WO2000016049A1 - Strahlungsthermometer mit biegsamer messspitze - Google Patents

Strahlungsthermometer mit biegsamer messspitze Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an infrared radiation thermometer, in particular an ear fever thermometer, with a flexible measuring tip which can be inserted into an ear canal.
  • an infrared thermometer for fever measurement in the ear which has a longitudinally flexible measuring tip.
  • An infrared sensor is located at the very front at the end of the measuring tip.
  • the measuring tip is conical, its thickness at the front end being less than 5 mm.
  • this measuring tip can be inserted easily and sufficiently deep into the ear canal, it cannot be properly aligned with the eardrum because it can wobble back and forth in the ear canal due to its small thickness. If, however, the eardrum is not at all or only partially in the field of vision, the determined temperature deviates greatly from the eardrum temperature, which is a precise measure of the core body temperature.
  • a repeat measurement with a slightly different orientation often results in a different temperature measurement, i.e. the user determines that the repeatability is insufficient. Therefore, several measurements with slightly different orientations must always be carried out.
  • the highest of the measured temperatures has the smallest deviation from the eardrum temperature, although there is no guarantee that this was really measured exactly.
  • the known measuring tip also has the disadvantage that the infrared sensor cannot be sufficiently thermally insulated in the thin tip, which also impairs the measuring accuracy.
  • the object of the present invention is to provide an infrared radiation thermometer, in particular an ear fever thermometer, with a measuring tip which is designed in such a way that it can not only be inserted sufficiently deep into the ear canal of a user, but also as precisely as possible Eardrum is aligned. Another task is to enable the eardrum to be located.
  • thermometer the measuring tip of which is flexible and can therefore be optimally adapted to the individual curvatures of each ear canal. Compared to a non-flexible measuring tip, this alone already improves the alignment with the eardrum.
  • the measuring tip is essentially rod-shaped, the front end of the measuring tip preferably being rounded, and the other end having a thickened base part which prevents the measuring tip from being inserted too deeply into the ear canal and thereby injuring the eardrum .
  • the measuring tip is otherwise a little smaller in diameter than the ear canal, and can easily slide along the ear canal when inserted because of its rounded front end.
  • An infrared radiation sensor can be arranged at the front, rounded end of the measuring tip.
  • a plurality of infrared radiation sensors are preferably arranged on the curved end surface of the measuring tip at least slightly inclined in relation to one another in order to obtain a larger field of view and to be able to determine the spatial temperature distribution in the ear and from this the temperature and the position of the eardrum relative to the field of view of the measuring tip. This is done by means of an evaluation device, to which the signals of the infrared radiation sensors are fed.
  • An acoustic and / or optical signal device which can be controlled by the evaluation device, can also be used to indicate to the user whether an accurate measurement is possible or a different alignment of the measuring tip in the ear canal is required, which not only increases the measuring accuracy but also facilitates handling becomes.
  • An infrared-transmissive lens can also be arranged at the front end of the measuring tip, through which the infrared radiation to be measured can reach one or more infrared radiation sensor (s) arranged inside the thermometer or the measuring tip.
  • the lens can focus the infrared radiation entering the measuring tip onto one or more infrared light guides which are arranged between the lens and the infrared radiation sensor (s).
  • Suitable infrared light guides are, for example, flexible AgCI / AgBr waveguides or internally silver-coated waveguides.
  • the ends of the light guides end directly on the end face of the measuring tip and their optical axes there preferably form a right angle with the end face. Since the end face of the measuring tip is curved, a sufficient field of view is obtained with a corresponding arrangement of the light guides, so that the spatial temperature distribution in the ear can be determined.
  • the individual infrared light guide is preferably each assigned an infrared radiation sensor. However, the light guides can also end just below the end face of the measuring tip, so that they cannot come into contact with the ear canal.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a measuring tip according to the invention
  • FIG. 2 shows a variant of the measuring tip according to the invention according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a second embodiment of a measuring tip according to the invention with a lens
  • FIG. 4 shows a variant of the measuring tip according to the invention according to FIG. 3 or FIG. 2;
  • FIG. 5 shows a third embodiment of a measuring tip according to the invention with several infrared radiation sensors
  • FIG. 6 shows a variant of the measuring tip according to the invention according to FIG. 5 with a lens.
