ИНФРАКРАСНЫЙ ТЕРМОМЕТР

Полезная модель относится к инфракрасным термометрам, применяемым в медицинской практике для измерения температуры пациентов.
В настоящее время инфракрасные термометры вытесняют из медицинской практики ртутные термометры благодаря их способности производить измерение температуры в за 1-2 секунды.
Основными составляющими инфракрасного термометра являются расположенные к корпусе инфракрасный датчик, соединенный с процессором, источник питания и индикатор. Процессор управляет режимом работы термометра и производит расчет температуры объекта в соответствие с выбранным алгоритмом.
Известные усовершенствования инфракрасных термометров направлены на повышение точности измерений, например, путем введения в схему процессора специальных блоков для реализации в нем алгоритма обработки, учитывающего калибровочные параметры, температуру элементов датчика и примыкающих к нему деталей, температуру окружающей среды и др. факторов, которые могут исказить фактическую температуру объекта (например, US6609824 В1, 2003-08-26; US2005094705 А1, 2005-05-05; US6155712 А, 2000-12-05).
Настоящая полезная модель направлена на решение другой задачи, связанной с процедурой проведения диагностики заболеваний по температуре.
Известно, что при наличии в организме пациента патологических процессов, например, воспалительных процессов, опухолевого роста, сосудистых нарушений (микроциркуляции, артериального притока, венозного оттока) изменяется температура тех областей тела пациента, которые соответствуют возникшей патологии. Выявление заболевания можно осуществить измерением распределения температуры в соответствующих областях тела пациента. О наличии патологического процесса в исследуемой области судят или по абсолютной величине измеренной температуры или по относительному изменению температуры на исследуемой области (например, при любом воспалительном процессе локальная температура увеличивается и становится более чем на 0,6°С больше, чем в симметричной области).
В качестве ближайшего аналога может быть выбран любой известный инфракрасный термометр, поскольку ни один из них не содержит средств, позволяющих упростить процедуру проведения диагностики. Заявляемый термометр может использовать любой известный датчик излучения, преобразующий инфракрасное излучение в электрический сигнал, любую известную схему и программу обработки сигнала в процессоре и не ограничивается использованием конкретного индикатора.
Типичная конструкция термометра представлена в US20070047620 А1, 2007-03-01. Термометр содержит корпус, в котором расположены инфракрасный датчик, источник питания и процессор. Входы процессора подключены к источнику питания и датчику, а выход процессора подключен к индикатору, в качестве которого использован вынесенный на корпус термометра дисплей.
Недостаток термометра заключается в том, что его неудобно использовать при диагностике заболеваний по распределению температуры, когда обследованию подвергается достаточно большая поверхность тела пациента. Анатомические особенности многих органов требуют «точечного» измерения температуры с шагом ~ 0,5-5 см (реально - измерения с некоторой малой области, размеры которой определяются апертурой датчика и расстоянием между плоскости апертуры и поверхностью тела пациента), при этом измерения температуры желательно производить в двух ортогональных направлениях. Это усложняет работу специалиста, проводящего диагностические измерения. Так диагностика состояния позвоночника требующая измерения температуры вдоль позвоночника и в некоторой области, примыкающей к нему, требует снятия температурных показаний примерно с 100 точек при фиксированном расстоянии между точками измерений. Компьютерная обработка данных, которая позволяет наглядно представить в реальном и в нереальном масштабе времени распределение температуры в исследуемой области тела пациента и динамику изменения распределения температуры во времени, накладывает требования на необходимость выдерживать фиксированное расстояние между точками проведения измерений.
Получаемый при использовании полезной модели технический результат заключается в расширении возможностей использования инфракрасного термометра в диагностических целях и упрощении его использования, особенно при обследовании большой поверхности тела пациента и компьютерной обработке измеряемых показаний, позволяющей повысить точность диагностики и обеспечить наглядность распределения температуры при использовании монитора компьютера в качестве индикатора измерений.
Технический результат достигается тем, что в инфракрасном термометре, содержащем корпус, в котором расположен инфракрасный датчик и соединенный с источником питания процессор, а также индикатор измерений, корпус снабжен средством, регистрирующим расстояние между положениями термометра при его смещении от начального положения.
В качестве индикатора измерений целесообразно использовать монитор компьютера, связанный с процессором подключенным к нему передатчиком электромагнитного сигнала или с помощью USB выхода, которым снабжен процессор.
Целесообразно в вести в термометр, по меньшей мере, один дополнительный датчик и многоканальный управляемый коммутатор, при этом процессор выполнить многоканальными и каждый выход коммутатора соединить с соответствующим датчиком, а вход - с соответствующим выходом процессора.
При выполнении термометра с несколькими датчиками последние должны быть расположены на одной линии.
Расстояние между датчиками желательно выбрать 0,5-5 см.
Средство для регистрации расстояния между положениями термометра при его смещении от начального положения, можно выполнить в виде укрепленного на корпусе колесика, снабженного метрической шкалой.
Корпус термометра желательно выполнить со средством фиксации расстояния между плоскостью апертуры датчика и расстоянием до поверхности тела пациента.
