在此次疫情中，新型冠狀病毒感染者主要的臨床表現是發熱、乏力、乾咳，因此，體溫篩檢是排查可疑病例的一個重要手段。目前在各大醫院、火車站、飛機場、汽車客運站、超市、菜場、居民小區等公共場所，隨處可見工作人員拿著手持式紅外額溫儀給群眾進行體溫測量。

甚至有的場所，專門配置了更加高級的紅外熱像儀，根據顯示的紅外熱像圖，判斷人群體溫的情況，直觀、快捷、高效。

以上兩種測量體溫的方式，尤其是紅外熱像儀，與我們家庭日常使用的水銀溫度計、電子體溫計區別還是比較大的。在此，我們一起循著科技的腳步，看看體溫測量方式的發展。

體溫測量方式分類

體溫測量方式主要分為接觸式與非接觸式兩大類，示意圖如下。

水銀溫度計

水銀溫度計是目前人類使用時間最長的體溫測量工具，它利用水銀熱脹冷縮的特性，根據玻璃管內水銀柱的長短顯示人體溫度情況，基本上從小到大，人人都使用過。這麼一種耳熟能詳的體溫計，其發展歷程卻經歷了非常漫長的歲月。

水銀溫度計誕生歷史

一般認為，世界上第一個溫度計是伽利略在1593年發明的[1]，伽利略溫度計模型如下：

取一根特殊的玻璃管，玻璃管一端開口、另一端是雞蛋大小的空心球，在玻璃管內注入一些水後倒轉插入一個盛有水的容器中，進行固定。

這個簡易溫度計是利用空氣的熱脹冷縮原理製成的：當玻璃球被加熱時，空氣膨脹使得管內的水面下降；玻璃球冷卻時，空氣收縮使得管內的水面上升。

（伽利略溫度計模型，圖片來源：網絡）

試想，如果在玻璃管上標有刻度，是不是就可以指示出溫度的高低呢？伽利略的朋友、意大利發明家桑克託瑞爾就在該溫度計基礎上，標註了刻度，成功研製出了世界上第一支測試口溫的體溫計[2]。

但是伽利略溫度計確實太簡陋，合理的使用方式很難確定，而且受玻璃管內氣體本身溫度、外界大氣壓的影響，誤差較大，故很難對溫度進行精確測量。但是這一個發明可以說是奠定了後續溫度計發展的基礎，對人類產生的深遠影響無法估量。如果那個年代有諾貝爾獎物理學獎的話，伽利略僅憑這一個發明，估計都能拿上一個。

後續人們在伽利略模型的基礎上進行了一系列的改進，並且伴隨著物理學的發展，逐漸形成了測溫三大要素：確定的測溫物質、固定溫度點、溫標方程，對溫度的測量形成了完整的理論體系。

首先在1632年，法國人讓·萊伊（Jean Rey）把伽利略的溫度計做了個顛倒，讓玻璃球在下方，開口端在上方，然後通過往裡面注水，通過水的熱脹冷縮原理作為測溫方式，水柱的高低情況體現溫度的變化。但由於玻璃管上方是開口的，這種溫度計易受到水蒸發的影響； 到1654年，佛羅倫薩西芒圖學院的學者們用酒精替代了水，並且把玻璃管的上端熔化封閉，製成了世界上的第一支不受外界氣壓影響的溫度計；1659年，法國天文學家布利奧製造了以水銀替代酒精作為測溫物質的溫度計[1]。不過這個時候的溫度計由於溫標選取還不夠科學，跟我們現在使用的溫度計還是有差異的。

後來出現瞭如下兩個具有重要意義的有標誌性人物[1]：

德國物理學家華倫海特：他不但製作了實用的酒精溫度計，而且發現了淨化水銀的方法，在1714年製造了性能可靠的水銀溫度計；並於1724年提出了眾所周知的華氏溫標，用符號℉表示；

瑞典天文學家攝爾修斯：他於1742年提出了攝氏溫標，以符號℃表示，這可是目前全世界應用最廣泛的溫標系統。

但溫度計用於測量體溫的發展卻比較緩慢，主要是溫度計使用不方便以及未發現溫度與人體健康的意義。直到1861 年，德國醫生卡爾·文德利希用1英尺長的溫度計經過100多萬次的腋溫實驗後，指出人體體溫正常範圍：36.3 ℃~37.5 ℃，超出這個範圍即被認為已經患有疾病[3]（現代醫學認為人體腋溫正常範圍是：36.0℃～37. 0℃[4]）；1866年，英國醫生奧爾伯特設計出了一個方便攜帶的約6英寸長的體溫計，它在5min之內就能夠測出人體溫度，世界上第一個現代的醫用體溫計誕生了[ 5] 。

