专利名称：快速体温计及其预测方法
技术领域：
本发明涉及一种快速体温计及其预测方法，特别是一种在预测体温的过程中，借由一补偿系数加入预测的模式中，并设计有一均匀对称的探针，而提高待测体最终平衡温度的准确度的快速体温计。
现有较常使用的体温计大致上可以分为非接触式和接触式体温计两种，而接触式体温计的典型代表即是水银体温计。此种传统水银体温计在测量上具有一些不便之处，例如测温时大约需要2到8分钟的时间才能使温度计与身体的接触部位达到热平衡以获得待测的温度，另外在玻璃管上的刻度往往不易精密判读，因此方有电子式的接触式体温计的出现，其典型的设计是具有一温度感测探针用以感测待测物的温度、一组电子元件用以处理温度信息以及一显示装置，用以显示所测量到的体温。
为快速测量体温，现有的电子接触式体温计大都采用电子感测探针式的设计，在感测器的探针与病人的体温达到平衡之前，以一预测的方法与电路预测出最终的平衡温度以得到待测物的体温，使用这种方法的假设前提是待测物的体温在测量的期间不会有大的变化，温度预测的方式是测量一段时间的温度以及其改变率，使用两个变数来预测病人的体温，这种预测方式的优点是可以快速的测量到病人的体温，提供即时的诊断，但其缺点是若不能正确的处理以及分析信息，将使预测所得的体温结果不准确。
在预测最终体温的方法中，其所使用的预测模式是影响预测准确度的关键。例如公知测量体温用的接触式电子温度计中，经规划而存储有可限定温度上升曲线的预测方程式；此预测方程式根据所测量到的体温中取得所谓温度的“增量值”，而后加至体温实测值上，使得可以在完成平衡温度之前显示最终的平衡温度。欲达到此目的，通常会将预测方程式中的参数设定在可减少预测误差的统计数值上。
已知体温上升曲线因人而异，且即使同一人的体温上升曲线，当由腋下量体温亦与由口部所测量到的体温有极大的差异。因此，在实际的操作上，即使预测方程式以利用探针的温度特性分布做校正，也无法早期精确预测平衡温度。
例如，美国专利号5,738,441所揭示的电子体温计，主要是在探针接触到身体之前，先决定一时间框(time frame)，在该时间框内以温度讯号的导数作为其温度讯号的特性，并计算该温度讯号的特性的对数值，再根据其对数值来计算平衡时的温度。虽然可以达到快速预测体温的目的，但其是将整体测量系统假设在一个理想的状况，亦即，假设温度计所接触的热源为无穷大，但是人体的热源并非无穷大，如此的理想状态便使其实际应用受到限制。而感测器的特性是另一项未考虑到的限制，由于埋在探针中的感测器所接触到的热量对整体测量体温过程是相当的重要，要达到准确的测量，则探针必须能将热量均匀的传递给感测器，而一般而言，在传递的过程中均会有热能的消耗，则会影响预测的准确性，而感测器所置放的位置也会影响到所接收的热源。
为减少传递时的热能损耗，又如美国专利号5,632,555所揭示的电子体温计，其是以预先加热感测器的温度来预测体温，以解决预测时由于各种因素所遇到的误差，虽然也达到快速预测、减少误差的目的，但是以预先加热的方式却需要额外的电子元件和电源，考虑到科技产品的成本往往影响到售价，使得其在制造成本上也受到一些限制，可能不具有价格上的竞争力。
因此，本发明的主要目的在于提供一种快速体温计，借由将补偿系数加入二级的预测模式中，减少在预测平衡体温时由于各种因素所造成的误差，以提高预测的准确度。而为达到测量稳定温度的目的，进一步设计有一均匀对称的探针，可以有效减少热传导的误差。
本发明的另一目的在于提供一种较简化的快速体温计的测量方法，省去繁琐的计算和调整，可以减少体温计预测最终体温的时间。
本发明的又一目的在于提供一种快速体温计的探测头。
