专利名称：带有可加热探头和防护罩的红外线温度计的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有可加热探头的红外线温度计，尤其是一种临床温度计，用于在患者的耳朵里测取温度，及一种可加热的防护罩。由US-A-3,491,569公知一种具有可加热的探头的温度计。该探头在其前端有一个装有加热元件的空腔，一个埸效应晶体三极管起热传感装置的作用。该空腔的壁由热的良导体例如铜的材料制造。埸效应晶体三极管热耦连到空腔的壁上。从外部辐射到探头上的辐射热能传递到埸效应晶体三极管上，通过发出相应的温度测量信号加以响应。埸效应晶体三极管由加热元件预热到接近人体温度相应的温度。这是为了相比不加热的传感装置减少响应的时间。
由US-4,602,642公知一种耳温度计，其探头包括一个波导，此波导从探头的前端伸入探头的内部。在其后端该波导固定到一个金属壳上，在壳中安排一个热电偶红外线检测器。该金属壳和与之以良好的热传导关系连接的红外线检测器可以由加热的晶体三极管和一个控制装置加热到相应于大致人体温度的温度。然而，为了加热温度计这样的大的部分，需要相对长的加热时间和相应地大量的能量。
通过加热可插入到耳道中的探头，极大地避免了探头和耳道之间的热流动，换言之，在温度测量时探头和耳道处于热均衡。以此方式可以避免错误读数，不然的话，因为插入耳道中探头温度低于耳道温度，通过耳道的冷却作用会产生错误读数，结果是读数的温度过低。这样的测量误差不仅取决于探头和耳道之间的起始温度差和测量进行过程中的冷却时间或延时，还受相应的定位，或者说探头在耳道内对准的情况的影响。
当探头直接指向耳道的壁上时，冷的探头的发射的红外线辐射是由壁部分反射(反射因数约3至5％)并且被探头检测，其结果不仅测量到冷却的耳道壁发射的红外线辐射，也测量由探头本身发出的反射的红外线辐射，得到相应地过低的温度读数。然而，相反，当探头正确地指向鼓膜时，由冷的探头发出的辐射首先在耳道中多次反射，在它再次耦合进探头前具有相应的损耗，从而测量结果相应地降低。
带有不加热的探头的红外线温度计的另一个缺点在于，安装在探头上的防护罩的温度受到取决于探头引入耳道时环境温度和耳道温度之间的差的较剧烈的变化。这还引起防护罩发出的辐射能量的变动，引入了相应的测量误差。但是，如果加热防护罩，防护罩的温度在全部测量操作的过程中极少变动，因为此温度是由探头的温度确定的。
本发明的目的是提供一种红外线温度计，具有一种可加热的探头，其中需要的热能如此之少，从而可以从温度计中的电池得到。
根据本发明，该目的完成在于探头和/或适用于以领域内公知的方式装配在探头上的防护罩是以这样的方式配置的仅探头和/或防护罩的前区域可以加热到接近与典型的耳道温度相一致的温度。
本发明公开的红外线温度计探头的结构利用安装在探头中的红外线传感器只有有限的视场的事实。因此只要与在红外线传感器视野内的耳道部分相互热作用的探头部分显现与耳道相同的温度就足够了。在根据本发明构造的探头中，因此实际上只有探头的前向端，尤其是其前表面设计成可加热的。这个相对小的面积使之本身以高能效的方式加热，并且最好是与探头的不加热部分隔热。
本发明的红外线温度计在其探头的前端有一个辐射入口区和一个加热元件，所述加热元件优选地是可电加热的。要么把加热元件建造在探头中要么把适用于装配在探头上的防护罩装备一个加热元件。还可能提供两个加热元件，其中之一安装在探头中而另一个连接到适用于装配在探头上的防护罩上。
加热元件含有，例如，至少一个NTC或PCT电阻器或者晶体三极管，安装在探头的前端。然而，还可能加热元件是，例如，一个传导路径形状的金属覆层或者由导电塑料制造的覆层，施加到安排在探头的前端的辐射进入窗口上，防护罩或者探头本身最好环形包绕辐射入口区。
在本发明的红外线温度计的一个优选实施例中，辐射入口区由一个透过红外线的窗户界定，所述窗口可通过加热元件加热。这特别简单地通过例如康铜制造的加热丝制造，加热丝绕窗口布设并且与之以良好的导热关系连接。窗口例如可以用硫属化物玻璃制造，此种玻璃透过红外线辐射并且易于成形。在一个特别精细的实施中，窗口由半导体制造，尤其是硅，其中导电的路径能够起掺杂形成的电阻性加热导体的作用。这些具有可加热窗口的实施的优点是，加热元件使探头的整个前端，换言之，探头的全部前表面包括辐射入口区，能够加热到所希望的温度，从而在耳道中热均衡实际上不受探头的扰动，由此得到的错误读数最小化。
