紅外體溫檢測專利技術綜述

張秀麗　宋蔚

摘 要：當前，體溫檢測所使用的非接觸式測量工具主要為紅外體溫計，其因安全、使用方便、檢測快速、無交叉感染的優勢獲得了臨床醫護人員、公共場所體溫監測安保人員和家庭等的青睞。紅外體溫計易受環境等因素的影響，如何提高紅外體溫計的測量精度成為紅外體溫計研發的主要方向。本文對紅外體溫檢測的專利技術申請狀況進行了統計和分析，并對主要的紅外體溫檢測的專利技術進行研究。

關鍵詞：紅外體溫檢測;熱效應;光電效應;專利技術申請

中圖分類號：R472文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）11-0144-03

Summary of Infrared Body Temperature Detection Patent Technology

ZHANG Xiuli SONG Wei

（Patent Examination Cooperation Henan Center of the Patent Office， CNIPA，Zhengzhou Henan 450018）

Abstracts： The current non-contact measurement tools used in body temperature detection are mainly infrared thermometers， which are safe， convenient to use， rapid detection， no cross-infection， won the favor of clinical medical staff， security personnel for temperature monitoring in public places and families， etc. Infrared thermometer is easily affected by environmental factors， how to improve the measurement accuracy of infrared thermometer has become the main direction of infrared thermometer research and development. In this paper， the status of patent applications for infrared body temperature detection was statistically analyzed， and the main patent technologies for infrared body temperature detection were studied.

Keywords： infrared temperature detection;thermal effect;photoelectric effect;patent technology application

當前，常用的體溫計主要有水銀體溫計、電子體溫計、紅外體溫計和紅外熱成像儀[1]等。體溫檢測的部位主要有人體腋窩、耳內、前額、手腕、口腔、手心、直腸等處。水銀體溫計具有示值準確、穩定性高、價格低廉的優點，但也存在易碎、讀數不直觀的缺點;電子體溫計具有安全經濟、溫度波動小、讀數方便準確、攜帶方便的優點，但也存在易受電子元件及供電等因素影響，穩定性不高的缺點;紅外體溫計和紅外熱成像儀具有采集體溫簡單、方便、快捷、無須直接接觸使用等優點，但也易受環境溫度影響[2]。紅外體溫檢測為非接觸式地實現對人體溫度的測量，應用廣泛，因此，對紅外體溫檢測專利技術進行研究，以提高當前紅外體溫檢測設備的穩定性和精度是十分必要的。

1 專利申請現狀

1.1 專利申請趨勢分析

本文檢索的主要數據庫為incoPat數據庫和Patentics數據庫。在上述數據庫中，利用分類號、關鍵詞等對相關專利進行檢索分析。

截至2019年12月31日，紅外體溫檢測專利申請量趨勢如圖1所示。由于2017—2019年的專利申請存在未完全公開的情況，因此，本文的數據不能代表全部的申請量。紅外體溫檢測專利技術申請階段大致可以分為萌芽期、緩慢增長期、快速增長期三個階段。

萌芽期：20世紀90年代以前，紅外體溫檢測專利申請量較少，此階段屬于探索研發階段，使用紅外檢測技術進行體溫檢測的專利技術研究剛剛萌芽。

緩慢增長期：自1989年至2012年，關于紅外體溫檢測的專利申請量有緩慢增加的趨勢。這說明相關技術領域研發人員認識到了該技術的優勢和發展前景，增加了相關研究，且隨著知識產權保護意識的增強，專利申請量處于緩慢增長階段。

快速增長期：2013年至今，關于紅外體溫檢測的專利申請量驟增，達到了一個高峰期，與之前在此方面的技術積累和知識產權保護意識增強呈正相關，紅外體溫檢測技術蓬勃發展。

通過對相關專利申請趨勢進行分析，有助于了解紅外體溫檢測的技術發展趨勢，以利于后續技術研發和設備改進。

1.2 專利申請地域分布情況

對專利申請的地域分布情況進行分析可以幫助了解不同地區該技術的發展狀況以及對該技術研究改進的重視程度。全球相關專利申請地域分布如圖2所示。

從紅外體溫檢測相關專利申請的地域分布來看，中國的專利申請量占半數以上，說明我國對相關技術的研發比較重視，美國以及韓、日的申請量均少于我國。可見，紅外體溫檢測技術的研發與改進在我國較為受重視。

