مقدمة

أصبحت موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء أداة يومية أثناء الوباء، ومع ذلك فإن معظم الأشخاص الذين يستخدمون واحدًا كل صباح ليس لديهم سوى فكرة غامضة عما يحدث بين توجيه الجهاز إلى الجبهة وقراءة رقم على الشاشة. وهذه الفجوة مهمة، لأن فهم الفيزياء يفسر نقاط القوة في التكنولوجيا والأسباب التي قد تجعل القراءة خاطئة.

يجيب هذا الدليل على سؤال كيف يعمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء بالتفصيل الفني الكامل، بدءًا من الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من كل جسم إلى مستشعر النوافير الحرارية الذي يحول هذا الإشعاع إلى جهد كهربائي، ومن معالجة الإشارة داخل الجهاز إلى الأدلة السريرية وراء فحص حمى الجبين. كما يغطي الجانب العملي: مسافة القياس، الانبعاثية، الظروف المحيطة، تقنية المستخدم، والفرق بين الأجهزة الطبية والصناعية. المقالة مكتوبة للآباء ومقدمي الرعاية، والممرضات وموظفي العيادة، وفرق المشتريات التي تقوم بتقييم الأجهزة، وطلاب الهندسة، وأي شخص يريد استخدام مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء بشكل صحيح بدلاً من مجرد الضغط على زر. وفي النهاية، ستكون القراءة على الشاشة منطقية باعتبارها نهاية سلسلة من الأحداث المادية القابلة للقياس.

جدول المحتويات

1. 1. ما الذي يقيسه مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء فعليًا؟
2. 2. الفيزياء: الأشعة تحت الحمراء، والانبعاثية، وتأثير سيبك
3. 3. داخل المستشعر: كيف يقوم الثيرموبيل بتحويل الحرارة إلى قراءة
4. 4. من الجهد إلى درجة الحرارة: معالجة الإشارات وتعويضها
5. 5. لماذا يفيد قياس الجبين في فحص الحمى؟
6. 6. عوامل الدقة: المسافة والبيئة والتقنية
7. 7. موازين الحرارة الطبية مقابل الصناعية بالأشعة تحت الحمراء
8. 8. Finicare IR213: التكنولوجيا في جهاز عملي
9. 9. شراء واستخدام وصيانة مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء

1. ما الذي يقيسه مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء فعليًا؟

كل جسم بدرجة حرارة أعلى من الصفر المطلق يصدر إشعاعًا كهرومغناطيسيًا في نطاق الأشعة تحت الحمراء، وتعتمد كثافة هذا الإشعاع وتوزيع طوله الموجي على درجة حرارة سطح الجسم. يجمع مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء جزءًا من هذا الإشعاع، ويركزه على كاشف، ويحسب درجة حرارة السطح الذي ينبعث منه. ولا يلمس أي مسبار الجلد، ولا تتدفق الحرارة من المريض إلى الجهاز، ولا يحدث أي اتصال على الإطلاق. هذه هي الإجابة المختصرة لكيفية عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء: فهو يقيس الإشعاع المنبعث، وليس الحرارة الموصلة.

يعد التمييز بين درجة حرارة السطح ودرجة الحرارة الأساسية المفهوم الأكثر أهمية في قياس الحرارة الطبي بالأشعة تحت الحمراء. يقيس مقياس حرارة الجبهة درجة حرارة الجلد فوق المنطقة الأمامية ومنطقة الشريان الصدغي، ثم يعتمد على العلاقة بين درجة حرارة الجلد ودرجة حرارة الجسم الداخلية لتقدير ما يسميه الأطباء درجة الحرارة الأساسية. وهذه العلاقة قوية بما يكفي لفحص الحمى عندما يتم التحقق من صحة الجهاز، والتحكم في البيئة، واتباع المستخدم للتعليمات، ولهذا السبب يتم قبول التكنولوجيا في المستشفيات والمطارات والمدارس والمنازل. ومع ذلك، فهو ليس دقيقًا، ولا يوجد مقياس حرارة غير تلامسي يقرأ درجة الحرارة داخل الجسم مباشرة.

