FR2815407A1 - Thermometre electronique non invasif - Google Patents
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Abstract
Thermomètre électronique non invasif pour mesurer la température corporelle comportant un boîtier à l'extrémité duquel est agencé un capteur de température (10) monté sur un support isolant (30), boîtier renfermant de moyens électroniques de traitement communicant avec ledit capteur pour transformer les signaux reçus du capteur en des valeurs de la température du corps humain et de les afficher.Plus particulièrement selon l'invention, le support (30) comporte au moins une cavité périphérique (34) qui entoure de manière étanche le capteur (10) lorsque ce dernier est amené en contact avec la peau.
Description
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THERMOMETRE ELECTRONIQUE NON INVASIF
La présente invention est relative à un appareil de mesure de la température corporelle du type thermomètre électronique non invasif utilisant un capteur de température en contact direct avec une zone du corps humain dont on veut connaître la température. L'invention concerne également un procédé de mesure de la température interne du corps humain.
La présente invention est relative à un appareil de mesure de la température corporelle du type thermomètre électronique non invasif utilisant un capteur de température en contact direct avec une zone du corps humain dont on veut connaître la température. L'invention concerne également un procédé de mesure de la température interne du corps humain.
Les dispositifs les plus souvent utilisés pour mesurer la température interne sont les thermomètres en verre à alcool ou à mercure, thermomètres qui présentent toutefois l'inconvénient de nécessiter un temps assez long de stabilisation de la mesure et donc de lecture de la température.
Une autre catégorie de thermomètres sont les thermomètres auriculaires, notamment avec capteur infrarouge. Dans ce cas la mesure est plus rapide qu'avec les thermomètres analogiques à mercure ou alcool, mais la valeur de la température mesurée dépend en grande partie de la façon de positionner le capteur en face du tympan.
Un thermomètre de ce type est décrit dans le document US 3 581 570. Le thermomètre comprend un capteur de mesure à distance de la radiation infrarouge, le capteur étant placé au centre d'un miroir parabolique et monté dans un support souple pour s'adapter à la fixation dans le conduit auditif de la personne dont on veut mesurer la température. Le capteur mesure à distance la radiation infrarouge émise par le tympan et son support flexible permet une
meilleure adaptation au conduit auditif. Cependant, la mesure de la température à distance est souvent influencée non seulement par le positionnement du capteur par rapport au tympan, mais aussi par la forme du conduit auditif, par le système pileux de ce dernier ou par la présence du cérumen. Par ailleurs, la mesure de la température dans le conduit auditif peut s'avérer gênante pour des sujets sensibles ou pour les petits enfants.
meilleure adaptation au conduit auditif. Cependant, la mesure de la température à distance est souvent influencée non seulement par le positionnement du capteur par rapport au tympan, mais aussi par la forme du conduit auditif, par le système pileux de ce dernier ou par la présence du cérumen. Par ailleurs, la mesure de la température dans le conduit auditif peut s'avérer gênante pour des sujets sensibles ou pour les petits enfants.
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Un autre type de thermomètre utilise des capteurs comportant un élément résistif amenés directement en contact avec la peau. De tels thermomètres peuvent être constitués par des aiguilles hypodermiques ou par des sondes destinées à être insérées dans une cavité du corps humain.
Ainsi, le document US 4 487 208 décrit un thermomètre électronique comportant une sonde rectale, buccale ou axillaire, sonde tubulaire dont une extrémité comporte les connexions électriques et des moyens de fixation au boîtier, alors que l'extrémité opposée se termine par une plaque métallique agencée transversalement à l'axe longitudinal de la sonde et supportant le capteur. Le capteur est une thermistance fixée à l'intérieur de la sonde sur la plaque métallique destinée à venir en contact direct avec les tissus du corps humain. L'un des principaux inconvénients des appareils de ce type est qu'ils sont des instruments invasifs, difficilement supportables par les patients et susceptibles d'engendrer des blessures.
Le document US 5 725 308 décrit un thermomètre électronique comportant un
capteur à élément résistif destiné à mesurer la température interne du corps humain basé sur une mesure de la température superficielle de ce dernier. Le capteur est monté à l'extrémité saillante en forme de dôme du support isolant de la sonde, de manière à ce que le capteur soit le premier à venir en contact avec la surface du corps humain au moment où la sonde est posée sur cette dernière. La température est déterminée rapidement par un circuit électronique qui détecte le taux de variation de la résistance du capteur et calcule, sur cette base, la température interne du corps humain. L'inconvénient de cet appareil réside en ce que les mesures effectuées en surface de la peau peuvent être faussées par les variations superficielles de la température du corps humain. De ce fait, il est nécessaire de procéder à plusieurs mesures de la température et d'utiliser un dispositif de correction des valeurs mesurées avant d'afficher la valeur réelle. Un tel appareil s'avère donc à être complexe et onéreux.
