专利名称：耳式医用温度计的制作方法
背景技术：
本发明总体上涉及测量要被测量对象的温度的温度计，并且尤其涉及通过将温度测量段插入耳中测量耳鼓温度的医用温度计。
为了解释方便，下面将参照图17和18描述典型的传统耳式医用温度计。图17是传统耳式医用温度计的示意框图，说明了操作原理。图18是在传统耳式医用温度计中温度测量段的端部的纵向截面图。如图17所示，典型的传统耳式医用温度计的探测器10使用温差电堆11。一般，温差电堆通过在温差电堆上的冷结点和热结点之间的温度差别产生电位差别(塞贝克效应)。为了使用温差电堆作为用于测量温度的探测器，有必要使得室温(环境温度)的补偿有效，这与热电偶的情况一样。从而，传统耳式医用温度计已经使用热敏电阻12。
当被测量对象的温度等于在温差电堆11上的冷结点中的温度时，来自探测器10的输出为零(零点)。另一方面，当被测量对象的温度高于在温差电堆11上的冷结点中的温度时，来自探测器10的输出非线性地变大。
在探测器10测量身体温度的情况下，来自探测器10的输出是很微弱的水平。因此，有必要信号放大器13将来自探测器10的输出放大到信号处理能够应用的水平。而且，线性化电路14a线性化非线性输出。另一方面，由于来自热敏电阻12的输出是非线性的，线性化电路14b线性化来自热敏电阻12的输出。
在环境温度稳定条件下，在热敏电阻12中的温度等于在温差电堆11上的冷结点中的温度。将探测器10的输出线性化的信号表示在热敏电阻12中的温度和在被测量对象之间的差别。因此，在通过发射率修正装置15修正将探测器10的输出线性化的信号，并且通过加算装置16使得室温的补偿或被修正信号和来自热敏电阻12的线性化信号的冷结点温度的补偿生效之后，通过温度转换装置17来修正环境温度，能够获得被测量对象的温度。这将在显示器18上显示。
由于温差电堆具有个体差异的不稳定敏感性，即使存在一定温度差别，输出电压也是不稳定的。从而，有必要使用温差电堆单独使得探测器的敏感性调节(修正操作)生效。尽管用于温差电堆的红外吸收膜(在图18中与红外吸收膜和热结点整体形成的部分116)通过吸收红外线而增加温度，温差电堆的封装也辐射红外线到红外吸收膜上。在公共使用的方法中，认为该封装与温差电堆中的热沉(热吸收段)的温度相同。然而，当该封装由于外部因素经受温度的突然变化时，将会引起在封装的头部和温差电堆的热沉之间的温度差，并且探测器将瞬变地输出不稳定的电压。
因此，为了将均匀和平缓变化的温度施加到探测器10上，如图18所示，温差电堆110放置在由具有良好导热性(例如铝)的金属制成的支架111中，并且该支架111由盖114覆盖，以便由用作绝热材料的空气层112和树脂113封闭温差电堆110。在温差电堆110的前侧上提供有金属管115以便减小来自被测量对象的热辐射的影响。该金属管115镀有金以尽可能减少发射率并用作导波器。尽管半导体、热敏电阻等等通常用作补偿冷结点温度的传感器，但是考虑到低成本生产和高精度，已经通常使用热敏电阻。
在温差电堆上的冷结点和热敏电阻之间的热耦合较弱的情况下，引起温度差别并且不能够进行精确的测量。热敏电阻(未示出)与温差电堆一起安装在封装中，以增强在电堆冷结点的热沉和热敏电阻之间的热耦合。即使任意热敏电阻均具有相同标准，B常数(阻抗温度特征，也即，用于表示从任意两点处的温度获得的阻抗值的变化的常数)也是不稳定的，因此难于在宽范围的环境温度内维持精度。例如，在34到42℃的范围内电子医用温度计中的热敏电阻测量体温的情况下，热敏电阻的精度会保持在8℃的范围内。然而，在温差电堆中的环境温度范围设定到处于5到40℃的范围内时，热敏电阻的精度必须维持在35℃(45-5＝35)的范围内。
对于环境温度增加来说，在图18中示出的探测器10的结构引起在温差电堆110和探测器10的远端之间的温度差。由于在温度测量段的温度高于温差电堆110的温度，该探测器10将产生正误差。在环境温度降低的过程中，探测器10引起在温差电堆110和传感器的远端之间的温度差。由于在温度测量段的温度低于温差电堆110的温度，该探测器10将产生负误差。为了减少这种误差，盖114封闭温差电堆110以降低温度变化的影响。然而，考虑到被测量对象，金属支架111的外尺寸受到限制。通过计算每个与温差电堆封装中的热敏电阻相关的时间内的变化率，抵抗由环境温度变化引起的误差的相反措施进行对探测器的输出的修正，由此减少误差。