本发明涉及一种快速体温计，其主要包括一感测器及一处理器。其中感测器装设在一均匀对称的探针中的对称点，借以感测相应于待测体的温度信息，其中温度信息随着时间而变化，并将该温度信息输出；而处理器用以接收该温度信息，并根据测定部位将一补偿系数与该温度信息合并，取得补偿之后的温度信息借以在感测器达到待测体的体温之前预测待测体的体温。
按照本发明所述的快速体温计，其中所述的感测器所感测的温度信息中包括有一初始温度；其中所述的初始温度为室温；其中所述的补偿系数合并的方法为一级线性的微分方程式；其中所述的一级线性的微分方程式中包括有该感测温度的一级导数；其中所述的补偿系数为该一级线性微分方程式的斜率；其中所述的补偿系数可根据所测定人体的部位而自动给予不同的补偿系数值；其中测量口部的所述补偿系数值为约0.9至1.1之间；其中测量腋下的所述补偿系数值为约0.7至0.9之间；其中测量肛门的所述补偿系数值为约0.6至0.8之间。
本发明还涉及一种快速体温计的测量方法，其方法包括下列步骤自待测物体取得温度信息；将该温度信息进行第一次的预测，得到一初始预测温度；根据受测部位，给予一补偿系数；根据该初始预测温度与该补偿系数取得一受补偿的温度；以及根据该受补偿的温度取得最终的平衡体温。
按照本发明所述的快速体温计的测量方法，其中所述的感测器所感测的温度信息中包括有一初始温度；其中该初始温度为室温；其中所述的取得温度信息的步骤中，其不同时间的温度信息的时间间隔相同；其中所述的补偿系数合并的方法为一级线性的微分方程式；其中所述的一级线性的微分方程式中包括有该感测温度的一级导数；其中所述的补偿系数为该一级线性微分方程式的斜率；其中测量口部的所述补偿系数值为约0.9至1.1之间；其中测量腋下的所述的补偿系数值为约0.7至0.9之间；其中测量肛门的所述的补偿系数值为约0.6至0.8之间；其中该取得最终平衡体温的步骤是由二级微分方程式来达到。
本发明进一步涉及一种快速体温计的探测头，其主要包括一本体，在该本体内开设有一凹槽，该凹槽位于该本体的径向切面的对称中心点上；和一感测器，是装设于该凹槽中，借以感测温度信息。
其中补偿系数运作的方法如下
式中，α为补偿系数，是根据人体不同的测量部位，如口腔、腋下以实验的方式测量而得；y1为所感测到的温度，y2为补偿之后的温度信息。 式中，B为待测物体的体温，τ为特性常数。将第A式带入第B式可得B=y1+(α+τ)dy1dt+ατd2y1dt2]]>式中，y1与补偿系数α为已知，因此，只要将所感测到的温度，由处理器根据上述的二级微分方程式加以处理之后，即可得到最终的平衡温度。
有关本发明的详细内容，下面配合
如下图1A为本发明的硬体外观示意图；图1B为感测器的位置示意图；图2为本发明的系统方块图；图3为处理器预测最终平衡温度的方块图；图4为本发明的处理作业流程图；图5为算出平衡温度的流程图。
本发明涉及一种快速体温计及其预测方法，特别是指一种在测量体温的过程中，借由数个温度信息的采样以及将补偿系数加入由二级方程式所构成的预测模式中，而可以更快速、更准确预测平衡温度的快速体温计，并设计有一均匀对称的探针，以减少热传导中的误差。
首先请参见图1A，其为本发明的外观图，快速体温计1主要包括有一探针10，为一均匀对称的形状，在探针中装设有一感测器11，此感测器11装设在探针10内的对称点上，主要用以取得被测量体的体温，并减少热传导中所产生的误差，而在主体12的部分，则包含有一些相关的电子元件(图中未示)，如处理器以及电源供应器等等，同时在主体的外壳部分亦有一显示器13，显示所测量到的体温以及相关的信息。
感测器所装设的位置位于探针10内的对称点，是指在探针10顶端(亦即远离快速体温计本体一端)内侧的径向切面的对称中心点上开设有一凹槽14，感测器11即装设于该凹槽14中，如图1B所示。
