectal measurement: it takes a relatively long time (one to three minutes), and with non-electronic thermometers it is unclear when the measurement is complete. In animals, this measurement method is virtually eliminated.
c) In the case of tympanal temperature measurement, it is concluded from the infrared radiation of the eardrum to the core temperature. There is a slight difference to this, as the eardrum has contact with the usually cooler outside air via the ear canal. In many countries, In particular, where the rectal measurement is rejected, the tympanic measurement is now a quasi-standard. In practice, it is often used uncritically and not mindful of the problems and limitations. Apart from the hygiene disadvantages that apply to all body cavity measurements, the measurement is "blind", there is no line of sight to the eardrum. Therefore, it is not guaranteed that exactly the eardrum is measured. Adults in particular usually have very tortuous ear canals whose curvature is unknown. All too easily, therefore, a part of the outer ear canal is measured instead of the eardrum itself, whereby a lower temperature than that of the eardrum can be displayed. In order to compensate for the curvatures of the ear canal at least in the approach, usually the ear is pulled up and back. This procedure as well as the ear thermometer, some of which has been introduced with heavy pressure, are at least perceived as unpleasant by many patients, not to speak of hygienic fears. For cost reasons, the spouts of the ear thermometers are actually only wiped off in many places, not sterilized. In animals, on the other hand, this measurement method is usually eliminated.
d) The axillary measurement (in the armpit with clamped thermometer between the upper arm and the chest wall) is widespread, but is considered by far the most uncertain method with regard to exact values. Thermophysiologically, it is more of an estimation than a measurement. It may take up to ten minutes to reach the reading, and the correlation between the change temperature and the core temperature is the least reliable of all the methods described. In animals, this method can not be used.

Somit zeigt sich das Paradoxon, dass für die vermutlich häufigste klinische Messung, die Bestimmung der Körpertemperatur, nur Verfahren mit erheblichen Nachteilen und sogar der Gefahr von Messfehlern zur Anwendung kommen.Thus, the paradox shows that for the probably most common clinical measurement, the determination of body temperature, only methods with significant disadvantages and even the risk of measurement errors are used.

Die Erfindung und ihre VorteileThe invention and its advantages

Demgegenüber haben das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8 eine Reihe von Vorteilen. Die Temperatur wird telemetrisch und ohne jeden Kontakt mit dem Patienten aus einem definierten Abstand heraus bestimmt. Dadurch findet keinerlei Beeinträchtigung des (menschlichen oder tierischen) Patienten statt, die Akzeptanz ist in jedem Fall uneingeschränkt gegeben. Es bestehen durch die Abstandsmessung absolut keine Hygieneprobleme. Daher gibt es auch keine Verbrauchsmaterialien, die entsorgt oder sterilisiert werden müssen. Die Übertragung infektiöser Krankheiten kann sicher ausgeschlossen werden, was bei der verbreiteten Problematik des bakteriellen Hospitalismus (Auftreten von immer mehr resistenten und hoch pathogenen Krankenhauskeimen) ein immenser Vorteil der Erfindung ist.In contrast, the inventive method with the characterizing features of claim 1 and the device according to the invention with the characterizing features of claim 8 have a number of advantages. The temperature is determined telemetrically and without any contact with the patient from a defined distance. As a result, no impairment of the (human or animal) patient takes place, the acceptance is given in any case without restriction. There are absolutely no hygiene problems due to the distance measurement. Therefore, there are no consumables that need to be disposed of or sterilized. The transmission of infectious diseases can be safely excluded, which is an immense advantage of the invention in the widespread problem of bacterial hospitalism (occurrence of more resistant and highly pathogenic hospital germs).

Ein zweiter großer Vorteil der Erfindung ist die Geschwindigkeit der Messung. Die Messvorrichtung nach Anspruch 8 kann innerhalb von Sekundenbruchteilen aus der Infrarotabstrahlung die Temperatur bestimmen. Somit kann innerhalb von Sekunden die Messung durchgeführt, der Messwert abgelesen und gegebenenfalls gespeichert werden.A second major advantage of the invention is the speed of the measurement. The measuring device according to claim 8 can determine the temperature within fractions of a second from the infrared radiation. Thus, the measurement can be carried out within seconds, read the measured value and optionally stored.