從1593年到1866年，整整跨越了3個世紀的歷程。

水銀溫度計的優缺點

水銀溫度計價格低廉、測量準確、使用方便，是我國醫院和家庭使中最受歡迎的測溫工具。

但是由於水銀溫度計採用玻璃為材料，在使用中玻璃溫度計容易破碎，並且測溫時間長，容易發生交叉感染，尤其是水銀對人體存在非常大的危害。一支水銀體溫計含汞約1克，被打碎後，外洩的汞全部蒸發，可使一間15平方米大、3米高的房間內空氣汞的濃度達到22.2毫克/立方米[6]。而我國規定汞在室內空氣中的最大允許濃度為0.01毫克/立方米，人在汞濃度為1.2~8.5毫克/立方米的環境中就會很快引起汞中毒[7]。汞中毒會對人體臟器產生極大損害，特別是腦組織和肝、腎，尤其對正在發育的胎兒和嬰兒危害巨大，並且甲基汞還會隨著食物鏈上升而富集在動物和人體中，由此威脅到全球人類的健康。

為此，世界衛生組織WHO已經於2013年10月通過了《汞問題水俁公約》，約定到2020年逐步取消汞溫度計和血壓計、含汞化妝品（包括美白香皂和麵霜）以及含汞的局部抗菌劑。

水銀溫度計也許即將成為人類歷史長河中的一段記憶。

電子體溫計

20世紀伴隨著電子技術的迅速發展，電子測溫方式逐漸興起，在1984年，芬蘭的一位醫療器械師發明了電子體溫計。

電子體溫計內置專用測溫探頭、液晶數字顯示器、高精度傳感器，能方便準確地測出人體的溫度，同時還具有記憶及蜂鳴器提示功能。電子體溫計的工作原理是溫度傳感器將測溫探頭的溫度變化量轉換為數字信號，液晶顯示屏根據電信號強度，顯示測溫探頭的最高溫度值，經過一定時間，溫度保持穩定或者溫度超限，蜂鳴器均能發出聲音提示。

電子體溫計的優缺點

電子體溫計使用無汞、無鉛的材料，不會破碎，安全無汙染；採用數字液晶顯示器，測量出來的結果清晰易讀，老人小孩都能看懂；測量時間一般1分鐘即可，溫度穩定後有蜂鳴提示，方便使用；具有記憶功能，可以顯示上一次測量值；具有自動關機功能，節省電量。

對於電子體溫計的一個比較大的疑問是測溫是否準確？實際上，隨著傳感器的發展，電子體溫計測溫也是非常準確可信的。我國規定醫用電子體溫計必須要滿足GB/T 21416-2008的要求，對於電子體溫計使用的外殼材料、探測器、傳感器、恆溫槽、外觀結構、分辨力、最大誤差都有明確的要求，一些臨床應用也表面，電子體溫計可以替代水銀溫度計[8，9]。

電子體溫計容易受到手機或其它磁場干擾導致測量不準確，應注意使用環境，遠離干擾源。

購買電子體溫計產品時要選擇正規廠家、根據說明書更換電池，注意電子體溫計的使用壽命，超過了使用壽命就必須更換。

非接觸式體溫測量儀

目前非接觸式體溫測量儀主要是指紅外體溫測溫儀，是根據紅外輻射原理製成的體溫測量儀器。根據紅外輻射理論，一切溫度高於絕對零度的物體都在向周圍環境輻射紅外能量，能量大小和波長的分佈與物體表面溫度有非常密切的聯繫，因此測量物體福射的紅外能量，就可準確的測定它的表面溫度。

紅外體溫測量儀可以進一步分為如下三類：

紅外耳溫計

紅外耳溫計是將探頭伸入耳道內，利用檢測鼓膜所發出的紅外線光譜來測量體溫。把鼓膜溫度作為人體溫度的標準從1960年代就開始被美國醫學界採用。1986年，日本人T.Shinozaki等首次應用熱電堆探測器製成了耳道式體溫計，並在美國市場上開始流行[10]。

