溫度感測頭及具有溫度感測頭的體溫計的製作方法
2023-07-28 07:14:26 4
專利名稱：溫度感測頭及具有溫度感測頭的體溫計的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於溫度測量裝置及其部件，特別是一種溫度感測頭及具有溫度感測頭的體溫計。
然而，緩慢時間響應(slow time response)是電子溫度計長久以來存在的問題。主要原因是溫度感測頭(probe)所具有的質量(mass)和熱容量(heatcapacity)，使溫度頭無法立即由室溫改變為人體溫度。一般而言，溫度感測頭量測到的最終穩定溫度值(final stabilized temperature)約需1.5至2分鐘。
為了加速時間響應，傳統技術提出在感測頭前端使用金屬端部構件(metaltip)以提高熱傳導率。美國第4,183,248號專利則公開了一種電子式體溫計感測頭(electronic thermometer probe)，其包括兩個溫度感測器(temperature sensors)及一個加熱線圈(heater coil)，加熱線圈系用來熱隔離(therma11y isolate)該端部構件以移除冗長的熱時間延遲(longthermal delays)。即該電子式體溫計感測頭僅需16秒的測量時間(measurementtime)。
美國第5,632,555號專利公開了利用加熱器提升金屬端部構件的溫度，並利用微處理器的預測邏輯(prediction algorithm)決定最終溫度。即電子式體溫計感測頭僅需4至15秒的測量時間。
然而上述體溫計由於內建加熱器或微處理器，因此存在電路複雜、成本昂貴及高能量消耗(high energy consumption)的問題。
為解決上述問題，美國第6,419,388號專利則公開了一種醫用體溫計(medical thermometer)，其包括設有圓錐鼻部(conical nose portion)的中空金屬端部構件(hollow metal tip)及固設於(mounted)在圓錐鼻部內的溫度感測器。
中空金屬端部構件的長度與直徑比至少為3∶1。
該醫用體溫計以中空金屬端部構件接觸病人皮膚；並以溫度感測器產生與中空金屬端部構件溫度相對應的信號。
該醫用體溫計無須使用加熱器便可提供小熱容量及熱隔離的功能，其僅需20至30秒的測量時間。
然而該醫用體溫計存在將用以傳遞溫度信號的信號線暴露在中空金屬端部構件內的空氣中，並直接忽略此熱流路徑(heat flow path)，導致其體溫計仍須20至30秒的測量時間。
如
圖1所示，此種傳統醫療體溫計1包括金屬端部(metal tip)2及塑膠感測頭本體(plastic probe body)13。金屬端部2系藉由黏著劑16連接於塑膠感測頭本體13。
金屬端部2呈由管狀(tubular)的薄金屬製成，並於末端部15密閉。末端部15包括圓錐部(conical portion)17 ，其密閉於平坦圓形平面18。
在圓錐部17內面則藉由導熱膠7固設(mounted)溫度感測器4。金屬端部2的其他空間則最好不含有導熱膠而充填空氣。
溫度感測器4藉由傳輸線9連接至用來計算並顯示溫度感測器1所測溫度的電路。
金屬端部2包括圍繞著中空腔體(hollow cavity)8以用來與病人皮膚接觸的接觸面3。
如圖2所示，溫度感測頭本體13近金屬端部2的熱流路徑(heat flow)系沿著路徑20由病人皮膚轉移至金屬端部2，並亦沿著路徑21流經金屬端部2及沿著路徑22流經傳輸線9。
其中由於病人皮膚覆蓋著整個金屬端部2，因此整個包覆病人皮膚的金屬端部2如同一個加熱器，使沿著路徑21的熱流相對微小，而且末端部15及感測頭本體13間的金屬端部2如同熱隔離區。
未作任何處理的傳輸線9則將為熱敏電阻的溫度感測器4電性連接至電路板上，並忽略其熱流不計。
由於上述傳統醫療體溫計1將用以傳遞溫度信號的傳輸線9暴露在中空金屬端部2構件內的空氣中，並直接忽略此熱流路徑(heat flow path)，導致其時間響應慢而仍須20至30秒的測量時間。
本實用新型溫度感測頭包括感測頭本體、與感測頭本體固接的中空端部構件、溫度感測器及與溫度感測器連接的傳輸線；中空端部構件具有熱接觸面；溫度感測器及至少一部分傳輸線固著於中空端部構件的熱接觸面內側；具有溫度感測頭的體溫計包括本體構件、與本體構件連接的中空端部構件、溫度感測器、與溫度感測器連接的傳輸線及與傳輸線另一端連接並容置於本體構件內的顯示結構；中空端部構件具有熱接觸面；溫度感測器及至少一部分傳輸線固著於中空端部構件的熱接觸面內側。