Der dritte Vorteil liegt in der Zuverlässigkeit der Messung und der Reproduzierbarkeit der Messwerte, unabhängig von der messenden Person. Der Augenwinkel beim Menschen (zwischen Auge und Nasenwurzel) und die Augenumgebung warmblütiger Tiere werden durch Arterien direkt aus dem Gehirn (aus der inneren Halsschlagader – Arteria carotis interna – und ihren Ästen) mit Blut, dessen Temperatur der Kerntemperatur entspricht, versorgt. Diese Arterien reichen bis unter die Hautoberfläche, wo sie, abhängig von der Außentemperatur, gering abkühlen. Diese Abkühlung ist jedoch minimal durch das im Sekundentakt nachfließende Blut aus der Aorta (Hauptschlagader) und aus dem Herzen, welches genau die Kerntemperatur repräsentiert.The third advantage lies in the reliability of the measurement and the reproducibility of the measured values, regardless of the person measuring. The corner of the eye in humans (between the eye and the root of the nose) and the environment of warm-blooded animals are supplied by arteries directly from the brain (from the internal carotid artery - internal carotid artery - and its branches) to blood, the temperature of which corresponds to the core temperature. These arteries reach below the surface of the skin, where they cool slightly, depending on the outside temperature. However, this cooling is minimal due to the secondary flow of blood from the aorta (the main artery) and from the heart, which represents exactly the core temperature.

Das Ausmaß der geringen Abkühlung in der Augenumgebung hängt von Umgebungsbedingungen ab. Luftzug muss vermieden werden, ebenso wie Aufheizen an Wärmequellen oder Reiben der gemessenen Bezirke. Die Haut muss trocken und frei von Cremes sein, und Brillen müssen abgenommen werden. Besonders vorteilhaft an der Erfindung ist die Möglichkeit, die jeweiligen Umweltbedingungen als definierten Korrekturwert einzuprogrammieren. Dadurch wird die Exaktheit der Messung deutlich gesteigert.The extent of low cooling in the eye environment depends on environmental conditions. Draft must be avoided, as well as heating up at heat sources or rubbing the measured districts. The skin must be dry and free of creams, and goggles must be removed. A particular advantage of the invention is the possibility to program the respective environmental conditions as a defined correction value. This significantly increases the accuracy of the measurement.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht eine mobile, handgehaltene Multidetektor-Messeinheit für abgestrahlte infrarote Energie mit geeigneter flächiger Auflösung (Messareal je Einzeldetektor < 1 mm²) und hoher Exaktheit vor. Ein besonderer Vorzug der erfindungsgemäßen Messvorrichtung ist das Vorhandensein von zwei Fadenkreuzen im Bild (davon mindestens eines mobil über die Messfläche). Damit werden automatisch zwei Temperaturwerte genau erfasst und angezeigt: Die Temperatur im zentralen Fadenkreuz sowie die Maximaltemperatur in der gesamten Messfläche durch ein fliegendes Fadenkreuz. Beide Temperaturen werden gemeinsam auf dem Display der Messvorrichtung angezeigt, zusätzlich das gesamte, farblich kodierte thermische Muster der Messfläche.The device according to the invention provides a mobile, hand-held multidetector measuring unit for radiated infrared energy with suitable areal resolution (measuring area per single detector <1 mm ² ) and high accuracy. A particular advantage of the measuring device according to the invention is the presence of two cross hairs in the image (at least one of which is mobile over the measuring surface). This automatically records and displays two temperature values automatically: the temperature in the central crosshairs and the maximum temperature in the entire measuring area through a flying crosshair. Both temperatures are displayed together on the display of the measuring device, plus the entire color coded thermal pattern of the measuring surface.

Die messende Person richtet die erfindungsgemäße Messvorrichtung so aus, dass das Fadenkreuz der Bildmitte auf den heißesten im thermischen Muster der Augenregion sichtbaren Fleck zeigt. Wenn der zweite Temperaturwert des fliegende Fadenkreuzes annähernd den gleichen Wert wie der des in der Bildmitte fix angeordneten Fadenkreuzes anzeigt (Toleranz ca. 0,2°C), können durch einen Knopfdruck das gesamte thermische Bild und die Messwerte in einem internen Speicher der Messvorrichtung gespeichert werden.The measuring person orients the measuring device according to the invention such that the crosshair of the center of the image points to the hottest spot visible in the thermal pattern of the eye region. If the second temperature value of the flying reticule indicates approximately the same value as the crosshair fixed in the middle of the image (tolerance about 0.2 ° C.), the entire thermal image and the measured values can be stored in an internal memory of the measuring device by a push of a button become.

