熱耳膜溫度計的制作方法

專利名稱：熱耳膜溫度計的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及生物醫學溫度計的領域，尤其是涉及一種耳膜溫度 計，它包括配置有提高溫度測量的精度的管嘴的傳感器。
背景技術：
眾所周知，醫學溫度計典型地用于人類和其它動物的疾病、身體小病 等的預防、診斷和治療，醫生、護士、父母、護理人員等，利用溫度計來 測量主體的體溫，用來檢測發燒、監視主體的體溫等.為有效使用，需要 精確讀出主體的體溫，并且該讀數應當取自主體身體的內部或者核心溫度。 已知有幾種用來測量主體體溫的溫度計設備，例如玻璃、電子、耳(鼓膜)。
然而，玻璃溫度計在進行測量時很隻， 一般需要幾分鐘來確定體溫。 這導致主體的不舒服，并且當測量小孩子或者衰弱者的溫度時變得4艮麻煩。 同時，玻璃溫度計容易出錯，并且一般僅僅精確到一度之內。
電子溫度計將測量時間減到最小并且提高了玻璃溫度計的精度。然而， 電子溫度計在得到精確讀數之前仍然需要大約30秒，并且由于其必須插入 主體的嘴里、直腸內或者腋窩的位置，因此引起主體不舒服。
通常，醫療界認為耳膜溫度計在測量主體溫度方面較好。耳膜溫度計
提供了核心溫度的快速和精確讀數，克服了與其它類型溫度計相關的缺點。 耳膜溫度計通過感測外耳道內的鼓膜(耳鼓)的紅外輻射來測量溫度。鼓 膜的溫度精確地代表人體核心溫度。并且，用這種方式測量溫度僅僅需要 幾秒鐘。
已知的耳膜溫度計典型地包括探針，該探針包含熱傳感器例如熱電堆、 熱電熱傳感器等。在使用中，熱傳感器通常位于耳鼓的外面，并且利用輻
射熱的波導從耳鼓到傳感器傳遞熱量。例如，參考美國專利6179785、 6186959和5820264。這些類型的熱傳感器對于耳鼓的輻射熱量尤其敏感。 在操作中，準備好耳膜溫度計，并在從溫度計遠端部分延伸的傳感探 針上安裝探針蓋。探針蓋用來衛生地提供衛生屏障，并且在使用后丟棄。 醫師或者其它護理人員將具有安裝有探針蓋的探針的一部分插入主體的外 耳道，來感測來自鼓膜的紅外輻射。從鼓膜發射的紅外光通過探針蓋的窗 口，并且通過波導直接到達探針。窗口典型地是探針蓋的透明部分，并且 具有在遠紅外范圍內的波長.探針蓋應該使得探針能夠容易且舒服地插入 耳道內。
醫師按下按鈕或者類似設備來啟動溫度計測量溫度。微電子電路處理 由熱傳感器提供的電信號來確定耳鼓溫度，并且在幾秒鐘或者更少的時間 內提供溫度測量。探針從耳道移出，并且移除探針蓋丟棄。
很多耳膜溫度計利用熱電堆傳感器測量由主體，例如鼓膜發射的輻射。 熱電堆傳感器內的薄膜吸收進來的輻射，這提高了薄膜的溫度。熱電偶的 熱接點可以非常小，并放置在薄膜上，而冷接點熱接觸在熱電堆傳感器的 傳感器本體上。熱電偶輸出與熱電偶的熱、冷接點之間的溫度變化成比例 的電壓變化。這種電壓變化與從黑體發射輻射的Stefan-Boltzmann law有 關(用公式說明為、'=/:^、—"，))，
已知耳膜溫度計在溫度讀數中經常產生誤差，因為傳感器本體的溫度 會隨周圍溫度情況的變化而變化。這些變化的環境溫度情況包括其它影響 熱電堆傳感器溫度的因素。例如，當在室溫下將耳膜溫度計放置在人的耳 內，熱量傳送到熱電堆傳感器和耳膜溫度計的其它部分.熱電堆傳感器包
括傳感器光學部分和傳感器罐。傳感器光學部分和傳感器罐的溫度快速升 高，并因此發射輻射返回到熱電堆傳感器內的薄膜。由于傳感器的溫度在
熱電堆傳感器的近端的背面測量，Tsens將不能反映熱電堆傳感器的真實 溫度，因此會給溫度測量造成誤差。
將一些已知的耳膜溫度計從室溫設置下轉移到人耳內不同的溫度設置 下是改變周圍環境。從熱分析和實驗室測試得到的數據表明，在這些類型 的改變周圍環境中，使用這些耳膜溫度計的傳感器配置的已知管嘴構造時， 熱電堆傳感器的溫度變化在高達1.5-2.5攝氏度的范圍。這種類型設備不利 的是得不到準確溫度讀數，導致在治療和診斷病人時存在缺點。
