1、(10)授权公告号 CN 102639052 B (45)授权公告日 2015.02.18 CN 102639052 B (21)申请号 201080048810.4 (22)申请日 2010.10.22 12/610,760 2009.11.02 US A61B 5/01(2006.01) (73)专利权人 威尔士阿林有限公司 地址 美国纽约州 (72)发明人 大卫E奎恩 约翰A莱恩 斯科特A马丁 克雷格M梅尔森 马修D穆林 亨利J史密斯三世 雷D史东 (74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 31237 代理人 钟晶 US 2004233968 A1,2004.
2、11.25, 说明书第 145 152 段， 说明书附图 17-19. WO 2009091657 A1,2009.07.23, 说明书第 28 31 段， 65 70 段， 说明书附图 1. EP 1271119 A1,2003.01.02,说明书第85 87段， 第103段， 第141143段， 说明书附图3 附图 6. WO 2009104608 A1,2009.08.27, 说明书第 13 20 段， 63 70 段， 说明书附图 1. JP H08215154 A,1996.08.27, (54) 发明名称 用于确定动物耳鼓温度的温度计及其使用方 法 (57) 摘要 一种用于确定动物
3、耳鼓温度的温度计， 所述 温度计包括一探头 ； 一红外辐射探测器， 适于接 收由耳鼓发出的红外辐射 ； 以及有助于保证探头 被置于耳道内的所需位置的设备， 以优化从耳鼓 所接收的红外辐射， 并最小化从其他耳结构所接 收的红外辐射。还公开了一种使用该温度计的方 法。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2012.04.27 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/US2010/053718 2010.10.22 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2011/053526 EN 2011.05.05 (51)Int.Cl. (56)对比文件 审查员 桂叶晨 权利要求书 2
4、 页 说明书 8 页 附图 11 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利 权利要求书2页 说明书8页 附图11页 (10)授权公告号 CN 102639052 B CN 102639052 B 1/2 页 2 1. 一种用于确定脊椎动物耳鼓温度估值的温度计， 其特征在于， 所述温度计包括 ： 一探头， 适于插入一耳道 ； 一探测器， 适于感测所述耳鼓所发出的红外辐射， 所述探测器可操作地耦接至所述探 头 ； 一近距离传感器， 用于确定所述探头相对于所述耳道的位置 ； 以及 一微处理器， 用于根据所述探测器所测得的红外辐射的量关于所述探头相对于所述耳 道的不同位置的一变化率确
5、定所述温度估值， 以及用于确定所述探测器所感测的相对所述 近距离传感器所确定的位置采样值的多个温度值的最佳拟合曲线， 计算曲线上具有所选的 斜率的位置， 并计算与出现该所选的斜率的位置相关联的温度。 2. 如权利要求 1 所述的温度计， 其特征在于， 所述探头具有大体上呈截头圆锥体的外 形。 3. 如权利要求 1 所述的温度计， 其特征在于， 所述不同位置的数目超过三个。 4. 如权利要求 1 所述的温度计， 其特征在于， 所述微处理器可操作地连接至所述探测 器， 并且用于在所述探测器插入耳道后确定所述探测器所感测到的红外辐射的量的一变 化， 以及基于所述变化来声明与所述探测器所测得的红外辐射