Bei einer human- oder veterinärmedizinischen Einzelmessung wird zum abgelesenen Wert ein zuvor festgelegter und einprogrammierter Korrekturwert (statistisch ermittelter Ausgleichswert zwischen der Kerntemperatur und der Temperatur in der Augenregion) addiert. Das Ergebnis wird als Körpertemperatur digital angezeigt.In the case of a human or veterinary individual measurement, a previously defined and programmed correction value (statistically determined compensation value between the core temperature and the temperature in the eye region) is added to the value read. The result is displayed digitally as body temperature.

Bei einer Serienmessung (z. B. in einer Klinik, einer Krankenhausstation) vergibt die Messvorrichtung zusätzlich eine fortlaufende Identifikationsnummer, die einem bestimmten Patienten zugeordnet wird. Nach Abschluss der Messungen wird der Speicher der Messvorrichtung mit einem Computer verbunden. Ein im Computer installiertes Programm übernimmt die Messwerte und ordnet sie den definierten Patienten zu. Die fortlaufenden Temperaturdaten jedes Patienten werden in einer Grafik dargestellt und nach jeder Messung um den neuesten Wert ergänzt (elektronische „Fieberkurve”). Diese Grafik kann gespeichert, ausgedruckt oder an die Patientendatenverwaltung der Klinik (elektronische Patientenakte) übergeben werden.In a series measurement (eg in a clinic, a hospital ward), the measuring device additionally assigns a consecutive identification number that is assigned to a specific patient. After completion of the measurements, the memory of the measuring device is connected to a computer. A program installed in the computer takes over the measured values and assigns them to the defined patient. The continuous temperature data of each patient are displayed in a graph and supplemented with the latest value after each measurement (electronic "fever curve"). This graphic can be saved, printed or transferred to the patient data management of the clinic (electronic patient record).

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Ansprüchen zu entnehmen.Further advantages and advantageous embodiments of the invention can be found in the claims.

Claims

A method for reliable hygienic and non-contact determination of body temperature in humans and warm-blooded animals, characterized in that using a high-resolution multi-detector infrared radiation measuring device with the help of at least two separate measurements, the maximum temperature in the environment of the human and animal eye with double certainty is measured ,

A method according to claim 1, characterized in that by means of a variable depending on the environmental conditions (eg., Climate zone, season) defined, variable supplement (average difference between body core temperature and hottest point in the zone around the eyes) from the maximum temperature of the measurement area, the body temperature is determined and displayed on the measuring device.

A method according to claim 3, characterized in that the measurements of the measuring device are transferred to a computer.

A method according to claim 3, characterized in that the measured values are assigned to the correct patient using an identification number in the computer.

A method according to claim 4, characterized in that from the measured values of the measuring device after its transfer to the computer by correction by means of the difference amount described in claim 2, the actual body temperature is determined and stored.

A method according to claim 5, characterized in that the successive measured values of a patient in the computer in a graphical representation (temperature-time course) are brought.

A method according to claim 6, characterized in that the graphical representation of the measured temperature profile is printed over time on paper or transferred as a file in an electronic medical record.

Device for determining the body temperature from the infrared radiation of the environment of the human or animal eye for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, characterized a two-dimensionally high-resolution measurement of the infrared radiation values of the surroundings of the eye is carried out by a multi-detector measuring device, that at least two independent measuring points (at least one of them movable, "flying") measure the temperatures at their maximum, the measured temperatures (at least two) are displayed on a display of the measuring device.

Device for determining the body temperature of humans and warm-blooded animals for carrying out according to claim 1 to 4 and 8, characterized in that the temperature value measured by the measuring device according to claim 8 is transferred to a connected to the measuring device according to claim 8 or integrated into the measuring device miniature computer that This computer automatically determines the actual body temperature on the basis of the transferred measured value of the measuring device and the respective correction value on the basis of the method according to claim 2 and digitally displayed.

Apparatus according to claim 3, that a computer is provided, in which the measured values of the measuring device can be entered.