專(zhuān)利名稱(chēng)：用于確定動(dòng)物耳鼓溫度的溫度計(jì)及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定動(dòng)物耳鼓溫度的溫度計(jì)，所述溫度計(jì)包括ー探頭，一適合于接收耳鼓發(fā)出的紅外輻射的紅外輻射檢測(cè)器，以及用于確定探頭在耳道內(nèi)位置的設(shè)備，從而優(yōu)化從耳鼓接收的紅外輻射，并最小化從其他耳結(jié)構(gòu)接收的紅外輻射。本發(fā)明還公開(kāi)了所述溫度計(jì)的使用方法。


以下將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。圖I示出了人耳的主要結(jié)構(gòu)，以及根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例所構(gòu)造的ー個(gè)溫度計(jì)的平面圖；圖2為ー個(gè)可用于本發(fā)明的大體上呈截頭圓錐體的探頭的縱向側(cè)視圖；圖3為圖2所示的探頭的側(cè)視圖，該探頭裝有諸如傳統(tǒng)光電鼠標(biāo)一部分之類(lèi)的滑動(dòng)傳感器；圖4為圖2所示的探頭的側(cè)視圖，該探頭具有根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的加速度計(jì)；圖5為所獲得的信號(hào)的曲線圖，可用于計(jì)算使用圖4所示探頭所檢測(cè)的耳鼓的溫度；圖6為圖2所示的探頭的側(cè)視圖，該探頭具有根據(jù)本發(fā)明另ー實(shí)施例的三個(gè)相互間隔的導(dǎo)電環(huán)；圖7為根據(jù)本發(fā)明的使用圖5所示探頭的溫度計(jì)的示意性框圖；圖8A為ー具有如圖6所示的紅外探測(cè)器的探頭靠近人耳的示意圖，其中，虛線表示紅外探測(cè)器的“視野”或感測(cè)區(qū)域；圖SB為表示流經(jīng)探頭上的電容傳感器的電流的曲線圖，該探頭位于相對(duì)于耳道的某一位置；圖SC為表示由探頭中的檢測(cè)器所測(cè)得的紅外輻射所對(duì)應(yīng)的溫度的曲線圖，該探頭位于相對(duì)于耳道的某一位置；圖9A，10A, IlA及12A示出了圖8A所示的探頭靠近并進(jìn)入耳道的過(guò)程；圖9B，10B，11B及12B是與圖8B中的曲線圖相對(duì)應(yīng)的曲線圖，顯示了在探頭移動(dòng)靠近并進(jìn)入耳道的過(guò)程中，流經(jīng)電容傳感器的電流；圖9(，10(，11(及12(是與圖8C中的曲線圖相對(duì)應(yīng)的曲線圖，顯示了在探頭移動(dòng)靠近并進(jìn)入耳道的過(guò)程中，由探頭所測(cè)得的紅外輻射所對(duì)應(yīng)的溫度；圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的確定耳鼓溫度估值的一系列步驟的流程圖；圖14示出了在紅外探測(cè)器靠近并進(jìn)入耳道的過(guò)程中，紅外探測(cè)器所感測(cè)的溫度的典型曲線圖；圖15示出了當(dāng)探頭進(jìn)入耳道內(nèi)約O. 7厘米處時(shí)的溫度讀數(shù)；圖16示出了當(dāng)探頭進(jìn)入耳道內(nèi)約I. 3厘米處時(shí)的溫度讀數(shù)；圖17示出了當(dāng)探頭進(jìn)入耳道內(nèi)約2厘米處時(shí)的溫度讀數(shù)；圖18示出了當(dāng)外圍溫度相對(duì)較高時(shí)，探頭進(jìn)入耳道內(nèi)約I. O厘米處時(shí)的溫度讀數(shù)。
具體實(shí)施例方式以下將參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中相同附圖標(biāo)記指示相同部件。應(yīng)當(dāng)理解，以下描述僅是示例性的且對(duì)以下具體實(shí)施例作出的所有變動(dòng)和修飾，仍均屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。圖I示出了人耳10的主要部分，人耳10的外側(cè)部分即耳廓12由軟骨形成并被用于將聲波引導(dǎo)至所謂的耳道14，聲波在耳道內(nèi)形成振動(dòng)，并被傳導(dǎo)至耳鼓16。振動(dòng)進(jìn)一歩從耳鼓16通過(guò)三塊小骨骼即錘骨、砧骨和鐙骨傳導(dǎo)至耳蝸22。聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)24將耳蝸22與大腦相連接。耳鼓16的內(nèi)部區(qū)域連通至咽鼓管26，以有助于保持耳鼓16兩側(cè)的氣壓均衡。雖然圖I示出了ー耳鏡形狀的溫度計(jì)28，但是其他形狀的外形也考慮在本發(fā)明的范圍內(nèi)。