非接触式红外线耳温计在快速门诊发热患者筛查中的应用研究

程广斌，江少峰，胡 昕，黄金清，马承华

非接触式红外线耳温计在快速门诊发热患者筛查中的应用研究

程广斌，江少峰，胡 昕，黄金清，马承华

目的：研究红外线耳温计在门诊发热患者筛查的应用中产生误差的影响因素。方法：对84例门诊检查患者使用红外线耳温计测量体温，同时对照水银体温计，利用高低温湿度试验箱模拟门诊环境的温湿度变化，分析对红外线耳温计产生的误差。结果：在实际使用中，红外线耳温计与水银体温计在36～39℃测量结果的相关性r=0.818，环境湿度、温度对测量结果有影响，二者独立作用。结论：影响红外线耳温计测量结果误差的因素主要有环境温度和湿度，在实际使用中需要避免二者所带来的误差影响。

红外线耳温计；水银体温计；发热患者筛查；误差；影响因素

0 引言

体温是反映人体健康的重要参数。在“非典”和H1N1、H7N9禽流感较严重时，各医院纷纷采取了设立发热门诊对发热患者与体温正常者隔离就诊的措施，要求护士对就诊患者进行体温快速筛查，发现有发热患者即安排到发热门诊进一步检查治疗。门诊体温筛查要求速度快、准确度高、反应灵敏。临床上常用的水银体温计虽然价格便宜、测量简便，但缺点明显，速度慢、测量需要放到腋下，如操作不当容易发生体温计破裂、水银泄露而造成中毒。“非典”时期曾广泛使用的远距离门禁式红外热像仪则容易受到干扰，进场需要标定，重复效果差，受测部位不易捕捉判别，而且动辄几万、十几万的高价格也影响了它的推广使用[1-2]。

选择一种准确、迅速、经济的适合门诊使用的非接触式体温筛查器械显得十分重要[3]。一些医院开始选择红外额温测量仪（简称“额温枪”）、红外耳温计等更先进的快速测量体温的器械[4]。笔者对H7N9禽流感防控时使用的非接触式红外线耳温计的使用进行了一系列实验，总结出红外耳温计使用中的主要影响因素，现报告如下。

1 材料与方法

1.1 对象

2013年3月至2013年4月对前来就诊的门诊患者进行体温筛查，人员随机进入，由 “服务前线”的护理人员对患者进行体温测量，对门诊的几个入口测量点的被测对象分层整体随机抽样，共84例，男 44例，女 40例，年龄为 2～66岁，平均

（35.4±9.6）岁。

1.2 方法

“服务前线”的护理人员均从事护理专业2 a以上，由她们手持非接触式红外线耳温计对实验对象进行测量，将红外线耳温计对准耳膜方向，顺着耳道插入，按下测量键后约10 s听到“滴”声响后完成测量，记录数据，测量2次，取平均值。然后，用水银体温计测量腋温值，同时记录数据。测量时要记录下环境温度及湿度。

为进一步探讨温度和湿度对红外线耳温计的影响，进行了仿真实验。采用高低温湿热试验箱模拟环境条件的温度和湿度，用开有小口的不锈钢保温瓶模拟黑体辐射，不锈钢保温瓶内盛有水，水温调节到36～41℃。将红外线耳温计置于已设定好不同温湿度的高低温湿热试验箱内20 min后迅速取出，对不锈钢保温瓶内的水温进行测量，然后再用水银体温计测量。各测量2次，取平均值。

1.3 仪器

信利国际有限公司（香港）产TRULY TET-310非接触式红外线耳温计，标示准确度为±0.2℃，分度示数为0.1℃，出厂前经过统一校准。水银体温计由上海华辰医用仪器有限公司生产，型号为 CR W12A，分度示数为0.1℃，示值允差为0.1～0.15℃。高低温湿热试验箱型号为EL-02K，广州斯派克环境仪器有限公司生产。温度范围为-20～150℃，温度偏差为±2℃；湿度范围为 25%～98%，湿度偏差为±3.0%（＞75%）、±5.0%（≤75%）。

1.4 统计学处理

所有测量数据均采用 Excel建立数据库，用SPSS 17.0统计分析软件分析非接触式红外线耳温计测量值与水银体温计测量值的相关性，并探讨常见的影响因素（环境温度、湿度）与测量误差的关系。

图1 84次测试红外线耳温计与水银体温计测量结果的线性回归

图2 84次配对实验水银温度计与红外线耳温计测量值的折线对比

2 结果

2.1 线性关系考察

对84例门诊检查者的红外线耳温计测量值与水银体温计测量值进行线性回归，相关系数为0.818，求出线性回归方程为y=0.831x+6.677，y为水银体温计测量值，x为红外线耳温计测量值，变异系数最大为4%，最小为2%。图1、图2分别为84次测试的结果和红外线耳温计与水银体温计测量结果的散点图。

图1中的矩形框对角线虚线是理想的测量值曲线。其中，横坐标为水银温度计测量值，纵坐标为红外线耳温计测量值。线性回归曲线位于虚线之上，表明红外线耳温计测量值多数可能高于实际温度，即有假阳性的情况。可以看出，约在38℃时测量误差相对最大。