  • measuring tips 10 made of flexible material, which have a rod-shaped middle part 14, a widened base part 16 and a rounded front end 12, from which at least one infrared light guide 18 extends in the longitudinal direction through the measuring tip 10 to extends to at least one infrared radiation sensor 20.
  • an infrared light guide 18 for example a flexible AgCI / AgBr light wave guide or a silver-coated waveguide, runs from the front end 12 of the measuring tip to the infrared radiation detector 20.
  • the infrared radiation coupled in at the front end 12 is passed through a bundle of several flexible infrared light guides 18 to the infrared radiation sensor 20.
  • an infrared lens 22 is arranged at the front end 12 of the measuring tip 10 for focusing the incident infrared radiation on the infrared light guide 18 ending in the focal point of the infrared lens 22.
  • an infrared lens 22 is located at the front end 12 of the measuring tip 10 for focusing the incident infrared radiation on the bundle of infrared rays ending at the focal point of the infrared lens 22.
  • Light guides 18 arranged.
  • the infrared light guides 18 run parallel to one another, but fan out in the base part 16.
  • Each infrared light guide 18 leads to an infrared radiation sensor 20. Due to the different orientation of the ends of the infrared light guide 18 in the measuring tip head 12, the spatial temperature distribution in the ear can be determined with this measuring tip.
  • the incident infrared radiation is focused by an infrared lens 22 arranged at the front end 12 of the measuring tip 10 onto a bundle of several infrared light guides 18, which extend in the longitudinal direction from the focal plane of the infrared lens 22 extend through the measuring tip 10 to respectively assigned infrared radiation sensors 20 in the base part 16.
  • the spatial temperature distribution in the ear can also be determined with this measuring tip.
  • an infrared radiation sensor for detecting the infrared radiation to be measured and converting it into an electrical output signal is arranged at the front end, so that, in contrast to the measuring tips described so far, no infrared light guide for forwarding the detected Infrared radiation is required.
  • several infrared radiation sensors can also be present at the front end of the measuring tip, which are preferably arranged at an angle to one another or are located in the focal plane of a lens, and whose output signals are passed on to evaluation electronics with an associated temperature display device for evaluation.
  • the measuring electronics can control an acoustic and / or optical signal device in order to indicate the correct alignment of the measuring tip to the eardrum.

Abstract

Es wird ein Infrarot-Strahlungsthermometer, insbesondere ein Ohr-Fieberthermometer, mit einer im wesentlichen stabförmigen und biegsamen Meßspitze (10) zur Erfassung der zu messenden Infrarotstrahlung beschrieben, die an ihrem vorderen Ende (12) eine abgerundete Endfläche aufweist, so daß ein verkantungsfreies Einführen der Meßspitze (10) in den Gehörgang eines Benutzers möglich ist. Die einfallende Infrarotstrahlung wird entweder durch zumindest einen im Meßspitzenkopf angeordneten Infrarot-Strahlungssensor erfaßt, oder aber durch einen oder mehrere Infrarot-Lichtleiter (18) zu einem oder mehreren Infrarot-Strahlungssensoren (20) weitergeleitet. Vor den/dem Infrarot-Lichtleiter(n) bzw. dem/den Infrarot-Strahlungssensor(en) (20) kann eine Infrarot-Linse (22) zur Fokussierung der einfallenden Infrarotstrahlung angeordnet sein.

Description

Strahlungsthermometer mit biegsamer Meßspitze
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Infrarot-Strahlungsthermometer, insbesondere ein Ohr- Fieberthermometer, mit einer in einen Ohrkanai einführbaren biegsamen Meßspitze.