续请参见图2，其为本发明的系统方块图，由图中可知，本发明系统主要包括三个部分感测器20、处理器21、显示器22；其中感测器20，主要用以在测量体温的期间感测并提供温度信息给处理器21；而处理器21，是根据感测器20所测量的温度信息进行相关的处理，包括将感测的温度信息由类比式转换成数位式、记录温度信息及采样时间等，并在测量的过程中，借由采样少数的温度信息，以预测平衡时的体温，本发明的主要特征在于在预测模式中加入补偿系数，也一并在处理器21中进行，如此以达到快速测量体温的目的，同时也将所预测的体温送给显示器22，以显示该预测的体温。
本发明所根据的理论说明如下本发明预测体温的方式可分为两个阶段，第一阶段先行以一级预测的方式以6个温度信息取得两组预测的体温，接着再将一补偿系数加入预测最终平衡体温的模式中，以预测待测体最终的温度，可以比较准确地预测出最终的温度，首先说明第一阶段取得温度的方式假设欲测量的体温为 式中，B代表待测体的体温，y代表所测量到的温度，为一时间的函数y(t)，t代表时间，τ代表待测体的特性常数。将1式做适当的移项与运算可得τdydt=y-B=0]]>
τdy+(y-B)dt=0………第2式将第2式左右乘以一积分因子F(t)可得F(t)*τ*dy+F(t)(y-B)dt=0 将dt与F(t)移项可得dt=d[F(t)*τ]F(t)]]>将上式左右取积分得∫dt=∫d[F(t)*τ]F(t)=∫τ*1FdF=τ*1n|F(t)|]]> 将第4式代入第3式得 其中C为常数。
常数C值由初始温度计算而得。在开始测量时，令时间为0，亦即t=0，此时感测器20所感测到的温度为室温，设定为y=y(t0)=Tr，将t=0与y=Tr代入第5式可得常数C=Tr-B，再代回第5式，即得y(t)=B+(Tγ-B)e-1τ]]>此方程式说明所测量到的体温与待测体体温之间的关系，接着说明如何利用上述导出的方程式来预测平衡体温的理论过程。
假设在第一秒，t1=1秒时，得到感测的温度为T1=B+(Tr-B)e-t1τ,]]>τ=-t11n(T1-BTr-B)]]>假设在第二秒，t2=2秒时，得到感测的温度为T2=B+(Tr-B)e-t2τ,]]>τ=-t21n(T2-BTr-B)]]>
而对于同一待测体，其特征常数τ值相同，因此τ=-t11n(T1-BTr-B)=τ=-t21n(T2-BTr-B)]]>又t1t2=2]]>故t1t2=2=1n(T2-BTr-B)/1n(T1-BTr-B)]]>T2-BTr-B=(T1-BTr-B)2]]>可得被测体的温度 如此一来，只要有三个温度，包括初始温度、以及两个时点所测 到的温度，带入上式即可求得被测体的温度，在此两个时点测量温度的时间间隔必须相同，如上所述的第一秒以及第二秒。在此阶段，感测器20先感测6个温度，代入第6式中，可得到两个预测的体温值。
而本发明为了要提高预测的准确度，减少预测方法所产生的误差，是借由一补偿系数的方式将上述求得的两组温度信息从一级近似的预测方式转换成二级近似的方式，较采用一级近似的方法为准确。
其中该补偿系数的补偿方法主要由如下两个方程式所示 式中，y1为利用第6式所求得到的温度；α为补偿系数，是根据人体不同的测量部位，如口腔、腋下，经由实验的方式测量而得，所得到的补偿系数分别为口腔为1，腋下为0.8，肛门为0.7，这一组补偿系数是存储在处理器21中，由于人体每一部位的温度上升曲线皆不相同，利用此项特性，使得在补偿的时候，处理器21可以根据人体不同部位的温度上升曲线自行判断要加入哪一部位的补偿系数；y2为经补偿系数补偿之后的温度信息，因此由两个y1值可以得到两个补偿后的温度y2。B为待测体的体温，τ为待测体特性常数。