capteur à élément résistif destiné à mesurer la température interne du corps humain basé sur une mesure de la température superficielle de ce dernier. Le capteur est monté à l'extrémité saillante en forme de dôme du support isolant de la sonde, de manière à ce que le capteur soit le premier à venir en contact avec la surface du corps humain au moment où la sonde est posée sur cette dernière. La température est déterminée rapidement par un circuit électronique qui détecte le taux de variation de la résistance du capteur et calcule, sur cette base, la température interne du corps humain. L'inconvénient de cet appareil réside en ce que les mesures effectuées en surface de la peau peuvent être faussées par les variations superficielles de la température du corps humain. De ce fait, il est nécessaire de procéder à plusieurs mesures de la température et d'utiliser un dispositif de correction des valeurs mesurées avant d'afficher la valeur réelle. Un tel appareil s'avère donc à être complexe et onéreux.
En effet, la température superficielle de la peau est très différente de celle des couches internes du corps humain. La température de la périphérie de
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l'organisme varie facilement en fonction des conditions extérieures de température, la peau agissant comme un isolant entre les couches internes de l'organisme et l'extérieur. Ceci permet de garder une température interne, ou température des organes centraux, au niveau qu'il convient à chaque organisme, en fonction notamment de son état de santé.
Ainsi, pour déterminer l'état de santé d'une personne, il faut mesurer la température de ses organes internes. Pour procéder à une telle mesure, il faut annuler le gradient de température qui existe entre les couches internes et le milieu extérieur. Les solutions proposées consistent notamment à utiliser des capteurs pour estimer ce gradient et ensuite à chauffer localement la zone à mesurer de manière à générer un flux thermique opposé à celui du corps humain et annuler ainsi le gradient de température existant entre les couches internes de ce dernier et l'extérieur. De telles solutions, décrites dans la publication"Capteurs médicaux bioélectriques et thermiques de surface"de A.
Dittmar, G. Delhomme, actes du Séminaire AUEF/COMETT-GBM, Lyon 26-28 juin 1990, font appel à des appareils complexes, difficiles à mettre en oeuvre, le temps nécessaire pour effectuer une mesure étant très long.
Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités en proposant un capteur pour un thermomètre électronique qui soit capable de mesurer rapidement, de manière simple et précise la température centrale ou des couches internes du corps humain.
Un autre but de l'invention est un thermomètre électronique qui soit fiable en fonctionnement, sans être influencé par les variations de la température extérieure ou par la circulation sanguine périphérique de la zone dont on veut mesurer la température.
Un autre but de l'invention est un thermomètre électronique qui soit d'une utilisation facile, pratique, inoffensive, indolore, tout en restant facile à fabriquer, en grand nombre et à un coût réduit.
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Ces buts sont atteints avec un thermomètre électronique non invasif pour mesurer la température corporelle comportant un boîtier à l'extrémité duquel est agencé un capteur de température monté sur un support isolant, boîtier renfermant des moyens électroniques de traitement communiquant avec ledit capteur pour transformer les signaux reçus du capteur en des valeurs de la température du corps humain et les afficher, du fait que le support comporte au moins une cavité périphérique qui entoure de manière étanche le capteur lorsque
ce dernier est amené en contact avec la peau.
ce dernier est amené en contact avec la peau.
Un thermomètre non invasif est destiné à une utilisation par contact avec la peau du corps humain. Or, il est connu que la température de la périphérie de l'organisme varie facilement, par exemple entre 20 et 40 C, pour un sujet en bonne santé, dont la température interne reste aux alentours de 37 C. La température de la surface de la peau est pratiquement celle du milieu ambiant.
Toutefois, en isolant une partie de cette surface de ce milieu, elle va atteindre la température des couches internes. Par conséquent, en isolant de manière efficace la zone périphérique de l'organisme où l'on veut effectuer la mesure, on parvient à annuler la différence de température existant entre l'intérieur et l'extérieur de ce dernier.
Selon l'invention, le capteur est placé au centre d'un support thermiquement isolant, par exemple un support présentent une cavité entourant le capteur. La cavité périphérique peut avoir diverses formes, elle peut être, par exemple, sous forme d'une cloche, le capteur étant placé sur un support isolant en forme de tige, de cylindre ou de cône au centre de cette dernière, ou elle peut également
avoir une forme annulaire, entourant le support du capteur. La cavité périphérique entoure de manière étanche le capteur au moment où ce dernier est appliqué sur la peau, en délimitant et en séparant la zone de mesure du milieu extérieur. Par étanche, on comprend surtout que l'air emprisonné ne circule plus, qu'il est confiné autour du capteur. A ce titre on pourrait imaginer, par exemple, que la cavité périphérique comprend un petit orifice laissant s'échapper vers l'extérieur l'air se trouvant initialement dans la cavité périphérique, afin de permettre au capteur d'être mieux placé en contact avec la peau. Par
avoir une forme annulaire, entourant le support du capteur. La cavité périphérique entoure de manière étanche le capteur au moment où ce dernier est appliqué sur la peau, en délimitant et en séparant la zone de mesure du milieu extérieur. Par étanche, on comprend surtout que l'air emprisonné ne circule plus, qu'il est confiné autour du capteur. A ce titre on pourrait imaginer, par exemple, que la cavité périphérique comprend un petit orifice laissant s'échapper vers l'extérieur l'air se trouvant initialement dans la cavité périphérique, afin de permettre au capteur d'être mieux placé en contact avec la peau. Par
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conséquent, l'air non renouvelé, emprisonné entre la peau et la cavité du support de capteur agit comme un très bon isolant de la zone de mesure dont la température est maintenant proche de celle des couches internes de l'organisme.
