非接觸式紅外線耳溫計(jì)在快速門診發(fā)熱患者篩查中的應(yīng)用研究

程廣斌，江少峰，胡 昕，黃金清，馬承華

非接觸式紅外線耳溫計(jì)在快速門診發(fā)熱患者篩查中的應(yīng)用研究

程廣斌，江少峰，胡 昕，黃金清，馬承華

目的：研究紅外線耳溫計(jì)在門診發(fā)熱患者篩查的應(yīng)用中產(chǎn)生誤差的影響因素。方法：對(duì)84例門診檢查患者使用紅外線耳溫計(jì)測(cè)量體溫，同時(shí)對(duì)照水銀體溫計(jì)，利用高低溫濕度試驗(yàn)箱模擬門診環(huán)境的溫濕度變化，分析對(duì)紅外線耳溫計(jì)產(chǎn)生的誤差。結(jié)果：在實(shí)際使用中，紅外線耳溫計(jì)與水銀體溫計(jì)在36～39℃測(cè)量結(jié)果的相關(guān)性r=0.818，環(huán)境濕度、溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果有影響，二者獨(dú)立作用。結(jié)論：影響紅外線耳溫計(jì)測(cè)量結(jié)果誤差的因素主要有環(huán)境溫度和濕度，在實(shí)際使用中需要避免二者所帶來的誤差影響。

紅外線耳溫計(jì)；水銀體溫計(jì)；發(fā)熱患者篩查；誤差；影響因素

0 引言

體溫是反映人體健康的重要參數(shù)。在“非典”和H1N1、H7N9禽流感較嚴(yán)重時(shí)，各醫(yī)院紛紛采取了設(shè)立發(fā)熱門診對(duì)發(fā)熱患者與體溫正常者隔離就診的措施，要求護(hù)士對(duì)就診患者進(jìn)行體溫快速篩查，發(fā)現(xiàn)有發(fā)熱患者即安排到發(fā)熱門診進(jìn)一步檢查治療。門診體溫篩查要求速度快、準(zhǔn)確度高、反應(yīng)靈敏。臨床上常用的水銀體溫計(jì)雖然價(jià)格便宜、測(cè)量簡(jiǎn)便，但缺點(diǎn)明顯，速度慢、測(cè)量需要放到腋下，如操作不當(dāng)容易發(fā)生體溫計(jì)破裂、水銀泄露而造成中毒?！胺堑洹睍r(shí)期曾廣泛使用的遠(yuǎn)距離門禁式紅外熱像儀則容易受到干擾，進(jìn)場(chǎng)需要標(biāo)定，重復(fù)效果差，受測(cè)部位不易捕捉判別，而且動(dòng)輒幾萬、十幾萬的高價(jià)格也影響了它的推廣使用[1-2]。

選擇一種準(zhǔn)確、迅速、經(jīng)濟(jì)的適合門診使用的非接觸式體溫篩查器械顯得十分重要[3]。一些醫(yī)院開始選擇紅外額溫測(cè)量儀（簡(jiǎn)稱“額溫槍”）、紅外耳溫計(jì)等更先進(jìn)的快速測(cè)量體溫的器械[4]。筆者對(duì)H7N9禽流感防控時(shí)使用的非接觸式紅外線耳溫計(jì)的使用進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出紅外耳溫計(jì)使用中的主要影響因素，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 材料與方法

1.1 對(duì)象

2013年3月至2013年4月對(duì)前來就診的門診患者進(jìn)行體溫篩查，人員隨機(jī)進(jìn)入，由 “服務(wù)前線”的護(hù)理人員對(duì)患者進(jìn)行體溫測(cè)量，對(duì)門診的幾個(gè)入口測(cè)量點(diǎn)的被測(cè)對(duì)象分層整體隨機(jī)抽樣，共84例，男 44例，女 40例，年齡為 2～66歲，平均