其中中空端部構件系以導熱金屬材料製成。
中空端部構件具有由熱接觸面所圍繞的含氣體中空腔體；固著於中空端部構件的熱接觸面內側的部分傳輸線為位於中空腔體內的傳輸線。
製成中空端部構件的導熱金屬材料為鏽鋼、銀或白金。
與溫度感測器連接的傳輸線為一對信號線。
溫度感測器為熱敏電阻。
中空端部構件具有由熱接觸面所圍繞的含氣體中空腔體；固著於中空端部構件的熱接觸面內側的部分傳輸線為位於中空腔體內的傳輸線。
溫度感測器及部分傳輸線系以絕緣導熱材料固著於中空端部構件的熱接觸面內側。
溫度感測器為熱敏電阻。
顯示結構包括顯示器及連設於顯示器與傳輸線之間的電路。
顯示結構尚包括藉以切換顯示器操作/關閉的電源開關。
本體構件包括整合成一體而不可分離的感測頭部及容置顯示結構的顯示部本體構件呈分離式，其包括感測頭本體及與感測頭本體連接容置顯示結構的顯示本體。
感測頭本體設有與傳輸線另一端連接的第一連接埠；顯示本體內設有與第一連接埠相對匹配連接並延設與傳輸線的第二連接埠。
第一連接埠為公接頭信號端子座；第二連接埠為母接頭的插槽。
由於本實用新型溫度感測頭包括感測頭本體、與感測頭本體固接的中空端部構件、溫度感測器及與溫度感測器連接的傳輸線；中空端部構件具有熱接觸面；溫度感測器及至少一部分傳輸線固著於中空端部構件的熱接觸面內側；具有溫度感測頭的體溫計包括本體構件、與本體構件連接的中空端部構件、溫度感測器、與溫度感測器連接的傳輸線及與傳輸線另一端連接並容置於本體構件內的顯示結構；中空端部構件具有熱接觸面；溫度感測器及至少一部分傳輸線固著於中空端部構件的熱接觸面內側。使用時，溫度感測頭本體近金屬端部構件的熱流路徑系沿著路徑由病人皮膚轉移至金屬端部構件，並亦沿著路徑流經金屬端部構件及沿著路徑流經傳輸線；由於病人皮膚覆蓋著整個金屬端部構件，因此整個包覆病人皮膚的金屬端部構件如同一個加熱器，使沿著路徑流經金屬端部構件的熱流相對微小，而且金屬端部構件前端部與感測頭本體間的金屬端部構件部分如同熱隔離區；藉由將部分傳輸線固著於中空端部構件的熱接觸面內側，阻止連接於溫度感測器的傳輸線因暴露於空氣中而發生熱流，以使傳輸線能迅速達到均衡溫度，便能迅速使溫度感測器達到熱飽和，進而減少測量時間，提高時間響應速度時間響應快、大幅減少溫度測量時間，從而達到本實用新型的目的。
圖2、為習知的溫度感測頭熱流路徑示意圖。
圖3、為本實用新型溫度感測頭結構示意剖視圖。
圖4、為本實用新型具溫度感測頭的體溫計結構示意剖視圖。
圖5、為本實用新型具溫度感測頭的體溫計結構示意剖視圖(本體構件呈分離式)。
圖6、為本實用新型溫度感測頭熱流路徑示意圖。
圖7、為本實用新型溫度感頭結構示意剖視圖(傳輸線亦可呈螺旋方式)。
中空端部構件20具有熱接觸面(thermal contact surface)30及由熱接觸面30所圍繞的含氣體中空腔體(cavity)80。
中空端部構件(hollow tip member)20系以導熱金屬材料，例如不鏽鋼、銀、白金等具有高導熱效率材料製成的金屬管(metal tubular)，其前端部可呈半球形、鐘形或橢圓球形。
溫度感測器40較佳為熱敏電阻，其固著於中空端部構件20的熱接觸面30內側並位於前端部301，藉以感測熱接觸面30的溫度並產生溫度信號。
為熱敏電阻的溫度感測器40及傳輸線90的部分傳輸線90a藉導熱膠70固著於中空端部構件20的熱接觸面30內側。導熱膠70可為環氧樹脂等絕緣並具良好導熱性的材料。
傳輸線90為一對以上信號線。
如圖4所示，本實用新型具有溫度感測頭的體溫計10包括本體構件(bodymember)140、與本體構件140連接的中空端部構件20、固著於中空端部構件20內的溫度感測器40、與溫度感測器40連接的傳輸線90及與傳輸線90另一端連接的顯示結構50。
本體構件140包括整合成一體而不可分離的感測頭部(probe portion)140a及顯示部(display portion)140b。
中空端部構件20具有熱接觸面(thermal contact surface)30及由熱接觸面30所圍繞的含氣體中空腔體(cavity)80。
中空端部構件(hollow tip member)20系以導熱金屬材料，例如不鏽鋼、銀、白金等具有高導熱效率材料製成的金屬管(metal tubular)，其前端部可呈半球形、鐘形或橢圓球形。