Aus der JP-A-8-107884 ist ein Infrarot-Thermometer zur Fiebermessung im Ohr bekannt, das eine in Längsrichtung nachgiebige Meßspitze aufweist. Ein Infrarot-Sensor ist ganz vorne am Ende der Meßspitze angeordnet. Die Meßspitze ist konisch, wobei ihre Dicke am vorderen Ende weniger als 5 mm beträgt. Diese Meßspitze kann zwar leicht und ausreichend tief in den Ohrkanai eingeführt jedoch nicht richtig aufs Trommelfell hin ausgerichtet werden, da sie aufgrund ihrer geringen Dicke im Ohrkanal hin- und herwackeln kann. Wenn aber das Trommelfell überhaupt nicht oder nur teilweise im Blickfeld liegt, weicht die ermittelte Temperatur stark von der Trommelfelltemperatur ab, die als genaues Maß für die Körperkerntemperatur gilt. Bei einer Wiederholungsmessung mit etwas veränderter Ausrichtung ergibt sich dann oft ein anderer Temperaturmeßwert, d.h. der Anwender stellt eine unzureichende Wiederholgenauigkeit fest. Daher müssen im Grunde stets mehrere Messungen mit leicht unterschiedlichen Ausrichtungen durchgeführt werden. Die höchste der dabei gemessenen Temperaturen hat die geringste Abweichung zur Trommelfelltemperatur, obgleich keine Garantie dafür besteht, daß diese auch wirklich genau gemessen wurde. Die bekannte Meßspitze hat ferner den Nachteil, daß der Infrarot-Sensor in der dünnen Spitze nicht ausreichend thermisch isoliert werden kann, wodurch ebenfalls die Meßgenauigkeit beeinträchtigt wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Infrarot-Strahlungsthermometers, insbesondere eines Ohr-Fieberthermometers, mit einer Meßspitze, die so ausgestaltet ist, daß sie nicht nur ausreichend tief in den Gehörgang eines Benutzers eingeführt werden kann, sondern dann auch möglichst genau aufs Trommelfell ausgerichtet ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Lokalisierung des Trommelfells zu ermöglichen.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Infrarot-Strahlungsthermometer, dessen Meßspitze biegsam ist und sich daher an die individuellen Krümmungen eines jeden Ohrkanals optimal anpassen kann. Im Vergleich zu einer nicht biegsamen Meßspitze wird allein dadurch bereits die Ausrichtung aufs Trommelfell verbessert. Bei einer bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Thermometers ist die Meßspitze im wesentlichen stabförmig ausgebildet, wobei das vordere Ende der Meßspitze vorzugsweise abgerundet ist, und das andere Ende ein verdicktes Basisteil aufweist, das ein zu tiefes Einführen der Meßspitze in den Ohrkanal und dadurch Verletzungen des Trommelfells verhindert. Die Meßspitze besitzt sonst einen etwas kleineren Durchmesser als der Ohrkanal, und kann beim Einführen wegen ihres abgerundeten vorderen Endes mühelos den Ohrkanal entlanggleiten.
Am vorderen, abgerundeten Ende der Meßspitze kann ein Infrarot-Strahlungssensor angeordnet sein. Vorzugsweise sind jedoch mehrere Infrarot-Strahlungssensoren auf der gekrümmten Endfläche der Meßspitze zumindest leicht gegeneinander geneigt angeordnet, um ein größeres Blickfeld zu erhalten und die räumliche Temperaturverteiiung im Ohr und daraus die Temperatur und die Lage des Trommelfells relativ zum Blickfeld der Meßspitze bestimmen zu können. Dies erfolgt mittels einer Auswerteeinrichtung, der die Signale der Infrarot-Strahlungssensoren zugeführt werden. Durch eine akustische und/oder optische Signaleinrichtung, die von der Auswerteeinrichtung ansteuerbar ist, kann dem Benutzer zudem angezeigt werden, ob eine genaue Messung möglich oder eine andere Ausrichtung der Meßspitze im Ohrkanal erforderlich ist, wodurch nicht nur die Meßgenauigkeit erhöht sondern auch die Handhabung erleichtert wird.
