專(zhuān)利名稱(chēng)：紅外線溫度計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外線溫度計(jì)。
特別是可應(yīng)用在家庭領(lǐng)域和保健或獸醫(yī)領(lǐng)域的這種溫度計(jì)，它用來(lái)測(cè)量人或動(dòng)物身體的溫度。
眾所周知，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)人或動(dòng)物身體的溫度測(cè)量，近來(lái)廣泛地使用了紅外線溫度計(jì)，以代替各種水銀-或任何液體柱形式-或數(shù)字溫度計(jì)。紅外線溫度計(jì)能夠以身體本身發(fā)出的紅外線輻射的強(qiáng)度為基礎(chǔ)測(cè)定身體的溫度。應(yīng)該注意，所有身體發(fā)出的輻射與他們當(dāng)前的熱狀態(tài)成正比。
以此原理為基礎(chǔ)，現(xiàn)在出售的紅外線溫度計(jì)檢測(cè)由人或動(dòng)物身體的特定區(qū)域發(fā)出的紅外輻射的強(qiáng)度，并且從這種測(cè)量中足夠精確地測(cè)定被測(cè)身體的溫度。
更詳細(xì)的說(shuō)，應(yīng)該注意，為了獲得可靠的熱測(cè)量，必須以如下方式對(duì)溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量定位，即紅外輻射傳感器只暴露到受到部分身體的輻射，或者更清楚的說(shuō)是受到被測(cè)量的部分身體的輻射，而不會(huì)受到周?chē)渌眢w部分的影響。而且，紅外輻射傳感器定位的距離必須十分精確，它與根據(jù)被測(cè)身體的熱度所檢測(cè)的輻射強(qiáng)度相關(guān)。
出于上面所總結(jié)的原因，近來(lái)廣泛地使用了紅外線溫度計(jì)，該紅外線溫度計(jì)通過(guò)測(cè)量耳鼓膜發(fā)出的輻射來(lái)檢測(cè)人體的溫度。為此目的，將探針適當(dāng)?shù)夭暹M(jìn)患者的耳朵，因此能夠測(cè)量正確位置的溫度，在該正確位置熱狀態(tài)基本恒定并且只受到來(lái)自鼓膜的輻射的影響。實(shí)際上，上述溫度計(jì)裝有這種形狀和尺寸的探針，以便適合插入患者的耳道中。這種探針內(nèi)部裝有波導(dǎo)以便將紅外輻射恰當(dāng)?shù)貍魉偷窖b在溫度計(jì)中的傳感器。
雖然上述技術(shù)解決方法當(dāng)然能進(jìn)行足夠可靠地測(cè)量，然而，更需要提供與上述紅外線溫度計(jì)相關(guān)的探針，該探針具有起衛(wèi)生作用的保護(hù)套或蓋，每次探針從一個(gè)患者移到另一個(gè)患者時(shí)，顯然需要更換或消毒該保護(hù)套。
顯然，這種情況導(dǎo)致溫度計(jì)使用的方便性和本身成本兩個(gè)方面的缺點(diǎn)，這是因?yàn)楸仨毺峁┍Ｗo(hù)套的消毒或無(wú)論如何都需要的更換。
從使用的觀點(diǎn)看，應(yīng)該注意，上述紅外線溫度計(jì)作用在耳朵上使患者產(chǎn)生了某些不適，并且當(dāng)兒童使用時(shí)，因?yàn)榭梢詰{直覺(jué)發(fā)現(xiàn)，有時(shí)候，甚至非常難于獲得可靠的溫度測(cè)量。
更一般的說(shuō)，測(cè)量的精度與不可預(yù)測(cè)的因素相關(guān)，例如探針的準(zhǔn)確且精確的定位，和/或可能存在的耳道中的臟物或耳垢。
鑒于上述原因，本發(fā)明的基本目的是制造一種可靠的新紅外線溫度計(jì)，該溫度計(jì)能夠以極可靠的方式完成患者溫度的測(cè)量，同時(shí)在測(cè)量時(shí)部分溫度計(jì)本身不需要與身體接觸。
除了該基本目的外，本發(fā)明的另一個(gè)重要目的是提供一種紅外線溫度計(jì)，該溫度計(jì)使用時(shí)不會(huì)導(dǎo)致患者的任何不適，并且可以發(fā)現(xiàn)其使用極為實(shí)用和不易覺(jué)察，即使完全沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的人也可使用。
不僅如此，本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種紅外線溫度計(jì)，該溫度計(jì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，可容易和經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)，并且具有易于讀數(shù)和溫度立即顯示系統(tǒng)。
結(jié)合附圖及說(shuō)明書(shū)所提供的紅外線溫度計(jì)，基本可以獲得這些和其它目的。通過(guò)對(duì)本發(fā)明的紅外線溫度計(jì)的優(yōu)選的但非限定性的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然可知其他一些特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1a和1b示意性顯示了與本發(fā)明主題溫度計(jì)相關(guān)并設(shè)置成限定了溫度計(jì)本身的正確位置狀態(tài)的控制裝置的第一實(shí)施例；圖2a和2b顯示了控制裝置的第二實(shí)施例，該控制裝置與構(gòu)成本發(fā)明主題的紅外線溫度計(jì)的終端部分相關(guān)聯(lián)；圖2c示意性顯示了圖2a和2b中的裝置的操作；圖3顯示了能夠與本發(fā)明的紅外線溫度計(jì)終端相關(guān)聯(lián)的控制裝置的相對(duì)于圖2a和2b的變化例；圖4顯示了由圖2a，2b和2c中的控制裝置中所包括的發(fā)射器發(fā)出的信號(hào)的可能編碼；圖5是示意性顯示了圖2a，2b和3中的控制裝置的操作框圖，；圖6也用框圖較詳細(xì)顯示了在圖2a和2b的控制裝置的操作中一些典型操作階段；圖7也通過(guò)框圖示意性并且詳細(xì)顯示了圖3的控制裝置的操作中的一些典型操作階段；圖8示意性顯示了控制裝置的第三實(shí)施例，該控制裝置用來(lái)限定本發(fā)明主題溫度計(jì)的正確定位；圖9是與本發(fā)明主題的紅外線溫度計(jì)相關(guān)的控制裝置的第四實(shí)施例；
