專利名稱：改進(jìn)的鼓膜檢溫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在診斷和治療中所用的溫度檢測裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及使用專門傳感幾何圖形來產(chǎn)生多個(gè)觀察角度，提高取自耳鼓膜發(fā)射的IR發(fā)散(紅外線輻射)的溫度讀數(shù)的精確性和反復(fù)性。
對鼓膜溫度檢測的改進(jìn)系統(tǒng)已經(jīng)有了最新發(fā)展。作為背景技術(shù)，哺乳動(dòng)物溫度長期以來對與病人病狀的診斷和治療有關(guān)的醫(yī)生和其它人都有著強(qiáng)烈的興趣。從另一方面來說，以迅速而非突入和不昂貴方式實(shí)現(xiàn)精確的溫度檢測仍然是一相當(dāng)大的任務(wù)。有人發(fā)現(xiàn)檢測耳鼓膜的溫度可得到一高精確體溫讀數(shù)。通過從鼓膜收集紅外放射，就可以以非突入方法確定精確溫度讀數(shù)。
如上所述，許多已被推薦為基于鼓膜IR(紅外線)發(fā)射的溫度檢測裝置。在這方面的典型專利包括Wood的美國專利號4,895,164，Jacob Fraden Ph.D.的美國專利號4,797,840和Pompei等人的美國專利號5,199,436，這些專利的內(nèi)容結(jié)合在本文中供參考。這些裝置在精確性和復(fù)雜性方面是不同的，但一般被認(rèn)為對他們預(yù)期用途是很有效的，而且現(xiàn)正受商業(yè)界歡迎。盡管有著這些過去的成就，但仍存在一共同和顯著的缺陷，甚至這些裝置是十分昂貴的。這個(gè)缺陷涉及所獲得的讀數(shù)的精確性和反復(fù)性。
已發(fā)現(xiàn)一般IR(紅外線)檢溫器根據(jù)相對耳道的觸點(diǎn)(尖端)位置的角度和深度產(chǎn)生大量不同的讀數(shù)。這種不同讀數(shù)是由相對于波導(dǎo)管、耳道和鼓膜的傳感器位置的變化所引起的。更具體地說，傳感器和鼓膜之間的幾何關(guān)系將影響使用中的傳感器的最后讀數(shù)。由于這種幾何關(guān)系變化，傳感器會遭到與實(shí)際鼓膜溫度無關(guān)的讀數(shù)波動(dòng)。
這些問題可通過參考一般耳道，例如參見

圖1和2中的現(xiàn)有技術(shù)探頭結(jié)構(gòu)和位置可很清楚地被看到。在圖1中，一簡化原理圖表示IR類型檢溫器的通常元件和其與人耳的實(shí)際關(guān)系。在這種使用中，檢溫器如圖2所示擴(kuò)大耳道和耳鼓膜的視場。正如可意識到的那樣，檢溫器的視場將取決于由設(shè)備的使用者所采用的深度和角度的位置。
關(guān)于這一點(diǎn)，一偏離垂直線的角位移可對耳道壁給予較大影響，而探頭進(jìn)入耳道的較深位置將減少耳道相對于鼓膜的影響。因此，取自同一病人不同讀數(shù)只能作為一置于耳中的檢溫器位置的函數(shù)。當(dāng)然，耳道大小加上附加的角度和深度的變化，在各個(gè)人之間也是不同的。以下表I中示出了這些變化對一般溫度讀數(shù)的影響，它表明溫度讀數(shù)可隨探頭位置而變化。
表I角度 深度 溫度0 96°01mm 97°20°0 95°如上所述，這種現(xiàn)象與傳感器裝置的視野(視場)有密封關(guān)系。這種視場受到某些結(jié)構(gòu)情況(方面)影響，設(shè)計(jì)方面的主要部分是傳感器相對于波導(dǎo)管的位置。其它方面是同樣的，一位于小傳感器附近的一大直徑波導(dǎo)管將顯示一比較寬的視場，而位于離開較大傳感器(依照發(fā)射沖擊表面積)的較大距離的窄波導(dǎo)管顯示一窄的視場。
可以以下列方式來表示作為傳感器裝置對視場的影響。帶有窄視場的傳感器相對地提供精確的讀數(shù)，而與距目標(biāo)物(在耳中的探頭深度)的間距無關(guān)；但當(dāng)相對于耳的傳感器位置中引起角位移時(shí)，溫度讀數(shù)(和精確性)在較大范圍內(nèi)波動(dòng)。在另一方面，帶有寬視場的傳感器提供可逆(互易)特性。寬視場傳感器所給出的讀數(shù)對探頭位置(方位)的角度是比較不敏感的，而對探頭深度給出的較敏感的讀數(shù)。這些原理可通過對圖3和4中力示的觀察得以很好了解。