在这种情况下，当前申请人已经在在先专利申请(日本专利申请No.2005-071350)中提出一种耳式医用温度计，其能够在短时间段内消除由环境温度变化引起的影响并且不产生由于环境温度变化引起的误差。
以上专利申请中的耳式医用温度计包括由树脂材料制成的第一绝热部件；连接到第一绝热部件的远端上由树脂材料制成的第二高绝热部件；包围第一绝热部件和第二高绝热部件的保护盖；嵌入第一绝热部件和第二高绝热部件内的热敏电阻细引线；以及基本安装在所述热敏电阻细引线的转动端部的中心上的超快反应热敏电阻。
根据如上专利申请的发明，与使用温差电堆的传统耳式医用温度计的情况一样，热敏电阻能够维持精度的温度范围仅仅是被测量身体温度的范围并且不必在被测量的环境温度的整个范围内维持热敏电阻的精度。因此，如上专利申请的发明的探测器不经受环境温度变化(短时间段内温度的变化)的影响。
在耳式医用温度计中，具有如下的问题。也即，由于难于降低温差电堆传感器的尺寸，因此难于形成传感器自身插入外耳道内的结构。在传感器和探测器之间的距离相对大的情况下，副框架尺寸增大，从而探测器也尺寸增大(参见图18)，这不适合于连续测量型探测器。
尽管传统的耳式医用温度计适合于在短时间段的一个步骤测量身体温度，但是其不适合长时间段连续测量身体温度。当前已经广泛使用的耳式医用温度计在特定使用条件下是昂贵和不适合的。例如，在医疗操作中人体温度测量条件下，由于在医疗操作以前的准备步骤会花费大量时间，因此相对长提高时间(大约十分钟左右)能够是可忽略的。很相关温度和温度的快速变化能够是可忽略的(最大十分钟内检测1℃的温度变化将会更好)。身体温度应当被连续测量。环境温度相对稳定。
因此，本发明的第一目的在于提供一种耳式医用温度计，其能够长时间连续测量被测量对象的体温，并且不昂贵和可随意使用。
当耳式医用温度计安装在被测量对象的外耳道内时，温度计可以经常通过来自连接绳的外力移位或分离。在该情况下，不能够使得体温的精确测量有效。
本发明的第二目的在于提供一种耳式医用温度计，其能够牢固和稳定安装在被测量对象的外耳道内。
在常见的耳式医用温度计中，修正操作将提高生产成本。本发明的第三目的在于提供一种能够显著简化修正操作的耳式医用温度计。
发明内容
为了实现以上目的，根据本发明的耳式医用温度计提供有结合到测量装置上的探测器。该探测器包括探测器主体和连接到该探测器主体上的温度测量段。该探测器主体形成为基本L形圆柱部件。探测器主体的一端通过电缆结合到测量装置上，而探测器主体的另一端连接到温度测量段上。该温度测量段包括连接到探测器主体上的凸缘部分和从该凸缘部分延伸的远端部分。传感器镜装配在该远端部分的内部。该传感器镜包括在内部具有凹反射表面的圆柱支架、从圆柱支架的后侧延伸的结合轴、在圆柱支架的前部空间中分别由引线支撑的用于测量的第一传感器和用于修正的第二传感器、以及包围圆柱支架前表面的盖。支撑第一和第二传感器的引线经过温度测量段和探测器主体并且弹性连接到电缆上。探测器可以是在每步骤使用中可一次性使用的。
应当指出这里描述的词语“前侧”限定被测量对象的一侧并且词语“后侧”限定测量装置的一侧。这些限定将通过相同方式应用到此后描述的词语。
形成为L形圆柱部件的探测器主体具有长侧部分和弯曲短侧部分。形成探测器主体的轮廓使得长侧部分靠近被测量对象的耳的下部延伸，而弯曲短侧部分指向耳孔。温度测量段的远端部分从凸缘部分沿着被测量对象的外耳道在基本上蛇状S形路径上延伸。这种构造用于防止探测器从耳落下或者在耳孔内移位。优选地，探测器主体和温度测量段可以由绝热材料制成并且温度测量段的外表面可以覆盖有抗过敏材料。
远端部分从凸缘部分的中心移位的位置处相对于凸缘部分的中心线倾斜给定角度θ1。温度测量段的凸缘部分包括连接到探测器主体的底表面和连续于远端部分的顶表面。顶表面相对于底表面倾斜给定角度θ2。
第一传感器镜是平行光收集器型镜，其包括在其内具有凹反射表面的相对短圆柱支架、从圆柱支架的后侧延伸的结合轴、在圆柱支架的前侧处由各个引线支撑的第一和第二传感器、以及包围圆柱支架前侧的保护盖。