溫度計(jì)28包括截頭圓錐體窺器或探頭30以及其上安裝有頂部顯示板34、側(cè)面顯示板36和手動(dòng)啟動(dòng)按鈕38的手柄32。如圖I所示，截頭圓錐體探頭30的細(xì)端適于插入耳道14內(nèi)一個(gè)相對(duì)較深的位置，而探頭30的中間段適于設(shè)計(jì)為使得其緊靠在耳道14最外側(cè)部分時(shí)，探頭30的細(xì)端不接觸耳鼓16。除了截頭圓錐體形，探頭的其他外形也考慮在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，探頭30的形狀還可以是漏斗形，其細(xì)端大體上呈圓柱形。圖2為探頭30的側(cè)視圖，探頭30優(yōu)選呈中空結(jié)構(gòu)且具有較薄的側(cè)壁。如此，通過(guò)探頭30細(xì)端的開(kāi)ロ，耳鼓16所發(fā)出的紅外輻射可穿過(guò)探頭30到達(dá)紅外探測(cè)器40，所述紅外探測(cè)器40可以鄰近探頭30的粗端設(shè)置在溫度計(jì)28內(nèi)。由此，探頭30作為光波導(dǎo)用于將耳鼓16發(fā)出的紅外輻射傳導(dǎo)至紅外探測(cè)器40。優(yōu)選地，探頭30的內(nèi)壁涂有對(duì)紅外輻射具有高反射率材料的涂層。應(yīng)當(dāng)理解，紅外探測(cè)器40可置于不同位置，包括最優(yōu)選地，置于探頭30的細(xì)端。進(jìn)ー步優(yōu)選的，探頭30可從溫度計(jì)28的手柄拆卸，以便于維護(hù)和清潔，或更優(yōu)選的，以便丟棄，從而將重復(fù)使用帶來(lái)的污染降至最低。在優(yōu)選實(shí)施例中，溫度計(jì)28包括一次性的、紅外透明的套筒(未圖示)，被配置為包覆在適于插入耳道內(nèi)較深的深度的探頭30的外圍表面。多個(gè)此類(lèi)套筒的使用，使得可通過(guò)在使用后丟棄使用過(guò)的套筒并更換全新的、未使用的套筒，實(shí)現(xiàn)探頭30的重復(fù)使用。溫度計(jì)28在使用前可通過(guò)已知溫度的物體向紅外輻射探測(cè)器發(fā)出輻射來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)，然后將所檢測(cè)到的紅外輻射強(qiáng)度與該物體的已知溫度相關(guān)聯(lián)。此校準(zhǔn)可以采用在人或其他動(dòng)物中心體溫的標(biāo)準(zhǔn)范圍以上的已知溫度來(lái)進(jìn)行。從而，照射在紅外探測(cè)器40上的紅外輻射的量將被關(guān)聯(lián)至某一特定的溫度，該溫度可以同時(shí)以攝氏溫度和華氏溫度顯示在頂部顯示板34或/和側(cè)面顯示板36上。溫度計(jì)28上也可以設(shè)置有線或無(wú)線發(fā)射器，用于將相關(guān)聯(lián)的溫度發(fā)送到遠(yuǎn)程裝置上，以進(jìn)行監(jiān)控、進(jìn)ー步處理、或記錄該溫度。
如圖3所示，探頭30上安裝有光識(shí)別傳感器42，所述光識(shí)別傳感器42是光電鼠標(biāo)的ー個(gè)普通元件。優(yōu)選的，傳感器42被設(shè)置于探頭30細(xì)端的外表面上。傳感器42可具有廣泛的可選擇的尺寸并可置于探頭30細(xì)端周?chē)牟煌瑓^(qū)域，亦可環(huán)繞探頭30的細(xì)端連續(xù)設(shè)置。鼠標(biāo)通常用于臺(tái)式個(gè)人電腦，被置于墊子或其他表面上，用于移動(dòng)或操縱顯示在電腦屏幕上的光標(biāo)箭頭。早期版本的鼠標(biāo)使用滾動(dòng)球，將滾動(dòng)球的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電腦屏幕上的光標(biāo)箭頭的活動(dòng)。近期版本已經(jīng)開(kāi)始使用光電鼠標(biāo)，通常使用發(fā)光二極管或光電ニ極管，來(lái)檢測(cè)鼠標(biāo)相對(duì)于其下方表面的運(yùn)動(dòng)，而不是諸如球體等的運(yùn)動(dòng)部件。 施樂(lè)公司(XeroxCorporation)的理查德· · F · 萊昂(Richard F. Lyon)是光電鼠標(biāo)的開(kāi)創(chuàng)者之一，并在美國(guó)專(zhuān)利No. 4，521，772和No. 4，521，773中描述了其發(fā)明的光電鼠標(biāo)的結(jié)構(gòu)以及操作方式。該光電鼠標(biāo)的工作原理是，使用光電傳感器對(duì)鼠標(biāo)操作或觀察的表面進(jìn)行連續(xù)拍照。光電鼠標(biāo)使用發(fā)光二極管或光電ニ極管照亮其跟蹤的表面，通過(guò)拍照和分析以獲得光學(xué)變化或紋理。