يوفر قياس عدم التلامس أيضًا فائدة النظافة التي جعلت موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء منتشرة في كل مكان. نظرًا لأن الجهاز لا يلمس الشخص الذي يتم قياسه أبدًا، يتم تقليل التلوث المتبادل بين المرضى ويصبح التطهير بين القراءات أمرًا بسيطًا. تصف إدارة الغذاء والدواء الأمريكية موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء غير المتصلة بأنها أجهزة تقيس درجة حرارة السطح لتقليل التلوث المتبادل، ولهذا السبب بالتحديد أصبحت أداة الفحص الافتراضية في الأماكن العامة.

2. الفيزياء: الأشعة تحت الحمراء، والانبعاثية، وتأثير سيبك

الفيزياء وراء كيفية عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء تبدأ بالإشعاع الحراري. يصدر أي سطح طاقة الأشعة تحت الحمراء بمعدل يرتفع بشكل حاد مع درجة الحرارة، وفقًا لعلاقة ستيفان-بولتزمان: مضاعفة درجة الحرارة المطلقة تزيد الطاقة المنبعثة بعامل ستة عشر. عند درجة حرارة 33 إلى 37 درجة مئوية تقريبًا، ينبعث جلد الإنسان إشعاعات مركزة في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة، حوالي 8 إلى 14 ميكرومتر، وهو نطاق يمر بسهولة عبر الغلاف الجوي ومن خلال المرشحات الضوئية المستخدمة في أجهزة استشعار مقياس الحرارة.

لا تنبعث جميع الأسطح بالتساوي. تصف الانبعاثية مدى كفاءة إشعاع السطح مقارنة بجسم أسود مثالي، على مقياس من 0 إلى 1. يمتلك جلد الإنسان انبعاثية تبلغ حوالي 0.98، وهي قريبة جدًا من الجسم الأسود، وهو أمر محظوظ لقياس الحرارة الطبي: يمكن للجهاز أن يفترض قيمة انبعاثية ثابتة ويظل يحصل على قراءات متسقة. يتمتع المعدن اللامع والزجاج المصقول والمرايا بانبعاثية منخفضة وتعكس الإشعاع المحيط بدلاً من انبعاث إشعاعها الخاص، ولهذا السبب فإن توجيه مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء على سطح الكروم ينتج أرقامًا لا معنى لها.

تعتمد آلية الكشف على تأثير سيبيك، الذي تم اكتشافه عام 1821. عندما يتم ربط معدنين مختلفين عند كلا الطرفين وتكون الوصلات عند درجات حرارة مختلفة، يظهر جهد كهربائي صغير عبر الدائرة يتناسب مع اختلاف درجة الحرارة. لا ينتج الوصلة الواحدة سوى ميكروفولت، لذلك يقوم المهندسون بتوصيل العديد من المزدوجات الحرارية في سلسلة لبناء عمود حراري، مما يضاعف الإشارة في نطاق يمكن للإلكترونيات العملية تضخيمه ورقمنته. تمتص الوصلات الساخنة الأشعة تحت الحمراء الواردة، وتستقر الوصلات الباردة على ركيزة المستشعر عند درجة حرارة مرجعية معروفة، ويقوم الجهد الناتج بتشفير فرق درجة الحرارة بين السطح المستهدف والمستشعر نفسه.

3. داخل المستشعر: كيف يقوم الثيرموبيل بتحويل الحرارة إلى قراءة

تتم معايرة أجهزة الاستشعار الحرارية وفقًا لمراجع الجسم الأسود قبل التجميع.

