耐用的鼓膜探头和温度计 【发明领域】
本发明涉及诊断和治疗处理所用的一种温度测量装置探头。本发明尤其涉及采用一种特殊探头结构提供更为耐用的温度计，它基本上不会受到可预见的自然性伤害，诸如从3英尺高处坠落地上所造成的损害并能够完成其功能。
现有技术简述和发明背景
近来在开发鼓膜温度测量系统方面已取得了进展。作为背景，长期来从事病人病理学诊断和处理的医生和其它人对哺乳类动物的温度有着强烈的兴趣。另一方面，用快速、非插入和廉价的方式完成精确的温度测量已成为一项重要任务。为了提供一种高精度的体温读数，已经发现了测量耳朵鼓膜的温度。通过收集来自鼓膜的红外辐射，可以用非插入的方式确定精确的温度读数。
如上所述，已经推荐了以鼓膜红外辐射为基础的许多系统用于温度测量。该领域中的典型专利文献包括Wood申请的第4895164号美国专利，Jacob Fraden，Ph.D.申请的第4797840号美国专利以及Pompei等人申请的第5199436号美国专利。这些专利文献的有关内容在本申请中结合为参考资料。
这些系统在精度和复杂度两方面虽有不同，但一般发现对于其所计划的目地是非常有用的，且目前还享有商业上的知名度。虽然这些系统取得了成功，但一个公知的重要的障碍就是这些系统太昂贵。该障碍牵涉到鼓膜温度计的耐用性和与之有关的可预见的损耗和裂缝。参见图1，它表示一般易碎的探头100，这种鼓膜温度计最易受伤害的部件是探头，或想要插入耳朵通道的头部。此易受伤性起因于其必不可少的突出部，它与探头内，尤其是筒102或波导和附设的窗104内的几个部件的灵敏度有关。
一般而言，红外鼓膜温度计如从一英尺那样低的高度落地也可能破坏温度计精确或完整读出温度的能力。在一英尺的落差中，鼓膜温度计一般能够承受筒体或红外波导的弯曲和/或位于筒体远端106的窗孔的破碎。形成破碎的窗孔是引起消费者对鼓膜温度计不满的主要原因。
以前的设计是在筒体106的端部、顶部和覆盖物上设置一个硬性的窗。如此使其更靠近突出部分先落地的碰撞点108，将使较少或根本未加保护的窗104易受损伤。支承伸入耳道内的热敏元件的漏斗型部分或反射镜110进一步加剧了脆弱性问题。通常，反射镜由非增强的聚碳酸酯组成，它将在顶部112凹陷并致使窗104损坏。当反射镜在坠落期间弯曲时，下落的大部分力从反射镜经由硬橡皮封套114转移到筒体106，并引起筒体弯曲造成温度计不精确。该封套114用以防止洗涤液流到筒体102的外面，以及因蒸发冷却而降低温度计的性能。
下落的机械能趋向于使反射境110、筒体102和窗口104变形，部分原因是由于前积木块116未直接连接到反射镜110。这种直接连接将允许某些能从反射镜110、筒体102和窗口104经由温度计的外壳散失
发明目的和概述
因此，本发明的目的在于提供一种用于红外鼓膜温度计的更为耐用的探头，它经得起从3英尺那样高的高度反复坠落地下。
本发明的另一目的在于提供一种具有更硬材料的反射镜，它能阻止变形，由此保护窗口和波导免遭损坏。
本发明的另一目的是在波导与反射镜之间提供一种密封，以热隔离该波导，阻止蒸发冷却液进入波导，并吸收而不是转化因反射镜撞击另一物体或表面，诸如当温度计坠落时碰撞地板而产生的机械能。
本发明的另一目的在于提供一种突出部，它具有足够厚度的窗口并设置在筒体内，而不是靠近其端部，并进一步使窗口从反射镜顶部凹进，由此当突出部首先坠落时，允许反射镜的轮缘保护窗口，以及采用一种能量吸收粘合剂将窗口安装在筒体内，这样，尽管当突出部首先坠落而使反射镜产生机械变形，但仍可保持窗口与筒体之间的气密密封。
本发明用一种新颖的红外鼓膜温度计探头来实现这些目的以及其他目的，该探头有几方面的改进，它能保护温度计的关键部件。刚性和增强的反射镜能阻止重压下的变形。刚性反射镜直接连接到块状通道使压力从突出部移到并非关键性的温度计区域。反射镜与筒体之间的非硬性的绝热密封体可预防机械能从弯曲或变形的反射镜传递到筒体，由此保护该筒体。将窗口设置在筒体内并从反射镜的轮缘向内设置，可以保护窗口免遭损坏和失准。该改进的温度计比常规的鼓膜温度计更牢固和更有弹力，并且即使从3英尺的高度坠落而承受与坚硬的地面发生撞击的情况下，也能继续以最佳的性能工作。常规的鼓膜温度计从一英尺那样低的高度坠落时可以阻碍或承受性能方面的逐步降低。通过将筒体与刚性反射镜作机械隔离和热隔离，并通过将厚的窗口置于反射镜和筒体内而保护该窗口，本发明大大减少了压力引起的筒体和窗口变形的问题。这样，即使在物理压力使得常规的鼓膜温度计变为无用时，本发明也是耐用的并继续提供精确的鼓膜温度测量。
从以下结合附图对实施例所作的描述中可以更完整地理解本发明的前述各个特征。
图1表示一种典型的现有技术的探头；
图2(a)表示本发明探头的截面图；