第二传感器镜是点源光收集器型镜，其包括在其内具有凹反射表面的相对长圆柱支架、从该圆柱支架的后侧延伸的结合轴、在圆柱支架的前侧处由各个引线支撑的第一和第二传感器、以及包围圆柱支架前侧的保护盖。优选，留下圆柱支架的凹反射表面，因为其进行镜面抛光处理，或者进行金属箔处理或者镀镍处理。优选，圆柱支架在前和后端上可以提供有凹口，以便从温度测量段的前侧到探测器主体的后侧引导引线。优选，结合轴可以纵向提供有多个V形槽。优选，结合底板可以嵌入探测器主体的一端内，从每个传感器延伸的引线可以连接到结合底板的一端上，并且电缆可以连接到结合底板的另一端上。优选，包围圆柱支架的前侧的保护盖可以由聚乙烯薄膜制成。
第一和第二传感器中每一个均包括沉积在陶瓷底板上的薄膜热敏电阻、连接到薄膜热敏电阻的相反端上的电极、钎焊在电极上的引线、以及施加到传感器的整个顶表面上的树脂材料。优选，第一传感器可以应用有具有红外线的高辐射和良好吸收特征的树脂材料，并且第二传感器可以应用有具有抵抗红外线吸收特征的树脂材料(例如，两部分硬化环氧树脂)。在第一和第二传感器之间的读数差别(温度差别)将提供在传感器上辐射的红外线强度。能够限定第一和第二传感器和凹反射表面部分作为红外传感器。
由于在探测器中使用的热敏电阻需要保持精度的温度范围处在仅仅被测量对象体温改变的范围内，即使使用温差电堆的传统耳式医用温度计不得不在整个范围保持精度，在根据本发明的耳式医用温度计中，也不必在被测量环境温度的整个范围内保持热敏电阻的精度。在相对稳定的环境温度下，根据本发明的耳式医用温度计能够长时间连续测量体温。本发明能够简化温度测量线路和温度的修正，能够降低探测器尺寸，能够在大量生产中方便装配过程，并且能够获得小的、不昂贵的耳式医用温度计。因此，由于根据本发明的耳式医用温度计是可一次性使用的并且能够牢固和稳定地安装在被测量对象的耳中，因此特别是在医疗操作中最适合用于测量人的体温。
相信具有新颖性的本发明的特征和本发明的元件特征特别是在附加的权利要求中进行阐述。附图仅仅出于说明的目的并且未成比例绘制。然而本发明自身在结构和操作方法两方面都可以参照后面与附图相结合的详细描述进行最佳地理解，附图为图1是提供有根据本发明的耳式医用温度计的测量装置的示意说明图；图2是图1示出的测量装置的示意框图；图3是根据本发明的耳式医用温度计的透视图；图4是根据本发明的耳式医用温度计的侧正视图；图5是沿图4中线V-V截取的耳式医用温度计的平面图；图6是构成根据本发明的耳式医用温度计的探测器的局部剖开侧正视图；
图7是类似于图6的侧正视图的一部分，示出另一实施例的探测器图8是构成根据本发明的探测器的传感器镜的纵向截面图；图9是类似于图8的视图，示出另一实施例的传感器镜；图10A到10D是图9示出的传感器镜的不同种类的视图，图10A是透视图，图10B是侧正视图，图10C是从图10B的右侧得到的前正视图，并且图10D是从图10B的左侧得到的后正视图；图11是构成根据本发明的探测器的传感器的平面图；图12是图11的侧正视图；图13是类似于图11的视图，示出固定引线的传感器；图14是沿图8中线XIV-XIV截取的传感器镜的前正视图，示出各个传感器的连接位置；图15是根据本发明的耳式医用温度计中的探测器的透视图，示出探测器安装在被测量对象的耳上；图16是在根据本发明的耳式医用温度计中的探测器的说明图，示出探测器安装在被测量对象的耳孔内；图17是传统耳式医用温度计的示意性框图，示出温度计的操作原理以及图18是在传统耳式医用温度计中温度测量段的纵向截面图。
具体实施例方式
在描述本发明的优选实施例中，这里将对附图中的图1到16进行参照，其中相同的数字表示本发明的相同的特征。本发明的特征在附图中不必成比例示出。
现在参照图1到16，下面将要解释根据本发明的耳式医用温度计的实施例。图1是提供有根据本发明的耳式医用温度计的测量装置的示意说明图。图2是图1示出的测量装置的示意框图。如图l所示，根据本发明的耳式医用温度计1包括探测器2、电缆3、探测器接头4、测量装置5、以及电缆6。电缆3的一端部连接到探测器2的探测器主体21(参见图3)上，而电缆3的另一端部连接到探测器接头4上。探测器接头4可分离地与测量装置5结合。电缆6的一端部连接到测量装置5，而电缆6的另一端部连接到温度插销7上。温度插销7可分离地与显示装置8结合。
如图15和16所示，探测器2的温度测量段22(参见图3)安装在被测量对象9的耳孔9a内。
现在参照图2，下面将要描述测量装置5的示意性构造。该测量装置5主要包括AD转换器51、差分放大器52、控制信号处理线路53、电阻值输出线路54、开关组55(开关S1、S2、S3)、开关线组56(SL1、SL2、SL3)和电阻器组57(R1、R2、R3、R4)。
