专利名称：用于测量患者的内部体温的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量至少一个对象的体温的方法和设备。
背景技术：
特别地，本方法和设备尤其适用于测量处于或穿过确定的区域如机场中的通过区域或医院中的房间，或另外的公共区域的多个对象的体温。另一方面，本方法能够对处于寒冷的环境或来自温度未知的环境的许多对象的温度进行可靠的检测。已知，近几年对能够迅速且非创性地测量多个对象的体温的需要已经被认为相当地重要。对流行病(例如，SARS、禽流感或猪流感)的增长和普遍的担心使得有必要对经过对象进行更加有效的控制，特别是那些进入确定的公司、区域或地点的对象。以机场为例，对于来自许多不同国家的人的非常拥挤的通过区域，这些人会容易地使得传染病快速扩散。在这种情况下，过去几年，在机场进行了更加广泛的控制，特别针对来自具有风险的国家的对象。然而，很明显的是在对于大量的人的经过和通过区域中同时对对象的体温进行测量是非常不切实际的并会妨碍机场中平稳和流畅的吞吐量。为此，尽管使用非创性以及足够迅速的温度检测温度计在检测具有高的温度的对象方面的成就是很明显的，但是即使使用了上述温度计，在防止控制区域的延时、排队和拥挤方面表现得还是不够理想。鉴于上面证实了的问题，已经进行了研究并且提出了包括使用红外谱的热成像相机的方案，上述热成像相机可以检测来自受控的确定的区域的辐射，借助于该辐射的强度，上述热成像相机还可以建立受控区的温度图。还可以连续地或动态地进行该检测行为以使得能够实时地对对象流的通过进行检查。换言之，一个或多个热成像相机对经过对象必须穿过的入口区进行控制；这些相机使用所接收的辐射的红外谱来评估受控区域中的温度梯度。上述热成像相机能够连续并且非常迅速地控制多个经过对象，但是会受到一些缺点和/或操作限制的影响。首先，已知的热成像相机必须要有操作者以识别发烧的对象。目前还不能自动进行所述判决过程，即不需要一个或多个操作者帮助的情况下，将具有高温的对象与具有正常温度的对象区分开。通常使用从深色(较低的温度)到青红色或白色(较高的温度)的颜色来做出温度分布。在一些应用中，可以选择所确定的对象特别是所检测到的图像的点，然后使用转换软件自动获得在该点处测得的温度或检测区域内部的最高温度。然而，可能由于对象正端着一杯咖啡，或正在使用手机，或正拿着一支点燃的烟，所以检测区域的最高温度可能未必就是对象的有效温度。另一方面，在证实了所考虑区域的内部的最高温度的系统中，会发生以下情况若干个对象呈现出高温但是系统仅检测具有最高温度的那个对象而实际上忽略其他对象。应当注意，使用传统的非接触式温度计目前不可能对来自温度未知或温度不可控的温度区的对象的温度进行可靠的检测。在这些情况下，要对所检测到的体温应用哪个校正参数来获得内部温度是未知的(或没有在装置的架构即存储器中实施)。另外，因为对所检测到的温度的校正越不可靠，目标表面的温度与内部表面的温度的差别就越大(明显地，外部环境越冷，差别就越大)，所以位于或来自于具有低的环境温度的区域的对象的温度也能够在正确地检测方面造成问题。
发明内容
在这种情况下，作为本发明的基础的技术目的是克服上面证实了的缺点。本发明的第一目的是使得能够获得一种方法及设备，其能够更加准确地对相对于健康对象的受发烧影响的对象进行识别，并且最终使得该过程自动化。本发明的另一个目的是通过消除由主要的环境影响导致的系统误差来进行更加精确的测量。本发明的另一个目的是公开了一种智能设备，其具有完全可与目前可商用的热成像相机的成本相比以及可能甚至更低的成本，而同时又保证大幅度地改进了的性能。本发明的又一个目的是提高内部温度确定的可靠性，即使在存在与其中对象稳定她或他自己的体温的环境温度相关的潜在的不确定性的情况下，或对象处于特别冷的环境下，例如在进入学校、医院、工厂等公共地点以前。这些以及其他目的是通过根据所附权利要求的、用于确定至少一个对象的体温的方法及相关设备来充分地实现。第一方面，本发明涉及一种获取与期望知道其体温的对象(或多个对象)的预定区域相关的图像的方法；然后借助于用于识别对象(或多个对象)的至少一个感兴趣区的识别�？槔捶治龈猛枷�。然后检测源于所述感兴趣区的红外辐射，并且根据该红外辐射将对象的体温作为所检测到的来自感兴趣区的红外辐射的函数来确定。另一方面，根据前述方面中的任一方面，在分析图像的步骤中，识别了如下的一个或多个感兴趣区，特别是选自于对象的额头、眼睛、太阳穴、颈、耳廓、筛窦(ethmoidsinus)、眼角(canthus)以及睁开或闭合的眼睑(eyelid)的感兴趣区，并且对来自可以通过人工地设置或通过装置自动管理的一个或多个感兴趣区的红外辐射进行检测。