JPH04501611A - 赤外線検温計のためのプローブアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 、　温言のためのプローブアセンブリ の　照 この出願は、１９８８年１１月１日に出願され、現在放棄されている米国特許出 願連続番号第０７／２６５．８８１号の一部継続出願である。

良豆旦！見 この発明は、一般的に、医療用の赤外線検温計に関し、より詳細には、患者の耳 道に挿入するように構成された細長いプローブを有する種類の医療用赤外線検温 計に関するものである。

この特定の種類の医療用または診断用検温計は、患者の体温を非常に迅速に、典 型的には数秒で、かつ正確に測定する有効な手段として有望である。内耳は体の 中心部の体温と非常に近い温度を有することが知られており、従って、鼓膜とそ の周囲の組織から伝わる赤外線は患者の体温の良き指標となる。さらに、この種 の検温計は患者に不自由さや不快感をほとんど与えない。

この種の医療用赤外線検温計には、患者の耳道にさらされた熱接点と、一定の、 または少なくとも既知の温度に維持された冷接点と、を有する赤外線センサーが 設けられている。

センサーは熱接点と冷接点との温度差に比例した信号を発生し、この結果、患者 の体温を正確に知ることができる。

この種の赤外線検温計で直面する困難な問題は赤外線センサーの冷接点を一定の 、または既知の温度に維持することである。ある特定の状況で特に厄介なことは 、熱が耳道から冷接点に伝わるのを防止することである。

従って、効果的に赤外線センサーの冷接点を熱絶縁し、耳道や他の熱源からの熱 が冷接点に達することを防止することができる医療用赤外線検温計のための効果 的なプローブの形態が要求されている。本発明はこの要求を満たすものである。

１豆旦監！ 本発明は、患者の耳道の開口部に適合した大きさの細長いプローブ内に赤外線セ ンサーを設けた医療用検温計として実現され、このプローブの形態は、センサー の熱接点が耳道に沿って得られる放射線にさらされ、センサーの冷接点が熱源、 特に耳道自体から実質的に遮断されるように形成されている。

より詳細には、本発明の検温計には、患者の耳道の開口部に適合した大きさがあ けられた先端部を有する薄い壁部の細長い外管と、該外管内に同軸に位置する細 長い金属製の吸熱部とが設けられている。赤外線センサーは吸熱部の一端部に固 定されており、熱接点は管の開いた先端部を通して露呈し、冷接点は先端部から 遮断されている。円筒形の金属製のシールドが赤外線センサーを囲み、シールド の先端部にある内部に突出した保護リングがセンサーの熱接点を囲んでおり、セ ンサーに入射する赤外線が患者の耳道から受けたものだけであることを保障して いる。外管、吸熱部、および円筒形のシールドは、管と円筒形シールドの間の第 １の環状空洞部と、円筒形シールドと赤外線センサーの間の第２の環状空洞部と を規定するようにサイズが決められている。その結果、センサーの信号が適正に 処理されて患者の体温を正確に測定することを可能とするのに充分な時間だけ、 患者の耳道から受けた熱がセンサーの冷接点に達することは有効に防止される。

本発明のより詳細な特徴として、保護リングが赤外線センサーの熱接点の直ぐ前 に位置するほぼ円形の開口を規定し、保護リングには、その開口から広がった窪 んだ円錐台形状の表面が設けられている。好ましくは、この円錐台形状の表面は 外管の長軸に対して約６０度の角度をなし、この表面に入射するほとんど全ての 赤外線が赤外線センサーから反射したものであるようにし、かつ、高度に傾斜し た角度からなお赤外線を受けて検出できるようにしている。

円筒形のシールドと保護リングは好ましくは金属製材料で形成され、熱が赤外線 センサーの位置から吸熱部へ迅速に伝わるようにしている。外管は、実質的に熱 を伝達しないプラスチックの材料で形成することができ、好ましくは、きめの粗 い外部表面を有し、この表面と、プローブ上に選択的に置（ことができる保護カ バーのプラスチック膜との間に小さいエアポケットが形成されるようにしている 。これらの小さいエアポケットは赤外線センサーを患者の耳道からさらに遮断し ている。