通過(guò)計(jì)算機(jī)芯片的圖像處理部件處理相鄰兩幀圖像間的變化，并使用光流場(chǎng)估計(jì)算法將這些變化轉(zhuǎn)化為沿兩軸的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)監(jiān)測(cè)所拍的圖案、紋理、或其他特征的位置變化，計(jì)算機(jī)芯片可以計(jì)算出鼠標(biāo)相對(duì)于所跟蹤表面的加速度、速率以及位置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)傳感器42僅跟蹤單個(gè)點(diǎn)或者特征，并確定該特征相對(duì)于傳感器42移動(dòng)的距離，即，探頭30被插入耳道14的深度。在本發(fā)明的上下文中，優(yōu)選的所跟蹤的表面是耳道14的皮膚外表面。本發(fā)明的使用傳感器42的溫度計(jì)28能夠連續(xù)監(jiān)測(cè)探頭30插入耳道14的過(guò)程。如圖3所示，傳感器42可經(jīng)由沿著探頭30內(nèi)壁或外壁設(shè)置的導(dǎo)線44連接至位于溫度計(jì)28的手柄32內(nèi)的微處理器，所述微處理器可被編程以分析來(lái)自傳感器42和紅外探測(cè)器40的輸入，以確定何時(shí)探頭30和傳感器42已深入到耳道14內(nèi)最深處，從而確定此時(shí)紅外探測(cè)器40檢測(cè)到的紅外輻射的強(qiáng)度，并將該強(qiáng)度與一溫度相關(guān)聯(lián)，該溫度可顯示于顯示板34和/或36上。光學(xué)傳感器42可使用1500幀每秒的采樣速率，該采樣速率足夠確定最遠(yuǎn)深入點(diǎn)。據(jù)信，適合于上述應(yīng)用中的光學(xué)傳感器是由安捷倫(Agilent)制造的型號(hào)為ADNS-2610的光學(xué)傳感器。手動(dòng)啟動(dòng)按鈕38可觸發(fā)ー個(gè)開(kāi)關(guān)以啟動(dòng)光學(xué)傳感器42的跟蹤，該跟蹤可持續(xù)ー固定時(shí)間，例如4秒鐘。或者，可再次按下按鈕38以停止跟蹤。上述過(guò)程也可以是半自動(dòng)或全自動(dòng)過(guò)程。圖4所示為本發(fā)明的另ー實(shí)施例，其中，加速度計(jì)46安裝于探頭30的靠近粗端的外表面上。閱讀該實(shí)施例的以下描述將能理解，加速度計(jì)46可沿探頭30安裝于幾乎任何位置，甚至可以安裝在溫度計(jì)28的手柄32上且與探頭30對(duì)齊。加速度計(jì)46可經(jīng)由沿著探頭30內(nèi)壁或外壁設(shè)置的導(dǎo)線48連接至設(shè)置在手柄32內(nèi)的相關(guān)微處理器。加速度計(jì)46用于測(cè)量加速度和減速度。加速度計(jì)46通常包括設(shè)置于彈簧上的塊，當(dāng)加速度計(jì)(即，塊)運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧將發(fā)生彎曲。最常見(jiàn)的方式是測(cè)量ー組固定的極板和連接至塊的ー組極板之間的電容?；蛘撸梢詫好綦娮杓傻綇椈芍幸詼y(cè)量彈簧的形變。通過(guò)檢測(cè)該彈簧如何彎曲以及何時(shí)發(fā)生彎曲，不僅可以確定塊(即，加速度計(jì))相 對(duì)于一起始點(diǎn)的加速度，還可以確定其速度、傾斜度以及ー維(軸)方向，ニ維正交方向，或三維正交方向上的距離。彈簧彎曲可以通過(guò)模擬或數(shù)字方式測(cè)量。其他類(lèi)型的加速度計(jì)也可用于本發(fā)明。在本發(fā)明的上下文中，溫度計(jì)28的握法是使得探頭30僅部分進(jìn)入耳道14，然后溫度計(jì)28向耳道14移動(dòng)使得探頭30進(jìn)ー步伸入耳道14，之后溫度計(jì)28從耳道14撤回。而后，手柄32內(nèi)的微處理器可以接收來(lái)自加速度計(jì)46和紅外探測(cè)器40的輸入，以確定何時(shí)探頭30和傳感器42已深入到耳道14內(nèi)的最深處，從而確定此時(shí)紅外探測(cè)器40檢測(cè)到的紅外輻射的強(qiáng)度，將該強(qiáng) 度與一溫度相關(guān)聯(lián)并顯示于顯示板34和/或36上?；蛘?，該微處理器還可繪制從進(jìn)入耳道直到溫度計(jì)28撤回至相同位置的某些時(shí)間間隔上的溫度曲線。圖5描述了溫度相對(duì)于耳道14內(nèi)的位置的示例性圖表。為了選擇耳鼓的確定溫度，微處理器可被編程以使用算法并繪制出“最佳擬合”曲線。在圖5中，該曲線是拋物線，可以確定出該曲線上某一預(yù)定斜率出現(xiàn)的位置，并計(jì)算耳鼓16的溫度。