圖10示意性顯示了可用在圖8和9中的裝置中的聚焦透鏡解決方案；圖11是顯示了用在圖8和9中的控制裝置中的測(cè)量機(jī)構(gòu)視圖；圖12至18顯示了發(fā)射到患者身上的第一和第二圖形，以便根據(jù)控制裝置的第五實(shí)施例對(duì)本發(fā)明主題溫度計(jì)進(jìn)行定位；圖19至21是控制裝置的第五實(shí)施例的一些變化例。
本發(fā)明涉及一種紅外線溫度計(jì)，在附圖1中用數(shù)字1表示其總體。
溫度計(jì)1包括一個(gè)容器體2，其中設(shè)有電子電路和光電路，下面將更詳細(xì)的描述這些電路。
特別是，容器體2設(shè)置成裝有對(duì)身體，特別是人或動(dòng)物，發(fā)出的紅外輻射敏感的強(qiáng)度傳感器3，可從此讀取溫度計(jì)的讀數(shù)。
最好，紅外輻射強(qiáng)度傳感器定位在與容器體2的頭部區(qū)域2a對(duì)應(yīng)位置，該傳感器設(shè)置成直接指向被測(cè)溫度的患者的身體。實(shí)際上，由于強(qiáng)度傳感器的特殊位置，傳感器基本上只對(duì)患者的預(yù)先設(shè)定的測(cè)量區(qū)域發(fā)出的紅外輻射敏感，在其輸出中產(chǎn)生與傳感器接收的輻射強(qiáng)度成正比的相應(yīng)測(cè)量信號(hào)。處理單元或CPU 4與強(qiáng)度傳感器操作相關(guān)聯(lián)，該處理單元4可能先插入模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置5，以便接收測(cè)量信號(hào)，并且能夠計(jì)算測(cè)量區(qū)域的相應(yīng)溫度。
因?yàn)?，顯然測(cè)量區(qū)域的溫度測(cè)量的可靠性與傳感器離測(cè)量區(qū)域本身的距離相聯(lián)系，本發(fā)明主題溫度計(jì)有利地設(shè)有控制裝置，該控制裝置能夠確定距離測(cè)量區(qū)域的預(yù)定設(shè)置距離“D”處的傳感器的正確位置的條件。以這種方式，因?yàn)榭刂蒲b置確?？删_確定該位置，在該位置強(qiáng)度傳感器離測(cè)量區(qū)域具有上述距離“D”，與該位置對(duì)應(yīng)的測(cè)量的溫度不會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差，即由于溫度計(jì)的不精確定位和因而導(dǎo)致的與其相關(guān)的傳感器的的不精確定位所產(chǎn)生的測(cè)量誤差。
圖1a，1b較詳細(xì)地顯示了控制裝置的第一實(shí)施例。
更特別，圖1a，1b的控制裝置包括裝置6，該裝置6用來(lái)產(chǎn)生會(huì)聚在預(yù)定區(qū)域P的至少兩束并且最好三束光線7，以便在與傳感器距離對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)距離“D”位置限定出一個(gè)預(yù)設(shè)圖形。
實(shí)際上，僅當(dāng)被測(cè)區(qū)域正好在距離強(qiáng)度傳感器為預(yù)設(shè)距離“D”時(shí)，三束光線組成預(yù)設(shè)圖形，例如光點(diǎn)，圓環(huán)或者甚至任何想象得到的形狀。
因此，用戶對(duì)已經(jīng)到達(dá)正確的位置狀態(tài)有快速的視覺(jué)認(rèn)識(shí)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)移動(dòng)到比之近或比之遠(yuǎn)的位置，預(yù)設(shè)圖形會(huì)立即分解，隨后用戶對(duì)此立刻可以感知。
有利的是，發(fā)生裝置產(chǎn)生不相互共面的至少三束光線7，這樣溫度計(jì)乃至傳感器總是在相對(duì)于測(cè)量區(qū)域基本垂直的條件下正確定位。應(yīng)該注意，僅用兩個(gè)相互共面的光線不可能感覺(jué)到溫度計(jì)的移動(dòng)，該溫度計(jì)用于在與光線本身所在的公共平面正交的平面上確定光線的移動(dòng)，這將可能帶來(lái)由于強(qiáng)度傳感器定位在比預(yù)設(shè)距離“D”更近的距離而導(dǎo)致的錯(cuò)誤的溫度測(cè)量，此時(shí)強(qiáng)度傳感器可能不利地受到患者身體的非測(cè)量區(qū)域部分發(fā)出的輻射的影響。
有利的是，為增加分辨和定位精度，可以提供四個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)不共面的光線，這些光線會(huì)聚到一個(gè)區(qū)域P以便僅在到達(dá)傳感器的正確定位狀態(tài)時(shí)確定預(yù)定圖形。
從構(gòu)造觀點(diǎn)來(lái)看，可提供由相應(yīng)數(shù)量的光源產(chǎn)生的光線，這樣三個(gè)會(huì)聚光線由三個(gè)獨(dú)立的光源產(chǎn)生。
另外，可提供包括光源的發(fā)生裝置，以產(chǎn)生單獨(dú)的主光線，然后通過(guò)在光源的下游操作的光學(xué)裝置將該主光線分成三個(gè)會(huì)聚光線。
根據(jù)附加的替代方式，可最終提供用來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)的光線的一個(gè)光源，還提供產(chǎn)生主光線的第二光源，然后該主光線應(yīng)被光學(xué)裝置分成三個(gè)會(huì)聚光線中的其中兩個(gè)。
顯然，如果運(yùn)用四個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)會(huì)聚光線的方案，可以使用根據(jù)發(fā)生裝置的所有可能的組合，以便適合溫度計(jì)注定應(yīng)該碰到的每個(gè)場(chǎng)合的操作需要。顯而易見(jiàn)，如果人們希望避免在光源下游操作的光反射系統(tǒng)，并且希望例如用不同色彩的光源操作，選擇分開(kāi)的光源可能更有利。
