DE68916832T2

DE68916832T2 - Klinisches Strahlungsthermometer.

Info

Publication number: DE68916832T2
Application number: DE68916832T
Authority: DE
Inventors: Shunji Egawa; Masato Yamada
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Priority date: 1988-04-12
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2009-04-12
Also published as: EP0593414B1; EP0593414A2; EP0777114A2; DE68928306T2; EP0337724B1; EP0337724A2; US4932789A; EP0593415B1; DE68928305T2; US5024533A; EP0777114B1; DE68928306D1; JPH0228524A; DE68929426D1; HK27195A; DE68929426T2; EP0593415A3; EP0593415A2; DE68916832D1; EP0337724A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein tragbares kompaktes klinisches Strahlungsthermometer zum Messen einer Temperatur nach Einführung in einen externen Ohrkanal.

Beschreibung des Standes der Technik

In letzter Zeit wurde ein schreibstiftartiges elektronisches klinisches Thermometer in weitem Umfang anstelle eines klinischen Thermometers aus Glas verwendet.
Dieses elektronische klinische Thermometer ist nicht zerbrechlich, kann eine leicht lesbare digitale Anzeige durchführen und einen Alarmton wie einen Summton erzeugen, um das Ende der Temperaturmessung zu signalisieren. Jedoch erfordert dieses klinische Thermometer etwa 5 bis 10 Minuten für die Temperaturmessung, d.h. im wesentlichen dieselbe Zeitdauer wie die bei einem klinischen Thermometer aus Glas erforderliche. Dies gibt dem Benutzer das Gefühl, daß die Messung der Körpertemperatur mühsam ist. Eine derartige lange Meßzeit basiert auf einem Verfahren der Einführung eines Sensorbereichs in eine Armhöhle oder einen Mund und der Kontaktherstellung mit einem zu messenden Bereich. Eine Meßzeit wird aufgrund der beiden folgenden Gründe verlängert:
(1) Eine Hauttemperatur in einer Armhöhle oder eine Schleimhauttemperatur in einem Mund ist nicht gleich einer Körpertemperatur vor der Temperaturmessung, und erreicht allmählich die Körpertemperatur, nachdem die Armhöhle oder der Mund geschlossen ist.
(2) Da der Sensorbereich des klinischen Thermometers bis zu einer Umgebungstemperatur abgekühlt wurde, wenn er in einen zu messenden Bereich eingeführt ist, wird die Temperatur des Bereichs weiterhin abgesenkt.
Die Temperaturmessung eines herkömmlichen klinischen Thermometers wird mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.
Fig. 1 zeigt Temperaturmeßkurven eines elektronischen klinischen Thermometers vom Kontakttyp. In Fig. 1 ist die Temperaturmeßzeit entlang der Abszissenachse aufgezeichnet und die Meßtemperaturen sind entlang der Ordinatenachse aufgezeichnet. Eine Kurve H stellt eine Temperaturkurve einer Achselhöhle als eines zu messenden Bereichs dar; und eine Kurve M eine durch das klinische Thermometer erhaltene Meßtemperaturkurve. Demgemäß ist die Hauttemperatur der Achselhöhle zum Meßstartzeitpunkt t&sub1; 36º C oder weniger, und die Temperatur eines Sensorbereichs des klinischen Thermometers wird auf 30º C oder weniger abgekühlt. Wenn der Sensorbereich in diesem Zustand in die Achselhöhle eingeführt und die Achselhöhle geschlossen ist, wird die durch die Kurve M dargestellte Meßtemperatur des Sensorbereichs schnell erhöht. Jedoch beginnt die durch die Kurve H dargestellte Temperatur der Achselhöhle allmählich zu einer tatsächlichen Körpertemperatur Tb hin zu steigen, nachdem sie durch den Sensorbereich auf eine Temperatur im Zeitpunkt t&sub2; abgekühlt wurde. Die beiden Temperaturkurven H und M steigen übereinstimmend vom Zeitpunkt t&sub3; an, wenn der Sensorbereich auf die Hauttemperatur der Achselhöhle erwärmt ist. Wie vorbeschrieben ist, benötigt jedoch die Kurve etwas 5 bis 10 Minuten, um die tatsächliche Körpertemperatur zu erreichen. Wie bekannt ist, wird ein Verfahren zum Messen einer Körpertemperatur in der Praxis wie folgt durchgeführt. Die Messung wird vom Zeitpunkt t&sub1; in vorbestimmten Intervallen durchgeführt. Die Meßwerte werden miteinander verglichen und die Maximalwerte werden aufeinanderfolgend gespeichert. Zur selben Zeit wird eine Differenz zwischen den Meßwerten aufeinanderfolgend geprüft. Der Augenblick, in dem die Differenz kleiner wird als ein vorbestimmter Wert, wird zum Zeitpunkt t&sub4; eingestellt und die Temperaturmessung wird angehalten. Demgemäß wird der größte Wert zu diesem Zeitpunkt als eine Körpertemperatur angezeigt (z.B. japanische Patent- Offenlegungsschrift (Kokai) No. 50-31888).
Unter Berücksichtigung der vorbeschriebenen Gründe (1) und (2) sind die Bedingungen für die Durchführung einer Körpertemperaturmessung innerhalb einer kurzen Zeitspanne: Auswahl eines Bereichs, der vor der Messung eine Körpertemperatur hat, und eine tatsächliche Messung, ohne einen abgekühlten Sensorbereich in Berührung mit dem zu messenden Bereich zu bringen.
Ein Trommelfell wird daher als ein Bereich mit einer Körpertemperatur vor der Messung ausgewählt, und es wird ein klinisches Strahlungsthermometer als ein klinisches Thermometer zum Messen der Temperatur des Bereichs in nichtberührender Weise vorgeschlagen (z.B. U.S.P. Nr. 3 282 106).
Das Prinzip eines Strahlungsthermometers, auf welchem das obige klinische Strahlungsthermometer basiert, wird nachfolgend beschrieben.
Ein Strahlungsthermometer basiert auf einem physikalischen Gesetz, d.h. "alle Gegenstände emittieren Infrarotstrahlung von ihren Oberflächen, und die Menge der Infrarotstrahlung und die Spektraleigenschaften der Gegenstände werden sowohl durch ihre absoluten Temperaturen als auch ihre Eigenschaften und den Zustand ihrer bearbeiteten Oberflächen bestimmt." Dieses Gesetz wird mit Bezug auf die folgenden Gesetze beschrieben.
Das Plancksche Gesetz stellt eine Beziehung zwischen der Strahlungsintensität, Spektralverteilung und Temperatur eines schwarzen Körpers wie folgt fest:
W(λ,T) = 2πc²h/λ&sup5;(ehc/kλT - 1)&supmin;¹ ...(1)
worin
W(λ,T): spektrale Strahlungsemittanz [W/cm² um]
T: absolute Temperatur des schwarzen Körpers [K]
λ: Wellenlänge der Strahlung [um]
c: Geschwindigkeit des Lichts = 2,998 x 10¹&sup0; [cm/sec]
h: Plancksche Konstante = 6,625 x 10&supmin;³&sup4; [W sec²]
k: Boltzmann Konstante = 1,380 x 10²³ [W sec/K].
Fig. 3 zeigt das Plancksche Gesetz. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird, wenn die Temperatur des schwarzen Körpers ansteigt, die Strahlungsenergie erhöht. Zusätzlich ändert sich die Strahlungsenergie in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Der Spitzenwert der Verteilung der Strahlungsemittanz verschiebt sich mit einem Anstieg der Temperatur zur Seite der kurzen Wellenlängen hin und die Strahlung erfolgt über ein breites Wellenlängenband.
Die gesamte vom schwarzen Körper ausgestrahlte Energie kann durch Integration der durch Gleichung (1) gegebenen W(λ,T) mit Bezug auf λ von λ = 0 bis λ = ∞ erhalten werden. Dies ist das Stefan-Boltzmannsche Gesetz.
W&sub1; = W(λ,T)dλ = T&sup4; ... (2)
W&sub1;: gesamte vom schwarzen Körper abgestrahlte Energie [W/cm²]
: Stefan-Boltzmannsche Konstante = 5,673 x 10¹² [W/cm² deg&sup4;]
Wie aus Gleichung (2) ersichtlich ist, ist die gesamte Strahlungsenergie W&sub1; proportional der vierten Potenz der absoluten Temperatur der Schwarzkörper- Lichtquelle. Es ist festzustellen, daß Gleichung (2) erhalten wird durch Integration der vom schwarzen Körper emittierten Infrarotstrahlung mit Bezug auf alle Wellenlängen.
Alle vorbeschriebenen Gesetze werden von dem schwarzen Körper mit einem Emissionsvermögen von 1,00 abgeleitet. In der Praxis jedoch sind die meisten Gegenstände nicht ideale Strahler und haben daher Emissionsvermögen, die kleiner als 1,00 sind. Aus diesem Grund muß der durch Gleichung (2) erhaltene Wert korrigiert werden durch Multiplikation eines geeigneten Emissionsvermögens. Die Strahlungsenergie der meisten Gegenstände, die anders als der schwarze Körper sind, kann durch Gleichung (3) dargestellt werden:
W&sub2; = &epsi; (λ,T)d = &epsi; T&sup4; ... (3)
&epsi;: Emissionsvermögen des Gegenstands
Gleichung (3) stellt die Infrarotenergie dar, die von einem Gegenstand ausgestrahlt wird und auf einen Infrarotsensor trifft. Jedoch emittiert der Infrarotsensor selbst Infrarotstrahlung gemäß demselben vorbeschriebenen Gesetz. Wenn daher die Temperatur des Infrarotsensors selbst gleich T&sub0; ist, kann seine Infrarotstrahlungsenergie als T&sub0;&sup4; gegeben werden, und eine durch Subtraktion der Strahlungsenergie von der auftreffenden Energie erhaltene Energie W wird durch Gleichung (4) gegeben:
W = (&epsi;T&sup4; + γTa&sup4; - T&sub0;&sup4;) ... (4)
Ta: Umgebungstemperatur des Gegenstands
γ: Reflexionsvermögen des Gegenstands
Da das Durchlaßvermögen des zu messenden Gegenstands als Null angesehen werden kann, kann γ = 1 - &epsi; gesetzt werden.
In Gleichung (4) wird der Infrarotsensor als ideal betrachtet und hat daher ein Emissionsvermögen von 1,00.
Unter der Annahme, daß der Infrarotsensor in einer Atmosphäre mit einer Umgebungstemperatur Ta gelassen wird, so daß die Temperatur T&sub0; des Infrarotsensors gleich der Umgebungstemperatur Ta ist, kann zusätzlich die Gleichung (4) als Gleichung (5) geschrieben werden:
W = (&epsi;T&sup4; + γT&sub0;&sup4; - T&sub0;&sup4;) = &epsi; (T&sup4; - T&sub0;&sup4;) ... (5)
Fig. 2 zeigt eine Grundausbildung eines herkömmlichen Strahlungsthermometers. Diese Anordnung wird mit Bezug auf Fig. 2 nachstehend beschrieben.
Ein Strahlungsthermometer umfaßt ein optisches System 2, einen Detektorabschnitt 3, einen Verstärkungsabschnitt 4, einen Operationsabschnitt 5 und eine Anzeigeeinheit 6.
Das optische System 2 wird gebildet durch eine Fokussiereinrichtung 2a zum wirksamen Fokussieren der Infrarotstrahlung von einem zu messenden Gegenstand L und ein Filter 2b mit Durchlaßwellenlängeneigenschaften. Ein zylindrisches Teil, dessen innere Oberfläche mit Gold plattiert ist, wird als Fokussiereinrichtung 2a verwendet. Ein Siliziumfilter wird als das Filter 2b verwendet.
Der Detektorabschnitt 3 wird durch einen Infrarotsensor 3a und einen temperaturempfindlichen Sensor 3b gebildet. Der Infrarotsensor 3a wandelt Infrarotstrahlungsenergie, die durch Subtraktion seiner eigenen Strahlungsenergie von auftreffender, durch das optische System 2 fokussierter Infrarotstrahlungsenergie erhalten wurde, in ein elektrisches Signal uin, d.h. eine Infrarotspannung vs. Zusätzlich ist der temperaturempfindliche Sensor 3b nahe dem Infrarotsensor 3a angeordnet, um die Temperatur des Infrarotsensors 3a und seine Umgebungstemperatur T&sub0; zu messen, und gibt eine temperaturempfindliche Spannung vt aus. Eine Thermosäule und eine Diode werden als der Infrarotsensor 3a bzw. der temperaturempfindliche Sensor 3b verwendet.