根据前述方面中的任一方面的另一方面，检测步骤包括如下的子步骤确定来自感兴趣区的最强辐射的强度，并将对象的体温作为所检测到的来自感兴趣区的最强辐射的函数来确定。根据前述任一方面的另一方面，确定体温还包括如下的步骤将所检测到的温度作为所接收的红外辐射的强度的函数来计算以及根据取决于感兴趣区的校正参数来对确定的温度进行校正。根据前述方面中的任一方面的另一方面，校正步骤包括根据感兴趣区以及根据依赖于感兴趣区的校正参数执行的红外辐射的来源来校正。根据前述方面中的任一方面的另一方面，根据环境温度来进行校正，特别是在检测时对象位于的环境或关于预定时间间隔对象已经位于的环境，所述时间间隔在即将检测之前会充分影响以及稳定感兴趣区的温度。根据前述方面中的任一方面的另一方面，校正步骤包括根据针对多个对象中的大多数的先前预定的预期温度的检测来校正。根据前述方面中的任一方面的又一方面，在识别要确定温度的对象的步骤中，识别�？槭侗鸲韵蟮牧澈�/或其他身体特性，比较�？榻寥〉牧澈�/或另外的相关身体特性与对应的脸和/或其他预存储的身体特性进行比较以识别所述对象。另一独立的方面，本发明涉及一种热成像相机和/或摄影相机，其被指定来检测与其体温是感兴趣的至少一个对象的预定区域相关的图像，以及用于分析所检测到的图像和识别所述对象的至少一个感兴趣区的识别�？�。所述方法还包括检测源于感兴趣区的红外辐射的方法，以将对象的体温作为所检测到的来自感兴趣区的红外辐射的函数来确定。另一独立的方面，公开了一种用于根据对红外辐射的检测来对对象进行分类的方法，其包括以下步骤检测源于要分类的对象的多个感兴趣区的红外辐射的强度；将源于对象的至少一个感兴趣区的红外辐射的强度与源于同一对象的不同感兴趣区的红外辐射的强度进行比较；根据来自两个感兴趣区的红外辐射的强度之差或根据源于两个感兴趣区的红外辐射的强度分布的差异将所述对象分类在预定数目的组中的至少之一。
另外的特点和优点从下文所详细描述的方法及设备的优选但非排他的实施方式中将更加完全地显现。下面参照通过非限制性示例提供的附图来进行描述，其中图1是根据本发明的设备的实施方式的示意图；图2是使用根据本发明的热成像相机检测的图像的示例的图； 图3是非接触式红外温度计；图4是可在图3的温度计中使用的波导的示意图；图5是与利用图3中的温度计的测量方法有关的框图；以及图6是图1中的设备的可替选实施方式；图7、图8、图9示出了在患者的各个测量条件下的图3中的温度计。
具体实施例方式参照附图，I整体上表示用于确定至少一个对象S的体温的设备。特别地，所述设备通常被称为热成像相机或热成像相机，并且是对红外辐射敏感并且能够获得热像或电影的专用电视相机。换言之，所述装置能够获取至少红外范围内的图像并且能够对辐射测量结果进行二维可视化。一般地，当对电磁谱的红外范围内的辐射进行检测时，使用热成像相机进行非破坏性和非创性控制，并且所进行的测量与辐射的发射相关。
特别地，热成像相机能够借助于对受检查的身体所发射的红外强度的测量来检测所分析的人体的温度。温度高于绝对零度的所有物体都会发射红外范围内的辐射，并且借助于普朗克定律，该关系是数字地可量化的。一般地，热图能够独立于人或物体的在可见范围内的照明对人或物体的温度变化和绝对值进行可视化。如通过斯特藩-波尔兹曼定律清楚地建立的，发射的辐射量与物体的绝对温度的四次方成正比地增大，斯特藩-波尔兹曼定律根据下式定义了辐射与温度之间的关系q= ε σ T4
其中σ是斯特藩-波尔兹曼常量，ε是发射表面的发射率(在理论极限O至I之间的变量)，而T是绝对温度。从所检测的辐射开始，从而获得暴露表面的温度图。一般将图像构造在一定数量的像素和一定数量的行的矩阵上，并且电子仪器能够迅速地读取由每个单一像素存储的能量值并且能够生成观测物体的黑色或白色，或伪色的相应图像。如所提及的，热成像相机起作用的频谱范围是红外范围，一般最经常使用的并且最适于测量靠近感兴趣的环境温度的值的频带是远红外频带(LW)。总体上，热图系统或IR由连接到(或包括机载的)图像的处理和记录系统的电视相机(热成像相机)I组成。红外检测器具有以下任务对撞击红外检测器的辐射的一致性进行识别以及逐点分析辐射表面以定义热图。从结构的观点来看，用于计算至少一个对象S的体温的设备I包括用于获取与至少一个预定区域3有关的图像的获取系统2，至少有一个以及优选地有多个其体温是感兴趣的对象S位于(或穿过)上述至少一个预定区域3内部。设备明显地包括用于能够聚焦并获取图像的合适的光学装置5 ;如以下将更加全面地解释的，这些装置5由透镜或标准类型的摄远物镜构成并根据指定了热成像相机的特定应用来选择。所述设备还包括仅作为非限制性示例的、可以是扁平矩阵微侧辐射热计传感器、单一矩阵传感器或点矩阵传感器的红外传感器6。传感器6可以是非冷却式的或冷却式的(一般具有帕尔贴单元或斯特灵泵)。