6、的量关于所述探头相对于所 述耳道的不同位置的变化率相关联的温度无效。 5. 如权利要求 1 所述的温度计， 其特征在于， 所述近距离传感器是导电体、 滑动传感器 和加速度计中的任意一个。 6. 如权利要求 1 所述的温度计， 其特征在于， 所述微处理器被编程以分析所述耳道外 部的近距离传感器输入和探测器输入以确定所述温度估值。 7. 如权利要求 6 所述的温度计， 其特征在于， 所述近距离传感器包括安装在所述探头 上的导电体， 可操作地连接至所述导电体的交流波形发生器， 以及可操作地连接至所述导 电体的电流检测器。 8. 如权利要求 6 所述的温度计， 其特征在于， 所述微处理器采用所述近距离
7、传感器的 输入来定义一个大体上接近所述耳道的一入口的位置。 9. 如权利要求 8 所述的温度计， 其特征在于， 通过所述近距离传感器达到一阈值电流 来定义所述位置。 10. 如权利要求 1 所述的温度计， 其特征在于， 所述温度估值对应于所述探测器在一理 想插入深度探测到的耳鼓温度。 11. 一种用于确定脊椎动物耳鼓温度的方法， 其特征在于， 所述方法包括 ： 提供一探头 ； 提供一可操作地耦接至所述探头的红外辐射探测器 ； 提供一连接至所述探头的导电体以确定所述探头的位置 ； 将所述探头插入所述动物的耳道 ； 大体上在插入最深点出现时， 确定所述红外辐射探测器测得的红外辐射的量 ； 根据所述
8、探测器所测得的红外辐射的量关于所述探头相对于所述耳道的不同位置的 一变化率确定所述温度 ； 确定所述探测器所感测的相对所述近距离传感器所确定的位置采样值的多个温度值 的最佳拟合曲线 ； 权 利 要 求 书 CN 102639052 B 2 2/2 页 3 计算曲线上具有所选的斜率的位置 ； 以及 计算与出现该所选的斜率的位置相关联的温度。 12. 如权利要求 11 所述的方法， 其特征在于， 还包括 ： 在所述探头如此插入后， 向所述导电体发送一交流波形 ； 在所述探头如此插入后， 测量流经所述导电体的电流 ； 设定一流经所述导电体的电流的阈值 ； 检测大体上何时有阈值电流流经所述导电体， 以
9、确定大体上何时所述行程的最深点出 现。 13. 如权利要求 11 所述的方法， 其特征在于， 所述温度对应于所述探测器在一理想插 入深度探测到的耳鼓温度。 权 利 要 求 书 CN 102639052 B 3 1/8 页 4 用于确定动物耳鼓温度的温度计及其使用方法 0001 相关专利申请的交叉引用 0002 本专利合作条约 (PCT) 申请要求 2009 年 11 月 2 日提交的名为 “用于确定动物耳 鼓温度的温度计及其使用方法” 的第 12/610,760 号美国专利申请的优先权， 其全部内容通 过引用结合于此。 技术领域 0003 本发明涉及一种用于确定动物耳鼓温度的温度计及使用该温度
10、计的方法。该温 度计感测耳鼓发出的红外辐射， 并将所检测到的红外辐射的量与一相关的温度关联起来。 该温度计可包括多种用于确定温度计与耳道的相对位置的装置， 以获得耳鼓温度的精确读 数。 背景技术 0004 与诸如生物皮肤等的外围组织的温度相反， 中心体温是生物体内部诸如肝脏等的 组织的工作温度。 诸如人类等的温血动物的中心体温通常是反映动物健康状况的一个明显 指征。例如， 传染疾病通常会引发体温过高的症状， 以及类似的， 动物中暑也会表现出体温 过高。 如果此类症状得不到及时有效的治疗， 其有可能引起更加严重的健康状况， 甚至导致 死亡。 0005 尽管众所周知， 人体的中心体温在睡眠周期的后
11、半段趋于最低值， 并且通常人体 体温在一天内最高点和最低点之间的变化幅度通常约为 0.5 摄氏度 (0.9 华氏度 )， 但是经 常监测个体中心体温的任何变化趋势也是重要的， 例如用于评价某一特定医疗手段是否充 分快速有利地起着作用。 0006 现有四种典型的方法来确定诸如人类等的温血动物的中心体温。第一种是在口 中放入口腔温度计， 以这种方法确定的温度会受饮食以及呼吸的影响 ； 第二种是测量动物 的腋下温度， 但是由于温度计紧贴皮肤放置， 而皮肤只是机体用来调节中心体温的工具， 而 且， 皮肤温度还经常受到诸如药物、 衣物以及外界温度等因素的影响， 因此该方法测得的温 度与中心体温之间有较大