Der Verstärkungsabschnitt 4 umfaßt einen Infrarotverstärker 4a, der von einer Verstärkerschaltung und einem A/D-Wandler zur Umwandlung einer Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung in digitale Infrarotdaten Vd gebildet ist, zum Verstärken der von der Thermosäule ausgegebenen Infrarotspannung vs, und einen temperaturempfindlichen Verstärker 4b, der von einer Verstärkerschaltung und einem A/D-Wandler zur Umwandlung einer Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung in digitale temperaturempfindliche Daten gebildet ist, zur Verstärkung der temperaturempfindlichen Spannung Vt als einer in Vorwärtsrichtung vorgespannten Spannung vom temperaturempfindlichen Sensor 3b, d.h. der Diode.
Zwei Signale Vd und T&sub0; vom Verstärkungsabschnitt 4 werden dann in Temperaturdaten T umgewandelt und auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigt. Der Operationsabschnitt 5 umfaßt eine Emissionsvermögen-Eingabeeinrichtung 5a zum Einstellen eines Emissionsvermögens &epsi; des Gegenstands L und eine Operationsschaltung 5c zum Durchführen einer Operation auf der Grundlage der Gleichung (5).
Mit der vorbeschriebenen Anordnung kann eine Temperaturmessung des Gegenstands L in nichtberührender Weise durchgeführt werden. Ein Ablauf dieser Temperaturmessung wird nachfolgend beschrieben.
Der Gegenstand L emittiert Infrarotstrahlung, und deren Verteilung des Wellenlängenspektrums überdeckt einen weiten Wellenlängenbereich, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Die Infrarotstrahlung wird durch die Fokussiereinrichtung 2a fokussiert, durch das Filter 2b mit den Durchlaßwellenlängeneigenschaften durchgelassen und erreicht den Infrarotsensor 3a.
Andere Infrarotstrahlungsenergien erreichen den Infrarotsensor 3a. Eine ist eine Infrarotstrahlungsenergie, die von einem gewissen Gegenstand nahe dem Gegenstand L emittiert wird, welche durch den Gegenstand L reflektiert und dann durch das Filter 2b hindurchgelassen wird und die Infrarotstrahlungsenergie erreicht. Eine andere ist eine Infrarotstrahlungsenergie, die von dem Infrarotsensor 3a oder einem gewissen Gegenstand nahe dem Sensor 3a emittiert wird, welche durch das Filter 2b reflektiert wird und den Sensor 3a erreicht. Noch eine andere ist eine Infrarotstrahlungsenergie, die vom Filter 2b emittiert wird und den Sensor 3a erreicht.
Die Infrarotstrahlungsenergie vom Infrarotsensor 3a kann durch Gleichung (3) dargestellt werden. In diesem Fall ist &epsi; = 1,00. Das heißt, um die Temperatur des Infrarotsensors 3a selbst zu messen, wird die Infrarotstrahlungsenergie vom Infrarotsensor 3a indirekt gemessen. Zu diesem Zweck ist der temperaturempfindliche Sensor 3b nahe dem Infrarotsensor 3a angeordnet und er mißt die Temperatur des Infrarotsensors 3a und die Umgebungstemperatur T&sub0;. Der Infrarotsensor 3a wandelt die Infrarotstrahlungsenergie S, die durch Subtraktion der hiervon emittierten Infrarotstrahlungsenergie von der darauf auftreffenden Infrarotstrahlungsenergie erhalten wird, in ein elektrisches Signal um. Da der Infrarotsensor 3a eine Thermosäule verwendet, gibt er die Infrarotspannung vs proportional zur Infrarotstrahlungsenergie W aus.
In diesem Fall entspricht die Infrarotspannung vs als eine Ausgangsspannung des Infrarotsensors 3a einem Wert, der durch Multiplikation der Produkts aus der Infrarotstrahlungsenergie W pro Einheitsfläche und einer lichtempfangenden Fläche S des Infrarotsensors 3a mit einer Empfindlichkeit R erhalten wird. Die Infrarotdaten Vd als eine Ausgangsspannung des Infrarotverstärkers 4a entsprechen einem Wert, der durch Multiplikation der Infrarotspannung vs vom Infrarotsensor 3a mit einer Verstärkung A des Infrarotverstärkers 4a erhalten wird.
Vs = R W S
Vd = A vs
Da die obigen Gleichungen aufgestellt werden können, kann die Gleichung (5) als Gleichung (6) wie folgt ausgedrückt werden:
Vd = &epsi; SRA(T&sup4; - T&sub0;&sup4;) ... (6)
worin
Vd: Ausgangsspannung des Infrarotverstärkers 4a
S: lichtempfangende Fläche des Infrarotsensors 3a
R: Empfindlichkeit des Infrarotsensors
A: Verstärkung des Infrarotverstärkers 4a.
Im allgemeinen wird Gleichung (6) vereinfacht durch Setzen von K&sub1; = SRA, und daher kann die Temperatur T des Gegenstands L entsprechend der Gleichung (7) berechnet werden.
Ein für ein konventionelles Strahlungsthermometer verwendeter thermischer Infrarotsensor hat keine Wellenlängenabhängigkeit. Jedoch ist aus dem folgenden Grund ein Übertragungsteil wie ein ein Silizium- oder Quarzfilter als ein Fensterteil auf der vorderen Oberfläche einer Dose/ eines Gehäuses, worin der Infrarotsensor befestigt ist, angeordnet. Da Infrarotstrahlung von einem Gegenstand die in Fig. 3 gezeigte Verteilung des Wellenlängenspektrums hat, wird ein solches Filter verwendet, um nur die Infrarotstrahlung durchzulassen, die ein Hauptwellenlängenband hat, um die Einflüsse von externem Licht zu reduzieren. Jedes der vorbeschriebenen Durchlaßteile hat einmalige Durchlaßwellenlängeneigenschaften. Ein geeignetes Durchlaßteil wird auf der Grundlage der Temperatur eines zu messenden Gegenstands, der Herstellbarkeit und der Kosten eines Durchlaßteils und dergleichen ausgewählt.
Fig. 4 zeigt die Durchlässigkeit eines Siliziumfilters als eines der Durchlaßteile. Das in Fig. 4 gezeigte Siliziumfilter läßt nur Infrarotstrahlung mit einem Wellenlängenband von etwa 1 bis 18 [um] durch und es hat einen Durchlaßgrad von etwa 54 %.
Wie vorbeschrieben ist, hat ein Infrarotsensor mit einem Filter eine Wellenlängenabhängigkeit, d.h. er läßt wegen des Filters als ein Fensterteil Infrarotstrahlung mit einem bestimmten Wellenlängenband durch, obgleich der Sensor selbst ein Temperatursensor ist und keine Wellenlängenabhängigkeit hat.
Daher kann Gleichung (5), die durch Integrieren von auf den Infrarotsensor mit einem Filter auftreffende Infrarotstrahlungsenergie mit Bezug auf alle Wellenlängen erhalten wird, nicht auf den Infrarotsensor mit einem Filter zum Durchlassen von Infrarotstrahlung mit einem bestimmten Wellenlängenband angewendet werden, und demgemäß ist ein Fehler eingeschlossen.
Weiterhin wird bei der herkömmlichen Anordnung die Empfindlichkeit R des Infrarotsensors als eine Konstante verwendet. In der Praxis jedoch verändert sich die Empfindlichkeit R des Infrarotsensors in Abhängigkeit von der Temperatur T&sub0; des Infrarotsensors. Fig. 5 zeigt diesen Zustand. In Fig. 5 wird die Empfindlichkeit R erhalten durch tatsächliche Messung der Ausgangsspannung vs einer Thermosäule als eines Infrarotsensors durch Verwendung eines schwarzen Körpers, und die Temperatur T&sub0; des Infrarotsensors wird geändert, um Änderungen der Empfindlichkeit R bei den jeweiligen Temperaturen aufzuzeichnen. Als Ergebnis ist gefunden, daß die Temperaturabhängigkeit der Empfindlichkeit R einer geraden Linie angenähert werden kann, wie durch Gleichung (8) dargestellt ist:
R = α{1 + β (T&sub0; - Tm)} ... (8)
worin
α die Empfindlichkeit R als eine Bezugsgröße ist, wenn T&sub0; = Tm, Tm ist eine repräsentative Infrarotsensortemperatur, z.B. eine in einer Fabrik gemessene Infrarotsensortemperatur, und β stellt einen Koeffizienten der Veränderung dar. In diesem Fall ist ein Koeffizient der Veränderung für 1 [Grad] -0,3 [%/Grad]. Die vorbeschriebene Änderung der Empfindlichkeit R wird zwangsläufig ein Fehler.
Der Koeffizient der Veränderung β wird durch die Herstellungsbedinungen einer Thermosäule beeinflußt und kann herabgesetzt werden, indem die Reinheit und die Verfahrensgenauigkeit der Thermosäule erhöht werden. Jedoch haben massengefertigte Thermosäulen auf dem Markt den obigen Wert.
Ein Strahlungsthermometer ist jedoch normalerweise so ausgebildet, daß es hohe Temperaturen mißt, und es hat einen Meßbereich von etwa 0 bis 300º C und eine Meßgenauigkeit von etwa ± 2 bis 3º C Daher werden Fehler aufgrund der vorbeschriebenen Filtereigenschaften, Veränderungen der Empfindlichkeit eines Infrarotsensors und dergleichen vernachlässigt, und somit wurden insoweit keine Gegenmaßnahmen getroffen. Wenn jedoch Meßbedingungen bei einem klinischen Thermometer in Betracht gezogen werden, kann ein Temperaturmeßbereich auf einen so kleinen Bereich von etwa 33º C bis 43º C eingestellt werden, aber die erforderliche Temperaturmeßgenauigkeit beträgt ± 0,1º C. Wenn daher das vorbeschriebene Strahlungsthermometer als ein klinisches Thermometer verwendet wird, muß die Temperaturmeßgenauigkeit erhöht werden, indem Gegenmaßnahmen gegen Fehler infolge der Filtereigenschaften und der Veränderungen der Empfindlichkeit der Infrarotstrahlung getroffen werden.
Ein in US-A-4 602 642 offenbartes klinisches Strahlungsthermometer verwendet das folgende System als eine Gegenmaßnahme.
Dieses klinische Strahlungsthermometer weist drei Einheiten auf, d.h. eine Fühlereinheit mit einem Infrarotsensor, eine Zerhackereinheit mit einem Target, und eine Ladeeinheit. Zusätzlich ist eine Heizsteuereinrichtung zum Vorerwärmen des Infrarotsensors und des Targets auf eine Bezugstemperatur (36,5º C) des externen Ohrkanals vorgesehen und sie wird betrieben durch geladene Energie von der Ladeeinheit. Wenn eine Körpertemperatur gemessen werden soll, wird die Fühlereinheit in die Zerhackereinheit gesetzt und die Fühlereinheit mit dem Infrarotsensor und das Target werden durch die Heizsteuereinrichtung vorerwärmt. In diesem Zustand wird eine Kalibrierung durchgeführt. Danach wird die Fühlereinheit von der Zerhackereinheit getrennt und in einen externen Ohrkanal eingesetzt, um Infrarotstrahlung von einem Trommelfell zu erfassen. Es wird eine Körpertemperaturmessung durchgeführt, indem die erfaßte Infrarotstrahlung mit der von dem Target verglichen wird.
Die Gründe, weshalb die Temperaturmeßgenauigkeit durch das vorbeschriebene System erhöht wird, wird nachfolgend beschrieben.
Gemäß diesem System werden verschiedene Fehlerfaktoren eliminiert, indem die Fühlereinheit mit dem Infrarotsensor und das Target durch Verwendung der Heizsteuereinrichtung auf eine Bezugstemperatur (36,5º C) vorerwärmt werden, die nahe der normalen Körpertemperatur liegt. Das heißt, durch Erwärmen des Fühlers auf eine Bezugstemperatur, die höher als eine Raumtemperatur ist, und Halten des Infrarotsensors auf einer konstanten Temperatur unabhängig von Umgebungstemperaturen, können Veränderungen der Empfindlichkeit des Infrarotsensors eliminiert werden, und daher kann sein Fehler vernachlässigt werden. Zusätzlich wird eine Kalibrierung durchgeführt, um die Bezugstemperatur des Targets so einzustellen, daß sie nahe der zu messenden Körpertemperatur liegt, und es wird dann eine vergleichende Messung durchgeführt, so daß Fehler und dergleichen aufgrund der Filtereigenschaften auf einen vernachlässigbaren Pegel reduziert werden. Da weiterhin der Fühler auf eine Temperatur nahe einer Körpertemperatur vorerwärmt wird, kann das Problem des herkömmlichen Meßsystems gelöst werden, d.h. das Problem, daß, wenn ein kalter Fühler in einen externen Ohrkanal eingeführt wird, die Temperaturen des externen Ohrkanals und des Trommelfells wegen der Probe herabgesetzt werden, so daß eine genaue Körpertemperaturmessung nicht durchgeführt werden kann.