المرحلة التالية لكيفية عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء تتم داخل مكون أصغر من حبة الأرز. جهاز الاستشعار الحراري الحديث عبارة عن شريحة سيليكون دقيقة الحجم يبلغ عرضها بضعة ملليمترات. جوهرها عبارة عن غشاء رقيق من نيتريد السيليكون أو مادة مماثلة، معلقة فوق تجويف محفور في الركيزة. يتمتع الغشاء بكتلة حرارية منخفضة للغاية، لذا فهو يسخن ويبرد على الفور تقريبًا عندما تضربه الأشعة تحت الحمراء. توجد على الغشاء الوصلات الساخنة لسلسلة المزدوجات الحرارية، مغطاة بطبقة ماصة سوداء تحول الإشعاع الساقط إلى حرارة. تستقر الوصلات الباردة على إطار السيليكون السميك، الذي يظل قريبًا من درجة الحرارة المحيطة.

مكونان إضافيان يكملان المستشعر. يقوم الثرمستور المدمج في العبوة بقياس درجة الحرارة المرجعية للوصلات الباردة، لأن جهد الخرج يعتمد على الفرق بين الوصلات الساخنة والباردة وليس على درجة الحرارة المطلقة. وبدون هذا القياس المرجعي، لا يستطيع الجهاز فصل درجة الحرارة المستهدفة عن درجة حرارة المستشعر. يقوم المرشح البصري، الذي يعتمد عادة على السيليكون، بحجب الضوء المرئي ويمرر فقط نطاق الأشعة تحت الحمراء من 8 إلى 14 ميكرومتر، مما يمنع ضوء الشمس وإضاءة الغرفة من إتلاف الإشارة.

تحدد البصريات مكان ظهور المستشعر. تقوم عدسة فرينل أو عاكس صغير بتجميع الإشعاع من مخروط محدد وتوجيهه إلى الغشاء، مما ينشئ مجال الرؤية. إن نسبة مسافة القياس إلى قطر البقعة المقاسة، والتي تسمى نسبة المسافة إلى البقعة، تخبر المستخدم بمدى بعد الهدف حتى يتمكن المستشعر من رؤية السطح المقصود فقط. تستخدم موازين الحرارة الجبينية الطبية مسافات ثابتة قصيرة، عادة من 1 إلى 5 سنتيمترات، مع مجال رؤية بحجم رقعة الجبين. تستخدم موازين الحرارة الصناعية مسافات أطول ومجالات أضيق، وفي بعض الأحيان مزودة بتقنية رؤية بالليزر لإظهار مكان سقوط البقعة.

وتمتد السلسلة الكاملة داخل الجهاز من الفوتونات إلى الجهد إلى الأرقام. تعمل الأشعة تحت الحمراء على تسخين الغشاء، وتولد النوافير الحرارية إشارة على مستوى ميكروفولت، ويرفعها مضخم منخفض الضوضاء إلى مستوى قابل للاستخدام، ويقوم محول تناظري إلى رقمي بتحويلها إلى صيغة رقمية، ويطبق المتحكم الدقيق ثوابت المعايرة، وافتراضات الانبعاثية، والتعويض المحيط لحساب درجة الحرارة المستهدفة. تستغرق العملية برمتها، بما في ذلك التسوية الحرارية، حوالي ثانية واحدة في مقياس حرارة طبي مصمم جيدًا.

4. من الجهد إلى درجة الحرارة: معالجة الإشارات وتعويضها

خرج المستشعر الخام ليس درجة حرارة بعد. يجب على المتحكم الدقيق حل المعادلة الإشعاعية التي تربط الإشعاع المقاس بدرجة حرارة السطح، باستخدام افتراض الانبعاثية الثابتة للبشرة، ومرجع الوصلة الباردة، وبيانات معايرة المصنع المخزنة في الذاكرة. تعمل عملية المعايرة، التي يتم إجراؤها وفقًا لمراجع الجسم الأسود في درجات حرارة متعددة، على تصحيح الاختلاف من مستشعر إلى مستشعر وفقدان نقل العدسة. وبدون هذه الخطوة، قد يختلف جهازان لهما تصميم متطابق بأكثر من درجة.

