KR100379776B1 - 체온계 - Google Patents

Abstract

종래의 이도에 삽입하는 방식의 적외선 복사를 이용한 체온계의 장점인 정확성과 신속성을 유지하면서, 환자에게 불쾌감을 주지 않고, 장시간 측정시에도 손질을 필요로 하지 않고 편리하게 체온을 측정할 수 있는 체온계를 제공한다. 체온계는 그의 개구 둘레부가 피측정자의 안구둘레의 피부와 접촉하며, 상기 개구 둘레부분을 따라서 아래쪽으로 연장되는 둘레벽 및, 피측정 안구로부터의 적외선 복사 에너지를 전기신호로 변환하기 위한 적외선 센서가 바닥면에 설치된 개방된 통형상의 접안부와, 상기 적외선 센서로부터의 전기신호를 수신하여 검출된 데이터로부터 피측정자의 체온을 결정하기 위한 검출신호 연산수단, 및 연산된 온도를 표시하는 표시부를 포함하여 구성된다.

Description

체온계{A CLINICAL THERMOMETER}

인체의 체온을 측정하기 위해서 가장 널리 쓰이는 장치는 수은온도계이다. 수은온도계는 값이 싸고, 수명이 반영구적이라는 장점이 있으나, 측정을 위하여 많은 시간 (통상 4분 내지 5분)이 필요하며, 측정된 온도를 읽기가 어렵고, 정확하지도 않다. 더욱이, 수은온도계는, 구강이나 직장(直腸)의 점막 또는 겨드랑이에 삽입하여야 하므로, 온도측정 방식이 피측정자에게 불편하며, 맹독성 물질이므로 취급에 주의해야 하는 번거로움이 있다. 또한, 구강이나 직장의 점막 또는 겨드랑이의 체온은 인체의 내부 체온에 대한 정확한 온도측정점으로서도 부적합한 곳이다.

측정시간에 면에서만 볼 때, 신속하게 측정할 수 있는 수은 온도계도 개발되었으나, 비싸고 부서지기 쉽다는 결점을 가지고 있었다.

영구적인 써미스터(thermistor) 프로우브를 사용한 디지털 온도계는 종래의 수은온도계의 대용으로서, 기술적인 진보를 이룬 것이긴 하지만, 측정에 30 내지 60 초 정도 소요되며, 이는 통상의 성인에게는 긴 시간이 아니지만, 신생아등에게 사용하기는 어려운 것이었다. 더욱이 디지털 온도계는 시간-온도 곡선을 보간 (interpolation)에 의하여 교정치를 산출함으로써 단순히 추정된 온도를 제공하는 수준의 것이었다.

이를 개선하기 위하여 귀에서 발생하는 적외선을 감지하는 온도계가 개발되어 사용되고 있다. 이러한 적외선 온도계는 피측정자의 신체의 특정부위에서 발생하는 적외선 복사강도를 매우 짧은 시간 (통상 2 내지 3 초)에 검지할수 있는 적외선복사 센서와, 피측정자의 체온을 결정하기 위하여 적외선 복사센서로부터의 신호를 처리하는 연산논리 및 디지털 방식의 표시부등으로 구성되어 있다.

통상, 온도측정은 고막에서의 온도를 대상으로, 체온계의 적외선 복사센서에 연결된 프로우브를 이도(耳道)에 삽입하여 행해진다. 이와 같은 귀속의 체온을 측정하는 온도계는 정확한 체온을 빠른 시간내에 측정할 수 있으며, 측정이 용이하다는 장점을 지니고 있으나, 매 측정시마다 귀의 분비물로부터 적외선 복사센서의 보호 및 위생상의 관점에서 프로우브에 장착하는 필터를 교환해주어야 하며 온도측정을 위해서는 귀에 프로우브를 끼워야 하기 때문에 환자에게 불쾌감을 준다는 문제점이 있었다. 즉, 이러한 체온측정방식은 일시적인 체온을 측정하기에는 편리하지만, 장시간에 걸쳐서 체온을 측정할 필요가 있는 경우, 예를 들면 수술시등에는 측정자 및 환자에게 불편한 방법이라고 할 수 있다.

또한, 거울등이 없이 피측정자 자신이 체온을 측정하고자 할 때, 인체적으로 매우 예민한 부위인 이도를 건드리지 않고 프로우브를 삽입하기가 매우 용이하지만은 않다고 하는 결점도 있었다.

마지막으로, 이도내에서 프로우브를 끝까지 삽입하지 못하거나, 또는 이도에 차있는 귀지의 존재로 인하여, 체온측정점인 고막부위까지 도달하지 못하면, 체온의 측정이 부정확할 수 있다는 문제점도 있었다.

