Термометр для измерения температуры тела и способ измерения температуры тела пациента (варианты)

 

Термометр предназначен для измерения температуры тела человека путем анализа ИК-излучения в наружном слуховом проходе пациент. Первый датчик термометра выдает сигнал количества ИК-излучения от поверхности ткани пациента, второй определяет температуру первого датчика. Процессор, соединенный с датчиками, обрабатывает выходные сигналы и определяет температуру тела и выводит ее на средство индикации. Процессор содержит множество запомненных коэффициентов, соответствующих множеству температур целей, и обеспечивает использование калибровочного распределения множества запомненных коэффициентов для соответствующих выходных сигналов при определении температуры тела. Блок головки зонда последовательно направляют на множество целей, каждую из которых поддерживают при соответствующей эталонной температуре, запоминают калибровочное распределение множества коэффициентов для каждой цели. Затем направляют блок головки зонда в наружный слуховой канал и определяют температуру тела. Температуру тела определяют также по выборкам выходного сигнала датчика ИК-излучения на основе максимального значения первого и второго наборов значений. Использование запоминающих коэффициентов позволяет повысить точность замера температуры. 3 с. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к измерительным медицинским приборам, более определенно, к системе и способу измерения внутренней температуры тела человека путем выявления и анализа ИК-излучения в наружном слуховом проходе пациента.

Диагноз и лечение многих болезней зависят от точного показания температуры внутри тела пациента и в некоторых случаях от сравнения ее с предыдущими показаниями. В течение многих лет самым обычным способом измерения температуры пациента было использование ртутных термометров. Их стерилизовали, встряхивали, вводили на несколько минут в рот или прямую кишку пациента, затем тщательно визуально проверяли для определения высоты ртутного столбика. Из-за этих неудобств были разработаны электронные термометры, и в последние 20 лет они получают все большее распространение. Наиболее успешно стали применяться термометры орального типа. Такие термометры продаются под товарным знаком IVAC и DIATEC. Обычно они имеют теплопроводный зонд, соединенный проводками с дистанционной установкой, имеющей электронную схему. Зонд помещается в защитный свободный футляр, прежде чем он вводится в рот или прямую кишку пациента. Благодаря применению предварительной технологии температура пациента измеряется в очень короткий промежуток времени, например 30 секунд, по сравнению с несколькими минутами, требуемыми для традиционных ртутных термометров. Такие электронные термометры обычно имеют измерительные приборы или другие дисплеи, которые позволяют специалисту определить температуру быстрее, чем методом изучения положения конца ртутного столбика в стеклянной трубке. Электронные термометры вышеупомянутого типа могут предоставить также в некоторых случаях более точные показания температуры, чем ртутные. Более того, защитные футляры нужны, чтобы один и тот же термометр можно было использовать без автоклавной обработки или другого типа стерилизации.

Мембрана среднего уха считается среди медиков более подходящим местом для измерения температуры тела пациента по сравнению с оральным, ректальным или подмышечным местом, потому что она обладает более выраженным свойством отражать температуру тела или внутреннюю температуру и более чувствительна к изменениям внутренней температуры. Патент США N 3282106 Бариса предложил возможность применения тимпанного термометра, который мог бы измерять температуру тела человека, принимая ИК-излучения в наружном слуховом проходе. Однако только тогда, когда система патента США N 4602642 Гари Дж. О' Хара и пр. получила коммерческую основу под федерально зарегистрированным товарным знаком First Temp. фирмы Intelligent Medical Systems Inc. из Карлсбада, Калифорния, клинически точный тимпанный термометр был фактически введен в клиническую практику.

Клинический термометр First Temp. включает 3 составные части: зонд с ИК-датчиком, прерыватель с заданной целью и зарядный блок. Кроме того, предусмотрены средства контроля для предварительного нагрева ИК-датчика и заданной цели до эталонной температуры (36,5^oC), близкой к температуре наружного слухового прохода, питаются они от энергии зарядного блока. Зонд обычно устанавливается в прерывателе, где ИК-датчик и цель предварительно нагреваются контрольными средствами нагрева. В этом состоянии выполняется калибровка. После чего зонд отделяется от прерывателя и вводится в наружный слуховой проход для выявления ИК-излучения от барабанной перепонки. Измерение температуры тела выполняется путем сравнения выявленного ИК-излучения с излучением от цели.

Точность измерения температуры достигается описанным выше термометром First Temp вследствие описанного ниже. Различные факторы ошибок исключаются благодаря предварительному нагреванию зонда с ИК-датчиком и цели до эталонной температуры (36,5^oC), близкой к нормальной температуре тела, с помощью нагревательных контрольных средств. Нагревая зонд до эталонной температуры, которая выше комнатной, и поддерживая ИК-датчик при постоянной температуре, несмотря на температуру окружающей среды, можно устранить изменения чувствительности ИК-датчика, и следовательно, его ошибку можно не принимать во внимание. Кроме того, калибровка выполняется таким образом, чтобы установить эталонную температуру цели, близкую к измеряемой температуре тела. Затем выполняется сравнительное измерение таким образом, что ошибки и погрешности, связанные с характеристиками оптической системы, уменьшаются до незначительного уровня. Более того, как только зонд нагревается до температуры, близкой к температуре тела, проблема понижения уровня в традиционных измерительных системах может быть решена, т.е. проблема, заключающаяся в том, что когда холодный зонд вводится в наружный слуховой проход, температура в наружном слуховом проходе и температура барабанной перепонки понижается из-за зонда, поэтому правильное измерение температуры тела не может быть достигнуто.

Описанный выше термометр First Temp, представленный в патенте США N 4602642, является отличным прибором по точности измерения температуры. Однако ввиду того что этот термометр требует наличия контрольной нагревательной установки, обладающей высокой точностью, его структура и схемы сложны и обуславливают его высокую стоимость.

Кроме того, он требует относительно длительного периода стабилизации для предварительного нагрева зонда и цели и для контроля за их температурой до определенного значения. Более того, нагревательная установка питается от довольно больших батареек и требует наличия перезаряжающей установки, соединенной с источником переменного тока. Следовательно, использование изобретения, описанного в патенте США N 4602642, представляется нецелесообразным в переносном клиническом термометре, работающем от маленькой батарейки в качестве источника тока.

Были предприняты многочисленные попытки разработать переносной тимпанный термометр, который не требовал бы нагревания до определенного значения.

Патент США N 4797840 Фрейдена, принадлежащий фирме THERMOSCAN, Inc. описывает термометр, который использует пироэлектрический датчик и, следовательно, требует наличия переносного затвора.

Патент США N 4784149 Бермана и др., принадлежащий фирме OPTICAL SENSORS, описывает инфракрасный тимпанный термометр, который использует ненагреваемую цель, чья температура выявляется в процессе калибровки.

Патент США N 4993424 Сусзински и др. принадлежащий фирме DIATEK, Inc описывает тимпанный термометр, для которого требуется передвижная калибровочная пластинка.