التعويض المحيط له نفس القدر من الأهمية. عندما ينتقل مقياس الحرارة من سيارة باردة إلى عيادة دافئة، فإن غلاف المستشعر والعدسة والإلكترونيات الداخلية لم يصل بعد إلى التوازن الحراري، كما أن درجات الحرارة المتغيرة تشوه القياس. تشتمل الأجهزة الجيدة على خوارزميات تصمم الحالة الحرارية للمستشعر وتضبط الإخراج وفقًا لذلك. ولهذا السبب تحدد الشركات المصنعة نطاقًا لدرجة حرارة التشغيل، عادةً ما يتراوح بين 10 إلى 40 درجة مئوية، ولماذا تطلب التعليمات من المستخدمين السماح للجهاز بالتأقلم مع الظروف الداخلية قبل القياس. وينطبق نفس المبدأ على المريض: يحتاج الشخص القادم من الهواء الخارجي البارد إلى 15 إلى 30 دقيقة في الداخل قبل أن تكون قراءة الجبين ممثلة.

تضيف مراحل العرض النهائية الراحة السريرية. يقوم جهاز التحكم الدقيق بفحص النتيجة مقابل عتبات الحمى، وينشط أضواء المؤشر المرمزة بالألوان، ويطلق إنذارًا، ويخزن القراءة في الذاكرة. تبلغ الدقة عادة 0.1 درجة مئوية، في حين أن الدقة المعلنة لوضع درجة حرارة الجسم عادة ما تكون زائد أو ناقص 0.2 درجة مئوية ضمن النطاق ذي الصلة سريريًا والذي يتراوح بين 35 إلى 42 درجة مئوية تقريبًا. يصف هذان الرقمان خصائص مختلفة: الدقة هي حجم أصغر خطوة معروضة، والدقة هي مدى قرب القيمة المعروضة من درجة الحرارة المرجعية الحقيقية.

كل ما تم وصفه حتى الآن هو عبارة عن سلسلة من قرارات المعايرة والتعويض، وهو ما يفسر لماذا تتطلب الإجابة على كيفية عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء بشكل كامل فهم البرامج الثابتة بقدر ما تتطلب فهم المستشعر. يمكن لجهازين لهما أعمدة حرارية متطابقة أن يعملا بشكل مختلف تمامًا إذا كان لدى أحدهما معايرة دقيقة متعددة النقاط ونمذجة محيطية بينما يستخدم الآخر إزاحة مصنع واحدة.

5. لماذا يفيد قياس الجبين في فحص الحمى؟

قراءة للجبهة لمدة ثانية واحدة في المنزل، مع وضع الجهاز على بعد 1-5 سم من الجلد.

إن الإجابة على كيفية عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء تصبح مفيدة سريريًا فقط عندما يتم توجيه المستشعر إلى موقع يتتبع درجة الحرارة الأساسية، وتكون الجبهة هي أفضل مرشح مكشوف. تغطي منطقة الجبهة الفرع الأمامي للشريان الصدغي، وهو وعاء سطحي يحمل الدم من الدورة السباتية الخارجية. تتتبع درجة حرارة الجلد في هذه المنطقة درجة الحرارة الداخلية بشكل أقرب من معظم الأسطح المكشوفة الأخرى، ولهذا السبب أصبحت موازين حرارة الجبهة هي الموقع المرجعي للفحص غير الملامس. عندما يرفع الجسم نقطة استقراره أثناء الحمى، فإن انقباض الأوعية الدموية في الأطراف وزيادة التدفق في الرأس والرقبة يجعل الجبهة مؤشرًا موثوقًا نسبيًا.