12、误差 ； 第三种方法是使用直肠温度计， 但是此类温度计不方便操 作、 经常引起心理上的不适、 以及存在污染风险 ； 第四种方法是使用耳温计测量鼓膜 ( 又名 耳鼓 ) 的温度， 此类温度计一般涉及检测耳鼓所发出的红外辐射。 0007 红外测温基于这样一个原理， 即所有物质都会发出所谓 “黑体” 的辐射。而发射光 谱， 即在一连续的波长段中的各个波长的辐射强度， 符合普朗克定律。 对于温度在约华氏60 度至华氏 100 度的物质， 其发射光谱在波长约 10 微米的中红外波段趋于峰值。由于发射强 度与温度成正比， 因此可以通过确定物质所发出的红外辐射来测定物质的温度。该红外辐 射可以通过诸如热电堆
13、、 热电传感器和其他类型的红外传感器等多个不同种类的传感器中 的任何一种来测定。 0008 红外耳温计可以在医院或家里方便快捷地使用， 没有使用上的尴尬， 以及可避免 重复使用所引起的污染风险。然而， 通过检测耳鼓发出的红外辐射所获得的温度读数的精 说 明 书 CN 102639052 B 4 2/8 页 5 度受到多种因素的显著影响。 例如， 温度读数会受到外耳或耳道的温度相对较低， 耳道内毛 发较多， 或者耳内存在病灶或感染的影响。 此外， 耳道几何结构的物理属性的多样性或者错 误的放置方法也可能导致温度计读数的偏差。 0009 本发明有助于确保插入耳道内的红外辐射探头能够被推入到耳道的足
14、够深处， 以 使得外耳及耳道温度， 以及耳道物理轮廓及耳道内毛发对温度计读数的影响减至最小， 还 可以使探头尽量接近耳鼓而不与之接触。 发明内容 0010 本发明涉及一种用于确定动物耳鼓温度的温度计， 所述温度计包括 ： 一探头， 一 适合于接收耳鼓发出的红外辐射的红外辐射检测器， 以及用于确定探头在耳道内位置的设 备， 从而优化从耳鼓接收的红外辐射， 并最小化从其他耳结构接收的红外辐射。 本发明还公 开了所述温度计的使用方法。 附图说明 0011 以下将参考附图对本发明进行详细描述。 0012 图 1 示出了人耳的主要结构， 以及根据本发明一实施例所构造的一个温度计的平 面图 ； 0013
15、图 2 为一个可用于本发明的大体上呈截头圆锥体的探头的纵向侧视图 ； 0014 图 3 为图 2 所示的探头的侧视图， 该探头装有诸如传统光电鼠标一部分之类的滑 动传感器 ； 0015 图 4 为图 2 所示的探头的侧视图， 该探头具有根据本发明的一实施例的加速度 计 ； 0016 图 5 为所获得的信号的曲线图， 可用于计算使用图 4 所示探头所检测的耳鼓的温 度 ； 0017 图 6 为图 2 所示的探头的侧视图， 该探头具有根据本发明另一实施例的三个相互 间隔的导电环 ； 0018 图 7 为根据本发明的使用图 5 所示探头的温度计的示意性框图 ； 0019 图 8A 为一具有如图 6
16、所示的红外探测器的探头靠近人耳的示意图， 其中， 虚线表 示红外探测器的 “视野” 或感测区域 ； 0020 图 8B 为表示流经探头上的电容传感器的电流的曲线图， 该探头位于相对于耳道 的某一位置 ； 0021 图 8C 为表示由探头中的检测器所测得的红外辐射所对应的温度的曲线图， 该探 头位于相对于耳道的某一位置 ； 0022 图 9A， 10A， 11A 及 12A 示出了图 8A 所示的探头靠近并进入耳道的过程 ； 0023 图 9B， 10B， 11B 及 12B 是与图 8B 中的曲线图相对应的曲线图， 显示了在探头移动 靠近并进入耳道的过程中， 流经电容传感器的电流 ； 0024
17、 图 9C， 10C， 11C 及 12C 是与图 8C 中的曲线图相对应的曲线图， 显示了在探头移动 靠近并进入耳道的过程中， 由探头所测得的红外辐射所对应的温度 ； 0025 图 13 示出了根据本发明的一实施例的确定耳鼓温度估值的一系列步骤的流程 说 明 书 CN 102639052 B 5 3/8 页 6 图 ； 0026 图 14 示出了在红外探测器靠近并进入耳道的过程中， 红外探测器所感测的温度 的典型曲线图 ； 0027 图 15 示出了当探头进入耳道内约 0.7 厘米处时的温度读数 ； 0028 图 16 示出了当探头进入耳道内约 1.3 厘米处时的温度读数 ； 0029 图