溫度感測器40較佳為熱敏電阻，其固著於中空端部構件20的熱接觸面30內側並位於前端部301，藉以感測熱接觸面30的溫度並產生溫度信號。
為熱敏電阻的溫度感測器40及傳輸線90的部分傳輸線90a藉導熱膠70固著於中空端部構件20的熱接觸面30內側。導熱膠70可為環氧樹脂等絕緣並具良好導熱性的材料。傳輸線90為一對以上信號線。
顯示結構50系安裝於本體構件140顯示部140b，其包括顯示器48、連設於顯示器48與傳輸線90之間的電路45及藉以切換顯示器48操作/關閉(on/off)的電源開關250。
電路45取得經傳輸線90傳輸的溫度信號，並驅動顯示器48顯示與之相對應的溫度。
如圖5所示，本實用新型具有溫度感測頭的體溫計10a包括本體構件150、中空端部構件20、固著於中空端部構件20內的溫度感測器40、與溫度感測器40連接的傳輸線90及與傳輸線90另一端連接的顯示結構50。
本體構件150呈分離式，其包括獨立的感測頭本體152及與感測頭本體152連接獨立的顯示本體154。
感測頭本體152設有與傳輸線90另一端連接最佳為公接頭(maleconnector)信號端子座的第一連接埠91。
顯示本體154內設有與第一連接埠91相對匹配連接最佳為母接頭(femaleconnector)的插槽延設傳輸線93的第二連接埠92。
中空端部構件20固著於本體構件150的感測頭本體152上，其具有熱接觸面30及由熱接觸面30所圍繞的含氣體中空腔體(cavity)80。
中空端部構件(hollow tip member)20系以導熱金屬材料，例如不鏽鋼、銀、白金等具有高導熱效率材料製成的金屬管(metal tubular)，其前端部可呈半球形、鐘形或橢圓球形。
溫度感測器40較佳為熱敏電阻，其固著於中空端部構件20的熱接觸面30內側並位於前端部301，藉以感測熱接觸面30的溫度並產生溫度信號。
為熱敏電阻的溫度感測器40及傳輸線90的部分傳輸線90a藉導熱膠70固著於中空端部構件20的熱接觸面30內側。導熱膠70可為環氧樹脂等絕緣並具良好導熱性的材料。
傳輸線90為一對以上信號線，其另一端與感測頭本體152內第一連接埠91連接。
顯示結構50系安裝於本體構件15顯示本體154內，其包括顯示器48、連設於顯示器48與第二連接埠92傳輸線93之間的電路45及藉以切換顯示器48操作/關閉(on/off)的電源開關250。
電路45取得經傳輸線90、第一連接埠91、第二連接埠92及延設於第二連接埠92的傳輸線93傳輸的溫度信號，並驅動顯示器48顯示與之相對應的溫度。
如圖7所示，為信號線的傳輸線90』亦可以呈螺旋方式的部分傳輸線90a』固著於中空端部構件20的熱接觸面30內側以加速導熱效果，進而使溫度感測器40迅速達到熱飽和而縮短量測時間。
使用時，如圖6所示，溫度感測頭本體130近金屬端部構件20的熱流路徑(heat flow)系沿著路徑200由病人皮膚轉移至金屬端部構件20，並亦沿著路徑210流經金屬端部構件20及沿著路徑220流經傳輸線220。
由於病人皮膚覆蓋著整個金屬端部構件20，因此整個包覆病人皮膚的金屬端部構件20如同一個加熱器，使沿著路徑210的熱流相對微小，而且前端部301及感測頭本體130間的金屬端部構件20部分如同熱隔離區。藉由部分固著於中空端部構件20的熱接觸面30內側的傳輸線90a，以阻止連接於溫度感測器40的為信號線的傳輸線90的部分傳輸線90a發生熱流以使為信號線的傳輸線90能迅速達到均衡溫度(equilibrium temperature)，便能迅速使溫度感測器40達到熱飽和，進而減少50％測量時間，提高時間響應速度。
即為了使為信號線的傳輸線90迅速達到均衡溫度，較佳的作法系將位於中空端部構件20中空腔體(cavity)80內的部分傳輸線90a整個固著於中空端部構件20的熱接觸面30內側，以避免因暴露於空氣中而產生熱流路徑，因此可迅速使為信號線的傳輸線90達到均衡溫度，以使所需溫度測量的時間也得以大幅減少。
經電子檢驗中心(electronics testing center)的儀器校正報告書(calibration report)所示，本實用新型具有溫度感測頭的體溫計由室溫23±2℃環境插入溫度37℃(98.63°F)的水槽中，量測其達到均衡溫度時所需的量測時間僅為5.81秒，其大幅改善了以往電子體溫計需長達12秒以上的緩慢時間響應問題。