因此，期望有一種耳膜溫度計，包括與之配置的管嘴，提高溫度測量
的精度，克服現有技術的不利和缺點。期望這種耳膜溫度計及其組成部分 可以簡單和高效地制造和裝配。

發明內容
一方面，提供了一種具有近端和遠端的耳膜溫度計，該耳膜溫度計包 括從溫度計遠端伸出的熱傳導管嘴。容納用于感測溫度的溫度傳感電子器 件的傳感器罐包括熱連接到所述管嘴的基底以限定從所述管嘴到所述傳感 器罐的基底的熱傳導路徑。另外，所述傳感器罐不與質量比所述傳感器罐 大的熱傳導結構熱連接。
另一方面，提供了一種具有近端和遠端的耳膜溫度計，該耳膜溫度計 包括從溫度計遠端伸出的熱傳導管嘴。容納用于感測溫度的溫度傳感電子 器件的傳感器罐包括熱連接到所述管嘴的基底以限定從所述管嘴到所述傳 感器罐的基底的熱傳導路徑。所述管嘴和所述傳感器罐構造和布置成限定 從所述管嘴到所述傳感器罐的熱傳導路徑，并抑制熱從所述傳感器罐傳導 出去，由此在測量耳內溫度時最小化所述傳感器罐的近端和遠端之間的熱 梯度。
另一方面，提供了一種具有近端和遠端的耳膜溫度計，該耳膜溫度計 包括從溫度計遠端伸出的熱傳導管嘴。所述管嘴包括內部通路。總體位于
所述管嘴的遠端邊緣傳感器罐具有熱連接到所述管嘴的基底。所述傳感器 罐的基底沒有與任何吸熱物體熱連接，該吸熱物體能夠將從所述管嘴傳遞 到傳感器罐基底的熱從該基底吸走，由此促進從管嘴到傳感器罐基底的熱 傳導，并且在測量耳內溫度時最小化傳感器罐的近端和遠端之間的熱梯度。
在本發明的另 一個方面，提供了 一種具有近端和遠端的耳膜溫度計， 該耳膜溫度計包括從溫度計遠端伸出的熱傳導管嘴。容納用于感測溫度的 溫度傳感電子器件的傳感器罐包括熱連接到所述管嘴的基底。所述傳感器 罐的基底熱連接到所述管嘴來形成從所述管嘴到所述基底的熱傳導路徑。 所述管嘴在所述傳感器罐的近端側上限定有空氣空間，以抑制熱從所述傳 感器罐傳導出去。
其它目的和特征在下文部分地說明和指出。


圖l是耳膜溫度計的透視圖，按照本發明的原理，其安裝有容器； 圖2是圖1所示的耳膜溫度計的透視圖； 圖3是預備安裝在圖2所示耳膜溫度計上的探針蓋的透視圖； 圖4是圖2所示耳膜溫度計的遠端各零件的分解圖； 圖4A是安裝在圖2所示耳膜溫度計遠端上的探針蓋的截面圖； 圖5是圖2所示耳膜溫度計遠端的放大透視截面圖； 圖6是在一個實施例中耳膜溫度計的傳感器罐的溫度梯度曲線，其按 照本發明在施加熱后1.072秒測量得到；
圖7是圖6所示傳感器罐在施加熱后3.945秒測量得到的溫度梯度曲
線；
圖8是圖6所示傳感器罐在施加熱后7.229秒測量得到的溫度梯度曲
線；
圖9是圖6所示傳感器罐在施加熱后10秒測量得到的溫度梯度曲線； 圖10是圖6-9所示時間周期內，傳感器罐的傳感溫度部位的時間-溫度 曲線圖ll是如圖6所示耳膜溫度計的實施例的傳感器罐的熱流量的溫度梯 度曲線，這是在施加熱后1.072秒測量得到的；
圖12是如圖6所示傳感器罐的熱流量的溫度梯度圖，這是在施加熱后 IO秒時測量得到的；
圖13是另一實施例的傳感器探針的截面圖14是現有技術中耳膜溫度計的傳感器罐的局部截面圖15是圖14的傳感器罐時間-溫度響應圖16是本發明的耳膜溫度計的傳感器罐的局部截面圖17是本發明耳膜溫度計內的傳感器罐的溫度響應表；
圖18是圖17的溫度-時間數據圖19是傳感器罐的溫度差圖20是又一實施例的傳感器探針的截面圖21是圖20的傳感器探針的彈簧定位器的透視圖；以及
圖22是彈簧定位器的側視圖。
在全部附圖中，相應的附圖標記指代相應的部分。

發明內容
根據用于測量體溫的醫學溫度計討論公開的耳膜溫度計的實施例和使 用方法，尤其是，根據包括設置有提高溫度測量精度的管嘴的傳感器的耳 膜溫度計進行討論。可以想象，本發明在預防、診斷和治療患者疾病、身 體小病等得到應用。可以進一步預想，所公開的關于耳膜溫度計的原理包 括用完的探針蓋經由排出裝置去除，以及向醫師指示新的、未使用的探針 是否安裝到耳膜溫度計上。