探测器2通过电缆3和探测器接头4结合到测量装置5上。探测器2包括后面讲述的第一传感器25和第二传感器26。该传感器25和26包括之后描述的热敏电阻。尽管在图2中在探测器接头4中放置电阻器R3和R4，但是它们也可以放置在测量装置5中。探测器接头4优选是传统的直接插入型接头(未示出)。诸如修正(校准)值等之类的单独信息存储在插板(card)中。
从探测器2的第一和第二传感器25和26检测的信号应用到AD转换器51和差分放大器52上。AD转换器51连接到控制信号处理线路53和差分放大器52上，同时控制信号处理线路53连接到电阻值输出线路54上。控制信号处理线路53输出数字信号，而电阻值输出线路54产生模拟信号。控制信号处理线路53通过开关线组56连接到开关组55上。开关组55连接到差分放大器52上。
为了稳定地检测来自第一和第二传感器25和26的微弱的温度差别信号，AD转换器51优选具有高的精度和分辨度特征。电阻器R1、R2、R3和R4是高精度电阻器。Vref是用于AD转换器51的基准电压和用于AD转换数值的满刻度数值。
将在下面讲述的实例1中描述通过使用测量装置5的修正(校准)操作。
如图3到6所示，根据本发明的耳式医用温度计1的探测器2包括探测器主体21、结合到探测器主体21上的温度测量段22、和在探测器主体21的外部上提供的键形物23。探测器主体21形成为具有长侧部分211和弯曲的短侧部分212的基本上L形圆柱构造。长侧部分211从被测量对象9的耳孔9a的下部附近到面部鬓角延伸，而弯曲的短侧部分212连接到后面讲述的凸缘部分221上。探测器主体21的基本L形构造用于将温度测量段22的远端部分222指向在被测量对象9的耳孔9a中的耳鼓9b，并且当连接时防止探测器主体21从耳落下或者在耳孔9a中旋转(参见图15和16)。电缆3从探测器主体21的下端延伸并且将来自后面讲述的第一和第二传感器25和26的引线246与探测器接头4连接。键形物23用于方便将探测器2连接到被测量对象9的耳孔9a以及从之分离的操作。
温度测量段22包括接合到探测器主体21的弯曲短侧部分212上的凸缘部分221和从凸缘部分221延伸的远端部分222。如图16所示，凸缘部分形成为以便闭合耳孔9a的进口，并且远端部分222形成为以便与外耳道的复杂构造相一致。更详细地说，远端部分222在基本蛇状S形路径上纵向延伸(参见图3和6)，并且在从凸缘部分221的中心移位的位置处相对于凸缘部分221的中心线221c倾斜给定角度θ1(大约15到20度)(参见图5)。而且，如图4所示，温度测量段22的凸缘部分221包括连接到探测器主体21的底表面221a和连续于远端部分222的顶表面221b。顶表面221b相对于底表面221a倾斜给定角度θ2(大约5到10度)。
构成探测器2的探测器主体21、温度测量段22、键形物23和传感器镜24a和24b由绝热材料制成。优选地，考虑到过敏反应，温度测量段22由弹性体或硅橡胶覆盖。
下面描述探测器2的尺寸关系的实例。如图4所示，温度测量段22的远端部分222具有10mm的长度L、6.5mm的远端直径d3和7.5mm的近端直径d2，并且凸缘部分221具有16到17mm的底部直径d1。尽管从外耳道进口到耳鼓的距离具有相对低的个体差别，为了安全长度L设定为10mm。从探测器远端到耳鼓的距离是大约7到10mm。站在提高传感器性能的角度，更好设定远端部分222的远端直径d3尽可能的大。然而，由于温度测量段22的远端部分222布置靠近其中外耳道极大变化的“第二弯折通道”(参见图16)，所以远端直径d3在不会对被测量对象9给予痛苦的范围内设定的尽可能大。当连接时温度测量段22的凸缘部分221确定稳定性。因此，近端直径d2和底部直径d1设定得比远端直径d3更大，以便与外耳道的进口相一致。
凸缘部分221相应于外耳道进口的内部。当连接时的稳定性显著取决于该部分的尺寸。从而，考虑到具有相对小外耳的人，凸缘部分221的近端直径d1设定为16到17mm，并且顶表面221b相对于凸缘部分221的底表面221a的倾斜角度θ2设定为5到10度。尽管连接位置和远端部分222相对于凸缘部分221的顶表面221b的倾斜角度θ1应当是根据外耳道的复杂构造的相应复杂构造，但是采用通常的尺寸，因为难于加工凸缘部分。