18、17 示出了当探头进入耳道内约 2 厘米处时的温度读数 ； 0030 图 18 示出了当外围温度相对较高时， 探头进入耳道内约 1.0 厘米处时的温度读 数。 具体实施方式 0031 以下将参考附图对本发明进行详细描述， 其中相同附图标记指示相同部件。应当 理解， 以下描述仅是示例性的且对以下具体实施例作出的所有变动和修饰， 仍均属于本发 明技术方案保护的范围内。 0032 图 1 示出了人耳 10 的主要部分， 人耳 10 的外侧部分即耳廓 12 由软骨形成并被用 于将声波引导至所谓的耳道 14， 声波在耳道内形成振动， 并被传导至耳鼓 16。振动进一步 从耳鼓 16 通过三块小骨骼即锤骨、
19、 砧骨和镫骨传导至耳蜗 22。听觉神经 24 将耳蜗 22 与大 脑相连接。耳鼓 16 的内部区域连通至咽鼓管 26， 以有助于保持耳鼓 16 两侧的气压均衡。 0033 虽然图 1 示出了一耳镜形状的温度计 28， 但是其他形状的外形也考虑在本发明的 范围内。温度计 28 包括 ： 截头圆锥体窥器或探头 30 以及其上安装有顶部显示板 34、 侧面 显示板 36 和手动启动按钮 38 的手柄 32。如图 1 所示， 截头圆锥体探头 30 的细端适于插 入耳道 14 内一个相对较深的位置， 而探头 30 的中间段适于设计为使得其紧靠在耳道 14 最 外侧部分时， 探头 30 的细端不接触耳鼓
20、16。除了截头圆锥体形， 探头的其他外形也考虑在 本发明的范围内。例如， 探头 30 的形状还可以是漏斗形， 其细端大体上呈圆柱形。图 2 为 探头 30 的侧视图， 探头 30 优选呈中空结构且具有较薄的侧壁。如此， 通过探头 30 细端的 开口， 耳鼓 16 所发出的红外辐射可穿过探头 30 到达红外探测器 40， 所述红外探测器 40 可 以邻近探头 30 的粗端设置在温度计 28 内。由此， 探头 30 作为光波导用于将耳鼓 16 发出 的红外辐射传导至红外探测器 40。优选地， 探头 30 的内壁涂有对红外辐射具有高反射率 材料的涂层。应当理解， 红外探测器 40 可置于不同位置，
21、包括最优选地， 置于探头 30 的细 端。进一步优选的， 探头 30 可从温度计 28 的手柄拆卸， 以便于维护和清洁， 或更优选的， 以 便丢弃， 从而将重复使用带来的污染降至最低。在优选实施例中， 温度计 28 包括一次性的、 红外透明的套筒 ( 未图示 )， 被配置为包覆在适于插入耳道内较深的深度的探头 30 的外围 表面。 多个此类套筒的使用， 使得可通过在使用后丢弃使用过的套筒并更换全新的、 未使用 的套筒， 实现探头 30 的重复使用。 0034 温度计 28 在使用前可通过已知温度的物体向红外辐射探测器发出辐射来进行校 准， 然后将所检测到的红外辐射强度与该物体的已知温度相关联。
22、此校准可以采用在人或 其他动物中心体温的标准范围以上的已知温度来进行。从而， 照射在红外探测器 40 上的红 外辐射的量将被关联至某一特定的温度， 该温度可以同时以摄氏温度和华氏温度显示在顶 部显示板 34 或 / 和侧面显示板 36 上。温度计 28 上也可以设置有线或无线发射器， 用于将 相关联的温度发送到远程装置上， 以进行监控、 进一步处理、 或记录该温度。 说 明 书 CN 102639052 B 6 4/8 页 7 0035 如图3所示， 探头30上安装有光识别传感器42， 所述光识别传感器42是光电鼠标 的一个普通元件。优选的， 传感器 42 被设置于探头 30 细端的外表面上。
23、传感器 42 可具有 广泛的可选择的尺寸并可置于探头 30 细端周围的不同区域， 亦可环绕探头 30 的细端连续 设置。 0036 鼠标通常用于台式个人电脑， 被置于垫子或其他表面上， 用于移动或操纵显示在 电脑屏幕上的光标箭头。早期版本的鼠标使用滚动球， 将滚动球的运动转化为电脑屏幕上 的光标箭头的活动。 近期版本已经开始使用光电鼠标， 通常使用发光二极管或光电二极管， 来检测鼠标相对于其下方表面的运动， 而不是诸如球体等的运动部件。 0037 施乐公司 (Xerox Corporation) 的理查德F莱昂 (Richard F.Lyon) 是光 电鼠标的开创者之一， 并在美国专利 No.