據(jù)信，在上述應(yīng)用中有用的加速度計(jì)是由意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)制造的LIS3L06AL三軸線性加速度計(jì)。圖6描述了本發(fā)明的另ー實(shí)施例。其中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電體可設(shè)置在探頭30外圍四周。如圖6所示，有三個(gè)環(huán)形導(dǎo)電體50，52和54相互間隔地設(shè)置于探頭30細(xì)端周?chē)?。在?yōu)選實(shí)施例中，所述導(dǎo)電體可由約1/8英寸寬的扁平銅帶形成，所述導(dǎo)電體上還可以涂敷ー層商品名為“卡普頓(Kapton) ”的聚酰亞胺薄膜，所述薄膜用于提供絕緣和保護(hù)功能。導(dǎo)電體50，52和54中的每ー個(gè)可分別經(jīng)由置于中空的探頭30內(nèi)的相關(guān)聯(lián)的導(dǎo)線56，58或60連接至溫度計(jì)28的手柄32內(nèi)部。交流波形發(fā)生器62可應(yīng)用于導(dǎo)電體50, 52和54中的姆一個(gè)。當(dāng)導(dǎo)電體50,52和54靠近耳道14的壁時(shí),導(dǎo)電體50, 52和54的電容將改變。一般而言，如果沒(méi)有物體在導(dǎo)電體50，52和54周?chē)?，則沒(méi)有電流流經(jīng)導(dǎo)電體50，52和54，但是當(dāng)導(dǎo)電體50，52和54越來(lái)越接近物體，如耳道14的內(nèi)壁，則電流會(huì)越來(lái)越大。每個(gè)導(dǎo)電體50，52和54內(nèi)部的電流可由電流計(jì)64測(cè)量。據(jù)信,歐姆龍的BT6工作臺(tái)演示板(workbench demo board)可用于實(shí)現(xiàn)上述目的。當(dāng)流經(jīng)各個(gè)導(dǎo)電體50，52和54的電流達(dá)到與該導(dǎo)電體相關(guān)聯(lián)的某ー預(yù)定閾值時(shí)，可將溫度讀數(shù)與該探頭位置相關(guān)聯(lián)。所選擇的作為定義耳鼓16溫度的溫度可以是在滿足該閾值條件后的首個(gè)溫度讀數(shù)，也可以是在滿足該閾值條件后并持續(xù)滿足的ー時(shí)段內(nèi)的最高溫度讀數(shù)。再參照?qǐng)D7，微處理器66可獲得來(lái)自電流計(jì)64和紅外探測(cè)器40的輸入以評(píng)估是否已經(jīng)達(dá)到所述閾值條件，并獲得照射在紅外探測(cè)器40上的紅外輻射的讀數(shù)，將所選擇的溫度同時(shí)顯示于顯示板34，36上，或只顯示于其中之一上。一特定算法可用于確定耳鼓溫度，下面將利用圖6中所示的探頭30和圖7中所示的電容傳感器對(duì)該算法進(jìn)行描述。為了解釋該算法，可以先了解一下耳朵的結(jié)構(gòu)一般是如何影響其溫度的。耳朵的外耳廓12被暴露于環(huán)境空氣且包括非常少的血流，因此，雖然當(dāng)人或動(dòng)物在運(yùn)動(dòng)時(shí)，耳廓12的溫度會(huì)相對(duì)升高，但是耳廓12的溫度傾向于主要受環(huán)境空氣溫度的影響。在耳道14入口處，溫度傾向于受到耳廓12、骨顱68以及具有相對(duì)較高溫度的大腦的影響，由于骨顱68所含血流較少且靠近外部皮膚，因此其仍相對(duì)較冷；而大腦中血液豐富且具有較高溫度。在耳道深處，由于耳道壁較薄，其溫度主要受到大腦和耳鼓16的影響，該溫度反映了中心溫度。如圖8A所示，當(dāng)探頭30位于遠(yuǎn)離耳廓12處時(shí)，探頭30內(nèi)部的紅外探測(cè)器具有圖8A中虛線所示的“視野”或紅外輻射感測(cè)區(qū)域。該紅外探測(cè)器感測(cè)并集中整個(gè)區(qū)域或視野中來(lái)自于物體的紅外輻射。由于安置于探頭30上的電容傳感器遠(yuǎn)離任何動(dòng)物機(jī)體組織或其他物體，因此圖8B示出的流經(jīng)該電容傳感器的電流為零。如圖SC所示，檢測(cè)器在圖8A所示位置測(cè)得的紅外輻射的量受環(huán)境溫度的影響很大，在此例中，測(cè)得的紅外輻射量對(duì)應(yīng)于90華氏度。 如圖9A所示，雖然探頭30更加靠近耳道，但是流經(jīng)該電容傳感器的電流仍然為零(圖9B)，而溫度只提高了 I度，為91華氏度(圖9C)。圖IOA描述了探頭30的細(xì)端剛好位于耳道14入口。在該位置，如圖IOB所示，有微小電流流經(jīng)電容傳感器。通過(guò)對(duì)裝有電容傳感器的探頭30進(jìn)行基于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的試驗(yàn)，可以將探頭30的細(xì)端剛好位于耳道入口處時(shí)流經(jīng)電容傳感器的電流選擇為閾值電流，并定義ー個(gè)相對(duì)于耳道14的所謂“零”距離的位置。