ES2308221T3 - Sensor de infrarrojo calentable y termometro por infrarrojo con un sensor de infrarrojo de este tipo. - Google Patents

Abstract

Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo, especialmente para medir la fiebre en el oído, con un sensor de infrarrojo con, al menos, un elemento sensor de infrarrojo (16), que está dispuesto en una carcasa del sensor, que puede ser calentada eléctricamente, caracterizado porque la carcasa del sensor comprende un substrato de cerámica (10) con, al menos, una banda de calefacción eléctrica (14) en forma de banda conductora.

Description

Sensor de infrarrojo calentable y termómetro por infrarrojo con un sensor de infrarrojo de este tipo.

La presente invención se refiere a un termómetro para medir la fiebre, especialmente para la medida de la temperatura en el oído, con un sensor de infrarrojo que comprende, al menos, un elemento sensor de infrarrojo, dispuesto en una carcasa del sensor, que puede calentarse eléctricamente.

Se conoce un sensor de infrarrojo correspondiente, por ejemplo, por la publicación EP 1 081 475 A2. El sensor de infrarrojo conocido tiene un o varios elementos de calefacción/refrigeración, que están conectados de manera transmisora del calor con la carcasa del sensor y/o con una ventana de la carcasa del sensor, que es permeable a los rayos infrarrojos. Los elementos de calefacción/refrigeración pueden comprender, por ejemplo, un elemento de calefacción, que está configurado como de resistencia NTC o como resistencia PTC, o un elemento de calefacción, configurado como de transistor o, incluso, un elemento de calefacción y un elemento de refrigeración, configurado como elemento de Peltier. Del mismo modo, pueden estar constituidos por una lámina, tal como, por ejemplo, por una lámina de poliimida, sobre la cual se aplica superficialmente una capa metálica, en forma de banda conductora, por ejemplo de aluminio, de cobre, de oro o de una aleación de cromo-níquel, o se aplica superficialmente una pasta de plata-grafito. La carcasa del sensor y la ventana permeable a los rayos infrarrojos están constituidas por materiales con elevada conductibilidad térmica, por ejemplo la carcasa está constituida por cobre y la ventana está constituida por silicio, para mantener los gradientes de temperatura que se presenten tan pequeños como sea posible. El sensor de infrarrojo conocido se utiliza, de manera especial, en las puntas de medición de un termómetro por infrarrojo para la medida de la temperatura en el oído.

Se describe en la publicación GB 2 148 676 A un elemento de calefacción constituido por cerámica, en cuyo bloque de cerámica están ocluidos el alambre de calefacción y un sensor térmico. La patente norteamericana US 5 010 315 describe un sensor para la irradiación térmica, en el cual se han aplicado superficialmente, entre otras cosas, bandas conductores del calor sobre un substrato de cerámica.

La tarea de la presente invención consiste en conseguir un sensor de infrarrojo sencillo, desde el punto de vista de su construcción, con un dispositivo de calefacción eléctrica, que permita un ahorro de espacio. De la misma manera, la tarea consiste en conseguir un termómetro por infrarrojo con un sensor de infrarrojo de este tipo.

Esta tarea se resuelve, de conformidad con la invención, por medio de un termómetro por infrarrojo de conformidad con la reivindicación 1. Pueden verse formas de realización preferentes, de conformidad con la invención, por medio de las respectivas reivindicaciones dependientes correspondientes.

La carcasa del sensor comprende, en el sensor de infrarrojo de conformidad con la invención, un substrato de cerámica con una estructura de banda de calefacción eléctrica aplicada superficialmente. Así pues, el dispositivo de calefacción eléctrica está integrado prácticamente en la carcasa del sensor de tal manera, que quedan suprimidos los elementos de calefacción independientes, adicionales - como ocurre en el estado de la técnica - y tampoco se requieren, de manera correspondiente, procedimientos costosos para realizar los contactos eléctricos. Por medio de una realización adecuada de la estructura de la banda de calefacción, que puede comprender una o varias bandas de calefacción, según las necesidades, configuradas en forma de bandas conductoras, puede optimizarse la distribución del calor dentro de la carcasa del sensor. El substrato de cerámica comprende, de manera preferente, una cerámica con una elevada conductibilidad térmica, por ejemplo una cerámica de óxido de aluminio o de óxido de berilio o una cerámica de nitruro de aluminio de tal manera, que se minimicen en la carcasa del sensor los gradientes de temperatura no deseados. El substrato de cerámica tiene, de igual modo, una elevada resistencia eléctrica aislante de tal manera, que puede alojarse una banda de calefacción, al menos única, con ahorro de espacio, es decir que, incluso puede conducirse cerca de elementos de construcción, montados, eléctricos o electrónicos. Mediante un control, adecuado a las necesidades, de la potencia eléctrica de calefacción respectiva, puede alcanzarse una temperatura teórica de la carcasa y, en caso necesario, incluso puede estabilizarse.