2.2 环境温度对测量结果的影响

根据红外测温方法的原理，环境温度对测量结果有一定的影响[5]。因此，本次研究进行了模拟实验。本实验主要模仿南方常见的几种温度值（门诊入口处的温度），用开有小口的不锈钢保温瓶作为发射黑体，瓶内盛水约3/4，红外线耳温计置于高低温湿度试验箱内，对高低温湿度试验箱设置好温度，将红外线耳温计在试验箱中稳定10 min后，迅速打开不锈钢保温瓶口，将红外线耳温计探头对准瓶口读取温度值；随后插入水银体温计，使其探头没过水面，读取温度值，测量2次，取平均值，再将瓶口拧紧；保温瓶内的水温从调好的43℃开始冷却，每隔2 min测量一次温度，直至温度降至35℃。

由于环境模拟的试验箱控制温度有一定误差，所以，对高低温湿度试验箱设置了3个温度，分别模拟南方地区（以笔者所在的广州为例）的环境温度。初春季节2～3月：10℃；4月：20℃；5～10月：30℃。将湿度设置为45%～50%。对以上不同温度进行模

拟，共获得339组数据。测量结果见表1，误差散点图如图3所示。

表1 不同环境温度下红外线耳温计与水银体温计的测量误差℃

图3 红外线耳温计随测量温度的误差散点图

2.3 环境湿度对测量结果的影响

根据红外测温方法的原理，环境湿度对测量结果也有一定的影响[6]。因此，本研究进行了模拟实验。本实验主要模仿南方常见的几种湿度值（门诊入口处的湿度），用开有小口的不锈钢保温瓶作为发射黑体，瓶内盛水约3/4，红外线耳温计置于高低温湿度试验箱内，对高低温湿度试验箱设置好湿度，将红外线耳温计在试验箱中稳定10 min后，迅速打开不锈钢保温瓶口，将红外线耳温计探头对准瓶口读取温度值；随后插入水银体温计，使其探头没过水面，读取温度值，测量2次，取平均值，再将瓶口拧紧；保温瓶内的水温从调好的43℃开始冷却，每隔2 min测量一次温度，直至温度降至35℃。

对高低温湿度试验箱设置了3个湿度，分别模拟南方地区（以笔者所在的广州为例）的环境湿度。初冬季节11～12月：40%；春季：70%；梅雨季节或持续下雨天气：90%，温度设置为25℃。对以上不同湿度进行模拟，共获得339组数据。测量结果见表2。

2.4 环境温湿度交互作用对测量结果的影响

为简化实验，设计二因素三水平对红外线耳温计测量结果的影像，进而进行析因分析，采用4×4析因设计。对高低温湿度试验箱设置了3个湿度来模拟环境湿度，分别为40%、70%、90%，模拟环境温度分别设置为10、20、30℃，并将25℃、50%RH作为基准点，共取得48组数据，取均数后进行析因方差分析。（为简化显示，表3只显示被测黑体38℃的数值）。

表2 不同环境湿度下红外线耳温计与水银体温计的测量误差℃

表3 模拟不同环境温湿度下红外线耳温计与水银体温计的测量误差

对表3中的数值进行方差分析，环境温度影响Ft＞F0.05（3，9），应拒绝假设环境温度对红外线耳温计有影响；同样，环境湿度影响Fh＞F0.05（3，9），应拒绝假设环境湿度对红外线耳温计有影响；二者的交互作用Ft×h＜F0.05（3，9），表明环境温度及环境湿度独立影响测量结果。

3 讨论

（1）红外线耳温计是一种快速方便的体温测量仪器，在遇有重大疫情时可对前来就诊的门诊患者快速进行体温筛查。鼓膜比较接近人体的基础体温，且耳道壁、鼓膜形成相对密闭的腔体，而红外线耳温计有一个接近人体耳道形状的探头（结构如图4所示），在这个相对密闭的腔体内能够接收接近于黑体辐射的体腔红外线辐射，因此，受到的影响相对较小，较采用红外线热像仪、非接触红外额温仪更为准确[7-8]。

图4 红外线耳温计的结构图

但是，红外测温技术中常遇到的温度、湿度、大气中的CO2的影响在红外线耳温计的测量中同样存在。从上面的实验来看，环境温度、湿度的影响比较大，且独立影响实验结果。大气中的CO2则由于探头

在耳道内的测量距离短可以忽略。

实验结果显示，红外线耳温计与水银体温计有着较好的相关性（r=0.818）。从使用效果来看，对于38～39℃的常见的中度发热患者检出率高达95%，符合率达到90%以上，但误差较大，最大约1.3℃。

以上实验充分说明红外线耳温计可以用于门诊发热患者的快速筛查，有利于尽快进行分诊。但由于存在较大的假阳性，患者是否发热、发热程度是多少，还需要用传统的水银体温计测量[9]。