同樣的，也可以對(duì)電流的其他速率進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)測(cè)試，并將其與探頭30的細(xì)端在耳道內(nèi)的距離相關(guān)聯(lián)。如圖IOC所示，探頭30在圖IOA所示的位置所測(cè)得的溫度值已升高至94華氏度。 圖IlA所示的探頭30的細(xì)端已從耳道14的入口插入耳道14內(nèi)I厘米深的距離。如圖IlB所示，由于電容傳感器非常接近耳組織，流經(jīng)該電容傳感器的電流顯著増加。如圖IIC所示，所檢測(cè)到的溫度已升至97華氏度。圖12A所示的探頭30的細(xì)端的位置為從耳道14入口進(jìn)入耳道14內(nèi)2厘米。如圖12B所示，流經(jīng)電容傳感器的電流持續(xù)增加。所測(cè)得的溫度如圖12C所示僅小幅上升，為98華氏度。圖14示出了探頭30中的紅外探測(cè)器測(cè)得的溫度的典型曲線，其中，距離“零”表示耳道入口，耳廓12周?chē)沫h(huán)境溫度約為90華氏度，而耳鼓溫度為98. 6華氏度?？捎冒l(fā)現(xiàn)該曲線的斜率較緩直到探頭30的細(xì)端位于耳道入口的位置；之后，從零距離位置到耳道14內(nèi)約I厘米深處之間，曲線斜率較陡；而在深入耳道超過(guò)I厘米的較深處，斜率又趨緩。圖13示出了可用于確定耳鼓溫度的各步驟的流程圖。按下按鈕38啟動(dòng)流程，以開(kāi)始對(duì)流經(jīng)電容傳感器的電流量進(jìn)行采樣。該采樣可以采用基本上任何速率，例如，10次采樣每秒。該啟動(dòng)步驟也開(kāi)始對(duì)紅外探測(cè)器所測(cè)得的紅外輻射的量進(jìn)行采樣，所測(cè)得的紅外輻射的量可與溫度相關(guān)聯(lián)，同樣的，該采樣可采用基本上任何速率，例如，10次采樣每秒。其次，對(duì)流經(jīng)電容傳感器的電流的采樣值進(jìn)行分析，以確定其是否已經(jīng)達(dá)到閾值電流。如果沒(méi)有，則延遲一預(yù)定時(shí)間間隔，例如，100毫秒，再對(duì)電容傳感器電流進(jìn)行采樣，并重新啟動(dòng)對(duì)紅外輻射的采樣。如果電流已經(jīng)達(dá)到閾值電流，則將達(dá)到閾值電流時(shí)的溫度讀數(shù)保存為外耳溫度TEE。然后，對(duì)電容傳感器的電流繼續(xù)進(jìn)行采樣并確定探頭30細(xì)端進(jìn)入耳道的估計(jì)位置，并對(duì)相應(yīng)于該位置的紅外輻射的量進(jìn)行采樣，所述紅外輻射的量與溫度相關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)可保存多個(gè)位置和溫度的采樣值，諸如50個(gè)采樣值，當(dāng)獲取更多的采樣值時(shí)，可以先丟棄所監(jiān)控的第一組采樣值。其后，系統(tǒng)確定是否滿足最低閾值溫度(例如，93華氏度)。如果沒(méi)有，那么將延遲一預(yù)定時(shí)間間隔(例如，100毫秒)后再重復(fù)采樣，并且系統(tǒng)保持相同外耳溫度讀數(shù)。如果達(dá)到最低閾值溫度，那么做出探頭是否已經(jīng)插入的判斷?？赏ㄟ^(guò)按壓按鈕38做出該判斷，或通過(guò)選擇探頭30在耳道內(nèi)的預(yù)定距離或估計(jì)位置做出該判斷，所述預(yù)定距離或估計(jì)位置由流經(jīng)電容傳感器的電流確定。如果探頭還未完全插入耳道，那么將再次延遲ー預(yù)定時(shí)間間隔(例如，100毫秒)后再重復(fù)采樣，并且系統(tǒng)保持相同的外耳溫度讀數(shù)。如果探頭已完全插入耳道，那么系統(tǒng)確定是否已達(dá)到最小溫度變化率，即溫度相對(duì)距離的最小斜率。換句話說(shuō)，系統(tǒng)判斷，在達(dá)到最低閾值溫度后，是否已經(jīng)達(dá)到諸如圖14所示的深入耳道超過(guò)I厘米后的較淺的溫度斜率。如果還未達(dá)到該最小溫度變化率，那么系統(tǒng)顯示板34，36顯示諸如“錯(cuò)誤”或“無(wú)效”或“請(qǐng)插入更深”等信息。如果已達(dá)到最小閾值變化率，那么系統(tǒng)將根據(jù)以下算法計(jì)算出估計(jì)的耳鼓溫度，并在顯示板34，36上顯示該溫度。