KR20010079808A - 온도 측정 방법 및 다수의 적외선 센서 소자가 있는 복사온도계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 상이한 영역으로부터 적외선 복사를 검출하여 대응하는 온도 신호를 전달하는 다수의 적외선 센서 소자가 있는 복사 온도계에 의해 온도를 측정하는 방법에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 귀 온도계를 사용하여 열을 측정하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 고막이 이관보다 높은 온도를 갖는다는 공지 사실에 기초를 두고 있다. 결과적으로, 센서 소자들의 일부, 즉 고막을 모니터하는 센서 소자는 이관을 모니터하는 나머지 센서 소자들보다 높은 온도를 검출한다. 다른 센서 소자들과 비교하여 큰 온도를 제공하는 센서 소자의 온도 신호만이 계산된다.

Description

온도 측정 방법 및 다수의 적외선 센서 소자가 있는 복사 온도계{METHOD FOR DETERMINING TEMPERATURE, RADIATION THERMOMETER WITH SEVERAL INFRARED SENSOR ELEMENTS}

적외선 센서 소자가 하나만 있는 종래의 복사 온도계는 광도파관(optical waveguide)의 단부로부터 소정의 거리에 배치되었다. 그래서, 이 거리에 따른 소정의 입체각 범위에서만 복사선이 센서 소자와 충돌할 수 있었다. 이 때문에, 예를 들어, 환자의 체온을 귀에서 측정하도록 구성된 적외선 온도계의 프로브 헤드의 치수는 센서 소자가 고막과 유사한 크기의 시계(視界)만을 보이도록 결정되었다. 그러나, 센서 소자의 시계는 대개 상이한 온도를 보이는 고막과 이관(耳管) 부분을 모두 커버하고 있다. 따라서, 실제 체온의 대표값으로서 고려되는 고막 온도를 측정하지 않고 고막과 이관의 온도 사이에 놓이는 중간값을 측정하고 있는 것이 일반적이다. 그러므로, 온도 판독의 정밀도는 이관내에서 프로브 헤드의 위치, 즉 고막에 대한 프로브 헤드의 거리 및 프로브 헤드가 이관과 형성하는 각도에 달려 있다.

상이한 입체각 범위에서 복사선을 수용하도록 다수의 센서 소자가 광도파로의 단부에 배치되어 있는 귀 온도계는 WO 95/14913 호에 공지되어 있다. 센서 소자에 의해 공급된 대응 신호의 계산에 의해, 귀에서 프로브 헤드의 위치와 비교적 상관없으면서도 실제의 고막 온도에 대응하지 않는 중간값의 표본인 온도의 판독이 달성된다.

본 발명은 다수의 적외선 센서 소자가 있는 복사 온도계로 온도를 측정하는 방법 및 이러한 타입의 온도계에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 귀 온도계의 프로브 헤드를 개략적으로 도시하는 도면.

본 발명의 목적은 온도, 특히 고막의 온도를 측정하는 방법과 복사 온도계의 시계의 일부만을 충족시키면서 대상 온도의 선택적인 측정이 가능한 일직선 구조의 복사 온도계를 제공하는 것이다.

본 발명의 기초를 이루는 사상은 나머지 온도 신호와 비교하여 최고/최저 온도에 대응하는 특정한 적외선 센서 소자의 온도 신호만을 온도 측정에 사용하는 것이다. 이러한 방법에 있어서는, 예를 들면 온도계의 시계에 놓여있는 냉간 영역을 우회하여 환자의 체온을 측정하도록 귀 온도계를 사용하는 것이 가능한데, 이러한 냉간 영역은 경험에 따르면 이관과 관련되어 있다. 물론, 다른 적용의 경우에 온난 영역을 우회할 수도 있다.

고막이 완전히 온도계의 시계 외측에 있을 경우에라도, 센서 소자에 의해 측정된 최고 온도는 측정된 모든 온도의 평균 온도 또는 단일 센서 소자만을 구비하고 있는 종래의 귀 온도계에 의해 측정된 평균 온도보다 고막 온도에 더 가까운 근사치이다. 따라서, 분석 복사 온도계, 즉 상이한 영역에서 적외선 복사를 검출하고 대응 온도 신호를 발하는 다수의 적외선 센서 소자가 있는 온도계는 또한 이 경우에 종래의 온도계보다 더 정밀한 판독을 제공한다.