Патент США N 4993419 и 5012814 Помпей и др., принадлежащие фирме Exergen Corporation, описывают тимпанный термометр, который поступает в продажу под товарным знаком OTOTEMP. Термоэлемент вмонтирован внутрь унитарного теплоотвода, который идет вдоль трубчатого волновода переменного сечения. Длина и отражательная способность волновода контролируются для ограничения поля зрения термоэлемента. Предполагается, что электронная схема способствует более высокой точности путем определения заданной температуры как функции температуры горячего спая термоэлемента, определенной из температуры холодного спая и известного коэффициента термоэлемента. Определенная внутренняя температура регулируется на основе температуры окружающей среды, с которой соприкасается поверхность ткани.

Патент США N 4907895 Эвереста, принадлежащий фирме IVAC. CORP., описывает тимпанный термометр, в котором применяется зубчатое колесико.

Патент США N 5017018 Ючи и др., принадлежащий фирме NIPPON STEEL CORPORATION, описывает другой тимпанный термометр. Различные конструкции наконечника используются для избежания ошибок, связанных с изменением температуры внутри него, включая температурный датчик на наконечнике (фиг. 18).

Патент США N 4895164 Вула, принадлежащий фирме TELATEMP CORP., описывает тимпанный термометр, где термоэлемент и терморезистор, который определяет температуру термоэлемента, устанавливаются в непосредственной близости друг к другу посредством изотермического блока, который удлиняет значительно расстояние вокруг волновода.

Патент США N 5024533 Эгавы и др., принадлежащий фирме Citizen Watch Co., описывает термометр, который использует термоэлемент 3а (фиг. 18), установленный в металлическом корпусе 19, для принятия ИК-излучения от наружного слухового прохода посредством трубчатого волновода 20, выполненного из трубки, обшитой золотом. Излучение проходит через колпачок зонда общего типа (продается фирмой IMS) и через кремниевый фильтр 2b. Первый чувствительный к температуре датчик 3b, который может быть диодом, помещается в корпусе 19, соседний с термоэлементом 3a, для измерения первой температуры термоэлемента и температуры окружающей среды. Второй температурный датчик 3c связан с внешней поверхностью волновода 20 для измерения второй температуры волновода. С помощью компоновки схем, показанной на функциональной диаграмме на рис. 19, третий вариант исполнения термометра Citizen показывает в цифровом отображении напряжение первого термодатчика 3b и преобразует напряжение в градусы T₀. Компоновка схемы затем показывает напряжение в цифровом отображении второго термодатчика 3c и преобразует это напряжение в градусы T_p. Схема выдает следующие заложенные в нее данные: 1) чувствительность термоэлемента при известной температуре; 2) коэффициент изменения чувствительности как функции температуры термоэлемента; 3) коэффициент усиления усилителя термоэлемента; 4) чувствительность термоэлемента, основанная на принимающей свет области датчика (поле зрения); 5) температуру симметричной оси для коррекции пропускных характеристик; 6) функцию преобразования, соотносящую выходной сигнал датчика окружающей среды к температуре, в градусах; 7) функцию преобразования, соотносящую выходной сигнал датчика с оптическим волноводом к температуре, в градусах; 8) коэффициент излучения цели (или принимается равным 1); 9) коэффициент излучения оптического волновода.

Схема (фиг. 19) патент Citizen далее показывает цифровое значение напряжения термоэлемента 3a. Он рассчитывает заданную температуру (т.е. температуру тела) как функцию заложенных данных чувствительности и излучения. Затем схема корректирует заданную температуру, используя заложенные данные пропускной коррекции и в конечном итоге корректирует заданную температуру как функцию разности температуры между датчиком окружающей седы и датчиком волновода и коэффициентом излучения волновода.

Изготовление блок к блоку и сборка различных частей, располагающихся в термоэлементе, терморезисторов и других компонентов устраняет необходимость в строгой системе уравнений, описывающей физические взаимодействия электронных и оптических компонентов для расчета температуры тела с достаточной точностью. Ошибки, неизбежные от каждого компонента, накапливаются и влияют на другие элементы. В известных тимпанных термометрах каждый компонент должен быть откалиброван отдельно. Очень сложно определять связи между всеми составными частями и заданной температурой через ряд окружающих температур. Опыты показали, что достаточная точность не достигается с помощью применения датчиков для определения температуры термоэлемента и волновода и последующей обработкой сигналов в соответствии с уравнениями, которые вычитают какое-то количество и измеренной заданной температуры, что соответствует температурным изменениям в волноводе.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению в части устройства и способов является радиационный клинический термометр (US, 4832789, G 01 J 5/10, публ. 12.06.90), содержащий первый датчик для получения первого выходного сигнала, отражающего количество ИК-излучения от поверхности биологической ткани пациента, второй датчик для получения второго выходного сигнала, отражающего температуру средства приема и направления ИК-излучения, и третий датчик для получения третьего выходного сигнала, отражающего температуру средства приема и направления ИК-излучения (фиг. 20), все датчики соединены с процессором, обрабатывающим выходные сигналы, результаты обработки выводятся на средство индикации.

Способ работы термометра заключается в том, что предварительно проводят калибровочное измерение температуры, направляя наконечник зонда на отражательную пластинку, при этом данные измерения получают от ИК-датчика, термочувствительного датчика для измерения температуры зонда, вводят полученные данные в компьютер, после чего устанавливают наконечник зонда в наружном слуховом проходе, проводят рабочее измерение температуры на основании данных от тех же датчиков и осуществляют расчет температуры на основании программного алгоритма, учитывающего систему уравнений плотности излучения и коэффициентов чувствительности и разности температур между датчиком температуры окружающей среды и датчиком температуры волновода зонда с учетом коэффициента излучения волновода. Окончательное значение температуры отражается на дисплее.

Изобретение предлагает очень точный способ и прибор для измерения температуры тела человека на основе новой калибровочной техники, не зависящей от системы уравнений и описывающей связи компонентов прибора в соответствии с физическими законами излучения.

Прибор имеет сенсорные средства для вырабатывания первого выходного сигнала, представляющего некоторое количество ИК-излучения, отражающегося от поверхности биологической ткани пациента. Далее прибор имеет второй датчик для вырабатывания второго выходного сигнала, представляющего температуру первого датчика. Процессор, соединенный с датчиками, обрабатывает выходные сигналы для определения температуры тела пациента, используя калибровочные мишени распределения множества температурных точек к соответствующим выходным сигналам. Средство индикации, соединенное с процессором, представляет оператору данные об определенной температуре тела. При этом процессор содержит множество запомненных коэффициентов, соответствующих множеству температур целей (калибровочных мишеней) и обеспечивает использование калибровочного распределения множества запомненных коэффициентов для соответствующих выходных сигналов при определении упомянутой температуры тела.

Кроме того, термометр содержит средство для приема и направления ИК-излучения, предназначенное для приема ИК-излучения, испускаемого поверхностью биологической ткани и направления излучения к первому датчику.

Далее термометр содержит третий датчик, соединенный с процессором, для получения третьего выходного сигнала, представляющего температуру средства приема и направления ИК-излучения. При этом оно содержит удлиненный волновод, а третий датчик термически с ним связан.

Кроме того, средство приема и направления ИК-излучения содержит полый пластиковый зонд, окружающий волновод.

Далее процессор предназначен для определения упомянутого калибровочного распределения в заданном диапазоне температур окружающей среды.