而且，從構(gòu)造的觀點(diǎn)來(lái)看，光源可以是激光或發(fā)光二極管(LED)或另一種能夠產(chǎn)生足夠準(zhǔn)直的平行可見(jiàn)光束。
可能采用定位在光源下游的光準(zhǔn)直系統(tǒng)8，它能夠接收輸入的非準(zhǔn)直或低準(zhǔn)直的光線，然后產(chǎn)生輸出的高準(zhǔn)直光線。
為此目的，有利的是采用平凸面或雙凸面透鏡，可能串聯(lián)安裝，并且以作用在每條所述會(huì)聚光線上的方式定位。溫度計(jì)還應(yīng)裝有顯示溫度的裝置。啟動(dòng)顯示裝置當(dāng)用戶認(rèn)為已經(jīng)達(dá)到正確位置的狀態(tài)時(shí)，處理單元控制讀數(shù)的顯示，該處理單元能夠檢測(cè)到用戶用適當(dāng)?shù)闹噶钛b置如鍵盤(pán)或其它裝置給予的干涉。
顯示裝置可以是傳統(tǒng)的，例如液晶顯示或圖象投影顯示。
顯然，給定與圖1的實(shí)施例相應(yīng)的控制裝置的操作模式，應(yīng)該可見(jiàn)到會(huì)聚光線，因?yàn)橥ㄟ^(guò)前述控制裝置命令溫度讀數(shù)啟動(dòng)的任務(wù)完全操縱在用戶手中。
換句話說(shuō)，當(dāng)用戶認(rèn)識(shí)到在被測(cè)區(qū)域上形成預(yù)定圖形時(shí)，他/她知道溫度計(jì)處于正確定位的狀態(tài)，這樣利用鍵盤(pán)命令讀數(shù)開(kāi)始。
應(yīng)該注意，可提供構(gòu)造性命令裝置，該命令裝置包括能夠啟動(dòng)會(huì)聚光線的發(fā)射并能命令溫度讀數(shù)的鍵盤(pán)。這種鍵盤(pán)可以包括分離的激勵(lì)器或單獨(dú)的雙或三穩(wěn)態(tài)的激勵(lì)器(關(guān)閉狀態(tài)，會(huì)聚光線啟動(dòng)狀態(tài)，溫度讀數(shù)狀態(tài))。
參考圖2a至7，這里顯示了控制裝置的第二個(gè)可能的實(shí)施例。
特別是，圖2a和2b顯示了控制裝置，該控制裝置包括波形信號(hào)11例如聲音或電磁信號(hào)的發(fā)射器10，將該波形信號(hào)入射到患者的被測(cè)區(qū)域，并確定由接收器13檢測(cè)到相應(yīng)的返回波形信號(hào)12。發(fā)送器和接收器與處理單元4連接，該處理單元4控制發(fā)送器發(fā)射波形信號(hào)，同時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)裝置以確定發(fā)送信號(hào)與返回信號(hào)之間的時(shí)間延遲“r”(圖2c)。
然后，處理單元由該時(shí)間延遲計(jì)算出傳感器3和被測(cè)區(qū)域間的實(shí)際距離。
處理單元不斷地將所測(cè)的實(shí)際距離與所述預(yù)設(shè)距離進(jìn)行比較，當(dāng)實(shí)際距離符合或落到接近預(yù)設(shè)距離“D”的預(yù)定范圍中時(shí)，命令從屬的發(fā)信號(hào)裝置。發(fā)信號(hào)裝置可以是聲、光或任何其它種適合指示用戶已經(jīng)達(dá)到強(qiáng)度傳感器的正確位置狀態(tài)的裝置。最好，處理單元能夠指定一個(gè)預(yù)定的德?tīng)査?，以限定圍繞預(yù)設(shè)距離的區(qū)間“D-Δ，D+Δ”，實(shí)際距離必須落到該區(qū)間中，因?yàn)榇藭r(shí)強(qiáng)度傳感器的定位被認(rèn)為是足夠正確的。
有利的是，處理單元僅在到達(dá)傳感器的正確定位位置時(shí)計(jì)算被測(cè)區(qū)域的溫度，當(dāng)傳感器在由區(qū)間“I”(D-Δ；D+Δ)定義的可接收范圍之外時(shí)，不考慮來(lái)自強(qiáng)度傳感器的信號(hào)。應(yīng)該注意，在這點(diǎn)上，一旦處理單元發(fā)覺(jué)傳感器在正確定位狀態(tài)，可自動(dòng)干涉在被測(cè)區(qū)域的溫度計(jì)算中的處理單元，或者當(dāng)他/她通過(guò)發(fā)信號(hào)裝置知道已經(jīng)到達(dá)了正確定位狀態(tài)時(shí)，用戶通過(guò)鍵盤(pán)或其它啟動(dòng)裝置進(jìn)行手工命令。從更嚴(yán)格的構(gòu)造觀點(diǎn)看，應(yīng)該注意，控制裝置可以包括相互沒(méi)有聯(lián)系的發(fā)射器10和接收器13(見(jiàn)圖2a和2b)，在這種情況下，發(fā)射器和接收器可以同時(shí)操作。或者，可以提供單頻傳感器裝置10，13，能夠既用作發(fā)射器又用作接收器(圖3)。在這種情況下，發(fā)射器和接收器應(yīng)該保持分離且連續(xù)的間隔操作。
參考由發(fā)射器發(fā)出的波形信號(hào)，應(yīng)該注意，雖然原理上這種信號(hào)實(shí)質(zhì)上可以是電磁的，但聲波信號(hào)最好。它可以用極簡(jiǎn)單和便宜的電路工作，并且給定有關(guān)的適度的距離情況下，易于檢測(cè)發(fā)送和接收間的時(shí)間延遲，而不使用額外的復(fù)雜時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)。
應(yīng)該注意，通常發(fā)送信號(hào)是編碼的(圖3顯示了10位編碼的實(shí)例)，這樣信號(hào)都不會(huì)以任何方式受到外部磁場(chǎng)或聲場(chǎng)影響，該外部磁或聲場(chǎng)可能會(huì)在測(cè)量期間疊加到發(fā)射器產(chǎn)生的信號(hào)上。
從頻率的觀點(diǎn)來(lái)看，為了有足夠的分辨率，并因此能夠感知即使幾毫米的定位變化，由發(fā)射器發(fā)出的波形信號(hào)必須呈現(xiàn)足夠高的頻率，并且特別是超過(guò)20kHz，最好等于約40kHz。