盡管上述在窄和寬的視野之間分成兩類的傳感器可提供一有效說明的方法，但應(yīng)該注意到因視野角度可加以變化，兩個(gè)具有相同視野寬度的傳感器可顯示不同視野。這些性質(zhì)的含義是在現(xiàn)有技術(shù)IR檢溫器中所發(fā)現(xiàn)的各種幾何形狀傳感器布置是易于確定從屬于讀數(shù)變化的位置。
因此，本發(fā)明的目的是為了提供一具有傳感器裝置的IR檢溫器，此檢測器可補(bǔ)償探頭位移并提供重復(fù)精確的溫度讀數(shù)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一具有將寬和窄的視場讀數(shù)相結(jié)合的傳感器系統(tǒng)的IR檢溫器，從而在溫度檢測中補(bǔ)償不同角度和深度的探頭位置(方位)。
本發(fā)明的又一目的是為了提供一傳感器系統(tǒng)和控制邏輯線路，這種邏輯線路裝置有多級具有不同視場的傳感器以產(chǎn)生可用來處理深度和角度位置上的體溫的單獨(dú)精確檢測的多重讀數(shù)。
本發(fā)明的還一目的是為了提供一具有控制邏輯線路的傳感器系統(tǒng)，其中，傳感器數(shù)據(jù)是相關(guān)聯(lián)的，以通過系統(tǒng)邏輯線路補(bǔ)償角度和位置信號的不一致性(不相容性)，而提供一單獨(dú)的溫度檢測。
本發(fā)明的上述和其它目的可用新穎紅外檢溫器加以實(shí)現(xiàn)，此檢溫器使用一隔離傳感器系統(tǒng)，以便產(chǎn)生至少兩個(gè)與耳鼓膜不同視野有關(guān)的信號。傳感器系統(tǒng)包括兩個(gè)或兩個(gè)以上分離的傳感器或IR接收機(jī)，它們設(shè)置成可從鼓膜收集不同部分的IR輻射。多級傳感器具有不同視場，例如，從寬到窄的范圍，變化的程度是明確可知的和可預(yù)選的。傳感器與預(yù)編程序控制邏輯裝置連接。然后，以考慮到與各個(gè)傳感器視場的已知差異的方式，發(fā)出有關(guān)聯(lián)的信息，得出IR源溫度的有意義的檢測。
根據(jù)本發(fā)明的變化情況，信號處理機(jī)分析來自各個(gè)分立傳感器的讀數(shù)之間的差異。于是使用這些讀數(shù)差異以從存儲常駐裝置中(例如，查表法)或通過使用適當(dāng)處理規(guī)則系統(tǒng)(算法)的獨(dú)立推定來選取修正值。接著，修正值可應(yīng)用于產(chǎn)生一供病人的診斷和治療使用的精確和重復(fù)的體溫讀數(shù)。
本發(fā)明前述特征可以在本文以下所述的具體說明的實(shí)施例并結(jié)合下列附圖得以更充分理解圖1和2表示與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的問題；圖3和4用圖解方式表示寬和窄的視場結(jié)構(gòu)(設(shè)計(jì))對溫度讀數(shù)的影響；圖5表示根據(jù)本發(fā)明所制造的IR檢溫器的簡化結(jié)構(gòu)；圖6提供一能在同一波導(dǎo)管中產(chǎn)生寬和窄兩種視場的模態(tài)傳感器幾何結(jié)構(gòu)；圖7表示圖6的模態(tài)(雙峰)傳感器結(jié)構(gòu)的輸出；圖8A、B表示供特定傳感器系統(tǒng)使用的雙峰傳感器結(jié)構(gòu)；圖9提供一可替換的傳感器幾何結(jié)構(gòu)。
概括地說，首先，本發(fā)明是針對傳感系統(tǒng)，此系統(tǒng)可通過一IR信號來補(bǔ)償不同耳道部位幾何圖形，IR信號則經(jīng)寬和窄的兩種視野(視場)加以收集。利用對寬視野起反應(yīng)的IR信息連同來自窄視野的信息，由安置在耳中的探頭的難以預(yù)測的(某些)變化所引起的溫度讀數(shù)的誤差可通過適當(dāng)調(diào)整程序信號而得以補(bǔ)償。具體地說，與傳感器結(jié)合一起的信息處理機(jī)衡量(對比)來自兩信號源的輸入并利用查表法，應(yīng)用修正值以給定精確和可重復(fù)的溫度檢測。
