KR19990076774A - 적외선 온도계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탐침 삽입 대상물(특히 외부 귀 도관)로부터 탐침에 전달되는 열이 도파관 및 적외선 센서에 전달됨으로써 발생하는 측정 오차를 방지하는 적외선 온도계를 제공하는 것이다. 탐침(20)의 내측에 적외선 센서(40), 도파관(60), 및 온도 센서(68)를 설치한 온도 검출부에는 탐침(20)과 도파관(60)사이에 열전도성의 제2 관(34)을 도파관(60) 및 적외선 센서(40)와 단열되도록 배치하였다. 이러한 배치에 의해, 탐침(20)으로부터의 열이 도파관(60)이나 적외선 센서(40)에 전달되지 않는다.

Description

적외선 온도계
적외선 온도계(체온계)에는 일반적으로, 사람의 외부 귀 도관에 삽입가능한 탐침이 온도계 본체로부터 돌출하여 설치되어 있다. 탐침 내에는 적외선 센서와, 외부 귀 도관이나 고막 등의 생물 표면 조직으로부터 방사되는 적외선을 적외선 센서로 안내하는 도파관이 설치되어 있다.
도 5는 적외선 온도계에 있어서의 탐침의 내부 구조의 일예를 모식적으로 도시한다. 이 적외선 온도계에 있어서, 탐침(100)은 원추형의 중공(中空) 원통체로 이루어지고, 온도계 본체(102)에 고정된 대경(大徑) 단부의 내측에 적외선 센서(104)가 배치되어 있다. 적외선 센서(104)의 검출면에는 원통형의 도파관(106)의 일단이 고정되어 있고, 이 도파관(106)의 타단은 탐침(100)의 소경(小徑) 선단부 근방에 위치되어 있다. 적외선 센서(104)에는 이 적외선 센서(104)의 온도를 측정하는 온도 센서(108)가 부착되어 있다. 적외선 센서(104)와 온도 센서(108)는 본체(102)에 내장되고, 이들 센서(104, 108)의 출력에 기초하여 측정 대상의 온도를 연산하는 온도 연산부(110)에 접속되어 있다. 이 온도계를 사용하여 체온을 측정하는 경우, 탐침(100)을 외부 귀 도관(112)에 삽입한다. 이것에 의해 외부 귀 도관(112)과 고막(114)으로부터 방사되는 적외선이 도파관(106)을 통해 적외선 센서(104)에 도달하고, 이 적외선 센서(104)와 온도 센서(108)와의 출력으로부터 온도 연산부(110)가 체온을 연산한다.
상기 적외선 온도계에서는, 도파관(106)과 적외선 센서(104)사이에 온도차가 있으면, 그 온도차에 의해 적외선 센서(104)의 측정 결과에 오차를 발생한다. 이것을 방지하기 위하여, 도파관(106)은 열전도성이 높은 금속으로 만들어져 있고, 일반적으로 내면은 경면으로 다듬질되고, 더욱이 이 경면의 표면은 금도금된다. 또한, 도파관(106)과 적외선 센서(104)는 양자를 열적으로 차단하는 재료를 개재하지 않고, 도파관(106)의 단부를 가열 용융하여 접착되어 있다.
그러나, 외부 귀 도관(112)에 탐침(100)을 삽입하면, 이 탐침(100)의 일부 외부 주요 표면이 불가피하게 외부 귀 도관(112)에 접촉한다. 이 때, 통상은 탐침(100)의 온도가 외부 귀 도관(112)의 온도보다도 낮기 때문에, 외부 귀 도관(112)의 열이 탐침(100)에 전달되고, 더욱이 탐침(100)의 열이 도파관(106)에 전달되어, 도파관(106)의 온도가 부분적으로 상승한다. 그 결과, 도파관(106)의 온도 상승한 부분의 온도를 적외선 센서(104)가 검지하여 체온 측정에 오차를 발생시킨다.
이 문제를 해소하기위해서, 일본국 특허 공개 공보 소61-117422호에는 체온 측정전에 탐침을 소정의 기준 온도까지 예열함으로써, 측정중에 도파관의 일부가 적외선 센서보다도 고온이 되는 것을 방지하는 온도 검지 방법이 개시되어 있다. 그러나, 외부 귀 도관이나 고막이 예열된 탐침에 의해 따뜻하게 되어, 정확한 체온을 측정할 수 없는 경우가 있다. 또한, 탐침을 예열하기위해서, 많은 전력을 소비한다. 특히, 전지를 사용하는 휴대용의 온도계에서는, 전지의 수명이 현저하게 줄어든다.