本発明の他の特徴と利点は、本発明の原理を例示的に示す添付の図面と共に以下 の好ましい実施例を考察することによって明かとなるであろう。

１１ユ！星呈翌里 図１は本発明の好ましい実施例に従って形成された細長いプローブを有する把持 型の医療用赤外線検温計の斜視図である。

図２は図１の検温計のプローブ部の断面図である。

図３は図１および図２の検温計プローブに設けられた細長い吸熱部の断面の拡大 斜視図である。

図４は図２の検温計プローブの円筒形シールド、保護リング、赤外線センサー、 および透過窓の一部の拡大縦断面図である。

図５は図４に示す保護リングと代わり得る別の保護リングの拡大縦断面図であり 、このリングは円筒形シールドを放射状に内側に曲げることによって形成される 。

図６はプローブの外部表面の拡大側面図であり、表面の粗いきめを示している。

図７は図６の矢印７−７で示したプローブの一部のさらに拡大した部分断面図で あり、プローブの外部表面とそれを囲むプラスチック膜との間の小さいエアポケ ットを示している。

ましい　の８日 特に図１から図３を参照すると、図面には、患者の体温を測定するために、患者 の耳道の外側部分に挿入するように構成された細長いプローブ１３を有する把持 型の医療用赤外線検温針が示されている。細長いプローブ内に位置し、プローブ の先端部に隣接する赤外線センサー１５は耳道に沿って伝達される赤外線を受け て、対応した電気的信号を発生し、迅速に患者の体温を測定するためにこの信号 が適正に処理される。

検温計プローブ１３の外部表面は、患者の耳道の外側部分に適合する大きさの開 いた先端部１９を有する薄い壁部の細長いプラスチック管１７によって規定され る。プローブは患者の耳道内部へ入れる必要はない。より正確にいうと、プロー ブの先端部を耳に押しつけて、プラスチック管の開いた先端部に入る赤外線が耳 道のみから来るようにするだけでよい。

細長いプラスチック管１７の内部には、その管の開いた先端部１９に隣接する中 央の位置に、赤外線センサー１５を支持する細長い金属製の吸熱部２１が設けら れている。赤外線センサーは吸熱部の一端に直接に熱接合された従来の金属製容 器に入れられている。センサーには、管の開いた先端部を通って露呈された外側 に向いた熱接点と、先端部から遮蔽された内側に向いた冷接点とが設けられてい る。赤外線透過窓２３がセンサーの熱接点を覆っている。

赤外線センサー１５は、最初に実質的に均一な温度を全体に有しているならば、 隣接する目標部から熱接点に入射する赤外線によって、センサーと目標部との温 度差を表す電気信号が発生する。この種の赤外線検温針の重要な設計上の特徴ハ 、センサーが目標部に近接することによって、センサーの冷接点の温度が影響を 受けるよりも前に目標部の温度を測定することである。

本発明によると、細長い外管１７が管の基端部で細長い吸熱部２１に固定されて おり、管と吸熱部との間、および管と赤外線センサー１５との間で狭い環状の空 洞部２５が形成される。これによって、患者の耳道から赤外線センサーの冷接点 への熱の伝達が大幅に妨げられる。この熱はプラスチック管に沿って軸方向に送 られて吸熱部に達するが、吸熱部の熱容量が大きいために、吸熱部の温度にはわ ずかな変化しか起こらない。細長い吸熱部はほぼ円筒形をしており、その中間点 近くには雄ネジ２７が設けられていて、プラスチック管１７０基端部の対応する 雌ネジ９と係合する。吸熱部のネジ２７の後方に設けられた環状のフランジ３１ は、プラスチック管とさらに係合することを制限するベースとして働く。

図２および図４に示す本発明の他の特徴では、検温計には、吸熱部２１の端部か ら前方に突出して赤外線センサー１５を囲む金属製の円筒形シールド３３が設け られている。その結果、第２の狭い環状の空洞部３５が円筒形シールドと赤外線 センサーとの間に形成されている。プラスチックの外管１７からの拡散または対 流によってシールドに達した熱は迅速に後方の吸熱部に送られるが、吸熱部の温 度にはほとんど影響を与えない。円筒形シールドは好ましくは銅のような熱伝導 率の高い金属で形成される。その結果、赤外線センサーの冷接点の温度が、患者 の耳道ヘブローブが接近することによって上昇することがさらに効果的に防止さ れる。円筒形のシールドの基端部は吸熱部の先端部の直径の小さい部分３７と適 合する。