그러므로, 본 발명의 방법이 귀 온도계의 온도 측정에 적용될 때, 귀에서 온도의 기하학적 분포는 온도 측정용 센서의 최고 신호만을 사용하면서 온도계의 시계에서 온난 영역으로서 고막의 상대 위치를 결정함으로써 고려된다. 고막이 온도계의 시계에서 아주 작은 영역만을 차지할 때, 즉 온도 신호의 총계와 관련하여 높은 수준의 온도 신호의 수가 소정의 한계값 이하로 떨어질 때, 계산 유닛은 이관내에 온도계를 재배치하도록 사용자에게 지시하는 경고 신호를 발하는 것이 좋다.

그러나, 주위 온도가 대략 체온만큼 높거나 그 이상이면 이관의 온도와 고막의 온도 사이에 실질적으로 어떠한 차이가 존재하지 않기 때문에, 분석 온도계가 증가된 온도를 보이는 영역을 검출할 수 없게 된다. 따라서, 이 경우에는 최고 온도 대신에 모든 측정된 온도의 평균값을 측정할 수 있게 된다. 그러므로, 경고 신호를 발하기 전에 주위 온도를 고려할 수 있는 계산 유닛이 필요하게 된다.

높은 온도값이 온도계 시계의 에지 영역에 놓일 때, 추가 신호, 특히 고막에 의해 방사된 적외선을 잘 수집하기 위해 사용자가 이관에서 온도계를 피봇시켜야 하는 방향을 지시하는 신호를 출력하는 것이 좋다.

온도 측정 방법 및 다수의 적외선 센서 소자가 있는 복사 온도계를 포함하는 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 이하에서 설명하기로 한다. 이러한 설명에는 다른 실시예들도 포함된다.

복사 센서가 매트릭스 패턴으로 배치된 별개의 센서 소자(E_ij)를 갖는 적외선 귀 온도계를 참조하여 본 발명의 방법을 일예로 설명하며, 상기 첨자(i와 j)는 각 센서 소자가 배치되는 행과 열을 각각 가리킨다. 각 센서 소자(E_ij)는 온도값(Tij)에 대응하는 온도 신호(S_ij)를 발한다.

본 발명의 방법에 있어서는, 온도값(T_ij)으로부터 최고 온도값(T_max)이 온도 측정값(T)으로서 출력된다. 최고값의 측정은, 예를 들어 비교기 또는 미분기 및 표본 유지 회로를 포함하는 아날로그 회로와, 예를 들어 A/D 변환기 및 적절한 소프트웨어를 포함하는 디지털 회로에 의해 달성될 수 있다.

도면은 개략적으로 도시되고 내단부에 고막(55)이 있는 이관(50)내로 평행하게 삽입된 위치에서 본 발명의 복사 온도계의 프로브 헤드(10)를 마찬가지로 개략적으로 도시하고 있다. 상기 프로브 헤드(10)는 매트릭스 패턴으로 배치된 다수의 센서 소자(E_ij)로 구성된 적외선 센서(20)를 포함한다. 프로브 헤드는 센서(20)상에 충돌하도록 그 내부로 적외선 복사를 받아들이는 윈도우(12)를 프로브 헤드의 팁에 구비한다. 광학 시스템은 센서(20)와 윈도우(12) 사이에 배치된 렌즈(30)로 구성된다. 상기 렌즈(30)는 온도계의 시계에 놓여 있는 이관 또는 고막 영역의 이미지를 센서 소자 상에 발생시키도록 작용한다.

적절한 적외선 투명 물질의 렌즈는, 예를 들어 폴리에틸렌, 실리콘 또는 셀렌화 아연(zinc selenide)으로 제조된다. 특히, 고가인 프레넬 렌즈는 폴리에틸렌으로 제조된다. 가장 간단한 경우에는 하나의 렌즈로 충분하다. 그러나, 이관내에서 가능한 한 깊게 큰 개방 각도를 얻기 위해서는, 내시경에서 알려진 타입의 렌즈 시스템이 특히 좋다. 광학 시스템으로서는, 예를 들어, 도금된 오목 거울로서 적절히 형성된 거울도 렌즈의 대용물로서 적절하다. 더욱이, 적외선 복사 안내용 섬유 또는 반사관의 묶음도 가능하다.