如上所述，根据本发明的耳式医用温度计1的探测器2包括探测器主体21、温度测量段22和键形物23。温度测量段22凸缘部分221和远端部分222。如图6和7所示，第一传感器镜24a或第二传感器镜24b装配入温度测量段22的远端部分222的内部。第一传感器镜24a是图8所示的平行光收集器型镜。第二传感器镜24b是图9所示的点源光收集器型镜。各个传感器镜24a和24b是不同于温度测量段22的部件，以方便装配各个传感器25和26的工作。
如图8所示，第一传感器镜(平行光收集器型镜)24a包括在其内具有凹反射表面241的相对短圆柱支架242a、从支架242a的后侧延伸的结合轴245、在支架242a的前侧处由引线246支撑的第一和第二传感器25和26(后面讲述)、包围支架242a前侧的保护盖27。如图9所示，第二传感器镜(点源光收集器型镜)24b包括在其内具有凹反射表面241的相对长圆柱支架242b、从支架242b的后侧延伸的结合轴245、在支架242b的前侧处由引线246支撑的第一和第二传感器25和26(后面讲述)、包围支架242b前侧的保护盖27。第二传感器镜24b具有与第一传感器镜24a基本上相同的结构。然而，它们相对于如下事实不同；第二传感器镜24b的圆柱支架242b向前延伸并且长于第一传感器镜24a的圆柱支架242a，以及第二传感器镜24b的第一和第二传感器25和26向前放置连接凸出构造。
将会优选留下传感器镜24a和24b的反射表面241，因为其进行镜面抛光处理，或者在相应镜面抛光处理表面上进行金属箔(例如铝箔)处理或者镀镍处理。
第一传感器镜(平行光收集器型镜)24a收集在圆柱支架242a的前侧处到传感器25和26上的平行光。第二传感器镜(点源光收集器型镜)24b收集在为耳鼓成像位置处来自点光源的光。保护盖27由任意材料制成只要其能够抑制辐射能量的损失并且保护传感器25和26即可。例如，该材料优选是具有0.015mm厚度的聚乙烯薄膜。通过推动一部分盖27进入在传感器镜24a(24b)的圆柱支架242a(242b)的外周和温度测量段22的远端部分222的开口的内周之间的空间，而将保护盖27固定到温度测量段22上。
图10示出第二传感器镜(点源光收集器型镜)24b的具体结构。圆柱支架242b在前和后端提供有凹口242d。结合轴245纵向提供有四个V形槽245g。连接到各个传感器25和26上的引线246经过凹口242d和V形槽245g，并且电连接到在凸缘部分221中的电缆3上，正如后面要描述的一样。相同结构能够应用到第一传感器镜24a。
如图6和7所示，从各个传感器25和26延伸的引线246连接到嵌入探测器主体21端部内的结合底板213上。电缆3的端部连接到结合底板213上。
已经从读数测试的结果中发现外部空气温度影响探测器的读数。从而，为了修正外部空气温度的这种影响，提供另一种传感器(第二传感器26)以及用于测量温度的传感器(第一传感器25)。
具有小热容量、高热敏感性、对红外线高反应温度升高率的热敏元件将适合用于第一和第二传感器25和26。例如，优选在Sumidaku，Tokyo由Ishizukadenshi，Kabushikikaisya售卖的薄膜热敏电阻。该薄膜热敏电阻具有例如长度0.4mm、宽度0.1mm和厚度0.2mm。如图11到13所示，薄膜热敏电阻251沉积在陶瓷底板252上(例如，长度0.6mm、宽度0.3mm和厚度0.2mm)。引线246(参见图8和9)钎焊位于陶瓷底板252上薄膜热敏电阻251的相反侧上的电极253(参见图13)。优通过将树脂应用到传感器的整个顶表面上而优选保护和绝缘薄膜热敏电阻251。
如图14所示，用于温度测量的第一传感器25放置在位于传感器镜24a(24b)的反射表面241以上的光收集点上。用于修正外部空气温度的第二传感器26放置在光收集点以外。各个传感器25和26通过各个引线246以悬臂方式支撑在位于反射表面241以上的前部空间中。具有对红外线高辐射率(良好吸收和加热)和由红外线产生热量的良好分散特征的树脂(例如，黑色热定环氧树脂)应用在第一传感器25上。抵抗红外线吸收的树脂(例如，两部分硬化环氧树脂)应用在第二传感器26上。
为了设定在第一和第二传感器25和26之间读数的差别，第一传感器25的引线246的直径(例如，0.05mm)设定为小于第二传感器26的引线246的直径(例如，0.08mm)，并且第一传感器25的引线246的热辐射设定为低于第二传感器26的引线246的热辐射(以提高热保持性能)。