本发明的红外线温度计还包括一个加热元件控制装置，控制装置连接到加热元件和能源，例如电池。控制装置起测定和/或调节探头的温度的作用。为此，它连接到一个热通量传感器，用于检测探头和使用者的耳道之间的热流，和/或连接到一个最好安排在探头的前端的温度传感器。然而，在本发明的一个红外线温度计的优选实施例中，加热元件本身用作传感器，而不设另外的传感器。这样的控制装置从加热元件的可测量的特征性量，例如，电阻、阈电压值或者正向电压，确定加热元件的温度，并且从而确定探头的前端的温度。
在本发明的一个提供特别的方便的红外线温度计中，控制装置还控制分别在温度测量前后加热元件的启动和关闭过程。加热过程不晚于探头引入使用者的耳道时自动地开始。并且在测取温度时同样地自动终止，插入和退出的动作，例如，通过由连接到控制装置的辐射式温度传感器测量的辐射温度的变化，检测出，或者由温度传感器测量的探头温度的变化检测出，或者由发自热流量传感器的相应信号检测出。以此方式消除了错误因素，并且确保所有时候都有充分高的测量精度。
优选地，为了理想化测量精确度，探头和使用者的耳道之间的热流量的测量借助于热流量传感器测定，并且控制加热输出量使得这个热流量最小化。为了从一开始就把热流量保持在最小的程度，探头优选地构成得，使探头的与耳道接触区域的热容量和热传导性尽可能地低。因此这些区域的表面优选地用塑料制造。
在本发明的防护罩中，在防护罩的全部前区域上都可以用电加热元件加热。该防护罩以领域内公知的方式做成圆锥形，在其前端有一个透过红外线辐射的入口区。加热元件优选地用一层环形包绕辐射入口区的金属或者导电塑料材料的覆层形状的导电线路形成。对加热元件的能量供应借助于电或电磁连接装置，优选地使用红外线温度计的电池。此温度计具有，例如适当安排的接点，在安装时形成与防护罩的导电线路形状的覆层的电连接。另外，也可以提供一个构成为短路线圈的，向加热元件感应传递能量的装置。
本发明的其它特征和优点不仅能从所附权利要求书中了解，还可以从续后的对附图中所示的本发明的红外线温度计探头的优选实施例的说明中了解。在附图中相同的部件标示以相同的标号，而且附图是示意性的表示。
图1是本发明的探头的第一实施例，安装具有一个环形加热元件和防护罩；图2是本发明的探头的第二实施例，安装具有一个环形加热元件和防护罩；图3是本发明的探头的第三实施例，安装具有一个可加热的透过红外线窗口和防护罩；图4是本发明的探头的第四实施例，具有一个可加热的透过红外线窗口；图5示出图3中仅示意地示出的探头的细节；而图6是具有加热元件的防护罩的横剖面图和顶面视图。
图1示出本发明的探头10具有一个沿辐射入口12方向圆锥形地渐细的探头壳14，并且在其前端有一个环形的加热元件16包绕着辐射入口12。加热元件16优选地是可电加热的。一个红外线波导18从辐射入口12沿纵向伸出穿过探头壳14到图中未示出的红外线传感器，此传感器用于把检测的红外线辐射转换成电的输出信号，借助于一个同样未示出的电子测量装置分析，然后由相关的指示装置显示。红外线波导18的前端设有一个透过红外线的窗口20，为了隔热，在红外线波导18和探头壳14之间保持一个空间22。为了保护窗口不受污染或损坏，相对探头的前向端稍有凹陷。以公知的方式装配到探头10上的是与探头壳的形状相符的可更换的防护罩。
图2中所示的本发明的探头10与图1所示的实施的不同仅在于可电加热环形的加热元件16宽度上扩大了，从而完全地盖住探头壳14和红外线波导18之间的空间22。环16的内径大致与红外线波导18的内径相应。以此方式加热元件覆盖除辐射入口12之外的探头前端。
图3中所示的本发明的探头10与图1所示的不同在于，透过红外线窗口20不关闭红外线波导18的前端，却关闭辐射入口12。加热元件16连接到窗口20从而与之建立良好的热传导关系。该窗口最好用适宜的导热材料，例如，硅制造。
图5示出图3中仅示意地示出的加热件16的细节。它包括一个可以用加热丝16加热并且包绕窗口20的框26，框的温度可以用一个温度传感器28测量。该框除了保护窗口20不受损坏之外还提供对窗口20特别均匀的加热。该框由例如铝，或者有较良好导热特性的材料制造，并且相对探头壳14隔热。