考慮到以上概述，應(yīng)注意到圖5所提供的一在IR檢溫器中的凸出元件的簡圖。在此示圖中，檢溫器(裝置)具有一容納其操作部件的外殼10。具體地說，外殼在其終端(極限端)具有一能把入射發(fā)射輸送到布置在容納孔15中的波導(dǎo)管20。有各種各樣適宜于使用的波導(dǎo)管，這些波導(dǎo)管根據(jù)形變和價(jià)格，從光滑的鍍金管到纖維光束的范圍內(nèi)提供不同操作(性能)特點(diǎn)。就功能方面而言，波導(dǎo)管設(shè)計(jì)成能把無畸變形的、未受到干擾的入射發(fā)射收集和送到IR傳感器30。此外，包括熱差電堆型和熱電元件在內(nèi)的傳感系統(tǒng)中有幾種選擇方案。這就種形式來說，選擇的傳感器是熱電傳感器，這就需要“配對”以消除熱電元件內(nèi)在的信號影響。
繼續(xù)參看圖5，傳感器30是連接到信息處理機(jī)的，該處理機(jī)可把IR數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成以下將更詳細(xì)加以說明那樣的高質(zhì)量溫度讀數(shù)。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，傳感器結(jié)構(gòu)已作了改進(jìn)，使得可產(chǎn)生寬和窄兩種視場的信號。這是通過設(shè)立兩個(gè)或兩個(gè)以上傳感器所達(dá)到的，各傳感器可分別地將發(fā)射信號報(bào)告給處理機(jī)。
在圖6中示出能那樣報(bào)告的傳感器的幾何形狀。更具體地說，實(shí)際上，圖5的傳感器30是兩個(gè)獨(dú)立的傳感器32和34，它們各自地連接到信息處理機(jī)40。第一傳感器32相對地是較小的并與波導(dǎo)管20的中心線是同心的，且提供一窄視場。在另一方面，外部傳感器34是較大的并安置在波導(dǎo)管的周邊外，從而提供一相對地較寬的視場。
在圖7、一波導(dǎo)管和傳感器的剖視圖，詳細(xì)地示出了如上所述輸出。具體地說，傳感器32具有一由區(qū)36所表示的視場，而傳感器34具有一由區(qū)38所表示的視場。各個(gè)區(qū)由傳感器和波導(dǎo)管20的相對位置所表示。如我們可明顯地看到的那樣，寬和窄IR信號成分可通過改變系統(tǒng)中的這些傳感器的幾何圖形和位置來加以改進(jìn)。
現(xiàn)翻到圖8，圖中示出了作為特定熱電感器系統(tǒng)的上述傳感器的幾何圖形，圖8A表示與傳感器32和34相當(dāng)?shù)膫鞲衅鹘Y(jié)構(gòu)的一前視圖；圖8B同樣表示從背面所觀看到的同一傳感器結(jié)構(gòu)，其中，為處理機(jī)設(shè)置了連接器。
前述討論焦點(diǎn)集中在由具有不同觀察“寬度”(即寬或窄)的獨(dú)立傳感器所產(chǎn)生的多視場。本發(fā)明的原理也適用于具有不同視場的獨(dú)立傳感器，而其中，觀察的差異是角度，而不是寬度。這種角差異可通過在圖9所示的傳感器結(jié)構(gòu)加以產(chǎn)生，圖9顯示一具有四個(gè)分離的IR接收區(qū)101-104的傳感器組件。
另外，不同的視場可由同一傳感器在不同時(shí)間內(nèi)加以產(chǎn)生。這可以通過開關(guān)(快門)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)透鏡或其它時(shí)間裝置，以調(diào)節(jié)傳感器和鼓膜之間的發(fā)射通道來實(shí)現(xiàn)。