（35.4±9.6）歲。

1.2 方法

“服務(wù)前線”的護(hù)理人員均從事護(hù)理專業(yè)2 a以上，由她們手持非接觸式紅外線耳溫計(jì)對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量，將紅外線耳溫計(jì)對(duì)準(zhǔn)耳膜方向，順著耳道插入，按下測(cè)量鍵后約10 s聽到“滴”聲響后完成測(cè)量，記錄數(shù)據(jù)，測(cè)量2次，取平均值。然后，用水銀體溫計(jì)測(cè)量腋溫值，同時(shí)記錄數(shù)據(jù)。測(cè)量時(shí)要記錄下環(huán)境溫度及濕度。

為進(jìn)一步探討溫度和濕度對(duì)紅外線耳溫計(jì)的影響，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。采用高低溫濕熱試驗(yàn)箱模擬環(huán)境條件的溫度和濕度，用開有小口的不銹鋼保溫瓶模擬黑體輻射，不銹鋼保溫瓶內(nèi)盛有水，水溫調(diào)節(jié)到36～41℃。將紅外線耳溫計(jì)置于已設(shè)定好不同溫濕度的高低溫濕熱試驗(yàn)箱內(nèi)20 min后迅速取出，對(duì)不銹鋼保溫瓶內(nèi)的水溫進(jìn)行測(cè)量，然后再用水銀體溫計(jì)測(cè)量。各測(cè)量2次，取平均值。

1.3 儀器

信利國際有限公司（香港）產(chǎn)TRULY TET-310非接觸式紅外線耳溫計(jì)，標(biāo)示準(zhǔn)確度為±0.2℃，分度示數(shù)為0.1℃，出廠前經(jīng)過統(tǒng)一校準(zhǔn)。水銀體溫計(jì)由上海華辰醫(yī)用儀器有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為 CR W12A，分度示數(shù)為0.1℃，示值允差為0.1～0.15℃。高低溫濕熱試驗(yàn)箱型號(hào)為EL-02K，廣州斯派克環(huán)境儀器有限公司生產(chǎn)。溫度范圍為-20～150℃，溫度偏差為±2℃；濕度范圍為 25%～98%，濕度偏差為±3.0%（＞75%）、±5.0%（≤75%）。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

所有測(cè)量數(shù)據(jù)均采用 Excel建立數(shù)據(jù)庫，用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件分析非接觸式紅外線耳溫計(jì)測(cè)量值與水銀體溫計(jì)測(cè)量值的相關(guān)性，并探討常見的影響因素（環(huán)境溫度、濕度）與測(cè)量誤差的關(guān)系。

圖1 84次測(cè)試紅外線耳溫計(jì)與水銀體溫計(jì)測(cè)量結(jié)果的線性回歸

圖2 84次配對(duì)實(shí)驗(yàn)水銀溫度計(jì)與紅外線耳溫計(jì)測(cè)量值的折線對(duì)比

2 結(jié)果

2.1 線性關(guān)系考察

對(duì)84例門診檢查者的紅外線耳溫計(jì)測(cè)量值與水銀體溫計(jì)測(cè)量值進(jìn)行線性回歸，相關(guān)系數(shù)為0.818，求出線性回歸方程為y=0.831x+6.677，y為水銀體溫計(jì)測(cè)量值，x為紅外線耳溫計(jì)測(cè)量值，變異系數(shù)最大為4%，最小為2%。圖1、圖2分別為84次測(cè)試的結(jié)果和紅外線耳溫計(jì)與水銀體溫計(jì)測(cè)量結(jié)果的散點(diǎn)圖。

圖1中的矩形框?qū)蔷€虛線是理想的測(cè)量值曲線。其中，橫坐標(biāo)為水銀溫度計(jì)測(cè)量值，縱坐標(biāo)為紅外線耳溫計(jì)測(cè)量值。線性回歸曲線位于虛線之上，表明紅外線耳溫計(jì)測(cè)量值多數(shù)可能高于實(shí)際溫度，即有假陽性的情況?？梢钥闯觯s在38℃時(shí)測(cè)量誤差相對(duì)最大。