Además de la estructura de banda de calefacción, en forma de banda conductora, el substrato de cerámica puede comprender, también, bandas conductoras de la electricidad y contactos pasantes, en concepto de dispositivos eléctricos de conexión o de contacto para los elementos de construcción eléctricos o electrónicos, que están montados en la carcasa del sensor. En este caso, se han configurado las bandas de calefacción eléctrica y las bandas conductoras de la electricidad, de manera preferente, como bandas de capa gruesa, que se aplican superficialmente sobre el substrato de cerámica de forma y manera conocidas. Por medio de una variación específica de la conductibilidad eléctrica de la pasta resistente, para las bandas de calefacción eléctrica, puede adaptarse la resistencia eléctrica de estas bandas de calefacción, de acuerdo con las necesidades, a la geometría de la carcasa del sensor y puede ajustarse, de manera óptima, la necesaria potencia de calefacción, exigible en cada caso. De la misma manera, los contactos pasantes necesarios pueden realizarse, por medio de una tecnología híbrida de capa gruesa, de una manera sensiblemente menor que, por ejemplo, los pasajes de vidrio tradicionales o las vitrificaciones en el caso de la tecnología para las carcasas TO de tal manera, que pueden conducirse hacia el exterior un número considerablemente mayor de conexiones eléctricas con las mismas necesidades de espacio. De la misma manera, se limita ampliamente el espacio en el interior de una carcasa TO como consecuencia de a las vitrificaciones de tal manera, que únicamente puede ser integrada en la misma, con dificultad, una calefacción por motivos de espacio. La presente estructura de banda de calefacción de capa gruesa ofrece, por el contrario, un dispositivo de calefacción eléctrica con extraordinario ahorro de espacio y efectivo, que se aplica superficialmente de manera sencilla sobre una región cerámica adecuada de la carcasa del sensor y, de este modo, puede integrarse sin problemas en una carcasa del sensor.

El sensor de infrarrojo presente es especialmente adecuado para el empleo en un termómetro por infrarrojo. De este modo, éste puede montarse, por ejemplo, en la punta de medición de un termómetro tradicional para medir la fiebre por infrarrojo destinado a medir la fiebre en el oído. En este caso, éste se dispone directamente sobre el extremo anterior de la punta de medición para llevar a este extremo anterior hasta una temperatura deseada mediante el calentamiento del sensor de infrarrojo. Cuando se introduce en el canal auditivo de un usuario la punta de medición, con una regulación en temperatura correspondiente, no se perjudica prácticamente el equilibrio térmico reinante en aquel punto de tal manera, que pueden evitarse ampliamente errores de medición. En este caso, la punta de medición puede tener una forma en sí conocida o puede tener una constitución en sí conocida, de manera especial puede estar configurada, también, de manera que sea flexible.

El substrato de cerámica con la estructura de banda de calefacción aplicada superficialmente se ha configurado, de manera preferente, como fondo de la carcasa correspondiente a la carcasa del sensor, sobre el cual se han dispuesto, al menos, un elemento sensor de infrarrojo para la transformación de la irradiación infrarroja, captada, en una señal de salida eléctrica, tal como, por ejemplo, un sensor de termopila, y otros elementos componentes eléctricos y electrónicos. Las bandas conductoras de la electricidad para estos elementos componentes y las bandas de calefacción eléctrica pueden realizarse tanto sobre el lado superior así como, también, sobre el lado inferior del fondo de la carcasa, llevándose a cabo la conexión eléctrica entre el lado superior y el lado inferior a través de contactos pasantes, situados en el fondo de la carcasa. En este caso, puede adaptarse la geometría de las bandas individuales, de manera óptima, a la geometría del lado superior y del lado inferior del fondo de la carcasa. Mediante el empleo de un substrato de cerámica, en lugar de una aleación metálica, puede configurarse el fondo de la carcasa de una manera notablemente más delgada que, por ejemplo, en el caso de los fondos tradicionales para las carcasas TO.

En este caso, el substrato de cerámica presenta, de manera preferente, una superficie de base muy simétrica, tal como, por ejemplo, una superficie de base redonda, oval, rectangular, hexagonal u octogonal, puesto que entonces puede elaborarse ventajosamente con ahorro de costes - en contra de lo que ocurre en el caso de la tecnología de las carcasas TO - a la hora del montaje de los elementos de construcción, que deben ser introducidos en la carcasa, y de la tapa. Sin embargo, podrá presentar también cualquier otra forma, de conformidad con las necesidades.