따라서, 종래의 이도에 삽입하는 방식의 적외선 복사를 이용한 체온계의 장점인 정확성과 신속성을 유지하면서, 환자에게 불쾌감을 주지 않고, 장시간 측정시에도 손질을 필요로 하지 않고 편리하게 체온을 측정할 수 있는 체온계의 개발이 요구되어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래의 이도에 삽입하는 방식의 적외선 복사를 이용한 체온계의 장점인 정확성과 신속성을 유지하면서, 환자에게 불쾌감을 주지 않고, 장시간 측정시에도 손질을 필요로 하지 않고 편리하게 체온을 측정할 수 있는 체온계를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 안구복사 에너지를 이용한 체온계의 개략도,

도 2 는 외부환경에 따른 인체의 등온선 분포상태를 나타내는 도면,

도 3(a)는 도 1 에서의 접안부(11)의 모식도,

도 3(b)는 체온 측정상태의 모델링 도면,

도 4(a) 는 본 발명에 따른 체온계에 있어서의 개구둘레부와 센서가 위치한 바닥부의 높이차에 의한 복사 열전달량의 변화를 나타내는 도면, 도 4(b)는 바닥부의 온도변화에 따른 복사 열전달량의 변화를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 체온계 11 : 접안부

12 : 개구 둘레부 13 : 둘레벽

14 : 적외선 센서 15 : 스타트 스위치

16 : 표시부

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 피측정자의 안구에서 발생하는 적외선 복사에너지를 이용한 체온계로서, 그의 개구 둘레부가 피측정자의 안구둘레의 피부와 접촉하며, 상기 개구 둘레부분을 따라서 아래쪽으로 연장되는 둘레벽 및, 피측정 안구로부터의 적외선 복사 에너지를 전기신호로 변환하기 위한 적외선 센서가 바닥면에 설치된 개방된 통형상의 접안부와, 상기 적외선 센서로부터의 전기신호를 수신하여 검출된 데이터로부터 피측정자의 체온을 결정하기 위한 검출신호 연산수단, 및 연산된 온도를 표시하는 표시부를 포함하여 구성되는 체온계를 제공한다.

본 발명자등은, 먼저 안구에서 발생하는 복사에너지의 측정이 인체의 정확한체온을 산출하기에 적정한 것인지에 대하여 고려하였으며, 이하에서 그에 대하여 기술한다.

인체의 각 부분에 대하여, 온난한 환경 및 한랭한 환경에 있어서의 인체의 체온분포를 나타내는 등온선을 도 2에 나타내었다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 체온과 같은 정도 혹은 그 이상의 온난한 환경하에서는 인체의 각 부위에 따른 체온의 변화가 그다지 크지 않지만, 한랭한 환경하에서는 몸통, 팔, 다리 부분의 온도분포는 상당히 심하게 변화함을 알 수 있었다. 그럼에도 불구하고, 머리부분의 등온선은 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있다.

이와 같은 사실로부터 체온을 측정하기 위해서는 머리부분의 온도를 측정하는 것이 타당함을 알 수 있었다. 즉, 인체의 머리부분에 존재하는 기관들의 온도가 적절한 방법으로 측정된다면 체온을 정확하게 측정하였다고 할 수 있는 것이다.

도 3 (a)는 본 발명에 따른 안구의 복사에너지를 이용한 체온계에 있어서의 접안부의 모식도이다. 접안부의 둘레부에 안구를 둘러싸는 피부면을 접촉시키면, 안구는 접안부의 바닥면에 있는 적외선 센서와 대향하게 되며, 접안부가 안구에 의하여 폐쇄되어 접안부의 내부에 빈 부분이 형성된다. 둘레벽면과 바닥면의 온도 및 접안부 내부의 빈부분에 차있는 공기의 온도는 외부의 온도와 동일하며, 안구와의 접촉면의 온도는 체온과 같다. 아울러 빈 부분은 공기로 채워져 있으며, 공기의 대부분은 질소와 산소로 구성되어 있으므로 복사에너지의 흡수 및 분산이 매우 적다.

인체의 내부 체온, 즉 안구내부의 온도는 접안부의 바닥면의 온도보다 높기 때문에 안구로부터 바닥면을 향하여 복사열의 전달이 발생하게 된다. 이 때, 접안부의 바닥면에 위치한 적외선 센서가 복사열을 흡수하여 기전력을 발생시키는데, 이 기전력의 크기는 복사열전달량과 함수관계를 가진다. 또한, 복사열전달량과 눈 내부에서의 온도는 빈의 법칙(Wien's law)에 의해 결정되므로, 센서에서 발생한 기전력과 눈 내부의 온도는 함수관계를 가지게 된다.

