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本開發(fā)方案涉及一種紅外線體溫計。更具體地說，本發(fā)明涉及一種這樣的紅外線體溫計，即在其中，紅外線傳感器和鼓膜之間的距離達(dá)到最小，并且探針部是密封的，這樣就有可能進(jìn)行準(zhǔn)確的溫度測量。
這些接觸式溫度計與物體的表面相接觸，并且測量的是熱平衡時的溫度。采用這些溫度計，通常需要測量2-3分鐘，直到達(dá)到熱平衡為止。
而且，在給許多病人做測量的醫(yī)院中，溫度計是被插到腋窩、口和肛門中的，因此，當(dāng)測量體溫時人們會感覺不舒服。而且，如果水銀溫度計在測量過程中受到破壞的話，就會對病人造成致命的危害。
為了克服這些弊端，已研制出非接觸式的溫度計。采用了這些非接觸式的溫度計，便探測到從鼓膜等釋放的紅外線，并將其轉(zhuǎn)換成電信號以測量體溫。采用了這些非接觸式的溫度計，測量快速且準(zhǔn)確。
之所以測量鼓膜部，是因為鼓膜與腦的下丘腦血液相通，因此，它能準(zhǔn)確地反映體心溫度。
每個溫度不同于開氏0度的物體輻射一定波長的紅外線，并且這個原理可由下面的斯蒂芬-玻爾茲曼(Stephan-Boltzmann)方程限定E=kεT4
其中，E為紅外線能量，k為玻爾茲曼常數(shù)，ε為紅外線輻射速率，T為表面溫度。也就是說，從鼓膜釋放的能量與表面溫度的四次方相當(dāng)。
電子體溫計包括一個紅外線傳感器和一條電路，其中紅外線傳感器用來探測輻射的能量以將其轉(zhuǎn)換成電信號，而電路用來放大并處理該電信號。
電子體溫計還包括一個圓錐形探針和一個波導(dǎo)管，其中圓錐形探針用來被插到外部聽覺導(dǎo)管中，而波導(dǎo)管具有小直徑和一定長度，并被安裝在該探針中。
波導(dǎo)管包括一個位置最接近鼓膜的入口部。該入口部將入射的紅外線引導(dǎo)到波導(dǎo)管中以將它們傳遞到一個安裝在波導(dǎo)管出口部處的紅外線傳感器，從而測量體溫。波導(dǎo)管的內(nèi)表面涂有金，以便保證高的反射率。
不過，在這一常見的紅外線體溫計中，入射的紅外線必須得穿過波導(dǎo)管，但是波導(dǎo)管的直徑小，結(jié)果就難于引導(dǎo)紅外線。
而且，當(dāng)將紅外線引導(dǎo)到紅外線傳感器時，紅外線在波導(dǎo)管內(nèi)經(jīng)歷了表面反射多次，因此，紅外線的強(qiáng)度減弱。而且，從周圍的外部聽覺導(dǎo)管釋放的熱量容易被傳遞到波導(dǎo)管，因此，出現(xiàn)了熱不平衡，結(jié)果就不可能準(zhǔn)確地測量體溫。
而且，在常見的紅外線溫度計中，密封狀態(tài)并不充分，因此，水分會侵入探針。例如，如果一個小孩在家玩弄溫度計，并且這個小孩將溫度計插到水中或插到他或她的口中，那么水就容易侵入探針和波導(dǎo)管。
因而如果水被吸到波導(dǎo)管的反射表面中，那么表面就受到污染，結(jié)果反射能力急劇降低，從而大大降低了紅外線探測的準(zhǔn)確性。
而且，如果水分被吸收到紅外線傳感器的表面中，那么入射的紅外線便受到影響，或者因水蒸發(fā)和水的再吸收的緣故在紅外線傳感器中產(chǎn)生溫度變化。因此，反過來便影響溫度的測量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述弊端。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種這樣的紅外線體溫計，即在其中，紅外線傳感器和鼓膜之間的距離達(dá)到最小，并且防止了探針中水分的任何侵入，從而保證了對體溫的準(zhǔn)確測量。