在描述上述主要的結(jié)構(gòu)后，現(xiàn)在將對(duì)控制裝置的操作并且對(duì)如圖2a至4中的紅外線溫度計(jì)進(jìn)行更詳細(xì)地分析。這種控制裝置的操作示意性顯示在圖5，6和7中，后文將作為參考。當(dāng)紅外線溫度計(jì)處于操作狀態(tài)時(shí)，處理單元檢驗(yàn)在第一階段(圖5的A指示)是否用戶發(fā)出啟動(dòng)溫度計(jì)的命令。如果是，然后啟動(dòng)控制裝置(階段B)以測(cè)量傳感器距離被測(cè)區(qū)域的實(shí)際距離。如果發(fā)射器和接收器是分離的(圖6)，當(dāng)控制裝置使計(jì)數(shù)器或計(jì)時(shí)器啟動(dòng)時(shí)(階段B2)，發(fā)射器發(fā)送編碼的波形信號(hào)(階段B1)。
當(dāng)接收單元接收來(lái)自發(fā)射器的編碼信號(hào)(階段B3)時(shí)，計(jì)時(shí)器停止(階段B4)并計(jì)算距離(階段B5)；如果計(jì)時(shí)器在超過(guò)預(yù)設(shè)最大值的時(shí)間間隔中沒(méi)有停止(階段B6)，那么給出超范圍信號(hào)(階段B7)。
如果距離測(cè)量完成，那么，如果它落在接近預(yù)設(shè)距離“D”的可接收值的預(yù)設(shè)區(qū)間內(nèi)時(shí)，該距離與預(yù)設(shè)值(階段C)比較并存儲(chǔ)(階段D)。除了存儲(chǔ)該距離外，處理單元處理用戶已經(jīng)達(dá)到正確定位的狀態(tài)得到的聲或光信號(hào)(階段E)，并因此測(cè)量溫度(階段F)。一旦完成了上述動(dòng)作，重復(fù)該循環(huán)，以上述方式基本不變地存儲(chǔ)第二距離。注意，在伴隨第一步的測(cè)量中，即當(dāng)已經(jīng)至少達(dá)到一次溫度計(jì)的正確定位時(shí)，可能提供繞預(yù)設(shè)距離“D”的可接收的區(qū)域，該區(qū)域超過(guò)第一次測(cè)量的可接收的范圍。這可避免由溫度計(jì)位置的微小移動(dòng)導(dǎo)致的錯(cuò)誤指示，移動(dòng)由系統(tǒng)檢測(cè)，但實(shí)際上與溫度計(jì)算目的無(wú)關(guān)；一旦達(dá)到基本合適的距離，微小的波動(dòng)是可接收的，因?yàn)樵S多個(gè)側(cè)量的溫度值的平均值應(yīng)在任何情況下都是可靠的。事實(shí)上第一范圍比第二(第二測(cè)量)范圍窄，這確保當(dāng)傳感器在可接收的第一范圍的最大限度時(shí)啟動(dòng)讀數(shù)，傳感器進(jìn)一步極少地移動(dòng)離開(kāi)仍可保持在第二范圍中。
一旦處理單元累積了預(yù)定數(shù)量的溫度計(jì)測(cè)量值，它命令發(fā)信號(hào)裝置發(fā)射光和/或聲讀數(shù)結(jié)束信號(hào)(階段G)，該發(fā)信號(hào)裝置將溫度計(jì)數(shù)據(jù)送到顯示系統(tǒng)以便觀看(階段H)。如果換句話進(jìn)行上述描述，控制裝置使用圖3中所用的類(lèi)型，那么距離計(jì)算階段稍微修改(見(jiàn)圖7)。在這種情況下，處理單元命令發(fā)射器決定可編碼的波形信號(hào)的發(fā)射(階段B1’)；在至少一個(gè)周期后發(fā)出的信號(hào)停止，同時(shí)計(jì)數(shù)器或計(jì)時(shí)器啟動(dòng)(階段B2”)，并且將發(fā)射器切換到接收模式；當(dāng)接收器檢測(cè)到由于先前發(fā)出的信號(hào)從被側(cè)區(qū)域返回的信號(hào)(階段B3’)時(shí)，停止計(jì)時(shí)器(階段B4’)并進(jìn)行上述相同的操作階段，即如果已經(jīng)經(jīng)過(guò)了過(guò)長(zhǎng)時(shí)間(階段B6’)，就進(jìn)行距離計(jì)算(階段B5’)或超范圍指示(階段B7’)。一旦計(jì)算出距離，該值與可接收范圍相關(guān)，并且，根據(jù)被測(cè)量距離是否在所述范圍中，溫度測(cè)量和存儲(chǔ)過(guò)程可以或不可啟動(dòng)。
圖8和9中表示了控制裝置的第三實(shí)施例；在這些圖中，控制裝置包括光束15的發(fā)射器14，該發(fā)射器14射到患者的被測(cè)區(qū)域上并測(cè)定相應(yīng)的返回信號(hào)16，該返回信號(hào)16射到與發(fā)射器保持距離的第一測(cè)量機(jī)構(gòu)上，并且測(cè)定入射光束和被測(cè)區(qū)域的返回信號(hào)之間所限定的傾斜角。更特別的是，通常由二極管或激光源構(gòu)成的該發(fā)射器，發(fā)出光束并入射到透鏡18，使光束具有基本柱形形狀。穿過(guò)透鏡的光束射到被測(cè)區(qū)域，因此產(chǎn)生返回信號(hào)，該返回信號(hào)與位置特別是被測(cè)區(qū)域到發(fā)射器的距離相關(guān)(見(jiàn)圖8)。在與光束和返回信號(hào)之間限定的傾斜角相聯(lián)系的位置，與第一測(cè)量機(jī)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的透鏡19適當(dāng)?shù)鼐劢沟姆祷匦盘?hào)在其上聚焦。實(shí)際上，第一測(cè)量機(jī)構(gòu)17是電路元件，它能夠輸出與第一機(jī)構(gòu)的一端17a和返回信號(hào)的焦點(diǎn)17b之間限定的距離X成正比的電流(見(jiàn)圖11的圖表輸出電流I1=預(yù)定電流I*(L-x)／I其中I=測(cè)量裝置17的長(zhǎng)度)。
因此，離開(kāi)第一測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量信號(hào)與入射信號(hào)和返回信號(hào)之間的傾斜角成正比。然后，測(cè)量信號(hào)由處理單元處理以測(cè)定被測(cè)區(qū)域的實(shí)際距離，因此當(dāng)已經(jīng)到達(dá)正確定位狀態(tài)時(shí)對(duì)其進(jìn)行確定。如圖9所示的替代方案提供了位于發(fā)射器14的相對(duì)側(cè)上并保持一定距離的第一測(cè)量機(jī)構(gòu)17和第二測(cè)量機(jī)構(gòu)20；這種測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)完全與參考圖8如上所述的結(jié)構(gòu)相似。
