Termometry na podczerwień zapewniające dokładny pomiar temperatury

Ponieważ pomiary temperatury stały się standardową praktyką w miejscach publicznych podczas trwającej pandemii, wielu kwestionuje wiarygodność termometrów na podczerwień do pomiaru temperatury czoła. Jak działają te urządzenia? Co zapewnia ich dokładność? Ten artykuł analizuje technologię stojącą za tymi niezbędnymi narzędziami.

Termometria na podczerwień oferuje dwie kluczowe zalety: działanie bezdotykowe i szybką reakcję. Pomiary trwają zaledwie milisekundy, eliminując ryzyko zakażenia krzyżowego związane z termometrami kontaktowymi. Jednak nie wszystkie urządzenia na podczerwień nadają się do badania temperatury ciała ludzkiego. Przemysłowe termometry na podczerwień, przeznaczone do innych celów, nigdy nie powinny być używane do zastosowań medycznych.

Przy wyborze termometru na podczerwień do pomiaru temperatury czoła, standardy branżowe stanowią istotne wskazówki. Norma ASTM E 1965-98 określa, że urządzenia przeznaczone do pomiaru temperatury skóry muszą zachować dokładność w granicach ±0,3°C (±0,54°F). W przypadku termometrów dousznych wymaganie to jest zaostrzone do ±0,2°C (±0,36°F). Te specyfikacje zapewniają niezawodne wykrywanie gorączki podczas badań przesiewowych.

Pracownicy służby zdrowia muszą rozumieć różnicę między temperaturą skóry a temperaturą wewnętrzną ciała. Termometry medyczne zatwierdzone przez FDA zazwyczaj posiadają tryby „skorygowany” i „nieskorygowany”. Tryb skorygowany kompensuje różnicę między temperaturą skóry a temperaturą wewnętrzną, podczas gdy tryb nieskorygowany ułatwia kalibrację.

W trybie nieskorygowanym odczyty mogą wydawać się o około 3°C (5,4°F) niższe niż rzeczywista temperatura wewnętrzna ze względu na tę naturalną zmienność. Dodatkowe czynniki, takie jak indywidualne wzorce przepływu krwi, pocenie się i temperatura otoczenia, mogą dodatkowo wpływać na pomiary. Gdy badania przesiewowe ujawniają potencjalną gorączkę, zalecane jest potwierdzenie za pomocą termometrów kontaktowych.

Wszystkie obiekty emitują energię podczerwoną proporcjonalną do ich temperatury. Termometry na podczerwień przechwytują tę energię za pomocą systemów optycznych, które skupiają ją na specjalistycznych czujnikach. Elektronika następnie konwertuje te sygnały na odczyty temperatury. Wbrew niektórym błędnym przekonaniom, urządzenia te mierzą promieniowanie cieplne - a nie emisje laserowe. Podczas gdy niektóre modele przemysłowe zawierają wskaźniki laserowe do celowania, termometry medyczne zazwyczaj pomijają tę funkcję, aby wyeliminować obawy dotyczące bezpieczeństwa oczu.

Twierdzenia, że termometry na podczerwień mogą zaszkodzić mózgowi, są naukowo bezpodstawne. Urządzenia te działają pasywnie, jedynie wykrywając, a nie emitując energię. Nawet modele z laserami celowniczymi nie stanowią ryzyka, jeśli są używane prawidłowo, chociaż należy zawsze unikać bezpośredniego narażenia oczu.

Zaawansowane systemy badań przesiewowych w kierunku gorączki wykorzystują kamery termowizyjne do skanowania osób wchodzących do obiektów. Najbardziej zaawansowane konfiguracje zawierają źródła promieniowania ciała doskonale czarnego - obiekty o precyzyjnie znanych temperaturach i właściwościach emisyjnych - w celu utrzymania dokładności pomiaru. W przeciwieństwie do termometrów punktowych, kamery termowizyjne generują szczegółowe mapy cieplne swoich obiektów.

Procedury kalibracji i weryfikacji są niezbędne dla niezawodnych badań przesiewowych temperatury. Trzy kluczowe czynniki wpływają na wydajność termometru na podczerwień:

• Emisyjność: Ta właściwość opisuje, jak skutecznie powierzchnia emituje promieniowanie cieplne. Skóra ludzka ma zazwyczaj emisyjność 0,98, chociaż występują wahania między 0,94 a 0,99. Właściwa kalibracja musi uwzględniać tę charakterystykę.
• Długość fali: W przypadku pomiarów w pobliżu temperatury pokojowej, zakres długości fal 8-14µm okazuje się najskuteczniejszy, oferując odporność na wilgoć i wystarczającą siłę sygnału.
• Geometria: Jako instrumenty optyczne, termometry na podczerwień mają specyficzne charakterystyki pola widzenia opisane przez stosunek odległości do punktu. Medyczne termometry czołowe działają zazwyczaj w odległości 10 cm (4 cale) od miejsca pomiaru.

Regularne kontrole kalibracji utrzymują dokładność termometru. Standardowy proces weryfikacji obejmuje:

1. Umieszczenie urządzenia kalibracyjnego w stabilnym, wolnym od przeciągów środowisku
2. Ustawienie temperatury odniesienia na 37°C (98,6°F) z emisyjnością 0,98
3. Pozwolenie na odpowiedni czas stabilizacji (minimum 15 minut)
4. Ustawienie termometru w określonej odległości pomiaru
5. Zapisanie wielu odczytów w celu ustalenia średniej wydajności
6. Obliczenie wszelkich odchyleń od standardu odniesienia

Właściwa kalibracja wymaga zrozumienia specyfikacji technicznych i zasad działania tych instrumentów. Podczas gdy uproszczone metody wykorzystujące kalibratory płaskie zapewniają podstawową weryfikację, bardziej zaawansowane podejścia dają większą dokładność w przypadku krytycznych zastosowań medycznych.