為實現(xiàn)上述目的，如本發(fā)明所述用來探測來自鼓膜的紅外線以測量體溫的紅外線體溫計包括一個主體、一個探針部和一個紅外線傳感器，其中，該主體用來被手握著;該探針部可拆卸地連接在該主體上并具有一個插到外部聽覺導(dǎo)管中的前端部，該前端部具有一個接收入射紅外線的入口孔;該紅外線傳感器安裝在該探針部的前端部中。
該探針部包括一個中空窺器(speculum)，其用來被插到該外部聽覺導(dǎo)管中;一個傳感器殼體，其用來容納該紅外線傳感器，并粘接在該窺器的內(nèi)側(cè)上;一個密封件，其設(shè)置在該傳感器殼體的前端上。
該窺器是中空的且是圓錐形的，并且由硅橡膠制成。該密封件是一平面硅片，并被平齊地設(shè)置于該窺器的前端。該傳感器殼體在其前端具有一個入射角擴(kuò)展部，并在其后端具有一個外螺紋部，以便該探針部可通過采用一個螺母而擰緊到該主體上，其中一個內(nèi)螺紋部形成在該螺母上。
該傳感器殼體的紅外線傳感器包括一個蓋、一個敏感器件、一根桿和一根導(dǎo)桿。該蓋具有一個硅片過濾器，并且該過濾器與該密封件平行設(shè)置。在該紅外線傳感器周圍，具有一個傳熱件(其由金屬制成)，該傳熱件用來將環(huán)境熱量(ambient heat)傳遞到該紅外線傳感器上。
優(yōu)選設(shè)置一個散熱件，它被設(shè)置用來固定該紅外線傳感器和該傳熱件，并用來將外部聽覺導(dǎo)管中的環(huán)境熱量傳遞到該紅外線傳感器上。
該傳熱件由銅制成，而該散熱件由一種樹脂制成，此時在該傳感器殼體和該紅外線傳感器之間設(shè)置有一個絕熱部。
通過參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點將變得更加明顯，其中圖1為一透視圖，示出了按照本發(fā)明所述紅外線體溫計的外觀;圖2為按照本發(fā)明所述紅外線體溫計的探針部的放大剖視圖;圖3為按照本發(fā)明所述紅外線體溫計的探針部的分解剖視圖;圖4示出了按照本發(fā)明所述紅外線體溫計的主體和探針部之間的連接;圖5為按照本發(fā)明所述紅外線體溫計的剖視圖。
圖1為一透視圖，示出了按照本發(fā)明所述紅外線體溫計10的外觀。圖2為按照本發(fā)明所述紅外線體溫計的探針部20的放大剖視圖。為描述方便，假定上部和下部分別在圖1中稱為“上部”和“下部”，而左部和右部分別在圖2中稱為“前部”和“后部”。
如圖1所示，按照本發(fā)明所述的紅外線體溫計10包括一個主體30，和一個與該主體30傾斜地相連的探針部20，其中該主體30用來被人手握著，而探針部20用來被插到外部聽覺導(dǎo)管中。
主體30由上殼體40和下殼體50構(gòu)成。探針部20被固定在下殼體50的前端部。上殼體40包括一個操作按鈕60和一個功能按鈕70，其中操作按鈕60用來啟動紅外線體溫計10，而功能按鈕70用來將攝氏溫度轉(zhuǎn)換為華氏溫度，反之亦然。
而且，主體30中還有一個顯示部80，它用來顯示溫度計10的操作狀態(tài)，并顯示錯誤信息和通電狀態(tài)。
在主體30上，固定有探針部20，它探測鼓膜的紅外線以便輸出電信號。探針部20傾斜地固定在主體30上，并且隨著向前端的前進(jìn)，探針部20漸成圓錐形。
如圖2所示，探針部20由一個圓錐形中空窺器(speculum)100構(gòu)成，從而探針部20可容易地被插到外部聽覺導(dǎo)管中。窺器100由硅橡膠制成，從而不會對人體有傷害。
