CN103261861A - 用于确定动物耳鼓温度的温度计及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种用于确定动物耳鼓温度的温度计，所述温度计包括一探头；一红外辐射探测器，适于接收由耳鼓发出的红外辐射；以及有助于保证探头被置于耳道内的所需位置的设备，以优化从耳鼓所接收的红外辐射，并最小化从其他耳结构所接收的红外辐射。还公开了一种使用该温度计的方法。

Description

用于确定动物耳鼓温度的温度计及其使用方法

相关专利申请的交叉引用

本申请是2009年11月2日提交的题为“用于确定动物耳鼓温度的温度计及其使用方法”的第12/610,760号美国专利申请的部分继续申请，要求其优先权和权益，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种用于确定动物耳鼓温度的温度计及使用该温度计的方法。该温度计感测耳鼓发出的红外辐射，并将所检测到的红外辐射的量与一相关的温度关联起来。该温度计可包括多种用于确定温度计与耳道的相对位置的装置，以获得耳鼓温度的精确读数。

背景技术

与诸如生物皮肤等的***组织的温度相反，中心体温是生物体内部诸如肝脏等的组织的工作温度。诸如人类等的温血动物的中心体温通常是反映动物健康状况的一个明显指征。例如，传染疾病通常会引发体温过高的症状，以及类似的，动物中暑也会表现出体温过高。如果此类症状得不到及时有效的治疗，其有可能引起更加严重的健康状况，甚至导致死亡。

尽管众所周知，人体的中心体温在睡眠周期的后半段趋于最低值，并且通常人体体温在一天内最高点和最低点之间的变化幅度通常约为0.5摄氏度(0.9华氏度)，但是经常监测个体中心体温的任何变化趋势也是重要的，例如用于评价某一特定医疗手段是否充分快速有利地起着作用。

现有四种典型的方法来确定诸如人类等的温血动物的中心体温。第一种是在口中放入口腔温度计，以这种方法确定的温度会受饮食以及呼吸的影响；第二种是测量动物的腋下温度，但是由于温度计紧贴皮肤放置，而皮肤只是机体用来调节中心体温的工具，而且，皮肤温度还经常受到诸如药物、衣物以及外界温度等因素的影响，因此该方法测得的温度与中心体温之间有较大误差；第三种方法是使用直肠温度计，但是此类温度计不方便操作、经常引起心理上的不适、以及存在污染风险；第四种方法是使用耳温计测量鼓膜(又名耳鼓)的温度，此类温度计一般涉及检测耳鼓所发出的红外辐射。

红外测温基于这样一个原理，即所有物质都会发出所谓“黑体”的辐射。而发射光谱，即在一连续的波长段中的各个波长的辐射强度，符合普朗克定律。对于温度在约华氏60度至华氏100度的物质，其发射光谱在波长约10微米的中红外波段趋于峰值。由于发射强度与温度成正比，因此可以通过确定物质所发出的红外辐射来测定物质的温度。该红外辐射可以通过诸如热电堆、热电传感器和其他类型的红外传感器等多个不同种类的传感器中的任何一种来测定。

红外耳温计可以在医院或家里方便快捷地使用，没有使用上的尴尬，以及可避免重复使用所引起的污染风险。然而，通过检测耳鼓发出的红外辐射所获得的温度读数的精度受到多种因素的显著影响。例如，温度读数会受到外耳或耳道的温度相对较低，耳道内毛发较多，或者耳内存在病灶或感染的影响。此外，耳道几何结构的物理属性的多样性或者错误的放置方法也可能导致温度计读数的偏差。

本发明有助于确保***耳道内的红外辐射探头能够被推入到耳道的足够深处，以使得外耳及耳道温度，以及耳道物理轮廓及耳道内毛发对温度计读数的影响减至最小，还可以使探头尽量接近耳鼓而不与之接触。

发明内容

本发明涉及一种用于确定动物耳鼓温度的温度计，所述温度计包括：一探头，一适合于接收耳鼓发出的红外辐射的红外辐射检测器，以及用于确定探头在耳道内位置的设备，从而优化从耳鼓接收的红外辐射，并最小化从其他耳结构接收的红外辐射。本发明还公开了所述温度计的使用方法。