图4中所示的探头与图1所示的实施的不同在于，探头的前端终止在一个拱形的透过红外线窗口20，该窗口可由一个图中未示的加热元件直接加热。窗口20还含有一个同样在图中未示出的温度传感器，用于测定窗口温度。加热元件，例如，是施加在窗口上的由金属或者导电塑料制造的导电线路。然而，最好是，窗口用硅制造，从而使加热元件1能够通过在窗口的相应区段掺杂直接地结合到窗口中。窗口的温度可以由掺杂区段的电阻测定从而可以免去单独的温度传感器。另外，当然，可以提供一个优选地以加热元件同样方式构形的温度传感器。
该窗口具有优选地圆锥形延伸的侧壁20a和沿前向方向拱起以易于插入耳道的前表面20b。用这个可加热的窗口，耳道与侧壁20a的接触和与前表面20b的相应接触都不会在窗口20和耳道之间产生可觉察的热交换，结果造成相应较低的测量结构错误。考虑到实际上探头10的整个前区域是由窗口20紧密地封闭的，还可以不要防护罩进行测量。
在所有的实施例中，加热元件连接到在图中未示出的控制装置上，在控制装置上另外还可连接温度传感器和/或热流量传感器以检测探头的前部分与使用者的耳道之间的热流量。控制装置起在探头插入耳道时，起动加热过程的作用，最好是自动地起动保持探头的温度在恒定的量或者调节它以使辐射温度测量进行时的热流量最小化，并且在把探头从耳道中撤出时，终止加热过程，最好是自动地终止。
图6所示的可加热的防护罩以领域内公知的方式包括一个做成圆锥形的塑料体30和一个在其前端的辐射入口区32。一个通过蒸发沉积施加在塑料体30的内部的金属覆层制成的构形为导电线路34的加热元件，环形地包绕辐射入口32。导电线路的末端加宽以形成接点。然而，应当理解，同样可以使用常规的不可加热的防护罩取代可加热的防护罩，只要探头本身装备有加热元件。
权利要求
1.一种红外线温度计，尤其是用于测取患者耳内的温度，具有一个可以用加热元件加热的探头，并且在其前向端有一个辐射入口，其特征在于，加热元件(16)放置在探头(10)的前端。
2.权利要求1所述的红外线温度计，其特征在于，加热元件连接到一个适用于装配到探头上的防护罩(24)上。
3.权利要求1所述的红外线温度计，其特征在于，加热元件(16)固定到探头(10)的前向端。
4.权利要求1或3所述的红外线温度计，其特征在于，它在探头(10)的前向端包括一个透过红外线窗口(20)，该窗口可以由加热元件(16)加热。
5.权利要求4所述的红外线温度计，其特征在于，窗口(20)由半导体制造，并且在窗口上通过掺杂形成能够起电阻加热导体作用的导电线路。
6.权利要求1、2或3所述的红外线温度计，其特征在于，它包括一个装置，用于控制加热元件的热输出。
7.权利要求6所述的红外线温度计，其特征在于，它包括连接到控制装置的一个温度传感器(28)和/或一个热流量传感器。
8.权利要求7或6所述的红外线温度计，其特征在于，控制装置能够通过测量加热元件(16)的确定的特征量测定探头的温度。
9.权利要求7、8或6所述的红外线温度计，其特征在于，存在探头温度改变时控制装置可以起作用以调节加热元件到一个恒定的温度和/或启动及关闭它。
10.权利要求1至3之任一项所述的红外线温度计，其特征在于，加热元件构造成金属或者导电塑料材料的导电线路形状的覆层(34)。
11.权利要求2所述的红外线温度计，其特征在于，它包括一个装置用于向连接防护罩的加热元件供应能量。
12.权利要求11所述的红外线温度计，其特征在于，能量供应装置包括一个电连接装置或者一个电磁传递装置。
13.一种防护罩，在其前端有一个辐射入口区，尤其用于以上权利要求之任一项所述的红外线温度计，其特征在于，它包括一个加热元件。
14.权利要求13所述的防护罩，其特征在于，加热元件包括一个金属覆层和/或一个由导电塑料材料制造的塑料覆层。
15.权利要求14或13所述的防护罩，其特征在于，加热元件构成为导电线路的形状并且环形地包绕辐射入口区。
全文摘要
本发明涉及一种红外线温度计,特别是用于测取患者耳内的温度的临床温度计,并涉及一种可加热的保护罩,并且针对一种可加热的防护罩。探头在其前端有一个辐射入口区域。还设有一个加热元件。加热元件要么连接到一个适用于装配到探头上的防护罩上,要么固定到探头的前端。
文档编号G01K1/08GK1341207SQ00804341
公开日2002年3月20日 申请日期2000年3月10日 优先权日1999年3月25日
发明者伯恩哈德·克劳斯, 埃尔克·卡勒, 亚历山大·克勒斯, 霍斯特·曼纳巴赫, 弗兰克·贝尔韦特 申请人:布劳恩有限公司