وجدت الأبحاث السريرية حول أجهزة قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء بشكل عام اتفاقًا مقبولاً مع قياس الحرارة المرجعي عندما يتم استخدام الأجهزة بشكل صحيح، مع وجود تحيزات نموذجية في نطاق نصف درجة مئوية وحساسية عالية بشكل معقول للكشف عن الحمى في إعدادات الفحص. يعتمد الأداء على جودة الجهاز، والظروف المحيطة، والتقنية، ويلاحظ الباحثون باستمرار أن الأجهزة غير المتصلة لا يمكن أن تحل محل قياس حرارة الاتصال في القرارات السريرية الحاسمة. تؤكد إدارة الغذاء والدواء أيضًا على أن هذه الأجهزة تقيس درجة حرارة السطح ويجب استخدامها وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة، حيث تتراوح درجة حرارة الجسم الطبيعية غالبًا بين 97 إلى 99 درجة فهرنهايت.

وتفسر المزايا العملية استمرار التكنولوجيا على الرغم من هذه المحاذير. ينتج الجهاز المؤهل قراءة في حوالي ثانية واحدة، ويعمل دون إيقاظ طفل نائم، ولا يتطلب أغطية مسبار أو تطهير بين المستخدمين الأصحاء، ويمكنه فحص مجموعات كبيرة بسرعة. بالنسبة لفحوصات الدخول إلى المدارس، وفرز العيادات، والفحص في مكان العمل، ومراقبة المنزل، فإن هذا المزيج من السرعة والنظافة يفوق مقايضة الدقة المتواضعة، بشرط أن يفهم المستخدم الظروف التي تكون القراءة صالحة بموجبها.

والقيود حقيقية بنفس القدر. يبرد جلد الجبين بسرعة في تيارات الهواء، ويسخن في الشمس المباشرة، ويتغير مع التعرق، ومستحضرات التجميل، وممارسة التمارين الرياضية مؤخرًا. إن القراءة المفردة التي يتم إجراؤها في مدخل بارد تكون أقرب إلى قياس المدخل من قياس المريض، ولهذا السبب تتطلب أفضل الممارسات التأقلم الداخلي، والقياسات المتكررة، والتأكيد باستخدام مقياس حرارة ملامس عندما تبدو النتيجة غير متوافقة مع حالة المريض.

6. عوامل الدقة: المسافة والبيئة والتقنية

فحص فرز العيادة: تحدد المسافة والزاوية والبيئة الداخلية المستقرة الدقة.

إن فهم كيفية عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء على مستوى الفيزياء يترجم مباشرة إلى انضباط المستخدم. هناك ستة عوامل تهيمن على الدقة في العالم الحقيقي.

المسافة أولا. يقوم المستشعر بحساب متوسط ​​كل شيء داخل مجال رؤيته، لذا فإن حمل الجهاز بعيدًا جدًا يخلط بين إشعاع الجبهة وإشعاع الخلفية من الغرفة. تم تصميم موازين الحرارة الطبية لمسافة قصيرة محددة، وتتضمن العديد من النماذج مؤشر المسافة أو تعليمات للمس الجبهة بخفة مع مبيت المسبار لإصلاح الفجوة.

تأتي افتراضات الابتعاثية في المرتبة الثانية. تمت معايرة الجهاز للبشرة عند 0.98 تقريبًا، لذلك لا يمكنه القراءة من خلال الملابس أو مستحضرات التجميل السميكة أو المنشفة المبللة. يؤدي العرق على الجبهة إلى خفض درجة حرارة السطح من خلال التبخر ويغير الخصائص البصرية للجلد، مما ينتج عنه قراءات منخفضة زائفة.

الظروف المحيطة تحتل المرتبة الثالثة. أشعة الشمس المباشرة، وفتحات تكييف الهواء، والسخانات، والنوافذ المفتوحة كلها تغير درجة حرارة الجلد بشكل مستقل عن درجة الحرارة الأساسية. ويجب أيضًا أن يكون الجهاز نفسه ضمن نطاق التشغيل الخاص به، والذي يتراوح عادةً بين 10 إلى 40 درجة مئوية، وأن يكون متأقلمًا مع الغرفة.