附图说明

以下将参考附图对本发明进行详细描述。

图1示出了人耳的主要结构，以及根据本发明一实施例所构造的一个温度计的平面图；

图2为一个可用于本发明的大体上呈截头圆锥体的探头的纵向侧视图；

图3为图2所示的探头的侧视图，该探头装有诸如传统光电鼠标一部分之类的滑动传感器；

图4为图2所示的探头的侧视图，该探头具有根据本发明的一实施例的加速度计；

图5为所获得的信号的曲线图，可用于计算使用图4所示探头所检测的耳鼓的温度；

图6为图2所示的探头的侧视图，该探头具有根据本发明另一实施例的三个相互间隔的导电环；

图7为根据本发明的使用图5所示探头的温度计的示意性框图；

图8A为一具有如图6所示的红外探测器的探头靠近人耳的示意图，其中，虚线表示红外探测器的“视野”或感测区域；

图8B为表示流经探头上的电容传感器的电流的曲线图，该探头位于相对于耳道的某一位置；

图8C为表示由探头中的检测器所测得的红外辐射所对应的温度的曲线图，该探头位于相对于耳道的某一位置；

图9A，10A，11A及12A示出了图8A所示的探头靠近并进入耳道的过程；

图9B，10B，11B及12B是与图8B中的曲线图相对应的曲线图，显示了在探头移动靠近并进入耳道的过程中，流经电容传感器的电流；

图9C，10C，11C及12C是与图8C中的曲线图相对应的曲线图，显示了在探头移动靠近并进入耳道的过程中，由探头所测得的红外辐射所对应的温度；

图13示出了根据本发明的一实施例的确定耳鼓温度估值的一系列步骤的流程图；

图14示出了在红外探测器靠近并进入耳道的过程中，红外探测器所感测的温度的典型曲线图；

图15示出了当探头进入耳道内约0.7厘米处时的温度读数；

图16示出了当探头进入耳道内约1.3厘米处时的温度读数；

图17示出了当探头进入耳道内约2厘米处时的温度读数；

图18示出了当***温度相对较高时，探头进入耳道内约1.0厘米处时的温度读数；

图19为图2中所示探头的侧视图，该探头具有根据本发明又一实施例的以不同阵列设置的各种不同的电极焊盘；

图20为图2中所示探头的侧视图，该探头具有根据本发明又一实施例的与一系列沿周向延伸的间隔开的电极焊盘重叠的一系列纵向延伸的间隔开的电极焊盘；

图21为图2中所示探头的立体图，根据本发明的另一个实施例，所述探头在其外周表面上一体地形成有多个沟道，所述沟道适于容纳电极焊盘和导电示踪线；

图22是根据本发明又一实施例的材料片材的平面图，所述材料片材包含电极焊盘，导电示踪线和微芯片，所述材料片材适于包覆在图2中所示探头的周围；以及

图23为视觉显示器的示意图，所述视觉显示器可用于指导温度计的操作者是否改变温度计探头在耳道中的方向或深度。

具体实施方式

以下将参考附图对本发明进行详细描述，其中相同附图标记指示相同部件。应当理解，以下描述仅是示例性的且对以下具体实施例作出的所有变动和修饰，仍均属于本发明技术方案保护的范围内。

图1示出了人耳10的主要部分，人耳10的外侧部分即耳廓12由软骨形成并被用于将声波引导至所谓的耳道14，声波在耳道内形成振动，并被传导至耳鼓16。振动进一步从耳鼓16通过三块小骨骼即锤骨、砧骨和镫骨传导至耳蜗22。听觉神经24将耳蜗22与大脑相连接。耳鼓16的内部区域连通至咽鼓管26，以有助于保持耳鼓16两侧的气压均衡。

虽然图1示出了一耳镜形状的温度计28，但是其他形状的外形也考虑在本发明的范围内。温度计28包括：截头圆锥体窥器或探头30以及其上安装有顶部显示板34、侧面显示板36和手动启动按钮38的手柄32。如图1所示，截头圆锥体探头30的细端适于***耳道14内一个相对较深的位置，而探头30的中间段适于设计为使得其紧靠在耳道14最外侧部分时，探头30的细端不接触耳鼓16。除了截头圆锥体形，探头的其他外形也考虑在本发明的范围内。例如，探头30的形状还可以是漏斗形，其细端大体上呈圆柱形。图2为探头30的侧视图，探头30优选呈中空结构且具有较薄的侧壁。如此，通过探头30细端的开口，耳鼓16所发出的红外辐射可穿过探头30到达红外探测器40，所述红外探测器40可以邻近探头30的粗端设置在温度计28内。由此，探头30作为光波导用于将耳鼓16发出的红外辐射传导至红外探测器40。优选地，探头30的内壁涂有对红外辐射具有高反射率材料的涂层。应当理解，红外探测器40可置于不同位置，包括最优选地，置于探头30的细端。进一步优选的，探头30可从温度计28的手柄拆卸，以便于维护和清洁，或更优选的，以便丢弃，从而将重复使用带来的污染降至最低。在优选实施例中，温度计28包括一次性的、红外透明的套筒(未图示)，被配置为包覆在适于***耳道内较深的深度的探头30的***表面。多个此类套筒的使用，使得可通过在使用后丢弃使用过的套筒并更换全新的、未使用的套筒，实现探头30的重复使用。

温度计28在使用前可通过已知温度的物体向红外辐射探测器发出辐射来进行校准，然后将所检测到的红外辐射强度与该物体的已知温度相关联。此校准可以采用在人或其他动物中心体温的标准范围以上的已知温度来进行。从而，照射在红外探测器40上的红外辐射的量将被关联至某一特定的温度，该温度可以同时以摄氏温度和华氏温度显示在顶部显示板34或/和侧面显示板36上。温度计28上也可以设置有线或无线发射器，用于将相关联的温度发送到远程装置上，以进行监控、进一步处理、或记录该温度。

如图3所示，探头30上安装有光识别传感器42，所述光识别传感器42是光电鼠标的一个普通元件。优选的，传感器42被设置于探头30细端的外表面上。传感器42可具有广泛的可选择的尺寸并可置于探头30细端周围的不同区域，亦可环绕探头30的细端连续设置。