Термометр может также являться тимпанным термометром, его процессор предназначен для определения калибровочного отображения в заданном диапазоне температур окружающей среды и средство приема и направления ИК-излучения содержит зонд с удлиненным волноводом, а третий датчик термически связан с зондом.

Средство индикации термометра содержит дисплей. Далее процессор термометра предназначен для аппроксимирования калибровочного распределения посредством уравнения, использующего множество запомненных коэффициентов путем выполнения множественной линейной регрессии с использованием калибровочного распределения.

Процессор также предназначен для определения последовательности температур тела в заданном временном интервале и для выбора из нее максимальной температуры типа для подачи на индикаторное средство.

При этом первый датчик может содержать термостолбик, а второй датчик термически связан с первым.

Предлагаемый способ включает этапы, при которых используют блок головки зонда с первым датчиком и вторым датчиком, принимают ИК-излучение, излученное в слуховой проход пациента, формируют первый выходной сигнал, представляющий величину ИК-излучения, падающего на первый датчик, и формируют с помощью второго датчика второй выходной сигнал, представляющий температуру первого датчика, при этом последовательно направляют блок головки зонда на множество целей (калибровочных мишеней), каждую из которых поддерживают при соответствующей эталонной температуре, запоминают множество коэффициентов, соответствующих ИК-излучению и температурам первого и второго датчиков соответственно, которые были получены при последовательном направлении блока головки зонда на множество целей (калибровочных мишеней), запоминают калибровочное распределение множества коэффициентов для каждой цели, направляют блок головки зонда в наружный слуховой проход и определяют температуру тела пациента с использованием выходных сигналов датчиков и калибровочного распределения.

Далее формируют уравнение, которое аппроксимирует калибровочное распределение, и определяют температуру тела путем подстановки выходных сигналов датчиков в упомянутое уравнение.

При этом в блоке головки зонда используют средство приема и направления ИК-излучения и третий датчик, при этом осуществляют прием и направление ИК-излучения от наружного слухового прохода к первому датчику, формируют с помощью третьего датчика третий выходной сигнал, представляющий температуру средства приема и направления ИК-излучения, и включают величины третьего сигнала для каждой из целей в калибровочное распределение.

Блок головки зонда направляют последовательно на множество температур окружающей среды и при каждой температуре внешней среды направляют блок головки зонда последовательно на каждую из множества калибровочных мишеней, а также включают в калибровочное распределение величины первого и второго выходных сигналов для каждой из целей при каждой из температур окружающей среды.

Далее возможна стабилизация блока головки зонда при первой температуре окружающей среды перед воздействием на него второй температурой, а калибровочное распределение формируют в течение временного интервала, когда блок головки зонда охлаждают или нагревают до второго значения температуры окружающей среды.

Предлагается также второй вариант осуществления способа определения температуры тела пациента, при котором в блоке головки зонда используют наконечник зонда, вводимый в наружный слуховой проход пациента, и датчик ИК-излучения, осуществляют выборки выходного сигнала датчика ИК-излучения, осуществляют выборки выходного сигнала датчика ИК-излучения до ввода наконечника в слуховой проход и запоминают первый набор значений, представляющих упомянутый сигнал, затем вводят наконечник зонда в наружный проход так, чтобы ИК-излучение в нем попадало на датчик ИК- излучения, осуществляют выборку выходного сигнала датчика и запоминают второй набор значений, представляющих этот сигнал, при этом температуру тела пациента определяют на основе максимального значения первого и второго наборов значений.

На фиг. 1a и 1b представлен термометр в увеличенном виде (частично показан вид сбоку и продольный в поперечном сечении соответственно). Части комплекта головки зонда, который может быть использован в предпочитаемом варианте исполнения настоящего изобретения. Детектор вмонтированного термоэлемента показан в вертикальной проекции; на фиг. 2 - функциональная блок-схема электронного схемного решения предпочитаемого исполнения; на фиг. 3 - схема последовательности всех операций предпочитаемого варианта; на фиг. 4 - схема последовательности этапов, выполняемых предпочтительным вариантом исполнения для определения температуры тела; на фиг. 5 - диаграмма состояний, иллюстрирующая меню, воспроизводимое в процессе работы предпочтительного варианта; на фиг. 6 - температурная диаграмма в сравнении со временем, показывающая свойство просмотра вперед предпочтительным вариантом исполнения; на фиг. 7 - увеличенное изображение палеты, поддерживающей несколько тимпанных термометров; на фиг. 8 - диаграммная иллюстрация прибора, применяемого для калибровки множества тимпанных термометров, входящих в предпочтительный вариант исполнения настоящего изобретения; на фиг. 9 - увеличенный вид по вертикали некоторых нагреваемых водой целей прибора для калибровки, изображенного на фиг. 8.

Лучший способ исполнения изобретения.

Возможны два подхода к дизайну корпуса тимпанного термометра, который состоит из ИК-датчика и сопутствующей оптики. Корпус может быть выполнен из теплопроводимых компонентов (т.е. металла), чтобы поддерживать изотермически все элементы системы. Если фильтры, волновод и ИК-датчик поддерживаются при одной и той же температуре, что является так называемым изотермическим подходом, количество возможных ошибок, связанных с изменениями в ИК-излучении от одного из вышеуказанных компонентов, будет значительно уменьшено. Пока не применяется электрический нагрев, это сразу не достигается в тимпанном термометре, который контактирует с ухом, имеющим другую температуру, отличную от корпуса датчика. Изотермический дизайн без активного нагрева опирается на все металлические компоненты или высокую термическую проводимость компонентов при близком термическом контакте. Однако существуют еще и температурные градиенты. Альтернативный подход, примененный в нашем изобретении, заключается в конструировании корпуса с использованием теплоизоляционных компонентов (т.е. пластика), чтобы уменьшить изменения в температуре фильтров, волновода и ИК-датчика. Это так называемый неизотермический подход.

Обратимся к фиг. 1а и 1b. Представленное исполнение настоящего изобретения состоит из блока головки зонда 8, который включает первый датчик в виде термоэлемента (термостолбика) 10. Первый датчик здесь упоминается в качестве ИК-датчика. Он вырабатывает напряжение, соответствующее температуре "горячих спаев" относительно "холодных спаев". Подходящий детектор термоэлемента продается фирмой Dexter Research из Мичигана. Он состоит из множества индивидуальных термоэлементов, соединенных в серии. Каждая термопара имеет холодный спай и горячий спай. См. патент США N 4722612 Джанкерта и пр. от 2 февраля 1988 г. Термоэлемент 10 вырабатывает аналогичный выходной сигнал (напряжение), соответствующий определенному количеству ИК-излучений, которое падает на него. Представленный вариант исполнения настоящего изобретения предназначен для восприятия ИК-излучения, испускаемого поверхностью биологической ткани, и в частности, кожей наружного слухового прохода и барабанной перепонкой .

Второй датчик 12 (фиг. 1b) присоединен к термоэлементу посредством теплопроводимого материала Epoxy. Он вырабатывает аналогичный выходной сигнал (напряжение) на линиях 12a, представляющих температуру детектора термоэлемента 10. Для этой цели нужен один датчик-терморезистор. Датчик 12 здесь упоминается в качестве датчика окружающей среды, так как он эффективно измеряет температуру комнаты, где применяется термометр, и следовательно, температуру термоэлемента (термостолбика) 10. Очень важно знать температуру термоэлемента при определении количества ИК-излучения, попадающего на него от его внешних сигналов.

