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Elektronisches Fieberthermometer mit auswechselbaren.
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als Meßwertfühler verwendeten Thermoelementen.
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Im Bestreben nach Eliminierung der zahlreichen Nachteile, mit denen
Quecksilberfieberthermometer behaftet sind, s.B. der langen Meßzeit, z.B. der Bruchgefahr
mit Möglichkeit der Glassplitterverletzung und der Intoxikation durch Quecksilber,
z.B. dem Zwang zum Herunterschütteln des Quecksilbers nach der Messung mit Notwendigkeit
der Erfolgsüberprüfung, z.B. der Unmöglichkeit der Hitzesterilislerur.g der Thermometer
etc.
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und derjenigen, die den elektrischen bzw. den elektronischen NTC-Widerstands-Fieberthermometer
anhaften, z.3. der noch relativ langen Meßdauer, z.B. der Langzeitdrift der NTC-fühler,
z.B. der starken Streuung der α=und der ß=Werte der NTC-Fühler verschiedener
Herstellungsserien mit hierdurch bedingter Unmöglichkeit, die Fühler wahllos untereinander
auszutauschen, und dadurch bedingtem Zwang, die Messungen mit ausgesuchten bzw.
speziell abgeglichenen NTC-Fühlern vorzunehmen und Keimübertragungen durch für den
Einmal gebrauch vorgesehene Plastik hüllen zu verhindern, etc.
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wurde ein auf Thermoelem.entbasis arbeitendes elektronisches Patiententhermometer
entwickelt.
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Gegenstand der Anmeldung sind 1.) die Beschaffenheit und Herstellung
der auswechselbaren Thermoelemente für die Temperaturmessung und 2.) die Erzielung
höchstmöglicher Meßpräzision und engster Meßwerttoleranzen durch Annäherung der
Temperatur des Referenzthermoelementes und des Referenzthermoelement-Temperaturkompensations-Subsystems
an die zu messende Körpertemperatur.
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ad 1.) Die Erzielung schnellstmöglicher Temperaturerfassung unter
geringstmöglicher Wärme absorption durch den Wärmesensor und seinen Träger wird
erreicht durch Reduktion der Masse der elektrisch leitenden Kompo-?:L der Warmefühlers
auf einen extrem niedrigen Wert, und durch Wahl eines von Sensor elektrisch isolierten
oder elektrisch nichtleitenden Trägermaterials von nur geringer Wärmeleitfähigkeit.
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2ur Rerstellung der Temperaturfühler empfiehlt es nich (Fig. 1.),
a.) elektrisch nichtleitendes Trägermaterial (1.) von geringer Wärmeleitfähigkeit,
wie es bei der Berstellung der vergrößerten Negative gedruckter Schaltungen als
Träger benutzt wird,.zu verwenden, etwa als Bandmaterial mit einer Breite von 8
- 10 cm und einer Dicke von möglichst e,2 mm, - b.) dieses auf beiden Seiten mit
verschiedenen Metallfolien (2.)(3.) einer Dicke von möglichst 5 - 10 µm unter Zwischenschaltung
eines Haft-- -- mittels zwischen Träger und Folie zu belegen, c.) die Metallfolien
an einer der beiden Seiten des Bandes leitend miteinander zu verbinden (4.) etwa
durch Übereinanderlegen, durch Aufpressen der einen Folie auf die andere, durch
mechanische
Druckverzähnelung, durch Leitlack oder durck andere
Hilfsmittel.
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Anstelle der Metallfolie kann - etwa auf einer Seite -das Metall
auch in Form dünner, parallel zueinander und quer zur Bandlängsrichtung angeordneter
Drähte haftend auf das Trägermaterial aufgebracht und dann mit dem Metall der anderen
Bandseite an oder nahe einem Längsrande des Bandes verbunden werden.
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Anschließend wird das auf beiden Seiten mit verschiedenen Metallen
belegte Trägerband in schmale Streifen (5) zerschnitten, deren jeder einen Temperaturfühler
darstellt. Streifenlängen von 100 mm, Streifenbreiten von 2 bis 3 mm urfl Streifendicken
von ca 0,2 mm haben sich als Temperaturfühler hervorragend bewährt. Fig 2 zeigt
schematisch und vergrößert dargestellt einen derartigen Fühler.
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Zur Sofortbestimmung der Körper-temperatur empfiehlt sich, einen
derartigen Fühler mit einer Schmalseite in die - optimalerweise als Doppelkontakt-Klemme
ausgebilbete - Buchse des Temperaturmeßgerätes einzubringen, und dann mit der anderen
Schmalseite, derjenigen, die die Metallverbindung an oder nahe ihrem Ende trägt,
voran diesen durch den Mund in die Wangentasche des Patienten einzuschieben.
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Die Körpertemperatur ist an dem - üblicherweise mit einem Referenzthermoelement,
mit einer Referenzthermoelementkompensationseinrichtung, einem Chopperverstärker,
einem Gleichrichter und einem Anzeigeinstrument versehenen - Temperaturmeßgerät
bereits nach spätestens wenigen Sekunden ablesbar.
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ad 2.) Die - wenn auch geringe - prozentuale Ahweichung der an Thermoelementen
pro Temperaturänderung um eine Temperatureinheit auftretender Spannung von der theoretischen
Sollspannung erlaubt es nicht ohne weiteres, untereinander austauschbare, auf dem
Therm:-elementprinzip basierende Thermofühler herzustellen, mit denen sich die in
der Medizin geforderte hohe
Meßgenauigkett zuverlassig gewährleisten
lasse. Die Anzeigewertstreuungen sollen bei der Messung der Körpertemperatur unter
t 0,1°C liegen.