在隨后的討論中，術語"近端"表示比較靠近醫生的結構的一部分， 而術語"遠端"表示距離醫生比較遠的一部分。圖2說明完全裝配好且可 使用的耳膜溫度計的"近端"和"遠端"結構。就像這里使用的，術語"主 體，，指代需要測量體溫的患者或者其它動物。按照本發明，術語"從業者，， 指代醫生、護士、父母或者其它護理人員，他們使用耳膜溫度計來測量主
體體溫，還可以包括輔助人員。
現在將參考附圖詳細說明本發明的具體實施例。現在轉向附圖，首先
是附圖l、 2和相關說明、曲線、圖表和圖形，依照本發明的原理，這里闡 明總體用20指代的耳膜溫度計。可以預期，耳膜溫度計20包括經由鼓膜 來執行溫度測量的必需電子和/或處理器件，這對本領域技術人員來說是公 知的。進一步預想，耳膜溫度計20可以包括波導來促進鼓膜熱能的感測。 然而，在所列的實施例中，波導有益地省略。耳膜溫度計20可拆卸地裝配 在用于存儲的容器40內，以備4吏用。耳膜溫度計20和容器40可以由適合 溫度測量和相關應用的半剛性、剛性的塑料和/或金屬材料制成。可以預想， 容器40可以包括給耳膜溫度計20供電(充電)的必需電子器件，例如， 具有電池充電能力等。
參考圖2，耳膜溫度計20包括總體用22指代的圓柱形熱傳感探針。 熱傳感探針22從耳膜溫度計的一端24伸出并且限定了一個縱軸X。熱傳 感探針22可以具有各種各樣的幾何橫截面結構，例如矩形、橢圓形等。參 考圖4、 4A和5，熱傳感探針22包括總體用IOO指代的管嘴，安裝在基底 106上。管嘴100包括基底110和從基底向遠端伸出的細長鼻狀部112。作 為非限制性示例，管嘴100可以由金屬或者其它材料制成，這將有助于熱 快速變化或者傳遞。在第一示出實施例中，管嘴IOO由兩部分形成(基底 110和鼻狀部112)。可以理解，在本發明的范圍內，管嘴可以一體形成或 者由不只兩部分來形成。尤其是，可以預期，細長鼻狀部112可以由兩個 或者更多個部分形成。
熱傳感探針22還包括總體用102指代的傳感傳感器罐，其附裝在溫度 傳感電子器件上，該溫度傳感電子器件裝配在接納在管嘴IOO內的傳感器 殼體104 (或者"保持器")遠端。傳感器罐102包括傳感器基底126和 裝配在基底上的總體呈倒杯型的尖端116。紅外傳感器122(例如熱電堆)、 紅外濾波器或者窗口 120和熱敏電阻124都收納在傳感器罐102內。傳感 器殼體104裝配在探針22的基底106上，以便其可以在管嘴100內基本共 軸地延伸。作為非限制性示例，傳感器殼體104由可以提供比管嘴100小
的熱傳遞(即更隔熱)的材料制成，例如，塑料或者其它類似的物質。用
另一種方式說明，傳感器殼體104的材料與管嘴100和傳感器罐102的基 底126的導熱性相比具有低的導熱性。作為一個對本發明不具有限制意味 的示例，絕熱器可以具有的導熱率(以W/mK或者瓦特每米開氏度為單位) 為0.1W/mK或者更小，而好的熱導體所具有的導熱率可以是100W/mK或 者更大。 一般而言，金屬(例如鋁、黃銅或者銅)是較好的熱導體。為了 避免從傳感器罐102的基底126吸走熱量，基底優選與除管嘴100之外的 其它金屬物體沒有熱接觸。最好如圖4A所示，當傳感器罐102和傳感器 殼體104都接納在管嘴100內時，傳感器罐的基底126的外圍邊緣114在 遠端與鄰近鼻狀部112的管嘴的內脊121接觸。這樣，傳感器罐102的基 底126在其鼻狀部112處與管嘴100熱接觸。也最好如圖4A所示，傳感 器罐102的其余部分(也就是傳感器罐除了基底126的其它部分)不接觸 任何其它結構。在傳感器罐102的近端部分和管嘴100的鼻狀部112之間 形成了空氣間隙。這樣，傳感器罐102的基底126僅與管嘴100熱接觸， 因為傳感器殼體104由低熱傳導率的絕熱材料制成。如圖所示，管嘴IOO、 傳感器殼體104和傳感器罐102以牢固的關系配合.這樣牢固關系可以通 過粘合、摩擦、壓配合等形成。空氣間隙128也可布置在管嘴10和傳感器 殼體104之間，以提供附加的熱絕緣，防止熱從基底126散發。