将第A式代入第B式可得B=y1+(α+τ)dy1dt+ατd2y1dt2]]>得到一个二级的微分方程式。式中，y1与补偿系数α为已知，B与τ为未知，因此，需要两个方程式来解出这两个变数，要将感测之后求得的一组温度信息y1补偿之后，即可得到一组第A式，例如，第一阶段求得的温度信息y1a与y1b，补偿之后得到y2a与y2b，亦即 将这一组第A式代入第B式中，可以得到一组联立方程式，分别为B=y1α+(α+τ)dy1αdt+ατd2y1αdt2]]>和B=y1b+(α+τ)dy1bdtατd2y1bdt2]]>由于y1a、y1b以及补偿系数α皆为已知，因此经由处理器21根据这一组二级方程式加以处理之后，即可得到一准确的最终平衡温度。
根据上述的理论说明，处理器21之中可以再细分有信息接收部210、第一计算部211、补偿部212、第二计算部213以及信息输出部214，如图3所示，其中，信息接受部210主要是在接收感测器21所感测的温度信息，将温度信息由类比式的信息转换成数位式的信息，并将温度信息记录起来以供处理器21处理；第一计算部211根据信息接收部210中的温度信息以及第6式来计算第一阶段的温度预测值，计算完成之后，便将结果送给补偿部；补偿部212存储有预先设定的补偿系数，分别为口腔为1，腋下为0.8，肛门为0.7，因此可以根据测定的部位的温度上升曲线自动给予补偿系数，补偿之后的温度其计算式如第A式所示，补偿之后的温度，便传送给第二计算部213，第二计算部213主要是将最终的平衡温度计算出来，其计算的公式如第B式所示，计算出来之后，便将结果送给信息输出部214。
续请参见图4，其为本发明的实施例流程图。主要包括有下列的步骤步骤30开始；步骤31测量温度；步骤32记录温度信息；步骤33算出平衡温度；步骤34显示平衡温度；步骤35做结束的判断；以及步骤36结束。
从感测器20感测到温度信息之后，将温度信息输出给处理器21，并由处理器21决定是否开始计算平衡体温。处理器21连续存储来自感测器20所感测的温度信息，其存储方式使得该温度信息与该时间信息有交互关系，此种信息是在个别温度感测时刻所量得。接着根据所感测到的温度信息，进行平衡体温的预测。在本实施例中，是根据三个温度信息来进行预测，即初始温度以及开始测量之后，任两个时点的温度值，并将补偿系数加入到所感测到的温度信息中，由处理器处理算出平衡的体温之后，处理器21便将信息送给显示器22显示出来，同时做是否结束预测的判断，若不结束，则继续测量体温，重复上述的过程。
其中步骤33算出平衡温度进一步包括下列步骤步骤331取出温度信息；步骤332算出第一次的平衡温度；
步骤333给予补偿系数；步骤334取得补偿的温度；步骤335算出最终的平衡温度；和步骤336输出最终平衡温度。
从信息接受部210将温度信息取出以进行第一次的预测计算，其根据的公式为B=T12-T2*Tr2T1-T2-Tr]]>计算一个B值需要3个温度信息，由于需要两个补偿的温度，所以必须取得6个温度信息，此6个温度信息的时间间隔必须相同。取得温度信息之后，由第一计算部211将B值计算出来，计算出B值之后，补偿部212会根据测定部位的温度上升曲线给予一补偿系数，取得补偿温度的公式为y2=y1+αdy1dt]]>接着将两个补偿的温度代入B=y2+τdy2dt]]>可得到一组二级微分方程式，借以得到一最终的平衡温度，如此可以快速得到一较准确的体温预测值。
根据本发明所揭示的技术，利用补偿系数以及二级的预测模式的方式，以提高预测方式的准确度，得到更正确的体温，让医生或使用者可以在临床的诊断上做出更正确的判断与治疗，并简化预测模式，不必使用对数或繁琐的数学运算计算，即可达到快速预测体温的目的。