图2(b)表示本发明探头的一个放大的透视图，部分作了剖视；
图3表示本发明的探头安装到鼓膜温度计的本体。
较佳实施例的详细描述
本发明提出了鼓膜红外温度计的一个更耐用的探头或突出部。由Howe等人申请的第5088834号美国专利描述了一种鼓膜红外温度计，通过由探头(最好套上卫生的、可任意使用的外套)测量从耳道内鼓膜辐射的热能，可以迅速和精确地读出人体的温度。当将该温度计与本发明的探头组合时，在例如从3英尺的高度落地时，温度计可以承受物理上的损坏和破裂，其准确性和精度并无损失。本发明通过改变若干探头元件的结构与组成得到了这一结果。
参见图2(a)和2(b)，反射镜200在耳道内将探头的红外测量元件导入相对于鼓膜的最佳位置。反射镜200也可以支承和收容其它的探头元件。从图2(a)和2(b)所示一个较佳实施例中可见，反射镜200大多是截面为漏斗形且径向对称的形状，从反射镜的内表面208向内递进地设置密封件202、筒体204(或波导)以及窗口206。本发明的反射镜200直接啮合到温度计外壳300的前块210，较佳地通过螺纹212旋入前块210。将反射镜200装到前块210上，它最好是一种坚固的金属支架，为探头214提供附加的刚性，使得温度计落地时探头与地板撞击所产生的机械能导向温度计的外壳300，而不是通过反射镜200的变形由其吸收，或经由反射镜传递到筒体204和窗口206。筒体204和窗口206是敏感部件，其对准和完整性对于探头214和温度计302的正常功能是关键性的。
为了增加探头的刚性，本发明的反射镜200由更为坚硬的材料，诸如玻璃增强聚碳酸酯(通常称为玻璃纤维)制成。在较佳的实施例中，刚性和坚硬的反射镜200由用20％玻璃增强的聚酰亚胺(polyetherimide)(由通用电气公司销售，商标名为“ULTEM”)或30％玻璃增强的聚碳酸酯制成。现已分别发现，这两种材料经得起突出部反复从四英尺和3英尺高度首先落到硬地板表面诸如瓷砖上。即使在多次这种反复“落地”之后，本发明的探头214也能继续照旧工作，在红外探测和测量方面无任何准确度和精度损失。
由于筒体204或红外波导对环境温度特别敏感，最好将其与反射镜200热隔离并予以密封。热隔离可以保证反射镜200的环境热能(即它的温度)不会影响所进行的红外测量。此外，密封件202可以防止液体诸如清洁液流向波导的外侧，并防止因蒸发冷却而使性能降低。除了具有这些功能外，本发明的密封件202同时还提供一种附加的结构上的功能，当发生坠落时能对探头214提供更好的保护。
本发明的密封件202是一种非固体的、可压缩的和柔性的材料，当坠落时它能够吸收而不是传递反射镜弯曲的能量。吸收而不是传递因坠落而产生的机械能并由此使反射镜弯曲时，可以保证筒体204不会弯曲。筒体弯曲将使温度计302变得不精确。在较佳实施例中，密封材料为100％的硅、挤压成闭合单元的泡沫套管，其密度为每立方英尺24磅。这种合适的泡沫材料现在可从专用硅制造公司购得，其产品编号为SSF-METD-750。
为使探头214和温度计302正常工作，红外发射窗的对准和完整性是关键的。为了进一步保护窗口206避免破损和失准，窗口206通常较厚以增加耐用性。此外，由于它整个置于筒体204内，远离反射镜216的轮缘，故在突出部首先落地的情况下，可以由反射镜216的轮缘和筒体侧壁218两者以及环绕的密封件202共同来保护窗口206。通过用粘合剂将窗口206粘合在筒体204内，在坠落期间维持筒体204与窗口206之间的气密密封，可以为其提供附加的保护。较佳地，将该粘合剂经由两个侧孔注入到筒体内形成气密密封。此安装窗口的方式为窗口206提供了良好的保护，不会与部分光路发生冲突。较佳的实施例采用一种可通过加热或紫外光硬化的尿烷基单一成分的粘合剂。该粘合剂未硬化的黏度为300厘泊。固化时，粘合剂具有160,000psi弹性模量，3,500psi抗张强度，30％失效率的伸张度以及85的肖氏D级硬度。一种合适的粘合剂目前可从Norland Products公司买到，产品号为Norland 121。
温度计具有外壳300以收容该装置的有关部件。由Jacob Fraden，Ph.D.申请的第4797840号美国专利更详细地描述了非探头式温度计元件的功能方面，但这里只能作简单的描述。壳体300支承着前块210并包含一个远离窗口206的筒体上的传感器。传感器系统可以包括热电堆型和热电元件。该传感器连接到一个处理器，用以将红外数据转换为高质量的温度读数。该温度读数馈送到可视显示器用以治疗或其他用途。壳体300最好成型为易于抓住并支承一个可操作的开关，通知设备读出来自鼓膜的红外能量。
显然，在不脱离本发明精神和范围的情况下，本领域的熟练人员还可以对上述结构作出各种变换和改进。但本发明的范围由权利要求书所限定。