24、4,521,772 和 No.4,521,773 中描述了其发明的光 电鼠标的结构以及操作方式。该光电鼠标的工作原理是， 使用光电传感器对鼠标操作或观 察的表面进行连续拍照。光电鼠标使用发光二极管或光电二极管照亮其跟踪的表面， 通过 拍照和分析以获得光学变化或纹理。 通过计算机芯片的图像处理部件处理相邻两帧图像间 的变化， 并使用光流场估计算法将这些变化转化为沿两轴的运动。 通过监测所拍的图案、 纹 理、 或其他特征的位置变化， 计算机芯片可以计算出鼠标相对于所跟踪表面的加速度、 速率 以及位置。 0038 在本发明的一个实施例中， 光学传感器 42 仅跟踪单个点或者特征， 并确定该特征 相对
25、于传感器 42 移动的距离， 即， 探头 30 被插入耳道 14 的深度。 0039 在本发明的上下文中， 优选的所跟踪的表面是耳道 14 的皮肤外表面。本发明的使 用传感器 42 的温度计 28 能够连续监测探头 30 插入耳道 14 的过程。如图 3 所示， 传感器 42可经由沿着探头30内壁或外壁设置的导线44连接至位于温度计28的手柄32内的微处 理器， 所述微处理器可被编程以分析来自传感器42和红外探测器40的输入， 以确定何时探 头 30 和传感器 42 已深入到耳道 14 内最深处， 从而确定此时红外探测器 40 检测到的红外 辐射的强度， 并将该强度与一温度相关联， 该温度可显
26、示于显示板 34 和 / 或 36 上。 0040 光学传感器42可使用1500帧每秒的采样速率， 该采样速率足够确定最远深入点。 据信， 适合于上述应用中的光学传感器是由安捷伦 (Agilent) 制造的型号为 ADNS-2610 的 光学传感器。 0041 手动启动按钮 38 可触发一个开关以启动光学传感器 42 的跟踪， 该跟踪可持续一 固定时间， 例如 4 秒钟。或者， 可再次按下按钮 38 以停止跟踪。上述过程也可以是半自动 或全自动过程。 0042 图 4 所示为本发明的另一实施例， 其中， 加速度计 46 安装于探头 30 的靠近粗端的 外表面上。阅读该实施例的以下描述将能理解，
27、 加速度计 46 可沿探头 30 安装于几乎任何 位置， 甚至可以安装在温度计 28 的手柄 32 上且与探头 30 对齐。加速度计 46 可经由沿着 探头 30 内壁或外壁设置的导线 48 连接至设置在手柄 32 内的相关微处理器。 0043 加速度计46用于测量加速度和减速度。 加速度计46通常包括设置于弹簧上的块， 当加速度计 ( 即， 块 ) 运动时， 弹簧将发生弯曲。最常见的方式是测量一组固定的极板和连 接至块的一组极板之间的电容。或者， 可以将压敏电阻集成到弹簧中以测量弹簧的形变。 0044 通过检测该弹簧如何弯曲以及何时发生弯曲， 不仅可以确定块(即， 加速度计)相 对于一起始点
28、的加速度， 还可以确定其速度、 倾斜度以及一维(轴)方向， 二维正交方向， 或 说 明 书 CN 102639052 B 7 5/8 页 8 三维正交方向上的距离。弹簧弯曲可以通过模拟或数字方式测量。其他类型的加速度计也 可用于本发明。 0045 在本发明的上下文中， 温度计28的握法是使得探头30仅部分进入耳道14， 然后温 度计 28 向耳道 14 移动使得探头 30 进一步伸入耳道 14， 之后温度计 28 从耳道 14 撤回。而 后， 手柄 32 内的微处理器可以接收来自加速度计 46 和红外探测器 40 的输入， 以确定何时 探头30和传感器42已深入到耳道14内的最深处， 从而确定
29、此时红外探测器40检测到的红 外辐射的强度， 将该强度与一温度相关联并显示于显示板 34 和 / 或 36 上。或者， 该微处理 器还可绘制从进入耳道直到温度计 28 撤回至相同位置的某些时间间隔上的温度曲线。图 5 描述了温度相对于耳道 14 内的位置的示例性图表。为了选择耳鼓的确定温度， 微处理器 可被编程以使用算法并绘制出 “最佳拟合” 曲线。在图 5 中， 该曲线是抛物线， 可以确定出 该曲线上某一预定斜率出现的位置， 并计算耳鼓 16 的温度。 0046 据信， 在上述应用中有用的加速度计是由意法半导体 (STMicroelectronics) 制 造的 LIS3L06AL 三轴线性
30、加速度计。 0047 图 6 描述了本发明的另一实施例。其中， 一个或多个导电体可设置在探头 30 外围 四周。如图 6 所示， 有三个环形导电体 50， 52 和 54 相互间隔地设置于探头 30 细端周围。 在优选实施例中， 所述导电体可由约 1/8 英寸宽的扁平铜带形成， 所述导电体上还可以涂 敷一层商品名为 “卡普顿 (Kapton)” 的聚酰亚胺薄膜， 所述薄膜用于提供绝缘和保护功能。 导电体 50， 52 和 54 中的每一个可分别经由置于中空的探头 30 内的相关联的导线 56， 58 或 60 连接至温度计 28 的手柄 32 内部。 0048 交流波形发生器 62 可应用于导
