红外体温检测专利技术综述

张秀丽　宋蔚

摘 要：当前，体温检测所使用的非接触式测量工具主要为红外体温计，其因安全、使用方便、检测快速、无交叉感染的优势获得了临床医护人员、公共场所体温监测安保人员和家庭等的青睐。红外体温计易受环境等因素的影响，如何提高红外体温计的测量精度成为红外体温计研发的主要方向。本文对红外体温检测的专利技术申请状况进行了统计和分析，并对主要的红外体温检测的专利技术进行研究。

关键词：红外体温检测;热效应;光电效应;专利技术申请

中图分类号：R472文献标识码：A文章编号：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，常用的体温计主要有水银体温计、电子体温计、红外体温计和红外热成像仪[1]等。体温检测的部位主要有人体腋窝、耳内、前额、手腕、口腔、手心、直肠等处。水银体温计具有示值准确、稳定性高、价格低廉的优点，但也存在易碎、读数不直观的缺点;电子体温计具有安全经济、温度波动小、读数方便准确、携带方便的优点，但也存在易受电子元件及供电等因素影响，稳定性不高的缺点;红外体温计和红外热成像仪具有采集体温简单、方便、快捷、无须直接接触使用等优点，但也易受环境温度影响[2]。红外体温检测为非接触式地实现对人体温度的测量，应用广泛，因此，对红外体温检测专利技术进行研究，以提高当前红外体温检测设备的稳定性和精度是十分必要的。

1 专利申请现状

1.1 专利申请趋势分析

本文检索的主要数据库为incoPat数据库和Patentics数据库。在上述数据库中，利用分类号、关键词等对相关专利进行检索分析。

截至2019年12月31日，红外体温检测专利申请量趋势如图1所示。由于2017—2019年的专利申请存在未完全公开的情况，因此，本文的数据不能代表全部的申请量。红外体温检测专利技术申请阶段大致可以分为萌芽期、缓慢增长期、快速增长期三个阶段。

萌芽期：20世纪90年代以前，红外体温检测专利申请量较少，此阶段属于探索研发阶段，使用红外检测技术进行体温检测的专利技术研究刚刚萌芽。

缓慢增长期：自1989年至2012年，关于红外体温检测的专利申请量有缓慢增加的趋势。这说明相关技术领域研发人员认识到了该技术的优势和发展前景，增加了相关研究，且随着知识产权保护意识的增强，专利申请量处于缓慢增长阶段。

快速增长期：2013年至今，关于红外体温检测的专利申请量骤增，达到了一个高峰期，与之前在此方面的技术积累和知识产权保护意识增强呈正相关，红外体温检测技术蓬勃发展。

通过对相关专利申请趋势进行分析，有助于了解红外体温检测的技术发展趋势，以利于后续技术研发和设备改进。

1.2 专利申请地域分布情况

对专利申请的地域分布情况进行分析可以帮助了解不同地区该技术的发展状况以及对该技术研究改进的重视程度。全球相关专利申请地域分布如图2所示。

从红外体温检测相关专利申请的地域分布来看，中国的专利申请量占半数以上，说明我国对相关技术的研发比较重视，美国以及韩、日的申请量均少于我国。可见，红外体温检测技术的研发与改进在我国较为受重视。

2 红外体温检测专利技术分析

2.1 专利申请量

红外体温检测根据使用的红外传感器的不同，主要可以分为基于热效应的红外线体温检测和基于光电效应的红外体温检测。基于热效应的红外体温检测所依据的原理为将红外线转换为热能引起温度升高，进而使热敏元件的电学性能发生变化得到相应的电信号;基于光电效应的红外体温检测主要原理为被测物质被光照射后，其内部电子吸收能量形成电流。基于热效应的红外体温检测主要依赖的是热效应元件，主要有热释电型、热电偶型、热敏电阻型等元件;基于光电效应的红外体温检测所依赖的主要元件为光敏材料硫化铅、硒化铅、砷化铟、砷化锑等。基于不同原理的红外体温检测专利申请量分布如图3所示。

从图3可知，两分支的申请量历年变化趋势大致相似，基于光电效应的相关专利申请量要高于基于热效应的相关专利申请量。究其原因可能主要在于技术改进的难易程度以及技术改进的性价比。

2.2 案例分析

基于热效应的红外体温检测主要是热敏材料吸收红外线引起温度变化，进而影响检测器的电学性能。通过检索分析发现，对于基于热效应的红外体温检测，当前研究较多的主要是通过设置屏蔽结构等减小其他辐射源温度对传感元件的影响，以提高红外体温检测的准确性，其他还涉及提高体温计的数据传输效率、增加体温计的功能用途等方面的改进。例如，CN110530526A（申请人为江苏奥普莱医疗用品有限公司）公开了一种柔性复合薄膜高灵敏体温检测耳温枪，其探测头的外缘侧壁上包裹有胶套，探测头的左端部开设有导波通道，导波通道的内壁上设置有外屏蔽套，导波通道的内腔设置有滤镜，探测头的内腔中心处开设有装配空腔，装配空腔的侧壁上设置有内屏蔽套，内屏蔽套的内侧设置有屏蔽头，屏蔽头的内腔嵌套设置有传感器头部，传感器头部的左侧壁中心处电性连接有热电堆，所述传感器头部的左侧壁顶部电性连接有热敏电阻。该发明专利通过设置屏蔽结构屏蔽其他热辐射源造成的干扰，提高了温测的灵敏度，减少了其他热辐射源对温度传感的影响，减少了跳温现象的发生。

基于光电检测的传感器响应速度很快。使用硅半导体制作红外光传感器，受到红外线照射后会产生自由电子，进而改变导电性能。经检索发现，基于光电效应的红外体温检测易受环境光的影响，研究热点主要在于通过增加前置检测结构以减小环境光的影响，还涉及对接收的光信号进行处理等以提高检测精度。例如，CN107049253A（申请人为深圳市共进电子股份有限公司）公开了一种基于人工智能的红外热成像体温检测方法和装置，以提高体温检测的精度和效率。所述方法包括：通过设置于云台上的摄像头采集图像，识别检测目标和检测目标的人体裸露部位;响应人体裸露部位的短波红外线和检测目标所处环境的短波红外线，检测检测目标的体表温度和检测目标所处环境的环境温度;将检测目标的体表温度和检测目标所處环境的环境温度代入算法公式，获取检测目标的人体核心温度;发送检测目标的人体核心温度至医疗看护服务器。该发明专利提高了人体温度的检测精准度。

3 总结与建议

红外体温检测设备易受到环境的影响，测量结果不够稳定。基于热效应的红外体温检测专利技术研究中，研发传感元件对其他辐射源的有效屏蔽结构对提高设备的检测精度具有重要意义;基于光电效应的红外体温检测专利技术研究中，研究如何消除环境光影响是一个重要方面。当前，红外体温检测专利技术处于快速发展期，我国红外体温检测技术专利申请量处于世界领先地位，需要在继续保持的同时，加强专利技术转化和应用，以推动和促进社会经济的发展;同时，在进行相关技术研发过程中，需要关注同领域申请人及其相关专利技术，以保持与全球领先专利技术始终处于同等水平。

参考文献：

[1]李明，王盼，付茜茜.几种体温计测量结果准确性的研究综述[J].农村经济与科技，2016（24）：282.

[2]邬俏璇，周婵，郭凤娣，等.3种体温计测量体温效果分析[J].现代临床护理，2011（1）：9-11.