Termómetro de Oido por Infrarrojos

Con los termómetros de oído por infrarrojos, se monitorizan de forma rutinaria en la práctica clínica la temperatura corporal. Miden la energía infrarroja emitida por el tímpano del paciente durante, una longitud de tiempo calibrada. Se inserta en el oído un pequeño tubo con una funda de protección, y se abre un obturador para permitir que la radiación de la membrana del tímpano, llegue a un detector de infrarrojo durante un periodo de tiempo típico entre 0,1 y 0,3 segundos en los modelos analizados. El dispositivo emite un sonido cuando se ha completado la recolección de datos, y se muestra una lectura de la temperatura sobre una pantalla de cristal líquido. Este tipo de temperatura de la membrana del tímpano, se ha encontrado como un indicador clínicamente fiable de la temperatura corporal central. El tímpano está situado cerca del hipotálamo, que es el regulador de la temperatura corporal. La membrana es delgada y casi transparente en el visible. Podemos asumir que reflejará de forma fiable su temperatura interior, de modo que la energía infrarroja que emite es un buen indicador de esa temperatura. La energía infrarroja incide sobre un cristal delgado piroeléctrico, que desarrolla una carga proporcional a la energía recogida. La descarga del cristal envía un impulso de corriente a través de filtros y circuitos de conversión, que comparan la señal con los datos tabulados de la temperatura. Con ello se calcula y se muestra la temperatura del cuerpo en la pantalla.

Todos los objetos por encima del cero absoluto emiten radiación, y la radiación de un objeto aislado a la temperatura del cuerpo, tiene una dependencia característica de la longitud de onda, dada por la curva de radiación del cuerpo negro. Para una temperatura corporal de 37°C., esta curva de radiación tiene su pico en la longitud de onda de unos 9.340 nm en el infrarrojos, comparado con el rango de longitud de onda del visible de 400-700 nm. Este pico se puede determinar por la ley de desplazamiento de Wien. Suponiendo que el detector piroeléctrico desarrolla una carga eléctrica proporcional a la energía que cae sobre ella durante el tiempo de recogida, se puede calcular la discriminación necesaria para una determinada precisión, usando la ley de Stefan-Boltzmann que relaciona la energía irradiada con la temperatura. La relación entre la energía irradiada y 1ºC. de fiebre sería [(38 +273)/(37 + 273)]⁴ = 1,013 puesto que la energía irradiada es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta. Con estos datos, deberemos alcanzar una resolución del 1,3% o mejor, para detectar esa diferencia de temperatura. Los dispositivos afirman tener una resolución de temperatura del 0,1ºF., lo que requiere una resolución del 0,07% en la medición de la energía irradiada.

No teniendo acceso a los detalles del detector, Supongo que estos usan una ventana de longitud de onda en el infrarrojos en la parte empinada de la cuva de radiación y que usan el hecho de que la curva del cuerpo negro se desplaza hacia abajo de las longitudes de ondas, a medida que se eleva la intensidad por el aumento de la temperatura. Esto podría proporcionar un mejor cambio en la radiación a través de la ventana del detector, de modo que no tenga que ser tan alta esa resolución absoluta. Por ejemplo, se puede calcular la radiación a través de una cierta ventana de longitud de onda para 37ºC., y compararla con esa a otra temperatura. A 37ºC., el pico de intensidad irradiada está en 9.344 nm., según la ley de Wien. Si elegimos una ventana de 500 nm a 5.500 nm., la intensidad irradiada es la mitad de esa, pero la potencia a través de una ventana de 5.500 a 6.000 nm., cambia un 0.15%, cuando se incrementa la temperatura 0,1°F, una sensibilidad doble de la citada arriba.