2.2 環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

根據(jù)紅外測(cè)溫方法的原理，環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量結(jié)果有一定的影響[5]。因此，本次研究進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)主要模仿南方常見的幾種溫度值（門診入口處的溫度），用開有小口的不銹鋼保溫瓶作為發(fā)射黑體，瓶內(nèi)盛水約3/4，紅外線耳溫計(jì)置于高低溫濕度試驗(yàn)箱內(nèi)，對(duì)高低溫濕度試驗(yàn)箱設(shè)置好溫度，將紅外線耳溫計(jì)在試驗(yàn)箱中穩(wěn)定10 min后，迅速打開不銹鋼保溫瓶口，將紅外線耳溫計(jì)探頭對(duì)準(zhǔn)瓶口讀取溫度值；隨后插入水銀體溫計(jì)，使其探頭沒過水面，讀取溫度值，測(cè)量2次，取平均值，再將瓶口擰緊；保溫瓶內(nèi)的水溫從調(diào)好的43℃開始冷卻，每隔2 min測(cè)量一次溫度，直至溫度降至35℃。

由于環(huán)境模擬的試驗(yàn)箱控制溫度有一定誤差，所以，對(duì)高低溫濕度試驗(yàn)箱設(shè)置了3個(gè)溫度，分別模擬南方地區(qū)（以筆者所在的廣州為例）的環(huán)境溫度。初春季節(jié)2～3月：10℃；4月：20℃；5～10月：30℃。將濕度設(shè)置為45%～50%。對(duì)以上不同溫度進(jìn)行模

擬，共獲得339組數(shù)據(jù)。測(cè)量結(jié)果見表1，誤差散點(diǎn)圖如圖3所示。

表1 不同環(huán)境溫度下紅外線耳溫計(jì)與水銀體溫計(jì)的測(cè)量誤差℃

圖3 紅外線耳溫計(jì)隨測(cè)量溫度的誤差散點(diǎn)圖

2.3 環(huán)境濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

根據(jù)紅外測(cè)溫方法的原理，環(huán)境濕度對(duì)測(cè)量結(jié)果也有一定的影響[6]。因此，本研究進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)主要模仿南方常見的幾種濕度值（門診入口處的濕度），用開有小口的不銹鋼保溫瓶作為發(fā)射黑體，瓶內(nèi)盛水約3/4，紅外線耳溫計(jì)置于高低溫濕度試驗(yàn)箱內(nèi)，對(duì)高低溫濕度試驗(yàn)箱設(shè)置好濕度，將紅外線耳溫計(jì)在試驗(yàn)箱中穩(wěn)定10 min后，迅速打開不銹鋼保溫瓶口，將紅外線耳溫計(jì)探頭對(duì)準(zhǔn)瓶口讀取溫度值；隨后插入水銀體溫計(jì)，使其探頭沒過水面，讀取溫度值，測(cè)量2次，取平均值，再將瓶口擰緊；保溫瓶內(nèi)的水溫從調(diào)好的43℃開始冷卻，每隔2 min測(cè)量一次溫度，直至溫度降至35℃。

對(duì)高低溫濕度試驗(yàn)箱設(shè)置了3個(gè)濕度，分別模擬南方地區(qū)（以筆者所在的廣州為例）的環(huán)境濕度。初冬季節(jié)11～12月：40%；春季：70%；梅雨季節(jié)或持續(xù)下雨天氣：90%，溫度設(shè)置為25℃。對(duì)以上不同濕度進(jìn)行模擬，共獲得339組數(shù)據(jù)。測(cè)量結(jié)果見表2。

2.4 環(huán)境溫濕度交互作用對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

為簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)二因素三水平對(duì)紅外線耳溫計(jì)測(cè)量結(jié)果的影像，進(jìn)而進(jìn)行析因分析，采用4×4析因設(shè)計(jì)。對(duì)高低溫濕度試驗(yàn)箱設(shè)置了3個(gè)濕度來模擬環(huán)境濕度，分別為40%、70%、90%，模擬環(huán)境溫度分別設(shè)置為10、20、30℃，并將25℃、50%RH作為基準(zhǔn)點(diǎn)，共取得48組數(shù)據(jù)，取均數(shù)后進(jìn)行析因方差分析。（為簡(jiǎn)化顯示，表3只顯示被測(cè)黑體38℃的數(shù)值）。