Желательно, чтобы у первого датчика было довольно широкое поле зрения, так как термометр не может менять свою ориентацию по отношению к уху. Другими словами, желательно "интегрировать" температуру слухового прохода и барабанной перепонки, чем получить температуру одной маленькой точки слухового прохода. Помещенный поблизости с отверстием визуального изображения термоэлемента трубчатый волновод выполнит его. Желательно, чтобы волновод был типа Brass или Copper с покрытым золотом внутренним диаметром или для достижения как можно более высокой отражательной способности инфракрасной области спектра, т.е. с длиной волны 8 - 12 мкм.

Обращаемся по-прежнему к фиг. 1а и 1b. Удлиненный, обычно цилиндрический, полый, пластиковый зонд 14 окружает и поддерживает волновод в форме трубки типа Brass или Copper. Волновод и зонд обеспечивают способ приема ИК-излучения, направляя к термоэлементу 10. Внутренняя стенка металлической трубки 16 покрыта слоем золота 16a. Зонд 14 имеет наконечник 14a, подогнанный по размеру и конфигурации для введения в наружный слуховой проход пациента. Зонд 14 состоит из задней части 14, которая соединена с задним концом промежуточной части 14c. Задняя часть 14b и промежуточная часть 14c заключены в пластиковый корпус 15 (фиг. 1B). Корпус 15 имеет удобно загнутую назад часть (не показана), за которую берется оператор, корпус закрывает основную массу электронных компонентов, которые составляют схему, представленную на фиг. 2. Корпус 15 выполнен из формованного пластика AB. Желательно, чтобы зонд 14 был также выполнен из формованного пластика AB, который имеет низкий коэффициент теплопередачи.

Задний конец металлического волновода 16 устанавливается внутри цилиндрической ступенчатой пластиковой вмонтированной втулки 17 (фиг. 1а), расположенной внутри задней части 14b зонда. Пластиковая манжета 18 окружает и поддерживает передний конец трубки волновода. Внешний диаметр трубки волновода меньше, чем внутренний диаметр промежуточной части 14c зонда, что ведет к образованию воздушного зазора G1 между ними. Этот воздушный зазор сводит к минимуму тепловой поток, идущий от наружного слухового прохода через зонд 14 к волноводу 16. Желательно, чтобы воздушный зазор G был приблизительно 0,20 см в ширину. Задний конец трубки волновода расположен на расстоянии 0,012 - 0,02 см от детектора термоэлемента. Этот зазор, обозначенный на фиг. 1а и 1b как G2, препятствует прохождению тепла между ними.

Детектор термоэлемента 10 монтируется внутри увеличенной назад части втулки 17 так, что активная сторона 19 термоэлемента, снабженная фильтром, принимает ИК-излучение, передаваемое вниз по волноводу 16. Заглушка 20 из формованного пластика удерживает термоэлемент 10 внутри втулки 17. Выводы 22 термоэлемента проходят через отверстия заглушки 20. Свободный гигиенический корпус 23 в форме рефлектора (фиг. 1а) устанавливается на наконечник зонда прежде, чем он вводится в наружный слуховой проход пациента. Этот рефлектор включает поперечную, проницаемую для ИК-излучения мембрану и средство для съемного крепления мембраны на зонд так, чтобы оно выступало через наконечник 14a. Средство крепления включает трубчатый корпус 23b, который деформируется и защелкивается на удерживающем выступе 14с зонда. См. патент США N 4662360 О' Хара и др. от 5 мая 1987 г.

Приведенный в контакт с ухом пластиковый зонд и комбинированный волновод быстро не изменят температуру. Трубчатый металлический волновод 16 не будет иметь ту же температуру, что и эталонные спаи ИК-детектора, и может случиться ошибка, если отражательная способность волновода менее 100%. Отражательная способность, равная 98%, представляет собой заданный практический предел ограничения при изготовлении. Оптический анализ показал, что в среднем пучок радиоактивных лучей отскакивает 8 раз внутри зонда и комбинированного волновода прежде, чем он достигнет термоэлемента. Следовательно, отражательная способность составляет 0,988 или 85%. Вследствие этого эмиссия волновода 16 равна 15%.

Преимущество использования теплонепроводимого внешнего зонда 14 и внутреннего волновода, отделенного воздушным зазором, заключается в сведении к минимуму "понижения уровня", что представляет собой отток тепла от уха в результате контакта с теплопроводным предметом, имеющим более низкую температуру, чем ухо. Можно использовать пластиковый зонд с обшитым металлом слоем в качестве волновода. Преимущество пластикового волновода заключается в том, что, введенный в ухо, он не изменяет быстро температуру. Однако неудобство пластикового волновода в том, что трудно измерить его предельную температуру датчиком, установленным на нем в одном месте, как будет объяснено далее.

Внешний фильтр 24 (фиг. 1) прикрепляется к переднему концу зонда 14. Фильтр 24 закрывает передний конец волновода 16, не давая пыли и грязи попасть внутрь и изменить тем самым отражательную способность. Фильтр 24 должен обладать как можно большей пропускной способностью в ИК-области с полосой пропускания, равной или шире, чем полоса пропускания на термоэлементе. Например, если фильтр термоэлемента имеет полосу пропускания от 8 до 12 мкм по длине волны, то внешний фильтр 24 должен иметь длину волны в полосе пропускания 8 - 12 мкм или же 7 - 13 мкм. Желательно, чтобы проницаемость в полосе пропускания составила 94%. Низкие значения коэффициента пропускания увеличат ИК-излучение от фильтра 24, что вызовет погрешность, связанную с теплом из уха, нагревающим фильтр при непосредственном контакте. Один из подходящих фильтров 24 выполнен из германия и имеет многослойное, неотражающее покрытие с обеих сторон. Такой фильтр продается фирмой Optical Coating Laboratories, Inc.

Третий датчик 26 (фиг. 1b) соединен термически с волноводом 16. Этот датчик вырабатывает аналогичный выходной сигнал (напряжение) по линиям 26a, представляющим температуру волновода 16. Желательно, чтобы датчик 26 был терморезистором, присоединенным термоматериалом Epoxy. Линия 26a от терморезистора проходит через воздушный зазор G и паз 17a в закрепляющую втулку 17. Третий датчик упоминается здесь в качестве датчика температуры волновода.

Эжекторная втулка 28 (фиг. 1а) окружает части 14b и 14c зонда, она может скользить вперед под действием пружины S при ручном воздействии на кнопку эжектора (не показана), расположенную на корпусе 15. Для того чтобы зацепить задний конец рефлектора 24 и отщелкнуть его от зонда для удаления.