31、电体 50， 52 和 54 中的每一个。当导电体 50， 52 和 54 靠近耳道 14 的壁时， 导电体 50， 52 和 54 的电容将改变。一般而言， 如果没有物体在导电 体 50， 52 和 54 周围， 则没有电流流经导电体 50， 52 和 54， 但是当导电体 50， 52 和 54 越来越 接近物体， 如耳道 14 的内壁， 则电流会越来越大。每个导电体 50， 52 和 54 内部的电流可由 电流计 64 测量。据信， 欧姆龙的 BT6 工作台演示板 (workbench demo board) 可用于实现 上述目的。当流经各个导电体 50， 52 和 54 的电流达到与该
32、导电体相关联的某一预定阈值 时， 可将温度读数与该探头位置相关联。所选择的作为定义耳鼓 16 温度的温度可以是在满 足该阈值条件后的首个温度读数， 也可以是在满足该阈值条件后并持续满足的一时段内的 最高温度读数。再参照图 7， 微处理器 66 可获得来自电流计 64 和红外探测器 40 的输入以 评估是否已经达到所述阈值条件， 并获得照射在红外探测器 40 上的红外辐射的读数， 将所 选择的温度同时显示于显示板 34， 36 上， 或只显示于其中之一上。 0049 一特定算法可用于确定耳鼓温度， 下面将利用图 6 中所示的探头 30 和图 7 中所示 的电容传感器对该算法进行描述。为了解释该算
33、法， 可以先了解一下耳朵的结构一般是如 何影响其温度的。耳朵的外耳廓 12 被暴露于环境空气且包括非常少的血流， 因此， 虽然当 人或动物在运动时， 耳廓12的温度会相对升高， 但是耳廓12的温度倾向于主要受环境空气 温度的影响。 在耳道14入口处， 温度倾向于受到耳廓12、 骨颅68以及具有相对较高温度的 大脑的影响， 由于骨颅 68 所含血流较少且靠近外部皮肤， 因此其仍相对较冷 ； 而大脑中血 液丰富且具有较高温度。在耳道深处， 由于耳道壁较薄， 其温度主要受到大脑和耳鼓 16 的 影响， 该温度反映了中心温度。 0050 如图 8A 所示， 当探头 30 位于远离耳廓 12 处时， 探
34、头 30 内部的红外探测器具有图 说 明 书 CN 102639052 B 8 6/8 页 9 8A 中虚线所示的 “视野” 或红外辐射感测区域。该红外探测器感测并集中整个区域或视野 中来自于物体的红外辐射。由于安置于探头 30 上的电容传感器远离任何动物机体组织或 其他物体， 因此图 8B 示出的流经该电容传感器的电流为零。如图 8C 所示， 检测器在图 8A 所示位置测得的红外辐射的量受环境温度的影响很大， 在此例中， 测得的红外辐射量对应 于 90 华氏度。 0051 如图9A所示， 虽然探头30更加靠近耳道， 但是流经该电容传感器的电流仍然为零 ( 图 9B)， 而温度只提高了 1 度
35、， 为 91 华氏度 ( 图 9C)。 0052 图 10A 描述了探头 30 的细端刚好位于耳道 14 入口。在该位置， 如图 10B 所示， 有 微小电流流经电容传感器。通过对装有电容传感器的探头 30 进行基于经验数据的试验， 可 以将探头 30 的细端刚好位于耳道入口处时流经电容传感器的电流选择为阈值电流， 并定 义一个相对于耳道 14 的所谓 “零” 距离的位置。同样的， 也可以对电流的其他速率进行经 验测试， 并将其与探头 30 的细端在耳道内的距离相关联。如图 10C 所示， 探头 30 在图 10A 所示的位置所测得的温度值已升高至 94 华氏度。 0053 图 11A 所示的
36、探头 30 的细端已从耳道 14 的入口插入耳道 14 内 1 厘米深的距离。 如图 11B 所示， 由于电容传感器非常接近耳组织， 流经该电容传感器的电流显著增加。如图 11C 所示， 所检测到的温度已升至 97 华氏度。 0054 图 12A 所示的探头 30 的细端的位置为从耳道 14 入口进入耳道 14 内 2 厘米。如 图 12B 所示， 流经电容传感器的电流持续增加。所测得的温度如图 12C 所示仅小幅上升， 为 98 华氏度。 0055 图 14 示出了探头 30 中的红外探测器测得的温度的典型曲线， 其中， 距离 “零” 表 示耳道入口， 耳廓 12 周围的环境温度约为 90