第一和第二传感器25和26相对于温度同步修正(校准)。有必要在不经受红外线影响的条件下相对于温度使得修正(校准)有效。如果当传感器25和26安装在传感器镜24a(24b)中时，在红外线的影响下修正传感器25和26，读数的差别变小。尽管在液体中浸没传感器能够执行最佳的修正方法，但是不适合于大量生产。因此，采用在温度受控条件下在铝板之间夹持传感器25和26的方法。为了尽可能．避免红外线的影响，白色阳极氧化铝处理应用到铝板的表面上。
在两点处相对于温度执行温度的修正。留下第一传感器25处于未修正的状况，而第二传感器26经受相对于第一传感器25的读数和温度的修正。当获得在传感器之间的读数差别时，读数之一与读数中另一个相一致以便减小修正的校准误差。
(实例1)(1)测量装置的操作通过使用图2所示的上述测量装置5来检测被测量对象9的体温。首先，探测器接头4连接到测量装置5上并且温度插销7连接到显示装置8上。
a)偏移修正(校准)开关组55的开关S1打开而开关S2和S3关闭。执行AD转换以便获得偏移值。由于已知电阻器R1和R2，所以已知AD输入值。在AD转换数值和AD输入数值之间的差别指示差分放大器52和AD转换器51的偏移误差。当偏移修正时到AD转换器51的输入V1是R2/(R1+R2)×Vref。在高精度AD转换器的情况下，由于每次测量都执行自校准，该AD转换器的偏移误差可以忽略。因此，偏移误差基本上由差分放大器52引起。
b)第一传感器25的测量开关S2打开而开关S1和S3关闭。执行AD转换以便获得AD转换数值。当测量第一传感器25时AD转换输入V2是R3/(R3+RTh1)×Vref。这里，RTh1是在任意温度下第一传感器25的电阻值。
c)第二传感器26的测量开关S3打开而开关S1和S2关闭。执行AD转换以便获得AD转换数值。当测量第二传感器26时AD转换输入V3是R4/(R4+RTh2)×Vref。这里，RTh2是在任意温度下第二传感器26的电阻值。
d)在第一和第二传感器和25和26之间的AD转换数值的差别第一传感器25的AD转换数值减去由偏移修正获得的偏移数值。通过在减去数值与第一和第二传感器和25和26的AD转换数值之间的差别之间的关系可以获得被测量的目标温度。测量的温度数据作为数据信号从信号处理线路53输出，而模拟信号从电阻值输出线路54输出。模拟信号用于使得传感器(热敏电阻)输入连接到温度或显示器上。在本发明中使用的传感器是标准热敏电阻，例如具有电阻温度特征的广泛普及的热敏电阻。
测量的温度数据在MCU中计算并且转换为热敏电阻电阻值，以便将它们送进给电阻值输出线路54。
提供测量装置5用来长时间连续测量被测量对象的温度。操作步骤包括(1)修正，(2)第一传感器25的测量，(3)第二传感器26的测量，(4)测量温度的校准，以及(5)温度数据的输出。以上操作步骤连续重复。
(2)热敏电阻传感器的辐射修正(校准)探测器2插入设定处于恒温的黑体炉(耳孔形状模型)。获得读数的差别(红外线)和相对温度。
当在读数差别(X)和相对温度(Y)之间的关系由图表表示时，表示曲线很好地与四元非线性多项式相一致。这将很好地与温差电堆的输出特征相一致。当相对温度(Y)在1(一)℃内时，在读数差别(X)中每0.001℃的相对温度(Y)是0.005到0.01℃(存在个体差别)。
产品误差设定为±0.1℃并且修正后的读数误差设定为±0.05℃。当在修正基础上的误差设定为±0.03℃并且分辨度(硬件)误差设定为±0.02℃时，有必要热敏电阻线路的分辨度(包括AD转换功能)为至少±0.002℃。
由于传统耳式医用温度计基于在短时间一个步骤的测量，由温差电堆测量的相对温度需要是25℃或更高。因此，修正值需要能够线性化来自温差电堆的非线性输出的四元多项式或者图表。然而，由于根据本发明的耳式医用温度计在读数已经稳定后基于连续的测量(长时间连续测量)并且限定密封空间，在传感器中的温度自身很接近要被测量的目标耳鼓及其周围组织的温度。根据本发明的耳式医用温度计能够精确测量最大2℃的相对温度将会更好。
因此，由于红外线引起的读数差别是四元非线性多项式。在稳定状况后精度设定为±0.1℃的情况下，在具有低的相对温度的部分中，能够通过线性方程在±0.05℃的精度内修正读数差别到1℃或者通过四元多项式到最大2℃。