紅外耳溫計一般配有一次性使用的探頭蓋，以維持清潔，防止感染，如果無探頭蓋設計的產品也非常方便清潔；但是由於要對準耳膜，需儘量讓探頭深入耳道，對使用者提出較高的要求，一般只用於醫院或家庭。

紅外額溫儀

紅外額溫儀一般是便攜式的，俗紅外額溫槍，其原理也是採用熱電堆探測器接收人體紅外輻射能量，將能量轉換為電信號，得到人體溫度信息。紅外額溫儀通常有一個激光瞄準系統，激光束所指的地方就是測量溫度的部位。與紅外耳溫計不同，它所測量的部位為人體的額頭，比耳溫計使用起來更加方便，只需一按開關，一秒鐘內就可直接讀出溫度。因此非常適用於人群體溫排查。

但是紅外額溫儀所測的是皮膚表面溫度，體表溫度受環境因素影響較大，比如額頭排汗、冷暖風吹拂等，因此其測量體溫的準確度存在缺陷。

紅外熱像儀

紅外熱像儀的原理與前面兩種基本一致，只不過它所探測的是一個二維面區域的溫度，溫度高的地方紅外輻射強，相應位置的電信號就強，通過輻射強弱分佈可以顯示溫度的高低。所以，紅外熱像儀能顯示溫度分佈的圖像，更為形象直觀；探測範圍更為寬廣，測溫的準確度比紅外額溫儀更高；可以較遠距離，多目標同時檢測，規避人員滯留，減少人員接觸，尤其適用於公共場所。

紅外熱像儀由光學系統、紅外探測器、光機掃描機構、信號處理系統及顯示器等組成。內置光電轉換元件的陣列，信號處理單元要比上述兩種溫度計複雜得多，另外醫用紅外熱像儀設計中涉及了非常複雜的光學系統和製冷裝置，其成本也十分昂貴，一般只用於醫院中[11]。

此次疫情中，高德紅外向湖北省捐贈了30臺紅外熱像儀，價值400萬，致敬這樣的暖心企業。

紅外體溫儀的優缺點

紅外體溫儀不僅具有與電子體溫計相同的優勢，如環保安全、液晶顯示、蜂鳴提示、測溫記憶、自動關機等功能；同時，紅外測溫儀無需與人體直接接觸，使用更為方便，響應速度也更加快速，因此在體溫篩查方面具有了無與倫比的優勢。

但紅外體溫儀測量的不是人體的真實溫度，而是輻射溫度，受到反射率、環境溫度、大氣溫度、測量距離等因素的影響，需要結合具體的使用環境進行校準，不能作為準確的溫度值參考。

總結

從傳統的水銀溫度計到電子體溫計，再到紅外體溫計，可以看到科學發展給體溫測量方式創造的無限可能。隨著人類科學技術進一步發展，未來或許能發展出更為先進的測溫方式。

參考文獻

1 張百新.溫度計的誕生和發展[ J].濮陽教育學院學報, 2000, 13(4):31-32.

2 王斌全, 趙曉雲. 體溫計的發明與發展[J].護理研究,2007,21(2): 469.

3 Mackowiak, Philip A. Concepts of fevery :Archives of internal medicine[J].September,1998, 158(17):1870-1881.

4 正常體溫:36.3℃~37.2℃(口測法)[J].世界最新醫學信息文摘（電子版）,2015,15(4):109.

5 Pearce JM. A brief history of the clinical thermometer[J].QJM ,2002, 95(4):251-252.

6 中青.水銀溫度計裡的那一克汞[J]. 知識窗,2011(4):54.

7 名詞解釋. 江蘇氯鹼,2009,12:37.

8 邱霏,胡曉鴻,周建軍.電子體溫計測量體溫的臨床效果觀察[J].中國醫藥,2010,5(12):1204.

9 趙春紅,趙憲月.電子體溫計與水銀體對神經內科患者在體溫監測中的差異性研究[J].醫學信息,2016,29(17):353.

10 戴景民,曹欣榮. 紅外輻射式體溫計的研製[J]. 紅外技術,2002,24（3）:52-55.

11 吳宗凡.紅外與微光技術[M]. 北京:國防工業出版社,1998.

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