37、华氏度， 而耳鼓温度为 98.6 华氏度。可用发 现该曲线的斜率较缓直到探头 30 的细端位于耳道入口的位置 ； 之后， 从零距离位置到耳道 14 内约 1 厘米深处之间， 曲线斜率较陡 ； 而在深入耳道超过 1 厘米的较深处， 斜率又趋缓。 0056 图 13 示出了可用于确定耳鼓温度的各步骤的流程图。按下按钮 38 启动流程， 以 开始对流经电容传感器的电流量进行采样。 该采样可以采用基本上任何速率， 例如， 10次采 样每秒。该启动步骤也开始对红外探测器所测得的红外辐射的量进行采样， 所测得的红外 辐射的量可与温度相关联， 同样的， 该采样可采用基本上任何速率， 例如， 10 次采样每秒
38、。 0057 其次， 对流经电容传感器的电流的采样值进行分析， 以确定其是否已经达到阈值 电流。 如果没有， 则延迟一预定时间间隔， 例如， 100毫秒， 再对电容传感器电流进行采样， 并 重新启动对红外辐射的采样。如果电流已经达到阈值电流， 则将达到阈值电流时的温度读 数保存为外耳温度 TEE。 0058 然后， 对电容传感器的电流继续进行采样并确定探头 30 细端进入耳道的估计位 置， 并对相应于该位置的红外辐射的量进行采样， 所述红外辐射的量与温度相关联。 系统可 保存多个位置和温度的采样值， 诸如 50 个采样值， 当获取更多的采样值时， 可以先丢弃所 监控的第一组采样值。 0059
39、其后， 系统确定是否满足最低阈值温度(例如， 93华氏度)。 如果没有， 那么将延迟 一预定时间间隔 ( 例如， 100 毫秒 ) 后再重复采样， 并且系统保持相同外耳温度读数。如果 达到最低阈值温度， 那么做出探头是否已经插入的判断。可通过按压按钮 38 做出该判断， 或通过选择探头 30 在耳道内的预定距离或估计位置做出该判断， 所述预定距离或估计位 说 明 书 CN 102639052 B 9 7/8 页 10 置由流经电容传感器的电流确定。如果探头还未完全插入耳道， 那么将再次延迟一预定时 间间隔 ( 例如， 100 毫秒 ) 后再重复采样， 并且系统保持相同的外耳温度读数。如果探头已
40、 完全插入耳道， 那么系统确定是否已达到最小温度变化率， 即温度相对距离的最小斜率。 换 句话说， 系统判断， 在达到最低阈值温度后， 是否已经达到诸如图 14 所示的深入耳道超过 1 厘米后的较浅的温度斜率。如果还未达到该最小温度变化率， 那么系统显示板 34， 36 显示 诸如 “错误” 或 “无效” 或 “请插入更深” 等信息。如果已达到最小阈值变化率， 那么系统将 根据以下算法计算出估计的耳鼓温度， 并在显示板 34， 36 上显示该温度。 0060 TED TID+(TID-TEE)a)+(dy/dx(B-ID) 0061 其中， TID为探头插入耳道最深处时的红外感测温度 ； 00
41、62 TEE为紧邻耳道入口外部的温度 ； 0063 a 为根据经验测试得到的校正因子， 其大小一般为一个百分之一 (0.01) 的量级 ； 0064 dy/dx 为探头插入耳道最深处时的温度升高的斜率或变化率 ； 0065 ID 为探头进入耳道的最深处与刚进入耳道的位置之间的距离 ； 0066 B 为理想插入深度 ( 一般， 成人为 2.0 厘米， 儿童为 1.0 厘米 )。 0067 应当认识到， 耳道14入口到耳鼓16距离随动物种类的不同而变化， 而且个人之间 也有差异。例如， 成人的耳道 14 长度约为 2.6 厘米， 而儿童的则要短的多。因此， 应当为具 体的动物或不同大小的人定制算法
42、。本发明可以考虑在温度计 28 的手柄 32 上设置开关以 改变因子 “B” 。例如， 开关的一个位置可指示 “2 岁以下” 或 “20 磅以下” ， 该开关位置使得 因子 “B” 为 1.0 厘米。开关的第二位置将指示说明 “3-9 岁” 或 “20-90 磅” 并对应 1.5 厘 米的 “B” 值， 开关的第三位置将指示说明 “10 岁以上” 或 “90 磅以上” 并使得 “B” 值为 2.0 厘米。 0068 应当理解， 可使用包含在温度计 28 的手柄 32 内的微处理器执行图 13 所示的流程 和上述列举的公式或算法。 0069 下面将参照图 15 说明所述流程的具体操作示例。图 1
43、5 示出了在探头 30 靠近耳 道14的入口之前， 红外温度读数约为89.5华氏度。 在探头进入耳道14内约0.8厘米处时， 温度读数升至约 94 华氏度。虽然已经达到了最低阈值温度， 93 华氏度， 并且即使温度计的 操作者认为探头已经完全插入， 例如通过按压按钮 38， 但是系统将不计算耳鼓的估计温度， 而是在显示板 34， 36 上显示诸如 “错误” ， 或 “无效” ， 或 “请插入更深” 等信息， 这是因为在达 到最低阈值温度后， 仅出现了较陡的温度变化率， 或者说， 在达到最低阈值温度后， 温度相 对于距离的斜率还不够 “平坦” 。 0070 图 16 描述了探头插入深度为 1.3