Фиг. 2 представляет функциональную блок-схему электронной схемы, которая может быть использована в предпочитаемом варианте исполнения нашего изобретения. Она включает микрокомпьютер 30, который принимает команды оператора посредством переключателя управления и конфигурации 32, и приводит в действие дисплей, управляющий меню. В качестве примера микрокомпьютер и управляющий меню дисплей 34 могут быть представлены в виде однокристального HITACHI Model HD 4074808H и жидкокристаллического дисплея. Переключатели управления и конфигурации могут включать множество переключателей с двухрядным расположением выводов (DIP), которые позволяют оператору выбрать тимпанный способ, способ измерения температуры поверхности кожи, градусы по Фаренгейту или по стоградусной шкале, оральное измерение или эквивалентное ректальное измерение. Селекторные переключатели с подобными функциями применяются в вышеназванном тимпанном термометре First Temp.

Рабочая программа, выполняемая микрокомпьютером 30, может быть записана во внутреннем постоянном запоминающем устройстве (ROM) или EPROM микрокомпьютера 30. Другое запоминающее устройство 36 соединено с микрокомпьютером для запоминания многочисленного алгоритма, применяемого для определения измеренной температуры тела. В качестве примера это запоминающее устройство может включать электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM) с битом IK, которое продается фирмой ROHM. Сигналы от датчиков 10, 12 и 26 проводятся через аналогичный ввод и схему согласования 38. Эта схема может быть представлена входным кристаллом мультиплексора Model N 74HC4051, поступающим на рынок от RCA. Сигналы от этой схемы проводятся через аналого-цифровой преобразователь 40 к микрокомпьютеру 30. Этот аналого-цифровой преобразователь (АДС) может быть представлен интегральной схемой Model N TSC500, принадлежащей фирме TELEDYNE. Желательно, чтобы источник тока 42 был в виде 9-ти вольтовой щелочной аккумуляторной батареи. Постоянный ток от этого источника идет к регулятору тока 44. Этот регулятор тока пропускает положительный 5-ти вольтовый сигнал к контрольному элементу 46, который, в свою очередь, соединен со вторым регулятором тока 48 для обеспечения отрицательного 5-ти вольтового сигнала. Регулятор тока 44 может быть в виде интегральной схемы SC17710 YBA, поступающей от SMOS. Регулятор тока 48 может быть представлен интегральной схемой Model N TSC7660, поступающей от TELEDYNE. Контрольный элемент 46 способен отключать всю и даже резервную мощность, когда термометр входит в часовой режим. Контрольное устройство может принять форму простого полевого транзистора (FET).

И аналогичная входная схема согласования 38, и аналого-цифровой преобразователь 40 соединены с эталонной схемой напряжения 50 (фиг. 2). Эта эталонная схема напряжения может быть представлена интегральной схемой MC1403D, поступающей от фирмы MOTOROLA. Внешний калибровочный прибор 52 может быть соединен с микрокомпьютером 30 для калибровки системы. Как будет объяснено дальше, в связи с описанием фиг. 7, этот прибор включает внешний компьютер, который сообщается с микрокомпьютером 30 посредством своего внутреннего порта ввода-вывода. Звуковой сигнал 54 управляется микрокомпьютером с целью вырабатывания звуковых сигналов для предсказывания действий оператора или предупреждения о других условиях, например, о таких, как неправильная установка нового гигиенического колпачка или рефлектора на зонд или низкая мощность питания.

Предпочитаемый вариант исполнения термометра настоящего изобретения функционирует совершенно другим образом, чем предыдущие термометры, чувствительные к ИК-излучению, использовавшие строчную систему уравнений, описывающую взаимосвязи компонентов с точки зрения физических законов излучения, таких, как закон Планка и уравнения Стефана-Больтцманна. Некоторые из этих термометров корректировали полученную температуру тела путем вычитания компонента, связанного с разностью температуры между волноводом и термоэлементом.

Подход, использованный в настоящем изобретении, опирается скорее на область комплексных систем моделирования, чем на физику излучений. После обширных экспериментальных работ заявитель обнаружил, что связи между всеми входными сигналами и заданной температурой очень сложно определить. Вместо этого в процессе калибровки предпочитаемого варианта настоящего изобретения построена матрица, представляющая достаточное количество привязок заданной температуры и температуры окружающей среды. Таким образом, многоразмерная поверхность распределяется в виде карты, соотнося входные сигналы к измеряемым выходным сигналам без учета физики взаимодействия между входными сигналами. Например, заданная температура 36,67^o по Цельсию (C) может соответствовать напряжению термоэлемента в 31 мкВ, сопротивлению датчика окружающей температуры в 1,234 Ом и сопротивлению температурного датчика оптического волновода в 4,321 Ом. Выходной сигнал в 36,67^oC является результатом применения карты распределения трех входных сигналов к температуре заданного абсолютно черного тела. Предпочитаемый вариант нашего термометра не определяет, что из себя представляют температура окружающей среды, температура волновода или же чувствительность термоэлемента.

В процессе калибровки предпочитаемый вариант исполнения термометр настоящего изобретения заключается в следующем:
1) термометр последовательно экспонируется к абсолютно черным точкам, покрывающим диапазон его предполагаемого радиуса действия;
2) температура окружающей среды повторяется циклически в процессе упомянутой последовательности экспонирования путем установки в различные точки, покрывающие диапазон предполагаемого рабочего радиуса действия;
3) для каждой заданной температуры накапливаются сигналы от термоэлемента, датчика температуры окружающей среды, датчика температуры оптического волновода и нулевые усиленные значения;
4) в полном виде весь сет входных сигналов накладывается на их выходные сигналы в соответствии с техникой многократной линейной регрессии. Различные входные данные, кроме их квадратных и кубических степеней, являются независимыми переменными по сравнению с целью, являющейся зависимой переменной;
5) результатом построения кривой является сет из 13 коэффициентов, которые используются во время замера для определения заданной температуры.

Во время замера предпочитаемый вариант исполнения термометра согласно настоящему изобретению:
1) показывает 4 входных напряжения в цифровом отображении -
А)термоэлемента (V_t);
Б) напряжение датчика температуры окружающей среды (V_a);
В) напряжение датчика температуры волновода (V_w);
Г) нулевое усиленное напряжение (V_n).

2) Заданная температура T_t подсчитывается с использованием следующего алгоритма с 13 коэффициента (a₁-a₁₃), которые определяются в процессе калибровки:
T_t = a₁ + a₂[V_t - V_n] + a₃[V_t - V_n]² + a₄[V_t - V_n]³ + a₅V_a + a₆ V²_a + a₇ V³_a + a₈V_w + a₉ V²_w + a₁₀ V³_w + a₁₁[V_t - V_n - V_a] + a₁₂[V_t - V_n - V_a]² + a₁₃[V_t - V_n - V_a]³.