鼠标通常用于台式个人电脑，被置于垫子或其他表面上，用于移动或操纵显示在电脑屏幕上的光标箭头。早期版本的鼠标使用滚动球，将滚动球的运动转化为电脑屏幕上的光标箭头的活动。近期版本已经开始使用光电鼠标，通常使用发光二极管或光电二极管，来检测鼠标相对于其下方表面的运动，而不是诸如球体等的运动部件。

施乐公司的理查德·F·莱昂是光电鼠标的开创者之一，并在第4,521,772和No.4,521,773号美国专利中描述了其发明的光电鼠标的结构以及操作方式。该光电鼠标的工作原理是，使用光电传感器对鼠标操作或观察的表面进行连续拍照。光电鼠标使用发光二极管或光电二极管照亮其跟踪的表面，通过拍照和分析以获得光学变化或纹理。通过计算机芯片的图像处理部件处理相邻两帧图像间的变化，并使用光流场估计算法将这些变化转化为沿两轴的运动。通过监测所拍的图案、纹理、或其他特征的位置变化，计算机芯片可以计算出鼠标相对于所跟踪表面的加速度、速率以及位置。

在本发明的一个实施例中，光学传感器42仅跟踪单个点或者特征，并确定该特征相对于传感器42移动的距离，即，探头30被***耳道14的深度。

在本发明的上下文中，优选的所跟踪的表面是耳道14的皮肤外表面。本发明的使用传感器42的温度计28能够连续监测探头30***耳道14的过程。如图3所示，传感器42可经由沿着探头30内壁或外壁设置的导线44连接至位于温度计28的手柄32内的微处理器，所述微处理器可被编程以分析来自传感器42和红外探测器40的输入，以确定何时探头30和传感器42已深入到耳道14内最深处，从而确定此时红外探测器40检测到的红外辐射的强度，并将该强度与一温度相关联，该温度可显示于显示板34和/或36上。

光学传感器42可使用1500帧每秒的采样速率，该采样速率足够确定最远深入点。据信，适合于上述应用中的光学传感器是由安捷伦制造的型号为ADNS-2610的光学传感器。

手动启动按钮38可触发一个开关以启动光学传感器42的跟踪，该跟踪可持续一固定时间，例如4秒钟。或者，可再次按下按钮38以停止跟踪。上述过程也可以是半自动或全自动过程。

图4所示为本发明的另一实施例，其中，加速度计46安装于探头30的靠近粗端的外表面上。阅读该实施例的以下描述将能理解，加速度计46可沿探头30安装于几乎任何位置，甚至可以安装在温度计28的手柄32上且与探头30对齐。加速度计46可经由沿着探头30内壁或外壁设置的导线48连接至设置在手柄32内的相关微处理器。

加速度计46用于测量加速度和减速度。加速度计46通常包括设置于弹簧上的块，当加速度计(即，块)运动时，弹簧将发生弯曲。最常见的方式是测量一组固定的极板和连接至块的一组极板之间的电容。或者，可以将压敏电阻集成到弹簧中以测量弹簧的形变。

通过检测该弹簧如何弯曲以及何时发生弯曲，不仅可以确定块(即，加速度计)相对于一起始点的加速度，还可以确定其速度、倾斜度以及一维(轴)方向，二维正交方向，或三维正交方向上的距离。弹簧弯曲可以通过模拟或数字方式测量。其他类型的加速度计也可用于本发明。

在本发明的上下文中，温度计28的握法是使得探头30仅部分进入耳道14，然后温度计28向耳道14移动使得探头30进一步伸入耳道14，之后温度计28从耳道14撤回。而后，手柄32内的微处理器可以接收来自加速度计46和红外探测器40的输入，以确定何时探头30和传感器42已深入到耳道14内的最深处，从而确定此时红外探测器40检测到的红外辐射的强度，将该强度与一温度相关联并显示于显示板34和/或36上。或者，该微处理器还可绘制从进入耳道直到温度计28撤回至相同位置的某些时间间隔上的温度曲线。图5描述了温度相对于耳道14内的位置的示例性图表。为了选择耳鼓的确定温度，微处理器可被编程以使用算法并绘制出“最佳拟合”曲线。在图5中，该曲线是抛物线，可以确定出该曲线上某一预定斜率出现的位置，并计算耳鼓16的温度。

据信，在上述应用中有用的加速度计是ST LIS3L06AL三轴线性加速度计。

图6描述了本发明的另一实施例。其中，一个或多个导电体可设置在探头30***四周。如图6所示，有三个环形导电体50，52和54相互间隔地设置于探头30细端周围。在优选实施例中，所述导电体可由约1/8英寸宽的扁平铜带形成，所述导电体上还可以涂敷一层商品名为“卡普顿”的聚酰亚胺薄膜，所述薄膜用于提供绝缘和保护功能。导电体50，52和54中的每一个可分别经由置于中空的探头30内的相关联的导线56，58或60连接至温度计28的手柄32内部。

