ITMI961399A1 - Termometro ad infrarosso comprendente un sistema di puntamento ottico - Google Patents

Termometro ad infrarosso comprendente un sistema di puntamento ottico Download PDF

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Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:
"Termometro ad infrarosso comprendente un sistema di puntamento ottico" .
Campo dell'invenzione
Il trovato consiste in un termometro clinico all'infrarosso che, durante la misura della temperatura corporea del paziente, viene posto ad una distanza prefissata dal paziente stesso, distanza determinata mediante un sistema di puntamento ottico comprendente due raggi luminosi convergenti.
Tecnica anteriore
I termometri tradizionali a mercurio sono ben noti ed ancora ampiamente utilizzati sia in medicina che in veterinaria, anche se richiedono tempi eccessivamente lunghi (4/5 minuti) per fornire la risposta e la loro lettura non è sempre agevole e precisa.
Sono stati realizzati termometri a mercurio a lettura rapida, che non hanno però avuto molto successo sul mercato perché costosi e fragili.
I termometri digitali, pur costituendo un indubbio progresso tecnico rispetto ai termometri clinici a mercurio, non sono esenti da inconvenienti e limitazioni derivanti essenzialmente dal loro tempo di risposta, non inferiore a 30-60 secondi, che è (o può essere) troppo lungo quando si debba rilevare la temperatura corporea di neonati particolarmente agitati oppure di animali .
Sono stati recentemente immessi sul mercato termometri clinici all'infrarosso che comprendono, essenzialmente, un sensore che rileva in tempi brevissimi (2 - 3 secondi) l'intensità della radiazione infrarossa emessa da un punto prefissato del corpo del paziente ed una logica che elabora il segnale emesso dal sensore per determinare la temperatura corporea del paziente e visualizzarla su un visore, normalmente di tipo digitale, appartenente al termometro stesso.
Come punto di rilevazione della temperatura viene normalmente utilizzata la membrana del timpano, che è posta nelle immediate vicinanze dell'ipotalamo (ossia della ghiandola preposta alla regolazione della temperatura corporea) e che viene normalmente raggiunta inserendo nel canale uditivo una sonda connessa al sensore: tale sonda è solidale al sensore e può essere protetta da un cappuccio, preferibilmente intercambiabile.
Tali termometri all'infrarosso presentano tuttavia alcuni inconvenienti.
Innanzi tutto, la lettura in corrispondenza del timpano non può certo considerarsi "non invasiva" poiché la sonda provoca comunque un certo fastidio al paziente; inoltre per ovvi motivi igienici è necessario (o, quanto meno, molto opportuno) applicare alla sonda un cappuccio di protezione intercambiabile oppure pulire la sonda dopo ogni lettura , cose tutte che risultano scomode ed onerose, specialmente negli ospedali.
Infine , la precisione della lettura termometrica può venire compromessa da un insieme di fattori non sempre esattamente prevedibili e valutabili , come ad esempio un imperfetto posizionamento dell' estremità della sonda e/o la presenza di cerume nel canale uditivo , e cosi via.
D’altra parte, i sensori infrarossi attualmente disponibili sul mercato hanno dimensioni tali da non poter essere introdotti nel canale uditivo del paziente : è perciò indispensabile utilizzare una sonda (contenente al suo interno una guida d'onda di adeguate caratteristiche ) che "convoglia" al sensore la radiazione infrarossa emessa dalla membrana del timpano, impedendo allo stesso tempo che il sensore possa essere influenzato dalla radiazione infrarossa emessa dalle zone circostanti , ad esempio, dalla zona auricolare.
Forma oggetto del presente trovato un termometro clinico all ' infrarosso, esente dai limiti e dagli svantaggi presentati dai termometri ad infrarosso di tipo noto.
Sommario dell' invenzione
Forma oggetto del presente trovato un termometro ad infrarosso comprendente un sensore che rileva le radiazioni infrarosse ed un ' unità logica che elabora il segnale emesso dal sensore e pilota mezzi di visualizzazione per visualizzare la temperatura corporea del paziente.