(3)温度漂移的修正(校准)基于在一个步骤的测量(在短时间一个步骤的测量)的传统耳式医用温度计需要多项式或者图表作为每个环境温度的修正数值，或者相应于漂移的改正方程，以便响应于10到40℃的环境温度。
在根据本发明的耳式医用温度计中，引起温度漂移的环境温度是耳中温度并且处于最大30到40℃的范围内。作为测量的结果，即使其不响应于漂移，每环境温度1℃温度漂移为±0.004℃并且读数误差处于±0.05℃内。
在由线性方程修正的情况下，读数到达稳定状况的升高时间(十分钟后最终到达的读数变为在±0.1℃范围内的时间)在黑体炉中是5分钟并且在人体中是5到10分钟(具有个体差别)。通过四元多项式升高时间减少一半。
这将显著影响生产时的修正时间。修正方程越简化，修正时间变得越短(测量点减少)并且在稳定状况下误差变得越少。
(实例2)传感器镜的读数特征评价与上面两种传感器镜相关的读数特征。评价对象中之一是第一传感器镜(平行光收集器型传感器镜)24a而另一个是第二传感器镜(点源光收集器型传感器镜)24b。
在大约25℃的温度并且没有微风的良好环境状况下，根据本发明的耳式医用温度计用于人体。第一传感器镜(平行光收集器型传感器镜)24a几乎不产生在耳和其它位置之间体温差别中的个体差别。第二传感器镜(点源光收集器型传感器镜)24b容易产生个体差别。
在环境温度降低并且风吹的状况下执行类似的试验。被测量对象降低皮肤上的温度并且读数与降低的皮肤温度相联系降低。在第一传感器镜24a中显著引起读数的减少。假定周围温度极大经受皮肤温度的影响。这种倾向在第二传感器镜24b中低，并且在特定被测量对象中根本不引起读数的减少。已经从这些结果中发现第一传感器镜24a能够检测在耳孔中更深位置处的温度。
即使被测量对象在第二传感器镜24b中比在第一传感器镜24a中示出更低的读数(具有如下身体特征的人传感器不能指向耳鼓或者从外耳道进口到耳鼓的距离相对长)，可能会在被测量对象上执行测量而不降低在第二传感器镜24b中的读数。
在探测器能够优化或具体化的情况下，已经发现第二传感器镜24b特别适合。在个体差别较大并且它们不能够被吸收的情况下，第一传感器镜24a将会优选。
一般，耳孔的结构相对于年龄、性别、人种等等而不同。儿童从外耳道进口到耳鼓的距离比成人的更短和更直。因此，第二传感器镜24b适合于儿童。在成人情况下，由于白种人具有相对直的耳孔，第二传感器镜24b将会适合他们。另一方面，由于诸如日本人之类的蒙古人种具有容易引起个体差别的很弯曲的耳孔，第一传感器镜24a将会适合于他们。通过在第一和第二传感器镜24a和24b之间提供不同的中间传感器镜，将会能够响应于个体差别。
(实例3)本发明的产品和其它产品的比较根据本发明的耳式医用温度计与用于耳鼓的现有温度计探测器(热敏电阻)相比较。比较实例如下比较实例1使得小的传感器与耳鼓直接相接触的探测器(接触型)；比较实例2缓冲材料覆盖传感器并且传感器直接接触耳鼓的探测器(接触型)；比较实例3缓冲材料覆盖传感器并且传感器不接触耳鼓的探测器(非接触型)；以及比较实例4使用温差电堆的耳式医用温度计。
在医疗操作过程中的温度控制中，很少情况下中心温度必须医用检测。在医疗过程中，有必要监控的不是绝对温度而是温度改变。此时的读数接近中心温度。如果考虑以上事实，尽管比较实例1最合适，但是比较实例1给予耳鼓很大损坏并且难于采取措施对抗损坏。因此，比较实例1几乎不使用。在比较实例2中还是有给予耳鼓损坏的危险并且测量的读数是在空腔中的温度。
比较实例3产生读数1到2℃的差别。从序列试验中已经发现比较实例3仅仅测量直接靠近传感器在外耳道中的温度，并且其能够不仅响应于个体差别和环境温度而且也几乎不捕捉温度改变。
比较实例4几乎不捕捉自身温度的改变并且几乎不连续获得稳定的读数。
另一方面，根据本发明的耳式医用温度计与比较实例1到3相比较不与耳鼓接触并且不引起给予耳鼓损坏的危险。本发明的温度计能够测量耳鼓中以及在从耳鼓更内位置处其周围空间的温度，由此能够追踪中心温度改变。同时，与比较实例4相比较，其尺寸小、成本低并且能够用于具有不同个体差别的对象。
本领域技术人员将会理解到本发明的耳式医用温度计能够应用到动物以及人类。
在2005年10月21日申请的日本专利申请No.2005-307672的包括说明书、权利要求、附图和摘要在内的全部公开内容在此全部进行结合作为参考。