또한, 특허 공개 공보 평6-502099호(특허 출원 평4-504325호)에는, 적외선 센서, 환경 온도 센서, 도파관 온도 센서를 구비하고, 기기의 조정시에 환경 온도 및 목적물의 온도를 여러번 측정하여, 그 때의 각각의 센서의 출력과, 실험적으로 구해진 온도 환산식을 이용하여 목적물의 온도를 환산하는 방법(즉, 교정 매핑(calibration mapping))을 이용한 적외선 체온계가 개시되어 있다. 그러나, 이 적외선 체온계는 복수의 온도 센서를 필요로 하기 때문에 제품 비용이 많이 든다. 또한, 조정시에 복수의 환경 온도를 측정해야 하여, 조정에 요하는 시간이 길어지게 된다.
본 발명은 사람의 외부 귀 도관(external auditory canal)이나 고막 등의 생물 표면 조직으로부터 방사되는 적외선을 검지하여 온도(체온)를 측정하는 적외선 온도계에 관한 것으로, 특히 외부 귀 도관 등의 측정 부위에 삽입하는 탐침(probe)의 내부 구조에 관한 것이다.
도 1은 적외선 온도계의 외관 사시도이다.
도 2는 본 발명에 관한 적외선 온도계의 온도 검출부의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 형태를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 별도의 실시 형태를 모식적으로 도시한 단면도이다.
도 5는 종래예에 관한 적외선 온도계에 있어서의 탐침의 내부 구조를 모식적으로 도시한 단면도이다.
본 발명은 탐침 삽입 대상물(특히, 외부 귀 도관)로부터 탐침에 전달되는 열이 도파관 및 적외선 센서에 전달되는 것을 방지하고, 그것에 의해 정확히 온도를 측정할 수 있는 적외선 온도계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기위해서, 본 발명의 적외선 온도계는 온도계 본체의 선단부의 탐침내에 적외선 센서와, 이 적외선 센서로 적외선을 안내하는 제1 관(도파관)을 배치하여 이루어지는 것에 있어서, 상기 탐침과 제1 관사이에, 열전도성의 제2 관을 상기 제1 관 및 적외선 센서로부터 단열되도록 배치한 것을 특징으로 한다.
이 적외선 온도계에 의하면, 탐침 삽입 대상물(예컨대 외부 귀 도관)로부터 탐침에 전달된 열은 탐침과 도파관(제1 관)사이에 배치된 제2 관에 전달된다. 제2 관은 열전도성이기 때문에, 삽입 대상물로부터 제2 관에 전달된 열은 이 제2 관의 내에서 분산된다. 그 때문에, 제2 관으로부터 제1 관(도파관)이나 도파관이나 적외선 센서에 전달되는 열을 더욱 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 도파관과 적외선 센서를 동일 온도로 유지할 수 있어, 안정된 고정밀도의 온도 측정이 행하여진다.
본 발명의 다른 형태로서는, 탐침과 제2 관을 적어도 일부 접촉시키고 있다. 이 형태에서는, 삽입 대상물로부터 탐침에 전달된 열이 제2 관에 신속하게 분산된다.
또한, 본 발명의 별도의 형태로서는, 제2 관에 열 방산부가 마련되어 있다. 이 형태에서는, 탐침으로부터 제2 관에 전달된 열을 신속히 방산하여, 도파관이나 적외선 센서는 물론이거니와, 제2 관 자신에의 온도 영향도 최소한으로 할 수 있다.
첨부 도면을 참조하여 본 발명의 가장 적합한 실시 형태를 설명한다. 도 1은 적외선 온도계의 외관을 도시하며, 적외선 온도계(10)의 본체(12)에는 본체(12)의 상자형 평면으로부터 돌출되어 본체(12)의 선단부를 형성한 온도 검출부(14)와, 이 온도 검출부(14)에서 측정한 온도를 표시하는 액정 표시부(16)가 마련되어 있다. 또, 본체(12)는 상자형으로 도시되어 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 온도 검출부(14)를 선단부로서 "く자형"으로 굽어진 원통 형상, 또는 피스톤 형상, 기타 사용자가 쥐기 쉬운 임의의 모양을 채용할 수 있다.
도 2는 온도 검출부(14)의 단면을 도시한다. 온도 검출부(14)는 탐침(20)을 구비하고 있다. 탐침(20)은 합성 수지로 일체적으로 형성되어 있고, 사람의 외부 귀 도관(22)에 삽입하는 데 알맞은 크기 및 모양(예컨대, 원추형상)의 중공 원통부(26)와, 이 원통부(26)의 대경 기단부(大徑 基端部)로부터 반경 방향 외측으로 신장하는 플랜지부(28)를 구비하고, 플랜지부(28)에서 온도계 본체(12)에 고정되어 있다.