Das vorbeschriebene, in US-A-4 602 642 offenbarte klinische Strahlungsthermometer hat eine ausgezeichnete Temperaturmeßgenauigkeit. Da jedoch dieses Thermometer eine Heizsteuereinrichtung mit einer hohen Steuergenauigkeit benötigt, werden sein Aufbau und seine Schaltungsanordnung kompliziert und erhöhen die Kosten. Zusätzlich benötigt es eine lange stabile Periode, um den Fühler und das Target vorzuerwärmen und ihre Temperaturen auf eine vorbestimmte Temperatur zu steuern. Da darüber hinaus die Heizsteuereinheit mit einer relativ hohen Energie betrieben wird, ist eine große Ladeeinheit mit einer Leistungsquellen-Anschlußschnur erforderlich. Daher kann das vorbeschriebene System nicht für ein tragbares klinisches Therinometer angewendet werden, das eine kleine Batterie als eine Energiequelle verwendet.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein tragbares kompaktes klinisches Strahlungsthermometer mit niedrigen Kosten vorzusehen, während die hohe Temperaturmeßgenauigkeit beibehalten wird, indem die vorgenannten Problem gelöst werden.
Gemäß der Erfindung ist ein klinisches Strahlungsthermometer vorgesehen mit einer Sonde enthaltend ein optisches System, das von einer Fokussiervorrichtung zum Fokussieren von Infrarotstrahlung von einem zu messenden Gegenstand (L) und einem Filter mit Durchlaßwellenlängeneigenschaften gebildet wird, einen Infrarotsensor zum Umwandeln von durch die Fokussiervorrichtung hierauf fokussierter und vom Filter durchgelassener Infrarotstrahlungsenergie in ein elektrisches Signal, und einen temperaturempfindlichen Sensor zum Messen einer Temperatur des Infrarotsensors oder einer Umgebungstemperatur (T&sub0;) hiervon; einer Erfassungssignal-Verarbeitungsvorrichtung zum Empfang elektrischer Signale vom Infrarotsensor und vom temperaturempfindlichen Sensor und zur Ausgabe der elektrischen Signale als Infrarotdaten bzw. temperaturempfindliche Daten;
einer Körpertemperatur-Operationsvorrichtung zum Berechnen von Körpertemperaturdaten mit einer Anzeigeeinheit zur Anzeige einer Körpertemperatur gemäß den Körpertemperaturdaten,
dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarotsensor, der temperaturempfindliche Sensor, die Fokussiervorrichtung und das Filter durch ein Gehäuse mit hoher thermischer Leitfähigkeit miteinander verbunden sind, so daß sie in einem thermischen Gleichgewichtszustand gehalten sind,
und daß die Körpertemperaturoperationsvorrichtung eine Filterkorrekturvorrichtung aufweist zum Einstellen eines Korrekturwertes auf der Grundlage der Durchlaßwellenlängeneigenschaften des Filters, worin die Körpertemperatur-Operationsvorrichtung die Infrarotdaten, die temperaturempfindlichen Daten und den Korrekturwert von der Filterkorrekturvorrichtung empfängt, um die Körpertemperaturdaten zu berechnen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm, das die Temperaturmeßkurven eines herkömmlichen elektronischen klinischen Thermometers zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung der herkömmlichen elektronischen Thermometers;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das Änderungen der Intensität eines Infrarotwellenlängenspektrums in Abhängigkeit von der Temperatur eines Gegenstands zeigt,
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Durchlaßwellenlängeneigenschaften eines Siliziumfilters zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Empfindlichkeitseigenschaften eines Infrarotsensors zeigt;
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung eines elektronischen klinischen Thermometers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist ein Diagramm von Temperatureigenschaften zur Erläuterung eines angenäherten Ausdrucks der Temperaturmessung durch das herkömmliche elektronische Thermometer;
Fig. 8 ist eine Draufsicht auf ein elektronischen Thermometer nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist eine Seitenansicht des elektronischen Thermometers nach Fig. 8;
Fig. 10 ist eine Schnittansicht einer inneren Struktur eines Temperaturmeßabschnitts des elektronischen klinischen Thermometers nach Fig. 8;
Fig. 11 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils des Temperaturmeßabschnitts des elektronischen klinischen Thermometers;
Fig. 12 ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in dem das elektronische klinische Thermometer in einem Aufbewahrungsbehälter aufgenommen ist;
Fig. 13 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem der Temperaturmeßabschnitt des elektronischen klinischen Thermometers in einen externen Ohrkanal eingesetzt ist;
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung eines elektronischen klinischen Thermometers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ist ein Flußdiagramm zum Erläutern eines Körpertemperatur-Berechnungsvorgangs bei dem in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel;
Fig. 16 ist ein Diagramm, das eine Temperaturmeßkurve des elektronischen klinischen Thermometers nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 17 ist ein Schaltbild einer Spitzenwerthalteschaltung bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 14;
Fig. 18 ist eine Schnittansicht einer inneren Struktur eines Temperaturmeßabschnitts eines elektronischen klinischen Thermometers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 19 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung des elektronischen klinischen Thermometers gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 20 ist eine Schnittansicht einer inneren Struktur einer Abwandlung des Temperaturmeßabschnitts des elektronischen klinischen Thermometers gemäß dem in Fig. 18 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das eine grundlegende Schaltungsanordnung eines klinischen Strahlungsthermometers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In diesem Ausführungsbeispiel werden Veränderungen der Empfindlichkeit R auf einen vernachlässigbaren Pegel herabgesetzt durch Verwendung einer unter guten Herstellungsbedingungen hergestellten Thermosäule, um Filtereigenschaften zu korrigieren.
Dieselben Bezugszahlen in Fig. 6 kennzeichnen dieselben Teile wie in Fig. 2 und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
Das klinische Strahlungsthermometer nach diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 2 gezeigten hinsichtlich der Messung der Temperatur des Trommelfells eines Ohres als einem zu messenden Gegenstand und der Ausbildung eines Operationsabschnitts 5.
Der Operationsabschnitt 5 des klinischen Strahlungsthermometers 70 umfaßt eine Emissionsvermögen-Eingabevorrichtung 5a zum Einstellen eines Emissionsvermögens &epsi; eines zu messenden Gegenstands L, eine Filterkorrekturvorrichtung 5b zum Einstellen von Durchlaßwellenlängeneigenschaften eines Filters 2b und eine Körpertemperatur-Operationsschaltung 5c.
Der Operationsabschnitt 5 nach diesem Ausführungsbeispiel berechnet daher eine Meßkörpertemperatur Tb auf der Grundlage eines eingestellten Wertes für das Emissionsvermögen von der Emissionsvermögen-Eingabeeinrichtung und eines Filterkorrekturwertes von der Filter-Korrekturvorrichtung 5b.
Eine Gleichung für die Temperaturberechnung mit Berücksichtigung der Wellenlängenabhängigkeit eines Infrarotsensors mit einem Filter wird nachfolgend beschrieben.
Wie vorbeschrieben ist, wandelt der Infrarotsensor 3a die durch Subtraktion von Strahlungsenergie von auftreffender Energie erhaltene Infrarotstrahlungsenergie W in die Infrarotspannung vs um. Die Energie W kann durch Gleichung (9) gegeben werden:
worin η(λ) der Durchlaßgrad des Filters ist.
Der erste Ausdruck von Gleichung (9) stellt die vom Gegenstand L mit dem Emissionsvermögen &epsi; emittierte Infrarotstrahlungsenergie dar, die vom Filter 2b durchgelassen wird und den Sensor 3a erreicht. Der zweite Ausdruck stellt die von einem in der Nähe des Gegenstands L befindlichen Gegenstand mit der Temperatur T&sub0; emittierte Infrarotstrahlungsenergie dar, die durch das Filter 2b hindurchgeht und den Sensor 3a erreicht. Der dritte Ausdruck stellt die vom Infrarotsensor 3a mit der Temperatur T&sub0; oder einem nahe des Sensors 3a befindlichen Gegenstand emittierte Infrarotstrahlungsenergie dar, die durch das Filter 2b reflektiert wird und den Sensor 3a erreicht, oder vom Filter 2b mit der Temperatur T&sub0; emittierte und den Sensor 3a erreichende Infrarotstrahlungsenergie. In diesem Fall ist die Summe des Durchlaßgrades, Reflexionsgrades und Emissionsvermögens des Durchlaßteils gleich eins. Der dritte Ausdruck ist aufgestellt unter Berücksichtigung der Reflexion oder Strahlung durch das Filter 2b. Es ist festzustellen, daß die Infrarotstrahlung vom Infrarotsensor 3a durch das Filter 2b reflektiert wird. Der vierte Ausdruck stellt die von dem Infrarotsensor 3a mit der Temperatur T&sub0; selbst abgegebene Infrarotstrahlungsenergie dar, und das Vorzeichen dieses Ausdrucks ist negativ.
Gleichung (9) kann als Gleichung (10) wie folgt wiedergeschrieben werden:
Es wird daher gefunden, daß die durch Subtraktion von Strahlungsenergie von auftreffender Energie des Infrarotsensors 3a mit dem Filter 2b erhaltene Infrarotstrahlungsenergie nicht "einem Wert proportional zur Differenz zwischen einer vierten Potenz der absoluten Temperatur und der der Temperatur des Sensors selbst" entspricht, wie durch Gleichung (5) dargestellt ist, sondern durch eine Gleichung auf der Grundlage der Durchlaßwellenlängeneigenschaften des Filters 2b gegeben sein muß, wie durch Gleichung (10) dargestellt ist. Das heißt, es muß eine neue Gleichung aufgestellt werden anstelle des durch Gleichung (2) dargestellten Stefan-Boltzmann-Gesetzes.
Wenn die von dem schwarzen Körper mit der absoluten Temperatur T emittierte Infrarotstrahlungsenergie, die von einem Filter mit einem Durchlaßgrad η(λ) durchgelassen wird, als F(T) gesetzt wird, kann F(T) durch Gleichung (11) wie folgt dargestellt werden:
F(T) = η(λ) W(λ,T)dλ ... (11)
Unter der Annahme, daß die absolute Temperatur T einen Temperaturbereich von Tmin bis Tmax hat, wird in diesem Fall die Infrarotstrahlungsenergie F(T) mit Bezug auf willkürliche absolute Temperaturen T&sub1;, T&sub2;, T&sub3;, ..., Tn entsprechend Gleichung (11) berechnet. Die Berechnungsergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Tabelle 1
Es wird daher geprüft, wie die Beziehung zwischen der absoluten Temperatur T und der durch das Filter hindurchgelassenen Infrarotstrahlungsenergie F(T) mit dem Strafan-Boltzmann-Gesetz verknüpft ist. Fig. 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Prüfungsverfahrens. Das Verfahren wird nachfolgend mit Bezug afu Fig. 7 beschrieben.