Para llevar a cabo el control, según las necesidades, de la potencia de calefacción eléctrica de las bandas de calefacción y para efectuar el ajuste exacto de la temperatura de la carcasa, el sensor de infrarrojo, de conformidad con la invención, o el termómetro por infrarrojo, de conformidad con la invención, que comprenda un sensor de infrarrojo de este tipo, comprende, de manera preferente, además un dispositivo de control adecuado. Con ayuda de éste puede determinarse la temperatura del sensor de infrarrojo por medio, por ejemplo, de determinadas magnitudes características de la banda de calefacción eléctrica, al menos única, o del elemento sensor de infrarrojo, al menos único. En caso dado, puede determinarse la temperatura del sensor de infrarrojo, también, a partir de las señales de medición de, al menos, un sensor de temperatura independiente. El dispositivo de control lleva a cabo el control o la regulación del aporte de energía eléctrica necesario en cada caso para el calentamiento o para el mantenimiento constante de la temperatura. Con esta finalidad puede estar previsto un valor teórico de la temperatura, que puede ser ajustado. El dispositivo de control y la banda de calefacción eléctrica, al menos única, pueden conectarse con una fuente de energía eléctrica, tal como, por ejemplo, una batería.

Sin embargo, la idea, de conformidad con la invención, que consiste en el empleo de un substrato de cerámica con una estructura de banda de calefacción, aplicada superficialmente, destinada al calentamiento de una carcasa hasta una temperatura deseada, no está limitada únicamente a este campo de aplicación especial sino que puede emplearse, de manera ventajosa, también en una pluralidad de elementos de construcción eléctricos o electrónicos, alojados en la carcasa, que deben ser regulados en temperatura.

Como ejemplo pueden citarse las carcasas TO, que ya han sido indicadas, en las cuales se emplean, de manera usual, fondos de las carcasas constituidos por acero o por otras aleaciones metálicas, tal como por ejemplo COVAR (18% de Co, 28% de Ni y 54% de Fe) en concepto de material del fondo. Sin embargo, puesto que éstos tienen únicamente una conductibilidad térmica relativamente pequeña, los procesos de calentamiento, necesarios en cada caso, discurren solo de manera relativamente lenta y heterogénea. Por el contrario, el empleo de un substrato de cerámica adecuado con una estructura de calefacción eléctrica y con una estructura de banda conductora de la electricidad, aplicada superficialmente, en concepto de material del fondo, posibilita, no solamente procesos de calentamiento notablemente más rápidos sino que conduce, también, a una distribución de la temperatura más homogénea en la carcasa. Puesto que la calefacción está integrada, además, prácticamente en la carcasa con un extraordinario ahorro de espacio, no se requiere un elemento de calefacción independiente, a diferencia de lo que ocurre en el caso de una carcasa TO, que tendría que contactarse por medio de un procedimiento adecuado.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenden, no solamente de las reivindicaciones correspondientes - tomadas independientemente y/o en combinación - sino, también, de la descripción que sigue de un ejemplo de realización preferente, de conformidad con la invención, en combinación con los dibujos correspondientes, en los cuales se han dado los mismos números de referencia a los elementos componentes idénticos. Muestran, en representación esquemática:

la figura 1 una vista en planta, desde arriba, de un fondo de carcasa tomado como ejemplo, de conformidad con la invención, de una carcasa de sensor; y

la figura 2 una vista en planta desde abajo del fondo de la carcasa de conformidad con la figura 1.

El fondo de la carcasa 10, representado en la figura 1, está constituido por substrato de cerámica eléctricamente aislante y con una buena conducción del calor. El substrato de cerámica abarca, por ejemplo, una cerámica de óxido de aluminio o de óxido de berilio o una cerámica de nitruro de aluminio o similar.

El fondo de la carcasa 10 tiene una superficie de base octogonal, de manera que se garantizan unos beneficios de producción y de separación económicos. Sin embargo, en caso necesario, puede presentar - según la finalidad de aplicación - en caso dado, también, otra forma arbitraria, empleándose en la práctica, especialmente, superficies de base circulares, ovales, rectangulares o hexagonales, por los motivos citados.

Sobre el lado superior 10a del fondo de la carcasa 10 se ha configurado una banda conductora 12a periférica, que presenta una forma anular, en concepto de superficie de contacto para una tapa de la carcasa perteneciente a la misma, conformada de manera correspondiente (no representada en las figuras), que presenta una ventana permeable a los rayos infrarrojos. En este caso, puede llevarse a cabo la conexión entre el fondo de la carcasa 10 y la correspondiente tapa de la carcasa, por ejemplo, por pegado. Para optimizar la transmisión del calor puede emplearse un pegamento con una conductibilidad del calor especialmente buena.

A una cierta distancia de la banda de contacto 12a se extiende una banda de calefacción 14, algo más pequeña, concéntricamente, de forma anular. Ésta está eléctricamente conectada con un dispositivo de control (no representado), mediante el cual puede controlarse, según las necesidades, la potencia de calefacción eléctrica de la banda de calefacción 14. En este caso es suministrada la potencia de calefacción eléctrica, necesaria en cada caso, por una batería eléctrica (que tampoco ha sido representada).