Am vorderen Ende der Meßspitze kann auch eine infrarotdurchlässige Linse angeordnet sein, durch die die zu messende Infrarotstrahlung zu einem oder mehreren im Inneren des Thermometers oder der Meßspitze angeordneten Infrarot-Strahlungssensor(en) gelangen kann. Insbesondere kann die Linse die in die Meßspitze eintretende Infrarotstrahlung auf einen oder mehrere Infrarot-Lichtleiter fokussieren, der/die zwischen der Linse und dem/den Infrarot-Strahlungssensor(en) angeordnet ist/sind. Geeignete Infrarot-Lichtleiter sind beispielsweise flexible AgCI/AgBr-üchtwellenleiter oder innen versilberte Hohlleiter.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Enden der Lichtleiter direkt an der Endfläche der Meßspitze enden und und ihre optischen Achsen dort vorzugsweise einen rechten Winkel mit der Endfläche bilden. Da die Endfläche der Meßspitze gekrümmt ist, ergibt sich bei entsprechender Anordnung der Lichtleiter ein ausreichend großes Blickfeld, sodaß die räumliche Temperaturverteilung im Ohr bestimmt werden kann. Den einzelnen Infrarot-Lichtleitern ist vorzugsweise jeweils ein Infrarot-Strahlungssensor zugeordnet. Die Lichtleiter können aber auch bereits knapp unterhalb der Endfläche der Meßspitze enden, sodaß sie mit dem Ohrkanal nicht in Berührung kommen können.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Weitere Ausgestaltungen sind in der Beschreibung beschrieben, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigt:
Fig. 1 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen Meßspitze;
Fig. 2 eine Variante der erfindungsgemäßen Meßspitze gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Meßspitze mit einer Linse;
Fig. 4 eine Variante der erfindungsgemäßen Meßspitze gemäß Fig. 3 oder Fig. 2;
Fig. 5 eine dritte Ausführung einer erfindungsgemäßen Meßspitze mit mehreren Infrarot-Strahlungssensoren;
Fig. 6 eine Variante der erfindungsgemäßen Meßspitze gemäß Fig. 5 mit einer Linse.
In den Figuren 1 bis 6 sind schematisch Meßspitzen 10 aus biegsamem Material dargestellt, die ein stabförmiges Mittelteil 14, ein verbreitertes Basisteil 16 und ein abgerundetes vorderes Ende 12 aufweisen, von dem aus sich mindestens ein Infrarot-Lichtleiter 18 in Längsrichtung durch die Meßspitze 10 bis zu mindestens einem Infrarot-Strahlungssensor 20 erstreckt.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung einer Meßspitze 10 verläuft ein Infrarot-Lichtleiter 18, beispielsweise ein flexibler AgCI/AgBr-Lichtwellenleiter oder ein versilberter Hohlleiter, vom vorderen Ende 12 der Meßspitze zum Infrarot-Strahlungsdetektor 20.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante einer Meßspitze 10 wird die am vorderen Ende 12 eingekoppelte Infrarotstrahlung durch ein Bündel aus mehreren flexiblen Infrarot-Lichtleitern 18 zum Infrarot-Strahlungssensor 20 geleitet.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung der Meßspitze gemäß Fig. 1 ist am vorderen Ende 12 der Meßspitze 10 eine Infrarot-Linse 22 zur Fokussierung der einfallenden Infrarotstrahlung auf den im Brennpunkt der Infrarot-Linse 22 endenden Infrarot-Lichtleiter 18 angeordnet. Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante einer Meßspitze nach Fig. 2 oder Fig. 3 ist am vorderen Ende 12 der Meßspitze 10 eine Infrarot-Linse 22 zur Fokussierung der einfallenden Infrarotstrahlung auf das im Brennpunkt der Infrarot-Linse 22 endende Bündel von Infrarot- Lichtleitern 18 angeordnet.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung einer Meßspitze enden an der Endfläche der Meßspitze 10 mehrere Infrarot-Lichtleiter 18, die in unterschiedliche Raumrichtungen orientiert sind. Im Mittelteil der Meßspitze 10 verlaufen die Infrarot-Lichtleiter 18 parallel zueinander, fächern jedoch im Basisteil 16 auf. Jeder Infrarot-Lichtleiter 18 führt zu je einem Infrarot- Strahlungssensor 20. Aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung der Enden der Infrarot- Lichtleiter 18 im Meßspitzenkopf 12 kann mit dieser Meßspitze die räumliche Temperaturverteilung im Ohr bestimmt werden.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Variante wird die einfallende Infrarotstrahlung durch eine am vorderen Ende 12 der Meßspitze 10 angeordnete Infrarot-Linse 22 auf ein Bündel aus mehreren Infrarot-Lichtleitern 18 fokussiert, die sich von der Brennebene der Infrarot-Linse 22 aus in Längsrichtung durch die Meßspitze 10 zu jeweils zugeordneten Infrarot-Strahlungssensoren 20 im Basisteil 16 erstrecken. Auch mit dieser Meßspitze kann die räumliche Temperaturverteilung im Ohr bestimmt werden.
