TW201423066A - 具距離感測及補償之非接觸式醫學溫度計 - Google Patents

Abstract

本發明係揭示一種非接觸式醫學溫度計，其包括一具一用於感測來自一靶的IR輻射之IR感測器的IR感測器組裝、一被建構以測定該溫度計至該靶的距離之距離感測器、及一可至少操作性連接至該IR感測器組裝及該距離感測器之記憶體組件。該記憶體組件含有與靶之預定溫度及與離至少一預測靶之預定距離相關的預定補償資訊。一微處理器係操作性連接至該記憶體組件。該微處理器被建構以進行根據來自該靶之IR輻射、該溫度計至該靶的距離、及該預定補償資訊的溫度計算。

Description

具距離感測及補償之非接觸式醫學溫度計 有關申請案介紹

本申請案係主張2012年11月19日申請之美國臨時專利申請案第61/728,015號之優先權，其揭示文完整併入本案以為參考資料。

技術領域

本發明一般而言係有關於用於測量溫度的裝置，且更明確地，係有關於用於醫學應用之非接觸式紅外線溫度計。

發明背景

熱輻射或紅外線(IR)溫度計為一可在不需要物理性接觸測量目標而測量溫度的裝置。因此，此等溫度計通稱為“非接觸式”或“遠距”溫度計。在一IR溫度計內，係藉偵測從目標之表面自然發散的IR輻射之強度而得到該目標的溫度。就介於約0與100℃間之目標而言，其需要使用IR感測器以偵測具有自約3至40微米波長的輻射。典型上，在本範圍內的IR輻射稱為熱輻射。

IR溫度計之一實例為“立即型耳用(instant ear)” 醫學溫度計，其可進行人或動物之耳道之鼓膜及周圍組織的溫度測量。立即型耳用溫度計係藉頒予Fraden之美國專利第4,797,840號而例示，該專利案之全文在此併入本案以為參考資料。其它實例包括如藉頒予Kraus等人之美國專利第6,789,936號(其全文在此併入本案以為參考資料)而例示之用於測量表皮溫度(例如額之皮膚表面溫度)的醫學溫度計。

根據一目標之IR輻射發射量，為了測量該目標的表面溫度，係偵測該IR輻射並使其轉化成一適於藉習知電子電路而處理的電信號。偵測該IR輻射之任務係藉一IR感測器或偵測器而進行。

習知熱IR感測器典型上包括一具有一紅外線可穿透的窗、或濾器之殼、及至少一對自一目標之表面發射通過該IR感測器之IR窗並到達感測元件上之熱輻射能通量Φ有反應的感測元件。該IR感測器可運轉以產生一電信號，其代表存在於該感測元件及該經測量目標之間的淨IR通量Φ。可藉合適的數據處理而使該電信號與該目標的溫度有關聯。

實務上，醫學溫度計的使用者通常關心在測定一對象(例如人或動物)之溫度時，一IR溫度計可能不適合直接測量。因此，根據不同的身體部位之測定法，某些非接觸式醫學溫度計經設計以測定人之一特定身體部位的溫度。例如根據一對象之額的溫度，實際上有用於測定該對象之口之溫度(口腔溫度)之非接觸式IR溫度計。典型上係使用一 預定補償功能及/或一業經根據一身體部位(例如一對象之口)的經測量溫度與一不同的身體部位(例如一對象之額)的溫度間之臨床測定關係的預定查找表(look-up table)以進行本測定法。

藉IR溫度計而產生的溫度讀數對於該IR感測器與一身體部位間的距離稍具敏感性。因此，可測定該IR感測器與一靶間之距離的IR溫度計可使用本距離資訊以測定溫度，其準確度高於不具有這些功能的IR溫度計。例如當IR溫度計之位置離目標一預定距離時，此等IR溫度計經設計以最有效地測量該身體部位的溫度。頒予Chen等人之美國專利第7,810,992號(其全文在此併入本案以為參考資料)揭示一包括一輻射發射器暨接收器元件的IR溫度計。該輻射發射器暨接收器元件可藉以下步驟而測定該IR感測器與一靶間的距離：(1)發射從一靶反射的輻射；(2)接收該經反射的輻射；及(3)根據該經反射的輻射之特性測定該距離是否在一預定距離範圍內。在使用時，本IR溫度計可進行一距離測量方法藉以使其可測定該IR溫度計是否位於一預定距離範圍內。一旦確知該IR溫度計係位於該預定距離範圍內，該IR溫度計接著可測量該靶的溫度。