Durante la misurazione della temperatura corporea del paziente, il sensore è posto ad una distanza prefissata dal corpo del paziente, determinata preferibilmente mediante un sistema di puntamento ottico appartenente al termometro e comprendente due raggi luminosi convergenti.
Elenco delle figure
11 trovato sarà ora meglio descritto con riferimento ad un esempio dì realizzazione a carattere non limitativo illustrato nelle figure allegate, dove
- la figura 1 mostra uno schema a blocchi di un termometro secondo il trovato comprendente una prima forma di realizzazione del sistema di puntamento ottico;
- la figura 2 mostra schematicamente una seconda forma dì realizzazione del sistema di puntamento ottico di figura 1;
- la figura 3 mostra schematicamente un diagramma di flusso atto ad illustrare il funzionamento dell'unità logica di figura 1. Nelle figure allegate, gli elementi corrispondenti saranno identificati mediante gli stessi riferimenti numerici.
Descrizione dettagliata.
La figura 1 mostra uno schema a blocchi di un termometro secondo il trovato: in figura sono visibili l'involucro esterno del termometro 1, il sensore 2 atto a rilevare le radiazioni infrarosse emesse dal corpo p del paziente, l'unità logica 3 che riceve ed elabora il segnale emesso dal sensore 2 per determinare la temperatura corporea del paziente, visualizzata mediante il "display" 4 (preferibilmente ma non necessariamente di tipo digitale) , ed un sistema di puntamento ottico che evidenzia visivamente una distanza d prefissata generando una coppia di raggi luminosi che convergono in un punto P prefissato, la cui distanza dal sensore 2 corrisponde alla suddetta distanza d prefissata.
Un termometro all'infrarosso non sarà descritto in questa sede perché in sé noto, ad esempio dalla domanda di brevetto internazionale pubblicata n" WO 94/20023): ci si limita a ricordare che, a parità di temperatura corporea del paziente, la quantità di radiazione infrarossa rilevata dal sensore 2 (e, di conseguenza, l'ampiezza del segnale emesso dal sensore 2) è funzione, tra l'altro, della distanza tra il sensore 2 ed il corpo p del paziente e che la temperatura corporea rilevata dal termometro 1 è a sua volta funzione del segnale emesso dal sensore 2.
Il termometro 1 viene (o può venire) tarato in modo in sé noto per misurare con la precisione desiderata la temperatura corporea di un paziente quando il sensore 2 è posto alla distanza d prefissata dal corpo p del paziente: di conseguenza, il termometro 1 è in grado di rilevare la temperatura corporea del paziente con una precisione che dipende anche da quella con cui viene rispettata la condizione di porre il sensore 2 alla distanza d dal corpo p del paziente.
Il sistema di puntamento ottico appartenente al termometro oggetto del presente trovato (che genera una coppia di raggi luminosi 5 che convergono nel punto P avente una distanza d dal sensore 2) costituisce una soluzione semplice ma efficace al problema di determinare rapidamente e con accettabile precisione se il sensore 2 del termometro 1 è correttamente posizionato alla distanza d dal corpo p del paziente.
Un sistema di puntamento ottico secondo il trovato comprende mezzi atti a generare la coppia di raggi luminosi 5 che convergono nel punto P prefissato e mezzi ottici 9 che collimano nel punto P prefissato i suddetti raggi luminosi 5·
Nella forma di realizzazione descritta in figura 1, i mezzi atti a generare la coppia di raggi luminosi 5 comprendono una sorgente luminosa 6, mezzi 7 che sdoppiano il raggio luminoso emesso dalla sorgente 6 e mezzi 8 che deflettono i raggi luminosi uscenti dai mezzi di sdoppiamento 7 per farli convergere nel punto P prefissato.
in figura 1 i mezzi di sdoppiamento 7 ed i mezzi di deflessione 8 sono costituiti da prismi ottici ma, senza uscire dall'ambito del trovato, i mezzi di sdoppiamento 7 possono essere costituiti da un prisma ottico ed i mezzi di deflessione 8 da specchi.