在管嘴100上接納有探針蓋32，蓋的遠端部分與管嘴的鼻狀部112熱 接觸。探針蓋32可以是例如截頭圓錐體形式的，或者以錐形方式形成，以 允許更容易的插入主體的耳朵內，更容易地附裝在熱傳感探針22上或者從 其上拆除。探針蓋32是一次性的，可以由適合利用耳膜溫度計測量裝置經 由鼓膜測量體溫的材料制成。這些材料可以包括，例如，塑料材料，比如 聚丙烯、聚乙烯等，這取決于特定的溫度測量應用和/或從業者的愛好。
參考圖3，探針蓋32具有基本由薄膜56封閉的遠端54。薄膜56可基 本透過紅外輻射，并構造成有助于通過熱傳感探針22對紅外輻射進行傳 感。薄膜56有利于阻止耳垢、濕氣和細菌，來防止疾病傳播。薄膜56具 有0.0005到0.001英寸范圍的厚度，而其它的范圍也是可以的。薄膜56
可以是半剛性或者柔性的，可以與探針蓋32的其余部分一體形成，或者通 過例如熱焊接等方式與所述其余部分連接為一體。然而，根據本說明書， 本領域技術人員會認識到適合安裝和生產的其它材料和制作方法也是適用 的。
在操作中，例如，從主體鼓膜來的紅外能量IR (圖4A)通過窗口 120 進入傳感器罐102。紅外能量可以加熱傳感器罐102并產生從尖端116的 遠端到接觸基底126的近端經過尖端116的溫度梯度。也就是說，遠端比 近端更熱。例如，來自主體耳朵的熱經由熱流路徑HF從探針蓋32到管嘴 100到傳感器罐102的基底126傳導(圖4A)。如上所述，與其它設計用 于絕熱傳感尖端的現有技術溫度傳感尖端相反，為了減少經過尖端116的 溫度梯度，熱流路徑HF加熱傳感器罐102，因此得到更快和更精確的溫 度讀數。內脊121接合基底126的外圍邊緣114的遠端側，來提供從管嘴 100到基底的熱傳導路徑(如圖4A中的箭頭HF所示)。在此可以預想， 管嘴100可以與外圍邊緣114物理接觸或者與傳感器罐102的外圍邊緣114 保持最緊密最接近的關系，在任意情況下，這種熱接觸使得熱從管嘴100 的內脊121向基底126的外圍邊緣114傳導。如圖6-9和11-12所示，從 基底126的外圍邊緣114向傳感器罐102的熱傳導可以發生在任何局部或 者單個接觸點(圖6-9和11-12公開了這種沿外圍邊緣114上部的接觸點) 或者在多個接觸點，例如，外圍邊緣114的整個部分。
在此可以預想，傳感器罐102可以有多個凸緣、肋或者其它類似結構， 例如棘爪、小塊等，其有助于從管嘴100到傳感器罐102并最終到傳感器 罐尖端116的熱傳導。外圍邊緣114可以各種各樣的幾何外形形成，例如 螺旋狀、虛線等。例如，為了減小從外圍邊緣114到尖端116的溫度梯度， (這樣減少了從內部熱敏電阻124 (圖4A)和傳感器罐102的頂部的溫度 梯度)，傳感器罐102可以具有多個由金屬合金或者其它材料制成的脊部 件(未示出)。這種脊部件可以由獨立的材料制成，可以與傳感器罐102 的本體局部接觸，或者以適于減小從外圍邊緣114到傳感器罐尖端116的
溫度梯度。
在此也可以預想，傳感器罐102經由外圍邊緣114形成或者經由外圍 邊緣114以外的其它形式形成，可以用電力或者以其它的方式預加熱到某 一預定溫度。脊部件幫助從管嘴100的熱傳導，以便減小外圍邊緣114到 傳感器罐尖端116的熱梯度。這種經過傳感器罐102的傳感器尖端的梯度 的減小能夠提供更快、更精確的結果。
如上所述并且如圖4、 4A和5所示，傳感器罐102位于傳感器殼體104 的遠端并位于管嘴100的遠端邊緣。這種關系使得傳感器在溫度讀數期間 包含在主體耳內或基本接近主體的耳朵。很多常規耳膜溫度計的波導是不 需要的。此外，從傳感器罐102帶走熱的熱物體或者吸熱物體是不需要的。 現有技術公開了與耳朵具有這種關系的傳感器；然而，這些現有技術的關 系包括傳感器的獨特的不同加熱問題。如下面討論以及如圖6-12所示，現 有技術的不同加熱問題已經被克服。