탐침(20)의 내측에는 열확산 슬리브(sleeve)(30)가 동심형으로 배치되어 있다. 열확산 슬리브(30)는 탐침 원통부(26)의 기단측에 배치된 우물형 방열부(32)와, 이 방열부(32)의 일단으로부터 탐침 선단부 근방까지 신장하는 우물형 열전도부(제2 관)(34)와, 방열부(32)의 기단부로부터 반경 방향 외측으로 신장하는 플랜지부(36)를 일체적으로 구비하고 있다. 열확산 슬리브(30)는 탐침(20)으로부터 전달된 열을 신속히 분산시켜 방열할 수 있도록 열전도율이 큰 금속, 예컨대 동, 알루미늄, 황동이 사용된다. 또한, 탐침(20)으로부터의 열전도를 경감시키기위해서, 열확산 슬리브(30)의 외부 주요 표면은 탐침(20)의 내부 주요 표면으로부터 떨어뜨리고, 그들 사이에 단열 공간(38)이 형성되어 있다. 그러나, 열전도부(34)의 선단측 외부 주요 표면은 탐침(20)의 내면에 접촉시켜 두고, 탐침(20)의 열이 신속히 열전도부(34)에 전달되어 분산하도록 하고 있다.
열확산 슬리브(30)의 내측에는 적외선 센서(40)를 고정하기 위한 합성 수지로 이루어지는 센서 하우징(42)이 마련되어 있다. 또, 센서 하우징(42)은 될 수 있는 한 열전도성이 낮은 수지로 형성하는 것이 바람직하다. 센서 하우징(42)은 열확산 슬리브(30)와 같이 온도계 본체(12)에 나사(44)로 고정된 외측 케이스(46)를 구비하고 있다. 외측 케이스(46)에는 센서 수용실(48)이 형성되어 있고, 거기에는 적외선 센서(40)와 이 적외선 센서(40)의 외주에 외장된 내측 케이스(50)가 끼워 넣어져 있고, 탄성 고무(52)에 의해 적외선 센서(40)와 내측 케이스(50)를 열확산 슬리브(30)에 대하여 가압함으로써, 적외선 센서(40)가 고정된다.
또한, 열확산 슬리브(30)에는 적외선 센서(40)의 검출면(54)으로부터 탐침 선단까지 연장되는 금속 원통체로 이루어진 도파관(60)이 내장되어 있다. 또한, 적외선 센서 근방에 있는 도파관(60)의 일단부는 원통형의 금속 블록(62)에 의해 고정되게 유지되어 있고, 이 금속 블록(62)을 적외선 센서(40)의 검출면(54)에 용접 또는 접착제로 고정함으로써, 도파관(60)이 탐침(20) 및 열확산 슬리브(30)와 동심적으로 위치 결정되어 있다. 또한, 도파관(60)은 열확산 슬리브(30)로부터 떨어져 배치되고, 그들 사이에 단열 공간(64)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 금속 블록(62)도 열확산 슬리브(30)로부터 떨어져 배치되고, 이들 사이에 단열 공간(66)이 형성되어 있다.
적외선 센서(40)에는 온도 센서(써미스터(thermistor))(68)가 접착제로 고정되어 있다. 이 온도 센서(68)는 연산부(70)에 접속되어 있고, 온도 센서(68)로 검출된 적외선 센서(40)의 온도 정보가 연산부(70)에 출력되도록 되어 있다. 마찬가지로, 적외선 센서(40)도 연산부(70)에 접속되어 있고, 적외선 센서(40)로 검출한 온도 정보가 연산부(70)에 출력되도록 되어 있다. 또, 도시된 바와 같이, 외측 케이스(46)에는 복수의 구멍을 형성하고, 이것을 통해 센서(40, 60)의 리드선을 인출하는 것이 바람직하다.
이 온도계(10)를 사용하여 체온을 측정하는 경우, 조작자는 한쪽 손으로 본체(12)를 쥐고, 도시하는 바와 같이, 탐침(20)을 환자 또는 자기의 외부 귀 도관(22)에 삽입한다. 그렇게 하면, 외부 귀 도관(22)이나 고막(24)이 발하는 적외선이 도파관(60)으로 안내되고, 안내된 적외선은 적외선 센서(40)에 의해 검출된다. 그리고, 적외선 센서(40)는 적외선의 강도에 따른 신호를 연산부(70)에 출력한다. 연산부(70)는 적외선 센서(40)와 온도 센서(68)로부터의 출력에 기초하여 체온을 연산하고, 그 결과가 표시부(16)에 표시된다.