雖然此等技術可增加溫度測定值的準確度，這些技術需要可測定該IR溫度計之位置並使該溫度計維持在該位置且該溫度經測定的額外工作。這些工作既累贅且耗時。而且，這些工作通常會導致使用者失誤，其會抵消此等IR溫度計可另外提供的準確度之改進。因此，另外的好 處為可在不需要定位該IR溫度計並使其維持於離該靶一預定距離的情況下增加IR溫度計的準確度。

發明概要

除了別的以外，根據本發明之各實施例的非接觸式IR溫度計包括一IR感測器、一距離感測器、一微處理器、一被建構以和該微處理器相連的記憶體、及一被建構以接收來自該微處理器的輸入信息之使用者界面元件。該記憶體包括補償資訊，例如根據相同或另一身體部位之一測定值可用以測定一身體部位之經補償溫度的查找表或數學方程式。例如根據額之一經測量溫度，可使用該補償資訊以測定該額之一經補償溫度。或者，根據額之一經測量溫度，可使用該補償資訊以測定一經補償口腔-或口腔同等溫度。該IR溫度計可被建構以同時或依續測量該靶目標的溫度、環境溫度、或該溫度計的溫度、及一介於該IR溫度計與該靶間的距離。該微處理器可使用這些數值及該補償資訊以測定一經補償溫度並使本溫度與該使用者界面元件互連，其可進一步使該經補償溫度與一使用者互連。

10‧‧‧IR溫度計

12‧‧‧IR感測器套裝/組裝

14‧‧‧距離感測器

16‧‧‧微處理器

18‧‧‧記憶體

20‧‧‧使用者界面元件

22‧‧‧外殼

自本發明之以下實施方式及闡明性實施例的圖式可更輕易地瞭解本發明的上述及其它特徵，其中：圖1為本發明之一實施例的方塊圖代表；而圖2為表示根據本發明之一實施例之該用於經補償溫度測定的方法之流程圖。

較佳實施例之詳細說明

除了別的以外，所揭示遠程IR溫度計包括一具有至少一IR感測器及一用於感測該IR感測器之溫度的感測器之感測器套裝或組裝、一輻射發射器暨接收器元件、一微處理器、一含補償資訊之被建構以與該微處理器互連的記憶體、及一被建構以接收來自該微處理器之輸入信息的使用者界面元件。為了闡明根據本發明之各實施例的原理，各該實施例之數種非限制性實例係描述於下文。因此，應瞭解本發明之範圍欲僅藉申請專利之範圍及其等之同等物而定義，且並非受限於該等實例實施例。

圖1為闡明本發明之該IR溫度計10之一實施例的方塊圖。本實施例包括一IR感測器套裝/組裝12、距離感測器14、一微處理器16、記憶體18、使用者界面元件20、及外殼22。外殼22容納各該組件，且另外包括至少一按鈕及一具有電子電路與電源的電路板。

IR感測器套裝/組裝12包括一IR感測器及，在某些實施例中，一用於感測該IR感測器之溫度及/或周圍環境之溫度的溫度感測器。該IR感測器被建構以捕獲自一靶目標或靶身體部位(例如一患者之額、腋下、耳鼓等)發散的熱輻射，其經轉化成一電溫度信號且連同一與如藉該溫度感測器而測定的該IR感測器之溫度有關的信號一起與如本項技藝中已知的微處理器16互連。距離感測器14被建構以自IR溫度計10發射輻射並捕獲至少一部份自該靶反射的經發 射輻射，其經轉化成一電距離信號並與微處理器16互連。除了別的以外，微處理器16被建構以根據該得自IR感測器套裝/組裝12的信號而測定該靶的溫度值、測定一周圍環境或溫度計溫度、並使用一根據該得自距離感測器14的信號及該經反射輻射的特徵之相關例行程序以測定一相當於該介於IR溫度計10與該靶間的距離之距離值。在各該實施例中，可將該溫度信號、距離信號、溫度值、距離值、或其等之任何組合貯存在記憶體18內。

