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CN1153547C - 进行耳内测量的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在耳内进行测量的装置，具有一个定位辅助装置，使装置的探头(10)能够正确地在使用者的耳道(12)中的对准。本发明的装置含有：一个辐射源(24)，发出特别是可见光范围的能量，一个光电检测器(30)，适用于检测所述辐射，和一个相关的分析单元，并且，在此可应用一个指示单元，用于表示探头在耳道内(12)的对准情况。所述耳道接收辐射源(24)发出的辐射，辐射的一部分散射回探头(10)内并且被光电检测器(30)检出。以此安排，检出的辐射能取决于反射的组织和探头(10)之间的平均距离，最小的辐射能对应于探头(10)正确地对准后耳道(12)并且因此对准鼓膜(38)。光电检测器(30)的输出信号最好控制，告知使用者探头(10)的理想对准情况的一个可听见信号的频率和/或音量，从而改善测量结果的重复精确性。

Description

进行耳内测量的装置
本发明涉及一种进行耳内测量的装置，它具有一个可插入耳道中的探头和一个指示单元。此领域内所公知的是，此类测量装置包括，例如，红外线辐射温度计或者耳反射计。
从WO98/01730已知一种有可视线路系统的红外线温度计，它让使用者在测量温度时能够在探头和测量对象之间保持给定距离。
然而，此领域内还已知，用于确定人体温度的红外线辐射温度计，其装有辐射线入口的探头可插入耳道，并且能够测量鼓膜发出的红外线辐射。考虑到对于鼓膜的供血与对大脑中的体温中心的供血是相同的，此辐射代表人体的真实核心温度。
因为在待测的鼓膜温度与周围耳道组织的温度之间一般存在差别，为了温度测量的准确性，探头必须对准鼓膜。但是这点不能总是得到保证，因为耳道中的弯曲或者自然发生的凹凸不平(外生骨疣)会阻塞对鼓膜的自由观察。因此测量的结果显然受具体耳道的几何形状的影响，以致可能或多或少地导致误差。即使主观上正确地安放探头也不能保证正确对准鼓膜，因为在最坏的条件下皮肤的皱折引起的辐射入口局部阻塞就足以使测量的温度很大程度依赖于方向，往往产生重复性不高的，不为使用者注意的有误差的读数。当探头不小心直接放在耳道组织上时，也可以引起误差，表现出极低体温的假象。
为了解决此问题，美国专利5,352,863提议向使用者提供一种指示定位质量的可听见的应答。这样，这种已知的耳道温度计总是进行几次测量，具有一个可听见信号的检测器，探头插入耳道时只要测量的温度值高于上一次测量的温度值，此检测器就发出一个声音。但是，在此种设置中，对于受温度检测的区域的评估依赖于机会，并且没有可能检查，是否已把作为总体上有最高温度的区域的鼓膜包括在了评估之内，从而正确地检测了身体的核心温度进行。而且不能够检测出由把探头直接放置在组织上所造成的误差，因此不能够在进行测量时加以纠正。
在使用能够确定鼓膜内积液的耳反射计测量鼓膜阻抗时，同样也有涉及正确地在耳道内对准探头的问题。为此，以不同的频率发出声波，然后记录和分析鼓膜反射的声波。
因此本发明的一个目的是提供一种在耳内进行测量的装置，用此种装置能够避免因探头未充分对准鼓膜造成的有误差的读数。
根据本发明，这个目的是通过一种装置达到的，所述装置具有检测探头在耳道中的对准情况的装置。
所述的装置含有一个发出电磁辐射的辐射源，电磁辐射要传输到所述装置探头的目标测量点，一个在相应的波长范围进行响应的检测器，用于检测所述测量点散射的辐，和一个安放在所述检测器下游的分析单元，用于确定探头在耳道内的对准情况。所述装置可以进一步包括一个指示单元，以表示对准情况。
在本发明的装置的一个优选实施例中，所述辐射源是一种光源，最后辐射可视光范围或者近红外线范围的能量，此时所述的检测器就是光电检测器。
为了排除传进耳道的辐射对测量的影响，所述辐射源的平均强度选择得适当地低，从而，尤其是防止加热耳道。这最好是通过使用脉冲辐射源和一个与之同步的检测器电路实现。脉冲辐射源的能量消耗低于非脉冲辐射源的能量消耗，这表现出一个优点，尤其是使用电池作装置的电源时。另外，脉冲辐射源还使得能够确定辐射的背景。
本发明的装置最好包括一个第一辐射导向器，在上述实施例中是一个光导向器，它把辐射源发出的辐射对向测量点，就是说，辐射在接近测量点的辐射导向器的那个端发出，辐射进入耳道中。辐射可以聚焦，另外，也可以从一个展宽的辐射锥体中发出。辐射碰到组织时，被反射漫射，使其部分要么通过同一个辐射导向器要么通过第二辐射导向器传输到检测器。检测器所检测到的辐射强度取决于反射的组织与探头之间的平均距离。因此，在不正确地对准探头时，在耳道壁上漫射时，所述辐射的较高的百分比，重新在探头中耦合，并且在检测器中受到检测，而在正确地在把探头对准后耳道和鼓膜时，只检测到辐射的最少的量。这使得，例如在探头直接放置在组织上时所产生的，能够检测到严重有误差的读数。