第一和第二測(cè)量機(jī)構(gòu)在它們的輸出產(chǎn)生各自的測(cè)量信號(hào)，每個(gè)信號(hào)到達(dá)處理單元，它們依次確定在來(lái)自第一測(cè)量機(jī)構(gòu)的輸出測(cè)量信號(hào)基礎(chǔ)上和在來(lái)自第二測(cè)量機(jī)構(gòu)的輸出測(cè)量信號(hào)基礎(chǔ)上的強(qiáng)度傳感器的實(shí)際距離。
應(yīng)該注意，來(lái)自發(fā)射器的光束可以看見(jiàn)或者不能看見(jiàn)，并且在任何情況下，最好調(diào)制和/或編碼以便防止任何干擾。
圖19，20，21的圖中顯示了第五實(shí)施例，控制裝置包括裝置23以產(chǎn)生至少一個(gè)初始光束24，當(dāng)強(qiáng)度傳感器處于距離被測(cè)區(qū)域?yàn)轭A(yù)設(shè)距離“D”的正確定位狀態(tài)下的時(shí)候，這種發(fā)生裝置還聚焦成基本與被測(cè)區(qū)域相關(guān)的預(yù)定的初始圖形21(見(jiàn)圖12a至18)。
換句話說(shuō)，僅當(dāng)傳感器到達(dá)預(yù)設(shè)距離“D”時(shí)光束聚焦，反之，如果溫度計(jì)和與之剛性連接的傳感器不在正確定位狀態(tài)下時(shí)，初始圖形將不聚焦。
應(yīng)該注意，最好控制裝置還包括光選擇元件25，例如矩陣型LED，或者由形狀合適的簡(jiǎn)單的樣板構(gòu)成，它們與發(fā)生裝置的下游關(guān)聯(lián)，并且在初始光束上操作以確定聚焦到被測(cè)區(qū)域的圖形的形狀。
有利的是，提供作用在光選擇元件上的處理單元，以便使圖形的形狀最好作為被測(cè)區(qū)域的溫度函數(shù)而改變。
實(shí)際上，在到達(dá)溫度計(jì)的正確定位上時(shí)，聚焦到被測(cè)區(qū)域的圖形將隨傳感器所測(cè)的溫度而不同。
例如，圖形的形狀本身可限定為在被測(cè)區(qū)域中的溫度的通常數(shù)字表示法。
這樣，當(dāng)溫度計(jì)到達(dá)正確定位時(shí)，立刻提供溫度指示的圖形將會(huì)聚焦。
在結(jié)構(gòu)上，光選擇元件較有利的是包括液晶矩陣，其中每個(gè)液晶在處理單元的作用下可以選擇性地在透明狀態(tài)和不透明狀態(tài)之間移動(dòng)，在透明狀態(tài)下它允許來(lái)自發(fā)生裝置的光束穿過(guò)，在不透明狀態(tài)下它不允許所述光束穿過(guò)。
因此，有可能極容易地獲得任何形狀的圖形的表示，同時(shí)，并沒(méi)有造成特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性或增加與整個(gè)紅外線溫度計(jì)相關(guān)的成本。
一個(gè)或多個(gè)光選擇元件的下游可以裝有若干聚焦透鏡組26，例如包括可能相互串聯(lián)連接的一個(gè)或多個(gè)雙凸面或平凸面或凹透鏡，并且作用在離開(kāi)一個(gè)或多個(gè)選擇元件的每條光束上。這種透鏡組以這種方式有利地設(shè)計(jì)，以確保初始圖形的預(yù)設(shè)調(diào)焦距離，這樣溫度計(jì)的小的移動(dòng)幾乎立刻從聚焦?fàn)顟B(tài)偏離，并且因此用戶相應(yīng)地感到正處于不正確定位狀態(tài)。
在發(fā)生裝置23的下游，還可有光分隔組27操作，它應(yīng)該能夠?qū)难b置23發(fā)出的光束分成兩個(gè)或多束光線，并且在被測(cè)區(qū)域使該光線返回(見(jiàn)圖21)。在圖21的實(shí)例中，分隔組包括具有三角形基座30的錐體，以便將來(lái)自裝置23的光束分隔成三束光線，然后這三束光線通過(guò)各自的傾斜鏡31正好指向同一焦點(diǎn)。
根據(jù)溫度計(jì)的一個(gè)變化例，產(chǎn)生裝置還可確定與所述初始光束會(huì)聚在一起的第二光束，以限定至少一個(gè)第二圖形22，該圖形22與強(qiáng)度傳感器的正確位置相對(duì)應(yīng)，并由初始圖形組成；實(shí)際上，在這種情況下，控制裝置將導(dǎo)致初始圖形會(huì)聚，并且實(shí)現(xiàn)初始和第二圖形之間預(yù)定的相對(duì)定位(與參考圖1的實(shí)施例給出的描述基本相似)，以便給用戶可視地發(fā)信號(hào)，以表示已經(jīng)到達(dá)正確定位狀態(tài)。
圖12a至18顯示了一些可能的圖形，可假設(shè)這些圖形是初始和第二圖形；特別是第二圖形可呈現(xiàn)例如由封閉的環(huán)行，橢圓形，矩形線限定的形狀(圖12a，12b，12c，16)，從而基本上能夠限定患者身上的被測(cè)區(qū)域的界限，并且基本上畫(huà)出由初始光束在到達(dá)正確定位狀態(tài)時(shí)聚焦所限定的主圖形21。
顯然，根據(jù)所述描述，第二圖形22可假設(shè)為其它圖形，假定這些形狀能夠使人立刻感知已經(jīng)到達(dá)正確定位狀態(tài)(圖13，14)。
例如，圖14顯示了第二圖形，該第二圖形包括排列成三角形的三個(gè)點(diǎn)束，而圖13顯示了另一個(gè)的替代例子，其中第二圖形由彼此相對(duì)的兩個(gè)圓周部分限定，并且在其中限定了一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中初始圖形(在這種情況下由數(shù)字表示的溫度構(gòu)成)定位在到達(dá)正確定位狀態(tài)。
所述描述的另一種實(shí)例是，控制裝置可以包括光選擇元件，最好是LED矩陣，即與所述光選擇元件類(lèi)似，在第二光束上操作，以確定所述第二圖形的形狀。
而且，在這種情況下，處理單元可以作用在光選擇元件上，以便最好作為被測(cè)區(qū)域的溫度的函數(shù)改變第二圖形的形狀。
在離被測(cè)區(qū)域?yàn)轭A(yù)設(shè)距離D處的強(qiáng)度傳感器的正確定位狀態(tài)中，第二圖形(例如整個(gè)或部分用溫度表示)將基本重疊(圖18)在初始圖形上，或者與初始圖形相關(guān)聯(lián)(圖15，17)，因此以此構(gòu)成溫度的完整表示。