記憶體18包括文中所預定的補償資訊。本預定補償資訊可藉進行臨床試驗而實驗性預定。這些臨床試驗可以證明一靶(例如額)的經偵測溫度、該IR溫度計離該靶的距離、以及該靶與該周圍環境或溫度計溫度的實際溫度之間的必然關係。這些臨床試驗可進一步證明該靶的溫度(該經偵測溫度、該實際溫度、或兩者)與，例如一實際口腔或口腔同等溫度之間的必然關係。因此，可以使用一離各該靶不同的已知距離，例如自0厘米(亦即溫度計接觸靶)至1米(以，例如1、5、或10厘米的增量)的IR溫度計測量具有介於，例如94℉(華氏溫度)至108℉間之口腔溫度之各對象的靶溫。在某些實施例中，該等距離的範圍相當於可操作IR溫度計10的距離範圍。此外，可在具有介於，例如60至90℉間的各周圍溫度之環境內進行這些測定。可使用這些數據以產生補償資訊，諸如一查找表或數學函數，藉此接著可，例如使用距離感測器14自一經測定距離值所測定的該靶之一經補償溫度、使用，例如IR感測器套裝或組裝12所測定 之一經測量靶溫度值、及，在某些實施例中，一周圍環境溫度值及/或溫度計溫度值。在其它實施例中，可進一步使用與實際口腔或口腔同等溫度有關的數據以產生該補償資訊，藉此可自一經測量距離值、一經測量靶溫度值、及，在某些實施例中，一周圍環境溫度值及/或溫度計溫度值測定一經補償口腔或經補償口腔同等溫度。

例如，若d被定義為一介於該靶與IR溫度計10間的距離，則該用於獲得一以℉表示的經補償溫度可以是一藉以下關係式而定義的線性函數或函數群：經補償溫度=靶溫度+A*d+B或經補償溫度=靶溫度+C*d+D{就0<dY而言}，且經補償溫度=靶溫度+E*d+F{就Y<dZ而言}，其中A、C、及E為具有溫度/長度之尺寸的係數；B、D及F為具有溫度之尺寸的係數；而Y及Z為離該靶的距離。可自臨床試驗靠實驗測定A、B、C、D、E、F、Y、及Z的數值。為了闡明且不具限制性，提供以下該等係數及距離之代表性且近似的數值：A=0.05，B=0.1，C=0.05，D=0.2，E=0.15，F=0.1，Y=15，且Z=30。然而，如藉一般技術者可知，可根據IR溫度計10的各種設計特徵及方面而使用適於各係數及距離的其它數值。

該數學函數亦可具有較高次數或位數，例如一就該獲得補償溫度之經測量距離而言，具非線性的數學函數，諸如以下二次方程式： 經補償溫度=靶溫度+G*d²-H*d+L其中G、H、及L為自該等臨床試驗所測定的係數。為了闡明且不具限制性，係提供以下該等係數的代表性且近似的數值：G=0.001，H=0.15，且L=0.1。然而，如藉一般技術者可知，可根據IR溫度計10的各種設計特徵及方面使用適於各係數的其它數值。

可另外以各種偏移值提供該補償資訊，因此，就離該靶表面的各距離增長值或距離範圍而言，有一對應的偏移值。在各實施例中，可確定離該靶表面的各該距離增長值或距離範圍之這些偏移值。例如在各實施例中，在離該靶表面之距離的範圍內(諸如0至5厘米、0至20厘米、或5至30厘米)，該偏移值可以是，例如0.1、0.2、或0.5℉中之任一者。例如在一實施例中，該偏移值可以是0.0℉(自0.0至0.1厘米)、0.1℉(自0.1至3.0厘米、0.2℉(自3.0至15厘米)、及0.5℉(自15.1至30厘米)。或者，該補償資訊可以呈以下的形式：可用以在一距離範圍內(上文列舉的全部範圍或其之一部份)之該等靶溫度中的任一者測定一經補償溫度之單一(例如“最佳擬合(best-fit)”)偏移值。例如該“最佳擬合”偏移值可以是，例如0.1、0.2、或0.5℉中之任一者。例如在一實施例中，在該自0.0至10厘米之距離範圍內，該偏移值可以是0.1℉，且就更大的距離而言，該偏移值可以是0.0℉。在其它實施例中，在該自0.0至30厘米之距離範圍內，該偏移值可以是0.1℉，而就大於30厘米之距離而言，該偏移值可以是0.0℉。

在其它實施例中，該補償資訊可以呈一查找表的形式，其可自在臨床試驗期間所收集的預定資訊(諸如實際靶溫度、經測量靶溫度、周圍環境及/或溫度計溫度、及距離測定值)而設計出，因此，隨後，可藉在該查找表內確認這些值最能符合該等經測量距離及經測量靶溫度值而測定一經補償溫度。如果該等經測量值與查找表的數值有一不完美的配對，則可使用最接近的查找表數值，或，可使用自該等查找表數值內插的另外數值。在其它實施例中，該補償資訊可包括不止一種上述方法(例如數學函數、補償值、查找表)的組合。