Nell'esempio di realizzazione qui illustrato, ciascuno dei mezzi ottici 9 che collimano nel punto P prefissato i raggi luminosi 5 è costituito da una coppia di lenti piano-convesse, ma senza uscire dall'ambito del trovato è possibile utilizzare lenti biconvesse oppure altri mezzi ottici equivalenti.
Per misurare la temperatura corporea del paziente l'operatore aziona un primo pulsante 10, appartenente al termometro 1 , che attiva il sistema di puntamento ottico (in figura 1, il primo pulsante 10 abilita tramite l'unità logica 3 la sorgente luminosa 6) , sposta il termometro 1 fino a posizionare sulla pelle del paziente il punto P in cui convergono i raggi luminosi 5 ed aziona un secondo pulsante 11, appartenente al termometro 1, che attiva il termometro 1 (in figura 1, il secondo pulsante 11 pilota l'unità logica 3)
I mezzi ottici 9 illustrati nelle figure 1 e 2 collimano ciascuno dei due raggi luminosi 5 in modo che essi diventino puntiformi solo nel punto P prefissato: in tal caso, se il sensore 2 del termometro 1 è alla distanza d prefissata dal corpo p del paziente, i due raggi 5 coincidono nel punto P, altrimenti l'operatore vede sul corpo del paziente due aree luminose distinte, una per ciascuno dei raggi luminosi 5. che si riducono di ampiezza e si avvicinano tra loro via via che la distanza tra il sensore 2 ed il corpo p del paziente si avvicina al valore d prefissato.
Infatti, i raggi luminosi 5 giungono sulla pelle del paziente prima di essersi incontrati se il termometro 1 è troppo vicino al corpo p del paziente, dopo essersi incrociati e nuovamente divaricati se il termometro 1 è troppo lontano dal corpo p del paziente.
Nell'esempio di realizzazione qui descritto i pulsanti 10 e 11 hanno differente grammatura (ossia richiedono una differente pressione per venire attivati) e sono azionati dall'operatore mediante un unico tastino 12, ma senza uscire dall'ambito del trovato è possibile che i pulsanti 10 e 11 vengano azionati direttamente dall'operatore oppure utilizzare un pulsante "a doppia azione" che assommi le funzioni dei pulsanti 10 e 11.
La figura 2 mostra schematicamente una seconda forma di realizzazione del sistema di puntamento ottico, in cui i mezzi atti a generare la suddetta coppia di raggi luminosi convergenti 5 comprendono una coppia di sorgenti luminose 13· tra loro eguali, poste ai lati del sensore 2 ed inclinate rispetto all'asse di simmetria longitudinale del termometro 1 per far convergere nel punto P prefissato i raggi luminosi uscenti dalle sorgenti luminose 13.
Secondo una sua possibile forma di realizzazione, il termometro 1 può essere utilizzato anche per rilevare la temperatura corporea del paziente per contatto, ossia appoggiando al corpo p del paziente l'estremità del termometro 1 in corrispondenza della finestra di materiale trasparente alle radiazioni infrarosse (non esplicitamente indicata nelle figure) cui è "affacciato" il sensore 2: la distanza, nota, tra la finestra posta all'estremità del termometro 1 ed il sensore 2 è stata indicata nelle figure 1 e 2 con d'.