Полезная модель поясняется фиг.1, на которой изображен часть корпуса термометра со средством регистрации расстояния между положениями термометра при его смещении от начального положения, выполненного в виде колесика, и фиг.2, на которой изображена схема термометра с 5-ью инфракрасными датчиками.
Термометр содержит корпус 1 с укрепленным на нем колесиком 2 с нанесенной на него метрической шкалой 3.
В корпусе 1 расположены инфракрасные датчики 4, каждый из которых включает сенсор инфракрасного излучения и преобразователь инфракрасного излучения в электрический сигнал, многоканальный управляемый коммутатор 5, многоканальный процессор 6 и источник 7 питания. Каждый датчик 4 соединен с соответствующим выходом коммутатора 5, каждый вход которого соединен с соответствующим выходом процессора 6.
Для индикации измерений можно использовать вынесенный на поверхность корпуса дисплей, соединенный с подключенной к процессору флеш-памятью.
Однако этот вариант регистрации измерений не представляется перспективным, поскольку он не позволяет наглядно представить в реальном и в нереальном масштабе времени распределение температуры в исследуемой области тела пациента и динамику изменения распределения температуры во времени. Целесообразным, наиболее полно соответствующим современным техническим возможностям является использование в качестве индикатора монитора компьютера, связанного с процессором 6 подключенным к нему передатчиком электромагнитного сигнала (не приведен) или с помощью USB выхода, которым снабжают процессор 6.
Процессор 6 выполнен по схеме, обеспечивающей управления работой входящих в термометр блоков и оцифровку сигналов, поступающих с выходов датчиков 4. Возможен вариант, когда оцифровка и наглядное представление данных обеспечивается программой, заложенной в компьютер. Схема процессора 6 предусматривает такой режим работы коммутатора 2, при котором на датчики 4 поступает питание от источника 7 в течение фиксированного времени, которое может быть заложено в схему или задается вручную лицом, проводящим диагностику. Состояние датчиков (режим работы и режим паузы) может фиксироваться световым или звуковым сигналом.
Количество датчиков 4 определяется характером заболевания и размерами исследуемой области тела пациента. Один датчик 4 можно использовать в том случае, когда изменения температуры вдоль одной заранее известной линии могут свидетельствовать о наличии патологии, однако в медицинской практике такой случай редок и для диагностики большого числа заболеваний число датчиков в термометре не должно быть меньше двух. Увеличение числа датчиков повышает точность измерения распределения температуры и сокращает время снятия температурных данных пациента.
При использовании нескольких инфракрасных датчиков 4 последние расположены в корпусе вдоль одной линии, образуя линейную матрицу. Расстояние между датчиками составляет 0,5-5 см в зависимости от назначения термометра (анатомическими особенностями исследуемого органа, необходимым шагом измерений, площадью исследуемой поверхности тела пациента) и конструкции датчика (например, в зависимости от размера апертуры датчика, определяемой размером сенсора, диаметром оптического волновода, и т.п.). В большинстве случаев допустимо использовать термометр, в котором датчики расположены на расстоянии 1,5-2,5 см.
Для удобства пользования термометром его корпус снабжен средством фиксации расстояния между входной плоскостью апертур датчиков 4 и поверхностью тела пациента. В простейшем варианте это средство выполнено в виде уступов и направляющих на корпусе, связанных с корпусом колесиков и других средств, выполняющих функцию упора термометра на поверхности тела пациента. Основным недостатком такого приема фиксации является то, что термометр находится в контакте с телом пациента. Возможен и неконтактный способ фиксации расстояния, например, с использованием локационного приема определения расстояния до поверхности тела человека. Недостатком такой конструкции является удорожание термометра.
Измерение температуры в целях диагностики осуществляют следующим образом.
Термометр устанавливают на некоторую область поверхности тела пациента, ориентируя его таким образом, что при перемещении термометра параллельно линии, на которой расположены датчики 4, проводятся дискретные измерения температуры каждым из датчиков 4 на выбранном расстоянии от начального измерения. 1
В начальный момент времени при положении термометра, зафиксированном лицом, проводящим диагностику, на метрической шкале 3 колесика 2, включают источник 7 питания и снимают показания в начальной точке измерения. После проведения измерения источник 7 питания отключается автоматически или вручную. Затем перемещают термометр на требуемое расстояние, фиксируемое на метрической шкале 3 колесика 2, и проводят следующее измерение
При перемещении термометра вдоль исследуемой поверхности тела человека снимаются температурные показания, которые поступают в многоканальный процессор 6, где принятые сигналы обрабатываются и поступают на монитор компьютера, в который заложена программа, наглядно отражающая распределение температуры на исследуемой области поверхности тела пациента.
Использование нескольких датчиков 4 позволяет при проведении измерений вдоль одной линии охватить большую область поверхности тела человека, при этом благодаря расположению датчиков вдоль одной линии и фиксации расстояния между смещениями линейки датчиков 4 появляется возможность регистрировать результаты измерений с помощью компьютера, что повышает точность диагностики.