交流波形发生器62可应用于导电体50，52和54中的每一个。当导电体50，52和54靠近耳道14的壁时，导电体50，52和54的电容将改变。一般而言，如果没有物体在导电体50，52和54周围，则没有电流流经导电体50，52和54，但是当导电体50，52和54越来越接近物体，如耳道14的内壁，则电流会越来越大。每个导电体50，52和54内部的电流可由电流计64测量。据信，欧姆龙的BT6工作台演示板可用于实现上述目的。当流经各个导电体50，52和54的电流达到与该导电体相关联的某一预定阈值时，可将温度读数与该探头位置相关联。所选择的作为定义耳鼓16温度的温度可以是在满足该阈值条件后的首个温度读数，也可以是在满足该阈值条件后并持续满足的一时段内的最高温度读数。再参照图7，微处理器66可获得来自电流计64和红外探测器40的输入以评估是否已经达到所述阈值条件，并获得照射在红外探测器40上的红外辐射的读数，将所选择的温度同时显示于显示板34，36上，或只显示于其中之一上。

一特定算法可用于确定耳鼓温度，下面将利用图6中所示的探头30和图7中所示的电容传感器对该算法进行描述。为了解释该算法，可以先了解一下耳朵的结构一般是如何影响其温度的。耳朵的外耳廓12被暴露于环境空气且包括非常少的血流，因此，虽然当人或动物在运动时，耳廓12的温度会相对升高，但是耳廓12的温度倾向于主要受环境空气温度的影响。在耳道14入口处，温度倾向于受到耳廓12、骨颅68以及具有相对较高温度的大脑的影响，由于骨颅68所含血流较少且靠近外部皮肤，因此其仍相对较冷；而大脑中血液丰富且具有较高温度。在耳道深处，由于耳道壁较薄，其温度主要受到大脑和耳鼓16的影响，该温度反映了中心温度。

如图8A所示，当探头30位于远离耳廓12处时，探头30内部的红外探测器具有图8A中虚线所示的“视野”或红外辐射感测区域。该红外探测器感测并集中整个区域或视野中来自于物体的红外辐射。由于安置于探头30上的电容传感器远离任何动物机体组织或其他物体，因此图8B示出的流经该电容传感器的电流为零。如图8C所示，检测器在图8A所示位置测得的红外辐射的量受环境温度的影响很大，在此例中，测得的红外辐射量对应于90华氏度。

如图9A所示，虽然探头30更加靠近耳道，但是流经该电容传感器的电流仍然为零(图9B)，而温度只提高了1度，为91华氏度(图9C)。

图10A描述了探头30的细端刚好位于耳道14入口。在该位置，如图10B所示，有微小电流流经电容传感器。通过对装有电容传感器的探头30进行基于经验数据的试验，可以将探头30的细端刚好位于耳道入口处时流经电容传感器的电流选择为阈值电流，并定义一个相对于耳道14的所谓“零”距离的位置。同样的，也可以对电流的其他速率进行经验测试，并将其与探头30的细端在耳道内的距离相关联。如图10C所示，探头30在图10A所示的位置所测得的温度值已升高至94华氏度。

图11A所示的探头30的细端已从耳道14的入口***耳道14内1厘米深的距离。如图11B所示，由于电容传感器非常接近耳组织，流经该电容传感器的电流显著增加。如图11C所示，所检测到的温度已升至97华氏度。

图12A所示的探头30的细端的位置为从耳道14入口进入耳道14内2厘米。如图12B所示，流经电容传感器的电流持续增加。所测得的温度如图12C所示仅小幅上升，为98华氏度。

图14示出了探头30中的红外探测器测得的温度的典型曲线，其中，距离“零”表示耳道入口，耳廓12周围的环境温度约为90华氏度，而耳鼓温度为98.6华氏度。可用发现该曲线的斜率较缓直到探头30的细端位于耳道入口的位置；之后，从零距离位置到耳道14内约1厘米深处之间，曲线斜率较陡；而在深入耳道超过1厘米的较深处，斜率又趋缓。

图13示出了可用于确定耳鼓温度的各步骤的流程图。按下按钮38启动流程，以开始对流经电容传感器的电流量进行采样。该采样可以采用基本上任何速率，例如，10次采样每秒。该启动步骤也开始对红外探测器所测得的红外辐射的量进行采样，所测得的红外辐射的量可与温度相关联，同样的，该采样可采用基本上任何速率，例如，10次采样每秒。

其次，对流经电容传感器的电流的采样值进行分析，以确定其是否已经达到阈值电流。如果没有，则延迟一预定时间间隔，例如，100毫秒，再对电容传感器电流进行采样，并重新启动对红外辐射的采样。如果电流已经达到阈值电流，则将达到阈值电流时的温度读数保存为外耳温度T_EE。

然后，对电容传感器的电流继续进行采样并确定探头30细端进入耳道14的估计位置，并对相应于该位置的红外辐射的量进行采样，所述红外辐射的量与温度相关联。***可保存多个位置和温度的采样值，诸如五十个采样值，当获取更多的采样值时，可以先丢弃所监控的第一组采样值。