In diesem Diagramm sind die absoluten Temperaturen [K] entlang der Abszissenachse und die Strahlungsenergien [W/cm²] entlang der Ordinatenachse aufgezeichnet. Bezugnehmend auf Fig. 7 ist eine Kurve A eine Charakteristik-Kurve auf der Grundlage der das Stefan-Boltzmann-Gesetz darstellenden Gleichung (2) und eine Kurve B ist eine Charakteristik-Kurve auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der Filtereigenschaften.
Die Kurve B wird in der Weise erhalten, daß eine Kurve B' vorbereitet wird durch Verbindung von Punkten, die jeweils Strahlungsenergien bei den absoluten Temperaturen T&sub1; bis Tn gemäß Tabelle 1 darstellen, und die Kurve A wird modifiziert und so bewegt, daß sie die Kurve B' überlappt. Typen der Modifizierung und Bewegung der Kurve A' werden bestimmt durch Auswahl eines Koeffizienten a eines Ausdrucks des Grades 4 der Kurve A, einer Versetzung b in der Richtung der Abszissenachse und einer Versetzung c in der Richtung der Ordinatenachse, um die Kurve A und die Kurve B' zu überlappen.
Als Ergebnis wird Gleichung (11) der Gleichung (12) angenähert durch Verwendung der drei Typen von gesetzen Werten a, b und c.
F(T) = a (T - b)&sup4; + c ... (12)
Nachfolgend werden geeignete Werte a b und c in Gleichung (12) aus den in Tabelle 1 gezeigten Werten erhalten durch eine Methode der kleinsten Quadrate oder dergleichen. Das Einsetzen dieser Werte in Gleichung (12) ergeben eine angenäherte Gleichung.
Die gesetzten Wert a, b und c werden nachfolgend im Vergleich mit der das Stefan-Boltzmann-Gesetz darstellenden Gleichung (2) beschrieben.
Der gesetzte Wert a ist ein Koeffizient der absoluten Temperatur T des Grades 4 und entspricht der Stefan- Boltzmannschen Konstante der Kurve A. Der Wert a nimmt einen Einheitswert von [W/cm² Grad&sup4;] an. Der gesetzte Wert b stellt eine symmetrische Achsentemperatur dar. In der Kurve A wird eine absolute Temperatur 0 [K] zu einer symmetrischen Achse gesetzt, wohingegen in der Kurve B eine absolute Temperatur b [K] als eine symmetrische Achse gesetzt wird.
Der gesetzte Wert c stellt einen Minimalwert dar. In der Kurve A wird 0 [W/cm²] als eine Versetzung gesetzt, während in der Kurve B c [W/cm²] als eine Versetzung gesetzt ist.
Wenn Gleichung (10) durch Verwendung von Gleichung (12) wiedergeschrieben wird, wird Gleichung (13) wie folgt aufgestellt:
Wie aus Gleichung (13) ersichtlich ist, wird der Minimalwert c gelöscht.
In diesem Fall werden die Infrarotdaten Vd auf der Grundlage der vom Trommelfell emittierten Infrarotstrahlung aus der lichtempfangenden Fläche S und der Empfindlichkeit R des Infrarotsensors 3a und der Ver-Stärkung A des Infrarotverstärkers 4a durch Einstellung von K&sub2; = aSRA erhalten. Gleichung (13) wird dann als Gleichung (14) wiedergeschrieben. Die Körpertemperatur Tb durch das Trommelfell ist berechnet durch Verwendung von Gleichung (15) auf der Grundlage von Gleichung (14).
Das ist, wenn ein Filter mit Durchlaßwellenlängeneigenschaften für ein optisches Systemteil verwendet wird, wird eine Temperaturberechnung nicht auf der Grundlage des Gesetzes "Infrarotstrahlungsenergie ist proportional zu einer vierten Potenz der absoluten Temperatur T" durchgeführt, sondern muß auf Gleichung (14) basieren, die das Gesetz "Infrarotstrahlungs energie ist proportional zur vierten Potenz von (absolute Temperatur T - symmetrische Achsentemperatur b)" darstellt.
Ein Ergebnis gibt die in Fig. 6 gezeigte Filter-Korrekturvorrichtung 5b die symmetrische Achsentemperatur b aus und die Operationsschaltung 5c berechnet die Körpertemperatur Th des zu messenden Gegenstands L, d.h. des Trommelfells auf der Basis von Gleichung (15).
Ein angenäherter Ausdruck unter Berücksichtigung eines als das Filter 2b verwendeten Siliziumfilters in der Praxis wird nachfolgend beschrieben.
Fig. 4 zeigt die Durchlaßwellenlängeneigenschaften des Siliziumfilters. Jedoch wird, um eine Berechnung zu vereinfachen, das Durchlaßwellenlängenband des Siliziumfilters auf 1 bis 18 [um] gesetzt und sein Durchlaßgrad wird auf 54 % gesetzt.
Gleichung (1) wird in W(λ,T) eingesetzt.
Da eine Meßumgebung, d.h. der Meßtemperaturbereich des zu messenden Gegenstands zwischen 0 [ºC] und 50 [ºC] gesetzt ist, werden Tmin und Tmax auf 273 [K] bzw. 323 [K] gesetzt. Tabelle 2 zeigt die Berechnungsergebnisse von Gleichung (16).
Die Werte a, b und c werden, wenn Gleichung (12) durch Verwendung der in Tabelle 2 gezeigten Daten angenähert wird, durch eine Methode der kleinsten Quadrate erhalten:
a = 4.101 x 10&supmin;¹² [W/cm² Grad&sup4;]
b = 45.96 [K]
c = -6.144 x 10&sup4; [W/cm²]
Das heißt, der Koeffizient a eines Ausdrucks des Grades 4 und die symmetrische Achse b die so erhalten werden, stellen die Durchlaßwelleneigenschaften des Siliziumfilters dar. Diese Werte a und b werden von der Filter-Korrekturvorrichtung 5b ausgegeben. Die Filter-Korrekturvorrichtung 5b ist Teil eines Operationsprogrammspeichers des Operationsabschnitts 5, in welchen der Koeffizient a des Ausdrucks des Grades 4 und die symmetrische Achsentemperatur b geschrieben sind. Tabelle 2
Das heißt, wenn ein Siliziumfilter als ein Fensterteil für die Messung von einem Infrarotsensor verwendet wird, wird die Temperatur T eines zu messenden Gegenstands nicht durch Gleichung (5), sondern durch Gleichung (14) berechnet, wodurch Temperaturberechnungen mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel, selbst wenn ein Durchlaßteil mit Durchlaßwellenlängeneigenschaften als ein Fensterteil eines Infrarotsensors verwendet wird, die Temperaturmessung eines zu messenden Gegenstands mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.
Zusätzlich kann, selbst wenn das Material des Durchlaßteils als ein Fensterteil des Infrarotsensors geändert wird, die Temperaturmessung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, indem der Wert der Filter-Korrekturvorrichtung 5b als Teil des Programmspeichers aktualisiert wird.
In dem obigen Ausführungsbeispiel wird eine angenäherte Formel mit einem Ausdruck des Grades 4, wie durch Gleichung (12) dargestellt ist, als eine neue Gleichung verwendet, die das Stefan-Boltzmannsche Gesetz ersetzt. Jedoch wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, bei der Körpertemperaturmessung nur ein Teil der Temperaturmeßkurve als ein Meßbereich verwendet, wie der Bereich von Tmin bis Tmax Daher braucht eine angenäherte Formel mit einem Ausdruck des Grades 4 nicht verwendet zu werden. Ein zufriedenstellende Genauigkeit eines klinischen Thermometers kann erhalten werden durch Verwendung einer angenäherten Formel mit einem geeigneten Grad. Beispielsweise kann Formel (14) verwendet werden als eine angenäherte Gleichung mit einem Ausdruck des Grades 2:
Vd = &epsi;K&sub2;'{(Tb - b')² - (T&sub0; - b')²} ... (14')
Eine detaillierte Anordnung eines klinischen Strahlungsthermometers, das tatsächlich hergestellt wird durch Verwendung einer kommerziell erhältlichen Thermosäule, die unter Berücksichtigung der Massenherstellung produziert wird, wird nachfolgend als ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Fign. 8 und 9 sind Ansichten von unten bzw. von der Seite, die ein klinisches Strahlungsthermometer gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Die Bezugszahl 1 bezeichnet ein klinisches Strahlungsthermometer, das einen Hauptkörperbereich 10 und einen Kopfbereich 11 aufweist. Die Anzeigeeinheit 6 zur Anzeige einer Körpertemperatur ist auf der unteren Oberfläche des Hauptkörperbereichs 10 angeordnet. Ein Prüfknopf 12 mit einer Drucktastenstruktur ist auf der oberen Oberfläche des Bereichs 11 ausgebildet. Ein Leistungsschalter 13 mit einer Gleitstruktur und Hauptknöpfe 14 und 15 mit jeweils einer Drucktastenstruktur sind jeweils auf den Seitenflächen des Bereichs 11 ausgebildet.
Der Kopfbereich 11 erstreckt sich von dem Ende des Hauptkörperbereichs 10 in L-Form. Das Ende des Kopf bereichs 11 bildet eine Sonde 16. Die Sonde 16 weist ein optisches System 2 und einen Detektorabschnitt 3 auf, die in Fig. 6 gezeigt sind.
Das klinische Strahlungsthermometer 1 wird wie folgt betrieben. Ein Prüfvorgang (später beschrieben) wird durchgeführt, während der Leistungsschalter "EIN" ist. Danach wird/werden, während die Sonde 16 in einen externen Ohrkanal eines zu untersuchenden Patienten eingesetzt ist, einer oder beide der Hauptschalter 14 und 15 gedrückt, wodurch augenblicklich die Körpertemperaturmessung beendet wird. Das Meßergebnis wird auf der Anzeigeeinheit 6 als eine Körpertemperatur angezeigt.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht des Kopfbereichs 11. Jedes von Gehäuseteilen 17 und 18 besteht aus einem geformten Harzteil mit einer sehr niedrigen thermischen Leitfähigkeit. Ein Bereich des Gehäuses 17, der die Sonde 16 bedeckt, bildet ein zylindrisches Teil 17a, in welches aus einem Leichtmetall bestehendes Metallgehäuse 19 mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit wie Aluminium eingepaßt ist. Das Metallgehäuse 19 weist einen zylindrischen Bereich 19a und einen Basisbereich 19d mit einem hohlen Bereich 19b, der mit dem zylindrischen Bereich 19a verbunden ist, und einem Einschnitt 19c, in den ein temperaturempfindliches Element eingebettet ist, auf. Zusätzlich ist ein Stufenbereich 19e für die Befestigung eines Filters am distalen Ende des zylindrischen Bereichs 19a ausgebildet. Eine optische Führung 20 bestehend aus einem Messingrohr (Bu), dessen innere Oberfläche mit Gold (Au) plattiert ist, ist in den zylindrischen Bereich 19a eingepaßt. Eine staubdichte Hartkappe 21, die selektiv den Durchlaß von Infrarotstrahlung zuläßt, ist am Stufenbereich 19e befestigt. Zusätzlich sind eine Thermosäule als der Infrarotsensor 3a und der temperaturempfindliche Sensor 3b in den hohlen Bereich 19b bzw. den Einschnitt 19c des Basisbereichs 19d durch abdichtende Harze 22 und 23 eingebettet. Der Infrarotsensor 3a und der temperaturempfindliche Sensor 3b sind jeweils über Leitungen 24 und 25 mit Verdrahtungsmustern einer Schaltungsplatte 26 verbunden und zu später zu beschreibenden Verstärkerschaltungen 24 und 25 geführt.
Gemäß der vorbeschriebenen Anordnung können, da der Infrarotsensor 3a, die optische Führung 20 und die Hartkappe 21 miteinander durch das Metallgehäuse 19 mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit verbunden sind, diese immer in einem thermischen Gleichgewichtszustand gehalten werden. Diese gleichförmige Temperatur wird durch den temperaturempfindlichen Sensor 3b erfaßt. Die Bezugszahl 28 bezeichnet eine Temperaturmeß-Abdeckung, die abnehmbar auf die Sonde 16 aufgepaßt und aus einem Harz mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit gebildet ist. Ein distaler Endbereich 28a der Abdeckung 28 besteht aus einem Material, durch welches Infrarotstrahlung durchgelassen wird.