2 紅外體溫檢測專利技術分析

2.1 專利申請量

紅外體溫檢測根據使用的紅外傳感器的不同，主要可以分為基于熱效應的紅外線體溫檢測和基于光電效應的紅外體溫檢測。基于熱效應的紅外體溫檢測所依據的原理為將紅外線轉換為熱能引起溫度升高，進而使熱敏元件的電學性能發生變化得到相應的電信號;基于光電效應的紅外體溫檢測主要原理為被測物質被光照射后，其內部電子吸收能量形成電流。基于熱效應的紅外體溫檢測主要依賴的是熱效應元件，主要有熱釋電型、熱電偶型、熱敏電阻型等元件;基于光電效應的紅外體溫檢測所依賴的主要元件為光敏材料硫化鉛、硒化鉛、砷化銦、砷化銻等。基于不同原理的紅外體溫檢測專利申請量分布如圖3所示。

從圖3可知，兩分支的申請量歷年變化趨勢大致相似，基于光電效應的相關專利申請量要高于基于熱效應的相關專利申請量。究其原因可能主要在于技術改進的難易程度以及技術改進的性價比。

2.2 案例分析

基于熱效應的紅外體溫檢測主要是熱敏材料吸收紅外線引起溫度變化，進而影響檢測器的電學性能。通過檢索分析發現，對于基于熱效應的紅外體溫檢測，當前研究較多的主要是通過設置屏蔽結構等減小其他輻射源溫度對傳感元件的影響，以提高紅外體溫檢測的準確性，其他還涉及提高體溫計的數據傳輸效率、增加體溫計的功能用途等方面的改進。例如，CN110530526A（申請人為江蘇奧普萊醫療用品有限公司）公開了一種柔性復合薄膜高靈敏體溫檢測耳溫槍，其探測頭的外緣側壁上包裹有膠套，探測頭的左端部開設有導波通道，導波通道的內壁上設置有外屏蔽套，導波通道的內腔設置有濾鏡，探測頭的內腔中心處開設有裝配空腔，裝配空腔的側壁上設置有內屏蔽套，內屏蔽套的內側設置有屏蔽頭，屏蔽頭的內腔嵌套設置有傳感器頭部，傳感器頭部的左側壁中心處電性連接有熱電堆，所述傳感器頭部的左側壁頂部電性連接有熱敏電阻。該發明專利通過設置屏蔽結構屏蔽其他熱輻射源造成的干擾，提高了溫測的靈敏度，減少了其他熱輻射源對溫度傳感的影響，減少了跳溫現象的發生。

基于光電檢測的傳感器響應速度很快。使用硅半導體制作紅外光傳感器，受到紅外線照射后會產生自由電子，進而改變導電性能。經檢索發現，基于光電效應的紅外體溫檢測易受環境光的影響，研究熱點主要在于通過增加前置檢測結構以減小環境光的影響，還涉及對接收的光信號進行處理等以提高檢測精度。例如，CN107049253A（申請人為深圳市共進電子股份有限公司）公開了一種基于人工智能的紅外熱成像體溫檢測方法和裝置，以提高體溫檢測的精度和效率。所述方法包括：通過設置于云臺上的攝像頭采集圖像，識別檢測目標和檢測目標的人體裸露部位;響應人體裸露部位的短波紅外線和檢測目標所處環境的短波紅外線，檢測檢測目標的體表溫度和檢測目標所處環境的環境溫度;將檢測目標的體表溫度和檢測目標所處環境的環境溫度代入算法公式，獲取檢測目標的人體核心溫度;發送檢測目標的人體核心溫度至醫療看護服務器。該發明專利提高了人體溫度的檢測精準度。

3 總結與建議

紅外體溫檢測設備易受到環境的影響，測量結果不夠穩定。基于熱效應的紅外體溫檢測專利技術研究中，研發傳感元件對其他輻射源的有效屏蔽結構對提高設備的檢測精度具有重要意義;基于光電效應的紅外體溫檢測專利技術研究中，研究如何消除環境光影響是一個重要方面。當前，紅外體溫檢測專利技術處于快速發展期，我國紅外體溫檢測技術專利申請量處于世界領先地位，需要在繼續保持的同時，加強專利技術轉化和應用，以推動和促進社會經濟的發展;同時，在進行相關技術研發過程中，需要關注同領域申請人及其相關專利技術，以保持與全球領先專利技術始終處于同等水平。

參考文獻：

[1]李明，王盼，付茜茜.幾種體溫計測量結果準確性的研究綜述[J].農村經濟與科技，2016（24）：282.

[2]鄔俏璇，周嬋，郭鳳娣，等.3種體溫計測量體溫效果分析[J].現代臨床護理，2011（1）：9-11.