其后，***确定是否满足最低阈值温度(例如，93华氏度)。如果没有，那么将延迟一预定时间间隔(例如，100毫秒)后再重复采样，并且***保持相同外耳温度读数。如果达到最低阈值温度，那么做出探头是否已经***的判断。可通过按压按钮38做出该判断，或通过选择探头30在耳道内的预定距离或估计位置做出该判断，所述预定距离或估计位置由流经电容传感器的电流确定。如果探头还未完全***耳道，那么将再次延迟一预定时间间隔(例如，100毫秒)后再重复采样，并且***保持相同的外耳温度读数。如果探头已完全***耳道，那么***确定是否已达到最小温度变化率，即温度相对距离的最小斜率。换句话说，***判断，在达到最低阈值温度后，是否已经达到诸如图14所示的深入耳道超过1厘米后的较浅的温度斜率。如果还未达到该最小温度变化率，那么***显示板34，36显示诸如“错误”或“无效”或“请***更深”等信息。如果已达到最小阈值变化率，那么***将根据以下算法计算出估计的耳鼓温度，并在显示板34，36上显示该温度。

T_ED＝T_ID+((T_ID-T_EE)×a)+(dy/dx×(B-ID))

其中，T_ID为探头***耳道最深处时的红外感测温度；

T_EE为紧邻耳道入口外部的温度；

a为根据经验测试得到的校正因子，其大小一般为一个百分之一(0.01)的量级；

dy/dx为探头***耳道最深处时的温度升高的斜率或变化率；

ID为探头进入耳道的最深处与刚进入耳道的位置之间的距离；

B为理想***深度(一般，成人为2.0厘米，儿童为1.0厘米)。

应当认识到，耳道14入口到耳鼓16距离随动物种类的不同而变化，而且个人之间也有差异。例如，成人的耳道14长度约为2.6厘米，而儿童的则要短的多。因此，应当为具体的动物或不同大小的人定制算法。本发明可以考虑在温度计28的手柄32上设置开关以改变因子“B”。例如，开关的一个位置可指示“2岁以下”或“20磅以下”，该开关位置使得因子“B”为1.0厘米。开关的第二位置将指示说明“3-9岁”或“20-90磅”并对应1.5厘米的“B”值，开关的第三位置将指示说明“10岁以上”或“90磅以上”并使得“B”值为2.0厘米。

应当理解，可使用包含在温度计28的手柄32内的微处理器执行图13所示的流程和上述列举的公式或算法。

下面将参照图15说明所述流程的具体操作示例。图15示出了在探头30靠近耳道14的入口之前，红外温度读数约为89.5华氏度。在探头进入耳道14内约0.8厘米处时，温度读数升至约94华氏度。虽然已经达到了最低阈值温度，93华氏度，并且即使温度计的操作者认为探头已经完全***，例如通过按压按钮38，但是***将不计算耳鼓的估计温度，而是在显示板34，36上显示诸如“错误”，或“无效”，或“请***更深”等信息，这是因为在达到最低阈值温度后，仅出现了较陡的温度变化率，或者说，在达到最低阈值温度后，温度相对于距离的斜率还不够“平坦”。

图16描述了探头***深度为1.3厘米时的示例性情况。该处的红外温度读数为97.5华氏度，该处温度变化率的斜率为1.4华氏度每厘米，而“零”点处的外耳温度为89.5华氏度。使用下面列出的参数和上面提到的公式或算法，得出估计的耳鼓温度为98.66华氏度。

T_ID＝97.5°F

T_EE＝89.5°F

a＝0.01

dy/dx＝1.4°F/cm

ID＝1.3cm

B＝2.0cm

T_ED＝97.5°F+((97.5°F-89.5°F)×0.01)+(1.4°F/cm×(2.0cm-1.3cm))

＝97.5°F+(0.08°F)+(0.98°F)

＝98.66°F

图17示出了又一实施例，其中，探头的***深度为2.0厘米，温变化率的斜率为0.2华氏度每厘米，***深度处的温度为98.5华氏度，“零”点处的外耳温度为89.5华氏度。采用“a”等于0.01，“B”等于2.0厘米，将前述值代入上述公式或算法，则估计的耳鼓温度计算如下：

T_ED＝98.5°F+((98.5°F-89.5°F)×0.01)+(0.2°F/cm×(2.0cm-2.0cm))

＝98.5°F+(0.08°F)+(0°F)

＝98.58°F

由上可知，应当理解，微处理器可操作地连接至红外探测器和电容传感器电路以及连接至按钮38，以接收数据，该数据可用于图13所示的流程中，也可应用于上述公式或算法中以计算耳鼓温度。

本发明也可考虑在探头30从耳道撤回期间，使用相同的过程，以验证在探头***耳道的期间所获得的数据的精度。即，如果在移出期间所获得的数据与在***期间所获得的数据相差超过一预定值或者比例，则可声明耳鼓温度的估计值不可信或无效，操作者可能需要重复整个流程。

作为可选功能，探头30本身可预热到一选择温度，例如90华氏度，这样，探头30本身的温度不会对附近机体组织的温度产生较大影响；否则，较凉的探头30可能影响机体组织所发出的红外辐射的量。该预热可通过在探头30上设置任何电阻材料并选择性地从位于体温计28的手柄32内的电池向电阻材料施加电流，诸如通过选择性地启动位于手柄32上的开关。在温度计28上也可设置有灯光指示器，在探头30充分预热并可以使用时发光。可在预选择的时间后启动该灯或当探头30上设置的另一个温度计确定探头已经达到预选择温度后启动该灯。