Fig. 11 ist eine vergrößerte Schnittansicht des distalen Endbereichs der Sonde 16. Der distale Endbereich 28a der Abdeckung 28 deckt den distalen Endbereich der Sonde 16 ab, um einen Kontakt der Sonde 16 mit der Innenwand des externen Ohrkanals zu verhindern.
Fig. 12 ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem das klinische Strahlungsthermometer 1 in einem Aufbewahrungsbehälter 30 aufgenommen ist. Der Aufbewahrungsbehälter 30 umfaßt einen Befestigungsbereich 30a zum Befestigen des Hauptkörperbereichs 10 und einen Aufnahmebereich 30b zur Aufnahme der Sonde 16. Eine Reflexionsplatte 31 ist in einer dem distalen Endbereich der Sonde 16 entsprechenden Position an einer Bodenfläche 30c des Aufnahmebereichs 30b besfestigt. Zusätzlich ist an einer dem Prüfknopf 12 entsprechenden Position ein Knopfdruckbereich 30d auf Aufbewahrungsbehälter 30 ausgebildet. Der Aufbewahrungsbehälter 30 wird verwendet, um eine Funktionsprüfung am klinischen Strahlungsthermometer 1 durchzuführen. Wenn das Thermometer 1 in den Aufbewahrungsbehälter 30 eingesetzt und der Leistungsschalter 13 eingeschaltet ist, wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist der distale Endbereich der Sonde 16 auf die Reflexionsplatte 31 aufgesetzt, und zur selben Zeit wird der Prüfknopf 12 durch den Knopfdruckbereich 30d heruntergedrückt. Dieser Zustand ist ein nachfolgend zu beschreibender Funktionsprüfungszustand. In diesem Zustand kann ein Benutzer aus dem Anzeigezustand der Anzeigeeinheit 6 ersehen, ob die Körpertemperaturmessung durchgeführt werden kann.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines Ohres, die einen Zustand zeigt, in welchem eine Körpertemperaturmessung durch das klinische Strahlungsthermometer 1 durchgeführt wird. Die Bezugszahl 40 bezeichnet einen Kanal, 41 einen externen Ohrkanal und 42 ein Trommelfell. Eine große Anzahl von Flaumhaaren 43 wachsen an der Innenwand des externen Ohrkanals 41. Ohrenschmalz 44 wird manchmal auf der Innenwand des externen Ohrkanals 41 gebildet. Wenn der distale Endbereich der Sonde 16 des klinischen Strahlungsthermometers 1 in den externen Ohrkanal 41 eingesetzt ist und die Hauptknöpfe 14 und 15 gedrückt sind, wobei der distale Endbereich zum Trommelfell 42 hin gerichtet ist, wie in Fig. 13 gezeigt ist, kann eine Körpertemperaturmessung augenblicklich durchgeführt werden.
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild des klinischen Strahlungsthermometers 1 in Fig. 8. Dieselben Bezugszahlen in Fig. 14 bezeichnen dieselben Teile wie in Fig. 6 und auf deren Beschreibung wird verzichtet.
Die von Fig. 6 abweichenden Teile werden nachfolgend beschrieben. Die Bezugszahl 50 bezeichnet einen Erfassungssignal-Verarbeitungsabschnitt. Fig. 14 zeigt eine detaillierte Anordnung des Abschnitts 50, der dem in Fig. 6 gezeigten Verstärkungsabschnitt 4 entspricht. Genauer gesagt, umfaßt der Abschnitt 50 eine Infrarotverstärkerschaltung 51 zum Verstärken einer vom Infrarotsensor 3a ausgegebenen Infrarotspannung vs, eine temperaturempfindliche Verstärkerschaltung 52 zum Verstärken einer vom temperaturempfindlichen Sensor 3b ausgegebenen temperaturempfindlichen Spannung vt, eine Spitzenwerthalteschaltung 53 zum Halten eines Spitzenwertes einer Ausgangs spannung Vs der Infrarotverstärkerschaltung 51, einen Schalterkreis 54 zum Empfang der Ausgangsspannung Va der Infrarotverstärkerschaltung 51 und einer Ausgangsspannung Vsp von der Spitzenwerthalteschaltung 53 an Eingangsanschlüssen I&sub1; bzw. I&sub2;, und zu deren selektiver Ausgabe an einem Ausgangsanschluß 0 entsprechend den von einem Steueranschluß C vorgegebenen Bedingungen, einen A/D-Wandler 55 zur Umwandlung der von dem Schalterkreis 54 ausgegebenen Infrarotspannungen Vs oder Vsp in digitale Infrarotdaten Vd, und einen A/D-Wandler 55 zur Umwandlung der Ausgangsspannung Vt der temperaturempfindlichen Verstärkerschaltung 52 in digitale temperaturempfindliche Daten T&sub0;. Mit dieser Anordnung wandelt der Abschnitt 50 die Infrarotspannung vs und die temperaturempfindliche Spannung vt, die von dem Detektorabschnitt 3 geliefert werden, in digitale Infrarotdaten Vd und temperaturempfindliche Daten T&sub0; um und gibt diese aus.
Ein Operationsabschnitt 60 entspricht dem in Fig. 6 gezeigten Operationsabschnitt 5 und umfaßt eine Emissionsvermögen-Eingabevorrichtung 5a, eine Filter-Korrekturvorrichtung 5b, eine Körpertemperatur-Operationsschaltung 61 entsprechend der Operationsschaltung 5c, einen Anzeigetreiber 62 zum Empfang von von der Operationsschaltung 61 berechneten Körpertemperaturdaten Tb1 und zu deren Anzeige auf einem Körpertemperatur-Anzeigebereich 6a einer Anzeigeeinheit 6, einen Nulldetektor 63 zum Empfang der von dem Erfassungssignal-Verarbeitungsabschnitt 50 ausgegebenen Infrarotdaten Vd und zur Ausgabe eines Erfassungssignals S&sub0;, wenn festgestellt wird, daß die Infrarotdaten Vd gleich null sind, um eine Meßerlaubnismarke 6b der Anzeigeeinheit 6 zu beleuchten, eine Empfindlichkeitskorrektur-Berechnungseinrichtung 64 zum Empfang der vom Abschnitt 50 ausgegebenen temperaturempfindlichen Daten T&sub0;, Berechnen einer Empfindlichkeit R gemäß der in Fig. 5 gezeigten Gleichung (8), und zu deren Ausgabe, und eine Empfindlichkeitsdaten-Eingabevorrichtung 65 zur Ausgabe eines Wertes als Empfindlichkeitsdaten D, der extern eingegeben/gesetzt wird auf der Grundlage der lichtempfangenden Fläche S des Infrarotsensors 3a und der Verstärkung A der Infrarotverstärkerschaltung 51, wie in Gleichung (6) gezeigt ist.
Die Bezugszahl 90 bezeichnet einen Schalterkreis, mit dem ein Hauptschalter SWm, der durch die in Fig. 8 gezeigten Hauptschalter 14 und 15 betätigt wird, und ein Prüfschalter SWc, der durch den Prüfknopf 12 betätigt wird, verbunden sind. Wenn einer der Hauptknöpfe 14 und 15 gedrückt wird, wird der Hauptschalter SWm eingeschaltet und ein Hauptsignal Sm wird von einem Anschluß M ausgegeben.
Wenn das klinische Strahlungsthermometer 1 in den Aufbewahrungsbehälter 30 eingesetzt ist, wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist der Prüfknopf 12 heruntergedrückt und der Prüfschalter SWc ist eingeschaltet. Als Folge hiervon wird ein Prüfsignal Sc von einem Anschluß C ausgegeben.
Das vom Anschluß M des Schalterkreises 90 ausgegebene Hauptsignal Sm wird geliefert, um Anschlüsse E der Körpertemperatur-Operationsschaltung 61 und der Empfindlichkeitskorrektur-Berechnungseinrichtung 64 freizugeben. Als Folge hiervon werden sowohl die Schaltung 61 als auch die Berechnungseinrichtung 64 in einen Betriebszustand gesetzt, und zur selben Zeit wird der Nulldetektor 63 zurückgesetzt. Das vom Anschluß C des Schalterkreises 90 ausgegebene Prüfsignal Sc wird zu einem Freigabeanschluß E des Nulldetektors 63, dem Steueranschluß C des Schalterkreises 54 und einem Rücksetzanschluß R der Spitzenwerthalteschaltung 53 geliefert.
Eine Arbeitsweise des klinischen Strahlungsthermometers 1 mit der vorbeschriebenen Ausbildung wird nachfolgend beschrieben.
In einem Anfangszustand, in dem der Leistungsschalter 13 des in Fig. 8 gezeigten klinischen Strahlungsthermometers 1 eingeschaltet ist, werden, da sowohl der Prüfschalter SWc und der Hauptschalter SWm im Aus- Zustand gehalten werden, das Prüfsignal Sc und das Hauptsignal Sm nicht von dem Schalterkreis 70 ausgegeben.
Demgemäß werden in dem Operationsabschnitt 60 die Körpertemperatur-Operationsschaltung 61 und die Empfindlichkeitskorrektur-Berechnungseinrichtung 64 in einen Nichtberechnungs-Betrieb und der Nulldetektor 63 außer Betrieb gesetzt. Zusätzlich gibt der Schalterkreis 54 des Erfassungssignal-Verarbeitungsabschnitts 50 die am Anschluß 12 eingegebene Spannung Vsp selektiv zum Ausgangsanschluß 0 aus. Der Rücksetzzustand der Spitzenwerthalteschaltung 53 wird freigegeben und in einen betriebsbereiten Zustand gesetzt.
Der Anfangszustand wird auf diese Weise eingestellt. Ein Funktionsprüfbetrieb wird als nächstes beschrieben.
Wenn das Thermometer 1 in den Aufbewahrungsbehälter 30 eingesetzt ist, wie in Fig. 12 gezeigt ist, wird der Prüfknopf 12 gegen den Knopfdruckbereich 30d des Aufbewahrungsbehälters 30 gedrückt. Als Folge hiervon wird der in Fig. 14 gezeigte Prüfschalter SWc eingeschaltet und zur selben Zeit wird der distale Endbereich der Sonde 16 an die Position der Reflexionsplatte 31 gesetzt.
Demgemäß gibt der Schalterkreis 90 das Prüfsignal Sc vom Anschluß C aus, wenn der Prüfschalter SWc eingeschaltet ist, und liefert es zu der Spitzenwerthalteschaltung 53, dem Schalterkreis 54 und dem Nulldetektor 63. Bei Empfang des Prüfsignals Sc im Erfassungssignal-Verarbeitungsabschnitt 50 wird die Spitzenwerthalteschaltung 53 zurückgesetzt, und zur selben Zeit wird der Schalterkreis 54 in einen Zustand geschaltet, in welchem die zum Eingangsanschluß I&sub1; gelieferte Spannung Vs selektiv zum Ausgangsanschluß 0 ausgegeben wird. Nachfolgend wandelt der A/D-Wandler 55 die Infrarotspannung Vs in einen Digitalwert um und gibt diesen als die Infrarotdaten Vd aus. Im Operationsabschnitt 60 sind die Körpertemperatur-Operationsschaltung 61 und die Empfindlichkeitskorrektur- Berechnungseinrichtung 64 außer Betrieb gesetzt, und nur der Nulldetektor 63 ist in einen betriebsbereiten Zustand gesetzt. Der Zustand jedes Teils im Funktionsprüfbetrieb wurde soweit beschrieben. Das klinische Strahlungsthermometer 1 in diesem Funktionsprüfbetrieb wird wie folgt betätigt. Die durch Umwandlung von durch die Reflexionsplatte 31 reflektierter Infrarotstrahlung in einen digitalen Wert unter Verwendung des Infrarotsensors 3a, der Infrarotverstärkerschaltung 51, des Schalterkreises 54 und des A/D- Wandlers 55 erhaltenen Infrarotdaten Vd werden durch den Nulldetektor 63 bestimmt. Wenn diese Infrarotdaten Vd gleich null sind, gibt der Nulldetektor 63 am Ausgangsanschluß 0 das Erfassungssignal S&sub0; aus, um die Meßerlaubnismarke der Anzeigeeinheit 6 zu beleuchten.
Die Inhalte des Funktionsprüfbetriebs werden nachfolgend beschrieben.
Bezugnehmend auf Fig. 10 kann, wie vorbeschrieben ist, da der Infrarotsensor 3a, die optische Führung 20 und die Hartkappe 21 durch das Metallgehäuse 19 mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit miteinander verbunden sind, ein thermisches Gleichgewicht dieser Teile erhalten werden. Der vorbeschriebene Funktionsprüfbetrieb ist ein Betrieb zur Bestätigung, daß das thermische Gleichgewicht zufriedenstellend erhalten ist. Genauer gesagt, von der optischen Führung 20 und der Hartkappe 21 mit jeweils der Temperatur T emittierte Infrarotstrahlungsenergien werden durch die Reflexionsplatte 31 reflektiert und treffen auf den Infrarotsensor 3a. Zusätzlich wird Infrarotstrahlungsenergie von dem Infrarotsensor 3a mit der Temperatur T&sub0; emittiert. Die durch Subtraktion der emittierten Energie von der auftreffenden Energie erhaltene Energie W ist wie vorbeschrieben durch Gleichung (5) gegeben:
W = &epsi; (T&sup4; - T&sub0;&sup4;)
Wenn T = T&sub0; ist, ist die Energie W nicht vorhanden. Daher werden alle Spannungen vs und Vs und die Infrarotdaten Vd auf null gesetzt und das Erfassungssignal S&sub0; wird vom Nulldetektor 63 ausgegeben. Das heißt, die Meßerlaubnismarke 6b wird beleuchtet, um zu bestätigen, daß die Störungen bewirkende Wärmequelle nahe des optischen Systems 2 vorhanden ist, und daher kann die Körpertemperaturmessung durchgeführt werden. Es ist festzustellen, daß der Nulldetektor 63 die Infrarotdaten Vd als einen digitalen Wert bestimmt. Ein Bestimmungswert muß nicht genau null sein. Der Nulldetektor 63 gibt das Erfassungssignal S&sub0; aus, wenn die Infrarotdaten Vd kleiner sind als ein vorbestimmter Bestimmungswert. In diesem Fall, selbst wenn der bestimmte Wert nicht null ist, dies als vernachlässigbar angesehen. Wenn T ≠ T&sub0; gemäß Gleichung (5), d.h., wenn eine Temperaturdifferenz zwischen dem Infrarotsensor 3a, der optischen Führung 20 und der Hartkappe 21 besteht, ist die Differenzenergie W vorhanden. Daher werden die Infrarotdaten Vd größer als der Bestimmungspegel des Nulldetektors 63. Als Folge wird das Erfassungssignal S&sub0; nicht ausgegeben und die Meßerlaubnismarke 6b wird nicht beleuchtet.
Bei der tatsächlichen Verwendung des klinischen Strahlungsthermometers 1 tritt der Zustand T ≠ T&sub0; wie folgt auf.
Wenn bei der Verwendung des klinischen Strahlungsthermometers 1 die Umgebungstemperatur abrupt geändert wird, tritt der obige Zustand auf. In diesem Fall tritt T ≠ T&sub0; auf aufgrund von Differenzen in der Wärmekapazität und den Ansprecheigenschaften der jeweiligen Elemente. Da ein Meßfehler entsprechend dem Wert der Infrarotdaten Vd auf der Grundlage der Differenzenergie W auftritt, wird das Thermometer 1 in einen für die Messung unwirksamen Zustand gesetzt. Wenn in diesem Zustand das Thermometer 1 für eine Weile in einer konstanten Umgebungstemperatur gelassen wird, werden die jeweiligen Elemente durch thermische Leitung durch das Metallgehäuse 19 in einem thermischen Gleichgewichtszustand stabilisiert und das Thermometer 1 wird in einen Meßerlaubniszustand gesetzt. Jedoch kann es ein Mehrfaches von zehn Minuten erfordern, einen solchen stabilen Zustand herzustellen.
Der Funktionsprüfbetrieb wurde soweit beschrieben. Als nächstes wird ein Körpertemperatur-Meßbetrieb beschrieben.
Das klinische Strahlungsthermometer 1 wird von dem Aufbewahrungsbehälter 30 getrennt, nachdem die Beleuchtung der Meßerlaubnismarke 6b in dem vorbeschriebenen Funktionsprüfbetrieb bestätigt ist. Wenn das Thermometer 1 von dem Behälter 30 getrennt ist, wird das Herunterdrücken des Prüfknopfes 12 beendet, so daß der Prüfschalter SWc ausgeschaltet wird und die Ausgabe des Prüfsignals Sc am Anschluß C des Schalterkreises 90 angehalten wird. Als Folge wird der Rücksetzzustand der Spitzenwerthalteschaltung 53 freigegeben. Zur selben Zeit kehrt der Schalterkreis 54 zum Auswahlzustand für den Eingangsanschluß I&sub2; zurück und der Nulldetektor 63 kehrt in den unwirksamen Zustand zurück.
Demgemäß wird in dem Erfassungssignal-Verarbeitungsabschnitt 50 die in der Spitzenwerthalteschaltung 53 gehaltene Spitzenspannung Vsp der von dem Infrarotverstärkerabschnitt 51 ausgegebenen Infrarotspannung Vs über den Schalterkreis 54 zum A/D-Wandler 55 geliefert, wodurch die aus der Spitzenspannung Vsp umgewandelten digitalen Infrarotdaten Vd ausgegeben werden.
Obgleich der Nulldetektor 63 des Operationsabschnitts 60 in den unwirksamen Zustand zurückgebracht ist, bleibt die Meßerlaubnismarke 6b der Anzeigeeinheit 6 beleuchtet, da das Erfassungssignal S&sub0; durch eine im Nulldetektor 63 angeordnete Speicherschaltung gehalten wird. Da das Hauptsignal Sm zum Rücksetzanschluß R geliefert wird, wird das Erfassungssignal S&sub0; des Nulldetektors 63 aufrechterhalten, bis die Speicherschaltung zurückgesetzt wird.
Ein meßbereiter Zustand wird in der vorbeschriebenen Weise hergestellt. Wenn die Hauptknöpfe 14 und 15 gedrückt werden, nachdem das klinische Strahlungsthermometer 1 in diesem Zustand in den externen Ohrkanal 41 eingesetzt ist, wie in Fig. 13 gezeigt ist, wird eine Körpertemperaturmessung durchgeführt. Genauer gesagt, wenn die Hauptknöpfe 14 und 15 gedrückt werden, wird der in Fig. 14 gezeigte Hauptschalter SWm eingeschaltet und das Hauptsignal Sm wird vom Anschluß M des Schalterkreises 90 ausgegeben. Als Folge werden im Operationsabschnitt 60 die Körpertemperatur-Operationsschaltung 61 und die Empfindlichkeitskorrektur-Berechnungseinrichtung 64 in einen betriebsbereiten Zustand gesetzt, und zur selben Zeit wird der Nulldetektor 63 zurückgesetzt, um die Meßerlaubnismarke 6b der Anzeigeeinheit 6 abzuschalten. Infrarotstrahlungsenergie, die vom Trommelfell 42 emittiert und auf die in den externen Ohrkanal 41 eingesetzte Sonde 16 (das optische System 2 und der Detektorabschnitt 3 in Fig. 14) auftrifft, wird durch den Infrarotsensor 3a in die Infrarotspannung vs umgewandelt und durch die Infrarotverstärkerschaltung 51 in die Spannung Vs verstärkt. Danach wird die Spitzenspannung Vsp von der Spitzenwerthalteschaltung 53 gehalten. Die Spitzenspannung Vsp wird durch den A/D-Wandler 55 in die Infrarotdaten Vd umgewandelt und zum Operationsabschnitt 60 geliefert. Zusätzlich erfaßt der in das Metallgehäuse 19 eingebettete temperaturempfindliche Sensor 3b die Temperatur des Infrarotsensors 3a und wandelt sie in die temperaturempfindliche Spannung vt um. Die Spannung wird durch den A/D-Wandler 56 in die temperaturempfindlichen Daten T&sub0; umgewandelt und dann zum Operationsabschnitt 60 geliefert.
Wenn die Infrarotdaten Vd und die temperaturempfindlichen Daten T&sub0; zum Operationsabschnitt 60 geliefert werden, berechnet die Empfindlichkeitskorrektur-Berechnungseinrichtung 64 die Empfindlichkeit R durch rechnungseinrichtung 64 die Empfindlichkeit R durch Verwendung der Daten T&sub0; auf der Grundlage von Gleichung (8). Es ist festzustellen, daß der Koeffizient der Veränderung β auf -0.03 gesetzt ist. Die Körpertemperatur-Operationsschaltung 61 empfängt dann die von der Berechnungseinrichtung 64 berechnete Empfindlichkeit R, die Empfindlichkeitsdaten D von der Empfindlichkeitsdaten-Eingabevorrichtung und den Koeffizienten a eines Ausdrucks des Grades 4 von der Filter- Korrekturvorrichtung 5b und berechnet einen Empfindlichkeitskoeffizienten K&sub3; dieses Systems als K&sub3; = aRD.
Bei Empfang des berechneten Empfindlichkeitskoeffizienten K&sub3;, des Emissionsvermögens &epsi; von der Emissionsvermögen-Eingabeeinrichtung 5a und der symmetrischen Achsentemperatur b von der Filter-Korrekturvorrichtung 5b führt die Körpertemperatur-Operationsschaltung 61 eine Berechnung auf der Grundlage von Gleichung (17) durch:
Vd = &epsi;K&sub3;{(Tb1 - b)&sup4; - (T&sub0; - b)4} ... (17)
Gleichung (17) wird weiterhin als Gleichung (18) wiedergeschrieben, um die Körpertemperaturdaten Tb1 zu berechnen. Da der externe Ohrkanal eine gleichförmige Temperatur hat und der Kanal als ein schwarzer Körper betrachtet wird, wird das Emissionsvermögen &epsi; = 1 gesetzt.
für b = 45,95 [K]. Somit werden die Körpertemperaturdaten Tb1 auf einem Ziffernanzeigebereich 6a der Anzeigeeinheit 6 durch den Anzeigetreiber 62 angezeigt.
Eine Körpertemperaturmessung wird auf diese Weise durchgeführt. Ein Verfahren für diesen Vorgang wird mit Bezug auf das Flußdiagramm nach Fig. 15 beschrieben.
Wenn die Sonde in den externen Ohrkanal 41 eingesetzt ist (Schritt 1), wird die Infrarotstrahlungsenergie vom Trommelfell 42 in die Infrarotspannung Vs umgewandelt und ihr Spitzenwert Vsp wird durch die Spitzenwerthalteschaltung 53 (Schritt 2) gehalten. Die An-/Abwesenheit des Hauptsignals Sm wird dann bestimmt (Schritt 3). Wenn die Hauptknöpfe 14 und 15 nicht gedrückt sind, wird in diesem Schritt das Ergebnis "NEIN" erhalten, und es wird im Schritt 2 nur der Spitzenwerthaltevorgang durchgeführt.
Wenn die Hauptknöpfe 14 und 15 gedrückt sind, wird im Schritt 3 als Ergebnis "JA" erhalten. Als Folge wird der Nulldetektor 63 durch das Hauptsignal Sm zurückgesetzt (Schritt 4). Zur selben Zeit liest die Empfindlichkeitskorrektur-Berechnungseinrichtung 64 die temperaturempfindlichen Dagen T&sub0; (Schritt 5) und berechnet die Empfindlichkeit R (Schritt 6).
Die Körpertemperatur-Operationsschaltung 61 liest das Emissionsvermögen &epsi;, den Koeffizienten a die Empfindlichkeit R und die Empfindlichkeitsdaten D (Schritt 7) und berechnet den Empfindlichkeitskoeffizienten K&sub3; durch Verwendung der Werte a, R und D (Schritt 8). Zusätzlich liest die Operationsschaltung 61 die symmetrische Achsentemperatur b und die spitzengehaltenen Infrarotdaten Vd (Schritt 9) und berechnet die Körpertemperaturdaten Tb1 (Schritt 10). Der Anzeigetreiber 62 empfängt die Körpertemperaturdaten Tb1 und zeigt die Körpertemperatur auf der Anzeigeeinheit 6 an (Schritt 11), wodurch die Körpertemperaturmessung beendet wird.
Die Funktion der in Fig. 14 gezeigte Spitzenwerthalteschaltung 53 wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 16 beschrieben.
Fig. 16 zeigt eine Temperaturmeßkurve des klinischen Strahlungsthermometers 1 nach der vorliegenden Erfindung, die der in Fig. 1 gezeigten Temperaturmeßkurve des herkömmlichen elektronischen klinischen Thermometers entspricht.
Die Temperaturmeßzeit ist entlang der Abszissenachse und die Meßtemperaturen sind entlang der Ordinatenachse aufgezeichnet. Der externe Ohrkanal 41 ist ein zu messender Bereich. Eine Temperaturkurve Hs des externen Ohrkanals 41 stimmt mit einer Meßtemperaturkurve Ms des klinischen Strahlungsthermometers 1 überein. Wie vorbeschrieben ist, sind die Flaumhaare 43 und das Ohrenschmalz 44 im externen Ohrkanal 41 vorhanden, wie in Fig. 13 gezeigt ist. In gleicher Weise wie das Trommelfell 42 sind die Flaumhaare 43 und das Ohrenschmalz 44 vor dem Beginn der Temperaturmessung auf eine Temperatur erwärmt, die sehr nahe an der Körpertemperatur liegt. Dieser Zustand ist zum Zeitpunkt t&sub1; in Fig. 16 angezeigt. Genauer gesagt, der Zeitpunkt t&sub1; ist der Augenblick, in dein die Sonde 16 in den externen Ohrkanal 41 eingesetzt wird. Da die Temperatur im externen Ohrkanal 41 in diesem Moment im wesentlichen gleich der Körpertemperatur Tb1 ist, trifft Infrarotstrahlungsenergie mit einein Körpertemperaturpegel auf den Infrarotsensor 3a auf und wird als die Spitzenspannung Vsp in der Spitzenwerthalteschaltung 53 gespeichert. Jedoch wird die Temperatur im externen Ohrkanal 41 durch die Sonde 16 abgekühlt und fällt schnell, unmittelbar nachdem die Sonde 16 eingesetzt ist, wie durch die Temperaturkurve Hs angezeigt ist. Mit diesem Temperaturabfall fällt die durch den Infrarotsensor 3a erfaßte Infrarotspannung Vs auf den Pegel der Temperaturmeßkurve Ms und kann daher die Spitzenspannung Vsp nicht überschreiten. Aus diesem Grund wird die Spitzenspannung Vsp zum Zeitpunkt t&sub1; in der Spitzenwerthalteschaltung 53 gespeichert. Es erfordert etwa zehn Minuten, bis die durch die Kurve Hs dargestellte abgesunkene Temperatur zur anfänglichen Körpertemperatur Tb1 zurückkehrt. Dieser Grund wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 13 beschrieben.