Ted = Tid+ ( (Tid-Tee) Xa) + (dy/dx X (B-ID))其中，Tid為探頭插入耳道最深處時(shí)的紅外感測(cè)溫度；Tee為緊鄰耳道入口外部的溫度； a為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)測(cè)試得到的校正因子，其大小一般為ー個(gè)百分之一(O. 01)的量級(jí)；dy/dx為探頭插入耳道最深處時(shí)的溫度升高的斜率或變化率；ID為探頭進(jìn)入耳道的最深處與剛進(jìn)入耳道的位置之間的距離；B為理想插入深度(一般，成人為2. O厘米，兒童為I. O厘米)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，耳道14入口到耳鼓16距離隨動(dòng)物種類(lèi)的不同而變化，而且個(gè)人之間也有差異。例如，成人的耳道14長(zhǎng)度約為2.6厘米，而兒童的則要短的多。因此，應(yīng)當(dāng)為具體的動(dòng)物或不同大小的入定制算法。本發(fā)明可以考慮在溫度計(jì)28的手柄32上設(shè)置開(kāi)關(guān)以改變因子“B”。例如，開(kāi)關(guān)的ー個(gè)位置可指示“2歲以下”或“20磅以下”，該開(kāi)關(guān)位置使得因子“B”為I. O厘米。開(kāi)關(guān)的第二位置將指示說(shuō)明“3-9歲”或“20-90磅”并對(duì)應(yīng)I. 5厘米的“B”值，開(kāi)關(guān)的第三位置將指示說(shuō)明“ 10歲以上”或“90磅以上”并使得“B”值為2. O厘米。應(yīng)當(dāng)理解，可使用包含在溫度計(jì)28的手柄32內(nèi)的微處理器執(zhí)行圖13所示的流程和上述列舉的公式或算法。下面將參照?qǐng)D15說(shuō)明所述流程的具體操作示例。圖15示出了在探頭30靠近耳道14的入口之前，紅外溫度讀數(shù)約為89. 5華氏度。在探頭進(jìn)入耳道14內(nèi)約O. 8厘米處時(shí)，溫度讀數(shù)升至約94華氏度。雖然已經(jīng)達(dá)到了最低閾值溫度，93華氏度，并且即使溫度計(jì)的操作者認(rèn)為探頭已經(jīng)完全插入，例如通過(guò)按壓按鈕38，但是系統(tǒng)將不計(jì)算耳鼓的估計(jì)溫度，而是在顯示板34，36上顯示諸如“錯(cuò)誤”，或“無(wú)效”，或“請(qǐng)插入更深”等信息，這是因?yàn)樵谶_(dá)到最低閾值溫度后，僅出現(xiàn)了較陡的溫度變化率，或者說(shuō)，在達(dá)到最低閾值溫度后，溫度相對(duì)于距離的斜率還不夠“平坦”。圖16描述了探頭插入深度為I. 3厘米時(shí)的示例性情況。該處的紅外溫度讀數(shù)為97. 5華氏度，該處溫度變化率的斜率為I. 4華氏度每厘米，而“零”點(diǎn)處的外耳溫度為89. 5華氏度。使用下面列出的參數(shù)和上面提到的公式或算法，得出估計(jì)的耳鼓溫度為98. 66華氏度。Tid = 97. 5。FTee = 89. 5° Fa = O. 01dy/dx = I. 4。F/cmID = I. 3cm
B = 2. OcmTed = 97. 5° F+((97. 5° F—89. 5。F) X0. 01) + (1. 4° F/cmX (2. Ocm-l. 3cm))= 97. 5° F+(0.08。F) +(0.98° F)= 98.66° F圖17示出了另ー實(shí)施例，其中，探頭的插入深度為2. O厘米，溫變化率的斜率為
0.2華氏度每厘米，插入深度處的溫度為98. 5華氏度，“零”點(diǎn)處的外耳溫度為89. 5華氏度。采用“a”等于O. 01，“B”等于2. O厘米，將前述值代入上述公式或算法，則估計(jì)的耳鼓溫度計(jì)算如下Ted = 98. 5。F+((98. 5° F—89. 5。F) XO. 01) + (0. 2° F/cmX (2. Ocm-2. Ocm))= 98. 5° F+(O. 08。F) +(O。F)= 98.58° F圖18示出了又ー實(shí)施例，其中，外耳溫度相對(duì)較高，為96. O華氏度，插入深度為
1.O厘米，插入深度處的溫度為97. 5華氏度，以及溫度變化率的斜率為I. I華氏度每厘米。同樣，采用“a”等于O. 01，“B”等于2. O厘米，估計(jì)的耳鼓溫度計(jì)算如下Ted = 97. 5。F+((97. 5° Fi O。F) XO. 01) + (1. 1° F/cmX (2. Ocm-l. Ocm))= 97. 5° F+(0。F[近似值]) + (1. I。F)=98.6° F由上可知，應(yīng)當(dāng)理解，微處理器可操作地連接至紅外探測(cè)器和電容傳感器電路以及連接至按鈕38，以接收數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)可用于圖13所示的流程中，也可應(yīng)用于上述公式或算法中以計(jì)算耳鼓溫度。本發(fā)明也可考慮在探頭30從耳道撤回期間，使用相同的過(guò)程，以驗(yàn)證在探頭插入耳道的期間所獲得的數(shù)據(jù)的精度。