權利要求1.一種溫度感測頭，它包括感測頭本體、與感測頭本體固接的中空端部構件、溫度感測器及與溫度感測器連接的傳輸線；中空端部構件具有熱接觸面；溫度感測器固著於中空端部構件的熱接觸面內側；其特徵在於所述的與溫度感測器連接的傳輸線至少有一部分固著於中空端部構件的熱接觸面內側。
2.根據權利要求1所述的溫度感測頭，其特徵在於所述的中空端部構件系以導熱金屬材料製成。
3.根據權利要求1所述的溫度感測頭，其特徵在於所述的中空端部構件具有由熱接觸面所圍繞的含氣體中空腔體；固著於中空端部構件的熱接觸面內側的部分傳輸線為位於中空腔體內的傳輸線。
4.根據權利要求2所述的溫度感測頭，其特徵在於所述的製成中空端部構件的導熱金屬材料為鏽鋼、銀或白金。
5.根據權利要求1所述的溫度感測頭，其特徵在於所述的與溫度感測器連接的傳輸線為一對信號線。
6.根據權利要求1或3所述的溫度感測頭，其特徵在於所述的溫度感測器及部分傳輸線系以絕緣導熱材料固著於中空端部構件的熱接觸面內側。
7.根據權利要求1所述的溫度感測頭，其特徵在於所述的溫度感測器為熱敏電阻。
8.一種具有溫度感測頭的體溫計，它包括本體構件、與本體構件連接的中空端部構件、溫度感測器、與溫度感測器連接的傳輸線及與傳輸線另一端連接並容置於本體構件內的顯示結構；中空端部構件具有熱接觸面；溫度感測器固著於中空端部構件的熱接觸面內側；其特徵在於所述的與溫度感測器連接的傳輸線至少有一部分固著於中空端部構件的熱接觸面內側。
9.根據權利要求8所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的溫度感測器為熱敏電阻。
10.根據權利要求8所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的中空端部構件具有由熱接觸面所圍繞的含氣體中空腔體；固著於中空端部構件的熱接觸面內側的部分傳輸線為位於中空腔體內的傳輸線。
11.根據權利要求8所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的溫度感測器及部分傳輸線系以絕緣導熱材料固著於中空端部構件的熱接觸面內側。
12.根據權利要求8所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的溫度感測器為熱敏電阻。
13.根據權利要求8所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的顯示結構包括顯示器及連設於顯示器與傳輸線之間的電路。
14.根據權利要求13所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的顯示結構尚包括藉以切換顯示器操作/關閉的電源開關。
15.根據權利要求8所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的本體構件包括整合成一體而不可分離的感測頭部及容置顯示結構的顯示部
16.根據權利要求8所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的本體構件呈分離式，其包括感測頭本體及與感測頭本體連接容置顯示結構的顯示本體。
17.根據權利要求16所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的感測頭本體設有與傳輸線另一端連接的第一連接埠；顯示本體內設有與第一連接埠相對匹配連接並延設與傳輸線的第二連接埠。
18.根據權利要求17所述的具有溫度感測頭的體溫計，其特徵在於所述的第一連接埠為公接頭信號端子座；第二連接埠為母接頭的插槽。
專利摘要一種溫度感測頭及具有溫度感測頭的體溫計。為提供一種時間響應快、大幅減少溫度測量時間的溫度測量裝置及其部件，提出本實用新型，其溫度感測頭包括感測頭本體、與感測頭本體固接的中空端部構件、溫度感測器及與溫度感測器連接的傳輸線；中空端部構件具有熱接觸面；溫度感測器及至少一部分傳輸線固著於中空端部構件的熱接觸面內側；具有溫度感測頭的體溫計包括本體構件、與本體構件連接的中空端部構件、溫度感測器、與溫度感測器連接的傳輸線及與傳輸線另一端連接並容置於本體構件內的顯示結構；中空端部構件具有熱接觸面；溫度感測器及至少一部分傳輸線固著於中空端部構件的熱接觸面內側。
文檔編號G01K1/08GK2580425SQ0228288
公開日2003年10月15日 申請日期2002年10月18日 優先權日2002年10月18日
發明者張孝義 申請人:捷威科技股份有限公司