相對于各幾何圖形，連接到處理機(jī)的傳感器可用來確定進(jìn)入的IR數(shù)據(jù)的數(shù)量和產(chǎn)生適當(dāng)調(diào)整溫度檢測的校正值。在以上實(shí)例中，多個(gè)傳感器都安放在相對于波導(dǎo)管的同一平面上。產(chǎn)生不同視場的另一種方法包括改變在波導(dǎo)管和一個(gè)或多個(gè)傳感器之間的平面關(guān)系。但是，實(shí)現(xiàn)這種布置，就需預(yù)編制系統(tǒng)邏輯線路以調(diào)整對應(yīng)于所選擇的幾何圖形的讀數(shù)。
在這方面，確定來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的IR數(shù)據(jù)處理的校正值，可通過不同的技術(shù)加以完成。舉例來說，假如采用圖8A的兩傳感器裝置，一簡化查表法可得以產(chǎn)生并儲存在機(jī)系統(tǒng)的存儲器上。在這個(gè)實(shí)施例中，IR傳感器的溫度可從傳感器34中加以減去(扣除)，而產(chǎn)生一△(Delta)傳感值。然后，這值可用來從查閱表中找出一校正值Q，并加到傳感器34的溫度讀數(shù)上，結(jié)果形起最終所顯示的溫度讀數(shù)T。這種關(guān)系可以表示為一種演算法或以如下面表II中的表格形式來表示。
表IIT(34)-T(32) Q＞2.5 02 0.21 0.50 1.0-12.5
-25.0以上所述布置僅是作為本發(fā)明原理的例證的。例如，以上系統(tǒng)在檢測入射IR發(fā)射的范圍內(nèi)加以說明。上述的方法也適用于主動(dòng)(有源)傳感器結(jié)構(gòu)，其中，傳感器向鼓膜發(fā)散一部分地相當(dāng)于鼓膜(耳膜)溫度的IR信號(見Fraden的專利4,797,840號)。類似地，這種布置可用來作零點(diǎn)(平衡)網(wǎng)IR檢溫器，其中，傳感器和鼓膜是相平衡(補(bǔ)償)的。對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下進(jìn)行大量改變和修改將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種通過來自人體的耳道內(nèi)的鼓膜有關(guān)聯(lián)的IR發(fā)射來檢測體溫的裝置，所述裝置包括一手持的殼體，一插入所述耳道的探頭以引導(dǎo)所述殼體內(nèi)的IR發(fā)散，其中，所述裝置進(jìn)一步包括與所述探頭尖端連通的并連接到傳感器裝置上的波導(dǎo)管裝置，其中，傳感器裝置還包括一第一IR連通傳感器和一第二IR連通傳感器，各傳感器相對于波導(dǎo)管裝置具有一所述鼓膜的獨(dú)立視場以產(chǎn)生至少兩個(gè)IR相關(guān)信號，這些信號在與IR連通的至少一相對視場上是彼此不同的；信號處理裝置，它可用來確定來自各個(gè)所述傳感器的信號并以此為根據(jù)，提供一補(bǔ)償所述耳道中的傳感器位置幾何形狀的修正溫度讀數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述波導(dǎo)管裝置具有單一有效直徑，它大于所述第一傳感器的而小于所述第二傳感器的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一傳感器具有一有效直徑，它大于所述第二傳感器的有效直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一傳感器是熱電類型的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述第一傳感器是溫差電堆類型的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述信號處理裝置包括儲存溫度修正系數(shù)的查閱表的數(shù)據(jù)存儲器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述溫差修正系數(shù)由溫度修正算法的解式加以計(jì)算。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述信號處理裝置基于取自第一傳感器和第二傳感器的相對IR讀數(shù)從所述查閱表中選取所述修正系數(shù)。