錐形窺器100的一部分通過粘合劑與傳感器殼體110的一部分連接在一起，而一個第一前端孔120形成在該窺器100的前端中，從而自鼓膜及其周圍部分射出的紅外線可容易地穿過。
傳感器殼體110應(yīng)該是中空的，并且應(yīng)該優(yōu)選由比如銅、鋁或鋅的高導(dǎo)熱性金屬制成。
傳感器殼體110氣密地連接于窺器100，因此，水分不可能侵入它們之間。
第一梯階130形成在傳感器殼體110的前端部周圍，而一個氣密件140通過一種環(huán)氧樹脂連接到該第一梯階130上，從而該傳感器殼體110的內(nèi)部可通過氣密件140而防止受潮。
氣密件140不僅防止了水分的侵入，還被精巧地研磨以使紅外線的損失達(dá)到最小。密封件140應(yīng)該優(yōu)選由一種被適當(dāng)?shù)厍懈畹?、反射?qiáng)的涂布單晶硅的薄片構(gòu)成。
而且，一種薄硅片可被用作氣密件140以提高紅外線的透射率，但由于擔(dān)心損害，同時考慮到機(jī)械強(qiáng)度，應(yīng)使用0.2-0.3mm厚的硅片。
因而本發(fā)明溫度計10的探針部20是由窺器100和氣密件140制成氣密(且防水)的。因此，即便小孩將該溫度計10插到他或她的口中，水也不會侵入探針部20，因此，當(dāng)然能解決所擔(dān)心的問題。
形成在傳感器殼體110的前端部中的第二前端孔150是這樣的，即當(dāng)它朝向前端前進(jìn)時，直徑擴(kuò)大。因而形成一個入射角擴(kuò)展部160，這便容易地接收已從鼓膜輻射的入射紅外線。
因而如果入射角擴(kuò)大的話，被插到外部聽覺導(dǎo)管中的探針部20就不必一定要與鼓膜的軸同軸，而是僅通過接近鼓膜，便能接收紅外線。
而且，第二梯階170形成在傳感器殼體110的前端部的內(nèi)側(cè)上，而一個中空圓柱狀傳熱件180是以這樣的方式設(shè)置的，即該元件180的外表面與傳感器殼體110內(nèi)側(cè)的一部分接觸。
同時，一個紅外線傳感器190以這樣的方式被插到傳熱件180中，即該紅外線傳感器190的堵頭(stem)200和蓋210的部分與該傳熱件180密封接觸。
傳熱件180應(yīng)優(yōu)選由比如銅、鋁或鋅的高導(dǎo)熱性金屬制成，以便使紅外線傳感器190的堵頭200和傳感器殼體110之間的導(dǎo)熱性高。
或者，可除去傳熱件180，并且可使堵頭200的外直徑擴(kuò)大，或以這樣的方式在傳感器殼體110中形成一個突起，即，使紅外線傳感器190的一部分可與傳感器殼體110接觸。不過，如果外直徑擴(kuò)大的話，接觸面積便減小了，結(jié)果也就減小了導(dǎo)熱性。
而且，當(dāng)插入紅外線傳感器190時，不應(yīng)出現(xiàn)位置的差錯或傾斜，因此，當(dāng)對傳感器殼體110進(jìn)行機(jī)械加工時需要較高的精確性。因此，提高了制造成本。
因此，傳熱件180應(yīng)該與傳感器殼體110和紅外線傳感器190充分接觸，以便提高導(dǎo)熱性。這樣一來，可減少制造成本，并且紅外線傳感器190應(yīng)安裝在傳感器殼體110中的正確位置上。
傳感器殼體110的一部分，即傳熱件180與堵頭200相互面對的那部分被一個散熱件220覆蓋。
散熱件220應(yīng)優(yōu)選由一種高導(dǎo)熱性的熱固環(huán)氧樹脂制成，以便通過消除紅外線傳感器190的堵頭200中的熱梯度，幫助傳熱件180加快散熱。
而且，傳熱件180和紅外線傳感器190通過散熱件220被緊緊地固定在傳感器殼體110中。