可替选地并且仍然是非限制性地，可使用包括具有适于以下具体情况的配置的热电堆矩阵的传感器对图像进行机械扫描时的单行(例如，8个元素)，或矩阵(例如，每列4 X 4、16 X 16或32 X 32行)。在后一种情况(矩阵)下，元素的数目表示像素分辨率(16行每16列=256像素)。构成传感器的材料影响热成像相机的热敏感度即热成像相机可检测的最小温差。显然，高水平的热敏感度表示最细微的温差，因此热敏感度值越小，热成像相机的测量分辨率和图像质量就越高。仅作为示例，可使用具有至少80mK的热敏感度的热成像相机。明显地，本发明的用于确定体温的设备的温度测量范围必须集中在人体的正常温度范围内即30摄氏度到45摄氏度之间，并且在37摄氏度左右具有最佳性能。由于本发明的设备一般被指定为获取运动中的对象的图像或在任何情况下必须也能够进行该类型的扫描，所以获取的频率是关于使用热成像相机的基本参数。必须以高的频率来执行对运动中的物体的温度测量以避免发生妨碍准确的温度测量的图像拖尾现象。总之，优选大于60Hz的获取频率。因此，该仪器还包括在获取了图像或热图之后能够以适当的频率获取由红外传感器6发射的电信号的处理单元7。相同的处理单元7能够处理所接收的信号并在存在于所述设备中(或外部系统如计算机)的合适的显示器8上显示所检测的热图像。特别地，可以适当地选择以期望的精确度与不同温度联系起来的(伪)颜色用于显
/Jn ο换言之，可以使用不同的颜色来对从30度到43度的温度变化进行可视化，例如，使用针对最低温度的较冷色直至针对较高温度的较暖色。使用该装置可以测量图像的每个单一点的温度；该仪器(或在任何情况下在后处理期间的处理软件)包括能够借助斯特藩-波尔兹曼定律来关联辐射与温度的模块9。应该注意，该装置还包括实像传感器10，其能够获取与包含体温要被检测的对象的预定区域3有关的实像。换言之，本发明的热成像相机还包括目前在市场中出现的、能够获取可见频谱(可见光)的图像的摄影相机或视频相机所使用的一种类型的普通传感器10。检测到的信号是通过处理单元7来获取的，并且可以以热像的可替选方式显示在显示器8上或以重叠的方式与其一起显示在显示器8上。特别地，针对所检测到的每个红外图像，还自动记录真实的数字图像。以这种方式，系统通常提供对应的并且是同一时期的两个图像。可选地，所述设备可以包括保证图像获取区域3中的最佳能见度的合适的集成LED或另外的照明系统11。处理单元7有利地能够借助于合适的识别�？�12来分析所获取的图像，以识别对象S的至少一个感兴趣区13。具体地，该仪器能够获取源于预定区域3的图像并且对所获取的图像进行能够识别对象S的感兴趣区13的预定数量的计算。特别地，预先地有利的是能够针对每个感兴趣对象来从例如额头、眼睛、太阳穴、颈、耳廓、筛窦、眼角等中识别一个或多个所选择的区。应当注意，可替选地，可以对具体由传感器6获取的红外图像(在这种情况下在可见光的谱中的实像的传感器10完全是可选的)进行识别操作，或还可以直接对由第二传感器10获取的实像进行识别。因为摄影相机和视频相机甚至是用在业余水平上的摄影相机和视频相机包括已经使用对象的脸部识别的现有方法，所以第二种选择如今在商业上更加有利识别。一般地，例如可以使用美国专利US6940545，US7218759,或US2009/0190803中的一个或多个专利的教示；这些教示能够对图像进行分析以识别感兴趣区。在任何情况下，直接使用热成像相机(S卩，没有使用在可见范围内捕获的实像，而使用热图像)执行识别操作能够利用装置中已经存在的硬件而不需要更多的硬件。识别方法可以取决于需要并且还可以取决于热成像相机的具体应用地点而不同。仅作为示例，首先可以将椭圆——脸(通常较温暖)相对于背景(温度通常低于37度的环境)区分开。另外，可以识别椭圆内部的眼睛的位置，甚至可以识别眼睑和/或鼻子的位置。在任何情况下，一旦热成像方法已经识别出了脸的一些重要部分，则可以使用合理的精确度并且快速地(以及自动地)确定能够从其获得用于温度的可靠测量的红外辐射的区域的位置。在发烧、感冒或流感的情况下，脸的一些部分较热，并且改变的不仅是温度而且还有脸上各个温度的相对分布。因此，对象的临床表现还可以通过不(或不仅)检测感兴趣部分的温度，而且还检测脸的较热区域的扩展和/或脸的不同部分之间的预定阈值上下的温度增量(例如，鼻柱与额头之间的大于标准值的温度差)来确定。明显地，在这种具体情况下本发明的兴趣在于没有太多地识别对象的脸而是识别上述的具体的感兴趣区，这对后续的热分析是最佳的。一旦识别出具体的感兴趣区13，可对该感兴趣区进行红外辐射分析。将对象体温作为源于感兴趣区的红外辐射的函数来计算。一般地，具体参考感兴趣区(例如额头)计算由源于感兴趣区的最大强度的辐射，然后将体温作为所检测到的最强辐射的函数来计算。对对象的有效的感兴趣区的确定的重要性与提高测量的准确度的可能性以及与自动地对对象的温度进行无差错计算的可能性相联系。