Квадратные и кубические члены алгоритма, приведенного выше, приводят к тому, что некоторые члены уравнения становятся совсем большими, а другие - совсем маленькими по отношению друг к другу. В предпочитаемом варианте исполнения нашего термометра используется маленький микропроцессор с ограниченной программной памятью, ограниченной сверхоперативной памятью, ограниченной памятью для хранения постоянных значений, ограниченной скоростью обработки данных. Чтобы оптимизировать резервы этого относительно малого микропроцессора, лучшим образом приспособлены большие отличия в относительных величинах членов в алгоритме с использованием количества чисел с плавающей запятой. Такие числа имеют две части: показатель степени и мантиссу. Мантисса требует наибольшее количество битов. Чтобы относительно малый микропроцессор смог подсчитать температуру тела, используя вышеуказанный алгоритм наиболее эффективно, величина мантиссы чисел с плавающей запятой должна быть ограничена. Ограничение величины мантиссы сохраняет программную память при копировании арифметических операций, сохраняет сверхоперативную память и экономит размер постоянной памяти, так как числа меньше, и сберегает время на обработку, так как меньше битов обрабатывать. Однако когда количество битов в мантиссе уменьшено, теряется некоторая точность, когда прибавляется большое число к маленькому, из-за ошибки при сбрасывании. Чтобы удержать эту ошибку в пределах допустимых границ, отличие в величине прибавленных вместе чисел должно удерживаться в ограниченных пределах. Хотя это и не показано в предварительно определенном алгоритме из 13 коэффициентов, заявитель обнаружил, что путем добавления константы, здесь упоминаемой как "смещение" к одному или более членов в регрессии, коэффициенты алгоритма могут быть изменены, не влияя на точность результата, и одновременно уменьшается ошибка при отбрасывании. При выборе этой константы "смещение" выполняется некоторое количество пробных регрессий. Затем необходимо определить, при каком сете коэффициентов будет меньше всего ошибок при сбрасывании. Возможны два решения. Прежде всего количество пробных вычислений может быть выполнено с выбранным микропроцессором или способом эмуляции программного обеспечения и аппаратуры по отношению к пакету и для выполнения операций с плавающей точкой выбранного микропроцессора. Альтернативный подход заключается в определении, какой сет коэффициентов выдает лучшие результаты при изучении самих коэффициентов. Этот последний подход наиболее желателен, так как он требует мало времени и затрат на его обеспечение. Чтобы сделать эффективным этот второй подход, требуется доказатель или статистический расчет отбрасывания. Заявитель разработал такой статистический расчет, который может быть получен из соотношения коэффициентов. Соотношение, которое он разработал, имеет вид
T_стат = a₁ + a₂(a₃ + a₅)a₆ + a₈(a₉ - a₁₁)a₁₂.

Затем выбирается регрессия с самым низким значением T_стат, как самая оптимальная, которая дает меньше всего ошибок при отбрасывании.

Определение степени теплового равновесия между термоэлементом и волноводом невозможно с предпочитаемым вариантом исполнения термометра согласно настоящему изобретению. Это потому, что ни датчик, связанный с термоэлементом, ни датчик, связанный с волноводом, не калибруются с термоэлементом, ни датчик, связанный с волноводом, не калибруются по отношению друг к другу или к какой-нибудь температурной шкале. Следовательно, предпочитаемый вариант исполнения термометра настоящего изобретения не может определить, по какой степени любые датчики находятся в равновесии друг с другом или по времени калибровки, или по времени измерения температуры. Такое определение не является необходимым со способом определения температуры тела по ИК-излучению согласно настоящему изобретению.

В предпочитаемом варианте исполнения термометра настоящего изобретения нет средства или корректировки электрического сигнала от ИК-датчика. Концепция коррекции не применима к калибровке или способу измерения по нашему изобретению. Все выходные данные датчика распределяются по карте, чтобы выдавать заданную температуру в соответствии с тринадцатиразмерной картой поверхности, которая была определена во время калибровки. Для корректировки любого другого входного сигнала/сигналов не применяется входной сигнал датчика. Не определяется промежуточная (неоткорректированная) температура.

На раннем этапе разработки термометра настоящего изобретения была опробована техника корректировки, использующая подход к корректировке известных изобретений к температурному отличию между термоэлементом и волноводом. Однако заявитель отказался от этого подхода из-за неспособности провести корректировку в достаточном диапазоне условий и неприемлемого накопления допусков индивидуальных компонентов. Эта неувязка подсказала радикально отличный подход, вытекающий из предмета настоящего изобретения.

На фиг. 3 дана общая структурная схема операции первого варианта исполнения тимпанного термометра настоящего изобретения; на фиг. 4 - блок-схема этапов, выполняемых предпочитаемым вариантом для определения температуры тела.

Предпочитаемый вариант термометра настоящего изобретения включает также особенность "просмотра вперед". Продолжительность между вводом зонда 14 в наружный слуховой проход и нажатием на кнопку СКАН может изменяться в зависимости от операторов. Из-за эффекта понижения уровня это различие между оператором может быть результатом разных измеряемых температур. Обращаясь к графику фиг. 6, можно понять, что понижение уровня предупреждает "плоскую" форму волны. Если оператор нажимает на кнопку СКАН после того, как понижение условия уменьшило пробную температуру, значение пиковой температуры будет потеряно. Как указано выше, решение заключается в том, чтобы начать выборку выходного сигнала термоэлемента при T_в, когда колпачок зонда или рефлектор первоначально устанавливаются на наконечники зонда 14a. Выборки могут быть сохранены в односекундном кольцевом списке. Когда нажата кнопка СКАН, выборка выходного сигнала термоэлемента продолжается еще одну секунду. Микропроцессор 30 затем выбирает пиковое значение из двухсекундных выборок. Первый интервал в одну секунду перед нажатием кнопки СКАН представлен как T_в - t₁. Второй интервал в одну секунду представлен как t₁ - t_E.

Обратимся к фиг. 4. Описанные далее приборы отражают установку на термометре рефлектора или колпачка зонда. К микропроцессору 30 поступает сигнал, указывающий на то, что колпачок находится на зонде. Затем микрокомпьютер начинает выборку выходного сигнала термоэлемента при скорости 16 выборок в секунду. Значения в цифровом отображении аналогичных выходных сигналов термоэлемента записываются в кольцевой список. Как только нажимается кнопка термометра, микрокомпьютер начинает выборку выходного сигнала термоэлемента 14 раз, а затем выходного сигнала датчика окружающей среды и датчика волновода по отдельности и запоминает значения в цифровом отображении этих выходных сигналов. Кроме того, микрокомпьютер отбирает нулевое усиленное значение напряжения (V_n) и запоминает его цифровое значение. Затем микрокомпьютер просматривает кольцевой список предварительного просмотра и список постпросмотра для поиска пикового выходного сигнала термоэлемента. Используя цифровое значение этого пикового выходного сигнала термоэлемента вместе с цифровыми значениями выходных сигналов второго и третьего датчиков и нулевое усиленное напряжение, подсчитывается температура тела с применением ранее описанного алгоритма, который был вызван путем многократной линейной регрессии, выполненной на калибровочных мишенях.

Язычковый переключатель 56 (фиг. 1а) на плате 58 с печатной схемой приводится в движение магнитом 59, вмонтированным в эжекторной втулке 28 с возвратно-поступательным движением. Плата с печатной схемой монтируется на заднем конце части зонда 14b. Когда рефлектор 23 устанавливается на наконечник зонда 14a, его задний конец зацепляет за передний конец втулки 28 и оттягивает ее так, что сжимается пружина S. В результате магнит 59 движется от язычкового переключателя 56, посылая сигнал к схеме фиг. 2, которая дает знать микропроцессору 30, что рефлектор установлен. Это заставляет микропроцессор начать выборочные измерения со скоростью 16 в секунду.

