ИНФРАКРАСНЫЙ ТЕРМОМЕТР

Предлагаемая полезная модель относится к области медицины, а именно к устройствам для диагностики, и может быть использована для измерения температуры тела человека с диагностическими или исследовательскими целями.
Температура - это физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия системы. Температура биологического объекта является одним из самых важных показателей его состояния. Повышенная или пониженная температура тела является самым ранним диагностическим признаком того или иного заболевания. Поэтому разработка новых, современных моделей термометров является актуальной задачей современной медицины.
В настоящее время в медицинской практике нашли широкое распространение следующие типы термометров:
- ртутный
- электронный
- инфракрасный.
Кроме вышеназванной градации термометры отличаются по способам измерения температуры. Ртутный и электронный термометр используются для измерения температуры контактным способом, инфракрасный - бесконтактным.
Ртутный термометр остается наиболее распространенным прибором для измерения температуры тела (см БМЭ, главный редактор Б.В.Петровский, изд-ние 3, М., изд-во «Советская энциклопедия», т.25, с.34-35). Он представляет собой тонкую, запаянную с обеих сторон капиллярную трубку, из которой выкачан воздух. На нижнем конце этой трубки находится резервуар, заполненный ртутью. На планочке, к которой прикреплена трубка, нанесена шкала с делениями от 34 до 42° градусов С. Каждый градус подразделен на 10 меньших делений по 0,1°С. Термометр медицинский максимальный отличается от обычного ртутного термометра тем, что просвет на месте перехода капиллярной трубки в резервуар для ртути сужен и искривлен, что затрудняет движение ртути в этом колене. При нагревании ртуть медленнее достигает своего максимального уровня, но зато после прекращения нагревания ртутный столбик сам по себе не опускается, а продолжает показывать максимальную цифру на температурной шкале, до которой он дошел. Поэтому
такой термометр и называют максимальным. Чтобы столбик ртути опустился обратно в резервуар, ртутный термометр надо встряхнуть.
Известный ртутный термометр работает следующим образом.
Термометр вставляют в подмышечную впадину, орально или ректально. Перед установкой термометра в подмышечную впадину, необходимо протереть кожу салфеткой (особенно у потливых людей). Этим предупреждается охлаждение градусника во время измерения температуры вследствие испарения пота. Устанавливать термометр надо так, чтобы весь ртутный резервуар со всех сторон соприкасался с телом в самой глубокой точке подмышечной впадины, никуда не смещаясь на протяжении всего времени измерения температуры тела. Необходимо следить за тем, чтобы воздух не попадал в подмышечную ямку, а термометр плотно прилегал к коже. Для этого надо прижать плечо и локоть к телу, чтобы подмышечная ямка была закрыта. При измерении температуры тела у маленьких детей и больных, находящихся в бессознательном состоянии, необходимо дополнительно придерживать руку, пока не завершится измерение. При воздействии тепла ртуть начинает движение вверх по шкале. При достижении пика температуры ртуть останавливается. Полученные показатели фиксируют. При этом при постановке термометра необходимо следить за тем, чтобы ртутный столбик находился ниже 35°С. Температура может быть неодинаковой в левой и правой подмышечных впадинах (чаше слева на 0,1-0,3°С выше). Если при сравнительном измерении температуры разница больше 0,5°С, то это указывает на воспалительный процесс на той стороне, где наблюдаются более высокие цифры, или же на неточность измерения. Время измерения температуры тела в подмышечной впадине: 5 минут (при использовании ртутного термометра - не менее 10 минут). Нормальная температура тела при измерении в подмышечной ямке: 36,3-36,9°С. После измерения температуры тела градусник обязательно помещают в дезраствор. Термометр, использованный для измерения температуры во влагалище, хранят отдельно от других термометров.
К достоинствам ртутного термометра можно отнести точность измерения, так как считается, что ртутный термометр по своим показателям наиболее близок к газовому термометру, который признан эталонным термометром. Термометр доступен по цене практически любому покупателю (обычно цена ртутного термометра не превышает 25-50 рублей). Термометр может быть продезинфицирован путем полного погружения в дезинфицирующий раствор, поэтому подходит для медицинских учреждений.
Однако известный ртутный термометр обладает и недостатками:
- Долгое время измерения - 10 минут. Особенно этот недостаток хорошо известен родителям маленьких детей, которые не хотят выдерживать положенное время. Главный недостаток, который легко перечеркивает все достоинства, термометр содержит опасную для здоровья ртуть (около 2 граммов) и при этом легко разбивается. Именно по этой причине ртутный термометр для измерения температуры тела в некоторых странах запрещен. Запрет касается также комнатных термометров, барометров и приборов для измерения артериального давления. Данная мера позволяет существенно сократить количество токсичной ртути, попадающей с мусором в окружающую среду. Ртуть - это жидкость с серебристо-металлическим блеском, которая начинает испаряться при температуре +18°С и выше. Если разбился градусник, то ртуть при ударе разбивается на мелкие капли и рассеивается по помещению, легко проникая в трещины полов, в щели под плинтусами, застревая в ворсе ковров. Постепенно испаряясь, она отравляет воздух в помещении. Длительное поступление малых количеств ртути приводит к хронической ртутной интоксикации, которая может проявляться дерматитом, стоматитом, саливацией, металлическим вкусом во рту, поносом, анемией, головными болями, тремором конечностей, поражением почек.