本发明还可考虑除了图6和图7中所示那些实施例之外再采用一个或多个导电体的各种实施例。例如，图6公开了相互间隔地设置于探头30较小端部周围的三个环形导电体50，52，54。每个环经由导线56，58，60连接到交流波形发生器62，以及经由电流表64连接到微处理器66。利用导电体的几个另外的附加实施例可特别有利于评估不仅是探头30***到耳道内的深度，还可以是探头30在耳道内的方向。

探头30可设有各种电容型接近传感器，包括电极焊盘100，所述电容型接近传感器设置于探头30的***。电极焊盘100可设计成各种形状、大小和阵列。例如，如图19中所示，邻近探头30较小端部的电极焊盘100包括一系列圆形的或沿探头30周向布置的电极焊盘100，其中电极焊盘100具有交替的较大和较小的圆形直径。邻近所述系列圆形电极焊盘100的是沿探头30周向布置的一系列三角形电极焊盘100，其中三角形交替指向不同的纵向方向。位于探头30的中心为一系列沿探头30周向布置且具有方形形貌的电极焊盘100。此外如图19中所示，示出一系列交错排列的电极焊盘100，其中每个电极焊盘100具有方形的形状，且每个电极焊盘100交替地更靠近或更远离探头30的较小端部。图中所示的邻近探头30较大端部的电极焊盘100中的每一个具有矩形的构造且沿着探头30的外周倾斜延伸。在该系列中的每个矩形形状的电极焊盘100交替地比相邻的电极焊盘100更长或更短。例如可以选择焊盘的大小和形状，以便当探头恰当地***到耳道内时能够适应耳道的常规正常轮廓。

电极焊盘100经由电连接到每个电极焊盘100的细电线或示踪器(图中未示出)而连接到电气装置，诸如波形发生器，电流计以及微处理器。当探头30***到耳道内时，各电极焊盘100的电导率/电容将根据耳道接近相关联电极焊盘100的程度来改变。微处理器可被编程以设置各电极焊盘100必须满足的电导率/电容的预定阈值，以确保可获得合适的温度读数。阈值设定值可对于每个电极焊盘100进行不同地确定，或者对于一组电极焊盘设置相同的值。例如，最靠近探头30较小端部的电极焊盘100的阈值可相对较高，朝向探头30较大端部的电极焊盘100的阈值可设置得相对较低。

该微处理器也可被编程为要求每个电极焊盘100都必须满足阈值，以便获得合适的温度读数。可选地，微处理器也可被编程为要求满足一定百分比的阈值，或达到电导率/电容的一累加值，以便获得合适的温度读数。此外，微处理器还可被编程为要求特定组电极焊盘100中的每一个达到阈值，或该组中的一定百分比的电极焊盘100达到阈值，或对于该组而言，电导率/电容的累加值达到阈值，以便获得合适的温度读数。

在图20中示出本发明的又一实施例，其中一系列导电环102沿着探头30的外周周向延伸。每个环102可设计成具有相同的厚度和宽度，且可与相邻环102等间距隔开。图20中所示的探头30还具有一系列纵向延伸的导电带，每个分成两个带状部104，106。带状部104，106设置于环102的上方。将会理解的是，在图20中所示的实施例中，环102和带状部104，106基本上为电极焊盘，且这些电极焊盘彼此不同程度地重叠。当这种电极焊盘彼此十分邻近，尤其是以重叠关系时，电极焊盘可由于电容耦合而形成电场干扰，这导致相关联的电极焊盘的电导/电容读数和评估值有所偏差。因此，本发明考虑将施加到每个电极焊盘，诸如环102和带状部104，106，的电流以交替方式施加，从而在监测环102的电导率/电容时，没有电流施加到带状部104，106上，以及当电流施加到带状部104，106上时，没有电流施加到环102上。电流在不同电极焊盘上的这种交替施加可以一毫秒的量级非常快速地进行。还应当理解，除了对不同组的电极焊盘交替施加电流外，还可根据任何预选顺序将电流施加到任何一个或多个电极焊盘。当如此施加电流时，则可在没有电场干扰的情况下来确定施加了电流的电极焊盘的电导率/电容读数。

在图21中示出根据本发明又一实施例的探头30。图21中所示的探头30具有一***表面，在该***表面中蚀刻出或与探头30一体地形成一系列沟道108，凹部，或其它空隙。沟道108可填充有各种导电性材料，诸如导电性弹性体，例如，以商品名“Chomerics”出售的导电性弹性体，导电性环氧树脂或导电性的电镀材料。可施加一保护涂层以便覆盖设置于沟道108内的材料。由此，沟道108内的导电材料同时形成电极焊盘和示踪线两者。