В процессе массового производства термометров вышеупомянутого типа они должны быть откалиброваны в полном комплекте. На фиг. 7 представлен увеличенный вид палеты 60, на которой установлено множество тимпанных термометров 61, по 3 в группе. Зонд каждого термометра направлен вниз в соответствующее отверстие (не видно) в палете. Фиг. 8 представляет диаграмму прибора, применяемого для калибровки множества тимпанных термометров, соответствующих предпочитаемому варианту исполнения настоящего изобретения. Множество палет с термометрами помещаются в климатрон 62, настроенный на первую заранее определенную температуру окружающей среды. Одна из таких камер для испытаний представлена камерой CYBORTRONICS серии 3000. Фирмы CYBORTRONICS Inc. Из Ирвина, Калифорния. Испытательный стенд 63 расположен в центре климатрона. Стенд содержит 4 сета 64, 66, 68 и 70 трех целей абсолютно черных тел, которые находятся при точных температурах 29,44^o, 35^o, 38,88^o и 43,33^o (C). Протекающая через цели абсолютно черных тел вода служит для точного поддерживания их температур, как будет описано детально дальше. Вода протекает туда и обратно к каждому из 4 сетов через отдельные трубки 72, 74, 76 и 78. Эти отдельные водоводы показаны на диаграмме одной линией 80, показывающей соответствующие насосные установки 82, 84, 86 и 88 с контролируемой температурой. Одна из таких насосных установок представлена установкой TEMPETTE TE-8D фирмы Techne Ltd из Калифорнии, Англия.

Желательно, чтобы с внешним компьютером 90 (фиг. 8) был совместим персональный компьютер с микропроцессором INTEL 486, который принимает сигналы от испытательного стенда 62 в зависимости от температуры сетов 64, 66, 68 и 70 целей абсолютно черных тел. Обратимся к фиг. 9. Каждый сет целей абсолютно черных тел. Обратимся к фиг. 9. Каждый сет целей абсолютно черных тел, таких как 64, состоит из цилиндрического полого сосуда 92, соединенного по линии с соответствующим отдельным волноводом, таким как 72. Три цилиндрических гнезда 94, 96 и 98 открываются наружу через соответствующие отверстия в боковой стороне сосуда 92 и имеют запаянное дно, показанное на фиг. 9 пунктирной линией. Наконечники соответствующих зондов термометров откалиброваны вниз в эти цилиндрические гнезда, выполненные из черного анодированного алюминия. Таким образом, гнезда выполняют роль заданных абсолютно черных тел. Терморезисторы 100, 102 и 104 надежно присоединены посредством теплопроводимости эпоксидного материала к стенкам гнезд 94, 96 и 98. Выводы 100a, 102a и 104a этих терморезисторов соединены с соответствующими цифро-аналоговыми преобразователями, которые вместе отмечены на фиг. 8 числом 106.

Множество палет 56, каждая из которых имеет 12 термометров 61, устанавливаются внутри климатрона при выбранной температуре окружающей среды, т. е. 15,56^oC. Палета затем может быть установлена вручную на подставку 108 в центре испытательного стенда 62. Это осуществляет оператор, попадая в камеру через снабженные перчатками порталы, расположенные в ее боковой стенке. Палета имеет такую конфигурацию, что наконечник каждого из термометров направлен внутрь соответствующего гнезда, принадлежащего ему сета заданного абсолютного черного тела. Каждый из термометров соединен с контрольным компьютером 90 посредством одного из соответствующих 12 последовательных выводов, представленных линией 110 на фиг. 8 и посредством электрической монтажной схемы и блока соединения, обозначенных на диаграмме числом 112. Основание 108 может вращаться с приращением в 90^o с помощью двигателя (не показан), чтобы последовательно направить наконечник каждого термометра на заданные абсолютно черные тела, которые поддерживаются при температуре 29,44^o, 35^o, 38,88^o и 43,33^oC. Компьютер контролирует дорожку кругового вращения палеты 60 и таким образом, на какую цель указывает термометр посредством замыкания переключателя 114, обозначенного линией 116. Это происходит на каждый поворот в 90^o палеты 60.

Выходные данные от микрокомпьютера 30 каждого термометра, представляющие сигналы от датчиков 10, 12 и 26, направляются к внешнему компьютеру 90, обозначенному линией 110, и записываются памятью 118, которая может принять форму дисковода типа Винчестер. Калибровка контролируется оператором с помощью данных, вводимых с клавиатуры, и ЭЛТ-дисплея 120. Этот процесс повторяется при окружающей температуре в 21,11^o, 26,67^o, 32,22^o и 37,78^oC внутри климатрона.

Обычно калибровочное распределение выполняется таким образом, которое имитирует меняющуюся температуру окружающей среды, например, климатрон может быть отрегулирован на 15,56^oC. Палета с 12 термометрами может быть оставлена для стабилизации при комнатной температуре в 21,11^oC. Затем палета может быть помещена на испытательный стенд внутри климатрона и выходные сигналы датчиков могут записываться по мере того, как палета вращается над заданным абсолютно черным телом в течение времени, пока термометры охлаждаются до температуры 15,56^oC.

Как только все данные собраны и записаны в память 118, составляется уравнение с использованием регрессии, описанной выше, которое дает приблизительные значения калибровочного распределения карты каждого термометра. Коэффициенты каждого члена уравнения записываются в память 36 соответствующего термометра.

Заявитель обнаружил, что возможно улучшить распределение карты путем прибавления информации о предыстории датчиков по отношению к входным сигналам регрессии. Это особенно верно для термоэлемента. Выходной сигнал термоэлемента пропорционален не только к окружающей среде в настоящий момент, но также к окружающей среде в недавнем прошлом. Регрессия может быть уточнена путем добавления нескольких дополнительных членов, которые содержат информацию о предыстории датчика: TPIIAD (t-1), TPIIAD (t-2). TPIIAD (t-3), TPIIAD (t-4)... где TPIIAD (t-1) - представляет показание датчика термоэлемента один промежуток времени назад, TPIIAD (t-2) - два промежутка времени назад, TPIIAD (t-3) - три промежутка времени назад и т.п. Промежутки времени могут быть секундами или кратными числами, или же их пробными числами, зависящими от временной константы датчика. Квадратные и кубические формы вышеназванных параметров могут быть включены в целях дальнейшего уточнения калибровочного распределения карты в случаях, когда карты с прямыми линиями недостаточны.

Есть другие способы описания истории, которые могут иметь тот же результат. Например, вместо использования выходного сигнала датчика во времени t-1, t-2 и т.п. можно применить один или более фильтров низких частот для интеграции выходного сигнала датчика. Первая и, возможно, вторая производная выходного сигнала датчика может быть применена для определения скорости обмена датчика. Эти параметры, одни или в сочетании с выходными сигналами датчика при времени t-1, t-2 и т.п. могут быть использованы для уточнения карты распределения.

