[发明专利]快速响应数字温度计

说明书

本发明涉及一种温度计，更具体地说，涉及一种快速达到稳定温度的数字温度计。

人们一直探索温度测量特别是体温测量的速度，当然，还不仅是速度。需要快速读取温度的人或场合包括，尤其是，急诊室内诊断患者病情的内科医生，需要确定食物(比如肉)内部温度是否已经达到理想温度的厨师，检查空气管内空气温度的HVAC技师，以及要知道哇哇啼哭的孩子是否发烧的母亲。每遇到这样的情况都需要快速而直接的温度测量。

通常，用玻璃水银温度计对温度(无论是人体、食物或空气)进行测量。这种温度计通常需要大约3分钟的时间才能达到稳定的读数。然而最近，在缩短温度计达到稳定的温度读数所需的时间方面取得了一定的进步。这些进步大多运用在低成本的数字体温计上，它是通过使用具有较低质量和热容的温度传感器从而实现相对快的温度检测的。

在传统的玻璃水银温度计达到稳定读数所需的一半的时间内，数字温度计就可以达到稳定的温度显示。近来，出现的红外温度计获得了较之数字温度计更快的稳定温度读数。它通常是通过测量鼓膜或耳道的红外线发射来实现的。然而红外温度计不及传统的接触式温度计准确，并且受使用变化，耳道形状变化以及内耳温度差异的影响。

在West的美国专利US4,183,248中公开了一种快速温度检测的具体方法，其中谈到，通过使用一个柄内的发热器以便同温度传感器的温度相匹配从而减少温度计柄的热量损失。West的专利称使用这种方法可以得到30秒的响应时间。在用加热器产生的热对通过温度计柄的温度损耗进行补偿的同时，传感器端的热容导致人体部位的局部降温，并且需要时间对人体该部位的热损耗进行补充从而获得正确的温度读数。

在Gregory的美国专利US5,632,555中公开了另一种快速温度检测方法，其中使用了一个加热器以减少热容量。Gregory谈到，在将温度计顶端插入患者口中之前先将温度计传感器端加热到预定的95°F。其后利用温升特性曲线计算(估算或预测)最终的(就是说最后稳定的)温度值。Gregory称可在4秒内对最终的温度进行预测。然而，预测受多种因素诸如插入时间、移动以及压力变化的影响。另外，在使用探头罩的情况下，也需要在预测曲线内对探头罩厚度以及质量的变化予以考虑。

本发明克服了上述不足并且提供了一种崭新而独特的温度计，它可以快速达到被测温度。

本发明的一个目的是控制一个加热器以便提高传感器的温升，快速达到被测温度。

本发明的另一个目的是提供一种准确，低成本的数字体温计，它使用方便并且可以在相对较短的时间内达到最大保持温度。

这里介绍一种在加热器的帮助下达到最大温度的改进的快速读数温度计，相对于温升的斜率与时间成比例地对加热器进行驱动。加热后的一段延迟时间确保温升的度数来自于与温度计相接触的部位而不是由加热器耗散的热造成的。

最初，传感器经历一个加热阶段以便将温度升高至所需温度范围的下限。脉冲宽度随室温而变；房间越冷，预热脉冲越长。没有必要达到一个确切的温度，仅仅使得探头大约温度达到预期度数的下限就可以了。在预热脉冲之后，用一个信号器(比如说一个报警器、一个显示信号或一个背光闪烁的显示器)来表示准备就绪，可以插入探头了。在体温计的实例中，探头是置于舌头下面的。每隔200毫秒微控制器读入两组采样值，并确定一个温升。根据上升时间确定下一个加热脉冲持续时间和随后的延迟时间。在采样间隔中将加热因数和延迟因数与温升相乘以确定随后的加热和延迟周期。在延迟时段之后，重复进行温度采样，计算并执行一个新的加热和延迟周期。重复进行采样周期、加热周期和延迟周期直到在采样检测时段之内的温升在0.03度时为止，实际上经过一个或几个确认周期就可以得到基本为零的斜率。此时可以从理论上对局部部位(比如舌下)的温度损耗进行计算，并且最后的脉冲将这一人体热量损耗存储起来。通过与响应时间成反比地对持续时间进行控制可以对最终的脉冲进行补偿以便进行热量补充，所谓响应时间就是确立零斜率所需的时间。确立了最高温度并将其显示在LCD数字显示器上，并且用一个报警器、背光或背光闪烁LCD指示读数完成。该结构使得自加热器的热传递的响应时间以及来自被测人体的温度响应达到最优，从而使得延迟因数降低到最小。

下面，将结合附图对本发明首选的快速响应数字温度计以及其它实施例、本发明的目的、特征及优点进行详细的描述。

图1A是一个本发明快速响应数字温度计的横截面图；

图1B是本发明快速响应数字温度计的传感器端的横截面图；

图2是本发明快速响应数字温度计的功能性电路图；