44、 厘米时的示例性情况。该处的红外温度读数为 97.5 华氏度， 该处温度变化率的斜率为 1.4 华氏度每厘米， 而 “零” 点处的外耳温度为 89.5 华氏度。使用下面列出的参数和上面提到的公式或算法， 得出估计的耳鼓温度为 98.66 华 氏度。 0071 TID 97.5 F 0072 TEE 89.5 F 0073 a 0.01 0074 dy/dx 1.4 F/cm 0075 ID 1.3cm 说 明 书 CN 102639052 B 10 8/8 页 11 0076 B 2.0cm 0077 TED 97.5 F+(97.5 F-89.5 F)0.01)+(1.4 F/cm(2.0c
45、m-1.3cm) 0078 97.5 F+(0.08 F)+(0.98 F) 0079 98.66 F 0080 图 17 示出了另一实施例， 其中， 探头的插入深度为 2.0 厘米， 温变化率的斜率为 0.2华氏度每厘米， 插入深度处的温度为98.5华氏度，“零” 点处的外耳温度为89.5华氏度。 采用 “a” 等于 0.01，“B” 等于 2.0 厘米， 将前述值代入上述公式或算法， 则估计的耳鼓温度 计算如下 ： 0081 TED 98.5 F+(98.5 F-89.5 F)0.01)+(0.2 F/cm(2.0cm-2.0cm) 0082 98.5 F+(0.08 F)+(0 F) 0
46、083 98.58 F 0084 图 18 示出了又一实施例， 其中， 外耳温度相对较高， 为 96.0 华氏度， 插入深度为 1.0 厘米， 插入深度处的温度为 97.5 华氏度， 以及温度变化率的斜率为 1.1 华氏度每厘米。 同样， 采用 “a” 等于 0.01，“B” 等于 2.0 厘米， 估计的耳鼓温度计算如下 ： 0085 TED 97.5 F+(97.5 F-96.0 F)0.01)+(1.1 F/cm(2.0cm-1.0cm) 0086 97.5 F+(0 F 近似值 )+(1.1 F) 0087 98.6 F 0088 由上可知， 应当理解， 微处理器可操作地连接至红外探测器
47、和电容传感器电路以 及连接至按钮 38， 以接收数据， 该数据可用于图 13 所示的流程中， 也可应用于上述公式或 算法中以计算耳鼓温度。 0089 本发明也可考虑在探头 30 从耳道撤回期间， 使用相同的过程， 以验证在探头插入 耳道的期间所获得的数据的精度。即， 如果在移出期间所获得的数据与在插入期间所获得 的数据相差超过一预定值或者比例， 则可声明耳鼓温度的估计值不可信或无效， 操作者可 能需要重复整个流程。 0090 作为可选功能， 探头 30 本身可预热到一选择温度， 例如 90 华氏度， 这样， 探头 30 本身的温度不会对附近机体组织的温度产生较大影响 ； 否则， 较凉的探头 3
48、0 可能影响机体 组织所发出的红外辐射的量。该预热可通过在探头 30 上设置任何电阻材料并选择性地从 位于体温计 28 的手柄 32 内的电池向电阻材料施加电流， 诸如通过选择性地启动位于手柄 32 上的开关。在温度计 28 上也可设置有灯光指示器， 在探头 30 充分预热并可以使用时发 光。可在预选择的时间后启动该灯或当探头 30 上设置的另一个温度计确定探头已经达到 预选择温度后启动该灯。 0091 虽然本发明通过以上描述介绍了示例性的实施方式， 但是应当理解， 在本发明的 范围内， 可存在多种变化， 包括其他确定探头插入位置的方法。 上述示例并不旨在以任何方 式限定本发明。相反， 上述具
49、体描述为本领域的技术人员提供了实现本发明的其他示例性 实施例的基础。 说 明 书 CN 102639052 B 11 1/11 页 12 图 1 图 2 图 3图 4 说 明 书 附 图 CN 102639052 B 12 2/11 页 13 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 102639052 B 13 3/11 页 14 图 8A 图 8B 图 8C 说 明 书 附 图 CN 102639052 B 14 4/11 页 15 图 9A 图 9B 图 9C 说 明 书 附 图 CN 102639052 B 15 5/11 页 16 图 10A 图 10B 图 10C 说 明 书 附 图 CN 1026390
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