Ensuite, en effectuant au moins deux mesures de la température du capteur, chauffé par conduction directe en étant en contact avec la peau, dans un intervalle de temps déterminé, on peut estimer la température interne exacte du corps en connaissant la loi d'évolution de la température du capteur et ceci sans attendre une stabilisation de la température du capteur, ce qui permet d'obtenir une mesure très rapide de la température d'un corps humain.
Avantageusement, ladite cavité annulaire est bordée d'une lèvre périphérique externe souple faisant saillie par rapport au capteur.
Ainsi, la lèvre périphérique souple est la première à prendre appui sur la peau lors de la prise de la mesure assurant ainsi, par sa déformation, une bonne adaptation autour du point de mesure, tout en renfermant à l'intérieur, autour du capteur, une poche d'air faisant office d'isolant. Cette lèvre peut se déformer axialement et/ou radialement, ce qui évite les fuites thermiques selon ces directions et permet au capteur, avantageusement situé au centre de la lèvre, d'être bien agencé dans le plan de la peau et donc d'avoir un bon contact, sur toute sa surface, avec la zone de mesure.
De préférence, les parois de ladite cavité périphérique réfléchissent le rayonnement électromagnétique sur au moins une partie de leur surface.
Ainsi, le rayonnement infrarouge provenant de la peau sera renvoyé par les parois de la cavité périphérique vers la peau, ce qui annule les pertes thermiques radiatives vers le support.
Dans une variante avantageuse de réalisation de l'invention, le support comprend une première cavité annulaire latérale.
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Une telle cavité limite l'étendue latérale du support par un coussin d'air périphérique qui permet d'avoir un support consistant, solide, assurant un bon maintien du capteur, tout en l'isolant d'une manière efficace du milieu extérieur.
De surcroît, on peut imaginer une configuration à bords arrondis de la surface interne d'une telle cavité afin de faciliter son nettoyage après usage.
Avantageusement le support comporte une deuxième cavité située derrière le capteur par rapport à la peau.
Le capteur doit être d'une très faible inertie thermique et il doit être isolé afin
d'éviter la transmission de la chaleur à son support et, donc, afin qu'il soit chauffé plus rapidement par le corps dont on mesure la température. La présence d'une cavité derrière le capteur permet d'éviter les pertes de chaleur par conduction et donc d'isoler le capteur par rapport à son support, notamment au centre du capteur où la mesure doit être rigoureuse. Ladite cavité peut être vide ou remplie par une mousse organique, par exemple la mousse polyuréthanne.
d'éviter la transmission de la chaleur à son support et, donc, afin qu'il soit chauffé plus rapidement par le corps dont on mesure la température. La présence d'une cavité derrière le capteur permet d'éviter les pertes de chaleur par conduction et donc d'isoler le capteur par rapport à son support, notamment au centre du capteur où la mesure doit être rigoureuse. Ladite cavité peut être vide ou remplie par une mousse organique, par exemple la mousse polyuréthanne.
De préférence, le capteur est fixé par sa périphérie dans un épaulement pratiqué dans ledit support.
Ainsi, le capteur peut être maintenu en sa périphérie notamment par collage dans l'épaulement pratiqué dans le support. La zone centrale qui est donc la zone de mesure ne vient pas en contact avec le support et sa masse thermique n'est donc pas affectée par celle du support.
Avantageusement, les parois de la deuxième cavité réfléchissent le rayonnement électromagnétique sur au moins une partie de leur surface.
Ainsi, tout rayonnement thermique issu de la peau ou du capteur est renvoyé sur ce dernier, ce qui augmente la précision de mesure et la vitesse de réponse du capteur.
De préférence, le capteur pour un thermomètre selon l'invention comprend un
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senseur thermique monté sur ou en regard de la face interne d'une base en un matériau d'épaisseur et de conductivité thermique prédéterminées.
Le senseur est donc monté sur ou en regard de la face interne de ladite base, alors que la face externe de la base prend contact sur la zone du corps humain où l'on effectue la mesure. Une telle base a une épaisseur prédéterminée, en fonction de la nature de son matériau, de manière à constituer un support suffisamment rigide pour le senseur en contact avec la peau.