虽然本发明以前述的较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域熟练的技术人员在不背离本发明的精神的情况下，所做出的一些更动与润饰，均应属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种快速体温计，其主要包括一感测器，装设在一均匀对称的探针中的对称点，借以感测相应于待测体的温度信息，并将该温度信息输出；和一处理器，接收该温度信息，并根据测定部位将一补偿系数与该温度信息合并，取得补偿之后的温度信息，借以在该感测器达到待测体的体温之前预测该待测体的体温。
2.如权利要求1所述的快速体温计，其中所述的感测器所感测的温度信息中包括有一初始温度。
3.如权利要求2所述的快速体温计，其中所述的初始温度为室温。
4.如权利要求1所述的快速体温计，其中所述的补偿系数合并的方法为一级线性的微分方程式。
5.如权利要求4所述的快速体温计，其中所述的一级线性的微分方程式中包括有该感测温度的一级导数。
6.如权利要求4所述的快速体温计，其中所述的补偿系数为该一级线性微分方程式的斜率。
7.如权利要求1所述的快速体温计，其中所述的补偿系数可根据所测定人体的部位而自动给予不同的补偿系数值。
8.如权利要求7所述的快速体温计，其中测量口部的所述补偿系数值为约0.9至1.1之间。
9.如权利要求7所述的快速体温计，其中测量腋下的所述补偿系数值为约0.7至0.9之间。
10.如权利要求7所述的快速体温计，其中测量肛门的所述补偿系数值为约0.6至0.8之间。
11.一种快速体温计的测量方法，其包括下列步骤自待测体取得温度；将该温度信息进行第一次的预测，得到一初始预测温度；根据受测部位，给予一补偿系数；根据该初始预测温度与该补偿系数取得一受补偿的温度；以及根据该受补偿的温度取得最终的平衡体温。
12.如权利要求11所述的快速体温计的测量方法，其中所述的感测器所感测的温度信息中包括有一初始温度。
13.如权利要求12所述的快速体温计的测量方法，其中该初始温度为室温。
14.如权利要求11所述的快速体温计的测量方法，其中所述的取得温度信息的步骤中，其不同时间的温度信息的时间间隔相同。
15.如权利要求11所述的快速体温计的测量方法，其中所述的补偿系数合并的方法为一级线性的微分方程式。
16.如权利要求15所述的快速体温计的测量方法，其中所述的一级线性的微分方程式中包括有该感测温度的一级导数。
17.如权利要求15所述的快速体温计的测量方法，其中所述的补偿系数为该一级线性微分方程式的斜率。
18.如权利要求11所述的快速体温计的测量方法，其中测量口部的所述补偿系数值为约0.9至1.1之间。
19.如权利要求11所述的快速体温计的测量方法，其中测量腋下的所述的补偿系数值为约0.7至0.9之间。
20.如权利要求11所述的快速体温计的测量方法，其中测量肛门的所述的补偿系数值为约0.6至0.8之间。
21.如权利要求11所述的快速体温计的测量方法，其中该取得最终平衡体温的步骤是由二级微分方程式来达到。
22.一种快速体温计的探测头，其主要包括一本体，在该本体内开设有一凹槽，该凹槽位于该本体的径向切面的对称中心点上；和一感测器，是装设于该凹槽中，借以感测温度信息
全文摘要
本发明涉及一种快速体温计及其预测方法,主要是利用二级方程式来达到快速预测体温的目的,并在预测温度的过程中,将一补偿系数加入所感测温度信息中以计算,使短时间内量得的预测结果能代表最终达到热平衡时的待测温度,可以减少由一级预测体温方法所产生的误差,提高预测的准确度,而为达到测量稳定温度的目的,更进一步设计一均匀对称的探针,并将感测器装设在此探针的对称中心内,以减少感测时不均匀热传导所造成的测量误差。
文档编号G01K5/22GK1304032SQ9912626
公开日2001年7月18日 申请日期1999年12月22日 优先权日1999年12月22日
发明者吴淑媚, 詹东权, 陈朝旺 申请人:泰博科技股份有限公司