作為非限制性的例子并參考圖6-12，耳膜溫度計20的一個實施例包括 熱傳感探針22,當40t:的溫度負荷施加到探針蓋32的外表面時，熱傳感 4笨針22的初始溫度為20X:。這類似于將熱傳感探針22從室溫下拿來并且 將它放置在發燒的人的耳內。如圖所示，輻射作用施加到傳感器殼體104 和管嘴100的頂部表面。對于具有傳感器接觸的鋁管嘴設計，瞬態分析將 進行10秒鐘。
圖6-12表示人耳的模擬溫度讀數的溫度曲線。這種數據從對主體耳進 行的真實實驗測試得到證實。圖6表示1.072秒后穿過傳感器罐102的傳 感器部分的溫度分布的溫度曲線。焦點區域包括吸收器片和熱敏電阻124 (圖4A)所在的表面、傳感器罐的內側頂部和傳感器罐的內側側面。圖7 表示3.945秒后傳感器部分的溫度分布的溫度曲線。圖8表示7.229秒后傳 感器部分的溫度分布的溫度曲線。圖9表示10秒后傳感器部分的溫度分布 的溫度曲線。圖10表示在10秒內的溫度分布的時間瞬態曲線。如在傳感 器罐102的頂部側面內部熱敏電阻124 (圖4A)進行的節點分析的結果所 示，(AT)在10秒時間瞬態內基本是常量(即，(AT)實質上遵循熱敏 電阻124(圖4A))。這樣，溫度精度誤差不會像現有技術溫度計那樣隨
時間而增大。溫度讀數可在沿圖10曲線圖上的基本任何時間出現。圖11 表示1.072秒后熱流量的溫度梯度的溫度曲線。圖12表示10秒后熱流量 的溫度梯度的溫度曲線。
參考圖13，熱傳感探針類似于圖1-5所示實施例的熱傳感探針22,因 此，相應的器件具有相應的附圖標記。這種探針和前面實施例的區別在于， 這種4笨針沒有傳感器殼體。傳感器罐102優選不與除了管嘴100之外的其 它熱傳導結構熱接觸，管嘴100具有比傳感器罐更大的質量。換句話說， 傳感器罐102優選不與除了管嘴100之外的任何金屬物體熱接觸。事實上， 在圖13所示方案中，沒有結構固定到基底126的近端側126a或者與基底 126的近端側126a接觸。作為替代，管嘴100在基底的近端側限定了空氣 間隙130作為絕熱器，從而從管嘴100到基底126的熱傳導不能從基底散 發，而U本傳導進傳感器罐，從而在測量耳內的溫度期間，基底126(或 者傳感器罐102的近端側)和傳感器罐的與基底相反的遠端之間的熱梯度 最小化。如這里使用的，"空氣間隙"意思是沒有實心結構的間隙，但是 其可以充滿任何氣體，或者真空。作為替代，傳感器罐102的基底126直 接固定到管嘴100上，而無需將傳感器罐安裝在諸如傳感器殼體之類的獨 立結構上。例如，基底126可以利用熱傳導粘合劑直接固定到管嘴100的 內脊121上，所述熱傳導粘合劑例如以Stycast 2850FT-FR為名字出售且 用Catalyst 9固化的環氧樹脂。(商標Stycast⑧由National Starch and Chemical Company持有)。除了熱傳導路徑之外，由于管嘴100內傳感 器罐的基底126下方的空氣作為絕熱器，所以傳感器罐102在管嘴內部保 持絕熱。
可以理解，傳感器罐102的基底126可以在管嘴100內以其它的方式 固定。例如，絕熱連接器件可例如通過螺紋緊固件、摩擦配合、卡扣配合 或者其它連接方式直接固定到管嘴100上，以便連接器件接觸傳感器罐102 的基底126的近端側，并且按壓基底的遠端側使其與管嘴的內脊121熱接 觸。彎曲電路(或者，電線)從傳感器罐102貫穿連接器件和管嘴100(未 示出)。如上面結合圖13所示實施例所述，傳感器罐102還可以直接固定
到管嘴100。將傳感器罐102固定到管嘴100內以便傳感器罐的基底126 與管嘴熱接觸的其它方式都在本發明的范圍內。