進(jìn)一步描述結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，應(yīng)指出發(fā)生裝置可包括至少兩個(gè)光源，一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生初始光束，而另一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生第二光束，或者一個(gè)單獨(dú)的光源，該光源將在光分隔裝置上的光束發(fā)射出去，初始光束和第二光束從該光分隔裝置的下游穿出。
而且注意到，處理單元可以作用在發(fā)生裝置上，以根據(jù)被測(cè)區(qū)域溫度改變至少初始光束和/或第二光束上的色彩，這樣當(dāng)需要指示特別升高的溫度時(shí)，可以加強(qiáng)用戶的感覺(jué)。
最適合所述用途的發(fā)生裝置通常由單，雙或多色LED源和/或激光源構(gòu)成。顯然，雖然激光或LED源最好用作便攜溫度計(jì)，不排除使用由傳統(tǒng)的燈，例如鹵素?zé)?、白熾燈等等，?gòu)成的發(fā)生裝置。
本發(fā)明得到了重要的優(yōu)點(diǎn)。
第一方面，所述所有的實(shí)施例可以使系統(tǒng)的強(qiáng)度傳感器獲得足夠正確的定位，該系統(tǒng)實(shí)用、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且在當(dāng)前的紅外線溫度計(jì)中容易實(shí)現(xiàn)，而且克服了已有技術(shù)的所有的典型缺點(diǎn)。
參考具體的實(shí)施例，應(yīng)該注意，如圖1的第一實(shí)施例達(dá)到了可能的最高可靠程度，因?yàn)椴幌嗷ス裁娴娜齻€(gè)或更多個(gè)會(huì)聚光線防止了由于溫度計(jì)的傾斜造成的任何可能錯(cuò)誤。
第二實(shí)施例非常有效，因?yàn)樗试S裝置在幾分之一秒內(nèi)自動(dòng)操作多次溫度測(cè)量，因此溫度的指示實(shí)際上等于與測(cè)量區(qū)域?qū)?yīng)的患者身體的實(shí)際溫度。
注意，特別是系統(tǒng)使用聲波在溫度計(jì)中容易實(shí)現(xiàn)，并且減少了結(jié)構(gòu)成本。
根據(jù)操作的可靠性和容易性，對(duì)如圖8和9的系統(tǒng)而言，事實(shí)上仍具有相同的論證。
最后，使用至少一個(gè)初始光束聚焦技術(shù)的第五實(shí)施例也極為可靠并且實(shí)用，使用起來(lái)直觀，甚至對(duì)于沒(méi)有經(jīng)過(guò)充分訓(xùn)練的人來(lái)說(shuō)也是如此。
注意，所述所有的實(shí)施例可以有正確定位，而不需溫度計(jì)過(guò)分接近患者，并且尤其是不與他/她發(fā)生任何侵入或接觸。
權(quán)利要求
1．紅外線溫度計(jì)，該紅外線溫度計(jì)包括－至少一個(gè)強(qiáng)度傳感器，該強(qiáng)度傳感器檢測(cè)由患者的被測(cè)區(qū)域發(fā)出的紅外線輻射，并且產(chǎn)生相應(yīng)的測(cè)量信號(hào)以供輸出；－一個(gè)處理單元，該處理單元與所述傳感器聯(lián)系，以便接收測(cè)量信號(hào)并且計(jì)算被測(cè)區(qū)域的相應(yīng)溫度；其特征在于它還包括控制裝置，以便在距離所述被測(cè)區(qū)域?yàn)轭A(yù)設(shè)距離“D”處限定所述傳感器的正確定位狀態(tài)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于控制裝置包括用于產(chǎn)生會(huì)聚到預(yù)定區(qū)域P的至少兩條并且最好三條光線的裝置，所述區(qū)域P限定了與對(duì)應(yīng)于預(yù)定距離D的所述傳感器保持一定距離的預(yù)設(shè)圖形。
3．根據(jù)權(quán)利要求2或1所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述預(yù)設(shè)圖形是一個(gè)點(diǎn)。
4．根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述光線相互不共面。
5．根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任何一個(gè)所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述產(chǎn)生裝置包括至少一個(gè)光源，該光源產(chǎn)生主光線，和光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置在所述光源的下游操作，以便將主光線分成三個(gè)會(huì)聚光線。
6．根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任何一個(gè)所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述發(fā)射器裝置包括－至少兩個(gè)光源，其中第一光源用來(lái)產(chǎn)生所述三個(gè)會(huì)聚光線中的一條對(duì)應(yīng)光線，第二光源產(chǎn)生主光線；和－光學(xué)裝置，該光學(xué)裝置在所述第二光源的下游操作，以便將主光線分成所述三個(gè)會(huì)聚光線中的兩條對(duì)應(yīng)光線。
7．根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任何一個(gè)所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述發(fā)射器裝置包括至少一個(gè)相應(yīng)的光源，以便產(chǎn)生每個(gè)所述會(huì)聚光線。
8．根據(jù)權(quán)利要求5或6或7所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述一個(gè)光源或多個(gè)光源是激光和/或LED型。