Selon une première approximation, la matière de ladite base est considérée comme un matériau thermiquement transparent, de manière à ce que pour l'estimation de la loi d'évolution de la température mesurée, essentiellement la loi de conductivité des couches épidermiques soit prise en compte.
Selon une évaluation plus fine, ladite base est réalisée en un matériau isolant électrique qui transmet le rayonnement thermique à travers son épaisseur selon une loi de conductivité prédéterminée. Ainsi, en connaissant l'épaisseur de la base et les coefficients de conductivité thermique du matériau utilisé, on peut déterminer la loi de conductivité entre la face externe de contact avec la peau et la face interne isolée contre ou en regard de laquelle est appliqué le senseur. Dans ce cas, pour estimer l'évolution de la température du capteur, il faut tenir compte également de la conductivité au sein de la peau et au sein de la plaquette de maintien du senseur venant en contact avec la peau.
De préférence, ladite base est une plaquette en un matériau céramique, un polyimide ou une résine époxy. Un tel matériau assure une bonne isolation électrique pour une faible épaisseur de la plaquette.
Avantageusement, ladite base est constituée par une plaquette sensiblement plane ou par une plaquette gauche correspondant à la partie humaine sur laquelle elle est appliquée.
Ainsi, toute la surface du capteur est appliquée sur la peau, ce qui permet d'avoir
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un meilleur contact avec le corps dont la température est à mesurer et donc d'augmenter la précision de la mesure. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, ledit senseur thermique est constitué par au moins un élément résistif monté sur une base céramique.
Une base céramique assure une bonne isolation électrique de l'élément résistif pour une masse relativement faible de ladite base. Ainsi, une telle base ayant une grande surface d'échange et une faible masse garantit une montée rapide en température. Une base céramique peut donc être dimensionnée pour des faibles épaisseurs et elle assure donc un bon compromis entre une bonne isolation électrique et un bon transfert thermique de la surface de peau vers le capteur. La mesure peut se faire avec un seul élément résistif dont on connaît la loi de variation de sa résistance avec la température ou avec plusieurs éléments résistifs en une mesure en pont de Wheatstone.
Dans une variante préférée de réalisation de l'invention, l'élément résistif est une thermistance en technologie couche épaisse ou en technologie de métallisation déposée sur une base isolante.
Une telle thermistance, réalisée en technologie couche épaisse notamment par sérigraphie, ou par dépôt métallique ou par gravure, présente des bonnes propriétés de réponse aux variations de température et de fiabilité, tout en étant de faibles dimensions.
Dans un deuxième mode de réalisation de l'invention, ledit senseur est constitué par un capteur infrarouge orienté vers la face interne de ladite plaquette.
Un tel capteur est capable de mesurer à distance le rayonnement thermique émis par la face interne de ladite base ou plaquette et déterminer, par une électronique de traitement adaptée, la température corporelle. On pourrait certes envisager l'utilisation d'autres capteurs sensibles au rayonnement thermique émis par le corps humain, tels une photodiode, un photomultiplicateur, etc.
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Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, ledit senseur est constitué par une antenne appartenant à un radiomètre, antenne rapportée sur l'une des faces de ladite plaquette. Une telle antenne est apte à lire les ondes électromagnétiques dans la bande de fréquences 2-4 GHz, la puissance captée étant directement proportionnelle à la température de la face externe de la plaquette contre laquelle l'antenne est rapportée.
Avantageusement, les connexions électriques de l'élément résistif, du capteur infrarouge ou du radiomètre sont assurées par un circuit souple sur un support isolant.
Un tel circuit souple assure une bonne connexion du capteur à l'électronique de traitement et d'affichage, tout en limitant les pertes thermiques via la connectique, cette dernière présentant une faible épaisseur.
Utilement, un thermomètre selon l'invention est conçu pour mesurer la température interne du corps humain à une profondeur égale à environ la moitié du diamètre générateur du capteur.
Par diamètre générateur du capteur on comprend le diamètre de la tête de
mesure renfermant le capteur. Ainsi, il a été établi que la valeur de la profondeur où l'on peut mesurer la température interne est directement proportionnelle au diamètre générateur du capteur, car plus ce diamètre sera grand, meilleure sera l'isolation thermique et cela permet de voir plus profondément la température interne. Dans le cadre d'un capteur selon l'invention, le rapport diamètre générateur du capteur/profondeur de mesure est d'environ 2 : 1.
mesure renfermant le capteur. Ainsi, il a été établi que la valeur de la profondeur où l'on peut mesurer la température interne est directement proportionnelle au diamètre générateur du capteur, car plus ce diamètre sera grand, meilleure sera l'isolation thermique et cela permet de voir plus profondément la température interne. Dans le cadre d'un capteur selon l'invention, le rapport diamètre générateur du capteur/profondeur de mesure est d'environ 2 : 1.