表2 不同環(huán)境濕度下紅外線耳溫計(jì)與水銀體溫計(jì)的測(cè)量誤差℃

表3 模擬不同環(huán)境溫濕度下紅外線耳溫計(jì)與水銀體溫計(jì)的測(cè)量誤差

對(duì)表3中的數(shù)值進(jìn)行方差分析，環(huán)境溫度影響Ft＞F0.05（3，9），應(yīng)拒絕假設(shè)環(huán)境溫度對(duì)紅外線耳溫計(jì)有影響；同樣，環(huán)境濕度影響Fh＞F0.05（3，9），應(yīng)拒絕假設(shè)環(huán)境濕度對(duì)紅外線耳溫計(jì)有影響；二者的交互作用Ft×h＜F0.05（3，9），表明環(huán)境溫度及環(huán)境濕度獨(dú)立影響測(cè)量結(jié)果。

3 討論

（1）紅外線耳溫計(jì)是一種快速方便的體溫測(cè)量儀器，在遇有重大疫情時(shí)可對(duì)前來就診的門診患者快速進(jìn)行體溫篩查。鼓膜比較接近人體的基礎(chǔ)體溫，且耳道壁、鼓膜形成相對(duì)密閉的腔體，而紅外線耳溫計(jì)有一個(gè)接近人體耳道形狀的探頭（結(jié)構(gòu)如圖4所示），在這個(gè)相對(duì)密閉的腔體內(nèi)能夠接收接近于黑體輻射的體腔紅外線輻射，因此，受到的影響相對(duì)較小，較采用紅外線熱像儀、非接觸紅外額溫儀更為準(zhǔn)確[7-8]。

圖4 紅外線耳溫計(jì)的結(jié)構(gòu)圖

但是，紅外測(cè)溫技術(shù)中常遇到的溫度、濕度、大氣中的CO2的影響在紅外線耳溫計(jì)的測(cè)量中同樣存在。從上面的實(shí)驗(yàn)來看，環(huán)境溫度、濕度的影響比較大，且獨(dú)立影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。大氣中的CO2則由于探頭

在耳道內(nèi)的測(cè)量距離短可以忽略。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，紅外線耳溫計(jì)與水銀體溫計(jì)有著較好的相關(guān)性（r=0.818）。從使用效果來看，對(duì)于38～39℃的常見的中度發(fā)熱患者檢出率高達(dá)95%，符合率達(dá)到90%以上，但誤差較大，最大約1.3℃。

以上實(shí)驗(yàn)充分說明紅外線耳溫計(jì)可以用于門診發(fā)熱患者的快速篩查，有利于盡快進(jìn)行分診。但由于存在較大的假陽性，患者是否發(fā)熱、發(fā)熱程度是多少，還需要用傳統(tǒng)的水銀體溫計(jì)測(cè)量[9]。

（2）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，環(huán)境溫度、濕度發(fā)生較大變化時(shí)可能會(huì)給測(cè)量帶來較大的誤差。因此，紅外線耳溫計(jì)需要避免在溫濕度變化較大的情況下使用，最好有一定的緩沖時(shí)間，同時(shí)，待測(cè)人體在淋雨、運(yùn)動(dòng)、連續(xù)工作或沐浴后測(cè)量，也可能造成濕度的影響，應(yīng)該避免這些情況。

（3）目前，我國對(duì)醫(yī)用紅外線體溫計(jì)采用的國家標(biāo)準(zhǔn)是《GB/T 21417.1—2008》，歐盟國家和美國分別采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)《EN 12470-5—2003》與美國標(biāo)準(zhǔn)《ASTM E 1965—1998 R2003》。中國國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/ T 21417.1—2008》中規(guī)定，溫度計(jì)測(cè)量精度的檢測(cè)方法是：在測(cè)試前體溫計(jì)應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室條件下（（23±2）℃/（50±20）%RH）至少穩(wěn)定30 min，如果制造商另有規(guī)定，穩(wěn)定時(shí)間可以更長。在35～42℃的溫度顯示范圍內(nèi)，黑體溫度間隔大致相同的3個(gè)溫度點(diǎn)，若有需要可適當(dāng)增加測(cè)試點(diǎn)。體溫計(jì)應(yīng)在每個(gè)黑體溫度下測(cè)量3次，每次測(cè)試讀數(shù)后都應(yīng)更換新的一次性探測(cè)器保護(hù)罩，每次讀數(shù)的測(cè)量誤差＜0.2℃。顯然這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室條件下，即使?jié)M足測(cè)量精度要求，也無法保證實(shí)際使用條件下的環(huán)境溫度與濕度下同樣滿足要求，我們進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)也說明了這一點(diǎn)。