9．根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于它包括顯示裝置，該顯示裝置連接到并受控于處理單元，以便顯示所述溫度。
10．根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述三個(gè)會(huì)聚光線是可見(jiàn)的。
11．根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述控制裝置包括－至少一個(gè)光束的發(fā)射器，該光束入射到患者的被測(cè)區(qū)域以確定相應(yīng)的從患者返回的信號(hào)。－至少一個(gè)第一測(cè)量機(jī)構(gòu)，該測(cè)量機(jī)構(gòu)與所述發(fā)射器分離，并且用來(lái)確定在所述入射光束和所述從被測(cè)區(qū)域返回的信號(hào)之間限定的傾斜角，而且還產(chǎn)生與所述傾斜角成正比的測(cè)量信號(hào)以供輸出，所述處理單元可操作地連接所述第一測(cè)量機(jī)構(gòu)，以便在所述測(cè)量信號(hào)基礎(chǔ)上確定所述強(qiáng)度傳感器的所述預(yù)設(shè)距離。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述控制裝置包括至少一個(gè)第二測(cè)量機(jī)構(gòu)，在相對(duì)于所述第一測(cè)量機(jī)構(gòu)的相對(duì)側(cè)上，該第二測(cè)量機(jī)構(gòu)與所述發(fā)射器分離，所述第二測(cè)量機(jī)構(gòu)檢測(cè)由于入射的所述光信號(hào)產(chǎn)生的來(lái)自被測(cè)區(qū)域的相應(yīng)的返回信號(hào)，并且確定在所述返回信號(hào)和入射光束之間所限定的傾斜角，還產(chǎn)生與所述傾斜角成正比的測(cè)量信號(hào)以供輸出，在來(lái)自第一測(cè)量機(jī)構(gòu)的輸出測(cè)量信號(hào)的基礎(chǔ)上，和在來(lái)自第二測(cè)量機(jī)構(gòu)的輸出測(cè)量信號(hào)的基礎(chǔ)上，所述處理單元用來(lái)確定所述預(yù)設(shè)距離。
13．根據(jù)權(quán)利要求11所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述入射光束最好是調(diào)制和/或編碼的可見(jiàn)光束。
14．根據(jù)權(quán)利要求11的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述入射光束最好是調(diào)制和/或編碼的不可見(jiàn)光束。
15．根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求的紅外線溫度計(jì)，其特征在于控制裝置包括用來(lái)產(chǎn)生至少一個(gè)初始光束的裝置，當(dāng)所述傳感器處于距離被測(cè)區(qū)域?yàn)轭A(yù)設(shè)距離“D”處的正確定位狀態(tài)時(shí)，該初始光束聚焦成基本上與被測(cè)區(qū)域?qū)?yīng)的預(yù)定的初始圖形。
16．根據(jù)權(quán)利要求15的紅外線溫度計(jì)，其特征在于控制裝置包括最好是基于矩陣的光選擇元件，該元件與產(chǎn)生裝置的下游相聯(lián)系，并且在所述至少一個(gè)初始光束上操作以確定所述圖形的形狀。
17．根據(jù)權(quán)利要求16的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述處理單元作用在光選擇元件上，以便改變所述圖形的形狀，該形狀最好是被測(cè)區(qū)域的溫度的函數(shù)。
18．根據(jù)權(quán)利要求17的紅外線溫度計(jì)，其特征在于圖形的形狀限定了被測(cè)區(qū)域中的至少部分?jǐn)?shù)字表示的溫度。
19．根據(jù)權(quán)利要求15的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述產(chǎn)生裝置還確定與所述初始光束會(huì)聚在一起的至少第二光束，以限定至少第二圖形，該第二圖形由所述初始圖形組成，并與在預(yù)設(shè)距離“D”處的強(qiáng)度傳感器的正確定位相對(duì)應(yīng)。
20．根據(jù)權(quán)利要求19的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述產(chǎn)生裝置包括至少兩個(gè)光源，一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生所述初始光束，一個(gè)用來(lái)產(chǎn)生所述第二光束。
21．根據(jù)權(quán)利要求19所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述初始光束和所述第二光束由具有隨后的光分隔器的單獨(dú)光源產(chǎn)生。
22．根據(jù)權(quán)利要求15或19所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述處理單元作用在所述產(chǎn)生裝置上，以改變作為被測(cè)區(qū)域溫度函數(shù)的至少所述初始光束和/或所述第二光束上的色彩。
23．根據(jù)權(quán)利要求16所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述光選擇元件包括液晶矩陣，每個(gè)所述液晶在處理單元的作用下，在光束能夠穿過(guò)的透明狀態(tài)和光束不能穿過(guò)的不透明狀態(tài)之間可選擇移動(dòng)。
24．根據(jù)權(quán)利要求15所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于控制裝置還包括預(yù)設(shè)數(shù)量的聚焦透鏡，這些聚焦透鏡在選擇元件的上游和/或下游操作。