現在參考圖14，示意性地示出類似于傳統結構的耳膜溫度計內的傳感 器罐C的溫度分布的計算枳^莫型。對于此計算枳^莫型，溫度節點位于附近 設置熱敏電阻(未示出)的傳感器罐C的基底B、基本上半部分側壁(SW) 以及頂壁(TW)上。傳感器罐C經受與鼓膜探針的遠端放置在人耳內時 類似的熱條件的影響。在傳統結構中，具有高導熱率的吸熱物體(未示出) 與傳感器罐C的基底B接觸，以從傳感器罐帶走熱，避免加熱傳感器罐。 這樣，傳感器罐C的基底B的溫度在溫度計探針;^A耳內的全部時間內保 持相對穩定。然而，傳感器罐C的與基底B相反的遠端(即，頂壁TW) 由來自鼓膜以及傳感器罐C的與基底B相反的端部附近的組織的熱量加 熱。如圖15所示，l-2秒鐘之后，傳感器罐C的遠端的溫度已經實質上不 同于基底的溫度(例如，相差約1,5攝氏度)。
如圖15所示，響應于熱敏電阻的溫度的傳感器罐C的基底B的溫度， 以及傳感器罐的側壁SW和頂壁TW的溫度，在模型的整個10秒間隔內 保持不同。這種溫度差異使得傳感器罐C的側壁SW和頂壁TW對于紅外 傳感器來說是可見的。這樣，紅外傳感器測量鼓膜與側壁SW和頂壁TW 的溫度差。紅外傳感器在它的視覺區域內，通過檢測物體自身的溫度差來 工作。熱敏電阻的溫度是紅外傳感器溫度的指示。理想地，紅外傳感器"看 到，，指示核心體溫的鼓膜。取自傳感器罐側壁SW和頂壁TW的讀數是不 希望的，該讀數會導致測量誤差。如圖14和15所示，在1.5攝氏度的量 級的溫度變化會引起最終溫度讀數的顯著誤差。
圖16-19表示按照本發明的原理為耳膜溫度計構造的計算機(有限元 分析)才莫型的結果。尤其是，傳感器罐基底126與管嘴100 (在圖16中未 示出)熱接觸，并且與另一熱傳導材料(例如吸熱物體)熱絕緣，沒有接 觸。這種類型的配置已經在圖4A表示。用來監視溫度的溫度節點位于傳 感器罐的如圖14所示的傳感器罐C的同一位置。傳感器罐102經受與溫 度計探針放置在耳內時相對應的熱條件的影響。與該示例溫度分布的顯著 不同是顯而易見的。如前所述，傳感器罐的遠端(即頂壁117)被加熱。 現在，傳感器罐102的基底126也被加熱，從而兩個熱前g傳感器罐的 基底和傳感器罐的頂壁出發在傳感器罐的側壁119匯集。結果，熱敏電阻 與傳感器罐頂壁117和側壁119之間的溫度差不像以前變化那么大。因此， 傳感器罐頂壁117和側壁119對于紅外傳感器相對而言是不可見的，從而 在傳感器的溫度信號中產生較小的誤差。
在圖18的圖中可以看出，基底126(熱敏電阻)、頂壁117和側壁119 的溫度密切相關并且由于在約10秒的測量間隔期間是較大溫度的緣故而 彼此重復相交。最初(例如在溫度測量開始之后大約一秒鐘)，傳感器罐 頂壁117和側壁119比基底126稍微熱(見圖17)。在一秒到約六秒之間， 基底126實際上比傳感器罐頂和側壁117、 119熱。之后，直到約10秒的 測量間隔的周期的末尾，壁117、 119再一次稍微熱一些。圖18示出基底 126(熱敏電阻)(分別)與傳感器罐頂117和側壁119之間的溫度差曲線。 在執行溫度測量的整個周期中，溫度差保持較小(約0.5攝氏度的量級或 者更小)。相應地，傳感器罐壁117、 119對于溫度讀數來說僅是非常小的 誤差因素。而且，溫度計能夠在更廣的環境溫度內更精確地工作。
圖20表示另一實施例的耳膜溫度計220。圖20的耳膜溫度計220相 應于前面耳膜溫度計20的部分將用相同的附圖標記加上"200"表示。耳 膜溫度計220具有與如圖l-4A的溫度計20類似的結構，它包括管嘴300、 傳感器罐302和接納在管嘴上的探針蓋232。然而，作為傳感器殼體104 的替代物，彈簧定位器303和間隔件305由合適的絕熱材料制成，用來接 合傳感器罐302的基底326并相對管嘴300偏壓傳感器罐302的基底326。 彈簧定位器303包括十字型平臺307，十字型平臺307與間隔件305接合 并且將間隔件305推向傳感器罐302的基底326下方。平臺307的十字型 為從傳感器伸出的電引線309提供了間隙。平臺307通過兩個波紋狀彈簧 部件313連接到彈簧定位器303的安裝部分311。安裝部分311搭扣到管 嘴300內的一對窗口 315，以將彈簧定位器303在管嘴內鎖定就位。當安 裝部分311附裝在管嘴300上時，彈簧部件313從它們的放松位置偏轉，
