ЦИФРОВОЙ ТЕРМОМЕТР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1994 года по МПК G01K11/12 

Изобретение относится к измерению температуры и может быть использовано для измерения температуры в полостях человеческого тела, где в настоящее время применяют ртутный термометр.

Известны цифровые термометры, в частности на жидких холестерических кристаллах, заменяющие в указанных целях ртутные термометpы [1]. Их преимущество заключается в том, что при сравнительно тех же параметрах, что и у ртутного термометра, в них не используется экологически вредный компонент - ртуть.

Недостатком указанного термометра является сравнительно высокое время, необходимое для измерения, и сравнительно малое время для удержания показания измеренной температуры.

Прототип предлагаемого термометра - индикатор по [2] имеет малое время измерения, однако с его помощью нельзя фиксировать температуру полости.

Целью изобретения является улучшение потребительских свойств термометра, в данном случае - снижение времени измерения и увеличение времени удержания показаний измеренной температуры.

Цель достигается введением в термометр элементов конструкции, обеспечивающих минимальное температурное сопротивление между температурочувствительнымы элементами термометра и внешней средой при измерении и максимальное сопротивление между этими же элементами после окончания процесса измерения. Соответственно меняются и постоянные времени измерения, т.е. малое время при измерении и большое время после измерения. Функцию теплоизолятора в таком термометре при окончании измерения выполняет малый воздушный зазор между температурочувствительными элементами и линзой, поверхность которой непосредственно контактирует с телом пациента. При измерении этот зазор устраняют.

На фиг. 1 показан один вариант выполнения конструкции термометра; на фиг. 2 - другой вариант; на фиг. 3 показано расположение и вид цифровых символов термометра.

Термометр содержит эластичный корпус 1, воздушный зазор 2, линзу 3, цифровой символ 4, температурочувствительный элемент 5, подложку 6, рукоятку 7, обратную пружину 8, пружину 9, корпус 10 механизма перемещения, шток 11, кнопку 12.

Как видно из фиг. 1, термометр состоит из двух узлов: 1 - 6 (левая часть) - измерительный узел и 7 - рукоятка. Оба эти узла в двух модификациях различны по конструкции, но объединены одним принципом устройства. Измерительный узел по фиг. 1 состоит из эластичного корпуса 1, охватывающего герметизированный объем, в котором размещена подложка 6, на которой с обеих сторон приклеены термочувствительные элементы 6, на которые нанесены цифровые символы 4, варьирующиеся от 0 до 8, как показано на фиг. 3. Между линзой и термочувствительными элементами имеется с обеих сторон воздушный зазор 2.

Второй вариант конструкции, приведенный на фиг. 2, также состоит из двух узлов: левый узел 4-9 - измерительный, а правый, состоящий из деталей 10-12, - механизм перемещения. Измерительный узел состоит из двух подложек 6, между которыми помещена двойная плоская пружина 9. С внешней стороны каждой подложки и на ней наклеены термочувствительные элементы 5, на поверхности которых нанесены цифровые символы 4. Также с внешней стороны подложек по их периметру установлены обратные плоские пружины 8, воздействующие другой стороной на корпус 13, в котором герметизировано все устройство измерительного узла. С правой стороны в корпус вставлен корпус 10 механизма перемещения, в противоположной стороне которого смонтирован узел, состоящий из штока 11 и кнопки 12.

Термометр по фиг. 1 работает следующим образом. В свободном состоянии между линзами 3 и подложкой 6 имеется воздушный зазор 2. При измерении термометр помещается в подмышку и при небольшом усилии сжатия (1-2 г) эластичный корпус деформируется так, что зазоры (0,2-0,5 мм) исчезают благодаря тому, что воздух из зазоров перемещается в периферийные карманы эластичного корпуса. После исчезновения зазоров вся конструкция с точки зрения передачи тепла становится сплошной твердотельной конструкцией и нагревается в соответствии с этим достаточно быстро (постоянная времени не более 40 с). Температура, до которой нагрелась подложка, будет отображаться одним из цифровых символов, нанесенных на термочувствительные элементы, выполненных, например, из пленок псевдокапсулированных жидких кристаллов. Отображаться цифры будут потому, что, если элемент не нагрет до нужной температуры или перегрет свыше его рабочей температуры, его поверхность будет черной и на этой поверхности не будет видна черная цифра, обозначающая его рабочую температуру. При достижении значения рабочей температуры термочувствительный элемент становится окрашенным (в качестве фиксирующего цвета используется зеленый) и становится видна черная цифра, нанесенная на нем. Наносятся символы 0 или 2, или 4, или 6, или 8. Эти цифры обозначают десятые доли градуса, целые значения нанесены на подложке слева, там, где нет термочувствительных элементов. При срабатывании, например, символа 4 в левом ряду, где стоит цифра 34 (см. фиг. 3), измеренная температура равна 34,4^оС, поскольку именно при этой температуре срабатывает указанный термочувствительный элемент. Измеренная температура индицируется сразу после вынимания термометра, но, поскольку скорость релаксации теплового аккумулятора (подложки) резко снижается (на два порядка) из-за возникновения воздушных зазоров, препятствующих эффективному теплообмену, в течение 5-3 мин можно наблюдать измеренное значение температуры на одной из двух сторон термометра. Герметизированное пространство дает возможность легко дезинфицировать и протирать устройство, не повреждая термочувствительный элемент.