即，如果在移出期間所獲得的數(shù)據(jù)與在插入期間所獲得的數(shù)據(jù)相差超過(guò)ー預(yù)定值或者比例，則可聲明耳鼓溫度的估計(jì)值不可信或無(wú)效，操作者可能需要重復(fù)整個(gè)流程。作為可選功能，探頭30本身可預(yù)熱到ー選擇溫度，例如90華氏度，這樣，探頭30本身的溫度不會(huì)對(duì)附近機(jī)體組織的溫度產(chǎn)生較大影響；否則，較涼的探頭30可能影響機(jī)體組織所發(fā)出的紅外輻射的量。該預(yù)熱可通過(guò)在探頭30上設(shè)置任何電阻材料并選擇性地從位于體溫計(jì)28的手柄32內(nèi)的電池向電阻材料施加電流，諸如通過(guò)選擇性地啟動(dòng)位于手柄32上的開(kāi)關(guān)。在溫度計(jì)28上也可設(shè)置有燈光指示器，在探頭30充分預(yù)熱并可以使用時(shí)發(fā)光。可在預(yù)選擇的時(shí)間后啟動(dòng)該燈或當(dāng)探頭30上設(shè)置的另ー個(gè)溫度計(jì)確定探頭已經(jīng)達(dá)到預(yù)選擇溫度后啟動(dòng)該燈。雖然本發(fā)明通過(guò)以上描述介紹了示例性的實(shí)施方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可存在多種變化，包括其他確定探頭插入位置的方法。上述示例并不g在以任何方式限定本發(fā)明。相反，上述具體描述為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的其他示例性實(shí)施例的基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種用于確定脊椎動(dòng)物耳道和耳鼓溫度的溫度計(jì)，其特征在于，所述溫度計(jì)包括 一探頭，適于插入所述耳道； 一探測(cè)器，適于感測(cè)所述耳道和耳鼓所發(fā)出的紅外輻射，所述探測(cè)器可操作地耦接至所述探頭；以及 用于確定所述探頭相對(duì)于耳道的位置的裝置。
2.如權(quán)利要求I所述的溫度計(jì)，其特征在于，所述探頭具有大體上呈截頭圓錐體的外形。
3.如權(quán)利要求I所述的溫度計(jì)，其特征在于，所述位置確定裝置包括一設(shè)備，所述設(shè)備選自由滑動(dòng)傳感器、加速度計(jì)以及近距離傳感器組成的群組。
4.如權(quán)利要求I所述的溫度計(jì)，其特征在于，還包括響應(yīng)于所述探測(cè)器并用于確定耳鼓溫度的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的溫度計(jì)，其特征在于，所述溫度確定裝置包括一微處理器，所述微處理器被編程以逼近實(shí)際耳鼓溫度。
6.如權(quán)利要求4所述的溫度計(jì)，其特征在于，所述溫度確定裝置包括一微處理器，所述微處理器被編程以大致計(jì)算所述探測(cè)器所感測(cè)的相對(duì)所述位置確定裝置所確定的位置采樣值的多個(gè)溫度值的最佳擬合曲線，計(jì)算曲線上具有所選的斜率的位置，并計(jì)算與出現(xiàn)該所選的斜率的位置相關(guān)聯(lián)的溫度。
7.如權(quán)利要求6所述的溫度計(jì)，其特征在于，所述多個(gè)溫度值在數(shù)量上超過(guò)三個(gè)。
8.如權(quán)利要求6所述的溫度計(jì)，其特征在于，還包括一手動(dòng)啟動(dòng)按鈕，用于啟動(dòng)所述所選的時(shí)間幀。
9.如權(quán)利要求4所述的溫度計(jì)，其特征在于，所述溫度確定裝置還響應(yīng)于所述位置確定裝置，且包括一微處理器，所述微處理器被編程以根據(jù)所述探測(cè)器所測(cè)得的紅外輻射的量關(guān)于所述探頭相對(duì)于所述耳道的不同位置的一變化率確定耳鼓溫度。
10.如權(quán)利要求3所述的溫度計(jì)，其特征在于，所述滑動(dòng)傳感器包括一光識(shí)別設(shè)備，適于在所述支承結(jié)構(gòu)插入耳道后，檢測(cè)所述耳道周?chē)糠值淖兓?br> 11.如權(quán)利要求3所述的溫度計(jì)，其特征在于，所述近距離傳感器包括安裝在所述支承結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)電體，可操作地連接至所述導(dǎo)電體的交流波形發(fā)生器，以及可操作地連接至所述導(dǎo)電體的電流檢測(cè)器。