对识别要检测温度的区的识别能够避免软件偏离成计算并且用信号通知预定范围外的、与不感兴趣的热源(见图2中的区4)相联系的温度。例如，考虑对象所携带的热饮，或发热的电子设备，或甚至简单地为香烟，这将会导致对关于预期检测为不感兴趣的高温的检测。因此，借助于识别软件，对在其处进行测量的精确区13的识别初始地能够消除上面列举的问题。另外，本发明的方法还包括校正所检测到的温度以确定有效体温的步骤。首先，校正步骤将是(或可以是)发出红外辐射的感兴趣区的函数。事实上清楚的是，来自额头而不是来自颈(颈动脉)或太阳穴的红外辐射源可以要求不同的校正参数。事实上应当注意，一般情况下，身体的各个部分的外部温度不仅与内部温度不同而且根据检测到的点也大为不同，这是因为不同的血液供应或对空气的不同暴露均有助于散热(额头的温度通常低于太阳穴的温度，等等)。还应当注意，可替选地，该校正可以利用校正函数或甚至利用具有也通过实验获得的固定校正数据的参数表来进行。有利地或有必要地，第二校正代之以是要测量其温度的对象位于其中的环境温度的函数。具有相同内部温度的处于低温环境中的对象的体表温度会小于具有相同内部温度的处于温暖环境的体表温度。因此，第一校正参数可以与对象在检测时所处的环境的周围温度相联系，或甚至与对象以预定的时间间隔定位的环境的周围温度(不同于检测区域的温度)相联系，以紧接在检测之前大体上影响和稳定感兴趣温度。例如，考虑位于气温受控区域的入口处检测温度并且来自具有不同温度的区域的对象。位于冷温环境外部的对象在他或她的温度被测量时通过入口进入冷温环境时，该对象将参考外部温度而非发生测量的地点的温度来使得他或她的温度稳定。在这种情况下，用作校正参考的周围温度可以是外部温度。另外，校正步骤还可以将针对该多个对象中的大多数对象先前预定的预期检测温度考虑在内。换言之，在不干预与环境参数或检测区13相联系的校正的情况下，对整体上预期处于良好健康状态(体温约为37° )的多个对象进行热检测。在这种情况下，对针对上述多个对象检测到的温度以如下方式进行校正假设37°的值为呈现出从相应的感兴趣区发射相同的热辐射的大多数对象的内部温度，然后将对相对于呈现较高温度的对像的差异进行评估。换言之，再次假定被检测温度的大多数对象具有正常值，因此，如果针对这些对象检测到的温度为例如35°，则被校正为37°，并且自动地校正所有其他温度。自然地，预期对象的实际温度的平均值会由于外部区的温度变化将在一天当中反复并且连续地变化，因此，校正值可以例如每隔一分钟通过计算上一分钟，或每五分钟经过的对象或每“X”个对象的实际温度的平均值来进行更新。从这个意义上讲，还可以简单地高亮以下对象在感兴趣的身体区中相对于在指定的时间间隔期间已经检测了全部温度的对象的温度平均值呈现出比确定阈值高的温度。换言之，代替确定精确体温来证实发烧的对象的存在，考虑到被读取温度的大多数对象不呈现发烧现象，因此仅用信号通知相对温度较高的那些对象。明显地，上述处理是参考与标识的感兴趣区相联系的检测来完成的，以使得上述处理是可靠的和可自动化的。应当注意，上述的方法特别适用于具有许多人通行的区域的温度检测，例如机场、火车站、港口区域、工厂、学校、博物馆以及医院(在最后一种情况下特别参考访问者)。位于必经入口处(例如，旅客进入国家的入口)的一个或多个热成像相机能够可靠地测量多个对象的内部温度并且实时地用信号通知可能被发烧病状感染的那些旅客。所述装置还可以与例如由自动地阻塞以防止可疑对象通过的门或旋转式栅门组成的自动入口控制系统相联系。在这种情况下，该对象被送往专门区域，在该专门区域中有专门的操作者将使用更传统的系统仔细评估他或她的温度并且可能会对该对象进行医学检查。如上述的操作，所述设备能够消除与不感兴趣对象的高温相联系的假阳性，甚至能够借助于如上所述的校正步骤来进行精确测量。清楚地，热成像相机另外可能应用在医院或任何公共地点以检测访问者和/或通过的人的温度。
例如，热成像相机可以定位在具有危笃状态的患者的科室的入口处，以能够选择性地禁止发烧的访问者进入。在本发明的另外的有利的方面中，尽管是次要的，但可以包括识别对确定的对象的脸部特征和/或另外的身体特征进行识别的步骤，以通过与脸部特征和/或其他对应以及预存储的身体特征进行比较来识别该对象。以这种方式，不仅可以检测确定的温度，而且还可以将该确定的温度与标识的具体对象/患者相关联。本方法的可能的应用在医院或卫生保健机构会是极为有利的。事实上，可以记忆脸或在任何情况记忆确定的患者/对象的标识参数，之后可以借助于热成像相机来识别和/或标识上述确定的患者/对象。患例如，可以识别出正常地呈现出比正常值Y高或低的温度并且没有受任何病状感染的工人或学生，并且在关于他或她的温度差是正常的情况下，可以自动地允许他们通过而不需要每次都强制他们去经受医学检查。