La banda de calefacción 14 rodea a un sensor de infrarrojo 16, dispuesto en el centro del fondo de la carcasa 10 (de manera preferente un sensor de termopila) y a otros elementos de construcción electrónicos, que comprenden un circuito conmutador electrónico 18 y varias bandas conductoras 12 impresas, que están conectadas entre sí por medio de las conexiones por pegado de los alambres 20. De la misma manera, se han previsto también varios contactos pasantes 22 como conexión eléctrica, hermética al vacío, hasta el lado inferior 10b, representado en la figura 2, del fondo de la carcasa 10.

El sensor de termopila 16 está conectado con un circuito electrónico de medición (no representado) para detectar y evaluar sus señales de temperatura. Éste circuito de medición evalúa, también, las señales de otro sensor de la temperatura, que está constituido, de manera preferente, por la banda conductora del calor 14. Las señales de temperatura evaluadas pueden ser mostradas por medio de un dispositivo señalizador (no representado) en forma de un valor de medición de la temperatura.

El lado inferior 10b del fondo de la carcasa 10, representado en la figura 2, comprende, de igual modo, un número correspondiente de contactos pasantes 22, que están conectados con bandas conductoras 12 impresas, correspondientes. Éstas se han configurado, por ejemplo, en forma de pedestales para la conexión 24.

Estos pedestales pueden unirse con los correspondientes soportes del circuito por medio de tecnologías usuales, tales como, por ejemplo, la soldadura o el pegado.

La banda de calefacción eléctrica 14 y las bandas conductoras de la electricidad 12 están configuradas como bandas de capa gruesa impresas, estando constituidas las bandas conductoras de la electricidad 12 o las conexiones eléctricas por pastas de capa gruesa con una baja ohmicidad correspondiente y la banda de calefacción eléctrica 14 está constituida por pastas de capa gruesa de elevada ohmicidad. En una realización preferente del sensor de infrarrojo, de conformidad con la invención, no se ha dispuesto la banda conductora del calor 14 sobre el lado superior 10a sino que se ha dispuesto sobre el lado inferior 10b del fondo de la carcasa. Sin embargo, las bandas conductoras del calor 14 o bien 12 pueden aplicarse tanto sobre el lado superior 10a así como, también, sobre el lado inferior 10b del fondo de la carcasa 10.

El fondo de la carcasa 10, representado, con los elementos de construcción eléctricos o electrónicos dispuestos sobre el mismo, forma un sensor de infrarrojo junto con una tapa de la carcasa correspondiente (no representada), por ejemplo para la incorporación en la punta de medición de un termómetro para medir la fiebre por infrarrojo destinado a medir la temperatura en el oído. El fondo de la carcasa sirve para un pasaje hermético al vacío de señales eléctricas, procedentes del interior de la carcasa del sensor hacia el exterior.

Claims (10)

1. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo, especialmente para medir la fiebre en el oído, con un sensor de infrarrojo con, al menos, un elemento sensor de infrarrojo (16), que está dispuesto en una carcasa del sensor, que puede ser calentada eléctricamente, caracterizado porque la carcasa del sensor comprende un substrato de cerámica (10) con, al menos, una banda de calefacción eléctrica (14) en forma de banda conductora.

2. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo según la reivindicación 1, caracterizado porque el substrato de cerámica (10) comprende una cerámica con buena conducción del calor y eléctricamente aislante.

3. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo según la reivindicación 2, caracterizado porque la cerámica (10) comprende una cerámica de óxido de aluminio, de nitruro de aluminio o de óxido de berilio.

4. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el substrato de cerámica (10) forma el fondo de la carcasa del sensor.

5. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la banda de calefacción eléctrica (14) se ha configurado como banda de capa gruesa.

6. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el substrato de cerámica (10) comprende bandas conductoras de la electricidad (12) y contactos pasantes (22).

7. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo según la reivindicación 6, caracterizado porque las bandas conductoras de la electricidad (12) se han configurado como bandas de capa gruesa.

8. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque abarca, al menos, un sensor de la temperatura independiente y/o porque el elemento sensor de infrarrojo (16), al menos único, puede ser empleado como sensor de la temperatura.

9. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque comprende un dispositivo de control, destinado a controlar la potencia de calefacción eléctrica de la banda de calefacción eléctrica (14), al menos única.

10. Termómetro para medir la fiebre por infrarrojo según la reivindicación 9, caracterizado porque puede determinarse, por medio del dispositivo de control, la temperatura del sensor de infrarrojo en base a determinadas magnitudes características de la banda de calefacción eléctrica (14), al menos única, o del elemento sensor de infrarrojo (16), al menos único, o del sensor de la temperatura, al menos único.