25．根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述產(chǎn)生裝置包括具有單，雙或多色LED和/或激光源的光源。
26．根據(jù)權(quán)利要求19所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述第二圖形呈現(xiàn)一種形狀，例如由圓形、橢圓或矩形密封線所限定的形狀，它基本上限定了患者的所述被測(cè)區(qū)域。
27．根據(jù)權(quán)利要求26所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于在距離被測(cè)區(qū)域?yàn)轭A(yù)設(shè)距離“D”處的強(qiáng)度傳感器的正確定位狀態(tài)下，所述第二圖形基本上限定了所述主圖形。
28．根據(jù)權(quán)利要求19所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述控制裝置包括最好是基于矩陣的光選擇元件，該光選擇元件在所述至少一個(gè)第二光束上操作，以確定所述第二圖形的形狀。
29．根據(jù)權(quán)利要求20所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述處理單元作用在光選擇元件上，以改變最好作為被測(cè)區(qū)域溫度的函數(shù)的所述第二圖形的形狀。
30．根據(jù)權(quán)利要求29所述的紅外線溫度計(jì)，其特征在于在距離被測(cè)區(qū)域?yàn)轭A(yù)設(shè)距離“D”處的強(qiáng)度傳感器的正確定位狀態(tài)下，所述第二圖形基本上疊加在所述主圖形上。
31．根據(jù)權(quán)利要求29的紅外線溫度計(jì)，其特征在于在距離被測(cè)區(qū)域?yàn)轭A(yù)設(shè)距離“D”處的強(qiáng)度傳感器的正確定位狀態(tài)下，所述第二圖形基本上補(bǔ)充了所述主圖形。
32．根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述控制裝置包括－至少一個(gè)波形信號(hào)的發(fā)射器，該發(fā)射器在確定相應(yīng)的返回波形信號(hào)的被測(cè)區(qū)域上入射；－至少一個(gè)接收器，該接收器用來(lái)檢測(cè)所述返回信號(hào)；和－所述處理單元，該處理單元用來(lái)計(jì)算所述返回信號(hào)和所述入射信號(hào)之間的時(shí)間延遲，以確定強(qiáng)度傳感器和被測(cè)區(qū)域間的實(shí)際距離。
33．根據(jù)權(quán)利要求32的紅外線溫度計(jì)，其特征在于控制裝置還包括由所述處理單元控制的發(fā)信號(hào)裝置，該發(fā)信號(hào)裝置將與所述預(yù)設(shè)距離“D”基本相符合的實(shí)際距離，和因此到達(dá)所述強(qiáng)度傳感器的正確定位狀態(tài)的信號(hào)發(fā)給用戶。
34．根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求的紅外線溫度計(jì)，其特征在于當(dāng)?shù)竭_(dá)所述傳感器的正確定位狀態(tài)時(shí)，所述處理單元自動(dòng)地計(jì)算被測(cè)區(qū)域的溫度。
35．根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述處理單元連續(xù)多次計(jì)算溫度，以獲得多個(gè)技術(shù)值，并且將計(jì)算出的溫度值的平均值指定為被測(cè)區(qū)域溫度的實(shí)際值。
36．根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求32的紅外線溫度計(jì)，其特征在于處理單元指定了一個(gè)預(yù)設(shè)的差，以限定成區(qū)間I(D-Δ，D+Δ)，當(dāng)實(shí)際距離落到區(qū)間I內(nèi)時(shí)，認(rèn)為實(shí)際距離與所述預(yù)設(shè)距離“D”對(duì)應(yīng)。
37．根據(jù)權(quán)利要求31的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述發(fā)射器與所述接收器同時(shí)操作，該接收器與發(fā)射器本身分離。
38．根據(jù)權(quán)利要求31的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述發(fā)射器和所述接收器交替以分離和連續(xù)的時(shí)間間隔操作，所述發(fā)射器和所述接收器由單頻傳感器限定。
39．根據(jù)權(quán)利要求31的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述發(fā)射器發(fā)射聲或電磁波形信號(hào)。
40．根據(jù)權(quán)利要求31的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述發(fā)射器發(fā)射編碼的波形信號(hào)。
41．根據(jù)權(quán)利要求31的紅外線溫度計(jì)，其特征在于所述發(fā)射器發(fā)射頻率超過(guò)20kHz，最好等于40kHz的波形信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅外線溫度計(jì),其控制裝置信號(hào)用于測(cè)定強(qiáng)度傳感器的正確定位,該強(qiáng)度傳感器用來(lái)測(cè)量由需要知道溫度的病人所發(fā)出的紅外輻射。
文檔編號(hào)G01J5/08GK1284162SQ98813387
公開(kāi)日2001年2月14日 申請(qǐng)日期1998年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月30日
發(fā)明者佛蘭西斯科·貝利費(fèi)銘 申請(qǐng)人:拉特尼卡有限公司