虽然已经结合具体的优选实施例特别描述了本发明，但是显然在前面的描述的启示下，许多替换例、修改例和变体将会对本领域熟练技术人员来说变得明显。因此期望附加的权利要求将包括落入本发明实质范围和精神内的任何这种替换例、修改例和变体。
权利要求
1.在提供有结合到测量装置上的探测器的一种耳式医用温度计中，耳式医用温度计特征在于所述探测器包括探测器主体和连接到所述探测器主体上的温度测量段；所述探测器主体形成为基本L形圆柱部件，所述探测器主体的一端通过电缆结合到所述测量装置上，并且所述探测器主体的另一端连接到所述温度测量段上；所述温度测量段包括连接到所述探测器主体上的凸缘部分和从该凸缘部分延伸的远端部分，并且传感器镜装配在所述远端部分的内部；所述传感器镜包括在内部具有凹反射表面的圆柱支架、从所述圆柱支架的后侧延伸的结合轴、在所述圆柱支架的前部空间中分别由引线支撑的用于测量的第一传感器和用于修正的第二传感器、以及包围所述圆柱支架前表面的盖；以及支撑所述第一和第二传感器的所述引线经过所述温度测量段和探测器主体并且弹性连接到所述电缆上。
2.如权利要求1所述的耳式医用温度计，其中形成为L形圆柱部件的所述探测器主体具有长侧部分和弯曲短侧部分，其中形成所述探测器主体的轮廓使得所述长侧部分靠近被测量对象的耳的下部延伸，并且所述弯曲短侧部分指向耳孔，并且其中所述温度测量段的所述远端部分从所述凸缘部分沿着被测量对象的外耳道在基本上蛇状S形路径上延伸。
3.如权利要求1所述的耳式医用温度计，其中所述探测器主体和温度测量段由绝热材料制成并且所述温度测量段的外表面覆盖有抗过敏材料。
4.如权利要求2所述的耳式医用温度计，其中所述远端部分在从所述凸缘部分的中心移位的位置处相对于所述凸缘部分的中心线倾斜给定角度θ1，其中所述温度测量段的所述凸缘部分包括连接到所述探测器主体的底表面和连续于所述远端部分的顶表面，并且其中所述顶表面相对于所述底表面倾斜给定角度θ2。
5.如权利要求1所述的耳式医用温度计，其中所述传感器镜是平行光收集器型镜，其包括在其内具有凹反射表面的相对短圆柱支架、从所述圆柱支架的后侧延伸的结合轴、在所述圆柱支架的前侧处由各个引线支撑的第一和第二传感器、以及包围所述圆柱支架前侧的保护盖。
6.如权利要求1所述的耳式医用温度计，其中所述第二传感器镜是点源光收集器型镜，其包括在其内具有凹反射表面的相对长圆柱支架、从所述圆柱支架的后侧延伸的结合轴、在所述圆柱支架的前侧处由各个引线支撑的第一和第二传感器、以及包围所述圆柱支架前侧的保护盖。
7.如权利要求5或6所述的耳式医用温度计，其中留下所述传感器镜的所述反射表面，或进行镜面抛光处理，或进行金属箔处理或者镀镍处理。
8.如权利要求5或6所述的耳式医用温度计，其中所述圆柱支架在前和后端上提供有凹口，以便从所述温度测量段的前侧到所述探测器主体的后侧引导所述引线，并且其中所述结合轴纵向提供有多个V形槽。
9.如权利要求1所述的耳式医用温度计，其中结合底板嵌入所述探测器主体的一端内，从每个所述传感器延伸的所述引线连接到所述结合底板的一端上，并且所述电缆连接到所述结合底板的另一端上。
10.如权利要求5或6所述的耳式医用温度计，其中包围所述圆柱支架的前侧的所述保护盖由聚乙烯薄膜制成。
11.如权利要求5或6所述的耳式医用温度计，其中所述传感器中每一个均包括沉积在陶瓷底板上的薄膜热敏电阻、连接到所述薄膜热敏电阻的相反端上的电极、钎焊在所述电极上的引线、以及应用到所述传感器的整个顶表面上的树脂材料，并且其中所述第一传感器应用有具有红外线的高辐射和良好吸收特征的树脂材料，并且所述第二传感器应用有具有抵抗红外线吸收特征的树脂材料。
12.如权利要求1所述的耳式医用温度计，其中所述探测器每次使用都是可一次性使用的。
全文摘要
一种探测器包括通过电缆结合到测量装置上的基本L形圆柱探测器主体和连接到该探测器主体上的温度测量段。该温度测量段包括连接到探测器主体上的凸缘部分和从该凸缘部分延伸并且在内部安装传感器镜的端部。该传感器镜包括在内部具有凹反射表面的圆柱支架、从圆柱支架延伸的结合轴、在圆柱支架的前部空间中分别由引线支撑的用于测量的第一传感器和用于修正的第二传感器、以及包围圆柱支架前表面的盖。支撑第一和第二传感器的各个引线经过温度测量段和探测器主体并且弹性连接到电缆上。
文档编号G01K1/00GK1952633SQ20061006833
公开日2007年4月25日 申请日期2006年3月29日 优先权日2005年10月21日
发明者田中秀树 申请人:生命回声株式会社