円筒形シールドの先端部には、該先端部から内側に放射状に突出したフランジす なわち保護リング３９が設けられており、これによって赤外線センサーの熱接点 を覆う窓２３と合致した開口が規定されている。これにより、患者の耳道から受 けた赤外線が赤外線センサーの冷接点に達することが防止される。保護リングの 外側の表面は、円錐台形状に窪んでおり、円錐台形状の角度がセンサーの視界を 妨げないように、例えば、熱接点の表面に対して約３０度、またはプローブの長 軸に対して約６０度に選ばれている。さらに、保護リングの円錐台形状の表面は 高度な反射性を有しており、患者の耳道からそこに入射するほとんど全ての入射 光が反射されるようになっている。表面に吸収される小量の入射光は円筒形シー ルド３３に沿って後方の吸熱部２１に送られる。

外部プラスチック管１７が（伝導、対流および放射によって）患者の耳道から熱 を受ける範囲で、その熱は第１の狭い環状の空洞部２５と第２の狭い環状の空洞 部３５によって赤外線センサー１５から遮断される。第１の環状空洞部を通って （対流と放射によって）外管１７から円筒形シールド３３へ送られるこの熱のい かなる部分も、直ちに後方の吸熱部２１へ送られる。この送られた熱の量は、円 筒形シールドの外部表面と吸熱部の前部を研磨して金メッキして入射光に対して 高度に反射性をもたせることによって最小限に抑えられる。

円筒形シールドの内側表面と保護リング３９も、好ましくは研磨されて金メッキ されて放熱部とならないようにされ、それによって、センサーの冷接点に達する 熱の量を最小限に抑える。これにより、センサーの冷接点は、少なくとも、検温 計１１が赤外線センサーの信号を、適正に処理し患者の体温を測定するのに充分 な時間（例えば、数秒）だけ、はぼ一定の温度に維持される。

本発明の検温計１１は、通常、複数の患者の体温を測定するために使用すること が予定される。衛生上の理由で、および相互汚染を防止するために、使い捨て式 の保護用プローブカバー４１（図２）を各患者に用いる。これに適したプローブ カバーが「医療用検温針のための使い捨て式のプローブカバーアセンブリ」と題 した、１９８８年１１月１日に米国で出願した同時係属中の、共同で譲渡された 米国特許出願連続番号第０７／２６５，５２５号に詳細に説明されている。プロ ーブカバーはプローブの外部プラスチック管１７上に伸びるプラスチック膜４３ を有しており、周囲を囲む基板またはキャリア４５がプローブの後端部の拡張部 ４７に解除可能な態様で固定されている。伸縮可能な膜は、好ましくは、直線状 の低密度ポリエチレン素材で形成される。この素材は実質的に赤外線を透過させ るが、通常の使用時に破断や損傷が起こらないような充分な弾力性と丈夫さを有 している。

保護用プローブカバー４１の伸縮可能なプラスチック膜４３は外部プラスチック 管１７の先端部１９を越えてまっすぐに伸びる。この位置で、膜は赤外線センサ ーの熱接点の前部から充分に隔てられ、熱接点との接触の可能性が最小限に抑え られている。このような接触は、熱をセンサー１５に直接伝えることになるので 望ましいものではない。

図６および図７を参照して、患者の耳道から赤外線センサ−１５−＼の熱の伝達 を最小限に抑えるさらに他の構造上の特徴を説明する。特に、プラスチック製の 外管１７の外部表面は参照番号４９で示すように粗いきめを有しており、保護カ バー４１のプラスチック膜４３が管の上に装着されたとき、表面の高い地点のみ と接触するようにしている。その結果、膜と表面との間には小さいエアポケット ５１が形成され、管に対する望ましくない熱の伝達がさらに防止される。この粗 い表面は従来の様々な技術のいずれかを用いることによって形成することができ 、きめはランダムなもの（例えば、サンドブラストされたもの）であってもよく 、または規則的なもの（例えば、長手方向に畝模様をつけたもの）であってもよ い。

図３に示すように、吸熱部２１は窪んでおり、端部に数個の孔５３を有し、赤外 線センサー１５につながった対応する数のワイヤを通すようにしている。これら のワイヤは検出された温度を表す信号を運び、検温計の容器内にある適当な電子 部品によりて処理される。当業者はそのような処理と検温計の使用前の較正に多 （の従来技術を用いることができることを理解するであろう。