在上述的使用两个辐射导向器的情况下，排除了由于把发出的辐射直接地过量耦合到检测器上引起的指示误差。
在本发明的另一个实施例中，取消了第一辐射导向器。在这个安排中，所述辐射源放在探头的最前端。
为了在正确对准探头方面对使用者进行指导，能够可视和/或可听见地指示探头的对准情况。为此目的，本发明的装置连续地测量漫射的量，就是，最好在探头插入耳道时就测量。最好，指示单元含有一个产生可听信号的装置，其音量和/或频率受检测器的输出信号控制。把探头插入耳道中的一个短时间内，本发明的装置的使用者接收到一个直接应答，指示探头理想地对准鼓膜，或者至少对准后耳道的范围。这个指示引起使用者在每次测量时近乎相同地对准探头，从而可以得到良好的测量重复性。
例如，所述的指示单元含有：一个电压控制振荡器，检测器的输出信号驱动的，并有一个与之连接的扬声器。检测出的辐射能量的任何变化都会使振荡频率升高或者降低，和/或使振幅升高或者降低，从而在耳道中对准温度计时使用者听到相应的变化的声音。在有最低(或者最高)的频度和/或幅度的声音发声时，到达探头的正确对准。
为了方便由第三者进行的测量，另一个实施例使指示单元含有一个视觉的显示，特别是一个发光二极管线路或者一个指针仪表，为使用者提供把探头正确对准后耳道和鼓膜的视觉指示。这种显示方式使得能够对睡觉的患者进行测量，而不必用可听见的信号打扰他们。
在一个优选实施例中，本发明的装置的分析单元包括附加的阈值器具，在检测器中检测到的辐射能够下降到一个预定的阈值之后，这个装置才开动测量值的指示单元和/或表示对准的指示单元。这使得在分析单元检测到探头满意地对准探头之前，能够制止测量值的显示。更进一步，在达到所述的阈值时可以向使用者指出测量结束。所述的阈值固定在保证沿不同形状的耳道也能得到所要求的测量精度的水准。
在一个所述测量装置的特别优越的构形中，在探头插入到耳道中的时刻，所述阈值已经调节到适应具体耳道的具体漫射性。在使用者开始在耳道中来回移动探头时这特别成功，从而把探头对准不同的方向。这个阈值器具通过检测器的输出信号的相应波动，测定来回的移动，并且，如果在做了所述的移动但在一个预定的测量时间内没有达到阈值，它就会改变阈值。
如果检测器输出的信号达到一个相应地预定的第二阈值，就认为把探头直接放在组织上进行了错误操作。
本发明的测量装置的两个优选实施例包括：一种具有红外线传感器的红外线辐射温度计，特别用于测量鼓膜的温度；和一种有声源和微音器的的反射计，特别用于测量鼓膜的阻抗。
业内已知的红外线辐射温度计一般包括：一个具有待测红外线的辐射入口的壳，和一个从所述辐射入口伸向红外线传感器的波导元件。在本发明的红外线辐射温度计中，所述波导元件起向红外线传感器传输从鼓膜发出的红外线辐射，和向所述检测器传输耳道中反射的辐射源的辐射的作用。因此所述红外线传感器和所述检测器最好放置在所述波导元件的末端(它因此也执行前述的第二辐射导向器的功能。)
另一方面，采取了两个独立的辐射导向器传输红外线辐射和反射辐射的方式。另外，也可以在一个单一的辐射导向器中引导，需要测量的红外线辐射，发出的辐射和反射的辐射。还可以用具有透镜和/或镜子的光学系统代替所述辐射导向器。
所述的检测器最好安排在波导元件的端区的横向，以使对红外线传感器的视角和灵敏度的影响最小。然而，检测器还可以结合在红外线传感器的壳内，在此情况下，选择传感器壳的窗口材料使得窗口对红外线辐射和辐射源所使用的波长范围都是可以传输的。在一个特别的结构中，带有红外线传感器的检测器结合在一个芯片上的微系统中。类似地，还可以把红外线传感器、检测器和辐射源结合在一个芯片上或者在一个壳中。
在本发明的耳反射计中，检测器和微音器有一个公共的壳。在一个特别的结构中，检测器和微音器结合在一个芯片上。类似地，也可以把检测器、微音器和辐射源结合在一个芯片上或者一个壳中。
下面联系附图参照优选实施例说明本发明。在说明中还涉及其它的实施例。附图示意为：
图1是本发明的红外线辐射温度计的探头图，它不正确对准在使用者的耳道中；
图2为图2所示的探头图，但是正确地对准了；
图3为用于测定红外线辐射温度计探头的对准情况的本发明的装置的部件图；
图4是本发明的耳朵反射计的探头图，在使用者的耳道中它不正确对准；
图5为图4所示的探头图，但是正确地对准了；
图6为用于测定的探头对准的本发明的组件和和耳反射计的组件图。