歐盟標(biāo)準(zhǔn)與美國標(biāo)準(zhǔn)的溫度計(jì)測(cè)量精度的檢測(cè)方法則嚴(yán)謹(jǐn)?shù)枚啵簹W盟《EN 12470-5—2003》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，溫度計(jì)測(cè)量精度需要分別在16～18℃/50%RH、16～18℃/80%～85%RH、24～26℃/40%～60%RH、33～35℃而濕度小于25%、33～35℃/80%～85%RH等幾個(gè)溫濕度環(huán)境下進(jìn)行精度驗(yàn)證；美國標(biāo)準(zhǔn)《ASTM E 1965—1998 R2003》規(guī)定，溫度計(jì)測(cè)量精度需要分別在16～18℃/濕度小于50%、16～18℃/90%～95%RH、24～26℃/40%～60%RH、38～40℃而濕度小于25%、38～40℃/75%～85%RH幾個(gè)溫濕度環(huán)境下進(jìn)行精度驗(yàn)證。

從以上醫(yī)用溫度計(jì)的檢測(cè)方法可以看出，美國標(biāo)準(zhǔn)最嚴(yán)格，主要體現(xiàn)在環(huán)境濕度上。歐盟標(biāo)準(zhǔn)稍松一點(diǎn)，環(huán)境濕度的要求比美國標(biāo)準(zhǔn)窄了一點(diǎn)。而中國國家標(biāo)準(zhǔn)最松。從這些標(biāo)準(zhǔn)上來看，紅外線耳溫計(jì)即便通過了中國國家標(biāo)準(zhǔn)，也不一定準(zhǔn)確。因?yàn)橹袊鴩覙?biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了驗(yàn)證 （23±2）℃/（50±20）%RH這一環(huán)境溫度點(diǎn)以及這一很窄的環(huán)境濕度范圍。但中國標(biāo)準(zhǔn)給出的耳溫計(jì)使用環(huán)境溫度為16～35℃，這就意味著，除了（23±2）℃，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的16～35℃沒有得到有效驗(yàn)證。這是中國國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該修正的地方。

在實(shí)際使用中出現(xiàn)較多異常結(jié)果時(shí)，常有測(cè)量人員用紅外線耳溫計(jì)測(cè)量自己的體溫進(jìn)行核對(duì)，我們認(rèn)為這是一種簡(jiǎn)便有效的方法。影響因素較多、實(shí)際使用場(chǎng)所限制也較多時(shí)[10-11]，可以用這種方法進(jìn)行簡(jiǎn)便地校正。此外，連續(xù)測(cè)溫時(shí)由于摩擦生熱，若紅外線耳溫計(jì)的探頭插入方向沒有及時(shí)清除耳垢等都可能會(huì)帶來誤差[12]，研制一種受干擾小、具有無線發(fā)射功能的非接觸體溫計(jì)是今后的工作中需進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

志謝

感謝廣州陽普醫(yī)療器械有限公司提供的高低溫濕熱試驗(yàn)箱等實(shí)驗(yàn)條件

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（收稿：2013-06-17）

（欄目責(zé)任編校：李惠萍 孫麗麗）

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

程廣斌（1969—），男，博士，副主任技師，主要從事醫(yī)學(xué)設(shè)備維修與管理、醫(yī)學(xué)影像處理、放射防護(hù)、醫(yī)學(xué)電子設(shè)備方面的研究工作，E-mail：small_bar@163.com。

510507廣州，武警廣東省總隊(duì)醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程科（程廣斌，胡昕，黃金清），醫(yī)務(wù)處（馬承華）；330063南昌，南昌航空大學(xué)測(cè)試與光電工程學(xué)院（江少峰）