Il suddetto termometro 1 viene tarato perciò in modo in sé noto per misurare con la precisione desiderata la temperatura corporea di un paziente quando la distanza tra il sensore 2 ed il corpo p del paziente ha il suddetto valore d oppure il valore d': il modo di funzionamento del termometro 1 (a distanza oppure per contatto) può venire selezionato dall'operatore mediante un deviatore (oppure un commutatore o altro mezzo funzionalmente equivalente ) indicato schematicamente con 14 nelle figure 1 e 2. Una misura per contatto può risultare vantaggiosa rispetto ad una misura a distanza quando le condizione dell'ambiente (ad esempio molto ventilato e/o molto caldo o molto freddo) potrebbero influire sulla precisione e/o sull'affidabilità di una misura a distanza; in campo clinìco/ospedaliero può essere considerato utile e/o vantaggioso poter confermare mediante una misura per contatto il risultato di una misura a distanza (o viceversa) quando la temperatura corporea del paziente rilevata mediante la prima misura è inaspettatamente elevata o bassa oppure è superiore ad un valore TQ prefissato.
La figura 3 mostra schematicamente un diagramma di flusso che illustra il funzionamento di un'unità logica 3 appartenente ad un termometro 1: dapprima si illustrerà il funzionamento di un'unità logica 3 appartenente ad un termometro 1 atto ad effettuare solo misure a distanza, successivamente si integrerà tale descrizione con quella degli ulteriori passi funzionali eseguiti dall'unità logica 3 di un termometro 1 atto ad effettuare anche misure per contatto.
Quando il termometro 1 viene attivato, l'unità logica 3 esegue (fase 1) le eventuali procedure di autodiagnosi e controlla (fase 2) se è stato premuto il primo pulsante 10 che attiva il sistema di puntamento ottico: se il primo pulsante 10 non è stato premuto, l'unità logica 3 verifica (fase 3) che sia trascorso un tempo di autospegnimento t1 prefissato (ad esempio: 30 secondi) prima di spegnere (fase 4) il display 4 (se acceso) e controllare nuovamente (fase 2) se è stato premuto il primo pulsante 10. Tale condizione (ritorno alla fase 2) sarà nel seguito detta "ritorno allo stato di attesa”.
Se il primo pulsante 10 è stato premuto (fase 2), l'unità logica 3 attiva (fase 5; in figura 3 tale passaggio è stato schematicamente indicato con linea tratteggiata) il sistema di puntamento ottico, abilita (fase 16) il funzionamento del secondo pulsante 11 e, verificato (fase 6) che è stato premuto il secondo pulsante 11, attiva (fase 7) la procedura (non descritta in questa sede perché in sé nota) per la lettura a distanza della temperatura ed accende (fase 8) il display 4 per visualizzarvi per un tempo prefissato la temperatura misurata prima di ritornare allo stato di attesa.
Se non è stato premuto il secondo pulsante, l’unità logica 3 verifica (fase 9) che il primo pulsante sia stato rilasciato prima di spegnere (fase 10) il sistema di puntamento ottico e ritornare allo stato di attesa, altrimenti verifica nuovamente (fase 6) se è stato premuto il secondo pulsante 11.
Se il termometro 1 è atto ad effettuare anche misure per contatto, è presente anche il deviatore 14 e l'unità logica 3 è atta ad effettuare almeno i seguenti ulteriori passi funzionali: - se è stato premuto il primo pulsante 10 (fase 2), l'unità logica 3 acquisisce (fase 11) la posizione del deviatore 14: se il deviatore 14 è posizionato su "misura a distanza" (fase 12) l'unità logica 3 attiva (fase 5) il sistema di puntamento ottico e abilita (fase 16) il funzionamento del secondo pulsante 11; altrimenti verifica (fase 13) se il deviatore 14 è posizionato su "misura per contatto";
- se il deviatore 14 è posizionato su "misura per contatto" (fase 13) l'unità logica 3 disabilita (fase 14) il sistema di puntamento ottico; altrimenti verifica nuovamente se il deviatore 14 è posizionato su "misura a distanza" (fase 12);
- disabilitato (fase 14) il sistema di puntamento ottico, l’unità logica 3. verificato (fase 15) che dalla precedente misura per contatto è trascorso un tempo t2 prefissato (ad esempio: 8 secondi) necessario per stabilizzare la temperatura interna del sensore (che potrebbe essere variata a causa della precedente misura per contatto), abilita (fase 16) il funzionamento del secondo pulsante 11; se non è trascorso il tempo t2 prefissato, l'unità logica 3 verifica nuovamente se il deviatore 14 è posizionato su "misura a distanza" (fase 12);
- se il secondo pulsante 11 è stato premuto (fase 6), l'unità logica 3 verifica (fase 17) se il deviatore 14 è posizionato su "misura a distanza" prima di attivare (fase 7) la suddetta procedura per la lettura a distanza della temperatura; altrimenti attiva (fase 18) una procedura (non descritta in questa sede perché in sé nota e comunque analoga a quella per la lettura a distanza della temperatura) per la lettura per contatto della temperatura ed accende (fase 8) il display 4 per visualizzarvi per un tempo prefissato la temperatura misurata prima di ritornare allo stato di attesa.