Для увеличения механической прочности термометра стеклянная трубка имеет в верхней части колпачок из упругого материала, нижнюю часть стеклянной трубки снабжают кольцом также из упругого материала, а ртуть заменяют термометрической жидкостью (см. патент РФ 2123671, публ. 1998.12.20, МПК G01K 5/22). Однако это не решает проблем, так как термометр все равно остается стеклянным.
Этих недостатков лишено другое известное устройство для измерения температуры - электронный термометр (см. з. №2005132300/14 от 19.20.2005 г. Электронный термометр, заявитель ОМРОН ХЭЛТКЭА Ko., LTD). Термометр предназначен для аксиллярного, орального или ректального измерения температуры. Он прост и удобен в употреблении. Воспринимающим устройством у электронного термометра является термопара. Цена находится в зависимости от набора характеристик и фирмы-производителя и, как правило, превышает 100 рублей.
Электронный термометр может обладать следующими характеристиками:
- автотестирование при включении на работоспособность;
- быстрота измерения (от 10 секунд до 5 минут максимум);
- подача звукового сигнала по окончании измерения: например, одни модели подают сигнал, если в течение 15 секунд дальнейший подъем температуры не превышает
0,1 градуса; другие - если в течение 8 секунд температура не изменяется более, чем на 0,01 градуса;
- отражение хорошо видимого результата измерения на дисплее;
- возможность измерения по шкале Цельсия или Фаренгейта;
- ударопрочный и водонепроницаемый корпус;
- жесткий или гибкий пластиковый наконечник;
- память, содержащая результаты предыдущих измерений;
- автовыключение (обычно через 10 минут).
Известное устройство работает следующим образом.
Термометр размещают в месте измерения температуры - в подмышечной впадине, орально или ректально. По окончании измерения, подается звуковой сигнал. Для детей разработан электронный термометр-соска, который похож на обычную соску. Термометр снабжен датчиком и жидкокристаллическим экраном, на котором через несколько секунд после начала замера отражается температура ребенка. Покрытие соски абсолютно безопасное для здоровья малыша. Если ребенок плачет или дышит через рот, то показания электронного термометра будут занижены из-за притока воздуха в ротовую полость.
Однако электронные термометры также не лишены недостатков.
Необходимо следить за тем, чтобы термометр был надежно изолирован от контакта с окружающей средой. Поэтому точнее показатели температуры получаются при оральном или ректальном измерении температуры. В подмышечной впадине необходимо держать электронный термометр, не обращая внимания на звуковой сигнал, до 5 минут общего времени. В этом случае показания электронного термометра будут повышаться до достижений ее максимального значения в месте соприкосновения электронного термометра с телом. При выборе электронного термометра следует помнить, что существуют одноразовые модели, в которых аккумулятор не подлежит замене. Такой электронный термометр рассчитан в среднем на 2000 измерений. То есть, даже при ежедневной эксплуатации его хватит для того, чтобы измерять температуру 2 раза в день в течение 2-3 лет. Модели, у которых корпус не полностью защищен от проникновения влаги, не подходят для использования в лечебно-профилактических учреждениях.
За прототип предлагаемой полезной модели выбран известный инфракрасный (ИК) термометр, содержащий корпус, на внешней стороне которого размещены дисплей и кнопка включения, в корпусе размещены ИК сенсорное устройство, приемник излучения,
аналого-цифровой преобразователь, процессор и автономный источник питания (см. Инструкция по эксплуатации Mini Temp MT6™ фирма Raytek Германия, ксерокопия прилагается).
Известный ИК термометр представляет собой переносной пирометр частичного излучения и предназначен для дистанционного измерения температуры бесконтактным методом. В комплекте с контактными датчиками температуры для измерения температуры контактным методом. Принцип действия известного ИК термометра основан на измерении энергетической яркости части инфракрасного излучения, прошедшего через оптическую систему ИК термометра и поглощенного его приемником излучения, определения температуры по измеренному значению. Данные высвечиваются на жидкокристаллическом дисплее. В зависимости от модификации предусматривают индикацию температуры в графической форме и другие преобразования измеренной температуры. Обеспечивается связь с ПЭВМ и возможность выполнить фотографии измеренного объекта с помощью цифровой камеры. Кроме этого, термометр снабжен системой лазерного наведения. Питание прибора обеспечивается от автономного источника питания (батареи) 9 В и/или от сети переменного напряжения.
Известное устройство работает следующим образом.