应当理解，图21中所示的探头30还可包括一适于传统探头的帽或罩，该罩可通过卡扣配合连接，通过粘接剂，或通过摩擦接合来安装在传统探头上。在这种改型的实施例中，所述罩和温度计可设有相配合的电传输元件，这样微处理器可评估何时罩已被正确地安装，从而可以在导电环、焊盘、条、沟道、或罩区域内产生电流/电容并加以分析。在一个实施例中，所述罩具有导电性/电容元件，且探头和罩上设置有相配合的电气接触元件，这样当罩适当地安装到探头上时，罩接触元件物理地抵接探头接触元件，从而实现温度计和罩之间的电气通信。在另一实施例中，所述罩设有诸如嵌入式小电池的电源，电气分析电路，微处理器，以及天线，信息可通过天线无线传输到温度计以及从温度计进行无线传输。

在图22中示出本发明的又一实施例，其包括适于围绕探头30设置且抵靠在探头30外周的材料片材110。片材110包括一系列的三个弧形的、弯曲的、导电条112。当片材110包覆探头30的外周时，条112通常在靠近探头30较小的端部处沿着探头30周向延伸。导电条112的每个端部经由示踪线114连接到相关联的微芯片116。在一个优选的实施例中，每个条112具有约2.7毫米的宽度，且每个条112与相邻条112间隔开大约1.0毫米的距离。另外，优选地，每个示踪线为约0.007英寸宽的量级，且与相邻的示踪线间隔开约1毫米的距离。在图22中所示的实施例中，条112和示踪线114可由导电性油墨或导电性涂料形成。

将被理解的是，图22中所示的片材可以改型的方式施加到传统的探头上。微芯片116设计成用于提供与一微处理器之间的通信，该微处理器也可作为一改型与IR温度计一同使用。在这种实施例中，微处理器和微芯片116设计成相互通信。微芯片116可包括RFID技术，其将有助于确定施加到传统探头上的片材110的特性，也可以作为片材110被施加到常规探头上的指示。类似地，当图21中所示的探头为改型的帽或罩的形式时，微芯片可安装于其上以便于具有类似的功能。合适的微芯片是由飞思卡尔半导体股份有限公司制造和提供的MPR03X和MPR121传感控制器。

片材110可选择性地通过粘接剂固定到传统探头。本发明考虑除了将片材110做成适于具有不同***构造的特定传统探头的尺寸和形状之外，还可在片材110上印有信息以达到与某些品牌或类型的传统探头相兼容的效果。

虽然参照图22中所示的实施例已经描述了导电性油墨和导电性涂料的用途，但应理解的是，导电性油墨和导电性涂料可用于本发明的其它实施例中。各种实施例还可采用蚀刻的金属箔和金属镀层用作导电性元件。

微处理器还可编程有算法，其将加权因数分配到每个电极焊盘的电导率/电容，以便评估探头30是否合适地***耳道内来获取温度读数。例如，如果一个电极焊盘的电导率/电容已达到一阈值，则微处理器给该条件分配两点的数值，如果另一个电极焊盘的电导率/电容已达到该阈值，那么给该条件分配一点的数值；以及如果又一电极焊盘的电导率/电容没有达到该阈值，则给该条件分配负八点的数值。然后微处理器对上述数值求和，如果总和超过了预定数，则微处理器将指示探头30已正确***以便获取温度读数或可直接允许获取温度读数。如果总和不超过预定数，则微处理器将指示探头30未适当定位或可直接防止获取温度读数。

该微处理器可编程有算法，该算法评估每个电极焊盘的电导率/电容值，然后确定探头30相对于耳道的***方向和深度。然后微处理器可被编程，以评估探头30的***方向或深度应如何改变以达到用于获取温度读数的合适方向和深度，即，评估探头30应该如何移动以使电极焊盘的电导率/电容达到满足用于恰当地获取温度读数的预定标准。如果探头的方向和深度不是最佳的，微处理器也可被编程以调整或校正温度读数。在该后一实施例中，当探头设置于各种非理想位置时，可进行经验研究以便确定真正的身体核心温度与由温度计所获取的温度读数之间的差异，然后将上述研究所获得的数据用于编写用于校正由温度计所获取的温度读数的程序或算法。

本发明能够评估是否同时达到探头***的满意方向和满意深度，以获取合适的IR温度读数。如图23中所示，温度计还可包括视觉显示器118，其可操作地连接到电源和微处理器以便为探头30***耳道提供视觉导向。例如，显示器可包括四个径向延伸的、等间隔突出的发光二极管120，122，124，126，其为沿中央大圆形发光二极管128延伸的箭头形状。微处理器可通过点亮一个或多个的箭头形的发光二极管120，122，124，126来指示探头30需要移动的特定方向(左/右/上/下)，或者通过点亮设置于中央的圆形发光二极管128来指示需要***更深。例如通过使得所有的发光二极管闪动或闪烁，微处理器可指示探头30已被适当地定位于耳道内以便于获取温度读数。可选地，视觉显示器可包括其上显示文本指令的屏幕。取代视觉指示，温度计还可配备扬声器，其可操作地连接到电源和微处理器，由此可提供诸如“将探头移动到左边”或“***更深”或“正确位置。现在可以获取温度”的音频指令。

虽然已经具体描述了可为导电环，焊盘，条，或沟道的接近传感器，但是本发明可广泛地预期接近传感器的物理结构可有更多的变化，以及接近传感器可广泛地被描述为不依赖于传感元件的特定物理结构的电感应点、区、面或区域。