图1和2示意地表示本发明的红外线辐射温度计的探头，图中所示探头插入使用者的耳道12以测取患者的温度。如所公知，所述探头含有一个沿需要测量的红外线的辐射入口14方向锥体形地的壳16。辐射入口14由辐射入口窗18封闭，以防止壳的内部污染及损坏。
探头的前向端可以用一个可更换的保护罩(未示)罩住，用于特别防止患者间的交叉感染。保护罩可以，例如，用聚乙烯薄膜制造。
入射到辐射入口14的红外线辐射以业内公知的方式经一个波导元件20传输到红外线传感器22。红外线传感器22连接到一个电子分析单元(未示)，此单元把检测到的红外线辐射转换成温度信息，借助一个测量值的指示单元(未示)指示。
另外，根据本发明，所述探头含有一个测定探头在耳道中的对准情况的装置，所述装置包括一个光源10(图3)，例如，发出可见光范围或者近红外线范围的光，此光24由一个同心地包围波导元件20的第一辐射导向器26引向辐射入口14。由此处它辐射在耳道12上并且被耳道的壁28反射漫射散开，如图中箭头所示。此漫射的辐射线的一部分通过辐射入口14返回耦合进入探头，并且经波导元件20，引到在波导元件20的尾部的侧方的光电检测器30，并且引起相应的电信号。此信号被送到分析单元(未示)并且，在另一个实施例中，还送到一个指示单元，向使用者发出探头在耳道中对准情况的视觉和/或听觉信息，其方式将在下面讲述。在另一个实施例中，第一辐射导向器26至少部分地放进波导元件20中。
为了排除对耳道12的可察觉的加热作用和对温度测量的明显影响，辐射进耳道12的光24的平均强度相应选择的低。为此目的，光源10以业内公知的方式用脉冲模式工作，而光电检测器30与之同步。
在另一个实施例中，光电检测器30安排在红外线传感器22的壳中，传感器壳的窗口材料加以选择，使得对需要进行测量的红外线辐射和光源10发出的光24两者都是可传输的。在另一个结构中，红外线传感器22和光电检测器30结合在一个芯片上的微系统中。在其它的方案，光源10连同红外线传感器和/或检测器结合在一个芯片上或者在一个壳中。
在图中未示的另一个实施例中，耦合到探头的辐射入口14内的光，不是经波导元件20传输，它经另外的辐射导向器引导到光电检测器30，以避免红外线传感器22的视野受光电检测器30影响。
因为从探头中的光源10发出的光24传输进第一辐射导向器26中，与从耳道向波导元件20中发出的辐射分开，保证防止从光源发出并且在辐射入口窗18反射的，或者在防护罩(未示)反射的光达到光电检测器30。因此，即使在因为把探头直接放在组织上而错误操作本发明的临床红外线温度计时，其对从光源发出的光的透明度起作用，仅将有足够的强度反射在组织上的光耦合回到光电检测器30，从而能够检测和避免探头的任何不对准情况。
因为辐射进耳道12中的光在这里受到反射漫射散开，光电检测器30检测的辐射强度取决于探头和耳道12之间的平均距离。在例如，如图1所示，探头对准不好时，被辐射进入耳道的光的相对高的百分比，在耳道12的壁28上受到漫射后，被耦合返回探头，在光电检测器30中受到检测。相反，例如图2所示，探头在耳道12内正确对准时，只有在耳道12的壁28散射的光的小百分比的光，在光电检测器30中受到检测。在此情况下，红外线温度计的探头指向后耳道12和鼓膜38，从而红外线传感器22主要接收发自鼓膜的辐射，从而测量使用者的确切的体内温度。
如图3所示，辐射源10发出辐射，此辐射散射在耳道的壁8上并且至少部分地传输到检测器30，此检测器的输出信号在放大器32中放大然后提供到一个电压控制振荡器(VCO)34。振荡器34的输出经过扬声器36转换成可听见的信号。考虑到检测出的较高的辐射能量产生光电检测器30的高电平的信号，也产生振荡器的相应不同的振荡频率。使用者，在其耳朵内来回地移动探头中，听到高低音量水平的声响，这是由于测量的辐射能量造成的变化。在出现最低或者最高频率的声音时，图2所示的探头就达到了正确的对准状态。
在探头在耳道内对准情况的任何变化时，使用者都因此接收到一个直接的可听见的响应，使他能够把探头对准到耳道12的后区，这里的温度对应于鼓膜38的温度，或者仅与鼓膜温度有很小量的偏差。这样，本发明的装置帮助使用者找到探头在耳道中正确的对准状况，并且保证了，不论耳道的具体大小和形状，可以对于每次测量正确的对准探头，从而可以得到测量结果的良好重复准确性。
图4和5示意地表示一种耳反射计的探头，它装有本发明的测定插入到耳道中的探头的对准情况的装置。所示探头的结构与图1和2所示探头结构类似，但是，以业内公知的方式用一个声源40和一个微音器42代替，它们对准红外线传感器22的辐射入口14的方向。而且，此探头没有波导元件20，只有第一辐射导向器26，经过它从光源10发出的辐射被导向到辐射入口14。在本发明的另一个实施例中，设置了一个第二辐射导向器，经第二导向器从耳道反射的辐射被传输到检测器30。另外，发出的和反射的辐射也可以且一个单一的导向器引导。另外，图4、5和6中对与图1、2和3中同样的部件用相同的标号，从而，不需要对它们重新说明。