Tel qu'il a été démontré par des études médicales effectuées auparavant, la température effective et utile à connaître du corps humain est celle de ses organes internes, en particulier celle du cerveau. Plus précisément, la température est régulée par l'hypothalamus, organe qui assure le maintien de l'équilibre thermique dans l'organisme en ordonnant la dilatation ou la constriction des vaisseaux périphériques. Il est donc important de suivre directement les
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variations de température du cerveau pour avoir des informations exactes sur l'état de santé d'un organisme. Ainsi, le capteur idéal devrait être placé sur la boîte crânienne et également, il devrait être capable de lire la température du cerveau.
Le capteur selon l'invention serait donc apte à mesurer la température du cerveau, à condition que son diamètre générateur soit supérieur au double de l'épaisseur de la boîte crânienne.
Selon un mode avantageux de réalisation de l'invention, le thermomètre comprend des moyens de chauffage du capteur.
Ceci permet un préchauffage du capteur à une température voisine, légèrement inférieure, à celle du corps humain afin d'améliorer la vitesse de réponse du capteur.
L'invention concerne également un procédé de mesure de la température avec un thermomètre selon l'invention, procédé qui consiste à : - placer le support du capteur avec la lèvre périphérique en contact avec la zone du corps humain où l'on veut mesurer la température ; - appuyer le support du capteur sur ladite zone jusqu'à ce que le capteur vienne en contact intime avec la peau et que l'appareil détecte et signale ce contact ; - effectuer une première mesure de la température ; - effectuer au moins une deuxième mesure à un intervalle de temps prédéterminé ; - déterminer par une méthode numérique, en fonction de valeurs mesurées précédemment, la température effective du corps humain et l'afficher.
L'invention sera mieux comprise à l'étude des modes de réalisation pris à titre nullement limitatif et illustrés dans les figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue latérale d'un thermomètre électronique comportant un capteur selon l'invention ;
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- ta figure 2 est une vue schématique d'un capteur selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - ! a figure 3 montre en section axiale la partie de l'appareil supportant le capteur selon l'invention ; - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 montrant le capteur en contact avec la peau ; - les figures 5a et 5b illustrent des vues axiales de la partie de l'appareil supportant le capteur lors de son utilisation.
- les figures 6 et 7 illustrent des variantes de réalisation du support de capteur de l'invention ; - ! a figure 8 illustre le principe de fonctionnement du capteur selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 illustre un thermomètre électronique 1 utilisant un capteur selon l'invention, thermomètre comportant un boîtier 2 destiné à être tenu à la main et dont l'une des extrémités comporte une tête de mesure 3 qui est appliquée sur une zone de peau afin d'effectuer une mesure de température. Le boîtier 2 renferme : une carte électronique de traitement 5, un dispositif d'affichage 8, ainsi que des piles d'alimentation 7.
La tête de mesure 3 représentée notamment à la figure 3 comporte un support tubulaire 30 ou corps de maintien du capteur 10, support cerclé par une lèvre périphérique 32.
Le capteur 10 est fixé au support 30 dans un épaulement 27 pratiqué dans la partie centrale protubérante 29 de ce dernier. Une cavité centrale 36 à bords arrondis est pratiquée derrière le capteur 10 en regard de la peau. La partie centrale 29 du support 30 définit avec sa partie périphérique 31 une cavité annulaire 34 à bords arrondis s'étendant autour du capteur. La profondeur de cette cavité doit être suffisante pour assurer la présence de l'air à l'intérieur de la tête 3, sans qu'elle soit obturée par la peau du patient.
Le support 30 est rigide afin de permettre un bon maintien du capteur ainsi qu'un
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bon positionnement de ce dernier en contact avec la peau. La partie centrale 29 est proéminente par rapport à la partie périphérique 31 afin que la partie supportant le capteur soit la première à venir en contact avec la peau lors de la mesure de la température.
Le support 30 ou corps de maintien du capteur 10 est réalisé en un matériau rigide, thermiquement et électriquement isolant, par exemple en une matière plastique du type ABS, par une technique d'injection plastique. La partie inférieure du support 30 en regard de la peau, comportant principalement les cavités centrale 36 et annulaire 34, est métallisée notamment à l'or, argent, aluminium, nickel ou tout autre métal réfléchissant, pour une finition très précise,
du type polissage miroir. Ainsi, tout rayonnement infrarouge provenant de la peau sera renvoyé par la surface interne des cavités vers le capteur et vers la peau. Avantageusement, les cavités 34, 36 présentent des formes arrondies, voire paraboliques, et des dimensions calculées à ce que le rayonnement infrarouge soit réfléchi une seule fois avant d'être renvoyé sur la peau. Le support 30 comporte dans sa partie supérieure, opposée à celle en contact avec la peau, un couvercle 33 recouvert à l'intérieur d'un revêtement réfléchissant le rayonnement infrarouge.
du type polissage miroir. Ainsi, tout rayonnement infrarouge provenant de la peau sera renvoyé par la surface interne des cavités vers le capteur et vers la peau. Avantageusement, les cavités 34, 36 présentent des formes arrondies, voire paraboliques, et des dimensions calculées à ce que le rayonnement infrarouge soit réfléchi une seule fois avant d'être renvoyé sur la peau. Le support 30 comporte dans sa partie supérieure, opposée à celle en contact avec la peau, un couvercle 33 recouvert à l'intérieur d'un revêtement réfléchissant le rayonnement infrarouge.