12.—種用于確定脊椎動(dòng)物耳鼓溫度的方法,其特征在于,所述方法包括 提供一窺器； 提供一可操作地耦接至所述窺器的紅外輻射探測(cè)器； 提供一用于確定所述探頭的位置的裝置； 將所述窺器插入所述動(dòng)物的耳道； 大體上在插入最深點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，確定所述紅外輻射探測(cè)器測(cè)得的紅外輻射的量；以及 將由此確定的所述紅外輻射的量與一對(duì)應(yīng)的溫度值相關(guān)聯(lián)。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述位置確定裝置包括一連接至所述窺器的加速度計(jì)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，還包括 采用所述加速度計(jì)檢測(cè)所述窺器插入耳道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)；響應(yīng)于所述運(yùn)動(dòng)檢測(cè)，確定大體上何時(shí)所述窺器已到達(dá)所述插入最深點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述位置確定裝置包括一光識(shí)別設(shè)備，適于在所述窺器插入耳道后，檢測(cè)所述耳道周?chē)糠值淖兓?br> 16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括 采用所述光識(shí)別設(shè)備，大體上檢測(cè)所述窺器插入耳道后，行程的最深點(diǎn)； 以及大體上在行程的最深點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，確定所述紅外輻射探測(cè)器所測(cè)得的紅外輻射的量。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述位置確定裝置包括一連接至所述窺器的導(dǎo)電體。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括 在所述窺器如此插入后，向所述導(dǎo)電體發(fā)送一交流波形； 在所述窺器如此插入后，測(cè)量流經(jīng)所述導(dǎo)電體的電流； 設(shè)定一流經(jīng)所述導(dǎo)電體的電流的閾值； 檢測(cè)大體上何時(shí)有閾值電流流經(jīng)所述導(dǎo)電體，以確定大體上何時(shí)所述行程的最深點(diǎn)出現(xiàn)。
19.一種用于測(cè)量脊椎動(dòng)物耳道和耳鼓溫度的溫度計(jì)，其特征在于，所述溫度計(jì)包括 一探頭，適于插入耳道； 一探測(cè)器，連接至所述探頭且適于感測(cè)所述耳道和耳鼓發(fā)出的紅外輻射；以及可操作地連接至所述探測(cè)器，并且用于在所述探測(cè)器插入耳道后確定所述探測(cè)器所感測(cè)到的紅外輻射的量的一變化，以及基于所述變化來(lái)聲明與所述探測(cè)器所感測(cè)到的紅外輻射的量相關(guān)聯(lián)的溫度無(wú)效的裝置。
20.一種用于確定脊椎動(dòng)物耳道和耳鼓溫度的方法，其特征在于，所述方法包括 提供一紅外輻射探測(cè)器； 通過(guò)使用所述探測(cè)器獲得通向耳鼓的耳道的入口外部附近的溫度； 通過(guò)使用所述探測(cè)器記錄耳道內(nèi)的多個(gè)距離處的溫度； 確定是否已記錄了一最小預(yù)選溫度； 確定是否已記錄了一最小預(yù)選閾值溫度變化率； 只有當(dāng)所述最小預(yù)選溫度已被記錄并且所述最小溫度變化率已被記錄時(shí)，使用所獲得的溫度、在耳道內(nèi)大體上最大距離處所記錄的溫度和在此最大距離處的溫度變化率來(lái)確定耳成溫度。
21.如權(quán)利要求20所述的用于測(cè)量脊椎動(dòng)物耳道和耳鼓溫度的方法，其特征在于，所述方法還包括 如果還未記錄所述最小預(yù)選溫度，或者如果還未記錄所述最小預(yù)選溫度變化率，則禁止耳鼓溫度的確定。
全文摘要
一種用于確定動(dòng)物耳鼓溫度的溫度計(jì)，所述溫度計(jì)包括一探頭；一紅外輻射探測(cè)器，適于接收由耳鼓發(fā)出的紅外輻射；以及有助于保證探頭被置于耳道內(nèi)的所需位置的設(shè)備，以優(yōu)化從耳鼓所接收的紅外輻射，并最小化從其他耳結(jié)構(gòu)所接收的紅外輻射。還公開(kāi)了一種使用該溫度計(jì)的方法。
文檔編號(hào)A61B5/01GK102639052SQ201080048810
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月2日
發(fā)明者亨利·J·史密斯三世, 克雷格·M·梅爾森, 大衛(wèi)·E·奎恩, 斯科特·A·馬丁, 約翰·A·萊恩, 雷·D·史東, 馬修·D·穆林 申請(qǐng)人:威爾士阿林有限公司