從而它們偏壓間隔件305，以將傳感器罐302的基底326壓向管嘴的環形 內脊321，由此在管嘴和基底之間建立熱連接。加強元件323在固定到管 嘴300之后接納于安裝部分311之內，該加強元件具有鼻狀部325,鼻狀 部325接納在彈簧部件313之間，以提高彈簧部件的彈簧力并加強該彈簧部件。
如圖21和22所示的實施例，加強元件323最初與彈簧定位器303的 其余部分在近端形成為一體。加強元件323通過脆弱連接部329附裝在彈 簧定位器303的其余部分上(參見圖22)。通過沿遠端方向推動接納在管 嘴300窗口 315內的安裝部分311將彈簧定位器303相對于安裝部分311 的突出部331定位之后，可使得脆弱連接部329斷裂。在脆弱連接部329 斷裂之后，加強元件323移動到如圖20所示的位置，其中鼻狀部325接納 在彈簧部件313之間，以將彈簧部件保持在平衡力位置，在該平衡力位置 能夠維持相對于管嘴300保持傳感器罐302和間隔件305的最佳彈簧力。
在介紹本發明的元件或者本發明的實施例時，冠詞"一個"、"該" 以及"所述"用來指代存在一個或者更多個元件。術語"包括"、"包含" 以及"具有，，用來表示包含在內，意思是除了所列元件之外，還可以有另 外的元件。
如上所述，可以看出，實現了本發明的眾多目的，并獲得了其它優點。 在本脫離本發明范圍的情況下，可以對上述結構、產品和方法進行各
種變形，可以理解，上述說明書包含的和附圖中表示的所有內容將解釋為 說明性的，而不是限制性的。
權利要求
1、一種具有近端和遠端的耳膜溫度計，該溫度計包括從所述溫度計的遠端伸出的導熱管嘴，該管嘴定位和形成為在其上接納探針蓋，容納用于感測溫度的溫度傳感電子器件的傳感器罐，該傳感器罐包括熱連接到所述管嘴的基底以限定從所述管嘴到所述傳感器罐的基底的熱傳導路徑，所述傳感器罐不與質量比所述傳感器罐大的熱傳導結構熱連接。
2、 如權利要求l所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述傳感器罐的基 底直接固定到所述管嘴上。
3、 如權利要求2所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述傳感器罐的基 底固定到所述管嘴的內脊上。
4、 如權利要求3所述的耳膜溫度計，其特征在于，還包括非熱傳導保 持器，該非熱傳導保持器固定到所述管嘴上，以將所述傳感器罐夾在所述 內脊和所述保持器之間。
5、 如權利要求3所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述傳感器罐的基 底利用熱傳導粘合劑固定到所述管嘴上。
6、 如權利要求5所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述傳感器罐的基 底的遠端表面固定到所述管嘴的內脊上，所述基底的相反的近端表面不與 任何結構接觸。
7、 如權利要求l所述的耳膜溫度計，其特征在于，它結合有探針蓋， 該探針蓋與作為所述熱傳導路徑的一部分的所述管嘴熱連接，其中，來自 所述溫度計外部的熱量經由所述熱傳導路徑從所述探針蓋經所述管嘴傳遞 到所述傳感器罐的基底。
8、 如權利要求7所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述探針蓋僅在所 述管嘴的遠端邊緣熱連接到所述管嘴。
9、 如權利要求l所迷的耳膜溫度計，其特征在于，所述管嘴限定鄰近 所述傳感器罐近端側的空氣間隙。
10、 如權利要求9所述的耳膜溫度計，其特征在于，除了所述管嘴， 所述溫度計不具有與所述傳感器罐熱連接的結構。