La cavité centrale 36 assure principalement l'isolation du capteur 10. Ses dimensions sont calculées de manière à définir un espace clos où la transmission de la chaleur à travers le capteur à la fois par conduction et par convection soit minimisée. Ainsi, la profondeur de la cavité 36 devrait être comprise entre 0.5 et 8 mm et, de préférence, entre 1 et 4 mm.
La lèvre périphérique 32 entourant le support rigide 30 est réalisée en un matériau souple et isolant du type caoutchouc ou silicone et elle est proéminente
par rapport à la partie centrale 29 du support 30. Ainsi, au moment de l'application de la tête de mesure 3 sur la peau, la lèvre souple 32 est la première à prendre appui sur la peau en assurant une bonne adaptation de la tête autour du point de mesure et en renfermant à l'intérieur une poche d'air qui isole la zone de mesure et le capteur du milieu extérieur. La lèvre ou collerette souple 32 est
par rapport à la partie centrale 29 du support 30. Ainsi, au moment de l'application de la tête de mesure 3 sur la peau, la lèvre souple 32 est la première à prendre appui sur la peau en assurant une bonne adaptation de la tête autour du point de mesure et en renfermant à l'intérieur une poche d'air qui isole la zone de mesure et le capteur du milieu extérieur. La lèvre ou collerette souple 32 est
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insérée par déformation autour du support 30 et elle peut être facilement changée, notamment pour des raisons d'hygiène.
Dans les variantes de réalisation de l'invention représentées aux figures 6 et 7, le support isolant 30 peut avoir une forme hémisphérique ou de cloche, comportant une partie centrale 29', respectivement 29"de support du capteur. La partie centrale 29'du support isolant 30 de la figure 6 a une forme de tige creuse comportant une partie inférieure supportant l'élément résistif 10. La figure 7 illustre une autre variante dans laquelle la partie centrale 29"du support 30 est réalisée sous forme d'un bloc de forme cylindrique, conique, tronconique, ou équivalente pouvant s'inscrire à l'intérieur de la cavité 34, en un matériau isolant réalisé à base d'un maillage céramique. Une telle structure assure une bonne résistance mécanique et d'excellentes propriétés d'isolation thermique au support de capteur 29".
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, le capteur de température 10 est constitué par une ou plusieurs thermistances sérigraphiées 22 sur la face interne 23 d'une base ou plaquette isolante 24. Pour détecter la variation de la température on peut utiliser, par exemple, un montage en pont des thermistances. Le capteur prend appui sur le support 30 et il est relié, par les connexions 26 traversant le support 30, à l'alimentation 7, à une électronique de traitement 5, et au dispositif d'affichage 8. Les connexions de la ou des thermistances 22 sont assurées par un circuit imprimé souple sur un support isolant. Un tel circuit comporte des pistes de faible épaisseur et il permet de limiter les pertes thermiques via les connexions.
Un exemple d'un tel capteur 10 est présenté à la figure 2 où l'on remarque la piste sérigraphiée 22 déposée sur la face interne 23 d'une base isolante céramique plane 24 d'une épaisseur comprise, à titre d'exemple, entre 150 à 250 leim. Les connexions de la thermistance sont assurées par un circuit comportant des pistes conductrices 16,18. Ces pistes 16,18 peuvent être par exemple en cuivre ou en un alliage nickel-or de faible épaisseur, notamment de l'ordre d'une dizaine de pm, déposées sur un support isolant souple 12. Un tel support isolant
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peut avantageusement être un polyimide du type Kaptono qui assure une bonne isolation électrique pour une très faible épaisseur. Une couche d'isolant 14 protège les pistes hormis les endroits destinés à être connectés.
Le capteur 10 est fixé dans l'épaulement 27 du support 30, par exemple par collage, en appliquant une couche de colle 28 entre la surface périphérique du capteur 10 et la surface frontale de l'appui 27.
La collerette souple 32 étant enlevée, la partie inférieure de la tête 3 peut être facilement nettoyée, notamment par lavage, pour des raisons d'hygiène dans le cas de l'utilisation du même appareil pour effectuer une mesure de température sur une autre personne.
