[发明专利]具有杂散辐射屏蔽的非接触式医用温度计

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于35U.S.C.§119(e)要求2008年10月23日提交的美国临时专利申请61/197,023的优先权，通过引用将其全部内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于测量温度的装置，更具体而言，涉及包含屏蔽以降低杂散辐射的影响的用于医学应用的非接触式红外温度计。

背景技术

热辐射或红外(IR)温度计是能够在不物理接触测量物体的条件下测量温度的装置。由此，这样的温度计通常被称为“非接触式”或“远距”温度计。在IR温度计中，通过检测IR辐射的强度来获取物体的温度，该IR辐射自然地发源于物体的表面。对于0到100℃的物体，这要求使用IR传感器以检测具有约3到40微米的波长的辐射。典型地，该范围内的IR辐射称为热辐射。

红外温度计的一个实例是“即时耳”医用温度计，其能够对人或动物的耳道的鼓膜和周围组织进行非接触式温度测量。Fraden的美国专利4,797,840(“840专利”)示例了即时耳温计，通过引用将其全部内容并入本文中。其他实例包括如Kraus等人的美国专利6,789,936所示例的用于测量表面皮肤温度(例如，前额的皮肤表面温度)的医用温度计，通过引用将其全部内容并入本文中。

为了测量通过其IR辐射发射而测量物体的表面温度，通过常规的电子电路检测IR辐射并将IR辐射转换成适合处理的电信号。由IR传感器或探测器完成检测IR辐射的任务。

常规热IR传感器典型地包括具有红外透明窗口的外壳和至少一个感测元件，所述感测元件响应于从物体表面发射而穿过IR传感器的IR窗口的热辐射能量通量Φ。IR传感器用于产生电信号，该电信号代表在感测元件与测量物体之间存在的净IR通量Φ。该电信号可以通过合适的数据处理而与物体的温度相关，如例如下面进一步描述的。

热通量Φ是两个温度的函数：感测元件表面温度T_s和物体的表面温度T_b(测量单位为开式温度)。理论上，已知热辐射由普朗克定律决定。然而，对于可由IR温度计的光学系统确定的宽光谱范围，两个温度T_s、T_b与通量Φ之间的关系由四阶抛物线近似。在物理学上，该近似称为斯蒂芬-玻尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律：

Φ=kϵbϵsσ(Tb4-Ts4)---(1)]]>

其中ε_b和ε_s分别是物体和感测元件的表面发射率，σ是斯蒂芬-玻尔兹曼常数，k是可由在IR温度计的校准期间的测量确定的光学常数。

对于真实物体的温度T_b与传感器温度T_s之间的相对小的差异，式(1)可以简化为：