이러한 상황에서의 체온 측정상태를 도 3(b)와 같은 형상으로 모델링하였으며, 이하의 조건에서 복사열전달 수치해석코드인 BORA2를 이용하여 수치계산을 수행한 결과를 도 4 에 나타내었다.

1) 접안면과 바닥면의 간격 : 2㎝∼4㎝

2) 접안면(체온)의 변화 : 34℃∼42℃

3) 바닥면의 온도변화 : 23℃∼25℃

도 4로부터 명백한 바와 같이, 상술한 조건하에서는 안구로부터 적외선센서로의 복사열 전달량이 매우 선형적인 비례관계를 나타냄을 알 수 있으며, 따라서 이와 같은 비례관계는 센서에서 발생한 기전력과 안구 내부의 온도의 함수관계를 형성하며, 적외선 센서로부터의 전기신호에 의하여, 상기의 함수관계에 따른 피측정자의 체온을 결정할 수 있음이 명백하다.

(실시예)

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1 은 본 발명에 따른 안구의 복사열을 이용한 체온계의 개략도이다. 본발명의 체온계(1)는, 대략 한쪽이 개구된 통형상으로 형성되며, 안구와 접촉하는 부위인 접안부(11)가 가장 상부에 형성된다.

접안부(11)는 안구의 둘레피부와 접촉하는 개구둘레부(12)와, 그 개구둘레부 (12)의 아래쪽으로 연장되는 둘레벽(13) 및, 피측정 안구로부터의 적외선 복사 에너지를 전기신호로 변환하기 위한 적외선 센서(14)가 바닥면에 설치된다. 그 접안부의 하부에 연결된 통의 내부에는, 상기 적외선 센서(14)로부터의 전기신호를 수신하여 검출된 데이터로부터 피측정자의 체온을 결정하기 위한 검출신호 연산수단이 내장된다. 검출신호 연산수단은 종래의 귓속삽입형 체온계에서 사용되고 있는 어떠한 구성도 채택가능하며, 그의 회로등에 대한 상세한 설명은 생략한다.

참조부호 15 는 접안부(11)를 안구둘레의 피부에 접촉시킨 후 측정을 개시하기 위한 스타트 스위치이다. 체온계(1)를 구성하는 통형상의 표면벽에는, 상기 검출신호 연산수단에서 연산된 체온을 숫자로 표시하는 액정표시소자등으로 구성된 표시부(16)가 설치된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 체온계의 작용에 대하여 설명한다.

측정자, 혹은 피측정자 자신이 대략 원통형상인 본 발명에 따른 체온계를 집어들어서, 피측정자의 안구근방의 피부에 접안부(11)의 개구둘레부(12)를 접촉시킨다.

접촉시킨 직후, 스타트 스위치(15)를 눌러서 측정을 개시한다. 이 과정에서, 안구로부터의 복사에너지가 접안부(11)의 바닥면에 위치한 적외선 센서(14)로 전달되고, 적외선 센서(14)는 이를 전기신호로 변환하여 검출신호 연산수단으로 입력한다.

검출신호 연산수단에는 상술한 바와 같은 전기신호와 체온과의 함수관계가 내장되어 있으므로, 그 관계에 따른 수치를 표시부(16)로 출력하고, 피측정자의 체온을 알게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래의 이도에 삽입하는 방식의 적외선 복사를 이용한 체온계의 장점인 정확성과 신속성을 유지하면서, 환자에게 불쾌감을 주지 않고, 위생적이며, 장시간 측정시에도 손질을 필요로 하지 않으며, 편리하게 사용할 수 있음과 동시에, 민감한 이도의 피부를 건드리지 않는 안전한 측정이 가능하다는 효과를 가진다.

Claims (1)

1. 피측정자의 안구에서 발생하는 적외선 복사에너지를 이용한 체온계로서,

   그의 개구 둘레부가 피측정자의 안구둘레의 피부와 접촉하며, 상기 개구 둘레부분을 따라서 아래쪽으로 연장되는 둘레벽 및, 피측정 안구로부터의 적외선 복사 에너지를 전기신호로 변환하기 위한 적외선 센서가 바닥면에 설치된 개방된 통형상의 접안부와,

   상기 적외선 센서로부터의 전기신호를 수신하여 검출된 데이터로부터 피측정자의 체온을 결정하기 위한 검출신호 연산수단, 및

   연산된 온도를 표시하는 표시부를 포함하여 구성되는 체온계.