环境温度对红外辐射式体温计读数的影响

　　1　引言

　　红外辐射式体温计能够准确快速地测量人体温度,为医生提供病人生理状态的重要信息,在临床医学中具有重要意义。这种温度计通过采集鼓膜辐射的红外能量测量人体体温,由于体温的调节在丘脑下部进行,丘脑下部有内颈动脉穿过,体温调节的结果立刻反映在内颈动脉血温上,而鼓膜接近丘脑,因此它的温度较准确。体温计的探测器可选择热电堆,也可选择热释电传感器。前者在响应速度、精度等方面都能达到较高的要求,但它有很大的局限性,如信号强度小、非线性、电源损耗大、仪器重和成本高等等。1986年以来,以美国为中心研制开发了一种红外辐射式温度计,通过耳道在几秒钟内就能测出鼓膜的温度,已申请了多项专利,德国、意大利、日本等国也进行了广泛的研究工作。1991年以后该产品已遍及欧美市场[1~5],但成本达50美元以上。

　　我国在这方面的研究尚属起步阶段,如何解决低成本前提下的测量精度问题,是形成产品的关键之一。在诸多因素中,环境温度对测量结果的影响尤为突出,国外同类产品也有类似报道[6],到目前为止,还未提出有效的解决方法。本文研究了环境温度对红外辐射体温计的影响及修正方法。

　　2　标定实验

　　红外辐射式体温计设计成手持式,可单手握住,用食指按下测量按钮,即可测量,每次测量结果显示在显示器上,其结构框图如图1所示。

　　当测量按钮按下时,遮挡热释电传感器的挡板被滑开,鼓膜辐射的能量到达热释电传感器,热释电传感器将接收到的热辐射信号转化为电信号,经由放大电路1放大后的电信号到达A/D转换器。同时,测量环境温度的热敏电阻传感器产生的电信号经由放大电路2放大也到达A/D转换器。CPU接收经A/D转换后的数字信号,经数据处理后转换为人体温度,并显示在液晶显示器上。

　　由于精确测量红外辐射功率较为困难,通常采用标准黑体炉作为辐射源,对温度计进行标定和性能测试。

　　采用高精度、高稳定性的常温黑体炉模拟人体外耳道,其结构剖面图如图2所示。腔身为圆筒形,筒长为30mm,直径为20 mm。与外耳道尺寸接近,发射率为0·986,非常接近人体鼓膜的发射率。

　　黑体炉的温度控制由温度控制器(含温度传感器)和半导体制冷器实现。温度传感器通过测温电路将温度的反馈信号送到80C552,与设定值进行比较,利用80C552的脉冲宽度调制输出(PWM),输出频率和占空比可编程的脉冲信号,经D/A转换电路转换为电压输出,用控制功率放大电路控制半导体制冷器的电流,从而使黑体辐射源保持在所希望的温度上,控温范围为0~50℃,控制精度可达±0·05℃。上述实验装置可对温度计进行标定、测试。