前記の説明より、本発明は、患者の耳道に挿入するように構成された医療用赤外 線検温計のための効果的なプローブの形状を提供し、患者の体温の正確で迅速な 測定を容易に行うことを可能としている。赤外線センサーは細長いプラスチック 管内に設けられて、その熱接点が管の開いた先端部を通して外側に向いており、 その冷接点が吸熱部に近接している。

このプローブの形状によって、耳道から赤外線センサーの冷接点への熱の伝達が 、検温計によって患者の体温の正確な測定を可能とするために少なくとも充分な 時間だけ効果的に制限される。

本発明を好ましい実施例に関してのみ詳細に説明したが、当業者は本発明の範囲 内で種々の変更を行うことができることを理解するであろう。従って、本発明は 以下の請求の範囲のみによって規定される。

補正書の写しく翻訳文）促出書（特許法第１８４条の８）平成３年５月１日

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．粒子速度を光学的に決定する装置であって、第１および第２の別個の波長の ２つの同一直線上のビームを発生するための手段と；同一直線上のビーム経路内 に配置され、前記第１の波長で干渉縞を形成し、第２の波長を実質的には一様に 透過または反射するための第１の干渉要素と；前記同一直線上のビーム経路内に 配置され、前記第２の波長で干渉縞を形成し、前記第１の波長を実質的には一様 に透過または反射するための第２の干渉要素と；を有し、それによって、少なく とも測定領域で、２つの非平行干渉縞パターンが生成され、さらに測定領域を粒 子が通過する際に、各干渉縞から散乱された光を分離して検出するための検出手 段を有する光学的粒子速度決定装置。
2. ２．第１および第２の別個の波長の２つの同一直線上のビームを発生するための 手段が共通の光ファイバから成る請求項１に記載の光学的粒子速度決定装置。
3. ３．干渉要素がおのおの回折格子から成る請求項１または２に記載の光学的粒子 速度決定装置。
4. ４．各回折格子が、前記第１の波長の光を遮断し、前記第２の波長の光を透過す る回折要素の配列から成る請求項３に記載の光学的粒子速度決定装置。
5. ５．前記回折要素が干渉フィルタ材料のブロックから成る請求項４に記載の光学 的粒子速度決定装置。
6. ６．第１の波長で干渉縞を形成し、第２の別個の波長を実質的に一様に通過させ る回折格子。
7. ７．第１の波長の光を遮断し、第２の波長の光を透過する回折要素のアレイから 成る請求項６に記載の振幅回折格子。
8. ８．前記回折要素が干渉フィルタ材料のブロックから成る請求項７に記載の振幅 回折格子。
9. ９．前記波長の両方を通す光ファイバの一端に結合された請求項６〜８のいずれ かに記載の振幅回折格子。
10. １０．干渉縞を生成するための回折格子と、粒子が通過する際に縞から散乱した 光を検出するための検出手段とを有し、検出手段が縞パターン内の規定された測 定領域から散乱された光を区別するように配置されている、粒子速度を光学的に 決定するための装置。
11. １１．回折格子が光ファイバの自由端に結合されている請求項１０に記載の光学 的粒子速度決定装置。
12. １２．前記回折格子が一方の波長で干渉縞を形成し、異なりた波長を実質的に一 様に透過するように構成されている請求項１０または１１に記載の光学的粒子速 度決定装置。
13. １３．第１および第２の別個の波長の同一直線上の２つのビームを、おのおのが 前記波長の一方で干渉縞を形成し、前記波長の他方を実質的には一様に透過また は反射する２っの干渉要素を含むビーム経路に沿って発生し、それによって測定 領域内に２つの非平行干渉縞パターンを生成し；粒子が測定領域を通過する際に それぞれの干渉パターンから散乱された光を検出し；散乱された光の強度変化の 周波数によって、２つの直交方向の各々における粒子速度の成分を決定する、光 学的に粒子速度を決定する方法。
14. １４．粒子が干渉縞パターンを通過する際に散乱した光を検出して、光学的に粒 子速度を決定する方法に於いて、縞パターンの縞と縞の間隔が縞パターンを横切 る方向で増加しており、光を検出するステップが時間とともに増加および減少す る振幅変調周波数を区別するステップを含み、それによって粒子運動の向きを表 示できることを特徴とする光学的粒子速度決定方法。
15. １５．前記干渉縞パターンは線間隔が横切る方向に単調に変化する回折格子によ って形成される請求項１４に記載の光学的粒子速度決定装置。