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Die von den führenden Herstellern von Thermoelementen und von Materialien
hierfür angegebenen maximalen Streuungen der pro Fabrikat thermoelektrisch ermittelten
Temperatur von der vorhandenen Temperatur betragen - in °C ausgedrückt - ein Mehrfaches
dieses Wertes, bedingt teils durch unterschiedliche Spuren von Verunreinigungen
in den fitr die Herstellung benötigten Metallschmelzen, und teils durch geringfügige,
kaum erfassbare Änderungen im Fertigungsprozeß.
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Bei der Bestimmung der maximalen prozentualen Streuung der Thermospannung
von Thermoelementen wird das Referenzthermoelement in der Regel im Eisbad gehalten.
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Eine maximale prozentuale Streuung von 2 % ist ein realistischer Wert.
Eine derartige Streuung entspricht, wenn sich das Referenzelement im Eisbad befindet,
bei einer Körpertemperatur von 400 C einer Fehlablesung von 0,8 00.
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Je näher die Temperatur des Referenzthermoelementes an diejenige des
Meßthermoelementes heranrückt, um sc geringer wird bei gleicher maximaler prozentualer
Abweichung die in Grad Celsius ( oder in Grad Fahrenheit ) ausgedrückte Streuung,
bzw um so höher wird die Meßpräzision.
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Es wurden Messungen an zwei verschiedenen Konstantan/ Kupfer-Thermoeiementpaaren,
die sich ganz erheblich in ihrem thernoelektrischen Verhalten voneinander unterschieden,
durchgeführt. Die' prozentuale Streuung der entwickelten Thermospannung betrug exakt
1,0 %.
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Das Meßthermoelement wurde jeweils exakt bei 40,000 C gehalten. Es
ergaben sich bei den Untersuchungen mit den beiden Thermoelementpaaren folgende
Abweichungen in der Temperaturablesung:
1.) 0,4 ° C, wenn das Referenzthermoelement
durch Eiswasser temperiert war, 2.) 0,2 o C, wenn das Referenzelement sich bei einer
Temperatur von 20,00 0C befand, und .3.) 0,01 00, wenn das Referenzelement bei exakt
39,0 °C gehalten wurde.
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Die Einbringung von Referenzthermoelement und Referenzthermoelementkompensationseinheit
in einen Thermostaten, der die Temperatur bei 39 O C konstant hält, bewirkt eine
zuverlässige Reduktion des maximalen meßwertfühleraustauschbedingten Anzeigefehlers
auf erheblich weniger als t 0,05 ° C.
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Der Thermostat soll nach Möglichkeit 1.) als Kleinstthermostat (Fig.3)
ausgebildet sein, 2.) wärmemäßlg von seiner Umgebung gut isoliert sein, 3.) in seinem
Inneren einen gut wärmeleitenden Metallinnenkörper (6) haben, welcher das Referenzthermoelement
und das Referenzthermoelementkompensationssubsystem enthält.
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Durch entsprechende elektrische Auslegung und mechanische Konstruktion
( Thermoisolierschicht 7 ) wird erreicht, daß der Stromverbrauch gering und die
Zeitspanne zwischen Einschalten des kalten Gerätes und Aufheizung des Metallinnenkörpers
auf 39 ° C durch einen Widerstand 8, einen Transistor 8 oder eine andere Erwärmungseinheit
8 kurz ist. Da Referenzthermoelement 9 und Referenzelementskompensationssubsystem
10 sich in engstem Wärmekontakt zueinander befinden, ist das Gerät bereits unmittelbar
nach dem Einschalten betriebsbereit, wenn auch zunächst noch mit höherer Fühler/Fühler=Anzeigestreuung.
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Die Anhebung der Thermostattemperatur auf 39 ° C, also in die Mitte
des für Fiebermessungen bedeutende Bereiches von 36 0 C bis 42 ° C C gewährleistet
eine weit innerhalb der erwünschten Toleranz liegende Meßwertanzeigegenauigkeit
auch bei den niedrigsten und höchsten Sörpertemperaturen. Die Einfügung eines Temperaturkontrollfühlers
11 in das zu temperierende Medium zwecks Steuerung des Heizsystems 8 erscheint zweckmäßig.
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P a t e n t.a n s p r ü c c h e 1.) Auf dem Thermoelementprinzip
beruhendes elektronisches Thermometer, bei dem die Meßwertfühier untereinander ausgetauscht
werden können und bei dem trotz Austausches der Meßwertfühler untereinander die
Meßwertpräzision sehr groß bleibt.
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2.) Elektronisches Thermometer nach Anspruch 1., bei dem die Meßwertfühler
durch Beschichten eines Trägermaterials auf beiden Seiten mit verschiedewen Metallen
und durch elektrisch leitendes Verbinden der Metallbeläge an einer Kante hergestellt
werden.
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3.) Elektronisches Thermometer nach Anspruch 1 und 2, bei dem ein
Trägermaterial von geringer Wärmelei+-fähigkeit beidseitig mit - unterschiedlichen
- Y.etalifolien haftend belegt wird und bei dem die Metalle-an einer Langs- oder
Breitseite des Träger materials leitend miteinander verbunden werden.