يتبع التقنية. يجب أن يكون المستشعر عموديًا على الجبهة ويستهدف المركز، وليس خط الشعر أو الصدغ. الشعر وعصابات الرأس والقبعات تحجب الأشعة تحت الحمراء. يجب على المستخدم الانتظار حتى صدور صوت التنبيه بدلاً من سحب الجهاز بعيدًا مبكرًا.

تعتبر حالة البطارية ونظافة العدسة أكثر أهمية مما يتوقعه المستخدمون. يمكن أن تؤثر البطارية الضعيفة على الإضاءة الخلفية أو انحياز المستشعر أو كليهما، كما تعمل العدسة الملطخة على تشتيت الإشعاع وتقليل قوة الإشارة. يؤدي تنظيف العدسة باستخدام مسحة كحول وتركها حتى تجف إلى استعادة الأداء.

وأخيرًا، التكرار يحل الغموض. عندما تكون القراءة مرتفعة أو منخفضة بشكل غير معقول، فإن الاستجابة الصحيحة هي تكرار القياس بعد توقف قصير، في بيئة مستقرة، والمقارنة بطريقة ثانية إذا كانت النتيجة ستؤثر على الرعاية. لا توجد قراءة واحدة للأشعة تحت الحمراء تعتبر تشخيصًا.

7. موازين الحرارة الطبية مقابل الصناعية بالأشعة تحت الحمراء

يعمل نفس المبدأ الحراري على تشغيل الأجهزة المصممة لوظائف مختلفة تمامًا، والخلط بين الفئتين يعد خطأً شائعًا في الشراء.

تم تحسين موازين الحرارة الطبية بالأشعة تحت الحمراء لجسم الإنسان. يستخدمون انبعاثًا ثابتًا بالقرب من 0.98، ونطاقًا ضيقًا لدرجة حرارة الجسم، ومسافة قياس قصيرة، وبرامج ثابتة مضبوطة على أوضاع الجبهة وأحيانًا الأذن أو الجسم. يتم تنظيمها كأجهزة طبية: في الولايات المتحدة تتطلب عادةً تصريح 510 (ك) كأجهزة من الفئة الثانية، ويتم تقييم الأداء وفقًا لمعايير مثل ASTM E1965 وISO 80601-2-56. تنتمي بيانات التحقق السريري، وأجهزة إنذار الحمى، ومؤشرات الألوان إلى هذه الفئة.

تم تحسين موازين الحرارة الصناعية بالأشعة تحت الحمراء للأسطح. إنها توفر انبعاثية قابلة للتعديل من 0.1 إلى 1.0 تقريبًا، وتمتد نطاقات القياس من أقل من درجة التجمد إلى عدة مئات أو حتى آلاف الدرجات، ورؤية بالليزر، ونسب المسافة إلى البقعة مثل 12:1 التي تتيح للمستخدمين القياس من مسافة آمنة. لم يتم التحقق من صحتها سريريًا لدرجة حرارة الجسم ولا ينبغي استخدامها لفحص الحمى، على الرغم من أن تقنية الاستشعار الأساسية هي نفسها.

وهناك فئة ثالثة، وهي "البنادق الجبهية" الاستهلاكية التي تباع دون تسجيل طبي، وتحتل أرضية وسطى غير مريحة. وقد تعمل كمؤشرات تقريبية، لكنها تفتقر إلى انضباط المعايرة والمراجعة التنظيمية التي تتلقاها الأجهزة الطبية. يجب على المشترين الذين يحتاجون إلى قراءات يمكن الدفاع عنها التحقق من تسجيل الأجهزة الطبية بدلاً من الاعتماد على لغة التسويق.

8. Finicare IR213: التكنولوجيا في جهاز عملي

مقياس حرارة الجبهة Finicare IR213: شاشة LCD بإضاءة خلفية خضراء، قراءة لمدة ثانية واحدة، ذاكرة 35 مجموعة.