（2）根据以上实验，环境温度、湿度发生较大变化时可能会给测量带来较大的误差。因此，红外线耳温计需要避免在温湿度变化较大的情况下使用，最好有一定的缓冲时间，同时，待测人体在淋雨、运动、连续工作或沐浴后测量，也可能造成湿度的影响，应该避免这些情况。

（3）目前，我国对医用红外线体温计采用的国家标准是《GB/T 21417.1—2008》，欧盟国家和美国分别采用欧盟标准《EN 12470-5—2003》与美国标准《ASTM E 1965—1998 R2003》。中国国家标准《GB/ T 21417.1—2008》中规定，温度计测量精度的检测方法是：在测试前体温计应在实验室条件下（（23±2）℃/（50±20）%RH）至少稳定30 min，如果制造商另有规定，稳定时间可以更长。在35～42℃的温度显示范围内，黑体温度间隔大致相同的3个温度点，若有需要可适当增加测试点。体温计应在每个黑体温度下测量3次，每次测试读数后都应更换新的一次性探测器保护罩，每次读数的测量误差＜0.2℃。显然这个标准不够严谨，因为在实验室条件下，即使满足测量精度要求，也无法保证实际使用条件下的环境温度与湿度下同样满足要求，我们进行的实验也说明了这一点。

欧盟标准与美国标准的温度计测量精度的检测方法则严谨得多：欧盟《EN 12470-5—2003》标准规定，温度计测量精度需要分别在16～18℃/50%RH、16～18℃/80%～85%RH、24～26℃/40%～60%RH、33～35℃而湿度小于25%、33～35℃/80%～85%RH等几个温湿度环境下进行精度验证；美国标准《ASTM E 1965—1998 R2003》规定，温度计测量精度需要分别在16～18℃/湿度小于50%、16～18℃/90%～95%RH、24～26℃/40%～60%RH、38～40℃而湿度小于25%、38～40℃/75%～85%RH几个温湿度环境下进行精度验证。

从以上医用温度计的检测方法可以看出，美国标准最严格，主要体现在环境湿度上。欧盟标准稍松一点，环境湿度的要求比美国标准窄了一点。而中国国家标准最松。从这些标准上来看，红外线耳温计即便通过了中国国家标准，也不一定准确。因为中国国家标准只规定了验证 （23±2）℃/（50±20）%RH这一环境温度点以及这一很窄的环境湿度范围。但中国标准给出的耳温计使用环境温度为16～35℃，这就意味着，除了（23±2）℃，标准规定的16～35℃没有得到有效验证。这是中国国家标准应该修正的地方。

在实际使用中出现较多异常结果时，常有测量人员用红外线耳温计测量自己的体温进行核对，我们认为这是一种简便有效的方法。影响因素较多、实际使用场所限制也较多时[10-11]，可以用这种方法进行简便地校正。此外，连续测温时由于摩擦生热，若红外线耳温计的探头插入方向没有及时清除耳垢等都可能会带来误差[12]，研制一种受干扰小、具有无线发射功能的非接触体温计是今后的工作中需进一步研究的重点。

志谢

感谢广州阳普医疗器械有限公司提供的高低温湿热试验箱等实验条件

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（收稿：2013-06-17）

（栏目责任编校：李惠萍 孙丽丽）

Application of Non-contact Infrared Ear Thermometer to Rapid Screening of Outpatient Fever Patient

CHENG Guang-bin1,JIANG Shao-feng2,HU Xin1,HUANG Jin-qing1,MA Cheng-hua3
(1.Department of Medical Engineering,Guangdong Provincial Corps Hospital of CAPF,Guangzhou 510507,China; 2.School of Measuring and Optical Engineering,Nanchang Hangkong University,Nanchang 330063,China; 3.Division of Medical Affairs,Guangdong Provincial Corps Hospital of CAPF,Guangzhou 510507,China)

ObjectiveTo study the factors for the error in the screening of outpatient fever patient with the ear thermometer. MethodsThe temperature of 84 patients was measured with the ear thermometer and then compared with that by the mercury thermometer.The high-low temperature humidity cabinet was used to simulate the temperature and humidity changes in the outpatient department,and the errors of the infrared ear thermometer were analyzed.ResultsThe value of correlation r of the measurements by the ear and mercury thermometers was 0.818 when the temperature was from 36℃ to 39℃.The environment temperature and humidity both posed influences on the measurements,which had the function independent of each other.ConclusionThe factors for the errors of the infrared ear thermometer include the environment temperature and humidity,whose influences have to be eliminated.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（1）：27-30]

infrared ear thermometer;mercury thermometer;fever patient screening;error;factor

R318.6；TH776

A

1003-8868（2014）01-0027-04

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.01.027

程广斌（1969—），男，博士，副主任技师，主要从事医学设备维修与管理、医学影像处理、放射防护、医学电子设备方面的研究工作，E-mail：small_bar@163.com。

510507广州，武警广东省总队医院医学工程科（程广斌，胡昕，黄金清），医务处（马承华）；330063南昌，南昌航空大学测试与光电工程学院（江少峰）