Bei einer in den Figuren nicht dargestellten Variante einer erfindungsgemäßen Meßspitze ist am vorderen Ende ein Infrarot-Strahlungssensor zur Erfassung der zu messenden Infrarotstrahlung und Umwandlung in ein elektrisches Ausgangssignal angeordnet, so daß im Unterschied zu den bisher beschriebenen Meßspitzen kein Infrarot-Lichtleiter zur Weiterleitung der erfaßten Infrarotstrahlung erforderlich ist. Zur Erfassung der räumlichen Temperaturverteilung können am vorderen Ende der Meßspitze auch mehrere Infrarot-Strahlungssensoren vorhanden sein, die vorzugsweise gegeneinander geneigt angeordnet sind oder sich in der Brennebene einer Linse befinden, und deren Ausgangssignale zur Auswertung an eine Meßelektronik mit zugeordneter Temperatur-Anzeigeeinrichtung weitergeleitet werden. Auch bei dieser Variante kann die Meßelektronik eine akustische und/oder optische Signaleinrichtung ansteuern, um die ordnungsgemäße Ausrichtung der Meßspitze zum Trommelfell anzuzeigen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Infrarot-Strahlungsthermometer, insbesondere Ohr-Fieberthermometer, mit einer Meßspitze (10) und mindestens einem Infrarot-Strahlungssensor (20) zur Erfassung der zu messenden Infrarotstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspitze (10) biegsam ist.
2. Infrarot-Strahlungsthermometer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspitze (10) ein Basisteil (16) aufweist, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser eines Ohrkanals.
3. Infrarot-Strahlungsthermometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspitze (10) mindestens einen Lichtleiter (18) aufweist, durch den auf das vordere Ende (12) der Meßspitze (10) auftreffende Infrarotstrahlung mindestens einem Infrarot-Strahlungssensor (20) zuführbar ist.
4. Infrarot-Strahiungsthermometer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der/die Infrarot-Lichtleiter (18) einen oder ein Bündel aus flexiblen AgCI/AgBr-Licht- wellenleitem oder innen versilberten Hohlleitern aufweist.
5. Infrarot-Strahiungsthermometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende (12) der Meßspitze eine Linse zum Fokussieren der einfallenden Infrarotstrahlung auf den/die Infrarot-Lichtleiter (18) oder den/die Infrarot- Strahlungssensor(en) (20) angeordnet ist.
6. Infrarot-Strahiungsthermometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen der Enden der Infrarot-Lichtleiter (18) rechtwinklig zur Endfläche des abgerundeten vorderen Endes (12) der Meßspitze (10) ausgerichtet sind.
7. Infrarot-Strahiungsthermometer nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Infrarot-Lichtleiter (18) jeweils ein Infrarot-Strahlungssensor (20) zugeordnet ist.
8. Infrarot-Strahiungsthermometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende (12) der Meßspitze (10) zumindest ein Infrarot-Strahlungssensor (20) angeordnet ist.
9. Infrarot-Strahiungsthermometer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Infrarot-Strahlungssensoren (20) gegeneinander geneigt angeordnet sind.
10. Infrarot-Strahiungsthermometer nach einem der Ansprüche 3 bis 9, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung der räumlichen Temperaturverteilung im Ohr und zur Bestimmung der Lage und der Temperatur des Trommelfells aus der ermittelten Temperaturverteilung.
11. Infrarot-Strahiungsthermometer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine akustische und/oder optische Anzeigeeinrichtung zur Signalisierung einer ordnungsgemäßen Ausrichtung der Meßspitze (10).
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