Термометр наводят на объект, нажимают кнопку включения. Корректируют место измерения температуры с помощью лазерного луча целеуказания. Через несколько секунд на дисплее появляется значение температуры. Инфракрасный термометр измеряет температуру практически мгновенно (от 2 до 7 секунд). Поскольку далеко не каждого малыша можно заставить держать термометр под мышкой на протяжении нескольких минут, инфракрасный термометр идеально подходит для измерения температуры у детей.
Основное достоинство бесконтактного метода измерения - полная гигиеничность. Если контактные термометры необходимо дезинфицировать перед каждым замером температуры у разных людей, то бесконтактный термометр не нуждается ни в какой обработке. Он может измерять температуру объекта диаметром 1 мм, например температуру биологически активных точек.
Однако, из-за обилия заложенных в прибор функций известный инфракрасный термометр выполнен достаточно громоздким и тяжелым. То есть термометр предназначен больше для специалистов-исследователей, чем для его применения в медицинских учреждениях или в быту. Наличие лазерного луча целеуказания
ограничивает использование прибора из-за возможного повреждения глаз лазерным лучом. Кроме этого, рабочая часть прибора выполнена достаточно широкой и большой, что влияет на точность получения данных, так как при бесконтактном измерении температуры погрешности в полученные данные вносит температура окружающей среды.
Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности измерений и повышение удобства в эксплуатации, а также расширение возможностей его использования различными группами населения.
Поставленная задача решается тем, что в известном инфракрасном термометре, содержащем корпус, на внешней стороне которого расположены дисплей и кнопка включения, в корпусе размещены инфракрасное сенсорное устройство, приемник излучения, аналого-цифровой преобразователь и автономный источник питания, корпус имеет форму цилиндра, с торца рабочей части корпус выполнен зауженным и открытым, в открытом углублении рабочей части на расстоянии 1/8 от общей длины корпуса размещено инфракрасное сенсорное устройство, диаметр инфракрасного сенсорного устройства относится к диаметру рабочей части как 1:4.
Предлагаемая полезная модель отвечает критериям «новизна» и «изобретательский уровень», так как проведенные патентно-информационные исследования не выявили источников патентной и научно-технической литературы, которые бы порочили новизну полезной модели, равно как и технических решений с существенными признаками предлагаемой полезной модели.
Предлагаемая полезная модель поясняется графическими материалами.
На фиг.1 изображен общий вид устройства. На фиг.2 - рабочая часть термометра (вид сверху).
Предлагаемый ИК термометр содержит корпус 1, на внешней стороне которого расположены дисплей 2 и кнопка включения 3. В корпусе размещены инфракрасное сенсорное устройство 4, приемник излучения, аналого-цифровой преобразователь и автономный источник питания (на фиг.1 не обозначены). Корпус имеет форму цилиндра. С торца рабочей части 5 корпус выполнен зауженным и открытым. В открытом углублении рабочей части 5 на расстоянии 1/8 от общей длины корпуса размещено инфракрасное сенсорное устройство 4, при этом диаметр ИК сенсорного устройства 4 (фиг.2) относится к диаметру рабочей части 5 как 1:4. Диаметр рабочей части 8 мм,
диаметр ИК - сенсорного устройства 2 мм, длина всего устройства 8 см. Диапазон температур измерения 34-42 градуса С. Время измерения температуры 1-2 секунды. Корпус выполнен из пластмассы медицинского назначения. Выбранные параметры соотношения диаметров ИК сенсорного устройства и рабочей части, а также глубина расположения ИК сенсорного устройства от края рабочей части выбраны экспериментальным путем. Изменение этих параметров может негативно отразиться на достигаемом положительном эффекте.
Предлагаемая полезная модель обеспечивает при использовании следующий положительный эффект. Небольшие габариты и малый вес устройства делают его простым и удобным в эксплуатации, позволяют использовать ИК термометр в любых, в том числе и походных условиях. Размещение ИК сенсорного устройства от края рабочей части на глубине 1/8 от общей длины устройства позволяет, с одной стороны, исключить воздействие внешней среды на получаемые измерения, с другой стороны, обеспечивает неподвижность устройства при измерении температуры, например, при измерении температуры в БАТ. Образуемая воздушная подушка между местом измерения и ИК сенсорным устройством повышает точность получаемых данных. Выполнение рабочей части корпуса зауженной и соотношение диаметра ИК сенсорного устройства к диаметру рабочей части как 1:4, позволяет измерять температуру в любых труднодоступных полостях или полостях небольшого объема (ухо, нос и т.д). Предлагаемым ИК термометр обеспечивает возможность измерений как контактным, так и бесконтактным способом. С одной стороны устройство можно приставить к коже и за счет воздушной подушки исключить влияние внешней среды (элемент контактного способа измерения), с другой стороны устройство можно просто навести на место или зону интереса и измерить температуру бесконтактным образом. Инфракрасный термометр измеряет температуру практически мгновенно.
Предлагаемый ИК термометр работает следующим образом. ИК Термометр наводят на место измерения температуры или приставляют рабочую часть к кожному покрову и нажимают кнопку включения. Через 1-2 секунды на дисплее появляется значение температуры.