散熱件220應(yīng)優(yōu)選從堵頭200的后端被充填到4-5mm的高度。如果散熱件220被充填太多的話，就增大了熱含量，因此，局部地維持了溫度梯度。因此，如果持續(xù)使用溫度計的話，就容易出錯。
紅外線傳感器190的蓋210與傳感器殼體110的前端分離開，以便提供一個絕熱部230。這便防止了外部聽覺導(dǎo)管的環(huán)境熱量被傳導(dǎo)至紅外線傳感器190的蓋210上。
如果環(huán)境熱量集中在蓋210中的話，紅外線便從蓋210的內(nèi)側(cè)輻射到敏感器件240上，并且這種熱量與鼓膜的熱量不好區(qū)分開，結(jié)果在測量體溫時就會出錯。
在紅外線傳感器190的蓋210中，具有與堵頭200接觸的敏感器件240。堵頭200設(shè)有一個導(dǎo)桿250，該導(dǎo)桿250用來將電信號從敏感器件240傳遞到主體30上。
敏感器件240由一個熱電堆或一個耐熱轉(zhuǎn)換元件或這兩者的組合構(gòu)成。
下面將詳細(xì)描述鼓膜的熱量(和環(huán)境熱量)和紅外線傳感器190(尤其是敏感器件240)之間的相互影響。
為描述方便，將從鼓膜和附近輻射的紅外線稱作“鼓膜紅外線”，而將外部聽覺導(dǎo)管中的熱量稱作“環(huán)境熱量”。
由入射角擴(kuò)展部160確定的可見光區(qū)域的鼓膜紅外線穿過氣密件140和過濾器260。
過濾器260由一個硅片構(gòu)成，其上進(jìn)行多層涂布處理。多層涂布是這樣形成的，即輪流沉積不反射的干涉薄膜、硫化鋅薄膜和鍺薄膜，后兩種薄膜只允許7-15μm波長的紅外線透過。因此，僅僅帶有特定波長的紅外線被接收到敏感器件240上。
入射到敏感器件240的鼓膜紅外線被轉(zhuǎn)換成熱量以提升敏感器件240的溫度。最終，響應(yīng)該敏感器件240溫度變化的電信號在導(dǎo)桿250中產(chǎn)生。
也就是說，電信號是響應(yīng)ΔT產(chǎn)生的，ΔT是T1(敏感器件240插到外部聽覺導(dǎo)管中之前的溫度)和T2(由鼓膜的紅外線而改變的溫度)之間的溫差。
不過，當(dāng)將探針部20插到外部聽覺導(dǎo)管中時，窺器100不可避免地要與外部聽覺導(dǎo)管的內(nèi)側(cè)接觸。因此，敏感器件240的溫度T1受環(huán)境熱量的影響。
也就是說，溫差ΔT是隨時改變的，因此，測量會出錯。因此，在測量過程中，如果T1不保持在固定級別上的話，每次測量時就會出錯，從而降低了產(chǎn)品的可靠性。
不過，按照本發(fā)明所述的紅外線溫度計具有下列特征。也就是說，一個絕熱部230形成在傳感器殼體110的前端部中，因此，防止了環(huán)境熱量傳導(dǎo)到紅外線傳感器190的蓋210上。因此，通過窺器100和傳感器殼體110的環(huán)境熱量僅僅有限地被傳導(dǎo)到紅外線傳感器190的堵頭200上。
也就是說，環(huán)境熱量通過窺器100被傳導(dǎo)到傳感器殼體110，并且在傳熱件180和散熱件220的區(qū)域中發(fā)生熱交換，所述傳熱件180和散熱件220與傳感器殼體110接觸。
窺器100以氣密封的形式與傳感器殼體110相連。窺器100由一種導(dǎo)熱性優(yōu)于ABS合成樹脂的材料制成。而且，在窺器100和傳感器殼體110之間沒有空隙，因此，環(huán)境熱量可被迅速地傳走。
已傳導(dǎo)到傳感器殼體110的環(huán)境熱量通過傳熱件180(與第二梯階170相接觸)傳導(dǎo)到紅外線傳感器190的堵頭200上。同時，余下的環(huán)境熱量的一部分傳導(dǎo)到與傳感器殼體110相接觸的散熱件220上。余下的環(huán)境熱量的另一部分傳向傳感器殼體110的后部。