В ходе описания предпочитаемого варианта тимпанного ИК-термометра и способа измерения температуры тела согласно настоящему изобретению должно быть ясно, что специалистами могут быть внесены различные модификации и адаптации. Например, терморезисторы 12 и 26 могут быть заменены на другие температурные датчики с более быстрой временной константой, включая диоды, RTD, термопары или интегральные схемы. Коэффициенты уравнения, уточняющие распределение, могут быть определены числовым приближением, многократной регрессией или другим методом "подгонки" кривой". Вместо расчета температуры тела с помощью записанного уравнения может быть использована справочная таблица преобразования значений. Третий датчик на волноводе может быть убран, хотя в результате степень точности может быть уменьшена. Эту неточность можно свести к минимуму путем активного нагревания комплекта оптической головки или уменьшения понижения уровня, которое иногда случается при введении наконечника зонда во внешний слуховой проход. Рабочую программу можно составить с учетом коррекции смещения до вывода определенных данных о температуре тела на экран, чтобы выравнять изменения комнатной температуры от номинальной комнатной температуры, например 21,11^oC, как показывает датчик окружающей среды 12. Величиной коррекции смещения может быть функция измеренной температуры окружающей среды, а не зафиксированное смещение. Следовательно, объем патентной защиты настоящего изобретения определяется формулой изобретения.

Формула изобретения

\\\1 1. Термометр для измерения температуры тела, содержащий первый датчик для получения первого выходного сигнала, представляющего количество инфракрасного излучения от поверхности биологической ткани пациента, второй датчик для получения второго выходного сигнала, представляющего температуру первого датчика, процессор, соединенный с датчиками, для обработки выходных сигналов и определения температуры тела пациента и средство индикации, соединенное с процессором, для представления пользователю индикации полученной температуры тела, отличающийся тем, что процессор содержит множество запомненных коэффициентов, соответствующих множеству температур целей (калибровочных мишеней), и обеспечивает использование калибровочного распределения множества запомненных коэффициентов для соответствующих выходных сигналов при определении упомянутой температуры тела. \\\2 2. Термометр по п. 1, отличающийся тем, что содержит средство для приема и направления инфракрасного излучения, предназначенное для приема инфракрасного излучения, испускаемого поверхностью биологической ткани, и направления излучения к первому датчику. \\\2 3. Термометр по п.2, отличающийся тем, что содержит третий датчик, соединенный с процессором, для получения третьего выходного сигнала, представляющего температуру средства приема и направления инфракрасного излучения. \\\2 4. Термометр по п.3, отличающийся тем, что средство приема и направления инфракрасного излучения содержит удлиненный волновод, причем третий датчик термически связан с волноводом. \\\2 5. Термометр по п. 4, отличающийся тем, что средство приема и направления инфракрасного излучения содержит полный пластиковый зонд, окружающий волновод. \\\2 6. Термометр по любому из пп.1 - 5, отличающийся тем, что процессор предназначен для определения упомянутого калибровочного распределения в заданном диапазоне температур окружающей среды. \\\2 7. Термометр по п.3, отличающийся тем, что представляет собой тимпанный термометр, процессор предназначен для определения калибровочного отображения в заданном диапазоне температур окружающей среды, а средство приема и направления инфракрасного излучения содержит зонд. \\\2 8. Термометр по п.7, отличающийся тем, что зонд содержит удлиненный волновод. \\\2 9. Термометр по п.7 или 8, отличающийся тем, что третий датчик термически связан с зондом. \\\2 10. Термометр по любому из пп.1 - 9, отличающийся тем, что средство индикации содержит дисплей. \\\2 11. Термометр по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что процессор предназначен для аппроксимирования калибровочного распределения посредством управления, использующего множество запомненных коэффициентов. \\\2 12. Термометр по п.11, отличающийся тем, что процессор предназначен для получения уравнения путем выполнения множественной линейной регрессии с использованием калибровочного распределения. \\\2 13. Термометр по любому из пп.1 - 12, отличающийся тем, что процессор предназначен для определения последовательности температур тела в заданном временном интервале и для выбора из нее максимальной температуры тела для подачи на индикаторное средство. \\\2 14. Термометр по любому из пп.1 - 13, отличающийся тем, что первый датчик содержит термостолбик. \\\ 2 15. Термометр по любому из пп.1 - 14, отличающийся тем, что второй датчик термически связан с первым датчиком. \\\2 16. Способ определения температуры тела пациента, при котором используют блок головки зонда с первым датчиком и вторым датчиком, принимают инфракрасное излучение, излученное в слуховой проход пациента, формируют первый выходной сигнал, представляющий величину инфракрасного излучения, падающего на первый датчик, и формируют с помощью второго датчика второй выходной сигнал, представляющий температуру первого датчика, отличающийся тем, что последовательно направляют блок головки зонда на множество целей (калибровочных мишеней), каждую из которых поддерживают при соответствующей эталонной температуру, запоминают множество коэффициентов, соответствующих инфракрасному излучению и температурам первого и второго датчиков соответственно, которые были получены при последовательном направлении блока головки зонда на множество целей (калибровочных мишеней), запоминают калибровочное распределение множества коэффициентов для каждой цели (калибровочной мишени), направляют блок головки зонда в наружный слуховой канал и определяют температуру тела пациента с использованием выходных сигналов датчиков и калибровочного распределения. \\\2 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что формируют уравнение, которое аппроксимирует калибровочное распределение, и определяют температуру тела путем подстановки выходных сигналов датчиков в упомянутое уравнение. \\\2 18. Способ по п.16 или 17, отличающийся тем, что в блоке головки зонда используют средство приема и направления инфракрасного излучения и третий датчик, при этом осуществляет прием и направление инфракрасного излучения от наружного слухового прохода к первому датчику, формируют с помощью третьего датчика третий выходной сигнал, представляющий температуру средства приема и направления инфракрасного излучения, и включают величины третьего сигнала для каждой из целей (калибровочных мишеней) в калибровочное распределение. \\\2 19. Способ по любому из пп. 16 - 18, отличающийся тем, что удерживают блок головки зонда последовательно на множестве температур окружающей среды и при каждой температуре внешней среды направляют блок головки зонда последовательно на каждую из множества целей (калибровочных мишеней), а также включают в калибровочное распределение величины первого и второго выходных сигналов для каждой из целей (калибровочных мишеней) при каждой из температур окружающей среды. \\\2 20. Способ по любому из пп.16 - 19, отличающийся тем, что стабилизируют блок головки зонда при первой температуре окружающей среды перед воздействием на него второй температурой окружающей среды, а калибровочное распределение формируют в течение временного интервала, когда блок головки зонда охлаждают или нагревают до второго значения температуры окружающей среды. \\ \ 2 21. Способ определения температуры тела пациента, при котором в блоке головки зонда используют наконечник зонда, вводимый в наружный слуховой проход пациента, и датчик инфракрасного излучения, осуществляют выборки выходного сигнала датчика инфракрасного излучения до ввода наконечника зонда в наружный слуховой проход и запоминают первый набор значений, представляющих упомянутый сигнал, вводят наконечник зонда в наружный проход так, чтобы инфракрасное излучение в наружном слуховом проходе попадало на датчик инфракрасного излучения, осуществляют выборки выходного сигнала датчика инфракрасного излучения и запоминают второй набор значений, представляющих этот сигнал, отличающийся тем, что температуру тела пациента определяют на основе максимального значения первого и второго наборов значений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Номер и год публикации бюллетеня: 5-2002

(73) Патентообладатель:
Фирма "Тайко Груп С.а.р.л." (LU)

Договор № 13248 зарегистрирован 05.10.2001

Извещение опубликовано: 20.02.2002