تأسست شركة Finicare في عام 2017 وتقوم بدمج البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات، وهي شركة مصنعة للأجهزة الطبية مقرها شنتشن وتقوم بالتصدير إلى أكثر من 80 دولة. تُظهر مجموعة منتجاتها، بما في ذلك أجهزة قياس الحرارة وأجهزة قياس ضغط الدم وأجهزة قياس التأكسج والبخاخات، كيف تصبح النظرية المذكورة أعلاه منتجًا للشحن، ويُعد مقياس حرارة الجبين IR213 مثالًا واضحًا لكيفية عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء في الاستخدام اليومي.

يجمع جهاز IR213 بين غلاف أبيض مريح وشاشة LCD ذات إضاءة خلفية خضراء زاهية تعرض أرقامًا سوداء كبيرة يمكن قراءتها في الحضانة المعتمة أو ممر العيادة المشرق. يوجد زران دائريان أسفل الشاشة: أحدهما يحمل علامة M للذاكرة والآخر يحمل علامة مقياس الحرارة للقياس. يقيس الجهاز درجة حرارة الجبهة في حوالي ثانية واحدة، ويخزن 35 مجموعة من القراءات لمراجعة الاتجاه، ويتنقل بين درجة الحرارة المئوية والفهرنهايت، ويقيس درجة حرارة الجسم والغرفة في وضع منفصل، ويتضمن وضع الطفل بالإضافة إلى ضوء مؤشر ثلاثي الألوان وإنذار الحمى الذي يحول الرقم الأولي إلى إشارة مفهومة على الفور.

في الداخل، يتبع الجهاز البنية الموصوفة سابقًا: مستشعر الأشعة تحت الحمراء مع انبعاثية ثابتة للجلد، وبرامج ثابتة للتعويض المحيط، ومعايرة المصنع، ووحدة تحكم دقيقة تعمل على تشغيل منطق العرض والإنذار. يتضمن ملف المنتج المعتمد شهادات FDA 510(k)، وCE (MDR)، وTGA، وMDL، وUKRP، وNMPA، وFSC، وFCC، وRoHS، بينما يعمل المصنع بموجب ISO 13485 مع اعتراف MDSAP والامتثال الاجتماعي BSCI. يمكن التحقق من كل شهادة من خلال الجهة المصدرة لها، ويتم تشجيع المشترين الذين يقومون بتقييم الجهاز على القيام بذلك.

9. شراء واستخدام وصيانة مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء

يجب أن يبدأ المشترون بالوثائق. تأكد من أن الجهاز مسجل كجهاز طبي في السوق المستهدفة، وأن دقته المعلنة تغطي نطاق درجة حرارة الجسم، وأن الشركة المصنعة يمكنها توفير بيانات التحقق السريرية وسجلات المعايرة. تحقق من المعايير المذكورة في ملف الاختبار، عادةً ASTM E1965 وISO 80601-2-56 لمقاييس الحرارة السريرية، وتحقق من الشهادات مع الجهة المصدرة بدلاً من قبول النسخ بالقيمة الاسمية.

يجب على المستخدمين قراءة التعليمات مرة واحدة بعناية. وهي تحدد مسافة القياس، وموقع الجبهة الصحيح، ونطاق درجة حرارة التشغيل، ووقت التأقلم، وطريقة التنظيف. إن اتباع هذه التعليمات ليس بالتفاصيل البيروقراطية؛ إنه الفرق بين القراءة التي تعكس المريض والقراءة التي تعكس الغرفة.