Les dimensions de la tête de mesure 3 déterminent les performances de l'appareil. Ainsi, il a été établi lors des diverses expérimentations, que le diamètre de la tête de mesure 3, ou pour des formes non circulaires de la tête de mesure, le diamètre du cercle circonscrit à la lèvre périphérique de cette dernière, est
directement proportionnel à la profondeur de mesure de la température interne.
directement proportionnel à la profondeur de mesure de la température interne.
Ainsi, une tête de mesure 3 ayant un diamètre (D supérieur à 30 mm est capable de lire la température cérébrale par une simple mesure frontale, donc à travers toute l'épaisseur de la boîte crânienne.
L'appareil est donc apte à afficher la mesure exacte de la température interne du corps humain par de simples mesures effectuées à la surface de la peau. Ces mesures peuvent s'effectuer sur le front, sur la tempe, sur les membres ou sur toute autre partie du corps humain en utilisant un diamètre adéquat de la tête de mesure.
En fonctionnement, la tête de mesure 3 est dirigée vers la peau de la personne dont on veut mesurer la température dans le sens de la flèche montrée à la figure 5a, en l'appuyant sur la zone de peau jusqu'à ce que le capteur 10, notamment la face externe 25 de la plaquette 24, prenne contact avec cette
dernière. Tel que visible à la figure 5b, la lèvre souple 32 se déforme vers
dernière. Tel que visible à la figure 5b, la lèvre souple 32 se déforme vers
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l'extérieur, dans le sens montré par les flèches, ce qui permet au capteur 10 de venir en contact avec la peau sur toute sa surface. L'appareil peut avantageusement être muni d'un détecteur du contact qui signale la bonne mise en place de la tête 3 sur la peau.
Au moment où le contact avec la peau est détecté, ou après quelques secondes en fonction de la valeur de l'épaisseur de la base céramique 24 de la thermistance, l'appareil est prêt à effectuer une première mesure de la température, la zone de peau étant isolée du milieu extérieur par la lèvre souple 32. L'utilisateur peut en être averti par un signal sonore ou lumineux émis par l'appareil.
L'air emprisonné à l'intérieur de la tête 3, notamment autour du capteur 10, restreint grandement l'échange de chaleur avec l'extérieur. Quant au rayonnement thermique, il est renvoyé vers la peau par la cavité annulaire 34 et vers le capteur par la cavité centrale 36. Ceci est représenté à la figure 4 où les
flèches 1 indiquent la direction du rayonnement émis par la peau P et les flèches Il indiquent le rayonnement renvoyé par les cavités 34,36. Par conséquent, le gradient de température existant entre l'intérieur de l'organisme et le milieu ambiant diminue rapidement et le capteur en contact direct avec la peau peut lire promptement la température en profondeur.
flèches 1 indiquent la direction du rayonnement émis par la peau P et les flèches Il indiquent le rayonnement renvoyé par les cavités 34,36. Par conséquent, le gradient de température existant entre l'intérieur de l'organisme et le milieu ambiant diminue rapidement et le capteur en contact direct avec la peau peut lire promptement la température en profondeur.
A ce moment, le capteur 10 peut mesurer une première valeur de la température qui est transmise à l'électronique de traitement 5. Une deuxième mesure est effectuée après une période de temps prédéterminée et elle est également envoyée à l'électronique de traitement qui calcule, la température finale de l'organisme. En connaissant la loi de variation de la température dans le capteur
10 lorsque ce dernier est mis en contact avec le corps dont la température est à mesurer, la température exacte de ce dernier peut être estimée par une méthode numérique d'analyse de la courbe d'échauffement du capteur, sans attendre la stabilisation de la température de ce dernier.
10 lorsque ce dernier est mis en contact avec le corps dont la température est à mesurer, la température exacte de ce dernier peut être estimée par une méthode numérique d'analyse de la courbe d'échauffement du capteur, sans attendre la stabilisation de la température de ce dernier.
Ainsi, la température exacte du corps humain peut être estimée rapidement, en
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connaissant au moins deux valeurs de la température et un intervalle de temps. De préférence, on effectue trois, voire une dizaine de mesures de la température afin d'augmenter la précision de la mesure. Plusieurs mesures peuvent cependant être effectuées pour déterminer avec plus de précision la température finale.
De nombreuses variantes de réalisations du capteur selon l'invention peuvent être imaginées sans sortir du cadre de ses revendications.
Ainsi, à la place de la ou des thermistances 22, CTP ou CTN, on peut utiliser une ou plusieurs thermistances obtenues par dépôt métallique ou gravure ou tout autre type de capteur dont on connaît la loi de variation de la température avec le temps. Les formes, les dimensions et les matériaux du support 30 du capteur 10 et de la tête de mesure 3 peuvent varier afin de les adapter aux spécificités de la morphologie de la zone du corps humain où l'on effectue la mesure, ou en fonction de la sensibilité de la personne l'utilisant, etc.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le capteur peut comprendre un circuit chauffant réalisé, par exemple, sous forme d'un circuit électrique sérigraphié déposé sur la même base céramique 24 de l'élément résistif 22, derrière ce dernier. Un tel élément chauffant à faible puissance permet de préchauffer la zone de mesure jusqu'à une température voisine de celle du corps humain, par exemple de 32-35 C. Ainsi, la face externe 25 de la base céramique 24 de l'élément résistif 22, placée en contact avec la peau, atteint plus rapidement la température visée, ce qui assure une vitesse de lecture améliorée du capteur.
Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, le capteur peut comprendre une base ou plaquette céramique recouverte, de préférence, d'une couche de cuivre sur sa face interne, et, agencé à distance de cette plaquette, un capteur infrarouge qui lit le rayonnement émis par la face interne de la plaquette, sa face externe étant en contact avec la zone du corps dont on mesure la température.
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Selon un troisième mode de réalisation, le capteur est constitué par une plaquette électriquement isolante sur laquelle est rapportée une antenne plane d'un radiomètre. Un tel radiomètre peut être, par exemple, celui décrit dans le document FR 2 673 470. La figure 8 illustre le principe de fonctionnement d'un tel radiomètre où le rayonnement III émis par la peau est capté par une antenne 38 rapportée sur l'une des faces de la plaquette 24. L'antenne 38 dirige les signaux reçus vers les connexions IV et d'ici vers des moyens de traitement des signaux qui permettent de déterminer la température interne de la zone du corps humain considérée.
Claims (18)
1. Thermomètre électronique non invasif (1) pour mesurer la température corporelle comportant un boîtier à l'extrémité duquel est agencé un capteur de température (10) monté sur un support isolant (30), boîtier renfermant des moyens électroniques de traitement communiquant avec ledit capteur pour transformer les signaux reçus du capteur en des valeurs de la température du corps humain et les afficher, caractérisé en ce que le support (30) comporte au moins une cavité périphérique (34) qui entoure de manière étanche le capteur (10) lorsque ce dernier est amené en contact avec la peau.
2. Thermomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité (34) est bordée d'une lèvre périphérique externe souple (32) faisant saillie par rapport au capteur (10).
3. Thermomètre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les parois de la cavité périphérique (34) réfléchissent le rayonnement électromagnétique sur au moins une partie de leur surface.
4. Thermomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (30) comprend une première cavité annulaire latérale (34).
5. Thermomètre selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support (30) comporte une deuxième cavité (36) située derrière le capteur (10) par rapport à la peau.
6. Capteur (10) selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il est fixé par sa périphérie dans un épaulement (27) pratiqué dans ledit support (30).
7. Thermomètre selon la revendication 5, caractérisé en ce que les parois de la deuxième cavité (36) réfléchissent le rayonnement électromagnétique sur au
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moins une partie de leur surface.
8. Capteur (10) pour un thermomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un senseur thermique monté sur ou en regard de la face interne d'une base en un matériau d'épaisseur et de conductivité thermique prédéterminées.
9. Capteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite base est une plaquette en un matériau céramique, un polyimide ou une résine époxy.
10. Capteur (10) selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ladite base est constituée par une plaquette sensiblement plane ou par une plaquette gauche correspondant à la partie humaine sur laquelle elle est appliquée.
11. Capteur (10) pour un thermomètre selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que ledit senseur thermique est constitué par au moins un élément résistif (22) monté sur une base céramique (24).
12. Capteur (10) selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'élément résistif (22) est une thermistance en technologie couche épaisse ou en technologie de métallisation déposée sur une base isolante (24).
13. Capteur (10) selon l'une des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que ledit senseur est constitué par un capteur infrarouge orienté vers la face interne de ladite plaquette.
14. Capteur (10) selon l'une des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que ledit senseur est constitué par une antenne appartenant à un radiomètre et rapportée sur l'une des faces de ladite plaquette.
15. Capteur selon l'une des revendications 11,13 ou 14, caractérisé en ce que les connexions électriques de l'élément résistif (22), du capteur infrarouge ou
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du radiomètre sont assurées par un circuit souple (14, 16, 18) sur un support isolant (12).
16. Thermomètre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est conçu pour mesurer la température interne du corps humain à une profondeur égale à environ la moitié du diamètre générateur du capteur.
17. Thermomètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de chauffage du capteur (10).
18. Procédé de mesure de la température avec un thermomètre selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à : - placer le support (30) du capteur (10) avec la lèvre périphérique (32) en contact avec la zone du corps humain où l'on veut mesurer la température ; - appuyer le support (30) du capteur (10) sur ladite zone jusqu'à ce que le capteur (10) vienne en contact intime avec la peau (P) et que l'appareil détecte et signale ce contact ; - effectuer une première mesure de la température ; - effectuer au moins une deuxième mesure à un intervalle de temps prédéterminé ; - déterminer par une méthode numérique, en fonction de valeurs mesurées précédemment, la température effective du corps humain et l'afficher.
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