Wenn die Sonde 16 in den externen Ohrkanal 41 eingesetzt wird, werden alle Temperaturen des Trommelfells 42, jedes Flaumhaares 43 und des Ohrenschmalzes 44 herabgesetzt. Von diesen Teilen kann die Temperatur des Trommelfells 42 relativ schnell zum Pegel der Körpertemperatur Tb1 zurückkehren aufgrund der thermischen Leitung vom Körper. Da jedoch die thermische Leitung vom Körper zu jedem Flaumhaar 43 und dem Ohrenschmalz 44 mit einem niedrigen Adhäsionsgrad zum Körper gering ist, sind etwa zehn Minuten erforderlich, bis ihre Temperaturen auf den Pegel der Körpertemperatur Tb1 zurückkehren. Daher wird die Temperatur im externen Ohrkanal 41 nur zum Zeitpunkt t&sub1; auf den Pegel der Körpertemperatur Tb1 gesetzt, d.h. dem Augenblick, in welchem die Sonde 16 eingesetzt wird. Da der Ablauf der Operationsverarbeitung des klinischen Strahlungsthermometers 1 durch Verwendung der Infrarotstrahlungsenergie nicht in einer derart kurzen Zeitspannung durchgeführt werden kann, wird die Spitzenspannung Vsp, die in diesem Augenblick erscheint, in der Spitzenwerthalteschaltung 53 als analoge Daten gespeichert, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 16 angezeigt ist. Die A/D-Wandlung und der Ablauf der Operationsverarbeitung werden unter Verwendung dieser gespeicherten Spitzenspannung Vsp durchgeführt, wodurch die Körpertemperaturmessung durchgeführt wird.
Das heißt, bei einem klinischen Strahlungsthermometer ohne eine Vorheizeinheit wie bei der vorliegenden Erfindung ist die Spitzenwerthalteschaltung 53 unerläßlich. Durch Verwendung der Spitzenwerthalteschaltung 53 kann die Körpertemperatur Tb1 zum Zeitpunkt t&sub1; innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne gemessen werden.
Fig. 17 ist eine detaillierte Anordnung der Spitzenwerthalteschaltung 53. Die Spitzenwerthalteschaltung 53 umfaßt einen Eingangspuffer 80, einen Ausgangspuffer 81, eine Diode 82 zum Verhindern eines rückwärts gerichteten Stromflusses, einen Signalladekondensator 83 und einen Schalttransistor 84, der eine Entladung des geladenen Kondensators 83 bewirkt. Die Spitzenwerthalteschaltung 53 empfängt die Infrarotspannung Vs und gibt ihren Spitzenwert als die Spitzenspannung Vsp aus. Zusätzlich bewirkt, wenn der Schalttransistor 84 durch das zum Rücksetzanschluß R gelieferte Prüfsignal Sc eingeschaltet wird, die Schaltung 53 eine Entladung des Kondensators 83.
Fig. 18 ist eine Schnittansicht eines Kopfbereichs 110 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieselben Bezugszahlen in Fig. 18 bezeichnen dieselben Teile wie in Fig. 10 und auf ihre Beschreibung wird verzichtet. Der Kopfbereich nach Fig. 18 unterscheidet sich von dem nach Fig. 10 dadurch, daß eine Durchgangsloch 19f in einem zylindrischen Bereich 19a eines Metallgehäuses 19 ausgebildet ist, um eine optischen Führung 20 freizulegen, und ein temperaturempfindlicher Sensor 3c ist an dem freigelegten Bereich der optischen Führung 20 befestigt. Dieser temperaturempfindliche Sensor 3c ist identisch mit dem temperaturempfindlichen Sensor 3b, und er ist auch mittels eines Preßharzes befestigt.
Das heißt, das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel in einem System zur Korrektur des thermischen Gleichgewichts in einer Sonde 16. Das zweite Ausführungsbeispiel verwendet das System, daß eine Messung erlaubt ist, wenn das thermische Gleichgewicht durch den Funktionsprüfbetrieb bestätigt wird. In diesem System wird die Messung verhindert, während das thermische Gleichgewicht nicht hergestellt ist. Im Gegensatz hierzu weist das dritte Ausführungsbeispiel die beiden temperaturempfindlichen Sensoren 3b und 3c auf, um eine Temperaturdifferenz zwischen einem Infrarotsensor 3a und der optischen Führung 20 zu erfassen. In diesem System wird, wenn diese Temperaturdifferenz übermäßig groß ist, die Messung verhindert. Wenn sie kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, ist eine Körpertemperaturmessung erlaubt, obgleich das thermische Gleichgewicht nicht hergestellt ist. In diesem Fall werden Körpertemperaturdaten berechnet, indem ein Korrekturwert auf der Grundlage der Temperaturdifferenz zu dem Meßwert addiert wird, wodurch der Bereich von Meßbedingungen des klinischen Strahlungsthermometers erweitert wird.
Die Schaltungsanordnung und die Arbeitsweise des klinischen Strahlungsthermometers nach dem dritten Ausführungsbeispiel wird nachfolgend mit Bezug auf Fig. 19 beschrieben. Dieselben Bezugszahlen in Fig. 19 bezeichnen dieselben Teile wie in Fig. 14 und auf ihre Beschreibung wird verzichtet.
Wie in Fig. 18 gezeigt ist, weist ein Detektorabschnitt 3 einen temperaturempfindlichen Sensor 3c für die Messung einer Temperatur Tp der optischen Führung 20 auf. In dem Erfassungssignal-Verarbeitungsabschnitt 50 ist der Schalterkreis 54 weggelassen und eine Ausgangsspannung Vsp von einer Spitzenwerthalteschaltung 53 wird direkt zu einem A/D-Wandler 55 geliefert. Eine temperaturempfindliche Verstärkerschaltung 57 und ein A/D-Wandler 58 sind zusätzlich in dem Abschnitt 50 angeordnet, um die temperaturempfindlichen Daten Tp auszugeben.
In einem Operationsabschnitt 60 wird ein Emissionsvermögen &epsi;p der optischen Führung 20 in einer Emissionsvermögen-Eingabeeinrichtung 5a eingestellt und ein Temperaturdifferenzdetektor 67 wird anstelle des in Fig. 14 gezeigten Nulldetektors 63 angeordnet. Der Temperaturdifferenzdetektor 67 empfängt Temperaturdaten T&sub0; des Infrarotsensors 3a, die von den beiden temperaturempfindlichen Sensoren 3b und 3c erfaßt werden, und die Temperaturdaten Tp der optischen Führugn 20, und führt eine Temperaturdifferenzbestimmung mit Bezug auf eine vorbestimmte Meßgrenzen-Temperaturdifferenz Td durch. Wenn T&sub0; - Tp < Td, d.h. die Temperaturdifferenz kleiner als die Grenztemperaturdifferenz ist, gibt der Detektor 67 ein Erfassungssignal S&sub0; aus, um die Meßerlaubnismarke 6b der Anzeigeeinheit 6 zu beleuchten. Diese Temperaturdifferenzbestimmung wird fortgesetzt, während der in Fig. 9 gezeigte Leistungsschalter 13 eingeschaltet ist. Daher ist die Operation des Prüfknopfes 12 wie im zweiten Ausführungsbeispiel nicht erforderlich.
Wenn die Meßerlaubnismarke 6b beleuchtet wird, wird ein Körpertemperatur-Meßbetrieb in gleicher Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel eingestellt. Jedoch besteht der Unterschied darin, daß die temperaturempfindlichen Daten Tp der optischen Führung 20 zu einer Körpertemperatur-Operationsschaltung 61 zusätzlich zu den jeweiligen, mit Bezug auf Fig. 14 beschriebenen Daten geliefert werden. In diesem Ausführungsbeispiel berechnet die Schaltung 61 Körpertemperaturdaten Tb2 gemäß der folgenden Gleichung (19):
worin b = 45,95 [K] und = 0,05 sind. Diese Körpertemperaturdaten Tb2 werden erhalten durch Korrektur der Temperaturdifferenz mittels der vorbeschriebenen arithmetischen Operationen, und sie werden auf einem Körpertemperatur-Anzeigebereich 6a der Anzeigeeinheit 6 angezeigt. Weiterhin setzt in diesem Ausführungsbeispiel ein von einem Schalterkreis 90 ausgegebenes Prüfsignal Sc nur die Spitzenwerthalteschaltung 53 zurück. Wenn daher eine erneute Messung einer Körpertemperatur durchgeführt wird, muß zuerst die Spitzenwerthalteschaltung 53 zurückgesetzt werden, indem der Prüfknopf betätigt wird, nachdem die Beleuchtung der Meßerlaubnismarke 6b bestätigt ist.
Wie vorbeschrieben ist, können gemäß diesem Ausführungsbeispiel, da die Körpertemperaturmessung durchgeführt werden kann, ohne daß ein vollständiges thermisches Gleichgewicht der jeweiligen Elemente der Sonde 16 abgewartet werden muß, die Intervalle bei wiederholten Messungen reduziert werden. Da die Funktionsprüfung unter Verwendung von Infrarotstrahlung nicht erforderlich ist, sind zusätzlich ein Schalterkreis und ein Aufbewahrungsbehälter nicht erforderlich, so daß die Anordnung vereinfacht werden kann.
In diesem Ausführungsbeispiel als einem optimalen Ausführungsbeispiel ist die Anordnung gezeigt, in der der zweite temperaturempfindliche Sensor 3c an der optischen Führung 20 befestigt ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Genauer gesagt, ist der zweite temperaturempfindliche Sensor 3c so ausgebildet, daß er die Oberflächentemperatur der optischen Führung 20 erfaßt, die auf eine Umgebungstemperatur empfindlicher anspricht als der Bereich, in welchem der temperaturempfindliche Sensor 3b eingebettet ist. Unter Berücksichtigung des Umstandes, daß die Oberflächentemperatur der optischen Führung 20 im wesentlichen gleich der Umgebungstemperatur ist, kann der temperaturempfindliche Sensor 3c auf einer Schaltungsplatte befestigt sein, auf welcher wie in Fig. 20 gezeigt eine IS-Meßchip befestigt ist, um die Umgebungstemperatur zu messen, so daß die gemessene Umgebungstemperatur als die Oberflächentemperatur der optischen Führung 20 verwendet wird. Diese Anordnung kann ebenfalls in der Praxis zufriedenstellend verwendet werden.
Wie vorbeschrieben ist, werden gemäß der vorliegenden Erfindung ein Filterkorrekturwert und eine Empfindlichkeitskorrekturwert zu einer Körpertemperatur-Operationsschaltung geliefert, um die Körpertemperaturdaten zu berechnen, so daß eine hohe Meßgenauigkeit realisiert werden kann ohne die Verwendung einer Heizeinheit wie bei dem herkömmlichen Thermometer, wodurch ein kompaktes, preisgünstiges klinisches Strahlungsthermometer realisiert wird, das durch eine kleine Batterie betrieben werden kann und das eine Meßzeit verkürzen kann.
Zusätzlich kann durch Verwendung einer Spitzenwerthalteschaltung für analoge Daten im klinischen Strahlungsthermometer eine augenblickliche Messung durchgeführt werden, wodurch ein Meßsperrzustand aufgrund eines Temperaturabfalls eines zu messenden Bereichs bei Einsetzen einer Sonde verhindert wird.
Darüber hinaus können durch Verwendung eines Temperaturdifferenz-Korrektursystems mit zwei temperaturempfindlichen Sensoren Meßwiederholungsintervalle verkürzt werden, und das Problem des thermischen Gleichgewichts einer Sonde, welches den Bereich von Meßbedingungen des klinischen Strahlungsthermometers einengt, kann gelöst werden. Daher ist die vorliegende Erfindung sehr wirksam für einen weiten Gebrauch eines klinischen Strahlungsthermometers als eines Hausthermometers, welches ausschließlich für ein medizinisches Instrument verwendet wurde.