此外，如上述，可使用該周圍環境溫度值及/或溫度計溫度值以產生補償資訊。可有利地包括這些數值以作為該補償資訊內的因數，因為這些數值可增加根據該補償資訊所計算之一經補償溫度的準確度。例如可根據周圍環境溫度及/或溫度計溫度修飾上述數學函數。例如當該周圍溫度係在第一溫度範圍(例如60至75℉)內時，可使用第一“最佳擬合”偏移值(例如0.1℉)，而當該周圍溫度係在第二溫度範圍(例如75與90℉)內時，可使用第二“最佳擬合”偏移值(例如0.2℉)。

微處理器16被建構經由利用貯存在記憶體18內的該經預定補償資訊以使用一相當於一靶的溫度值、及一相當於該介於IR溫度計10與該靶間之距離的距離值來測定一經補償溫度。在某些實施例中，微處理器16可進一步被建構以在本測定法內使用一周圍及/或溫度計溫度。在某些 實施例中，該預定補償資訊可部份根據周圍及/或溫度計溫度。在其中該預定補償資訊包括有關於口腔同等溫度之預定資訊的彼等實施例中，微處理器16可進一步被建構以測定一相當於一口腔或口腔同等溫度的經補償溫度。

微處理器16可進一步將一或多個經補償溫度值貯存在記憶體18內且使其與使用者界面元件20互連。在各實施例中，該微處理器進一步被建構以自貯存在記憶體18內之查找表中的任何數值內插額外的數值。使用者界面元件20被建構以使該經補償溫度值與一使用者互連。例如使用者介面元件20可包括，例如一可顯示至少該經補償溫度值的顯示器及/或一被建構以發出一聽得見的聲音(諸如說出該經補償溫度值或發出警報)的喇叭。

參考圖2，該流程圖表示一用於根據在一對象上之一靶(例如該對象之額)之一經測量溫度以測定一經補償溫度之方法的實施例。在步驟102內，該用於測定經補償溫度的方法之進行如下：例如藉該使用者按下一起動按鈕以，例如啟動IR溫度計10。在步驟104內，係使用距離感測器14以發射輻射並捕獲自一靶的經反射輻射以產生一距離信號，其係與微處理器16互連。微處理器16可自該距離信號測定一距離值，微處理器16可將其貯存在記憶體18內。在步驟106內，係使用IR感測器套裝/組裝12以捕獲自該靶發散的熱輻射以產生一溫度信號，且，可擇性捕獲一周圍及/或溫度計溫度，使其等與微處理器16互連。微處理器16可自該溫度信號測定一溫度值，微處理器16可將其貯存在 記憶體18內。在可視需要選擇的步驟108(當預定補償資訊包括一查找表時，進行該步驟108)內、微處理器16可利用預定補償資訊以測定該距離值與該等溫度值間的關係。在步驟110內，微處理器16可根據該預定補償資訊以測定一經補償溫度值。在步驟112內，微處理器16可將該經補償溫度貯存在記憶體18內。在步驟114內，係使用使用者界面20以互連該經補償溫度值。

雖然本發明各該實施例業經詳細地表示並描述，熟悉本項技藝者可瞭解只要不違背本發明的精神及範圍，可進行形式及細節的各種改變。因此，這些實施例為本發明的非限制性實例且本發明應被瞭解僅藉該等申請專利範圍及其等之同等物而定義。

10‧‧‧IR溫度計

12‧‧‧IR感測器套裝/組裝

14‧‧‧距離感測器

16‧‧‧微處理器

18‧‧‧記憶體

20‧‧‧使用者界面元件

22‧‧‧外殼

Claims (32)