Вариант конструкции, показанный на фиг. 2, отличается от предыдущей модели функциональной задачей. Если в первой модели измерение и индикация производится при помощи предварительного сжатия термометра пациентом (полуавтоматический режим), то во второй модели задача сжатия пациентом исключается, что на практике встречается в случае ослабленных больных, больных с потерей сознания и др. Во второй модели с помощью механизма перемещения фиксируются два режима работы: измерение или индикация. Для реализации такого способа работы измерительная часть устроена следующим образом. Вместо одной подложки 6 используются две, а между ними ставится плоская пружина 9, установленная левой гранью в углубление корпуса 13, а правой гранью скрепленная со штоком 11. Механизм перемещения 10-12 за счет выполнения впадин и приливов на торцах корпуса 10 и кнопки 12, расположенных через 180^о, позволяет при повороте на 180^о относительно оси корпуса 10 перемещать на 2-3 мм шток 11. При перемещении штока 11 влево пружина 9 разводит подложки 6, прижимая их к внутренним поверхностям корпуса 13. При повороте кнопки 12 в положение "Индикация" шток 11 уходит вправо, пружина 9 сжимается и под действием обратных пружин 8 подложки 6 отходят от контакта с поверхностями корпуса 13, а между ними фиксируются зазоры, образуя термостат, при действии которого индикация становится возможной в течение длительного времени. Для удобства работы кнопка 12 и корпус 10 выполняются плоской формы, низкотемпературная сторона и высокотемпературная сторона корпуса 10 и кнопки 12 окрашены в разные цвета. Тогда при совпадении цветов, например, контролируется состояние "Измерение", при смещенных цветах кнопки 12 и корпуса 10 - состояние "Индикация".

Описанные термометры, конкурируя по стоимости с ртутными, удобнее последних в работе, поскольку дают возможность индицировать показания в цифровой форме. Решающим доводом в пользу предложенных устройств является возможность исключения ртути как экологически вредного компонента из изделия, массово применяющегося в быту.

Изобретение предназначено для измерения температуры поверхности твердых тел, в частности для измерения температуры в клинической практике. В конструкцию одновременно введены между рабочим элементом и внешней средой высокое тепловое сопротивление и малое сопротивление между этим же рабочим элементом и поверхностью, температура которой подлежит измерению. В результате устройство обладает малым значением погрешности измерения и одновременно высокой скоростью срабатывания. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Цифровой термометр, содержащий термочувствительные элементы с различной величиной температуры фазового перехода, размещенные на плоской непрозрачной подложке и герметично закрытые защитным элементом, выполненным с возможностью визуального наблюдения термочувствительных элементов, совмещенных с цифровыми символами, отличающийся тем, что защитный элемент выполнен в виде пустотелого корпуса, охватывающего плоскую подложку с образованием воздушного зазора между ней и двумя внутренними поверхностями стенок корпуса, размещенных над и под подложкой и выполненных прозрачными, а остальные стенки корпуса выполнены эластичными, охватывающими прозрачные стенки корпуса, и с периферийными карманами. 2. Термометр по п.1, отличающийся тем, что прозрачные стенки корпуса выполнены в виде линз с плоскими внутренними поверхностями. 3. Термометр по п.1, отличающийся тем, что в нем цифровые символы нанесены на термочувствительные элементы и введены дополнительные символы, нанесенные на поверхность подложки со смещением от символов на термочувствительных элементах. 4. Термометр по п.2, отличающийся тем, что эластичные стенки корпуса выполнены из резины. 5. Цифровой термометр, содержащий термочувствительные элементы с различной величиной температуры фазового перехода, размещенные на плоской непрозрачной подложке, герметично закрытые прозрачным защитным элементом и совмещенные с цифровыми символами, отличающийся тем, что в него введены дополнительная подложка с термочувствительными элементами и цифровыми символами и механизм перемещения подложек, защитный элемент выполнен в виде пустотелого корпуса, охватывающего плоскую подложку с образованием воздушного зазора между подложкой и внутренней поверхностью стенок корпуса, размещенных над и под подложкой, причем подложка установлена с возможностью образования контакта с этой поверхностью посредством механизма перемещения, который выполнен в виде корпуса и герметично размещенного в нем штока с кнопкой на одном его конце, выведенной из корпуса, и двух изогнутых плоских пружин, скрепленных с образованием граней на концах и установленных между подложками, снабженными закрепленными снаружи на концах подложек обратными плоскими пружинами, установленными в выемках, выполненных на внутренних поверхностях корпуса, при этом одна грань изогнутых плоских пружин размещена в углублении корпуса, а другая скреплена с другим концом штока. 6. Термометр по п.5, отличающийся тем, что в нем цифровые символы нанесены на термочувствительные элементы и дополнительные на поверхность подложки со смещением от символов на термочувствительных элементах.