定位在医院房间内的热成像相机不仅能够检测对象的温度，而且还能够识别例如他或她的脸，从而识别患者并且自动地记忆他或她的温度。患者如果该装置被定位在床处，则能够连续地监测患者的温度。在这些情况下，当出现发烧时即当体温超过了确定的控制阈值时，该装置能够自动发出报警以用信号通知发烧的患者。患者此阈值还可以是低的温度，例如在患者去世的情况下。该系统还可以与安保人员所使用的传统的控制系统如使用金属探测器、X光传感器的控制系统或机场、法庭等中的等效系统相关联。在这些情况下，呈现出“可疑”温度的对象发布相关的警报信号并且被送往医护人员能够执行必要的医学检查的专门区域。在相对于所描述的一个实施方式较简单的可替选实施方式中，实现了活节式结构201，或甚至其中一个结构由包括要求每个对象必须靠近的单个固定面板202 (基本上固定)组成。在面板202前面的预定距离(大约50cm)处直接观察面板，接收来自对象的感兴趣区(例如但非限制性地，额头)的红外辐射，并且根据该辐射对体温进行计算。特别地，可以通过该装置用信号通知正确的距离以使用信号发射装置203 (例如，蜂鸣麦克风或一个或多个LED205)来检测温度200 ;例如，可以使用发光装置和/或超声波装置206来证实所述对象是否已经到达针对要进行的测量的最佳位置。当对象处于正确的距离时，安装在面板202上的红外传感器207检测来自该对象的辐射，然后控制单元208根据所检测到的辐射和环境温度来计算体温。换言之，可以通过基于在存储器209中的环境温度或所检测到的温度来校正从额头(或其他感兴趣区)检测到的温度以获得实际的内部温度。在上面某个阈值(例如，可疑的发烧)的温度的情况下，发出警报(例如，声音警报，视觉警报；装置204、205)。另外，可以将所检测到的温度显示在显示器211上。值得注意的是，在这种情况下为了保证传感器207的正确指点即仅识别并收集来自患者的感兴趣区(目标区域)的红外辐射，例如，可以实现由反射性材料(可选地为镜性材料)制成的面板装置202的前表面的至少一部分，使得用户当靠近时可以看见他或她自己的脸或至少所反射的目标区域。在前表面上可以有参考标记210，例如，对用户是可见的光信号或绘制或报告的记号或标记，这对将所述参考标记重叠在目标区域上(即，通过靠近用户来将参考标记放置在目标区域上)的用户是可见的。在这种情况下，该对象必须移动以将标志210放置在例如他或她自己的反射图像的额头或其他重要目标区域的中心。应当注意，设备200可以完全独立并且不同于热成像相机I。可替选地，所述设备可以与已经存在的其他设备如在机场、法庭等中的金属检测器相关联，即使在对象未停止而只是减速通过确定的位置也可以执行测量，当所述对象处于正确的距离时，所述系统能够自动计算作为参考区的区的温度，或根据该距离自动调整距离(在这种情况下，没到达到最优距离，例如为小孩的情况)。如果必要的话，可以使用抛物面波导向传感器传送红外辐射，这能够减小传感器的视场并且可以使得测量更加准确。在本发明的另外方面中，公开了用于能够使用如下实现的温度计来测量温度的方法。参照图3，整体上示出了根据本发明的另一方面的红外温度计100。传统地，红外温度计包括限定了针对用户的手持区或把柄103的主容纳本体102。把柄103可以承载传统的命令装置104例如键盘等，以及用于温度读数和/或其他数据的一个或多个显示器105。红外辐射的传感器装置106位于主体的末端，装置106包括红外辐射强度传感器107的传感机构和至少与该传感机构可操作地相关联的导波件108以有利地将由要测量热水平的身体的区或目标区域109发射的辐射传送到该传感机构。更加详细(图4 )地，波导108展现出面向要检测温度的身体的第一端108a，和面向传感机构107的第二端108b。如可以从附图中所发现的，波导被构造为包括反射性的内表面110的管状体，所述内表面在管状体内沿着光通信的方向限定了能够设置彼此相对的第一开口 111和第二开口 112的通道。波导的内表面110沿着靠近第二开口 112的方向具有朝向第二开口 112的方向呈现出会聚的进展，即，该内表面展现出随着其从波导108的第一开口朝着传感机构107大体上所处的第二开口前进而逐渐减小的内部直径。更加精确地，根据本发明，值得注意的是当靠近管状体的第二开口 112时，波导108的会聚逐渐更加明显。换言之，本发明的波导可以展现出沿着轴向彼此连接的两个或更多个管道，在每个管道中展现出相应的恒定的会聚并且这种会聚在沿着朝向限定波导的管状体的第二开口 112的方向从一个管道到随后的管道逐渐更加明显。在实践中，在上述情况下，至少波导的会聚部分会表现为具有随着靠近第二开口112而逐渐更加明显的锥度的一连串截圆锥表面。