11、 如權利要求1所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述管嘴和所述 傳感器罐構造和布置成限定從所述管嘴到所述傳感器罐的熱傳導路徑，并 抑制熱從所述傳感器罐傳導出去，由此在測量耳內溫度時最小化所述傳感 器罐的近端和遠端之間的熱梯度。
12、 如權利要求1所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述管嘴由金屬 制成，所述傳感器罐不與除了所述管嘴之外的其它金屬物體熱連接。
13、 如權利要求1所述的耳膜溫度計，其特征在于，還包括彈簧定位 器，該彈簧定位器配置在所述管嘴上并彈性地偏壓的所述傳感器罐，使得 所述傳感器罐與所述管嘴接觸，
14、 如權利要求13所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述彈簧定位器 由一塊材料形成。
15、 如權利要求13所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述彈簧定位器 包括彈簧部件和與該彈簧部件接合以提高彈簧力的加強元件。
16、 一種具有遠端和近端的耳膜溫度計，該溫度計包括 從所述溫度計的遠端伸出的導熱管嘴，容納用于感測溫度的溫度傳感電子器件的傳感器罐，該溫度傳感器罐 包括熱連接到所述管嘴的基底，所述管嘴在所述傳感器罐的近端側限定有空氣間隙，以抑制熱從所述 傳感器罐傳導出去。
17、 如權利要求16所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述傳感器罐的 基底直接固定到所述管嘴上，
18、 如權利要求17所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述傳感器罐的 基底固定到所述管嘴的內脊上。
19、 如權利要求18所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述傳感器罐的 基底利用熱傳導粘合劑固定到所述管嘴上。
20、 如權利要求19所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述傳感器罐的 基底的遠端表面固定到所述管嘴的內脊上，所U底的相反的近端表面不 與任何結構接觸。
21、 如權利要求16所述的耳膜溫度計，其特征在于，它結合有探針蓋， 該探針蓋與作為熱傳導路徑的一部分的所述管嘴熱連接，其中，來自所述 溫度計外部的熱量經由所述熱傳導路徑從所述探針蓋經所述管嘴傳遞到所 述傳感器罐的基底。
22、 如權利要求21所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述探針蓋僅在 所述管嘴的遠端邊緣熱連接所述管嘴。
23、 如權利要求16所述的耳膜溫度計，其特征在于，除了所述管嘴， 所述溫度計不具有與所述傳感器罐熱連接的結構。
24、 如權利要求16所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述管嘴和所述 傳感器罐構造和布置成限定從所述管嘴到所述傳感器罐的熱傳導路徑，并 抑制熱從所述傳感器罐傳導出去，由此在測量耳內溫度時最小化所述傳感 器罐的近端和遠端之間的熱梯度。
25、 如權利要求16所述的耳膜溫度計，其特征在于，所述管嘴由金屬 制成，所述傳感器罐不與除了所述管嘴之外的其它金屬物體熱連接。
全文摘要
本發明涉及熱耳膜溫度計。該耳膜溫度計包括從溫度計的遠端伸出的熱傳導管嘴。傳感器罐的基底熱連接到管嘴，以限定從管嘴到傳感器罐的基底的熱傳導路徑，由此在測量耳內溫度時最小化傳感器罐的近端和遠端之間的熱梯度。
文檔編號G01K13/00GK101103907SQ20071013881
公開日2008年1月16日 申請日期2007年5月21日 優先權日2006年5月19日
發明者C·沃克, J·M·哈爾 申請人:科維迪恩股份公司