已傳導(dǎo)到傳熱件180和散熱件220的熱量使堵頭200的溫度升高。這些元件是由高導(dǎo)熱性材料制成的，因此，與堵頭200相接觸的敏感器件240快速達(dá)到恒定的溫度級。
因此，T1在開始測量之前就快速達(dá)到了恒定的溫度值，因此，ΔT不改變，結(jié)果就避免了任何緣于環(huán)境熱量的差錯。
在按照本發(fā)明所述的紅外線溫度計中，紅外線傳感器190被設(shè)置在前端部，因此，來自鼓膜的紅外線被紅外線傳感器190直接接收，與此同時，緣于環(huán)境熱量引起敏感器件240的溫度變化被快速消除。因此，可準(zhǔn)確地測量出體溫。
圖3為按照本發(fā)明所述紅外線體溫計的探針部20的分解剖視圖。
當(dāng)組裝探針部20時，首先通過采用一種粘合劑將傳感器殼體110和窺器100氣密相連在一起。接著通過采用一種環(huán)氧樹脂將氣密件140連接到第一梯階130上。
于是將中空圓柱狀傳熱件180插到傳感器殼體110的第二梯階170中。接著以這樣的方式將紅外線傳感器190從傳感器殼體110的后面插向其前端，即應(yīng)使傳熱件180的一部分與堵頭200相接觸。接著在紅外線傳感器190的下方填充進(jìn)一定量的散熱件220，隨后，進(jìn)行熱固化，從而完成探針部20。
圖4示出了按照本發(fā)明所述紅外線體溫計的主體30和探針部20之間的連接。在下殼體50的前端上，具有一個連接突起300，它用來接收探針部20后部的一部分。在下殼體50前端部的端部上，具有第三梯階310。
首先，探針部20與連接突起300相配合，而一個固定部320與第三梯階310相配合。進(jìn)而，傳感器殼體110的外螺紋部330與一個鎖緊螺母350的內(nèi)螺紋部340螺紋連接。因而探針部20緊緊地固定于主體30上。
探針部20的連接部360與主體30的前端面緊密接觸，因此，水分不可能侵入連接部360和下殼體50之間的邊界中。
圖5為按照本發(fā)明所述紅外線體溫計的剖視圖。探針部20以傾斜的形式與主體30相連。
一個液晶顯示器400形成在緩沖件410上，并且受到固定在電路板420上的顯示蓋430的保護(hù)，從而形成顯示部80。紅外線傳感器190的導(dǎo)桿250通過導(dǎo)引線(lead line)440與電路板420的相應(yīng)區(qū)域形成電連接。
電路板420包括一個放大部450、一個控制部460、一個蜂鳴器470、一個顯示部80、一個操作按鈕60、一個功能按鈕70和一個電池支架490，其中放大部450用來放大探針部20的電信號;控制部460用來將放大部450的輸出信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以將信號處理成體溫，并用來執(zhí)行各種控制功能;蜂鳴器470用來通知測量的開始和結(jié)束;顯示部80用來顯示體溫和控制部460控制下的操作狀態(tài);操作按鈕60用來啟動紅外線溫度計以開始測量;功能按鈕70用來執(zhí)行C-F轉(zhuǎn)換并存儲測量值;電池支架490用來容納供電給電路板420的電池。
上殼體40和下殼體50是通過一個螺釘500耦合在一起的，并且一個螺帽510配合到該螺釘500的頭部上。
現(xiàn)在將對按照本發(fā)明所述的紅外線溫度計的測量情況進(jìn)行描述。首先，按下操作按鈕60，與此同時，用手握住主體30，將探針部20插到外部聽覺導(dǎo)管中。接著，確認(rèn)蜂鳴器的測量啟動的聲音，然后，按下操作按鈕60，從而開始測量。