1. 一種非接觸式醫學溫度計，其包含：一包括一用於感測來自一靶之IR輻射之IR感測器的IR感測器組裝；一被建構以測定該溫度計至該靶之距離的距離感測器；一可操作性至少連接至該IR感測器組裝及該距離感測器的記憶體組件，且其含有與至少一預定靶之預定溫度、及離該至少一預定靶之預定距離有關聯的預定補償資訊；及一可操作性連接到至少該記憶體組件的微處理器，且其被建構以根據至少來自該靶之IR輻射、該溫度計至該靶之距離、及該預定補償資訊而測定一經補償溫度。
2. 如請求項1之非接觸式醫學溫度計，其中該預定補償資訊進一步係有關於預定口腔及/或口腔同等溫度。
3. 如請求項1之非接觸式醫學溫度計，其中該至少一預定靶的該等預定溫度係根據該預定靶的臨床測定值。
4. 如請求項1之非接觸式醫學溫度計，其中該至少一靶為一額。
5. 如請求項3之非接觸式醫學溫度計，其中該預定補償資訊被建構為一線性數學函數。
6. 如請求項5之非接觸式醫學溫度計，其中該數學函數為T_c=T_t+A*d+B，其中T_c為該經補償溫度，T_t為該靶之一 溫度，其中A及B為係數，且其中d為該溫度計至該靶的距離。
7. 如請求項6之非接觸式醫學溫度計，其中A為約0.05℉/厘米，而B為約0.1℉。
8. 如請求項6之非接觸式醫學溫度計，其中當d小於或等於約15厘米時，A為約0.05℉/厘米且B為約0.2℉，且其中當d大於約15厘米時，A為約0.15℉/厘米且B為約0.1℉。
9. 如請求項3之非接觸式醫學溫度計，其中該預定補償資訊被建構為一查找表。
10. 如請求項3之非接觸式醫學溫度計，其中該預定補償資訊被建構為一或多偏移值。
11. 如請求項10之非接觸式醫學溫度計，其中一第一偏移值係用於在該醫學溫度計與該靶間的第一距離範圍，而一第二偏移值係用於在該醫學溫度計與該靶間的第二距離範圍。
12. 如請求項10之非接觸式醫學溫度計，其中該一或多偏移值係介於約0.0與5.0℉之間。
13. 如請求項10之非接觸式醫學溫度計，其中該一或多偏移值為一約0.1℉的單一偏移值。
14. 如請求項3之非接觸式醫學溫度計，其中該預定補償資訊進一步係有關於該IR感測器之一溫度。
15. 如請求項3之非接觸式醫學溫度計，其中該預定補償資訊進一步係有關於該周圍環境之一溫度。
16. 如請求項1之非接觸式醫學溫度計， 其中該距離感測器被建構以朝該靶放射一輻射，捕獲自該靶所反射的經發射輻射之至少一部份，且使一距離信號與該微處理器互連，且其中該微處理器被建構以根據該距離信號與該經反射輻射的特徵而測定一相當於該溫度計與該靶間之距離的距離值。
17. 一種測定一經補償溫度之方法，其包含：使一IR溫度計保持在鄰近一靶的位置，該溫度計包括一含有關於該IR溫度計與該靶間之至少一預定距離、及該靶之至少一預定溫度的預定補償資訊之記憶體；且啟動該IR溫度計以：測量一介於該IR溫度計與該靶間的距離；測量該靶之一溫度；且根據該預定補償資訊、該距離測定值、及該靶溫度測定值而測定一經補償溫度。
18. 如請求項17之方法，其中該靶為一額。
19. 如請求項17之方法，其中該預定補償資訊被建構為一線性數舉函數。
20. 如請求項19之方法，其中該數學函數為T_c=T_t+A*d+B，其中T_c為該經補償溫度，T_t為該靶之一溫度，其中A及B為係數，且其中d為該溫度計至該靶的距離。
21. 如請求項20之方法，其中A為約0.05℉/厘米，且B為約0.1℉。
22. 如請求項20之方法，其中當d小於或等於約15厘米時，A為約0.05℉/厘米且B為約0.2℉，且其中當d大於約15厘米時，A為約0.15℉/厘米且B為約0.1℉。
23. 如請求項17之方法，其中該預定補償資訊被建構為一查找表。
24. 如請求項17之方法，其中該預定補償資訊被建構為一或多偏移值。
25. 如請求項24之方法，其中一第一偏移值係用於在該醫學溫度計與該靶間的第一距離範圍，而一第二偏移值係用於在該醫學溫度計與該靶間的第二距離範圍。
26. 如請求項24之方法，其中該一或多偏移值係介於約0.0與5.0℉之間。
27. 如請求項24之方法，其中該一或多偏移值為一約0.1℉之單一偏移值。
28. 如請求項17之方法，其中該預定補償資訊進一步係有關於該IR感測器之一溫度。
29. 如請求項17之方法，其中該預定補償資訊進一步係有關於該周圍環境之一溫度。
30. 一種非接觸式醫學溫度計，其包含一包括一可感測來自一使用者的額之IR輻射之IR感測器的IR感測器組裝；一被建構以測定該溫度計至該使用者之額之距離的距離感測器；一可操作性至少連接至該IR感測器組裝及該距離感測 器的記憶體組件，且其含有在離該額之預定距離、以及該周圍環境或該溫度計之一溫度下，與臨床性預定溫度與額溫度值有關聯的至少一預定偏移值；及一可操作性連接到至少該記憶體組件的微處理器，且其被建構以根據來自該使用者之額的IR輻射、該溫度計至該使用者之額的距離、及該預定偏移值而測定一經補償額溫度。
31. 如請求項30之非接觸式醫學溫度計，其中該一或多偏移值係介於約0.0與5.0℉之間。
32. 如請求項30之非接觸式醫學溫度計，其中該一或多偏移值為一約0.1℉的單一偏移值。