Nella forma di realizzazione illustrata dal diagramma di flusso di figura 3 dopo aver acceso (fase 8) il display 4 per visualizzarvi per un tempo prefissato la temperatura misurata l’unità logica 3. verificato (fase 19) che il deviatore 14 è posizionato su "misura a distanza” e che la temperatura misurata è maggiore del suddetto valore prefissato T0, visualizza sul display 4 (fase 20) per un tempo prefissato un invito ad effettuare una misura di controllo per contatto prima di ritornare allo stato di attesa; altrimenti ritorna direttamente allo stato di attesa.
Senza uscire dall'ambito del trovato è possibile per un tecnico apportare al termometro ad infrarosso, comprendente un sistema di puntamento ottico, oggetto della presente descrizione tutte le modifiche ed i perfezionamenti suggeriti dalla normale esperienza e dalla naturale evoluzione della tecnica.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Termometro ad infrarosso comprendente almeno un sensore (2) atto a rilevare le radiazioni infrarosse emesse dal paziente, un’unità logica (3) atta ad elaborare il segnale emesso da detto sensore (2) e mezzi di visualizzazione (4) pilotati da detta unità logica (3) per visualizzare la temperatura corporea di detto paziente misurata da detto termometro (1), caratterizzato dal fatto che, durante la misurazione di detta temperatura corporea, detto sensore (2) è posto ad una distanza (d) prefissata dal corpo di detto paziente, determinata mediante un sistema di puntamento ottico appartenente a detto termometro (1) e comprendente una coppia di raggi luminosi (5) convergenti in un punto (P) prefissato.
  2. 2. Termometro come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto sistema di puntamento ottico comprende mezzi atti a generare detta coppia di raggi luminosi (5) e mezzi ottici (9) atti a collimare detta coppia di raggi luminosi (5) in un detto punto (P) prefissato, la distanza di detto punto (P) prefissato da detto sensore (2) essendo pari a detta distanza (d) prefissata.
  3. 3. Termometro come alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a generare detta coppia di raggi luminosi (5) comprendono una sorgente luminosa (6), mezzi (7) atti a sdoppiare il raggio luminoso emesso da detta sorgente luminosa (6) e mezzi (8) atti a deflettere detti raggi luminosi uscenti da detti mezzi di sdoppiamento (7) per farli convergere in detto punto (P) prefissato.
  4. 4. Termometro come alla rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sdoppiamento (7) e detti mezzi di deflessione (8) sono costituiti da prismi ottici.
  5. 5· Termometro come alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di sdoppiamento (7) sono costituiti da un prisma ottico e detti mezzi di deflessione (8) sono costituiti da specchi.
  6. 6. Termometro come alla rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a generare detta coppia di raggi luminosi (3) comprendono una coppia di sorgenti luminose (13) eguali, poste ai lati di detto sensore (2) ed inclinate rispetto all'asse di simmetria longitudinale di detto termometro (1) per far convergere in detto punto (P) prefissato i raggi luminosi uscenti da dette sorgenti luminose (13).
  7. 7. Termometro come alla rivendicazione 3 o 6, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti mezzi ottici (9) di collimazione è costituito da lenti piano-convesse o biconvesse.