9.一種通過記錄與IR發(fā)射結(jié)合的檢測鼓膜溫度的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括一帶有IR發(fā)射口的殼體；一位于所述殼體內(nèi)、具有一第一和一第二端的波導(dǎo)管裝置，所述第一端與所述發(fā)射口連接；一與所述波導(dǎo)管裝置IR連通的傳感器裝置，它用來產(chǎn)生至少兩個(gè)在相對視場上彼此不同的IR相關(guān)信號；一數(shù)據(jù)處理電路，它可從傳感器裝置中接收所述IR相關(guān)信號并基于此確定一修正溫度讀數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器裝置包括安裝在所述殼體中的兩個(gè)傳感器以提供所述鼓膜的各別的視場。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理器裝置包括儲存一矩陣預(yù)儲修正值的存儲器，修正值可通過在兩個(gè)或更多的以上所述多個(gè)傳感器之間輸出值之差加以取出。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述多個(gè)傳感器圍繞由所述波導(dǎo)管的中心線所形成的軸線同軸地布置的。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述波導(dǎo)管裝置包括一形成所述傳感器裝置兩個(gè)各別通道的機(jī)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述兩獨(dú)立視場是由所述傳感器裝置產(chǎn)生的。
15.一種基于收集從鼓膜中發(fā)散出來的IR發(fā)射結(jié)合可提高溫度讀數(shù)精確性和反復(fù)性的方法，其步驟包括a.把波導(dǎo)管的第一發(fā)射孔放入病人的耳道；b.把多個(gè)IR靈敏傳感器放置在靠近所述波導(dǎo)管的第二發(fā)射孔和與其IR連通的分立位置上；c.收集來自多個(gè)IR靈敏傳感器的IR發(fā)射的有關(guān)信號并從各個(gè)所述多個(gè)傳感器中推導(dǎo)出多個(gè)獨(dú)立的溫度讀數(shù)；d.通過與所述相關(guān)的多個(gè)溫度讀數(shù)確定所述鼓膜的修正溫度以校正由于所述波導(dǎo)管接收端的不同深度和安放位置所引起的位置誤差。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述確定步驟由邏輯電路裝置加以完成，該邏輯電路裝置基于所述多個(gè)傳感器之間的讀數(shù)差異而取出儲存的修正值。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述的IR靈敏傳感器由熱電材料制成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述IR靈敏傳感器是同一平面的。
全文摘要
一種改進(jìn)的鼓膜檢溫器，特別是一使用多個(gè)傳感器輸出的IR檢溫器裝置，它可用來修正在病人耳道中的不同探頭位置所引起的誤差。本裝置的一個(gè)實(shí)施例中使用兩個(gè)或兩個(gè)以上傳感器(32、34)以產(chǎn)生鼓膜IR發(fā)散的不同視場。然后，這些獨(dú)立IR讀數(shù)通過機(jī)上信號處理加以協(xié)調(diào)以提供一精確、重復(fù)和相對位置獨(dú)立的溫度讀數(shù)。
文檔編號A61B5/01GK1135792SQ94194215
公開日1996年11月13日 申請日期1994年10月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月23日
發(fā)明者羅伯特·P·拉基 申請人:溫度掃描股份有限公司