可替选地，代替两个或优选地代替多个逐渐增大的连续会聚管道，可以将波导设置为内表面是弯曲的，并且以越来越显著的方式从第一开口朝向第二开口逐渐而一直会聚。在任何情况下，本发明的波导通过如下的方式来实现给出假设朝向第二开口的靠近相同轴行进，直径从第一开口到第二开口减小的程度逐渐变大。例如在附图中示出的波导中，其中示出了波导的纵向截面，波导的内表面是通过弧线113、114来限定的，并且优选地，通过具有与波导的对称纵轴重合的轴并且具有面向第一开口 111的凹度的锥形弧来限定。可以看出，抛物弧的会聚随着朝向第二开口 112行进而逐渐变大。内表面110具有镜面特征以能够反射入射到其上的辐射。在可能的实施方式之一中，波导在第一开口处可以优选地并有利地不展现出如通常设置在针对这些用途的传统波导上的那些保护罩的任何保护罩，因此，必须经受用户的定期清洁以保证所要求的性能。应当注意，保护罩的可能的缺失是极为有利的，因为这防止了进入波导的辐射信号的任何无用损耗。在抛物形波导的情况下，可以将传感器大致设置在抛物面的焦点处，使得有效收集特别是源于与波导的纵轴平行的方向或相对于所述纵轴略微倾斜的方向的辐射。应当注意，除了所给出的波导的结构外，波导以及与波导可操作地相关联的传感机构通常被容置在由金属(优选地，为铜或具体在图4中可见的锌基压铸合金)构成的辅助管状体120内。还值得注意的是，本发明的红外温度计除了具有上述的部件外还包括以下处理单元(未示出)能够处理从红外辐射传感机构输出的信号，并且借助于适当的算法来生成被传输至显示器或借助于其他观察系统通过例如投影向用户显示的热读数，比如在与申请号为PCT/IT98/00379具有相同的申请名称的申请中所描述的可视系统。本发明的红外温度计还可以设置有与容纳本体可操作地相关联并且与处理单元协作的控制装置；这些控制装置适于确定距检测区域预定距离D处的传感机构107的正确定位条件，该正确的定位距离被认为对于执行精确读取以及对于排除感兴趣区而定界读取区域而言是最优的。清楚地，除了对本发明的波导所述的上述特殊成型之外，在传感机构与检测表面之间的适当距离D处的正确定位有助于获得极精确的热读数。在实现水平上，控制装置可以由各种可单独使用的技术方案或与另一种技术方案组合的技术方案来构成。特别地，可以包括使用发光器或点光源121 (见图1)。特别地，可以包括两束或更多束可见光线，其优选地为彼此不共面并是会聚的。更加详细地，包括发光非共面光线朝向目标区域的一个点会聚以当传感机构被定位在距检测区域正确距离D处时来确定图形(例如，斑点或其他)。可替选地，可使由于发光器构成的控制装置，发光器的光束被预定为在读取表面入射并且在其上反射，以生成可由检测机构感知的返回信号，该检测机构能够计算入射光线与反射光线之间的倾角。特别地，可以包括一个或多个入射一反射光线的读取机构，其位于相互对称的相对位置并且与处理单元协作以计算反射光线的倾角，从而能够根据该倾角推导出传感机构距检测表面的实际距离。当距离与正确的定位距离D对应时，可以包括用于向用户用信号通知达到该条件
的光学/声学装置。再次作为上述两个方案的可替选的或与其同时存在的方案，该控制装置可以包括以如下方式操作的光束生成器当传感机构107处于正确的定位距离D时使主图形聚焦。应当注意，可以包括使用例如液晶类型的矩阵光学选择器，其能够改变可聚焦在检测表面上的主图形的形状。更加详细地，通过优选地能够根据所检测到的温度来改变主图形的形状的中央处理单元来管理矩阵光学选择器。应当注意，副光束可以与主光束结合，其中副光束还可以使用可由CPU管理的优选地为液晶类型的矩阵光学选择器来改变。还可以控制副光束使得当传感机构位于距检测表面正确距离D处时形成副图形。副图形还可以直接聚焦在检测表面上并且可以由第一图形构成和/或可以定界读取区域，根据该读取区域合理地假设传感机构正在读取辐射因此正在收集热信息。作为另一个变型，还可以与上述的三个方案相结合，控制装置最后可以包括对在检测表面上的反射之后的返回信号进行确定的入射波动信号发射器(声的和/或电磁的)。中央处理单元通过计算两个信号之间的时间差来协调波动信号的发射和接收。清楚地，该时间差与温度计(因此为发射器)距要检测热水平的身体的表面之间的距离成比例。以这种方式，可以知道当传感机构距检测表面的正确距离D时，CPU通过信号发射装置(例如光装置或声装置)用信号向用户通知该情况。红外温度计容纳本体优选地展现出为细长结构并且包括检测部分，因此用于向传感机构传递红外辐射的装置被设置在容纳本体的第一端102a处。在描述了上面常见的结构后，现在接着描述根据本发明的波导和红外温度计的总体功能操作。借助于波导的内表面的以下形状随着靠近传感机构，逐渐地并且一直更大程度地会聚，基本上获得以下效果定向为与波导的纵轴平行或相对于该纵轴略微倾斜的辐射独立于其与波导自身的内表面接触的区通过波导来传递并且基本上会聚于传感机构。