  8. 8. Termometro come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere una coppia di pulsanti (10, 11), il primo (10) di detti pulsanti attivando detto sistema di puntamento ottico, il secondo (11) di detti pulsanti attivando detto termometro (1).
  9. 9· Termometro come alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti pulsanti (10, 11) hanno differente grammatura.
  10. 10. Termometro come alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti pulsanti (10, 11) vengono azionati mediante lo stesso tasto (12).
  11. 11. Termometro come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unità logica (3) esegue ordinatamente almeno la seguente sequenza di passi funzionali: - controllare se è stato premuto detto primo pulsante (10); - se detto primo pulsante (10) non è stato premuto, verificare che sia trascorso un primo tempo (t1) prefissato prima di spegnere detti mezzi di visualizzazione (4) e di ritornare ad uno stato di attesa; altrimenti attivare detto sistema di puntamento ottico e abilitare il funzionamento di detto secondo pulsante (11) ; - se detto secondo pulsante (11) è stato premuto, attivare la procedura per la lettura a distanza della temperatura, accendere detti mezzi di visualizzazione (4) per visualizzarvi per un tempo prefissato detta temperatura misurata e ritornare a detto stato di attesa; altrimenti verificare se detto primo pulsante (10) è stato rilasciato; - se detto primo pulsante (10) è stato rilasciato, spegnere detto sistema di puntamento ottico e ritornare a detto stato di attesa; altrimenti verificare nuovamente se è stato premuto detto secondo pulsante (11).
  12. 12. Termometro come alla rivendicazione 11 atto ad effettuare anche misure per contatto, caratterizzato dal fatto di comprendere anche un deviatore (14) atto ad abilitare detto termometro (1) ad effettuare, in alternativa, misure a distanza e misure per contatto e dal fatto che detta unità logica (3) esegue ordinatamente almeno i seguenti ulteriori passi funzionali: - se è stato premuto detto primo pulsante (10), acquisire la posizione di detto deviatore (14); - se detto deviatore (14) abilita detto termometro (1) ad effettuare misure a distanza, attivare detto sistema di puntamento ottico e abilitare il funzionamento di detto secondo pulsante (11), altrimenti verificare se detto deviatore (14) abilita detto termometro (1) ad effettuare misure per contatto; - se detto deviatore (14) abilita detto termometro (1) ad effettuare misure per contatto, disabilitare detto sistema di puntamento ottico; altrimenti verificare nuovamente se detto deviatore (14) abilita detto termometro (1) ad effettuare misure a distanza; - disabilitato detto sistema di puntamento ottico, verificare che dalla precedente misura per contatto sia trascorso un secondo tempo (t2) prefissato prima di abilitare il funzionamento di detto secondo pulsante (11); - se dalla precedente misura per contatto non è trascorso detto secondo tempo (t ) prefissato, verificare nuovamente se detto deviatore (14) abilita detto termometro (1) ad effettuare misure a distanza; - se detto secondo pulsante (11) è stato premuto, verificare se detto deviatore (14) abilita detto termometro (1) ad effettuare misure a distanza prima di attivare detta procedura per la lettura a distanza della temperatura; altrimenti attivare la procedura per la lettura per contatto della temperatura ed accendere detti mezzi di visualizzazione (4) per visualizzarvi per un tempo prefissato la temperatura misurata prima di ritornare a detto stato di attesa. 13- Termometro come alla rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che, dopo aver acceso detti mezzi di visualizzazione (4) per visualizzarvi per un tempo prefissato detta temperatura misurata, detta unità logica (3) esegue almeno gli ulteriori passi funzionali di verificare che detto deviatore (14) abiliti detto termometro (1) ad effettuare misure a distanza e che detta temperatura misurata sia maggiore di un valore prefissato T0 prima di visualizzare su detti mezzi di visualizzazione (4) per un tempo prefissato un invito ad effettuare una misura di controllo per contatto e di ritornare a detto stato di attesa.
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