图4示出，探头在耳道中放置的不好，结果，检测器30检测到象征性地用粗箭头48表示的相应地高强度的反射的辐射线。而图5表示，探头良好地对准，检测器30只检测到象征性地用细箭头46表示的较低的辐射能。
如图6所示意，在本发明的耳反射计中，用一个处理器44处理在检测器30下游的放大器32的输出信号和在放大32`中放大的微音器42的输出信号。反射测量的结果最好显示在连接到处理器44上的显示器50上。

Claims (22)

1.一种在耳内进行测量的装置，具有一个可插入耳道中的探头和一个测量值的指示单元，其特征在于，此装置包括一种用于确定探头在耳道中的对准情况的器具。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述确定对准情况的器具含有以下的部件：一个辐射源(10)，用于向测量点发出给定波长电磁辐射；一个检测器(30)，用于检测所述测量点散射的辐射波；和一个安放在所述检测器(30)下游的分析单元，用于确定探头在耳道内的对准情况。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于，进一步包括一个指示单元，用于表示探头在耳道中的对准情况。
4.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述辐射源(10)是一种光源，而所述的检测器(30)是一个光电检测器。
5.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述辐射源(10)发出脉冲辐射，而检测器(30)与辐射源(10)同步。
6.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述辐射源(10)与检测器(30)安排在同一个壳中。
7.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述辐射源(10)与检测器(30)集成在同一个芯片上。
8.根据权利要求2的装置，其特征在于，包括一个对辐射源(10)发出的辐射进行导向的辐射导向器。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述辐射导向器是一个光导向器(26)。
10.根据权利要求2的装置，其特征在于，包括一个对测量点发出的辐射进行导向的辐射导向器，检测器(30)设置在导向器的端部。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于，所述辐射导向器是一个光导向器(20)。
12.根据权利要求3的装置，其特征在于，所述分析单元包括一个阈值器具，它在检测器(30)的输出信号低于一个预定的阈值之后才开动测量值的指示单元和/或表示对准情况的指示单元。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，所述阈值能够通过所述阈值器具变化。
14.根据权利要求3的装置，其特征在于，表示对准情况的指示单元含有一个产生可听见的信号的器具，所述可听信号的频率和/或音量可以由检测器(30)的输出信号控制。
15.根据权利要求3的装置，其特征在于，用于表示探头在耳道中的对准情况的指示单元包括一个视觉显示器。
16.根据权利要求15的装置，其特征在于，所述视觉显示器是一个发光二极管线阵或一个指针仪器。
17.根据以上权利要求的任一项的装置，其特征在于，它是一种具有一个红外线传感器(22)的红外线辐射温度计，用于测量鼓膜的温度，或者是一种有声源(40)和微音器(42)的耳反射计，用于测量鼓膜的阻抗。
18.根据权利要求17的装置，其特征在于，所述红外线传感器(22)设在辐射光导向器(20)的端部。
19.根据权利要求17的装置，其特征在于，检测器(30)和所述红外线传感器(22)有一个公共的壳。
20.根据权利要求19的装置，其特征在于，所述检测器(30)和所述红外线传感器(22)集成在同一芯片上。
21.根据权利要求17的装置，其特征在于，检测器(30)和微音器(42)有一个公共的壳。
22.根据权利要求21的装置，其特征在于，所述检测器(30)和微音器(42)集成在同一芯片上。
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