来自患者的不感兴趣区的并且具有可能弄错热读数的过度倾角的光线在多次反射之后(实际上，对于每一次反射，相对于波导的轴光线的倾角都会有所增大直至超过90° )可以朝着波导的入口被发送回，以这种方式，将在波导的输入口处具有大于amax的角度的红外辐射被反射到装置外部。总之，借助于波导的内表面的构造，具有相对于波导的纵轴的较大倾角的光线不能到达波导的第二开口 ；能够到达第二开口的光线仅是小倾角光线(将撞击传感机构的光线)或是根据倾角将在传感机构的容纳本体的内壁或外壁上分解的光线。然而，清楚的是借助于给出的波导的配置以及检测部分，获得了用于检测要测量的身体表面的辐射的有效目标区域的大幅度的减小以及更重要的是对所述有效目标区域的精确限定；事实上，波导对来自相对于波导的纵轴过分倾斜方向的辐射施加了一种光滤波。除了执行屏蔽过分倾斜的光线之外，波导还接着更好地基本上聚焦来自感兴趣读取区域的大部分光线，整体上获得如下的信号其充分能够进行热读取而不具有源于非感兴趣区的辐射和过分降低的信号/噪声比。鉴于上述内容，图3中的温度计(还有图1中的热成像相机)特别适于根据在图5中示意性示出的方法来测量温度。所述方法首先包括如下步骤将非接触式红外温度计10人工地定位在距要测量其内部温度的患者/对象的目标区域109的预定距离D处。特别地，温度计是例如直接由操作者在把握部分103处手持的。可替选地，并仍然使用非接触技术，可以将温度计定位固定在测量区处并要求患者/对象靠近该区，使得仍不需要接触，温度计基本上根据图5中的图表就能够检测温度。例如，可以将图1中的热成像相机固定在支撑物上，对象S靠近所述相机(在所有情况下都不需要与温度计接触)。例如见图6。如上面提及的，温度计是与患者非接触的，即不仅红外传感器107位于距要测量其温度的区域的预定距离处，而且所述仪器的任何部分在测量步骤期间不与患者/对象接触。下面将参考关于人工使用的温度计的具体实施方式
，然而并不意在将其用途仅限制于这种情况。操作者沿着要读取其温度的目标区域109的方向定位温度计，特别是以如下的方式定位使得来自目标区域的红外辐射可进入波导108并被传递至红外传感器107本身。一旦确定了距目标区域的正确距离D(应当注意，可以通过使用例如为非共面会聚光线的光学方法的示例来确定所述距离，而且使用例如超声波或其他上述方法来计算由目标区域反射的信号的发送与接收之间的时间)，则红外温度计被激活以测量患者/对象的内部温度。在这种情况下，也可以使用固定的温度计以及靠近温度计的传感器的对象来获得正确的(相对的)距离D。可替选地，如果距离的测量系统能够确定距离，则温度计能够考虑对象所位于的距离而确定正确温度，而无论距离可能是多少(明显地在可容许距离的下限和上限之间)。可以自动地而不是人工地指点目标区域，即，温度计/热成像相机通过仅检测(或考虑)来自所述区域的指定的红外辐射就能够识别具体的目标区域。应当注意，红外温度计的激活通常(即使未必)将是人工的，并且将通过按压例如存在于温度计的把握部分103上的按钮122来触发。然而，在特别情况下，或在使用更多演进的仪器的情况下，可以自动完成温度测量的激活，并且在达到正确距离时可选地发生所述激活。再换言之，一旦确定了温度计的正确定位距离D，则控制单元自动启动红外信号的读取。一旦激活了温度调节装置，则针对预定的时间间隔读取来自患者的目标区域109的红外辐射；所检测到的红外辐射的强度使得可以计算目标区域的温度或等价地计算患者的内部温度。有利地使用的目标区域109从如下组中选择，该组包括对象的筛窦、眼角或眼睑。特别地，在目标区域是眼睑的情况下，选择上眼睑并且所述方法包括一般在完成读取之前要求患者闭合至少一只眼睛使得能够读取所闭合的上眼睑的温度。明显地，当眼睛睁开时上眼睑是受保护的并还与眼球相接触，基于该原因上眼睑不易经历外部温度的变化并且参考患者的内部温度更易于稳定。可替选地，目标区域可以是在筛窦处的皮肤区，即位于每只眼睛和鼻柱之间的身体的部分。该身体部分通过内部颈动脉被更多地供应了血液，因此不易经历环境温度的变化；因此其具有与内部温度更接近的温度并相对于人体的其他部分更稳定。最后，还可以使用眼角，S間艮睛最接近鼻柱的部分(小的凹进还被称为内部眼角，其形成于眼睑之间并部分地被小的红色凸起“肉阜泪腺(caruncula lachrymal is)”占有)；所述眼角表现出其本身具有充分稳定的温度，并且是接近于内部体温的温度以能够进行更加可靠的测量，特别是在寒冷的外部环境或温度未知或不稳定的条件下。最后，在激活温度计时，使用定时器借助于倒计时来确定针对所提及的预定时间间隔的红外辐射的读数。换言之，一旦激活了温度计，接收源自于目标区域109的辐射的红外传感器向控制单元传输所接收的强度，所述控制单元启动计算患者的内部体温。