Устройство для измерения температуры Советский патент 1984 года по МПК G01K7/02 

о:

со

Изобретение относится к .термометрии, а именно к устройствам для измерения температуры лежащих под кожей кровеносных тканей,

Известен клинический термометр, содержащий корпус в виде стакана, закрытого с одной стороны электроизолирующий диском, а с другой металлической крышкой, и термочувствительный элемент, прикрепленный к внутренней стенке трубки вблизи крышки Cl 1. ,

Однако данное устройство позволяет измерять температуру тела т©лько в естественных нишах (под мышкой, под языком, в прямой кищке и т.д.), что ограничивает возможности устройства для решения ряда задач медицинской практики. :

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения температуры, содержащее корпус в виде стакана из теплоизолирзпощего материала и термо-. чувствительный элемент, установленный в полости стакана 23. I Однако известное устройство не обеспечивает измерение темп рату- ; ры в слое биологической ткани.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения температура кровеносных тканей, лежащих под кожей биологической ткани, с любого участка поверхности кожного покрова.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры, содержащем корпус в виде стакана из теплоизолирующего материала и термочувствительный элемент, стакан снабжен перегородками, расположенными параллельно основанию стакана на одинаковом расстоянии одна от другой, на.внешней пере городке, закрывающей полость стакана, изнутри расположен TepMouyBCT-f вительный элемент, причем отношение высоты стакана к- расстоянию между перегородками равно (п+1), где пцелое, число, выражающее высоту стакана в сантиметрах, а отношение диаметра стакана d ж его высоте 8 лежит в пределах

.

На фиг. 1 схематически изображено устройство; на фиг. 2 - распределение температурл в условном поперечном разрезе кожной ткани цри естественном теплообмене/ на .фиг. 3 то же, при наложении устройства на фиг. 4 - схема расчета критерия соотношения размеров датчика пред:Лагаемого устройства. I Предложенная совокупность призна-ков приводит к значительному сокра

щёнию теплоотдачи с измеряемого участка.

Устройство содержит (фиг. 1) теплоизолирующий стакан 1, металлическую КРШ1КУ 2, к .которой прикреплен термочувствительный элемент 3. Внутренний объем стакана разделен на ячейки перегородками 4.

При наложении устройства на кожу таким образом, чтобы крышка 2 соприкасалась с поверхностью кожного покрова температура накрытого участка начинает возрастать.

Установившееся значение температуры в центре жрьшиси соответствует температуре лежащих под кожей кровеносных тканей.

Рассматривая температурное поле в подкожном слое биологической ткани, можно показать, что происходящий в нем теплообменный процесс в

первом приближении описывается моделью, включающей пассивныйслой кожи (состоящий в общем случае из эпидермиса и сетчатого слоя дермы) И расположенный под ним непрерывный

источник теплоты постоянной температуры - ткань, пронизанную кровеносными сосудами кожи.

Градиент те1.и1ературы в пассивном слое кожи 5 Тфиг. 2) определяется условиями теплообмена с окружающей средой

рующими для минимизации отвода тепла в направлении поперечной оси Ох. После окончания переходного процесса распределение температуры по оси Ох в пассивном слое кожи и устройстве примет вид, показанный на 1$иг, 3, Отношение температур определится выражением g

(21 пТйкр

-k+l к U

где 6 -г длина устройства, Ад - теплсшроводность материал Устройства.

Отсюда следует,.что при прекращении испарения, излучения и конвекции условием остается получение достаточно большого теплового сопротивлени-я устройства.

для достижения высокого быстродействия необходимо, чтобы материалы,, входящие в устройство, имели .большой коэффициент температуропроводности . Всем э ТИМ требованиям в наибольшей степени удовлетворяет газообразная , а наилучшей формой устройства:является полый теплоизолирукщий.стакан, разделенН яй на ячейки с характеристическим размерсэм, удовлетворяющим услрвию G|4 Рр« ;закрытьй тонкостенной металлической крьиикой.

Критерий Грасгофа

а - (31

ч - J

где v козффициент теплового pac ширения воздуха; - ускорение свободного Ладе,. , . , НИЯ; . у . . .. V - кинематическая ВЯЗКОСТЬ

воздуха л . -. . ЛТ Тд-Тд температурный напор.

«

Tf} - температура поверхности

козцного покрова; d - расстояние между перего;родками.

Учитывая, что для воздуха критерий Пранд ля PJ, равен 0,7, получаем

ll|lIo.7.C

( V

-I

10 V

If ли

/З лТ-АТ

I ,g6.

r -3

.«(м(аи1.

|w-9.ei-«Q

0,7

Таким образом, расстояние межДУ перегородками в полости стакана должно быть меньше i см.

Очевидно, что температура Т,, в области изм1ерения огфедедяется глубиной залегания кровеносных тка-. ней е f,, диаметром устройства, его , высокой и теплофизическими характе ; ристиками пассианохх слоя кожи и устройства. Для обеспечения точноС- ти измерения температуры кровеносных тканей не ниже 0,1 С, экспериментально установленное oTHOBieiffle диаметра к максимгшьной глубине измерения устройства h лежит а пределах 14 22, а отношение диаметп

е0 ра d к его длине

в пределах

1 f 3 Яри этом, увеличение верхних пределов указанных соотношений практически не приводит к измененш показаний устройства. Величина нижне.гЬ предела найдена из условия достижения принятой в. медицине точности измерения темиерату 9,.

Таким образом, при конкретной pe лизации устройства необходимо установить максимальную глуейну залегания кровеносйых тканей на исследуемом участке тела и. определить размеры устройства по- згщанным соотношениям. Корпус лучше всего изго-. .товить из пенопластаj крышку и пдрегородки ячеек из полированной металлической фольги. Типичные размеры устройства, предназначенноххэ для использования на мягких тканях, следующие: диаметр 50 мм, высота 20 мм, расстояние 14ежду перегородками 5 VM, толщина фольги 10 мкм.

Испытания устройства показали, что время установления показаний на мягких участках кожного покрова составляет 2-3 мин. Предлагаемое устройство позволяе бескровньм методом измерять температуру лежащих под кожей тканей практически на любом участке тела, обеспечивает высокую точность измерения, а также характеризуется простотой в эксплуатации и не требует специальных мер по стерилизации и мэжет быть широко использовано в диагностике и при проведении различных медико-биологических исследований .

vrX

акр

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТШПЕРАТУРЫ, содержащее корпус в виде стакана из теплоизолирующего материала и термочувствительный элемент, о т л и ч а to щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения температуры кровеносных тканей лежащих под кожей биологической ткани, с любого участка поверхности кожного , стакан снабжен перегородками, расположенньа14и параллельно основанию стакана на одинаковом расстоянии одна от другой, на внешней перегородке, закрывгшщей полость стакана, изнутри расположен термочувствительный элемент,, при:чем отношение высоты стакана к рас|стоянию между перегородками равно (п+1), где л- целое число, выра- , жахицее высоту стакана в сантиметрах а отношение диаметра с7 стакана к (/) его высоте лежит в предел 1Х}