接著確認(rèn)測量結(jié)束的聲音，并將探針部20從外部聽覺導(dǎo)管中取出。然后讀取顯示在顯示部80上的體溫值。
在測量過程中，來自鼓膜及其附近的紅外線被紅外線傳感器190接收，接著，入射的紅外線被轉(zhuǎn)換成電信號以通過引線440被輸送到主體30的放大部450上。
因而電信號被放大部450放大并被排除了噪音。接著，電信號被輸送到控制部460以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再被微機(jī)處理成體溫值。然后溫度值就顯示在顯示部80上了。
因而在本發(fā)明中，來自鼓膜的紅外線是被直接探測到的，并且水分不可能侵入探針部。
因此，探針部的形狀可作局部的變化，或者在使探針部接近鼓膜時實行別的實施例。而且，氣密狀態(tài)可通過其它方式實現(xiàn)。
只要直接能探測到來自鼓膜的紅外線，以及可完全防止水分的侵入，那么這樣的改進(jìn)就應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
正如上述的本發(fā)明，紅外線傳感器要與鼓膜盡可能地靠近，這樣就可直接探測到來自鼓膜的紅外線。而且，可完全防止水分的任何侵入。因此，可實現(xiàn)準(zhǔn)確的體溫測量。
權(quán)利要求
1.一個用來探測來自鼓膜的紅外線以測量體溫的紅外線體溫計，它包括一個主體，其用來被手握著;一個探針部，其可拆卸地連接在該主體上并具有一個用來被插到外部聽覺導(dǎo)管中的前端部，該前端部具有一個用來接收入射紅外線的入口孔;和一個紅外線傳感器，其安裝在該探針部的前端部中。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外線體溫計，其特征在于，該探針部包括一個中空窺器，其用來被插到該外部聽覺導(dǎo)管中;一個傳感器殼體，其粘接在該窺器中，用來容納該紅外線傳感器;一個氣密件，其設(shè)置在該傳感器殼體的前端上。
3.如權(quán)利要求2所述的紅外線體溫計，其特征在于，該窺器是中空的且是圓錐形的，并且由硅橡膠制成;而且該氣密件是一平面硅片，并被平齊地設(shè)置于該窺器的前端。
4.如權(quán)利要求2所述的紅外線體溫計，其特征在于，該傳感器殼體在其前端具有一個向外擴(kuò)展的入射角擴(kuò)展部。
5.如權(quán)利要求2所述的紅外線體溫計，其特征在于，該傳感器殼體在其后端具有一個外螺紋部，以便該探針部可通過采用一個螺母螺紋連接到該主體上，其中一個內(nèi)螺紋部形成在該螺母上。
6.如權(quán)利要求2所述的紅外線體溫計，其特征在于，該傳感器殼體的紅外線傳感器包括一個蓋、一個敏感器件、一堵頭和一根導(dǎo)桿，該蓋具有一個硅片過濾器，并且該過濾器與該氣密件平行設(shè)置。
7.如權(quán)利要求6所述的紅外線體溫計，其特征在于，在該紅外線傳感器的周圍，具有一個傳熱件，其由金屬制成，該傳熱件用來將環(huán)境熱量傳遞到該紅外線傳感器上;和一個散熱件，該散熱件被設(shè)置用來固定該紅外線傳感器和該傳熱件，并用來將外部聽覺導(dǎo)管的環(huán)境熱量傳遞到該紅外線傳感器上。
8.如權(quán)利要求7所述的紅外線體溫計，其特征在于，該傳熱件由銅制成，而該散熱件由一種環(huán)氧樹脂制成。
9.如權(quán)利要求2-8中任何一項所述的紅外線體溫計，其特征在于，在該傳感器殼體和該紅外線傳感器之間設(shè)置有一個絕熱部。