Claims

1. Klinisches Strahlungsthermometer (70) mit einer Sonde enthaltend ein optisches System (2), das von einer Fokussiervorrichtung (2a) zum Fokussieren von Infrarotstrahlung von einem zu messenden Objekt (L) und einem Filter (2b) mit Übertragungswellenlängeneigenschaften gebildet wird, einen Infrarotsensor (3a) zum Umwandeln von durch die Fokussiervorrichtung hierauf fokussierter und vom Filter durchgelassener Infrarotstrahlungsenergie in ein elektrisches Signal, und einen temperaturempfindlichen Sensor (3b) zum Messen einer Temperatur des Infrarotsensors (3a) oder einer Umgebungsstemperatur (To) hiervon;

einer Erfassungssignal-Verarbeitungsvorrichtung (4;50) zum Empfang elektrischer Signale vom Infrarotsensor (3a) und vom temperaturempfindlichen Sensor (3b) und zur Ausgabe der elektrischen Signale als Infrarotdaten bzw. temperaturempfindliche Daten;

einer Körpertemperatur-Betätigungsvorrichtung (5) zum Berechnen von Körpertemperaturdaten mit einer Anzeigeeinheit (6) zur Anzeige einer Körpertemperatur gemäß den Körpertemperaturdaten,

dadurch gekennzeichnet

daß der Infrarotsensor (3a), der temperaturempfindliche Sensor (3b), die Fokussiervorrichtung (2a) und der Filter (2b) durch ein Gehäuse (19) mit hoher thermischer Leitfähigkeit miteinander verbunden sind, so daß sie in einem thermischen Gleichgewichtszustand gehalten sind,

und daß die Körpertemperatur-Betätigungsvorrichtung (5) eine Filterkorrekturvorrichtung (5b) aufweist zum Einstellen eines Korrekturwertes auf der Grundlage der Übertragungswellenlängeneigenschaften des Filters (2b), worin die Körpertemperatur-Betätigungsvorrichtung (5) die Infrarotdaten, die temperaturempfindlichen Daten und den Korrekturwert von der Filterkorrekturvorrichtung (5b) empfängt, um die Körpertemperaturdaten zu berechnen.

2. Thermometer nach Anspruch 1, das weiterhin eine Empfindlichkeitskorrektur-Berechnungsvorrichtung (64) zum Empfang der temperaturempfindlichen Daten und zum Berechnen von Empfindlichkeitsdaten des Infrarotsensors aufweist, und worin die Körpertemperatur-Betätigungsvorrichtung (5) die Körpertemperaturdaten berechnet durch Empfang der Infrarotdaten, der temperaturempfindlichen Daten, des Korrekturwertes von der Filterkorrekturvorrichtung (5b) und der Empfindlichkeitsdaten von der Empfindlichkeitskorrektur-Berechnungsvorrichtung (64).

3. Thermometer nach Anspruch 1, worin die Filterkorrekturvorrichtung (5b) einen symmetrischen Achsentemperatur-Korrekturwert ausgibt, der zum Verändern einer symmetrischen Achsentemperatur einer Temperatur-Strahlungsenergie-Leistungskurve verwendet wird, die durch eine Temperaturgleichung eines höheren Grades angenähert an eine Temperatur-Strahlungsenergie-Leistungskurve auf der Grundlage des Stefan-Boltzmannschen Gesetzes dargestellt wird.

4. Thermometer nach Anspruch 2, worin die Empfindlichkeitskorrektur-Berechnungsvorrichtung (64) Empfindlichkeitsdaten R nach der folgenden Gleichung berechnet:

R = α {1 + β (T&sub0; - Tm)},

worin T&sub0; die Empfindlichkeitsdaten des temperaturempfindlichen Sensors sind, Tm eine Temperatur zur Zeit der Empfindlichkeitseinstellung ist, α eine Empfindlichkeit bei der Temperatur Tm ist, und β ein Koeffizient der Veränderung der Empfindlichkeit ist.

5. Thermometer nach Anspruch 1, worin die Fokussiervorrichtung (2a) eine optische Führung (20) zum Fokussieren von Infrarotstrahlungsenergie aufweist.

6. Thermometer nach Anspruch 5, worin das Gehäuse (19) ein einstückig geformtes Gehäuse ist mit einem zylindrischen Teil (19a), in welchen die optische Führung (20) eingesetzt ist, und einem an einem Ende des zylindrischen Teils (19a) ausgebildeten Basisteil (19d), der eine Ausnehmung (19c) aufweist zur Aufnahme des Infrarotsensors (3a) und des temperaturempfindlichen Sensors (3b), wobei die optische Führung (20) im zylindrischen Teil (19a) eingesetzt und befestigt ist sowie der Infrarotsensor (3a) und der temperaturempfindliche Sensor (3b) in der Ausnehmung (19c) des Basisteils (19d) mit einem Preßharz eingebettet sind.

7. Thermometer nach Anspruch 5, welches weiterhin einen zweiten temperaturempfindlichen Sensor (3c) zum Erfassen einer Oberflächentemperatur der optischen Führung (20) aufweist.

8. Thermometer nach Anspruch 7, welches weiterhin einen zweiten temperaturempfindlichen Sensor (3c) aufweist, der auf einer Oberfläche der optischen Führung (20) in engem Kontakt mit dieser aufweist.

9. Thermometer nach Anspruch 7, worin der Erfassungssignal-Verarbeitungsabschnitt (50) einen A/D-Wandler (58) aufweist zum Umwandeln eines elektrischen Signals vom zweiten temperaturempfindlichen Sensor (3c) in zweite digitale temperaturempfindliche Daten, und die Körpertemperatur-Betätigungsvorrichtung (5) die Körpertemperaturdaten durch Verwendung der zweiten temperaturempfindlichen Daten als eines ihrer Eingangssignale berechnet.

10. Thermometer nach Anspruch 9, welches weiterhin einen Temperaturdifferenzdetektor (67) aufweist zum Empfang der temperaturempfindlichen Daten vom am Basisteil der Sonde angeordneten temperaturempfindlichen Sensor (3b) und der zweiten temperaturempfindlichen Daten vom zweiten temperaturempfindlichen Sensor (3c), und worin der Temperaturdifferenzdetektor (67) ein Erfassungssignal ausgibt, wenn festgestellt wird, daß eine Temperaturdifferenz kleiner ist als eine vorbestimmte Meßgrenzen-Temperaturdifferenz.

11. Thermometer nach Anspruch 10, worin die Anzeigeeinheit (6) eine Meßerlaubnismarkierung (6b) aufweist, die durch das vom Temperaturdifferenzsensor ausgegebene Erfassungssignal beleuchtbar ist.

12. Thermometer nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungssignal-Verarbeitungsvorrichtung (50) eine Spitzenwert-Halteschaltung (53) zum Halten eines Spitzenwertes des elektrischen Signals vom Infrarotsensor (3a) und einen A/D-Wandler (55) zum Umwandeln einer in der Spitzenwert-Halteschaltung (53) gehaltenen Spitzenwertspannung in digitale Infrarotdaten enthält, und die Körpertemperatur-Betätigungsvorrichtung (5) die Körpertemperaturdaten berechnet durch Verwendung der aus der Spitzenwertspannung gewandelten Infrarotdaten, und daß die Spitzenwert-Halteschaltung den Spitzenwert als vom Infrarotsensor (3b) empfangene analoge Daten hält.

13. Klinisches Strahlungsthermometer nach Anspruch 12, welches weiterhin einen Schalter (90) aufweist, der zum Zurücksetzen der Spitzenwert-Halteschaltung (63) vor dem Einführen der Sonde in ein Ohr geeignet ist.

14. Klinisches Strahlungsthermometer nach Anspruch 13, worin der Schalter (90) betätigt wird, um die Schaltung (63) zurückzusetzen, wenn das Thermometer aus einem Aufbewahrungsbehälter (30) herausgenommen wird.

15. Thermometer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, weiterhin gekennzeichnet durch einen Nulldetektor (63) zum Empfang der von der Erfassungssignal-Verarbeitungsvorrichtung (50) ausgegebenen Infrarotdaten und zum Feststellen der An- /Abwesenheit der Infrarotdaten, worin der Nulldetektor (63) ein Erfassungssignal ausgibt, wenn für die Infrarotdaten ein Nullwert oder ein kleiner Wert festgestellt wird.

16. Thermometer nach Anspruch 15, in welchem der Aufbewahrungsbehälter (30) zur Aufnahme des klinischen Strahlungsthermometers eine reflektierende Platte (31) aufweist, die an einer Position entsprechend einem Sondenende des im Aufbewahrungsbehälter (30) aufgenommenen klinischen Strahlungsthermometers angeordnet ist.

17. Thermometer nach Anspruch 16, worin die Anzeigeeinheit (6) eine Meßerlaubnismarkierung (6b) aufweist, die durch das vom Nulldetektor (63) ausgegebene Erfassungssignal beleuchtbar ist.