虽然本发明通过以上描述介绍了示例性的实施方式，但是应当理解，在本发明的范围内，可存在多种变化，包括其他确定探头***位置的方法。上述示例并不旨在以任何方式限定本发明。相反，上述具体描述为本领域的技术人员提供了实现本发明的其他示例性实施例的基础。

Claims (24)

1.一种用于确定脊椎动物耳道和耳鼓温度的温度计，其特征在于，所述温度计包括：

一探头，适于***所述耳道；

一探测器，适于感测所述耳道和耳鼓所发出的红外辐射，所述探测器可操作地耦接至所述探头；以及

用于确定所述探头相对于耳道的位置的装置。

2.根据权利要求1所述的温度计，其特征在于，所述探头具有大体上呈截头圆锥体的外形。

3.根据权利要求2所述的温度计，其特征在于，所述位置确定装置包括一接近传感器，其具有沿所述探头周向设置的至少一个导电区域，每个区域具有大致均匀的宽度以及与任何其它区域基本上相同的宽度，并且每个所述区域与任何相邻的区域间隔开基本均匀的间距且任何相邻区域之间的间距基本上相同。

4.根据权利要求1所述的温度计，其特征在于，所述位置确定装置包括一接近传感器，其具有至少一个导电区域，每个所述区域由选自于由下述材料所构成的组的一种材料形成：导电性油墨、导电性涂料、导电性弹性体、导电性环氧树脂、金属箔和金属镀层。

5.根据权利要求1所述的温度计，其特征在于，所述位置确定装置包括一接近传感器，其包括由设置在所述探头周围的至少两个电极体构成的一个阵列。

6.根据权利要求5所述的温度计，其特征在于，所述接近传感器包括一由至少三个电极体构成的阵列。

7.根据权利要求6所述的温度计，其特征在于，所述至少三个电极体中的至少两个重叠。

8.根据权利要求6所述的温度计，其特征在于，还包括用于选择性地启用和禁用从所述至少三个电极体选出的电极体的装置。

9.根据权利要求1所述的温度计，其特征在于，所述位置确定装置包括一具有至少一个导电区域的接近传感器，且所述位置确定装置包括用于评估所述至少一个导电区域中的每一个的电导率的装置。

10.根据权利要求9所述的温度计，其特征在于，所述评估装置评估所述至少一个导电区域中的每一个的电导率是否超过一预定阈值。

11.根据权利要求9所述的温度计，其特征在于，所述评估装置评估所述至少一个导电区域中的每一个的累加电导率是否超过一预定值。

12.根据权利要求9所述的温度计，其特征在于，所述评估装置评估所述至少一个导电区域中的一预选百分比是否超过一预定值。

13.根据权利要求5所述的温度计，其特征在于，每一所述电极体由选自于由下述材料所构成的组的一种材料形成：导电性油墨、导电性涂料、导电性弹性体、导电性环氧树脂、金属箔和金属镀层。

14.根据权利要求5所述的温度计，其特征在于，所述探头的***表面形成有多个表面凹部，所述至少三个电极体的每一个均位于所述凹部内。

15.根据权利要求1所述的温度计，其特征在于，所述位置确定装置包括一具有至少一个导电区域的接近传感器，所述接近传感器安装于所述探头的一适配器上。

16.根据权利要求15所述的温度计，其特征在于，所述适配器包括适于选择性地安装在所述探头上的基本刚性的罩。

17.根据权利要求15所述的温度计，其特征在于，所述适配器包括一可弯曲的片材，适于基本抵靠安装在所述探头的***表面。

18.根据权利要求15所述的温度计，其特征在于，所述适配器包括用于识别所述适配器的装置。

19.根据权利要求18所述的温度计，其特征在于，所述识别装置包括一RFID元件。

20.根据权利要求1所述的温度计，其特征在于，还包括响应于所述探测器以确定耳鼓温度的装置。

21.根据权利要求20所述的温度计，其特征在于，所述温度确定装置包括一微处理器，所述微处理器被编程以大致计算所述探测器所感测的相对所述位置确定装置所确定的位置采样值的多个温度值的最佳拟合曲线，计算曲线上具有所选的斜率的位置，并计算与出现该所选的斜率的位置相关联的温度。

22.根据权利要求21所述的温度计，其特征在于，所述多个温度值是在一选定的时间帧期间进行检测的，且所述温度计还包括一用于启动所述选定的时间帧的手动触发开关。

23.根据权利要求20所述的温度计，其特征在于，所述温度确定装置还响应于所述位置确定装置，且包括一微处理器，所述微处理器被编程以根据所述探测器所测得的红外辐射的量关于所述探头相对于所述耳道的不同位置的一变化率确定耳鼓温度。

24.一种用于确定脊椎动物耳鼓温度的方法，其特征在于，所述方法包括：

提供一窥器；

提供一可操作地耦接至所述窥器的红外辐射探测器；

提供一用于确定所述探头的位置的装置；

将所述窥器***所述动物的耳道；

大体上在***最深点出现时，确定所述红外辐射探测器测得的红外辐射的量；以及

将由此确定的所述红外辐射的量与一对应的温度值相关联。

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