直到当预定的时间间隔已结束时，接收并处理红外辐射的量。在所述间隔之后进一步接收的辐射被认为不是出于计算的目的。本发明提供了重要的优点。然后所检测到的温度被显示在通常为背光式的显示器105上。背光的颜色和/或强度可以是所进行的测量的类型的函数，例如背光可以在测量物体的温度的情况下具有第一颜色，在测量患者/对象的温度的情况下具有不同于第一颜色的第二颜色。明显地，所述颜色可以是与不同情况下的测量相关的两种或更多种用于物体的一种颜色，用于动物(不是人)的第二颜色，用于人的第三颜色，用于显示错误情况或需要重复读取的又一种颜色。可以根据针对测量所按压的按钮(特别是针对测量非生命物体的第一按钮，针对患者/对象的第二按钮，针对另外用途的第三按钮)或根据所检测到的温度水平来确定不同颜色。清楚地，上述内容可以等价地应用于由处理单元7命令的热成像相机的显示器8，以及任何可能的补充显示器或所检测到的温度的其他类型的视觉化，例如在额头或身体或物体的其他区域上的投影。识别具体的目标区域使得能够使用非接触式温度计进行温度的距离测量，所述非接触式温度计呈现出即使在糟糕的环境条件下也保持更稳定的温度的特性，从而改进了内部温度的读取并大幅度地增大了已知温度计的工作范围。
权利要求
1.一种用于测量温度的方法，包括以下步骤当期望知道患者的内部体温时，将非接触式红外温度计定位在距对象的目标区域的预定距离处；指向所述目标区域，使得所述温度计的红外辐射传感器能够接收来自所述目标区域的红外辐射；激活所述非接触式红外温度计以测量所述患者的内部温度；使用所述非接触式红外温度计并且针对确定的时间间隔，检测至少来自所述对象的所述目标区域的红外辐射的强度；其特征在于所述目标区域是人类患者或动物的身体的表面，所述表面选自于包括筛窦、眼角或闭合的眼睑的组。
2.根据权利要求1所述的方法，包括对作为所检测到的红外辐射的强度的函数的所述目标区域的温度进行校正以确定所述内部温度的步骤。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括在定位、指向、激活和检测所有这些步骤期间人工地支撑所述温度计的步骤。
4.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法，其中，所述将所述温度计定位在预定距离处的步骤通过使所述对象靠近/远离固定位置处的温度计和/或使所述温度计靠近/ 远离所述对象直至达到所述预定距离来进行。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括闭合至少一只眼睛并且检测来自闭合的上眼睑的红外辐射的强度的步骤，所述目标区域特别是所述上眼睑。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括测量环境温度的步骤以及根据所测得的环境温度来校正所述目标区域的温度或所述内部温度的步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，包括对用于校正所述目标区域的温度或所述内部温度的所述环境温度的稳定性/正确性进行控制的步骤。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，激活所述非接触式红外温度计的步骤是通过按压位于所述温度计上的至少一个按钮来人工地激活所述温度计的步骤。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在已激活所述红外温度计之后，定时器开始倒计时，针对在所述倒计时期间并直至所述倒计时结束的预定时间来实施对辐射的检测。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述非接触式红外温度计由电视相机来限定，所述指向所述目标区域的步骤包括以下子步骤获取来自预定区域的图像， 对所述目标区域进行识别，为了确定所述温度的目的而考虑仅来自所述目标区域的红外辐射。
全文摘要
本发明公开了一种用于确定患者或对象的体温的方法，其中，将非接触式红外温度计人工地定位成指向目标区域，并通过激活温度计，使得其测量患者的内部温度，并借助温度计并且针对预定时间间隔读取从目标区域到来的红外辐射的强度。目标区域是选自于包括筛窦、眼角、睁开的眼睑或闭合的眼睑的身体部位组的人类或动物患者的身体表面。
文档编号G01J5/02GK103026192SQ201180033910
公开日2013年4月3日 申请日期2011年6月3日 优先权日2010年6月4日
发明者弗朗切斯科·贝利费米内 申请人:泰克尼梅德有限责任公司
专业数控铣床产品供应商
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