귀에서 최고 온도를 측정하기 위해 광학 시스템이 고막과 내부 이관의 이미지를 적외선 센서 상에 생성하는 것은 불필요하며, 예를 들어 거울, 프리즘, 관 또는 섬유와 같이 적절히 배치된 광학 소자를 사용하여 1차원으로 배열된 센서 소자들에 복사 온도계의 시계를 투영하는 것으로 충분하다. 이 경우에, 이관내에서 온도계를 이동시킴으로써 2차원의 이미지를 얻을 수 있다.

적외선 복사를 검출하는데 적절한 장치는, 예를 들어 열전대열, 볼로미터, 초전 센서 또는 반도체 센서와 같이 공지된 모든 적외선 검출기를 포함하는 것이 일반적이다.

그러나, 귀에서 측정된 온도 분포의 계산 중에, 추가 정보를 얻는 것도 가능하다. 측정된 온도 분포가 귀(따뜻한 고막 및 차가운 이관)의 정상 분포에서 상당히 벗어난 경우, 예를 들어 사용자는 작동 에러로 보고 경계할 수 있는 것이다.

일반적으로 복사 센서는 복사 열 뿐만 아니라 대류 또는 전도에 의해 전달된 열에 민감하다. 그로 인해 생기는 측정 에러를 방지하기 위해서, 예를 들어 센서 소자를 연속적으로 쌍을 이루게 연결한 다음, 각 쌍 중에 한 센서 소자를 측정될 복사에 노출시키는 한편, 다른 센서 소자를 어느 정도 차폐시키는 것이 가능하다. 대응하는 센서는 DE 197 10 946.2 호에 설명되어 있다. 이와 달리, 적어도 하나의센서 소자가 귀를 의미하는 측정 대상을 시계에 두기보다는 온도가 이미 공지된 기준점, 예를 들어 격막을 시계에 두도록 광학 시스템을 구성할 수도 있다. EP 0 642 656 B1 호를 참조하라.

Claims (8)

1. 상이한 영역들로부터 적외선 복사를 검출하여 대응하는 온도 신호를 전달하는 다수의 적외선 센서가 있는 복사 온도계에 의해 온도를 측정하는 방법, 특히 환자의 체온을 귀에서 측정하는 방법에 있어서,

   온도를 측정하기 위해 나머지 센서 소자와 비교하여 최고 온도값(T_max)을 전달하는 특정 센서 소자(E_ij)의 온도값(S_ij)만이 사용되는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방법.
2. 제1항에 있어서, 센서 소자에 의해 전달된 온도값의 총계와 관련하여 높은 온도값의 수가 소정의 한계값 이하로 떨어질 때 경고 신호를 발하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방법.
3. 제2항에 있어서, 주위 온도가 체온의 범위 내에 있거나 체온의 범위를 초과할 때 경고 신호를 발하지 않는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방법.
4. 제2항 또는 3항에 있어서, 높은 온도값이 온도계의 시계의 에지 영역에 있을 때 신호를 발하지 않는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 신호는 사용자가 이관내에서 온도계를 피봇시킬 필요가 있다는 방향을 표시하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방법.
6. 상이한 영역들에서 적외선 복사를 검출하기 위한 다수의 적외선 센서가 있는, 상기 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 복사 온도계에 있어서,

   적어도 렌즈를 구비하는 광학 시스템(30)과, 상이한 영역들로부터 개별 센서 소자(E_ij)로 적외선 복사를 안내할 수 있는 거울 및/또는 다수의 광 안내용 섬유 또는 반사관을 구비하는 것을 특징으로 하는 복사 온도계.
7. 제6항에 있어서, 상기 센서 소자(E_ij)는 일렬로 또는 매트릭스 패턴으로 배치되는 것을 특징으로 하는 복사 온도계.
8. 제6항 또는 7항에 있어서, 측정 대상으로부터 방출된 적외선 복사를 차폐하는 하나 이상의 센서 소자가 마련되는 것을 특징으로 하는 복사 온도계.