체온 검출시 외부 귀 도관(22)에 삽입된 탐침(20)은 도시된 바와 같이 불가피하게 외부 귀 도관(22)에 접촉한다. 또한, 통상, 탐침(20)의 온도는 체온보다도 낮기 때문에, 외부 귀 도관(22)에 접촉한 탐침 부분(일반적으로 선단측)에 외부 귀 도관(22)으로부터 열이 전달된다.
이 열은 탐침(20)에 접촉하고 있는 열확산 슬리브(30)의 열전도부(34), 더욱이 방열부(32)에 전달된다. 여기서, 방열부(32)는 열전도부(34)와 비교해서 부피를 크게 하여 열용량을 크게 하고 있기 때문에, 열전도부(34)의 열은 신속히 방열부(32)로 이동한다. 그러나, 열확산 슬리브(30)와 도파관(60)사이는 단열 공간(64)에 의해 열적으로 차단되어 있기 때문에, 열확산 슬리브(30)의 열이 도파관(60)에 전달되지는 않는다. 또한, 적외선 센서 근방의 도파관 부분에는 금속 블록(62)이 외장되고, 이 금속 블록(62)과 열확산 슬리브(30)와는 단열 공간(66)에 의해 열적으로 차단되어 있기 때문에, 열확산 슬리브 방열부(32)의 열이 적외선 센서(40)나 도파관(60)에 전달되지도 않는다. 따라서, 도파관(60)은 적외선 센서(40)와 동일한 온도로 유지되기 때문에, 도파관(60)의 일부의 온도가 상승한 경우에 이 온도 상승부의 온도에 영향을 받아 체온의 측정에 오차를 발생한다고 하는 일은 없다.
또, 상기 실시 형태에서는, 도파관(60)은 금속 블록(62)을 통해 적외선 센서(40)에 고정하였지만, 도파관(60)의 단부를 가열하여 적외선 센서(40)에 용착하여도 좋고, 도파관(60)의 단부에 일체적으로 원반형의 플랜지를 형성하고, 이 플랜지를 통해 적외선 센서(40)에 고정하여도 좋다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 열확산 슬리브 열전도부(34)의 일부를 탐침(20)에 접촉시키고 있지만, 도 3에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 도파관(60)을 탐침(20)과 완전히 비접촉으로 유지하여도 좋고, 열전도부(34)의 전체 외부 주요 표면을 탐침(20)에 접촉시켜도 좋다.
더욱이, 상기 실시예에서는 열전도부(34)와 방열부(32)를 일체적으로 형성하였지만, 도 4에 도시하는 바와 같이, 이들을 각각 따로따로 형성하고, 이들을 조합하여 열확산 슬리브(30)를 구성하여도 좋다.
이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 적외선 온도계에 의하면, 탐침과 도파관(제1 관)사이에 열전도성의 제2 관을 제1 관 및 적외선 센서로부터 단열되도록 배치하였기 때문에, 탐침 삽입 대상물로부터 탐침에 전달된 열이 제2 관에 전달되고, 도파관 및 적외선 센서로의 열전도를 최소한으로 억제할 수 있다. 그 때문에, 도파관과 적외선 센서의 온도를 동일하게 유지할 수 있고, 안정된 온도 측정을 행할 수 있다. 따라서, 측정 정밀도가 향상된다.
또한, 탐침과 제2 관을 적어도 일부 접촉시킴으로써, 삽입 대상물로부터 탐침에 전달된 열이 제2 관에 신속히 전달되게 된다.
더욱이, 제2 관에 열 방산부를 마련함으로써, 탐침으로부터 제2 관에 전달된 열을 민속히 방산시킬 수 있고, 도파관이나 적외선 센서는 물론이거니와, 제2 관 자체에 미치는 온도 영향도 최소한으로 할 수 있다.

Claims (3)

  1. 온도계 본체의 선단부의 탐침 내에 적외선 센서와, 이 적외선 센서로 적외선을 안내하는 도파관을 배치하여 이루어지는 적외선 온도계에 있어서,
    상기 탐침과 도파관(제1 관)사이에 열전도성의 제2 관을 상기 제1 관 및 적외선 센서로부터 단열되도록 배치한 것을 특징으로 하는 적외선 온도계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탐침과 제2 관은 적어도 일부가 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 적외선 온도계.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 관은 열 방산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 적외선 온도계.
KR1019980704898A 1995-12-28 1996-12-25 적외선온도계 KR100279338B1 (ko)

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JP95-342141 1995-12-28
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