الصيانة بسيطة ولكنها ليست اختيارية. قم بتنظيف العدسة وغطاء المسبار باستخدام مسحة كحول، ولا تغمر الجهاز في الماء أبدًا، واستبدل البطاريات قبل أن يتدهور الأداء، وقم بتخزين مقياس الحرارة بعيدًا عن الحرارة وأشعة الشمس المباشرة. يجب على العيادات التي تعتمد على دقة الفحص التحقق من الأجهزة بشكل دوري مقابل مقياس الحرارة المرجعي في حمام مائي متحكم فيه أو جسم أسود يعمل بالأشعة تحت الحمراء، ويجب أن تتقاعد الوحدات التي تنجرف خارج حدود التسامح المعلن عنها. مقياس الحرارة هو أداة قياس، ومثل أي أداة، فهو يستحق تأكيدًا دوريًا بأنه لا يزال يقيس ما يدعي. لا تغير أي من هذه الصيانة كيفية عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء، ولكنها تحافظ على دقة الجهاز التي يعد بها تصميمه.

ملخص

تمتد الإجابة على كيفية عمل مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء إلى الفيزياء والإلكترونيات والممارسة السريرية. كل جسم يصدر أشعة تحت الحمراء تتناسب مع درجة حرارة سطحه. يقوم المستشعر الحراري، المبني من المزدوجات الحرارية المتسلسلة التي تستغل تأثير Seebeck، بتحويل هذا الإشعاع إلى إشارة ميكروفولت، ويطبق المتحكم الدقيق المعايرة، وانبعاثية الجلد الثابتة بحوالي 0.98، والتعويض المحيط لعرض درجة الحرارة. يعمل قياس الجبهة لأن الجلد فوق الشريان الصدغي يتتبع درجة الحرارة الأساسية بشكل وثيق بما يكفي لإجراء الفحص، مع تحيز سريري نموذجي في حدود نصف درجة مئوية عندما يتم التحقق من صحة الأجهزة واستخدامها بشكل صحيح.

يعتمد الاستخدام الدقيق على التحكم في المسافة، والتأقلم الداخلي، والبصريات النظيفة، واختيار الوضع الصحيح، والتكرار عندما تبدو القراءة خاطئة. تحمل الأجهزة الطبية تصريحًا ومعايير 510 (ك) مثل ASTM E1965، في حين أن موازين الحرارة الصناعية ذات الانبعاثية القابلة للتعديل والرؤية بالليزر ليست أدوات سريرية. Finicare، التي تأسست في عام 2017 وتقوم بدمج البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات، تقوم بتصنيع الأجهزة الطبية المنزلية المعتمدة، بما في ذلك مقياس حرارة الجبين IR213 مع شاشة LCD ذات الإضاءة الخلفية الخضراء، وقراءة ثانية واحدة، وذاكرة 35 مجموعة، وإنذار الحمى، وأوضاع الكائن/الغرفة، ويتم تصديرها إلى أكثر من 80 دولة، مع شهادات المنتج بما في ذلك FDA 510(k)، CE (MDR)، TGA، MDL، UKRP، NMPA، FSC، FCC، و RoHS وشهادات المصنع بما في ذلك ISO 13485 وMDSAP وBSCI. إن فهم التكنولوجيا هو الخطوة الأولى نحو استخدامها بشكل جيد، والجهاز الذي تفهم تشغيله هو جهاز يمكنك الوثوق به ضمن حدوده.

مراجع

1. أجهزة الاستشعار الحرارية: دليل لقياس درجة حرارة عدم الاتصال - EDN. https://www.edn.com/thermopile-sensors-a-guide-to-non-contact-temperature-measurement/

2. موازين الحرارة بالأشعة تحت الحمراء غير المتصلة – إدارة الغذاء والدواء الأمريكية. https://www.fda.gov/medical-devices/general-hospital-devices-and-supplies/non-contact-infrared-thermometers

3. الدقة السريرية لأجهزة قياس درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء – PMC. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11046542/

4. جهاز استشعار MEMS الحراري بالأشعة تحت الحمراء عن بعد لقياس درجة حرارة عدم الاتصال - ScienceDirect. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S092442472501060X